專利名稱：電荷泵降壓電路與方法
電荷泵降壓電路與方法 技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種電荷泵降壓電路(Charge Pump Down Circuit),特 別是指一種能以較少數(shù)目的電容，提供更多種類的輸出/輸入比例的 降壓電路，以及相關(guān)聯(lián)的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，使用電容儲(chǔ)存電荷的方式來降壓時(shí)，若欲使輸出電 壓Vout為輸出電壓Vin的四分之一 (Vout = (l/4) Vin)，現(xiàn)有技術(shù)的作 法必須使用四個(gè)電容，如圖1A、 1B所示，通過兩時(shí)相之間的變換，使 輸出電壓Vout成為輸出電壓Vin的四分之一。該電路的缺點(diǎn)是所需電 容數(shù)目較多，且僅能產(chǎn)生Vout = (1/4) Vin的單獨(dú)一種輸出。
本發(fā)明一方面使用較少數(shù)目的電容，另方面則具有更高的彈性， 可提供更多種類的輸出/輸入比例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種電 荷泵降壓電路，其中使用較少數(shù)目的電容，來產(chǎn)生多種輸出。
本發(fā)明的第二目的在于，提出一種對(duì)應(yīng)的方法。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種電荷泵降壓電路，包含三個(gè)電容， 并具有三個(gè)工作時(shí)相，在其第一時(shí)相中三個(gè)電容的跨壓總和等于輸入 電壓；第二時(shí)相中第二電容與第三電容的跨壓相等；在第三時(shí)相中， 第一電容與第二電容的跨壓差值等于第三電容的跨壓，且第三電容的 跨壓為該降壓電路的輸出電壓。以上所述的第一時(shí)相、第二時(shí)相、第三時(shí)相的次序可任意變換。
此外，為達(dá)上述目的，本發(fā)明還提供一種電荷泵降壓電路，包含 輸入端、輸出端、三個(gè)電容，其中第一電容的陽(yáng)極經(jīng)第一開關(guān)與輸入 端電連接；第一電容的陽(yáng)極經(jīng)第二開關(guān)與第二電容的陽(yáng)極電連接；第 一電容的陰極經(jīng)第三開關(guān)與第二電容的陽(yáng)極電連接；第一電容的陰極 經(jīng)第四開關(guān)與第二電容的陰極電連接；第二電容的陽(yáng)極經(jīng)第五開關(guān)與 第三電容的陽(yáng)極電連接；第二電容的陰極經(jīng)第六開關(guān)與第三電容的陽(yáng) 極電連接；第二電容的陰極經(jīng)第七開關(guān)與第三電容的陰極電連接；第 三電容的陰極接地。
上述電路可進(jìn)一步包含第八開關(guān)，將第一電容的陰極接地，或包 含第九開關(guān)，將第一電容的陽(yáng)極與第三電容的陽(yáng)極電連接。
此外，為達(dá)上述后的，本發(fā)明還提供一種電荷泵降壓方法，包含 提供三個(gè)電容；在第一時(shí)相中使三個(gè)電容的跨壓總和等于輸入電壓； 在第二時(shí)相中第二電容與第三電容的跨壓相等；以及在第三時(shí)相中， 第一電容與第二電容的跨壓差值等于第三電容的跨壓，其中第三電容 的跨壓為該降壓電路的輸出電壓。
此外，為達(dá)上述目的，本發(fā)明還提供一種電荷泵降壓方法，包含 提供輸入端、輸出端、和三個(gè)電容；使該三個(gè)電容在不同時(shí)段中以不 同的方式電連接；以及通過不同連接方式，將其中一個(gè)電容上的跨壓 調(diào)整為(1/4)倍輸入端電壓。
下面通過具體實(shí)施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技 術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。


5圖1A與圖1B為現(xiàn)有技術(shù)使用四個(gè)電容得到Vout-(l/4)Vin的電 路時(shí)相圖2說明本發(fā)明的電路實(shí)施例；
