一种高压电荷泵电路制造技术

本发明专利技术涉及集成电路技术领域，公开了一种高压电荷泵电路。本发明专利技术设计了新型升压单元结构，利用隔离低压PMOS器件的电压隔离特性，级联新型升压单元结构，从而得倒比输入电源更高的输出电压。整个电荷泵结构简单，工艺复杂度低，能够有效地减小系统功耗、电路的版图面积，利于应用到各类数模集成电路的设计中。

A high voltage charge pump circuit

【技术实现步骤摘要】
一种高压电荷泵电路
本专利技术涉及电子电路
，具体是涉及一种高压电荷泵电路。
技术介绍
电荷泵在数模混合电路中有着非常广的应用，尤其是作为基本单元在锁相环、EEPROOM、FLASH存储器中。所以电荷泵的驱动能力能够对整体电路系统的工作电压范围、系统的稳定性、电压电流误差、系统灵敏度、功耗等性能有着决定性的作用。规划出一个高电压输出、高驱动能力、小面积、低复杂度的电荷泵是集成电路工作者完成高性能电路设计的工作重点。电荷泵的最主要的设计指标就是输出高电压和强力驱动电流，因此要保证电荷泵的高输出电压和大输出电流。此外，电荷泵作为开关电容电路的延伸应用，防止电荷泄漏也是提高电荷泵工作性能的重点关注内容。在此基础上，设计者应该降低结构的复杂度，进而减少电路的面积，这样才能在整体上减小系统版图的面积。现所有的电荷泵都是以图1中的dickson结构基础上延伸设计的。其主要思想不变：通过二极管或类二极管结构，在时钟信号下从第一级开始，通过参考电压输入给先一级的电容充电，充电完成后再抬升电容下极板的电压，并给下一级电容充电，充电完成后，再抬升下一级电容的下极板电压；抬升后的电压再次冲入下一级的电容中，充电完成后再次抬压输入下一级。以此往复，进行对参考电压的抬升放大，直至达到要求电压值，该结构高压驱动能力小、面积大，如何规划提升正电压电荷泵的高压输出电压，减小电荷泄漏。在此基础上要降低设计及工艺复杂度，减小系统功耗、电路的版图面积，利于应用到各类数模集成电路的设计中。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术实施例的目的在于提供一种高压电荷泵电路，以解决上述
技术介绍
中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高压电荷泵电路，包括：充电支路，所述充电支路包括单元结构和MOS电容，所述单元结构和MOS电容串联，用于MOS电容的充电；抬升支路，所述抬升支路包括数据选择器，用于抬升MOS电容下极板电压。作为本专利技术进一步的方案，若所述充电支路包括多级单元结构，则每一级单元结构串联有与该级相同数量的MOS电容；其中第一级单元结构的输入端与参考脉冲信号相连，输出端与下一级单元结构输入端相连。作为本专利技术进一步的方案，所述数据选择器包括NMOS管和隔离低压PMOS管，其中NMOS管和隔离低压PMOS管并联，两者栅端、漏端相接在一起，源端分开接入两个参考电压；所有栅端左接参考脉冲信号，所有漏端右接第一级MOS电容；位于上端的PMOS源端接输入电压，下面的NMOS源端接参考地，其中参考脉冲信号的幅值等于的幅值。作为本专利技术进一步的方案，所述数据选择器输出端与奇数级MOS电容串联。作为本专利技术进一步的方案，所述单元结构包括四个隔离低压PMOS管，以三支路并联的结构工作在各级电容间；上端支路包含一只隔离低压PMOS管，漏端左接单元结构输入端，源端右接单元结构输出端，栅端右接单元结构输出端；中间的支路包含两只隔离低压PMOS管，左右对称分布，左边PMOS管按左漏右源放置，漏端接单元结构输入，源端接右边PMOS源端，右边PMOS管按左源右漏放置，源端接左边PMOS源端，漏端接单元结构输出端，左右两PMOS栅端都右接单元结构输出端；下端的支路包含一只隔离低压PMOS管，其源端上接中部支路两PMOS源端，漏端右接单元结构输出；所有隔离低压PMOS管的阱电位全部接在中间支路两PMOS管的源端连接处，隔离阱电位接输入电压。作为本专利技术进一步的方案，所述参考脉冲信号上接第一级单元结构、下接偶数级电容下极板和数据选择器输入；第一级单元结构左边输入接参考脉冲信号，右边输出接第二级单元结构的输入和对应电容；从第二级单元结构开始，左边输入接上一级单元结构输出，右边输出接下一级单元结构输入和对应电容；最后一级左边输入接上一级单元结构输出，右边接输出接对应电容和系统输出端口；若最后一级单元结构串联有奇数级电容，则整体CMOS电容上极板接对应单元结构输出，下极板接数据选择器输出；若最后一级单元结构串联有偶数级电容，整体CMOS电容上极板接对应单元结构输出，下极板接参考脉冲信号。作为本专利技术进一步的方案，所述MOS电容由隔离低压PMOS管串联构成；排列在不同级数单元结构下的电容内部的PMOS管串联数量不同，串联方式为：若在第N级单元结构下，所接出的MOS电容就包含了N个隔离低压PMOS，这N个PMOS管基极、源端、漏端相连，栅端单独接出；上端的PMOS栅端作为整个MOS电容大模型的上极板，上接单元结构的输出端，源漏下接下一个PMOS的栅端；从第二个PMOS开始，其栅端上接上一个PMOS的源漏，源漏下接下一个PMOS的栅端；直至下端一个PMOS管栅端上接上一个PMOS的源漏，源漏作为整个MOS电容大模型的下极板，PMOS隔离阱电位接输入电压。本专利技术的有益效果：1、本专利技术设计了新型升压单元结构，利用隔离低压PMOS器件的电压隔离特性，级联新型升压单元结构，从而得到比输入电源更高的输出电压。整个电荷泵结构简单，工艺复杂度低，能够有效地减小系统功耗、电路的版图面积，利于应用到各类数模集成电路的设计中。2、本专利技术利用隔离低压PMOS管的隔离性，所设计的隔离低压PMOS管构成的类二极管单元结构。此单元结构极大程度地减少了电压抬升过程中的电荷损失，且工作时采用两支路共同传输电流，使得电荷泵拥有强力的输出大电流。以及利用隔离低压PMOS管的耐高压特性，使用了由隔离低压PMOS管所组成的具有串联结构的MOS电容，使得此正高压电荷泵能够输出比一般电荷泵更高的输出高电压。为更清楚地阐述本专利技术的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本专利技术进行详细说明。附图说明：图1是一种现有的高压电荷泵电路结构示意图。图2是本专利技术一种高压电荷泵电路其系统级电路图。图3是本专利技术中提到的单元结构的示意图。图4是本专利技术中与单元结构和参考电压串联的的MOS电容结构示意图。图5是本专利技术提出的其中一种实施例的结构示意图。具体实施方式：下面将结合附图和有关知识对本专利技术作出进一步的说明，进行清楚、完整地描述，显然，所描述的电路图应用仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术提出的一种高压电荷泵电路，利用隔离低压PMOS器件的电压隔离特性，级联新型升压单元结构，从而得到比输入电源更高的输出电压。整个电荷泵结构简单，工艺复杂度低，能够有效地减小系统功耗、电路的版图面积，利于应用到各类数模集成电路的设计中，为一个由单时钟信号控制的多级串联结构。本专利技术的核心思想是充分利用隔离低压PMOS的特性来提升电荷泵的各性能。最首要的是提供高输出电压，相对于普通的NMOS、PMOS电容构成的MOS电容，隔离低压PMOS管构成的MOS电容更加的耐高压，采用串联的方式进一步提升了整体MOS电容的耐受性，相对于传统耐高压的高压管大幅度的减少了版图的面积。其次在电路断路期间，因为隔离的P阱，电路中关闭的隔离低压PMOS可以很大程度地减小电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压电荷泵电路，其特征在于，包括：/n充电支路，所述充电支路包括单元结构和MOS电容，所述单元结构和MOS电容串联，用于MOS电容的充电；/n抬升支路，所述抬升支路包括数据选择器，用于抬升MOS电容下极板电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压电荷泵电路，其特征在于，包括：
充电支路，所述充电支路包括单元结构和MOS电容，所述单元结构和MOS电容串联，用于MOS电容的充电；
抬升支路，所述抬升支路包括数据选择器，用于抬升MOS电容下极板电压。


