説明

チャージポンプ回路及びその制御方法

【課題】チャージポンプ回路及びその制御方法を提供する。
【解決手段】第1出力信号を第1電圧レベルに調整する第1電圧発生部と、第2出力信号を第2電圧レベルに昇圧する第2電圧発生部と、第3出力信号を第3電圧レベルに昇圧する第3電圧発生部と、第1電圧発生部と第3電圧発生部との間に連結され、第2出力信号の昇圧時間の間に第3電圧発生部に出力される第1出力信号を遮断する第1電圧制御部と、第2電圧発生部と第3電圧発生部との間に連結され、第2出力信号の昇圧時間の間に第3電圧発生部に出力される第2出力信号を遮断する第2電圧制御部と、第3出力信号が第3電圧レベルに一定に維持されるまで、寄生トランジスタによるラッチアップ動作を防止するラッチアップ防止部と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はチャージポンプ回路に係り、特にショットキーダイオードを使用せずに寄生トランジスタのターンオンによる問題を除去するチャージポンプ回路及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
図1は、従来のチャージポンプ回路100のブロック図である。
図1を参照すれば、チャージポンプ回路100は、レギュレータ110、第1チャージポンプ120、第2チャージポンプ130及びブースター140を備える。レギュレータ110は入力信号INを、第1電圧レベルVCI1を持つ第1出力信号OUT_1に調整して第1チャージポンプ120、第2チャージポンプ130及びブースター140に伝送する。第1チャージポンプ120は第1出力信号OUT_1に応答して、第2電圧レベルAVDDを持つ第2信号を出力する。第2電圧レベルAVDDは、第1電圧レベルVCI1の2倍の電圧レベルを持つことができる。第2チャージポンプ130は第1出力信号OUT_1に応答して、第3電圧レベル−VCI1を持つ第3出力信号OUT_3を出力する。ブースター140は、第1ないし第3出力信号OUT_1、OUT_2、OUT_3に応答して、第4電圧レベルVGHを持つ第4出力信号OUT_4及び第5電圧レベルVGLを持つ第5出力信号OUT_5を出力する。第4電圧レベルVGHは、第1電圧レベルVCI1の4倍〜6倍であり、第2電圧レベルVGLは、第1電圧レベルVCI1の−3倍〜−6倍でありうる。半導体集積回路は、液晶パネルを駆動するために、チャージポンプ回路100の出力信号である第4出力信号OUT_4または第5出力信号OUT_5を利用する。
【0003】
図2は、図1のチャージポンプ回路100の出力信号OUT_1、OUT_2、OUT_3、OUT_4、OUT_5の波形図である。
図1及び図2を参照すれば、第1出力信号OUT_1が第1電圧レベルVCI1に調整され始める時点及び第2出力信号OUT_2が接地電圧レベルVSSでチャージされ始める時点で寄生トランジスタが瞬間的にターンオンされる。また、第4出力信号OUT_4が接地電圧レベルVSSで昇圧され始める時点で、やはり前記寄生トランジスタがターンオンされてラッチアップ動作が発生する。
【0004】
図3は、図1のチャージポンプ回路100を半導体基板に形成した場合に発生する寄生トランジスタを説明するための図面である。
図3を参照すれば、第1出力信号OUT_1が調整され始める瞬間、第4出力信号OUT_4がチャージされる速度よりレギュレータ110がはるかに速く動作するため、瞬間的にPNPバイポーラジャンクショントランジスタがターンオンされる。そして、第2出力信号OUT_2が昇圧され始める瞬間、第4出力信号OUT_4がチャージされる速度より第2出力信号OUT_2の昇圧速度がさらに速いため、前記PNPトランジスタがターンオンされる。また、第4出力信号OUT_4がチャージされ始める瞬間、第4出力信号OUT_4がチャージされる速度より第1出力信号OUT_1または第2出力信号OUT_2の昇圧速度が速いため、前記PNPトランジスタ及びNPNトランジスタがターンオンされてラッチアップ動作を行う。
チャージポンプ回路の寄生トランジスタの動作による問題点については、特許文献1に開示されている。
【0005】
図4A及び図4Bは、図3の寄生トランジスタによる問題点を解決するための従来技術の回路図である。
図4Aを参照すれば、従来には前記PNPトランジスタに外付けショットキーダイオードを取り付けて前記問題点を解決した。すなわち、前記PNPトランジスタがターンオンされた時、前記PNPトランジスタを流れる電流iを前記ショットキーダイオードに流した。
【0006】
図4Bを参照すれば、前記ラッチアップ動作を行う回路に図4Aと同様に、外付けショットキーダイオードを取り付けて前記問題点を解決する。すなわち、前記ショットキーダイオードがない場合、前述したようにPNPトランジスタ及びNPNトランジスタがいずれもターンオンされて、図4Bの回路はラッチアップ動作を行う。しかし、前記回路に前記ショットキーダイオードを取り付けることによって、前記PNPトランジスタに流れる電流iがいずれも前記ショットキーダイオードに流れて前記ラッチアップ動作を防止する。
しかし、前記のように外付けショットキーダイオードを使用する場合、表面に取り付けねばならない部品が多くなり、コストアップになるという問題点がある。
【特許文献1】米国特許出願公開第2005/140426号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が解決しようとする技術的課題は、外付けショットキーダイオードを使用せずに寄生トランジスタのターンオンによる問題を解決できるチャージポンプ回路を提供するところにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記チャージポンプ回路を制御する方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記技術的課題を達成するための本発明の実施形態によるチャージポンプ回路は、入力信号に応答して、第1出力信号を第1電圧レベルに調整する第1電圧発生部と、前記第1出力信号に応答して、第2出力信号を第2電圧レベルに昇圧する第2電圧発生部と、前記第1出力信号及び前記第2出力信号に応答して、第3出力信号を第3電圧レベルに昇圧する第3電圧発生部と、前記第1電圧発生部と前記第3電圧発生部との間に連結され、前記第2出力信号の昇圧時間の間に、前記第3電圧発生部に出力される前記第1出力信号を遮断する第1電圧制御部と、前記第2電圧発生部と前記第3電圧発生部との間に連結され、前記第2出力信号の昇圧時間の間に、前記第3電圧発生部に出力される前記第2出力信号を遮断する第2電圧制御部と、前記第3出力信号が前記第3電圧レベルに一定に維持されるまで、寄生トランジスタによるラッチアップ動作を防止するラッチアップ防止部と、を備える。
