[发明专利]防过冲且快启动的电荷泵电路及其防过冲的快启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及电荷泵领域，尤其涉及一种针对宽电源电压工作条件下反馈型电荷泵的防过冲且快启动的电荷泵电路及其防过冲的快启动方法。

背景技术

电荷泵广泛运用于电源、存储器以及射频芯片中，不同的芯片应用对电荷泵的要求也不尽相同；有的要求大的电流输出能力，有的需要精确的输出电压，有的则需要快速的启动速度。在一些应用中，电荷泵的启动速度至关重要，需要在启动后特定时间内达到预定的电压值，考虑到电源电压、工艺角、温度等因素的影响，一般电荷泵输出电压在启动时的短时间内会分布在一个较大电压范围内。对于反馈稳压型电荷泵而言，启动时影响输出电压分布的最大因素是参考电压。通常反馈型电荷泵的参考电压由带隙基准源提供，启动时，在低电源电压以及SS工艺角的情况下参考电压源电压上升速度比较缓慢，而在高电源电压以及FF工艺角时又比较容易出现过冲现象，导致电荷泵启动时输出电压较大的偏差。

如图1所示为现有技术中反馈型电荷泵电路结构图，包括参考电压源电路1、比较器2、分压电路4、升压控制电路3。升压控制电路3有一个使能输入端(节点en)、一个控制端(节点ctrl)和一个电压输出端(节点o)。参考电压源电路1包含带隙基准源电路和电压调整电路，输出电压比较精确，其输出的电压值决定了电荷泵中升压控制电路3在节点o的输出电压Vpp的大小，分压电路4采集电荷泵输出电压Vpp，包括分压电阻R0’和R1’，C0为电荷泵输出负载电容。Vbf表示在分压电阻R0’和R1之间的反馈节点bf处的反馈电压，即分压电阻R1’上的压降，Vbf＝Vpp*R1’/(R1’+R2’)，比较器2比较参考电压源电路1在节点ref的处输出的参考电压Vref和电荷泵输出电压Vpp在反馈节点bf的反馈电压Vbf，比较器2根据比较结果在节点ctrl处输出电荷泵的控制信号Ctrl，控制信号Ctrl作用于升压控制电路3使其进行相应的升压动作：当Vref大于Vbf时，控制信号Ctrl为高电平，当Vref小于Vbf时，控制信号Ctrl为低电平。升压控制电路3的使能输入端(节点en)接收使能信号EN，当EN为GND时，Vpp电压为VCC，EN为VCC时，Vpp电压受控制端(节点ctrl)接收的控制信号Ctrl控制，控制信号Ctrl为高电平时，升压控制电路3内部电路执行升压动作，输出电压Vpp升高，控制信号Ctrl为低电平时，输出电压Vpp由于分压电阻R0’和R1’的作用而降低。

本电路启动速度受Vref启动速度和电荷泵的输出驱动能力的影响较大，参考图2和图3，低电源电压(Low Vcc)以及SS工艺角时Vref的启动速度较慢，电荷泵的驱动能力也较弱，输出电压Vpp上升时间较长(由于Vpp与Vbf线性相关，因此图3中Vpp的启动趋势与图2中Vbf相同)；高电源电压(High Vcc)以及FF工艺角的情况下Vref的启动速度较快，电荷泵的驱动能力也较强，输出电压Vpp上升较快。

在某些应用中，要求电荷泵的输出电压Vpp在启动后特定的时间内达到规定的电压范围内，为此需要加快低电源电压以及SS工艺角情况下电荷泵的启动速度，通常的做法是提高参考电压Vref的启动速度以及加大电荷泵的尺寸以增加驱动能力。在电荷泵的驱动能力足够大时，Vref的启动速度就是唯一制约电荷泵启动速度的因素，但是往往加快低电源电压以及SS工艺角时Vref的启动速度的措施会使得在高电源电压以及FF工艺角的情况下Vref出现过冲，如图2中时间T0之前Vref出现了一个陡峭的上升和下落，此部分电压幅值过高。而Vref的过冲会导致电荷泵输出电压Vpp的过冲，如图3所示，而在某些情况下电荷泵输出电压过冲会带来风险，因此，图1所示的电路不适合一些要求启动速度较快同时又对输出电压范围要求较精确的场合。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述在低电源电压以及SS工艺角的情况下加快启动速度导致的在高电源电压以及FF工艺角的情况下容易出现输出电压过冲的缺陷，提供一种针对宽电源电压工作条件下反馈型电荷泵的防过冲且快启动的电荷泵电路及其防过冲的快启动方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种防过冲且快启动的电荷泵电路，包括升压控制电路、基准参考电压源电路和反馈电路，其中，还包括快速启动参考电压源电路、延时电路和开关电路；当所述升压控制电路的使能输入端接收到高电平的使能信号时，所述升压控制电路、基准参考电压源电路、快速启动参考电压源电路以及延时电路同时启动；

所述基准参考电压源电路用于在启动后输出基准参考电压；