电荷泵装置与其校准方法与流程

1.本揭示文件有关一种电荷泵装置和相关的校准方法，尤指一种适应性补偿输出电压的电荷泵装置和相关的校准方法。


背景技术：

2.电荷泵装置广泛地应用于快闪存储器和电子可抹除可程序化只读存储器(eeprom)的周边电路，因为这些存储器装置需要高电压脉冲来编程或擦除数据。一般来说，电荷泵装置包含形成阵列的多个电荷泵单元，且每个电荷泵单元通过其中的多个开关和多个电容产生高于电力输入的电压的输出电压。对于不同的负载，电荷泵装置都应该要供应稳定的输出电压，即输出电压的涟波要够小。虽然电荷泵装置中可设置旁路电容以抑制涟波，但电荷泵装置本身的工艺误差、电力输入的变化以及负载大小的不确定性皆可能造成无法预期的涟波，进而导致电荷泵装置或负载操作于安全操作区域(safe operating area)之外。另外，在某些高性能的电子装置中，负载(例如存储器)的可操作时间小于100纳秒(nanoseconds)，导致电荷泵装置需要在极短的时间内决定其驱动能力。然而，目前已知的电荷泵装置的电路设计无法满足上述高速操作的需求，造成负载可能无法接收到足够的驱动电流。


技术实现要素：

3.本揭示文件提供一种电荷泵装置，其包含第一电荷泵系统、第二电荷泵系统、开关晶体管和电压调整电路。第一电荷泵系统用于将第一电源电压转换为第一升压电压。第二电荷泵系统用于将相同或不同于第一电源电压的第二电源电压转换为第二升压电压。开关晶体管耦接于第一电荷泵系统与第二电荷泵系统，且用于依据第二升压电压输出输出电压。开关晶体管包含接收第二升压电压的控制端、接收第一升压电压的第一端以及输出输出电压的第二端。电压调整电路耦接于第二端和第二电荷泵系统之间，且用于依据输出电压控制第二电荷泵系统以调整第二升压电压，以使输出电压趋近于目标输出值。
4.在一些实施例中，第二电荷泵系统用于依据电压调整电路提供的电压调整信号产生第二升压电压。电压调整电路依据输出电压和目标输出值之间的比较结果，利用二元搜寻算法调整电压调整信号。
5.在一些实施例中，电压调整电路包含分压电路、比较器与计算电路。分压电路用于分压输出电压以产生分压后的输出电压。比较器用于比较分压后的输出电压与对应于目标输出值的参考电压以输出比较信号。计算电路耦接于比较器的输出节点，且用于输出电压调整信号至第二电荷泵系统以控制第二电荷泵系统调整第二升压电压。计算电路依据比较信号调整电压调整信号。
6.在一些实施例中，计算电路用于依据比较信号，利用二元搜寻算法调整电压调整信号。
7.在一些实施例中，上述的电荷泵装置还包含驱动能力设定电路。驱动能力设定电
路耦接于包含多个第一电荷泵单元的第一电荷泵系统。驱动能力设定电路用于依据第一升压电压控制第一电荷泵系统调整多个第一电荷泵单元中致能的第一电荷泵单元的数量，以使第一升压电压趋近于目标升压值。
8.在一些实施例中，第一电荷泵系统依据驱动能力设定电路提供的驱动能力设定信号调整致能的第一电荷泵单元的数量。驱动能力设定电路依据第升压电压与目标升压值之间的比较结果，利用二元搜寻算法调整驱动能力设定信号。
9.在一些实施例中，驱动能力设定电路包含计数器与计算电路。计数器耦接于第一电荷泵系统，且用于将第一升压电压在预设时段中大于目标升压值的次数与阈值进行比较，以输出致能信号。计算电路耦接于计数器，且用于提供驱动能力设定信号至第一电荷泵系统，以控制第一电荷泵系统调整致能的第一电荷泵单元的数量。计算电路依据致能信号调整驱动能力设定信号。
10.在一些实施例中，计算电路用于依据致能信号，利用二元搜寻算法调整驱动能力设定信号。
11.在一些实施例中，若第一升压电压于二元搜寻算法执行结束后小于目标升压值，计算电路控制第一电荷泵系统将致能的第一电荷泵单元的数量增加预设数量。
12.在一些实施例中，计算电路包含锁存系统、半加器与解码器。锁存系统用于依据致能信号执行二元搜寻算法以输出锁存信号和进位信号。若第一升压电压于二元搜寻算法执行结束后小于目标升压值，锁存系统将进位信号自0切换至1。半加器用于加总锁存信号与进位信号。解码器用于将半加器的输出转换为驱动能力设定信号。
