电荷泵驱动电路

摘要

本发明提供了一种电荷泵驱动电路，所述电荷泵驱动电路为一电荷泵提供开关信号，所述电荷泵为一存储器提供读取电压和读取电流，所述电荷泵驱动电路包括读驱动电路和待机驱动电路，其中：第一电源为所述读驱动电路供电，当所述存储器处于读取活跃状态时，所述读驱动电路为所述电荷泵提供开关信号；第二电源为所述待机驱动电路供电，当所述存储器处于读取待机状态时，所述待机驱动电路为所述电荷泵提供开关信号；所述第一电源的电平的范围为1.6V～3.8V，所述第二电源的电平为1.5V。

权利要求

1.一种电荷泵驱动电路，所述电荷泵驱动电路为一电荷泵提供开关信号，所述电荷泵为一存储器提供读取电压和读取电流，其特征在于，所述电荷泵驱动电路包括读驱动电路和待机驱动电路，其中：第一电源为所述读驱动电路供电，当所述存储器处于读取活跃状态时，所述读驱动电路为所述电荷泵提供开关信号，当所述存储器处于写入、擦除或编程状态时，所述读驱动电路为所述电荷泵提供开关信号；

第二电源为所述待机驱动电路供电，当所述存储器处于读取待机状态时，所述待机驱动电路为所述电荷泵提供开关信号；

所述第一电源的电平的范围为1.6V～3.8V，所述第二电源的电平为1.5V；

所述电荷泵驱动电路还包括或门，所述读驱动电路的输出端和所述待机驱动电路的输出端分别连接所述或门的两个输入端，所述或门的输出端连接所述电荷泵；

所述电荷泵驱动电路还包括第一信号选择电路和第二信号选择电路，其中：第一参考信号、第二参考信号和选择信号提供至所述第一信号选择电路；

第一反馈电压、第二反馈电压和所述选择信号提供至所述第二信号选择电路；

当所述存储器处于所述读取活跃状态或所述读取待机状态时，所述选择信号使所述第一信号选择电路输出所述第一参考信号，所述选择信号使所述第二信号选择电路输出所述第一反馈电压；

当所述存储器处于所述写入、擦除或编程状态时，所述选择信号使所述第一信号选择电路输出所述第二参考信号，所述选择信号使所述第二信号选择电路输出所述第二反馈电压。

2.如权利要求1所述的电荷泵驱动电路，其特征在于，所述电荷泵驱动电路还包括第一电阻网络和第二电阻网络，其中：所述第一电阻网络和所述第二电阻网络均连接在所述电荷泵的输出端和地之间；

所述第一反馈电压耦合至所述第一电阻网络，所述第二反馈电压耦合至所述第二电阻网络。

3.如权利要求2所述的电荷泵驱动电路，其特征在于，所述读驱动电路包括第一比较器和第一压控振荡器，其中：所述第一比较器的正输入端连接所述第一信号选择电路的输出端；

所述第一比较器的负输入端连接所述第二信号选择电路的输出端；

所述第一比较器的输出端连接所述第一压控振荡器的输入端，所述第一压控振荡器的输出端为所述读驱动电路的输出端。

4.如权利要求3所述的电荷泵驱动电路，其特征在于，所述读驱动电路还包括两个第一开关，其中：所述第一电源通过两个所述第一开关分别为所述第一比较器和所述第一压控振荡器供电；

第一开关信号控制所述第一开关断开或闭合。

5.如权利要求2所述的电荷泵驱动电路，其特征在于，所述待机驱动电路包括第二比较器和第二压控振荡器，其中：所述第二比较器的正输入端连接所述第一信号选择电路的输出端；

所述第二比较器的负输入端连接所述第二信号选择电路的输出端；

所述第二比较器的输出端连接所述第二压控振荡器的输入端，所述第二压控振荡器的输出端为所述待机驱动电路的输出端。

6.如权利要求5所述的电荷泵驱动电路，其特征在于，所述读驱动电路还包括两个第二开关，其中：所述第二电源通过两个所述第二开关分别为所述第二比较器和所述第二压控振荡器供电；

第二开关信号控制所述第二开关断开或闭合。

7.如权利要求5所述的电荷泵驱动电路，其特征在于，所述电荷泵驱动电路还包括电平转换电路，所述电平转换电路连接在所述第二压控振荡器的输出端和所述或门的输入端之间。

说明书

电荷泵驱动电路

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种电荷泵驱动电路。

背景技术

[0002] 电荷泵电路作为Flash存储器的基本模块，很大程度上决定了Flash的编程/擦除速度。随着集成电路制造工艺的进步、对低功耗的追求，集成电路的电源电压不断下降。

[0003] 同时，在Flash存储器中，单元的编程/擦除操作仍需要较高的电压，这就使得在集成电路的不断发展过程中电荷泵电路逐步显现出其重要的地位。在Flash存储器的设计中，对电荷泵的研究逐渐成为当前的热点之一。

