形成浮动充电泵的方法及其结构技术

在一个实施例中，使充电泵电路的电容器以高端电压或顶端电压线为参考。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及电子学，尤其涉及形成半导体器件的方法和结构。
技术介绍
过去，半导体工业利用各种方法和结构来形成充电泵电路。充电泵电路通常是接收一个电压并产生比接收的电压值更大的输出电压的电路。在一些情况下，输出电压被转换以从正电压源生成负电压。图1一般地示出了典型的现有技术的充电泵电路。现有的充电泵电路100接收电压输入102和地参考101之间的电压。振荡器电源104生成振荡器103所使用的电压。振荡器103提供在地电势101和电源104所生成的电势之间切换的脉冲串。振荡器103的输出对泵电容器107充电，泵电容器107再充电输出电容器110以在输出111和地101之间产生输出电压。该输出电压以地101为参考并是大约等于输入102上的电压加上振荡器103的脉冲电压的电压。现有技术充电泵电路的问题是，输出电容器两端的电压以地为参考。当需要不同类型的参考时，该地参考妨碍了现有技术充电泵电路的使用。另一个问题是输出电压的值。当输入电压改变时，输出电压的值也增加。因此输出电压改变。另外，来自振荡器103的脉冲的电压值是固定的，并不易于适用于不同的输入电压值102。来自振荡器103的脉冲电压的固定特性不易于被改变，而不管输入电压的值。
技术实现思路
因此，期望有一种不以地为参考的充电泵电路，能够对于不同的输入电压值容易地调整输出电压，并可以容易地改变来自充电泵振荡器的脉冲的电压值。附图说明图1一般地举例说明了现有技术充电泵的一部分；图2示意性地说明了根据本专利技术的充电泵电路的实施例的一部分；以及图3举例说明了根据本专利技术，包含图2的充电泵电路部分的半导体器件的放大平面图。具体实施例方式为了举例说明的简单和清晰，图中的元件不一定按比例，并且不同图中的相同标号代表相同元件。另外，为了描述简单，省略了公知步骤和元件的描述和细节。如这里所使用的，电流承载电极表示承载流经器件的电流的该器件的元件，诸如金属氧化物半导体(MOS)晶体管的源极或漏极，或者双极晶体管的发射极或集电极，以及控制电极表示控制流经器件的电流的器件的元件，诸如MOS晶体管的栅极或双极晶体管的基极。尽管器件在这里被解释为某种N-沟道或P-沟道器件，本领域技术人员将意识到，根据本专利技术互补器件也是可能的。图2示意性说明了浮动充电泵电路10的实施例，该电路在输出17上提供随至电路10的输入电压值而浮动的输出电压。输出17和电压输入55之间的输出电压被形成为大于施加至电路10的输入电压的第一电压。电路10从输入55和电压返回16之间的电压源13接收输入电压。电路10在输出17和输入55之间形成比施加给输入55的输入电压大第一电压值的输出电压。输出17上的输出电压以高端电压或高端电源线或输入55的电压为参考。当输入电压改变时，输入55和输出17之间的输出电压保持从输入电压偏移第一电压值，因此，输出电压总是比输入电压大第一电压值。第一电压值是可以选择的，如在下文的详细描述中可以看出的。电路10包括充电泵控制器11、充电泵电容器46、充电泵输出电路12、电阻器35和反馈网络36。典型地耦合负载50以从电路10接收输出电压。例如，负载50可以是从电路10接收控制电压以便实施“或”运算功能的“或”运算二极管电路。这种“或”运算电路的一个举例是被公知为PIP401的半导体器件，PIP401可以从荷兰Eindhoven的菲力普半导体获得。充电泵输出电路12包括阻塞二极管41、充电二极管42和输出电容器43。电路12在端子18被连接到高端电压、高端电源线或输入电压。控制器11典型地接收电压输入14和控制器11的电压返回34之间的输入电压，并响应地在输出19上提供驱动信号。电压返回34典型地被连接到电路10的电压返回16。输出19上的驱动信号的电压摆动具有在控制器11的反馈输入15上接收的反馈(FB)信号所设置的最大值。反馈网络36包括串联连接在控制器11的调整器输出20和返回16之间的第一反馈电阻器37和第二反馈电阻器38。网络36还包括与电阻器37并联的电容器39。如下文中进一步看到的，输出17和输入55之间的输出电压值基本上等于输出19上的驱动信号的电压摆动的最大值。控制器11包括内部电源56、参考电压发生器或参考25、限压器或箝位器29、电压调整器22、振荡器26、过充电保护电路21和输出驱动器，该输出驱动器包括上驱动晶体管27和下驱动晶体管28。以通常的方式由虚线框来表示调整器22、电路21和晶体管27和28。在一个实施例中，箝位器29是齐纳二极管，但是，其也可以是将输入14上的电压限制到期望的最大值的任何电路。在优选实施例中，箝位器29是30伏(30V)的齐纳二极管。在该优选实施例中，振荡器26被形成为在给定频率振荡，该给定频率典型地在大约100千赫兹和1兆赫兹(100KHz-1MHz)之间。过充电保护电路21包括比较器31、“或”门33和偏移电压或偏移32。调整器22包括误差放大器23和调整器晶体管24。箝位器29与电阻器35一起箝位提供给输入14的电压的最大值以保护控制器11。电源56在电源56的输出57上形成内部操作电压。该内部操作电压通常用于操作放大器23、参考25、振荡器26、比较器31、偏移32和门33。尽管为了图的简化未示出，电源56连接在输入14和返回34之间以从输入14接收电压。典型地连接放大器23、参考25、振荡器26、比较器31、偏移32和门33以接收输出57和返回34之间的调整后的内部操作电压。调整器22在内部电压结点30处形成调整后的电压。结点30上的调整后的电压通常用于生成输出19上的泵电压。在结点30产生的调整后的电压的值依赖于反馈输入15上所接收的反馈电压的值。在一些实施例中，可以从结点30上的电压获得内部操作电压，而不是从电源56获得。放大器23在放大器23的非反向输入上从参考25接收参考电压，在反向输入上接收反馈(FB)电压，并响应地驱动晶体管24以在结点30上提供调整后的电压。结点30上的调整后的电压值还设置了输出19上的驱动信号的电压摆动的上或高值。选择电阻器37和38的值以在输出19上提供驱动信号的期望上值或高值。输出驱动器的晶体管27和28以图腾柱方式串联连接在结点30和返回34之间用于倒相器结构。在优选实施例中，晶体管27和28分别为P-沟道MOS晶体管和N-沟道MOS晶体管。当晶体管27导通时，输出19被耦合到结点30以提供输出19上的驱动信号的电压摆动的上限。该上限被称为泵电压。因此，泵电压基本上等于结点30上的电压值。当晶体管28导通时，输出19被耦合至返回16，以提供基本上等于返回16上的电压值的电压作为驱动信号的电压摆动的下限。假定比较器31的输出为低，振荡器26生成由驱动电路接收的脉冲序列，驱动电路响应地用振荡信号或交替脉冲驱动输出19以形成驱动信号。当输出19为低时，二极管41被前向偏置，并且端子18上的输入电压被耦合至结点44以基本上将输入电压施加到电容器46的一个极板上。当输出19变高时，结点44被驱动至大于端子18上的电压的值，反向偏置二极管41并将结点44驱动至基本上等于端子18上的输入电压加上输出19上的泵电压的电压。这前向偏置二极管42并将电压从电容器46施加到电容器43的一侧。电容器4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成浮动充电泵的方法，包括：使浮动充电泵的输出电容器以高端电压为参考。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬米克，阿兰R保尔，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]