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KR20140077471A - 전압 생성 회로 - Google Patents

전압 생성 회로 Download PDF

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KR20140077471A
KR20140077471A KR1020120146320A KR20120146320A KR20140077471A KR 20140077471 A KR20140077471 A KR 20140077471A KR 1020120146320 A KR1020120146320 A KR 1020120146320A KR 20120146320 A KR20120146320 A KR 20120146320A KR 20140077471 A KR20140077471 A KR 20140077471A
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에스케이하이닉스 주식회사
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Abstract

전압 생성 회로는, 고전압을 생성하는 펌핑부; 및 제1모드에서 상기 펌핑부에서 목표전압이 생성되도록 상기 펌핑부를 제어하고, 제2모드에서 상기 펌핑부에서 예비전압이 생성되도록 상기 펌핑부를 제어하고 상기 예비전압을 다운 컨버팅해 상기 목표전압을 생성하는 전압 레귤레이션부를 포함한다.

Description

전압 생성 회로{VOLTAGE GENERATOR CIRCUIT}
본 발명은 입력전압을 승압하여 높은 레벨의 고전압을 생성하는 전압 생성 회로에 관한 것이다.
각종 반도체 장치는 외부에서 공급된 전압을 이용하여 내부의 회로들을 동작시킨다. 그런데, 반도체 장치 내부에서 사용되는 전압의 종류는 매우 다양하기 때문에, 반도체 장치 내부에서 사용할 모든 전압들을 외부에서 공급해주기는 힘들다. 따라서, 반도체 장치는 내부적으로 새로운 레벨의 전압을 생성해주기 위한 전압 생성 회로들을 구비한다.
특히, 배터리(battery) 전원을 사용하는 디바이스(device)는, 배터리로부터 공급되는 전원전압의 레벨은 낮고 내부에서 사용해야 하는 전압들은 이보다 높은 레벨인 경우에, 내부적으로 외부에서 입력된 전원전압보다 높은 전압을 생성해야 한다. 외부에서 입력된 전원전압보다 높은 레벨의 고전압을 생성하기 위해서는 차지 펌프 회로들이 사용되고 있는데, 차지 펌프를 통해 고전압을 생성하는 방법은 크게 (1)차지 펌프에서 목표 전압을 직접적으로 생성하는 싱글-레귤레이션 방법과, (2)차지 펌프에서는 목표 전압보다 더 높은 레벨의 전압이 생성되도록 하고 차지 펌프에서 생성된 전압을 다시 레귤레이션하여 목표 전압을 생성하는 더블-레귤레이션 방법이 사용된다. 여기서, 싱글-레귤레이션 방법은 목표 전압을 생성하는데 필요한 전류의 소모는 줄일 수 있지만 목표 전압의 안정화가 어렵다는 단점이 있으며, 더블-레귤레이션 방법은 목표 전압의 안정화는 쉬우나 소모되는 전류가 많다는 단점이 있다.
따라서, 고전압을 생성하는데 있어서, 싱글-레귤레이션 방법과 더블-레귤레이션 방법의 장단점을 조화시킬 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명의 실시예는 싱글-레귤레이션 방법과 더블-레귤레이션 방법 양쪽으로의 동작이 가능해, 두 방법의 장단점을 조화시킬 수 있는 전압 생성 회로를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 전압 생성 회로는, 고전압을 생성하는 펌핑부; 및 제1모드에서 상기 펌핑부에서 목표전압이 생성되도록 상기 펌핑부를 제어하고, 제2모드에서 상기 펌핑부에서 예비전압이 생성되도록 상기 펌핑부를 제어하고 상기 예비전압을 다운 컨버팅해 상기 목표전압을 생성하는 전압 레귤레이션부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 생성 회로는, 활성화 신호에 응답해 펌핑단의 전압을 펌핑하는 펌핑부; 상기 펑핑단 전압을 전압분배해 제1피드백 전압을 생성하는 제1전압분배부; 제1모드에서 상기 펌핑단 전압을 전압분배하고, 제2모드에서 출력노드의 전압을 전압분배해 제2피드백 전압을 생성하는 제2전압분배부; 상기 제1모드에서 상기 제2피드백 전압과 기준전압을 비교해 상기 활성화 신호를 생성하고, 상기 제2모드에서 상기 제1피드백 전압과 상기 기준전압을 비교해 상기 활성화신호를 생성하는 활성화신호 생성부; 상기 제1모드에서 비활성화 상기 제2모드에서 활성화되고, 상기 제2피드백 전압과 상기 기준전압을 비교해 