JP2009148000A - Power supply circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源回路に関し、特に、コストおよび消費電力を低減するための技術に関する。 The present invention relates to a power supply circuit, and more particularly to a technique for reducing cost and power consumption.
従来から、マイコン等には、フラッシュメモリやEEPROM等の不揮発性メモリが使用されている。例えばフラッシュメモリでは、メモリセルへの書き込みや消去時に、トンネル効果またはチャネルホットエレクトロンを使用する。その際、5〜10V程度の高電圧が必要となるが、この高電圧は、フラッシュメモリモジュール内部のチャージポンプ等の昇圧回路で発生させるのが一般的である(例えば、特許文献1〜2)。 Conventionally, a nonvolatile memory such as a flash memory or an EEPROM is used for a microcomputer or the like. For example, in a flash memory, a tunnel effect or channel hot electrons are used when writing or erasing a memory cell. At that time, a high voltage of about 5 to 10 V is required, but this high voltage is generally generated by a booster circuit such as a charge pump inside the flash memory module (for example, Patent Documents 1 and 2). .
また、昇圧回路としては、ゲートがドレインにダイオード接続されたMOSトランジスタを直列に複数段接続し、前記MOSトランジスタ間のノードにそれぞれ接続された複数の容量へクロック信号と当該クロック信号の反転信号とを交互に入力させる所謂Dickson型チャージポンプ回路、あるいはその改良型が用いられることが多い(例えば、非特許文献1〜4)。 Further, as a booster circuit, a plurality of MOS transistors whose gates are diode-connected to their drains are connected in series, and a clock signal and an inverted signal of the clock signal are connected to a plurality of capacitors respectively connected to nodes between the MOS transistors. In many cases, a so-called Dickson type charge pump circuit or an improved version thereof is used (for example, Non-Patent Documents 1 to 4).
Dickson型チャージポンプ回路においては、MOSトランジスタ1個あたりの電圧増幅値Vgaは、入力される電源電圧VCCとMOSトランジスタの閾値電圧Vthとを用いて、Vga=VCC−Vthとなる。従って、出力される電圧VPPの最大値VPPmaxは、ポンプ段数Nをさらに用いて、VPPmax=(N+1)×(VCC−Vth)となる。 In the Dickson type charge pump circuit, the voltage amplification value Vga per MOS transistor becomes Vga = VCC−Vth using the input power supply voltage VCC and the threshold voltage Vth of the MOS transistor. Therefore, the maximum value VPPmax of the output voltage VPP is VPPmax = (N + 1) × (VCC−Vth) by further using the pump stage number N.
電源電圧VCCの動作範囲が広範囲(例えばVCC=2〜5V)に及ぶDickson型チャージポンプ回路を設計する場合、電源電圧VCCが下限のときでも供給能力を満たすよう、電圧下限(VCC=2V)の能力でポンプサイズを決めている。しかし、この回路を電源電圧が高い側(VCC=5V)で使用すると供給能力が過剰となり、様々な問題点が発生することになる。 When designing a Dickson type charge pump circuit in which the operating range of the power supply voltage VCC extends over a wide range (eg, VCC = 2 to 5V), the voltage lower limit (VCC = 2V) is satisfied so that the supply capability is satisfied even when the power supply voltage VCC is the lower limit. The pump size is determined by the capacity. However, if this circuit is used on the higher power supply voltage side (VCC = 5V), the supply capacity becomes excessive, and various problems occur.
第1の問題点は、電源電圧VCCの高電圧側で、チャージポンプ回路から出力される電圧VPPのリップルが大きくなることである。電源電圧VCCの低電圧側でも、必要な供給能力を満たそうとすると、チャージポンプの各段のCAP容量(C)を大きくするか、動作周波数(f)を上げる必要がある(i=CVf)。しかし、これをそのまま高電圧側で使用すると能力過剰となり、出力される電圧VPPのリップルが大きくなる。リップルを低減させて安定した電圧VPPを得るためには、電圧VPPに与えられるデカップル容量CAPを増やす必要がある。しかし、大容量のデカップル容量CAPを搭載した場合には、モジュール面積が増大しチップコストが上昇することになる。 The first problem is that the ripple of the voltage VPP output from the charge pump circuit increases on the high voltage side of the power supply voltage VCC. In order to satisfy the necessary supply capability even on the low voltage side of the power supply voltage VCC, it is necessary to increase the CAP capacity (C) of each stage of the charge pump or increase the operating frequency (f) (i = CVf). . However, if this is used on the high voltage side as it is, the capacity becomes excessive and the ripple of the output voltage VPP becomes large. In order to obtain a stable voltage VPP by reducing ripple, it is necessary to increase the decoupling capacitance CAP given to the voltage VPP. However, when a large-capacity decoupling capacitor CAP is mounted, the module area increases and the chip cost increases.
