电荷泵装置及其操作方法与应用电路与流程

本发明涉及一种电压生成电路，且尤其涉及一种电荷泵装置及其操作方法与应用电路。

背景技术：

1、电荷泵（charge pump）在诸多应用电路中负责提供高电压。例如，电荷泵在闪存中负责提供高电压给存储单元以便进行编程、抹除和读取等操作。在应用电路中往往有多组电荷泵对同一个电源电压vdd执行泵操作而生成不同的高电压。在多组电荷泵同时动作的情况下，这些电荷泵的峰值电流会很大，使得电源电压vdd发生功率下降（power drop），进而造成系统干扰和误动作。

技术实现思路

1、本发明提供一种电荷泵装置及其操作方法与应用电路，以基于时钟信号的触发对电源电压执行泵操作而生成输出电压。

2、在一实施例中，上述的电荷泵装置包括开关、电荷泵电路、回转率（slew rate）控制电路以及比较电路。开关的第一端接收时钟信号。电荷泵电路的时钟端耦接至开关的第二端。电荷泵电路的输入端接收电源电压。响应于开关为导通时，电荷泵电路基于时钟端的时钟信号对电源电压执行泵操作而生成输出电压。回转率控制电路生成具有回转率的第一参考电压。比较电路耦接至回转率控制电路，以接收第一参考电压。比较电路耦接至电荷泵电路的输出端，以接收输出电压。比较电路耦接至开关的控制端。比较电路检查第一参考电压与具有固定电平的第二参考电压。响应于第一参考电压未达第二参考电压，比较电路基于第一参考电压以及输出电压之间的第一电平关系而决定是否导通开关。响应于第一参考电压已达第二参考电压，比较电路基于第二参考电压以及输出电压之间的第二电平关系而决定是否导通开关。

3、在一实施例中，上述操作方法包括：由电荷泵装置的开关的第一端接收时钟信号；由电荷泵装置的电荷泵电路的输入端接收电源电压，其中电荷泵电路的时钟端耦接至开关的第二端；由电荷泵装置的回转率控制电路生成具有回转率的第一参考电压；由电荷泵装置的比较电路检查第一参考电压与具有固定电平的第二参考电压；响应于第一参考电压未达第二参考电压，比较电路基于第一参考电压以及输出电压之间的第一电平关系而决定是否导通开关；响应于第一参考电压已达第二参考电压，比较电路基于第二参考电压以及输出电压之间的第二电平关系而决定是否导通开关；以及响应于开关为导通时，由电荷泵电路基于时钟端的时钟信号对电源电压执行泵操作而产输出电压。

4、在一实施例中，上述应用电路包括多个电荷泵装置。这些电荷泵装置的输入端接收同一个电源电压。这些电荷泵装置基于时钟信号的触发对电源电压执行泵操作，而生成回转率被分散化的多个输出电压。

5、基于上述，本发明诸实施例应用电路包括多个电荷泵装置，而每一个电荷泵装置可以基于时钟信号的触发对电源电压执行泵操作而生成输出电压。回转率控制电路生成具有可控回转率的第一参考电压。当第一参考电压未达某一个默认固定电压（第二参考电压）时，开关的导通与否是基于第一参考电压以及输出电压之间的电平关系。当开关为导通时，电荷泵电路基于时钟信号执行泵操作而产输出电压。因此，电荷泵装置在上电（power on）初期以可控的回转率拉升（或拉降）输出电压。当第一参考电压已达第二参考电压时，开关的导通与否是基于第二参考电压以及输出电压之间的电平关系。因此，电荷泵装置在上电初期结束后可以维持输出电压于目标电平。在应用电路同时使用多个电荷泵装置的应用情境中，不同电荷泵装置可以被设定不同回转率（使回转率被分散化），以在上电初期生成具有被分散化后的上升（或下降）速率的不同输出电压。因此当多个电荷泵装置同时上电，因为这些电荷泵装置的不同输出电压在上电初期具有被分散化后的回转率，所以电源电流的峰值可以被有效降低。

1.一种电荷泵装置，用以基于时钟信号的触发对电源电压执行泵操作而生成输出电压，其特征在于，所述电荷泵装置包括：

2.根据权利要求1所述的电荷泵装置，其特征在于，所述开关包括：

3.根据权利要求2所述的电荷泵装置，其特征在于，所述逻辑门包括与门或与非门。

4.根据权利要求1所述的电荷泵装置，其特征在于，所述回转率控制电路包括：

5.根据权利要求4所述的电荷泵装置，其特征在于，所述电容为可变电容。

6.根据权利要求4所述的电荷泵装置，其特征在于，所述电流镜包括：

7.根据权利要求6所述的电荷泵装置，其特征在于，所述第二晶体管为可变晶体管。

8.根据权利要求1所述的电荷泵装置，其特征在于，所述比较电路包括：

9.根据权利要求8所述的电荷泵装置，其特征在于，所述反馈电路包括：

10.根据权利要求8所述的电荷泵装置，其特征在于，

11.根据权利要求8所述的电荷泵装置，其特征在于，

12.根据权利要求1所述的电荷泵装置，其特征在于，所述电荷泵装置还包括：

13.一种电荷泵装置的操作方法，所述电荷泵装置用以基于时钟信号的触发对电源电压执行泵操作而生成输出电压，其特征在于，所述操作方法包括：

14.根据权利要求13所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括：

15.根据权利要求14所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括：

16.根据权利要求14所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括：

17.一种应用电路，其特征在于，所述应用电路包括：

18.根据权利要求17所述的应用电路，其特征在于，所述多个电荷泵装置的每一者包括：

19.根据权利要求18所述的应用电路，其特征在于，所述回转率控制电路包括：

20.根据权利要求18所述的应用电路，其特征在于，所述比较电路包括：