堆疊式電壓發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種堆疊式電壓發(fā)生器，其特征在于：包括第一輸入端、第二輸入端、發(fā)生器輸出端、至少一個(gè)升壓模塊以及開(kāi)關(guān)控制電路；所述升壓模塊包括第一電容，其具有第一端與第二端，所述第二端與模塊的輸入端連接；第一晶體管，其接于第一輸入端與第一電容的第一端之間；第二晶體管，其接于第二輸入端與第一電容的第二端之間；第三晶體管，其接于模塊的輸出端與第一電容的第一端之間；所述升壓模塊依次串接，首端的升壓模塊的輸入端與所述第一輸入端之間連接有第四晶體管；所述開(kāi)關(guān)控制電路與所述第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管的控制端連接，控制晶體管導(dǎo)通或截止。本發(fā)明提供了電路結(jié)構(gòu)靈活、體積小、成本低、應(yīng)用廣、電壓平穩(wěn)以及響應(yīng)快的升壓方案。
【專利說(shuō)明】堆疊式電壓發(fā)生器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種堆疊式電壓發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路中一般都設(shè)有電壓發(fā)生器，其作用是為集成電路中的其它電路單元提供穩(wěn)定的、不同電平值的電壓，以滿足各電路單元供電、源信號(hào)等的需要。電壓發(fā)生器較常用到泵式結(jié)構(gòu)，其方案是通過(guò)將多個(gè)并聯(lián)的電容和串聯(lián)的二極管的電壓進(jìn)行逐級(jí)疊加，具體如圖5所不。上述泵式結(jié)構(gòu)中，電壓輸出值取決于電容的個(gè)數(shù)，而電流輸出值取決于每個(gè)電容容量。當(dāng)需要獲取一高壓輸出時(shí)就必須采用足夠數(shù)量或容量的電容，這無(wú)疑會(huì)增加電路成本與電路體積，不利用大規(guī)模集成電路的應(yīng)用。同時(shí)，泵式結(jié)構(gòu)由于是逐級(jí)地對(duì)電容充放電，故其響應(yīng)時(shí)間也較長(zhǎng)，輸出波動(dòng)較為明顯，效率低，不適合對(duì)響應(yīng)速度與精度有要求的集成電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)【背景技術(shù)】中的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種堆疊式電壓發(fā)生器，為集成電路提供電路結(jié)構(gòu)靈活、電壓輸出平穩(wěn)與響應(yīng)速度快的升壓方案，其采用的技術(shù)方案如下:
[0004]—種堆疊式電壓發(fā)生器，包括第一輸入端，其輸入第一電平信號(hào)；第二輸入端，其輸入第二電平信號(hào)；發(fā)生器輸出端；至少一個(gè)升壓模塊；以及開(kāi)關(guān)控制電路；
[0005]所述升壓模塊設(shè)有一輸入端與一輸出端，其包括:
[0006]第一電容，其具有第一端與第二端，所述第二端與模塊的輸入端連接；
[0007]第一晶體管，其接于第一輸入端與第一電容的第一端之間；
[0008]第二晶體管，其接于第二輸入端與第一電容的第二端之間；
[0009]第三晶體管，其接于模塊的輸出端與第一電容的第一端之間；
[0010]所述升壓模塊依次串接，首端的升壓模塊的輸入端與所述第一輸入端之間連接有第四晶體管；
[0011]所述開(kāi)關(guān)控制電路與所述第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管的控制端連接，其在半周期內(nèi)控制第一晶體管與第二晶體管導(dǎo)通，第三晶體管與第四晶體管截止；在另一半周期內(nèi)控制第一晶體管與第二晶體管截止，第三晶體管與第四晶體管導(dǎo)通。
[0012]在充電周期內(nèi)，第一晶體管與第二晶體管導(dǎo)通，第三晶體管與第四晶體管截止，此時(shí)對(duì)第一電容的第一端充電；在放電周期內(nèi)，第一晶體管與第二晶體管截止，第三晶體管與第四晶體管導(dǎo)通，此時(shí)第一電容的第二端疊加正向電壓，其第一端則相當(dāng)于輸出兩倍的電壓。上述方案利用一個(gè)電容完成兩倍升壓，具有升壓快、成本低的優(yōu)點(diǎn)。再者，當(dāng)有多個(gè)升壓模塊串接時(shí)，各升壓模塊的輸出電壓將直接進(jìn)行疊加，生成聞壓輸出，其電壓輸出平穩(wěn)、響應(yīng)速度快，效率高，十分適合在大規(guī)模集成電路中應(yīng)用。
[0013]特別是在供壓較低的情況，對(duì)于汞式結(jié)構(gòu)的電壓發(fā)生器，由于其中的二極管元件存在固有電壓損耗，在低供壓應(yīng)用時(shí)損耗大或無(wú)法實(shí)現(xiàn)升壓，具有較大的局限性。而本方案中的升壓模塊采用的是開(kāi)關(guān)式升壓，其本身并不存在明顯電壓損耗，故此即使在供壓較低的情況下亦能有效地實(shí)現(xiàn)升壓。本發(fā)明無(wú)論在技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上都具有明顯和領(lǐng)先的優(yōu)越性。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步包括:
[0015]所述升壓模塊的輸出端與發(fā)生器輸出端之間串接有第一二極管。
[0016]進(jìn)一步的，所述發(fā)生器輸出端接有第二電容，實(shí)現(xiàn)電壓的平穩(wěn)輸出。
[0017]進(jìn)一步的，所述堆疊式電壓發(fā)生器包括
[0018]第三輸入端，其輸入時(shí)鐘信號(hào)；
[0019]所述開(kāi)關(guān)控制電路包括有第五晶體管與第六晶體管；
[0020]所述第五晶體管，其接于第一輸入端與第四晶體管的控制端之間；
[0021]所述第六晶體管，其接于第二輸入端與第二晶體管的控制端之間；
[0022]所述第五晶體管的控制端、第六晶體管的控制端與第三輸入端連接。
[0023]上述方案通過(guò)互補(bǔ)型電路結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生對(duì)晶體管的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，以精確控制充放電流程。
[0024]進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)控制電路還包括第七晶體管與第八晶體管；所述第七晶體管，其接于第二晶體管的控制端與第四晶體管的控制端之間；所述第八晶體管，其接于第二晶體管的控制端與第四晶體管的控制端之間；所述第七晶體管的控制端、第八晶體管的控制端與第三輸。入端連接。
[0025]上述方案消除了互補(bǔ)型電路結(jié)構(gòu)中的短路電流，一方面節(jié)省電路能耗，另一方面避免了短路電流對(duì)信號(hào)地的沖擊，保障電路的穩(wěn)定。
[0026]進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)控制電路還包括
[0027]時(shí)延電路，其設(shè)有一輸入端與一輸出端，其輸入端與所述第三輸入端連接；
[0028]第三電容，其接于第一晶體管的控制端與時(shí)延電路的輸出端之間；
[0029]第二二極管，其接于第三輸入端與第一晶體管的控制端之間。
[0030]上述方案，由于時(shí)延電路的作用，第三輸入端先對(duì)第三電容的第一端施加電壓進(jìn)行充電，經(jīng)過(guò)若干時(shí)延后第三電容的第二端也施加電壓進(jìn)行充電，此時(shí)第一端的電壓就被抬高至兩倍，以滿足第一晶體管的開(kāi)關(guān)電壓的要求。
[0031 ] 進(jìn)一步的，所述堆疊式電壓發(fā)生器包括
[0032]第四輸入端，其輸入使能信號(hào)；
[0033]第九晶體管，其接于第一輸入端與發(fā)生器輸出端之間，其控制端與第四輸入端連接。
[0034]上述方案為了使輸出端電路更進(jìn)一步的抬升，通過(guò)第九晶體管直接于發(fā)生器輸出端疊加電壓。
[0035]進(jìn)一步的，所述堆疊式電壓發(fā)生器還包括
[0036]第四電容，其設(shè)有第一端與第二端，所述第四電容的第一端與發(fā)生器輸出端連接，第二端與升壓模塊的輸出端連接；
[0037]第十晶體管，其接于第一輸入端與第四電容的第一端之間；
[0038]第十一晶體管，其接于第二輸入端與第四電容的第二端之間。
[0039]上述方案相當(dāng)于為發(fā)生器輸出再疊加一電壓，其升壓原理與升壓模塊相同。[0040]進(jìn)一步的，所述第一輸入端信號(hào)連接電壓源，所述第二輸入端連接信號(hào)地。
[0041]進(jìn)一步的，所述第一晶體管、第二晶體管、第六晶體管、第八晶體管、第九晶體管、第十晶體管與第十一晶體管為N型晶體管，第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管與第七晶體管為P型晶體管。
[0042]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與有益效果包括:
[0043]1、疊加升壓的方式靈活、多變，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求增刪升壓模塊便可滿足不同的電壓輸出要求；
[0044]2、電壓的輸出平穩(wěn)、響應(yīng)速度快，十分適合在大規(guī)模集成電路中應(yīng)用；
[0045]3、一個(gè)電容產(chǎn)生兩倍電壓，可最大限度地減少電容元件的數(shù)量，有效降低電路成本與電路體積；
[0046]4、本方案中的升壓模塊采用的是開(kāi)關(guān)式升壓，其本身并不存在明顯電壓損耗，故此即便在供壓較低的情況下亦能有效地完成升壓。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0047]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖一。
