电荷泵和集成电路芯片的制作方法

1.本公开的实施例一般地涉及电子领域，更具体而言涉及一种电荷泵和包括该电荷泵的集成电路芯片。


背景技术：

2.电荷泵(charge pump)是一种直流-直流转换器，利用电容器为储能元件，多用来产生比输入电压大的输出电压，或是产生负的输出电压。在一些情形下，电荷泵利用一些开关元件来控制连接到电容器的电压。例如，可以配合二阶段的循环，用较低的输入电压产生较高的脉冲电压输出。在循环的第一阶段，电容器连接到电源端，因此充电到和电源相同的电压。在第二阶段会调整电路组态以输出更高的泵浦电压。
3.然而，常规的电荷泵存在诸如效率较低以及输出的泵浦电压需要较长时间才能达到稳定值之类的问题。因此，业界需要改进的电荷泵。


技术实现要素：

4.鉴于上述内容，本公开的实施例旨在提供一种改进的电荷泵，以解决或缓解上述问题的至少一部分。
5.在第一方面，提供了一种电荷泵。电荷泵包括充电-放电电路和输出电路。充电-放电电路包括第一充电-放电部和第二充电-放电部。第一充电-放电部被配置为基于第一输入电压生成第一升压信号。第一升压信号在第一时间段期间为比第一输入电压高的第一电平，并且第一升压信号在第一时间段之后的第二时间段期间停止输出第一电平。第二充电-放电部被配置为基于第二输入电压生成第二升压信号。第二升压信号在第二时间段期间为比第二输入电压高的第二电平，并且第二升压信号在第一时间段期间停止输出第二电平。输出电路，包括第一输出部和第二输出部。第一输出部被配置为基于第一升压信号在第一时间段期间经由输出端子提供第一输出信号。第二输出部被配置为基于第二升压信号在第二时间段期间经由输出端子提供第二输出信号。
6.在第一方面的电荷泵的一些实现方式中，第一充电-放电部包括第一级和第二级。第一级被配置为在第一时间段期间使用第一输入电压对第一泵浦电容器进行充电，并且在第二时间段期间使用经充电的第一泵浦电容器进行放电。第二级被配置为在第一时间段期间通过已充电的第二泵浦电容器放电来生成第一电平，并且在第二时间段期间使用第一级的放电所提供的电压来对第二泵浦电容器进行充电。
7.在第一方面的电荷泵的一些实现方式中，第二充电-放电部包括第三级和第四级。第三级被配置为在第一时间段期间使用已充电的第三泵浦电容器进行放电，并且在第二时间段期间使用第二输入电压来对第三泵浦电容器进行充电。第四级被配置为在第一时间段期间使用第三级的放电所提供的电压来对第四泵浦电容器进行充电，并且在第二时间段期间使用第四泵浦电容器生成第二电平。
8.在第一方面的电荷泵的一些实现方式中，第一输出部和第二输出部中的至少一个
输出部包括：第一晶体管，耦合在至少一个输出部的输入节点和输出节点之间，第一晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第一阱区；第二晶体管，耦合在输入节点和第一晶体管的第一控制端子之间，第二晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第二阱区；第一电容器，具有耦合至第一时钟节点的第一端；第二电容器，耦合在第二时钟节点和第二晶体管的第二控制端子之间；第三晶体管，耦合在反馈节点和第一电容器的第二端之间，第三晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第三阱区；第四晶体管，耦合在输入节点和阱节点之间，第四晶体管的第四控制端子耦合至第三晶体管的第三控制端子，第四晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第四阱区；第五晶体管，耦合在第二控制端子和输出节点之间，第五晶体管的第五控制端子耦合至第一控制端子，第五晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第五阱区；以及第六晶体管，耦合在第二晶体管和第三晶体管之间，第六晶体管的第六控制端子耦合至第一控制端子，第六晶体管为第二类型晶体管并且具有耦合至第六晶体管的源漏区的第六阱区，源漏区耦合至第一电容器和第三晶体管，第二类型晶体管不同于第一类型晶体管。
9.在第一方面的电荷泵的一些实现方式中，电荷泵还包括：第一二极管，耦合在电源电压和输出节点之间；第二二极管，耦合在电源电压和第一控制端子之间；第三二极管，耦合在电源电压和阱节点之间；第四二极管，耦合在电源电压和第一电容器的第二端子之间；第五二极管，耦合在电源电压和第六控制端子之间；以及第六二极管，耦合在电源电压和第四控制端子之间。
