[发明专利]具有斜坡率控制的电荷泵

说明书

技术领域

本公开内容总体上涉及电荷泵，并且，更具体而言，涉及具有斜坡率(ramp rate)控制的电荷泵。

背景技术

因为有效编程和擦除所需的电压大于电源电压，因此通常需要电荷泵与非易失性存储器(NVM)一起使用。一些NVM技术需要具有受控斜坡率的电荷泵电压。一般来说，斜坡率或者是由消耗泵所产生的一些电荷的分路电流(shunt current)Ish控制的，如图1所示。作为选择，充电电容器的大小被调整成调制由泵所产生的电荷量，如图2所示。在每一种情况下，斜坡率都与平滑电容器(Csm)和负载电容器Cl的大小及负载Ild和分路电流Ish的量值成比例。斜坡率与充电电容器(Cp)和时钟频率成反比。

选择分路电流或者充电电容器大小会由于负载电容和电流的变化性及总的功耗而复杂化。那些值将依赖于被编程的位的个数；因此，利用现有技术对用于所有运行条件的斜坡率的精确控制是不可能的。通过选择大的平滑电容器(其压倒改变负载电容和电流的效果)，这种情况会稍有缓和，这是以管芯面积和倾斜(ramping)过程中功耗增加为代价的。在没有增大平滑电容器的情况下，负载的增大会急剧减缓斜坡率，如图3所示模拟中所说明的，图3比较了两个负载，其中一个是另外一个的2.5倍。对于图3所示的模拟，泵由具有3V输入和5V调节点的单个级组成。

因此，需要改进以上所提出一个或多个问题的电荷泵。

附图说明

本发明是通过示例来说明的，并且不受附图限制，在附图中相同的标号指示相似的元件。出于简化和清晰的目的示出图中的元件，而不一定需要按比例绘制。

图1是第一种类型的现有技术的电荷泵的电路图；

图2是第二种类型的现有技术的电荷泵的电路图；

图3是示出现有技术的电荷泵特性的图；

图4是控制输出电压的斜坡上升的电荷泵的电路图；

图5是具有附加特征的图4电荷泵的电路图；

图6是在图5的电荷泵中出现的多个信号的图；以及

图7是示出现有技术和图5的电荷泵的电荷泵特性的图。

具体实施方式

一方面，电荷泵具有向数模(D/A)转换器提供输出的计数器，所述数模转换器又把模拟信号提供给比较器。比较器比较D/A转换器的输出与电荷泵的输出，以确定输出是否遵循期望的斜坡率。如果期望较快的斜坡率，则更多的电容加到泵送过程中。如果斜坡率超过了期望的斜坡率，则从泵送过程中减去电容。通过参考附图和以下描述，这更好理解。

图4示出了可以独立于其负载来控制其斜坡率的电荷泵。在每个时钟循环中，它比较泵的输出值与该循环的期望的输出值，并调整充电电容器的值来增加或减小斜坡率。图4示出了电荷泵10，包括增计数器12、具有耦合到增计数器12的输出的输入的D/A转换器14、具有耦合到D/A转换器14的输出的第一输入的比较器16、具有耦合到比较器16的输出的输入的增/减(U/D)计数器18、具有耦合到增/减计数器18的输出的输入的可变电容器电荷泵20、及耦合到可变电容器电荷泵20的输出的负载22。可变电容器电荷泵20的输出是电荷泵10的输出，并且耦合到比较器16的第二输入。可变电容器电荷泵20可以称为具有可变电容器的泵级。

随着每个时钟增加的增计数器12的输出值被D/A转换器14转换成模拟电压值，并且该电压值被施加到比较器16的第一输入。计数器的输出值可以称为计数值。由于比较器16的第二输入连接到泵20的输出，因此比较器16的输出将是D/A转换器14的输出值和泵20的输出值Vout之间的差的符号。如果泵20的输出值Vout大于D/A转换器14的输出值，则泵20的充电电容的量减小，并且在后续的时钟周期中减小泵20的输出值Vout的变化的递增。如果泵20的输出值小于D/A转换器14的输出值DAout，则泵20的充电电容的量增加，并且在后续的时钟周期中增加泵20的输出值Vout的变化的递增。由此，泵10的输出电压Vout的斜坡率将由D/A转换器14的LSB大小和增计数器12的时钟频率确定。