13.在一些实施例中，开关晶体管为原生晶体管。
14.在一些实施例中，上述的电荷泵装置还包含电流镜。电流镜耦接于开关晶体管的第二端，且用于当第二电荷泵系统调整第二升压电压时自开关晶体管的第二端汲取电流。
15.本揭示文件提供一种适用于电荷泵装置的校准方法。电荷泵装置包含第一电荷泵系统、第二电荷泵系统以及开关晶体管。校准方法包含以下流程：借由第一电荷泵系统供应第一升压电压至开关晶体管的第一端；借由第二电荷泵系统供应第二升压电压至开关晶体管的控制端，其中开关晶体管还包含用于输出输出电压的第二端；以及依据输出电压，控制第二电荷泵系统调整第二升压电压，以使输出电压趋近于目标输出值。
16.在一些实施例中，控制第二电荷泵系统调整第二升压电压包含以下流程：提供电压调整信号至第二电荷泵系统，以控制第二电荷泵系统调整第二升压电压；以及依据输出电压和目标输出值之间的比较结果，利用二元搜寻算法调整电压调整信号。
17.在一些实施例中，第一电荷泵系统包含多个第一电荷泵单元。上述的校准方法还包含以下流程：依据第一升压电压，控制第一电荷泵系统调整多个第一电荷泵单元中致能的第一电荷泵单元的数量，以使第一升压电压趋近于目标升压值。
18.在一些实施例中，控制第一电荷泵系统调整致能的第一电荷泵单元的数量包含以下流程：提供驱动能力设定信号至第一电荷泵系统，以控制第一电荷泵系统调整致能的第一电荷泵单元的数量；以及依据第一升压电压和目标升压值之间的比较结果，利用二元搜寻算法调整驱动能力设定信号。
19.在一些实施例中，上述的校准方法还包含以下流程：当第二电荷泵系统调整第二升压电压时，自开关晶体管的第二端汲取电流。
20.本揭示文件提供一种电荷泵装置，其包含第一电荷泵系统、第二电荷泵系统、开关晶体管和驱动能力设定电路。第一电荷泵系统用于将第一电源电压转换为第一升压电压，且包含多个第一电荷泵单元。第二电荷泵系统用于将第二升压电压转换为相同或不同于第一电源电压的第二升压电压。开关晶体管耦接于第一电荷泵系统和第二电荷泵系统，且用于依据第二升压电压输出输出电压。开关晶体管包含接收第二升压电压的控制端、接收第一升压电压的第一端以及输出输出电压的第二端。驱动能力设定电路耦接于第一电荷泵系统。驱动能力设定电路用于依据第一升压电压控制第一电荷泵系统调整多个第一电荷泵单元中致能的第一电荷泵单元的数量，以使第一升压电压趋近于目标升压值。
21.在一些实施例中，第一电荷泵系统依据驱动能力设定电路提供的驱动能力设定信号调整致能的第一电荷泵单元的数量。驱动能力设定电路依据第升压电压和目标升压值之间的比较结果，利用二元搜寻算法调整驱动能力设定信号。
22.在一些实施例中，驱动能力设定电路包含计数器与计算电路。计数器耦接于第一电荷泵系统，且用于将第一升压电压于预设时段中大于目标升压值的次数与阈值进行比较，以输出致能信号。计算电路耦接于计数器，且用于提供驱动能力设定信号至第一电荷泵系统，以控制第一电荷泵系统调整致能的第一电荷泵单元的数量。计算电路依据致能信号调整驱动能力设定信号。
23.上述电荷泵装置和校准方法的优点之一在于适用于高速操作。
24.上述电荷泵装置和校准方法的另一优点在于输出电压几乎不受工艺误差所影响。
附图说明
25.图1为依据本揭示文件一实施例的电荷泵装置的简化后的功能方框图。
26.图2为依据本揭示文件一实施例的第一电荷泵系统的简化后的功能方框图。
27.图3为依据本揭示文件一实施例的第二电荷泵系统的简化后的功能方框图。
28.图4为依据本揭示文件一实施例用于说明电压调整电路的简化后的功能方框图。
29.图5为用于说明计算电路所执行的二元搜寻算法的示意图。
30.图6为用于说明驱动能力设定电路的简化后的功能方框图。
31.图7为用于说明锁存系统所执行的二元搜寻算法的简化后的波形示意图。
32.图8为依据本揭示文件一实施例用于说明第一电荷泵系统的设定流程的流程图。