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부; 및 상기 제2모드에서 활성화되어 상기 제어신호에 응답해 상기 펌핑단 전압을 다운컨버팅해 상기 출력노드로 공급하는 출력전압 조절부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 생성 회로는, 제1펌핑부; 제2펌핑부; 제1모드에서 오프되고 제2모드에서 상기 제1펌핑부의 출력단과 상기 제2펌핑부의 출력단을 전기적으로 연결시키는 스위치; 및 상기 제1모드에서 상기 제1펌핑부에서 제1목표전압이 생성되고 상기 제2펌핑부에서 제2목표전압이 생성되도록 상기 제1펌핑부와 상기 제2펌핑부를 제어하고, 상기 제2모드에서 상기 제1펌핑부와 상기 제2펌핑부에서 예비전압이 생성되도록 제어하고 상기 예비전압을 다운컨버팅해 상기 제1목표전압과 상기 제2목표전압을 생성하는 전압 레귤레이션부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 생성 회로는, 제1활성화 신호에 응답해 제1펌핑단의 전압을 펌핑하는 제1펌핑부; 상기 제1펌핑단 전압을 전압분배해 제1피드백 전압을 생성하는 제1전압분배부; 제1모드에서 상기 제1펌핑단 전압을 전압분배하고, 제2모드에서 제1출력노드의 전압을 전압분배해 제2피드백 전압을 생성하는 제2전압분배부; 상기 제1모드에서 상기 제2피드백 전압과 제1기준전압을 비교해 상기 제1활성화 신호를 생성하고, 상기 제2모드에서 상기 제1피드백 전압과 상기 제1기준전압을 비교해 상기 제1활성화신호를 생성하는 제1활성화신호 생성부; 상기 제1모드에서 비활성화 상기 제2모드에서 활성화되고, 상기 제2피드백 전압과 상기 제1기준전압을 비교해 제1제어신호를 생성하는 제1제어신호 생성부; 상기 제2모드에서 활성화되어 상기 제1제어신호에 응답해 상기 제1펌핑단 전압을 다운컨버팅해 상기 제1출력노드로 공급하는 제1출력전압 조절부; 상기 제1모드에서 제2활성화 신호에 응답하고 상기 제2모드에서 상기 제1활성화 신호에 응답해 제2펌핑단의 전압을 펌핑하는 제2펌핑부; 상기 제2모드에서 상기 제1펌핑단과 상기 제2펌핑단을 전기적으로 연결시키는 스위치; 상기 제1모드에서 상기 제2펌핑단 전압을 전압분배하고, 제2모드에서 제2출력노드의 전압을 전압분배해 제3피드백 전압을 생성하는 제3전압분배부; 상기 제2모드에서 비활성화 상기 제1모드에서 활성화되고, 상기 제3피드백 전압과 제2기준전압을 비교해 상기 제2활성화 신호를 생성하는 제2활성화신호 생성부; 상기 제1모드에서 비활성화 상기 제2모드에서 활성화되고, 상기 제3피드백 전압과 상기 제2기준전압을 비교해 제2제어신호를 생성하는 제2제어신호 생성부; 및 상기 제2모드에서 활성화되어 상기 제2제어신호에 응답해 상기 제2펌핑단 전압을 다운컨버팅해 상기 제2출력노드로 공급하는 제2출력전압 조절부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전압 생성 회로는, 싱글 레귤레이션 방식 및 더블 레귤레이션 방식 모두로 동작이 가능하므로, 각 방식의 장단점을 조화롭게 사용할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 2가지 방식을 지원하면서도 회로 면적을 늘리지 않는다는 장점이 있다.
또한, 2개의 전압을 생성하면서 하나의 전압은 싱글 레귤레이션 방식으로 생성하고, 나머지 하나의 전압은 더블 레귤리이션 방식으로 생성하는 등의 혼합도 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전압 생성 회로의 구성도.
도 2는 도 1의 전압 생성 회로가 제1모드로 설정된 경우에 각 구성들의 연결 상태를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 전압 생성 회로가 제2모드로 설정된 경우에 각 구성들의 연결 상태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 생성 회로의 구성도.
도 5는 도 4의 전압 생성 회로가 제1모드로 설정된 경우에 각 구성들의 연결상태를 도시한 도면.
도 6은 도 4의 전압 생성 회로가 제2모드로 설정된 경우에 각 구성들의 상태를 도시한 도면.
도 7은 도 4의 전압 생성 회로가 제3모드로 설정된 경우에 각 구성들의 연결상태를 도시한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전압 생성 회로의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 전압 생성 회로는, 펌핑부(110)와 전압 레귤레이션부(120~150), 및 스위치들(S1~S5)을 포함한다.
