一種電荷泵電路系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種電荷泵電路系統(tǒng)，包括兩個或兩個以上的電荷泵；當(dāng)包括正壓電荷泵時，還包括第一電流源電路以及與正壓電荷泵一一對應(yīng)的第一外接電路；第一外接電路包括源極接地的第一N型MOS管和第一高壓開關(guān)管；第一電流源電路中的第一電流源輸入端接高電平，輸出端連接第二N型MOS管的漏極及柵極；第一、第二N型MOS管的柵極、源極分別相連；當(dāng)包括負壓電荷泵時，還包括第二電流源電路以及與負壓電荷泵一一對應(yīng)的第二外接電路；第二外接電路包括源極接高電平的第一P型MOS管和第二高壓開關(guān)管；第二電流源電路中的第二電流源輸出端接地，輸入端連接第二P型MOS管的漏極及柵極；第一、第二P型MOS管的源極、柵極分別相連。
【專利說明】—種電荷泵電路系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，尤其涉及一種電荷泵電路系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多系統(tǒng)/芯片中，需要用到電荷泵(Pump)電路。以Flash存儲器為例，為了完成各種所需的操作，比如編程(Program)、擦除(Erase)、讀(Read)等，需要用到包括正壓電荷泵(Positive Pump)和負壓電荷泵(Negative Pump)電路在內(nèi)的多種用途的電荷泵電路。
[0003]在有多個不同電荷泵共同存在的系統(tǒng)中，有一個容易忽略但卻會帶來嚴(yán)重危害的現(xiàn)象。由于這些電荷泵的輸出電壓通常都是高壓，正高壓(遠遠高于電源電壓)或負高壓，需要經(jīng)過高壓通路(比如一系列HV Switch高壓開關(guān))才能傳輸給其它需要這些高壓的各個電路部分，來實現(xiàn)各種操作。因此當(dāng)這些電荷泵結(jié)束工作，開始discharge (放電)時，如果放電速度不同，就會產(chǎn)生電容稱合(couple)現(xiàn)象,從而使pump輸出電壓被couple到更高或更低的電壓，這些不期望的更高壓/更低壓這就會對后面的高壓通路造成嚴(yán)重的危害，甚至擊穿、破壞高壓通路中的器件，這是我們應(yīng)當(dāng)極力避免的狀況。
[0004]舉例說明一,如圖1所不，正壓電荷泵的輸出電壓為VP0S,負壓電荷泵的輸出電壓為VNEG，正、負壓電荷泵的輸出端先各與一高壓通路電路相連后，然后相互之間通過一電容CC相連；其中正壓電荷泵的輸出端在電容CC連接點之后的電路CD所輸出電壓作為高電平VDD,負壓電荷泵的輸出端在電容CC連接點之后的電路AB所輸出電壓作為低電平GND ;當(dāng)負壓電荷泵放電速度高于正壓電荷泵時(即電路AB比電路CD中的電流更快)，正壓電荷泵輸出電壓VPOS就會被其間的電容CC耦合到更高的正電壓，從而破壞其后的高壓通路電路。
[0005]舉例說明二，如圖2所示，正壓電荷泵的輸出電壓為VP0S，負壓電荷泵的輸出電壓為VNEG，正、負壓電荷泵的輸出端先各與一高壓通路電路相連后，然后相互之間通過一電容CC相連；其中正壓電荷泵的輸出端在電容CC連接點之后的電路CD所輸出電壓作為高電平VDD，負壓電荷泵的輸出端在電容CC連接點之后的電路AB所輸出電壓作為高電平GND ;當(dāng)正壓電荷泵放電速度高于負壓電荷泵時(即電路CD比電路AB中的電流更快)，負壓電荷泵輸出電壓VPOS就會被其間的電容CC耦合到更低的負電壓，從而破壞其后的高壓通路電路。
[0006]當(dāng)然還有其它的例子，比如兩個Pump均為正壓或負壓Pump的情況,這里不再--
贅述，原理均是基于電容耦合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何保護電荷泵后接電路。
[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電荷泵電路系統(tǒng)，包括:
[0009]兩個或兩個以上的電荷泵；
