[發明專利]一種電壓倍增電路

有效

• 申請號: 201911044897.7
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110912401B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 唐重林;方劉祿;朱敏
• 申請（專利權）人: 芯創智（北京）微電子有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;文永明

本發明涉及一種電壓倍增電路，屬于DC?DC變換器領域。本發明所述的電壓倍增電路包括時鐘升壓電路和2倍壓電荷泵電路，所述的時鐘升壓電路的輸入為兩相不交疊時鐘clk和clkn，輸出為兩對非交疊時鐘ph1和ph1n，ph2和ph2n；所述的2倍壓電荷泵電路采用兩路互補結構，2倍壓電荷泵電路的輸入為電源電壓Vin和時鐘升壓電路輸出的兩對非交疊時鐘ph1和ph1n，ph2和ph2n。采用本發明所述的電路，可有效提高電荷泵的效率和減小輸出電壓的紋波，并且所有MOS器件都采用低壓器件，而沒有耐壓問題，可有效減小芯片面積及損耗，提高電壓轉換效率。

技術領域

本發明屬于DC-DC(直流-直流)變換器領域，涉及一種集成電路電壓產生電路，具體涉及一種半導體晶體管的電壓倍增電路。

背景技術

電壓倍增電路是電荷泵電路的核心電路，它應用于一些需用高電壓、小電流的地方，或者芯片片外供電單一，片內還需要一高壓才能維持整個電路正常工作的地方。近年來常用Dickson電荷泵電路實現電壓倍增和升壓電路。該電路在技術文獻(John F.DicksonOn-chip High-Voltage Generation inMNOS Integrated Circuits Using an ImprovedVoltage Multiplier Technique IEEEJOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS，VOL.SC-11，NO.3pp.374-378JUNE1976.)中有詳細記載。上述Dickson電荷泵電路，以二極管作為開關元件、將電荷漸次向次級傳送進行升壓。Dickson電荷泵具有不需要電感線圈的長處，但具有效率低，紋波大的缺點。

現有技術中，中國專利文獻CN105790574B(公開日2018.03.30)公開了一種電壓倍增電路，包括反相器、充電電容、低壓充電電路、高壓充放電電路，該電壓倍增電路還包括一隔離電路，所述隔離電路一端接電源，另一端接充電電容與所述低壓充電電路、高壓充放電電路之間的節點，以減弱所述充電電容與所述低壓充電電路、高壓充放電電路之間的高壓節點向電源漏電。另一中國專利文獻CN107634647A(公開日2018.01.26)一種電壓倍增電路，包括：充電控制電路，用于在輸入信號A的高電平控制下開啟充電電路；充電電路，用于在所述充電控制電路的輸出的控制下將所述充電電路的MOS電容充電至電源電壓；電壓提升電路，用于在所述輸入信號A為低電平時輸出高電平從而將所述充電電路的MOS電容的另一端的電壓即節點VDDx21的電壓提升1倍；倍增電壓傳輸電路，用于在所述輸入信號A為低電平時將所述充電電路的MOS電容的另一端的電壓輸出，所述充電控制電路與所述倍增電壓傳輸電路中采用的MOS管均為低壓MOS管。上述兩個技術方案雖然一定程度上節省了電路面積，改善了電壓倍增電路的倍增效果，但還是存在電荷泵中開關的導通電阻大，電路損耗大，電壓轉換效率低，輸出電壓紋波大等問題。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種電壓倍增電路，以有效提高電荷泵的效率和減小輸出電壓的紋波，并且所有MOS器件都采用低壓器件，而沒有耐壓問題，可有效減小芯片面積及損耗，提高電壓轉換效率。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種電壓倍增電路，包括時鐘升壓電路和2倍壓電荷泵電路，所述的時鐘升壓電路的輸入為兩相不交疊時鐘clk和clkn，輸出為兩對非交疊時鐘ph1和ph1n，ph2和ph2n；所述的2倍壓電荷泵電路采用兩路互補結構，2倍壓電荷泵電路的輸入為電源電壓Vin和時鐘升壓電路輸出的兩對非交疊時鐘ph1和ph1n，ph2和ph2n。

進一步，所述的非交疊時鐘ph1和ph1n的高低電壓范圍為0到Vin；所述的非交疊時鐘ph2和ph2n的高低電壓范圍為Vin到2Vin-Vth。

進一步，所述的時鐘升壓電路由MP1，MP2，MN1，MN2，MN3，MN4，C1和C2組成，其中，所述的MP1，MP2為PMOS管；所述的MN1，MN2，MN3，MN4為NMOS管；所述的C1，C2為電容；