一種電荷泵控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電荷泵控制電路，包括：電荷泵；第一反饋電路，所述第一反饋電路用于通過第一反饋電阻串對所述電荷泵的輸出電壓進行采樣，獲取第一采樣電壓，并通過所述第一采樣電壓與參考電壓的比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述輸出電壓；第二反饋電路，所述第二反饋電路用于通過第二反饋電阻串對所述電荷泵的輸出電壓進行采樣，獲取第二采樣電壓，并根據(jù)輸入電壓以及所述第二采樣電壓調(diào)節(jié)所述電荷泵的倍壓模式。所述電荷泵控制電路可以通過第二反饋電路調(diào)節(jié)電荷泵的倍壓模式，還可以通過第一反饋電路調(diào)節(jié)電荷泵的輸出電壓，所述電荷泵控制電路的適用范圍較寬。
【專利說明】
一種電荷泵控制電路
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明涉及電源管理系統(tǒng)電路技術(shù)領域，更具體的說，涉及一種電荷栗控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于便攜式功能產(chǎn)品來說，功能的多樣化和體積的小型化發(fā)展趨勢要求電源芯片 采用更小的封裝尺寸，因此對電源IC的體積和占用面積提出了更高的要求。此外性價比的 高低也成為各種芯片產(chǎn)品競爭的重要因素，而電荷栗在體積、成本上的明顯優(yōu)勢，并且電荷 栗無電感，克服了基于電感的功率源可能帶來的EMI問題，使其應用前景更加廣泛。在高效 率，低功耗，低電磁干擾，可調(diào)節(jié)輸出的電源管理系統(tǒng)中，電荷栗是不二之選。
[0003 ]電荷栗需要通過電荷栗控制電路來控制電荷栗的工作模式?，F(xiàn)有的電荷栗控制電 路只能根據(jù)輸入電壓控制電荷栗的倍壓工作模式，使得電荷栗在不同的倍壓工作模式下輸 出恒定的輸出電壓。
[0004] 由于現(xiàn)有的電荷栗控制電路只能使得電荷栗輸出恒定的輸出電壓，無法實現(xiàn)電荷 栗的輸出電壓的可調(diào)節(jié)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電荷栗控制電路，所述電荷栗控制電路可以 調(diào)節(jié)電荷栗的輸出電壓，
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種電荷栗控制電路，該電荷栗控制電路包括：
[0008] -種電荷栗控制電路，該電荷栗控制電路包括：
[0009] 電荷栗；
[0010] 第一反饋電路，所述第一反饋電路用于通過第一反饋電阻串對所述電荷栗的輸出 電壓進行采樣，獲取第一采樣電壓，并通過所述第一采樣電壓與參考電壓的比較結(jié)果調(diào)節(jié) 所述輸出電壓；
[0011] 第二反饋電路，所述第二反饋電路用于通過第二反饋電阻串對所述電荷栗的輸出 電壓進行采樣，獲取第二采樣電壓，并根據(jù)輸入電壓以及所述第二采樣電壓調(diào)節(jié)所述電荷 栗的倍壓模式。
[0012] 可選的的，在上述電荷栗控制電路中，所述電荷栗具有輸入接口、輸出接口、倍壓 控制接口以及時鐘接口；
[0013] 所述輸入接口用于輸入所述輸入電壓；
[0014] 所述輸出接口用于輸出所述輸出電壓。
[0015] 可選的的，在上述電荷栗控制電路中，所述第一反饋電阻串包括:第一電阻以及第 二電阻；所述第一反饋電路包括:所述第一電阻、所述第二電阻以及輸出電壓反饋控制模 塊；
[0016] 所述第一電阻的第一端與所述輸出接口連接，其第二端通過所述第二電阻接地；
[0017] 所述輸出電壓反饋控制模塊的第一輸入端與所述第一電阻的第一端連接，其第二 輸入端輸入所述參考電壓，其輸出端與時鐘邏輯控制模塊的第一輸入端連接；