펌핑부(110)는 다수개의 차지 펌프들(111~114)이 직렬로 연결된 형태로 구성된다. 차지 펌프(111)는 전원전압(VDD)을 이용해 전원전압(VDD)보다 높은 출력전압을 생성하며, 차지 펌프(112)는 차지 펌프(111)의 출력전압을 이용해 더 높은 출력전압을 생성한다. 마지막 단의 차지 펌프(114)의 출력전압이 펌핑부(110)의 출력단(P1)으로 공급된다. 펌핑부(110)의 활성화/비활성화는 제1활성화 신호(P_EN1)에 의해 제어된다.
전압 레귤레이션부(120~150)는 제1모드에서는 펌핑부(110)에서 바로 목표 전압이 출력되도록, 즉 제1펌핑단(P1)의 전압이 목표 전압이 되도록, 펌핑부(110)를 제어한다. 그리고, 전압 레귤레이션부(120~150)는 제2모드에서는 펌핑부(110)가 예비전압을 생성되도록 펌핑부(110)를 제어하고, 펌핑부(110)에서 생성된 예비전압을 다운 컨버팅(down converting)해 목표 전압이 생성될 수 있도록 한다. 전압 레귤레이션부(120~150)는 제1전압 분배부(120), 제2전압 분배부(160), 활성화신호 생성부(130), 제어신호 생성부(140), 및 출력전압 조절부(150)를 포함하여 구성되며, 모드에 따른 동작의 차이는 스위치들(S1~S5)에 의해 이루어진다.
제1모드는 전압 생성 회로가 싱글 레귤레이션 방식으로 동작하는 모드이고, 제2모드는 전압 생성 회로가 더블 레귤레이션 방식으로 동작하는 모드이다. 전압 생성 회로가 어떤 모드로 설정되느냐에 따라 스위치들(S1~S5)의 상태가 변경된다. 하기, 표 1은 설정된 모드에 따른 스위치들(S1~S5)의 동작을 나타낸 표이다.
스위치 제1모드 제2모드
S1 1상태 2상태
S2 1상태 2상태
S3 1상태 2상태
S4 1상태 2상태
S5 1상태 2상태
설정된 모드에 따라, 스위치들이 1상태 또는 2상태를 가지도록 제어하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이제, 도 2, 도 3과 함께 각각의 모드에 따른 전압 생성 회로의 동작에 대해 알아보기로 한다.
도 2는 도 1의 전압 생성 회로가 제1모드로 설정된 경우에 각 구성들의 연결 상태를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면 제1전압 분배부(120), 제어신호 생성부(140), 및 출력전압 조절부(150)의 도시가 생략된 것을 확인할 수 있다. 이는 제1모드에서 스위치들(도 1의 S1, S3, S4, S5)이 1의 상태를 가지므로, 제1전압 분배부(120), 제어신호 생성부(140), 및 출력전압 조절부(150)가 동작하지 않기 때문이다. 또한, 제1펌핑단(P1)과 제1출력노드(VOUT1)는 동일한 노드가 되는데, 이는 스위치(도 1의 S5)가 1의 상태를 가지기 때문이다.
제1모드에서 제2전압 분배부(160)는 저항들(R3, R4)을 이용하여 제1출력노드(VOUT1)의 전압을 분배해 제2피드백 전압(F2)을 생성한다. 그리고, 활성화신호 생성부(130)는 제1기준전압(VREF1)과 제2피드백 전압(F2)을 비교해 제1활성화 신호(P_EN1)를 생성한다. 상세하게, 제1기준전압(VREF1)이 제2피드백 전압(F2)보다 높으면 제1활성화 신호(P_EN1)를 활성화해 펌핑부(110)가 제1출력노드(VOUT1)의 전압을 높일 수 있도록 하고, 제2피드백 전압(F2)이 제1기준전압(VREF1)보다 높으면 제1활성화 신호(P_EN1)를 비활성화해 펌핑부(110)의 펌핑 동작을 중지시킨다. 활성화신호 생성부(130)는 제2피드백 전압(F2)이 제1기준전압(VREF1)과 동일한 레벨이 될 수 있도록 펌핑부(110)를 제어한다. 결국, 제1출력노드의 전압 VOUT1 = VREF1 * {(R3+R4)/R3}가 되며, 바로 이 레벨이 전압 생성 회로에서 생성하고자 하는 목표 전압의 레벨이 된다. 목표 전압의 레벨은 가변 저항인 R4의 값을 조절하는 것에 의해 변경될 수 있다. 캐패시터(101)는 제1출력노드(VOUT1)의 전압을 일정하게 유지하기 위해 사용된다.
도 3은 도 1의 전압 생성 회로가 제2모드로 설정된 경우에 각 구성들의 연결 상태를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제2모드에서는 스위치들(도 1의 S1, S2, S3, S4, S5)이 2의 상태를 가지므로, 모든 구성들이 동작하며, 제1펌핑단(P1)과 제1출력노드(VOUT1)가 분리된다.