[0010]所述兩個或兩個以上的電荷泵中包括正壓和/或負壓電荷泵；
[0011 ] 當(dāng)包括正壓電荷泵時，還包括第一電流源電路以及與正壓電荷泵一一對應(yīng)的第一外接電路；所述第一外接電路包括源極接地的第一 N型MOS管和第一高壓開關(guān)管；所述第一高壓開關(guān)管的源極連接第一 N型MOS管的漏極，柵極連接基準(zhǔn)電壓源，漏極連接所對應(yīng)的正壓電荷泵的輸出端；所述第一電流源電路包括第一電流源及第二 N型MOS管；所述第一電流源的輸入端接高電平，輸出端連接第二 N型MOS管的漏極及柵極；第二 N型MOS管的柵極與第一 N型MOS管的柵極相連，源極接地；
[0012]當(dāng)包括負壓電荷泵時，還包括第二電流源電路以及與負壓電荷泵一一對應(yīng)的第二外接電路；所述第二外接電路包括源極接高電平的第一 P型MOS管和第二高壓開關(guān)管；所述第二高壓開關(guān)管的漏極連接第一 P型MOS管的漏極，柵極連接基準(zhǔn)電壓源，源極連接所對應(yīng)的負壓電荷泵的輸出端；所述第二電流源電路包括第二電流源及第二 P型MOS管；所述第二電流源的輸出端接地，輸入端連接第二 P型MOS管的漏極及柵極；第二 P型MOS管的源極接高電平，柵極與第一 P型MOS管的柵極相連。
[0013]進一步地，所述兩個或兩個以上的電荷泵中既包括正壓電荷泵，也包括負壓電荷栗;
[0014]所述第一電流源為源極接高電平、柵極與第二電流源輸入端相連的第三P型MOS管；該第三P型MOS管的漏極作為第一電流源的輸出端。
[0015]進一步地，所述的系統(tǒng)還包括:
[0016]第一開關(guān)；
[0017]所述第二 P型MOS管的源極與高電平之間通過所述第一開關(guān)相連；
[0018]電流鏡電路，包括多個開關(guān)、以及與該多個開關(guān)一一對應(yīng)的P型MOS管；各開關(guān)的一端相連并連接高電平，另一端連接所對應(yīng)的P型MOS管的源極；各P型MOS管的柵極和漏極全部連接在一起，并與所述第二電流源輸入端相連。
[0019]進一步地，所述第一、第二電流源為芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電路產(chǎn)生的電流源，基準(zhǔn)電壓源為芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電路產(chǎn)生的電壓源。
[0020]進一步地，所述的系統(tǒng)還包括:
[0021]電容，包括與所述正壓電荷泵的輸出端相連的第一端點、及與所述負壓電荷泵的輸出端相連的第二端點；
[0022]第一電荷泵后接電路，輸入端連接在所述正壓電荷泵的輸出端和所述電容第一端點之間；
[0023]第二電荷泵后接電路，輸入端連接在所述負壓電荷泵的輸出端和所述電容第二端點之間；
[0024]所述第一高壓開關(guān)管的漏極連接在所述第一電荷泵后接電路的輸出端和所對應(yīng)的正壓電荷泵輸出端之間；
[0025]所述第二高壓開關(guān)管的源極連接在所述第二電荷泵后接電路的輸出端和所對應(yīng)的負壓電荷泵輸出端之間。
[0026]進一步地，所述第一、第二電荷泵后接電路為高壓通路電路。
[0027]本發(fā)明提出一種采用恒定電流放電(constant current discharge)技術(shù)來保護高壓通路的方案，解決了不同電荷泵間由于放電速度不同而帶來的電容耦合(couple)現(xiàn)象，從而避免了對其后所接電路的破壞，提高了芯片/系統(tǒng)的安全性、可靠性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0028]圖1負壓電荷泵放電速度高于正壓電荷泵的情況；
[0029]圖2正壓電荷泵放電速度高于負壓電荷泵的情況；
[0030]圖3(a)是實施例一中第一外接電路及第一電流源電路的連接示意圖；
[0031]圖3(b)是實施例一中第二外接電路及第二電流源電路的連接示意圖；
[0032]圖4是實施例一中電荷泵電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5是實施例一中包含電流鏡電路時的連接示意圖
