一种负电压电荷泵电路结构制造技术

本发明专利技术公开了一种负电压电荷泵电路结构，包括：分压电路输出的第一控制信号为高电平时，第一控制信号控制第一电荷泵控制模块、第三电荷泵控制模块、第二电荷泵控制模块和输入级开关串联，构成负电压电荷泵的输出端和输入级开关的接地端之间的10级泵级串联的电荷搬运电路，使得负电压电荷泵的输出端输出

【技术实现步骤摘要】
一种负电压电荷泵电路结构


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，特别涉及一种负电压电荷泵电路结构。

技术介绍

[0002]在多数集成电路系统中，需要在片内(on chip)产生绝对值比输入电源电压(VDD)高的正高压输出(VP)和负高压输出(VN)。例如在液晶显示驱动装置中，为得到良好的显示效果，在驱动液晶面板时需要正、负高压电源和正、负高压驱动电压。此时，利用一个或多个电子开关，例如金属氧化物半导体晶体管(Metal Oxide Semiconductor,MOS)，以及一个或多个相合电容构成的电荷泵将外部提供的电压升压至需要的较高电压。
[0003]在现有的电荷泵电路中，要同时得到正m倍电压和负n倍电压，一般需要(m+n
‑
l)个耦合电容，m≥2，n≥1，电荷泵的耦合电容数量较多。如果电荷泵的耦合电容采用片内电容，将占据很大的芯片面积，增加了电路的制造成本。如果采用片外电容，也会对增加安装芯片的电子设备的尺寸和成本。如果一个系统中需要多个电荷泵，这个问题将更加严重。
[0004]且为了提高电荷泵的工作效率，电荷泵输出电压和级数以及里面的电路结构具有严格比例要求。
[0005]例如负电压电荷泵的输出电压范围达到
‑
10V到
‑
1V时，通常有如下两种方案，
[0006]第一种方案为：
‑
10到
‑
5V设置一个负电压电荷泵(pump)，
‑
5到
‑
1V设置一个pump，此方案会占据很大的芯片面积，增加了电路的制造成本。
[0007]第二种方案为：采用一个固定级数的pump，此方案会占据很大的芯片面积，且功耗大、设计难度高等缺陷。

