專利名稱：電荷泵結(jié)構(gòu)及電荷泵的啟動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件所用的電荷泵的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還涉及一種電荷泵的啟 動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代工業(yè)中，電荷泵在射頻卡中的應(yīng)用越來(lái)越多，射頻卡的能量是通過(guò)電感耦 合得到的，功率⑵=電流(I)X電源電壓(VDD)，由于功率P是恒定的，如果電流I過(guò)大的 話，則電源電壓VDD必然降低，導(dǎo)致芯片內(nèi)其它電路不能正常工作。傳統(tǒng)的電荷泵只適用于 電源電壓VDD恒定的平臺(tái)，不適用于功率P恒定的平臺(tái)。而在射頻卡等應(yīng)用的場(chǎng)合，其接收 到的功率卻是一定的，因此傳統(tǒng)的電荷泵已經(jīng)不能適用于這些場(chǎng)合的應(yīng)用，急需要一種能 夠在功率P—定的情況下，使整個(gè)半導(dǎo)體電路能夠正常穩(wěn)定工作的電荷泵的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電荷泵的結(jié)構(gòu)，以及這種電荷泵的啟動(dòng)方 法，能夠在快速啟動(dòng)電荷泵的同時(shí)，使整個(gè)電路系統(tǒng)在電荷泵啟動(dòng)時(shí)候保持穩(wěn)定。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明電荷泵結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案是，包括啟動(dòng)控制模塊、正壓 泵模塊和負(fù)壓泵模塊，所述啟動(dòng)控制模塊分別通過(guò)正壓泵模塊控制回路和反饋回路連接正 壓泵模塊，所述啟動(dòng)控制模塊分別通過(guò)負(fù)壓泵模塊控制回路和反饋回路連接負(fù)壓泵模塊， 所述啟動(dòng)控制模塊在電荷泵啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)正壓泵模塊和負(fù)壓泵模塊中的一個(gè)，當(dāng)先被啟動(dòng) 的正壓泵模塊或負(fù)壓泵模塊對(duì)所述啟動(dòng)控制模塊的反饋表示該先被啟動(dòng)的模塊輸出電壓 已經(jīng)足夠大時(shí)，啟動(dòng)控制模塊再啟動(dòng)另外一個(gè)負(fù)壓泵模塊或正壓泵模塊。本發(fā)明還提供了一種采用上述電荷泵的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的電荷泵的啟動(dòng)方法，其技術(shù)方 案是，在所述電荷泵啟動(dòng)時(shí)，所述啟動(dòng)控制模塊先啟動(dòng)所述正壓泵模塊和負(fù)壓泵模塊中的 一個(gè)，當(dāng)先被啟動(dòng)的正壓泵模塊或負(fù)壓泵模塊的輸出電壓已經(jīng)足夠大時(shí)，該先被啟動(dòng)的模 塊向所述啟動(dòng)控制模塊發(fā)出一個(gè)反饋信號(hào)，所述啟動(dòng)控制模塊在接到該反饋信號(hào)之后啟動(dòng) 另外一個(gè)負(fù)壓泵模塊或正壓泵模塊。本發(fā)明通過(guò)先后啟動(dòng)正壓泵模塊或負(fù)壓泵模塊，使得在電荷泵啟動(dòng)時(shí)，電流只經(jīng) 過(guò)一個(gè)模塊，從而使得啟動(dòng)時(shí)電流被降低，保證了電源電壓不會(huì)大幅度下降，從而影響電路 系統(tǒng)中其它的部件工作。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1為本發(fā)明電荷泵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明電荷泵中啟動(dòng)控制模塊一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)的電荷泵與本發(fā)明的電荷泵在啟動(dòng)時(shí)電流變化的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開(kāi)了一種低功耗的電荷泵結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括啟動(dòng)控制模塊、正壓泵 模塊和負(fù)壓泵模塊，所述啟動(dòng)控制模塊分別通過(guò)正壓泵模塊控制回路和反饋回路連接正壓 泵模塊，所述啟動(dòng)控制模塊分別通過(guò)負(fù)壓泵模塊控制回路和反饋回路連接負(fù)壓泵模塊，所 述啟動(dòng)控制模塊在電荷泵啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)正壓泵模塊和負(fù)壓泵模塊中的一個(gè)，當(dāng)先被啟動(dòng)的 正壓泵模塊或負(fù)壓泵模塊對(duì)所述啟動(dòng)控制模塊的反饋表示該先被啟動(dòng)的模塊輸出電壓已 經(jīng)足夠大時(shí)，啟動(dòng)控制模塊再啟動(dòng)另外一個(gè)負(fù)壓泵模塊或正壓泵模塊。