10.在第一方面的电荷泵的一些实现方式中，第一级、第二级、第三级和第四级中的至少一个级包括：第一晶体管，耦合在至少一个级的输入节点和输出节点之间，第一晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第一阱区；第二晶体管，耦合在输入节点和第一晶体管的第一控制端子之间，第二晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第二阱区；第一电容器，具有耦合至第一时钟节点的第一端；第二电容器，耦合在第二时钟节点和第二晶体管的第二控制端子之间；第三晶体管，耦合在反馈节点和第一电容器的第二端之间，第三晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第三阱区；第四晶体管，耦合在输入节点和阱节点之间，第四晶体管的第四控制端子耦合至第三晶体管的第三控制端子，第四晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第四阱区；第五晶体管，耦合在第二控制端子和输出节点之间，第五晶体管的第五控制端子耦合至第一控制端子，第五晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第五阱区；第六晶体管，耦合在第二晶体管和第三晶体管之间，第六晶体管的第六控制端子耦合至第一控制端子，第六晶体管为第二类型晶体管并且具有耦合至第六晶体管的源漏区的第六阱区，源漏区耦合至第一电容器和第三晶体管，第二类型晶体管不同于第一类型晶体管；以及泵浦电容器，耦合在输出节点和第三时钟节点之间。
11.在第一方面的电荷泵的一些实现方式中，电荷泵还包括第一二极管，耦合在电源电压和输出节点之间；第二二极管，耦合在电源电压和第一控制端子之间；第三二极管，耦合在电源电压和阱节点之间；第四二极管，耦合在电源电压和第一电容器的第二端子之间；第五二极管，耦合在电源电压和第六控制端子之间；以及第六二极管，耦合在电源电压和第四控制端子之间。
12.在第一方面的电荷泵的一些实现方式中，第一类型晶体管是n型场效应晶体管，并
且第二类型晶体管是p型场效应晶体管。
13.在第一方面的电荷泵的一些实现方式中，第一输出部的反馈节点耦合至第二输出部的输入节点；第二输出部的反馈节点耦合至第一输出部的输入节点；第一输出部的第一控制端子耦合至第二输出部的第四控制端子；第二输出部的第一控制端子耦合至第一输出部的第四控制端子；以及第一输出部的阱节点耦合至第二输出部的阱节点。
14.在第一方面的电荷泵的一些实现方式中，第一级的反馈节点耦合至第二级的输入节点；第二级的反馈节点耦合至第一级的输入节点；第一级的第一控制端子耦合至第二级的第四控制端子；第二级的第一控制端子耦合至第一级的第四控制端子；以及第一级的阱节点耦合至第二级的阱节点。
15.在第一方面的电荷泵的一些实现方式中，第三级的反馈节点耦合至第四级的输入节点；第四级的反馈节点耦合至第三级的输入节点；第三级的第一控制端子耦合至第四级的第四控制端子；第四级的第一控制端子耦合至第三级的第四控制端子；以及第三级的阱节点耦合至第四级的阱节点。
16.在本公开的第二方面中，提供一种集成电路芯片。该集成电路芯片包括根据第一方面的电荷泵。
17.通过使用根据本公开的电荷泵，可以提高电荷泵的效率以及缩短输出的泵浦电压达到稳定值所需的时间。
附图说明
18.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
19.图1示出了根据本公开的一些实施例的电荷泵的示意框图；
20.图2示出了根据本公开的一个实施例的六相电荷泵的示意框图；
21.图3示出了根据本公开的一些实施例的充电-放电电路的一个级的示意电路图；
22.图4示出了根据本公开的一些实施例的时钟信号的示意时序图；以及
23.图5示出了根据本公开的一些实施例的输出部的示意电路图。
具体实施方式
24.下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中示出了本公开的优选实施例，然而应该理解，本公开可以以各种形式实现而不应被这里阐述的实施例限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
