專利名稱：電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源電路，特別地涉及一種輸出恒壓的電源電路。
背景技術(shù)：
使用電容器的電荷泵型電源電路被用于在安裝于諸如移動電話這樣的移動終端 中的天線開關(guān)IC(集成電路)、液晶驅(qū)動器IC等等中。這是因為使用電容器的電荷泵型電 源電路具有包括引起小噪聲并且要求有少量的外部組件的優(yōu)點。此電源電路被提供有來自于電池的電池電壓，并且根據(jù)電池電壓生成所想要的電 壓(例如，士2.5V)。因此，期待的是，電源電路能夠在從電池電壓高(當(dāng)電池被完全地充 電，例如，3. 6V時)到電池電壓低(當(dāng)電池幾乎被耗盡，例如，大約2V時)的廣范圍內(nèi)進行 操作。此外，由于電源電路被安裝在天線開關(guān)IC和液晶驅(qū)動器IC中，還期待它們占據(jù)盡可 能地小的面積。為此電荷泵型電源電路已經(jīng)提出各種構(gòu)造(日本未經(jīng)審查的專利申請公開 No. 2005-176513,2007-202267,2005-20922 以及 2006-158132)。在下文中參考附圖解 釋根據(jù)日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2005-176513,2007-202267,2005-20922以及 2006-158132的電源電路的構(gòu)造和操作。首先，解釋根據(jù)日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2005-176513的電源電路的構(gòu) 造。圖6是根據(jù)日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2005-176513的電源電路600的電路 圖。電源電路600是由電荷泵電路61和調(diào)節(jié)器電路62構(gòu)成。電荷泵電路61包括升壓電 容器C61、平滑電容器C62、開關(guān)T61至T64、以及反相器INV61。開關(guān)T61、升壓電容器C61、 開關(guān)T62被串聯(lián)地連接在供應(yīng)電壓Vbatei和接地之間。開關(guān)T63的一端被連接至供應(yīng)電 壓Vbatei并且另一端被連接至升壓電容器C61的負側(cè)端子。開關(guān)T64的一端被連接至升 壓電容器C61的正側(cè)端子并且另一端被連接至電壓Vcp61。平滑電容器C62被連接在電壓 Vcp61和接地之間。時鐘CLK 61被輸入到開關(guān)T61和T62的控制端子。時鐘CLK 61還被 輸入到反相器INV61，并且反相器INV61將時鐘CLK 61的反相信號輸出到開關(guān)T63和T64 的控制端子。調(diào)節(jié)器電路62包括運算放大器0PAMP61、電阻器R61和R62、以及平滑電容器 C63。電壓Vcp61被連接至運算放大器0PAMP61作為電源。運算放大器0PAMP61的輸出端 子被連接至電阻器R61和輸出電壓Vout61。電阻器R62被連接在電阻器R61和接地之間。 平滑電容器C63被連接在輸出電壓Vout61和接地之間。此外，基準(zhǔn)電壓Vr61以及電阻器 R61和R62之間的電壓被輸入到運算放大器0PAMP61。接下來，解釋電源電路600的操作。在電源電路600中，當(dāng)時鐘CLK61處于高電 平(充電時段)時，開關(guān)T61和T62被接通并且開關(guān)T63和T64被斷開。結(jié)果，供應(yīng)電壓Vbate 1被提供給升壓電容器C61并且因此升壓電容器C61被充電。另一方面，當(dāng)時鐘CLK61 處于低電平(放電時段)時，開關(guān)T61和T62被斷開并且開關(guān)T63和T64被接通。結(jié)果， 通過將升壓電容器C61的充電電壓(=Vbat61)添加到供應(yīng)電壓Vbat61獲得的電壓(= Vbat61X2)被施加給平滑電容器C62并且因此平滑電容器C62被充電。調(diào)節(jié)器電路62通 過使用電壓Vcp61作為電源生成輸出電壓Vout61( = (1+R61/R62) XVr61)。在電源電路600 中，例如，當(dāng) Vbat61 = 2V, Vr61 = 1. 25V，并且 R61/R62 = 1 時， 電壓Vcp61被表達為“Vcp61 = Vbat61 X 2 = 4V”。因此，電壓Vout61被獲得為“Vout61 = (1+R61/R62) XVr61 = 2. 5V”。此外，例如，當(dāng) Vbat61 = 3. 6V,Vr61 = 1. 25V，并且 R61/R62 =1時，電壓Vcp61被表達為“Vcp61 = Vbat61 X 2 = 7. 2V”。因此，電壓Vout61被獲得為 "Vout61 = (1+R61/R62) XVr61 = 2. 5V，，。接下來，解釋根據(jù)日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2007-202267的電源電路。