[0018] 所述時鐘邏輯控制模塊的輸出端與所述時鐘接口連接。
[0019] 可選的的，在上述電荷栗控制電路中，所述第二反饋電阻串包括:第三電阻以及第 四電阻;所述第二反饋電路包括:所述第三電阻、所述第四電阻以及電荷栗倍壓模式控制模 塊；
[0020] 所述第三反饋電阻的第一端與所述輸出接口連接，其第二端通過所述第四電阻接 地；
[0021] 所述電荷栗倍壓模式控制模塊的第一輸入端與分壓電阻的第一端連接，其第二輸 入端與所述第三電阻的第二端連接，其第一輸出端與所述倍壓控制接口連接，其第二輸出 端與所述時鐘邏輯控制模塊的第二輸入端連接；
[0022] 所述分壓電阻的第二端輸入所述輸入電壓。
[0023] 可選的的，在上述電荷栗控制電路中，所述電荷栗包括：
[0024] 第一開關(guān)管，所述第一開關(guān)管的第一極與所述輸入接口連接，其第二極與第一節(jié) 點連接；
[0025] 第二開關(guān)管，所述第二開關(guān)管的第一極與所述第一節(jié)點連接，其第二極與所述輸 出接口連接；
[0026]第三開關(guān)管，所述第三開關(guān)管的第一極與所述輸入接口連接，其第二極與第二節(jié) 點連接；
[0027] 第四開關(guān)管，所述第四開關(guān)管的第一極與第三節(jié)點連接，其第二極與所述第二節(jié) 點連接；
[0028] 第五開關(guān)管，所述第五開關(guān)管的第一極與所述輸入接口連接，其第二極與所述第 三節(jié)點連接；
[0029] 第六開關(guān)管，所述第六開關(guān)管的第一極與所述第三節(jié)點連接，其第二極與所述輸 出接口連接；
[0030]第七開關(guān)管，所述第七開關(guān)管的第一極與所述輸入接口連接，其第二極與第四節(jié) 點連接；
[0031] 第八開關(guān)管，所述第八開關(guān)管的第一極與所述第二節(jié)點連接，其第二極接地；
[0032] 第九開關(guān)管，所述第九開關(guān)管的第一極與所述第四節(jié)點連接，其第二極接地；
[0033] 第一栗電容，所述第一栗電容的一個極板連接所述第一節(jié)點，另一個極板連接所 述第二節(jié)點；
[0034]第二栗電容，所述第二栗電容的一個極板連接所述第三節(jié)點，另一個極板連接所 述第四節(jié)點；
[0035] 所有開關(guān)管的控制端均連接所述時鐘接口。
[0036] 可選的的，在上述電荷栗控制電路中，
[0037] 所述第一開關(guān)管的襯底與所述第一節(jié)點連接；
[0038] 所述第二開關(guān)管的襯底與所述輸出接口連接；
[0039]所述第三開關(guān)管的襯底與所述輸入接口連接；
[0040]所述第四開關(guān)管的襯底與所述第三節(jié)點連接；
[0041] 所述第五開關(guān)管的襯底與所述；
[0042] 所述第六開關(guān)管的襯底與所述輸出接口連接；
[0043]所述第七開關(guān)管的襯底與所述輸入接口連接；
[0044] 所述第八開關(guān)管的襯底接地；
[0045] 所述第九開關(guān)管的襯底接地。
[0046] 可選的的，在上述電荷栗控制電路中，所述電荷栗還包括：2路選擇器，所述2路選 擇器的控制端輸入控制電壓，其第一輸入端輸入所述輸出電壓，其第二輸入端與所述第三 節(jié)點連接，其輸出端與所述第五開關(guān)管的襯底連接。
[0047] 可選的的，在上述電荷栗控制電路中，所述電荷栗具有1.5倍壓工作模式以及2倍 壓工作模式；
[0048] 當所述電荷栗處于1.5倍壓工作模式時，所述控制電壓為低電平，所述2路選擇器 的輸出端輸出所述輸出電壓；
