[发明专利]电容式电荷泵装置

说明书

技术领域

本发明涉及电荷泵领域，具体涉及一种能够快速启动的电容式电荷泵。

背景技术

随着工艺技术的不断发展，系统的电源电压变得越来越小，越来越多的系统中加入了电荷泵电路。电荷泵电路具有的升压特性，经常作为提供高电压的电源而广泛应用于各种集成电路中。现有技术中，电容式电荷泵由时钟产生电路、电荷泵主电路、逻辑控制电路等组成，用于对负载电容进行充电，从而在输出端产生高电压。

伴随着工艺尺寸的缩小，大规模集成电路成为趋势，电荷泵所带负载器件会越来越多，如此巨大的负载电容将导致对其充电速度的减慢，使输出电压斜升速度减慢，电荷泵的升压启动过程将变得漫长。这将导致集成电路处理速度减慢的缺陷。因此，提高电荷泵的启动速度对大规模集成电路是十分必要的。

现有技术通过提高振荡器输出频率和增大电荷泵电容值的办法，达到提高负载电容充电速度的目的。这两种办法在负载电容小的电路中作用明显，但在电荷泵输出负载电容很大的大规模电路中，所能达到的效果有限。在输出负载电容很大的条件下，若提高时钟频率，必然会引入较大的噪声和增大功耗；若电荷泵电容做的很大，芯片面积将会大幅增大，成本会大大增加。另一方面，如果增加电容，将会使节点的时间常数变大，从而限制最大时钟频率。

发明内容

本申请的目的之一在于提供种改良的一种电容式电荷泵，在输出负载电容大的情况下，能够快速启动，并且不增加噪声和系统功耗。

根据本申请的一个方面，提供电容式电荷泵装置，包括主电荷泵、逻辑控制电路、辅助电荷泵、稳压电路和升压装置，其中，

所述逻辑控制电路根据所述主电荷泵的输出控制所述辅助电荷泵的开启和关闭，

所述辅助电荷泵根据所述逻辑控制电路的控制信息，控制所述升压装置的开启和关闭，

所述稳压电路减少所述主电荷泵和所述辅助电荷泵的输出纹波，稳定输出电压，

所述升压装置，用于将所述主电荷泵输出端电压升高。

在一些实施例中，所述主电荷泵由第一使能信号启动和控制，所述主电荷泵的输出作为所述逻辑控制电路的输入，所述逻辑控制电路的输出作为所述辅助电荷泵的控制信号以控制所述辅助电荷泵的开启，所述辅助电荷泵的输出控制所述升压装置的开启和关闭。

在一些实施例中，所述主电荷泵的电路包括第一至第九NMOS器件，其中：

第一NMOS器件的栅端连接第一使能信号，源端与电源相连，漏端电连接第二NMOS器件的栅端和源端，

第二NMOS器件的源端和第六NMOS器件的栅端电连接，漏端电连接第三NMOS器件的栅端和源端，

第三NMOS器件的源端和第七NMOS器件的栅端电连接，漏端电连接第四NMOS器件的栅端和源端，

第四NMOS器件的源端和第八NMOS器件的栅端电连接，漏端电连接第五NMOS器件的栅端和源端，

第五NMOS器件的源端和第九NMOS器件的栅端电连接，漏端作为所述主电荷泵的输出端，

第一时钟信号与第七NMOS器件的源端、第七NMOS器件的漏端、第九NMOS器件的源端以及第九NMOS器件的漏端分别电连接，

第二时钟信号与第六NMOS器件源端、第六NMOS器件的漏端、第八NMOS器件的源端以及第八NMOS器件的漏端分别电连接，

其中第六NMOS器件、第七NMOS器件、第八NMOS器件和第九NMOS器件作为电容使用。

在一些实施例中，所述逻辑控制电路包括第十五NMOS器件、第十六NMOS器件、第四反相器、第五反相器和第六反相器，其中

第十五NMOS器件的栅端与所述主电荷泵的输出端以及第四反相器的输入端连接，源端与电源电连接，漏端电连接第四反相器的输出端和第五反相器的输入端，

第五反相器的输出端电连接第六反相器的输入端和所述辅助电荷泵的输入端，第六反相器的输出端电连接第十六NMOS器件的栅端，

第十六NMOS器件的漏端接地，源端连接所述升压装置的输入端。

在一些实施例中，所述辅助电荷泵包括第十至第十四NMOS器件、第一与非门、第二与非门、第三与非门、第一反相器、第二反相器和第三反相器，其中，

第一与非门、第二与非门、第三与非门的一个输入端相连作为所述辅助电荷泵的输入端，第一与非门另一个输入端连接第一使能信号，第二与非门另一个输入端连接第一时钟信号，第三与非门另一个输入端连接第一时钟信号；

第一与非门的输出端连接第一反相器的输入端，第一反相器的输出端电连接第十NMOS器件的栅端，