33.图9为依据本揭示文件一实施例用于说明第二电荷泵系统的设定流程的流程图。
具体实施方式
34.以下将配合相关附图来说明本揭示文件的实施例。在附图中，相同的标号表示相同或类似的元件或方法流程。
35.图1为依据本揭示文件一实施例的电荷泵装置100简化后的功能方框图。电荷泵装置100通过电荷泵装置100的输出节点nout耦接于负载101，且用于通过输出节点nout供应输出电压vo至负载101。在一些实施例中，负载101可以是使用输出电压vo作为电力输入以驱动存储器阵列的驱动电路。在另一些实施例中，负载101可以是存储器阵列。
36.电荷泵装置100包含第一电荷泵系统110、第二电荷泵系统120和开关晶体管130。开关晶体管130的第一端耦接于第一电荷泵系统110，开关晶体管130的第二端耦接于输出
节点nout，且开关晶体管130的控制端ncnt耦接于第二电荷泵系统120。第一电荷泵系统110用于供应第一升压电压vba至开关晶体管130。第二电荷泵系统120用于供应第二升压电压vbb至开关晶体管130的控制端ncnt，以决定开关晶体管130的导通程度。因此，开关晶体管130可以依据第二升压电压vbb而供应输出电压vo至输出节点nout。在一些实施例中，第二升压电压vbb小于第一升压电压vba，因而开关晶体管130能抑制第一升压电压vba的涟波以稳定输出电压vo。在另一些实施例中，开关晶体管130是原生晶体管，且原生晶体管能将输出电压vo设定为第二升压电压vbb与原生晶体管的临界电压的差值。
37.如图1所示，电荷泵装置100还包含驱动能力设定电路140和电压调整电路150。驱动能力设定电路140耦接于第一电荷泵系统110，并用于自第一电荷泵系统110接收比较信号cmpa以对应地输出驱动能力设定信号cs。驱动能力设定电路140可以利用驱动能力设定信号cs依次调整第一电荷泵系统110的驱动能力(即驱动电流)。电压调整电路150通过输出节点nout耦接于开关晶体管130的第二端，且用于接收输出电压vo以对应地输出电压调整信号vr至第二电荷泵系统120。第二电荷泵系统120还用于利用电压调整信号vr依次调整第二升压电压vbb的准位。
38.在一些实施例中，电荷泵装置100还包含时序控制电路160和电流镜170。时序控制电路160耦接于驱动能力设定电路140、电压调整电路150和电流镜170。时序控制电路160用于控制驱动能力设定电路140执行驱动能力调整时的时序，且用于控制电压调整电路150执行电压调整时的时序。另外，当执行驱动能力调整或执行电压调整时，电流镜170用于自输出节点nout汲取大小可调的电流。
39.图2为依据本揭示文件一实施例的第一电荷泵系统110简化后的功能方框图。请同时参考图1与图2。第一电荷泵系统110包含多个第一电荷泵单元210、多个缓冲单元220以及振荡器230。为了便于说明，多个第一电荷泵单元210的数量和多个缓冲单元220的数量皆被设定为8个，但本揭示文件不以此为限。多个缓冲单元220具有不同的延迟时间，且振荡器230用于提供时脉信号clk至多个缓冲单元220。多个缓冲单元220和振荡器230用于共同驱动多个第一电荷泵单元210，以使多个第一电荷泵单元210将电源电压vdd转换为第一升压电压vba。第一电荷泵系统110还包含分压电路240和比较器250。分压电路240用于分压第一升压电压vba，以产生分压后的第一升压电压dvba。比较器250用于比较分压后的第一升压电压dvba与参考电压vref以产生比较信号cmpa，其中比较信号cmpa用于控制多个缓冲单元220为致能状态或禁能状态。为便于说明，本揭示文件中的多个电路方框被设定为使用相同的参考电压vref，但本揭示文件不以此为限。
