电荷泵电路及其方法技术

电荷泵电路可以包括多个电荷泵单元。每个电荷泵单元还可以包括用于提供电荷的输出节点、用于接收时钟信号的泵浦节点和泵浦电容器，所述泵浦电容器可以连接在输出节点和泵浦节点之间，用于存储电荷，并且可以响应于多个时钟信号而重复充电或放电操作和／或预充电操作。在预充电操作中，可以从较低电压输出节点到较高电压输出节点执行单向电荷提供。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的示例实施例涉及。
技术介绍
相关技术电荷泵电路可以使用驱动器向一个节点处的电容器充电，而同时使邻近节点处的电容器放电。在这些相关技术电荷泵电路中，电荷消耗可以与电容和供电电压的乘积成比例，并且可以通过经由一个节点充电、在经由地节点放电之前经由邻近节点预放电(或预充电)、并且在从邻近节点断开之后经由地节点完成放电而减少。如果通过交替进行充电操作和预充电操作来执行电荷泵浦(pumping)，则在充电操作中可以首先从所述节点执行预充电，然后可以从外部电压源提供剩余的电荷，并且可以减少在充电操作中消耗的电荷量。图1是示出了相关技术电压产生电路10的方框图。参看图1，电压产生电路10可以包括振荡器11、时钟发生器12、电荷泵电路13和调节器14。振荡器(例如环形振荡器)11可以产生用于触发时钟发生器12的操作的振荡信号OSC，其可以被使能(enable)信号EN使能(例如，开始、触发等)。时钟发生器12可以被振荡信号OSC触发，并且可以产生用于控制电荷泵电路13的操作的时钟信号。电荷泵电路13可以包括多个电荷泵单元，并且可以基于从时钟发生器12输出的时钟信号而通过交替进行充电和放电操作来执行电荷泵浦操作，以输出用于半导体电路的较高的电压。例如，当从电荷泵电路13输出的电压达到阈值电平(例如，所希望的电平)时，调节器14可以输出用于去激活(deactivate)(例如，关断)振荡器11的复位信号。调节器14可以控制振荡器11的操作，使得电荷泵电路13的输出电压可以达到阈值电平(例如，所希望的电平)。图2是示出相关技术电荷泵电路20的电路图。图3是用于驱动图2所示的相关技术电荷泵电路20的时钟信号的时序图。图2图示了相关技术电荷泵电路20的多个电荷泵单元的一部分。电荷泵电路20可以通过使用如图2所示串联连接的多个电荷泵单元来泵浦电荷而产生较高的电压。参看图2，电荷泵电路20可以通过用于电荷泵浦的电容器(例如，泵浦电容器)Cp将电荷输入上拉到较高的电压，并且可以将该上拉电压输出到下一个单元。例如，当电荷泵电路20使用充电(charge)时钟信号nPh1来将连接到第i单元的电压输出节点N(i)的电容器Cp驱动到较高的电压、并将开关时钟信号Ph1a上拉到较高的电平时，来自第i单元的电压输出节点N(i)的电荷可以运动到第(i+1)单元的输出节点N(i+1)。电容器Cp、第一寄生电容器Cc和第二寄生电容器Cs可以由充电时钟信号nPh1和nPh2驱动。当泵浦电容器Cp工作时，第一寄生电容器Cc可以具有电容器Cp的寄生电容，而第二寄生电容器Cs可以具有另一电容(例如，杂散电容)，该电容也可以是每个节点的寄生电容。当在电荷泵电路20中执行电荷泵浦时消耗的电荷量平均起来可以是Vdd×(Cp+Cc)×N，其中，N表示电荷泵单元的数量。电荷泵浦效率E是E＝Q_load/Q_consumed＝{Cp/(Cp+Cs)×(N+1)×Vdd-V_target}/{N2×Vdd×(Cp+Cc)}，其中，Q_load表示提供给例如输出节点的负载的电荷量，Q_consumed表示在泵浦操作中消耗的电荷量，Vdd表示输入电压，V_target表示负载的输出电压，并且N表示电荷泵单元的数量。可以去除第一和第二寄生电容器Cc和Cs以增大(例如，最大化)电荷泵浦效率E。第一和第二寄生电容器Cc和Cs的电容可以通过电荷提供方案和泵浦电容器Cp的结构来确定。在相关技术电荷泵浦方法中，用于向泵浦电容器Cp充电的电荷可被随后释放。为了减少所释放的电荷量并增大电荷泵浦效率E，相关技术电荷泵电路可以在使一个泵浦电容器放电之前与邻近电容器共享该泵浦电容器中的电荷。图4是示出了能够分配电荷的相关技术电荷泵电路40的电路图。