第2の問題点は、電源電圧VCCの高電圧側で、消費電力が大きくなることである。すなわち、低い電源電圧VCCを入力させてポンピングにより高い電圧VPPを出力させるためには、ポンプ段数Nを増やす必要がある。例えば、VCC=2V、Vth=0.3VでVPP=10Vを実現するためには、N>10÷(2−0.3)−1より、5段以上の段数が必要となる。しかし、VCC=5V、Vth=0.3VでVPP=10Vを実現するためには、N>10÷(5−0.3)−1より、2段で十分という計算になる。ポンプ段数Nが増えれば増えるほど、チャージポンプの電流効率が低下するので消費電力が増大する。従って、低電圧側を基準にチャージポンプの段数を5段にしてしまうと、高電圧側では、2段のポンプしか必要ないにもかかわらず5段のポンプを動作させることとなるので、本来は必要ない筈の電流ロスが生じることとなる。 The second problem is that power consumption increases on the high voltage side of the power supply voltage VCC. That is, in order to input a low power supply voltage VCC and output a high voltage VPP by pumping, it is necessary to increase the number of pump stages N. For example, in order to realize VPP = 10V with VCC = 2V, Vth = 0.3V, N> 10 ÷ (2-0.3) −1 requires five or more stages. However, in order to realize VPP = 10V with VCC = 5V, Vth = 0.3V, N> 10 ÷ (5-0.3) −1, so that two stages are sufficient. As the number of pump stages N increases, the current efficiency of the charge pump decreases and the power consumption increases. Therefore, if the number of stages of the charge pump is set to 5 on the basis of the low voltage side, on the high voltage side, although only 2 stages of pumps are required, the 5 stages of pumps are operated. An unnecessary soot current loss will occur.
本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、コストおよび消費電力を低減できる電源回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a power supply circuit capable of reducing cost and power consumption.
本発明の一実施の形態において、比較器は、電源電圧の分圧を所定の参照電圧と比較している。比較の結果、電源電圧の分圧が所定の参照電圧より大きい場合には、チャージポンプ回路が能力過剰の状態であると判定し、Lレベルの信号を出力することにより、AND素子の出力をLレベルとする。すなわち、最終段の容量にクロック信号の反転信号を入力させないことにより、最終段のポンプを非活性とする。 In one embodiment of the present invention, the comparator compares the divided power supply voltage with a predetermined reference voltage. As a result of the comparison, when the divided voltage of the power supply voltage is larger than a predetermined reference voltage, it is determined that the charge pump circuit is in an overcapacity state, and an L level signal is output, whereby the output of the AND element is reduced to L Level. In other words, the pump of the final stage is deactivated by not inputting the inverted signal of the clock signal to the capacity of the final stage.
本発明においては、非活性とした容量の充放電に必要な電流を削減できるので、消費電力を低減することができる。また、非活性とした容量とMOSトランジスタとがRCフィルタとして機能するので、出力電圧のリップルを低減することができる。従って、リップルを低減するための大容量のデカップル容量を減らすことが可能となり、モジュール面積の増大によるチップコストの上昇を防ぐことができる。 In the present invention, the current required for charging and discharging the deactivated capacity can be reduced, so that power consumption can be reduced. In addition, since the deactivated capacitor and the MOS transistor function as an RC filter, output voltage ripple can be reduced. Therefore, it is possible to reduce a large decoupling capacity for reducing the ripple, and it is possible to prevent an increase in chip cost due to an increase in module area.
<基礎技術>
図1は、基礎技術に係るフラッシュメモリ内蔵マイコンの構成を示す概略ブロック図である。
<Basic technology>
FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of a microcomputer with built-in flash memory according to the basic technology.
