[實用新型]一種增強(qiáng)低電壓啟動的集成電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320760917.2
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN203562947U
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州貝克微電子有限公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及實現(xiàn)集成電路低電壓啟動的功能。本發(fā)明的一個首選實例是具有低輸入電壓和輸出負(fù)載的直流-直流轉(zhuǎn)換電路。然而，本發(fā)明也可以用于其他集成電路。

本發(fā)明使電路內(nèi)部電壓提高，在電路建立到一個可持續(xù)的水平之前，沒有額外電阻消耗電壓的負(fù)面影響。增加的內(nèi)部電壓也有助于減少集成電路中的導(dǎo)通電阻。本發(fā)明還可以使這個低電壓啟動功能不增加專用的外部控制引腳。

背景技術(shù)：

升高的直流-直流轉(zhuǎn)換電路可以在基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電感和開關(guān)電容（電荷泵）上實現(xiàn)。基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電感對于低輸入電壓的應(yīng)用通常是首選的，因為它比基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電容具有更大的封裝效率和啟動性能。例如，轉(zhuǎn)換電路在基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電感上實現(xiàn)輸入電壓四倍的提高，這至少需要三個管腳而基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電容至少需要八個管腳?；谕?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電感為了實現(xiàn)一個四倍頻器比基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電容需要更少的電源開關(guān)。因此，由于基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電感具有更少的電源開關(guān)，它具有較低的導(dǎo)通電阻，從而它提供了低電壓應(yīng)用的優(yōu)點。

然而，與基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電容相比，基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電感也具有一些缺點。例如，基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電感比基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電容具有更復(fù)雜的設(shè)計，因為前者除了內(nèi)部的集成電路控制還需要大量的外部元件。此外，基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電感需要磁能存儲，很難穩(wěn)定和輻射電磁波。

基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電感和電容不提供足夠的開關(guān)來驅(qū)動集成電路所需的低導(dǎo)通電阻的能力。例如，一個基于拓?fù)潆娙莸碾姾杀米钌傩枰藗€電源開關(guān)和外部引腳。因為電源開關(guān)的高阻抗，該基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電容在低輸入電壓下難以啟動。一般來說，基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電容具有比電感更高的導(dǎo)通電阻，因為額外的電源開關(guān)實現(xiàn)了一個基于電容拓?fù)涞碾姾杀茫ò藗€開關(guān)與上述四倍頻器的開關(guān)相對應(yīng)）。在電源開關(guān)下的電阻壓降由驅(qū)動電壓的不足引起，通過額外的電源開關(guān)有效地增加了基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電容。

增加的額外負(fù)載造成集成電路的另一個問題，因為在它達(dá)到一個可持續(xù)的水平之前，驅(qū)動電源開關(guān)的內(nèi)部電壓由額外負(fù)載耗盡。因此，最好提供一個基于直流-直流轉(zhuǎn)換器的開關(guān)電容，在低電壓下可以啟動，同時在非常低的電壓下運行，并且不需要額外的控制引腳。

本發(fā)明可以應(yīng)用于集成電路，在啟動期間，其內(nèi)部偏置電壓被額外負(fù)載消耗。這些電路中的負(fù)載消耗加劇了電路導(dǎo)通電阻引起的低效率。

發(fā)明內(nèi)容：

增強(qiáng)的啟動能力通過將內(nèi)部偏置電壓與內(nèi)部負(fù)載隔離來實現(xiàn)，同時電壓水平也提高了。在本發(fā)明的一個首選實例中，內(nèi)部偏置電壓通過一個高阻抗電路屏蔽掉輸出負(fù)載，以至于不再給輸出負(fù)載充電。屏蔽電路由比較器控制，在內(nèi)部電壓被加到負(fù)載之前，以確保內(nèi)部電壓達(dá)到一個可選的水平。

本發(fā)明是在一個四倍頻器上實現(xiàn)的。在四倍頻電荷泵中包含兩個電荷泵，比較器最好位于第一和第二電荷泵之間，當(dāng)?shù)谝浑姾杀玫妮敵鲭妷鹤銐蚋哂诘谝浑姾杀玫妮斎腚妷簳r，將第二電荷泵從斷開狀態(tài)（高阻抗）切換到接通狀態(tài)。

然而，本發(fā)明可以在一個六倍頻或八倍頻電荷泵電路上實現(xiàn)。在這些電路中，本發(fā)明可位于沿電荷泵鏈的任何位置，但最好是耦合到最后的倍頻器，例如，連接到負(fù)載，以至于內(nèi)部偏置電壓可以作為輸入電壓被提高。本發(fā)明也可以用于負(fù)轉(zhuǎn)換電路或任何電路的正端，由于額外負(fù)載的消耗，也會遇到低電壓啟動問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

如上所述，直流-直流轉(zhuǎn)換器的低輸入電壓產(chǎn)生一個問題，因為最初沒有足夠的電壓驅(qū)動電源開關(guān)來克服它們的導(dǎo)通電阻。當(dāng)使用一個低輸入電壓時，驅(qū)動電壓很小并且電路的導(dǎo)通電阻很大，因此功率損耗在每個開關(guān)上并且電路不能有效地運行。為了減少功率損失，內(nèi)部電壓水平必須被激增到足夠大來驅(qū)動晶體管并減小它們的導(dǎo)通負(fù)載，以至于在每個開關(guān)上的功率損耗更少。當(dāng)導(dǎo)通電阻變得很小時，開關(guān)工作更有效并且具有更少的功率損耗，同時信號阻斷電路。

然而，在建立一個水平來驅(qū)動門電路和降低它們的導(dǎo)通電阻之前，如果不給外部電阻加壓，內(nèi)部電壓水平不能及時激增。因此，本發(fā)明的一個目的是給連接到外部負(fù)載的集成電路提供低電壓啟動能力。

對比專利文獻(xiàn)：CN202939530U一種電流源啟動電路201220620731.2

附圖說明：

本發(fā)明的目的將在下面作詳細(xì)地描述，附圖將對本發(fā)明的優(yōu)點作進(jìn)一步的描述。部分器件的參考字符已在圖中標(biāo)明。

圖1是本發(fā)明的一個四倍頻電荷泵框圖。

圖2是圖1中第二比較器滯后的效果圖。

圖3是圖1電荷泵中倍頻器電路原理圖。