[發明專利]低噪聲電荷泵

在審

• 申請號: 202110021706.6
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN113114037A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: L·拉姆
• 申請（專利權）人: 天工方案公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務所 11497
• 代理人: 黃小臨

公開了低噪聲電荷泵。在某些實施例中，電荷泵包括：電荷泵輸出端子，其提供電荷泵電壓；開關電容器；以及多個開關，其在電荷泵的充電操作期間對開關電容器進行充電并且在電荷泵放電操作期間將開關電容器連接至電荷泵輸出端子。開關在充電操作和放電操作之間無重疊地操作，使得電荷泵以低噪聲操作。

技術領域

本發明的實施例涉及電子系統，且特別地涉及用于射頻電子裝置的電荷泵。

背景技術

射頻(RF)通信系統可利用DC-DC電源轉換來增強工作性能。通常，需要或期望超過電池電壓的電壓，而在其他情況下，則利用顯著小于電池電壓的電壓。電荷泵是一種DC-DC電源轉換器，其接收輸入電壓并基于輸入電壓生成更高或更低的電壓。例如，電荷泵可使用電容器作為能量存儲元件，以將輸入電壓轉換為較高電壓或較低電壓。

具有一個或多個電荷泵的RF通信系統的示例包括但不限于移動電話、平板電腦、基站、網絡接入點、便攜式計算機和可穿戴電子裝置。功率放大器給RF信號提供放大，該RF信號的頻率范圍約為30kHz至300GHz，例如，用于第五代(5G)蜂窩通信中的頻率范圍1(FR1)為約410MHz至約7.125GHz的范圍。

發明內容

在某些實施例中，本申請涉及一種前端系統。前端系統包括：射頻開關；開關控制器，其被配置為在開關使能信號的第一狀態下采用電荷泵電壓偏置射頻開關；以及電荷泵，其被配置為在電荷泵輸出端子處生成電荷泵電壓。電荷泵包括：開關電容器；以及多個開關，其被配置為在電荷泵的充電操作期間對開關電容器進行充電并且在電荷泵的放電操作期間將開關電容器連接至電荷泵輸出端子。多個開關被配置為在充電操作和放電操作之間無重疊地進行操作。

在各個實施例中，電荷泵由高功率供電電壓和地電壓供電，電荷泵電壓小于地電壓。

在多個實施例中，電荷泵包括反相器，該反相器具有電連接至開關電容器的第一端的輸出。根據一些實施例，多個開關包括連接在開關電容器的第二端與參考電壓之間的一對充電開關，以及連接在開關電容器的第二端與電荷泵輸出端子之間的一對放電開關。根據多個實施例，所述一對充電開關在充電操作期間閉合并且在放電操作期間斷開，并且所述一對放電開關在放電操作期間閉合并且在充電操作期間斷開。根據各種實施例，在從充電操作到放電操作的轉換期間，所述一對充電開關中的一個充電開關斷開并且所述一對充電開關中的另一個充電開關閉合。根據一些實施例，在從充電操作到放電操作的轉換期間，所述一對放電開關中的一個放電開斷開并且所述一對放電開關中的另一個放電開關閉合。根據多個實施例，所述一對充電開關中的第一充電開關由第一時鐘相位信號控制，所述反相器的輸入接收相對于所述第一時鐘相位信號延遲的第二時鐘相位信號，以及所述一對充電開關中的第二充電開關由相對于第二時鐘相位信號延遲的第三時鐘信號相位控制。根據各種實施例，所述一對放電開關中的第一放電開關由所述第一時鐘相位信號的反相版本控制，并且所述一對放電開關中的第二放電開關由所述第三時鐘相位的反相版本控制。根據一些實施例，反相器由高功率供電電壓和地電壓供電。

在若干實施例中，電荷泵還包括：振蕩器，其被配置為生成第一多個時鐘信號相位；以及組合邏輯，其被配置為處理第一多個時鐘信號相位以生成第二多個時鐘信號相位，所述多個開關的至少一部分由第二多個時鐘信號相位控制。

在各個實施例中，電荷泵包括多個級，其包含第一級和第二級，第一級包括多個開關和開關電容器。根據多個實施例，多個開關部分地由來自第二級的時鐘信號控制。

在某些實施例中，本申請涉及一種產生電荷泵電壓的方法。該方法包括：在電荷泵的充電操作期間使用多個開關對開關電容器進行充電；無重疊地將電荷泵從充電操作轉換到放電操作；以及在放電操作期間將開關電容器連接至電荷泵輸出端子。

在各個實施例中，該方法還包括使用高功率供電電壓和地電壓來向電荷泵供電，并且在電荷泵輸出端子處提供小于地電壓的電荷泵輸出電壓。