[發明專利]電源輸出電路及其控制方法

有效

• 申請號: 201610240089.8
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN106877648B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 鄭家麒
• 申請（專利權）人: 矽創電子股份有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

本發明公開了一種電源輸出電路及其控制方法。所述電源輸出電路包括一充電泵、一電壓調節單元、一時鐘產生器及一電壓偵測單元。所述充電泵可用來接收具有一運作頻率的一時鐘信號，并輸出一輸出電壓。所述電壓調節單元耦接于所述充電泵，可用來輸出一控制電壓到所述充電泵，以控制所述輸出電壓。所述時鐘產生器耦接于所述充電泵，可用來輸出所述時鐘信號到所述充電泵。所述電壓偵測單元耦接于所述時鐘產生器及所述電壓調節單元，可用來偵測所述控制電壓，并根據所述控制電壓的大小，控制所述時鐘產生器調整所述時鐘信號的運作頻率。

技術領域

本發明涉及一種電源輸出電路及其控制方法，尤其涉及一種可調整電源輸出電路中充電泵的運作頻率的控制方法。

背景技術

充電泵(Charge Pump)是一種常見的電源供應電路，其可產生并輸出高于其輸入電壓的電壓值。充電泵的電壓輸出可以是任意倍率，例如可將輸入電壓乘以2或乘以3以后再加以輸出。若將充電泵通過反饋電路與穩壓器連接，可通過穩壓器中參考電壓的設定來實現任意且穩定的電壓輸出。

為了提供較高的電壓輸出，充電泵往往具有電容，用來存儲電量，并通過時鐘信號的切換來產生較高的電壓。傳統上，充電泵使用外掛式電容(即位于芯片外部的電容)來存儲電荷，其具有較大的電容值，能存儲的電量較多，因此，使用頻率較低的時鐘即足以提供穩定的輸出電壓。近年來，為了降低成本及縮小電路面積，外掛式電容逐漸被內嵌式電容(即位于芯片內部的電容)所取代。然而，內嵌式電容的電容值較小，因此充電泵的時鐘信號需要較快的頻率來維持輸出端的驅動能力。此外，內嵌式電容往往具有較大的寄生電容，過快的頻率使得過多功率消耗在寄生電容上，特別是當負載為輕載時，過快的頻率會造成極低的工作效率。在此情形下，時鐘信號的頻率太快會造成寄生電容消耗過大功率，頻率太慢會造成輸出端的驅動能力不足而無法針對負載的變化實時反應。

現有技術提供了一種切換時鐘信號頻率的方法，其中，時鐘信號可設定為較快的一第一頻率或較慢的一第二頻率。系統可偵測充電泵的輸出電壓，并在輸出電壓高于一臨界值時采用第二頻率，在輸出電壓低于所述臨界值時采用第一頻率。然而，上述方法的運作頻率在數個固定的頻率之間進行切換，這些固定的頻率無法適用于任何負載狀況，舉例來說，當一負載大小適用的運作頻率位于第一頻率及第二頻率之間時，代表第一頻率過快而第二頻率過慢，此時，輸出電壓會在臨界值上下振蕩，且運作頻率會在第一頻率和第二頻率之間持續切換，使得系統穩定性較差。再者，系統需在輸出電壓產生變化以后才會改變頻率，因此輸出電壓必然存在一定的振蕩幅度，當負載變化大時難以維持穩定的輸出電壓。在此情形下，現有技術僅適用于以電容性負載為主的電路系統，而無法適用于具有較大電阻性負載的電路系統，因電阻性負載的變化幅度大，易造成輸出電壓不穩定的缺點。

鑒于此，實有必要提出另一種調整時鐘信號頻率的方法，以控制充電泵運作在最適合的頻率之下，同時避免上述缺點。

發明內容

因此，本發明的主要目的即在于提供一種可調整電源輸出電路中充電泵(ChargePump)的運作頻率的控制方法，其中，充電泵的運作頻率可任意調整，以根據負載大小運作在最適合的頻率之下。

本發明公開一種電源輸出電路，包括一充電泵、一電壓調節單元(VoltageRegulator)、一時鐘產生器及一電壓偵測單元。所述充電泵可用來接收具有一運作頻率的一時鐘信號，并輸出一輸出電壓。所述電壓調節單元耦接于所述充電泵，可用來輸出一控制電壓到所述充電泵，以控制所述輸出電壓。所述時鐘產生器耦接于所述充電泵，可用來輸出所述時鐘信號到所述充電泵。所述電壓偵測單元耦接于所述時鐘產生器及所述電壓調節單元，可用來偵測所述控制電壓，并根據所述控制電壓的大小，控制所述時鐘產生器調整所述時鐘信號的運作頻率。

本發明還公開一種控制方法，用來調整一充電泵的一運作頻率，所述控制方法包括輸出一控制電壓到所述充電泵，以控制所述充電泵所輸出的一輸出電壓；輸出一時鐘信號到所述充電泵，所述時鐘信號具有所述運作頻率；以及偵測所述控制電壓，并根據所述控制電壓的大小，調整所述時鐘信號的運作頻率。