40.第一升压电压vba会因为多个第一电荷泵单元210的输出电流而上升，且会因为负载101的漏电流而下降。当分压后的第一升压电压dvba大于或等于参考电压vref时，多个缓冲单元220会被比较信号cmpa禁能。另一方面，当分压后的第一升压电压dvba小于参考电压vref时，多个缓冲单元220会被比较信号cmpa致能。即，分压电路240和比较器250用于判断第一升压电压vba是否大于(或小于)由分压电路240的电阻值所设定的预设数值(在之后的段落将称为“目标升压值”)。例如，若第一升压电压vba大于或等于目标升压值，分压后的第一升压电压dvba会大于或等于参考电压vref。另一方面，若第一升压电压vba小于目标升压值，分压后的第一升压电压dvba会小于参考电压vref。当第一升压电压vba不小于目标升压值，代表第一电荷泵系统110的驱动能力足以提供充足的电流至负载101。
41.驱动能力设定电路140输出的驱动能力设定信号cs具有包含多个位元cs[0]～cs[6]的码(code)，且位元cs[0]～cs[6]会分别被提供至多个缓冲单元220，如图2所示。驱动能力设定电路140会决定能致能以驱动负载101的第一电荷泵单元210的最大数量，在以下的段落将更详细说明。图2中第一电荷泵单元210的数量仅为示例性的实施例，并非意图限制第一电荷泵系统110的实际实施方式。在一些实施例中，第一电荷泵单元210的数量可基于实际的驱动能力需求而设计。
[0042]
图3为依据本揭示文件一实施例的第二电荷泵系统120简化后的功能方框图。请同时参考图1和图3。第二电荷泵系统120包含第二电荷泵单元310和缓冲单元320。缓冲单元320用于自图2的振荡器230接收时脉信号clk，或者用于自不同的振荡器(未绘示)接收另一时脉信号。缓冲单元320还用于驱动第二电荷泵单元310，以使第二电荷泵单元310将电源电压vdd转换为第二升压电压vbb，但本揭示文件不以此为限。在一些实施例中，第一电荷泵单元210接收到的电源电压可以不同于第二电荷泵单元310接收到的电源电压。第二电荷泵系统120还包含分压电路330和比较器340。分压电路330用于分压第二升压电压vbb以产生分压后的第二升压电压dvbb。比较器340用于比较分压后的第二升压电压dvbb与参考电压vref以产生比较信号cmpb。当分压后的第二升压电压dvbb大于或等于参考电压vref时，比较信号cmpb会禁能缓冲单元320。另一方面，当分压后的第二升压电压dvbb低于参考电压vref时，比较信号cmpb会致能缓冲单元320。
[0043]
如图3所示，第二电荷泵系统120的解码器350用于解码电压调整电路150输出的电压调整信号vr，并且分压电路330会依据解码器350输出的解码后的电压调整信号vr调整自身的电阻值。电压调整电路150用于利用电压调整信号vr依次调整分压电路330的电阻值以决定第二升压电压vbb的准位，在以下的段落将更详细说明。
[0044]
图4为依据本揭示文件一实施例的电压调整电路150简化后的功能方框图。电压调整电路150包含分压电路410、比较器420和计算电路430。分压电路410通过输出节点nout耦接于电流镜170，且用于分压输出电压vo以产生分压后的输出电压dvo。比较器420用于比较分压后的输出电压dvo与参考电压vref，进而输出比较信号cmpc至计算电路430。换言之，分压电路410和比较器420会判断输出电压vo是否大于(或小于)由分压电路410的电阻所设定的预设值(在之后的段落将称为“目标输出值”)。例如，若输出电压vo大于或等于目标输出值，分压后的输出电压dvo会大于或等于参考电压vref。另一方面，若输出电压vo小于目标输出值，分压后的输出电压dvo会小于参考电压vref。
[0045]
在一些实施例中，目标输出值是指用于驱动负载101所需要的电压准位。计算电路430耦接于比较器420和时序控制电路160，且计算电路430用于输出电压调整信号vr至第二电荷泵系统120。计算电路430会依据比较信号cmpc依次调整电压调整信号vr的码。在一些实施例中，电压调整信号vr能使输出电压vo最接近目标输出值的码会被存储于电荷泵装置100的存储器电路(未绘示)，以于之后驱动负载101时用于设定第二升压电压vbb。