제2모드에서 제1전압 분배부(120)는 저항들(R1, R2)을 이용해 펌핑단(P1)의 전압을 분배해 제1피드백 전압(F1)을 생성한다. 그리고, 활성화신호 생성부(130)는 제1기준전압(VREF1)과 제1피드백 전압(F1)을 비교해 제1활성화 신호(P_EN1)를 생성한다. 상세하게, 제1기준전압(VREF1)이 제1피드백 전압(F1)보다 높으면 제1활성화 신호(P_EN1)를 활성화해 펌핑부(110)가 제1펌핑단(P1)의 전압을 높일 수 있도록 하고, 제1피드백 전압(F1)이 제1기준전압(VREF1)보다 높으면 제1활성화 신호(P_EN1)를 비활성화해 펌핑부(110)의 펌핑 동작을 중지시킨다. 활성화신호 생성부(130)는 제1피드백 전압(F1)이 제1기준전압(VREF1)과 동일한 레벨이 될 수 있도록 펌핑부(110)를 제어한다. 결국, 펌핑단의 전압 P1 = VREF1 * {(R1+R2)/R1}이 된다. 펌핑단(P1)의 전압 레벨은 가변저항인 R2의 값을 조절하는 것에 의해 변경될 수 있다.
제2모드에서 제2전압 분배부(160)는 저항들(R3, R4)을 이용해 출력노드(VOUT1)의 전압을 분배해 제2피드백 전압(F2)을 생성한다. 제어신호 생성부(140)는 제1기준전압(VREF1)과 제2피드백 전압(F2)을 비교해 제1제어신호(REG1)를 생성한다. 제1기준전압(VREF1)이 제2피드백 전압(F2)보다 높으면 제1제어신호(REG1)를 '로우' 레벨로 만들고, 제2피드백 전압(F2)이 제1기준전압(VREF1)보다 높으면 제1제어신호(REG1)를 '하이' 레벨로 만든다. 출력전압 조절부(150)는 제1제어신호(REG1)에 응답해 펌핑단 전압(P1)을 다운 컨버팅해 제1출력노드(VOUT1)의 전압을 생성한다. 출력전압 조절부(150)는 제1제어신호(REG1)가 '하이' 레벨이면 제1출력노드(VOUT1)의 전압을 낮추고, 제1제어신호(REG1)가 '로우'레벨이면 제1출력노드(VOUT1)의 전압을 높이도록 동작한다. 출력전압 조절부(150)는 제2피드백 전압(F2)의 레벨과 제1기준전압(VREF1)의 레벨을 동일하게 하는 방향으로 동작하며, 결국 제1출력노드의 전압 VOUT1 = VREF1 * {(R3+R4)/R3}이 된다. 참고로, 제2모드에서 펌핑단(P1)의 전압을 다운 컨버팅해 제1출력노드(VOUT1)의 전압을 생성하게 되므로, P1 > VOUT1의 조건이 만족되도록 저항들(R1~R4)의 값이 설정된다.
제1모드에서의 제1출력노드(VOUT1)의 전압 레벨과 제2모드에서의 제1출력노드(VOUT1)의 전압 레벨이 동일하다는 것을 알 수 있는데, 이는 전압 생성 회로가 제1모드로 동작하던지 제2모드로 동작하던지 동일한 레벨의 출력전압을 생성한다는 것을 의미한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 생성 회로의 구성도이다. 다른 실시예에서는 2개의 전압을 생성하는 전압 생성 회로에 대해 알아보기로 한다. 도 4에서 도 1과 동일한 부호가 사용된 구성들은 도 1 내지 도 3에서 설명한 것과 동일하게 구성 및 동작한다.
도 4를 참조하면, 전압 생성 회로는, 제1펌핑부(110), 제2펌핑부(410), 전압 레귤레이션부(120~150, 410, 430, 440, 450), 및 스위치들(S1~S10)을 포함한다.
제1펌핑부(110)는 다수개의 차지 펌프들(111~114)이 직렬로 연결된 형태로 구성된다. 차지 펌프(111)는 전원전압(VDD)을 이용해 전원전압(VDD)보다 높은 출력전압을 생성하며, 차지 펌프(112)는 차지 펌프(111)의 출력전압을 이용해 더 높은 출력전압을 생성한다. 마지막 단의 차지 펌프(114)의 출력전압이 펌핑부(110)의 출력단(P1)으로 공급된다. 제1펌핑부(110)의 활성화/비활성화는 제1활성화 신호(P_EN1)에 의해 제어된다.
제2펌핑부(410)는 제1펌핑부(110)와 동일하게 구성되며, 제1모드에서는 제2활성화 신호(P_EN2)에 응답해 활성화/비활성화되고, 제2모드에서는 제1활성화 신호(P_EN1)에 응답해 활성화/비활성화된다.
