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电荷泵

阅读：906发布：2020-05-12

IPRDB可以提供电荷泵专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种电荷泵，包括：第一单向导通元件、飞行电容、第二单向导通元件、输出电容、第一开关以及第二开关。第一单向导通元件单方向的将供应电压提供至内部节点。飞行电容耦接于内部节点以及时钟信号之间。第二单向导通元件单方向的将内部节点耦接至输出节点。输出电容耦接于输出节点以及接地端。第一开关根据放电信号，而将放电节点耦接至接地端。第二开关根据内部节点的电压，而将输出节点耦接至放电节点。，下面是电荷泵专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电荷泵，包括：

第一单向导通元件，单方向的将供应电压提供至内部节点；

飞行电容，耦接于上述内部节点以及时钟信号之间；

第二单向导通元件，单方向的将上述内部节点耦接至输出节点；

输出电容，耦接于上述输出节点以及接地端；

第一开关，根据放电信号，而将放电节点耦接至上述接地端；以及

第二开关，根据上述内部节点的电压，而将上述输出节点耦接至上述放电节点。

2.如权利要求1所述的电荷泵，其中上述时钟信号包括高电压电平以及低电压电平，其中上述高电压电平等于上述供应电压，上述低电压电平等于上述接地端的接地电平。

3.如权利要求2所述的电荷泵，其中当上述时钟信号位于上述低电压电平时，上述供应电压通过上述第一单向导通元件而对上述飞行电容进行充电，其中当上述时钟信号位于上述高电压电平时，上述内部节点的电压被升压至两倍的上述供应电压，并且上述内部节点的电压通过上述第二单向导通元件对上述输出电容充电。

4.如权利要求3所述的电荷泵，其中当上述放电信号等于上述供应电压时，上述输出节点的输出电压通过上述第一开关以及上述第二开关放电至接地端。

5.如权利要求4所述的电荷泵，其中当上述放电信号等于上述供应电压时，上述第一开关导通而将上述放电节点放电至上述接地端，其中当上述内部节点的电压被升压至两倍的上述供应电压时，上述第二开关被导通而将上述输出电压放电至上述放电节点。

6.如权利要求1所述的电荷泵，其中上述第一开关包括第一N型晶体管，其中上述第一N型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端由上述放电信号所控制，源极端耦接至上述接地端，漏极端耦接至上述放电节点，基体端耦接至上述接地端。

7.如权利要求6所述的电荷泵，其中上述第二开关包括第二N型晶体管，其中上述第二N型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端由上述内部节点的电压所控制，源极端耦接至上述放电节点，漏极端耦接至上述输出节点，基体端耦接至上述接地端。

8.如权利要求7所述的电荷泵，其中上述第一N型晶体管以及上述第二N型晶体管的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压皆低于上述输出电压。

9.如权利要求1所述的电荷泵，其中上述第一单向导通元件包括第一P型晶体管，其中上述第一P型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端耦接至上述内部节点，源极端耦接至上述内部节点，漏极端接收上述供应电压的供电，上述基体端耦接至上述内部节点。

10.如权利要求9所述的电荷泵，其中上述第二单向导通元件包括第二P型晶体管，其中上述第二P型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端耦接至上述输出节点，源极端耦接至上述输出节点，漏极端耦接至上述内部节点，基体端耦接至上述输出节点。

11.如权利要求10所述的电荷泵，其中上述第一P型晶体管以及上述第二P型晶体管的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压皆低于上述输出电压。

12.一种电荷泵，包括：

第一单向导通元件，单方向的将供应电压提供至第一内部节点；

第一飞行电容，耦接于上述第一内部节点以及第一时钟信号之间；

第二单向导通元件，单方向的将上述第一内部节点耦接至第二内部节点；

第二飞行电容，耦接于上述第二内部节点以及第二时钟信号；

第三单向导通元件，单方向的将上述第二内部节点耦接至输出节点；

输出电容，耦接于上述输出节点以及接地端之间；

第一开关，根据放电信号，将第一放电节点耦接至上述接地端；

第二开关，根据上述第一内部节点的电压，将第二放电节点耦接至上述第一放电节点；

以及

第三开关，根据上述第二内部节点的电压，将上述输出节点耦接至上述第二放电节点。

13.如权利要求12所述的电荷泵，其中上述第一时钟信号以及上述第二时钟信号包括高电压电平以及低电压电平，其中上述高电压电平等于上述供应电压，上述低电压电平等于上述接地端的接地电平。