[0049] 當所述電荷栗處于2倍壓工作模式時，所述控制電壓為高電平，所述2路選擇器的 輸出端輸出所述輸出電壓所述第三節(jié)點的電壓。
[0050] 可選的的，在上述電荷栗控制電路中，所述第一開關(guān)管、所述第二開關(guān)管、所述第 三開關(guān)管、所述第四開關(guān)管、所述第五開關(guān)管、所述第六開關(guān)管以及所述第七開關(guān)管均為 PMOS ；
[0051] 所述第八開關(guān)管以及所述第九開關(guān)管均為NM0S。
[0052]可選的的，在上述電荷栗控制電路中，所述時鐘邏輯控制模塊的第三輸入端與振 蕩器連接。
[0053]通過上述描述可知，本發(fā)明提供的電荷栗控制電路包括：電荷栗;第一反饋電路， 所述第一反饋電路用于通過第一反饋電阻串對所述電荷栗的輸出電壓進行采樣，獲取第一 采樣電壓，并通過所述第一采樣電壓與參考電壓的比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述輸出電壓;第二反饋 電路，所述第二反饋電路用于通過第二反饋電阻串對所述電荷栗的輸出電壓進行采樣，獲 取第二采樣電壓，并根據(jù)輸入電壓以及所述第二采樣電壓調(diào)節(jié)所述電荷栗的倍壓模式。所 述電荷栗控制電路可以通過第二反饋電路調(diào)節(jié)電荷栗的倍壓模式，還可以通過第一反饋電 路調(diào)節(jié)電荷栗的輸出電壓，所述電荷栗控制電路的適用范圍較寬。
【附圖說明】
[0054]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0055] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種電荷栗控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056] 圖2為圖1所示電荷栗控制電路的倍壓模式轉(zhuǎn)換示意圖；
[0057]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種電荷栗的電路圖。
【具體實施方式】
[0058]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0059] 現(xiàn)有的電荷栗控制電路的輸出電壓為固定值，一般是通過對比輸入電壓與參考電 壓來判刑選擇適合的倍壓工作模式，不能完全消除電荷栗的功率開關(guān)管的體效應的影響。 由于現(xiàn)有的電荷栗控制電路只能輸出一個固定電壓值，則運用范圍會很有限，不適用于輸 出電壓可調(diào)的應用情況。且由于現(xiàn)有的電荷栗控制電路不能完全消除功率開關(guān)管的體效應 影響，功率開關(guān)管閾值電壓較大，從而會降低該電荷栗的轉(zhuǎn)換效率和驅(qū)動能力。
[0060] 本發(fā)明實施例針對現(xiàn)有電荷栗控制電路的固定輸出電壓值，存在體效應影響，驅(qū) 動能力不足，轉(zhuǎn)換效率較低的問題，提供了一種具有雙環(huán)路反饋的輸出電壓可調(diào)節(jié)的，可消 除體效應影響的電荷栗控制電路。
[0061] 為了解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了一種電荷栗控制電路，該電荷栗控制電 路包括：
[0062] 電荷栗；
[0063] 第一反饋電路，所述第一反饋電路用于通過第一反饋電阻串對所述電荷栗的輸出 電壓進行采樣，獲取第一采樣電壓，并通過所述第一采樣電壓與參考電壓的比較結(jié)果調(diào)節(jié) 所述輸出電壓；
[0064] 第二反饋電路，所述第二反饋電路用于通過第二反饋電阻串對所述電荷栗的輸出 電壓進行采樣，獲取第二采樣電壓，并根據(jù)輸入電壓以及所述第二采樣電壓調(diào)節(jié)所述電荷 栗的倍壓模式。