圖3A-3C說明本發(fā)明如何得到Vout = (1/4)Vin。
圖中符號(hào)說明
C1，C2，C3，C4 電容
SO, Sl, S2， S3， S4, S5, S6， S7， S8 開關(guān)
Vin 輸入電壓
Vout 輸出電壓
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參考圖2，其中示出本發(fā)明的電荷泵降壓電路的示意電路圖。本 實(shí)施例中僅使用三個(gè)電容，即可產(chǎn)生(l/4)Vin的輸出，不但如此，可以 視需要而令輸出電壓Vout為輸入電壓Vin的IX， (1/2)X， (1/3)X， (1/4)X， (2/3)X，等等。
首先以Vout-(l/4)Vin為例，請(qǐng)參閱圖3A-3C。在此情況下，需 要三個(gè)時(shí)相的變換，在第一時(shí)相中，令C1+C2+C3-Vin;在第二時(shí)相中， 令C2=C3;在第三時(shí)相中，令C1-C2=C3。由以上三式可得出，C3= (1/4)Vin，因此若以電容C3上的跨壓為輸出電壓Vout，即可得到Vout =(1/4)Vin。
對(duì)照?qǐng)D3A-3C與圖2，若欲得到Vout = (1/4)Vin，其三個(gè)時(shí)相的 開關(guān)操作分別如下
第一時(shí)相開關(guān)S0， S2， S5導(dǎo)通，其它切斷。 第二時(shí)相開關(guān)S4， S6導(dǎo)通，其它切斷。 第三時(shí)相開關(guān)S1， S5， S7導(dǎo)通，其它切斷。
當(dāng)然，三個(gè)時(shí)相的操作并不必須依據(jù)第一時(shí)相一第二時(shí)相一第三時(shí)相的次序，而例如可為第三時(shí)相一第二時(shí)相一第一時(shí)相，或其它任 意次序。
以上操作中，并不需要開關(guān)S8，換言之，僅欲產(chǎn)生(l/4)Vin的輸 出，—而不必產(chǎn)生其它比例輸出時(shí)，可省略開關(guān)S8。
以類似的方式，圖2電路可產(chǎn)生其它比例的輸出，如下
* Vout-Vin (只需要一個(gè)時(shí)相) 開關(guān)S0， Sl， S4導(dǎo)通，其它切斷。
* Vout = (l/2)Vin (只需要兩個(gè)時(shí)相) 第一時(shí)相開關(guān)S0， Sl， S3， S5導(dǎo)通，其它切斷。 第二時(shí)相開關(guān)S1， S3， S4， S6導(dǎo)通，其它切斷。
* Vout-(l/3)Vin (只需要兩個(gè)時(shí)相) 第一時(shí)相開關(guān)S0， S2， S5導(dǎo)通，其它切斷。 第二時(shí)相開關(guān)S1， S3， S4， S6導(dǎo)通，其它切斷。
* Vout = (l/4)Vin(需要三個(gè)時(shí)相，如前述) 第一時(shí)相開關(guān)S0， S2， S5導(dǎo)通，其它切斷。 第二時(shí)相開關(guān)S4， S6導(dǎo)通，其它切斷。 第三時(shí)相開關(guān)S1， S5， S7導(dǎo)通，其它切斷。
* Vout = (2/3)Vin (只需要兩個(gè)時(shí)相) 第一時(shí)相開關(guān)S0， Sl， S3, S5導(dǎo)通，其它切斷。 第二時(shí)相開關(guān)S2， S6， S8導(dǎo)通，其它切斷。
由以上表列可知，若電路僅需應(yīng)用在某些特定場(chǎng)合，則某些路徑 與開關(guān)可以省略。例如，開關(guān)S7僅用于Vout-(l/4)Vin的場(chǎng)合，而開 關(guān)S8僅用于Vout-(2/3)Vin的場(chǎng)合。因此，若電路不需要產(chǎn)生此等輸 出，就可將對(duì)應(yīng)的路徑與開關(guān)省略。