フラッシュメモリモジュール1は、データバスによりマイコン7とのデータの送受信を行っており、マイコン7からの制御信号により制御されている。 The flash memory module 1 transmits / receives data to / from the microcomputer 7 via a data bus, and is controlled by a control signal from the microcomputer 7.
フラッシュメモリモジュール1は主にメモリアレイ4、デコーダ3、センスアンプ8、制御回路6、電源回路5、及び電源切替回路2で構成されている。
The flash memory module 1 mainly includes a
以下、フラッシュメモリモジュール1の読み出し経路について説明する。 Hereinafter, the read path of the flash memory module 1 will be described.
複数のメモリセルを含むメモリセルアレイ4にはセンスアンプ8が接続され、メモリセルからのデータの読み出しはセンスアンプ8によって行われる。読み出し時には、フラッシュメモリモジュール1に入力されたアドレス信号に従ってワード線およびコラム選択線(いずれも図示せず)によって一つのメモリセルが選択され、ビット線(図示せず)を介してセンスアンプ8に接続される。選択されたワード線にある一定電圧を印加し、そのワード線に接続されているメモリセルが流す電流がある一定値より多いか少ないかでメモリセルに蓄えられた情報が0であるか1であるかを判別する。このとき、メモリセルの閾値電圧Vthが、印加されたワード線電圧よりも高い状態であれば、メモリセルに電流が流れにくいので0と判別し、閾値電圧Vthが、印加されたワード線電圧よりも低い状態であれば、電流が流れやすくなるので1と判別する。
A
図2は、基礎技術に係るDickson型チャージポンプ回路の本体であるチャージポンプ回路本体100を示す回路図である。図2のチャージポンプ回路本体100は、図1の電源回路5に内蔵され、昇圧回路として機能する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a charge pump circuit
図2に示されるように、チャージポンプ回路本体100においては、ゲートがドレインにダイオード接続されたMOSトランジスタTR1を直列に複数個(ここでは5個)接続している。当該ダイオード接続されたMOSトランジスタTR1はPMOSで構成することも可能であるが、ここでは一例としてNMOSにて説明する。NMOSトランジスタTR1間のノードにそれぞれ接続された複数の(ここではN=4段)容量C1へは、バッファB1を介して、クロック信号CLKと当該クロック信号の反転信号ICLKとが交互に入力される。チャージポンプ回路本体100においては、電源電圧VCCが入力され、ポンピングされ、電圧VPPが出力される。
As shown in FIG. 2, in the charge pump circuit
図3は、図2のチャージポンプ回路本体100を適用したチャージポンプ回路200を示す回路図である。チャージポンプ回路200においては、出力される電圧VPPの分圧を比較器COMP1により所定のVref(参照電圧)と比較している。比較の結果、電圧VPPの分圧が参照電圧Vrefより大きい場合には、クロック信号CLKを生成しているリングオシレータROを停止させることにより、全段のポンプにおいて、クロック信号CLKの供給を停止している。これにより、電圧VPPを、最大値VPPmax以下の所望のレベルで一定に保つような制御を行うことができる。なお、電圧VPPには、リップルを低減させてVPP電圧を安定化させるために、大容量のデカップル容量CAPが与えられている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a
図4は、図2のチャージポンプ回路本体100の改良型からなるチャージポンプ回路本体101を示す回路図である。図4のチャージポンプ回路本体101において、ゲートがドレインにダイオード接続されたNMOSトランスファTF1は、図2のチャージポンプ回路本体100におけるゲートがドレインにダイオード接続されたNMOSトランジスタTR1に相当する。なお、NMOSトランスファTF1,TF2は、2個のNMOSトランジスタを、各ゲートが互いに反対側に配置されるように組み合わせて配置した素子である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a charge
図4に示されるように、チャージポンプ回路本体101においては、一方のゲートがドレインにダイオード接続されたNMOSトランスファTF1と、NMOSトランスファTF2のゲートとドレインとの間に接続されゲートがNMOSトランスファTF1(TF2)のソースに接続されたNMOSトランジスタTR2との組を直列に複数組(ここでは5組)接続している。NMOSトランスファTF1(TF2)間のノードにそれぞれ接続された複数の容量C1へクロック信号CLKPと当該クロック信号の反転信号ICLKPとがバッファB1を介して交互に入力されるとともに、NMOSトランスファTF2のゲートにそれぞれ接続された複数の容量C2へクロック信号CLKPよりHレベル期間が短いクロック信号CLKGと当該クロック信号の反転信号ICLKGとがバッファB2を介して交互に入力される。チャージポンプ回路本体101においては、チャージポンプ回路本体100と同様に、電源電圧VCCが入力され、ポンピングされ、電圧VPPが出力される。
As shown in FIG. 4, in the charge
図5は、クロック信号CLKからクロック信号CLKP,CLKGを生成するクロック生成回路CLKGENの構成を示す回路図の一例である。また、図6は、図5のクロック生成回路CLKGENにより生成されるクロック信号CLKP,CLKGを示すタイミングチャートである。 FIG. 5 is an example of a circuit diagram illustrating a configuration of a clock generation circuit CLKGEN that generates clock signals CLKP and CLKG from a clock signal CLK. FIG. 6 is a timing chart showing clock signals CLKP and CLKG generated by the clock generation circuit CLKGEN of FIG.