25.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
26.如前文所提及的，常规的电荷泵存在诸如效率较低以及输出的泵浦电压需要较长
时间才能达到稳定值之类的问题。因此，业界需要改进的电荷泵。
27.在本公开的一些实施例中，电荷泵包括充电-放电电路和输出电路。充电-放电电路包括第一充电-放电路径和第二充电-放电路径，并且输出电路包括第一输出路径和第二输出路径。第一充电-放电路径和第二充电-放电路径交替充电和放电，并且第一输出路径和第二输出路径在不同的时间段交替输出泵浦电压。通过使用该电荷泵，可以提高电荷泵的效率，缩短输出电压达到稳定值的时间，并提高电路达到稳定输出时的电流值。
28.图1示出了根据本公开的一些实施例的电荷泵100的示意框图。在一个实施例中，电荷泵100可以包括充电-放电电路20和输出电路30。充电-放电电路20可以包括两个充电-放电部，第一充电-放电部可以包括至少一个级21_n，并且第二充电-放电部可以包括至少一个级22_n，其中n表示正整数。输出电路30可以包括两个输出部231和232。第一充电-放电部和第一输出部可以组成第一信号传输路径，而第二充电-放电部和第二输出部可以组成第二信号传输路径。电荷泵100可以基于第一信号传输路径接收的信号v
in_1
和第二信号传输路径接收的信号v
in_2
生成升高的输出电压v
out
。在一个实施例中，信号v
in_1
和v
in_2
可以相同或不同。在一个实施例中，电荷泵100例如可以被集成在单个集成电路芯片中。
29.在一个实施例中，第一充电-放电部可以被配置为基于第一输入电压生成第一升压信号。第一升压信号在第一时间段期间为比第一输入电压高的第一电平，并且第一升压信号在第一时间段之后的第二时间段期间停止输出第一电平。第二充电-放电部被配置为基于第二输入电压生成第二升压信号。第二升压信号在第二时间段期间为比第二输入电压高的第二电平，并且第二升压信号在第一时间段期间停止输出第二电平。换言之，输出电压v
out
在第一时间段期间是基于第一电平并且在第二时间段期间是基于第二电平的。例如，第一输出部被配置为基于第一升压信号在第一时间段期间经由输出端子提供第一输出信号。第二输出部被配置为基于第二升压信号在第二时间段期间经由输出端子提供第二输出信号。
30.图2示出了根据本公开的一个实施例的六相电荷泵200的示意框图。六相电荷泵200可以是图1中的电荷泵100在n为2的情形下的一种实现方式。在一个实施例中，六相电荷泵200可以包括第一充电-放电部cd11和第二充电-放电部cd12，并且还包括第一输出部231和第二输出部232。第一充电-放电部cd11和第一输出部231可以组成第一信号传输路径，而第二充电-放电部cd12和第二输出部232可以组成第二信号传输路径。
31.第一充电-放电部cd11可以包括第一级211和第二级221，并且第二充电-放电部cd12可以包括第三级212和第四级222。第一级211、第二级221和第一输出部231可以构成第一信号传输路径，其中，在第一时间段期间，第一级211可以充电，第二级221可以放电，并且第一输出部231可以将第二级221放电所得的电压经由输出端口ot输出，而在第二时间段期间，第一级211可以放电，第二级221可以使用第一级211放电所得的电压来充电，并且第一输出部231停止经由输出端口ot输出电压。
32.第三级212、第四级222和第二输出部232可以构成第二信号传输路径，其中，在第一时间段期间，第三级212可以放电，第四级222可以使用第三级212放电所得的电压进行充电，并且第四级222可以停止经由输出端口ot输出电压，而在第二时间段期间，第三级212可以充电，第四级222可以之前在第一时间段期间充电所得的电压来放电，并且第二输出部232经由输出端口ot输出第四级222放电所得的电压。
33.换言之，第一级211、第二级221、第三级212和第四级222可以分别在充电和放电阶段之间进行切换，其中第一级211和第四级222可以保持为一类相同操作阶段，而第二级221和第三级212可以保持为另一类操作阶段。例如当第一级211和第四级222处于充电时，第二级221和第三级212可以处于放电。而当第一级211和第四级222处于放电时，第二级221和第三级212可以处于充电。相应地，第一输出部231和第二输出部232可以具有两类操作阶段，例如输出阶段或关闭阶段。例如，当第二级221和第三级212处于放电时，第一输出部231处于输出阶段，并且第二输出部232处于关闭阶段。而当第一级211和第四级222处于放电时，第二输出部232处于输出阶段，并且第一输出部231处于关闭阶段。