技术实现思路

[0008]本专利技术公开了一种负电压电荷泵电路结构，实现负电压电荷泵的输出负电压可在
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1VREF～
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10VREF之间进行可靠的调整，并且能在
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VREF～
‑
3VREF时增加驱动能力的目的。
[0009]为了实现以上的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0010]一种负电压电荷泵电路结构，包括：分压电路104、比较器105、时钟产生电路106、输入级开关101、第一电荷泵控制模块1021、第二电荷泵控制模块1022和第三电荷泵控制模块103；所述分压电路104通过所述比较器105与所述时钟产生电路106的输入端连接。所述时钟产生电路106的输出端分别与所述输入级开关101的输入端、第一电荷泵控制模块1021的输入端、第二电荷泵控制模块1022的输入端和第三电荷泵控制模块103的输入端连接。所述输入级开关101的输出端与所述第一电荷泵控制模块1021的输入端连接，所述第一电荷泵控制模块1021的输出端通过第一开关201与所述第三电荷泵控制模块103的输入端连接。
[0011]所述输入级开关101的输出端通过第二开关202与所述第三电荷泵控制模块103的输入端连接，所述第三电荷泵控制模块103的输出端通过第三开关203与所述第二电荷泵控制模块1022的输入端连接。
[0012]所述输入级开关101的输出端通过第四开关204与所述第二电荷泵控制模块1022的输入端连接。
[0013]所述第二电荷泵控制模块1022的输出端作为负电压电荷泵的输出端VOUT；所述第二电荷泵控制模块1022的输出端与所述分压电路104的输入端连接；所述第一电荷泵控制模块1021的输出端通过第五开关205与所述负电压电荷泵的输出端VOUT连接；第三电荷泵控制模块103的输出端通过第六开关206与所述负电压电荷泵的输出端VOUT连接。
[0014]所述分压电路104输出的第一控制信号VN1为高电平时，所述第一控制信号VN1控制所述第一开关201和所述第三开关203导通，所述第二开关202、所述第四开关204截止、所述第五开关205和所述第六开关206截止，所述第一电荷泵控制模块1021、第三电荷泵控制模块103、第二电荷泵控制模块1022和所述输入级开关101串联，构成所述负电压电荷泵的输出端VOUT和所述输入级开关101的接地端GND之间的10级泵级串联的电荷搬运电路，使得所述负电压电荷泵的输出端VOUT输出
‑
4*VREF～
‑
10*VREF的负电压。
[0015]所述分压电路104输出的第一控制信号VN1为低电平时，所述第一控制信号VN1控制所述第一开关201和所述第三开关203截止，所述第二开关202、所述第四开关204导通、所述第五开关205和所述第六开关206导通，所述第一电荷泵控制模块1021、第三电荷泵控制模块103和第二电荷泵控制模块1022并联之后，与所述输入级开关101串联，构成所述负电压电荷泵的输出端VOUT和所述输入级开关101的接地端GND之间的4级泵级串联的电荷搬运电路，使得所述负电压电荷泵的输出端VOUT输出
‑
1*VREF～
‑
3*VREF的负电压，VREF为输入到所述分压电路104内的参考电压。
[0016]可选地，所述分压电路104的输入端输入的设置电压值VNSET为4*VREF～10*VREF时，所述分压电路104的输出端对应输出的为高电平的所述第一控制信号VN1。
[0017]所述分压电路104的输入端输入的设置电压值VNSET为1*VREF～3*VREF时，所述分压电路104的输出端对应输出的为低电平的所述第一控制信号VN1。
[0018]可选地，所述分压电路104的输出端输出第一输出电压VFB，至所述比较器105的负输入端，所述比较器105的正输入端接地，所述第一输出电压VFB大于0V时，所述比较器105输出低电平的第一驱动信号ENI；所述第一驱动信号ENI驱动所述时钟产生电路106产生四个不相交叠的时序信号。
[0019]可选地，使得所述负电压电荷泵的输出端VOUT输出所述
‑
4*VREF～
‑
10*VREF的负电压或所述
‑
1*VREF～
‑
3*VREF的负电压包括低压建立阶段和低压维持阶段。
[0020]所述低压建立阶段包括：所述分压电路104输出的所述第一输出电压VFB>0V时，所述比较器105输出低电平的第一驱动信号ENI，所述第一驱动信号ENI驱动所述时钟产生电路106产生四个不相交叠的时序信号，四个所述时序信号驱动所述第一电荷泵控制模块1021、所述第二电荷泵控制模块1022和所述第三电荷泵控制模块103持续地把所述负电压电荷泵的输出端VOUT的电荷搬运到所述输入级开关101的接地端GND，所述负电压电荷泵的输出端VOUT的电压不断降低，直到所述负电压电荷泵的输出端VOUT输出的电压值与所述设置电压值VNSET相等。