[0034]圖6是實施例一中包含多個正壓、負壓電荷泵時的連接不意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行更詳細的說明。
[0036]實施例一,一種電荷泵電路系統(tǒng)，包括:
[0037]兩個或兩個以上的電荷泵；
[0038]所述兩個或兩個以上的電荷泵包括正壓和/或負壓電荷泵；
[0039]當(dāng)包括正壓電荷泵Positive Pump時,還包括第一電流源電路以及與正壓電荷泵一一對應(yīng)的第一外接電路；如圖3 (a)所示，所述第一外接電路包括源極接地的第一 N型MOS管麗I和第一高壓開關(guān)管MHl ;所述第一高壓開關(guān)管MHl的源極連接第一 N型MOS管MNl的漏極，柵極連接基準(zhǔn)電壓源Vdis，漏極連接所對應(yīng)的正壓電荷泵的輸出端；所述第一電流源電路包括第一電流源Idisl及第二 N型MOS管麗2 ;所述第一電流源Idisl的輸入端接高電平，輸出端連接第二 N型MOS管麗2的漏極及柵極；第二 N型MOS管麗2的柵極與第一 N型MOS管麗I的柵極相連，源極接地；
[0040]當(dāng)包括負壓電荷泵Negative Pump時,還包括第二電流源電路以及與負壓電荷泵一一對應(yīng)的第二外接電路；如圖3(b)所示，所述第二外接電路包括源極接高電平的第一 P型MOS管MPl和第二高壓開關(guān)管MH2 ;所述第二高壓開關(guān)管MH2的漏極連接第一 P型MOS管MPl的漏極，柵極連接基準(zhǔn)電壓源Vdis，源極連接所對應(yīng)的負壓電荷泵的輸出端；所述第二電流源電路包括第二電流源Idis2及第二 P型MOS管MP2 ;所述第二電流源Idis2的輸出端接地，輸入端連接第二 P型MOS管MP2的漏極及柵極；第二 P型MOS管MP2的源極接高電平，柵極與第一 P型MOS管MPl的柵極相連。
[0041]本實施例中，所述第一、第二電流源可以但不限于為芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電路產(chǎn)生的電流源，基準(zhǔn)電壓源Vdis為芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電路產(chǎn)生的電壓源。第一、第二高壓開關(guān)管可以耐高壓，并保護低壓管麗1、麗2、MP1、MP2等低壓管不受高壓的沖擊。在放電階段，通過Vdis控制打開MHl和MH2，即可實現(xiàn)對VPOS和VNEG的恒流放電。
[0042]本實施例中，所述電荷泵電路系統(tǒng)中還可以包含其它現(xiàn)有技術(shù)中所包含的元件，如圖4所示，所述兩個或兩個以上的電荷泵包括一個正壓電荷泵和一個負壓電荷泵，還可以包括:
[0043]電容CC，包括與所述正壓電荷泵的輸出端相連的第一端點、及與所述負壓電荷泵的輸出端相連的第二端點；
[0044]第一電荷泵后接電路，輸入端連接在所述正壓電荷泵的輸出端和所述電容第一端點之間；[0045]第二電荷泵后接電路，輸入端連接在所述負壓電荷泵的輸出端和所述電容第二端點之間；
[0046]所述第一高壓開關(guān)管MHl的漏極連接在所述第一電荷泵后接電路的輸出端和所對應(yīng)的正壓電荷泵輸出端之間；
[0047]所述第二高壓開關(guān)管MH2的源極連接在所述第二電荷泵后接電路的輸出端和所對應(yīng)的負壓電荷泵輸出端之間。
[0048]所述第一、第二電荷泵后接電路可以但不限于為高壓通路電路；也可以為其它在電荷泵電路中使用的電荷泵后接電路。
[0049]本實施例可使正壓電荷泵放電速度和負壓電荷泵放電速度一致(即圖4中電路AB和電路CD的電流變化速度一致)，這樣正壓電荷泵輸出電壓VPOS和負壓電荷泵輸出電壓VNEG間的電容CC就不會由于上下極板放電速度不一致而產(chǎn)生耦合作用，VPOS和VNEG就不會被互相耦合，從而避免了破壞其后的高壓通路電路。同樣地，電荷泵電路系統(tǒng)中的電荷泵均為正壓Pump或均為負壓Pump時、或是有不止一個正壓/負壓pump時,本實施例也可以使他們放電速度一致。
