本发明涉及一种用于对电子负载回路供给高电压的电路装置，该高电 压值大于对该电路装置供电的电源电压的值，该电路装置具有一个与负载 回路电连接的泵电路，它根据具有预定泵频率的一个内部开关信号这样地 对负载回路输出高电压，即由负载回路接收的泵电路的泵功率实际上不但 与电源电压的值有关，而且也与泵电路的开关信号的泵频率值有关。

美国专利USP 5，414，614公开了一种动态结构的切换电容器电源，该 电源包括一个具有误差检测器的控制网络，一个用于提供时钟信号的振荡 器，一个模拟/数字转换电路，用于提供电源电压的数字表示；以及控制逻 辑电路，用于根据所述时钟信号和来自所述误差检测器的信号以产生第一 控制信号。

另外，对于可电编程及电擦抹的半导体存储器将需要用于编程及擦抹 的电压，该电压值在多数情况下超过电源电压的值。可电编程及可电擦抹 的半导体存储器的存储单元通常由两个外部可控制的电极及一个位于其 中间、电位不受约束的电极组成。这些存储单元的编程是通过在两个可外 部控制的电极之间施加通常为+18伏值的高电压使电位不受约束的电极 上诱发出电荷来实现的，电擦抹是通过施加与编程电压符号相反的且通常 为-12伏值的高电压使电位不受约束的电极上的电荷消除来实现的。可电 编程及可擦抹的半导体存储器的重要应用领域除了电子数据处理设备外 尤其是电子卡，如存储器卡及微处理器卡。在这些情况下当电子卡与终端 之间交换数据期间电源电压从所谓终端的外部输入。在设有由双极性晶体 管组成的集成半导体元件的TTL技术领域中电源电压的值通常为5伏±10 ％，而在设有由场效应晶体管组成的集成半导体元件的CMOS技术领域中 电源电压的值通常为3伏±10％。因此对于所述的可电编程及可擦抹的半 导体存储器的应用领域希望能提供一种具有两种符号电压的高电压发生 电路，它既可以用约3伏的电源电压又可以用约5伏的电源电压工作。

本发明的任务在于，给出一种开始所述类型的电路装置，它能用不同 的电源电压工作，以输出恒定的泵功率。

该任务将通过本发明所提供的电路装置来解决。

根据本发明设计了：一种电路装置，它具有一个对泵电路设置的电子 控制电路，后者由至少从泵电路的电源电压导出的电压供电，及它根据与 电源电压的值相关的控制信号将对产生由泵电路输出的高电压的泵频率 有影向的开关信号这样地输出到泵电路，即使得开关信号的泵频率值与电 源电压的值成反比例的关系。

本发明基于这样的认识：对于负载回路输出的泵功率与电源电压和泵 频率之积的关系充分地利用到如此程度，以致当不同的电源电压时为了输 出尽可能恒定的电功率这样地调节泵频率，即使得泵频率随电源电压的下 降而增长。该电路装置的成本因此是相对低的，因此仅需要一个单一的、 与电源电压值相应的控制信号来调节泵频率。因此泵频率仅需根据电源电 压的值来控制。另外的量、例如泵电路的功率输出或负载回路的吸收功 率，对泵频率无实质影响，因此不需要用与电源电压以外的其它量相关的 其它信号来控制泵频率。

在根据本发明的电路装置的一个有利构型中，可以设计，泵电路借助 控制电路的控制信号进行控制，以对负载回路输出至少接近恒定的泵功 率，其中泵电路的泵功率输出是借助控制电路基本上正比于电源电压值与 泵频率的积地被控制的。为了使泵电路的泵功率保持在一个恒定值上，可 以设计：使泵频率通过电源电压值这样地控制，即电源电压值对泵功率的 影响受到补偿。

在考虑到一方面泵功率与另一方面电源电压和泵频率之积的正比关 系的情况下，可进一步设置：泵电路的泵功率输出借助控制电路与电源电 压值有关地这样被控制，即使得泵频率反比于电源电压值。在具有泵功率 P=C*U*f的泵电路中，其中P为泵功率、C为理想的常数系数、U为电源 电压及f为泵频率，控制电路以理想方式、即对泵频率f根据关系式f=d/U 进行控制，其中d为一个理想的常数，则泵功率将保持一个恒定值。对于 该泵频率关系，因此得到：P=C*d。在泵频率反比于电源电压值的这种控 制时，泵功率电源电压及泵频率的依赖性可得到补偿。在理想的电路中， 常数c和d例如与温度或元件特定参数有关。这些影响，只要认为有需要， 可以在一定情况下通过适当的电路技术措施加以补偿。

