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電荷泵、電荷泵升壓電路及其工作方法

文檔序號:7438324閱讀:685來源:國知局
專利名稱:電荷泵、電荷泵升壓電路及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電源開關(guān)技術(shù),尤其涉及電荷泵、電荷泵升壓技術(shù)。
背景技術(shù)
常用的電荷泵升壓電路,如圖1所示,包括一系列的串聯(lián)二極管連接在電源和電源輸出端之間;一系列的電荷泵和電容,所述的電荷泵輸入端連接在第一時鐘信號,各電荷泵輸 出端連接各自的電容的一端,電容的另一端連接在串聯(lián)二極管的奇數(shù)節(jié)點(diǎn)上;一系列的電荷泵和電容,所述的電荷泵輸入端連接在第二時鐘信號,各電荷泵輸 出端連接各自的電容的一端,電容的另一端連接在串聯(lián)二極管的偶數(shù)節(jié)點(diǎn)上;第一時鐘信號和第二時鐘信號相位相差180度。電荷泵升壓電路進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)后,當(dāng)CLK為低電平時,電荷泵CP1、電荷泵 CP3、電荷泵CP5輸出為高,電荷泵CP2、電荷泵CP4、電荷泵CP6輸出為低,由于電容C1、C2、 C3、C4、C5、C6的耦合作用,節(jié)點(diǎn)M1、M3、M5的電壓被抬高,節(jié)點(diǎn)M2、M4、M6的電壓被拉低,對 電容C2、電容C4、電容C6充電,對電容Cl、電容C3、電容C5放電;當(dāng)CLK為高電平時,則對 電容Cl、電容C3、電容C5充電,對電容C2、電容C4、電容C6放電。經(jīng)過交替充電、放電,在 電荷泵升壓電路的輸出端得到一個高于電源電壓VCC的輸出電壓V0UT。如上電荷泵升壓電路所采用的電荷泵如圖2所示,電荷泵的NPN管Q3、NPN管Q4 的基極連到一起作為電荷泵的輸入端IN,NPN管Q3、NPN管Q4的發(fā)射極接地,NPN管Q3、NPN 管Q4的集電極分別通過電阻R1、電阻R2連到電源VCC上,PNP管Q1、NPN管Q2的基極連接 NPN管Q3、NPN管Q4的集電極,PNP管Ql的發(fā)射極連接電源VCC,NPN管Q2的發(fā)射極接地, PNP管Q1、NPN管Q2的集電極連在一起作為電荷泵的輸出端OUT。在圖2所示電荷泵,當(dāng)輸入端電壓為高電平時,PNP管Q1、NPN管Q2的基極都被拉 低,PNP管Ql打開,NPN管Q2關(guān)閉,此時電荷泵的輸出端輸出高電平,電荷泵輸出電流,對同 此電荷泵相連的電容充電;當(dāng)電荷泵的輸入端電壓為低電平時,NPN管Q3、NPN管Q4關(guān)閉, PNP管Q1、NPN管Q2的基極被拉高,NPN管Q2打開,PNP管Ql關(guān)閉,對同此電荷泵相連的電 容放電。由于圖2所示電荷泵的PNP管Ql的速度比NPN管Q2響應(yīng)速度慢得多,上述電荷泵 的輸入端電壓變低時,NPN管Q2立即打開,但PNP管Ql反應(yīng)速度慢,不能立即關(guān)斷,NPN管 Q2打開到PNP管Ql關(guān)斷這段時間里,電流經(jīng)過PNP管Ql、NPN管Q2到GND產(chǎn)生毛刺。針 對這個問題,圖3中的電路在圖2的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),在圖3中PNP管Q7中的鏡像電流 等于PNP管Ql中的電流。