[发明专利]一种电荷泵电路

说明书

技术领域

本发明涉及电压转换技术领域，尤其涉及一种电荷泵电路。

背景技术

电荷泵也称为开关电容式电压变换器，是一种直流-直流变换器。它能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。电荷泵利用其内部的场效应晶体管(FieldEffectTransistor,FET)开关阵列以一定的方式控制电容上电荷的传输，从而使输入电压以一定的方式升高(或降低)，以达到所需要的输出电压。

电荷泵电路作为平面NAND闪存与3DNAND闪存外围电路的基本模块之一，很大程度上决定了平面NAND闪存与3DNAND闪存的初始编程、擦除以及读取速度。随着集成电路制造工艺的进步以及对低功耗的追求，集成电路的电源电压不断下降。但NAND闪存的编程、擦除以及读取操作却需由集成电路内部生成高电压来完成。这样使得在集成电路的不断发展过程中，电荷泵电路逐步显现出其重要的作用和地位，对电荷泵电路的性能要求也逐渐提高。在平面NAND闪存与3DNAND闪存的设计中，对各种高性能电荷泵的研究逐渐成为当前集成电路研究的热点之一。

参见图1(a)，该图为现有技术中的一种CMOS电荷泵的电路拓扑图。以升压为例，最早的理想CMOS电荷泵模型是J.Dickson在1976年提出的，其基本思想是利用一系列串联的通道金属氧化半导体(N-channelMetalOxideSemiconductor,NMOS)管或P沟道金属氧化物半导体(P-channelMetalOxideSemiconductor,PMOS)，限制电荷的单向流动，并通过电容对电荷的积累效应产生高压。但该电荷泵在一个时钟周期中只有半个周期进行电荷传输，单级输出电压较低，升压速度慢，无法满足现有技术需求。

随着集成电路技术的不断发展，交叉耦合式电荷泵结构的出现，弥补了原有的CMOS电荷泵模型在一个时钟周期中只有半个周期进行电荷传输的缺点。参见图1(b)，该图为现有技术中的一种交叉耦合式电荷泵的电路拓扑图。现有的交叉耦合式电荷泵一般由两个NMOS管和两个PMOS管构成，第一时钟信号CK与第二时钟信号CK#为互补信号。可以理解的是，时钟信号的第一个半周期，第一NMOS管M_N1和第二PMOS管M_P2导通；下一个半周期，第二NMOS管M_N2和第一PMOS管M_P1导通，弥补了原有的CMOS电荷泵模型在一个时钟周期中只有半个周期进行电荷传输的缺点。但是，由于在标准的集成电路工艺中，NMOS管均制作在同一衬底上，这样使得现有的交叉耦合式电荷泵存在严重的衬底偏置效应。为克服衬底偏置效应，现有的交叉耦合式电荷泵一般采用三阱工艺制作的NMOS管。但该NMOS管制作工艺复杂，使得电荷泵的制作成本高。并会导致电荷泵升压效率较低，电压损失较高，单级的输出电压值低。

因此，本领域技术人员需要提供一种电荷泵电路，能够克服衬底偏置效应，降低制作工艺要求，节约制作成本，并且减小电压损失，提高输出电压，提升电荷泵电路整体效率。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提供了一种电荷泵电路，能够克服衬底偏置效应，降低制作工艺要求，节约制作成本，并且减小电压损失，提高输出电压，提升电荷泵电路整体效率。

本发明实施例提供的电荷泵电路，包括至少一个电荷泵模块：第一电荷泵模块；所述第一电荷泵模块，包括六个开关管、四个电容和四个时钟信号：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、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；

所述第一开关管的第一端连接所述第一电荷泵模块的第一端，所述第一开关管的第二端连接所述第二开关管的第一端，所述第一开关管的控制端经所述第一电容连接所述第二时钟信号；

所述第二开关管的第二端连接所述第一电荷泵模块的第二端，所述第二开关管的控制端连接所述第三开关管的第二端；

所述第三开关管的第一端连接所述第一电荷泵模块的第一端，所述第三开关管的第二端连接所述第四开关管的第一端，所述第三开关管的控制端经所述第二电容连接所述第四时钟信号；

所述第四开关管的第二端连接所述第一电荷泵模块的第二端，所述第四开关管的控制端连接所述第一开关管的第二端；

所述第五开关管的第一端连接所述第一开关管的控制端，所述第五开关管的第二端连接所述第一开关管的第二端，所述第五开关管的控制端连接所述第一电荷泵模块的第一端；