电荷泵电路、电荷泵电路的控制方法和存储器与流程

本公开涉及半导体，尤其涉及一种电荷泵电路、电荷泵电路的控制方法和存储器。

背景技术：

1、电荷泵(charge pump)也称为开关电容式电压变换器，是一种直流-直流转换器，利用电容器为储能元件，多用来产生比输入电压大的输出电压，或是产生负的输出电压，在集成电路等领域中被广泛应用。然而，由于器件限制，电荷泵的电流能力和电流效率受限。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种电荷泵电路、电荷泵电路的控制方法和存储器。

2、第一方面，本公开实施例提供了一种电荷泵电路，包括第一升压电路和/或第二升压电路，所述第一升压电路包括第一升压电容器，所述第二升压电路包括第二升压电容器；所述第一升压电容器的第一极板连接至第一节点，所述第二升压电容器的第一极板连接至第二节点，所述第一节点和所述第二节点均分别耦接至电压输入端和电压输出端，所述第一升压电容器的第二极板接收第一时钟信号，所述第二升压电容器的第二极板接收第二时钟信号；其中：

3、所述第一升压电路，用于在所述第一时钟信号的控制下，通过所述第一升压电容器对充电至输入电压的第一节点进行升压处理，得到输出电压，并将所述输出电压施加至所述电压输出端；

4、所述第二升压电路，用于在所述第二时钟信号的控制下，通过所述第二升压电容器对充电至输入电压的第二节点进行升压处理，得到输出电压，并将所述输出电压施加至所述电压输出端；

5、其中，所述第一升压电容器和所述第二升压电容器均为mos电容器，且所述mos电容器的栅介质层材料包括高介电常数材料，所述mos电容器的栅极包括金属栅极。

6、在一些实施例中，所述第一升压电路和所述第二升压电路，用于交替对所述第一节点和所述第二节点进行升压处理，得到所述输出电压，并将所述输出电压施加至所述电压输出端。

7、在一些实施例中，所述第一升压电路还包括第一开关电路和第二开关电路；所述第二升压电路还包括第三开关电路和第四开关电路；其中：

8、所述第一开关电路，连接于所述电压输入端和所述第一节点之间，用于接收第三时钟信号，并根据第三时钟信号控制所述第一节点充电至所述输入电压；

9、所述第二开关电路，连接于所述第一节点和所述电压输出端之间，用于根据所述第二节点的电压控制将升压至所述输出电压的所述第一节点与所述电压输出端连通；

10、所述第三开关电路，连接于所述电压输入端和所述第二节点之间，用于接收第四时钟信号，并根据第四时钟信号控制所述第二节点充电至所述输入电压；

11、所述第四开关电路，连接于所述第二节点和所述电压输出端之间，用于根据所述第一节点的电压控制将升压至所述输出电压的所述第二节点与所述电压输出端连通。

12、在一些实施例中，所述第一开关电路包括第一晶体管和第一电容器；所述第二开关电路包括第二晶体管；所述第三开关电路包括第三晶体管和第二电容器；所述第四开关电路包括第四晶体管；其中：

13、所述第一晶体管的第一端和所述第三晶体管的第一端均与所述电压输入端连接；所述第一晶体管的第二端、所述第二晶体管的第一端以及所述第四晶体管的控制端均连接于所述第一节点；所述第一晶体管的控制端与所述第一电容器的第一极板连接，所述第一电容器的第二极板接收所述第三时钟信号；所述第三晶体管的第二端、所述第四晶体管的第一端以及所述第二晶体管的控制端均连接于所述第二节点；所述第三晶体管的控制端与所述第二电容器的第一极板连接，所述第二电容器的第二极板接收所述第四时钟信号；所述第二晶体管的第二端和所述第四晶体管的第二端均与所述电压输出端连接。

14、在一些实施例中，所述第二时钟信号的上升沿早于所述第三时钟信号的上升沿；所述第三时钟信号的上升沿早于所述第一时钟信号的下降沿；所述第一时钟信号的下降沿早于所述第四时钟信号的下降沿；所述第一时钟信号的上升沿早于所述第四时钟信号的上升沿；所述第四时钟信号的上升沿早于所述第二时钟信号的下降沿；所述第二时钟信号的下降沿早于所述第三时钟信号的下降沿。

15、在一些实施例中，所述电荷泵电路还包括第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路和第四驱动电路，其中：

16、所述第一驱动电路，用于接收第一预设时钟信号，对所述第一预设时钟信号进行驱动增强处理，得到所述第一时钟信号；

17、所述第二驱动电路，用于接收第二预设时钟信号，对所述第二预设时钟信号进行驱动增强处理，得到所述第二时钟信号；

18、所述第三驱动电路，用于接收第三预设时钟信号，对所述第三预设时钟信号进行驱动增强处理，得到所述第三时钟信号；

19、所述第四驱动电路，用于接收第四预设时钟信号，对所述第四预设时钟信号进行驱动增强处理，得到所述第四时钟信号。

20、在一些实施例中，所述第一驱动电路、所述第二驱动电路、所述第三驱动电路和所述第四驱动电路均包括奇数个反相器；且在所述第一驱动电路和所述第二驱动电路中，所述反相器中晶体管的栅介质层材料包括高介电常数材料，所述反相器中晶体管的栅极包括金属栅极。