NPN管Q6中的鏡像電流等于NPN管Q5中的電流,這樣當(dāng)PNP管 Ql關(guān)斷之前NPN管Q6中有電流,將NPN管Q2的基極拉低,NPN管Q2就不會在PNP管Ql沒 關(guān)上之前打開,防止PNP管Ql、NPN管Q2同時打開。圖2和圖3所示的電荷泵輸出電流同電容充/放電情況相關(guān),充/放電初期充/ 放電電流較大,充/放電接近完成時電流較小,上述兩種電荷泵升壓電路必然存在和時鐘同頻率的毛刺噪聲,在對電源噪聲敏感的應(yīng)用環(huán)境下,這將會是個問題。為了克服電荷泵升壓電路的毛刺噪聲,存在如圖4所示的電荷泵,當(dāng)時鐘信號 CLKl和CLK2為高電平時,PNP管Ql關(guān)閉,NPN管Q2打開,電荷泵輸出端OUT的電壓下降, 由于NPN管Q3的鉗位作用,NPN管Q2始終工作在飽和區(qū)內(nèi),NPN管Q2的電流保持不變;當(dāng) 時鐘信號CLKl和CLK2為低電平時,PNP管Ql打開,NPN管Q2關(guān)閉,電荷泵輸出端OUT的電 壓上升,由于PNP管Q4的鉗位作用,PNP管Ql始終工作在飽和區(qū)內(nèi),PNP管Ql的電流保持 不變。該電荷泵雖然減少了毛刺噪聲,然而其輸出端輸出的最高電壓和最低電壓分別被VBl 和VB2所限制,如圖5所示,電荷泵輸出端輸出的高低電壓差值降低較大,影響DC-DC轉(zhuǎn)換 器帶負(fù)載能力。同時,圖2、圖3、圖4上述三種電荷泵都存在以下缺陷由于輸出電壓VOUT和時鐘信號CLK的頻率f、電荷泵級聯(lián)的級數(shù)N、電荷泵輸出端 輸出的高低電壓差值Δ V、二極管DO、DU D2、D3、D4、D5、D6的正向?qū)▔航礦w以及電容 (1、電容02、電容03、電容04、電容05、電容06的電容大小C之間的關(guān)系為
VOUT = VCC+ N* (AV-Vm--^-)-Von(1)從式(1)中可以看出,電荷泵升壓電路的帶負(fù)載能力直接和輸入的時鐘信號頻率 相關(guān),時鐘信號頻率越高,帶負(fù)載能力越強(qiáng)。而普通的PNP管的高頻特性遠(yuǎn)差于NPN管,所以 電荷泵升壓電路的最高工作頻率受PNP管限制,存在PNP管Ql關(guān)不上,或NPN管Q2打開了 很長一段時間,PNP管Ql才關(guān)上,導(dǎo)致電荷泵對電容的有效放電時間變短,電荷泵對電容的 充、放電不充分,電荷泵的輸出高低電壓差值變小,進(jìn)而降低電荷泵升壓電路帶負(fù)載能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種不受PNP管高頻特性影響、線路簡單 的電荷泵。本發(fā)明還提供一種電荷泵升壓電路,該電荷泵升壓電路不受PNP管高頻特性影 響,提高工作頻率,避免了電荷泵輸出端輸出的高低電壓差值降低,具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能 力。本發(fā)明還提供一種電荷泵升壓電路的工作方法。電荷泵包括電源VCC、第一 PNP管Q1、第二 PNP管Q3、NPN管Q2,第一 PNP管Ql 的發(fā)射極連接電源VCC,第一 PNP管Ql的基極連接第一電位Vbl,第二 PNP管Q3的基極連 接第二電位Vb2,NPN管Q2的基極連接時鐘信號CLK,第二 PNP管Q3的集電極和NPN管Q2 的發(fā)射極接地,第一 PNP管Ql的集電極、第二 PNP管Q3的發(fā)射極和NPN管Q2的集電極連 接作為電荷泵輸出端OUT。進(jìn)一步,所第一 PNP管Ql的飽和電流為Itl, NPN管Q2的飽和電流大于21。。第二 PNP管Q3起到箝位作用使得第一 PNP管Ql保持在飽和區(qū),即滿足⑴電源 VCC與電荷泵輸出端OUT的最高電壓之間的壓差大于第一 PNP管Ql的飽和電壓;(2)第二 電位Vb2的電壓與第二 PNP管Q3的BE結(jié)正向?qū)妷褐蜑殡姾杀幂敵龆薕UT最高電壓值。
