升压电荷增压电路的制作方法

专利名称：升压电荷增压电路的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种电荷增压电路，尤指一种藉由逆电流截止电路以提升电 路效率以及可靠度的电荷增压电路。
背景技术：
电荷增压电路(Charge Pump)是一种通过电容上电荷累积效应以实现升降 压的电路。随着各类可携式存储器以及闪存应用的发展，系统所需工作电压高 于电源供应电压的状况也日趋普遍，其中所衍生的电源管理问题，可利用升压 型电荷增压电路作为解决方法。 一个升压型电荷增压电路能够稳定递降电压或 产生高于电源电压的输出，请见图l,为一现有的双时向(dual phase)电荷增 压电路100示意图，电荷增压电路100包含一组以二极管方式串接的n型金属氧化 物半导体晶体管(diode-connected NMOS transistor)以及多个电容，其中n 型金属氧化物半导体晶体管的结构具有临界电压Vt，电容分别电连接于两n型金 属氧化物半导体晶体管间的节点。其工作原理是利用一对反相时钟信号p ]以及 p2，对电容进行交替充电而达成增压的目的，依照电流路径的不同，其电路工 作周期(clock cycle)可分为设定周期(setup period )以及升压周期(pumping period),在设定阶段时，时钟信号t/)l为低准位(low),双时向电荷增压电 路100开启一第一充电路径110，第一充电路径110上的n型金属氧化物半导体晶 体管导通直到一第一节点120上的电压值到达Vin-Vt,此时一电容Cl的电压亦充 电至Vin-Vt。接着，于升压阶段时，时钟信号pl为高准位(high)，本实施例 中，时钟信号的电压值于升压阶段到达Vp,将会使得电容Cl电压也因此提升V而使得第一节点120上的电压值到达Vin+(Vp-Vt)，当节点120电压值大于n 型金属氧化物半导体晶体管的临界电压值Vt,此时也开启第二充电路径140并使 得一第二节点130上的电压值到达Vin+(Vp-Vt)-Vt。同理可得，于下一个设定 周期时，第二节点130上的电压值到达Vin+2(V(p-Vt)。总结来说， 一个包含N个节点的双时向电荷增压电路的输出电压值可表示为Vout = Vin+N"Vp-Vt)-Vt ........ (l-l)。由1-1式的关系中可以发现，受限于金属氧化物半导体晶体管结构中，临 界电压Vt (threshold voltage)效应的存在，电荷增压电路100的增压效率因 而下降，造成系统效率不高，尤其在低电源电压状况下，临界电压效应对系统 效能造成的影响将十分明显，使得此电荷增压电路100并不适用于低电压操作， 而一般的电路应用上其增压的效率不佳造成必须有更多的功率消耗来弥补更是 其很大的缺点。为此，许多对电荷增压电路的改良相继被提出。请见图2,为美国专利证号 6,670,884 B2所揭示的一种改良式电荷增压电路200,此改良式电荷增压电路 200的结构与电荷增压电路100大致相同，除了改良式电荷增压电路200中的二 极管连接金属氧化物半导体晶体管是以耗尽型金属氧化物半导体晶体管 (Depletion-type MOS Transistor)实施。其优点以耗尽型N信道金属氧化物 半导体晶体管(Depletion-type N-channel MOS Transistor)举例，其临界电压 值为负值，其特性使得耗尽型N信道金属氧化物半导体晶体管的信道持续维持 导通状态，除非其栅源极间电压(Vgs )被施加一低于临界电压的电压值。利用 上述耗尽型金属氧化物半导体晶体管的特性，改良式电荷增压电路200得以避 免临界电压Vt效应所造成的系统效能下降的影响，使所述的改良式电荷增压电 路200的输出电压比同阶的电荷增压电路100高。但是，于此同时，上述耗尽 型金属氧化物半导体晶体管的特性亦使得此改良式电荷增压电路200于工作时 脉切换时，当节点A的电压已经^皮增压后，耗尽型N信道金属氧化物半导体晶 体管仍无法截止(turn off),因而沿一路径210产生一反向漏电流Iq，反向 漏电流Iq与电荷增压电路100中采用增强型N信道晶体管(Enhancement-type N-channel Transistor)的临界电压Vt所造成增压的效率不佳的效应相同，都 将造成系统效能的低下，尤有甚者，反向漏电流Iq于改良式电荷增压电路200 中溢流更可能使系统损毁，降低可靠度，为了防止可靠度下降，系统常需增加 保护电路，这样的措施又使得系统的成本上升，更不利于产品的应用与销售。