用于电荷泵的调节电路和调节方法

用于电荷泵的调节电路和调节方法
【专利摘要】本发明涉及用于电荷泵(12)的调节电路，以及涉及调节电荷泵的方法。该调节电路(10)包括-检测器(22)，其可操作以分析电荷泵的时间活动，以及-泵时钟发生器(24)，其耦合到检测器的输出(25)并且具有被耦合到电荷泵时钟输入(13)的输出(26)，以取决于检测器的分析来改变电荷泵的泵时钟频率(50)，或-电源或电压发生器，其耦合到检测器的输出并且具有被耦合到电荷泵的输出，以取决于检测器的分析来改变在电荷泵内的时钟信号幅度。
【专利说明】用于电荷泵的调节电路和调节方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及调节电路领域，并且特别涉及用于电压调节器电荷泵的调节电路。此外，本发明涉及调节电荷泵的相应方法。

【背景技术】
[0002]在具有非易失性存储器单元的应用中，电荷泵通常用于提供需要启用存储器单元写入或擦除操作的稳定高压电平。为了提供稳定和恒定的电压电平，这种电荷泵通常需要调节。在没有有效调节的情况下，电荷泵输出电压可取决于环境条件、电负载和制造电荷泵所基于的处理参数来改变。在各种调节电路之间，广泛使用电容或电阻分压器，借助于该分压器，例如甚至在没有任何静态电流负载的情况下，也可感测在电荷泵输出上的高压电平。各分压器可操作以将高电压分成可由调节或反馈回路处理的电平，该调节或反馈回路通常可操作以比较缩小的电压与参考电压。
[0003]这种反馈回路通常包括具有连接到分压器节点的第一输入并且具有连接到参考电压的第二输入的比较器。比较器的输出通常耦合到电荷泵的输入或与电荷泵的输入连接。在反馈回路检测电荷泵输出电压电平变化的情况下，相应和补偿控制信号将由比较器生成。这种调节方案通常指连续调节，其中反馈回路连续地改变电荷泵功率以实现所需的输出电压电平。
[0004]同样存在0N/0FF调节方案，其中电荷泵规律地并且交替接通和关闭。电荷泵的该规律切换不可避免地导致电荷泵输出电压的波纹结构，并且同样导致在电源上的一些电流脉冲，其进而导致在电源上的噪音。这些现象、输出电压纹波和这种电流脉冲通常随着电荷泵功率而增加。
[0005]达到一定的极限时，电荷泵的功率通常随着其操作频率增加。然而，电荷泵功率效率一般随着电荷泵驱动频率的增加而降低。从这个角度看，因此期望在最低可能的频率处驱动电荷泵，该最低频率对于电荷泵仅足以生成所需的输出电压电平。然而，这种最优频率一般取决于比如电荷泵输出负载、输入电源电压的实际操作条件，以及诸如温度的外部条件。
[0006]专利US6，300, 839B1描述使电荷泵频率适应不同操作条件的方法。在那方面，实现多个差分放大器，其中每个差分放大器接收不同的参考电压以及源自泵送电压的共用输入电压。由差分放大器输出的预限定逻辑信号修改(即减小)振荡器的初始频率。以这种方式，电荷泵系统可以以与泵送电压幅度直接相关的方式来快速补偿在泵送电压中的任何过冲(overshoot)。
[0007]如果没有差分放大器输出预限定逻辑信号，则振荡器生成初始频率。以这种方式，电荷泵系统通过提供最快频率同样补偿在泵送电压中的任何下冲(undershoot)。然而，这种解决方案需要相当浪费空间并且昂贵的一系列差分放大器的实现。此外，这种解决方案似乎没有满足这种调节电路小型化设计的需求。
[0008]因此，结合电荷泵的调节电路应当仅提供通过由电荷泵驱动的特定应用所需的输出负载。这一般意味使用给定的相对高的频率。然而，大部分时间这种最大输出负载仅在例如最大温度的稀少最坏情况条件下被需求。在大部分的电路寿命期间，这种高频率没有必要，但是导致电荷泵的非最优功率效率。


【发明内容】

[0009]因此本发明的目的是提出提供电荷泵自适应频率调节的新的和有益的调节电路。在此特别旨在当实际需要泵的相应高功率时提供仅在那些实例中的最大频率。以这种方式，本发明目的在于通过总是自适应切换到用于电荷泵最低可能的驱动频率来节省能量。
[0010]本发明的进一步目的是提出提供用于电荷泵的时钟信号的自适应幅度调节的调节电路。仅当需要电荷泵的高功率时，时钟信号幅度在高电平处调节，并且时钟信号幅度在其它情况下减小。
[0011]本发明的进一步目的是，这种调节电路可容易以节省空间和成本高效的方式来实现。
[0012]在本发明的第一方面中，提供了用于电荷泵的调节电路。调节电路包括可操作以分析电荷泵时间活动的检测器。特别地，检测器可操作以检测并且分析电荷泵的0N/0FF切换操作的时间序列。此外，调节电路包括被耦合到检测器输出的泵时钟发生器。泵时钟发生器进一步具有被耦合到电荷泵时钟输入的输出。以这种方式，泵时钟发生器可以取决于检测器的分析来改变电荷泵的泵时钟频率。