図5に示されるように、クロック信号CLKを、遅延回路Delayで所定の時間遅延させることにより、クロック信号CLKDが生成される。クロック信号CLKPは、クロック信号CLK,CLKDをNOR素子へ入力し、その出力をインバータで反転させることにより生成される。クロック信号CLKGは、クロック信号CLK,CLKDをNAND素子へ入力し、その出力をインバータで反転させることにより生成される。これにより、図6に示されるように、クロック信号CLKGにおいて、Hレベル期間を、クロック信号CLKPより短くすることが可能となる。 As shown in FIG. 5, the clock signal CLKD is generated by delaying the clock signal CLK by a delay circuit Delay for a predetermined time. The clock signal CLKP is generated by inputting the clock signals CLK and CLKD to the NOR element and inverting the output by an inverter. The clock signal CLKG is generated by inputting the clock signals CLK and CLKD to the NAND element and inverting the output by an inverter. Thereby, as shown in FIG. 6, in the clock signal CLKG, the H level period can be made shorter than that of the clock signal CLKP.
図7は、図4のチャージポンプ回路本体101を適用したチャージポンプ回路201を示す回路図である。チャージポンプ回路201においては、チャージポンプ回路200と同様に、出力される電圧VPPの分圧を比較器COMP1により所定のVref電圧(参照電圧)と比較している。比較の結果、電圧VPPの分圧が参照電圧Vrefより大きい場合には、クロック信号CLKを生成しているリングオシレータROを停止させることにより、全段のポンプにおいて、クロック信号CLKの供給を停止している(すなわち、クロック生成回路CLKGENによるクロック信号CLKP,CLKGの生成を停止している)。これにより、電圧VPPを、最大値VPPmax以下の所望のレベルで一定に保つような制御を行うことができる。なお、電圧VPPには、リップルを低減させVPP電圧を安定化させるために、大容量のデカップル容量CAPが与えられている。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a
また、図7においては、以下の説明の都合上、5個のNMOSトランスファTF1(TF2)間の4個のノードを、入力側から出力側へ向かって、ノードNODE1〜NODE4としている。また、5個のNMOSトランスファTF2の各ゲートを、入力側から出力側へ向かって、ゲートGX1〜GX5としている。 In FIG. 7, for convenience of the following description, four nodes between five NMOS transfer TF1 (TF2) are designated as nodes NODE1 to NODE4 from the input side to the output side. The gates of the five NMOS transfers TF2 are gates GX1 to GX5 from the input side to the output side.
図8は、図7において、ノードNODE2〜NODE4およびゲートGX3〜GX4付近を拡大した図である。また、図9は、クロック信号CLKP,CLKGの電位変化に応じたノードNODE2〜NODE4およびゲートGX3〜GX4の電位変化を示すタイミングチャートである。図9において、期間aは、クロック信号CLKPのHレベル期間に対応しており、期間bは、クロック信号CLKGのHレベル期間に対応しており、期間cは、クロック信号CLKPのLレベル期間に対応している。以下、図9を参照して、図8の各部の電位変化について説明する。 FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of nodes NODE2 to NODE4 and gates GX3 to GX4 in FIG. FIG. 9 is a timing chart showing potential changes of the nodes NODE2 to NODE4 and the gates GX3 to GX4 according to the potential changes of the clock signals CLKP and CLKG. In FIG. 9, a period a corresponds to the H level period of the clock signal CLKP, a period b corresponds to the H level period of the clock signal CLKG, and a period c corresponds to the L level period of the clock signal CLKP. It corresponds. Hereinafter, with reference to FIG. 9, the potential change of each part of FIG. 8 will be described.
