正、负电压电荷泵单级电路及四相电荷泵电路的制作方法

1.本发明涉及半导体电路技术，特别是涉及一种正电压电荷泵单级电路、负电压电荷泵单级电路及四相电荷泵电路。


背景技术：

2.电荷泵(charge pump)电路可基于参考电压来提供更高电压准位的泵电压。泵电压的电压准位可以是参考电压的电压准位的好几倍。电荷泵电路可以应用在多种电子装置中，例如非易失性存储器、显示驱动器等等。
3.四相电荷泵电路是由四个电荷泵单级电路级联形成。如图1所示，传统的电荷泵单级电路包括第零pmos管pm0、第一pmos管pm1、第一电容c1、第二电容c2；第零pmos管pm0的漏端及第一pmos管pm1栅端短接作为电压输入端in，第零pmos管pm0的源端及第一pmos管pm1源端短接作为电压输出端out，第零pmos管pm0的栅端及第一pmos管pm1漏端短接；电压输入端in经第一电容c1接主时钟clk；第零pmos管pm0的栅端及第一pmos管pm1漏端经第二电容c2接辅助时钟clkaux；四个电荷泵单级电路依次级联构成四相电荷泵电路。传统的四相电荷泵电路有一个潜在问题，即第零pmos管pm0(传输管)栅端电压失控，低于电压输入端in或电压输出端out电位，且与电压输入端in或电压输出端out电位压差较大时，该级电荷泵会处于一直导通状态，导致起不到电压抬升作用。一旦触发，会导致整个电荷泵的驱动能力下降，甚至达不到目标电压。
4.现有的一种解决方法，如图2所示，是每一级增加一个第二pmos管pm2，第二pmos管pm2的漏端作为级联输入端vgi，第二pmos管pm2的源端接第零pmos管pm0的源端及第一pmos管pm1源端，第二pmos管pm2的源端接零pmos管pm0的栅端并作为级联输出端vgo，级联输入端vgi用于接前一级的级联输出端vgo。该解决方案，需要第二pmos管pm2耐压性能高(接近2倍电荷泵电路高压输入输出电压vdd)，而且需要增加辅助级。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是，不依赖于前后级便能防止电荷泵单级电路中的传输管处于一直导通状态，并且使电荷泵单级电路内所有mos管的耐压要求均较低，均可以不使用高压管，有利于减小电荷泵单级电路的面积。
6.为解决上述技术问题，本发明提供的正电压电荷泵单级电路，其包括第零pmos管p0、第一pmos管p1、第二pmos管p2、第三pmos管p3、第一电容c1及第二电容c2；
7.第零pmos管p0的漏端及第一pmos管p1的栅端短接作为电压输入端in；
8.第三pmos管p3的栅端及漏端同第二pmos管p2源端短接；
9.第零pmos管p0、第一pmos管p1及第三pmos管p3的源端短接作为电压输出端out；
10.电压输入端in经第一电容c1接主时钟端clk；
11.第零pmos管p0的栅端、第一pmos管p1漏端同第二pmos管p2的栅端及漏端短接后，经第二电容c2接辅助时钟端clkaux。
12.较佳的，第零pmos管p0、第一pmos管p1、第二pmos管p2及第三pmos管p3的耐压值相同。
13.为解决上述技术问题，本发明提供的包括所述正电压电荷泵单级电路的四相电荷泵电路，其由四个正电压电荷泵单级电路依次级联而成；
14.前一级电荷泵单级电路的电压输出端out接后一级电荷泵单级电路的电压输入端in；
15.第一级电荷泵单级电路的电压输入端in作为四相电荷泵电路的输入端vin；
16.第四级电荷泵单级电路的电压输出端out作为四相电荷泵电路的输出端vout；
17.第一相时钟ph1接第一级电荷泵单级电路及第三级电荷泵单级电路的辅助时钟端clkaux；
18.第二相时钟ph2接第一级电荷泵单级电路及第三级电荷泵单级电路的主时钟端clk；
19.第三相时钟ph3接第二级电荷泵单级电路及第四级电荷泵单级电路的主时钟端clk；
20.第四相时钟ph4接第二级电荷泵单级电路及第四级电荷泵单级电路的辅助时钟端clkaux；
21.第一相时钟ph1、第二相时钟ph2、第三相时钟ph3、第四相时钟ph4频率相同，相位不同。
22.为解决上述技术问题，本发明提供的负电压电荷泵单级电路，其包括第零nmos管n0、第一nmos管n1、第二nmos管n2、第三nmos管n3、第一电容c1及第二电容c2；
23.第零nmos管n0的源端及第一nmos管n1的栅端短接作为电压输入端in；
24.第三nmos管n3的栅端及源端同第二nmos管n2漏端短接；
25.第零nmos管n0、第一nmos管n1及第三nmos管n3的漏端短接作为电压输出端out；
26.电压输入端in经第一电容c1接主时钟端clk；
27.第零nmos管n0的栅端、第一nmos管n1源端同第二nmos管n2的栅端及源端短接后，经第二电容c2接辅助时钟端clkaux。
28.较佳的，第零nmos管n0、第一nmos管n1、第二nmos管n2及第三nmos管n3的耐压值相同。
29.为解决上述技术问题，本发明提供的包括所述负电压电荷泵单级电路的四相电荷泵电路，其由四个负电压电荷泵单级电路依次级联而成；
30.前一级电荷泵单级电路的电压输出端out接后一级电荷泵单级电路的电压输入端in；
31.第一级电荷泵单级电路的电压输入端in作为四相电荷泵电路的输入端vin；
32.第四级电荷泵单级电路的电压输出端out作为四相电荷泵电路的输出端vout；