전압 레귤레이션부(120~150, 430, 440, 450)는 제1모드에서 제1펌핑부(110)에서 제1목표전압이 생성되고 제2펌핑부(410)에서 제2목표전압이 생성되도록 제1펌핑부(110)와 제2펌핑부(410)를 제어한다. 그리고, 제2모드에서 제1펌핑부(110)와 제2펌핑부(410)에서 예비전압이 생성되도록 제어하고 예비전압을 다운 컨버팅해 제1목표전압과 제2목표전압을 생성한다. 전압 레귤레이션부는 제1전압 분배부(120), 제2전압 분배부(160), 제1활성화신호 생성부(130), 제1제어신호 생성부(140), 제1출력전압 조절부(150), 제2활성화신호 생성부(430), 제3전압 분배부(460), 제2제어신호 생성부(440) 및 제2출력전압 조절부(450)를 포함해 구성되며, 모드에 따른 동작의 차이는 스위치들(S1~S10)에 의해 이루어진다.
제1모드는 전압 생성 회로가 싱글 레귤레이션 방식으로 동작하는 모드이고, 제2모드는 전압 생성 회로가 더블 레귤레이션 방식으로 동작하는 모드이다. 한편, 도 4의 실시예에서는 제3모드가 추가되는데 제3모드는 제1목표전압(즉, 제1출력노드의 전압)은 싱글 레귤레이션 방식으로 생성하고, 제2목표전압(즉, 제2출력노드의 전압)은 더블 레귤레이션 방식으로 생성하는 모드이다. 전압 생성 회로가 어떤 모드로 설정되느냐에 따라 스위치들(S1~S10)의 상태가 변경된다. 하기, 표 2은 설정된 모드에 따른 스위치들(S1~S10)의 동작을 나타낸 표이다.
스위치 제1모드 제2모드 제3모드
S1 1상태 2상태 1상태
S2 1상태 2상태 1상태
S3 1상태 2상태 1상태
S4 1상태 2상태 1상태
S5 1상태 2상태 1상태
S6 1상태 2상태 2상태
S7 1상태 2상태 2상태
S8 1상태 2상태 2상태
S9 1상태 2상태 2상태
S10 1상태 2상태 2상태
이제, 도 5 내지 도 7과 함께 각각의 모드에 따른 전압 생성 회로의 동작에 대해 알아보기로 한다.
도 5는 도 4의 전압 생성 회로가 제1모드로 설정된 경우에 각 구성들의 연결상태를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1전압 분배부(120), 제1제어신호 생성부(140), 제1출력전압 조절부(150), 제2제어신호 생성부(440), 및 제2출력전압 조절부(450)의 도시가 생략된 것을 확인할 수 있다. 이는 제1모드에서 스위치들(S1, S3, S4, S5, S8, S9)이 1의 상태를 가지므로, 제1전압 분배부(120), 제1제어신호 생성부(140), 제1출력전압 조절부(150), 제2제어신호 생성부(440), 및 제2출력전압 조절부(450)가 동작하지 않기 때문이다. 또한, 제1펌핑단(P1)과 제1출력노드(VOUT1)가 동일한 노드가 되고, 제2펌핑단(P2)과 제2출력노드(VOUT2)가 동일한 노드가 되는데, 이는 스위치들(S5, S9)이 1의 상태를 가지기 때문이다.
제1모드에서 제1펌핑부(110), 제2전압 분배부(160)와 제1활성화신호 생성부(130)는 도 2에서 설명한 것과 동일하게 동작한다. 따라서, 제1출력노드의 전압 VOUT1 = VREF1 * {(R3+R4)/R3)}이 된다. 이 레벨은 전압 생성 회로에서 생성하고자 하는 제1목표 전압의 레벨이다.
제1모드에서 제3전압 분배부(460)는 저항들(R5, R6)을 이용하여 제2출력노드(VOUT2)의 전압을 분배해 제3피드백 전압(F3)을 생성한다. 그리고, 제2활성화신호 생성부(430)는 제2기준전압(VREF2)과 제3피드백 전압(F3)을 비교해 제2활성화 신호(P_EN2)를 생성한다. 상세하게, 제2기준전압(VREF2)이 제3피드백 전압(F3)보다 높으면 제2활성화 신호(P_EN2)를 활성화해 제2펌핑부(410)가 제2출력노드(VOUT2)의 전압을 높일 수 있도록 하고, 제3피드백 전압(F3)이 제2기준전압(VOUT2)보다 높으면 제2활성화 신호(P_EN2)를 비활성화해 제2펌핑부(410)의 동작을 중지시킨다. 제2활성화신호 생성부(430)는 제3피드백 전압(F3)의 레벨이 제2기준전압(VREF2)과 동일한 레벨이 될 수 있도록 제2펌핑부(410)를 제어한다. 결국, 제2출력노드의 전압 VOUT2 = VREF2 * {(R5+R6)/R5}가 되며, 바로 이 레벨이 전압 생성 회로에서 생성하고자 하는 제2목표 전압의 레벨이다. 제2목표전압의 레벨은 가변저항인 R6를 조절하는 것에 의해 변경될 수 있다.
