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TWI892421B - 用於複數個電荷泵單元的泵送控制器 - Google Patents

用於複數個電荷泵單元的泵送控制器

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TWI892421B
TWI892421B TW113102362A TW113102362A TWI892421B TW I892421 B TWI892421 B TW I892421B TW 113102362 A TW113102362 A TW 113102362A TW 113102362 A TW113102362 A TW 113102362A TW I892421 B TWI892421 B TW I892421B
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盛 阮
義 阮
越 阮
山 阮
賢 黎
芳 阮
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美商超捷公司
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Abstract

在一個實例中，一種系統包括：複數個電荷泵單元，其係並聯連接以接收一輸入電壓，並產生大於該輸入電壓的一輸出電壓；以及，一泵送控制器，用於提供一泵送信號至該複數個電荷泵單元中之第一個電荷泵單元，並提供該泵送信號之順序延遲的變型至該複數個電荷泵單元中之其它的電荷泵單元。

Description

用於複數個電荷泵單元的泵送控制器
[優先權請求]
本申請案請求2023年2月2日提交之標題為「包含基於閂鎖器的自振盪電壓調節器之電荷泵」的美國臨時專利申請案第63/442,807號及2023年4月17日提交之標題為「用於複數個電荷泵單元的泵送控制器」的美國專利申請案第18/135,395號之優先權。
揭露一種用於提供泵送信號至複數個電荷泵單元的泵送控制器。
電荷泵通常用在半導體裝置中以產生大於可用電源電壓的電壓，而可用電源電壓通常以VDD表示。例如，在快閃記憶體系統中使用電荷泵以產生大於VDD 的電壓以進行程式化、抹除或讀取操作。
習知技藝包括具有並聯操作的多個電荷泵單元的設計。這些習知技藝設計中的一個限制是，因為每個電荷泵單元係根據共同的泵送信號同時開始其充電及放電操作，導致在每個充電週期開始時出現電力突湧，這會損壞對電流或電壓中之突湧為敏感的電路。習知技藝設計的另一個缺點是，如果電荷泵達到期望的電壓位準，充電操作有時會在停止之前持續一段時間，這導致其輸出高於期望的位準。
所需要的是一種改進的電荷泵設計及控制系統。
揭露一種用於複數個電荷泵的泵送控制器。
圖1描繪包括電壓調節器100的系統。電壓調節器100包括電荷泵單元102-1、102-2、102-3及102-4。電荷泵單元102-1、102-2、102-3及102-4被並聯連接，且每一者皆接收輸入電壓VDD並產生大於輸入電壓的輸出電壓VD25。在此實例中，四個電荷泵單元被並聯連接以提供輸出電壓VD25，以便能夠在沒有下降的情況下供電予所附接的負載。
電壓調節器100進一步包括泵送控制器101。泵送控制器101包括具有第一電阻器103及第二電阻器104的一分壓器，該分壓器在節點113處產生與輸出電壓VD25成比例關係的分壓V S。比較器106接收了在第一非反相輸入上的分壓V S及第二反相輸入上的參考電壓VREF，並將它們進行比較。當V S＞ VREF時，比較器106之輸出VDET為高位準，而當V S＜VREF時，比較器106之輸出則為低位準。電容器105將漣波從VD25轉換成V S，以加速比較器106。