33.第一相时钟ph1接第一级电荷泵单级电路及第三级电荷泵单级电路的辅助时钟端clkaux；
34.第二相时钟ph2接第一级电荷泵单级电路及第三级电荷泵单级电路的主时钟端clk；
35.第三相时钟ph3接第二级电荷泵单级电路及第四级电荷泵单级电路的主时钟端
clk；
36.第四相时钟ph4接第二级电荷泵单级电路及第四级电荷泵单级电路的辅助时钟端clkaux；
37.第一相时钟ph1、第二相时钟ph2、第三相时钟ph3、第四相时钟ph4频率相同，相位不同。
38.本发明的电荷泵单级电路，在传统电荷泵单级电路的基础上增加两个串联的mos管，不依赖于前后级便能防止传输管栅端电压vpass与电压输出端out的压差过大时传输管处于一直导通状态，确保电荷泵单级电路的电压变换作用，并且使电荷泵单级电路内所有mos管的耐压要求均较低，电荷泵单级电路内所有mos管均可以不使用高压管，有利于减小电荷泵单级电路的面积。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1是传统的四相电荷泵电路的电荷泵单级电路；
41.图2是现有一种四相电荷泵电路的电荷泵单级电路；
42.图3是本发明的四相正电压电荷泵单级电路一实施例电路图；
43.图4是本发明的四相负电压电荷泵单级电路一实施例电路图；
44.图5是本发明的四相电荷泵电路一实施例电路图。
具体实施方式
45.下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
46.实施例一
47.如图3所示，正电压电荷泵单级电路包括第零pmos管p0、第一pmos管p1、第二pmos管p2、第三pmos管p3、第一电容c1及第二电容c2；
48.第零pmos管p0的漏端及第一pmos管p1的栅端短接作为电压输入端in；
49.第三pmos管p3的栅端及漏端同第二pmos管p2源端短接；
50.第零pmos管p0、第一pmos管p1及第三pmos管p3的源端短接作为电压输出端out；
51.电压输入端in经第一电容c1接主时钟端clk；
52.第零pmos管p0的栅端、第一pmos管p1漏端同第二pmos管p2的栅端及漏端短接后，经第二电容c2接辅助时钟端clkaux。
53.较佳的，第零pmos管p0、第一pmos管p1、第二pmos管p2及第三pmos管p3的耐压值(ds击穿电压)相同。
54.实施例一的正电压电荷泵单级电路，在传统正电压电荷泵单级电路的基础上增加第二pmos管p2及第三pmos管p3两个串联的pmos管，不依赖于前后级便能防止第零nmos管n0
(传输管)栅端电压vpass与电压输出端out的压差过大时电荷泵单级电路的传输管处于一直导通状态，确保电荷泵单级电路的电压变换作用，并且使电荷泵单级电路内所有pmos管的耐压要求均较低，电荷泵单级电路内所有pmos管均可以不使用高压管，有利于减小电荷泵单级电路的面积。
55.实施例二
56.如图4所示，负电压电荷泵单级电路包括第零nmos管n0、第一nmos管n1、第二nmos管n2、第三nmos管n3、第一电容c1及第二电容c2；
57.第零nmos管n0的源端及第一nmos管n1的栅端短接作为电压输入端in；
58.第三nmos管n3的栅端及源端同第二nmos管n2漏端短接；
59.第零nmos管n0、第一nmos管n1及第三nmos管n3的漏端短接作为电压输出端out；
60.电压输入端in经第一电容c1接主时钟端clk；
61.第零nmos管n0的栅端、第一nmos管n1源端同第二nmos管n2的栅端及源端短接后，经第二电容c2接辅助时钟端clkaux。
62.较佳的，第零nmos管n0、第一nmos管n1、第二nmos管n2及第三nmos管n3的耐压值(ds击穿电压)相同。
63.实施例二的负电压电荷泵单级电路，在传统负电压电荷泵单级电路的基础上增加第二nmos管n2及第三nmos管n3两个串联的nmos管，不依赖于前后级便能防止第零nmos管n0(传输管)栅端电压vpass与电压输出端out的压差过大时电荷泵单级电路处于一直导通状态，确保电荷泵单级电路的电压变换作用，并且使电荷泵单级电路内所有nmos管的耐压要求均较低，电荷泵单级电路内所有nmos管均可以不使用高压管，有利于减小电荷泵单级电路的面积。
64.实施例三
65.如图5所示，一种包括实施例一或实施例二的电荷泵单级电路的四相电荷泵电路，其由四个电荷泵单级电路依次级联而成；
66.前一级电荷泵单级电路的电压输出端out接后一级电荷泵单级电路的电压输入端in；
67.第一级电荷泵单级电路的电压输入端in作为四相电荷泵电路的输入端vin；
68.第四级电荷泵单级电路的电压输出端out作为四相电荷泵电路的输出端vout；
69.第一相时钟ph1接第一级电荷泵单级电路及第三级电荷泵单级电路的辅助时钟端clkaux；
70.第二相时钟ph2接第一级电荷泵单级电路及第三级电荷泵单级电路的主时钟端clk；
71.第三相时钟ph3接第二级电荷泵单级电路及第四级电荷泵单级电路的主时钟端clk；
72.第四相时钟ph4接第二级电荷泵单级电路及第四级电荷泵单级电路的辅助时钟端clkaux；
73.第一相时钟ph1、第二相时钟ph2、第三相时钟ph3、第四相时钟ph4频率相同，相位不同。
74.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。