为了减少反向漏电流Iq,改良式电荷增压电路200揭示了利用改变所述的 耗尽型金属氧化物半导体晶体管的长宽比(W/L)参数以降低反向漏电流Iq的 方法，但这样的方法仅能P条低却无法完全避免反向漏电流Iq的产生，过度变化 的晶体管长宽比除了增加制程的难度外，亦可能产生设计时所无法察觉的电性 干扰，总之，这样的作法首先无法完全截止反向逆电流，再者制程难度的增加 亦可能增加生产成本，其次可能发生的电性千扰亦使得电路的可靠度下降。为此， 一种在完全截止反向逆电流的同时，还可以维持电路可靠性的电荷 增压电路，是十分需要的。发明内容本发明的目的之一在于提供一种升压电荷增压电路，此升压电荷增压电路 利用耗尽型晶体管(Depletion-type MOS Transistor)组成等效串接二极管， 使升压电荷增压电路无临界电压损耗以增加升压效率。本发明的另一目的在于提供一种升压电荷增压电路，此升压电荷增压电路 包含至少一逆电流截止电路，逆电流截止电路截止反向漏电流以增加升压效率。本发明的另一目的在于提供一种升压电荷增压电路，此升压电荷增压电路 包含至少一逆电流截止电路，升压电荷增压电路无须使用特殊制程，得以节省 成本。本发明的另一目的在于提供一种升压电荷增压电路，此升压电荷增压电路 包含至少一逆电流截止电路，逆电流截止电路截止反向漏电流，以减少电性干 扰并增加系统可靠度。本发明的另一目的在于提供一种升压电荷增压电路，此升压电荷增压电路 包含至少一稳压电路，提供稳定的输出电压。
为实现上述目的，本发明提供一种升压电荷增压电路，包括有 多个二极管等效网络，其中所迷的二极管等效网络是以串联方式电连接， 每两个二极管等效网络间具有一节点，每一节点对应一升压阶，其中最低升压 阶的二极管等效网络低压侧为升压电荷增压电路的一输入端，输入端接收一输 入电压信号；至少一升压电容网络，每一升压电容网络的一端点分别与等节点的一电连 接，每一升压电容网络的另一端点分别与一时钟信号电连接，其中时钟信号具 有至少一高电压准位以及一低电压准位，通过时钟信号准位的交替变化，使输 入电压信号于每一升压阶升高电压准位值；以及至少 一逆电流截止电路，每一逆电流截止电路分别与二极管等效网络电连 接，每一逆电流截止电路控制对应的一二极管等效网络的使能(enable)与失 能(disable),其中所述的逆电流截止电路具有至少两导通路径。


图1为一现有的双时相(dual phase)电荷增压电路100示意图。 图2为一种改良式电荷增压电路200。图3为本发明实施例之一中所揭示的一种升压电荷增压电路300的示意图。 图4为本发明所揭示的四阶升压电荷增压电路300于一第一输入状态时的 等效电路400。图5为本发明所揭示的升压电荷增压电路300于一第二输入状态时的等效 电路500。图6为时钟信号回复至第一输入状态时的等效电路图。 图7为时钟信号回复至第2输入状态时的等效电路图。 附图标号时钟信号pl 时钟信号(;o2 双时向电荷增压电路IOO充电路径IIO 第一节点120 第二节点130第二充电路径140 电容C1 改良式电荷增压电路200
路径210 反向漏电流lQ 四阶升压电荷增压电路300 第二逆电流截止电路310b 第四逆电流截止电路310d 第二等效二极管320b 第四等效二极管320d 第二升压电容330b 第四升压电容330d 第一时钟信号源或一时钟信号<p 1 第二时钟信号源或一时钟信号^具体实施方式