34.在一个实施例中，第一级211、第二级221、第三级212和第四级222可以具有基本上相同的结构和配置，如下文具体描述。例如，第一级211、第二级221、第三级212和第四级222可以具有输入节点in、第一时钟节点clk1、第二时钟节点clk2、第三时钟节点clk3、反馈节点fb、第一内部节点gp、第二内部节点g2、阱节点pw和输出节点ot。第一级211和第三级212交叉耦合，并且第二级221和第四级222交叉耦合。例如，第一级211的反馈节点fb耦合至第三级212的输入节点in，并且第三级212的反馈节点fb耦合至第一级211的输入节点in。第一级211的阱节点pw与第三级212的阱节点pw直接耦合。第一级211的第一内部节点gp耦合至第三级212的第二内部节点g2，并且第一级211的第二内部节点g2耦合至第三级212的第一内部节点gp。
35.类似地，第二级221的反馈节点fb耦合至第四级222的输入节点in，并且第四级222的反馈节点fb耦合至第二级221的输入节点in。第二级221的阱节点pw与第四级222的阱节点pw直接耦合。第二级221的第一内部节点gp耦合至第四级222的第二内部节点g2，并且第二级221的第二内部节点g2耦合至第四级222的第一内部节点gp。
36.第一级211的输出节点ot耦合至第二级221的输入节点in，并且第三级212的输出节点ot耦合第四级222的输入节点in。第二级221的输出节点ot耦合至第一输出部231的输入节点in，并且第四级222的输出节点ot耦合至第二输出部232的输入节点in。此外，第一输出部231和第二输出部232也交叉耦合，并且第一输出部231和第二输出部232的输出节点ot直接耦合以提供输出电压v
out
。例如，第一输出部231的反馈节点fb耦合至第二输出部232的输入节点in，并且第二输出部232的反馈节点fb耦合至第一输出部231的输入节点in。第一输出部231的阱节点pw与第二输出部232的阱节点pw直接耦合。第一输出部231的第一内部节点gp耦合至第二输出部232的第二内部节点g2，并且第一输出部231的第二内部节点g2耦合至第二输出部232的第一内部节点gp。
37.第一级211、第二级221、第三级212和第四级222分别接收三类不同的时钟信号。例如第一级211分别经由第一时钟节点c1、第二时钟节点c2和第三时钟节点接收第一时钟信号clk1_11、第二时钟信号clk2_11和第三时钟信号clk3_11。第二级221分别经由第一时钟节点c1、第二时钟节点c2和第三时钟节点接收第一时钟信号clk1_12、第二时钟信号clk2_12和第三时钟信号clk3_12。第三级212分别经由第一时钟节点c1、第二时钟节点c2和第三时钟节点接收第一时钟信号clk1_21、第二时钟信号clk2_21和第三时钟信号clk3_21。第四级222分别经由第一时钟节点c1、第二时钟节点c2和第三时钟节点接收第一时钟信号clk1_22、第二时钟信号clk2_22和第三时钟信号clk3_22。充电-放电电路的具体操作在下文中结合图3和图4具体描述。
38.图3示出了根据本公开的一些实施例的充电-放电电路的一个级300的示意电路图。图4示出了根据本公开的一些实施例的时钟信号的示意时序图。在一个实施例中，级300可以是第一级211、第二级221、第三级212和第四级222中的任一级的一种具体实现方式，例如第一级211的一种具体实现方式。级300包括第一晶体管q1、第二晶体管q2、第三晶体管q3、第四晶体管q4、第五晶体管q5、第六晶体管q0、第一电容器cp1、第二电容器cp2和第三电容器cp3，其中第三电容器cp3可以是泵浦电容器。在一个实施例中，第一晶体管q1、第二晶体管q2、第三晶体管q3、第四晶体管q4和第五晶体管q5可以是第一类型晶体管，例如n型场效应晶体管。第六晶体管q0可以是第二类型晶体管，例如p型场效应晶体管。在另一些实施例中，第一类型晶体管也可以是p型场效应晶体管，并且第二类型晶体管可以是n型场效应晶体管。在此情形下，各个节点的信号可以相应地调整，例如被反相。