[0013]在通常应用情况下，分析电荷泵时间活动的检测器可操作以生成诸如要发送给泵时钟发生器的升高信号或降低信号的一些类型控制信号。在例如从检测器接收升高信号时，泵时钟发生器切换到更高的泵时钟频率，并且因此电荷泵然后将由增加的泵时钟频率驱动，从而增加电荷泵的功率和负载。
[0014]本发明概念是基于如下假设，即时间活动的分析(因此电荷泵连续0N/0FF循环的序列和持续时间的分析)指示电荷泵输出功率是否过低或甚至过高。如果检测器检测到电荷泵几乎没有关闭或电荷泵几乎永久性接通，则这是电荷泵输出功率过低的指示。在检测到这种情况时，检测器可生成引起由泵时钟发生器提供的泵时钟频率升高的信号。
[0015]在此调节电路可全部以数字实现具有特别的好处，以使得模拟-数字转换不是必要的。此外，基于同样允许节省空间布置和设计的相当简单和成本高效的数字组件，可实现电荷泵的时间活动分析以及自适应泵时钟生成的实施方式。
[0016]根据本发明的实施例，检测器的输入可连接到被进一步耦合到电荷泵输入的比较器输出。通常，检测器的输入连接到可操作以连续调节电荷泵输出电压电平的反馈回路的比较器。通过将检测器的输入耦合到比较器的输出，那些时间间隔可被精确感测并且检测，在该时间间隔处电荷泵被激活或接通。如已经指示的，取决于连续接通状态的持续时间，或取决于这种接通操作的共性，可确定电荷泵不足或非最优输出功率的发生。
[0017]在另一个实施例中，检测器进一步可操作以生成并且发送升高信号给泵时钟发生器，该泵时钟发生器可操作响应以离散步长(通常以预限定幅度)来升高泵时钟频率。检测器通常包括控制逻辑，当检测电荷泵的0N/0FF开关的特定时间方案时，该控制逻辑生成并且发送(通常以控制脉冲的形式)升高信号给泵时钟发生器。
[0018]当从检测器接收升高信号时，泵时钟发生器可操作以升高泵时钟频率。如果泵时钟频率的增加仍不足以在最优条件中驱动电荷泵，则调节电路(特别是检测器)可反复生成另一个升高信号，借助于该另一个升高信号泵时钟频率可以另一个离散步长来增加。在预限定离散步长中升高或降低频率可易于采用纯数字式操作电子组件而实现。检测器仅分析电荷泵ΟΝ/OFF切换操作的时间序列，并且决定以预限定离散步长来调节泵时钟频率。
[0019]检测器可操作以生成并且发送一个升高信号或在时间上连续的两个升高信号给电荷泵电源发生器或给控制电压发生器是可能的。所述发生器可操作以例如以离散步长升高用于电荷泵的时钟信号幅度。在第一种情况中，电荷泵时钟信号幅度通过改变电荷泵的电源电压来控制。在第二种情况中，电荷泵时钟信号幅度通过以受控电压限制内部电荷泵时钟来完成。对于这两种情况，当检测电荷泵的0N/0FF开关的特定时间方案时，检测器通过控制逻辑提供至少一个升高信号。
[0020]根据另一个实施例，检测器可操作以当检测电荷泵在预限定最大激活时间内持续激活时生成并且发送前述升高信号给泵时钟发生器或给电源或电压发生器。一旦电荷泵在超过预限定最大激活时间的时间周期内激活，则这是清楚的指示，即电荷泵的输出功率过低并且不适合在电荷泵输出处存在的实际负载。在该实施例中，检测器特别可操作以监视电荷泵接通的持续时间。这可通过一些简单的数字电子组件来实现，因为它们对于本领域的技术人员是熟知的。
[0021]在此，检测器必须简单可操作以检测电荷泵的输入信号或反馈回路比较器的相应输出信号的上升边缘，并且启动计数器。当计数器达到代表预限定最大激活时间的预限定最大计数时，检测器然后可操作以生成并且发送相应的升高信号给泵时钟发生器或给电源或电压发生器。
[0022]根据另一个实施例，泵时钟发生器可操作以在预限定的时间周期之后自主降低先前升高的泵时钟频率。以这种方式，调节电路自动趋向最低可能的泵时钟频率。在其中降低泵时钟频率不合适的这种情况下，调节电路将在随后的调节循环中反复并且立即升高泵时钟频率。
[0023]根据另一个实施例，电荷泵电源发生器或受控电压发生器可操作以在预限定的时间周期之后自主降低用于电荷泵的先前升高的时钟信号幅度。以这种方式，调节电路自动趋向用于操作电荷泵的最低可能的时钟信号幅度。
[0024]在另一个实施例中，检测器可操作以生成并且发送降低信号给泵时钟发生器。当接收这种降低信号时，泵时钟发生器可操作以通常以离散步长来降低泵时钟频率，或甚至降低泵时钟频率到默认值。降低信号的生成和信号处理可直接与升高信号的生成和信号处理对应。然而，在此检测器可操作以检测其中电荷泵时钟频率高于其必须为提供请求的输出功率或负载的情况或结构。
[0025]在另一个实施例中，检测器可操作以生成并且发送降低信号给电源或受控电压发生器。这允许特别以离散步长减小用于操作电荷泵的时钟信号幅度，或甚至减小用于操作电荷泵的时钟信号幅度到默认值。