图3所示为本发明实施例之一中所揭示的一种四阶升压电荷增压电路 (4-order Chareg-pump Circuit) 300的示意图，此四阶升压电荷增压电路300 包含一第一逆电流截止电路310a、 一第二逆电流截止电路310b、 一第三逆电流 截止电路310c、 一第四逆电流截止电路310d、 一第一等效二极管320a、 一第二 等效二极管320b、 一第三等效二极管320c、 一第四等效二极管320d、 一第一升 压电容330a、 一第二升压电容330b、 一第三升压电容330c以及一第四升压电 容330d,其中每一逆电流截止电路31Q包含一开关对，本实施例中，逆电流截 止电路310是分别由一增强型N信道金氣半导体晶体管(Enhancement-type N-channel Transistor)以及 一 增强型P信道金氧半导体晶体管 (Enhancement-type P-cha腸l Transistor)组成，但亦不以此为限。事实上， 本发明中，开关对可由导通特性相对的任何开关组成，除了半导体组件形成的 电子开关外，诸如电磁开关等，应视为已于本发明中所揭示。本实施例中，组成每一逆电流截止电路的增强型N信道金氧半导体晶体管 与增强型P信道金氧半导体晶体管间，是利用晶体管各自的源极(source gate ) 与另一晶体管的源极，或各自的漏极(drain gate)与另一晶体管的漏极进行电临界电压Vt 第一逆电流截止电路310a第三逆电流截止电路310c 第一等效二极管320a 第三等效二极管320c 第一升压电容330a 第三升压电容330c 输入电压信号Vin
性连接。此外，组成每一组逆电流截止电路310的晶体管的栅极可联接至一共同节点。另，本实施例中，每一等效二极管320是以一耗尽型N信道MOS晶体 管(Depletion-type歸S transistor)与组成此截止电路310的增强型P信道 金氧半导体晶体管所组成，此增强型P信道金氧半导体晶体管的栅极电压可控 制此增强型P信道金氧半导体晶体管是否导通，当截止电路310中的增强型P 信道金氧半导体晶体管导通且截止电路310中的增强型N信道金氧半导体晶体 管截止时，耗尽型N信道晶体管的栅极端(gate terminal)以及漏极端(drain terminal)间可视为彼此连接，耗尽型N信道晶体管方等效为一二极管。换言之， 本实施例藉由組成逆电流截止电路的开关对，控制对应的耗尽型N信道晶体管 以及逆电流截止电路中的增强型P信道金氧半导体晶体管所形成的等效二极管 的使能(enable)与失能(disable)。事实上，本实施例中，所述的耗尽型晶体 管的栅极端以及漏极端间的回路仅需等效为开关的组件即可实施，除利用一 P 信道晶体管外， 一增强型N信道晶体管亦可实现前述结构。此外，本实施例中，逆电流截止电路310的一端与一接地端(GND)电连接， 使每一逆电流截止电路与每一等效二极管电路组成的回路可以依据时钟信号的 控制分别导通以及断开。值得注意的是，本发明的接地端电压得以调整至任何 适合的数值，并不以零电压为限。四阶升压电荷增压电路300的连接关系叙述如下第一等效二极管3Ma与第二等效二极管320b是彼此串联(connected in serial),其连接端点为一第一节点Nodel,第二等效二极管320b与第三等效 二极管3Mc是彼此串联,其连接端点为一第二节点Node2,第三等效二极管320c 与第四等效二极管W0d是彼此串联，其连接端点为一第三节点Node3,第四等 效二极管320d的源极端点为第四阶的一电压输出节点Vout。每一逆电流截止电路中，组成开关对应的增强型金氧半导体晶体管的^f极 彼此电连接，连接端点分别形成一第4节点Node4、 一第5节点Node5、 一第6 节点Node6以及一第7节点Node7。
组成逆电流截止电路3U)的两增强型金氧半导体晶体管间的两漏极或两源 极彼此电连接，连接端点分别形成一第8节点Node8、 一第9节点Node9、 一第 10节点NodelO以及一第11节点Nodell。第一升压电容330a与Nodel电连接，第二升压电容330b与Node2电连接， 第三升压电容330c与Node3电连接，第四升压电容330d与第四阶电压输出Vout 点连接。本实施例中，升压电容330是利用源极与漏极彼此电连接的耗尽型N 信道金氧半导体晶体管实现，但并不以此为限。事实上，任何足以等效一具有 适合电容值的电子组件或电路组合，均可视为此升压电容的变化实施。其中第 一升压电容330a的源极与漏极间连接为一第12节点Nodel2,同理类推，第二 升压电容330b的源极与漏极间的连接点为一第13节点Nodel3，第三升压电容 330c的源极与漏极间的连接点与Nodel2为同一节点。