21、在一些实施例中，所述第二预设时钟信号的下降沿早于所述第三预设时钟信号的下降沿；所述第三预设时钟信号的下降沿早于所述第一预设时钟信号的上升沿；所述第一预设时钟信号的上升沿早于所述第四预设时钟信号的上升沿；所述第一预设时钟信号的下降沿早于所述第四预设时钟信号的下降沿；所述第四预设时钟信号的下降沿早于所述第二预设时钟信号的上升沿；所述第二预设时钟信号的上升沿早于所述第三预设时钟信号的上升沿。

22、在一些实施例中，所述第一预设时钟信号、所述第二预设时钟信号、所述第三预设时钟信号和所述第四预设时钟信号的占空比均相同、时钟周期相同；所述第一时钟信号、所述第二时钟信号、所述第三时钟信号和所述第四时钟信号的有效电平的电压大于所述输入电压。

23、在一些实施例中，所述第一升压电容器和所述第二升压电容器均为nmos管或pmos管；所述第一晶体管和所述第三晶体管均为nmos管；所述第二晶体管和所述第四晶体管均为pmos管；所述第一电容器和所述第二电容器均为柱状电容器；所述第一升压电容器的栅氧层和所述第二升压电容器的栅氧层比所述第一晶体管的栅氧层、所述第二晶体管的栅氧层、所述第三晶体管的栅氧层和所述第四晶体管的栅氧层薄。

24、在一些实施例中，所述电荷泵电路还包括第一保护电路和第二保护电路，所述第一保护电路包括第一保护晶体管和第二保护晶体管，所述第二保护电路包括第三保护晶体管和第四保护晶体管；其中：

25、所述第一保护晶体管的控制端连接至所述第二节点，所述第一保护晶体管的第一端和所述第二保护晶体管的控制端均连接至所述第一节点；所述第一保护晶体管的第二端、所述第二保护晶体管的第一端、所述第一保护晶体管的衬底、所述第二保护晶体管的衬底均与所述第二晶体管的衬底连接；所述第二保护晶体管的第二端和所述电压输出端连接；

26、所述第三保护晶体管的控制端连接至所述第一节点，所述第三保护晶体管的第一端和所述第四保护晶体管的控制端均连接至所述第二节点；所述第三保护晶体管的第二端、所述第四保护晶体管的第一端、所述第三保护晶体管的衬底、所述第四保护晶体管的衬底均和所述第四晶体管的衬底连接；所述第四保护晶体管的第二端和所述电压输出端连接。

27、在一些实施例中，所述第一保护晶体管、所述第二保护晶体管、所述第三保护晶体管和所述第四保护晶体管均为pmos管。

28、第二方面，本公开实施例提供了一种电荷泵电路的控制方法，应用于如第一方面中任一项所述的电荷泵电路，该方法包括：

29、将所述第一节点充电至输入电压；和/或，将所述第二节点充电至输入电压；

30、在所述第一时钟信号的控制下，通过所述第一升压电容器对充电至所述输入电压的第一节点进行升压处理，得到输出电压，并将所述输出电压施加至所述电压输出端；和/或，在所述第二时钟信号的控制下，通过所述第二升压电容器对充电至所述输入电压的第二节点进行升压处理，得到输出电压，并将所述输出电压施加至所述电压输出端。

31、第三方面，本公开实施例提供了一种存储器，包括如第一方面中任一项所述的电荷泵电路。

32、本公开实施例提供了一种电荷泵电路、电荷泵电路的控制方法和存储器，该电荷泵电路包括：第一升压电路和/或第二升压电路，第一升压电路包括第一升压电容器，第二升压电路包括第二升压电容器；第一升压电容器的第一极板连接至第一节点，第二升压电容器的第一极板连接至第二节点，第一节点和第二节点均分别耦接至电压输入端和电压输出端，第一升压电容器的第二极板接收第一时钟信号，第二升压电容器的第二极板接收第二时钟信号；其中：第一升压电路，用于在第一时钟信号的控制下，通过第一升压电容器对充电至输入电压的第一节点进行升压处理，得到输出电压，并将输出电压施加至电压输出端；第二升压电路，用于在第二时钟信号的控制下，通过第二升压电容器对充电至输入电压的第二节点进行升压处理，得到输出电压，并将输出电压施加至电压输出端；其中，第一升压电容器和第二升压电容器均为mos电容器，且mos电容器的栅介质层材料包括高介电常数材料，mos电容器的栅极包括金属栅极。这样，本公开实施例采用具有hkmg结构的mos电容器作为第一升压电容器和第二升压电容器，一方面，由于该mos容器的栅介质层包括高介电常数材料，从而能够使得第一升压电容器和第二升压电容器的电容值大；另一方面，由于该mos电容器的栅极包括导电性优良的金属栅极，从而能够增大电导率，进而有效减小esr；如此，电荷泵电路的电流能力和电流效率得以提升。