利用如上所述電荷泵實(shí)現(xiàn)的電荷泵升壓電路,包括一系列的串聯(lián)二極管連接在電源和電源輸出端之間;一系列的電荷泵和電容,所述的電荷泵輸入端連接在第一時鐘信號,各電荷泵輸 出端連接各自的電容的一端,電容的另一端連接在串聯(lián)二極管的奇數(shù)節(jié)點(diǎn)上;一系列的電荷泵和電容,所述的電荷泵輸入端連接在第二時鐘信號,各電荷泵輸 出端連接各自的電容的一端,電容的另一端連接在串聯(lián)二極管的偶數(shù)節(jié)點(diǎn)上;第一時鐘信號和第二時鐘信號相位相差180度;電荷泵升壓電路的工作方法為(1)在一個時鐘信號周期第一相位中,第一時鐘信號為高電平,第二時鐘信號為低 電平,奇數(shù)級的電荷泵的NPN管Q2打開,偶數(shù)級的電荷泵的NPN管Q2關(guān)閉,各級電荷泵的第 一 PNP管Ql工作在飽和區(qū)并且集電極電流都為Itl,電源對第一級電荷泵對應(yīng)的電容充電, 電源VCC對偶數(shù)級電荷泵對應(yīng)的電容進(jìn)行充電,由于偶數(shù)級電荷泵的NPN管Q2是關(guān)閉的, 偶數(shù)級電荷泵的第一 PNP管Ql中的電流流經(jīng)該級電荷泵對應(yīng)的電容、下一級電荷泵對應(yīng)的 二極管、下一級電荷泵對應(yīng)的電容、下一級電荷泵的NPN管Q2到地,從而對該級電荷泵對應(yīng) 的電容放電,對下一級電荷泵對應(yīng)的電容充電,偶數(shù)級電荷泵對應(yīng)電容的電荷轉(zhuǎn)移到下一 級電荷泵對應(yīng)電容,偶數(shù)級電荷泵的NPN管Q2的電流為0,奇數(shù)級電荷泵的NPN管Q2的電 流為2k,電荷泵升壓電路進(jìn)入時鐘信號周期的第二個相位;(2)在時鐘信號周期的第二相位中,第一時鐘信號為為低電平,第二時鐘信號為高 電平,奇數(shù)級電荷泵的NPN管Q2關(guān)閉,偶數(shù)級電荷泵的NPN管Q2打開,各級電荷泵的第一 PNP管Ql工作在飽和區(qū)并且集電極電流都為Itl,奇數(shù)級電荷泵的第一 PNP管Ql的電流流 經(jīng)該級電荷泵的輸出端、該級電荷泵對應(yīng)的電容、下一級電荷泵對應(yīng)的二極管、下一級電荷 泵對應(yīng)的電容、下一級電荷泵的NPN管Q2到地,從而對該級電荷泵對應(yīng)的電容放電,對下一 級電荷泵對應(yīng)的電容充電,奇數(shù)級電荷泵對應(yīng)的電容的電荷轉(zhuǎn)移到偶數(shù)級電荷泵對應(yīng)的電 容,電荷泵升壓電路輸出端VOUT的輸出電壓進(jìn)一步升高,電荷泵升壓電路進(jìn)入下一個時鐘 信號周期的第一相位;(3)重復(fù)步驟(2),直到電荷泵升壓電路輸出端VOUT的輸出電壓達(dá)到最高值。如上所述,在沒有負(fù)載電流時,即二極管D5負(fù)端開路時,節(jié)點(diǎn)ND1、節(jié)點(diǎn)ND2、節(jié)點(diǎn) ND3、節(jié)點(diǎn) ND4 的最終電壓分別為 2VCC-Vqn、3VCC-2Vqn、4VCC-3Vqn、5VCC-4V。