14.如权利要求13所述的电荷泵，其中当上述第一时钟信号位于上述低电压电平时，上述供应电压通过上述第一单向导通元件对上述第一飞行电容进行充电，其中当上述时钟信号位于上述高电压电平且上述第二时钟信号位于上述低电压电平时，上述第一内部节点的电压被升压至两倍的上述供应电压，并且上述第一内部节点的电压对上述第二飞行电容进行充电，其中当上述第二时钟信号位于上述高电压电平时，上述第二内部节点的电压被升压至三倍的上述供应电压，并且上述第二内部节点的电压通过上述第三单向导通元件对上述输出电容进行充电。

15.如权利要求14所述的电荷泵，其中当上述放电信号等于上述供应电压时，上述输出节点的输出电压通过上述第一开关、上述第二开关以及上述第三开关放电至上述接地端。

16.如权利要求15所述的电荷泵，其中当上述放电信号等于上述供应电压时，上述第一开关被导通而将上述放电节点耦接至上述接地端，其中当上述第一内部节点的电压被升压至两倍的上述供应电压时，上述第二开关被导通而将上述第二放电节点的电压放电至上述第一放电节点，其中当上述第二内部节点的电压被升压至三倍的上述供应电压时，上述第三开关被导通而将上述输出电压放电至上述第二放电节点。

17.如权利要求12所述的电荷泵，其中上述第一开关包括第一N型晶体管，其中上述第一N型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中上述栅极端由上述放电信号所控制，上述源极端耦接至上述接地端，上述漏极端耦接至上述第一放电节点，上述基体端耦接至上述接地端。

18.如权利要求17所述的电荷泵，其中上述第二开关包括第二N型晶体管，上述第二N型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端由上述第一内部节点的电压所控制，源极端耦接至上述第一放电节点，漏极端耦接至上述第二放电节点，基体端耦接至上述接地端。

19.如权利要求18所述的电荷泵，其中上述第三开关包括第三N型晶体管，其中上述第三N型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端由上述第二内部节点的电压所控制，源极端耦接至上述第二放电节点，漏极端耦接至上述输出节点，基体端耦接至上述接地端。

20.如权利要求19所述的电荷泵，其中上述第一N型晶体管、上述第二N型晶体管以及上述第三N型晶体管的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压皆低于两倍的上述供应电压。

21.如权利要求12所述的电荷泵，其中上述第一单向导通元件包括第一P型晶体管，其中上述第一P型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端耦接至上述内部节点，源极端耦接至上述第一内部节点，漏极端接收上述供应电压的供电，上述基体端耦接至上述第一内部节点。

22.如权利要求21所述的电荷泵，其中上述第二单向导通元件包括第二P型晶体管，上述第二P型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端耦接至上述第二内部节点，源极端耦接至上述第二内部节点，漏极端耦接至上述第一内部节点，基体端耦接至上述第二内部节点。

23.如权利要求22所述的电荷泵，其中上述第三单向导通元件包括第三P型晶体管，上述第三P型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端耦接至上述输出节点、源极端耦接至上述输出节点，漏极端耦接至上述第二内部节点，基体端耦接至上述输出节点。

24.如权利要求23所述的电荷泵，其中上述第一P型晶体管、上述第二P型晶体管以及上述第三P型晶体管的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压皆小于两倍的上述供应电压。

说明书全文

电荷泵

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电容性电荷泵，特别涉及一种具有将输出电压快速放电的放电路径的电荷泵。

背景技术

[0002] 移动装置(如，移动电话)的需求不断地增加，电荷泵类型的直流-直流转换器通常应用于由可重复充电的电池供电的移动电子装置(如，移动电话)的集成电路中。这些电荷泵必须尽可能的小，使其仅需在集成电路中占用很小的面积。电容性电荷泵与使用电感的电压转换器相比，不仅是低成本且电路简单，更是在低电流消耗的应用中具有最小的电路面积。

