稳压电路以及稳定电压的方法与流程

本发明涉及集成电路领域，更具体地涉及一种稳压电路以及稳定电压的方法。

背景技术：

非易失性存储器(nonvolatilememory，nvm)，目前在智能卡上采用的主要包括：可擦写可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)和闪存(flash)。nvm通常用来存放程序(program)和数据(data)，且nvm可以实现方便的读(read)写(write)操作，因此非常灵活。

在nvm的电路当中，为了达到低功耗，要求电源电压比较低。其中，程序(program)需要产生高压，在读(read)的时候需要一个高于电源电压的电压值。具体地，在program过程当中，需要一个稳定的高压(即编程电压vpp)，同时希望上电速度较快，同时过冲不能太严重。在read过程当中，需要一个快速上电的电压，稳定之后希望具有较小的纹波。可见，实现稳压电路是达到低功耗的前提。

技术实现要素：

考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了一种稳压电路，能够实现vpp的电压维持，且具有较小的纹波。

根据本发明的第一方面，提供了一种稳压电路，包括：

分压采样模块，用于进行动态采样得到采样电压；

控制模块，用于通过所述采样电压与基准电压的比较，控制第一泵(pump)模块的开闭状态；

所述第一pump模块，用于在打开状态时，为vpp提供上升的驱动；

并联稳压模块，用于当所述第一pump模块处于关闭状态时，控制第二pump模块的输出电流；

所述第二pump模块，用于基于所述输出电流，实现对所述vpp的电压维持。

示例性地，所述控制模块包括第一比较器，所述第一比较器用于进行所述采样电压与所述基准电压的比较，

所述控制模块，具体用于当所述第一比较器的输出电压大于或等于阈值电压时，控制所述第一pump模块进入关闭状态。

示例性地，所述控制模块还包括第一mos管和第二mos管，其中，所述阈值电压是通过调节所述第一mos管和所述第二mos管的尺寸比例设置的。

示例性地，所述并联稳压模块包括并联稳压管。所述并联稳压模块，具体用于：当所述第一pump模块处于关闭状态时，流过所述并联稳压管的电流为所述第二pump模块的输出电流。

示例性地，所述并联稳压模块还包括在所述并联稳压管的源串联的nmos管。所述nmos管，用于控制所述并联稳压管的启动电压大于所述第一pump模块的时钟电压，从而保证所述第一pump模块处于关闭状态。

示例性地，还包括：滤波模块，用于对所述vpp进行滤波。

根据本发明的第二方面，提供了一种稳定电压的方法，包括：

进行动态采样得到采样电压；

在第一泵pump模块处于打开状态时，为vpp提供上升的驱动；

通过所述采样电压与基准电压的比较，控制所述第一pump模块进入关闭状态；

当所述第一pump模块处于关闭状态时，控制第二pump模块的输出电流；

基于所述输出电流，实现对所述vpp的电压维持。

示例性地，所述通过所述采样电压与基准电压的比较，控制所述第一pump模块进入关闭状态，包括：当所述采样电压与所述基准电压的比较电压大于或等于阈值电压时，控制所述第一pump模块进入关闭状态。

示例性地，所述方法还包括：对所述vpp进行滤波。

第二方面所述的该方法能够由前述第一方面所述的稳压电路所实现。

本发明实施例中的稳压电路包括两个pump模块，其中，第一pump模块可以在控制模块的控制下，提供上升驱动，使得vpp上升较快。当vpp达到所需的电压时，由第二pump模块在并联稳压模块的作用下，将vpp钳位在所需的点上，这样能够实现vpp的电压维持。进一步地，vpp可以在滤波电路的作用下，使其纹波保持在一个较小的值。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是本发明实施例的稳压电路的一个示意图；

图2是本发明实施例的稳压电路的更具体的电路结构的一个示意图；

图3(a)和(b)分别是本发明实施例的pumpa和pumpb的电路结构的一个示意图；

图4是本发明实施例的比较器的电路结构的一个示意图；

图5是本发明实施例的稳定电压的方法的一个示意性流程图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

目前所存在的泵(pump)稳压结构主要有两种。第一种pump稳压结构的vpp输出采用二极管反向连接，并利用器件本身的bv特性，从而对输出电压进行钳位(clamp)。尽管该clamp方案具有电压稳定、过冲较小的特性，但是由于其受器件特性的限制，所以不适合连接驱动较大的pump，vpp的上升速度受限，并且二极管(diode)器件的bv电压值会随着工作过程而漂移，从而导致该pump稳压结构的特性不佳。第二种pump稳压结构对vpp进行电阻分压采样，并将采样电压与基准电压进行电压比较。当采样电压较基准电压为高时，则pump关闭，反之，则pump打开。由于需要通过反馈进行钳位(clamp)，而反馈环路具有本身的延时特性，所以该pump稳压结构的输出的纹波较大。