[0050]本實施例的一種實施方式中，所述電荷泵電路系統(tǒng)既包括正壓電荷泵，也包括負壓電荷泵；所述第一電流源為源極接高電平、柵極與第二電流源輸入端(亦即第一、第二 P型MOS管的柵極、第二 P型MOS管的漏極)相連的第三P型MOS管；該第三P型MOS管的漏極作為第一電流源的輸出端(即與第二 N型MOS管的漏極、以及第一、第二 N型MOS管的柵極相連)。
[0051]該實施方式的一種備選方案中，如圖5所不,所述第三P型MOS管即圖5中的MP3 ；所述電荷泵電路系統(tǒng)還可以包括:
[0052]第一開關(guān)SO ；
[0053]所述第二 P型MOS管MP2的源極與高電平之間通過所述第一開關(guān)SO相連；
[0054]電流鏡電路，包括多個開關(guān)、以及與該多個開關(guān)一一對應(yīng)的P型MOS管；各開關(guān)的一端相連并連接高電平，另一端連接所對應(yīng)的P型MOS管的源極；各P型MOS管的柵極和漏極全部連接在一起，并與所述第二電流源輸入端(亦即第一、第二 P型MOS管的柵極、第二P型MOS管的漏極)相連。
[0055]本備選方案可以靈活地控制不同時段的放電電流；所述第一 N型MOS管MNl、第二N型MOS管麗2、第二 P型MOS管MP2及所述電流鏡電路中的P型MOS管都可用于復(fù)制Idis電流。當(dāng)處于不同放電時段時，可能需要不同的放電速度，這時可以通過控制所述第一開關(guān)
(即圖5中的S0)及電流鏡電路中各開關(guān)(即圖5中的S1.....SN)的打開或閉合，來得到
不同的放電電流，從而控制不同時段的放電速遞。比如，假設(shè)N = 2，并且S0、S1、S2全部閉合，那么通過電流鏡鏡像MPl和麗I得到的電流為Idis/3，那么VNEG和VPOS的放電電流就是Idis/3。如果只有SO和SI閉合，S2斷開，那么放電電流就變成了 Idis/2。以此類推，通過控制開關(guān)，可以控制不同時段的放電電流。此外，Idis的產(chǎn)生與復(fù)制還可以采用NMOS電流鏡的方式，這里不再贅述。
[0056]圖5中為存在一個正壓電荷泵和一個負壓電荷泵時的情況,該備選方案也適用于有多個正壓電荷泵和多個負壓電荷泵時的情況，假設(shè)存在X個負壓電荷泵Negative Pump,Y個正壓電荷泵Positive Pump, X、Y均為大于I的正整數(shù),此情況下的電荷泵電路系統(tǒng)如圖6所示:
[0057]其中的電流鏡電路、第一開關(guān)S0、第二電流源Idis2、第二 N型MOS管麗2、第二 P型MOS管MP2、第三P型MOS管MP3及其相互之間的連接關(guān)系均和圖5中一樣。
[0058]圖6中，Y個正壓電荷泵的輸出端分別為VP0S1、VP0S2、.......VPOSY ;第一外接
電路也有Y個，與正壓電荷泵 對應(yīng)；各第一外接電路中的第一高壓開關(guān)管(即圖6中
的MH11、MHl2........MH1Y)的漏極分別與所對應(yīng)的正壓電荷泵的輸出端相連，柵極連接
基準(zhǔn)電壓源Vdis，源極分別與本第一外接電路中的第一 N型MOS管(即圖6中的麗11、
MNl2........MN1Y)的漏極相連；各第一 N型MOS管的源極均接地，柵極相連后與第二 N型
MOS管麗2的柵極(亦即第二 N型MOS管麗2的漏極、第三P型MOS管麗3的漏極)相連。
[0059]X個負壓電荷泵的輸出端分別為VNEGl、VNEG2、.......VNEGX ;第二外接電路也
有X個，與負壓電荷泵一一對應(yīng)；各第二外接電路中的第二高壓開關(guān)管(即圖6中的MH21、
MH22........MH2Y)的源極分別與所對應(yīng)的負壓電荷泵的輸出端相連，柵極連接基準(zhǔn)電壓
源Vdis，漏極分別與本第一外接電路中的第一 P型MOS管(即圖6中的MPl1、MP12........MPI Y)的漏極相連；各第一 P型MOS管的源極均接高電平、柵極相連后與第二 P型MOS管MP2的柵極(亦即第二 P型MOS管MP2的漏極、第二電流源的輸入端、第三N型MOS管的柵極、及電流鏡電路中各P型MOS管的柵極、漏極)相連。