n。本發(fā)明提出的電荷泵、電荷泵升壓電路及其工作方法同傳統(tǒng)技術(shù)相比,具有以下 優(yōu)點(diǎn)(1)電荷泵升壓電路的充放電速度取決于電荷泵中NPN管的開關(guān)的速度,而與PNP 管無關(guān),避免了電荷泵的開關(guān)速度被PNP管所限制的問題,提高了電荷泵的最高工作頻率;(2)由于鉗位PNP管的作用,電荷泵的第一 PNP管始終工作在飽和區(qū),在降低電源 噪聲的同時,也避免了傳統(tǒng)電荷泵輸出端輸出的高低電壓差值降低較大的問題,進(jìn)而提高 電荷泵升壓電路帶負(fù)載能力;


圖1為傳統(tǒng)的電荷泵升壓電路圖2為傳統(tǒng)的電荷泵一
6
圖3為傳統(tǒng)的電荷泵二圖4為傳統(tǒng)的電荷泵三圖5為傳統(tǒng)的電荷泵三輸出端輸出的電壓示意6為本發(fā)明提出的電荷泵圖7為本發(fā)明提出的電荷泵升壓電路圖8為本發(fā)明提出的電荷泵升壓電路工作時電流示意9為本發(fā)明提出的電荷泵升壓電路工作時電流示意10為本發(fā)明提出的電荷泵升壓電路各電荷泵第一 PNP管、NPN管Q2集電極電 流示意11為本發(fā)明提出的電荷泵升壓電路輸出端的輸出電壓以及各級電荷泵輸出端 輸出電壓的仿真圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步說明。電荷泵,如圖6所示,包括電源VCC、第一 PNP管Q1、第二 PNP管Q3、NPN管Q2,第 一 PNP管Ql的發(fā)射極連接電源VCC,第一 PNP管Ql的基極連接第一電位Vbl,第二 PNP管 Q3的基極連接第二電位Vb2,NPN管Q2的基極連接時鐘信號CLK,第二 PNP管Q3的集電極 和NPN管Q2的發(fā)射極接地,第一 PNP管Ql的集電極、第二 PNP管Q3的發(fā)射極和NPN管Q2 的集電極連接作為電荷泵輸出端OUT。進(jìn)一步,所第一 PNP管Ql的飽和電流為Itl, NPN管Q2的飽和電流大于21。。第二 PNP管Q3起到箝位作用使得第一 PNP管Ql保持在飽和區(qū),即滿足(1)電源 VCC與電荷泵輸出端OUT的最高電壓之間的壓差大于第一 PNP管Ql的飽和電壓;(2)第二 電位Vb2的電壓與第二 PNP管Q3的BE結(jié)正向?qū)妷褐蜑殡姾杀幂敵龆薕UT最高電壓值。較優(yōu)時,第二 PNP管Q3的發(fā)射極最高電壓剛剛使Ql工作在飽和區(qū)內(nèi)。電荷泵升壓電路,如圖7所示,包括一系列的串聯(lián)二極管連接在電源和電源輸出端之間;一系列的電荷泵和電容,所述的電荷泵輸入端連接在第一時鐘信號,各電荷泵輸 出端連接各自的電容的一端,電容的另一端連接在串聯(lián)二極管的奇數(shù)節(jié)點(diǎn)上;一系列的電荷泵和電容,所述的電荷泵輸入端連接在第二時鐘信號,各電荷泵輸 出端連接各自的電容的一端,電容的另一端連接在串聯(lián)二極管的偶數(shù)節(jié)點(diǎn)上;第一時鐘信號和第二時鐘信號相位相差180度;所述的電荷泵如圖6所示。為了區(qū)分各級電荷泵及其對應(yīng)的電容和二極管,將第一級的電荷泵的第一 PNP管 Q1、第二 PNP管Q3、NPN管Q2、輸出端OUT及對應(yīng)的電容C和二極管D分別命名為第一 PNP 管Q11、第二 PNP管Q13、NPN管Q12、輸出端OUTl、電容Cl和二極管Dl,將第二級的電荷泵 的第一 PNP管Q1、第二 PNP管Q3、NPN管Q2、輸出端OUT及對應(yīng)的電容C和二極管D分別命 名為第一 PNP管Q21、第二 PNP管Q23、NPN管Q22、輸出端0UT2、電容C2和二極管D2,依次 類推,在圖7示意的電荷泵升壓模塊包括四級電荷泵及其對應(yīng)的電容和二極管。