[0004] 电荷泵也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的“快速”(flying)或“泵送”电容(而非电感或变压器)来储能的DC-DC(直流-直流变换器)。它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压电荷泵，其利用内部的场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)开关阵列以一定的方式控制电容上电荷的传输，通常以时钟信号控制电荷泵中电容的充放电，从而使输入电压以一定的方式升高(或降低)，以达到所需要的输出电压。

[0005] 当存储器处于读取数据状态时，电荷泵为存储器提供读取电压和读取电流，读取电压大概为5.5V，存储器在读取之前，电荷泵要先将电压升到5.5V，此时是读取待机状态，然后存储器正式读取数据，此时为读取活跃状态，在读取待机状态时，由于电荷泵的输出端由漏电流会降低输出电压，一个检测电路需要对电荷泵的输出电压进行实时监控，若输出电压达不到读取电压，则调高输出电压，该检测电路若使用5.5V的电源供电，则检测电路的电流较大，消耗的功率也非常大。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种电荷泵驱动电路，以解决现有的存储器读取待机时，电荷泵驱动电路的电流较大的问题。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种电荷泵驱动电路，所述电荷泵驱动电路为一电荷泵提供开关信号，所述电荷泵为一存储器提供读取电压和读取电流，所述电荷泵驱动电路包括读驱动电路和待机驱动电路，其中：

[0008] 第一电源为所述读驱动电路供电，当所述存储器处于读取活跃状态时，所述读驱动电路为所述电荷泵提供开关信号；

[0009] 第二电源为所述待机驱动电路供电，当所述存储器处于读取待机状态时，所述待机驱动电路为所述电荷泵提供开关信号；

[0010] 所述第一电源的电平的范围为1.6V～3.8V，所述第二电源的电平为1.5V。

[0011] 可选的，在所述的电荷泵驱动电路中，所述电荷泵驱动电路还包括或门，所述读驱动电路的输出端和所述待机驱动电路的输出端分别连接所述或门的两个输入端，所述或门的输出端连接所述电荷泵。

[0012] 可选的，在所述的电荷泵驱动电路中，当所述存储器处于写入、擦除或编程状态时，所述读驱动电路为所述电荷泵提供开关信号。

[0013] 可选的，在所述的电荷泵驱动电路中，所述电荷泵驱动电路还包括第一信号选择电路和第二信号选择电路，其中：

[0014] 第一参考信号、第二参考信号和选择信号提供至所述第一信号选择电路；

[0015] 第一反馈电压、第二反馈电压和所述选择信号提供至所述第二信号选择电路；

[0016] 当所述存储器处于所述读取活跃状态或所述读取待机状态时，所述选择信号使所述第一信号选择电路输出所述第一参考信号，所述选择信号使所述第二信号选择电路输出所述第一反馈电压；

[0017] 当所述存储器处于所述写入、擦除或编程状态时，所述选择信号使所述第一信号选择电路输出所述第二参考信号，所述选择信号使所述第二信号选择电路输出所述第二反馈电压。