【0009】
前記第1電圧制御部または前記第2電圧制御部は、前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力し、前記第2出力信号の昇圧時間後に前記第1出力信号を出力することが望ましい。
【0010】
前記第1電圧制御部は、第1制御信号及び第2制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に前記第1出力信号を遮断する信号遮断部と、第3制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力する接地電圧発生部と、を備えることが望ましい。
【0011】
前記信号遮断部は、ゲートに前記第1制御信号が印加され、第1端は、前記信号遮断部の出力端と連結され、第2端は、前記第1電圧発生部の出力端と連結される第1トランジスタと、ゲートに前記第2制御信号が印加され、第1端は前記第1トランジスタの第2端及び前記第1電圧発生部の出力端と連結され、第2端は、前記第1トランジスタの第1端及び前記信号遮断部の出力端と連結される第2トランジスタと、を備えることが望ましい。
【0012】
前記第1トランジスタは、ターンオン時に大きい抵抗成分を持つトランジスタであり、前記第2トランジスタは、ターンオン時に小さな抵抗成分を持つトランジスタであることが望ましい。
【0013】
前記ラッチアップ防止部は、ゲートに第4制御信号が印加され、第1端は前記第3電圧発生部の出力端に連結され、第2端には接地電圧が印加されるトランジスタであることが望ましい。
【0014】
前記技術的課題を達成するための本発明の他の実施形態によるチャージポンプ回路は、入力信号に応答して、第1出力信号を第1電圧レベルに調整して出力する第1電圧発生部と、前記第1出力信号に応答して、第2出力信号を第2電圧レベルに昇圧して出力する第2電圧発生部と、前記第1出力信号及び前記第2出力信号に応答して、第3出力信号を第3電圧レベルに昇圧して出力する第3電圧発生部と、前記第1電圧発生部と前記第3電圧発生部との間に連結され、前記第2出力信号の昇圧時間の間に、前記第3電圧発生部に出力される前記第1出力信号を遮断する第1電圧制御部と、前記第2電圧発生部と前記第3電圧発生部との間に連結され、前記第2出力信号の昇圧時間の間に前記第3電圧変換部に出力される前記第2出力信号を遮断する第2電圧制御部と、を備える。
【0015】
前記他の技術的課題を達成するための本発明の実施形態によるチャージポンプ回路の制御方法は、一定の電圧レベルを持つ信号を出力するチャージポンプ回路を制御する方法において、入力信号に応答して、第1出力信号を第1電圧レベルに調整するステップと、前記第1出力信号に応答して、第2出力信号を第2電圧レベルに昇圧するステップと、前記第1出力信号及び第2出力信号に応答して、第3出力信号を第3電圧レベルに昇圧するステップと、を含み、前記第3電圧レベルに昇圧するステップは、前記第2出力信号の昇圧時間の間に、前記第1出力信号及び第2出力信号を遮断するステップをさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明によるチャージポンプ回路及びその制御方法は、外付けショットキーダイオードを使用せずに寄生トランジスタのターンオンによる問題を解決できる。すなわち、従来技術と異なって外付けショットキーダイオードを使用しないので、表面に取り付ける部品を減らしてチップサイズ及びコストが低減する。また、出力電圧が一定の電圧レベルに昇圧し始める瞬間、ピーク電流を減少させて電力消費が低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び図面に記載された内容を参照せねばならない。
以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同じ参照符号は同じ部材を表す。
【0018】
図5は、本発明の実施形態によるチャージポンプ回路500の回路図である。
図5を参照すれば、チャージポンプ回路500は、第1電圧発生部510、第2電圧発生部520、第3電圧発生部530、第1電圧制御部550、第2電圧制御部570及びラッチアップ防止部590を備えることができる。
第1電圧発生部510は、入力信号INに応答して、第1出力信号OUT_1を第1電圧レベルVCI1に調整して出力する。第2電圧発生部520は第1出力信号OUT_1に応答して、第2出力信号OUT_2を第2電圧レベルAVDDに昇圧して出力する。第3電圧発生部530は、第1出力信号OUT_1及び第2出力信号OUT_2に応答して、第3電圧レベルVGHの第3出力信号OUT_3及び第4電圧レベルVGLの第4出力信号OUT_4を出力する。
【0019】
第1電圧制御部550は、第1電圧発生部510と第3電圧発生部530との間に連結され、第2出力信号OUT_2の昇圧時間の間に第3電圧発生部530に出力される第1出力信号OUT_1を遮断する。すなわち、第1電圧制御部550を通じて第3電圧発生部530に入力される信号の電圧レベルは、第2出力信号OUT_2の昇圧時間の間には接地電圧レベルVSSであり、前記昇圧時間後には第1電圧レベルVCI1である。第1電圧制御部550の動作については図6でさらに詳細に説明する。
【0020】
