[实用新型]一种仅采用低压MOS管实现的负电压电荷泵电源电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种仅采用低压MOS管实现的负电压电荷泵电源电路。

背景技术

负电压电荷泵电源在模拟芯片中有着广泛的应用，它可以使芯片输出摆幅增大一倍，提高动态范围，也可以实现基于地电位的信号输出等特殊功能，一般来说对负电压电荷泵模块的要求包括转换效率高，版图面积小等，一项美国专利(专利号6,803,807)提出了一种负电压电荷泵电路，如图1所示，信号S1控制开关管EP1和DP1，而信号S2控制开关管EN1和DP2。当开关EP1，DP1导通时，C1被充电至Vin，而当EN1，DP2开关导通时，C1，C2电荷重分配，经过若干周期后，输出OUT将达到-Vin。这种结构能够将正输入电压Vin转换成其对应的负输出电压OUT，但这种结构也存在一些缺点，以Vin＝5V为例：

1.专利中DP1和DP2需要额外考虑可靠性问题。当DP1或DP2关断时，其栅极和衬底电压为5V，其漏极电位约为-5V，因此需要使用耐压能力更强的高压PMOS来承受这栅-漏，衬底-漏的10V电压差，高压器件的使用一方面限制了工艺的选择，另一方面，由于高压器件栅氧单位电容和阈值电压的影响，使得要达到相同电荷泵驱动能力，DP1，DP2必须使用更大的版图面积。

2.专利中DP1和DP2的衬底电位都连接到最正电位，Vin，这使得这两个PMOS存在严重的衬底偏置效应，降低其电流驱动能力，因此要想保证相同的电荷泵性能，必须加大DP1，DP2的版图面积。

3.专利中为了传递0V和-5V(B点电位)，DP1和DP2选择了耗尽型的PMOS，虽然这可以有效的实现低电压传输，但特殊器件的使用也限制了工艺的选择。

实用新型内容

由于现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提出一种仅采用低压MOS管实现的负电压电荷泵电源电路，其可有效解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种仅采用低压MOS管实现的负电压电荷泵电源电路，包括一P型场效应晶体管、四个N型场效应晶体管和两个电容，其中各晶体管的栅极连有一电平移位模块；P型场效应晶体管的源极与衬底相连后连接于电源输入端，且其漏极与第一N型场效应晶体管的漏极相连；第一N型场效应晶体管的源极与其衬底相连后连接到地电位；第二、第三N型场效应晶体管的漏极都连接到地电位，且其源极与其各自的衬底相连后连于第四N型场效应晶体管的漏极；第四N型场效应晶体管的源极与其衬底相连后连接到电压输出端；第一电容的两端分别连接于P型场效应晶体管的漏极和第二N型场效应晶体管的源极；第二电容的两端分别连接到第四N型场效应晶体管的源极和地电位。

作为本实用新型的进一步特征，各晶体管为低压管。

由于采用了以上技术方案，本实用新型仅采用普通的低压晶体管器件就能实现负电压电源，减小了电荷泵的版图面积，并丰富了工艺的选择，可有效解决现有技术存在的问题。

附图说明

图1为美国专利6,803,807中提出的负电压电荷泵电路示意图；

图2为本实用新型的负电压电荷泵电源电路示意图；

图3为本实用新型中隔离的N型场效应晶体管(NM2A，NM2B，NM3)示意图；

图中：

N+：N型注入

P+：P型注入

NWELL：N型阱区

Psub：P型衬底

NBL：N型埋层区域

D，S，G，B：N型场效应晶体管的漏端，源端，栅端和衬底端

VCC：电源电压

图4为本实用新型中Vc的产生电路示意图；

图5为本实用新型中电平移位电路示意图。

具体实施方式

下面根据附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：