[0021]所述第一驱动信号ENI转变成高电平信号，此时，高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负电压电荷泵电路结构，其特征在于，包括：分压电路(104)、比较器(105)、时钟产生电路(106)、输入级开关(101)、第一电荷泵控制模块(1021)、第二电荷泵控制模块(1022)和第三电荷泵控制模块(103)；所述分压电路(104)通过所述比较器(105)与所述时钟产生电路(106)的输入端连接；所述时钟产生电路(106)的输出端分别与所述输入级开关(101)的输入端、第一电荷泵控制模块(1021)的输入端、第二电荷泵控制模块(1022)的输入端和第三电荷泵控制模块(103)的输入端连接；所述输入级开关(101)的输出端与所述第一电荷泵控制模块(1021)的输入端连接，所述第一电荷泵控制模块(1021)的输出端通过第一开关(201)与所述第三电荷泵控制模块(103)的输入端连接；所述输入级开关(101)的输出端通过第二开关(202)与所述第三电荷泵控制模块(103)的输入端连接，所述第三电荷泵控制模块(103)的输出端通过第三开关(203)与所述第二电荷泵控制模块(1022)的输入端连接；所述输入级开关(101)的输出端通过第四开关(204)与所述第二电荷泵控制模块(1022)的输入端连接；所述第二电荷泵控制模块(1022)的输出端作为负电压电荷泵的输出端VOUT；所述第二电荷泵控制模块(1022)的输出端与所述分压电路(104)的输入端连接；所述第一电荷泵控制模块(1021)的输出端通过第五开关(205)与所述负电压电荷泵的输出端VOUT连接；第三电荷泵控制模块(103)的输出端通过第六开关(206)与所述负电压电荷泵的输出端VOUT连接；所述分压电路(104)输出的第一控制信号VN1为高电平时，所述第一控制信号VN1控制所述第一开关(201)和所述第三开关(203)导通，所述第二开关(202)、所述第四开关(204)截止、所述第五开关(205)和所述第六开关(206)截止，所述第一电荷泵控制模块(1021)、第三电荷泵控制模块(103)、第二电荷泵控制模块(1022)和所述输入级开关(101)串联，构成所述负电压电荷泵的输出端VOUT和所述输入级开关(101)的接地端GND之间的10级泵级串联的电荷搬运电路，使得所述负电压电荷泵的输出端VOUT输出
‑
4*VREF～
‑
10*VREF的负电压；所述分压电路(104)输出的第一控制信号VN1为低电平时，所述第一控制信号VN1控制所述第一开关(201)和所述第三开关(203)截止，所述第二开关(202)、所述第四开关(204)导通、所述第五开关(205)和所述第六开关(206)导通，所述第一电荷泵控制模块(1021)、第三电荷泵控制模块(103)和第二电荷泵控制模块(1022)并联之后，与所述输入级开关(101)串联，构成所述负电压电荷泵的输出端VOUT和所述输入级开关(101)的接地端GND之间的4级泵级串联的电荷搬运电路，使得所述负电压电荷泵的输出端VOUT输出
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1*VREF～
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3*VREF的负电压，VREF为输入到所述分压电路(104)内的参考电压。2.如权利要求1所述的负电压电荷泵电路结构，其特征在于，所述分压电路(104)的输入端输入的设置电压值VNSET为4*VREF～10*VREF时，所述分压电路(104)的输出端对应输出的为高电平的所述第一控制信号VN1；所述分压电路(104)的输入端输入的设置电压值VNSET为1*VREF～3*VREF时，所述分压
电路(104)的输出端对应输出的为低电平的所述第一控制信号VN1。3.如权利要求2所述的负电压电荷泵电路结构，其特征在于，所述分压电路(104)的输出端输出第一输出电压VFB，至所述比较器(105)的负输入端，所述比较器(105)的正输入端接地，所述第一输出电压VFB大于0V时，所述比较器(105)输出低电平的第一驱动信号ENI；所述第一驱动信号ENI驱动所述时钟产生电路(106)产生四个不相交叠的时序信号。4.如权利要求3所述的负电压电荷泵电路结构，其特征在于，使得所述负电压电荷泵的输出端VOUT输出所述
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4*VREF～
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10*VREF的负电压或所述
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1*VREF～
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3*VREF的负电压包括低压建立阶段和低压维持阶段；所述低压建立阶段包括：所述分压电路(104)输出的所述第一输出电压VFB>0V时，所述比较器(105)输出低电平的第一驱动信号ENI，所述第一驱动信号ENI驱动所述时钟产生电路(106)产生四个不相交叠的时序信号，四个所述时序信号驱动所述第一电荷泵控制模块(1021)、所述第二电荷泵控制模块(1022)和所述第三电荷泵控制模块(103)持续地把所述负电压电荷泵的输出端VOUT的电荷搬运到所述输入级开关(101)的接地端GND，所述负电压电荷泵的输出端VOUT的电压不断降低，直到所述负电压电荷泵的输出端VOUT输出的电压值与所述设置电压值VNSET相等；所述第一驱动信号ENI转变成高电平信号，此时，高电平的所述第一驱动信号ENI使得所述时钟产生电路(106)停止工作，四个所述时序信号的相位维持，并不复位，所述负电压电荷泵停止工作处于等待状态。5.如权利要求4所述的负电压电荷泵电路结构，其特征在于，所述低压维持阶段包括：当外界电荷不停的灌入至所述负电压电荷泵的输出端VOUT，所述负电压电荷泵的输出端VOUT的电压升高，此时，所述分压电路(104)输出的第一输出电压VFB升高，直至所述第一输出电压VFB＞0V后，所述负电压电荷泵继续工作，之后重复上述低压建立阶段，如此循环往复。6.如权利要求5所述的负电压电荷泵电路结构，其特征在于，所述分压电路(104)包括：第一二极管D...

【专利技术属性】
技术研发人员：周平，
申请(专利权)人：普冉半导体上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：