[0048]圖2為升壓模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]圖3為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖二。
[0050]圖4為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖三。
[0051]圖5為現(xiàn)有技術(shù)中的升壓電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]如下結(jié)合附圖，對(duì)本申請(qǐng)方案作進(jìn)一步描述:
[0053]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的第一實(shí)施例:
[0054]—種堆疊式電壓發(fā)生器，包括第一輸入端101,其輸入第一電平信號(hào)；第二輸入端102，其輸入第二電平信號(hào)；發(fā)生器輸出端105 ;至少一個(gè)升壓模塊；以及開(kāi)關(guān)控制電路；
[0055]所述升壓模塊設(shè)有一輸入端與一輸出端，其包括:
[0056]第一電容201,其具有第一端201a與第二端201b,所述第二端201a與模塊的輸入端連接；
[0057]第一晶體管301,其接于第一輸入端101與第一電容201的第一端201a之間；
[0058]第二晶體管302，其接于第二輸入端102與第一電容201的第二端201b之間；
[0059]第三晶體管303,其接于模塊的輸出端與第一電容201的第一端201a之間；
[0060]所述升壓模塊依次串接，首端的升壓模塊的輸入端與所述第一輸入端101之間連接有第四晶體管304 ；
[0061]所述開(kāi)關(guān)控制電路與所述第一晶體管301、第二晶體管302、第三晶體管303、第四晶體管304的控制端連接，其在半周期內(nèi)控制第一晶體管301與第二晶體管302導(dǎo)通，第三晶體管303與第四晶體管304截止；在另一半周期內(nèi)控制第一晶體管301與第二晶體管302截止，第三晶體管303與第四晶體管304導(dǎo)通。
[0062]所述升壓模塊的輸出端與發(fā)生器輸出端105之間串接有第一二極管401。
[0063]所述發(fā)生器輸出端105接有第二電容202。[0064]所述堆疊式電壓發(fā)生器包括
[0065]第三輸入端103,其輸入時(shí)鐘信號(hào),所述時(shí)鐘信號(hào)由IN端輸入；
[0066]所述開(kāi)關(guān)控制電路包括有第五晶體管305與第六晶體管306 ；
[0067]所述第五晶體管305，其接于第一輸入端101與第四晶體管304的控制端之間；
[0068]所述第六晶體管306，其接于第二輸入端102與第二晶體管302的控制端之間；
[0069]所述第五晶體管305的控制端、第六晶體管306的控制端與第三輸入端103連接。
[0070]所述開(kāi)關(guān)控制電路還包括第七晶體管307與第八晶體管308 ;所述第七晶體管307，其接于第二晶體管302的控制端與第四晶體管304的控制端之間；所述第八晶體管308，其接于第二晶體管302的控制端與第四晶體管304的控制端之間；所述第七晶體管307的控制端、第八晶體管308的控制端與第三輸入端103連接。
[0071]所述開(kāi)關(guān)控制電路還包括
[0072]時(shí)延電路500,其設(shè)有一輸入端與一輸出端,其輸入端與所述第三輸入端103連接；
[0073]第三電容203，其接于第一晶體管301的控制端與時(shí)延電路500的輸出端之間；
[0074]第二二極管402，其接于第三輸入端103與第一晶體管301的控制端之間。
[0075]所述堆疊式電壓發(fā)生器包括
[0076]第四輸入端104,其輸入使能信號(hào)EN ；
[0077]第九晶體管309,其接于第一輸入端101與發(fā)生器輸出端105之間,其控制端與第四輸入端104連接。
[0078]所述第一輸入端101信號(hào)連接電壓源VCC，所述第二輸入端102連接信號(hào)地GND。
[0079]所述第一晶體管301、第二晶體管302、第六晶體管306、第八晶體管308與第九晶體管309為N型晶體管，第三晶體管303、第四晶體管304、第五晶體管305與第七晶體管307為P型晶體管。
[0080]如圖3所示，本發(fā)明的第二實(shí)施例，其與第一實(shí)施例的區(qū)別在于:所述堆疊式電壓發(fā)生器包括三個(gè)串接連接的升壓模塊，其總的電壓輸出相當(dāng)于四倍電壓源的電壓。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求增刪升壓模塊便可滿足不同的電壓輸出要求。
[0081]如圖4所示，本發(fā)明的第三實(shí)施，其與第一實(shí)施例的區(qū)別在于:所述堆疊式電壓發(fā)生器還包括
[0082]第四電容204，其設(shè)有第一端與第二端，所述第四電容的第一端與發(fā)生器輸出端105連接，第二端與升壓模塊的輸出端連接；
[0083]第十晶體管310,其接于第一輸入端與第四電容的第一端之間；