以上已針對(duì)較佳實(shí)施例來說明本發(fā)明，以上所述，僅為使本領(lǐng)域 技術(shù)人員易于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，當(dāng)可在本發(fā)明概念之內(nèi)，立即思及各種等效變 化。例如，某些路徑與開關(guān)可以省略，或以其它方式連接。故凡依本 發(fā)明的概念與精神所之所為均等變化或修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán) 利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種電荷泵降壓電路，其特征在于，包含三個(gè)電容，并具有三個(gè)工作時(shí)相，在其第一時(shí)相中三個(gè)電容的跨壓總和等于輸入電壓；第二時(shí)相中第二電容與第三電容的跨壓相等；在第三時(shí)相中，第一電容與第二電容的跨壓差值等于第三電容的跨壓，且第三電容的跨壓為該降壓電路的輸出電壓。
2. —種電荷泵降壓電路，其特征在于，包含輸入端、輸出端、三個(gè)電容，其中第一電容的陽(yáng)極經(jīng)第一開關(guān)與輸入端電連接；第一電容的陽(yáng)極經(jīng)第二開關(guān)與第二電容的陽(yáng)極電連接；第一電容的陰極經(jīng)第三 開關(guān)與第二電容的陽(yáng)極電連接；第一電容的陰極經(jīng)第四開關(guān)與第二電 容的陰極電連接；第二電容的陽(yáng)極經(jīng)第五開關(guān)與第三電容的陽(yáng)極電連 接；第二電容的陰極經(jīng)第六開關(guān)與第三電容的陽(yáng)極電連接；第二電容 的陰極經(jīng)第七開關(guān)與第三電容的陰極電連接；第三電容的陰極接地。
3. 如權(quán)利要求2所述的電荷泵降壓電路，其中，該第一電容的陰 極經(jīng)第八開關(guān)而接地。
4. 如權(quán)利要求2所述的電荷泵降壓電路，其中，第一電容的陽(yáng)極 經(jīng)第九開關(guān)與第三電容的陽(yáng)極電連接。
5. 如權(quán)利要求3所述的電荷泵降壓電路，其中，其具有三個(gè)工作 時(shí)相，在其第一時(shí)相中三個(gè)電容串聯(lián)；第二時(shí)相中第二電容與第三電 容并聯(lián)；在第三時(shí)相中，第一電容與第二電容反向串聯(lián)，且該反向串 聯(lián)電路與第三電容并聯(lián)。
6. 如權(quán)利要求2所述的電荷泵降壓電路，其中，第一電容的陽(yáng)極 經(jīng)第九開關(guān)與第三電容的陽(yáng)極電連接，該第一電容的陰極經(jīng)第八開關(guān) 而接地，且電路輸出端的電壓為輸入端電壓的IX, (1/2)X， (1/3)X, (1/4)X，或(2/3)X。
7. —種電荷泵降壓方法，其特征在于，包含 提供三個(gè)電容；在第一時(shí)相中使三個(gè)電容的跨壓總和等于輸入電壓； 在第二時(shí)相中第二電容與第三電容的跨壓相等；以及在第三時(shí)相中，第一電容與第二電容的跨壓差值等于第三電容的 跨壓，其中第三電容的跨壓為該降壓電路的輸出電壓。
8. —種電荷泵降壓方法，其特征在于，包含 提供輸入端、輸出端、和三個(gè)電容；使該三個(gè)電容在不同時(shí)段中以不同的方式電連接；以及 通過不同連接方式，將其中一個(gè)電容上的跨壓調(diào)整為(1/4)倍輸入 端電壓。
9.如權(quán)利要求8所述的電荷泵降壓方法，其中，該電容上的跨壓 除可調(diào)整為(l/4)倍輸入端電壓外，尚可調(diào)整成以下之一O或多者l倍 輸入端電壓，(1/2)倍輸入端電壓，(1/3)倍輸入端電壓，或(2/3)倍輸入端 電壓。
全文摘要
本發(fā)明提出一種電荷泵降壓電路，包含三個(gè)電容，并具有三個(gè)工作時(shí)相，在其第一時(shí)相中三個(gè)電容的跨壓總和等于輸入電壓；第二時(shí)相中第二電容與第三電容的跨壓相等；在第三時(shí)相中，第一電容與第二電容的跨壓差值等于第三電容的跨壓，且第三電容的跨壓為該降壓電路的輸出電壓。
文檔編號(hào)H02M3/04GK101465599SQ20071016006
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者朱冠任, 林水木, 陳健生, 黃宗偉 申請(qǐng)人:立锜科技股份有限公司