圖7所示的電荷泵升壓電路的工作方法為(1)在一個時鐘信號周期第一相位中,如圖8所示,CLKl為低電平,CLK2為高電平, NPN 管 Ql2、NPN 管 Q32 打開,NPN 管 Q22、NPN 管 Q42 關(guān)閉,PNP 管 Ql 1、Q21、Q31、Q41 工作在 飽和區(qū)并且集電極電流都為Itl,電源VCC對電容Cl進(jìn)行充電,NPN管Q12的電流為2、,節(jié) 點(diǎn)OUTl的輸出電壓為0,由于NPN管Q22是關(guān)閉的,PNP管Q21中的電流流經(jīng)電容C2、二極 管D3、電容C3、NPN管Q32到地,對電容C2放電,對C3電容充電;此時NPN管Q22的集電極 電流為0,NPN管Q32集電極的電流為2V如圖10所示,節(jié)點(diǎn)0UT2的電壓為VCC,節(jié)點(diǎn)0UT3 的電壓為0,由于NPN管Q42是關(guān)閉的,二極管D5的負(fù)端連接負(fù)載,此時對電容C4進(jìn)行放 電,節(jié)點(diǎn)0UT4的電壓低于VCC,電荷泵升壓電路輸出端VOUT的電壓下降;此后,電荷泵升壓 電路進(jìn)入下一個時鐘信號周期的第二個相位;(2)在時鐘信號周期的第二相位中,CLKl為高電平,CLK2為低電平,如圖9所示, NPN 管 Ql2、NPN 管 Q32 關(guān)閉,NPN 管 Q22、NPN 管 Q42 打開,PNP 管 Ql 1、Q21、Q31、Q41 工作在 飽和區(qū)并且集電極電流都為Itl, PNP管Qll的電流從節(jié)點(diǎn)OUTl流出,經(jīng)過電容Cl、二極管 D2、電容C2從節(jié)點(diǎn)0UT2流入NPN管Q22到地,此時流過NPN管Q12的電流為0,流過NPN管 Q22的電流為2、,如圖10所示,節(jié)點(diǎn)OUTl的電壓為VCC,節(jié)點(diǎn)0UT2的電壓為0,對電容Cl 放電,對電容C2充電,由于節(jié)點(diǎn)ND1、節(jié)點(diǎn)ND2兩點(diǎn)的電荷總和是守恒的,電容Cl上的電荷 減少,電容C2上的電荷增加,節(jié)點(diǎn)NDl上的電荷部分轉(zhuǎn)移到節(jié)點(diǎn)ND2上,節(jié)點(diǎn)ND2的電壓升 高;由于NPN管Q32是關(guān)閉的,PNP管Q31上的電流經(jīng)過節(jié)點(diǎn)0UT3、電容C3、二極管D4后, 一部分由電容C4進(jìn)入節(jié)點(diǎn)0UT4,再從NPN管Q42到地,一部分經(jīng)過二極管D5流經(jīng)負(fù)載;此 時NPN管Q32的電流為0,NPN管Q42的電流為小于2k,節(jié)點(diǎn)0UT3的電壓為VCC,節(jié)點(diǎn)0UT4 的電壓為0,電容C3上的電荷減少,電容C4上的電荷增加,節(jié)點(diǎn)ND3上的電荷部分轉(zhuǎn)移到電 容C4和負(fù)載上,節(jié)點(diǎn)ND4的電壓升高,電荷泵升壓電路輸出端VOUT的輸出電壓也升高,電 荷泵升壓電路進(jìn)入下一個時鐘信號周期的第一相位;(3)重復(fù)步驟(2),直到電荷泵升壓電路輸出端VOUT的輸出電壓達(dá)到最高值。