[0026]为了生成降低信号，检测器通常可操作以监视电荷泵输入信号的OFF周期持续时间。如果电荷泵输入信号应当表现超过预限定最大OFF时间的OFF周期，则通常生成降低信号。此外或可替代地在生成降低信号之前，检测器可同样可操作以比较电荷泵输入的ON周期或激活周期持续时间与预限定最小激活时间。由于电荷泵输入信号的ON和OFF周期彼此补充，所以检测器可感测电荷泵输入信号ON周期或OFF周期的发生和/或持续时间。
[0027]根据另一个实施例，检测器和泵时钟发生器中的至少一个可操作以当检测由电荷泵驱动的存储器电路的操作终止、已经终止或将要终止时以离散步长来降低泵时钟频率，或降低泵时钟频率到默认值。通常，电荷泵必须提供用于存储器电路或存储器单元的特定操作的高电平输出电压。特别地，存储器电路的写入或擦除操作需要电荷泵的升高输出电压电平。因此，电荷泵的升高高输出电压电平仅在由电荷泵驱动的存储器电路的特定写入操作期间需求。然后有利的是，存储器电路的该特定操作持续时间由检测器或由泵时钟发生器跟踪或感测。
[0028]在检测器或泵时钟发生器中的任何一个检测存储器电路操作终止的情况下，泵时钟发生器本身降低泵时钟频率分步或立即降低到默认频率水平。可替代地，如果存储器电路操作终止由检测器检测或跟踪，则检测器仅生成降低信号，如上面已经描述的。在该上下文中，甚至可设想存储器电路的特定操作通常持续预限定的时间间隔。在该情况下，先前升高电压的降低或跌落在自电荷泵输出已经升高到特定高电平起的预限定时间周期已经经过之后可同样发生。
[0029]在使用于电荷泵的时钟信号幅度适应的情况下，检测器和电源或受控电压发生器可操作以当检测由电荷泵驱动的存储器电路操作终止、已经终止或将要终止时以离散步长降低时钟信号幅度，或降低时钟信号幅度到默认值。
[0030]根据另一个实施例，检测器由检测器时钟信号驱动，该检测器时钟信号由检测器本身生成，或该检测器时钟信号由特定外部时钟生成单元提供。检测器时钟信号限定在其处电荷泵活动由检测器检查的采样时间。在该实施例中，不需要检测器继续跟踪并且监视电荷泵的输入信号。当相应的输入信号仅在由检测器时钟信号频率限定的离散采样时间处分析时，这是足够的。
[0031]在此，检测器可操作以当检测电荷泵至少在两个连续采样时间处激活或电荷泵在两个连续采样时间之间的时间期间连续激活时生成升高信号。可替代地，同样可设想仅当检测电荷泵至少在三个连续采样时间处激活时生成升高信号。根据各种边界条件，调节电路的分辨率和灵敏度可容易适应并且修改。例如，检测器时钟信号频率可受到修改，从而改变电荷泵时钟信号频率调节的灵敏度和分辨率。
[0032]在该实施例中，检测器在同步模式中可操作，因为它由周期性检测器时钟信号驱动。通常，检测器可操作以在检测器时钟信号上升边缘处检查电荷泵活动。此外，检测器时钟信号通常以在时域中等距离的规律峰为特征。
[0033]由于在连续采样时间处电荷泵活动的比较，确定电荷泵的输出功率是否与在电荷泵处存在的实际负载匹配。如果电荷泵例如在连续的采样时间处激活，则这可以是其输出功率过低的指示。响应于电荷泵激活至少两个连续采样时间的检测，检测器通常可操作以生成升高信号并且发送相应的信号给泵时钟发生器，当接收所述信号时该泵时钟发生器可操作以离散步长来升高泵时钟频率。
[0034]这是用于使用于电荷泵的时钟信号幅度适应的相同情况。响应于电荷泵激活至少两个连续采样时间的检测，检测器通常可操作以生成升高信号并且发送相应的信号给电源或受控电压发生器，以便升高时钟信号幅度。
[0035]根据本发明的另一方面，本发明同样涉及包括如上所述的电荷泵和调节电路的电子装置。通常，电子装置包括诸如存储器装置的便携式电子装置、诸如RFID芯片的转发器或收发器装置、移动电话、便携式计算装置或手表。
[0036]在另一方面中，本发明同样涉及调节电荷泵的方法。通常，所述方法与上述调节电路和与其耦合的电荷泵的操作对应。所述方法包括分析电荷泵时间活动以及取决于电荷泵的时间分析来改变电荷泵的泵时钟频率或幅度的步骤。时间活动(因此随着时间推移的电荷泵激活方案)可通过使用与在反馈回路比较器的输出和电荷泵输入之间定位的节点连接的检测器而容易分析。所述检测器或由检测器时钟信号驱动，或不包括传递至少升高信号给泵时钟发生器或给电源或受控电压发生器。泵时钟发生器进而可操作以修改在驱动电荷泵处的时钟频率，而电源或受控电压发生器进而可操作以修改在驱动电荷泵处的时钟信号幅度。以这种方式，可提供电荷泵时钟频率或幅度的相当简单、节省空间、有成本效益并且稳健的调节。此外，电荷泵可由最低可能的时钟频率或幅度驱动，同时与实际功率或负载需求匹配。
