[實用新型]一種電源自適應(yīng)的電荷泵裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420135051.0
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN203813657U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐光煜;鄭欣;陳友福;羅建軍;周塔
• 申請（專利權(quán)）人: 上海智浦欣微電子有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 上海晨皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及集成電路領(lǐng)域，特別涉及電源自適應(yīng)的電荷泵裝置。

背景技術(shù)

在耳機功率放大器（簡稱“耳放”）的設(shè)計中，由于大多數(shù)耳機采用單電源供電，傳統(tǒng)的做法是將輸出電壓的直流偏置點設(shè)定在最高工作電壓的一半，也就是VDD/2，然后通過隔直電容得到所需的音頻信號，為了優(yōu)化耳機的低頻特性，需要使用容量很大的隔直電容。當耳放在啟動時，需要先對隔直電容充電，在充電時將會產(chǎn)生爆音（簡稱“pop音”，一種電流沖擊的聲音），并且大電容也會浪費耳放有限的印刷電路板（Printed?circuit?board，簡稱“PCB板”）空間。為了解決這個問題，現(xiàn)有的技術(shù)是將輸出電壓的直流偏置點設(shè)定在零電位，不經(jīng)過隔直電容直接驅(qū)動耳機，這就需要一個軌對軌的電源，該電源可通過單電源由負壓電荷泵產(chǎn)生，目前耳放電路由于應(yīng)用廣泛，其電源電壓需要在1.5～5.5V范圍內(nèi)，那么該電壓軌將達到3V～11V，為了兼顧各種電源電壓的需要，必須在電荷泵的設(shè)計中對關(guān)鍵電路做耐壓處理。

目前應(yīng)用較為普遍的負壓電荷泵電路如圖1所示，MP1與MN1～MN3為功率開關(guān)管，Ф1與Ф2、Ф3與Ф4為非重疊時鐘，如圖2所示。當Ф1=1時，MP1與MN1同時打開，MN2和MN3同時關(guān)閉，VDD對飛電容C_F充電；當Ф1=0時，MP1與MN1同時關(guān)閉，MN2和MN3同時打開，飛電容C_F對儲能電容C_P充電，經(jīng)過若干個時鐘周期后，C_P端電壓-VSS=-VDD。

從圖1與圖2中可以看出，對于MP1和MN2以及驅(qū)動信號Ф1與Ф2，采用標準的CMOS（Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor，互補金屬氧化物半導體）電路即可實現(xiàn)。而要實現(xiàn)MN1管的開關(guān)動作，需要柵驅(qū)動信號Ф3從-VSS～VDD變化，這就需要MN1管的驅(qū)動反相器能夠在-VSS～VDD之間工作，當電荷泵空載時-VSS=-VDD，所以每個反相器需要承受2VDD的耐壓，為了保證各反相器能工作在安全電壓下，VDD電壓不能太高，也就是說當VDD應(yīng)用在高壓電源如5.5V時，MN1管的驅(qū)動反相器可能被擊穿。而當電源VDD應(yīng)用在低壓電源如1.5V時，考慮到帶載情況，VSS電壓可能會降低到-1V之內(nèi)，對于MN3的驅(qū)動信號Ф4，其驅(qū)動反相器可能會不能開啟，因此目前使用的負壓電荷泵電路技術(shù)其實限制了耳放電源的應(yīng)用范圍。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種電源自適應(yīng)的電荷泵裝置，使得耳放電路的電源電壓應(yīng)用范圍更廣。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的實施方式提供了一種電源自適應(yīng)的電荷泵裝置，包含：第一模擬開關(guān)、第二模擬開關(guān)、第三模擬開關(guān)、第四模擬開關(guān)及其驅(qū)動電路；另外，所述第三模擬開關(guān)的驅(qū)動電路包含：第一反相器、第二反相器、第一緩沖電路、第一電平轉(zhuǎn)換電路、第一P溝道金屬-氧化物-半導體場效應(yīng)晶體PMOS管和第一N溝道金屬-氧化物-半導體場效應(yīng)晶體NMOS管；

所述第一反相器的輸入端為所述第三模擬開關(guān)的驅(qū)動電路輸入端，所述第一反相器的輸出端分別與所述第一緩沖電路的輸入端和所述第一電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連；

所述第一緩沖電路的輸出端與所述第一PMOS管的柵極相連；

所述第一電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述第二反相器的輸入端相連，所述第二反相器的輸出端與所述第一NMOS管的柵極相連；

所述第一電平轉(zhuǎn)換電路的電源端與所述第二反相器的電源端分別連接內(nèi)部低壓電源VOUT；

所述第一PMOS管的漏極與所述第一NMOS管的漏極相連作為所述第三模擬開關(guān)的驅(qū)動電路輸出端。