电荷泵浦电路及使用其的直流转换设备制造技术

本发明专利技术公开了一种对晶体管的阈值电压的变化不敏感的电荷泵浦电路和一种使用该电荷泵浦电路的直流转换设备的实施例。所述电荷泵浦电路的一个实施例包括：源晶体管，被构造为根据时钟信号来接收并输出输入电压；驱动器，被构造为使用输入电压和第一时钟信号来驱动源晶体管；和电压泵浦单元，被构造为根据第一和第二时钟信号来分级增大来自源晶体管的源晶体管输出电压。所述电荷泵浦电路可以在直流转换电路中使用，从而该直流转换电路对晶体管的阈值电压不敏感。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电荷泵浦(pumping)电路，更具体地讲，本专利技术涉及一种对晶体管阈值电压的变化不敏感的电荷泵浦电路和一种使用该电荷泵浦电路的直流转换设备。
技术介绍
传统的电荷泵浦电路被构造为输出比从电源提供的电压高的电平的电压。电荷泵浦电路可被用作诸如动态随机存取存储器(DRAM)的半导体装置的逆向偏压发生器、以及用于产生在可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪存装置的单元中写入和擦除程序的电压的电压发生器。图1是示出示例性电荷泵浦电路10的电路图。参考图1，电荷泵浦电路10包括源晶体管MS和电压泵浦单元12。源晶体管MS连接到提供输入电压Vdd的输入端Vin以作为二极管操作，从而源晶体管MS将输入电压Vdd提供给电压泵浦单元12。电压泵浦单元12包括第一传输晶体管M1到第四传输晶体管M4以及第一电容器C1到第四电容器C4。第一传输晶体管M1到第四传输晶体管M4以串联结构连接到源晶体管MS的输出端。在示例性电路10中，源晶体管MS和第一传输晶体管M1到第四传输晶体管M4是n型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)。第一电容器C1的第一电极连接到源晶体管MS和第一传输晶体管M1之间的第一节点N1。第一电容器C1的第二电极连接到第一时钟信号CLK1被提供给其的第一时钟信号线CL1。第二电容器C2的第一电极连接到第一传输晶体管M1和第二传输晶体管M2之间的第二节点N2。第二电容器C2的第二电极连接到第二时钟信号CLK2被提供给其的第二时钟信号线CL2。第三电容器C3的第一电极连接到第二传输晶体管M2和第三传输晶体管M3之间的第三节点N3。第三电容器C3的第二电极连接到第一时钟信号CLK1被提供给其的第一时钟信号线CL1。第四电容器C4的第一电极连接到第三传输晶体管M3和第四传输晶体管M4之间的第四节点N4。第四电容器C4的第二电极连接到第二时钟信号CLK2被提供给其的第二时钟信号线CL2。提供给第一时钟信号线CL1的第一时钟信号CLK1和提供给第二时钟信号线CL2的第二时钟信号CLK2是具有180°的相位差的两相时钟信号。串联连接的第一传输晶体管M1到第四传输晶体管M4的栅极连接到它们的源极以作为二极管操作。更具体地讲，第一传输晶体管M1的栅极连接到第一节点N1，第二传输晶体管M2的栅极连接到第二节点N2，第三传输晶体管M3的栅极连接到第三节点N3，第四传输晶体管M4的栅极连接到第四节点N4。电压泵浦单元12被构造为根据第一时钟信号CLK1和第二时钟信号CLK2，使用第一传输晶体管M1到第四传输晶体管M4来分级泵浦从源晶体管MS输出的输入电压Vdd，从而将泵浦的电压输出到最终的输出端Vout。从而，由于泵浦时间的增加，使得提供给电荷泵浦电路10的输入电压Vdd在最终的输出端Vout具有更高的电平，所述泵浦时间由第一时钟信号CLK1和第二时钟信号CLK2产生。通过与输入端Vin连接以作为二极管操作的源晶体管MS，输入电压Vdd在电荷泵浦电路10的第一节点N1被充电。因此，根据方程1，第一节点N1的电压与输入电压Vdd有关，其中，VN1、Vth和VCLK1表示第一节点N1的电压、源晶体管MS的阈值电压和第一时钟信号CLK1的电压。VN1＝Vdd-Vth+VCLK1(1)因为电荷泵浦电路10对源晶体管MS的阈值电压Vth敏感，而与源晶体管MS最佳操作的输入电压相比，源晶体管MS的阈值电压可能Vth太高，所以泵浦效率降低。
技术实现思路