39.第一晶体管q1耦合在级300的输入节点in和输出节点ot之间，第一晶体管q1具有耦合至阱节点pw的第一阱区。第二晶体管q2耦合在输入节点in和第一晶体管q1的第一控制端子(例如栅极)之间。第二晶体管q2具有耦合至阱节点pw的第二阱区。第一电容器cp1具有耦合至第一时钟节点c1的第一端。第二电容器cp2耦合在第二时钟节点c2和第二晶体管q2的第二控制端子(例如栅极)之间。第三晶体管q3耦合在反馈节点fb和第一电容器cp1的第二端之间。第三晶体管q3具有耦合至阱节点pw的第三阱区。第四晶体管q4耦合在输入节点in和阱节点pw之间。第四晶体管q4的第四控制端子(例如栅极)耦合至第三晶体管q3的第三控制端子(例如栅极)。第四晶体管q4具有耦合至阱节点pw的第四阱区。第五晶体管q5耦合在第二控制端子和输出节点ot之间。第五晶体管q5的第五控制端子(例如栅极)耦合至第一控制端子。第五晶体管q5具有耦合至阱节点pw的第五阱区。第六晶体管q0耦合在第二晶体管q2和第三晶体管q3之间，第六晶体管q0的第六控制端子(例如栅极)耦合至第一控制端子，第六晶体管q0具有耦合至第六晶体管的源漏区的第六阱区。源漏区耦合至第一电容器cp1和第三晶体管q3。第三电容器cp3耦合在输出节点ot和第三时钟节点c3之间。
40.下面结合图4以第一级211为例来描述级300的操作，可以理解第二级221、第三级212和第四级222的操作原理类似。在一个实施例中，可以参考标准时钟信号clk来描述各个时钟信号，标准时钟信号clk例如可以是由芯片中的其它电路提供的时钟信号，并且图4中的各个时钟信号相对于标准时钟信号clk具有偏移。级300例如可以在充电阶段或放电阶段操作，其中充电阶段可以对应于第一时间段期间并且放电阶段可以对应于第一时间段之后的第二时间段期间。可以理解，级300可以依次以充电-放电-充电-放电
……
的顺序交替操作。在放电阶段中，例如，在标准时钟信号clk在时刻t0由低变高之后，经由第一时钟节点c1输入的第一时钟信号clk1_11在时刻t1由高转低，使得节点g0的电压降低。接着经由第二时钟节点c2输入的第二时钟信号clk2_11在时刻t2由低转高，抬升节点g1的电压以关闭第六晶体管q0并且导通第二晶体管q2。在此情形下，可以给第一内部节点gp放电，从而降低其电压(此时经由输入节点in输入的输入电压处于低位)，并且阻断经由输出节点ot的电流回流到输入节点in。之后，第三电容器cp3的电压在时刻t3由低转高，从而提升输出节点ot的电压，并通过第三电容器cp3向输出节点ot放电，即最终通过第一输出部231提供输出电压v
out
。
41.例如，在标准时钟信号clk在时刻t6由高变低之后，在第一级211的充电阶段中，经由第二时钟节点c2输入的第二时钟信号clk2_11在时刻t8由高转低，降低节点gc1的电压，
从而关闭第二晶体管q2。之后第三电容器cp3的电压在时刻t10由高转低，退出放电过程。接着，经由第一时钟节点c1输入的第一时钟信号clk1_11在时刻t11由低转高，从而抬升节点g0的电压，由此打开第六晶体管q0。在此情形下，可以给第一内部节点gp充电并且抬升第一内部节点gp的电压，这继而导通第一晶体管q1。在此情形下，输入电压可以经由输入节点in给第三电容器cp3充电。虽然在此示出了充电-放电电路中的一个级的电路图，但是这仅是示意，而非对本公开的范围进行限制。其它交替充电和放电的电路在此可以适用。
42.另一方面，在与第一级211交叉耦合的第三级212中，第三级212在第一级211处于放电阶段时处于充电阶段。与上面类似地，第三级212接收的第二时钟信号clk2_21在时刻t2由高变低，之后第三级212接收的第三时钟信号clk3_21在时刻t4由高变低，并且在此之后第三级212接收的第一时钟信号clk1_21在时刻t5由低变高。
43.在与第一级211交叉耦合的第三级212中，第三级212在第一级211处于充电阶段时处于放电阶段。与上面类似地，第三级212接收的第一时钟信号clk1_21在时刻t7由高变低，之后第三级212接收的第二时钟信号clk2_21在时刻t8由低转高，并且在此之后第三级212接收的第三时钟信号clk3_21在时刻t9由低变高。
