[发明专利]一种电荷泵电路

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种电荷泵电路。

背景技术

在信息时代，信息存储是信息技术中最重要的技术内容之一。DRAM、EEPROM、快闪存储器等存储器得到越来越广泛的应用。

基于低功耗、低成本的要求，存储器的电源电压通常比较低，例如2.5V、1.8V等，然而为了实现信息的“写入”和“清除”等操作，通常需要远高于电源电压的编程电压及擦除电压，例如8V或11V等。因此，电荷泵电路广泛应用于存储器中，用于通过较低的电源电压获得较高的编程电压、擦除电压等存储器的操作电压。

参考图1，示出了一种两级电荷泵电路的示意图。如图1所示的电荷泵电路每一个升压级由一个二极管接法的NMOS管(该NMOS管的栅极与漏极相接)、连接于NMOS管源极的电容构成，电容的另一端连接于时钟振荡电路。其中，每一升压级的电容为等值的耦合电容，时钟振荡电路产生、的两相不重叠时钟，时钟的幅度一般与电源电压Vdd相等。电荷泵工作时，当为低电平，电源电压Vdd通过NMOS管对C1充电，当为高电平时，C1上极板电压跳变为2倍的Vdd，给C2充电，这样，电荷就从左边传到了右边。而当又为低电平时，由于二极管接法的NMOS管的单向导通性，电荷无法从右边传输回左边，这样，随着电荷泵级数的增加，电荷就源源不断地从电源传递到输出端，从而得到所需的高压。图2所示的是基于图1的一种多级电荷泵电路的示意图，其每个升压级的结构可参考图1，图2中，时钟振荡电路产生时钟信号CLK至相应电容极的一端，该时钟信号CLK的幅度也一般与电源电压Vdd相等。

现有技术中，在存储器的编程和擦除过程中，往往是采用同一个电荷泵电路来为存储器提供编程电压和擦除电压等操作电压的。以电荷泵电路提供编程电压和擦除电压为例：电荷泵电路和存储单元阵列之间包括选择器，编程过程中，电荷泵电路向存储单元阵列提供编程电压，选择器使电荷泵电路的输出端与存储单元阵列的编程接入端导通；擦除过程中，电荷泵电路向存储器提供擦除电压，选择器使电荷泵单元电路的输出端与存储单元阵列中的擦除接入端导通。可见，存储器内的电荷泵电路需要为存储器提供范围较宽的输出电压。

但是存储器内的电荷泵电路输出电压的范围受升压级中电容的击穿电压的限制，比如，若电荷泵电路中最后一个升压级电容的击穿电压为10V，当需要为存储器提供大于10V的操作电压时，最后升压级中电容两端需要承受大于10V的压差，即实际压差大于电容的击穿电压了，这显然对电容及电荷泵电路的使用寿命造成影响。因而，存储器内的电荷泵电路输出电压的幅值受限。

发明内容

本发明技术方案所需解决的技术问题是，如何提高电荷泵电路输出电压的幅值。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种电荷泵电路，包括：

至少两个依次连接的升压级单元，其中，前一个升压级单元用于向后一个升压级单元提供充电电流；所述升压级单元包括电容元件和使充电电流输入所述电容元件的第一控制元件；

最后一个升压级单元所包括的电容元件构成电容组，所述电容组的电容元件的数量为至少两个，其中，第一个电容元件的第一极板连接所述第一控制元件，最后一个电容元件的第二极板接收充电时钟信号，后一个电容元件的第一极板与前一个电容元件的第二极板连接，各电容元件的与其他电容元件连接的极板具有初始电压，所述初始电压与所述电容元件的击穿电压相关。

可选的，除最后一个升压级单元以外的任意升压级单元所包括的电容元件构成所述电容组。

可选的，所述电荷泵电路还包括：

电压源单元，用于提供所述初始电压；

至少一个第二控制元件，串联在所述电压源单元和相邻的电容元件的连接节点之间，用于防止所连接电压源单元和电容元件之间的反向电流。

可选的，所述第二控制元件为单向导通元件。

可选的，所述第二控制元件为二极管。

可选的，所述第二控制元件为栅漏相连的MOS管，相邻的MOS管之间通过源漏串联。

可选的，所述第一控制元件为单向导通元件。

可选的，所述第一控制元件为开关元件，所述开关元件由控制信号控制开闭，所述控制信号与所述充电时钟信号相关。

可选的，所述第一控制元件为栅漏相连的MOS管，所述MOS管的漏极输入所述充电电流、源极连接电容元件。

可选的，所述电荷泵电路还包括：电流源单元，用于向第一个升压级单元提供充电电流；时钟源单元，用于提供所述充电时钟信号。

本发明技术方案的有益效果至少包括：