閂鎖器107為具有重置信號的閘控D型閂鎖器，其係依據下列真值表來執行：
R D LAT Q
1 0/1 0/1 0
0 0/1 0 D
0 0/1 1 Q
信號RESET由未圖示的其它邏輯電路或控制器提供在閂鎖器107之重置埠R上。閂鎖器107之閂鎖器啟動埠LAT接收來自比較器106的信號VDET。閂鎖器107之資料埠D接收來自反相器112的信號，以下將詳述如前揭真值表所示，當確立重置埠R上的RESET信號時，無論資料埠D及閂鎖器啟動埠LAT所接收的值如何，其輸出Q為0。當未確立重置埠R上的RESET信號，而係確立由閂鎖器啟動埠LAT所接收的信號(這發生在V S＞VREF時，表示VD25已達到或超過期望的電壓)時，無論資料埠D隨後接收到的值如何，輸出Q會保持其位準。當未確立重置埠R上的RESET信號且未確立由閂鎖器啟動埠LAT所接收的信號(這發生在V S＜VREF 時，表示VD25小於期望的電壓且需要額外的泵送)時，輸出Q會是當時由資料埠D所接收的任何值。
輸出Q為信號PMP CLK，其係作為泵送信號而被提供至電荷泵單元102-1及延遲電路108之輸入。延遲電路108經歷其接收到的信號PMP CLK，但具有附加的延遲，以在延遲電路108之輸出處產生信號PMP CLK'。
PMP CLK'係作為泵送信號而被提供至電荷泵單元102-2及延遲電路109之輸入。延遲電路109經歷其接收到的信號PMP CLK'，但具有附加的延遲，以在延遲電路109之輸出處產生信號PMP CLK''。
PMP CLK''係作為泵送信號而被提供至電荷泵單元102-3及延遲電路110之輸入。延遲電路110經歷其接收到的信號PMP CLK''，但具有附加的延遲，以在延遲電路110之輸出處產生信號PMP CLK'''。
PMP CLK'''係作為泵送信號而被提供至電荷泵單元102-4及延遲電路111之輸入。延遲電路111經歷其接收到的信號PMP CLK'''，但具有附加的延遲，以在延遲電路111之輸出處產生信號PMP CLK''''。在此實例中，電荷泵單元102-4係複數個(電荷)泵單元102中的最後一個(電荷)泵單元。
反相器112接收信號PMP CLK''''，並產生PMP CLK''''的反相，然後將其作為資料信號提供在閂鎖器107之資料埠D。
最終結果是，當RESET為低位準且VDET為低位準時，泵送控制器產生一振盪的信號(PMP CLK)，並且產生該振盪的信號之多個順序延遲的變型(PMP CLK'、PMP CLK''、PMP CLK'''及PMP CLK'''')。當VDET變成高位準時，PMP CLK穩定地保持在其現有值，並且停止了振盪的信號(PMP CLK)及該振盪的信號之該等順序延遲的變型(PMP CLK'、PMP CLK''、PMP CLK'''及PMP CLK'''')之振盪。
因此，可以理解，電壓調節器100包括：複數個電荷泵單元102，用於接收輸入電壓(VDD)，並產生大於輸入電壓的輸出電壓(VD25)；以及，泵送控制器101，用於提供泵送信號(PMP CLK)至複數個泵單元中之第一個泵單元(例如，電荷泵單元102-1)，且提供泵送信號之各自的順序延遲的變型(PMP CLK'、PMP CLK''及PMP CLK''')至複數個泵單元中之其它泵單元(例如，電荷泵單元102-2、102-3及102-4)。
儘管在此實例中之電壓調節器100包括四個泵單元102，但是應該理解，電壓調節器100可替換地包括少於四個泵單元102或多於四個泵單元102。
