发明名称 一种精密的中等电压及高电流之电荷泵系统
摘要 一种精密的中等电压及高电流之电荷泵系统包括有一工作于低电压vdd来输出一大电压vpm raw之两相位原高电压产生器,及一电压跟随器,该电压跟随器之输入端接收一至少为vpm之低电流调整电压,其之电源端是连接到该vpm raw,且其之输出端提供电流准位比参考电压还大的vpm。原高电压产生器包含有数个(N)串接的电荷乘法器级,每个电荷乘法器级包括有一MOS电晶体及一充电电容,这些级形成一阳极及一阴极。两个非重叠相位讯号中的一个是连接到每个充电电容器之自由端,使得相邻的充电电容器能由不同的相位驱动。该等MOS装置可以是PMOS或N MOS,最好每个充电级均提供vt消除。预先充电/放电电路最好是连到包括有负载电容器的每个电压节点。再者,基体-井保护系被提供,使得该等MOS装置不易于出现电压崩溃或基体到源极/汲极电流流动。电压跟随器最好是源极跟随器,且调整参考电压系由vpm raw所导出。
申请公布号 TW377445 申请公布日期 1999.12.21
申请号 TW086119540 申请日期 1997.12.22
申请人 艾普斯积体电路有限公司 发明人 李武开;曹兴亚;许富菖
分类号 G11C5/14 主分类号 G11C5/14
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿松山区南京东路三段二四八号七楼;康伟言 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其系可由低电压Vdd运作,且输出高量级控制电压Vpm,其包含:一原高电压产生器,系包括有数个(N)串接之电荷泵级,该等电荷泵级共同形成一被连接至接收该电压Vdd之阳极及一输出原高电压Vpm raw之阴极,该原高电压之大小至少是Vpm,每一电荷泵级被连接来接收两个非重叠相位脉冲串列讯号中之一个,该两个非重叠相位脉冲串列讯号的该一个的大小是为E1,其中E1≦Vdd,以致于相邻之该等电荷泵级能接收不同的相位脉冲串列讯号;其中该等电荷泵级倍增该AC耦合E1振幅讯号,以从那里产生具大之量级的电位Vpm raw;及一电压跟随器,系具有一被连接来接收一个大小大约为Vpm之低电流之调整参考电压的输入端、一被连接来接收该Vpm raw的电源端、及一输出端,一个跟随该调整参考电压且是为该Vpm的电位出现于该输出端。2.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中在该原高电压产生器中之每一个电荷泵级系至少包括有一之电荷泵装置,该电荷泵装置被接至具有电容器接点的一第一电容器,该第一电容器的电容器节点系适用于接收其中一个相位脉冲串列讯号,并AC耦合该其中一个相位脉冲串列讯号。3.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中该等电荷泵装置中之至少一个系可从PMOS电晶体、NMOS电晶体及二极体三者中选择出来。4.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中在该串列中之相邻的电荷泵级系被连接来接收不同的相位脉冲串列讯号。5.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中该系统包括有一输出该调整参考电压之产生器。6.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中该电压跟随器系包括有一MOS装置源极跟随器,其中该调整参考电压是耦合到该MOS装置源极跟随器之闸极,该Vpm raw电位是耦合到该MOS装置源极跟随器之汲极,而该Vpm是由该MOS装置源极跟随器之源极输出。7.如申请专利范围第6项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中:该系统包括有一输出该调整参考电压之产生器;及该调整参考电压大小为Vpm+Vt,其中Vt是该MOS装置源极跟随器之临界电压。8.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,更进一步包括有一个将该输出埠预先充电至大约(Vdd-Vt)之电位的交换机构,其中Vt是为与MOS装置之临界电压相等的电压。9.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中在该原高电压产生器中之每一个电荷泵级系包括有一MOS装置,该MOS装置被连接至具有一电容器节点的一第一电容器,该第一电容器的电容器节点适于接收该等相位脉冲串列讯号中之一个,并AC耦合该等相位脉冲串列讯号中之一个;其中每个MOS装置的基体节点是耦合到第一电位。10.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及电流之电荷泵系统,其中在该原高电压产生器中之每一个电荷泵级系包括有一MOS装置,该MOS装置被连接至具有一电容器节点的一第一电容器,该第一电容器的电容器节点适于接收该等相位脉冲串列讯号中之一个,并AC耦合该等相位脉冲串列讯号中之一个;其中每个电荷泵级包括有一在每个该MOS装置中供消除Vt临界电压之机构,使得该MOS装置导通时,从源级到汲级存在有零电压损失。