第四升压电容330d的源 才及与漏极间的连接点与Nodel:3为同一节点，而Nodel2与Nodel3分别连接至一 第一时钟信号源(/)1以及一第二时钟信号源p2， pl与(^2为反相时钟信号源， 信号源的高低准位交互出现，本实施例中，表示低准位的电压值为O,高准位为 但亦不以此为限，其高低准位变化可依系统需要调节。升压电容的栅极分 别与第一节点Nodel、第二节点Node2、第三节点Node3以及第四阶电压输出节 点Vout连接。四阶升压电荷增压电路300的工作原理叙述如下请见图4所示，为本发明所揭示的四阶升压电荷增压电路300于一第一输 入状态时的等效电路400。于第一输入状态时， 一输入电压信号Vin输入升压电 荷增压电路300,此时pl为O(亦可为接地准位或Low准位)或低电压准位而p2 为V(p,则逆电流截止电路因受其控制而分别将逆电流截止电路中的开关对依其 导通特性，分别导通(turn on)以及断开(turn off),因而形成不同的导通路 径，使得此等效二级体320a以及320c间的耗尽型N信道晶体管栅极与源极间 的回路导通以形成二极管连接(Diode-connected)，等效二级体320b以及320d 间的耗尽型N信道晶体管栅极与源极间的回路断开，故320b与320d的耗尽型N
信道晶体管在此时并非二极管连接，亦即此等效二极管于第一输入状态时处于失能状态。此时，由于320a中的耗尽型N信道晶体管导通，因此输入端Vin将产生一 充电电流II对电容330a充电，直到Nodel的电压Vnodel-Vin。请见图5所示，为本发明所揭示的升压电荷增压电路300于一第二输入状 态时的等效电路500。于第二输入状态时， 一输入电压信号Vin输入升压电荷增 压电路300,此时pl为Vp而(p2为Q(接地或Low准位)，则逆电流截止电路因 受其控制而使逆电流截止电路中的开关对依其导通特性，分别被导通(turn on ) 以及断开(turn off),因而形成不同的导通路径，等效二级体320b以及320d 间的耗尽型N信道晶体管栅极与源极间的回路导通成形成二极管连接，等效二 级体320a以及320c间的耗尽型N信道晶体管栅极与源极间的回路断开，故320a 与320c的耗尽型N信道晶体管在此时并非二极管连接，亦即等效二极管于第一 输入状态时处于失能状态。以此，于Nodel2处输入第一时钟信号源(/)1,第一 升压电容330a电压被提升一 Vp的准位，而nodel的电压Vnodel也随之提升至 Vin+Vp。第二等效二极管3Mb因为二极管连接而导通，透过回路产生的一电 流12对电容330b充电，Vnode2也随之充电提升至Vin+Vp。值得注意的是， 于现有技术中，此时因Vodel大于Vin,将产生一反向电流Iq,而于升压电荷 增压电路300中，由于此时320a中的耗尽型N信道晶体管的栅极因为310a的 开关对而导通到接地，而若此时有反向电流产生320a中的耗尽型N信道晶体管 的源极依照逆电流Iq方向将是节点Vin,以此，此时320a中的耗尽型N信道晶 体管的栅源极电压Vgsl=-Vin,故若当此时耗尽型N信道晶体管的栅源极电压相 较于耗尽型N信道晶体管的临界电压Vt还要小，也就是说Vgsl〈Vt，则将不会 产生反向电流，升压电荷增压电路300以此达成增加增压效率以及降低成本的 目的。请见图6所示，随后时钟信号回复至第一输入状态，此时第二时钟信号</)2-V<p。以此，Node2将如上述相同原理被提升一个Vw位，使得Vnode2=Vin+2V p 。
第三等效二极管网络320c中的耗尽型N信道晶体管也因为310c的开关分别^皮导 通(turn on)以及断开(turn off),因而形成不同的导通路径而形成二极管连 接而导通，透过回路形成一充电电流13对电容330c充电至Vnode3=Vin+2V<p。 此外，Vnodel的电压回复至Vin,使得Vgs2-""Vin，此时耗尽型N信道晶体管的 栅源极电压相较于耗尽型N信道晶体管的临界电压Vt还要小，也就是说 Vgs2〈Vt,则将不会产生反向电流，则第二等效二极管320b断开(turn off)， 使Node2以及Node3的电压得以维持。请见图7所示，随后时钟信号回复至第2输入状态，同上所述，此时第一时 钟信号^1-V(^。