一种高电压转换倍率的电荷泵设计

都文和，杨占宇，程秀娟，康嘉浩，徐 正，杨 轲，巩秋野

（1.齐齐哈尔大学通信与电子工程学院，齐齐哈尔 161006；2.哈尔滨第一机械集团有限公司，哈尔滨 150056）

1 引言

随着5G 技术的高速发展，近些年来，智能家居逐渐取代了传统家居，越来越多的智能设备进入了人们的视野。这些智能家居依靠软硬件协同将各种分离的家用设备有机结合在一起，进行统一集中的控制与管理。储存器作为智能家居储存信息的载体，是智能家居系统必不可少的单元之一。Flash 储存器作为一种非易失储存器，因其在断开供电之后也能长久保存数据和体积小等优点，被广泛应用于智能家居系统中[1]。Flash 储存器在进行擦写工作时通常需要较高的电压，而电荷泵电路的电容积累传递电荷的特性可用来产生高于电源电压的输出电压，因此成为Flash 储存器必不可少的电路之一。为达到高可靠性和低功耗的目标，随着集成电路工艺的更新，电源电压逐渐降低，传统电荷泵受阈值压降和体效应等问题影响，当电源电压靠近阈值电压时，电压转换倍率大大降低。因此，设计一种低压工作也能具有高电压转换倍率的电荷泵至关重要。

2 传统电荷泵电路技术

2.1 技术发展

Dickson 于1976 年提出了如图1 所示的电荷泵电路，利用电容和二极管实现了将输入电压升高、翻倍输出[2]。通常采取栅漏短接的MOS 管来代替二极管。该电荷泵结构简单，但由于电路受阈值压降效应和体效应影响，Dickson 电荷泵作为高级数升压电路工作时，输出电压以及电压转换倍率较低，并且在电源电压与传输管阈值电压接近时，Dickson 电荷泵将无法正常工作。……