如上所述,在沒有負(fù)載電流時,即二極管D5負(fù)端開路時,節(jié)點(diǎn)ND1、節(jié)點(diǎn)ND2、節(jié)點(diǎn) ND3、節(jié)點(diǎn) ND4 的最終電壓分別為 2VCC-Vqn、3VCC-2Vqn、4VCC-3Vqn、5VCC-4V。n。應(yīng)該理解到的是,上述實(shí)施例只是對本發(fā)明的說明,而不是對本發(fā)明的限制,任何 不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造,均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
電荷泵,其特征在于包括電源VCC、第一PNP管Q1、第二PNP管Q3、NPN管Q2,第一PNP管Q1的發(fā)射極連接電源VCC,第一PNP管Q1的基極連接第一電位Vb1,第二PNP管Q3的基極連接第二電位Vb2,NPN管Q2的基極連接時鐘信號CLK,第二PNP管Q3的集電極和NPN管Q2的發(fā)射極接地,第一PNP管Q1的集電極、第二PNP管Q3的發(fā)射極和NPN管Q2的集電極連接作為電荷泵輸出端OUT。
2.如權(quán)利要求1所述電荷泵,其特征在于所第一PNP管Ql的飽和電流為Ic^NPN管Q2 的飽和電流大于
3.如權(quán)利要求1所述電荷泵,其特征在于第二PNP管Q3起到箝位作用使得第一 PNP管 Ql保持在飽和區(qū),即滿足⑴電源VCC與電荷泵輸出端OUT的最高電壓之間的壓差大于第 一 PNP管Ql的飽和電壓;⑵第二電位Vb2的電壓與第二 PNP管Q3的BE結(jié)正向?qū)妷?之和為電荷泵輸出端OUT最高電壓值。
4.電荷泵升壓電路,包括一系列的串聯(lián)二極管連接在電源和電源輸出端之間;一系列的電荷泵和電容,所述的電荷泵輸入端連接在第一時鐘信號,各電荷泵輸出端 連接各自的電容的一端,電容的另一端連接在串聯(lián)二極管的奇數(shù)節(jié)點(diǎn)上;一系列的電荷泵和電容,所述的電荷泵輸入端連接在第二時鐘信號,各電荷泵輸出端 連接各自的電容的一端,電容的另一端連接在串聯(lián)二極管的偶數(shù)節(jié)點(diǎn)上;第一時鐘信號和第二時鐘信號相位相差180度;其特征在于所述電荷泵包括電源VCC、第一 PNP管Ql、第二 PNP管Q3、NPN管Q2,第一 PNP管Ql的發(fā)射極連接電源VCC,第一 PNP管Ql的基極連接第一電位Vbl,第二 PNP管Q3 的基極連接第二電位Vb2,NPN管Q2的基極連接時鐘信號CLK,第二 PNP管Q3的集電極和 NPN管Q2的發(fā)射極接地,第一 PNP管Ql的集電極、第二 PNP管Q3的發(fā)射極和NPN管Q2的 集電極連接作為電荷泵輸出端OUT。
5.如權(quán)利要求4所述電荷泵,其特征在于所第一PNP管Ql的飽和電流為Itl, NPN管Q2 的飽和電流大于
6.如權(quán)利要求4所述電荷泵,其特征在于第二PNP管Q3起到箝位作用使得第一 PNP管 Ql保持在飽和區(qū),即滿足⑴電源VCC與電荷泵輸出端OUT的最高電壓之間的壓差大于第 一 PNP管Ql的飽和電壓;⑵第二電位Vb2的電壓與第二 PNP管Q3的BE結(jié)正向?qū)妷?之和為電荷泵輸出端OUT最高電壓值。