[0003] 在基于微机电系统(MEMS-based)的高解析度数字麦克风(Digital Microphone，DMIC)的应用中，内嵌的电荷泵会在放电后接着被充电至一较低的电压电平，以达成高动态范围。因此，亟需具有放电路径的电荷泵。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明提出一种电荷泵，包括：一第一单向导通元件、一飞行电容、一第二单向导通元件、一输出电容、一第一开关以及一第二开关。上述第一单向导通元件单方向的将一供应电压提供至一内部节点。上述飞行电容耦接于上述内部节点以及一时钟信号之间。上述第二单向导通元件单方向的将上述内部节点耦接至一输出节点。上述输出电容耦接于上述输出节点以及一接地端。上述第一开关根据一放电信号，而将一放电节点耦接至上述接地端。上述第二开关根据上述内部节点的电压，而将上述输出节点耦接至上述放电节点。

[0005] 根据本发明的一实施例，上述时钟信号包括一高电压电平以及一低电压电平，其中上述高电压电平等于上述供应电压，上述低电压电平等于上述接地端的一接地电平。

[0006] 根据本发明的一实施例，当上述时钟信号位于上述低电压电平时，上述供应电压通过上述第一单向导通元件而对上述飞行电容进行充电，其中当上述时钟信号位于上述高电压电平时，上述内部节点的电压被升压至两倍的上述供应电压，并且上述内部节点的电压通过上述第二单向导通元件对上述输出电容充电。

[0007] 根据本发明的一实施例，当上述放电信号等于上述供应电压时，上述输出节点的一输出电压通过上述第一开关以及上述第二开关放电至接地端。

[0008] 根据本发明的另一实施例，当上述放电信号等于上述供应电压时，上述第一开关导通而将上述放电节点放电至上述接地端，其中当上述内部节点的电压被升压至两倍的上述供应电压时，上述第二开关被导通而将上述输出电压放电至上述放电节点。

[0009] 根据本发明的一实施例，上述第一开关包括一第一N型晶体管，其中上述第一N型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端由上述放电信号所控制，源极端耦接至上述接地端，漏极端耦接至上述放电节点，基体端耦接至上述接地端。

[0010] 根据本发明的一实施例，上述第二开关包括一第二N型晶体管，其中上述第二N型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端由上述内部节点的电压所控制，源极端耦接至上述放电节点，漏极端耦接至上述输出节点，基体端耦接至上述接地端。

[0011] 根据本发明的一实施例，上述第一N型晶体管以及上述第二N型晶体管的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压皆低于上述输出电压。

[0012] 根据本发明的一实施例，上述第一单向导通元件包括一第一P型晶体管，其中上述第一P型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端耦接至上述内部节点，源极端耦接至上述内部节点，漏极端接收上述供应电压的供电，上述基体端耦接至上述内部节点。

[0013] 根据本发明的一实施例，上述第二单向导通元件包括一第二P型晶体管，其中上述第二P型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端耦接至上述输出节点，源极端耦接至上述输出节点，漏极端耦接至上述内部节点，基体端耦接至上述输出节点。

[0014] 根据本发明的一实施例，上述第一P型晶体管以及上述第二P型晶体管的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压皆低于上述输出电压。

[0015] 本发明更提出一种电荷泵，包括：一第一单向导通元件、一第一飞行电容、一第二单向导通元件、一第二飞行电容、一第三单向导通元件、一输出电容、一第一开关、一第二开关以及一第三开关。上述第一单向导通元件单方向的将一供应电压提供至一第一内部节点。上述第一飞行电容耦接于上述第一内部节点以及一第一时钟信号之间。上述第二单向导通元件单方向的将上述第一内部节点耦接至一第二内部节点。上述第二飞行电容耦接于上述第二内部节点以及一第二时钟信号。上述第三单向导通元件单方向的将上述第二内部节点耦接至一输出节点。上述输出电容耦接于上述输出节点以及一接地端之间。上述第一开关根据一放电信号，将一第一放电节点耦接至上述接地端。上述第二开关根据上述第一内部节点的电压，将一第二放电节点耦接至上述第一放电节点。上述第三开关根据上述第二内部节点的电压，将上述输出节点耦接至上述第二放电节点。

[0016] 根据本发明的一实施例，上述第一时钟信号以及上述第二时钟信号包括一高电压电平以及一低电压电平，其中上述高电压电平等于上述供应电压，上述低电压电平等于上述接地端的一接地电平。

