[發明專利]一種輸出電壓穩定的雙邊電荷泵

有效

• 申請號: 201811085204.4
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109039060B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 聶家誼;賈晨;王自強;張春;權磊;尹勇生;王志華
• 申請（專利權）人: 深圳清華大學研究院
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M1/14
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種輸出電壓穩定的雙電荷泵，包括：時鐘電路，以時鐘信號CLK為輸入，用于產生兩相非交疊時鐘；邏輯電路：以兩相非交疊時鐘為和模式選擇信號Vin為輸入，用于產生雙邊泵電路開關管的柵極信號；雙邊泵電路：以開關管的柵極信號和補償管的控制信號為輸入，用于產生輸出電壓；負載電流檢測電路：以雙邊泵電路中泵電路飛線電容和輸出穩壓電容之間的壓差為輸入，用于產生補償管的控制信號。本發明能解決負載電流的變化對輸出電壓的影響，使得輸出電壓不隨負載電流發生較大變化，從而提高輸出電壓的穩定性和精確性。

技術領域

本發明涉及集成電路領域，特別是涉及一種輸出電壓穩定的雙邊電荷泵。

背景技術

電荷泵也叫開關電容式電壓變換器，利用電容兩端電壓不能突變的原理，將輸入電壓提高或下降，得到需要的輸出。因為電荷泵使用電容而非電感來實現直流電壓的轉換，所占用的面積小，輸入輸出非常靈活，所以常應用于目前的便攜式設備或顯示裝置的電源管理系統中。

圖1所示為傳統電荷泵。包括時鐘電路，外界輸入時鐘CLK作為輸入，用于產生兩相非交疊時鐘。邏輯電路，兩相非交疊時鐘和輸入控制信號Vin作為輸入，用于產生泵電路的控制信號。泵電路，邏輯電路產生的控制信號作為輸入，用于產生輸出電壓和提供負載電流。

圖2為圖1中泵電路內部電路，泵電路隨時鐘信號CLK的變化，有充電和放電兩種工作狀態。

當外界時鐘信號為高電平CLK_h時，模式選擇信號為Vin時，泵電路為充電狀態，根據輸入信號中模塊選擇信號的不同，接入充電電路的MOSFET管也不同。第三P型MOSFET管(P3)源極接電壓源VDDB，漏極連接第一電容Cfly的C1P端。第二N型MOSFET(N2)管源極連接電壓源VSSB，漏極連接第一電容Cfly的C1N端。

當外界時鐘信號為低電平CLK_L時，泵電路為放電狀態，第一P型MOSFET管(P1)源極連接電壓源AVDD，漏極連接第一電容Cfly的C1N端，第四P型MOSFET管(P4)源極連接第一電容Cfly的C1P端，漏極連接第二電容Cout的C2P端，提供輸出電壓。

當外界時鐘信號為高電平CLK_h時，輸出電壓和負載電流都只由Cout提供，所以負載電流很大或發生突變會使輸出電壓發生較大的變化。

發明內容

本發明是為了解決上述現有技術存在的不足之處，提出了一種輸出電壓穩定的雙邊電荷泵，以期能解決負載電流的變化對輸出電壓的影響，使得輸出電壓不隨負載電流發生較大變化，從而提高輸出電壓的穩定性和精確性。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明一種輸出電壓穩定的雙邊電荷泵的特點包括：時鐘電路、邏輯電路、雙邊泵電路和負載電流檢測電路；

所述時鐘電路接收外部低電平的時鐘信號CLK_L后產生第一低電平非交疊時鐘信號CLK1_L和第二高電平非交疊時鐘信號CLK2_h并傳遞給所述邏輯電路；

所述邏輯電路接收外部的模式選擇信號Vin以及所述第一低電平非交疊時鐘信號CLK1_L和第二高電平非交疊時鐘信號CLK2_h后產生所述雙邊泵電路在放電狀態下對應開關管的柵極信號；

所述負載電流檢測電路檢測所述雙邊泵電路在放電狀態下的飛線電容和輸出穩壓電容之間的壓差，并將所述壓差與參考電壓進行比較后，產生補償管的控制信號并發送給所述雙邊泵電路；

所述時鐘電路接收外部高電平的時鐘信號CLK_h后產生第一高電平非交疊時鐘信號CLK1_h和第二低電平非交疊時鐘信號CLK2_L并傳遞給所述邏輯電路；

所述邏輯電路接收外部的模式選擇信號Vin以及所述第一高電平非交疊時鐘信號CLK1_h和第二低電平非交疊時鐘信號CLK2_L后產生所述雙邊泵電路的充電狀態下對應開關管的柵極信號；