44.在图3所示的电路中，第一晶体管q1、第二晶体管q2、第三晶体管q3、第四晶体管q4和第五晶体管q5的阱区域均耦合至阱节点pw，并且该阱区域的电压可以为动态电压。这样，当节点gc2的电压由低转高后，第四晶体管q4导通，经由输入节点in输入的输入电压提升动态阱节点pw的电压，使得第一晶体管q1、第二晶体管q2、第三晶体管q3、第四晶体管q4和第五晶体管q5的pn节的偏置电压在合理的范围内，从而可以避免对第一晶体管q1、第二晶体管q2、第三晶体管q3、第四晶体管q4和第五晶体管q5的损害。
45.此外，第一级211的反馈节点fb耦合至第三级212的输入节点in，并且第三级212的反馈节点fb耦合至第一级211的输入节点in。这可以确保节点g1在充电前的电压值。这样的交叉连接使得节点g1的起始电压值合适。
46.在另一实施例中，级300可以进一步包括未示出的第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管。第一二极管可以位于电源电压和输出节点ot之间，第二二极管可以位于电源电压和第一内部节点gp之间。第三二极管可以位于电源电压和阱节点pw之间，第四二极管可以位于电源电压和节点g0之间。第五二极管可以位于电源电压和节点g1之间，第六二极管可以位于电源电压和第二内部节点g2之间。在正常操作时，上述六个节点的电压都比电源电压高，因此上述六个二极管不起任何作用。在级300停止工作很长时间后，这六个二极管使得对应的六个节点的电压不会漏到接地电位，而是将其控制在合理的电平，这可以进一步加速电路的启动。
47.图5示出了根据本公开的一些实施例的输出部500的示意电路图。在一个实施例中，输出部500可以是第一输出部231和第二输出部232的一种具体实现方式，例如第一输出部231的一种具体实现方式。输出部500包括第一晶体管q1、第二晶体管q2、第三晶体管q3、第四晶体管q4、第五晶体管q5、第六晶体管q0、第一电容器cp1和第二电容器cp2。在一个实施例中，第一晶体管q1、第二晶体管q2、第三晶体管q3、第四晶体管q4和第五晶体管q5可以是第一类型晶体管，例如n型场效应晶体管。第六晶体管q0可以是第二类型晶体管，例如p型场效应晶体管。在另一些实施例中，第一类型晶体管也可以是p型场效应晶体管，并且第二类型晶体管可以是n型场效应晶体管。在此情形下，各个节点的信号可以相应地调整，例如
被反相。
48.第一晶体管q1耦合在输出部500的输入节点in和输出节点ot之间，第一晶体管q1具有耦合至阱节点pw的第一阱区。第二晶体管q2耦合在输入节点in和第一晶体管q1的第一控制端子(例如栅极)之间。第二晶体管q2具有耦合至阱节点pw的第二阱区。第一电容器cp1具有耦合至第一时钟节点c1的第一端。第二电容器cp2耦合在第二时钟节点c2和第二晶体管q2的第二控制端子(例如栅极)之间。第三晶体管q3耦合在反馈节点fb和第一电容器cp1的第二端之间。第三晶体管q3具有耦合至阱节点pw的第三阱区。第四晶体管q4耦合在输入节点in和阱节点pw之间。第四晶体管q4的第四控制端子(例如栅极)耦合至第三晶体管q3的第三控制端子(例如栅极)。第四晶体管q4具有耦合至阱节点pw的第四阱区。第五晶体管q5耦合在第二控制端子和输出节点ot之间。第五晶体管q5的第五控制端子(例如栅极)耦合至第一控制端子。第五晶体管q5具有耦合至阱节点pw的第五阱区。第六晶体管q0耦合在第二晶体管q2和第三晶体管q3之间，第六晶体管q0的第六控制端子(例如栅极)耦合至第一控制端子，第六晶体管q0具有耦合至第六晶体管的源漏区的第六阱区。源漏区耦合至第一电容器cp1和第三晶体管q3。
49.下面以第一输出部231为例来描述输出部500的操作，可以理解第二输出部232的操作原理类似。例如，输出部500例如可以在输出阶段或关闭阶段操作，其中输出阶段可以对应于第一时间段期间并且关闭阶段可以对应于第一时间段之后的第二时间段期间。可以理解，输出部500可以依次以输出-关闭-输出-关闭
……
的顺序交替操作。在输出阶段中，经由第二时钟节点c2输入的第二时钟信号clk2_13由高转低，从而降低节点g1的电压，并且关闭第二晶体管q2。之后，由第一时钟节点c1输入的第一时钟信号clk1_13由低转高，从而提高节点g0的电压以导通第六晶体管q0。在此情形下，可以给第一内部节点gp充电以提高第一内部节点gp的电压，由此导通第一晶体管q1。输入电压经由输入节点in提供至第一晶体管q1。由于此时第一晶体管q1被导通，因此从上一级接收的电压经由第一晶体管q1被输出至输出节点ot。