[0017] 根据本发明的一实施例，当上述第一时钟信号位于上述低电压电平时，上述供应电压通过上述第一单向导通元件对上述第一飞行电容进行充电，其中当上述一时钟信号位于上述高电压电平且上述第二时钟信号位于上述低电压电平时，上述第一内部节点的电压被升压至两倍的上述供应电压，并且上述第一内部节点的电压对上述第二飞行电容进行充电，其中当上述第二时钟信号位于上述高电压电平时，上述第二内部节点的电压被升压至三倍的上述供应电压，并且上述第二内部节点的电压通过上述第三单向导通元件对上述输出电容进行充电。

[0018] 根据本发明的另一实施例，当上述放电信号等于上述供应电压时，上述输出节点的一输出电压通过上述第一开关、上述第二开关以及上述第三开关放电至上述接地端。

[0019] 根据本发明的一实施例，当上述放电信号等于上述供应电压时，上述第一开关被导通而将上述放电节点耦接至上述接地端，其中当上述第一内部节点的电压被升压至两倍的上述供应电压时，上述第二开关被导通而将上述第二放电节点的电压放电至上述第一放电节点，其中当上述第二内部节点的电压被升压至三倍的上述供应电压时，上述第三开关被导通而将上述输出电压放电至上述第二放电节点。

[0020] 根据本发明的一实施例，上述第一开关包括一第一N型晶体管，其中上述第一N型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中上述栅极端由上述放电信号所控制，上述源极端耦接至上述接地端，上述漏极端耦接至上述第一放电节点，上述基体端耦接至上述接地端。

[0021] 根据本发明的一实施例，上述第二开关包括一第二N型晶体管，上述第二N型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端由上述第一内部节点的电压所控制，源极端耦接至上述第一放电节点，漏极端耦接至上述第二放电节点，基体端耦接至上述接地端。

[0022] 根据本发明的一实施例，上述第三开关包括一第三N型晶体管，其中上述第三N型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端由上述第二内部节点的电压所控制，源极端耦接至上述第二放电节点，漏极端耦接至上述输出节点，基体端耦接至上述接地端。

[0023] 根据本发明的一实施例，上述第一N型晶体管、上述第二N型晶体管以及上述第三N型晶体管的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压皆低于两倍的上述供应电压。

[0024] 根据本发明的一实施例，上述第一单向导通元件包括一第一P型晶体管，其中上述第一P型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端耦接至上述一内部节点，源极端耦接至上述第一内部节点，漏极端接收上述供应电压的供电，上述基体端耦接至上述第一内部节点。

[0025] 根据本发明的一实施例，上述第二单向导通元件包括一第二P型晶体管，上述第二P型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端耦接至上述第二内部节点，源极端耦接至上述第二内部节点，漏极端耦接至上述第一内部节点，基体端耦接至上述第二内部节点。

[0026] 根据本发明的一实施例，上述第三单向导通元件包括一第三P型晶体管，上述第三P型晶体管包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，其中栅极端耦接至上述输出节点、源极端耦接至上述输出节点，漏极端耦接至上述第二内部节点，基体端耦接至上述输出节点。

[0027] 根据本发明的一实施例，上述第一P型晶体管、上述第二P型晶体管以及上述第三P型晶体管的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压皆小于两倍的上述供应电压。