[0037]在进一步的实施例中，当检测电荷泵在预限定最大激活时间内连续激活时，泵时钟频率或幅度以离散步长升高。在其中电荷泵功率过低的情况下，泵时钟频率或幅度将由一个或由若干连续离散步长升高，直到其功率适于实际的负载需求。
[0038]根据进一步的实施例，当检测电荷泵在至少两个连续采样时间处激活时，电荷泵频率或幅度的升高以至少一个离散步长发生，其中所述采样时间由检测器时钟信号确定或限定。以这种方式，泵时钟频率或幅度的离散调节和适应与检测器时钟信号同步实现。
[0039]在进一步的实施例中，泵时钟频率或幅度在自泵时钟频率或幅度已经升高起的预限定周期已经经过之后而自主降低。以这种方式，该方法提供泵时钟频率或幅度的相当自主的降低，以使得电荷泵可总是在最低可能的时钟频率或幅度处驱动。以这种方式，电荷泵和其反馈回路的功率效率可被改进，并且移动装置的电池寿命可有利延长。
[0040]此外或可替代地，同样可设想当检测电荷泵功率输出过高或高于实际需求时，泵时钟频率或幅度降低。因此，当检测电荷泵在预限定的时间周期内连续非活动时，可发生以离散步长的泵时钟频率或幅度的降低或直接到默认值的降低。
[0041]在调节电荷泵的方法的另一个实施例中，当检测由电荷泵驱动的存储器电路操作终止、已经终止或将要终止时，以离散步长降低泵时钟频率或幅度，或降低泵时钟频率或幅度到默认值。以这种方式，泵时钟频率或幅度的降低与存储器电路的操作耦合，其中所述操作(通常写入操作)需要电荷泵的升高功率输出。

【专利附图】

【附图说明】
[0042]在下面，本发明的各种实施例将通过参考附图来描述，在附图中:
[0043]图1示出根据第一实施例的调节电路的示意图，
[0044]图2示出调节电路的第二实施例，
[0045]图3示出随着时间的推移根据图1的电路的各种信号图，
[0046]图4示出随着时间的推移根据图2的调节电路的各种信号图，
[0047]图5指示如在根据图1的实施例中使用的检测器实施例，
[0048]图6说明泵时钟发生器的第一实施例，
[0049]图7示出泵时钟发生器的第二实施例，
[0050]图8示出根据第三实施例的调节电路的示意图，以及
[0051]图9示出根据第四实施例的调节电路的示意图。

【具体实施方式】
[0052]如在图1中示出的调节电路10适于调节驱动电荷泵12的时钟信号频率。电荷泵12以高压HV输出14为特征，借助于该高压HV输出14可驱动诸如存储器电路60的另外的电子装置或电子单元。特别地，电荷泵12提供由存储器电路60所需的相对高输出电压以进行写入或擦除操作。为提供稳定的输出电压，电荷泵12由反馈回路耦合并且控制。
[0053]反馈回路包括可以是电容式或电阻式的分压器16。在本实施例中，两个电阻器16a、16b串联布置。在电阻器16a、16b之间的节点耦合到具有被耦合并且连接到参考电压17的另外输入的比较器18的输入。在电荷泵12的输出电压电平受到修改或波动的情况下，这种变化将反馈回到比较器18的输入，其可操作以生成被耦合到电荷泵12输入的补偿输出信号，以便补偿这种波动。
[0054]此外，电荷泵12通过由泵时钟发生器24生成的时钟信号来驱动。在此，泵时钟发生器24的输出26耦合到电荷泵12的时钟输入13。电荷泵12的操作被计时，这意味着电荷泵12在规律操作模式中规律地接通和关闭。通过电荷泵12的ON和OFF周期比率的变化，电荷泵12的功率可适于改变负载以及改变在其下驱动电荷泵12的外部条件。一般地并且为提供电荷泵12的功率有效操作，在其处电荷泵12要被驱动的时钟频率应当尽可能地低。
[0055]调节电路10进一步包括具有与泵时钟发生器24的输入连接的检测器输出25的检测器22。检测器22的输入21与比较器18的输出耦合。因此在比较器18的输出和电荷泵12的输入之间，提供了用于将检测器22的输入21与比较器18的输出连接的节点20。以这种方式，检测器22可操作以跟踪并且分析活动，因此跟踪并且分析随着时间推移的电荷泵12的0N/0FF周期。借助于由检测器22提供的该分析，可确定电荷泵功率是否与实际或所需负载需求实际匹配。
[0056]在根据图1的实施例中，检测器22进一步包括时钟输入23以便接收由一些额外时钟发生器生成的检测器时钟信号。借助于检测器时钟信号，调节电路10可在同步模式中驱动。通常，检测器时钟信号限定规律的或相等的采样时间，在该采样时间处电荷泵12的活动由检测器22检测或检查。
[0057]根据图2的第二实施例与如在图1中示出的实施例相当类似，除了检测器32不由额外并且外部的时钟信号驱动。在此，检测器32的输入31连接到节点20，以便提供电荷泵12的ON和OFF周期的时间分析。根据图2的调节电路10的检测器32同样包括与泵时钟发生器24的输入连接的检测器输出35。