제2기준전압(VREF2)과 제1기준전압(VREF1)은 동일한 전압일 수도 있으며, 서로 다른 레벨의 전압일 수도 있다. 제1기준전압(VREF1)과 제2기준전압(VREF2)을 동일한 전압으로 사용하더라도, 저항들(R3, R4, R5, R6)의 값을 조절하는 것에 의해 제1출력노드(VOUT1)의 전압과 제2출력노드(VOUT2)의 전압을 다르게 생성하는 것이 가능하기 때문이다.
캐패시터(401)는 제2출력노드(VOUT2)의 전압을 일정하게 유지하기 위해 사용된다.
도 6은 도 4의 전압 생성 회로가 제2모드로 설정된 경우에 각 구성들의 상태를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제2모드에서는 스위치들(S1~S10)이 2의 상태를 가지므로, 제2활성화 신호 생성부(430)를 제외한 모든 구성들이 동작한다.
제2모드에서 제1펌핑부(110), 제1전압 분배부(120), 제2전압 분배부(160), 제1활성화신호 생성부(130), 제1제어신호 생성부(140), 제1출력전압 조절부(150)는 도 3에서 설명한 것과 동일하게 동작한다. 따라서, 제1펌핑단의 전압 P1 = VREF1 * {(R1+R2)/R1}이 되고, 제1출력노드의 전압 VOUT1 = VREF1 * {(R3+R4)/R3} 이 된다.
제2모드에서 제2펌핑부(410)는 제1펌핑부(110)와 동일하게 제1활성화 신호(P_EN1)에 응답해 활성화/비활성화되며, 스위치(S10)에 의해 제1펌핑단(P1)과 제2펌핑단(P2)이 연결되므로, 제2펌핑단의 전압 레벨 P2 = P1 = VREF1 * {(R1+R2)/R1}이 된다. 즉, 제2모드에서 제1펌핑부(110)와 제2펌핑부(410)는 동일한 전압을 생성한다.
제2모드에서 제3전압 분배부(460)는 저항들(R5, R6)을 이용해 제2출력노드(VOUT2)의 전압을 분배해 제3피드백 전압(F3)을 생성한다. 제2제어신호 생성부(440)는 제2기준전압(VREF2)과 제3피드백 전압(F3)을 비교해 제2제어신호(REG2)를 생성한다. 제2기준전압(VREF2)이 제3피드백 전압(F3)보다 높으면 제2제어신호(REG2)를 '로우'레벨로 만들고, 제3피드백 전압(F3)이 제2기준전압(VREF2)보다 높으면 제2제어신호(REG2)를 '하이'레벨로 만든다. 제2출력전압 조절부(450)는 제2제어신호(REG2)가 '하이'레벨이면 제2출력노드(VOUT2)의 전압을 낮추고, 제2제어신호(REG2)가 '로우'레벨이면 제2출력노드(VOUT2)의 전압을 높이도록 동작한다. 제2출력전압 조절부(450)는 제3피드백 전압과 제2기준전압의 레벨을 동일하게 하는 방향으로 동작하며, 결국 제2출력노드의 전압 VOUT2 = VREF2 * {(R5+R6)/R5}이 된다. 참고로, 제2모드에서 제2펌핑단 전압을 다운 컨버팅해 제2출력노드의 전압을 생성하게 되므로, P2 > VOUT2의 조건이 만족되도록 저항들(R1, R2, R5, R6)의 값이 설정된다.
제1모드에서 생성되는 제1출력노드(VOUT1) 및 제2출력노드(VOUT2)의 전압 레벨과 제2모드에서 생성되는 제1출력노드(VOUT1) 및 제2출력노드(VOUT2)의 전압 레벨이 동일하다는 것을 알 수 있는데, 이는 전압 생성 회로가 제1모드로 동작하던지 제2모드로 동작하던지 동일한 레벨의 전압들을 생성한다는 것을 의미한다.
도 7은 도 4의 전압 생성 회로가 제3모드로 설정된 경우에 각 구성들의 연결상태를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제3모드에서 제1펌핑부(110), 제2전압 분배부(160), 제1활성화신호 생성부(130)는 제1모드와 동일하게 동작한다. 그리고, 제1전압 분배부(120), 제1제어신호 생성부(140), 및 제1출력전압 조절부(150)는 동작하지 않는다. 따라서, 제1출력노드의 전압 VOUT1 = P1 = VREF1 * {(R3+R4)/R3}이 된다.