[0084]第十一晶體管311，其接于第二輸入端與第四電容的第二端之間。
[0085]所述第十晶體管310與第—^一晶體管311為N型晶體管。
[0086]上述優(yōu)選實(shí)施方式應(yīng)視為本申請(qǐng)方案實(shí)施方式的舉例說(shuō)明，凡與本申請(qǐng)方案雷同、近似或以此為基礎(chǔ)作出的技術(shù)推演、替換、改進(jìn)等，均應(yīng)視為本專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種堆疊式電壓發(fā)生器,其特征在于:包括第一輸入端，其輸入第一電平信號(hào)；第二輸入端，其輸入第二電平信號(hào)；發(fā)生器輸出端；至少一個(gè)升壓模塊；以及開(kāi)關(guān)控制電路； 所述升壓模塊設(shè)有一輸入端與一輸出端，其包括: 第一電容，其具有第一端與第二端，所述第二端與模塊的輸入端連接； 第一晶體管，其接于第一輸入端與第一電容的第一端之間； 第二晶體管，其接于第二輸入端與第一電容的第二端之間； 第三晶體管，其接于模塊的輸出端與第一電容的第一端之間； 所述升壓模塊依次串接，首端的升壓模塊的輸入端與所述第一輸入端之間連接有第四晶體管； 所述開(kāi)關(guān)控制電路與所述第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管的控制端連接，其在半周期內(nèi)控制第一晶體管與第二晶體管導(dǎo)通，第三晶體管與第四晶體管截止；在另一半周期內(nèi)控制第一晶體管與第二晶體管截止，第三晶體管與第四晶體管導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊式電壓發(fā)生器，其特征在于:所述升壓模塊的輸出端與發(fā)生器輸出端之間串接有第一二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堆疊式電壓發(fā)生器，其特征在于:所述發(fā)生器輸出端接有第二電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的堆疊式電壓發(fā)生器，其特征在于:包括 第三輸入端，其輸入時(shí)鐘信號(hào)； 所述開(kāi)關(guān)控制電路包括有第`五晶體管與第六晶體管； 所述第五晶體管，其接于第一輸入端與第四晶體管的控制端之間； 所述第六晶體管，其接于第二輸入端與第二晶體管的控制端之間； 所述第五晶體管的控制端、第六晶體管的控制端與第三輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的堆疊式電壓發(fā)生器，其特征在于:所述開(kāi)關(guān)控制電路還包括第七晶體管與第八晶體管；所述第七晶體管，其接于第二晶體管的控制端與第四晶體管的控制端之間；所述第八晶體管，其接于第二晶體管的控制端與第四晶體管的控制端之間；所述第七晶體管的控制端、第八晶體管的控制端與第三輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的堆疊式電壓發(fā)生器，其特征在于:所述開(kāi)關(guān)控制電路還包括 時(shí)延電路，其設(shè)有一輸入端與一輸出端，其輸入端與所述第三輸入端連接； 第三電容，其接于第一晶體管的控制端與時(shí)延電路的輸出端之間； 第二二極管，其接于第三輸入端與第一晶體管的控制端之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的堆疊式電壓發(fā)生器，其特征在于:包括 第四輸入端，其輸入使能信號(hào)； 第九晶體管，其接于第一輸入端與發(fā)生器輸出端之間，其控制端與第四輸入端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的堆疊式電壓發(fā)生器，其特征在于:還包括 第四電容，其設(shè)有第一端與第二端，所述第四電容的第一端與發(fā)生器輸出端連接，第二端與升壓模塊的輸出端連接； 第十晶體管，其接于第一輸入端與第四電容的第一端之間； 第十一晶體管，其接于第二輸入端與第四電容的第二端之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的堆疊式電壓發(fā)生器，其特征在于:所述第一輸入端信號(hào)連接電壓源，所述第二輸入端連接信號(hào)地。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的堆疊式電壓發(fā)生器，其特征在于:所述第一晶體管、第二晶體管、第六晶體管、第八晶體管、第九晶體管、第十晶體管與第十一晶體管為N型晶體管，第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管與 第七晶體管為P型晶體管。
【文檔編號(hào)】H02M3/07GK103872903SQ201410088913
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】方鏡清 申請(qǐng)人:中山芯達(dá)電子科技有限公司