[0065] 可見，所述電荷栗控制電路可以通過第二反饋電路調(diào)節(jié)電荷栗的倍壓模式，還可 以通過第一反饋電路調(diào)節(jié)電荷栗的輸出電壓，所述電荷栗控制電路的適用范圍較寬。
[0066] 為了使本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案更加清楚，下面結(jié)合附圖對上述方案進行詳 細描述。
[0067] 參考圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的一種電荷栗控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖，所述電 荷栗控制電路包括:電荷栗11;第一反饋電路，所述第一反饋電路用于通過第一反饋電阻串 對所述電荷栗11的輸出電壓VOUT進行采樣，獲取第一采樣電壓FBl，并通過所述第一采樣電 壓FBl與參考電壓VREF的比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述輸出電壓V0UT;第二反饋電路，所述第二反饋電 路用于通過第二反饋電阻串對所述電荷栗11的輸出電壓VOUT進行采樣，獲取第二采樣電壓 FB2,并根據(jù)輸入電壓VIN以及所述第二采樣電壓FB2調(diào)節(jié)所述電荷栗11的倍壓模式。
[0068]如圖1所示，所述電荷栗11具有輸入接口 D1、輸出接口 D2、倍壓控制接口 D3以及時 鐘接口 D4;所述輸入接口用于輸入所述輸入電壓VIN;所述輸出接口 D2用于輸出所述輸出電 壓V0UT?？蛇x的，所述電荷栗11為1.5X/2X自適應電荷栗。所述電荷栗11具有1.5倍壓工作模 式以及2倍壓工作模式。其中，1.5X表示1.5倍壓工作模式，2X表示2倍壓工作模式。
[0069]可選的，所述第一反饋電阻串包括:第一電阻Rl以及第二電阻R2;所述第一反饋電 路包括:所述第一電阻RU所述第二電阻R2以及輸出電壓反饋控制模塊14。所述第一電阻Rl 的第一端與所述輸出接口 D2連接，其第二端通過所述第二電阻R2接地。所述輸出電壓反饋 控制模塊14的第一輸入端與所述第一電阻Rl的第一端連接，其第二輸入端輸入所述參考電 壓VREF，其輸出端與時鐘邏輯控制模塊13的第一輸入端連接。所述時鐘邏輯控制模塊14的 輸出端與所述時鐘接口D4連接。所述電荷栗11包括多個開關(guān)管。可選的，所述開關(guān)管為功率 開關(guān)管。所述時鐘邏輯控制模塊13可以通過對應的時鐘信號控制所述多個開關(guān)管的開關(guān)狀 ??τ O
[0070] 所述第一電阻Rl為可調(diào)電阻，其阻值大小受多bit數(shù)字信號控制。通過調(diào)節(jié)Rl的阻 值大小，可以通過調(diào)節(jié)第一電阻Rl設定輸出電壓VOUT的調(diào)節(jié)范圍。Rl是可調(diào)電阻，阻值大小 受數(shù)字信號控制，例如控制信號為〇〇〇時，輸出電壓最低，這時的Rl的阻值為最小;如控制信 號為111時，輸出電壓最高，這時的Rl的阻值為最大。
[0071]可選的，所述第二反饋電阻串包括第三電阻R3以及第四電阻R4。所述第二反饋電 路包括:所述第三電阻R3、所述第四電阻R4以及電荷栗倍壓模式控制模塊12。所述第三反饋 電阻R3的第一端與所述輸出接口 D2連接，其第二端通過所述第四電阻R4接地。所述電荷栗 倍壓模式控制模塊12的第一輸入端與分壓電阻R5的第一端連接，其第二輸入端與所述第三 電阻R3的第二端連接，其第一輸出端與所述倍壓控制接口 D3連接，其第二輸出端與所述時 鐘邏輯控制模塊13的第二輸入端連接。所述分壓電阻R5的第二端輸入所述輸入電壓VIN，其 第一端通過分壓電阻R6接地。所述電荷栗倍壓模式控制模塊12輸出控制電壓VM0DE，用于控 制電荷栗11的倍壓模式。