제3모드에서 제2활성화신호 생성부(430)는 동작하지 않으며, 제2펌핑부(410)는 제1활성화 신호(P_EN1)의 제어를 받고, 스위치(S10)가 2의 상태가 된다. 따라서, 제2펌핑단(P2)의 전압 레벨은 제1출력노드(VOUT1)의 전압과 동일하게 된다. 즉, 제2펌핑단 전압 P2 = VOUT1 = P1 = VREF1 * {(R3+R4)/R3}가 된다.
제3모드에서 제3전압 분배부(460), 제2제어신호 생성부(440) 및 제2출력전압 조절부(450)는 제2모드와 동일하게 동작한다. 따라서, 제2출력전압 조절부(450)는 제2펌핑단(P2) 전압을 다운 컨버팅해 제2출력노드의 전압 VOUT2 = VREF2 * {(R5+R6)/R5}로 생성한다.
제3모드에서는 먼저 싱글 레귤레이션 방식으로 제1출력노드(VOUT1)의 전압이 생성되고, 생성된 제1출력노드(VOUT1)의 전압을 다운 컨버팅해(즉, 더블 레귤레이션 방식으로) 제2출력노드(VOUT2)의 전압을 생성하므로, 제1출력노드(VOUT1)의 전압이 제2출력노드(VOUT2)의 전압보다는 높아야 한다.
참고로, 본 실시예에서는 제2모드 및 제3모드에서 스위치(S10)가 제2상태를 가져 제1펌핑부(110)와 제2펌핑부(410)의 출력단이 서로 연결되는 것을 예시하였지만, 스위치(S10)가 제1상태를 가지고 제1펌핑부(110)와 제2펌핑부(410)의 출력단이 서로 분리되게 제어하는 것도 가능하다.
본 발명에 따르면, 전압 생성 회로가 모드에 따라 전류를 절약하며 싱글 레귤레이션 방식으로 전압을 생성하거나, 안정적인 더블 레귤레이션 방식으로 전압을 생성한다. 따라서, 두 방식의 장점을 모두 이용할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 전압 생성 회로가 2개의 전압(VOUT1, VOUT2)을 생성하는 경우에는 서로 다른 펌핑부(110, 410)의 출력을 연결하는 방식으로 생성하는 전압의 안정성을 더욱 높일 수 있다는 장점이 있다. 특히, 제3모드에서는 2개의 펌핑부(110, 410)를 하나로 연결해 싱글 레귤레이션 방식을 사용하면서도 안정적인 제1출력전압(VOUT1)을 생성하고, 생성된 제1출력전압(VOUT1)을 다운 컨버팅해 더욱 안정적인 제2출력전압(VOUT2)을 생성할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 알 수 있을 것이다.
110: 펌핑부 120: 제1전압 분배부
130: 활성화신호 생성부 140: 제어신호 생성부
150: 출력전압 조절부 S1~S5: 스위치들

Claims (14)

  1. 고전압을 생성하는 펌핑부; 및
    제1모드에서 상기 펌핑부에서 목표전압이 생성되도록 상기 펌핑부를 제어하고, 제2모드에서 상기 펌핑부에서 예비전압이 생성되도록 상기 펌핑부를 제어하고 상기 예비전압을 다운 컨버팅해 상기 목표전압을 생성하는 전압 레귤레이션부
    를 포함하는 전압 생성 회로.
  2. 활성화 신호에 응답해 펌핑단의 전압을 펌핑하는 펌핑부;
    상기 펑핑단 전압을 전압분배해 제1피드백 전압을 생성하는 제1전압분배부;
    제1모드에서 상기 펌핑단 전압을 전압분배하고, 제2모드에서 출력노드의 전압을 전압분배해 제2피드백 전압을 생성하는 제2전압분배부;
    상기 제1모드에서 상기 제2피드백 전압과 기준전압을 비교해 상기 활성화 신호를 생성하고, 상기 제2모드에서 상기 제1피드백 전압과 상기 기준전압을 비교해 상기 활성화신호를 생성하는 활성화신호 생성부;
    상기 제1모드에서 비활성화 상기 제2모드에서 활성화되고, 상기 제2피드백 전압과 상기 기준전압을 비교해 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부; 및
    상기 제2모드에서 활성화되어 상기 제어신호에 응답해 상기 펌핑단 전압을 다운컨버팅해 상기 출력노드로 공급하는 출력전압 조절부
    를 포함하는 전압 생성 회로.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1전압분배부는 상기 제1모드에서 비활성화되고 상기 제2모드에서 활성화되는
    전압 생성 회로.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1모드에서 상기 출력노드와 상기 펌핑단은 동일한 전압 레벨인
    전압 생성 회로.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1기준전압과 상기 제2기준전압은 동일한 전압인
    전압 생성 회로.