[0058]如在图2中示出的存储器电路60可与检测器32和泵时钟发生器24中的至少一个耦合或连接。以这种方式，存储器电路60的实际操作模式可被通信或传输到检测器32或到泵时钟发生器24。因此可触发泵时钟的先前升高频率的降低。
[0059]即使仅在根据图2的实施例中示出，存储器电路60可同样耦合到如在图1中示出的调节电路10的检测器22以及耦合到泵时钟发生器24。
[0060]在图3中，示出了如采用根据图1的调节电路10获得的各种信号图。在图3示图的顶行中示出了检测器22的时钟输入23，并且示出驱动检测器22的检测器时钟信号52。比较器18的输出(因此电荷泵12的输入以及如从节点20截取)在第二行中示出。下面在第三行中，示出了检测器输出25的信号，并且最后行示出了泵时钟发生器输出26的信号。检测器时钟信号52的矩形脉冲触发电荷泵输入信号的规律分析。
[0061]在例如与检测器时钟信号52的上升边缘一致、如由图3中虚线示出的连续采样时间58处，检测器22仅检查和/或比较电荷泵12的输入信号的实际状态与预限定值。如在图3中示出，在第一(因此在外部最左的采样时间58)处，电荷泵12的输入信号很低。在连续的采样时间58处，相应信号很高。
[0062]在随后的采样时间58处(因此在检测器时钟信号52的第三上升边缘处)电荷泵12的输入信号仍处于上面状态，但是在第二和第三米样时间58之间电荷泵12的输入落到更低值。因此，在第二和第三采样时间58之间，电荷泵12的激活中断至少一会。
[0063]然而，在第三和第四采样时间58之间，如从左手侧起计数，电荷泵12的输入信号恒定地处于上面状态中，这由调节电路10解释，即在实际负载方面电荷泵12的输出功率过低。如果电荷泵12的输入信号恒定地处于在两个连续采样时间58之间的上面状态中，则检测器22可操作以在检测器输出25处生成升高信号54。当升高信号54生成并且发送时，泵时钟发生器24被触发以预限定的离散步长来增加电荷泵时钟频率，如在图3的示图最后行中变得显而易见。因此并且如在节点20处可见，电荷泵12的输入信号的0N/0FF周期比率改变，因为在更短的ON周期代价下，OFF周期变得更长。
[0064]如在图3中示出的操作方案可表示为调节电路10的同步操作模式，因为电荷泵12的输入信号的检测或分析仅在表示为采样时间58的时间离散点处发生。通过改变检测器时钟信号52的频率，可调节本调节电路10的分辨率和灵敏度。
[0065]如在图4中示出的示图指示如在图2中示出的调节电路10的相应信号。存在并且与图1的调节电路10对比，检测器32不由外部检测器时钟信号52驱动。相反，检测器32可操作以简单监视电荷泵12输入信号的ON周期和OFF周期。在此，ON周期的总持续时间与最大激活时间56比较。在电荷泵12的ON周期超过或等于预限定最大激活时间56的情况下，检测器32可操作以生成升高信号54并且发送相应的升高信号54给泵时钟发生器24。时钟发生器24进而可以如上所述的相同方式操作，并且可仅以预限定的离散步长来升高电荷泵时钟频率50。
[0066]例如如在图4中示出，如由第一升高信号54所触发，泵时钟频率50的初始增加可确实增加电荷泵12的输出功率。然而，该增加的功率输出可仍然足以与给定的负载需求匹配。因此，电荷泵12输入信号的随后上升边缘和相应ON周期仍比预限定的最大激活时间56更大。因此，调节电路10并且特别是检测器32可操作以另一个离散步长来进一步增加泵时钟频率50。因此，电荷泵12输入信号的ON和OFF周期比率显著地改变，这是电荷泵12现在以输出与实际负载需求匹配的方式来驱动的指示。
[0067]应当注意的是，检测器32可包括在自节点20起的输入信号的上升边缘处开始的计数器。如果在激活时间56结束之前输入信号跌落，则在没有增加泵时钟频率的情况下在来自检测器的输出信号35中不存在升高信号54。在该情况下，计数器可在激活时间56结束时复位。
[0068]通常并且出于能量效率的理由，调节电路10趋于切换到最低可能的泵时钟频率50。一般地，在泵时钟频率50已经升高之后，在如何实现频率降上存在各种不同的方式。在第一实施例中可设想，在自泵时钟频率50已经升高起的预限定时间周期已经经过之后，泵时钟发生器24自主返回到更低的泵时钟频率50。可替代地，检测器22或32可检测到电荷泵12采用关于实际负载需求简直过高的泵时钟频率50来驱动。在这种情况下，检测器22或32可通常以离散步长来生成相应的降低信号，以降低泵时钟频率50。
[0069]在另一个替代方式中，检测器22或32或泵时钟发生器24，或所述组件两者都与由电荷泵12驱动的存储器电路60耦合。借助于这种耦合并且在通常需要增加功率的存储器电路60的写入或擦除程序结束时，存储器电路60可发送相应的降低信号给检测器32或给泵时钟发生器24。因此，泵时钟频率50可逐步降低或可立即返回到默认值。