圖 7是根據(jù)日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2007-202267的電源電路700的電路圖。電源電 路700是由電荷泵電路71和調(diào)節(jié)器電路72構(gòu)成。通過將圖6中所示的電荷泵電路61的 供應(yīng)電壓Vbatei替換為從調(diào)節(jié)器電路72輸出的電壓Vreg71獲得電荷泵電路71。此外，在 電荷泵電路71中，電荷泵電路61的電壓Vcp61被替換為輸出電壓Vout71。通過將運算放 大器0PAMP61的電源從電壓Vcp61變成供應(yīng)電壓Vbat71獲得調(diào)節(jié)器電路72。其它的構(gòu)造 和操作與圖6中所示的電源電路600的相類似，并且因此它們的解釋被省略。在電源電路700 中，例如，當(dāng) Vbat71 = 2V，Vr61 = 0. 625V，并且 R61/R62 = 1 時， 電壓 Vreg71 被表達為"Vreg71 = (1+R61/R62) XVr61 = 1.25V，，。因此，獲得電壓 Vout61， "Vout61 = Vreg71X2 = 2. 5V，，。此夕卜，例如，當(dāng) Vbat71 = 3. 6V,Vr61 = 0. 625V，并且 R61/ R62 = 1 時，獲得電壓 Vreg71 為"Vreg71X2 = 2. 5V，，。日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2005-20922提出沒有使用任何調(diào)節(jié)器的電源 電路(日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2005-20922的圖1)。圖8是根據(jù)日本未經(jīng)審查 的專利申請公開No. 2005-20922的電源電路800的電路圖。電源電路800是由電荷泵電 路81、比較電路82、以及控制電路83組成。在電荷泵電路81中，圖6中所示的電荷泵電路 61的反相器INV61被移到控制電路83中作為反相器INV81。此外，開關(guān)T61和升壓電容器 C61之間的電壓被輸出到比較電路82。從控制電路83輸出的信號被輸入到開關(guān)T61和T62 的控制端子。其它的構(gòu)造與圖6中所示的電荷泵電路61的相類似，并且因此它的解釋被省 略。比較電路82包括比較器C0MP81。比較器C0MP81接收從電荷泵電路81輸出的基準(zhǔn)電 壓Vr81和電壓V81，并且將輸出V82輸出到控制電路83?？刂齐娐?3包括AND塊AND81 和反相器INV81。時鐘CLK81被輸入到AND塊AND81。此外，輸出V82通過電平位移LS81 被輸入到AND塊AND81。然后，AND塊AND81將信號輸出到開關(guān)T61和T62的控制端子。反 相器INV81接收時鐘CLK81，并且將時鐘CLK81的反相信號輸出到開關(guān)T63和T64的控制端 子。接下來，解釋電源電路800的操作。在電源電路800中，當(dāng)時鐘CLK81處于高電平 并且比較電路82的輸出V82處于高電平(充電時段)時，開關(guān)T61和T62被接通并且開關(guān) T63和T64被斷開。結(jié)果，供應(yīng)電壓Vbat61被施加給升壓電容器C61并且因此升壓電容器 C61被充電。另一方面，當(dāng)時鐘CLK81處于低電平(放電時段)時，開關(guān)T61和T62被斷開 并且開關(guān)T63和T64被接通。結(jié)果，通過將電壓V81添加到供應(yīng)電壓Vbat61獲得的電壓被施加給平滑電容器C62并且因此平滑電容器C62被充電。在充電時段期間，通過比較器 C0MP81將電壓V81與基準(zhǔn)電壓Vr81進行比較。然后，當(dāng)(電壓V81) < (基準(zhǔn)電壓Vr81) 時，高電平被輸出作為電壓V82。當(dāng)(電壓V81) ^ (基準(zhǔn)電壓VrSl)時，低電平被輸出作 為電壓V82。另一方面，當(dāng)比較器C0MP81的輸出V82處于高電平時，控制電路83的AND塊 AND81的輸出變成高電平并且因此充電被繼續(xù)。當(dāng)比較器C0MP81的輸出V82處于低電平 時，AND塊AND81的輸出變成低電平并且因此充電被停止。這樣，電壓V81被充電到等于基 準(zhǔn)電壓Vr81的電壓。通過重復(fù)此處理，輸出電壓Vout61( = Vbat61+V81)被生成。在電源電路800中，例如，當(dāng)Vbat61 = 2V并且Vr81 = 0. 5V時，升壓電容器C61 被充電到0. 5V。這是因為，在充電時段中的V81彡0. 5V的范圍內(nèi)，比較器C0MP81的輸出 被從高電平變成低電平并且因此對升壓電容器C61的充電被停止。結(jié)果，獲得電壓Voutei 為"Vout61 = Vbat61+0. 5V = 2. 5V”。此外，例如，當(dāng) Vbat61 = 1. 25V 并且 Vr81 = 1. 25V 時，升壓電容器C61被充電到1. 25V。結(jié)果，獲得電壓Vout61為“Vout61 = Vbat61+1. 25V =2. 5V”。