所述電荷泵為半導(dǎo)體器件提供電源，所述啟動(dòng)控制模塊還連接有反映所述半導(dǎo)體 器件的擦信號(hào)和寫(xiě)信號(hào)；當(dāng)擦信號(hào)有效時(shí)，所述啟動(dòng)控制模塊先啟動(dòng)負(fù)壓泵模塊再啟動(dòng)正 壓泵模塊；當(dāng)寫(xiě)信號(hào)有效時(shí)，所述啟動(dòng)控制模塊先啟動(dòng)正壓泵模塊再啟動(dòng)負(fù)壓泵模塊。本發(fā)明還公開(kāi)了一種采用上述電荷泵結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的電荷泵啟動(dòng)方法，在所述電荷泵 啟動(dòng)時(shí)，所述啟動(dòng)控制模塊先啟動(dòng)所述正壓泵模塊和負(fù)壓泵模塊中的一個(gè)，當(dāng)先被啟動(dòng)的 正壓泵模塊或負(fù)壓泵模塊的輸出電壓已經(jīng)足夠大時(shí)，該先被啟動(dòng)的模塊向所述啟動(dòng)控制模 塊發(fā)出一個(gè)反饋信號(hào)，所述啟動(dòng)控制模塊在接到該反饋信號(hào)之后啟動(dòng)另外一個(gè)負(fù)壓泵模塊 或正壓泵模塊。所述電荷泵為半導(dǎo)體器件提供電源，所述啟動(dòng)控制模塊還連接有反映所述半導(dǎo)體 器件的擦信號(hào)和寫(xiě)信號(hào)；當(dāng)擦信號(hào)有效時(shí)，所述啟動(dòng)控制模塊先啟動(dòng)負(fù)壓泵模塊再啟動(dòng)正 壓泵模塊；當(dāng)寫(xiě)信號(hào)有效時(shí)，所述啟動(dòng)控制模塊先啟動(dòng)正壓泵模塊再啟動(dòng)負(fù)壓泵模塊。結(jié)合圖1所示，pe是電荷泵的啟動(dòng)控制信號(hào)，當(dāng)pe從低電平跳變到高電平的時(shí)候， 電荷泵開(kāi)始啟動(dòng)；sel是一個(gè)選擇信號(hào)，用來(lái)控制正壓泵模塊(positive voltage pump)和 負(fù)壓泵模塊(negative voltage pump)的啟動(dòng)順序。啟動(dòng)控制模塊(start up control) 的輸出pe_Vpos和pe_Vneg分別是正壓泵和負(fù)壓泵的啟動(dòng)控制信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)也是從低 電平跳變到高電平的時(shí)候，正壓泵模塊或負(fù)壓泵模塊開(kāi)始啟動(dòng)。vp0S_g00d和Vneg_g00d 信號(hào)是正壓泵模塊和負(fù)壓泵模塊啟動(dòng)完成的反饋信號(hào)，當(dāng)vpos升到某個(gè)選定的電壓(high clamp voltage)時(shí)，vpos_good信號(hào)會(huì)從低電平跳變到高電平，vpos停止繼續(xù)升高，當(dāng)vneg 下降到某個(gè)選定的負(fù)壓的時(shí)候，Vneg_g00d信號(hào)會(huì)從低電平跳變到高電平，vneg停止繼續(xù) 下降。電荷泵在工作的時(shí)候如果正壓泵和負(fù)壓泵同時(shí)啟動(dòng)會(huì)造成啟動(dòng)時(shí)的電流過(guò)大，但 在很多應(yīng)用中，正壓泵和負(fù)壓泵的輸出不會(huì)同時(shí)都帶很大的負(fù)載。一般都是正壓泵的負(fù)載 大的時(shí)候負(fù)壓泵的負(fù)載小，或是負(fù)壓泵的負(fù)載大時(shí)正壓泵的負(fù)載小，負(fù)載的大小決定了電 荷泵的啟動(dòng)建立時(shí)間，所以本發(fā)明的電荷泵可以通過(guò)啟動(dòng)控制模塊來(lái)選擇先讓負(fù)載較小的 電荷泵啟動(dòng)，然后再讓負(fù)載較大的電荷泵啟動(dòng)來(lái)，從而將將兩個(gè)泵的啟動(dòng)電流錯(cuò)開(kāi)，使得整 個(gè)啟動(dòng)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)較大的電流。例如當(dāng)sel為低電平的時(shí)候，pe由低電平變?yōu)楦唠娖胶螅?啟動(dòng)控制模塊的輸出pe_Vneg從低電平變?yōu)楦唠娖?