[0072]所述時鐘邏輯控制模13塊的第三輸入端與振蕩器15連接。通過所述振蕩器15生成 方波信號。所述時鐘邏輯控制模13根據(jù)所述方波信號，生成時鐘信號。
[0073] 可選的，所述電荷栗控制電路還包括輸出電容Cout。所述輸出電容Cout的一個極 板與所述輸出接口 D2連接，另一個極板接地。所述電荷栗控制電路還包括電源旁路電容 Cin，所述電源旁路電容Cin-個極板輸入所述輸入電壓VIN，另一個極板接地。
[0074] 下面對本發(fā)明實施例所述電荷栗控制電路的倍壓工作模式的調(diào)節(jié)原理以及電荷 栗的輸出電壓的調(diào)節(jié)原理進行具體說明。
[0075] 在圖1所示電荷栗控制電路中，輸出電壓反饋控制模塊14通過可調(diào)的第一反饋電 阻串對輸出電壓VOUT進行采樣，獲取第一采樣電壓FBl。輸出電壓反饋控制模塊14具有第一 比較器，通過所述第一比較器將第一米樣電壓FBl與參考電壓VREF比較，若第一米樣電壓 FBl高于參考電壓VREF，第一比較器輸出高電平到時鐘邏輯控制模塊13,電荷栗11的開關(guān)管 則會全部關(guān)斷，電荷栗11停止向輸出電容Cout充電。
[0076] 當電荷栗11的開關(guān)管全部關(guān)斷時，由輸出電容Cout向負載提供電流，即通過輸出 電容Cout放電提供輸出電壓VOUT，隨著輸出電容Cout的放電，輸出電壓VOUT逐漸降低，直到 當前第一采樣電壓FBl低于參考電壓VREF。當?shù)谝徊蓸与妷篎Bl低于參考電壓VREF時，第一 比較器輸出低電平到時鐘邏輯控制模塊13,電荷栗11開始上電，即電荷栗11開始正常工作， 向輸出電容Cout充電，并為負載供電，直到輸出電壓VOUT高于預設電壓值。其中，負載與輸 出接口連接。這樣，輸出電壓VOUT可以以預設的電壓值為中心上下小幅波動。
[0077] 具體的，當?shù)谝槐容^器判斷出第一采樣電壓FBl高于參考電壓VREF時，電荷栗開關(guān) 全部關(guān)斷，這時輸出電壓VOUT降低，當輸出電壓VOUT降到第一采樣電壓FBl低于參考電壓 VREF時，電荷栗11又會重新工作，這樣輸出電壓VOUT就會以預定的電壓值為中心，上下小幅 波動，輸出電壓VOUT波動的幅度取決于第一比較器的失調(diào)電壓和環(huán)路反應速度。
[0078] 通過上述描述可知，本發(fā)明實施例所述電荷栗控制電路可以根據(jù)采樣電壓的不同 調(diào)節(jié)輸出電壓VOUT的大小，輸出電壓VOUT可以在所述下限值與所述上限值限定的電壓范圍 調(diào)節(jié)。上述輸出電壓的調(diào)節(jié)過程為跨周期調(diào)制，同時也是所述電荷栗控制電路的第一條反 饋支路對輸出電壓的范圍進行調(diào)節(jié)的工作原理?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)第一電阻Rl的大小設定輸出 電壓VOUT的調(diào)節(jié)范圍。
[0079]第二反饋電路通過第二反饋電阻串（第三電阻R3以及第四電阻R4)對所述電荷栗 的輸出電壓VOUT進行采樣，獲取第二采樣電壓FB2。電荷栗倍壓模式控制模塊12包括具有遲 滯功能的第二比較器，所述第二比較器用于將第二采樣電壓FB2與第三采樣電壓FB3比較。 [0080] 可選的，第二采樣電壓FB2為輸出電壓VOUT的66.7%。第三反饋電阻串對輸入電壓 VIN進行采樣，獲取所述第三采樣電壓FB3。所述第三采樣電壓FB3可以為輸入電壓VIN的 90%。所述第三反饋電阻串包括所述分壓電壓R5以及分壓電阻R6?？梢酝ㄟ^設置第三電阻 R3以及第四電阻R4的比值設定第二采樣電壓FB2相對于輸出電壓VOUT的百分比，可以通過 設置分壓電阻R5以及分壓電阻R6的比值設定第三采樣電壓FB3相對于輸入電壓VIN的百分 比，可以根據(jù)需要設計第二采樣電壓FB2相對于輸出電壓VOUT的百分比以及第三采樣電壓 FB3相對于輸入電壓VIN的百分比，并不局限于本發(fā)明實施例所舉例的數(shù)值。
