[發(fā)明專利]電荷泵輸入電流限制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780069656.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109983691B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃里克·J·金;艾倫·J·布倫南;克里斯汀·拉爾森;約翰·L·梅安森;成永捷;艾德里安·科里-門馳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 思睿邏輯國(guó)際半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H03F1/02
• 分類號(hào): H03F1/02;H02M3/07;H03F3/187;H03K17/0812;H03M1/66
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

一種系統(tǒng)可包括電荷泵和控制器，該電荷泵被配置為在多種模式下操作，該多種模式包括第一模式和第二模式，在第一模式下電荷泵的輸出電壓對(duì)輸入電壓的比率是第一比率，在第二模式下該比率是第二比率，該控制器被配置為通過(guò)響應(yīng)于所述多個(gè)模式中的模式之間的操作的變化限制所述電荷泵的電源和所述電荷泵之間在電荷泵的一開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移來(lái)限制所述電荷泵的電源到所述電荷泵之間流動(dòng)的電流，其中所述電源提供所述輸入電壓。

交叉參考和相關(guān)申請(qǐng)

本公開(kāi)要求2016年10月14日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)62/408,418和2017年2月10日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)62/457,506的權(quán)益，這兩個(gè)專利申請(qǐng)都通過(guò)引用以其全部?jī)?nèi)容并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)一涉及電荷泵電源，包括但不限于諸如無(wú)線電話和媒體播放器的個(gè)人音頻裝置，更具體地，涉及用于預(yù)測(cè)性地限制傳送到電荷泵的輸入電流的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

個(gè)人音頻裝置，包括諸如移動(dòng)/蜂窩電話的無(wú)線電話、無(wú)繩電話、mp3播放器和其他消費(fèi)音頻裝置，被廣泛使用。此類個(gè)人音頻裝置可包括用于驅(qū)動(dòng)一對(duì)耳機(jī)或一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器的電路。此電路通常包括用于將音頻輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)到耳機(jī)或揚(yáng)聲器的功率放大器，并且功率放大器通?？赡苁莻€(gè)人音頻裝置中的主要功率消耗者，并因此可能對(duì)個(gè)人音頻裝置的電池壽命產(chǎn)生最大影響。在具有用于輸出級(jí)的線性功率放大器的裝置中，在低信號(hào)電平輸出期間浪費(fèi)功率，因?yàn)橛性摧敵鼍w管兩端的電壓降加上輸出電壓將等于恒定電源的軌電壓。因此，放大器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)諸如G類和H類對(duì)于減小一個(gè)或多個(gè)輸出晶體管兩端的電壓降，并從而減少一個(gè)或多個(gè)輸出晶體管在耗散中浪費(fèi)的功率是合乎希望的。

為了向此功率放大器提供可變的供電源電壓，可使用電荷泵電源，例如，諸如美國(guó)專利8,311,243中公開(kāi)的電荷泵電源，其中電路輸出端處的信號(hào)電平的指示用于控制G類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的供電源電壓。通常，只要音頻源中存在低信號(hào)電平的周期，上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就可以提高音頻放大器的效率。通常在此類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，多個(gè)閾值用于限定電荷泵電源的輸出信號(hào)電平相關(guān)的操作模式，其中在每種模式下由電荷泵電源生成不同的供電電壓。

在典型的電荷泵電源中，在電荷泵的輸入電源(例如，電池)、用于儲(chǔ)存電荷的電荷泵的泵送電容(flyback?capacitor)，以及提供由電荷泵生成的供電源電壓的輸出負(fù)載電容器之間的連接的不同組合的情況下，電荷泵可以根據(jù)電荷泵的一開(kāi)關(guān)周期的兩個(gè)非重疊時(shí)鐘相位進(jìn)行操作。然而，電荷泵的一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)在電荷泵的輸出電壓模式之間切換時(shí)，在一種操作模式下泵送電容(flyback?capacitor)上的平均電壓可能不等于另一種操作模式所需的輸出電壓。如果泵送電容(flyback?capacitor)上的平均電壓高于先前的操作模式，則電荷泵可能需要從其電源(例如，電池)抽取大的浪涌電流。另一方面，如果泵送電容(flyback?capacitor)上的平均電壓低于先前的操作模式，則電荷泵可能需要灌大電流到其電源。由于電荷泵中通常使用的電容器的尺寸，當(dāng)在模式之間切換時(shí)電荷泵可能抽取或灌的電流量可能無(wú)法被電荷泵的電源吸收，這可能導(dǎo)致系統(tǒng)損壞。因此，需要用于限制此類切換電流的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開(kāi)的教導(dǎo)，已經(jīng)減少或消除了與電荷泵的性能相關(guān)聯(lián)的某些缺點(diǎn)和問(wèn)題。

根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，一種方法可以包括，在被配置為在多種模式下操作電荷泵中，該多種模式包括第一模式和第二模式，在第一模式下電荷泵的輸出電壓對(duì)輸入電壓的比率是第一比率，在第二模式下該比率是第二比率，通過(guò)響應(yīng)于所述多個(gè)模式中的模式之間的操作的變化限制所述電荷泵的電源和所述電荷泵之間在電荷泵的一開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移來(lái)限制所述電荷泵的電源到所述電荷泵之間流動(dòng)的電流，其中所述電源提供所述輸入電壓。