圖2描繪電壓調節器100之時序圖200，且顯示了信號PMP CLK、VD25及VDET。與一些習知技藝系統不同，輸出電壓VD25不會經歷會導致輸出電壓高於期望值的額外充電週期(與VD25所示的虛線形成對比，其係表明VD25如何在一些習知技藝系統中經歷電壓升高)，其係起因於VDET被用作為對閂鎖器107的LAT輸入。也就是說，當VDET變成高位準時，閂鎖器107之輸出PMP CLK將保持在其當前狀態，且將停止振盪(與PMP CLK所示的虛線形成對比，其係表明PMP CLK在一些習知技藝系統中可能如何表現)。
圖3描繪操作圖1及圖2之電壓調節器100的方法300。方法300包括藉由並聯連接的複數個電荷泵單元以接收輸入電壓(301)；提供泵送信號至複數個電荷泵單元中之第一個電荷泵單元(302)；提供泵送信號之多個順序延遲的變型至複數個電荷泵單元中之其它的電荷泵單元(303)；以及，藉由複數個電荷泵單元以產生大於輸入電壓的輸出電壓(304)。
圖4描繪方法400。方法400為方法300中之提供泵送信號至複數個電荷泵單元中之第一個電荷泵單元(302)及提供泵送信號之多個順序延遲的變型至複數個電荷泵單元中之其它的電荷泵單元(303)之執行方法的一個實例。方法400包括將與輸出電壓成比例關係的電壓與參考電壓進行比較，以產生比較器輸出(401)；藉由具有重置埠的閘控D型閂鎖器以接收比較器輸出，以作為閂鎖器啟動信號(402)；藉由閘控D型閂鎖器以接收在資料埠上的資料信號及在重置埠上的重置信號(403)；藉由閘控D型閂鎖器以產生泵送信號，以作為輸出(404)；藉由各自的延遲電路以產生泵送信號之多個順序延遲的變型(405)；藉由反相器以接收包含有被提供至複數個電荷泵單元中之其它的電荷泵單元中之最後一個電荷泵單元的泵送信號之延遲的變型的輸入(406)；藉由反相器以產生輸出(407)；以及，將反相器之輸出作為資料信號提供至閂鎖器(408)。
應該注意，如本文所使用，術語「在…上方」及「在…上」均包括「直接在…上」(在其間沒有設置中間材料、元件或空間)及「間接在…上」(在其間設置有中間材料、元件或空間)。例如，「在基板上方」形成元件，可以包括：直接在基板上形成元件而其間沒有中間材料/元件，以及，間接在基板上形成元件而其間具有一個以上的中間材料/元件。
100:電壓調節器 101:泵送控制器 102:泵單元 102-1:電荷泵單元 102-2:電荷泵單元 102-3:電荷泵單元 102-4:電荷泵單元 103:第一電阻器 104:第二電阻器 105:電容器 106:比較器 107:閂鎖器 108:延遲電路 109:延遲電路 110:延遲電路 111:延遲電路 112:反相器 113:節點 200:時序圖 300:方法 301、302、303、304:(方法)步驟 400:方法 401、402、403、404、405、406、407、408:(方法)步驟 D:資料埠 LAT:閂鎖器啟動埠 PMP CLK:(泵送)信號 PMP CLK':(泵送信號的)延遲變型/信號 PMP CLK'':(泵送信號的)延遲變型/信號 PMP CLK''':(泵送信號的)延遲變型/信號 PMP CLK'''':(泵送信號的)延遲變型/信號 Q:輸出 R:重置埠 RESET:(重置埠上的)信號 VD25:輸出電壓 VDD:輸入電壓 VDET:(比較器之)輸出/信號 VREF:參考電壓 V S:分壓
圖1描繪包括一個泵送控制器及複數個電荷泵單元的電壓調節器之示意圖。
圖2描繪用於圖1的電壓調節器之時序圖。
圖3及圖4描繪圖1的電壓調節器之操作方法之步驟圖。
100:電壓調節器
101:泵送控制器
102-1:電荷泵單元
102-2:電荷泵單元
102-3:電荷泵單元
102-4:電荷泵單元
103:第一電阻器
104:第二電阻器
105:電容器
106:比較器
107:閂鎖器
108:延遲電路
109:延遲電路
110:延遲電路
111:延遲電路
112:反相器
113:節點

