[发明专利]形成电荷泵控制器的方法及其结构

说明书

发明背景

本发明一般涉及电子学，尤其是涉及形成半导体器件的方法和结 构。

过去，半导体工业利用各种方法和结构来形成开关电容器增压电 路(step-up voltage circuit)。这样的增压电路的一个例子是电荷泵 电路如电压倍增器电路。电压倍增器通常使用电容器，该电容器可选 地充电到一个电压并接着与输入电压串联耦合以供给负载电力。在大 多数应用中，电压倍增器使用配置为两个晶体管对的四个晶体管，这 两个晶体管对交替地接通或断开以提供电容器的期望充电。在一些情 况下，电压倍增器包括用于设定由电压倍增器形成的输出电压值的反 馈环。

在一些情况下，当电压倍增器用于调节电流时，用一个单电路电 荷泵电路获得良好的调节、低管脚数和低成本很难。这三个参数通常 相对于彼此被折衷选择，以便获得低成本、准确的调节或低管脚数。

因此，期望有一种具有低管脚数、具有低成本并提供准确调节的 电荷泵电路。

附图的简要说明

图1示意性地示出根据本发明的具有电荷泵控制器的电荷泵系 统的一部分的实施方式；

图2示意性地示出根据本发明的具有另一电荷泵控制器的另一 电荷泵系统的一部分的实施方式，所述另一电荷泵控制器是图1中的 电荷泵控制器的可选实施方式；

图3示意性地示出根据本发明的具有另一电荷泵控制器的另一 电荷泵系统的一部分的实施例，所述另一电荷泵控制器是图1中的电 荷泵控制器的可选实施方式；以及

图4示意性地示出根据本发明的包括图1中的电荷泵控制器的半 导体器件的放大平面图。

为了说明的简洁和清楚，附图中的元件不一定按比例绘制，且不 同附图中相同的参考数字表示相同的元件。此外，为了描述的简单而 省略了公知的步骤和元件的说明与详述。如这里所使用的载流电极 (current carrying electrode)表示承载通过器件的电流的该器件的一 个元件，如MOS晶体管的源极或漏极、或双极晶体管的发射极或集 电极、或二极管的阴极或阳极；控制电极表示控制通过器件的电流的 该器件的一个元件，如MOS晶体管的栅极或双极晶体管的基极。虽 然这些器件在这里被解释为某种N沟道或P沟道器件，但本领域中的 普通技术人员应该认识到，依照本发明，互补器件(complementary device)也是可能的。本领域中的技术人员应认识到，这里使用的词 “在…的期间、在…同时、当…的时候”不是表示当开始行为发生时一个 行为立刻发生的准确术语，而是在被初始行为发动的反应之间可能有 一些小而合理的延迟，如传播延迟。

附图的详细说明

图1示意性地示出电荷泵系统10的实施方式的一部分，其包括 电荷泵控制器25的示例性形式。控制器25通常配置成使用不多于六 个的外部端子，以便控制电容器的充电和放电并给负载提供电流。控 制器25还配置成将提供给负载的电流的值调节到第一值。系统10包 括电压源13、泵电容器17、平均电容器(averaging capacitor)20、 负载如发光二极管(LED)15，和反馈电阻器19。电压源13一般是 电池，但在其它实施方式中可为不同类型的电压源。电压源13通过 功率输入11和功率返回12向系统10提供功率。系统10可包括可连 接到输入11和返回12的其它元件，然而为了制图的清楚在图1中没 有示出这样的其它电路。电荷泵控制器25在电压输入端子29和公共 返回端子30之间从源13接收输入电压。端子29和30一般连接到相 应的输入11和返回12。

控制器25一般包括内部调节器33、控制电路42、电流源35、 电流源36和多个电容器开关，所述多个电容器开关包括第一晶体管 37、第二晶体管38和第三晶体管39。调节器33通常连接在端子29 和30之间，以接收输入电压并在输出34上形成内部工作电压。来自 输出34的内部工作电压通常用于操作控制器25的其它元件，例如电 流源36和控制电路42。电路42一般包括振荡器或时钟43、基准信 号发生器或基准44、比较器46和控制逻辑，控制逻辑包括“或”门47、 反相器(inverter)40、49和50以及“与”门48。在一些实施方式中，控 制器25还包括启动(enable)输入31，其接收启动和禁止控制器25的 操作的启动信号。在一些实施方式中，可省略调节器33并可从端子 29获得操作控制器25的功率。