7.如權(quán)利要求4-6所述電荷泵升壓電路,其特征在于電荷泵升壓電路的工作方法為(1)在一個時鐘信號周期第一相位中,第一時鐘信號為高電平,第二時鐘信號為低電平,奇數(shù)級的電荷泵的NPN管Q2打開,偶數(shù)級的電荷泵的NPN管Q2關(guān)閉,各級電荷泵的第 一 PNP管Ql工作在飽和區(qū)并且集電極電流都為Itl,電源對第一級電荷泵對應(yīng)的電容充電, 電源VCC對偶數(shù)級電荷泵對應(yīng)的電容進(jìn)行充電,由于偶數(shù)級電荷泵的NPN管Q2是關(guān)閉的, 偶數(shù)級電荷泵的第一 PNP管Ql中的電流流經(jīng)該級電荷泵對應(yīng)的電容、下一級電荷泵對應(yīng)的 二極管、下一級電荷泵對應(yīng)的電容、下一級電荷泵的NPN管Q2到地,從而對該級電荷泵對應(yīng) 的電容放電,對下一級電荷泵對應(yīng)的電容充電,偶數(shù)級電荷泵對應(yīng)電容的電荷轉(zhuǎn)移到下一 級電荷泵對應(yīng)電容,偶數(shù)級電荷泵的NPN管Q2的電流為0,奇數(shù)級電荷泵的NPN管Q2的電 流為2k,電荷泵升壓電路進(jìn)入時鐘信號周期的第二個相位;(2)在時鐘信號周期的第二相位中,第一時鐘信號為為低電平,第二時鐘信號為高電 平,奇數(shù)級電荷泵的NPN管Q2關(guān)閉,偶數(shù)級電荷泵的NPN管Q2打開,各級電荷泵的第一 PNP 管Ql工作在飽和區(qū)并且集電極電流都為Itl,奇數(shù)級電荷泵的第一 PNP管Ql的電流流經(jīng)該 級電荷泵的輸出端、該級電荷泵對應(yīng)的電容、下一級電荷泵對應(yīng)的二極管、下一級電荷泵對 應(yīng)的電容、下一級電荷泵的NPN管Q2到地,從而對該級電荷泵對應(yīng)的電容放電,對下一級電 荷泵對應(yīng)的電容充電,奇數(shù)級電荷泵對應(yīng)的電容的電荷轉(zhuǎn)移到偶數(shù)級電荷泵對應(yīng)的電容, 電荷泵升壓電路輸出端VOUT的輸出電壓進(jìn)一步升高,電荷泵升壓電路進(jìn)入下一個時鐘信 號周期的第一相位;(3)重復(fù)步驟(2),直到電荷泵升壓電路輸出端VOUT的輸出電壓達(dá)到最高值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電荷泵,包括電源VCC、第一PNP管Q1、第二PNP管Q3、NPN管Q2,第一PNP管Q1的發(fā)射極連接電源VCC,第一PNP管Q1的基極連接第一電位Vb1,第二PNP管Q3的基極連接第二電位Vb2,NPN管Q2的基極連接時鐘信號CLK,第二PNP管Q3的集電極和NPN管Q2的發(fā)射極接地,第一PNP管Q1的集電極、第二PNP管Q3的發(fā)射極和NPN管Q2的集電極連接作為電荷泵輸出端OUT,同時本發(fā)明還提供了利用該電荷泵實(shí)現(xiàn)的電荷泵升壓電路及其工作方法,由于電荷泵升壓電路的充放電速度取決于電荷泵中NPN管的開關(guān)的速度,而與PNP管無關(guān),避免了電荷泵的開關(guān)速度被PNP管所限制的問題,提高了電荷泵的最高工作頻率,提高電荷泵升壓電路帶負(fù)載能力。
文檔編號H02M3/07GK101908821SQ20101022089
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者胡鐵剛, 鄭烷 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司
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