[0060]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電荷栗電路系統(tǒng)，其特征在于，包括: 兩個或兩個以上的電荷泵； 所述兩個或兩個以上的電荷泵包括正壓和/或負壓電荷泵； 當(dāng)包括正壓電荷泵時，還包括第一電流源電路以及與正壓電荷泵一一對應(yīng)的第一外接電路；所述第一外接電路包括源極接地的第一 N型MOS管和第一高壓開關(guān)管；所述第一高壓開關(guān)管的源極連接第一 N型MOS管的漏極，柵極連接基準(zhǔn)電壓源，漏極連接所對應(yīng)的正壓電荷泵的輸出端；所述第一電流源電路包括第一電流源及第二 N型MOS管；所述第一電流源的輸入端接高電平，輸出端連接第二 N型MOS管的漏極及柵極；第二 N型MOS管的柵極與第一 N型MOS管的柵極相連，源極接地； 當(dāng)包括負壓電荷泵時，還包括第二電流源電路以及與負壓電荷泵一一對應(yīng)的第二外接電路；所述第二外接電路包括源極接高電平的第一 P型MOS管和第二高壓開關(guān)管；所述第二高壓開關(guān)管的漏極連接第一 P型MOS管的漏極，柵極連接基準(zhǔn)電壓源，源極連接所對應(yīng)的負壓電荷泵的輸出端；所述第二電流源電路包括第二電流源及第二 P型MOS管；所述第二電流源的輸出端接地，輸入端連接第二 P型MOS管的漏極及柵極；第二 P型MOS管的源極接高電平，柵極與第一 P型MOS管的柵極相連。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述兩個 或兩個以上的電荷泵既包括正壓電荷泵，也包括負壓電荷泵； 所述第一電流源為源極接高電平、柵極與第二電流源輸入端相連的第三P型MOS管；該第三P型MOS管的漏極作為第一電流源的輸出端。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 第一開關(guān)； 所述第二 P型MOS管的源極與高電平之間通過所述第一開關(guān)相連； 電流鏡電路，包括多個開關(guān)、以及與該多個開關(guān)一一對應(yīng)的P型MOS管；各開關(guān)的一端相連并連接高電平，另一端連接所對應(yīng)的P型MOS管的源極；各P型MOS管的柵極和漏極全部連接在一起，并與所述第二電流源輸入端相連。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述第一、第二電流源為芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電路產(chǎn)生的電流源，基準(zhǔn)電壓源為芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電路產(chǎn)生的電壓源。
5.如權(quán)利要求1到3中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 電容，包括與所述正壓電荷泵的輸出端相連的第一端點、及與所述負壓電荷泵的輸出端相連的第二端點； 第一電荷泵后接電路，輸入端連接在所述正壓電荷泵的輸出端和所述電容第一端點之間； 第二電荷泵后接電路，輸入端連接在所述負壓電荷泵的輸出端和所述電容第二端點之間； 所述第一高壓開關(guān)管的漏極連接在所述第一電荷泵后接電路的輸出端和所對應(yīng)的正壓電荷泵輸出端之間； 所述第二高壓開關(guān)管的源極連接在所述第二電荷泵后接電路的輸出端和所對應(yīng)的負壓電荷泵輸出端之間。
6.如權(quán)利要求5所述系統(tǒng)，其特征在于:所述第一、第二電荷 泵后接電路為高壓通路電路。
【文檔編號】H02M1/32GK103904870SQ201210586573
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】張現(xiàn)聚, 蘇志強, 丁沖 申請人:北京兆易創(chuàng)新科技股份有限公司