附图说明

[0028] 图1是显示根据本发明的一实施例所述的电荷泵的方块图；

[0029] 图2是显示根据本发明的另一实施例所述的电荷泵的方块图；

[0030] 图3是显示根据本发明的另一实施例所述的电荷泵的电路图；

[0031] 图4是显示根据本发明的又一实施例所述的电荷泵的方块图；以及[0032] 图5是显示根据本发明的又一实施例所述的电荷泵的电路图。

[0033] 【符号说明】

[0034] 100、200、300、400、500 电荷泵

[0035] 100-1、200-1 第一电路级

[0036] 100-2 第二电路级

[0037] 100-(M-1) 第(M-1)电路级

[0038] 100-M 第M电路级

[0039] 100-O、200-O 输出电路级

[0040] 110 开关

[0041] 210、410 第一开关

[0042] 220、420 第二开关

[0043] 430 第三开关

[0044] UC1 第一单向导通元件

[0045] UC2 第二单向导通元件

[0046] UC(M-1) 第(M-1)单向导通元件

[0047] UCM 第M单向导通元件

[0048] UC(M+1) 第(M+1)单向导通元件

[0049] CF 飞行电容

[0050] CF1 第一飞行电容

[0051] CF2 第二飞行电容

[0052] CF(M-1) 第(M-1)飞行电容

[0053] CFM 第M飞行电容

[0054] CO 输出电容

[0055] ND 放电节点

[0056] ND1 第一放电节点

[0057] ND2 第二放电节点

[0058] NI 内部节点

[0059] NI1 第一内部节点

[0060] NI2 第二内部节点

[0061] NI(M-2) 第(M-2)内部节点

[0062] NI(M-1) 第(M-1)内部节点

[0063] NIM 第M内部节点

[0064] NO 输出节点

[0065] VS 供应电压

[0066] VO 输出电压

[0067] CLK 时钟信号

[0068] CLK1 第一时钟信号

[0069] CLK2 第二时钟信号

[0070] MP1 第一P型晶体管

[0071] MP2 第二P型晶体管

[0072] MP3 第三P型晶体管

[0073] MN1 第一N型电机体

[0074] MN2 第二N型晶体管

[0075] MN3 第三N型晶体管

[0076] SD 放电信号

具体实施方式

[0077] 以下说明为本发明的实施例。其目的是要举例说明本发明一般性的原则，不应视为本发明的限制，本发明的范围当以权利要求书所界定者为准。

[0078] 值得注意的是，以下所公开的内容可提供多个用以实践本发明的不同特点的实施例或范例。以下所述的特殊的元件范例与安排仅用以简单扼要地阐述本发明的精神，并非用以限定本发明的范围。此外，以下说明书可能在多个范例中重复使用相同的元件符号或文字。然而，重复使用的目的仅为了提供简化并清楚的说明，并非用以限定多个以下所讨论的实施例和/或配置之间的关系。此外，以下说明书所述之一个特征连接至、耦接至和/或形成于另一特征之上等的描述，实际可包含多个不同的实施例，包括该等特征直接接触，或者包含其它额外的特征形成于该等特征之间等等，使得该等特征并非直接接触。

[0079] 图1是显示根据本发明的一实施例所述的电荷泵的方块图。如图1所示，电荷泵100包括第一电路级100-1、第二电路级100-2、…、第(M-1)电路级100-(M-1)、第M电路级100-M以及输出电路级100-O。

[0080] 第一电路级100-1包括第一单向导通元件UC1以及第一飞行电容CF1，第一单向导通元件100-1单方向的将供应电压VS提供至第一内部节点NI1，第一飞行电容CF1耦接于第一内部节点NI1以及第一时钟信号CLK1之间。

[0081] 第二电路级100-2包括第二单向导通元件UC2以及第二飞行电容CF2，第二单向导通元件100-2单方向的将第一内部节点NI1耦接至第二内部节点NI2，第二飞行电容CF2耦接于第二内部节点NI2以及第二时钟信号CLK2之间。

[0082] 第(M-1)电路级100-(M-1)包括第(M-1)单向导通元件UC(M-1)以及第(M-1)飞行电容CF(M-1)，第(M-1)单向导通元件100-(M-1)单方向的将第(M-2)内部节点NI(M-2)耦接至第(M-1)内部节点NI(M-1)，第(M-1)飞行电容CF(M-1)耦接于第(M-1)内部节点NI(M-1)以及第一时钟信号CLK1之间。

[0083] 第M电路级100-M包括第M单向导通元件UCM以及第M飞行电容CFM，第M单向导通元件100-M单方向的将第(M-1)内部节点NI(M-1)耦接至第M内部节点NIM，第M飞行电容CFM耦接于第M内部节点NIM以及第二时钟信号CLK2之间。

[0084] 输出电路级100-O包括第(M+1)单向导通元件UC(M+1)以及输出电容CO，(M+1)单向导通元件UC(M+1)单方向的将第M内部节点NIM耦接至输出节点NO，输出电容CO耦接于输出节点NO以及接地端之间。

[0085] 根据本发明的一实施例，第一时钟信号CLK1以及第二时钟信号CLK2包括高电压电平以及低电压电平，其中高电压电平等于供应电压VS，低电压电平等于接地端的接地电平。

[0086] 根据本发明的其他实施例，高电压电平以及低电压电平可为由电路设计者所指定的任何其他电压。高电压电平以及低电压电平的确切电压电平在此仅作为说明解释之用，并未以任何形式限定于此。

