CN03149059.X
2003.06.20
CN1567688A
2005.01.19
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有权
授权|||实质审查的生效|||公开
H02M3/06; H02M1/14; G05F3/08
旺宏电子股份有限公司;
阙隆一; 林俞伸
台湾省新竹科学工业园区
北京市柳沈律师事务所
王志森;黄小临
一种电荷泵的稳压装置。电荷泵依据时钟信号工作而输出一输出电压。稳压装置包括稳压电容。稳压电容一端与电荷泵的输出端耦接，另一端接收反相的时钟信号。
1.一种电荷泵的稳压装置，该电荷泵依据一时钟信号工作而输出一输出 电压，该装置包括： 一稳压电容，一端与该电荷泵的输出端耦接，另一端接收反相的该时钟 信号。 2.如权利要求1所述的电荷泵的稳压装置，其中该电荷泵输出该输出电 压至一负载，该稳压电容的电容值小于该负载的电容值。 3.如权利要求1所述的电荷泵的稳压装置，其中该电荷泵为二相。 4.一种电荷泵的稳压装置，该电荷泵依据一第一时钟信号、一第二时钟 信号、一第三时钟信号及一第四时钟信号而输出一输出电压，该装置包括： 一第一稳压电容，一端与该电荷泵的输出端耦接，另一端接收反相的该 第一时钟信号； 一第二稳压电容，一端与该电荷泵的输出端耦接，另一端接收反相的该 第二时钟信号； 一第三稳压电容，一端与该电荷泵的输出端耦接，另一端接收反相的该 第三时钟信号；以及 一第四稳压电容，一端与该电荷泵的输出端耦接，另一端接收反相的该 第四时钟信号； 5.如权利要求4所述的电荷泵的稳压装置，其中该电荷泵输出该输出电 压至一负载，该第一、第二、第三及第四稳压电容的电容值小于该负载的电 容值。
电荷泵的稳压装置技术领域 本发明关于一种稳压装置，且特别是有关于一种用于电荷泵的稳压装 置。 背景技术 电荷泵可用于提高电压。例如在可抹写的闪速存储器存中，一般的读取 只要低电压，例如3V，写入则需高电压，例如12V。但一般的集成电路芯片 的电源电压通常不高，例如为3V，若需要大于3V的工作电压时，例如12V， 就可用电荷泵来提高直流电压。 传统的电荷泵有二相(2phase)、四相(4phase)等等的种类。在此以二相 的电荷泵为例进行说明。图1是传统二相电荷泵电路示意图。二相电荷泵100 包括二极管D1、D2、D3、D4、电容C1、C2及C3。为了说明方便，假设二 极管D1、D2、D3及D4为理想二极管，其导通(turn-on)电压为0。二极管 D1的正端耦接于直流电源Vdd，其负端与二极管D2的正端及电容C1的一 端耦接于节点N1。电容C1的另一端则接收一时钟信号CLK。二极管D2的 负端与二极管D3的正端及电容C2的一端耦接于节点N2。电容C2的另一 端则接收一反相时钟信号CLK′。二极管D3的负端与二极管D4的正端及电 容C3的一端耦接于节点N3。电容C3的另一端则接收时钟信号CLK。二极 管D4的负端电压即为输出的泵激电压Vo。 图2A是电荷泵的各节点的电压示意图。直流电源Vdd的电压为3V， 时钟信号CLK的高电平为3V，低电平为0V。初始时节点N1的电压V(N1) 亦为3V。当时钟信号CLK转变为高电平时，由于电容C1的两端电压仍为 3V，使得节点N1的电压V(N1)升高为6V。同理，节点N2的电压V(N1)为 9V，节点N3的电压V(N3)为12V，使得输出电压Vo为12V。 图2B为传统的电荷泵的输出电压的示意图。电荷泵一级一级地提高电 压后，输出的电压No为12V。然而，由于电容C3有放电的效应，当耦接于 电容C3的时钟信号CLK降为低电平时，输出电压Vo即开始略微下降，直 到下一个高电平的时钟信号CLK时，输出电压Vo又开始上升。输出电压Vo 上下之间的差严重的话可能约1V，使得实际上的输出电压的波形稍有纹波而 不够理想。 发明内容 有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种电荷泵的稳压装置。 根据本发明的目的，提出一种电荷泵的稳压装置。电荷泵依据时钟信号 工作而输出一输出电压。稳压装置包括稳压电容。稳压电容一端与电荷泵的 输出端耦接，另一端接收反相的时钟信号。 为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选 实施例，并配合附图，详细说明如下。 附图说明 图1是传统二相电荷泵电路示意图。 图2A是电荷泵的各节点的电压示意图。 图2B是电荷泵的输出电压的示意图。 图3是依照本发明一优选实施例的一种电荷泵的稳压装置示意图。 图4是依照本发明的稳压装置而得的电荷泵输出电压波形图。 图5是本发明的电荷泵的稳压装置应用于四相电荷泵的示意图。 图式标号说明 100：二相电荷泵 500：四相电荷泵 具体实施方式 电荷泵由于利用电容实现使直流电压升压的效果，不可避免地会使输出 波形稍有纹波。