2.如权利要求1所述的一种高压电荷泵电路，其特征在于，若所述充电支路包括多级单元结构，则每一级单元结构串联有与该级相同数量的MOS电容；其中第一级单元结构的输入端与参考脉冲信号相连，输出端与下一级单元结构输入端相连。


3.如权利要求2所述的一种高压电荷泵电路，其特征在于，所述数据选择器包括NMOS管和隔离低压PMOS管，其中NMOS管和隔离低压PMOS管并联，两者栅端、漏端相接在一起，源端分开接入两个参考电压；所有栅端左接参考脉冲信号，所有漏端右接第一级MOS电容；位于上端的PMOS源端接输入电压，下面的NMOS源端接参考地，其中参考脉冲信号的幅值等于的幅值。


4.如权利要求3所述的一种高压电荷泵电路，其特征在于，所述数据选择器输出端与奇数级MOS电容串联。


5.如权利要求2所述的一种高压电荷泵电路，其特征在于，所述单元结构包括四个隔离低压PMOS管，以三支路并联的结构工作在各级电容间；上端支路包含一只隔离低压PMOS管，漏端左接单元结构输入端，源端右接单元结构输出端，栅端右接单元结构输出端；中间的支路包含两只隔离低压PMOS管，左右对称分布，左边PMOS管按左漏右源放置，漏端接单元结构输入，源端接右边PMOS源端，右边PMOS管按左源右漏放置，源端接左边PMOS源端，漏端接单元结构输出端，左右两PMOS栅端都右接单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪坚雄，严培青，胡枭，孙沛东，潘德方，
申请(专利权)人：上海传泰电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31