50.在关闭阶段中，由第一时钟节点c1输入的第一时钟信号clk1_13由高转低以降低节点g0的电压。接着，经由第二时钟节点c2输入的第二时钟信号clk2_13由低转高以提升节点g1的电压，并且关闭第六晶体管q0和导通第二晶体管q2。这样，可以给第一内部节点gp放电从而降低第一内部节点gp的电压，从而阻断输出节点ot和输入节点in之间的传输通道。
51.在图2-图5所示的六相位电荷泵的示例中，使用均包括三个相位的两路信号传输路径来控制电路单元的充电和放电过程。相比于常规方案，这可以极大地提高输出的时间占比以降低缓冲时间，从而缩短了电荷泵达到稳定工作状态的时间，并还提高电荷泵稳定输出的电流值。虽然在上面针对六相位电荷泵来具体描述，但是可以理解，本公开不限于此。在另一些实施例中，可以减少或增加每个充电-放电部中的充电-放电级的数目。例如，在一个实施例中，可以在每个信号传输路径中设置3个或更多个充电-放电级。
52.此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述
的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
53.尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

技术特征：
1.一种电荷泵，包括：充电-放电电路，包括：第一充电-放电部，被配置为基于第一输入电压生成第一升压信号，所述第一升压信号在第一时间段期间为比所述第一输入电压高的第一电平，并且所述第一升压信号在所述第一时间段之后的第二时间段期间停止输出所述第一电平；以及第二充电-放电部，被配置为基于第二输入电压生成第二升压信号，所述第二升压信号在所述第二时间段期间为比所述第二输入电压高的第二电平，并且所述第二升压信号在所述第一时间段期间停止输出所述第二电平；以及输出电路，包括：第一输出部，被配置为基于所述第一升压信号在所述第一时间段期间经由输出端子提供第一输出信号；以及第二输出部，被配置为基于所述第二升压信号在所述第二时间段期间经由所述输出端子提供第二输出信号。2.根据权利要求1所述的电荷泵，其中所述第一充电-放电部包括：第一级，被配置为在所述第一时间段期间使用所述第一输入电压对第一泵浦电容器进行充电，并且在所述第二时间段期间使用经充电的所述第一泵浦电容器进行放电，以及第二级，被配置为在所述第一时间段期间通过已充电的第二泵浦电容器放电来生成所述第一电平，并且在所述第二时间段期间使用所述第一级的放电所提供的电压来对所述第二泵浦电容器进行充电。3.根据权利要求1或2所述的电荷泵，其中所述第二充电-放电部包括：第三级，被配置为在所述第一时间段期间使用已充电的第三泵浦电容器进行放电，并且在所述第二时间段期间使用所述第二输入电压来对所述第三泵浦电容器进行充电；以及第四级，被配置为在所述第一时间段期间使用所述第三级的放电所提供的电压来对第四泵浦电容器进行充电，并且在所述第二时间段期间使用所述第四泵浦电容器生成所述第二电平。4.根据权利要求2所述的电荷泵，其中所述第一输出部和所述第二输出部中的至少一个输出部包括：第一晶体管，耦合在所述至少一个输出部的输入节点和输出节点之间，所述第一晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第一阱区；第二晶体管，耦合在所述输入节点和所述第一晶体管的第一控制端子之间，所述第二晶体管为所述第一类型晶体管并且具有耦合至所述阱节点的第二阱区；第一电容器，具有耦合至所述第一时钟节点的第一端；第二电容器，耦合在第二时钟节点和所述第二晶体管的第二控制端子之间；第三晶体管，耦合在反馈节点和所述第一电容器的第二端之间，所述第三晶体管为所述第一类型晶体管并且具有耦合至所述阱节点的第三阱区；第四晶体管，耦合在所述输入节点和阱节点之间，所述第四晶体管的第四控制端子耦合至所述第三晶体管的第三控制端子，所述第四晶体管为所述第一类型晶体管并且具有耦合至所述阱节点的第四阱区；第五晶体管，耦合在所述第二控制端子和所述输出节点之间，所述第五晶体管的第五