Claims (16)

  1. 一種電荷泵送系統，包括： 複數個電荷泵單元，並聯連接以接收一輸入電壓，並產生大於該輸入電壓的一輸出電壓；以及 一泵送控制器，用於提供一泵送信號至該複數個電荷泵單元中之第一個電荷泵單元，並提供該泵送信號之多個順序延遲的變型至該複數個電荷泵單元中之其它的電荷泵單元， 其中，該泵送控制器包括： 一分壓器，用於接收該輸出電壓，並在一節點處產生一較低的電壓，而該分壓器包括一第一電阻器，其係在該節點處耦接至一第二電阻器，其中，該第一電阻器接收該輸出電壓；以及 一電容器，耦接在該輸出電壓與該節點之間。
  2. 如請求項1之系統，其中，該泵送控制器包括： 一比較器，包括耦接至該節點的一第一輸入、耦接至一參考電壓的一第二輸入以及一輸出。
  3. 如請求項2之系統，其中，該泵送控制器包括： 一閂鎖器，回應於在一閂鎖器啟動埠上接收的來自該比較器的輸出、在一資料埠上接收的一資料信號以及在一重置埠上接收的一重置信號，以產生一閂鎖器輸出。
  4. 如請求項3之系統，其中，該閂鎖器輸出係作為該泵送信號而被提供至該複數個電荷泵單元中之該第一個電荷泵單元。
  5. 如請求項4之系統，其中，該泵送控制器包括： 多個延遲電路，用於產生該泵送信號之該等順序延遲的變型。
  6. 如請求項5之系統，其中，該泵送控制器包括： 一反相器，用於接收被提供至該複數個電荷泵單元中之該等其它的電荷泵單元中之最後一個電荷泵單元的泵送信號之延遲的變型以作為一輸入，並且產生一輸出， 其中，該反相器之輸出係作為該資料信號而被提供至該閂鎖器。
  7. 一種電荷泵送方法，包括： 藉由並聯連接的複數電荷泵單元以接收一輸入電壓； 提供一泵送信號至該複數個電荷泵單元中之第一個電荷泵單元； 提供該泵送信號之多個順序延遲的變型至該複數個電荷泵單元中之其它的電荷泵單元； 藉由該複數個電荷泵單元以產生大於該輸入電壓的一輸出電壓； 將與該輸出電壓成比例關係的一電壓與一參考電壓進行比較，以產生一比較器輸出； 藉由具有一重置埠的一閘控D型閂鎖器，以在一閂鎖器啟動埠上接收該比較器輸出； 藉由該閂鎖器以接收在一資料埠上的一資料信號及在一重置埠上的一重置信號；以及 藉由該閂鎖器以產生該泵送信號以作為一輸出。
  8. 如請求項7之方法，包括： 藉由各自的延遲電路以產生該泵送信號之該等順序延遲的變型。
  9. 如請求項8之方法，包括： 藉由一反相器以接收包含有被提供至該複數個電荷泵單元中之該等其它的電荷泵單元中之最後一個電荷泵單元的泵送信號之延遲的變型的一輸入；以及 藉由該反相器以產生一輸出。
  10. 如請求項9之方法，包括： 將該反相器之輸出作為該資料信號提供至該閂鎖器。
  11. 一種電荷泵送系統，包括： 一電壓調節器，產生用於並聯連接的複數個泵單元中之第一個泵單元的一泵送信號，並且產生用於該複數個泵單元中之其它的泵單元的該泵送信號之多個順序延遲的變型； 一分壓器，用於從該複數個泵單元接收一輸出電壓，並且在一節點處產生與該輸出電壓成比例關係的一電壓，而該分壓器包括一第一電阻器，其係在該節點處耦接至一第二電阻器，其中，該第一電阻器接收該輸出電壓；以及 一電容器，包括接收該輸出電壓的一第一板及耦接至該節點的一第二板。
  12. 如請求項11之系統，包括： 一比較器，包括耦接至該節點的一第一輸入、耦接至一參考電壓的一第二輸入以及一輸出。
  13. 如請求項12之系統，包括： 一閂鎖器，回應於在一閂鎖器啟動埠上接收的來自該比較器的輸出、在一資料埠上接收的一資料信號以及在一重置埠上接收的一重置信號，以產生一閂鎖器輸出。
  14. 如請求項13之系統，其中，該閂鎖器輸出係被提供作為該泵送信號。
  15. 如請求項14之系統，包括： 多個延遲電路，用於產生該泵送信號之該等順序延遲的變型。
  16. 如請求項15之系統，包括： 一反相器，用於接收該泵送信號之該等順序延遲的變型之最後一個變型以作為一輸入，並且產生被提供至該閂鎖器的一輸出以作為該資料信號。
TW113102362A 2023-02-02 2024-01-22 用於複數個電荷泵單元的泵送控制器 TWI892421B (zh)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0902525A2 (en) * 1997-09-12 1999-03-17 Information Storage Devices, Inc. Method and apparatus for reducing power supply current surges in a charge pump using a delayed clock line
US20120300552A1 (en) * 2011-05-23 2012-11-29 Freescale Semiconductor, Inc. Charge pump circuit with fast start-up
US8493134B2 (en) * 2010-03-23 2013-07-23 Qualcomm Incorporated Method and apparatus to provide a clock signal to a charge pump
US20160291629A1 (en) * 2015-04-01 2016-10-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Charge pump and voltage generation circuit
US11037636B2 (en) * 2019-05-14 2021-06-15 Micron Technology, Inc. Memory devices including voltage generation systems

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7613051B2 (en) * 2007-03-14 2009-11-03 Apple Inc. Interleaving charge pumps for programmable memories
US12374992B2 (en) * 2021-06-30 2025-07-29 Skyworks Solutions, Inc. Controller for radio-frequency switches
CN114421760B (zh) * 2022-01-14 2025-10-17 中国电子科技集团公司第二十四研究所 时间交织电荷泵内电源产生电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0902525A2 (en) * 1997-09-12 1999-03-17 Information Storage Devices, Inc. Method and apparatus for reducing power supply current surges in a charge pump using a delayed clock line
US8493134B2 (en) * 2010-03-23 2013-07-23 Qualcomm Incorporated Method and apparatus to provide a clock signal to a charge pump
US20120300552A1 (en) * 2011-05-23 2012-11-29 Freescale Semiconductor, Inc. Charge pump circuit with fast start-up
US20160291629A1 (en) * 2015-04-01 2016-10-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Charge pump and voltage generation circuit
US11037636B2 (en) * 2019-05-14 2021-06-15 Micron Technology, Inc. Memory devices including voltage generation systems

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