第1電圧制御部550は、信号遮断部555及び接地電圧発生部557を備えることができる。信号遮断部555は、第1制御信号CON_1及び第2制御信号CON_2に応答して、第2出力信号OUT_2の昇圧時間の間に第1出力信号OUT_1を遮断する。
【0021】
信号遮断部555は、ゲートに第1制御信号CON_1が印加され、第1端は、信号遮断部555の出力端と連結される第1トランジスタP555、及びゲートに第2制御信号CON_2が印加され、第1端は、第1トランジスタP555の第2端と連結され、第2端は、第1トランジスタP555の第1端及び信号遮断部555の出力端と連結される第2トランジスタP556を備えることができる。
第1トランジスタP555は、ターンオン時に大きい抵抗成分を持つことが望ましく、第2トランジスタP556は、ターンオン時に小さな抵抗成分を持つことが望ましい。第1トランジスタP555及び第2トランジスタP556は、PMOSトランジスタでありうる。
【0022】
接地電圧発生部557は、第3制御信号CON_3に応答して、第2出力信号OUT_2の昇圧時間の間に接地電圧レベルVSSの信号を出力する。接地電圧発生部557は、ゲートに第3制御信号CON_3が印加され、第1端は、信号遮断部555の出力端及び第1電圧発生部550の出力端と連結され、第2端には接地電圧VSSが印加されるトランジスタN557であることが望ましい。
【0023】
第2電圧制御部570は、第2電圧発生部520と第3電圧発生部530との間に連結され、第2出力信号OUT_2の昇圧時間の間に第3電圧発生部530に出力される第2出力信号OUT_2を遮断する。すなわち、第2電圧制御部570を通じて第3電圧発生部530に入力される信号の電圧レベルは、第2出力信号OUT_2の昇圧時間の間には接地電圧レベルVSSであり、前記昇圧時間後には第2電圧レベルAVDDである。第2電圧制御部570の動作については、図6でさらに詳細に説明する。
【0024】
第2電圧制御部570は、第1電圧制御部550と同様に信号遮断部575及び接地電圧発生部577を備えることができる。信号遮断部555は第1制御信号CON_1及び第2制御信号CON_2に応答して、第2出力信号OUT_2の昇圧時間の間に第2出力信号OUT_2を遮断する。
【0025】
信号遮断部575は、ゲートに第1制御信号CON_1が印加され、第1端は、信号遮断部575の出力端と連結される第1トランジスタP575、及びゲートに第2制御信号CON_2が印加され、第1端は、第1トランジスタP575の第2端と連結され、第2端は、第1トランジスタP575の第1端及び信号遮断部575の出力端と連結される第2トランジスタP576を備えることができる。
第1トランジスタP575は、ターンオン時に大きい抵抗成分を持つことが望ましく、第2トランジスタP576は、ターンオン時に小さな抵抗成分を持つことが望ましい。第1トランジスタP575及び第2トランジスタP576は、PMOSトランジスタでありうる。
【0026】
接地電圧発生部577は、第3制御信号CON_3に応答して、第2出力信号OUT_2の昇圧時間の間に接地電圧レベルVSSの信号を出力する。接地電圧発生部577は、ゲートに第3制御信号CON_3が印加され、第1端は、信号遮断部575の出力端及び第2電圧発生部570の出力端と連結され、第2端には接地電圧VSSが印加されるトランジスタN577であることが望ましい。
【0027】
ラッチアップ防止部590は、第3出力信号OUT_3が第3電圧レベルVGHに一定に維持されるまで、寄生トランジスタによるラッチアップ動作を防止する。ラッチアップ防止部590は、ゲートに第4制御信号CON_4が印加され、第1端は、第3電圧発生部530の出力端に連結され、第2端には接地電圧VSSが印加されるトランジスタN590でありうる。ラッチアップ防止部590は、第4出力信号OUT_4が出力される出力端に連結されることが望ましく、トランジスタN590は、NMOSトランジスタであることが望ましい。ラッチアップ防止部590の動作については、図6及び図7でさらに詳細に説明する。
【0028】
図6Aは、図5のチャージポンプ回路500の出力信号OUT_1、OUT_2、OUT_3、OUT_4の波形図である。
図6Bは、図5のチャージポンプ回路500の制御信号CON_1、CON_2、CON_3、CON_4の波形図である。
図5ないし図6Bを参照すれば、第1電圧制御部550及び第2電圧制御部570は、第2出力信号OUT_2が第2電圧レベルAVDDまで昇圧する(a)区間の間に接地電圧VSSレベルの信号を出力する。そして、(a)区間が経過して第2出力信号OUT_2が第2電圧レベルAVDDに一定に維持される(b)ないし(d)区間の間には、第1電圧制御部550は、第1電圧レベルVCI1の第1出力信号OUT_1を第3電圧発生部530に出力し、第2電圧制御部570は、第2電圧レベルAVDDの第2出力信号OUT_2を第3電圧発生部530に出力する。
【0029】
さらに詳細に説明すれば、(a)区間の間、第1電圧制御部550の第1トランジスタP555及び第2トランジスタP556はターンオフされ、トランジスタN557はターンオンされる。すなわち、第1電圧制御部550は、第1トランジスタP555及び第2トランジスタP556がターンオフされたので、第1出力信号OUT_1を第3電圧発生部530に伝えず、トランジスタN557がターンオンされたので、接地電圧VSSが第3電圧発生部530に印加される。
【0030】
同様に、第2電圧制御部570は、第1トランジスタP575及び第2トランジスタP576がターンオフされたので、第1出力信号OUT_1を第3電圧発生部530に伝達せず、トランジスタN557がターンオンされたので、接地電圧VSSが第3電圧発生部530に印加される。
したがって、(a)区間の間に第3出力信号OUT_3の電圧レベルは接地電圧レベルVSSになるので、寄生トランジスタがターンオンされない。
【0031】
前記のように動作するために、(a)区間の間に、第1制御信号CON_1、第2制御信号CON_2及び第3制御信号CON_3は第1論理状態を維持する。以下で、第1論理状態は論理ハイ状態を意味する。