此外，日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2006-158132公布一種電源電路，該電源 電路是由被連接在兩極中的電荷泵電路和選擇信號生成電路組成(日本未經(jīng)審查的專利 申請公開No. 2006-158132的圖1)。在該電源電路中，第一級電荷泵將供應(yīng)電壓增加到2 倍。此外，選擇信號生成電路監(jiān)測供應(yīng)電壓。第二級電荷泵進一步增加通過第一級電荷泵 將供應(yīng)電壓增加到2倍獲得的電壓以生成是供應(yīng)電壓的3或4倍的電壓。即，當(dāng)供應(yīng)電壓 低于預(yù)定的值時此電源電路將供應(yīng)電壓增加到4倍，并且當(dāng)供應(yīng)電壓高于預(yù)定的值時將供 應(yīng)電壓增加到3倍。這樣，能夠限制被施加給此電源電路的最大電壓并且從而減小被要求 用于在電源電路中使用的組件的最大耐受電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)下述問題。在圖6中所示的電源電路600中，當(dāng)要在 "2V彡Vbat61彡3. 6V”的范圍內(nèi)獲得被表達為“Vout61 = 2. 5V”的電壓Vout61時，如上所 述電壓Vcp61被表達為“4V ( Vcp61 ( 7. 2V”。因此，隨著供應(yīng)電壓增加，調(diào)節(jié)器電路的電 源電壓增加到高于必要的水平。結(jié)果，功率消耗增加。此外，由于電源電路要求有調(diào)節(jié)器電 路，所以電路的規(guī)模比較大。因此，當(dāng)要求減小尺寸時此電源電路是不適合的。在圖7中所示的電源電路700中，當(dāng)供應(yīng)電壓被進一步減小時出現(xiàn)另一問題。例 如，當(dāng)通過Vbat71 = 1.5V的條件獲得被表達為“Vout71 = 2. 5V”的電壓Vout71時，從調(diào) 節(jié)器電路72輸出的電壓Vreg71( = 1. 25V)和供應(yīng)電壓Vbat71 ( = 1. 5V)之間的電壓差變 成零。結(jié)果，引起另一問題，即，不能夠獲得被表達為“Vreg71 = 1.25V”的電壓Vreg71。此 外，與圖6中所示的電源電路600 —樣，電源電路700還要求有調(diào)節(jié)器電路。因此，電路的 規(guī)模比較大，因此當(dāng)要求減小尺寸時電源電路不合適。在圖8中所示的電源電路800中，假定供應(yīng)電壓Vbat61被表達為“Vbat61 = 3. 6V” 的情況。在這樣的情況下，即使對升壓電容器C61充電的電壓是0V，輸出電壓Voutei也被表 達為“Vout61 = 3. 6V”。因此，不能夠獲得所想要的電壓2. 5V。S卩，在電源電路800中存在 下述問題，假設(shè)Vout代表所想要的電壓，電源電路800僅能夠在Vout/2 ^ Vbat61 ^ Vout 的范圍內(nèi)正確地操作。此外，為了不管供應(yīng)電壓Vbatei中的變化將輸出電壓Voutei保持在恒壓，必須改變基準(zhǔn)電壓VrSl。在日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2006-158132中公布的電源電路中，供應(yīng)電 壓被簡單地增加到3或者4倍。結(jié)果，輸出電壓根據(jù)供應(yīng)電壓進行波動。因此，電源電路不 能夠被用作穩(wěn)定的電源。本發(fā)明的第一示例性方面是電源電路，包括電荷泵電路，該電荷泵電路包括第一 和第二電容器；和控制電路，該控制電路控制第一和第二電容器的充電電壓，其中電源電路 基于第一電容器的充電電壓和第二電容器的充電電壓輸出恒定輸出電壓。上述的電源電路包括充電電壓被控制的兩個電容器。這樣，即使被用于對電容器 中的一個進行充電的電壓對于所想要的輸出電壓是不足夠的，通過添加其它電容器的充電 電壓生成所想要的電壓。這樣，即使供應(yīng)電壓在廣范圍內(nèi)進行波動，也能夠獲得恒定的輸出 電壓。本發(fā)明能夠提供一種電源電路，即使當(dāng)供應(yīng)電壓在廣范圍內(nèi)進行波動時，該電源 電路也能夠提供恒定輸出電壓，并且能夠減小尺寸。


結(jié)合附圖，根據(jù)某些示例性實施例的以下描述，以上和其它示例性方面、優(yōu)點和特 征將更加明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的電源電路的電路圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的電源電路的操作的圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的電源電路的操作的圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的電源電路的電路圖；圖5是根據(jù)比較示例1的電源電路的電路圖；圖6是在日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2005-176513中公布的電源電路的電 路圖；圖7是在日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2007-202267中公布的電源電路的電 路圖；以及圖8是日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2005-20922中公布的電源電路的電路圖。