[0070]在图5中，提供了检测器22的典型实施方式。该检测器实施方式是纯数字式的。例如检测器22包括被布置并且相互耦合以形成一种移位寄存器的第一触发器(flip-flop) 70和第二触发器72。第二触发器72的输出形成检测器22的输出25，而检测器22的输入21连接到触发器70、72两者。
[0071]在图6中，示出了泵时钟发生器的可设想实施例。泵时钟发生器24包括计数器80、分频器82以及多路复用器84。分频器82由在此没有进一步示出的一些类型的输入时钟驱动，而计数器80与检测器22、32的输出25、35连接。分频器82的信号以及计数器80的信号被提供给多路复用器84，在实际计数器状态时该多路复用器84可操作以选择由分频器提供的频率中的一个频率。由多路复用器84选择的特定频率然后被提供为泵时钟发生器输出26。
[0072]在如在图7中示出的另一个实施例中，泵时钟发生器24简单地包括与振荡器86一致的计数器80。如已结合图6所描述的，计数器80从检测器22、32接收输出信号，以便选择或驱动用于生成所需泵时钟频率50的振荡器86。
[0073]在图8中，示出了调节电路10的第三实施例。所述调节电路10适于调节用于驱动电荷泵12的时钟信号幅度，该电荷泵12能够在例如输出14处提供高压HV以驱动存储器电路60，如前面所解释的。在电荷泵中的时钟信号从电荷泵12的时钟输入13提供。为提供稳定的输出电压，以如对于在图1和图2中调节电路10的第一和第二实施例所解释的类似的方式，电荷泵12由反馈回路耦合并且控制。
[0074]反馈回路包括电阻式或电容式分压器16。分压器16可具有串联布置的两个电阻器16a、16b。在电阻器16a、16b之间的节点耦合到比较器18的输入，其中进一步的输入耦合并且连接到参考电压17。在电荷泵12的输出电压电平受到修改或波动的情况下，这种变化将反馈回到比较器18的输入，其可操作以在被耦合到电荷泵12输入的节点20处生成补偿输出信号，以便以如在图1和图2中示出的类似方式补偿这种波动。
[0075]如根据图2的第二实施例，调节器电路10包括不由额外和外部时钟信号驱动的检测器32。检测器32的输入31连接到节点20以提供电荷泵12的ON和OFF周期的时间分析。检测器32的输出35与电荷泵电源发生器34的输入连接，其输出36连接到电荷泵12以便取决于电荷泵的活动来控制和适应所述电荷泵的电源电压电平。通过增加或减少电荷泵的电源电压，在电荷泵内的时钟信号幅度可自动增加或减少。
[0076]如果电荷泵12的输出功率过低，则如参考在图2中调节电路10的第二实施例以相同方式所解释的，电荷泵的内部时钟信号幅度增加。然而如果电荷泵12的输出功率过高，则电荷泵的内部时钟信号幅度降低。
[0077]如果电荷泵12的输出功率过低，则检测器32可操作以在输出35处生成并且发送升高信号给电荷泵电源发生器34。采用用于增加电荷泵电源电压电平的该升高信号，发生器34在升高信号时以离散步长受控。升高信号可以是如在图4上示出的控制脉冲。在所述电源发生器34中可选择一个、两个或更多电压电平，其可包括可编程的电源电压电容式或电阻式分压器或电平移位器电路。
[0078]应当注意的是，在自用于电荷泵的电源电压已经升高起预限定时间周期已经经过之后，电荷泵电源发生器34自主返回到更低的电源电压。检测器32可生成相应的降低信号从而通常以离散步长来降低电源电压。
[0079]同样可能的是，检测器32或电荷泵电源发生器34，或所述组件两者都与由电荷泵12驱动的存储器电路60耦合。借助于这种耦合并且在通常需要增加功率的存储器电路60的写入或擦除程序结束时，存储器电路60可发送相应的降低信号给检测器32或给电荷泵电源发生器34。因此，用于电荷泵12的电源电压可逐步降低或可立即返回到默认值。
[0080]即使没有通过附图示出，可设想调节用于驱动电荷泵12的时钟信号幅度而在反馈回路中的检测器可通过由一些额外时钟发生器生成的检测器时钟信号计时。借助于检测器时钟信号，调节电路10可以同步调节模式驱动。
[0081]在图9中，示出了调节电路10的第四实施例。如第三实施例，所述调节电路10适于调节用于驱动电荷泵12的时钟信号幅度，该电荷泵12能够在例如输出14处提供高压HV以驱动存储器电路60，如前面所解释的。在电荷泵中的时钟信号从电荷泵12的时钟输入13提供。为提供稳定的输出电压，如对于在图1、图2和图8中调节电路10的第一、第二和第三实施例所解释的类似的方式，电荷泵12由反馈回路耦合并且控制。
[0082]关于调节电路10第三实施例的第四实施例的差异在于检测器32的输出35与受控电压发生器44的输入连接，其输出46连接到电荷泵。取决于电荷泵活动，受控电压由受控电压发生器提供并且用于增加或降低在电荷泵12中的内部时钟幅度。通过增加或降低用于电荷泵的受控电压，在电荷泵内的时钟信号幅度可自动增加或降低。