以此，于Nodel2处输入第一时钟信号i/)l的第3升压电容330a 电压被提升一个V(^的准位，而node3的电压Vnode3也随之提升至Vin+3V^。 第四等效二极管320d中的耗尽型N信道晶体管亦在此时为实际二极管连接而导 通，透过回路形成的一充电电流14对电容330d充电，Vout也随之被电流14充 电，直到提升至Vin+3Vp。同理，当时钟信号再次回复到第二时钟信号时，电容330d又被提升一个Vp 的电压值使得Vout-Vin+4V(/)而达到增压输出的电路功能。值得注意的是，逆电流截止电路可以利用任何其导通特性相对的电子组件 或电路组合而成，其作用在于利用输入时钟信号的变化改变导通路径，以避免 前述的逆向漏电流现象的发生。因此，该项技术的相关人员应可了解，本实施 例中利用一增强型N信道金氧半导体晶体管与一增强型N信道金氧半导体晶体 管实现逆电流截止电路的方法，为实施逆电流截止电路所例举的方法之一，而 非本发明的限制。本发明藉由电性相对的开关形成逆电流截止电路，藉以防止升压所产生的 逆电流造成能源消耗及影响升压效率，并且增加系统的可靠度。总结来说， 一个包含N阶(N-order)的N阶升压电荷增压电路300的输出电 压值可表示为Vout = Vin+N,........ (3-1) N阶升压电荷增压电路300的串接级数可依需要调整，直到电荷增压增益 (Pumping Voltage Gain)趋于饱和为止。换言之，直到电荷增压增益趋于饱 和之前，电荷升压电路的级数可以依需要调整，升压电荷增压电路300揭示的4 级升压电路仅为实施方式之一，不可视为本发明的限制。本发明所揭示的升压电荷增压电路于升压时可避免现有电荷增压电路中临 界电压以及逆向漏电流对系统效率产生的不良影响，并无须对组件尺寸进行任 何制程上的特殊设计，利用系统中既有的时钟信号即可操作导通路径以避免逆 向漏电流。以此，本发明所揭示的升压电荷增压电路不但具有良好的升压效率， 更具有低生产成本以及高可靠性的优点，更适合应用于诸如可携式装置等电源 有限，电压较低而需要更好的电源管理低电压系统中。值得一提的是，升压电荷增压电路300可透过输入端与一稳压电路 (Regulator)电连接，透过稳压电路提供一稳定的输入电压值，以于输入电源 衰减或变动时，仍能提供一稳定的输出电压。以上实施例仅用于说明本发明的实施过程，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一升压电荷增压电路，其特征是，包括有多个二极管等效网络，其中该二极管等效网络以串联方式电连接，每两个二极管等效网络间具有一节点，每一节点对应一升压阶，其中最低升压阶的二极管等效网络的低压侧为升压电荷增压电路的一输入端，输入端接收一输入电压信号；至少一升压电容网络，每一升压电容网络的一端点分别与节点之一电连接，每一升压电容网络的另一端点分别与一时钟信号电连接，其中时钟信号具有至少一高电压准位以及一低电压准位，藉由时钟信号准位的交替变化，使输入电压信号于每一升压阶升高电压准位值；以及，至少一逆电流截止电路，每一逆电流截止电路分别与二极管等效网络电连接，每一逆电流截止电路控制对应一二极管等效网络的使能(enable)与失能(disable)，其中逆电流截止电路具有至少两导通路径。
2. 如权利要求1所述的升压电荷增压电路，其特征在于，导通路径依据每 一升压阶中时钟信号的切换交替开启，以避免升压电荷增压电路出现反向逆电流0
3. 如权利要求1所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每两相邻节点间 的时钟信号相位相反。
4. 如权利要求1所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电路 包含两电子开关网络，电子开关网络的导通特性相对，以于时钟信号切换时分 别开启电子开关网络之一。
5. 如权利要求1所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每一二极管等效 网络是由一耗尽型晶体管以及逆电流截止电路中两电子开关网络之一组成，当 二极管等效网络内的电子开关网络导通时，对应的耗尽型晶体管为二极管连接。
