[發(fā)明專利]多模式電壓增益的電荷泵電路及其實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010240956.0
• 申請(qǐng)日: 2010-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101924465A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃君凱;黃振杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/07
• 分類號(hào): H02M3/07
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

1.多模式電壓增益的電荷泵電路，包括功率開(kāi)關(guān)管S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆、S₇和S₈，相同的充電電容C₁和C₂，以及輸出電容C_HOLD，其特征在于：

電壓輸入端V_IN與功率開(kāi)關(guān)管S₁的漏極連接，功率開(kāi)關(guān)管S₁的源極同時(shí)與功率開(kāi)關(guān)管S₄的漏極、充電電容C₁的第一端C₁₁連接；

電壓輸入端V_IN與功率開(kāi)關(guān)管S₅的漏極連接，功率開(kāi)關(guān)管S₅的源極同時(shí)與功率開(kāi)關(guān)管S₇的漏極，以及功率開(kāi)關(guān)管S₂的漏極連接；

功率開(kāi)關(guān)管S₂的漏極與充電電容C₁的第二端C₁₂連接；

功率開(kāi)關(guān)管S₇的源極同時(shí)與充電電容C₂的第一端C₂₁，以及功率開(kāi)關(guān)管S₃的漏極連接，功率開(kāi)關(guān)管S₃的源極接地；

功率開(kāi)關(guān)管S₂的源極同時(shí)與充電電容C₂的第二端C₂₂連接，其連接線引出一條支路通過(guò)功率開(kāi)關(guān)管S₈接地，該連接線還引出另一條支路通過(guò)功率開(kāi)關(guān)管S_6與電壓輸出端V_OUT相連接，同時(shí)，功率開(kāi)關(guān)管S₄的源極也與電壓輸出端V_OUT相連接，電壓輸出端V_OUT還通過(guò)輸出電容C_HOLD接地。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模式電壓增益的電荷泵電路，其特征在于：所述充電電容C₁、C₂均采用快速充電電容。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多模式電壓增益的電荷泵電路現(xiàn)多模式電壓增益的方法，其特征在于，包括1倍等壓方法、1.25倍升壓方法、1.5倍升壓方法和2倍升壓方法；

(1)1倍等壓方法具體如下：將功率開(kāi)關(guān)管S₁和功率開(kāi)關(guān)管S₄的控制信號(hào)設(shè)為高電平，功率開(kāi)關(guān)管S₁和功率開(kāi)關(guān)管S₄導(dǎo)通，將功率開(kāi)關(guān)管S₂、S₃、S₅～S₈的控制信號(hào)設(shè)為低電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₂、S₃、S₅～S₈截止，進(jìn)而電壓輸入信號(hào)依次通過(guò)功率開(kāi)關(guān)管S₁、功率開(kāi)關(guān)管S₄短接到電壓輸出端V_OUT，從而得到V_IN＝V_OUT，由此實(shí)現(xiàn)1倍等壓；

(2)1.25倍升壓方法具體如下：將功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₈各自的控制信號(hào)設(shè)定為頻率相同的周期信號(hào)，把每個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的周期都均分為CLK₂₁、CLK₂₂和CLK₂₃三個(gè)階段；

在CLK₂₁階段，將功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₃的控制信號(hào)設(shè)為高電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₃導(dǎo)通，將功率開(kāi)關(guān)管S₄～S₈的控制信號(hào)設(shè)為低電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₄～S₈截止，通過(guò)上述設(shè)計(jì)，使得電壓輸入端V_IN在CLK₂₁階段對(duì)充電電容C₁和C₂進(jìn)行充電，由穩(wěn)態(tài)分析得到充電電容C₁、C₂上的壓差為V_C1＝V_C2＝0.5V_IN。

在CLK₂₂階段，將功率開(kāi)關(guān)管S₃、S₅和S₈的控制信號(hào)設(shè)為高電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₃、S₅和S₈導(dǎo)通，將功率開(kāi)關(guān)管S₁、S₂、S₄、S₆和S₇的控制信號(hào)設(shè)為低電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₁、S₂、S₄、S₆和S₇截止，通過(guò)上述設(shè)計(jì)，使得在CLK₂₂階段C₂對(duì)地放電，穩(wěn)態(tài)時(shí)有V_C2＝0V；

在CLK₂₃階段，將功率開(kāi)關(guān)管S₄～S₇的控制信號(hào)設(shè)為高電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₄～S₇導(dǎo)通，將功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₃，以及S₈的控制信號(hào)設(shè)為低電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₃，以及S₈截止，通過(guò)上述設(shè)計(jì)，使得在CLK₂₃階段穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出電壓V_OUT＝1.25V_IN，由此實(shí)現(xiàn)了1.25倍升壓；

(3)1.5倍升壓方法具體如下：

將功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₈各自的控制信號(hào)設(shè)定為頻率相同的周期信號(hào)，把每個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的周期都均分為CLK₃₁和CLK₃₂兩個(gè)階段；

在CLK₃₁階段，將功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₃的控制信號(hào)設(shè)為高電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₃導(dǎo)通，將功率開(kāi)關(guān)管S₄～S₈的控制信號(hào)設(shè)為低電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₄～S₈截止，通過(guò)上述設(shè)計(jì)，使得在CLK₃₁階段穩(wěn)態(tài)時(shí)V_IN對(duì)充電電容C₁和C₂充電，獲得V_C1＝V_C2＝0.5V_IN；

在CLK₃₂階段，將功率開(kāi)關(guān)管S₄～S₇的控制信號(hào)設(shè)為高電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₄～S₇導(dǎo)通，將功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₃，以及S₈的控制信號(hào)設(shè)為低電平，以使得S₁～S₃，以及S₈截止，通過(guò)上述設(shè)計(jì)，使得在CLK₃₂階段穩(wěn)態(tài)時(shí)充電電容C₁和C₂并接在輸入電壓V_IN與輸出電壓V_OUT之間，獲得輸出電壓為V_OUT＝1.5V_IN，由此實(shí)現(xiàn)了1.5倍升壓；

(4)2倍升壓方法具體如下：

將功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₈各自的控制信號(hào)設(shè)定為頻率相同的周期信號(hào)，把每個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的周期都均分為CLK₄₁和CLK₄₂兩個(gè)階段；

在CLK₄₁階段，將功率開(kāi)關(guān)管S₂、S₃和S₅的控制信號(hào)設(shè)為高電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₂、S₃和S₅導(dǎo)通，將功率開(kāi)關(guān)管S₁、S₄以及S₆～S₈的控制信號(hào)設(shè)為低電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₁、S₄以及S₆～S₈截止，通過(guò)上述設(shè)計(jì)，使得在CLK₄₁階段穩(wěn)態(tài)時(shí)V_IN對(duì)充電電容C₂充電，獲得V_C2＝V_IN；

在CLK₄₂階段，將功率開(kāi)關(guān)管S₅～S₇的控制信號(hào)設(shè)為高電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₅～S₇導(dǎo)通，將功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₄以及S₈的控制信號(hào)設(shè)為低電平，以使得功率開(kāi)關(guān)管S₁～S₄以及S₈截止，通過(guò)上述設(shè)計(jì)，使得充電電容C₂接在V_IN與V_OUT之間，在CLK₄₂階段穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出電壓V_OUT＝2V_IN，由此實(shí)現(xiàn)了2倍升壓。