[0018] 可选的，在所述的电荷泵驱动电路中，所述电荷泵驱动电路还包括第一电阻网络和第二电阻网络，其中：

[0019] 所述第一电阻网络和所述第二电阻网络均连接在所述电荷泵的输出端和地之间；

[0020] 所述第一反馈电压耦合至所述第一电阻网络，所述第二反馈电压耦合至所述第二电阻网络。

[0021] 可选的，在所述的电荷泵驱动电路中，所述读驱动电路包括第一比较器和第一压控振荡器，其中：

[0022] 所述第一比较器的正输入端连接所述第一信号选择电路的输出端；

[0023] 所述第一比较器的负输入端连接所述第二信号选择电路的输出端；

[0024] 所述第一比较器的输出端连接所述第一压控振荡器的输入端，所述第一压控振荡器的输出端为所述读驱动电路的输出端。

[0025] 可选的，在所述的电荷泵驱动电路中，所述读驱动电路还包括两个第一开关，其中：

[0026] 所述第一电源通过两个所述第一开关分别为所述第一比较器和所述第一压控振荡器供电；

[0027] 第一开关信号控制所述第一开关断开或闭合。

[0028] 可选的，在所述的电荷泵驱动电路中，所述待机驱动电路包括第二比较器和第二压控振荡器，其中：

[0029] 所述第二比较器的正输入端连接所述第一信号选择电路的输出端；

[0030] 所述第二比较器的负输入端连接所述第二信号选择电路的输出端；

[0031] 所述第二比较器的输出端连接所述第二压控振荡器的输入端，所述第二压控振荡器的输出端为所述待机驱动电路的输出端。

[0032] 可选的，在所述的电荷泵驱动电路中，所述读驱动电路还包括两个第二开关，其中：

[0033] 所述第二电源通过两个所述第二开关分别为所述第二比较器和所述第二压控振荡器供电；

[0034] 第二开关信号控制所述第二开关断开或闭合。

[0035] 可选的，在所述的电荷泵驱动电路中，所述电荷泵驱动电路还包括电平转换电路，所述电平转换电路连接在所述第二压控振荡器的输出端和所述或门的输入端之间。

[0036] 在本发明提供的电荷泵驱动电路中，通过第二电源为待机驱动电路供电，当存储器处于读取待机状态时，所述待机驱动电路为电荷泵提供开关信号，且第一电源的电平的范围为1.6V～3.8V，第二电源的电平为1.5V，因为第二电源的电平为一固定低值(1.5V)，所以在存储器读取待机时，以第二电源为供电电源的电路，工作时消耗的电流可以维持在最小的水平，从而实现了待机状态下，只消耗最小电流的目的。

附图说明

[0037] 图1是本发明一实施例电荷泵驱动电路示意图；

[0038] 图2是本发明另一实施例电荷泵驱动电路各信号波形示意图；

[0039] 图中所示：10-电荷泵；20-读驱动电路；21-第一压控振荡器；30-待机驱动电路；31-第二压控振荡器；40-第一信号选择电路；50-第二信号选择电路；60-第一电阻网络；70-第二电阻网络；80-电平转换电路。

具体实施方式

[0040] 以下结合附图和具体实施例对本发明提出的电荷泵驱动电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

[0041] 本发明的核心思想在于提供一种电荷泵驱动电路，以解决现有的存储器读取待机时，电荷泵驱动电路的电流较大的问题。

[0042] 为实现上述思想，本发明提供了一种电荷泵驱动电路，所述电荷泵驱动电路为一电荷泵提供开关信号，所述电荷泵为一存储器提供读取电压和读取电流，所述电荷泵驱动电路包括读驱动电路和待机驱动电路，其中：第一电源为所述读驱动电路供电，当所述存储器处于读取活跃状态时，所述读驱动电路为所述电荷泵提供开关信号；第二电源为所述待机驱动电路供电，当所述存储器处于读取待机状态时，所述待机驱动电路为所述电荷泵提供开关信号；所述第一电源的电平的范围为1.6V～3.8V，所述第二电源的电平为1.5V。

[0043] 如图1所示，本实施例提供一种电荷泵驱动电路，所述电荷泵驱动电路为一电荷泵10提供开关信号，所述电荷泵10为一存储器提供读取电压和读取电流，所述电荷泵驱动电路包括读驱动电路20和待机驱动电路30，其中：第一电源VCC为所述读驱动电路20供电，当所述存储器处于读取活跃状态时，所述读驱动电路20为所述电荷泵10提供开关信号；第二电源VDD为所述待机驱动电路30供电，当所述存储器处于读取待机状态时，所述待机驱动电路30为所述电荷泵10提供开关信号；所述第一电源VCC的电平的范围为1.6V～3.8V，所述第二电源VDD的电平为1.5V。

[0044] 如图1所示，在所述的电荷泵驱动电路中，所述电荷泵驱动电路还包括或门U3，所述读驱动电路20的输出端和所述待机驱动电路30的输出端分别连接所述或门U3的两个输入端，所述或门U3的输出端连接所述电荷泵10。

[0045] 具体的，所述电荷泵驱动电路还包括第一信号选择电路40和第二信号选择电路50，其中：第一参考信号ref1、第二参考信号ref2和选择信号read提供至所述第一信号选择电路40；第一反馈电压fb1、第二反馈电压fb2和所述选择信号read提供至所述第二信号选择电路50；所述电荷泵驱动电路还包括第一电阻网络60和第二电阻网络70，其中：所述第一电阻网络60和所述第二电阻网络70均连接在所述电荷泵10的输出端和地之间；所述第一反馈电压fb1耦合至所述第一电阻网络60，所述第二反馈电压fb2耦合至所述第二电阻网络
70。

[0046] 当所述存储器处于所述读取活跃状态或所述读取待机状态时(选择信号read为高电平)，所述选择信号read使所述第一信号选择电路40输出所述第一参考信号ref1，所述选择信号使所述第二信号选择电路50输出所述第一反馈电压fb1；第一参考信号ref1由一带隙基准电路产生，是一个固定值，若第一电阻网络60包括五个电阻R，且第一反馈电压fb1耦合至最下面的电阻R的上端点，在Vppi刚好为5.5V时，第一反馈电压应为1.1V，则第一参考信号ref1应由输出1.1V的带隙基准电路产生；当所述存储器处于所述写入、擦除或编程状态时(选择信号read为低电平，与mode信号相反)，所述选择信号read使所述第一信号选择电路40输出所述第二参考信号ref2，所述选择信号使所述第二信号选择电路50输出所述第二反馈电压fb2，第二参考信号ref2由第一参考信号ref1分压产生，通常比第一参考信号ref1小，具体视需要而设定，由需要输出的Vppi和第二电阻网络的电阻数量决定，若第二反馈电压耦合在第二电阻网络中最下面的电阻R的上端点，则第二反馈电压等于Vppi除以电阻数量。