6. 如权利要求2所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每一二极管等效 网络由一耗尽型晶体管以及逆电流截止电路中两电子开关网络之一組成，当二 极管等效网络内的电子开关网络导通时，对应的耗尽型晶体管为二极管连接。
7. 如权利要求1所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电路 包含两电子开关网络，电子开关网络的导通特性相对，以于时钟信号切换时分 别开启电子开关网络之一。
8. 如权利要求2所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电路 包含两电子开关网络，电子开关网络的导通特性相对，以于时钟信号切换时分 别开启电子开关网络之一。
9. 如权利要求4所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电路 包含两电子开关网络，电子开关网络的导通特性相对，以于时钟信号切换时分 别开启电子开关网络之一。
10. 如权利要求1所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电路 包含一增强型N信道金属氧化物半导体晶体管以及一增强型P信道金属氧化物 半导体晶体管，当对应的升压阶所输入的时钟信号为低电压准位时，增强型P 信道金属氧化物半导体晶体管导通且该增强型N信道金属氧化物半导体晶体管 截止，当对应的升压阶所输入的时钟信号为高电压准位时，增强型P信道金属 氧化物半导体晶体管截止且该增强型N信道金属氧化物半导体晶体管导通。
11. 如权利要求2所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电路 包含一增强型N信道金属氧化物半导体晶体管以及一增强型P信道金属氧化物 半导体晶体管，当对应的升压阶所输入的时钟信号为低电压准位时，增强型P 信道金属氧化物半导体晶体管导通且增强型N信道金属氧化物半导体晶体管截 止，当对应的升压阶所输入的时钟信号为高电压准位时，增强型P信道金属氧 化物半导体晶体管截止且增强型N信道金属氧化物半导体晶体管导通。
12.如权利要求4所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电路 包含一增强型N信道金属氧化物半导体晶体管以及一增强型P信道金属氣化物 半导体晶体管，当对应的升压阶所输入的时钟信号为低电压准位时，增强型P 信道金属氧化物半导体晶体管导通且增强型N信道金属氧化物半导体晶体管截 止，当对应的升压阶所输入的时钟信号为高电压准位时，增强型P信道金属氧化物半导体晶体管截止且增强型N信道金属氧化物半导体晶体管导通。
13. 如权利要求8所述的升压电荷增压电路，其特征在于，增强型P信道金 属氧化物半导体晶体管的源极端接收输入电压信号，增强型P信道金属氧化物 半导体晶体管以及增强型N信道金属氧化物半导体晶体管的栅极端分别接收对 应的升压阶所输入的时钟信号。
14. 如权利要求9所述的升压电荷增压电路，其特征在于，增强型P信道金 属氧化物半导体晶体管的源极端接收输入电压信号，增强型P信道金属氧化物 半导体晶体管以及增强型N信道金属氧化物半导体晶体管的栅极端分别接收对 应的升压阶所输入的时钟信号。
15. 如权利要求10所述的升压电荷增压电路，其特征在于，增强型P信道 金属氧化物半导体晶体管的源极端接收输入电压信号，增强型P信道金属氧化 物半导体晶体管以及增强型N信道金属氧化物半导体晶体管的栅极端分别接收 对应的升压阶所输入的时钟信号。
16. —升压电荷增压电路，其特征是，包括有多个二极管等效网络，其中二极管等效网络是以串联方式电连接，每两个 二极管等效网络间具有一节点，每一节点对应一升压阶，其中最低升压阶的二 极管等效网络的低压侧为升压电荷增压电路的一输入端；一稳压电路，包含一输入端以及一输出端，输出端与升压电荷增压电路的 输入端电连接，输入端接收一输入电压信号，藉由稳压电路调整输入电压信号 至一既定电压准位，并由输出端输出至升压电荷增压电路的输入端；至少一升压电容网络，每一升压电容网络的一端点分别与一节点电连接，每一升压电容网络的另一端点分别与一时钟信号电连接，其中时钟信号具有至 少一高电压准位以及一低电压准位，藉由时钟信号准位的交替变化，使输入电 压信号于每一升压阶升高电压准位值； 以及，至少一逆电流截止电路，每一逆电流截止电路分别与二极管等效网络 电连接，每一逆电流截止电路控制对应的一二极管等效网络的使能与失能，其 中逆电流截止电路具有至少两导通路径。