在根据本发明的另一个有利构型中，可以设计，用于产生及输出开关 信号的控制电路具有一个振荡器电路，它的振荡频率受在振荡器电路的输 入端上施加的控制信号的控制。在使用由振荡电路产生的信号作为泵电路 的开关信号时，泵频率正比于振荡频率，由此可根据控制信号来控制泵频 率。

为了达到电源电压与泵频率之间的反比例关系，可以设计，在振荡器 电路的输入端上施加的控制信号直接地由电源电压导出。由此使泵频率的 值直接由电源电压的值来控制。

在根据本发明的电路装置的进一步构型中，可以设计，振荡电路具有 一个施密特触发器电路。具有一个施密特触发器电路的振荡器电路能以简 单方式仅由一个电压来控制，由此使根据本发明的电路装置能以相对低的 电路技术成本来构成。

为了对由振荡器电路输出的信号作进一步处理，可以有利地设计：对 泵电路设置的控制电路具有一个连接在振荡器电路后的分频器，它使两个 彼此反对称的脉冲信号连接到泵电路的两个泵输入端上。为了泵电路的完 善功能可以有利地设计：提供两个彼此反相的脉冲信号，它们的高电位及 低电位具有相同的时间宽度；这样的脉冲信号可以借助于根据本发明电路 装置的分频器以相对简单的方式来获得。该分频器例如可通过简单的门电 路来构成，它们在通常的集成半导体技术中例如以TTL或CMOS结构方 式来提供。

在根据本发明的另一个有利实施例中，可以设计：泵电路具有一个由 多个带有电容及作为二极管工作的晶体管的级组成的级联电路，其中级联 电路的各级这样地在高电压输出端及电源电压之间连接成串联电路，即作 为二极管工作的各晶体管构成一个串联电路，与作为二极管工作的各晶体 管的连接点相连接的电容器用其背离作为二极管工作的晶体管的一侧交 替地连接到两个泵输入端；及泵电路还具有另一个连接在电源电压及各晶 体管组成的串联电路之间的、作为二极管工作的晶体管，后者的控制输入 端回接到电源电压上。通过使用作为二极管回接的晶体管，尤其在CMOS 工艺中可以使半导体衬底上的面积用量保持很小。这样一种泵电路能够用 通常的集成半导体技术、例如TTL或CMOS结构方式来实现，这可保证 在半导体衬底上的全部集成的可能性。

为了保证尽可能紧凑的结构，可以有利地设计：该电路装置是与负载 回路共同地集成在一个半导体衬底上构成的。振荡器电路、分频器以及级 联电路可以用相同的半导体工艺来实现，由此使得在单个半导体衬底上制 造单片电路部件成为可能。

根据本发明的控制电路的一种特别有利的应用，可以规定：该电子负 载回路具有一组非易失性的可擦抹、可编程的半导体存储器的待编程或待 擦抹存储单元。在该情况下，可有利地规定，高电压的值最好约+18伏或 -12伏，及电源电压的值最好在约+3伏-10％至+5伏+10％之间。

为了减少电路装置的成本，还可规定，控制信号的值直接地相应于电 源电压的值。否则电源电压与控制信号之间的转换电路可能会引起控制信 号与电源电压之间的非线性传递函数，这就可能对泵频率和电源电压之间 的反比例关系产生干扰。