第2出力信号OUT_2が第2電圧レベルAVDDまで昇圧して第2電圧レベルAVDDに一定に維持される(b)区間の間、第1電圧制御部550の第1トランジスタP555はターンオンされ、第2トランジスタP556及びトランジスタN557はターンオフされて、第1電圧レベルVCI1の第1出力信号OUT_1が出力される。この時、第1トランジスタP555はターンオン時に大きい抵抗成分を持っているので、第1電圧制御部550は、第1出力信号OUT_1を大きい抵抗成分に通過させて第3電圧発生部530に出力する。
【0032】
前記(b)区間の間、第2電圧制御部570も、第1電圧制御部550と同一に第1トランジスタP575はターンオンされ、第2トランジスタP576及びトランジスタN577はターンオフされて、第2電圧レベルAVDDの第2出力信号OUT_2が出力される。同様に、第1トランジスタP575はターンオン時に大きい抵抗成分を持っているので、第2電圧制御部570は、第2出力信号OUT_2を大きい抵抗成分に通過させて第3電圧発生部530に出力する。
したがって、第3出力信号OUT_3がチャージされ始める時点で、前記寄生トランジスタのターンオンのためのピーク電流が従来に比べて減少する。前記(b)区間の動作については、図7でさらに詳細に説明する。
【0033】
前記のような動作をするために、前記(b)区間の間に第2制御信号CON_2は続けて第1論理状態であり、第1制御信号CON_1及び第3制御信号CON_3は第2論理状態になる。以下で、第2論理状態は論理ロー状態を意味する。
(b)区間の間に第3出力信号OUT_3は、第1出力信号OUT_1及び第2出力信号OUT_2に応答して徐々にチャージされる。(b)区間での前記チャージ動作は、ウェルに形成される寄生ダイオードを通じるものである。第3出力信号OUT_3は、前記寄生ダイオードを通じて第2電圧レベルAVDDまでチャージされ、以後(c)区間の間には、第3電圧発生部530の動作によって第3電圧レベルVGHまで昇圧する。
【0034】
第3出力信号OUT_3が第2電圧レベルAVDDから第3電圧レベルVGHに昇圧する前記(c)区間の間、第1電圧制御部550の第1トランジスタP555及びトランジスタN557はターンオフされ、第2トランジスタP556はターンオンされて、第1電圧レベルVCI1の第1出力信号OUT_1が出力される。この時、第2トランジスタP556はターンオン時に、小さな抵抗成分を持っているので、第1電圧制御部550は、第1出力信号OUT_1を小さな抵抗成分に通過させて第3電圧発生部530に出力する。ターンオン抵抗の大きい第1トランジスタP555を使用するのは、第3出力信号OUT_3が昇圧し始めた時点から前記寄生トランジスタのターンオンのためのピーク電流を減少させるためのものである。したがって、前記昇圧する時点を経過した後には、ターンオン抵抗の小さな第2トランジスタP556を使用して正常に第3出力信号OUTを昇圧することである。
【0035】
前記(c)区間の間、第2電圧制御部570も第1電圧制御部550と同様に、第1トランジスタP575及びトランジスタN577はターンオフされ、第2トランジスタP576はターンオンされて、第2電圧レベルAVDDの第2出力信号OUT_2が出力される。同様に、第2トランジスタP576はターンオン時に小さな抵抗成分を持っているので、第2電圧制御部570は、第2出力信号OUT_2を小さな抵抗成分に通過させて第3電圧発生部530に出力する。
【0036】
前記のような動作をするために、前記(c)区間の間に第1制御信号CON_1は第1論理状態になり、第2制御信号CON_1及び第3制御信号CON_3は第2論理状態になる。
前記それぞれの区間において、第1電圧制御部550の第1トランジスタP555、第2トランジスタP556及びトランジスタN557をターンオンまたはターンオフさせるために電源電圧を利用できる。すなわち、前記電源電圧を前記トランジスタのゲートに印加して第1トランジスタP555、第2トランジスタP556をターンオフさせるか、トランジスタN557をターンオンさせることができる。
【0037】
同様に、第2電圧制御部570の第1トランジスタP575、第2トランジスタP576及びトランジスタN577をターンオンまたはターンオフさせるために、既に生成されている第2電圧レベルAVDDの第2出力信号OUT_2を利用できる。すなわち、既に生成されている第2電圧レベルAVDDの第2出力信号OUT_2を前記トランジスタのゲートに印加して第1トランジスタP575、第2トランジスタP576をターンオフさせるか、トランジスタN577をターンオンさせることができる。
【0038】
ラッチアップ防止部590は、第3出力信号OUT_3が第3電圧レベルVGHに昇圧されて一定に維持されるまで、前記寄生トランジスタによるラッチアップ動作を防止する。すなわち、前記(a)ないし(c)区間の間にラッチアップ防止部590のトランジスタN590はターンオンされ続けて、前記寄生トランジスタに流れる電流を接地電圧に流す。第3出力信号OUT_3が昇圧されて一定に第3電圧レベルVGHを維持すれば、トランジスタN590はターンオフされる。すなわち、第4出力信号OUT_4が接地電圧レベルから第4電圧レベルVGLに変更され始める時点以前にトランジスタN590はターンオフされる。
前記のような動作をするために、第4制御信号CON_4は前記(a)ないし(c)区間の間に第1論理状態であり、(d)区間の間に第2論理状態である。
【0039】
ラッチアップ防止部590のトランジスタN590をターンオンさせるために、既に生成されている第2電圧レベルAVDDの第2出力信号OUT_2を利用できる。すなわち、第4制御信号CON_4が第1論理状態である場合、既に生成されている第2電圧レベルAVDDの第1出力信号OUT_2を前記トランジスタのゲートに印加してトランジスタN590をターンオンさせることができるので、トランジスタN590のサイズを縮めることができる。
【0040】
図7は、図6の(b)区間で回路の態様を概略的に示す回路図である。