期間aの初めに、クロックCLKPが立ち上がると、容量C1のカップリングにより、ノードNODE3の電位が立ち上がる。その後、少し遅れて、期間bの初めに、クロックCLKGが立ち上がると、容量C2のカップリングにより、ゲートGX4の電位が立ち上がる。ゲートGX4の電位がノードNODE3の電位より十分高い期間には、NMOSトランスファTF2がON状態となり、ノードNODE3からノードNODE4へ向かって電流が流れるので、ノードNODE3の電位は下降しノードNODE4の電位は上昇する。このようにして、順次、入力側から出力側へ向かって電流が流れることにより、出力される電位VPPが上昇していく。 When the clock CLKP rises at the beginning of the period a, the potential of the node NODE3 rises due to the coupling of the capacitor C1. Thereafter, with a slight delay, when the clock CLKG rises at the beginning of the period b, the potential of the gate GX4 rises due to the coupling of the capacitor C2. During a period in which the potential of the gate GX4 is sufficiently higher than the potential of the node NODE3, the NMOS transfer TF2 is turned on, and current flows from the node NODE3 toward the node NODE4. Therefore, the potential of the node NODE3 decreases and the potential of the node NODE4 increases. To do. In this way, current flows sequentially from the input side to the output side, so that the output potential VPP increases.
期間bの終わりに、クロックCLKGが立ち下がると、容量C2のカップリングにより、ゲートGX4の電位が立ち下がる。ゲートGX4の電位がノードNODE3の電位より低くなると、NMOSトランスファTF2がOFF状態となり、電流を流さなくなる。その後、期間aの終わりに、クロックCLKPが立ち下がると、容量C1のカップリングにより、ノードNODE3の電位が立ち下がる。このとき、NMOSトランスファTF2は既にOFF状態となっているので、ノードNODE4からノードNODE3へ電流が逆流することはない。すなわち、クロック信号CLKGにおいて、Hレベル期間を、クロック信号CLKPより短くすることにより、出力側から入力側への電流の逆流を防ぐことができる。 When the clock CLKG falls at the end of the period b, the potential of the gate GX4 falls due to the coupling of the capacitor C2. When the potential of the gate GX4 becomes lower than the potential of the node NODE3, the NMOS transfer TF2 is turned off and no current flows. After that, when the clock CLKP falls at the end of the period a, the potential of the node NODE3 falls due to the coupling of the capacitor C1. At this time, since the NMOS transfer TF2 is already in the OFF state, no current flows backward from the node NODE4 to the node NODE3. In other words, by making the H level period shorter than the clock signal CLKP in the clock signal CLKG, it is possible to prevent the backflow of current from the output side to the input side.
期間cの初めに、ノードNODE4の電位が立ち上がる。ノードNODE4に蓄えられた電荷は、出力側へ流れていくが、ノードNODE4はNMOSトランジスタTR2のゲートにも接続されているので、NMOSトランジスタTR2がONし、期間cにおいて、ゲートGX4の電位はノードNODE3の電位にプリチャージされる。 At the beginning of the period c, the potential of the node NODE4 rises. The charge stored in the node NODE4 flows to the output side, but since the node NODE4 is also connected to the gate of the NMOS transistor TR2, the NMOS transistor TR2 is turned on, and in the period c, the potential of the gate GX4 is changed to the node Precharged to the potential of NODE3.
すなわち、図7〜8のチャージポンプ回路201においては、クロック信号CLKP,CLKGの電源電圧VCCが比較的に低い場合には、NMOSトランスファTF2のゲートGX1〜GX5をクロック信号CLKGでブーストすることにより、電流効率を向上させている。
That is, in the
<実施の形態1>
基礎技術に係るチャージポンプ回路101,201は、出力される電圧VPPに応じて、全段のポンプにおいて、クロック信号CLKの供給を停止することを特徴とするものである。
<Embodiment 1>
The
一方、実施の形態1に係るチャージポンプ回路は、それに加えて、入力される電源電圧VCCに応じて、一部の段のクロックのバッファにおいて、クロック信号CLKの供給を停止することを特徴とするものである。 On the other hand, the charge pump circuit according to the first embodiment is characterized in that, in addition to this, the supply of the clock signal CLK is stopped in the clock buffers in some stages in accordance with the input power supply voltage VCC. Is.
