[發明專利]基于穩態防漏電保護和電流沉控制技術的電荷泵電路

有效

• 申請號: 201710235977.5
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106961273B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 呂紅亮;武岳;唐銘浩;張玉明;張義門
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H03L7/089
• 分類號: H03L7/089;H02M1/32
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

1.一種基于穩態防漏電保護和電流沉控制技術的電荷泵電路，其特征在于，包括防漏電保護模塊、電流沉控制模塊、開關模塊、電流沉和電流源模塊、環路濾波模塊以及緩沖模塊，防漏電保護模塊由兩個二極管D1和D2構成，用于防止電荷泵在穩態情況下由于電流源和電流沉不匹配所造成的電容C_N和C_P中電荷泄漏現象；電流沉控制模塊由F1和F2兩部分構成，F1由兩個晶體管P1和P3、一個源極電阻和四個二極管構成，用于控制電流沉I_DN1的電流大小，在電荷泵工作過程中能夠保持I_DN1≥I_UP1，F2由兩個晶體管P2和P4、一個源極電阻和四個二極管構成，用于控制電流沉I_DN2的電流大小，在電荷泵工作過程中能夠保持I_DN2≥I_UP2；開關模塊由四個晶體管UPN、UPP、DNP和DNN構成，柵極均為電荷泵電路的輸入端，用于接收前一級鑒頻鑒相器電路的四路輸出信號；電流沉和電流源模塊由兩個電流源I_UP1和I_UP2和兩個電流沉I_DN1和I_DN2構成，用于給環路濾波模塊的電容充放電；環路濾波模塊由串聯的電阻和電容C_N和C_P構成，該模塊一端接地，另一端接緩沖模塊的輸入端，通過電容的充放電來影響電荷泵輸出的控制電壓的變化；緩沖模塊分別由兩個晶體管P5和P7以及P6和P8和兩個二極管構成，用于對環路濾波模塊輸出的電壓信號進行電平變換以及消除后級電路對電荷泵的影響，緩沖模塊的輸入端與環路濾波模塊的輸出端相連，輸出端是整個電荷泵的輸出端，差分輸出控制電壓信號V_CN和V_CP輸送給后一級的壓控振蕩器電路；

防漏電保護模塊中二極管D1的正極與電流源I_UP1的柵極以及源極電阻連接，負極與開關DNP的漏極連接，二極管D2的正極與電流源I_UP2的柵極以及源極電阻連接，負極與開關UPP的漏極連接；電流沉控制模塊中的F1和F2的輸入端分別連接開關UPP和DNP的漏極，輸出端分別連接電流沉I_DN1和I_DN2的柵極，F1中晶體管P1的柵極為F1的輸入端，與二極管D2的負極以及開關UPP的漏極連接，晶體管P1的漏極連接電源VDD，晶體管P1的源極連接第一個二極管的正極，第一個二極管的負極連接第二個二極管的正極，第二個二極管的負極連接第三個二極管的正極，第三個二極管的負極連接第四個二極管的正極，第四個二極管的負極與晶體管P3的漏極連接，晶體管P3的漏極與柵極短接，柵極與電流沉I_DN1的柵極連接；F2中晶體管P2的柵極為F2的輸入端，與二極管D1的負極以及開關DNP的漏極連接，晶體管P2的漏極連接電源VDD，晶體管P2的源極連接第一個二極管的正極，第一個二極管的負極連接第二個二極管的正極，第二個二極管的負極連接第三個二極管的正極，第三個二極管的負極連接第四個二極管的正極，第四個二極管的負極與晶體管P4的漏極連接，晶體管P4的漏極與柵極短接，柵極與電流沉I_DN2的柵極連接；

開關模塊中開關UPN和UPP的源極與電流沉I_DN1的漏極相連，開關DNP和DNN的源極與電流沉I_DN2的漏極相連；電流沉和電流源模塊中電流源I_UP1和I_UP2的漏極與電源VDD相連，I_UP1的柵極和源極與I_UP1的源極電阻的兩端相連接，I_UP2的柵極和源極與I_UP2的源極電阻的兩端相連接，電流沉I_DN1和I_DN2的源極分別與各自的源極電阻一端相連，源極電阻另一端均與電源VTT相連接；電源VDD的大小為高電位，電源VTT的大小為低電位；

環路濾波模塊中串聯的電阻和電容C_N中，電阻一端與晶體管P1的柵極連接，電容C_N一端接地；串聯的電阻和電容C_P中，電阻一端與晶體管P2的柵極連接，電容C_P一端接地；

緩沖模塊中晶體管P5的源極接電源VDD，柵極接晶體管P1的柵極，漏極接第一個二極管的正極，第一個二極管的負極接第二個二極管的正極，第二個二極管的負極接晶體管P7的源極，同時第二個二極管的負極輸出電壓V_CN，晶體管P7的漏極和柵極短接，并連接電源VTT；晶體管P6的源極接電源VDD，柵極接晶體管P2的柵極，漏極接第一個二極管的正極，第一個二極管的負極接第二個二極管的正極，第二個二極管的負極接晶體管P8的源極，同時第二個二極管的負極輸出電壓V_CP，晶體管P8的漏極和柵極短接，并連接電源VTT。