一种负压电荷泵的放电电路及非易失型储存器

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，尤其涉及的是一种负压电荷泵的放电电路及非易失型储存器。

背景技术

常见的负压电荷泵的放电电路如图1所示，其中nm0为放电晶体管。

当EN为高电平时，Vcontrol=VEE，放电晶体管nm0关断，VEE保持不变；当EN为低电平时，Vcontrol=VCC，放电晶体管nm0导通，VEE被放电到GND。

但是，上述电路存在一个问题，负压电荷泵的输出电压VEE可能会到-10V，甚至有可能达到-15V，而在放电的初始阶段，Vcontrol=VCC。因此，放电晶体管nm0的栅源电压差VGS、漏源电压差VDS都会非常大，瞬间的放电电流也会很大，而为降低芯片成本、减小版图面积，nm0的栅长一般比较小，在栅长小的晶体管上流过较大的电流会影响管子nm0的寿命，或者引起击穿，导致电路硬失效。

因此，现有的技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负压电荷泵的放电电路及非易失型储存器，旨在解决现有负压电荷泵放电电路中瞬间放电电流过大影响放电晶体管的寿命，导致电路硬失效的问题。

本发明的技术方案如下：一种负压电荷泵的放电电路，其中，包括互相连接的负压电荷泵放电电路本体和恒流放电电路；在负压电荷泵初始放电阶段，通过恒流放电电路使负压电荷泵以恒定的电流放电，在负压电荷泵的输出电压VEE1放电下降到某一限定电压后，使负压电荷泵切换到负压电荷泵放电电路本体进行放电。

所述的负压电荷泵的放电电路，其中，所述负压电荷泵放电电路本体包括电平转换模块Level shifter1、放电晶体管nm01和电容Cload，所述电平转换模块Level shifter1连接使能信号EN1，电平转换模块Level shifter1连接电源电压VCC1，电平转换模块levelshifter连接负压电荷泵的输出电压VEE1，电平转换模块evel shifter1与放电晶体管nm01的栅极连接，放电晶体管nm01的漏极与恒流放电电路连接，放电晶体管nm01的源极与负压电荷泵的输出电压VEE1连接，放电晶体管nm01的源极与电容Cload一端连接，电容Cload另一端接地。

所述的负压电荷泵的放电电路，其中，所述恒流放电电路包括为放电通路提供恒定电流的第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜和第四电流镜。

所述的负压电荷泵的放电电路，其中，所述第一电流镜和第二电流镜采用nmos管，第三电流镜和第四电流镜采用pmos管。

所述的负压电荷泵的放电电路，其中，所述第一电流镜为第二nmos管nm2，第二电流镜为第三nmos管nm3，第三电流镜为第三pmos管pm3，第四电流镜为第二pmos管pm2；所述第二pmos管pm2的漏极与放电晶体管nm01的漏极连接，第二pmos管pm2的源极与第三pmos管pm3的源极均连接电源电压VCC1，第二pmos管pm2的栅极与第三pmos管pm3的栅极连接，第三pmos管pm3的漏极与第三pmos管pm3的栅极连接在一起后与第三nmos管nm3的漏极连接，第三nmos管nm3的源极与第二nmos管nm2的源极均接地，第二nmos管nm2的栅极与第三nmos管nm3的的栅极连接，第二nmos管nm2的栅极与第二nmos管nm2的漏极连接在一起后连接恒定电流源I0。

所述的负压电荷泵的放电电路，其中，所述恒流放电电路还包括用于减小第二pmos管pm2和放电晶体管nm01之间的压差的压差减少模块。

所述的负压电荷泵的放电电路，其中，所述压差减少模块包括第一nmos管nm1、第二电阻R1、第一pmos管pm1和第一电阻R0，所述第一nmos管nm1的源极和体极均与负压电荷泵放电电路本体连接，第一nmos管nm1的栅极与第一pmos管pm1的栅极连接在一起后与第一电阻R0的一端连接，第一电阻R0另一端接地，第一nmos管nm1的漏极与第二电阻R1一端连接，第二电阻R1另一端与第一pmos管pm1的漏极连接，第一pmos管pm1的源极与第二pmos管pm2的漏极连接。

所述的负压电荷泵的放电电路，其中，所述恒流放电电路还包括第四pmos管pm4，所述第二nmos管nm2的栅极与第二nmos管nm2的漏极连接在一起后与第四pmos管pm4的漏极连接，第四pmos管pm4的栅极连接使能信号EN1，第四pmos管pm4的源极连接恒定电流源I0。

一种非易失型储存器，其中，包括如上述任一所述的负压电荷泵的放电电路。

本发明的有益效果：本发明通过提供一种负压电荷泵的放电电路及非易失型储存器，采用恒流放电电路与常规负压电荷泵放电电路相结合的方式，在保证放电晶体管安全的前提提升放电速度；在放电初始阶段，采用恒流放电电路进行放电，经过一段时间后负压电荷泵的输出电压放电到某一限定电压，此时，放电晶体管的漏极和源极之间的电压差处在了安全的范围内，切换到常规负压电荷泵放电电路进行放电，解决了传统负压电荷泵放电电路中瞬间放电电流过大影响放电晶体管寿命，导致电路硬失效的问题。