图1所示为本发明实施例的稳压电路的一个示意性框图。图1所示的稳压电路10包括：分压采样模块101、第一泵(pump)模块102、第二泵模块103、控制模块104和并联稳压模块105。

分压采样模块101，用于进行动态采样得到采样电压。第一pump模块102，用于在打开状态时，为vpp提供上升的驱动。控制模块104，用于通过分压采样模块101得到的所述采样电压与基准电压的比较，控制所述第一pump模块102的开闭状态。并联稳压模块105，用于当第一pump模块102处于关闭状态时，控制第二pump模块103的输出电流。第二pump模块103，用于基于所述输出电流，实现对vpp的电压维持。

本发明实施例中的基准电压表示为vref，也可以称为参考电压等。

其中，分压采样模块101也可以称为vpp分压采样电路，可以是由二极管(dio)连接构成的，具体地可以如图2中所示。可选地，分压采样模块101可以包括电容和多个分压元件，并且可以进行动态采样得到采样电压，采样电压可以表示为vsamp。

其中，第一pump模块102可以包括第一pump以及对应的时钟电路，其中第一pump可以表示为pumpb，相应地该第一pump模块102也可以称为pumpb高压产生电路，具体地可以如图2所示。更进一步地，pumpb可以具有14级迪克森泵(dicksonpump)电路结构，如图3(b)所示，该结构包括多个二极管及多个电容器，且电容器的电容可以为1pf(皮法)，其中1pf(皮法)＝10^-6f(法拉)。

其中，第二pump模块103可以包括第二pump以及对应的时钟电路，其中第二pump可以表示为pumpa，相应地该第二pump模块103也可以称为pumpa高压产生电路，具体地可以如图2所示。其中图2中的clk和en分别表示对应的时钟电路的逻辑元件的输入时钟信号(clk)和使能信号(en)。更进一步地，pumpa可以具有14级迪克森泵(dicksonpump)电路结构，如图3(a)所示，该结构包括多个二极管及多个电容器，且电容器的电容可以为0.1pf(皮法)。

可见，相对于pumpa来说，pumpb具有较大的pump电容，因此，可以将pumpb称为驱动较大的pump，将pumpa称为驱动较小的pump。也就是说，本发明实施例中，第一pump模块的pump驱动大于第二pump模块的pump驱动。

其中，控制模块104可以是由第一比较器和反向驱动构成的pumpb控制电路。如图2所示，第一比较器的输出可以表示为compb，图2中还包括两个金属-氧化物-半导体(metal-oxide-semiconductor，mos)管m3和m4。并且，m3和m4的mos尺寸比例是可以调节的，并且可以通过调节m3和m4的mos尺寸比例来降低compb信号的判断翻转点。例如可以调节m3和m4的宽长比。举例来说，可以设定m3的宽长比为1/5，即m3的w/l＝1/5；可以设定m4的宽长比为10/1，即m4的w/l＝10/1。其中的w表示宽(wide)，l表示长(length)。

其中，并联稳压模块105可以是第二比较器和稳压管构成的并联稳压电路。如图2所示，第二比较器的输出可以表示为compa，稳压管为mos管m1(也称为并联稳压管)。另外并联稳压模块105还可以包括mos管m2，如图2中所示，该mos管m2以dio连接串联在并联稳压管m1的源(source)上。

并联稳压模块105对第二pump模块103的控制可以通过以下方式实现：当第二比较器的输出compa上升(从0变为1)时，并联稳压管m1流过的电流可以为pumpa的输出电流。

可选地，本发明实施例中的第一比较器和第二比较器可以具有如图4所示的结构，本发明实施例中的mos管(m1至m4)可以为n型金属-氧化物-半导体(n-metal-oxide-semiconductor，nmos)管或称为nmos晶体管，本发明对此不限定。并且，关于比较器和mos管的描述可以参见相关的现有技术，这里不再赘述。