[0083]如在图9中所部分示出的，来自发生器44的受控电压在与逆变器串联连接的MOS晶体管栅极上起作用，该MOS晶体管由在电源电压端子和大地之间的PMOS晶体管和NMOS晶体管组成。通常由受控电压控制的所述晶体管可以是NMOS晶体管。当功率输出过低时，在所述NMOS晶体管和逆变器之间的节点是激活电荷泵的内部时钟信号。一般地外部时钟信号在电荷泵的时钟输入13处提供。在比较器18输出处来自节点20的信号通过AND栅极与外部时钟信号结合。仅当来自节点20的信号处于用于增加内部时钟信号幅度的高电平时，时钟信号在电荷泵内侧生成。
[0084]受控电压发生器44可由在用于提供受控电压的输出上具有数字模拟转换器的数字计数器组成。基于来自检测器32的升高或降低信号，受控电压的一个、两个或更多电平可提供给受控电压发生器。
[0085]如在第三实施例中如上所述的，在已经升高受控电压之后，电压发生器44可在预限定的时间周期已经经过之后返回到更低的受控电压。检测器32可生成相应的降低信号从而通常以离散步长降低来自发生器44的受控电压。
[0086]检测器32或受控电压发生器44，或所述组件两者都与由电荷泵12驱动的存储器电路60耦合。借助于这种耦合并且在通常需要增加功率的存储器电路60的写入或擦除程序结束时，存储器电路60可发送相应的降低信号给检测器32或给受控电压发生器44。因此，用于电荷泵12的受控电压可逐步降低或可立即返回到默认值。
[0087]同样可以具有通过由一些额外时钟发生器生成的检测器时钟信号计时的检测器。借助于检测器时钟信号，调节电路10可以同步调节方式驱动。
[0088]应进一步注意的是，可存在本发明的各种实施例和变型。应当理解的是，示例性实施例仅是示例，并且不旨在以任何方式限制范围、适用性或结构。因此，应当理解在不背离如在所附权利要求和它们合法等价中阐述的范围情况下，可在示例性实施例中描述的元件功能和布置中做出各种变化。
【权利要求】
1.一种调节电路(10)，用于电荷泵(12)，在反馈回路中所述调节电路包括: -检测器(22 ;32)，其可操作以分析电荷泵(12)的ON/OFF切换操作的时间序列，其中检测器(22 ；32)的输入可连接到被进一步耦合到电荷泵(12)输入的比较器(18)的输出，其中检测器(22 ；32)的输入可连接到被进一步耦合到电荷泵(12)输入的比较器(18)的输出，其中比较器(18)能够比较参考电压(17)与由被连接到电荷泵输出的分压器(16)分开的电压， -泵时钟发生器(24)，其耦合到检测器(22 ；32)的输出(25 ；35)并且具有被耦合到电荷泵(12)的时钟输入(13)的输出(26)，以取决于检测器(22 ；32)的分析来改变电荷泵(12)的泵时钟频率(50)。
2.一种调节电路(10)，用于电荷泵(12)，在反馈回路中所述调节电路包括: -检测器(22 ;32)，其可操作以分析电荷泵(12)的ON/OFF切换操作的时间序列，其中检测器(22 ；32)的输入可连接到被进一步耦合到电荷泵(12)输入的比较器(18)的输出，其中比较器(18)能够比较参考电压(17)与由被连接到电荷泵输出的分压器(16)分开的电压， -电源或电压发生器(34 ;44)，其耦合到检测器(22 ；32)的输出(25 ；35)并且具有被耦合到电荷泵(12)的输出(36 ;46)，以取决于检测器(22 ；32)的分析来改变电荷泵(12)内的时钟信号幅度。
3.根据权利要求1所述的调节电路(10)，其中所述检测器(22；32)可操作以生成并且发送升高信号(54)给泵时钟发生器(24)，该泵时钟发生器(24)可操作响应以离散步长来升高泵时钟频率(50)。
4.根据权利要求2所述的调节电路(10)，其中检测器(22；32)可操作以生成并且发送升高信号(54)给电源或电压发生器(34 ;44)，该电源或电压发生器(34 ；44)可操作响应以离散步长来升高在电荷泵(12)内的时钟信号幅度。
5.根据权利要求1所述的调节电路(10)，其中检测器(32)可操作以当检测在预限定最大激活时间(56)内电荷泵(12)连续激活时，生成并且发送升高信号(54)给泵时钟发生器(24)ο
6.根据权利要求2所述的调节电路(10)，其中检测器(32)可操作以当检测在预限定最大激活时间(56)内电荷泵(12)连续激活时，生成并且发送升高信号(54)给电源或电压发生器(34 ；44)。
7.根据权利要求1所述的调节电路(10)，其中泵时钟发生器(24)可操作以在时间周期的预限定周期之后自主降低先前升高的泵时钟频率(50)。