[0087] 根据本发明的一实施例，当第一时钟信号CLK1为低电压电平时，供应电压VS通过第一单向导通元件UC1而对第一飞行电容CF1进行充电。当第一时钟信号CLK1为高电压电平且第二时钟信号CLK2为低电压电平时，第一内部节点NI1的电压最高被升压至供应电压VS的两倍，并且第一内部节点NI1的电压经由第二单向导通元件UC2而对第二飞行电容CF2进行充电。当第二时钟信号CLK2为高电压电平时，第二内部节点NI2的电压最高被升压至供应电压的三倍，并且对下一电路级的飞行电容进行充电。

[0088] 因此，通过第一飞行电容CF1、第二飞行电容CF2、…、第(M-1)飞行电容CF(M-1)以及第M飞行电容CFM，输出电压VO最高被升压至(M+1)倍的供应电压VS。

[0089] 根据本发明的一实施例，第一单向导通元件UC1、第二单向导通元件UC2、第M单向导通元件UCM以及第(M+1)单向导通元件UC(M+1)皆为操作电压低于供应电压VS的元件。也就是，第一单向导通元件UC1、第二单向导通元件UC2、第M单向导通元件UCM以及第(M+1)单向导通元件UC(M+1)的崩溃电压小于供应电压VS的两倍。

[0090] 再者，电荷泵100还包括开关110，其中开关110用以根据放电信号SD，快速的将输出电压VO拉至接地端的接地电平。根据本发明的一实施例，输出电压VO最高可被升压至(M+1)倍的供应电压VS，使得开关110必须为高压元件以承受(M+1)倍的供应电压VS。

[0091] 因为开关110必须为能够承受输出电压VO的高压元件，开关110的尺寸将会非常大，并且电荷泵100必须实现于复杂的高压工艺，这些都将造成较高的成本。

[0092] 图2是显示根据本发明的另一实施例所述的电荷泵的方块图。如图2所示，电荷泵200包括第一电路级200-1、输出电路级200-O、第一开关210以及第二开关220。第一电路级
200-1包括第一单向导通元件UC1以及飞行电容CF，其中第一单向导通元件UC1单方向的将供应电压VS提供至内部节点NI，飞行电容CF耦接于内部节点NI以及时钟信号CLK之间。

[0093] 输出电路级100-O包括第二单向导通元件UC2以及输出电容CO，第二单向导通元件UC2单方向的将内部节点NI耦接至输出节点NO，输出电容CO耦接于输出节点NO以及接地端之间。

[0094] 第一开关210用以根据放电信号SD，将放电节点ND耦接至接地端。第二开关220用以根据内部节点NI的电压，将输出节点NO耦接至放电节点ND。

[0095] 根据本发明的一实施例，时钟信号CLK包括等于供应电压VS的高电压电平以及等于接地端的接地电平的低电压电平。根据本发明的其他实施例，高电压电平以及低电压电平可为电路设计者所指定的任何其他电压，在此仅作为说明解释之用，并未以任何形式限定于此。

[0096] 根据本发明的一实施例，当时钟信号CLK位于低电压电平时，供应电压VS经由第一单向导通元件UC1而对飞行电容CF充电。当时钟信号CLK位于高电压电平时，内部节点NI的电压最高被升压至供应电压VS的两倍，其中内部节点NI的电压通过第二单向导通元件UC2而对输出电容CO充电。因此，输出电压VO最高可为供应电压VS的两倍。

[0097] 根据本发明的一实施例，当第一开关210被放电信号SD导通时，放电节点ND通过第一开关210耦接至接地端，第二开关220也被内部节点NI的电压导通，用以将输出电压VO放电至放电节点NO，其中内部节点NI的电压为供应电压VS的两倍。

[0098] 因此，第一开关210以及第二开关220的跨压约等于供应电压VS，使得第一开关210以及第二开关220可利用使用供应电压VS操作的元件来实现。

[0099] 图3是显示根据本发明的另一实施例所述的电荷泵的电路图。将图3的电荷泵300与图2的电荷泵200相比，图2的第一单向导通元件UC1以及第二单向导通元件UC2由图3的第一P型晶体管MP1以及第二P型晶体管MP2所置换，图2的第一开关210以及第二开关220由图3的第一N型电机体MN1以及第二N型晶体管MN2所置换。

[0100] 第一P型晶体管MP1包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，第一P型晶体管MP1的栅极端耦接至内部节点NI，第一P型晶体管MP1的源极端耦接至内部节点NI，第一P型晶体管MP1的漏极端接收供应电压VS的供电，第一P型晶体管MP1的基体端耦接至内部节点NI。

