[发明专利]电荷泵电路和逻辑电路

说明书

本发明涉及一种电荷泵电路，特别涉及一种在半导体集成电路(IC)中用于根据外加电源产生提升或降低电源电平的电荷泵。

DRAM(动态随机存取存储器)和闪速存储器由于它们结构的原因需要提升或降低电源电平或需要提高它们的工作速度。如果能够利用插入到所述芯片中的内部电源电路产生提升或降低的电平，将其作为结果加到芯片值上。

在一个芯片上产生提升或降低电源电平的一般方法使用一个电荷泵电路。IC上的电荷泵通常包括作为一个整流元件的晶体管。

例如，在公开号为No.6-14529的日本未授权专利中建议了一种电荷泵。后面，这个公知技术将结合附图予以描述。

图18的电路示出了在前述文献中描述的电荷泵。图19示出了图18所示电荷泵电路的工作波形。如图18所示，所述电荷泵电路包括整流晶体管Q1和Q2，予充电晶体管Q3和Q4以及电容器C1和C2。

响应信号φ1(具有第一驱动电位)和φ2(具有第二驱动电位)，通过整流晶体管Q1和予充电晶体管Q3和整流晶体管Q2和予充电晶体管Q4的互补作用，输入电压Vdd被转换成输出电压Vpp。

特别是，当信号φ1为高时，电容器C1使节点N1(耦合到晶体管Q1的栅极)的电位增加。当信号φ1处于H(高)电平(即：在这个例子中的Vdd电平)时，在节点N1处出现的电荷被保持在2Vdd，和晶体管Q1的栅极电位被显著地提高。然后，节点N1处的电荷被传输给输出节点Npp。

但是，就予充电晶体管Q3来讲，例如，在节点N2处出现的电荷被输出给输出节点Npp和因此在整个时间内被减少。特别是在输入电压Vdd很低的情况下，予充电晶体管Q3的栅极电位没有被足够的增加，从而使予充电晶体管Q3不能够以Vdd足够地对节点N1予充电。因此，节点N1的电位不能够响应电容器C1的驱动增加到2Vdd。结果是电荷泵电路输出小于理想电荷的电荷(Vpp)，因而导致电压转换处理的很大损失。

即使是电荷泵电路工作于理想方式下，晶体管Q1-Q4的电位幅值也最好是等于或低于Vdd(由于栅极电位位于Vdd和2Vdd之间)。因此，在输入电压Vdd低于1V的地电压状态下，晶体管Q1-Q4中每一个晶体管的通-断电流差变得很小。结果是存储在电容器C1和C2中的电荷不能够迅速传输给输出节点Npp。

再有，定时控制电路TMG和用于驱动电荷泵的驱动电路IV1和IV2在低于1V的输入电压Vdd的低电压状态下不能迅速驱动电荷泵电路(该电路构成一个基本负载)。这导致所述电荷泵不能输出足够的电流。

根据本发明的电荷泵电路包括第一泵部分，所述第一泵部分包括；具有第一控制端的第一转换元件；具有第二控制端的第二转换元件；和分别耦合到第一转换元件和第二转换元件的一个节点，其中，所述电荷泵电路分别响应第一驱动电压信号和第二驱动电压信号通过第一转换元件和第二转换元件的互补作用将输入电压转换成输出电压，即经过输出端输出的输出电压，所述节点与第一控制端和第二控制端电绝缘。

在本发明的一个实施例中，第一转换元件包括第一整流晶体管和第二整流晶体管；第一控制端包括第一整流控制端和第二整流控制端；第二转换元件包括第一予充电晶体管和第二予充电晶体管；第二控制端包括第一予充电控制端和第二予充电控制端；所述节点包括第一节点和第二节点；第一节点被耦合到第一电容器和第二节点被耦合到第二电容器；当所述电荷泵电路处于第一状态时，第一整流晶体管提供存储在第一电容器中的电荷给输出端和第二予充电晶体管提供输入电压给第二电容器；当所述电荷泵电路处于第二状态时，第二整流晶体管提供存储在第二电容器中的电荷给输出端和第一予充电晶体管提供输入电压给第一电容器；和第一节点与所述第二予充电控制端电绝缘，和第二节点与第一予充电控制端电绝缘。

在本发明的另一个实施例中，所述电荷泵电路还包括用于驱动第一控制端和第二控制端的第二泵部分；所述第二泵部分包括第一子晶体管、第二子晶体管；所述第一子晶体管和第二子晶体管分别具有第一子控制端和第二子控制端；第一子控制端包括第一整流控制端，第二整流控制端，和第二字控制端经过第一子电容器接收第一驱动电压信号；第二子控制端包括第二子整流控制端，第一予充电控制端，和第二子控制端经过第二子电容器接收第二驱动电压信号。

在本发明的再一个实施例中，第一组控制端和第二组控制端中的每一组接收具有大于输入电压幅值的一个幅值的电压。