[发明专利]动态地选择活跃级的数量的电荷泵系统

说明书

技术领域

该发明通常涉及电荷泵领域，且更具体地涉及其中活跃级的数量可变的多级电荷泵。

背景技术

电荷泵使用开关处理（switching process）来提供大于或低于其DC输入电压的DC输出电压。通常，电荷泵将具有耦合到在输入和输出之间的开关的电容器。在一个时钟半周期、充电半周期期间，电容器并联地耦合到该输入，以便充电到输入电压。在第二时钟周期、转移半周期期间，充电的电容器与该输入电压串联地耦合，以便提供是输入电压的水平的两倍的输出电压。在图1a和1b中图示该处理。在图1a中，与输入电压VIN并行地布置电容器5，以图示充电半周期。在图1b中，充电的电容器5与输入电压串联地布置以图示转移半周期。如图1b所示，充电的电容器5的正端子将因此相对于地是2V_IN。通过使用若干这种级，可以实现较高的水平。

在许多上下文中使用电荷泵。例如，它们被用作闪存和其他非易失性存储器上的外围电路，以从较低电源电压生成许多所需的工作电压、诸如编程或擦除电压。在现有技术中已知诸如传统Dickson型的泵的许多电荷泵设计。但是已知对电荷泵的普遍依赖，一直都有需要改进泵设计，特别是针对企图减少布局面积量和泵的效率。

发明内容

根据第一组方面，一种电荷泵系统包括在外部输出节点处提供输出电压的主电荷泵部分。主电荷泵部分包括第一调节电路和第一电荷泵。第一调节电路被连接以接收所述输出电压和参考电压，且供应具有从所述输出电压和所述参考电压确定的频率的振荡器信号。第一电荷泵被连接以接收第一调节电路的振荡器频率，且在操作时根据所述第一调节电路的振荡器频率来生成所述输出电压。所述第一电荷泵具有多个级，且活跃级的数量可由第一控制信号来设置。该电荷泵系统还包括内部负载，具有可调整值。该系统还包括从电荷泵部分，被连接以驱动所述内部负载，且包括第二调节电路和第二电荷泵。第二调节电路被连接以接收所述驱动内部负载的电压和参考电压，且供应具有从所述驱动内部负载的电压和参考电压确定的频率的振荡器信号。第二电荷泵被连接以接收第二调节电路的振荡器频率，且在操作时根据所述第二调节电路的振荡器频率来生成所述驱动内部负载的电压，其中所述第二电荷泵具有与第一电荷泵相同数量的级，且活跃级的数量可由第二控制信号来设置。电荷泵系统上的控制逻辑，被连接到主电荷泵部分以接收第一调节电路的振荡器频率且供应第一控制信号，被连接到从电荷泵部分以接收所述第二调节电路的振荡器频率且供应第二控制信号，还被连接到所述内部负载，以设置其可调整值。所述控制逻辑能够基于第一和第二调节电路的振荡器频率的比较来设置可调整负载的值，而所述第一和第二电荷泵通过相同数量的活跃级来操作，且所述控制逻辑能够基于第一和第二调节电路的振荡器频率的比较来更改所述第一电荷泵中的活跃级的数量，而所述第一和第二电荷泵通过不同数量的活跃级来操作。

根据另一组方面，一种操作电荷泵系统以驱动外部负载的方法。该方法包括使用多级、频率调节的设计的主电荷泵来驱动外部负载。主电荷泵中的活跃级的数量可设置，且主电荷泵使用第一数量的活跃级和第一经调节的频率来驱动该负载。该方法还包括使用与主电荷泵相同的设计的从电荷泵来驱动可调整内部负载，其中，所述从电荷泵使用第一数量的活跃级和第二经调节的频率来驱动所述可调整负载。该系统基于第一和第二调节的频率来确定内部负载的水平，且使用具有第二数量的活跃级的从电荷泵且使用第三经调节的频率来驱动被设置为确定水平的内部负载，其中，所述第二数量不同于所述第一数量。该系统基于所述第一和第三调节的频率的比较，来确定是否改变主电荷泵中的活跃级的数量。

在其示例例子的以下描述中包括本发明的各种方面、优点、特征和实施例，该描述应该与附图结合。在此引用的所有专利、专利申请、文章、其他公开、文献和事物全部为了所有目的被引用附于此。在并入的公开、文档或事物和本申请中的任一之间的术语的定义或使用中的任何不一致或冲突的情况下，在本申请中的应该优先。

附图说明

可以通过查看以下附图来更好地理解本发明的各种方面和特征，在附图中：

图1a是通常电荷泵中的充电半周期的简化电路图。

图1b是通常电荷泵中的转移半周期的简化电路图。

图2a是开环电荷泵的框图。

图2b图示电荷泵中的单元或级的布置。

图2c是调节的电荷泵的框图。

图3图示泵单元的一个例子。

图4a和4b是典型的功率效率对VOUT的曲线的绘图。