図10は、本実施の形態に係るチャージポンプ回路200aを示す回路図である。図10のチャージポンプ回路200aは、基礎技術に係る図3のチャージポンプ回路200において、入力される電源電圧VCCに応じて、最終段のポンプへのクロック信号の反転信号ICLKの供給を停止するものである。図10において、図3と同様の要素には、同様の符号を付しているので、ここでの詳細な説明は省略する。
FIG. 10 is a circuit diagram showing the
図10のチャージポンプ回路200aは、図3のチャージポンプ回路200において、最終段のポンプに、バッファB1に代えてAND素子A1を設け、一方の入力端子へ、クロック信号の反転信号ICLKを、他方の入力端子へ、比較器COMP2から出力される信号IVPPHIDETPを、それぞれ入力させたものである。比較器COMP2は、電源電圧VCCの分圧VDIV1を所定のVref電圧(参照電圧)と比較している。比較の結果、電源電圧VCCの分圧VDIV1が参照電圧Vrefより大きい場合には、チャージポンプ回路200aが能力過剰の状態であると判定し、Lレベルの信号IVPPHIDETPを出力することにより、AND素子A1の出力をLレベルとする。
The
このように、本実施の形態に係るチャージポンプ回路200aは、入力される電源電圧VCCの分圧VDIV1が所定のVref電圧より大きい場合には、最終段の容量C1にクロック信号の反転信号ICLKを入力させないことにより、最終段のポンプを非活性とする。
As described above, when the divided voltage VDIV1 of the input power supply voltage VCC is larger than the predetermined Vref voltage, the
従って、非活性とした容量C1の充放電に必要な電流を削減できるので、消費電力を低減することができる。 Accordingly, the current required for charging / discharging the deactivated capacitor C1 can be reduced, so that power consumption can be reduced.
また、最終段のポンプにおいて、非活性とした容量C1とNMOSトランジスタTR1とがRCフィルタとして機能するので、電圧VPPのリップルを低減することができる。従って、大容量のデカップル容量CAPを減らすことが可能となり、モジュール面積の増大によるチップコストの上昇を防ぐことができる。 In the final stage pump, the deactivated capacitor C1 and the NMOS transistor TR1 function as an RC filter, so that the ripple of the voltage VPP can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the large-capacity decoupling capacitance CAP, and it is possible to prevent an increase in chip cost due to an increase in module area.
すなわち、本実施の形態に係るチャージポンプ回路200aによれば、コストおよび消費電力を低減可能な電源回路5を提供することができる。
That is, according to the
なお、上述においては、最終段の一のクロックのバッファにおいてのみ、容量C1へのクロック信号の反転信号ICLKの入力を停止し非活性とする場合について説明した。しかし、最終段の一のクロックのバッファに限らず、他の段の一のクロックのバッファを非活性としてもよく、また、一のクロックのバッファに限らず、複数のクロックのバッファを非活性としてもよい。すなわち、チャージポンプ回路200aが能力過剰とならないように、一部の段のクロックのバッファを非活性とするものであればよい。
In the above description, the case where the input of the inverted signal ICLK of the clock signal to the capacitor C1 is stopped and deactivated only in the buffer of the clock of the last stage has been described. However, not only the buffer of one clock of the final stage, but also the buffer of one clock of another stage may be deactivated, and the buffer of multiple clocks may be deactivated, not limited to the buffer of one clock. Also good. That is, it is only necessary to deactivate the clock buffers of some stages so that the
<実施の形態2>
図11は、実施の形態2に係るチャージポンプ回路201aを示す回路図である。図11のチャージポンプ回路201aは、基礎技術に係る図7のチャージポンプ回路201において、入力される電源電圧VCCに応じて、最終段のポンプへのクロック信号の反転信号ICLKP,ICLKGの供給を停止するものである。図11において、図7と同様の要素には、同様の符号を付しているので、ここでの詳細な説明は省略する。
<
FIG. 11 is a circuit diagram showing the
図11のチャージポンプ回路201aは、図7のチャージポンプ回路201において、最終段のポンプに、バッファB1に代えてAND素子A1を設け、一方の入力端子へクロック信号の反転信号ICLKPを、他方の入力端子へ比較器COMP2から出力される信号IVPPHIDETPをそれぞれ入力させるとともに、バッファB2に代えてAND素子A2を設け、一方の入力端子へクロック信号の反転信号ICLKGを、他方の入力端子へ比較器COMP3から出力される信号IVPPHIDETGをそれぞれ入力させたものである。比較器COMP2,COMP3は、電源電圧VCCの分圧を所定のVref電圧(参照電圧)Vrefと比較している。比較の結果、電源電圧VCCの分圧VDIV1,VDIV2が参照電圧Vrefより大きい場合には、チャージポンプ回路201aが能力過剰の状態であると判定し、Lレベルの信号IVPPHIDETP,IVPPHIDETGを出力することにより、AND素子A1,A2の出力をLレベルとする。
The
なお、比較器COMP2へ入力される電源電圧VCCの分圧VDIV1と、比較器COMP3へ入力される電源電圧VCCの分圧VDIV2とは、同一電圧であってもよく、異なっていてもよい。 The divided voltage VDIV1 of the power supply voltage VCC input to the comparator COMP2 and the divided voltage VDIV2 of the power supply voltage VCC input to the comparator COMP3 may be the same voltage or different.