本发明的构思即是在电荷泵的输出端耦合一稳压波形，与电 荷泵的输出电压Vo的纹波相反，而使输出电压Vo的波形较为和缓，以提升 供电的品质。 图3是依照本发明一优选实施例的一种电荷泵的稳压装置示意图。该例 的电荷泵以二相电荷泵100为例。稳压装置与二相电荷泵100耦接。电荷泵 100依据时钟信号CLK将输入的电压Vdd升压为输出电压Vo。稳压装置包 括稳压电容Cs。稳压电容Cs的一端与电荷泵100的输出端耦接，另一端则 接收时钟信号CLK′。时钟信号CLK′为时钟信号CLK的反相信号。 在此先说明电荷泵100的工作原理。初始时节点N1的电压V(N1)亦为 3V。当时钟信号CLK转变为为高电平时，由于电容C1的两端电压仍为3V， 使得节点N1的电压V(N1)升高为6V。同理，节点N2的电压V(N1)为9V， 节点N3的电压V(N3)为12V，使得输出电压Vo为12V。但是如图2B所示， 输出电压Vo在时钟信号CLK为低电平时，因电容C3会放电的缘故而稍微 下降，使得输出波形不理想。尤其是在时钟信号升为高电平时，输出电压Vo 会陡然上升，造成不稳定的输出。 本发明即由稳压电容依据接收的反相时钟信号CLK′而耦合一稳压波于 电荷泵的输出端。由于稳压电容Cs接收的反相时钟信号与电荷泵中最后一 级的时钟信号反相，因此可以在最适当时机弥补输出电压Vo的不足。在输 出电压Vo开始下降时，稳压波即以一正电压耦合至输出电压Vo，以缓和输 出电压Vo的下降；当输出电压Vo开始上升时，稳压波即以一负电压缓和输 出电压Vo的上升，因此能使输出电压Vo的波形更稳定。 图4是依照本发明的稳压装置而得到的电荷泵输出电压波形图。虚线所 示为未经稳压的波形，其高与低的差异较大。经本发明的稳压装置的输出电 压Vo的波形就较为平坦。可见本发明的确有稳定输出电压的功效。 本发明的稳压电容Cs经适当选择，使其电容值相较与电荷泵输出端的 负载的电容值相比较非常小，因此稳压电容Cs接收的时钟信号CLK′经过稳 压电容Cs与负载的电容分压后，使稳压波的幅值较小，大致上不影响输出 电压Vo的直流值，且能使输出电压Vo更稳定。 图5是本发明的电荷泵的稳压装置应用于四相电荷泵的示意图。由于四 相的电荷泵依据四组不同的时钟信号CLK0、CLK1、CLK2及CLK3而工作， 因此需有四组稳压装置，这些稳压装置分别包括稳压电容Cs0、Cs1、Cs2及 Cs3。稳压电容Cs0、Cs1、Cs2及Cs3分别接收反相的时钟信号CLK0′、CLK1′、 CLK2′及CLK3′，依据上述的原理补偿输出电压的缺陷，而使输出电压Vo的 波形稳定。 本发明上述实施例所公开的稳压装置具有可以使电荷泵的输出电压稳 定的优点。 综上所述，虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用以限定 本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可 进行各种更动与修改，因此本发明的保护范围所提出的权利要求限定的范围 为准。
技术领域
本发明关于一种稳压装置，且特别是有关于一种用于电荷泵的稳压装 置。
背景技术
电荷泵可用于提高电压。例如在可抹写的闪速存储器存中，一般的读取 只要低电压，例如3V，写入则需高电压，例如12V。但一般的集成电路芯片 的电源电压通常不高，例如为3V，若需要大于3V的工作电压时，例如12V， 就可用电荷泵来提高直流电压。
传统的电荷泵有二相(2phase)、四相(4phase)等等的种类。在此以二相 的电荷泵为例进行说明。图1是传统二相电荷泵电路示意图。二相电荷泵100 包括二极管D1、D2、D3、D4、电容C1、C2及C3。为了说明方便，假设二 极管D1、D2、D3及D4为理想二极管，其导通(turn-on)电压为0。二极管 D1的正端耦接于直流电源Vdd，其负端与二极管D2的正端及电容C1的一 端耦接于节点N1。电容C1的另一端则接收一时钟信号CLK。二极管D2的 负端与二极管D3的正端及电容C2的一端耦接于节点N2。电容C2的另一 端则接收一反相时钟信号CLK′。二极管D3的负端与二极管D4的正端及电 容C3的一端耦接于节点N3。电容C3的另一端则接收时钟信号CLK。二极 管D4的负端电压即为输出的泵激电压Vo。
图2A是电荷泵的各节点的电压示意图。直流电源Vdd的电压为3V， 时钟信号CLK的高电平为3V，低电平为0V。初始时节点N1的电压V(N1) 亦为3V。当时钟信号CLK转变为高电平时，由于电容C1的两端电压仍为 3V，使得节点N1的电压V(N1)升高为6V。同理，节点N2的电压V(N1)为 9V，节点N3的电压V(N3)为12V，使得输出电压Vo为12V。