[0046]
例如，在一实施例中，第二电荷泵单元310可以输出3.2～3.5v的电压，且电压调整信号vr的码具有3位元。因此，图3的分压电路330可以具有七阶的可调电阻值，其中当电阻值由某一阶切换至另一阶时，第二升压电压vbb的最高准位会增加或减少0.05v。例如，当计算电路430将电压调整信号vr的码依次由“001”调整至“110”时，第二升压电压vbb的最高准位会以0.05v为单位依次由3.2v增加至3.5v。因此，在输出电压vo小于目标输出值(例如
3.4v)的实施例中，计算电路430会依次增加电压调整信号vr的码以提高第二升压电压vbb(例如由3.2v提高至3.35v)，以使得输出电压vo逐渐增加至(接近于)目标输出值，反之亦然。另外，当电压调整信号vr的码被调整时，时序控制电路160会致能电流镜170以自输出节点nout汲取可调整的电流，进而仿真负载101对输出电压vo造成的各种现象。
[0047]
在一些实施例中，电压调整电路150用于依据输出电压vo和目标输出值之间的比较结果，利用二元搜寻算法调整电压调整信号vr的码。详细而言，计算电路430用于根据比较信号cmpc所指出的分压后的输出电压dvo和参考电压vref之间的比较结果，利用二元搜寻算法调整电压调整信号vr的码。
[0048]
图5为用于说明计算电路430执行的二元搜寻算法的示意图。在本实施例中，第二电荷泵单元310的输出范围是3.2～3.5v，且电压调整信号vr具有3位元的码，其中电压调整信号vr的码可以自“001”调整至“111”。因此，如前面段落所描述的，分压电路330具有可调整的七阶电阻值，而第二升压电压vbb可以0.05v为单位而增加或减少以于3.2～3.5v的范围内变化。开关晶体管130的原生晶体管具有-0.03v的临界电压(vth)，使得输出电压vo比第二升压电压vbb高0.03v，但本揭示文件不以此为限。实作上，原生晶体管的临界电压可能会随着工艺不同而有所改变。如图5所示，当执行二元搜寻算法时，计算电路430会先将电压调整信号vr的码中的最高有效位元(msb)设为1，使得第二升压电压vbb为3.35v且输出电压vo为3.38v。接着，因为输出电压vo(3.38v)大于目标输出值(3.26v，以虚线表示)，电压调整信号vr的码中的最高有效位元和次高有效位元(second msb)分别被设为0和1，使得第二升压电压vbb为3.25v且输出电压vo为3.28v。由于二元搜寻算法为所属技术领域中技术人员所熟知，剩余的搜寻流程在此不做赘述。当结束执行二元搜寻算法时，电压调整信号vr的码被设为“010”，使得第二升压电压vbb为3.25v，且使得输出电压vo为接近于目标输出值(3.26v)的3.28v。总而言之，借由二元搜寻算法，电压调整信号vr的码被依次调整。在分压电路330具有可调整的m阶电阻值且m是相当大的正整数的情况下，执行二元搜寻算法需要的搜寻次数为log2m，这远远小于在m阶电阻值中逐阶调整分压电路330的电阻值的作法所需的搜寻次数。
[0049]
图6为用于说明驱动能力设定电路140的简化后的功能方框图。驱动能力设定电路140包含计数器610和计算电路620。计数器610耦接于第一电荷泵系统110。详细而言，计数器610耦接于图2的比较器250的输出端以接收比较信号cmpa。如前所述，比较信号cmpa用于指示第一升压电压vba和目标升压值之间的比较结果，因而借由将计数器610设定为计数比较信号cmpa的切换次数，计数器610便可用于判断第一升压电压vba大于目标升压值的次数。一旦在预设时段t中计数到的次数大于或等于阈值，计数器610会输出具有致能准位的致能信号en。反之，若在预设时段t中计数到的次数小于阈值，致能信号en会具有禁能准位。总而言之，计数器610能判断第一电荷泵系统110是否确实具有足够的驱动能力，或者只是比较器250被噪声误触发。计算电路620耦接于计数器610，且用于产生驱动能力设定信号cs，其中计算电路620可以依次调整驱动能力设定信号cs具有多个位元的码(即图2所示的位元cs[0]～cs[6])。