図5ないし図7を参照すれば、前記(b)区間で第1電圧制御部550の第1トランジスタP555はターンオンされたので、大きい抵抗値を持つ抵抗Rで表示できる。抵抗Rの抵抗値が大きいので、第3出力信号OUT_3が接地電圧レベルVSSでチャージされ始める瞬間、PNPトランジスタをターンオンさせるピーク電流値が従来に比べて減少する。また、前記(b)区間のうち、第3出力信号OUT_3の電圧レベルが第1出力信号OUT_1の第1電圧レベルVCI1より小さな区間において、図7に示したPNPトランジスタ及びNPNトランジスタがいずれもターンオンされる。この場合、ラッチアップ防止部590のトランジスタN590もターンオンされているので、前記PNPトランジスタに流れる電流iがいずれもラッチアップ防止部590のトランジスタN590を通じて接地電圧VSSに流れる。
【0041】
また、第2電圧制御部570を考えれば、同様に前記(b)区間で第2電圧制御部570の第1トランジスタP575はターンオンされたので、大きい抵抗値を持つ抵抗Rで表示できる。抵抗Rの抵抗値が大きいので、第3出力信号OUT_3が接地電圧レベルVSSでチャージされ始める瞬間、PNPトランジスタをターンオンさせるピーク電流値が従来に比べて減少する。前記(b)区間は、第3出力信号OUT_3の電圧レベルが第2出力信号OUT_2の第2電圧レベルAVDDより小さいので、前記(b)区間の間に図7に示したPNPトランジスタ及びNPNトランジスタがいずれもターンオンされる。この場合、ラッチアップ防止部590のトランジスタN590もターンオンされているので、前記PNPトランジスタに流れる電流iがいずれもラッチアップ防止部590のトランジスタN590を通じて接地電圧VSSに流れる。
【0042】
したがって、前記(b)区間の間にチャージポンプ回路500はターンオン抵抗の大きい第1トランジスタP555、P575をターンオンさせることによって、前記PNPトランジスタをターンオンさせるピーク電流値を減少させ、ラッチアップ防止部590のトランジスタN590をターンオンさせてラッチアップ動作を防止する。
【0043】
図8は、本発明の実施形態によるチャージポンプ回路の制御方法に関するフローチャートである。
図5及び図8を参照すれば、第1電圧発生部510は入力信号に応答して、第1出力信号OUT_1を第1電圧レベルVCI1に調整して出力する(S810ステップ)。第2電圧発生部520は第1出力信号OUT_1に応答して、第2出力信号OUT_2を第2電圧レベルAVDDに昇圧して出力する(S820ステップ)。第1電圧制御部550及び第2電圧制御部570は、第2出力信号OUT_2が第2電圧レベルAVDDに昇圧する間(S830ステップ)、第3電圧発生部530に出力される第1出力信号OUT_1及び第2出力信号OUT_2を遮断する(S840ステップ)。第2出力信号OUT_2が第2電圧レベルAVDDに昇圧されて一定に維持されれば、第1電圧制御部550及び第2電圧制御部570は、第1出力信号OUT_1及び第2出力信号OUT_2を第3電圧発生部530に出力する。第3電圧発生部530は、第1出力信号OUT_1及び第2出力信号OUT_2に応答して、第3出力信号OUT_3を第3電圧レベルVGHに昇圧する(S850ステップ)。ラッチアップ防止部590は、第3出力信号OUT_3が第3電圧レベルVGHに一定に維持されるまで、前記寄生トランジスタによるラッチアップ動作を防止する(S870ステップ)。
【0044】
以上のように、図面と明細書で最適実施形態が開示された。ここで特定の用語が使われたが、これは単に本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本発明は、電源回路関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】従来のチャージポンプ回路のブロック図である。
【図2】図1のチャージポンプ回路の出力信号の波形図である。
【図3】図1のチャージポンプ回路を半導体基板に形成した場合に発生する寄生トランジスタを説明するための図面である。
【図4A】図3の寄生トランジスタによる問題点を解決するための従来技術の回路図である。
【図4B】図3の寄生トランジスタによる問題点を解決するための従来技術の回路図である。
【図5】本発明の実施形態によるチャージポンプ回路の回路図である。
【図6A】図5のチャージポンプ回路の出力信号の波形図である。
【図6B】図5のチャージポンプ回路の制御信号の波形図である。
【図7】図6A及び図6Bの(b)区間で回路の態様を概略的に示す回路図である。
【図8】本発明の実施形態によるチャージポンプ回路の制御方法に関するフローチャートである。
【符号の説明】
【0047】
500 チャージポンプ回路
510 第1電圧発生部
520 第2電圧発生部
530 第3電圧発生部
550 第1電圧制御部
555 信号遮断部
557 接地電圧発生部
570 第2電圧制御部
575 信号遮断部
577 接地電圧発生部
590 ラッチアップ防止部
IN 入力信号
OUT_1 第1出力信号
OUT_2 第2出力信号
OUT_3 第3出力信号
OUT_4 第4出力信号
VCI1 第1電圧レベル
VGH 第3電圧レベル
VGL 第4電圧レベル
VSS 接地電圧レベル
AVDD 第2電圧レベル
CON_1 第1制御信号
CON_2 第2制御信号
CON_3 第3制御信号
CON_4 第4制御信号
N590 トランジスタ
P555 第1トランジスタ
P556 第2トランジスタ
P575 第1トランジスタ
P576 第2トランジスタ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力信号に応答して、第1出力信号を第1電圧レベルに調整する第1電圧発生部と、
前記第1出力信号に応答して、第2出力信号を第2電圧レベルに昇圧する第2電圧発生部と、
前記第1出力信号及び前記第2出力信号に応答して、第3出力信号を第3電圧レベルに昇圧する第3電圧発生部と、
前記第1電圧発生部と前記第3電圧発生部との間に連結され、前記第2出力信号の昇圧時間の間に、前記第3電圧発生部に出力される前記第1出力信号を遮断する第1電圧制御部と、