8.根据权利要求2所述的调节电路(10)，其中电源或电压发生器(34；44)可操作以在时间周期的预限定周期之后自主降低先前升高的时钟信号幅度。
9.根据权利要求1所述的调节电路(10)，其中检测器(22；32)可操作以生成并且发送降低信号给泵时钟发生器(24)，该泵时钟发生器(24)可操作响应以离散步长来降低泵时钟频率(50)，或降低泵时钟频率(50)到默认值。
10.根据权利要求2所述的调节电路(10)，其中检测器(22;32)可操作以生成并且发送降低信号给电源或电压发生器(34 ;44)，该电源或电压发生器(34 ；44)可操作响应以离散步长来降低时钟信号幅度，或降低时钟信号幅度到默认值。
11.根据权利要求1所述的调节电路(10)，其中检测器(22；32)和泵时钟发生器(24)中的至少一个可操作，以当检测由电荷泵(12)驱动的存储器电路(60)的操作终止、已经终止或将要终止时，以离散步长来降低泵时钟信号频率(50)，或降低泵时钟信号频率到默认值。
12.根据权利要求2所述的调节电路(10)，其中检测器(22；32)和电源或电压发生器(34 ；44)中的至少一个可操作，以当检测由电荷泵(12)驱动的存储器电路(60)的操作终止、已经终止或将要终止时，以离散步长来降低时钟信号幅度，或降低时钟信号幅度到默认值。
13.根据权利要求1和2中任何一项所述的调节电路(10)，其中检测器(22)由限定采样时间(58)的检测器时钟信号(52)驱动，在该采样时间(58)处检查电荷泵(12)的活动。
14.根据权利要求13所述的调节电路(10)，其中检测器(22)可操作以当检测电荷泵(12)至少在两个连续采样时间(58)处或在两个连续采样时间(58)内激活时，生成升高信号(54)ο
15.一种电子装置，包括电荷泵(12)和根据权利要求1和2中任何一项所述的被耦合到电荷泵(12)的调节电路(10)。
16.一种方法，用于调节电荷泵(12)，包括如下步骤: -由检测器(22 ；32)分析电荷泵(12)的ON/OFF切换操作的时间序列，其中检测器(22 ；32)的输入可连接到被进一步耦合到电荷泵(12)输入的比较器(18)的输出，其中比较器(18)能够比较参考电压(17)与由被连接到电荷泵输出的分压器(16)分开的电压， -取决于电荷泵(12)的时间分析来改变电荷泵(12)的泵时钟频率(50)。
17.一种方法，用于调节电荷泵(12)，包括如下步骤: -由检测器(22 ；32)分析电荷泵(12)的ON/OFF切换操作的时间序列，其中检测器(22 ；32)的输入可连接到被进一步耦合到电荷泵(12)输入的比较器(18)的输出，其中比较器(18)能够比较参考电压(17)与由被连接到电荷泵输出的分压器(16)分开的电压， -取决于电荷泵(12)的时间分析来改变电荷泵(12)的时钟信号幅度。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括当检测在预限定最大激活时间(56)内电荷泵(12)连续激活时以离散步长来升高泵时钟频率(50)的步骤。
19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括当检测在预限定最大激活时间(56)内电荷泵(12)连续激活时以离散步长来升高时钟信号幅度的步骤。
20.根据权利要求16所述的方法，其中当检测电荷泵(12)至少在由检测器时钟信号确定的两个连续采样时间(58)处激活时，泵时钟频率(50)以离散步长升高。
21.根据权利要求17所述的方法，其中当检测电荷泵(12)至少在由检测器时钟信号确定的两个连续采样时间(58)处激活时，时钟信号幅度以离散步长升高。
22.根据权利要求18所述的方法，其中自在先前升高的泵时钟频率(50)升高已经经过起的预限定时间周期之后，该先前升高的泵时钟频率(50)自主降低。
23.根据权利要求19所述的方法，其中自在先前升高的时钟信号幅度升高已经经过起的预限定时间周期之后，先前升高的时钟信号幅度自主降低。
24.根据权利要求18所述的方法，其中当检测由电荷泵(12)驱动的存储器电路(60)的操作终止、已经终止或将要终止时，以离散步长降低泵时钟频率(50)，或降低泵时钟频率(50)到默认值。
25.根据权利要求19所述的方法，其中当检测由电荷泵(12)驱动的存储器电路(60)的操作终止、已经终止或将要终止时，以离散步长降低时钟信号幅度，或降低时钟信号幅度到默认值。
【文档编号】H02M3/07GK104426360SQ201410429190
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】L·普拉维克, F·马里内利 申请人:Em微电子-马林有限公司