本發(fā)明涉及Flash EEPROM存儲芯片，CMOS感光整列芯片等，特別涉及一種自主調(diào)節(jié)的電荷泵電路。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體制造工藝和集成電路設(shè)計能力的不斷進(jìn)步，人們已經(jīng)能夠把包括處理器、存儲器、模擬電路、接口邏輯甚至射頻電路集成到一個芯片上，這就是系統(tǒng)級芯片(System-on-Chip，SoC)。隨著數(shù)據(jù)吞吐量不斷上升以及系統(tǒng)低功耗要求，系統(tǒng)級芯片核心電壓逐步降低。目前而言，SoC系統(tǒng)的核心電壓一般都在1.8V以下，并可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來，會進(jìn)一步降低到1.5V，乃至1.2V以下。這給片內(nèi)存儲器(SRAM，eEEPROM，eFlash等)設(shè)計帶來了巨大的挑戰(zhàn)。為了保持存儲器讀出窗口不發(fā)生劇烈退化。在很多使用存儲器芯片中不得不采用雙電荷泵模式來解決問題，其中一個小型的電荷泵主要目的就是為了增加操作時的字線電壓。然而由于隨機(jī)讀取(Random Access)功能需求的普遍存在，該小型電荷泵需要能夠一直保持輸出高壓在有效范圍，因此目前普遍的做法是將該電荷泵一直使能。這種做法的最大問題在于，當(dāng)系統(tǒng)長時間不進(jìn)行讀操作時，仍有大量的功耗白白浪費(fèi)在穩(wěn)壓電路上。因此設(shè)計一個可以自主調(diào)節(jié)的迷你電荷泵系統(tǒng)對于目前的SOC嵌入式存儲器設(shè)計有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種自主調(diào)節(jié)的電荷泵系統(tǒng)，能保證在低電壓下存儲器的正常讀操作，同時又不引入過大的額外功耗。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的自主調(diào)節(jié)的電荷泵系統(tǒng)，包括：

一電荷泵單元，由多級電壓自舉電路構(gòu)成，用于實(shí)現(xiàn)2～3倍電源電壓的高壓，作為讀操作時的字線電壓；

一電壓檢測控制模塊，與所述電荷泵單元相連接，當(dāng)電荷泵單元使能后，可以實(shí)時檢測輸出電壓，當(dāng)高于預(yù)設(shè)閾值后可以自行切斷電荷泵時鐘；

一異步刷新電路，與所述電壓檢測控制模塊相連接，當(dāng)讀操作指示信號有效或者刷新信號有效時使能電荷泵，刷新電荷泵的輸出高壓；

在所述異步刷新電路的控制下，根據(jù)輸出電壓及系統(tǒng)操作需求，主動或被動的啟動和停止電荷泵單元工作。

本發(fā)明是一種適用于低電源供電系統(tǒng)的自主調(diào)節(jié)迷你電荷泵系統(tǒng)。該電荷泵系統(tǒng)針對電源電壓下降導(dǎo)致存儲器讀出窗口急劇下降的事實(shí)，通過一個小型的電荷泵單元，將讀出時的字線電壓倍增，使得讀出窗口得以恢復(fù)乃至提高；同時通過電壓檢測控制模塊及異步刷新電路使得在滿足隨機(jī)讀取操作要求的前提下，系統(tǒng)功耗不因小型的電荷泵單元的引入而急劇增大。根據(jù)實(shí)測，典型操作下讀功耗相比沒有小型的電荷泵單元的系統(tǒng)僅僅增大約5％。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是所述自主調(diào)節(jié)的電荷泵系統(tǒng)整體架構(gòu)圖；

圖2是圖1中的電壓檢測控制模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖3是圖1中的異步刷新電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的低功耗迷你電荷泵系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)清晰，功能明確，下面結(jié)合附圖介紹具體實(shí)施方式。

結(jié)合圖1所示，所述自主調(diào)節(jié)的電荷泵系統(tǒng)，包括：

一電荷泵單元，由多級電壓自舉電路構(gòu)成，用于實(shí)現(xiàn)2～3倍電源電壓的高壓，作為讀操作時的字線電壓。

一電壓檢測控制模塊，與所述電荷泵單元相連接，當(dāng)電荷泵單元使能后，可以實(shí)時檢測輸出電壓，當(dāng)高于預(yù)設(shè)閾值后可以自行切斷電荷泵時鐘，從而消除不必要的功耗損失。

一異步刷新電路，與所述電壓檢測控制模塊相連接，當(dāng)讀操作指示信號有效或者刷新信號有效時使能電荷泵，刷新電荷泵的輸出高壓。

在所述異步刷新電路的控制下，可以根據(jù)輸出電壓及系統(tǒng)操作需求，主動或被動的啟動和停止電荷泵單元工作，從而保證以最經(jīng)濟(jì)的方式滿足系統(tǒng)讀操作需求的目的。

所述異步刷新電路，當(dāng)系統(tǒng)需要進(jìn)入讀操作狀態(tài)時，能及時產(chǎn)生一個刷新脈沖，啟動電荷泵工作；另外當(dāng)長時間(該時間與系統(tǒng)的漏電水平相 關(guān)，并且該時間會與后續(xù)的刷新頻率相對應(yīng))不進(jìn)行讀操作時，也能根據(jù)預(yù)設(shè)的刷新頻率定時產(chǎn)生刷新脈沖，啟動電荷泵，保證電荷泵輸出電壓一直維持在合理的范圍內(nèi)，能隨時響應(yīng)系統(tǒng)讀指令。

1、圖1中的電荷泵單元可以為任意結(jié)構(gòu)的Diskson電荷泵，當(dāng)使能信號(EN)為高時，對VPP(輸出高壓)進(jìn)行充電。

2、當(dāng)VPP達(dá)到預(yù)設(shè)電平后,電壓檢測控制模塊(如圖2所示)中電壓比較器I1輸出(P點(diǎn))翻轉(zhuǎn)(為低)，將輸出使能(EN)置為低，將PMOS晶體管M0關(guān)斷的同時也將電荷泵單元關(guān)斷。

3、當(dāng)系統(tǒng)要進(jìn)行一次讀操作Read時或者當(dāng)刷新時鐘Refresh_clk上升沿到來時，圖3所示異步刷新電路會產(chǎn)生向上的窄脈沖iRefresh。由于電阻R1(結(jié)合圖2)的對地漏電，此時P點(diǎn)電壓為高，因此該脈沖上升沿會將電荷泵使能信號(EN)置為高有效，從而啟動電荷泵單元，開始對VPP電壓進(jìn)行恢復(fù)；并且同時會打開PMOS晶體管M0開關(guān)，對VPP電平做實(shí)時監(jiān)測。

4、系統(tǒng)正常工作，即重復(fù)2～3的過程。

雖然本發(fā)明利用具體的實(shí)施例進(jìn)行說明，但是對實(shí)施例的說明并不限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員通過參考本發(fā)明的說明，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，容易進(jìn)行各種修改或者可以對實(shí)施例進(jìn)行組合。