[發明專利]具有負載驅動的時鐘頻率管理的電荷泵

在審

• 申請號: 202010177759.2
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111697822A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: S·皮特伊
• 申請（專利權）人: 意法設計與應用股份有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

本公開的各實施例涉及具有負載驅動的時鐘頻率管理的電荷泵。電荷泵電路具有負載驅動的時鐘頻率管理。電荷泵電路包括：CCO，其生成具有總體上與反饋電流成比例的頻率的CCO輸出信號；以及電荷泵，其由CCO輸出信號操作并升壓電源電壓，以在耦合到負載的輸出處產生電荷泵輸出電壓。電流感測電路感測由負載汲取的負載電流，并且如果負載電流的幅度在低負載電流閾值和高負載電流之間，則并生成具有根據所感測的負載電流而變化的幅度的反饋電流。如果所感測的負載電流的幅度不在低負載電流閾值和高負載電流閾值之間，則反饋電流的幅度不隨所感測的負載電流而變化。

技術領域

本申請涉及電荷泵的領域，尤其涉及利用負載電流作為反饋來調節電荷泵電路內的振蕩器的電荷泵電路。

背景技術

電荷泵通常用于模擬電子電路中，以在不使用電感器的情況下升壓或反轉電壓。典型的電荷泵利用由振蕩器生成的時鐘信號操作的開關電容器。這樣的電荷泵在升壓或電壓反轉的目標上是有效的。

但是，在某些(或大多數)情況下，電荷泵的輸出提供給可變負載，這意味著負載在不同的時間消耗不同的電流量。如所解釋的，由于電荷泵使用電容器來提供升高的電壓，因此應當理解，隨著電流由電荷泵輸送，由這些電容器存儲的電荷被耗盡。因此，當電荷泵輸送足夠的電流時，電荷泵輸出的電壓將下降。由于用于操作電荷泵的振蕩器的頻率部分地確定電容器的再充電速度，可以理解，盡管負載汲取電流，為了使電荷泵的輸出電壓保持在恒定水平，振蕩器工作的頻率必須足夠高。

一種解決方案是簡單地將振蕩器的頻率設置在足夠高的恒定頻率處，以使在最壞情況操作的情景下，對電容器進行足夠快速的充電，以使電荷泵輸出的電壓保持在恒定的水平處，而與由負載汲取的電流無關。但是，這樣做的缺點是，當負載沒有汲取太多電流時，由于電荷泵內的開關而造成的損耗很高。

另一種解決方案是在脈沖跳躍模式中操作振蕩器，在該模式下，當需要負載電流時啟用振蕩器，并且否則禁用振蕩器。當負載沒有汲取太多電流時，這足以減少泵的損失。但是，這樣做的缺點是脈沖跳躍會引入不希望的諧波，當使用電荷泵驅動鎮流晶體管作為電源時，這是特別不希望的。

因此，需要電荷泵技術領域的進一步發展。

發明內容

本文公開了一種包括電流控制器振蕩器(CCO)的電路，該電流控制器振蕩器被配置為在具有總體上與反饋電流成比例的頻率的CCO輸出處生成CCO輸出信號。電荷泵電路由CCO輸出信號操作，并配置為升壓電源電壓以在輸出處產生電荷泵輸出電壓，并且該輸出耦合到負載。電流感測電路被配置為感測由負載汲取的負載電流，并且如果負載電流的幅度在低負載電流閾值和高負載電流閾值之間，則生成具有根據所感測的負載電流變化的幅度的反饋電流。注意，如果所感測的負載電流的幅度不在低負載電流閾值和高負載電流閾值之間，則電流感測電路不會生成具有根據所感測的負載電流而變化的幅度的反饋電流。

本文還公開了一種方法實施例。該方法涉及使用基于來自電流控制振蕩器(CCO)的輸出信號進行操作的電荷泵，將電源電壓升壓至提供給負載的電荷泵輸出電壓。該方法還包括感測由于電荷泵輸出電壓而流入負載的負載電流，并且如果負載電流的幅度在低負載電流閾值和高負載電流閾值之間，則生成總體上與負載電流成比例的反饋電流。該方法還包括根據反饋電流來調節來自CCO的輸出信號的頻率。請注意，輸出信號的頻率與反饋電流成比例。

附圖說明

圖1A是根據本公開的一個實施例的利用電荷泵電路來驅動負載的電子設備的框圖。

圖1B是圖1A的電子設備的示意圖，其示出了電荷泵電路的細節。

圖1C是根據本公開的實施例的利用諸如圖1A至圖1B的電荷泵電路以驅動鎮流晶體管的電子設備的一個實施例的框圖。

圖2A是根據本公開的實施例的利用電荷泵電路的另一實施例以驅動負載的電子設備的框圖。