[0101] 第二P型晶体管MP2包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端，第二P型晶体管MP2的栅极端耦接至输出节点NO，第二P型晶体管MP2的源极端耦接至输出节点NO，第二P型晶体管MP2的漏极端耦接至内部节点，第二P型晶体管MP2的基体端耦接至输出节点NO。

[0102] 根据本发明的一实施例，第一P型晶体管MP1以及第二P型晶体管MP2的接面崩溃电压(junction breakdown voltage)以及栅极氧化层崩溃电压(gate oxide breakdown voltage)小于输出电压VO。也就是，第一P型晶体管MP1以及第二P型晶体管MP2的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压小于两倍的供应电压VS，并且第一P型晶体管MP1以及第二P型晶体管MP2可利用低电压工艺实现，进而节省晶圆面积。

[0103] 第一N型晶体管MN1包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端。第一N型晶体管MN1的栅极端由放电信号SD所控制，第一N型晶体管MN1的源极端耦接至接地端，第一N型晶体管MN1的漏极端耦接至放电节点ND，第一N型晶体管MN1的基体端耦接至接地端。

[0104] 第二N型晶体管MN2包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端。第二N型晶体管MN2的栅极端由内部节点NI的电压所控制，第二N型晶体管MN2的源极端耦接至放电节点ND，第二N型晶体管MN2的漏极端耦接至输出节点NO，第二N型晶体管MN2的基体端耦接至接地端。

[0105] 根据本发明的一实施例，第一N型晶体管MN1以及第二N型晶体管MN2的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压小于输出电压VO。也就是，第一N型晶体管MN1以及第二N型晶体管MN2的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压小于输出两倍的供应电压VS，并且第一N型晶体管MN1以及第二N型晶体管MN2可利用低电压工艺实现，进而节省晶圆面积。

[0106] 图4是显示根据本发明的又一实施例所述的电荷泵的方块图。将图3的电荷泵300与图4的电荷泵400相比，电荷泵400还包括第三单向导通元件UC3、第三开关430、第一飞行电容CF1以及第二飞行电容CF2，其中第一飞行电容CF1耦接至第一时钟信号CLK1，第二飞行电容CF2耦接至第二时钟信号CLK2。

[0107] 根据本发明的其他实施例，电荷泵400可包括更多的单向导通元件以及更多的飞行电容，用以将输出电压VO升压至更高的电压值，使得开关的数目也因而增加。根据本发明的一实施例，第一时钟信号CLK1以及第二时钟信号CLK2皆包括等于供应电压VS的高电压电平以及等于接地的低电压电平。

[0108] 当第一时钟信号CLK1位于低电压电平时，供应电压VS通过第一单向导通元件UC1对第一飞行电容CF1充电。当第一时钟信号CLK1位于高电压电平且第二时钟信号CLK2位于低电压电平时，第一内部节点NI1的电压最高被升压至供应电压VS的两倍，第一内部节点NI1的电压通过第二单向导通元件UC2而对第二飞行电容CF2充电。当第二时钟信号CLK2位于高电压电平时，第二内部节点NI2的电压最高被升压至供应电压VS的三倍，并且第二那部节点NI2的电压对输出电容CO充电。

[0109] 当放电信号SD导通第一开关410时，第一放电节点ND1耦接至接地端。第二开关420由第一内部节点NI1的电压所导通，而将第二放电节点ND2的电压放电至第一放电节点ND1。第三开关430由第二内部节点NI2的电压所导通，而对输出电压VO进行放电。

[0110] 换句话说，输出电压VO根据放电信号SD，而通过第一开关410、第二开关420以及第三开关430进行放电。第一开关410、第二开关420以及第三开关430的跨压约等于供应电压VS，使得不需如图1的电荷泵100一样使用高压元件。整个电荷泵400可利用使用供应电压VS操作的元件来实现，进而降低晶圆面积也节省了制造成本。

[0111] 图5是显示根据本发明的又一实施例所述的电荷泵的电路图。将图5的电荷泵500与图4的电荷泵400相比，图4的第一单向导通元件UC1、第二单向导通元件UC2以及第三单向导通元件UC3置换为图5的第一P型晶体管MP1、第二P型晶体管MP2以及第三P型晶体管MP3，图4的第一开关410、第二开关420以及第三开关430置换为图5的第一N型晶体管MN1、第二N型晶体管MN2以及第三N型晶体管MN3。

