[發(fā)明專利]自適應(yīng)電荷泵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110288559.5
• 申請日: 2011-09-13
• 公開（公告）號: CN102761243A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·W·韋伯
• 申請（專利權(quán)）人: 英特賽爾美國股份有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 錢慰民

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2011年4月27日提交的美國臨時申請S/N?61/479,733的權(quán)益，該申請的全部內(nèi)容出于所有意圖和目的通過引用結(jié)合于此。

附圖簡述

參考以下描述以及附圖將能更好地理解本發(fā)明的益處、特征以及優(yōu)點，在附圖中：

圖1是包括向負載提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的DC-DC開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的電子設(shè)備的框圖；

圖2是包括根據(jù)一個實施例實現(xiàn)的正自適應(yīng)電荷泵的IC的簡化框圖；

圖3是包括根據(jù)一個實施例實現(xiàn)的負自適應(yīng)電荷泵的IC的簡化框圖；

圖4是根據(jù)一個實施例的圖2的正自適應(yīng)電荷泵的示意性框圖；

圖5是描繪各節(jié)點的電壓與時間的關(guān)系的時序圖，用于示出圖4的正自適應(yīng)電荷泵的操作；

圖6是根據(jù)一個實施例的圖4的控制器的示意圖；

圖7是對于VP從VTH之下的最小電平VMIN增加到最大電平VLIM的情況，VP、G和VCTL與時間的關(guān)系圖，用于示出利用圖6所示的控制器的圖4的正自適應(yīng)電荷泵的操作；

圖8是根據(jù)一個實施例的圖3的負自適應(yīng)電荷泵的示意性框圖；以及

圖9是對于VP從VTH之下的最小電平VMIN增加到最大電平VLIM的情況，VP、VO和VCTL與時間的關(guān)系簡化圖，用于示出圖8的負自適應(yīng)電荷泵的操作。

詳細描述

給出以下描述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能在特定應(yīng)用及其需求的背景下作出和利用所提供的本發(fā)明。然而，優(yōu)選實施例的多種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員將會是明顯的，而且可將本文所限定的一般原理應(yīng)用于其它實施例。因此，本發(fā)明不旨在局限于本文中示出和描述的特定實施例，而應(yīng)給予與本文中披露的原理和新穎特征一致的最寬范圍。

通常期望在寬范圍的電源電壓上操作互補金屬氧化物半導體(CMOS)集成電路(IC)。例如，CMOS芯片可接收范圍大概從1.8伏(V)的最小電平至5.5V的最大或極限電壓電平的供電電壓，其中上限電壓范圍(例如，5.5V)由用于制造IC的工藝的電壓極限來確定。通常在源電壓范圍的較低電平處，期望比輸入供電電壓所能提供的更大的操作電壓范圍。當期望比所提供的源電壓更大的電壓電平或電壓范圍時，將電荷泵等并入IC設(shè)計以增加總的可用供電電壓。

例如，在期望增加諸如放大器等器件的動態(tài)操作范圍的情況下，完成供電電壓范圍的增加。電荷泵可用于將正電壓干線充電至高于正供電電壓的電壓電平。在例如提供單個正電源干線但期望低于接地的操作的情況下，完成該操作，在這種情況下，電荷泵生成負供電干線。負供電干線通常處于低于接地的電位，且在大小上略小于所提供的干線電壓。

利用通常使用的電荷泵配置，正/負干線電壓以所提供的正干線電壓增加的相同速率變得更正/負。當內(nèi)部生成的正干線電壓和外部施加的接地或基準電平之間的總電壓范圍達到工藝允許的最大值時，出現(xiàn)這種實際極限。或者或另外，當內(nèi)部生成的負干線電壓和外部施加的正干線電壓之間的總電壓范圍達到工藝允許的最大值時，出現(xiàn)實際極限。

期望電荷泵生成的電壓大小減小的速率與外部施加的電壓增加超過工藝極限點的速率相同，以便確保內(nèi)部生成的電壓干線與供電電壓的任一個或兩個之間的總供電電壓范圍不超過工藝極限。修改現(xiàn)有的電荷泵電路以實現(xiàn)該目的的手段是本公開內(nèi)容的主題。

圖1是包括提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓VOUT的DC-DC開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器107(另外還稱為轉(zhuǎn)換器或電源等)的電子設(shè)備100的框圖。示出電子設(shè)備100包括電池101，它將電池電壓VBAT提供給電壓選擇(VSEL)電路105的一個輸入，電壓選擇(VSEL)電路105的另一個輸入從功率適配器103接收DC電壓(VDC)。功率適配器103從諸如交流(AC)源(未示出)之類的外部電源接收AC或DC電壓，并將所接收的電壓轉(zhuǎn)換成VDC電壓。如果電池101是可充電的，則功率適配器103可包括用于對電池101進行充電的電池充電器，或者可包括單獨的電池充電器(未示出)。VSEL電路105將輸入電壓VIN提供給電壓調(diào)節(jié)器107的輸入。電壓調(diào)節(jié)器107具有提供輸出電壓VOUT的輸出，其用于向負載LD提供源電壓。