具體實施例方式在下文中，參考附圖解釋根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例。[第一示例性實施例]首先，解釋根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的電源電路。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第 一示例性實施例的電源電路100的電路圖。電源電路100包括電荷泵電路la、比較操作電 路2、以及開關(guān)控制電路3a。電荷泵電路Ia包括開關(guān)Tl、開關(guān)T3至T8、升壓電容器Cl、升壓電容器C2、以及平 滑電容器C3。開關(guān)Tl和升壓電容器Cl被串聯(lián)地連接在供應(yīng)電壓Vbatl和接地之間。此 外，開關(guān)T3、升壓電容器C2、以及開關(guān)T4也被串聯(lián)地連接在供應(yīng)電壓Vbatl和接地之間。開 關(guān)T5被連接在升壓電容器Cl的正側(cè)端子和升壓電容器C2的負側(cè)端子之間。開關(guān)T6被連接在升壓電容器C2的正側(cè)端子和輸出電壓Voutl之間。平滑電容器C3被連接在輸出電壓 Voutl和接地之間。開關(guān)T7被連接在升壓電容器Cl的正側(cè)端子和比較操作電路2之間。 開關(guān)T8被連接在升壓電容器C2的正側(cè)端子和比較操作電路2之間。此外，開關(guān)T1、T3、T5、 以及Τ6的控制端子被連接至開關(guān)控制電路3a。時鐘CLKl被輸入到開關(guān)T4、T7以及Τ8的 控制端子。注意，在本示例中，升壓電容器Cl的正側(cè)端子處的電壓被定義為“電壓VI”并且 升壓電容器C2的正側(cè)端子處的電壓被定義為“電壓V2”。比較操作電路2包括電阻器Rl至R4以及比較器COMPl和CM0P2。比較器COMPl的 輸入端子中的一個被連接至電阻器Rl和R2的一端并且另一個輸入端子被連接至基準(zhǔn)電壓 Vrl0電阻器Rl的另一端被連接至開關(guān)Τ7。電阻器R2的另一端被連接至供應(yīng)電壓Vbatl。 比較器C0MP2的輸入端子中的一個被連接至電阻器R3和R4的一端并且另一個輸入端子被 連接至基準(zhǔn)電壓Vrl。電阻器R3的另一端被連接至開關(guān)T8。電阻器R4的另一端被連接至 接地。比較器COMPl將輸出V4輸出到開關(guān)控制電路3a并且比較器C0MP2將輸出V6輸出 到開關(guān)控制電路3a。注意，電阻器Rl至R4具有關(guān)系“R1 = R2”和“R3 = R4”。開關(guān)控制電路3a包括AND塊ANDl、AND塊AND2、以及反相器INVl。AND塊ANDl接 收時鐘CLKl，并且還接收通過電平位移LSl的輸出V4，并且將信號輸出到開關(guān)Tl的控制端 子。AND塊AND2接收時鐘CLKl，并且還接收通過電平位移LS2的輸出V6，并且將信號輸出 到開關(guān)T3的控制端子。反相器INVl接收時鐘CLKl并且將時鐘CLKl的反相信號輸出到開 關(guān)T5和T6。接下來，解釋電源電路100的操作。在電源電路100中，當(dāng)時鐘CLKl處于高電平 并且比較操作電路2的兩個輸出(輸出V4和V6)處于高電平時，AND塊ANDl和AND2的輸 出變成高電平。結(jié)果，開關(guān)T1、T3以及T4被接通，并且開關(guān)T5和T6被斷開。因此，供應(yīng)電 壓Vbatl被提供給升壓電容器Cl和C2(充電時段)。另一方面，當(dāng)時鐘CLKl處于低電平 時，開關(guān)T1、T3以及Τ4被斷開，并且開關(guān)Τ5和Τ6被接通。結(jié)果，在升壓電容器Cl和C2中 充電的電壓的總和對平滑電容器C3進行充電(放電時段)。通過重復(fù)這些充電時段和放電 時段，輸出電壓Voutl被生成。在將電源電路100的所想要的輸出電壓定義為“輸出電壓Vout”的同時，在下面討 論Vrl =Vout/2的情況作為示例。在充電時段期間，在升壓電容器Cl中充電的電壓Vl通 過開關(guān)T7被施加給電阻器R1。這時，由于Rl = R2，所以通過下面的等式(1)來表達電阻器Rl和R2之間的連接 點處的電壓V3。V3 = (Vl+Vbatl)/2 (1)當(dāng)V3 < Vrl時，比較器COMPl的輸出V4變成高電平并且通過電平位移LSl被輸 入到AND塊AND1。結(jié)果，AND塊ANDl的輸出變成高電平并且從而繼續(xù)對升壓電容器Cl的 充電。當(dāng)V3彡Vrl時，比較器COMPl的輸出V4變成低電平并且通過電平位移LSl被輸 入到AND塊AND1。因此，開關(guān)Tl被斷開并且因此停止對升壓電容器Cl的充電。這時，通過 下面的等式⑵和⑶來表達升壓電容器Cl的充電電壓。Vrl = Vout/2 = V3 = (VI+Vbat 1)/2 (2)Vl = Vout-Vbatl (3)8