，?fù)載較小的負(fù)壓泵模塊先啟動(dòng)，由于 負(fù)載小，所以很快啟動(dòng)完成，此時(shí)vneg_g00d變?yōu)楦唠娖?，反饋回啟?dòng)控制模塊后使得pe_ vpos變?yōu)楦唠娖?，?fù)載較大的正壓泵模塊開(kāi)始啟動(dòng)。相對(duì)于兩個(gè)泵同時(shí)啟動(dòng)，由于錯(cuò)開(kāi)了兩 個(gè)泵在啟動(dòng)時(shí)的大電流，使得啟動(dòng)電流相對(duì)于同時(shí)啟動(dòng)來(lái)說(shuō)大大降低了。圖1中各個(gè)控制信號(hào)的真值表見(jiàn)下表。peselpevpospe—vneg00000100100到111110到1圖2所示的啟動(dòng)控制模塊，現(xiàn)以應(yīng)用于存儲(chǔ)器芯片為例，由于電荷泵是給存儲(chǔ)器 芯片提供編程和擦除操作時(shí)所需的高壓的，當(dāng)存儲(chǔ)器芯片執(zhí)行擦除(ers)操作時(shí)，正壓泵 模塊的負(fù)載很大而負(fù)壓泵模塊的負(fù)載很小，當(dāng)存儲(chǔ)器芯片執(zhí)行編程(Prg)操作時(shí)，正壓泵 模塊的負(fù)載很小而負(fù)壓泵模塊的負(fù)載很大。本發(fā)明中電荷泵的啟動(dòng)順序遵循的是啟動(dòng)時(shí)先 啟動(dòng)負(fù)載較小的電荷泵然后再啟動(dòng)負(fù)載較大的電荷泵的規(guī)律。當(dāng)存儲(chǔ)器芯片執(zhí)行ers操作時(shí)，pe信號(hào)為高電平，sel信號(hào)會(huì)自動(dòng)置為低電平，此 時(shí)pe_Vneg信號(hào)輸出為高電平，將負(fù)壓泵模塊啟動(dòng)，當(dāng)負(fù)壓泵模塊啟動(dòng)完成后Vneg_g00d信 號(hào)變?yōu)楦唠娖?，從而pe_vp0S信號(hào)從低電平變?yōu)楦唠娖?，將正壓泵模塊打開(kāi)，完成了先啟動(dòng) 負(fù)壓泵模塊再啟動(dòng)正壓泵模塊的過(guò)程。當(dāng)存儲(chǔ)器芯片執(zhí)行Prg操作時(shí)，pe信號(hào)為高電平， sel信號(hào)會(huì)自動(dòng)置為高電平，此時(shí)pe_Vp0S信號(hào)輸出為高電平，將正壓泵模塊打開(kāi)，當(dāng)正壓 泵模塊啟動(dòng)完成后vp0S_g00d信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，從而pe_Vneg信號(hào)從低電平變?yōu)楦唠娖剑瑢?負(fù)壓泵模塊打開(kāi)，完成了先啟動(dòng)正壓泵模塊再啟動(dòng)負(fù)壓泵模塊的過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)在負(fù)載較小的時(shí)候，電荷泵的啟動(dòng)時(shí)間只有幾十微秒，在負(fù)載較大的時(shí) 候，啟動(dòng)時(shí)間則長(zhǎng)達(dá)數(shù)百微秒。電荷泵的啟動(dòng)時(shí)間也是一個(gè)很重要的指標(biāo)，本發(fā)明的電荷泵 相當(dāng)于在指標(biāo)允許的范圍內(nèi)將啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)了不到百分之十來(lái)錯(cuò)開(kāi)了正壓泵和負(fù)壓泵的 啟動(dòng)大電流，使得整個(gè)電荷泵的啟動(dòng)電流減小了將近一半。之所以先啟動(dòng)負(fù)載較小的電荷 泵再啟動(dòng)負(fù)載較大的電荷泵是因?yàn)閮蓚€(gè)電荷泵的輸出分別接存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的正負(fù)兩 端，可以看成是兩個(gè)電荷泵的輸出之間接了一個(gè)電容，如果先啟動(dòng)負(fù)載較大的電荷泵的話， 電荷泵的帶負(fù)載能力此時(shí)已經(jīng)接近設(shè)計(jì)的極限，當(dāng)另一個(gè)泵啟動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于電容的一端電 位突然發(fā)生了變化，會(huì)導(dǎo)致電容的另一端電位也會(huì)有變化，也即大幅度增加了先啟動(dòng)的電 荷泵的負(fù)載，會(huì)將已經(jīng)啟動(dòng)完畢了的那個(gè)電荷泵的輸出電壓拉下來(lái)，影響存儲(chǔ)芯片的正常 操作。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)先后啟動(dòng)正壓泵模塊或負(fù)壓泵模塊，使得在電荷泵啟動(dòng)時(shí)， 電流只經(jīng)過(guò)一個(gè)模塊，從而使得啟動(dòng)時(shí)電流被降低，保證了電源電壓不會(huì)大幅度下降，從而 影響電路系統(tǒng)中其它的部件工作。