从以下借助附图对一个实施例的说明可以得到本发明的其它特征、优 点及应用，附图为：

图1：根据本发明的电路装置的一个概要结构；

图2：一个施密特触发器-振荡器回路的概要结构；

图3：根据本发明的电路装置中一些电压的时间变化波形。

图1表示根据本发明的电路装置的一个实施例，它用于以其值高于对 该电路装置供电的电源电压Vdd的高电压对连接于高压输出端1的负载回 路供电，后者在图1中未示出。该负载回路可以优先考虑是在一个电子存 储器卡或微处理器卡上设置的可编程序及可擦抹的半导体存储器。该电路 装置具有一个与负载回路相连接的泵电路2，它根据具有预定泵频率的一 个内部开关信号3将典型为18伏的高电压通过高压输出端1这样地输出 到负载回路，即使得由负载回路吸收的泵电路2的电功率实际上不但与电 源电压Vdd的值有关，而且也与泵电路2的开关信号3的泵频率值有关。 该电路装置具有一个对泵电路2设置的电子控制电路4，后者由从泵电路2 的电源电压Vdd导出的电压供电，及它根据与供电电压Vdd相关的控制 信号5将对产生由泵电路2输出的高电压的泵频率有影响的开关信号3这 样地输出到泵电路2，即使得开关信号3的泵频率值与电源电压Vdd的值 成相反的关系。控制电路4及泵电路2通过控制电路4的控制输出端6、7 和泵电路2的泵输入端8、9彼此相连接。在根据图1的实施例中，控制 电路4的控制信号5被表示成直接为该电路装置的电源电压Vdd。该控制 电路4具有一个施密特触发器-振荡器10及连接在该施密特触发器-振 荡器后面的由门电路11至21构成的分频器22。参照图2，振荡器电路10 具有一个第一参考电压输入端23及一个第二参考电压输入端24，在其上 输入用于调整该电路装置的两个恒定参考电压。振荡电路10还具有由四 个晶体管25至28组成的串联电路，即二个P沟道场效应晶体管25、26 及二个n沟道场效应晶体管27、28，它们串联在电源电压Vdd及地端子 之间。由四个晶体管29至32、即二个P沟道场效应晶体管29、30及两个 n沟道场效应二极管31、32组成的第二串联电路与第一串联电路并联。晶 体管25的控制输入端与第一参考电压输入端23相连接，及晶体管28的 控制输入端与第二参考电压输入端24相连接。晶体管29至32的控制输 入端彼此相连接并与晶体管26、27两个电极的连接点相连接。一个电容 器35也与晶体管26、27相并联。一个P沟道场效应晶体管33与晶体管 29至31相并联。一个n沟道场效应晶体管34与晶体管30至32相并联。 晶体管33、34的控制输入端与晶体管30、31的电极连接点以及二个非门 36、37的输入端相连接。非门36的输出端与晶体管26、27的共同控制端 子相连接。非门37的输出端相当于振荡器电路10的输出端38。振荡器电 路10经过振荡器输出端38与分频器22相连接。由门11至21构成的分 频器22具有五个非门11至15，二个或非门16、17及四个各有一个前置 集成与门的或门18至21，它们以从图1可看到的方式相连接。控制电路4 的第一及第二控制输出端6、7与第一及第二泵输入端8、9相连接以对泵 电路2提供开关信号3。由14个电容器39、40及15个晶体管40、41构 成的泵电路2形成了由14级、每级各有一个电容器39、40及一个作为二 极管工作的晶体管41，组成的级联电路，它根据图1的电路图连接。这里 级联电路的各级在高电压输出端1及电源电压Vdd之间这样地连接，即作 为二极管工作的晶体管41构成一个串联电路，与作为二极管工作的晶体 管41的控制输入端相连接的电容器39、40用其背离晶体管41的一侧连 接到两个泵输入端8、9上，其中偶数电容器39连接于泵输入端8，而奇 数电容器40连接于泵输入端9。该泵电路2还具有另一个连接在电源电压 Vdd及由各晶体管41组成的串联电路之间的作为二极管工作的晶体管 42，后者的控制输入端回接到供电电压Vdd上。在图3中表示出四个波形 43至46，它们表示在图1和2所示电路装置中的一些电压随时间的变化。 第一波形43表示在电源电压Vdd=5伏时由振荡电路10产生并在输出端 38上输出的脉冲信号，及第二波形44表示在高电压输出端1上同时地输 出的高电压。与此相类似，波形45及46表示在电源电压Vdd=3伏时在 输出端38上输出的脉冲信号及在高电压输出端1上输出的高电压。

以下借助在图3中表示的电压波形来详细地说明在图1及2中所示的 电路装置的工作原理。施密特触发器-振荡器10在其输出端38上产生矩 形波信号43、46，其频率反比于控制信号5，后者与该电路装置的电源电 压值Vdd相等。通过在参考电压输入端23、24输入的参考电压，在图2 中所示的、由晶体管25至28构成的串联电路作为电流源工作，其电流值 正比于电源电压Vdd。通过非门36反馈连接的晶体管29至31的串联电 路及电容器35构成了一个振荡回路并产生振荡，它通过非门37被整形成 矩形波信号并通过输出端38输出到分频器22。比较在电源电压为5伏及3 伏时在振荡器输出端38上的脉冲信号43及45，将得到在电源电压Vdd 与振荡器输出端38上脉冲频率之间近似反比例的关系。在施密特触发器 -振荡器10后连接的分频器22这样地处理在输出端38上的信号，即使 得开关信号3由两个在控制输出端6、7并由此在泵输入端8、9上施加的 彼此持续反相的矩形波信号组成。泵电路2将在泵输入端8、9上施加的 开关信号3处理成在高电压输出端1上输出的高电压。波形44及46表示 由泵电路2以在振荡器输出端38上相应的脉冲信号的一半频率逐段实现 的高电压输出端上电压的增高，它的起始值为相应的电源电压Vdd，即5V 和3V。在这两种情况下，在2μs后在高电压输出端1上施加的高电压值 提高到相应电源电压Vdd的约两倍值并在又2μs后提高到相应电源电压 Vdd的约三倍值，这就意味着，泵功率几乎与相应的电源电压无关。