因此，當(dāng)Vout > Vbatl時，升壓電容器Cl被充電到在所想要的電壓與供應(yīng)電壓之 間的差分電壓(Vout-Vbatl)。另一方面，當(dāng)Vout ^ Vbatl時，在操作(VI = VO)開始之后 立即保持關(guān)系“V3彡Vrl”。因此，輸出V4變成低電平并且因此開關(guān)Tl被斷開。因此，升壓 電容器Cl沒有被充電。此外，在充電時段期間，在升壓電容器C2中充電的電壓V2通過開關(guān)T8被施加給 電阻器R3。由于R3 = R4，所以通過下面的等式(4)來表達電阻器R3和R4之間的連接點 處的電壓V5。V5 = V2/2 (4)當(dāng)V5 < Vrl時，比較器C0MP2的輸出V6變成高電平并且通過電平位移LS2被輸 入到AND塊AND2。結(jié)果，AND塊AND2的輸出變成高電平并且因此繼續(xù)對升壓電容器C2的 充電。當(dāng)V5彡Vrl時，比較器C0MP2的輸出V6變成低電平并且通過電平位移LS2被輸 入到AND塊AND2。結(jié)果，AND塊AND2的輸出變成低電平。因此，開關(guān)T3被斷開并且因此停 止對升壓電容器C2的充電。這時，通過下面的等式( 和(6)來表達升壓電容器C2的充 電電壓。Vrl = Vout/2 = V5 = V2/2 (5)V2 = Vout (6)因此，當(dāng)Vout > Vbatl時，關(guān)系“V5 < Vrl”始終保持。因此，輸出V6始終處于高 電平。因此，在充電時段期間升壓電容器C2被充電并且它的充電電壓變成供應(yīng)電壓Vbatl。 另一方面，當(dāng)Vout ^ Vbatl時，升壓電容器C2被充電到所想要的電壓Vout 1。另一方面，在放電時段期間，升壓電容器Cl的充電電壓(Vl)和升壓電容器C2的 充電電壓m的總和被施加給平滑電容器C3。通過重復(fù)此過程，輸出電壓Voutl變成所想 要的輸出電壓Vout。S卩，當(dāng)Vout SVbatl時，通過下面的等式(7)來表達輸出電壓Voutl。Voutl = O+Vout = Vout (7)此外，當(dāng)Vout > Vbatl時，通過下面的等式(8)來表達輸出電壓Voutl。Voutl = Vout-Vbat 1+Vbatl = Vout (8)(在 Vout/2 ^ Vbatl 的條件下)圖2和圖3是示出電源電路100的操作的圖。示例性假設(shè)Vout = 2. 5V并且Vrl = 1. 25V而繪制圖2和圖3。此外，圖2示出Vbatl = 2V的情況，并且圖3示出Vbatl ^ 2. 5V 的情況。在圖2中，電壓Voutl被表達為“Voutl = 0. 5V+2. OV = 2. 5V”。在圖3中，電壓 Voutl被表達為“Voutl = OV+2. 5V = 2. 5V”。因此，在兩種情況下都獲得電壓Voutl為 "Voutl = 2. 5V”。S卩，在電源電路100中，(與圖1中的比較操作電路2和開關(guān)控制電路3a相對應(yīng) 的)控制電路作用使得控制電荷泵電路的兩個升壓電容器(圖1的升壓電容器Cl和升壓 電容器C2)的充電電壓。通過這兩個升壓電容器，即使被用于對升壓電容器中的一個進行 充電的電壓對于所想要的輸出電壓是不足夠的，通過添加其它的升壓電容器的充電電壓來 生成所想要的電壓。因此，根據(jù)此構(gòu)造，只要供應(yīng)電壓等于或者高于所想要的電壓的一半就能夠永遠獲得恒定輸出電壓。即，能夠?qū)崿F(xiàn)一種電源電路，即，即使當(dāng)供應(yīng)電壓在廣范圍內(nèi)波動時該 電源電路也能夠提供恒定輸出電壓。此外，不需要根據(jù)供應(yīng)電壓中的改變來切換電路。此 外，由于沒有使用調(diào)節(jié)器電路，所以能夠減小電路規(guī)模。此外，盡管解釋了其中兩個升壓電容器被提供在電源電路100中的示例，但是升 壓電容器的數(shù)目不限于兩個。即，在本電源電路中，還可以采用其它的構(gòu)造，其中，η個升壓 電容器(η是等于或者大于3的整數(shù))被提供并且通過添加升壓電容器中的每一個的充電 電壓而生成所想要的輸出電壓。在這樣的情況下，只要供應(yīng)電壓等于或者高于所想要的電 壓的1/η，電源電路就能夠在廣范圍內(nèi)進行操作。[第二示例性實施例]接下來，解釋根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的電源電路的構(gòu)造。圖4是示出根 據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的電源電路200的構(gòu)造的電路圖。電源電路200包括電荷泵 電路lb、比較操作電路2、以及開關(guān)控制電路北。與圖1中所示的相比較，電荷泵電路Ib進一步包括開關(guān)T2、開關(guān)T9、開關(guān)T10、輸 出電壓Vout2、以及平滑電容器C4。開關(guān)T2被連接在升壓電容器Cl和接地之間。開關(guān)T9 的一端被連接至升壓電容器Cl的負側(cè)端子并且另一端被連接至輸出電壓Vout2。開關(guān)TlO 的一端被連接至升壓電容器C2的正側(cè)端子并且另一端被連接至接地。平滑電容器C4被 連接在輸出電壓Vout2和接地之間。