图2B为传统的电荷泵的输出电压的示意图。电荷泵一级一级地提高电 压后，输出的电压No为12V。然而，由于电容C3有放电的效应，当耦接于 电容C3的时钟信号CLK降为低电平时，输出电压Vo即开始略微下降，直 到下一个高电平的时钟信号CLK时，输出电压Vo又开始上升。输出电压Vo 上下之间的差严重的话可能约1V，使得实际上的输出电压的波形稍有纹波而 不够理想。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种电荷泵的稳压装置。
根据本发明的目的，提出一种电荷泵的稳压装置。电荷泵依据时钟信号 工作而输出一输出电压。稳压装置包括稳压电容。稳压电容一端与电荷泵的 输出端耦接，另一端接收反相的时钟信号。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选 实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是传统二相电荷泵电路示意图。
图2A是电荷泵的各节点的电压示意图。
图2B是电荷泵的输出电压的示意图。
图3是依照本发明一优选实施例的一种电荷泵的稳压装置示意图。
图4是依照本发明的稳压装置而得的电荷泵输出电压波形图。
图5是本发明的电荷泵的稳压装置应用于四相电荷泵的示意图。
图式标号说明
100：二相电荷泵
500：四相电荷泵
具体实施方式
电荷泵由于利用电容实现使直流电压升压的效果，不可避免地会使输出 波形稍有纹波。本发明的构思即是在电荷泵的输出端耦合一稳压波形，与电 荷泵的输出电压Vo的纹波相反，而使输出电压Vo的波形较为和缓，以提升 供电的品质。
图3是依照本发明一优选实施例的一种电荷泵的稳压装置示意图。该例 的电荷泵以二相电荷泵100为例。稳压装置与二相电荷泵100耦接。电荷泵 100依据时钟信号CLK将输入的电压Vdd升压为输出电压Vo。稳压装置包 括稳压电容Cs。稳压电容Cs的一端与电荷泵100的输出端耦接，另一端则 接收时钟信号CLK′。时钟信号CLK′为时钟信号CLK的反相信号。
在此先说明电荷泵100的工作原理。初始时节点N1的电压V(N1)亦为 3V。当时钟信号CLK转变为为高电平时，由于电容C1的两端电压仍为3V， 使得节点N1的电压V(N1)升高为6V。同理，节点N2的电压V(N1)为9V， 节点N3的电压V(N3)为12V，使得输出电压Vo为12V。但是如图2B所示， 输出电压Vo在时钟信号CLK为低电平时，因电容C3会放电的缘故而稍微 下降，使得输出波形不理想。尤其是在时钟信号升为高电平时，输出电压Vo 会陡然上升，造成不稳定的输出。
本发明即由稳压电容依据接收的反相时钟信号CLK′而耦合一稳压波于 电荷泵的输出端。由于稳压电容Cs接收的反相时钟信号与电荷泵中最后一 级的时钟信号反相，因此可以在最适当时机弥补输出电压Vo的不足。在输 出电压Vo开始下降时，稳压波即以一正电压耦合至输出电压Vo，以缓和输 出电压Vo的下降；当输出电压Vo开始上升时，稳压波即以一负电压缓和输 出电压Vo的上升，因此能使输出电压Vo的波形更稳定。
图4是依照本发明的稳压装置而得到的电荷泵输出电压波形图。虚线所 示为未经稳压的波形，其高与低的差异较大。经本发明的稳压装置的输出电 压Vo的波形就较为平坦。可见本发明的确有稳定输出电压的功效。
本发明的稳压电容Cs经适当选择，使其电容值相较与电荷泵输出端的 负载的电容值相比较非常小，因此稳压电容Cs接收的时钟信号CLK′经过稳 压电容Cs与负载的电容分压后，使稳压波的幅值较小，大致上不影响输出 电压Vo的直流值，且能使输出电压Vo更稳定。
图5是本发明的电荷泵的稳压装置应用于四相电荷泵的示意图。由于四 相的电荷泵依据四组不同的时钟信号CLK0、CLK1、CLK2及CLK3而工作， 因此需有四组稳压装置，这些稳压装置分别包括稳压电容Cs0、Cs1、Cs2及 Cs3。稳压电容Cs0、Cs1、Cs2及Cs3分别接收反相的时钟信号CLK0′、CLK1′、 CLK2′及CLK3′，依据上述的原理补偿输出电压的缺陷，而使输出电压Vo的 波形稳定。
本发明上述实施例所公开的稳压装置具有可以使电荷泵的输出电压稳 定的优点。
综上所述，虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用以限定 本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可 进行各种更动与修改，因此本发明的保护范围所提出的权利要求限定的范围 为准。
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一种电荷泵的稳压装置。电荷泵依据时钟信号工作而输出一输出电压。稳压装置包括稳压电容。稳压电容一端与电荷泵的输出端耦接，另一端接收反相的时钟信号。 。
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