[0112] 第一P型晶体管MP1包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端。第一P型晶体管MP1的栅极端耦接至第一内部节点NI1，第一P型晶体管MP1的源极端耦接至第一内部节点NI1，第一P型晶体管MP1的漏极端接收供应电压VS的供电，第一P型晶体管MP1的基体端耦接至第一内部节点NI1。

[0113] 第二P型晶体管MP2包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端。第二P型晶体管MP2的栅极端耦接至第二内部节点NI2，第二P型晶体管MP2的源极端耦接至第二内部节点NI2，第二P型晶体管MP2的漏极端耦接至第一内部节点NI1，第二P型晶体管MP2的基体端耦接至第二内部节点NI2。

[0114] 第三P型晶体管MP3包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端。第三P型晶体管MP3的栅极端耦接至输出节点NO，第三P型晶体管MP3的源极端耦接至输出节点NO，第三P型晶体管MP3的漏极端耦接至第二内部节点NI2，第三P型晶体管MP3的基体端耦接至输出节点NO。

[0115] 根据本发明的一实施例，第一P型晶体管MP1、第二P型晶体管MP2以及第三P型晶体管MP3的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压小于输出电压VO。具体而言，第一P型晶体管MP1、第二P型晶体管MP2以及第三P型晶体管MP3的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压小于两倍的供应电压VS，并且第一P型晶体管MP1以及第二P型晶体管MP2可利用低电压工艺实现，进而降低晶圆面积。

[0116] 第一N型晶体管MN1包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端。第一N型晶体管MN1的栅极端由放电信号SD所控制，第一N型晶体管MN1的源极端耦接至接地端，第一N型晶体管MN1的漏极端耦接至第一放电节点ND1，第一N型晶体管MN1的基体端耦接至接地端。

[0117] 第二N型晶体管MN2包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端。第二N型晶体管MN2的栅极端由第一内部节点NI1的电压所控制，第二N型晶体管MN2的源极端耦接至第一放电节点ND1，第二N型晶体管MN2的漏极端耦接至第二内部节点NI2，第二N型晶体管MN2的基体端耦接至接地端。

[0118] 第三N型晶体管MN3包括栅极端、源极端、漏极端以及基体端。第三N型晶体管MN3的栅极端由第二内部节点NI2的电压所控制，第三N型晶体管MN3的源极端耦接至第二放电节点ND2，第三N型晶体管MN3的漏极端耦接至输出节点NO，第三N型晶体管MN3的基体端耦接至接地端。

[0119] 根据本发明的一实施例，第一N型晶体管MN1、第二N型晶体管MN2以及第三N型晶体管MN3的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压皆小于输出电压VO。具体而言，第一N型晶体管MN1、第二N型晶体管MN2以及第三N型晶体管MN3的接面崩溃电压以及栅极氧化层崩溃电压皆小于两倍的供应电压，使得第一N型晶体管MN1、第二N型晶体管MN2以及第三N型晶体管MN3可使用低电压工艺实现，进而节省晶圆面积。

[0120] 以上所述为实施例的概述特征。本领域技术人员应可以轻而易举地利用本发明为基础设计或调整以实行相同的目的和/或达成此处介绍的实施例的相同优点。本领域技术人员也应了解相同的配置不应背离本创作的精神与范围，在不背离本创作的精神与范围下他们可做出各种改变、取代和交替。说明性的方法仅表示示范性的步骤，但这些步骤并不一定要以所表示的顺序执行。可另外加入、取代、改变顺序和/或消除步骤以视情况而作调整，并与所公开的实施例精神和范围一致。

标题	发布/更新时间	阅读量
电荷泵-专利编号CN107040133B	2020-05-11	811
电荷泵-专利编号CN102290983B	2020-05-13	944
电荷泵-专利编号CN110649804A	2020-05-11	183
电荷泵-专利编号CN104734493B	2020-05-12	611
负电荷泵-专利编号CN110729886A	2020-05-11	487
电荷泵-专利编号CN108418419A	2020-05-11	541
电荷泵-专利编号CN107968563A	2020-05-12	906
电荷泵-专利编号CN107040133A	2020-05-12	522
电荷泵-专利编号CN104734493A	2020-05-13	664
电荷泵-专利编号CN101771340B	2020-05-13	618

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