開關(guān)T2的控制端子被連接至開關(guān)控制電路北。時鐘 CLK2被輸入到開關(guān)T6的控制端子，并且時鐘CLK3被輸入到開關(guān)T9和TlO的控制端子。其 它的構(gòu)造與圖1中所示的電荷泵電路Ia的相類似，并且因此它的解釋被省略。比較操作電路2與圖1中所示的相類似，并且因此它的解釋被省略。與圖1中所示的相比較，開關(guān)控制電路北包括另外的OR塊0R1。OR塊ORl接收 時鐘CLKl和CLK2，并且將信號輸出到開關(guān)T2的控制端子。其它的構(gòu)造與圖1中所示的開 關(guān)控制電路3a的相類似，并且因此它的解釋被省略。接下來，解釋電源電路200的操作。在電源電路200中，當(dāng)時鐘CLK1、CLK2以及 CLK3分別處于高、低以及低電平，并且比較操作電路2的兩個輸出(輸出V4和V6)都處于 高電平時，AND塊ANDl和AND2以及OR塊ORl的輸出變成高電平。結(jié)果，開關(guān)T1、T2、T3以 及Τ4被接通，并且開關(guān)Τ5、Τ6、Τ9以及TlO被斷開。因此，供應(yīng)電壓Vbatl被提供給升壓電 容器Cl和C2(充電時段)。在接下來的時序，當(dāng)時鐘CLKl和CLK3變成低電平并且時鐘CLK2變成高電平時， 開關(guān)T1、T3、T4、T9以及TlO被斷開并且開關(guān)Τ2、Τ5以及Τ6被接通。結(jié)果，在升壓電容器 Cl和C2中充電的電壓的總和被施加給平滑電容器C3(放電時段1)。在接下來的時序，當(dāng)時鐘CLKl變成高電平并且時鐘CLK2和CLK3變成低電平時， 電源電路再次改變成充電時段。在接下來的時序，當(dāng)時鐘CLKl和CLK2變成低電平并且時鐘CLK3變成高電平時， 開關(guān)Tl、T2、T3、T4以及T6被斷開并且開關(guān)T5、T9以及TlO被接通。結(jié)果，在升壓電容器 Cl和C2中充電的電壓的總和的反相電壓被施加給平滑電容器C4(放電時段2)。通過重復(fù)上述充電時段、放電時段1、充電時段、以及放電時段2的周期，輸出電壓 Voul和輸出電壓Vout2被生成。如上所述，輸出電壓Vout2變成輸出電壓Voutl的反相電 壓。
在將電源電路200的所想要的輸出電壓定義為“輸出電壓Vout ”的同時，在下面討 論Vrl =Vout/2的情況作為示例。在充電時段期間，在升壓電容器Cl中充電的電壓Vl通 過開關(guān)T7被施加給電阻器R1。與第一示例性實施例相類似，充電電壓被控制，使得通過上 述的等式C3)來表達升壓電容器Cl的充電電壓。因此，與第一示例性實施例相類似，當(dāng)Vout > Vbatl時，升壓電容器Cl被充電到 在所想要的電壓與供應(yīng)電壓之間的差分電壓(Vout-Vbatl)。另一方面，當(dāng)Vout SVbatl 時，升壓電容器Cl沒有被充電。此外，在充電時段期間，在升壓電容器C2中充電的電壓V2通過開關(guān)T8被施加給 電阻器R3。這時，通過上述的等式(6)來表達升壓電容器C2的充電電壓。因此，與第一示例性實施例相類似，當(dāng)Vout > Vbatl時，升壓電容器C2被充電到 電壓Vbat 1。另一方面，當(dāng)Vout ^ Vbatl時，升壓電容器C2被充電到所想要的電壓Vout。在放電時段1中，與第一示例性實施例相類似，輸出電壓Vout變成所想要的輸出 電壓Vout。當(dāng)Vout SVbatl時，通過上述的等式(7)來表達電壓Voutl。當(dāng)Voutl > Vbatl 時，通過上述的等式(8)來表達電壓Voutl。在放電時段2中，連接與放電時段1中的相反。因此，當(dāng)Vout SVbatl時，通過下 面的等式(9)來表達電壓Vout2。Vout2 = -O-Vout = -Vout (9)此外，當(dāng)Voutl > Vbatl時，通過下面的等式(10)來表達電壓Vout2。Vout2 = -(Vout-Vbatl)-Vbatl = -Vout(IO)(在VoWbatl的條件下)S卩，電源電路200能夠提供與圖1中所示的電源電路100相類似的輸出電壓。此 外，還能夠獲得所想要的輸出電壓的反相輸出電壓。此外，根據(jù)此構(gòu)造，能夠減少外部組件的數(shù)目和端子的數(shù)目。此構(gòu)造中的外部組件 的數(shù)目是4個電容器(端子的數(shù)目是8)。與此相反，為了通過使用圖6中所示的電源電路 600獲得與電源電路200相類似的輸出電壓，有必要形成下面描述的圖5中所示的電源電 路。在圖5中所示的電源電路中，外部組件的數(shù)目是5個電容器(端子的數(shù)目是10)。因 此，根據(jù)示例性實施例的構(gòu)造，由于能夠減少外部組件的數(shù)目，所以鑒于電源電路的成本和 尺寸的減小，是有利的。此外，盡管解釋了其中兩個升壓電容器被提供在電源電路200中的示例，但是與 圖1中所示的電源電路100的情況一樣，升壓電容器的數(shù)目不限于兩個。S卩，在本電源電路 中，還可以采用其它的構(gòu)造，η個升壓電容器(η是等于或者大于3的整數(shù))被提供并且通 過添加升壓電容器中的每一個的充電電壓生成所想要的輸出電壓。在這樣的情況下，只要 供應(yīng)電壓等于或者高于所想要的電壓的1/η，電源電路就能夠在廣范圍內(nèi)進行操作。