このように、本実施の形態に係るチャージポンプ回路201aは、入力される電源電圧VCCが所定の参照電圧より大きい場合には、最終段の容量C1,C2にクロック信号の反転信号ICLKP,ICLKGを入力させないことにより、最終段のポンプを非活性とする。
As described above, when the input power supply voltage VCC is higher than the predetermined reference voltage, the
従って、非活性とした容量C1,C2の充放電に必要な電流を削減できるので、消費電力を低減することができる。 Therefore, the current required for charging / discharging the deactivated capacitors C1 and C2 can be reduced, so that power consumption can be reduced.
また、最終段のポンプにおいて、非活性とした容量C1とNMOSトランスファTF1とがRCフィルタとして機能するので、電圧VPPのリップルを低減することができる。従って、大容量のデカップル容量CAPを減らすことが可能となり、モジュール面積の増大によるチップコストの上昇を防ぐことができる。 In the final stage pump, the deactivated capacitor C1 and the NMOS transfer TF1 function as an RC filter, so that the ripple of the voltage VPP can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the large-capacity decoupling capacitance CAP, and it is possible to prevent an increase in chip cost due to an increase in module area.
すなわち、本実施の形態に係るチャージポンプ回路201aによれば、コストおよび消費電力を低減可能な電源回路5を提供することができる。
That is, according to the
なお、上述においては、最終段の一のクロックのバッファにおいてのみ、容量C1,C2へのクロック信号の反転信号ICLKP,ICLKGの入力を停止し非活性とする場合について説明した。しかし、最終段の一のクロックのバッファに限らず、他の段の一のクロックのバッファを非活性としてもよく、また、一のクロックのバッファに限らず、複数のクロックのバッファを非活性としてもよい。すなわち、チャージポンプ回路201aが能力過剰とならないように、一部の段のクロックのバッファを非活性とするものであればよい。
In the above description, the case where the input of the inversion signals ICLKP and ICLKG of the clock signal to the capacitors C1 and C2 is stopped and inactivated only in the buffer of one clock of the final stage has been described. However, not only the buffer of one clock of the final stage, but also the buffer of one clock of another stage may be deactivated, and the buffer of multiple clocks may be deactivated, not limited to the buffer of one clock. Also good. That is, it is only necessary to deactivate the clock buffers of some stages so that the
また、上述においては、ポンプを非活性とする場合に、容量C1へのクロック信号の反転信号ICLKPの入力および容量C2へのクロック信号の反転信号ICLKGの入力の両方を停止する場合について説明したが、両方に限らず、いずれか一方の信号のみの入力を停止してもよい。図12は、AND素子A1へ入力される信号IVPPHIDETPおよびAND素子A2へ入力される信号IVPPHIDETGが、それぞれ、HレベルおよびLレベルである場合について(状態1〜4の4通り)、ポンピング能力すなわち電流供給能力の一例を示した図である。すなわち、必要とされる電流供給能力に応じて、状態2〜4のいずれかを適宜選択する制御を行えばよい。
In the above description, the case where both the input of the inverted signal ICLKP of the clock signal to the capacitor C1 and the input of the inverted signal ICLKG of the clock signal to the capacitor C2 are stopped when the pump is deactivated has been described. The input of only one of the signals may be stopped without being limited to both. FIG. 12 shows the pumping capability, that is, the current when the signal IVPPHIDETP input to the AND element A1 and the signal IVPPHIDETG input to the AND element A2 are at the H level and the L level, respectively (four states 1 to 4). It is the figure which showed an example of supply capability. That is, it is only necessary to perform control for appropriately selecting one of the
