[發明專利]半電壓比電荷泵電路

有效

• 申請號: 201310454543.6
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN104518662B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 莊振榮
• 申請（專利權）人: 奇景光電股份有限公司
• 主分類號: H02M3/06
• 分類號: H02M3/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 史新宏

技術領域

本發明是有關一種電荷泵電路，特別是關于一種半電壓比(half-ratio)電荷泵電路(charge pump)，其輸出電壓大約為輸入電壓的一半。

背景技術

電荷泵電路為一種電源轉換器，用以將直流電源從一電壓電平轉換至另一電壓電平。電荷泵電路一般會使用電容器作為能量儲存元件，用以產生較高或較低的電壓源。電荷泵電路例如可適用于源極驅動器的輸出入級，用以驅動液晶顯示器。

電荷泵電路通常需要使用多個浮動(flying)電容器，用以分別產生正輸出電壓及負輸出電壓。然而，具相當電容值的電容器需占用相當的電路面積，此不利于集成電路的設計。

電荷泵電路還需要使用高壓元件(例如高壓晶體管)，用以獲得與(例如源極驅動器)輸出入級相當的電壓電平。高壓元件的設計要求較低壓元件來得嚴格，且占用更多的布局面積。

低壓降(LDO)調節器或電路經常被使用來建構源極驅動器的電源轉換器，用以產生輸入電壓一半大小的輸出電壓。然而，低壓降電路的電源效率卻很低。

因此亟需提出一種新穎的電荷泵電路，以簡化電路架構及較少布局面積來產生特定輸出電壓。

發明內容

鑒于上述，本發明實施例的目的之一在于提供一種半電壓比電荷泵電路，具高電源效率及小布局面積，僅使用單一浮動電容器以產生正輸入電壓一半大小的正輸出電壓，且產生負輸入電壓一半大小的負輸出電壓。

根據本發明實施例，半電壓比電荷泵電路包含浮動電容器、八開關、第一穩壓電容器及第二穩壓電容器。浮動電容器電性耦接于第一節點與第二節點之間。八開關包含第一至第八開關，其受控以執行四操作階段，于該些階段期間進行電荷儲存以及轉移。第一穩壓電容器經由第三開關電性耦接于第一節點，且第二穩壓電容器經由第四開關電性耦接于第二節點。正輸入電壓經由第一開關電性耦接于第一節點，負輸入電壓經由第二開關電性耦接于第二節點，第一節點經由第五開關電性耦接于地，第二節點經由第六開關電性耦接于地，第一節點經由第七開關以提供正輸出電壓，且第二節點經由該第八開關以提供負輸出電壓，藉此，正輸出電壓的值大約為正輸入電壓的一半，且負輸出電壓的值大約為負輸入電壓的一半。

附圖說明

圖1顯示本發明實施例的半電壓比電荷泵電路的電路示意圖。

圖2至圖5分別顯示圖1的電荷泵電路的開關于第一至第四操作階段的斷開或閉合狀態。

[標號說明]

100 電荷泵電路VSP 正輸入電壓

VSN 負輸入電壓VCI 正輸出電壓

VCL 負輸出電壓A 第一節點

B 第二節點C_F浮動電容器

C_r1 第一穩壓電容器C_r2第二穩壓電容器

SW1 第一開關SW2 第二開關

SW3 第三開關SW4 第四開關

SW5 第五開關SW6 第六開關

SW7 第七開關SW8 第八開關

具體實施方式

圖1顯示本發明實施例的半電壓比(half-ratio)電荷泵電路100的電路示意圖。電荷泵電路100接收一正輸入電壓VSP與一負輸入電壓VSN。藉此，電荷泵電路100產生一正輸出電壓VCI，其值大約為正輸入電壓VSP的一半，并產生一負輸出電壓VCL，其值大約為負輸入電壓VSN的一半。由于輸出電壓VCI/VCL與輸入電壓VSP/VSN的比值大約為二分之一，因此電荷泵電路100稱為半電壓比電荷泵電路。

本實施例的電荷泵電路100包含一浮動(flying)電容器C_F，其電性耦接于第一節點A與第二節點B之間。本實施例僅使用單一浮動電容器C_F，而非如傳統電荷泵電路使用二浮動電容器。本實施例還使用八開關SW1～SW8，其受控于控制器以執行四操作階段1至4，于該些階段期間進行電荷儲存以及轉移。本領域技術人員可使用傳統電子元件(例如金屬氧化物半導體(MOS)晶體管)來實施每一個開關SW1～SW8。也就是說，本說明書所稱的“開關”是廣泛指稱切換(switching)電子元件，而非局限于機械式的開關零件。互補式金屬氧化物半導體(CMOS)制造技術可適用于本實施例所揭示的電路架構的制造。