前記第2電圧発生部と前記第3電圧発生部との間に連結され、前記第2出力信号の昇圧時間の間に、前記第3電圧発生部に出力される前記第2出力信号を遮断する第2電圧制御部と、
前記第3出力信号が前記第3電圧レベルに一定に維持されるまで、寄生トランジスタによるラッチアップ動作を防止するラッチアップ防止部と、を備えることを特徴とするチャージポンプ回路。
【請求項2】
前記第1電圧制御部は、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力し、前記第2出力信号の昇圧時間後に前記第1出力信号を出力することを特徴とする請求項1に記載のチャージポンプ回路。
【請求項3】
前記第1電圧制御部は、
第1制御信号及び第2制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に前記第1出力信号を遮断する信号遮断部と、
第3制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力する接地電圧発生部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のチャージポンプ回路。
【請求項4】
前記信号遮断部は、
ゲートに前記第1制御信号が印加され、第1端は、前記信号遮断部の出力端と連結され、第2端は、前記第1電圧発生部の出力端と連結される第1トランジスタと、
ゲートに前記第2制御信号が印加され、第1端は前記第1トランジスタの第2端及び前記第1電圧発生部の出力端と連結され、第2端は、前記第1トランジスタの第1端及び前記信号遮断部の出力端と連結される第2トランジスタと、を備えることを特徴とする請求項3に記載のチャージポンプ回路。
【請求項5】
前記第1トランジスタは、
ターンオン時に大きい抵抗成分を持つトランジスタであり、
前記第2トランジスタは、
ターンオン時に小さな抵抗成分を持つトランジスタであることを特徴とする請求項4に記載のチャージポンプ回路。
【請求項6】
前記第1トランジスタは、
前記第2出力信号の昇圧時間が経過した後から前記第3出力信号が前記第2電圧レベルにチャージされるまでターンオンされ、
前記第2トランジスタは、
前記第3出力信号が前記第2電圧レベルから前記第3電圧レベルに昇圧し始めた時からターンオンされることを特徴とする請求項5に記載のチャージポンプ回路。
【請求項7】
前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、
PMOSトランジスタであり、
前記第1トランジスタまたは前記第2トランジスタがターンオフされる場合、電源電圧が前記第1トランジスタまたは前記第2トランジスタのゲートに印加されることを特徴とする請求項4に記載のチャージポンプ回路。
【請求項8】
前記第1制御信号は、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に第1論理状態であり、前記第2出力信号の昇圧時間後から前記第3出力信号が前記第2電圧レベルにチャージされるまで第2論理状態であり、前記第3出力信号が前記第2電圧レベルから前記第3電圧レベルに昇圧し始めた時から第1論理状態であり、
前記第2制御信号は、
前記第2出力信号が昇圧し始めた時から前記第3出力信号が前記第2電圧レベルにチャージされるまで第1論理状態であり、前記第3出力信号が前記第2電圧レベルから前記第3電圧レベルに昇圧し始めた時から第2論理状態であることを特徴とする請求項3に記載のチャージポンプ回路。
【請求項9】
前記接地電圧発生部は、
ゲートに前記第3制御信号が印加され、第1端は前記信号遮断部の出力端及び前記第1電圧制御部の出力端と連結され、第2端には接地電圧が印加されるトランジスタであることを特徴とする請求項3に記載のチャージポンプ回路。
【請求項10】
前記トランジスタは、
前記第2出力信号の昇圧時間の間にターンオンされることを特徴とする請求項9に記載のチャージポンプ回路。
【請求項11】
前記トランジスタは、
NMOSトランジスタであり、
前記トランジスタがターンオンされる場合、電源電圧が前記トランジスタのゲートに印加されることを特徴とする請求項9に記載のチャージポンプ回路。
【請求項12】
前記第3制御信号は、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に第1論理状態であり、前記第2出力信号の昇圧時間が経過した後に第2論理状態であることを特徴とする請求項3に記載のチャージポンプ回路。
【請求項13】
前記第2電圧制御部は、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力し、前記第2出力信号の昇圧時間後に前記第2出力信号を出力することを特徴とする請求項1に記載のチャージポンプ回路。
【請求項14】
前記第2電圧制御部は、
第1制御信号及び第2制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に前記第2出力信号を遮断する信号遮断部と、
第3制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力する接地電圧発生部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のチャージポンプ回路。
【請求項15】
前記信号遮断部は、
ゲートに前記第1制御信号が印加され、第1端は、前記信号遮断部の出力端と連結され、第2端は、前記第2電圧発生部の出力端と連結される第1トランジスタと、
ゲートに前記第2制御信号が印加され、第1端は前記第1トランジスタの第2端及び前記第2電圧発生部の出力端と連結され、第2端は、前記第1トランジスタの第1端及び前記信号遮断部の出力端と連結される第2トランジスタと、を備えることを特徴とする請求項14に記載のチャージポンプ回路。
【請求項16】
前記第1トランジスタは、
ターンオン時に大きい抵抗成分を持つトランジスタであり、
前記第2トランジスタは、
