UA45463C2 - Пристрій для пoмноження напруги з малою залежністю вихідної напруги від напруги живлення - Google Patents

Abstract

Предмет заявки відноситься до пристрою для помноження напруги, що потрібна, наприклад, для ПППЗ ЕС із швидким паралельним стиранням. Вказаний пристрій для помноження напруги виконаний у вигляді виконаного на МОН-транзисторах багатокаскадного генератора накачки зарядів, оснащеного регулятором, здатним формувати імпульси накачки і вольтодобавки в залежності від напруги на виході пристрою. Крім того, для підвищення ефективності роботи регулятора частина вихідної напруги через подільник напруги підведена до основ транзисторів накачки і вольтодобавки. Перевагою винайденого пристрою є порівняно просте і надійне регулювання напруги на виході також і в інтегральних схемах, у яких припускаються значні коливання напруги живлення.

Description

Опис винаходу

Для програмування енергонезалежних пристроїв запам'ятовування, як, наприклад, ПППЗ ЕС із швидким 2 паралельним стиранням, застосовують отримані так званими генераторами накачки "високі значення напруги" - близько ЗОВ, причому ці генератори накачки напруги працюють за принципом ємнісного помноження напруги і містять по одному МОН-діоду й одному конденсатору на каскад накачки. В разі інтегральних схем, що повинні допускати значні коливання напруги живлення, використовують регульовані генератори накачки напруги, що значною мірою забезпечують постійне номінальне значення внутрішньої напруги. Ці генератори накачки заряду або напруги повинні бути розраховані таким чином, щоб і при малих значеннях напруги живлення, наприклад, 2,58, ще забезпечувалося номінальне значення внутрішньої напруги, наприклад, 58. Це призводить, однак, до того, що при високих напругах живлення, наприклад, 5В або 6В, за дуже короткий час досягається порівняно дуже висока напруга (20 або 308), що призводить до значних проблем при регулюванні.

В європейській заявці 0 350 462 описана схема регулювання напруги на виході помножувача напруги, в якій 72 тактові сигнали подаються від кільцевого генератора, частота котрого залежить від напруги на виході.

В європейській заявці 0 135 889 описано схему помноження напруги, у котрій основи р-канальних транзисторів жорстко з'єднані з напругою живлення, а основи п-канальних транзисторів жорстко з'єднані з опорним потенціалом.

В європейській заявці 0 678 970 описано схему помноження напруги, в котрій передбачені декілька однакових каскадів, які містять кожен два транзистори і два конденсатори, причому виводи основи усіх транзисторів мають спільний рівень напруги.

Найближчим до винаходу є описаний в статті А. ОШтелгама еї а). "А 5-М-Опіу Орегайоп О,буит Ріазй ЕЕРКОМ мій Ком Юесодег Зспете іп Тгіріе-УУеі! 5ігисіцге", ІЄЕЄЕ дотаї! ої Боїа е(айе Сігсийв, том 27, Мо 11 (1992) пристрій для помноження напруги, що містить послідовно з'єднані високовольтні р-МОН-транзистори накачки і с 29 додаткові транзистори вольтодобавки. Недоліком такої схеми є те, що внаслідок ефекту помноження напруги Ге) при незначних змінах напруги живлення вихідна напруга може коливатися у значних межах. Тому цей пристрій не придатний для інтегральних схем, що повинні припускати значні коливання напруги живлення.

Задачею винаходу є створення пристрою для помноження напруги, що має малу залежність напруги на виході від напруги накачки або, відповідно, від напруги живлення і є придатним для якомога ширшого діапазону о змін напруги живлення. (Се)