17.如权利要求16所述的升压电荷增压电路，其特征在于，导通路径依据 每一升压阶中时钟信号的切换交替开启，以避免升压电荷增压电路出现反向逆 电流
18. 如权利要求1所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每两相邻节点间 的时钟信号相位相反。
19. 如权利要求16所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电 路包含两电子开关网络，电子开关网络的导通特性相对，以于时钟信号切换时 分别开启电子开关网络之一。
20. 如权利要求16所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每一二极管等 效网络由一耗尽型晶体管以及逆电流截止电路中两电子开关网络之一组成，当 二极管等效网络内的电子开关网络导通时，对应的耗尽型晶体管与对应的逆电 流截止电路之一组成二极管连接。
21. 如权利要求U所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每一二极管等 效网络由一耗尽型晶体管以及逆电流截止电路中两电子开关网络之一组成，当 二极管等效网络内的电子开关网络导通时，对应的耗尽型晶体管与对应的逆电 流截止电路之一组成二极管连接。
22. 如权利要求16所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电 路包含两电子开关网络，电子开关网络的导通特性相对，以于时钟信号切换时 分別开启电子开关网络之一。
23. 如权利要求17所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电 路包含两电子开关网络，电子开关网络的导通特性相对，以于时钟信号切换时 分别开启电子开关网络之一。
24. 如权利要求19所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电 路包含两电子开关网络，电子开关网络的导通特性相对，以于时钟信号切换时 分别开启电子开关网络之一。
25. 如权利要求16所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电 路包含一增强型N信道金属氧化物半导体晶体管以及一增强型P信道金属氧化 物半导体晶体管，当对应的升压阶所输入的时钟信号为低电压准位时，增强型P信道金属氧化物半导体晶体管导通且增强型N信道金属氧化物半导体晶体管截 止，当对应的升压阶所输入的时钟信号为高电压准位时，增强型P信道金属氧 化物半导体晶体管截止且增强型N信道金属氧化物半导体晶体管导通。
26. 如权利要求17所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电 路包含一增强型N信道金属氧化物半导体晶体管以及一增强型P信道金属氧化 物半导体晶体管，当对应的升压阶所输入的时钟信号为低电压准位时，增强型P 信道金属氧化物半导体晶体管导通且增强型N信道金属氧化物半导体晶体管截 止，当对应的升压阶所输入的时钟信号为高电压准位时，增强型P信道金属氧 化物半导体晶体管截止且增强型N信道金属氧化物半导体晶体管导通。
27. 如权利要求19所述的升压电荷增压电路，其特征在于，逆电流截止电 路包含一增强型N信道金属氧化物半导体晶体管以及一增强型P信道金属氧化 物半导体晶体管，当对应的升压阶所输入的时钟信号为低电压准位时，增强型P 信道金属氧化物半导体晶体管导通且增强型N信道金属氧化物半导体晶体管截 止，当对应的升压阶所输入的时钟信号为高电压准位时，增强型P信道金属氧 化物半导体晶体管截止且增强型N信道金属氧化物半导体晶体管导通。