ターンオン時に小さな抵抗成分を持つトランジスタであることを特徴とする請求項15に記載のチャージポンプ回路。
【請求項17】
前記第1トランジスタは、
前記第2出力信号の昇圧時間が経過した後から前記第3出力信号が前記第2電圧レベルにチャージされるまでターンオンされ、
前記第2トランジスタは、
前記第3出力信号が前記第2電圧レベルから前記第3電圧レベルに昇圧し始めた時からターンオンされることを特徴とする請求項16に記載のチャージポンプ回路。
【請求項18】
前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、
PMOSトランジスタであり、
前記第1トランジスタまたは前記第2トランジスタがターンオフされる場合、前記第2電圧レベルの第2出力信号が前記第1トランジスタまたは前記第2トランジスタのゲートに印加されることを特徴とする請求項15に記載のチャージポンプ回路。
【請求項19】
前記第1制御信号は、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に第1論理状態であり、前記第2出力信号の昇圧時間後から前記第3出力信号が前記第2電圧レベルにチャージされるまで第2論理状態であり、前記第3出力信号が前記第2電圧レベルから前記第3電圧レベルに昇圧し始めた時から第1論理状態であり、
前記第2制御信号は、
前記第2出力信号が昇圧し始めた時から前記第3出力信号が前記第2電圧レベルにチャージされるまで第1論理状態であり、前記第3出力信号が前記第2電圧レベルから前記第3電圧レベルに昇圧し始めた時から第2論理状態であることを特徴とする請求項14に記載のチャージポンプ回路。
【請求項20】
前記接地電圧発生部は、
ゲートに前記第3制御信号が印加され、第1端は前記信号遮断部の出力端及び前記第2電圧制御部の出力端と連結され、第2端には接地電圧が印加されるトランジスタであることを特徴とする請求項14に記載のチャージポンプ回路。
【請求項21】
前記トランジスタは、
前記第2出力信号の昇圧時間の間にターンオンされることを特徴とする請求項20に記載のチャージポンプ回路。
【請求項22】
前記トランジスタは、
NMOSトランジスタであり、
前記トランジスタがターンオンされる場合、前記第2電圧レベルの第2出力信号が前記トランジスタのゲートに印加されることを特徴とする請求項21に記載のチャージポンプ回路。
【請求項23】
前記第3制御信号は、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に第1論理状態であり、前記第2出力信号の昇圧時間が経過した後に第2論理状態であることを特徴とする請求項14に記載のチャージポンプ回路。
【請求項24】
前記ラッチアップ防止部は、
ゲートに第4制御信号が印加され、第1端は前記第3電圧発生部の出力端に連結され、第2端には接地電圧が印加されるトランジスタであることを特徴とする請求項1に記載のチャージポンプ回路。
【請求項25】
前記トランジスタは、
前記第3出力信号が前記第3電圧レベルに一定に維持されるまでターンオンされることを特徴とする請求項24に記載のチャージポンプ回路。
【請求項26】
前記トランジスタは、
NMOSトランジスタであり、
前記トランジスタがターンオンされる場合、前記第2電圧レベルの第2出力信号が前記トランジスタのゲートに印加されることを特徴とする請求項24に記載のチャージポンプ回路。
【請求項27】
前記第4制御信号は、
前記第3出力信号が前記第3電圧レベルに一定に維持されるまで第1論理状態であることを特徴とする請求項24に記載のチャージポンプ回路。
【請求項28】
入力信号に応答して、第1出力信号を第1電圧レベルに調整して出力する第1電圧発生部と、
前記第1出力信号に応答して、第2出力信号を第2電圧レベルに昇圧して出力する第2電圧発生部と、
前記第1出力信号及び前記第2出力信号に応答して、第3出力信号を第3電圧レベルに昇圧して出力する第3電圧発生部と、
前記第1電圧発生部と前記第3電圧発生部との間に連結され、前記第2出力信号の昇圧時間の間に、前記第3電圧発生部に出力される前記第1出力信号を遮断する第1電圧制御部と、
前記第2電圧発生部と前記第3電圧発生部との間に連結され、前記第2出力信号の昇圧時間の間に前記第3電圧変換部に出力される前記第2出力信号を遮断する第2電圧制御部と、を備えることを特徴とするチャージポンプ回路。
【請求項29】
前記第1電圧制御部または前記第2電圧制御部は、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力し、前記第2出力信号の昇圧時間後に前記第1出力信号または第2出力信号を出力することを特徴とする請求項28に記載のチャージポンプ回路。
【請求項30】
前記第1電圧制御部は、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力し、前記第2出力信号の昇圧時間後に前記第1出力信号を出力することを特徴とする請求項28に記載のチャージポンプ回路。
【請求項31】
前記第1電圧制御部は、
第1制御信号及び第2制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に前記第1出力信号を遮断する信号遮断部と、
第3制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力する接地電圧発生部と、を備えることを特徴とする請求項28に記載のチャージポンプ回路。
【請求項32】
前記信号遮断部は、
ゲートに前記第1制御信号が印加され、第1端は、前記信号遮断部の出力端と連結され、第2端は、前記第1電圧発生部の出力端と連結される第1トランジスタと、
ゲートに前記第2制御信号が印加され、第1端は前記第1トランジスタの第2端及び前記第1電圧発生部の出力端と連結され、第2端は、前記第1トランジスタの第1端及び前記信号遮断部の出力端と連結される第2トランジスタと、を備えることを特徴とする請求項31に記載のチャージポンプ回路。
【請求項33】
前記第1トランジスタは、
ターンオン時に大きい抵抗成分を持つトランジスタであり、