[比較示例1]在下文中，示出相對于根據(jù)第二示例性實施例的電源電路200的比較示例，并且， 通過此，進行補充解釋以解釋通過電源電路200實現(xiàn)的要被布置的電容器的數(shù)目的減小的 有利效果。根據(jù)比較示例1的電源電路是如下的電源電路，即，通過使用圖6中所示的電源 電路600，即使在“(所想要的電壓m <供應(yīng)電壓”的條件下，所述電源電路也能夠進行操 作。圖5是根據(jù)比較示例1的電源電路300的電路圖。電源電路300包括電荷泵電路61、調(diào)節(jié)器電路62、以及電荷泵電路51。注意，電荷泵電路61和調(diào)節(jié)器電路62具有與圖6中 所示的前面解釋的電源電路600相類似的構(gòu)造，并且因此它們的解釋被省略。在電荷泵電路51中，開關(guān)T51、升壓電容器C51以及開關(guān)T52被串聯(lián)地連接于在調(diào) 節(jié)器電路62中生成的輸出電壓Voutei和接地之間。開關(guān)T53的一端被連接至升壓電容器 C51的正側(cè)端子并且另一端被連接至接地。開關(guān)T54的一端被連接至升壓電容器C51的負 側(cè)端子并且另一端被連接至輸出電壓Vout51。平滑電容器C52被連接在輸出電壓Vout51 和接地之間。時鐘CLK 61被輸入到開關(guān)T51和T52的控制端子。從反相器INV61提供的 時鐘CLK 61的反相信號被輸入到開關(guān)T53和T54的控制端子。接下來，解釋電源電路300的操作。注意，電荷泵電路61和調(diào)節(jié)器電路62執(zhí)行 與電源電路600相類似的操作，并且因此它們的解釋被省略。即，在重點關(guān)注電荷泵電路 51的操作的同時進行下述解釋。在電荷泵電路51中，當(dāng)時鐘CLK 61處于高電平時，開關(guān) T51和T52被接通并且開關(guān)T53和TM被斷開。結(jié)果，升壓電容器C51被充電到輸出電壓 Vout61(充電時段)。當(dāng)時鐘CLK 61處于低電平時，開關(guān)T51和T52被斷開并且開關(guān)T53和TM被接 通。結(jié)果，在升壓電容器C51充電的輸出電壓Voutei的反相電壓被輸出作為輸出電壓 Vout51(放電時段)。S卩，根據(jù)此構(gòu)造，與圖4中所示的電源電路200的情況一樣，能夠同時輸出所想要 的輸出電壓和所想要的輸出電壓的反相電壓。然而，在此構(gòu)造中，要求有5個電容器，即，5個外部組件。因此，與圖4中所示的電 源電路200相比較，更大量的組件是必要的。另外，由于電源電路300包括另外的電荷泵電 路以及調(diào)節(jié)器電路，所以電路規(guī)模能夠變得更大。因此，要被布置在電源電路300中的電容器的數(shù)目比電源電路200的大1。S卩，根 據(jù)電源電路200，與傳統(tǒng)的電源電路相比較，能夠減小要被布置的電容器的數(shù)目。注意，本發(fā)明不限于上述的示例性實施例，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的 情況下，能夠進行各種修改。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠根據(jù)需要組合第一和第二示例性實施例。雖然已經(jīng)按照若干示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解， 本發(fā)明可以在所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)進行各種修改，并且本發(fā)明并不限于上述的 示例。此外，權(quán)利要求的范圍不受到上述的示例性實施例的限制。此外，應(yīng)當(dāng)注意的是，申請人意在涵蓋所有權(quán)利要求要素的等價，即使在后期的審 查過程中進行過修改亦是如此。
權(quán)利要求
1.一種電源電路，包括電荷泵電路，所述電荷泵電路包括第一和第二電容器；和 控制電路，所述控制電路控制所述第一和第二電容器的充電電壓， 其中所述電源電路基于所述第一電容器的充電電壓和所述第二電容器的充電電壓來 輸出一恒定的輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中， 所述電荷泵電路被提供有供應(yīng)電壓，并且當(dāng)所述供應(yīng)電壓低于所述輸出電壓時，添加所述第一電容器的充電電壓和所述第二電 容器的充電電壓來輸出所述輸出電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源電路，其中，所述第一電容器被充電至在所述輸出電壓和所述供應(yīng)電壓之間的差分電壓，并且 所述第二電容器被充電至所述供應(yīng)電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源電路，其中，當(dāng)所述供應(yīng)電壓等于或者高于所述輸出電 壓時，所述第一電容器和所述第二電容器中的任意一個被充電到所述輸出電壓，并且 