Ця задача вирішена у пристрої для помноження напруги, що містить, щонайменше, два транзистори накачки з'єднані послідовно, причому перший транзистор накачки з'єднаний безпосередньо з вводом напруги на вході, а т останній транзистор накачки безпосередньо або опосередковано з'єднаний з виводом напруги на виході 1 пристрою, при цьому затвори непарних транзисторів накачки через перші ємності з'єднані з виводом першого 32 тактового сигналу, а парні транзистори накачки через інші перші ємності з'єднані з виводом другого тактового З сигналу, причому непарні сполучні вузли послідовної схеми через другі ємності з'єднані з входом третього тактового сигналу і парні сполучні вузли послідовної схеми через інші другі ємності з'єднані з входом четвертого тактового сигналу, в якому згідно з винаходом вихід пристрою з'єднаний із регулятором, здатним « формувати перший, другий, третій і четвертий тактові сигнали таким чином, що при відповідній напрузі на вході З7З 70 встановлюється бажане значення напруги на виході, причому на виході пристрою встановлений подільник с напруги, вихід якого з'єднаний з виводами основ усіх транзисторів накачки. Завдяки цьому при зміні напруги "з живлення регулятор шляхом зміни тактових імпульсів намагається підтримувати сталою вихідну напругу, а частина вихідної напруги, підведена до основ транзисторів накачки, змінює зміщення вказаних основ, яке певною мірою компенсує зміну напруги живлення. 75 Крім того, згідно з винаходом затвор кожного транзистора накачки через відповідний транзистор те вольтодобавки з'єднаний з відповідним вузлом з'єднання з попереднім транзистором накачки, а затвор кожного 1 транзистора вольтодобавки з'єднаний з відповідним вузлом з'єднання з наступним транзистором накачки або входом пристрою, причому усі виводи основ транзисторів вольтодобавки і транзисторів накачки з'єднані з т виходом подільника напруги. Реалізація цих ознак також сприяє зменшенню залежності вихідної напруги від

Ге») 50 напруги живлення.

Згідно з винаходом, подільник напруги утворений послідовно з'єднаними р-канальним МОН-транзистором і с» струмообмежувальним елементом, виходом подільника напруги є вузол з'єднання першого виводу р-канального

МОН-транзистора і першого виводу струмообмежувального елемента, інший вивід якого з'єднаний з опорним потенціалом, причому інший вивід р-канального МОН-транзистора з'єднаний з виходом пристрою, а вивід 59 затвора р-канального МОН-транзистора з'єднаний з виводом напруги живлення.

ГФ) Використаний у подільнику напруги струмообмежувапьний елемент утворений двома послідовно з'єднаними т МОН-транзисторами у діодному включенні, що сприяє спрощенню технології виготовлення чіпа, оскільки в такому разі немає потреби у збільшенні типів напівпровідникових елементів.

Здатний формувати тактові імпульси накачки і вольтодобавки регулювальний пристрій містить 60 пропорційно-диференційний регулятор, який покращує динамічні характеристики регулювального пристрою.

Далі винахід пояснюється за допомогою креслень, на яких показано: фіг.1 - блок-схема пристрою, що відповідає винаходу, і фіг.2 - діаграма напруги на виході в залежності від напруги накачки для відомого пристрою для помноження напруги і пристрою, що відповідає даному винаходу.

На фіг.1, як приклад, показано виконаний відповідно до винаходу чотирикаскадний пристрій для одержання бо напруги на виході Мртр, причому перший каскад містить МОН-транзистор Х1 і п-МОН-транзистор У1, а також конденсатор 11 і конденсатор 12, другий каскад містить п-МОН-транзистори Х1, У2, а також конденсатори 21, 22, третій каскад містить п-МОН-транзистори ХЗ, УЗ, а також конденсатори 31, 32 і четвертий каскад містить п-МОН-транзистори Х4, У4, а також конденсатори 41 і 42 . Напругу на вході Міп у відповідному винаходові пристрої відведено до виводу транзистора Х1, причому цей вивід з'єднаний із виводом затвора транзистора У1 |і є входом першого каскаду. Затвор транзистора Х1 з'єднаний із виводом транзистора У1 і через конденсатор 11 з тактовим виводом 4. Вихід першого каскаду з'єднаний із другим виводом транзистора У1 і другим виводом транзистора Х71, а також через конденсатор 12 із тактовим виводом РІ. Вхід другого каскаду з'єднаний із виходом першого каскаду, а вихід другого каскаду з'єднаний з входом третього каскаду. Структура другого /о каскаду відповідає структурі першого каскаду, причому конденсатор 21 з'єднаний не як конденсатор 11 - з тактовим виводом 4, а з виводом тактового сигналу Е2, а конденсатор 22 не як конденсатор 12 - з виводом тактового сигналу Е1, а з виводом тактового сигналу ЕЗ. Третій і четвертий каскади за своєю структурою і за управлінням тактовими сигналами відповідають двом першим каскадам і під'єднані після другого каскаду. На виході четвертого каскаду передбачений включений у прямому напрямку діод 0, з виводу катода якого знімають 7/5 вихідну напругу Мртр.