图5是示出用于驱动图4所示的电荷泵电路40的时钟信号的时序图。当电荷泵电路40使用图5所示的时钟信号使第i单元的输出节点N(i)和第(i+1)单元的输出节点N(i+1)充电或放电时，电荷泵电路40可以通过共享每个节点处的初始电荷并充电或放电以补偿电荷的不足或过剩来减少电荷的消耗。例如，当连接到第i单元的输出节点N(i)的泵浦电容器Cp的时钟是0V、并且连接到第(i+1)单元的输出节点N(i+1)的泵浦电容器Cp的时钟是Vdd时，可以通过在连接到输出节点N(i)的泵浦电容器Cp被充电并且连接到输出节点N(i+1)的泵浦电容器Cp被放电之前将预充电时钟信号Ph3使能到Vdd，来共享连接到输出节点N(i)和输出节点N(i+1)的泵浦电容器的电荷。在相关技术中，预充电可以通过与邻近节点N(i+1)共享电荷来将输出节点N(i)的电压增加到Vdd/2，并且输出节点N(i+1)的电压可以减小到Vdd/2。通过将Vdd提供给连接到输出节点N(i)的泵浦电容器Cp、并将0V提供给连接到输出节点N(i+1)的泵浦电容器Cp，在将预充电时钟信号Ph3禁止到0V之后，可以将连接到输出节点N(i)的泵浦电容器Cp从Vdd/2充电到Vdd，可以将连接到输出节点N(i+1)的泵浦电容器Cp从Vdd/2放电到0V，并且电荷泵电路40可以消耗减少的电荷量。相关技术电荷泵电路40可以通过在预充电期间保持电荷提供晶体管42不活动(例如，截止)来抑制从输出节点N(i+1)到输出节点N(i)的反向流动电荷。图6示出了预充电操作期间的相关技术电荷泵电路60。在图6所示的相关技术电荷泵电路60中，泵浦电容器Cp可以和第二寄生电容器Cs 串联连接。每个节点分享的电荷量可以是Vdd/2×。在相关技术中，电荷泵电路60的每个节点的第二寄生电容器Cs的电容可以减小泵浦效率。此外，由于寄生电容器Cc和Cs的电容相对于泵浦电容器Cp的电容较小，因此共享电荷量是Vdd×(Cc+Cs)，并且泵浦效率的增大可能受到限制(例如，不显著)。
技术实现思路
本专利技术的示例实施例提供电荷泵电路，其可以例如通过交替进行充电操作和预充电操作，来在用于产生较高电压的电荷泵电路中产生较高的电压、抑制电荷消耗和/或增加在预充电操作中预充电的电荷量。本专利技术的示例实施例提供例如可以通过增加在预充电操作中提供的电荷量来增加泵浦效率的电荷泵电路。在本专利技术的示例实施例中，电荷泵电路可以包括多个电荷泵单元。所述多个电荷泵单元的每一个可包括第一输出节点、第一泵浦节点和电容器。第一输出节点可以传送电荷，并且第一泵浦节点可以接收时钟信号。电容器可以连接在第一输出节点和第一泵浦节点之间，可以存储电荷，并且可以响应于多个时钟信号而重复充电、放电或预充电操作。预充电操作可以包括从第一输出节点到第二输出节点执行的单向电荷传送，第二输出节点具有比第一输出节点高的电压。本专利技术的另一示例实施例提供一种方法，其可以包括响应于预充电使能时钟信号，激活第一电荷泵单元中的第一泵浦节点和第二电荷泵单元中的第二泵浦节点之间的连接；通过使用经由第一泵浦节点传送的电荷向第一泵浦电容器充电来改变第一输出节点的电压；当第一和第二输出节点具有相等的电压时，激活第一电荷泵单元中的第一输出节点和第二电荷泵单元中的第一输出节点之间的连接；以及经由第一和第二输出节点传送电荷。本专利技术的另一示例实施例提供一种电荷泵单元。该电荷泵单元可以包括第一输出节点、第一泵浦节点和电容器。第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括多个电荷泵单元的电荷泵电路，所述多个电荷泵单元中的每一个包括：第一输出节点，用于传送电荷；第一泵浦节点，用于接收时钟信号；以及电容器，连接在第一输出节点和第一泵浦节点之间，用于存储电荷，并且响应于多个时钟信号而重复充电、放电或预充电操作；其中预充电操作包括从第一输出节点到第二输出节点执行的单向电荷传送，第二输出节点具有比第一输出节点高的电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李承源，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]