附图说明

图1是现有技术中负压电荷泵的放电电路示意图。

图2是本发明中负压电荷泵的放电电路示意图。

图3是本发明中负压电荷泵的放电电路采用负压电荷泵放电电路本体进行放电的示意图。

图4是本发明中使能时序以及负压电荷泵的输出电压随使能变化的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图2所示，一种负压电荷泵的放电电路，包括互相连接的负压电荷泵放电电路本体和恒流放电电路；在负压电荷泵初始放电阶段，通过恒流放电电路使负压电荷泵以恒定的电流放电，在负压电荷泵的输出电压VEE1放电下降到某一限定电压后，使负压电荷泵切换到负压电荷泵放电电路本体进行放电。

在某些具体实施例中，所述负压电荷泵放电电路本体包括电平转换模块Levelshifter1、放电晶体管nm01和电容Cload，所述电平转换模块Level shifter1连接使能信号EN1，电平转换模块Level shifter1连接电源电压VCC1，电平转换模块levelshifter连接负压电荷泵的输出电压VEE1，电平转换模块evel shifter1与放电晶体管nm01的栅极连接，放电晶体管nm01的漏极与恒流放电电路连接，放电晶体管nm01的源极与负压电荷泵的输出电压VEE1连接，放电晶体管nm01的源极与电容Cload一端连接，电容Cload另一端接地。

在某些具体实施例中，所述恒流放电电路包括为放电通路提供恒定电流的第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜和第四电流镜。

在某些具体实施例中，所述第一电流镜和第二电流镜采用nmos管，分别为第二nmos管nm2、第三nmos管nm3；第三电流镜和第四电流镜采用pmos管，分别为第三pmos管pm3、第二pmos管pm2。

在某些具体实施例中，所述第二pmos管pm2的漏极与放电晶体管nm01的漏极连接，第二pmos管pm2的源极与第三pmos管pm3的源极均连接电源电压VCC1，第二pmos管pm2的栅极与第三pmos管pm3的栅极连接，第三pmos管pm3的漏极与第三pmos管pm3的栅极连接在一起后与第三nmos管nm3的漏极连接，第三nmos管nm3的源极与第二nmos管nm2的源极均接地，第二nmos管nm2的栅极与第三nmos管nm3的的栅极连接，第二nmos管nm2的栅极与第二nmos管nm2的漏极连接在一起后连接恒定电流源I0。

在某些具体实施例中，所述恒流放电电路还包括用于减小第二pmos管pm2和放电晶体管nm01之间的压差的压差减少模块。

在某些具体实施例中，所述压差减少模块包括第一nmos管nm1、第二电阻R1、第一pmos管pm1和第一电阻R0，所述第一nmos管nm1的源极和体极均与负压电荷泵放电电路本体连接，第一nmos管nm1的栅极与第一pmos管pm1的栅极连接在一起后与第一电阻R0的一端连接，第一电阻R0另一端接地，第一nmos管nm1的漏极与第二电阻R1一端连接，第二电阻R1另一端与第一pmos管pm1的漏极连接，第一pmos管pm1的源极与第二pmos管pm2的漏极连接。

在某些具体实施例中，所述恒流放电电路还包括第四pmos管pm4，所述第二nmos管nm2的栅极与第二nmos管nm2的漏极连接在一起后与第四pmos管pm4的漏极连接，第四pmos管pm4的栅极连接使能信号EN1，第四pmos管pm4的源极连接恒定电流源I0。

本技术方案中，所述恒流放电电路利用电流镜第二nmos管nm2、第三nmos管nm3、第三pmos管pm3、第二pmos管pm2为放电通路提供恒定电流，第二电阻R1的作用是减小第一pmos管pm1的漏极和源极之间的电压差。

整个负压电荷泵的放电电路的工作原理为：当使能信号EN1为高电平时，第四pmos管pm4关断， Vcontrol（Vcontrol即为control点的电压）=电平转换模块Level shifter1的输出电压VEE1（当EN1为高时，电平转换模块Level shifter1的输出等于VEE1，当EN1为低时，电平转换模块Level shifter1的输出等于VCC1。因此，当使能信号EN1为高电平时，第四pmos管pm4关断，Vcontrol等于负压电荷泵的输出电压VEE1），放电晶体管nm01关断，负压电荷泵的输出电压VEE1保持不变；当使能信号EN1为低电平时，第四pmos管pm4导通，Vcontrol=电源电压VCC1，放电晶体管nm01导通，负压电荷泵的输出电压VEE1以恒定的电流放电。

本技术方案采用恒流放电电路与常规负压电荷泵放电电路相结合的方式，在保证放电晶体管nm01安全的前提提升放电速度。在放电初始阶段，采用恒流放电电路进行放电，经过一段时间后负压电荷泵的输出电压VEE1放电到某一限定电压V0（比如-8V），此时，放电晶体管nm01的漏极和源极之间的电压差处在了安全的范围内，切换到常规负压电荷泵放电电路进行放电，常规负压电荷泵放电电路如图3所示。

使能信号EN1、使能信号EN2的使能时序图以及负压电荷泵的输出电压VEE1随使能变化的示意图如图4所示。当t=t1时，恒流放电电路开始工作，负压电荷泵的输出电压VEE1经时间td后放电到V0；当t=t2时，关断恒流放电电路，切换到常规的负压电荷泵放电电路，负压电荷泵的输出电压VEE1由V0快速放电至GND。其中td由恒流I0、放电晶体管nm01安全的漏极和源极之间的电压差V0以及负压电荷泵的负载Cload决定。

本技术方案还包括一种非易失型储存器，包括如上述所述的负压电荷泵的放电电路。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。