[發(fā)明專利]電荷泵裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310441972.X
• 申請(qǐng)日: 2013-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103607115A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王釗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫中星微電子有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/07
• 分類號(hào): H02M3/07
• 代理公司: 北京億騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11309
• 代理人: 陳霽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種電荷泵裝置。

背景技術(shù)

目前，有兩種經(jīng)典電路都被稱為電荷泵(Charge?Pump)。一種是應(yīng)用于鎖相環(huán)電路中，連接于鑒頻鑒相器后級(jí)，通過(guò)對(duì)電容充放電產(chǎn)生較為穩(wěn)定的電壓，以便用于控制壓控振蕩器的頻率；另一種是通過(guò)開(kāi)關(guān)電容，用于電壓轉(zhuǎn)換，能提供較大輸出電流的功率輸出電路，可稱為功率電荷泵。

在現(xiàn)有技術(shù)下，功率電荷泵一般采用一個(gè)輸入電壓，可以產(chǎn)生比輸入高的輸出電壓，也可以產(chǎn)生比輸入低的輸出電壓，另外其效率高于線性調(diào)壓器。基于開(kāi)關(guān)電容的電荷泵電路被廣泛應(yīng)用于電壓轉(zhuǎn)換電路中，可以實(shí)現(xiàn)較高的電壓轉(zhuǎn)換效率。對(duì)于理想的開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，其能量損耗可被忽略，在這種情況下，可以認(rèn)為功率電荷泵電路的效率為100％，但是功率電荷泵電路只有在以某些固定的倍率轉(zhuǎn)換電壓時(shí)，其理想功率才為100％，然而固定的倍率只有有限的幾種。通過(guò)增加飛電容的個(gè)數(shù)，可以產(chǎn)生更多可能的倍率，但成本隨之增加。例如，輸入電壓為5V，輸出電壓目標(biāo)值為0.9V，對(duì)于電荷泵中僅有一個(gè)飛電容的場(chǎng)景，只能采用1／2倍模式，產(chǎn)生2.5V電壓，然后通過(guò)線性調(diào)壓技術(shù)降為0.9V，其理想情況下的效率為0.9V／2.5V=36％。對(duì)于采用兩個(gè)飛電容情形，則可以采用1／3倍模式，產(chǎn)生1.67V電壓，然后通過(guò)線性調(diào)壓技術(shù)降為0.9V，其理想情況下的效率為0.9V／1.67V=54％，這樣就改善了效率。但是如果通過(guò)增加飛電容個(gè)數(shù)，來(lái)產(chǎn)生更多倍率模式，會(huì)導(dǎo)致成本增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種電荷泵裝置，通過(guò)增加輸入電源的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了使用較少的飛電容來(lái)產(chǎn)生較多的升降壓倍率，進(jìn)而有利于提高功率電荷泵的實(shí)際供電效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電荷泵裝置，所述裝置包括電壓輸入單元、電壓轉(zhuǎn)換單元、電壓輸出單元：

所述電壓輸入單元，至少包括第一輸入電源(V1)和第二輸入電源(V2)，用于為電荷泵提供兩個(gè)或者以上的輸入電壓，與電壓轉(zhuǎn)換單元相連接，用于為所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的電容充電；

所述電壓轉(zhuǎn)換單元，包括電容組，以及與所述電容組中的電容連接的多個(gè)電子開(kāi)關(guān)，用于通過(guò)所述電容組中的電容的充電放電實(shí)現(xiàn)電壓大小的轉(zhuǎn)換；

驅(qū)動(dòng)單元，用于提供用來(lái)導(dǎo)通或者關(guān)斷所述多個(gè)電子開(kāi)關(guān)的不相交疊時(shí)序信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所述電容組中的電容的充電或者放電；

輸出單元，與所述電壓轉(zhuǎn)換單元相連接，用于將所述電壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后的電壓通過(guò)輸出端輸出；

在所述不相交疊時(shí)序信號(hào)的控制下，相應(yīng)電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷，控制所述輸出電容輸出相應(yīng)升降壓倍率的電壓。

因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的電荷泵裝置，根據(jù)一組用來(lái)導(dǎo)通或者關(guān)斷多個(gè)電子開(kāi)關(guān)的不相交疊時(shí)序信號(hào)，使用兩個(gè)或者兩個(gè)以上的輸入電源為電壓轉(zhuǎn)換單元中的電容組中的電容充電，進(jìn)而控制輸出電容輸出具有相應(yīng)的升降壓倍率的電壓。通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例提供的電荷泵裝置，可以實(shí)現(xiàn)使用較少的飛電容來(lái)產(chǎn)生較多的升降壓倍率，進(jìn)而有利于提高功率電荷泵的實(shí)際供電效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電荷泵裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電荷泵裝置的具體實(shí)現(xiàn)示意圖；

圖3為圖2所示的電荷泵裝置第一時(shí)序信號(hào)CK1為高電平，第二時(shí)序信號(hào)CK2和第三時(shí)序信號(hào)CK3為低電平時(shí)的等效工作電路示意圖；

圖4為圖2所示的電荷泵裝置第二時(shí)序信號(hào)CK2為高電平，第一時(shí)序信號(hào)CK1和第三時(shí)序信號(hào)CK3為低電平時(shí)的等效工作電路示意圖；

圖5為圖2所示的電荷泵裝置第三時(shí)序信號(hào)CK3為高電平，第一時(shí)序信號(hào)CK1和第二時(shí)序信號(hào)CK2為低電平時(shí)的等效工作電路示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電荷泵裝置示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例包括電壓輸入單元101、電壓轉(zhuǎn)換單元102、驅(qū)動(dòng)單元103、電壓輸出單元104。

電壓輸入單元101至少包括第一輸入電源(V1)和第二輸入電源(V2)，用于為電荷泵提供兩個(gè)或者以上的輸入電壓。電壓輸入單元101與電壓轉(zhuǎn)換單元相連接，用于為所述電壓轉(zhuǎn)換單元中的電容充電。