Транзистори вольтодобавки У1...74 хоча і підвищують ефективність генератора напруги накачки, однак, не є обов'язково необхідними для винаходу.

З напруги живлення Май, що може коливатися, наприклад, між 2,5 і 5В, одержують тактові сигнали накачки Е1 і ЕЗ і тактові сигнали вольтодобавки Е2 і Б4, наприклад, за допомогою генератора і наступної тригерної логіки. Значення напруги тактових сигналів Р1...24 при цьому коливаються в тому ж діапазоні, що і напруга живлення. За допомогою блока регулювання, наприклад, пропорційно-диференціального блока регулювання РО, виконаного так, що при відповідному значенні напруги на вході Міп встановлюється бажане значення напруги на виході Мртр навіть без спеціального під'єднання виводів основи, якщо тільки є відповідний регулятор напруги.

Як блок регулювання може використовуватися також простий пропорційний регулятор або більш ефективний, с ов але й більш складний, пропорційно-інтегрально-диференційний (ПІД-) регулятор.

Крім того пристрій, що відповідає даному винаходу, містить регульований подільник напруги, що містить і) р-канальні транзистори МІ, М2 і М3З, причому ці транзистори М1...МЗ з'єднані послідовно і два транзистори М2 і

МУЗ з'єднані як струмообмежувальні діоди. Замість струмообмежувальних діодів можливими є також інші струмообмежувальні елементи, як, наприклад, один або декілька резисторів. На перший вивід транзистора М1 с зо подається напруга виходу Мртр, а другий вивід транзистора МІ, на затвор якого подається напруга Мав, з'єднаний з першим виводом транзистора М2, причому вузол сполучення подає напругу Му; на усі виводи основ ікс, транзисторів Х1...Х4, а також У1...74. Другий вивід і вивід затвора транзистора М2 з'єднані з виводом основи «г і першим виводом транзистора М3. Другий вивід і вивід затвора транзистора М3З з'єднані з опорним потенціалом дпа. о

У даному винаході наявний ефект керування основою високовольтних КМОН-транзисторів цілеспрямовано «Е використовують для того, щоб зробити більшим вплив генератора напруги накачки при малих напругах живлення Май і зменшити його - при високих напругах живлення Уа, що значно спрощує регулювання.

Регулювання спрощується, бо, як показано на Фіг. 2, розмах напруги Мртр, що підлягає регулюванню, при розмаху напруги Ма, в даному випадку, від 2,5В до 5,58, знижується від 12,68 аж до 4,58. «

Щоб задіяв ефект керування основою, амплітуда сигналу вольтрдобавки в генераторі накачки зарядів в с повинна знижуватися приблизно до 1 В. Подільник напруги на транзисторах М1...МЗ3 забезпечує, завдяки розв'язці напруги живлення Уда через затвор транзистора МІ, більш низьке значення напруги Му на виводах ;» основ транзисторів Х1...Х4 й, при необхідності, транзисторів У1...74 при високій напрузі живлення Май, що відповідає низькому коефіцієнту керування через основу.