[0050]
请同时参考图2和图6。为了调整驱动能力设定信号cs，时序控制电路160会致能电流镜170以自输出节点nout汲取可调整的电流，进而仿真负载101对第一升压电压vba造成的各种影响。在此情况下，若第一电荷泵系统110的驱动能力不足以供应电流镜170所汲取
的电流，第一升压电压vba会下降至低于目标升压值。第一电荷泵系统110的其中一个第一电荷泵单元210预设为致能状态。计算电路620可以先将所有的位元cs[0]～cs[6]都设为0，即在只先致能一个第一电荷泵单元210的情况下测试第一电荷泵系统110的驱动能力。若驱动能力不足，计算电路620可以将位元cs[0]设为1，并保持其他位元cs[1]～cs[6]为0，以在致能两个第一电荷泵单元210的情况下测试驱动能力。若驱动能力仍不足，计算电路620可以将位元cs[0]和cs[1]设为1，并保持其他位元cs[2]～cs[6]为0，依此类推，直到计算电路620得到能使第一升压电压vba最接近目标升压值的码。在一些实施例中，当对第一电荷泵系统110的驱动能力进行测试时，所有的第一电荷泵单元210皆预设为致能状态，且计算电路620可以一个接一个地依次禁能第一电荷泵单元210直到计算电路620得到能使第一升压电压vba最接近目标升压值的码。在一些实施例中，能使第一升压电压vba最接近于目标升压值的驱动能力设定信号cs的码，会被存储于电荷泵装置100的存储器电路(未绘示)，以在驱动负载101时用于设定致能的第一电荷泵单元210的数量。
[0051]
在一些实施例中，计算电路620使用二元搜寻算法调整驱动能力设定信号cs的码。具体而言，计算电路620包含锁存系统622、半加器624和解码器626。锁存系统622耦接于时序控制电路160、计数器610和半加器624。锁存系统622用于依据致能信号en执行二元搜寻算法，以输出锁存信号la和进位信号ca至半加器624，其中锁存信号la的码包含多个位元la[0]～la[2]。解码器626耦接于第一电荷泵系统110和半加器624之间，且用于依据半加器624输出的计算结果(由位元su[0]～su[2]所表示)产生驱动能力设定信号cs。在一些实施例中，解码器626为二进制转热码解码器(binary-to-thermal code decoder)，解码器626能依据下方的表一将前述计算结果转换为驱动能力设定信号cs。
[0052]
表一
[0053][0054][0055]
图7为用于说明锁存系统622执行的二元搜寻算法简化后的波形示意图。请同时参考表一以及图2、图6和图7。首先，锁存系统622会将锁存信号la的码的最高有效位元设为1，即位元la[0]～la[2]被设为“100”，以将位元cs[0]～cs[6]设为“0001111”，进而致能4个第一电荷泵单元210。在此情况下，第一电荷泵系统110能够供应足够的电流至电流镜170。第一升压电压vba高于目标升压值的次数会大于阈值，因而分压后的第一升压电压dvba会高于参考电压vref多次，导致比较信号cmpa被多次切换。于预设时段t中，由于计数器610判断
比较信号cmpa被切换的次数高于阈值(例如n次且n为正整数)，计数器610会将致能信号en切换至致能准位。
[0056]
在接收到具有致能电压准位的致能信号en后，锁存系统622会将位元la[0]～la[2]设为“010”，以致能先前数量(即4)一半的2个第一电荷泵单元210，进而对应地降低第一电荷泵系统110的驱动能力。在此情况下，第一升压电压vba和分压后的第一升压电压dvba会分别低于目标升压值和参考电压vref。致能信号en因而具有禁能准位以通知锁存系统622增加第一电荷泵系统110的驱动能力，依此类推。由于二元搜寻算法为所属技术领域中技术人员所熟知，剩余的搜寻流程在此不做赘述。