1 フラッシュメモリモジュール、2 電源切替回路、3 デコーダ、4 メモリアレイ、5 電源回路、6 制御回路、7 マイコン、8 センスアンプ、100a,101a チャージポンプ回路本体、200a,201a チャージポンプ回路、A AND素子、B バッファ、C,CAP 容量、CLKGEN クロック生成回路、COMP 比較器、Delay 遅延回路、RO リングオシレータ、TF NMOSトランスファ、TR NMOSトランジスタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flash memory module, 2 Power supply switching circuit, 3 Decoder, 4 Memory array, 5 Power supply circuit, 6 Control circuit, 7 Microcomputer, 8 Sense amplifier, 100a, 101a Charge pump circuit main body, 200a, 201a Charge pump circuit, A AND element , B buffer, C, CAP capacity, CLKGEN clock generation circuit, COMP comparator, Delay delay circuit, RO ring oscillator, TF NMOS transfer, TR NMOS transistor.
Claims (3)
前記チャージポンプ回路へ入力される電圧が所定の参照電圧より大きい場合には、前記複数の容量のうちの一部の容量に前記クロック信号または前記反転信号を入力させない
電源回路。 A charge pump in which a plurality of MOS transistors whose gates are diode-connected to the drain are connected in series, and a clock signal and an inverted signal of the clock signal are alternately input to a plurality of capacitors respectively connected to nodes between the MOS transistors A power supply circuit comprising a circuit,
A power supply circuit that does not allow the clock signal or the inverted signal to be input to some of the plurality of capacitors when a voltage input to the charge pump circuit is higher than a predetermined reference voltage.
前記チャージポンプ回路へ入力される電圧が所定の参照電圧より大きい場合には、前記複数の第一容量または第二容量のうちの一部の容量に前記第一または第二クロック信号または前記反転信号を入力させない
電源回路。 A set of a MOS transfer in which one gate is diode-connected to the drain and a MOS transistor connected between the other gate and the drain of the MOS transfer is connected in a plurality of stages in series, and each node between the MOS transfers is connected to each node. The first clock signal and the inverted signal of the first clock signal are alternately input to the plurality of first capacitors connected, and the second capacitor connected to the other gate of the MOS transfer is connected to the second capacitor. A power supply circuit including a charge pump circuit that alternately inputs a second clock signal having an H level period shorter than one clock signal and an inverted signal of the second clock signal,
When the voltage input to the charge pump circuit is larger than a predetermined reference voltage, the first or second clock signal or the inverted signal is supplied to a part of the plurality of first capacitors or second capacitors. Power supply circuit that does not input.
前記一部の容量は、入力側から出力側へ向かって最後段に配置された容量である
電源回路。 The power supply circuit according to claim 1 or 2,
The part of the capacitance is a power supply circuit which is a capacitance arranged at the last stage from the input side to the output side.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016194963A (en) * | 2015-04-01 | 2016-11-17 | 株式会社東芝 | Charge pump and voltage generation circuit |
| JP2020048326A (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | ローム株式会社 | Charge pump and semiconductor storage device |
| US11386935B2 (en) | 2020-03-13 | 2022-07-12 | Kioxia Corporation | Electronic circuit and semiconductor device |
-
2007
- 2007-12-11 JP JP2007319666A patent/JP2009148000A/en active Pending
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| JP2020048326A (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | ローム株式会社 | Charge pump and semiconductor storage device |
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