28. 如权利要求23所述的升压电荷增压电路，其特征在于，增强型P信道 金属氧化物半导体晶体管的源极端接收输入电压信号，增强型P信道金属氣化 物半导体晶体管以及增强型N信道金属氧化物半导体晶体管的栅极端分别接收 对应的升压阶所输入的时钟信号。
29. 如权利要求24所述的升压电荷增压电路，其特征在于，增强型P信道 金属氧化物半导体晶体管的源极端接收输入电压信号，增强型P信道金属氧化 物半导体晶体管以及增强型N信道金属氧化物半导体晶体管的栅极端分别接收 对应的升压阶所输入的时钟信号。
30. 如权利要求25所述的升压电荷增压电路，其特征在于，增强型P信道 金属氧化物半导体晶体管的源极端接收输入电压信号，增强型P信道金属氧化 物半导体晶体管以及增强型N信道金属氧化物半导体晶体管的栅极端分别接收 对应的升压阶所输入的时钟信号。
31. 如权利要求16所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每一升压电容 网络由一耗尽型晶体管构成，耗尽型晶体管的源极以及漏极间电连接。
32. 如权利要求29所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每一升压电容 网络由一耗尽型晶体管构成，耗尽型晶体管的源极以及漏极间电连接。
33. 如权利要求16所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每一升压电容 网络由一接面场效晶体管(JFET)构成，接面场效晶体管的源极以及漏极间电 连接。
34. 如权利要求29所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每一升压电容 网络由一接面场效晶体管(JFET)构成，接面场效晶体管的源极以及漏极间电 连接。
35. 如权利要求16所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每一二极管等 效网络由一接面场效晶体管(JFET)组成，每一接面场效晶体管(JFET)与对 应的逆电流截止电路之一组成二极管连接。
36. 如权利要求29所述的升压电荷增压电路，其特征在于，每一二极管等 效网络由一接面场效晶体管(JFET)组成，每一接面场效晶体管(JFET)与对 应的逆电流截止电路之一组成二极管连接。—用于电荷增压电路的升压单元，其特征是，包括有 一等效二极管网络，接收一输入电压；一电容网络，与等效二极管网络电连接，藉由一时钟信号输出高于输入电 压的一电压； 以及， 一开关对，与等效二极管网络电连接，控制等效二极管网络是否形成二极管连接的使能(enable)与失能(di sable)。
37.
38. 如权利要求1所述的升压单元，其特征在于，开关对藉由时钟信号控制 输入电压的传导，开关对具有至少两导通路径，时钟信号具有至少两信号状况。
39. 如权利要求2所述的升压单元，其特征在于，导通路径依据时钟信号的 变化交替地开启。
40. 如权利要求3所述的升压单元，其特征在于，导通路径的交替变化阻断 反向电流的产生。
41. 如权利要求1所述的升压单元，其特征在于，开关对应的一端与一接地 端电连接。
42.如权利要求4所述的升压单元，其特征在于，接地端的电压值不限于0。
43.如权利要求2所述的升压单元，其特征在于，时钟信号具有一高电压状 态以及一低电压状态。
全文摘要
一种升压电荷增压电路，包含多个二极管等效网络、至少一个升压电容网络以及至少一个逆电流截止电路。所述的二极管等效网络以串联方式电连接，每两个二极管等效网络间具有一个节点，每一个节点对应一升压阶，其中最低升压阶的二极管等效网络的低压侧为此升压电荷增压电路的一个输入端，输入端接收一输入电压信号。每一个升压电容网络的一个端点分别与一节点电连接，每一升压电容网络的另一端点分别与一时钟信号电连接。每一逆电流截止电路分别与二极管等效网络电连接，其中所述的逆电流截止电路具有至少两导通路径，导通路径依据每一升压阶中时钟信号的切换交替开启。
文档编号H02M3/04GK101127479SQ20061011577
公开日2008年2月20日 申请日期2006年8月16日 优先权日2006年8月16日
发明者吴哲铭, 吴盈锋 申请人:天时电子股份有限公司