Brevet FR2783617A1 — publié le 20000324

SYSTÈME DE REGULATION D'UNE POMPE DE CHARGE La présente invention concerne les pompes de charge d'élévation de tension et plus particulièrement un système de régulation d'une telle pompe de charge. Une pompe de charge est souvent utilisée pour fournir une tension surélevée par rapport à une tension d'alimentation. Une telle surtension est utilisée par exemple pour mettre en conduction un transistor MOS à canal N dont le drain est connecté à la tension d'alimentation, ceci afin d'obtenir sur la source du transistor une tension égale à la tension d'alimentation. Un tel transistor est souvent utilisé dans une mémoire DRAM pour charger les cellules mémoire à la tension d'alimentation. La figure 1 représente une pompe de charge 10 couplée à un système de régulation classique 20. La pompe de charge 10 produit une surtension VPP. Le système de régulation 20 comprend un circuit 30 pro- duisant une tension de référence Vref sur une borne 31, et un circuit de mesure 40 produisant une tension de mesure Vmes sur une borne 41. Il comprend en outre un comparateur 50 dont les entrées sont reliées aux bornes 31 et 41 et qui produit sur une borne 51 un signal de validation de la pompe de charge. Le circuit de référence 30 comprend un transistor MOS 32 à canal N connecté en diode entre une borne de tension d'ali- mentation Vdd et la borne 31 et une pluralité 33 de transistors MOS à canal N connectés en série entre la borne 31 et la masse, tous commandés par une même tension de polarisation BIASN. Les transistors 33 constituent une résistance de valeur relativement élevée. On remarque que la tension de la borne 31 ne varie pas tant que Vdd ne varie pas, on l'utilise comme tension de réfé- rence Vref. Le circuit de mesure 40 comprend un premier transistor MOS 42 à canal N connecté en diode entre la borne 41 et la borne de tension d'alimentation par l'intermédiaire d'un deuxième transistor MOS 43 à canal N. La grille du transistor 43 reçoit la surtension VPP générée par la pompe de charge 10. Le circuit de mesure 40 comprend en outre une pluralité 44 de transistors MOS à canal N connectés en série entre la borne 41 et la masse, commandés par la tension de polarisation BIASN. Avec cette configuration, la tension VPP est régulée à Vdd + Vt, o Vt est la tension de seuil du transistor 43. En effet, la tension de source du transistor 43 s'établit à VPP - Vt. Si cette tension VPP - Vt est inférieure à Vdd, la tension Vmes est inférieure à la tension Vref, d'o il résulte que le comparateur 50 active la pompe de charge 10 afin d'aug- menter la tension VPP. La tension VPP croît jusqu'à ce que la tension VPP - Vt sur la source du transistor 43 soit égale à Vdd, auquel cas la tension Vmes est égale à Vref et le comparateur 50 désactive la pompe de charge 10. Il est clair que le transistor 43 et des transistors de la pompe de charge 10 sont soumis à une tension VPP supérieure à la tension d'alimentation Vdd. On permet à la tension d'alimenta- tion Vdd de varier dans une certaine plage inférieure à la tension admissible par la technologie utilisée, la surtension VPP devant bien entendu être inférieure à cette tension admissible. Or, avec les technologies récentes, la surtension VPP que l'on obtiendrait si la tension d'alimentation était égale à sa limite supérieure est si proche de la tension admissible que les tran- sistors soumis à la tension VPP finiraient par être endormmnagés dans le temps. Un objet de la présente invention est de proposer un système de régulation simple et peu coûteux d'une pompe de charge pour désactiver la pompe de charge lorsque la tension d'alimenta- tion dépasse un seuil prédéterminé. Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit un système de régulation d'une pompe de charge destinée à pro- duire une surtension supérieure d'une quantité prédéterminée à une tension d'alimentation, comprenant une source de courant constant connectée entre la tension d'alimentation et une borne de commande, un transistor MOS à canal N connecté entre la borne de commande et la masse, dont la grille est connectée pour rece- voir ladite surtension, ledit transistor étant de dimensions telles qu'il conduit tout le courant fourni par la source de courant constant lorsque ladite surtension est supérieure à une tension maximale admissible, et des moyens pour limiter la sur- tension lorsque la tension de la borne de commande est proche du potentiel de masse. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la source de courant est un premier transistor MOS à canal P dont la grille reçoit une tension de référence indépendante de la tension d'alimentation. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le circuit de pompe de charge comprend un comparateur qui produit une commande d'inactivation de la pompe de charge lorsque la surtension atteint une valeur souhaitée, les moyens pour limiter la surtension agissant sur ladite commande d'inactivation. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le circuit de pompe de charge comprend un comparateur qui produit une commande d'inactivation de la pompe de charge lorsque la surtension atteint une valeur souhaitée, les moyens pour limiter la surtension comprenant un second transistor MOS à canal P connecté pour abaisser la valeur souhaitée. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la valeur souhaitée est obtenue au moyen d'un pont résistif, ledit transistor court-circuitant le pont résistif. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1, précédemment décrite, représente un sys- tème de régulation d'une pompe de charge selon l'art antérieur; la figure 2 représente un mode de réalisation de sys- tème de régulation d'une pompe de charge selon la présente invention; la figure 3 représente la tension produite par la pompe de charge en fonction de la tension d'alimentation dans le cir- cuit de la figure 2; et la figure 4 représente une variante du système de régu- lation de la figure 2; On cherche selon l'invention un moyen indépendant de la tension d'alimentation Vdd pour limiter la surtension VPP fournie par une pompe de charge. Une solution immédiate consisterait à prévoir un comparateur supplémentaire pour inactiver la pompe de charge lorsque la surtension VPP dépasse une tension de référence indépendante de la tension d'alimentation. Cependant, une telle solution demande d'utiliser un comparateur supplémentaire, ce qui entraîne un surcoût notable du dispositif. La figure 2 représente de nouveau la pompe de charge 10 et le circuit de régulation 20 de la figure 1. Selon l'invention, un circuit de contrôle 60 de la tension d'alimentation comprend un transistor MOS à canal P 61 relié entre la borne de tension d'alimentation et une borne 62, et un transistor MOS 63 à canal N relié entre la borne 62 et la masse. La grille du transistor 61 reçoit une tension de polarisation BIASP indépendante de la tension d'alimentation Vdd. Le transistor 61, ainsi polarisé, se comporte comme une source de courant constant. La tension de polarisation BIASP est obtenue de manière classique, par exemple à l'aide d'un générateur à bande interdite (band-gap) ou à partir d'une tension base-émetteur d'un transistor bipolaire. La grille du transistor 63 est connectée pour recevoir la tension VPP. Les dimensions du transistor 63 sont choisies pour que ce dernier absorbe tout le courant produit par le tran- sistor 61 lorsque la tension VPP dépasse un seuil prédéterminé Vmax correspondant à la tension maximale admissible. Ainsi, lorsque la tension VPP est inférieure au seuil Vmax, la borne 62 est amenée à un potentiel proche de la tension d'alimentation Vdd et lorsque la tension VPP est supérieure au seuil Vmax, la borne 62 est amenée à un potentiel proche de la masse. Le signal produit au niveau de la borne 62 sert à activer ou désactiver la pompe de charge 10. Selon le mode de réalisation de la figure 2, la borne 62 est reliée par un inverseur 72 à une première entrée d'une porte OU 71 dont la deuxième entrée est connectée à la sortie 51 du comparateur 50. La sortie de la porte OU 71 est connectée à l'entrée d'activation du circuit de pompe de charge 10. Ainsi, lorsque la tension VPP dépasse ledit seuil prédéterminé, l'entrée 11 de la pompe de charge est amenée à une tension haute, ou 1 logique, et la pompe de charge 10 est désactivée. La figure 3 représente la tension VPP en fonction de la tension d'alimentation Vdd dans le circuit de la figure 2. Si la tension VPP dépasse le seuil prédéterminé Vmax, la pompe de charge est désactivée et la tension VPP cesse de croître. Si la tension VPP tend à décroître, elle passe en dessous du seuil Vmax, ce qui réactive la pompe de charge pour de nouveau faire croître la tension VPP. On obtient un effet de régulation de la tension VPP à la valeur Vmax.. La figure 4 représente une variante du circuit de la figure 2. Le circuit de contrôle 60 commande ici un transistor MOS à canal P 81. Ce transistor est connecté pour relier à la masse un des noeuds d'interconnexion des transistors 33 du cir- cuit de référence 30. Lorsque la tension VPP dépasse le seuil Vmax, la borne 62 bascule à l'état bas. Le transistor 81 est alors mis en conduction et plusieurs transistors 33 sont court-circuités. La tension Vref s'abaisse. En conséquence, le comparateur 50 inactive le circuit de pompe de charge 10 jusqu'à ce que la tension de la borne 41 décroisse jusqu'à la nouvelle tension Vref. Il en résulte que la surtension VPP produite par la pompe de charge s'abaisse corréla- tivement. Le transistor 81 conduit alors moins, ce qui fait remonter la tension Vref. La tension VPP est ainsi régulée à Vmax. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'hotmme de l'art. Par exemple, les transistors 33 peuvent être remplacés par un pont résistif ou tout autre dispositif ayant le même comporte- ment. REVENDICATIONS 1. Système de régulation d'une pompe de charge (10) destinée à produire une surtension (VPP) supérieure d'une quan- tité prédéterminée à une tension d'alimentation (Vdd), caractérisé en ce qu'il comprend: une source de courant constant (61) connectée entre la tension d'alimentation et une borne de commande (62), un transistor MOS à canal N (63) connecté entre la borne de commande et la masse, dont la grille est connectée pour recevoir ladite surtension, ledit transistor étant de dimensions telles qu'il conduit tout le courant fourni par la source de courant constant lorsque ladite surtension est supérieure à une tension maximale admissible; et des moyens (70; 80) pour limiter la surtension lorsque la tension de la borne de commande est proche du potentiel de masse. 2. Système de régulation d'une pompe de charge selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de courant est un premier transistor MOS à canal P (61) dont la grille reçoit une tension de référence indépendante de la tension d'alimenta- tion. 3. Système de régulation d'une pompe de charge selon la revendication 1, dans lequel le circuit de pompe de charge comprend un comparateur (50) qui produit une commande d'inactivation de la pompe de charge lorsque la surtension atteint une valeur sou- haitée, caractérisé en ce que les moyens pour limiter la sur- tension agissent sur ladite commande d'inactivation. 4. Système de régulation d'une pompe de charge selon la revendication 1, dans lequel le circuit de pomnpe de charge comprend un comparateur (50) qui produit une commande d'inactivation de la pompe de charge lorsque la surtension atteint une valeur souhaitée, caractérisé en ce que les moyens pour limiter la sur- tension comprennent un second transistor MOS à canal P (81) connecté pour abaisser la valeur souhaitée. 5. Système de régulation d'une pompe de charge selon la revendication 4, dans lequel la valeur souhaitée est obtenue au moyen d'un pont résistif (33), caractérisé en ce que ledit tran- sistor court-circuite le pont résistif.