  6. 제1펌핑부;
    제2펌핑부;
    제1모드에서 오프되고 제2모드에서 상기 제1펌핑부의 출력단과 상기 제2펌핑부의 출력단을 전기적으로 연결시키는 스위치; 및
    상기 제1모드에서 상기 제1펌핑부에서 제1목표전압이 생성되고 상기 제2펌핑부에서 제2목표전압이 생성되도록 상기 제1펌핑부와 상기 제2펌핑부를 제어하고, 상기 제2모드에서 상기 제1펌핑부와 상기 제2펌핑부에서 예비전압이 생성되도록 제어하고 상기 예비전압을 다운컨버팅해 상기 제1목표전압과 상기 제2목표전압을 생성하는 전압 레귤레이션부
    를 포함하는 전압 생성 회로.
  7. 제 6항에 있어서,
    제3모드에서 상기 전압 레귤레이션부는 상기 제1펌핑부와 상기 제2펌핑부에서 상기 제2목표전압이 생성되도록 제어하고, 상기 제2목표전압을 다운컨버팅해 상기 제1목표전압을 생성하는
    전압 생성 회로.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제3모드에서 상기 스위치는 턴온되는
    전압 생성 회로.
  9. 제1활성화 신호에 응답해 제1펌핑단의 전압을 펌핑하는 제1펌핑부;
    상기 제1펌핑단 전압을 전압분배해 제1피드백 전압을 생성하는 제1전압분배부;
    제1모드에서 상기 제1펌핑단 전압을 전압분배하고, 제2모드에서 제1출력노드의 전압을 전압분배해 제2피드백 전압을 생성하는 제2전압분배부;
    상기 제1모드에서 상기 제2피드백 전압과 제1기준전압을 비교해 상기 제1활성화 신호를 생성하고, 상기 제2모드에서 상기 제1피드백 전압과 제1기준전압을 비교해 상기 제1활성화신호를 생성하는 제1활성화신호 생성부;
    상기 제1모드에서 비활성화 상기 제2모드에서 활성화되고, 상기 제2피드백 전압과 상기 제1기준전압을 비교해 제1제어신호를 생성하는 제1제어신호 생성부;
    상기 제2모드에서 활성화되어 상기 제1제어신호에 응답해 상기 제1펌핑단 전압을 다운컨버팅해 상기 제1출력노드로 공급하는 제1출력전압 조절부;
    상기 제1모드에서 제2활성화 신호에 응답하고 상기 제2모드에서 상기 제1활성화 신호에 응답해 제2펌핑단의 전압을 펌핑하는 제2펌핑부;
    상기 제2모드에서 상기 제1펌핑단과 상기 제2펌핑단을 전기적으로 연결시키는 스위치;
    상기 제1모드에서 상기 제2펌핑단 전압을 전압분배하고, 제2모드에서 제2출력노드의 전압을 전압분배해 제3피드백 전압을 생성하는 제3전압분배부;
    상기 제2모드에서 비활성화 상기 제1모드에서 활성화되고, 상기 제3피드백 전압과 제2기준전압을 비교해 상기 제2활성화 신호를 생성하는 제2활성화신호 생성부;
    상기 제1모드에서 비활성화 상기 제2모드에서 활성화되고, 상기 제3피드백 전압과 상기 제2기준전압을 비교해 제2제어신호를 생성하는 제2제어신호 생성부; 및
    상기 제2모드에서 활성화되어 상기 제2제어신호에 응답해 상기 제2펌핑단 전압을 다운컨버팅해 상기 제2출력노드로 공급하는 제2출력전압 조절부
    를 포함하는 전압 생성 회로.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1모드에서 상기 제1출력노드는 상기 제1펌핑단과 동일한 전압 레벨이고 상기 제2출력노드는 상기 제2펌핑단과 동일한 전압 레벨인
    전압 생성 회로.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제1기준전압과 상기 제2기준전압은 동일한 전압인
    전압 생성 회로.
  12. 제 9항에 있어서,
    제3모드에서 상기 제2전압분배부, 상기 제1활성화신호 생성부, 상기 제1제어신호 생성부 및 상기 제1출력전압 조절부는 상기 제1모드와 동일하게 동작하고,
    상기 제3모드에서 상기 제2펌핑부, 상기 제2활성화신호 생성부, 상기 제2제어신호 생성부 및 상기 제2출력전압 조절부는 상기 제2모드로 동일하게 동작하는
    전압 생성 회로.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제3모드에서 상기 스위치는 턴온되는
    전압 생성 회로.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제3모드에서 상기 스위치는 턴오프되는
    전압 생성 회로.
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