另外，可选地，如图2所示，本发明实施例的稳压电路10还可以进一步包括滤波模块106，可以为移相(resistance-capacitance，rc)电路，也称为rc结构的滤波模块或称为rc稳压模块，可以用于对输出电压进行滤波。

本发明实施例所示的稳压电路10的电路工作可以分为两个阶段：在上升阶段，由pumpb在控制模块的驱动下使得vpp上升较快；而当vpp到达所需的电压的时候，vpp由pumpa进行控制，而且通过滤波模块的滤波，能够保证vpp的纹波保持在较小的值。

具体地，当电路刚刚打开的时候，由于vsamp＝1/8×vpp<vref，从而并联稳压模块105中的第二比较器compa输出为0，并联稳压模块105不起作用，同时，控制模块104中的第一比较器compb输出也为0，此时pumpa和pumpb同时打开。

随着vpp的逐渐上升，例如当vpp达到8.4v的时候，由于采样电压接近于基准电压，即vsamp≈vref，此时控制模块104中的第二比较器compb点的电压输出变为1(即阈值电压等于1)，从而第一pump模块102中的pumpb关闭。由于pumpa不受电路控制，因此第二pump模块103继续运作，这个时候并联稳压模块105中的第二比较器compa点的输出上升为一个电压，进而使并联稳压模块105中的并联稳压管m1流过的电流为pumpa的输出电流，因此使vpp被clamp在所需的点上。同时由于在m1下面有dio连接的m2，这样能够保证并联稳压模块105的启动电压大于第一pump模块102中的时钟电压，所以在并联稳压模块105起作用的时候，可以保证pumpb已经关闭。其中，m2可以为nmos管，m2可以用于控制并联稳压管的启动电压大于第一pump模块的时钟电压，从而保证第一pump模块处于关闭状态。

其中，可以通过调节m3和m4的mos尺寸比例，使得compb的电压大于阈值电压时，pump便关闭，阈值电压表示为vthreshold或vth。也就是说，阈值电压是通过调节m3和m4的尺寸比例设置的，这里，m3可以称为第一mos管，m4可以称为第二mos管，尺寸比例可以为宽长比。

例如，可以通过改善m3和m4的mos尺寸比例，例如使得m3的w/l＝1/5且m4的w/l＝10/1，从而可以降低对compb信号的判断翻转点。这样基本上是compb的电压大于vth时pumpb就关闭。

可以理解为，电路工作包括两个阶段：第一个阶段中，第一pump模块102处于开启状态。随着第一pump模块102的驱动，vpp逐渐上升，当控制模块104中的compb达到阈值电压之后，控制模块104控制第一pump模块102进入关闭状态，即进入第二个阶段。在该第二个阶段中，在并联稳压模块105的控制下，由第二pump模块103保持vpp的电压值，且通过滤波模块106使其纹波保持在较小的值。

图5是本发明实施例的稳定电压的方法的一个示意性流程图。图5所示的方法包括：

s101，进行动态采样得到采样电压。

s102，在第一pump模块处于打开状态时，为vpp提供上升的驱动。

s103，通过所述采样电压与基准电压的比较，控制所述第一pump模块进入关闭状态。

s104，当所述第一pump模块处于关闭状态时，控制第二pump模块的输出电流。

s105，基于所述输出电流，实现对所述vpp的电压维持。

示例性地，s103具体包括：当所述采样电压与所述基准电压的比较电压大于或等于阈值电压时，控制所述第一pump模块进入关闭状态。

其中，所述阈值电压是预先设置的。例如，可以是通过调节两个mos管的尺寸比例所设置的。

可选地，该方法还可以进一步包括：对所述vpp进行滤波。该过程可以由rc滤波器执行。这样，能够保证vpp的纹波较小。

本发明实施例中，图5所示的稳定电压的方法可以由前述的稳压电路实现，稳压电路包括分压采样模块、控制模块、第一pump模块、并联稳压模块以及第二pump模块。

由此可见，本发明实施例中的稳压电路包括两个pump模块，其中，第一pump模块可以在控制模块的控制下，提供上升驱动，使得vpp上升较快。当vpp达到所需的电压时，由第二pump模块在并联稳压模块的作用下，将vpp钳位在所需的点上，这样能够实现vpp的电压维持。进一步地，vpp可以在滤波电路的作用下，使其纹波保持在一个较小的值。

尽管已经参考附图描述了上述示例实施例，但应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。