[發明專利]低功率低占空比開關電容器分壓器

有效

• 申請號: 201880052437.6
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN111033274B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 尹文婧;黃旭浩;玉晟敏
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: G01R15/06
• 分類號: G01R15/06;H02M3/07
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;李興斌

提供了一種開關電容器分壓器，該開關電容器分壓器僅在低占空比時鐘脈沖信號被斷言時才起作用以將輸入電壓分壓。在低占空比時鐘脈沖信號的關閉時間期間，開關電容器分壓器中的所有開關都空閑。

相關申請的交叉引用

本申請要求2017年08月17日提交的美國申請No.15/680,105的優先權和權益。

技術領域

本申請涉及分壓器，并且更具體地涉及低功率低占空比的開關電容器分壓器。

背景技術

電阻性分壓器是用于對輸入電壓進行分壓的常規電路。但是在電阻性分壓器中實現低功耗是有問題的，因為電阻性分壓器內的電阻器必須相當魯棒(例如2MΩ)以減小傳導到地的電流。與諸如晶體管的有源器件相比，電阻器的最終過大尺寸使得它們不易受到半導體工藝變化的影響。而且，與有源器件相比，通常使用明顯更低的摻雜水平來形成電阻器，以使電阻性分壓器通常對溫度變化魯棒。但是，由于提供這種魯棒電阻所需的裸片面積，電阻的過大尺寸降低了所得集成電路的密度。

與電阻性分壓器對芯片面積的要求相反，開關電容器分壓器提供了更緊湊的備選。開關電容器分壓器中的電容器相對于傳導的DC電流開路，從而電容器無需過大來降低功耗。因此，與電阻性分壓器相比，開關電容器分壓器有利地是密集的。但是，開關電容器分壓器中的晶體管開關消耗大量動態功率。

因此，在本領域中需要一種改進的開關電容器分壓器，該開關電容器分壓器保持其密度優勢而又是低功率的(例如，小于0.5μA)。

發明內容

提供了一種開關電容器分壓器，該開關電容器分壓器對低占空比時鐘脈沖信號進行響應。在低占空比時鐘脈沖信號的關閉時間期間，開關電容器分壓器內的所有開關都空閑。僅在低占空比時鐘脈沖信號的斷言期間，才使開關在切換相位中循環，以使用一對分壓電容器將輸入電壓分成經分壓的輸出電壓。因此，由于在低占空比時鐘脈沖信號的大部分周期(關閉時間)期間沒有消耗動態切換功率，因此開關電容器分壓器的所得操作的功率非常低。

通過下面的具體實施方式可以更好地理解這些和其他有利特征。

附圖說明

圖1是根據本公開的一個方面的低占空比開關電容器分壓器的電路圖。

圖2是根據本公開的一個方面的用于圖1的低占空比開關電容器分壓器的時鐘生成器的電路圖。

圖3是根據本公開的一個方面的由圖2的時鐘生成器產生的各種時鐘脈沖的時序圖。

圖4圖示了根據本公開的一個方面的在三個切換相位中并且還圖示了在無脈沖狀態中的權利要求1的低占空比開關電容器分壓器的配置。

圖5是根據本公開的一個方面的用于低占空比開關電容器分壓器的操作方法的流程圖。

通過參考以下具體實施方式，將最好地理解本公開的實施例及其優點。應當理解，相同的附圖標記用于標識在一個或多個附圖中圖示的相同元件。

具體實施方式

在以下公開中，低占空比時鐘脈沖信號激活用于低功率操作的開關電容器分壓器。在低占空比時鐘脈沖信號被斷言時，諸如基準電壓的輸入電壓對輸入電容器的輸入節點充電。另外，在低占空比時鐘脈沖信號的斷言期間，三個切換相位被循環地斷言。在切換相位的第一相位中，一對分壓電容器放電。在切換相位的第二相位中，該對分壓電容器串聯連接在地與輸入節點之間。因此，在第二切換相位期間，該對分壓電容器之間的中間節點被充電到基準電壓的分壓版本。在第三切換相位中，中間節點連接到輸出電容器的輸出節點，而分壓電容器對與輸入電容器隔離，以將輸出節點充電到基準電壓的該分壓版本。在低占空比脈沖的關閉時間期間，輸入節點與電壓源并且與該對分壓電容器隔離。類似地，在低占空比脈沖的關閉時間期間，中間節點與輸出節點隔離。