[0057]
在一些实施例中，锁存信号la的码的最低有效位元(lsb，即位元la[2])在二元搜寻算法执行结束后为0，即第一升压电压vba会小于目标升压值，或者分压后的第一升压电压dvba会小于参考电压vref。在此情况下，锁存系统622会将进位信号ca的码由0切换至1，以使半加器624的计算结果(即位元su[0]～su[2])等于锁存信号la的码加1。如此一来，致能的第一电荷泵单元210的数量将被加上预设数量，例如1。例如，如图7所示，位元la[0]～la[2]在二元搜寻算法结束执行后为“010”，因而进位信号ca码被从0切换至1，使得位元su[0]～su[2]被设为“011”。另一方面，在二元搜寻算法结束执行之后，若锁存信号la的码的最低有效位元为1，则锁存系统622会保持进位信号ca为0。如此一来，第一电荷泵系统110将确保具有足以驱动负载101的驱动能力。
[0058]
在第一电荷泵系统110具有k个第一电荷泵单元210且k是相当大的正整数的情况下，使用二元搜寻算法所需的搜寻次数为log2k，这远小于一次致能或禁能一个第一电荷泵单元210以测试第一电荷泵系统110的驱动能力的做法所需的搜寻次数。
[0059]
在一些实施例中，电荷泵装置100会在决定第二升压电压vbb的大小之前，先决定致能的第一电荷泵单元210的数量。这么做的目的是为了先确保有足够的驱动电流提供至负载101，以精确地调整输出电压vo。
[0060]
在一些实施例中，驱动能力设定电路140和电压调整电路150的其中之一可以自电荷泵装置100中省略，以缩小整体的电路布局面积。
[0061]
在一些实施例中，当调整驱动能力设定信号cs时电流镜170会汲取第一电流，而当调整电压调整信号vr时电流镜170会汲取第二电流，且第一电流大于第二电流。在另一些实施例中，调整驱动能力设定信号cs时使用的电流镜不同于调整电压调整信号vr时使用的电流镜。
[0062]
以下将配合图8和图9说明适用于图1的电荷泵装置100的校准方法。图8为用于说明第一电荷泵系统110的设定流程的流程图800。图9为用于说明第二电荷泵系统120的设定流程的流程图900。如图8所示，第一电荷泵系统110在流程s802中会供应第一升压电压vba至开关晶体管130。在流程s804和s806，驱动能力设定电路140会依据第一升压电压vba控制第一电荷泵系统110依次调整致能的第一电荷泵单元210的数量，以使第一升压电压vba逐渐接近目标升压值。
[0063]
详细而言，驱动能力设定电路140会在流程s804提供驱动能力设定信号cs至第一电荷泵系统110，以控制第一电荷泵系统110依次调整致能的第一电荷泵单元210的数量。在流程s806，驱动能力设定电路140会依据第一升压电压vba和目标升压值之间的比较结果，利用二元搜寻算法调整驱动能力设定信号cs的码，如同前述配合图6和图7的实施例所讨论
的内容。
[0064]
如图9所示，第二电荷泵系统120在流程s902会供应第二升压电压vbb至开关晶体管130的控制端。在流程s904和s906，电压调整电路150会依据输出电压vo控制第二电荷泵系统120依次调整第二升压电压vbb，以使输出电压vo逐渐接近目标输出值。
[0065]
具体而言，电压调整电路150会在流程s904提供电压调整信号vr至第二电荷泵系统120以控制第二电荷泵系统120依次调整第二升压电压vbb。在流程s906，电压调整电路150会依据输出电压vo和目标输出值之间的比较结果，利用二元搜寻算法调整电压调整信号vr的码，如同前述配合图4和图5的实施例所讨论的内容。
[0066]
在一些实施例中，当流程s806和s906执行时，电荷泵装置100会通过一或多个电流镜(例如电流镜170)自输出节点nout汲取大小相同或不同的多个电流，以仿真负载101造成的各种现象。
[0067]
