[发明专利]由于电容之间的电荷共享的低效率减少的电荷泵系统

说明书

技术领域

本发明一般关于电荷泵领域，更具体地，关于通过更改用于电容的充电的时刻而提高各种电荷泵设计的效率。

背景技术

电荷泵使用切换处理来提供比其DC输入电压大或者小的DC输出电压。通常，电荷泵将具有耦接到在输入和输出之间的开关的电容器。在一个半个时钟周期即充电的半个周期期间，电容器并联耦接到输入以便充电到输入电压。在第二个时钟周期即转移（transfer）的半个周期期间，充电的电容器与输入电压串联耦接以便提供是输入电压的电平两倍的输出电压。在图1a和图1b中例示了此过程。在图1a中，电容器5与输入电压V_IN并联布置以例示充电的半个周期。在图1b中，充电的电容器5与输入电压串联布置以例示转移的半个周期。如图1b中所见，充电的电容器5的正端子因此相对于地将为2V_IN。通过使用若干个这样的级，可以实现更高的电平。

在许多背景下使用电荷泵。例如，它们被用作快闪以及其他非易失性存储器上的外围电路，以从较低的电源电压产生许多所需的操作电压，比如编程或擦除电压。本领域中已知多种电荷泵设计，比如传统的Dickson型泵。但是，由于对电荷泵的普遍依赖性，存在对于电荷泵设计的改进的持续需求，特别是关于尝试降低布局面积量和关于泵效率的需求。

发明内容

根据第一方面集，电荷泵系统包括电荷泵和时钟产生电路。该电荷泵包括具有第一和第二支路的第一级。该第一支路具有：第一电容器，连接在第一内部节点和第一时钟信号之间；第一晶体管，连接在该第一内部节点和第一级的输入电压之间；以及第一开关，通过该第一开关，当第三时钟信号被赋值时，第一输出节点连接到地，并且当该第三时钟信号被取消赋值时，该第一输出节点连接到该第一内部节点。该第二支路具有：第二电容器，连接在第二内部节点和第二时钟信号之间；第二晶体管，连接在该第二内部节点和第一级的输入电压之间；以及第二开关，通过该第二开关，当第四时钟信号被赋值时，第二输出节点连接到地，并且当该第四时钟信号被取消赋值时，该第二输出节点连接到该第二内部节点。该第一晶体管的栅极连接到该第二内部节点并且该第二晶体管的栅极连接到该第一内部节点。该电荷泵还具有连接在该第一输出节点和地之间的第一负载电容以及连接在该第二输出节点和地之间的第二负载电容。该时钟产生电路提供该第一、第二、第三和第四时钟信号。该第一和第二时钟信号不重叠从而当该第一时钟信号是高时该第二时钟信号是低，以及当该第二时钟信号是高时该第一时钟信号是低，该第三时钟信号在该第二时钟信号是高时被取消赋值，并且在该第二时钟信号成为高之前被重新赋值，以及该第四时钟信号在该第一时钟信号是高时被取消赋值，并且在该第一时钟信号成为高之前被重新赋值。

在其他方面，给出了操作电荷泵的方法。该电荷泵包括第一级、第一负载电容和第二负载电容，该第一级包括第一支路和第二支路，该第一支路具有：第一电容器，其第一板连接到第一内部节点；第一晶体管，连接在该第一内部节点和第一级的输入电压之间；以及第一输出节点，该第二支路具有：第二电容器，其第二板连接到第二内部节点；第二晶体管，连接在该第二内部节点和第二级的输入电压之间；以及第二输出节点，其中该第一晶体管的栅极连接到该第二内部节点并且该第二晶体管的栅极连接到该第一内部节点，该第一负载电容连接在该第一输出节点和地之间，该第二负载电容连接在该第二输出节点和地之间。该方法包括：在该第一电容器的第二板处产生并提供第一时钟信号；在该第二电容器的第二板处产生并提供第二时钟信号，其中该第一时钟信号和该第二时钟信号不重叠，从而当该第一时钟信号是高时该第二时钟信号是低，以及当该第二时钟信号是高时该第一时钟信号是低；产生第三时钟，其中第三时钟信号在该第二时钟信号是高时被取消赋值，并且在该第二时钟信号成为高之前被重新赋值；当该第三时钟信号被赋值时将该第一输出节点连接到地，并且当该第三时钟信号被取消赋值时将该第一输出节点连接到该第一内部节点；产生第四时钟信号，其中该第四时钟信号在该第一时钟信号是高时被取消赋值，并且在该第一时钟信号成为高之前被重新赋值；以及当该第四时钟信号被赋值时将该第二输出节点连接到地，以及当该第四时钟信号被取消赋值时将该第二输出节点连接到该第二内部节点。