[0047] 进一步的，在所述的电荷泵驱动电路中，所述读驱动电路20包括第一比较器U1和第一压控振荡器21，其中：所述第一比较器U1的正输入端连接所述第一信号选择电路40的输出端；所述第一比较器U1的负输入端连接所述第二信号选择电路50的输出端；所述第一比较器U1的输出端连接所述第一压控振荡器21的输入端，所述第一压控振荡器21的输出端为所述读驱动电路20的输出端。所述读驱动电路20还包括两个第一开关EN1，其中：所述第一电源VCC通过两个所述第一开关EN1分别为所述第一比较器U1和所述第一压控振荡器21供电；如图2所示，第一开关信号EN1控制所述第一开关EN1断开或闭合，第一开关信号EN1的波形如图2所示，当第一开关信号EN1为高电平时，第一开关闭合，当第一开关信号EN1为低电平时，第一开关断开。所述待机驱动电路30包括第二比较器U2和第二压控振荡器31，其中：所述第二比较器U2的正输入端连接所述第一信号选择电路40的输出端；所述第二比较器U2的负输入端连接所述第二信号选择电路50的输出端；所述第二比较器U2的输出端连接所述第二压控振荡器31的输入端，所述第二压控振荡器31的输出端为所述待机驱动电路30的输出端。所述读驱动电路20还包括两个第二开关EN2，其中：所述第二电源VDD通过两个所述第二开关EN2分别为所述第二比较器U2和所述第二压控振荡器31供电；第二开关信号EN2控制所述第二开关EN2断开或闭合，第二开关信号EN2的波形如图2所示，当第二开关信号EN2为高电平时，第二开关闭合，当第二开关信号EN2为低电平时，第二开关断开。第一开关信号EN1和第二开关信号EN2在时间上不重叠，即读驱动电路和待机驱动电路不同时为电荷泵提供开关信号。

[0048] 当所述存储器处于写入、擦除或编程状态时，所述读驱动电路20为所述电荷泵10提供开关信号，如图2所示，当mode为高电平时，所述存储器处于写入、擦除或编程状态，此时EN1信号为高电平，控制第一开关EN1处于闭合状态，第一电源VCC为第一比较器U1和第一压控振荡器21供电，而EN2信号为低电平，控制第二开关EN2处于断开状态，第二电源VDD无法为第二比较器U2和第二压控振荡器31供电。另外，在所述的电荷泵驱动电路中，所述电荷泵驱动电路还包括电平转换电路80，所述电平转换电路80连接在所述第二压控振荡器31的输出端和所述或门U3的输入端之间。电平转换电路80将其输入端的第二电源VDD转换为第一电源VCC，再提供给或门，以确保或门U3完全响应。

[0049] 当第一开关信号EN1为高电平，第二开关信号EN2为低电平时，VCC发挥作用，VDD不发挥作用，若是读取活跃状态，则第一比较器U1根据第一参考信号和第一反馈电压输出一模拟电压信号，若是写入、擦除或编程等其他状态时，则第一比较器U1根据第二参考信号和第二反馈电压输出所述模拟电压信号，所述模拟电压信号控制第一压控振荡器21输出的脉冲频率，而脉冲频率又进一步的控制电荷泵的输出电压幅值，此时电荷泵需要进一步的提供驱动电流，因此要防止输出电压由于驱动电流较大而下降。

[0050] 当第一开关信号EN1为低电平，第二开关信号EN2为高电平时，VCC不发挥作用，VDD发挥作用，此时一定是读取待机状态，则第二比较器U2根据第一参考信号和第一反馈电压输出一单脉冲信号，所述单脉冲信号控制第二压控振荡器31输出单脉冲信号，并通过或门U3实现了小幅提升电荷泵的输出电压幅值，此时仅仅使输出电压提升即可。

[0051] 在本发明提供的电荷泵驱动电路中，通过第二电源VDD为待机驱动电路30供电，当存储器处于读取待机状态时，所述待机驱动电路30为电荷泵10提供开关信号，且第一电源VCC的电平的范围为1.6V～3.8V，第二电源VDD的电平为1.5V，因为第二电源VDD的电平为一固定低值(1.5V)，所以在存储器读取待机时，以第二电源VDD为供电电源的电路，工作时消耗的电流可以维持在最小的水平，从而实现了待机状态下，只消耗最小电流的目的。

[0052] 综上，上述实施例对电荷泵驱动电路的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

[0053] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。