При напрузі живлення Мас, наприклад, 2,58 напруга Мм/ на кишені становить, наприклад, 4,38 і при значеннях їх напруги живлення від близько 4,7В досягає постійного значення близько 0,78. При значенні напруги живлення

Ууда менше або рівному 3,18 паразитний струм витікання тече через зміщені в прямому напрямку діоди між о джерелом і р-кишенею транзисторів Х1...Х4 і, при необхідності, й транзисторів МУ1...74, за рахунок чого їх напруга Мм/ на кишені знижується. Для лінійно регульованого діапазону подільника напруги на транзисторах

М1...МЗ, тобто для напруг живлення між 3,18 і 4,78, досягається значення АМртр/АМадй близько 0,98/18

Ме, порівняно з 4,4В/18 - для пристрою без подільника напруги на транзисторах М1...МЗ3. Завдяки цій меншій 4) залежності вихідної напруги генератора накачки від напруги живлення Маа регулювання значно спрощується.

На фіг.2 показана діаграма, на котрій значення напруги на виході Мртр подано через амплітуду імпульсів вольтодобавки/накачки Е1...4 для відповідного даному винаходові пристрою у вигляді графа 1, а для в Відповідного пристрою без подільника напруги на транзисторах М1...МЗ - у вигляді графа 2. Амплітуда імпульсів накачки Е71 і ЕЗ відповідає при цьому напрузі живлення Май, і показана на фіг.2 діаграма, отже, відбиває (Ф, якісно також меншу залежність, у випадку відповідного винаходу пристрою, напруги накачки Мртр від напруги ка живлення Май. Бажано щоб імпульси вольтодобавки переважно мали амплітуду 18.

Claims (2)

60 Формула винаходу

1. Пристрій для помноження напруги з малою залежністю вихідної напруги від напруги живлення, у якому, щонайменше, два транзистори накачки з'єднані послідовно, причому перший транзистор накачки з'єднаний 65 безпосередньо з вводом напруги на вході, а останній транзистор накачки безпосередньо або опосередковано з'єднаний з виводом напруги на виході пристрою, при цьому затвори непарних транзисторів накачки через перші ємності з'єднані з виводом першого тактового сигналу, а парні транзистори накачки через інші перші ємності з'єднані з виводом другого тактового сигналу, причому непарні сполучні вузли послідовної схеми через другі ємності з'єднані з виводом третього тактового сигналу і парні сполучні вузли послідовної схеми через інші другі ємності з'єднані з виводом четвертого тактового сигналу, який відрізняється тим, що вихід пристрою з'єднаний із регулювальним пристроєм, здатним формувати перший, другий, третій і четвертий тактові сигнали таким чином, що при відповідній напрузі на вході встановлюється бажане значення напруги на виході, причому до виходу пристрою підєднаний подільник напруги, вихід якого з'єднаний з виводами основ усіх транзисторів накачки. 70

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що затвор кожного транзистора накачки через відповідний транзистор вольтодобавки з'єднаний з відповідним вузлом з'єднання з попереднім транзистором накачки, а затвор кожного транзистора вольтодобавки з'єднаний з відповідним вузлом з'єднання з наступним транзистором накачки або входом пристрою, причому усі виводи основ транзисторів вольтодобавки і транзисторів накачки з'єднані з виходом подільника напруги.

З. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що подільник напруги утворений послідовно з'єднаними р-канальним МОН-транзистором і струмообмежувальним елементом, виходом подільника напруж є вузол з'єднання першого виводу р-канального МОН-транзистора і першого виводу струмообмежувального елемента, інший вивід якого з'єднаний з опорним потенціалом, причому інший вивід р-канального МОН-транзистора з'єднаний з виходом пристрою, а вивід затвора р-канального МОН-транзистора з'єднаний з виводом напруги 2о живлення.

4. Пристрій за будь-яким з пунктів 1-3, який відрізняється тим, що струмообмежувальний елемент утворений, двома послідовно з'єднаними МОН-транзисторами у діодному включенні.

5. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що здатний формувати тактові імпульси накачки і вольтодобавки регулювальний пристрій містить пропорційно-диференційний регулятор. с щі 6) (зе) (Се) « ІФ) «

- . и? щ» 1 щ» (о) сю» іме) 60 б5