被充電的第一電容器或者第二電容器的充電電壓被輸出作為所述輸出電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路， 其中所述電荷泵電路進一步包括第一開關(guān)，所述第一開關(guān)控制所述第一電容器的充電電壓；和 第二開關(guān)，所述第二開關(guān)控制所述第二電容器的充電電壓，并且 其中所述控制電路通過控制所述第一開關(guān)的打開/閉合而控制所述第一電容器的充 電電壓，并且所述控制電路通過控制所述第二開關(guān)的打開/閉合而控制所述第二電容器的充電電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電路，其中，當(dāng)所述供應(yīng)電壓低于所述輸出電壓時， 所述第一開關(guān)被閉合使得開始所述第一電容器的充電，并且所述第二開關(guān)被閉合使得開始所述第二電容器的充電，當(dāng)所述第一電容器的充電電壓達到在所述輸出電壓和所述供應(yīng)電壓之間的差分電壓 時，所述第一開關(guān)被打開使得停止所述第一電容器的充電，并且 所述第二電容器被充電至所述供應(yīng)電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電路，其中，當(dāng)所述供應(yīng)電壓等于或者高于所述輸出電 壓時，所述第一開關(guān)被打開使得不對所述第一電容器充電，并且 所述第二開關(guān)被閉合使得開始所述第二電容器的充電，當(dāng)所述第二電容器的充電電壓達到所述輸出電壓時，所述第二開關(guān)被打開使得停止所 述第二電容器的充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，進一步包括第三開關(guān)，所述第三開關(guān)被連接在第 一正側(cè)端子和第二負側(cè)端子之間，所述第一正側(cè)端子是所述第一電容器的正側(cè)端子，所述 第二負側(cè)端子是所述第二電容器的負側(cè)端子，并且通過所述控制電路控制所述第三開關(guān)，其中第一負側(cè)端子或者第二正側(cè)端子被連接至接地，所述第一負側(cè)端子是所述第一電容器 的負側(cè)端子，并且所述第二正側(cè)端子是所述第二電容器的正側(cè)端子，通過閉合所述第三開關(guān)，所述第一正側(cè)端子被連接至所述第二負側(cè)端子， 當(dāng)所述第一負側(cè)端子被連接至接地時，所述第二正側(cè)端子處的電壓變成所述輸出電 壓，并且當(dāng)所述第二正側(cè)端子被連接至接地時，所述第一負側(cè)端子處的電壓變成所述輸出電壓 的反相電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源電路， 其中所述電荷泵電路進一步包括第三電容器，所述第三電容器被連接在所述第一負側(cè)端子和接地之間；和 第四電容器，所述第四電容器被連接在所述第二正側(cè)端子和接地之間，并且 其中從所述第一負側(cè)端子和所述第二正側(cè)端子輸出兩個電壓，所述兩個電壓具有與所 述輸出電壓相同的幅值并且彼此反相。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，進一步包括第四開關(guān)，所述第四開關(guān)被連接在第 一負側(cè)端子和第二正側(cè)端子之間，所述第一負側(cè)端子是所述第一電容器的負側(cè)端子，所述 第二正側(cè)端子是所述第二電容器的正側(cè)端子，并且通過所述控制電路控制所述第四開關(guān)， 其中，第一正側(cè)端子或者第二負側(cè)端子被連接至接地，所述第一正側(cè)端子是所述第一電容器 的正側(cè)端子，并且所述第二負側(cè)端子是所述第二電容器的負側(cè)端子，通過閉合所述第四開關(guān)，使得所述第一負側(cè)端子被連接至所述第二正側(cè)端子， 當(dāng)所述第一正側(cè)端子被連接至接地時，所述第二負側(cè)端子處的電壓變成所述輸出電壓 的反相電壓，并且當(dāng)所述第二負側(cè)端子被連接至接地時，所述第一正側(cè)端子處的電壓變成所述輸出電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源電路， 其中所述電荷泵電路進一步包括第五電容器，所述第五電容器被連接在所述第一正側(cè)端子和接地之間；和 第六電容器，所述第六電容器被連接在所述第二負側(cè)端子和接地之間，并且 其中，從所述第一正側(cè)端子和所述第二負側(cè)端子輸出兩個電壓，所述兩個電壓具有與 所述輸出電壓相同的幅值并且彼此反相。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電源電路。根據(jù)本發(fā)明的電源電路包括電荷泵電路和控制電路。電荷泵電路包括第一和第二電容器?？刂齐娐房刂频谝缓偷诙娙萜鞯某潆婋妷骸＿@樣，電源電路基于第一和第二電容器的充電電壓輸出恒定輸出電壓。
文檔編號H02M3/07GK102044963SQ20101051069
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者外村文男 申請人:瑞薩電子株式會社