因此，本专利技术的一目的在于提供一种对晶体管的阈值电压的变化不敏感的电荷泵浦电路以及一种使用该电荷泵浦电路的直流转换电路。电荷泵浦电路的一个实施例包括源晶体管，被构造为根据第一时钟信号输出输入电压；驱动器，被构造为使用输入电压和第一时钟信号来驱动源晶体管；和电压泵浦单元，被构造为根据第一和第二时钟信号来分级增大从源晶体管输出的电压。在特定实施例中，所述驱动器根据第一时钟信号将源晶体管的栅极和源极彼此电连接，根据第一时钟信号将通过输入电压和第一时钟信号的电压之和而获得的电压提供给源晶体管的栅极。在一个实施例中，所述驱动器包括切换晶体管，由第一时钟信号控制，并且连接到源晶体管的栅极和源极之间；和源电容器，其中，源电容器的第一电极连接到源晶体管的栅极，并且第一时钟信号被提供给源电容器的第二电极。在一些实施例中，所述电压泵浦单元包括多个传输晶体管，连接到源晶体管的输出端；和多个电容器，电连接到源晶体管和所述多个传输晶体管之间的节点，以根据第一和第二时钟信号来充电和放电。所述电荷泵浦电路的另一实施例包括源晶体管，被构造为根据该源晶体管的栅极和源极之间所施加的电压来输出输入电压；和多个传输晶体管，连接到源晶体管的输出端。该电荷泵浦电路还包括切换晶体管，由第一时钟信号控制，并且连接到源晶体管的栅极和源极之间；和多个电容器，电连接到源晶体管和所述多个传输晶体管之间的节点。所述多个电容器包括奇数和偶数电容器，其中，偶数电容器被构造为接收第一时钟信号，奇数电容器被构造为接收不同于第一时钟信号的第二时钟信号。该电荷泵浦电路还包括源电容器，连接到源晶体管的栅极，并且被构造为接收第一时钟信号。使用电荷泵浦电路的直流转换设备的一个实施例包括如上所述的电荷泵浦电路，其中，该电荷泵浦电路被构造为根据第一和第二时钟信号来分级增加输入电压。该直流转换设备还包括比较单元，被构造为将基准电压和电荷泵浦电路输出电压进行比较，并输出比较信号；和时钟信号发生器，被构造为使用来自比较单元的比较信号来产生第一和第二时钟信号。在特定实施例中，所述直流转换设备还包括电压分配单元，被构造为分配所述输出电压并将分配的输出电压提供给比较单元。在一个实施例中，所述时钟信号发生器包括基准时钟发生器，被构造为使用所述比较信号和来自其输出端的反馈信号来产生基准时钟信号；和时钟缓冲器，被构造为基于基准时钟产生并缓冲第一和第二时钟信号，以提供缓冲的时钟信号。附图说明图1是示例性电荷泵浦电路的电路图。图2是根据本专利技术的电荷泵浦电路的一个实施例的电路图。图3是用于驱动图2的电荷泵浦电路的时钟信号波形的图解。图4是采用根据本专利技术一个实施例的电荷泵浦电路的直流转换电路的一个实施例的方框图。具体实施例方式针对本专利技术的某些特定实施例进行下面的详细描述。然而，可以以权利要求所限定和覆盖的多种不同的方式来实施本专利技术。在这些描述中，附图中给出了标注，其中，相同的部件始终用相同的标号指定。图2是电荷泵浦电路110的一个实施例的电路图。参考图2，电荷泵浦电路110包括源晶体管MS、电压泵浦单元112和驱动器114。源晶体管MS的源极连接到输入端Vin，源晶体管MS的漏极连接到电压泵浦单元112。源晶体管MS的栅极电连接到驱动器114。驱动器114被构造为驱动源晶体管MS以将输入端Vin的输入电压Vdd提供给电压泵浦单元112。驱动器114包括切换晶体管PS和源电容器Cs。切换晶体管PS的源极连接到输入端Vin，切换晶体管PS的漏极连接到源晶体管MS的栅极。切换晶体管PS的栅极连接到第一时钟信号线CL1。在一个实施例中，切换晶体管PS是不同于源晶体管MS的一种晶体管。例如，切换晶体管PS可为n型晶体管，源晶体管M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电荷泵浦电路，包括：源晶体管，被构造为根据第一时钟信号输出输入电压；驱动器，被构造为使用输入电压和第一时钟信号来驱动源晶体管；和电压泵浦单元，被构造为根据第一和第二时钟信号来分级增大从源晶体管输出的电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴镕盛，权五敬，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]