[实用新型]一种交叉耦合电荷泵电路

说明书

本实用新型属于模拟集成电路设计领域，公开了一种交叉耦合电荷泵电路，包括升压电路、输出电路、电平移位电路和时钟电路。时钟电路与升压电路、电平移位电路连接，用于提供第一时钟信号、第二时钟信号、第三时钟信号和第四时钟信号。升压电路包括第一传输模块、第二传输模块、第一预放电模块、第二预放电模块、第一延迟模块、第二延迟模块，第一预放电模块能够在升压开始前关断第一传输模块；第二预放电模块能够在升压开始前关断第二传输模块；第一延迟模块能够在升压结束后延迟开启第一传输模块；第二延迟模块能够在升压结束后延迟开启第二传输模块。电平移位电路用于控制预放电模块。本实用新型消除了回流漏电，提高了电荷泵的效率。

技术领域

本实用新型属于模拟集成电路设计领域，特别是涉及一种交叉耦合电荷泵电路。

背景技术

电荷泵电路能够产生比芯片电源更高的电压，广泛应用于EEPROM、Flash存储器、电源管理模块、驱动芯片。最早的电荷泵电路由Cockcroft和Walton采用分立元件二极管和电容实现，能够产生80万伏特电压应用在粒子加速器中，二人也因此获得1951年诺贝尔物理学奖。1976年，Dickson提出了片上集成的电荷泵电路，采用二极管和电容实现，其中二极管也可以使用栅端和漏端相接的MOS管替换。此后，相继出现了其他类型的电荷泵，如四相时钟电荷、交叉耦合电荷泵等，以及对这些类型电荷泵的改良电路。

Dickson电荷泵和四相时钟电荷泵因为是单条支路的原因，输出电压纹波都比较大；Dickson电荷泵的每一级都是二极管的结构，因此每一级都有阈值电压损失，四相时钟电荷泵只在输出级存在阈值电压损失。交叉耦合电荷泵存在两条支路交替提供电流，因此输出电压纹波较小，而且不存在阈值电压损失；但是在时钟转换过程中会出现回流漏电的现象，对电荷泵的效率、输出电压、输出电压纹波均不利。

图1所示为传统的交叉耦合电荷泵电路，传输管NMOS1和PMOS1构成一个反相器，传输管NMOS2和PMOS2构成另一个反相器，并且两个反相器的输入输出是交叉耦合的。CLKA和CLKB为相位相反的两相时钟，在泵电容CP1和CP2的作用下，内部节点X和Y分别跟随时钟CLKA和CLKB变化，在VDD和2*VDD之间摆动，输出VOUT接近2*VDD。在时钟转换过程中，即CLKA和CLKB为0~VDD的中间状态时，内部节点X和Y也为VDD~2*VDD的中间状态，当信号跳变时刻，传输管NMOS1、PMOS1、NMOS2、PMOS2均导通，出现从右到左的电流。四个传输管的回流漏电极大地增加时钟电路的功耗，导致电荷泵的效率较低，同时影响输出电压和输出电压纹波。

发明内容

本实用新型提供了一种交叉耦合电荷泵电路，解决了现有技术中交叉耦合电荷泵电路会出现回流漏电现象的问题。

本实用新型采用了如下技术方案：一种交叉耦合电荷泵电路，包括升压电路、输出电路和时钟电路，所述升压电路的输入端连接电源电压，用于对电源电压进行升压；

所述升压电路的输出端与输出电路的输入端连接，用于输出升压后的电压；

所述时钟电路与所述升压电路连接，用于提供第一时钟信号、第二时钟信号、第三时钟信号和第四时钟信号，所述第一时钟信号和第二时钟信号的低电平不交叠，所述第三时钟信号和第四时钟信号的低电平不交叠，所述第三时钟信号的相位超前于所述第一时钟信号，所述第四时钟信号的相位超前于第二时钟信号；

所述升压电路包括第一传输模块、第二传输模块、第一延迟模块、第二延迟模块、第一预放电模块和第二预放电模块；

所述第一传输模块的输入端分别连接第一预放电模块的输出端与第一延迟模块的输出端，输出端连接第一时钟信号；

所述第二传输模块的输入端连接第二预放电模块的输出端与第二延迟模块的输出端，输出端连接第二时钟信号；

所述第一预放电模块的输入端连接抬高电平后的第三时钟信号并能够在升压开始前关断第一传输模块；