前記第2トランジスタは、
ターンオン時に小さな抵抗成分を持つトランジスタであることを特徴とする請求項32に記載のチャージポンプ回路。
【請求項34】
前記第2電圧制御部は、
第1制御信号及び第2制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に前記第2出力信号を遮断する信号遮断部と、
第3制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力する接地電圧発生部と、を備えることを特徴とする請求項28に記載のチャージポンプ回路。
【請求項35】
前記信号遮断部は、
ゲートに前記第1制御信号が印加され、第1端は、前記信号遮断部の出力端と連結され、第2端は、前記第2電圧発生部の出力端と連結される第1トランジスタと、
ゲートに前記第2制御信号が印加され、第1端は前記第1トランジスタの第2端及び前記第2電圧発生部の出力端と連結され、第2端は、前記第1トランジスタの第1端及び前記信号遮断部の出力端と連結される第2トランジスタと、を備えることを特徴とする請求項34に記載のチャージポンプ回路。
【請求項36】
前記第1トランジスタは、
ターンオン時に大きい抵抗成分を持つトランジスタであり、
前記第2トランジスタは、
ターンオン時に小さな抵抗成分を持つトランジスタであることを特徴とする請求項35に記載のチャージポンプ回路。
【請求項37】
一定の電圧レベルを持つ信号を出力するチャージポンプ回路を制御する方法において、
入力信号に応答して、第1出力信号を第1電圧レベルに調整するステップと、
前記第1出力信号に応答して、第2出力信号を第2電圧レベルに昇圧するステップと、
前記第1出力信号及び第2出力信号に応答して、第3出力信号を第3電圧レベルに昇圧するステップと、を含み、
前記第3電圧レベルに昇圧するステップは、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に、前記第1出力信号及び第2出力信号を遮断するステップをさらに含むことを特徴とするチャージポンプ回路の制御方法。
【請求項38】
前記遮断するステップは、
第1制御信号及び第2制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に、前記第1出力信号及び第2出力信号を遮断するステップであることを特徴とする請求項37に記載のチャージポンプ回路の制御方法。
【請求項39】
前記第1制御信号は、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に第1論理状態であり、前記第2出力信号の昇圧時間後から前記第3出力信号が前記第2電圧レベルにチャージされるまで第2論理状態であり、前記第3出力信号が前記第2電圧レベルから前記第3電圧レベルに昇圧し始めた時から第1論理状態であり、
前記第2制御信号は、
前記第2出力信号が昇圧し始めた時から前記第3出力信号が前記第2電圧レベルにチャージされるまで第1論理状態であり、前記第3出力信号が前記第2電圧レベルから前記第3電圧レベルに昇圧し始めた時から第2論理状態であることを特徴とする請求項38に記載のチャージポンプ回路の制御方法。
【請求項40】
前記第3電圧レベルに昇圧するステップは、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項37に記載のチャージポンプ回路の制御方法。
【請求項41】
前記接地電圧レベルの信号を出力するステップは、
第3制御信号に応答して、前記第2出力信号の昇圧時間の間に接地電圧レベルの信号を出力するステップであり、
前記第3制御信号は、
前記第2出力信号の昇圧時間の間に第1論理状態であり、前記第2出力信号の昇圧時間が経過した後に第2論理状態であることを特徴とする請求項40に記載のチャージポンプ回路の制御方法。
【請求項42】
前記チャージポンプ回路の制御方法は、
前記第3出力信号が前記第3電圧レベルに一定に維持されるまで、寄生トランジスタによるラッチアップ動作を防止するステップをさらに含むことを特徴とする請求項37に記載のチャージポンプ回路の制御方法。
【請求項43】
前記ラッチアップ動作を防止するステップは、
第4制御信号に応答して、前記寄生トランジスタのターンオン電流を接地に流すステップを含むことを特徴とする請求項42に記載のチャージポンプ回路の制御方法。
【請求項44】
前記第4制御信号は、
前記第3出力信号が前記第3電圧レベルに一定に維持されるまで第1論理状態であることを特徴とする請求項43に記載のチャージポンプ回路。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4A】
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【図4B】
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【図5】
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【図6A】
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【図6B】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2008−277832(P2008−277832A)
【公開日】平成20年11月13日(2008.11.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−119094(P2008−119094)
【出願日】平成20年4月30日(2008.4.30)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】SAMSUNG ELECTRONICS CO.,LTD.
【住所又は居所原語表記】416,Maetan−dong,Yeongtong−gu,Suwon−si,Gyeonggi−do 442−742(KR)
【Fターム(参考)】