[发明专利]电荷泵装置与其校准方法

说明书

一种电荷泵装置，其包含第一电荷泵系统、第二电荷泵系统、开关晶体管和电压调整电路。第一电荷泵系统用于将第一电源电压转换为第一升压电压。第二电荷泵系统用于将第二电源电压转换为第二升压电压。开关晶体管耦接于第一电荷泵系统与第二电荷泵系统，且用于依据第二升压电压输出输出电压。开关晶体管包含接收第二升压电压的控制端、接收第一升压电压的第一端以及输出输出电压的第二端。电压调整电路耦接于第二端和第二电荷泵系统之间，且用于依据输出电压控制第二电荷泵系统以调整第二升压电压，以使输出电压趋近于目标输出值。上述电荷泵装置适用于高速操作且其输出电压几乎不受工艺误差所影响。

技术领域

本揭示文件有关一种电荷泵装置和相关的校准方法，尤指一种适应性补偿输出电压的电荷泵装置和相关的校准方法。

背景技术

电荷泵装置广泛地应用于快闪存储器和电子可抹除可程序化只读存储器(EEPROM)的周边电路，因为这些存储器装置需要高电压脉冲来编程或擦除数据。一般来说，电荷泵装置包含形成阵列的多个电荷泵单元，且每个电荷泵单元通过其中的多个开关和多个电容产生高于电力输入的电压的输出电压。对于不同的负载，电荷泵装置都应该要供应稳定的输出电压，即输出电压的涟波要够小。虽然电荷泵装置中可设置旁路电容以抑制涟波，但电荷泵装置本身的工艺误差、电力输入的变化以及负载大小的不确定性皆可能造成无法预期的涟波，进而导致电荷泵装置或负载操作于安全操作区域(safe operatingarea)之外。另外，在某些高性能的电子装置中，负载(例如存储器)的可操作时间小于100纳秒(nanoseconds)，导致电荷泵装置需要在极短的时间内决定其驱动能力。然而，目前已知的电荷泵装置的电路设计无法满足上述高速操作的需求，造成负载可能无法接收到足够的驱动电流。

发明内容

本揭示文件提供一种电荷泵装置，其包含第一电荷泵系统、第二电荷泵系统、开关晶体管和电压调整电路。第一电荷泵系统用于将第一电源电压转换为第一升压电压。第二电荷泵系统用于将相同或不同于第一电源电压的第二电源电压转换为第二升压电压。开关晶体管耦接于第一电荷泵系统与第二电荷泵系统，且用于依据第二升压电压输出输出电压。开关晶体管包含接收第二升压电压的控制端、接收第一升压电压的第一端以及输出输出电压的第二端。电压调整电路耦接于第二端和第二电荷泵系统之间，且用于依据输出电压控制第二电荷泵系统以调整第二升压电压，以使输出电压趋近于目标输出值。

在一些实施例中，第二电荷泵系统用于依据电压调整电路提供的电压调整信号产生第二升压电压。电压调整电路依据输出电压和目标输出值之间的比较结果，利用二元搜寻算法调整电压调整信号。

在一些实施例中，电压调整电路包含分压电路、比较器与计算电路。分压电路用于分压输出电压以产生分压后的输出电压。比较器用于比较分压后的输出电压与对应于目标输出值的参考电压以输出比较信号。计算电路耦接于比较器的输出节点，且用于输出电压调整信号至第二电荷泵系统以控制第二电荷泵系统调整第二升压电压。计算电路依据比较信号调整电压调整信号。

在一些实施例中，计算电路用于依据比较信号，利用二元搜寻算法调整电压调整信号。

在一些实施例中，上述的电荷泵装置还包含驱动能力设定电路。驱动能力设定电路耦接于包含多个第一电荷泵单元的第一电荷泵系统。驱动能力设定电路用于依据第一升压电压控制第一电荷泵系统调整多个第一电荷泵单元中致能的第一电荷泵单元的数量，以使第一升压电压趋近于目标升压值。

在一些实施例中，第一电荷泵系统依据驱动能力设定电路提供的驱动能力设定信号调整致能的第一电荷泵单元的数量。驱动能力设定电路依据第升压电压与目标升压值之间的比较结果，利用二元搜寻算法调整驱动能力设定信号。

在一些实施例中，驱动能力设定电路包含计数器与计算电路。计数器耦接于第一电荷泵系统，且用于将第一升压电压在预设时段中大于目标升压值的次数与阈值进行比较，以输出致能信号。计算电路耦接于计数器，且用于提供驱动能力设定信号至第一电荷泵系统，以控制第一电荷泵系统调整致能的第一电荷泵单元的数量。计算电路依据致能信号调整驱动能力设定信号。