控制端子耦合至所述第一控制端子，所述第五晶体管为所述第一类型晶体管并且具有耦合至所述阱节点的第五阱区；以及第六晶体管，耦合在所述第二晶体管和所述第三晶体管之间，所述第六晶体管的第六控制端子耦合至所述第一控制端子，所述第六晶体管为所述第二类型晶体管并且具有耦合至所述第六晶体管的源漏区的第六阱区，所述源漏区耦合至所述第一电容器和所述第三晶体管，所述第二类型晶体管不同于所述第一类型晶体管。5.根据权利要求4所述的电荷泵，还包括：第一二极管，耦合在电源电压和所述输出节点之间；第二二极管，耦合在所述电源电压和所述第一控制端子之间；第三二极管，耦合在所述电源电压和所述阱节点之间；第四二极管，耦合在所述电源电压和所述第一电容器的第二端子之间；第五二极管，耦合在所述电源电压和所述第六控制端子之间；以及第六二极管，耦合在所述电源电压和所述第四控制端子之间。6.根据权利要求3所述的电荷泵，其中所述第一级、所述第二级、所述第三级和所述第四级中的至少一个级包括：第一晶体管，耦合在所述至少一个级的输入节点和输出节点之间，所述第一晶体管为第一类型晶体管并且具有耦合至阱节点的第一阱区；第二晶体管，耦合在所述输入节点和所述第一晶体管的第一控制端子之间，所述第二晶体管为所述第一类型晶体管并且具有耦合至所述阱节点的第二阱区；第一电容器，具有耦合至所述第一时钟节点的第一端；第二电容器，耦合在第二时钟节点和所述第二晶体管的第二控制端子之间；第三晶体管，耦合在反馈节点和所述第一电容器的第二端之间，所述第三晶体管为所述第一类型晶体管并且具有耦合至所述阱节点的第三阱区；第四晶体管，耦合在所述输入节点和阱节点之间，所述第四晶体管的第四控制端子耦合至所述第三晶体管的第三控制端子，所述第四晶体管为所述第一类型晶体管并且具有耦合至所述阱节点的第四阱区；第五晶体管，耦合在所述第二控制端子和所述输出节点之间，所述第五晶体管的第五控制端子耦合至所述第一控制端子，所述第五晶体管为所述第一类型晶体管并且具有耦合至所述阱节点的第五阱区第六晶体管，耦合在所述第二晶体管和所述第三晶体管之间，所述第六晶体管的第六控制端子耦合至所述第一控制端子，所述第六晶体管为所述第二类型晶体管并且具有耦合至所述第六晶体管的源漏区的第六阱区，所述源漏区耦合至所述第一电容器和所述第三晶体管，所述第二类型晶体管不同于所述第一类型晶体管；以及泵浦电容器，耦合在所述输出节点和第三时钟节点之间。7.根据权利要求6所述的电荷泵，还包括：第一二极管，耦合在电源电压和所述输出节点之间；第二二极管，耦合在所述电源电压和所述第一控制端子之间；第三二极管，耦合在所述电源电压和所述阱节点之间；第四二极管，耦合在所述电源电压和所述第一电容器的第二端子之间；
第五二极管，耦合在所述电源电压和所述第六控制端子之间；以及第六二极管，耦合在所述电源电压和所述第四控制端子之间。8.根据权利要求6所述的电荷泵，其中所述第一类型晶体管是n型场效应晶体管，并且所述第二类型晶体管是p型场效应晶体管。9.根据权利要求4或5所述的电荷泵，其中所述第一输出部的反馈节点耦合至所述第二输出部的输入节点；所述第二输出部的反馈节点耦合至所述第一输出部的输入节点；所述第一输出部的第一控制端子耦合至所述第二输出部的第四控制端子；所述第二输出部的第一控制端子耦合至所述第一输出部的第四控制端子；以及所述第一输出部的阱节点耦合至所述第二输出部的阱节点。10.根据权利要求6或7所述的电荷泵，其中所述第一级的反馈节点耦合至所述第二级的输入节点；所述第二级的反馈节点耦合至所述第一级的输入节点；所述第一级的第一控制端子耦合至所述第二级的第四控制端子；所述第二级的第一控制端子耦合至所述第一级的第四控制端子；以及所述第一级的阱节点耦合至所述第二级的阱节点。11.根据权利要求10所述的电荷泵，其中所述第三级的反馈节点耦合至所述第四级的输入节点；所述第四级的反馈节点耦合至所述第三级的输入节点；所述第三级的第一控制端子耦合至所述第四级的第四控制端子；所述第四级的第一控制端子耦合至所述第三级的第四控制端子；以及所述第三级的阱节点耦合至所述第四级的阱节点。12.一种集成电路芯片，包括根据权利要求1-11中任一项所述的电荷泵。

技术总结
本文描述了一种电荷泵和集成电路芯片。电荷泵包括充电-放电电路和输出电路。充电-放电电路包括第一充电-放电路径和第二充电-放电路径，并且输出电路包括第一输出路径和第二输出路径。第一充电-放电路径和第二充电-放电路径交替充电和放电，并且第一输出路径和第二输出路径在不同的时间段交替输出泵浦电压。通过使用该电荷泵，可以提高电荷泵的效率，缩短输出电压达到稳定值的时间，并提高电路达到稳定输出时的电流值。输出时的电流值。输出时的电流值。


技术研发人员：殷宁淳
受保护的技术使用者：博大融科（北京）信息技术有限公司
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/3/8