11.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中该原高电压产生器包括N=4级。12.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中该Vpm系大约+5VDC。13.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中该Vpm系为大约在至少4mA之电流位准的+5VDC。14.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中该系统系被制造在单一积体电路晶片上。15.如申请专利范围第5项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中该系统系被制造在单一积体电路晶片上。16.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,其中N=4。17.如申请专利范围第1项所述之精密的中等电压及高电流之电荷泵系统,更进一步包括有一输出该两个非重叠相位脉冲串列讯号之相位产生器;其中该系统系被制造在单一积体电路上。18.一种从低电压Vdd产生中高电压Vpm之方法,系包括有下列步骤:(a)藉由提供数个(N)串接之电荷泵级来产生一原高电压Vpm raw,该原高电压之大小至少为是该Vpm,该等电荷泵级共同形成一被连接来接收该电压Vdd之阳极及一输出该Vpm raw之阴极,每一电荷泵级被连接来接收两个非重叠相位脉冲串列讯号中之一个,该两个非重叠相位脉冲串列讯号中之一个的振幅是为E1,其中E1≦Vdd,以致于相邻之电荷泵级接收不同的相位脉冲串列讯号;(b)耦合该等非重叠脉冲串列讯号至该等电荷泵级,以致于该等电荷泵级倍增该AC耦合E1振幅讯号,俾从其那里产生大量级之电位;(c)提供一大小大约为该Vpm之较低电流调整参考电压;(d)提供一电压跟随器,该电压跟随器系具有一被连接来接收该低电流调整参考电压之输入端、一被连接来接收该Vpm raw之电源端、及一输出端,一个跟随该调整参考电压且是该Vpm的电位出现于该输出端。19.如申请专利范围第18项所述之方法,其中:步骤(a)包括以一MOS装置和相连之电容器实现每一电荷泵级;且该方法更进一步包括如下之步骤:(a-1)提供一临界电压消除机构给至少(N-1)个MOS装置,使得当导通时,该(N-1)个MOS装置不展示在源极与汲极之间的临界电压损失。20.如申请专利范围第18项所述之方法,其中步骤(c)包括从该Vpm raw产生该低电流调整参考电压,及步骤(d)包括提供一MOS源极跟随器作为该电压跟随器,其中该输入端是闸极,该电源端是汲极,且该输出端是该MOS源极跟随器之源极。图式简单说明:第一图系习知EPROM/EEPROM型式之储存晶胞。第二图系习知IC包括有正的及负的高电压泵电路、多相位产生器及阵列储存单元之示意图。第三图A系习知产生精密Vpm之东芝型式架构之示意图。第三图B系习知狄克森电荷泵电路受两相驱动之示意图。第三图C系显示由第三图A之八相结构输出理想电压。第四图A系本发明较佳实施例包括有中高电压泵系统及较不复杂两相相位产生器之IC。第四图B及第四图C系本发明较佳实施例之相互补且非重叠两相脉冲串列1.2讯号。第五图A系本发明第一较佳实施例两相中高电压泵系统之方块图。第五图B系本发明第一较佳实施例两相中高电压泵系统之方块图。第五图C系第五图A及第五图B电路之原电压波形及已调整电压波形。第六图A-1系本发明具有四级Vt消除之五级两相泵电路,该电路可以当作正/负高电压泵电路230及/或当作中高电压泵电路247。第六图A-2系本发明具有Vt消除之四级两相泵电路,其最好当作中高电压泵电路247使用。第六图B系为第六图A-1及第六图A-2电路之其中一个充电级及对应之Vt消除元件。第六图C-E系第六图A-1及第六图A-2电路之相位波形。第六图F系第六图B充电级NMOS在饱合前之电压波形,当第六图A-1电路是输出正的高电压,或者第六图A-2电路。第六图G系第六图B充电级NMOS在饱合后之电压波形,当第六图A-1电路是输出正的高电压,或者第六图A-2电路。第六图H系第六图A-1及第六图A-2电路在轻负载及重负载情况下之正的高电压输出。第七图A系本发明电路230及/或电路247之细部电容节点预先充电/放电及基体保护作用。第七图B系本发明三电晶体第一较佳实施例预先充电/放电电路,其最好是用来放电电容器节点及负载电容。第七图C系本发明三电晶体第二较佳实施例预先充电/放电电路,其对电容电压放电至Vtp。第八图系本发明具有全Vt消除之四级两相PMOS泵电路,具有电容节点预先充电/放电及基体保护作用,适于当作电路230及/或电路247使用。第九图A系本发明每级具有全Vt消除之四级两相PMOS泵电路,具有电容节点预先充电/放电及基体保护作用,适于当作电路230及/或电路247使用。第九图B系为第九图A实施例产生VNWELL偏压之较佳电路。第十图系本发明实现于NMOS泵装置之多井制造示意图。
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