在适用于电荷泵装置100的校准方法中，流程图800中的流程可以与流程图900中的流程平行执行。在一些实施例中，流程图800和900中的一些流程可以自校准方法中省略。例如，流程s804和s806可以被省略。又例如，流程s904和s906可以被省略。
[0068]
综上所述，通过依据不同的负载需求来设置电流镜170所汲取的电流，电荷泵装置100便能决定其自身恰当的驱动能力。因为电压调整电路150能依据开关晶体管130的电性特征适应性地控制开关晶体管130的导通程度，电荷泵装置100的输出电压vo几乎不会受工艺误差所影响。进一步而言，电荷泵装置100适用于高速操作，因为二元搜寻算法降低了在短时间内找出合适的输出电流和输出电压的难度。
[0069]
在说明书及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的元件。然而，所属技术领域中技术人员应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。说明书及权利要求书并不以名称的差异做为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来做为区分的基准。在说明书及权利要求书所提及的“包含”为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，则代表第一元件可通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式而直接地连接于第二元件，或者通过其他元件或连接手段间接地电性或信号连接至该第二元件。
[0070]
在此所使用的“及/或”的描述方式，包含所列举的其中之一或多个项目的任意组合。另外，除非说明书中特别指明，否则任何单数格的用语都同时包含复数格的涵义。
[0071]
【符号说明】
[0072]
100:电荷泵装置
[0073]
101:负载
[0074]
110:第一电荷泵系统
[0075]
120:第二电荷泵系统
[0076]
130:开关晶体管
[0077]
140:驱动能力设定电路
[0078]
150:电压调整电路
[0079]
160:时序控制电路
[0080]
170:电流镜
[0081]
210:第一电荷泵单元
[0082]
220:缓冲单元
[0083]
230:振荡器
[0084]
240:分压电路
[0085]
250:比较器
[0086]
310:第二电荷泵单元
[0087]
320:缓冲单元
[0088]
330:分压电路
[0089]
340:比较器
[0090]
350:解码器
[0091]
410:分压电路
[0092]
420:比较器
[0093]
430:计算电路
[0094]
610:计数器
[0095]
620:计算电路
[0096]
622:锁存系统
[0097]
624:半加器
[0098]
626:解码器
[0099]
800,900:流程图
[0100]
s802～s806,s902～s906:流程
[0101]
ca:进位信号
[0102]
clk:时脉信号
[0103]
cmpa,cmpb,cmpc:比较信号
[0104]
cs:驱动能力设定信号
[0105]
cs[0]～cs[6]:位元
[0106]
dvba:分压后的第一升压电压
[0107]
dvbb:分压后的第二升压电压
[0108]
dvo:分压后的输出电压
[0109]
en:致能信号
[0110]
la:锁存信号
[0111]
la[0]～la[2]:位元
[0112]
ncnt:开关晶体管的控制端
[0113]
nout:输出节点
[0114]
su[0]～su[2]:位元
[0115]
t:预设时段
[0116]
vba:第一升压电压
[0117]
vbb:第二升压电压
[0118]
vdd:电源电压
[0119]
vr:电压调整信号
[0120]
vref:参考电压
[0121]
vo:输出电压。