[发明专利]一种能够在常规方式和低耗电流方式之间转换的升压电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含在半导体设备中的升压电路，尤其是涉及一种用作动态随机存取存储器(DRAM)的内部电源的升压电路，该动态随机存取存储器使用在通过1.8V的外部电源及其驱动方法来驱动的便携装置。

背景技术

通常，所描述类型的一个升压电路(此后将称作“一个普通激励电路”)包括激励电容，开关，和一个电源。该普通激励电路具有大约50％的电流(电荷)效率。

为了实现一种低功耗，在日本的未审查专利公开Tokkai No.Hei9-231,752或JP-A 9-231752中已经描述或公开了一种升压电路(激励电路)，它具有多于50％的改进的电流(电荷)效率。在公开的JP-A9-231752中的升压电路(激励电路)包括两个激励电容和五个开关。

在后面将结合图1A和图1B来描述，在JP-A 9-231752中公开的升压电路包括第一激励电容，第二激励电容，和第一至第五开关。升压电路配备一个供电电压(电源电势)和一个地电压(地电势)。升压电路产生(发生)一个提升的电平(提升的电势)。这就是说，升压电路具有一个提供了电源电压的节点，提供了地电压的一个节点，以及用于产生提升的电平的一个节点。提供电源电压的节点被称作“电源节点”。提供地电压的节点被称作“地节点”。用于产生提升的电平的节点被称作一个“升压节点”。此外，升压电路具有第一和第二输入节点和第一和第二中间节点。

将第一激励电容连接在第一输入节点和第一中间节点之间。将第二激励电容被连接在第二输入节点和第二中间节点之间。

第一至第三开关被串联在电源节点和地节点之间。特别的是，第一开关被连接在电源节点和第一输入节点之间。通常，第一开关包括一个P-沟道金属氧化半导体(PMOS)晶体管，它具有连接到电源节点的一个源极和连接到第一输入节点的一个漏极。第二开关被连接在第一输入节点和第二输入节点之间。通常，第二开关包括一个N-沟道金属氧化半导体(NMOS)晶体管，它具有连接到第一输入节点的一个漏极和连接到第二输入节点的一个源极。第三开关被连接在第二输入节点和地节点之间。通常，第三开关包括一个NMOS晶体管，它具有连接到第二输入节点的一个漏极和连接到地节点的一个源极。

第四开关具有固定的连接到第一中间节点的一个固定触点，和一个可选择地连接到电源节点或升压节点的滑动触点。第五开关具有一个固定的连接到第二中间节点的固定触点，和一个可选择地连接到电源节点或升压节点的滑动触点。

升压电路具有这样的结构，重复第一状态和第二状态以便实现高效的升压并提供电流。第一状态是第一激励电容放电和第二激励电容被充电的一种状态。另一方面，第二状态是第一激励电容被充电和第二激励电容放电的一种状态。

更特别的是，在第一状态中，第一开关被接通或闭合，第二开关被关断或断开，第三开关被接通或闭合，第四开关连接第一中间节点和升压节点，以及第五开关连接第二中间节点和电源节点。在此状态中，通过电源电压上升第一激励电容以提供给升压节点电流。同时，通过电源电压和地电压给第二激励电容充电。

另一方面，在第二状态中，第一开关被关断或断开，第二开关被接通或闭合，第三开关被关断或断开，第四开关连接第一中间节点和电源节点，和第五开关连接第二中间节点和升压节点。在此状态中，第一和第二激励电容以串联方式彼此连接，通过电源电压提升第一激励电容，且电流从第二激励电容流到升压节点。在此情况下，只要第一激励电容具有与一个升压方向相反的一个电极方向，第一激励电容将用移动的电荷来充电。

假设半个周期内每个电容移动的电荷量表示为ΔQ。在此情况下，电源节点流出的电荷量等于3ΔQ。另一方面，提供到升压节点的电荷量等于2ΔQ。因此，升压电路具有大约66.6％或三分之二的电流(电荷)效率。与普通的具有大约50％电流(电荷)效率的激励电路相比，该升压电路提高了大约1.33倍的电流(电荷)效率。

然而，在JP-A 9-231752中公开的上述升压电路中，缺点在于能够提升的电压被限制到1.5倍的电源电压。因此，当提升的电平接近1.3倍电源电压，供电电流急剧地下降且供电效率恶化。出现该问题的接地将结合图2在后面描述。