權(quán)利要求
1.一種電荷泵結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括啟動(dòng)控制模塊、正壓泵模塊和負(fù)壓泵模塊，所述 啟動(dòng)控制模塊分別通過(guò)正壓泵模塊控制回路和反饋回路連接正壓泵模塊，所述啟動(dòng)控制模 塊分別通過(guò)負(fù)壓泵模塊控制回路和反饋回路連接負(fù)壓泵模塊，所述啟動(dòng)控制模塊在電荷泵 啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)正壓泵模塊和負(fù)壓泵模塊中的一個(gè)，當(dāng)先被啟動(dòng)的正壓泵模塊或負(fù)壓泵模塊 對(duì)所述啟動(dòng)控制模塊的反饋表示該先被啟動(dòng)的模塊輸出電壓已經(jīng)足夠大時(shí)，啟動(dòng)控制模塊 再啟動(dòng)另外一個(gè)負(fù)壓泵模塊或正壓泵模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電荷泵為半導(dǎo)體器件提供電 源，所述啟動(dòng)控制模塊還連接有反映所述半導(dǎo)體器件的擦信號(hào)和寫(xiě)信號(hào)；當(dāng)擦信號(hào)有效時(shí)， 所述啟動(dòng)控制模塊先啟動(dòng)負(fù)壓泵模塊再啟動(dòng)正壓泵模塊；當(dāng)寫(xiě)信號(hào)有效時(shí)，所述啟動(dòng)控制 模塊先啟動(dòng)正壓泵模塊再啟動(dòng)負(fù)壓泵模塊。
3.一種采用如權(quán)利要求1或2所述的電荷泵結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的電荷泵啟動(dòng)方法，其特征在于， 在所述電荷泵啟動(dòng)時(shí)，所述啟動(dòng)控制模塊先啟動(dòng)所述正壓泵模塊和負(fù)壓泵模塊中的一個(gè)， 當(dāng)先被啟動(dòng)的正壓泵模塊或負(fù)壓泵模塊的輸出電壓已經(jīng)足夠大時(shí)，該先被啟動(dòng)的模塊向所 述啟動(dòng)控制模塊發(fā)出一個(gè)反饋信號(hào)，所述啟動(dòng)控制模塊在接到該反饋信號(hào)之后啟動(dòng)另外一 個(gè)負(fù)壓泵模塊或正壓泵模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電荷泵啟動(dòng)方法，其特征在于，所述電荷泵為半導(dǎo)體器件提 供電源，所述啟動(dòng)控制模塊還連接有反映所述半導(dǎo)體器件的擦信號(hào)和寫(xiě)信號(hào)；當(dāng)擦信號(hào)有 效時(shí)，所述啟動(dòng)控制模塊先啟動(dòng)負(fù)壓泵模塊再啟動(dòng)正壓泵模塊；當(dāng)寫(xiě)信號(hào)有效時(shí)，所述啟動(dòng) 控制模塊先啟動(dòng)正壓泵模塊再啟動(dòng)負(fù)壓泵模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種低功耗的電荷泵結(jié)構(gòu)及其啟動(dòng)方法，包括啟動(dòng)控制模塊、正壓泵模塊和負(fù)壓泵模塊，所述啟動(dòng)控制模塊分別通過(guò)正壓泵模塊控制回路和反饋回路連接正壓泵模塊和負(fù)壓泵模塊，所述啟動(dòng)控制模塊在電荷泵啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)正壓泵模塊和負(fù)壓泵模塊中的一個(gè)，當(dāng)先被啟動(dòng)的正壓泵模塊或負(fù)壓泵模塊對(duì)所述啟動(dòng)控制模塊的反饋表示該先被啟動(dòng)的模塊輸出電壓已經(jīng)足夠大時(shí)，啟動(dòng)控制模塊再啟動(dòng)另外一個(gè)負(fù)壓泵模塊或正壓泵模塊。本發(fā)明通過(guò)先后啟動(dòng)正壓泵模塊或負(fù)壓泵模塊，使得在電荷泵啟動(dòng)時(shí)，電流只經(jīng)過(guò)一個(gè)模塊，從而使得啟動(dòng)時(shí)電流被降低，保證了電源電壓不會(huì)大幅度下降，從而影響電路系統(tǒng)中其它的部件工作。
文檔編號(hào)H02M3/07GK102111069SQ200910202029
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者馮國(guó)友, 周平, 駱川 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司