[0081 ]初始時刻，電荷栗11開始上電，電荷栗倍壓模式控制模塊12控制電荷栗11首先處 于1.5倍壓工作模式，第二采樣電壓FB2等于66.7 % *V0UT。若66.7 % *V0UT低于95 % *VIN，且 輸出電壓VOUT已經(jīng)達到預設電壓值，電荷栗倍壓模式控制模塊12選擇控制電荷栗11持續(xù)在 1.5倍壓工作模式下，為電荷栗充電，電荷栗生成輸出電壓。第二比較器是遲滯比較器，具有 遲滯窗口，當?shù)诙蓸与妷篎B2與90%*VIN比較時，如需要使得第二比較器的輸出為高電 平，則第二采樣電壓FB2要超過95%*VIN，如需要使得第二比較器的輸出為低電平，則第二 采樣電壓FB2要低于85%*VIN，第二比較器以90%為中心，正負5%的遲滯窗口。
[0082] 若95%*1.5*VIN仍低于預設電壓值，則電荷栗11會在1.5倍壓工作模式下繼續(xù)充 電，直到采樣輸出電壓66.7%*V0UT大于95%*VIN，此時，電荷栗倍壓模式控制模塊12會選 擇控制電荷栗在2倍壓工作模式下充電，產(chǎn)生輸出電壓。當電荷栗11在2倍壓工作模式工作 時，當輸出電壓VOUT降低，或輸入電壓VIN升高，則會在2倍壓工作模式下，電荷栗倍壓模式 控制模塊12判斷出輸出電壓VOUT高于預設電壓值，并控制電荷栗11停止向輸出電容Cout充 電，直到輸出電壓VOUT降到下限值。若相應的采樣電壓66.7%*V0UT低于85%*VIN，此時，電 荷栗倍壓模式控制模塊12會選擇控制電荷栗在1.5倍壓工作模式下充電，產(chǎn)生輸出電壓 VOUT。
[0083] 如圖1所示，與現(xiàn)有電荷栗控制電路方案不同的是，本發(fā)明實施例所述電荷栗控制 電路的輸出電壓VOUT是可調(diào)節(jié)的，輸出電壓VOUT具有一定的輸出范圍。所述電荷栗控制電 路中存在2個反饋回路，第一條反饋回路是由第一反饋電阻串、輸出電壓反饋控制模塊14、 時鐘邏輯控制模塊14以及電荷栗11組成。第二條反饋回路是由第二反饋電阻串、電荷栗倍 壓模式控制模塊12、時鐘邏輯控制模塊14以及電荷栗11組成。
[0084] 其中，第電阻Rl為可調(diào)節(jié)電阻，其阻值受多bit數(shù)字信號控制，從而會輸出可調(diào)的 輸出電壓VOUT。輸出電壓VOUT表達式為：
[0085]
[0086]第二條反饋回路是通過將第二采樣電壓FB2與第三采樣電壓FB3比較，根據(jù)比較結(jié) 果控制電荷栗11處于合適的倍壓模式。一般的，設置第二采樣電壓FB2 = V0UT/1.5 = 66.7 % *VOUT。設置第三采樣電壓FB3 = 90 % *VIN。
[0087]參考圖2,圖2為圖1所示電荷栗控制電路的倍壓模式轉(zhuǎn)換示意圖。如圖2所示，在輸 出電壓較低或輸入電壓較高時，即輸出電壓不高于95%*1.5*VIN，電荷栗倍壓模式控制模 塊會選擇控制電荷栗處于1.5倍壓工作模式;隨著輸出電壓的升高或輸入電壓的降低，輸出 電壓高于95%*1.5*VIN，則電荷栗倍壓模式控制模塊會選擇控制電荷栗處于2倍壓工作模 式；在電荷栗處于2倍壓工作模式時，若輸出電壓降低或輸入電壓升高，當輸出電壓低于 85%*1.5*VIN，則電荷栗倍壓模式控制模塊會選擇控制電荷栗處于1.5倍壓工作模式。 [0088] 通過上述描述可知，本發(fā)明實施例所述電荷栗控制電路，將輸出電壓VOUT設計為 多bit可調(diào)的輸出電壓，具有較大的輸出電壓范圍，同時改進了電荷栗的倍壓模式選擇機 制?，F(xiàn)有的電荷栗控制電路的倍壓模式選擇機制是通過對比輸入電壓與基準電壓，監(jiān)控輸 入電壓的變化來選擇倍壓模式。而本發(fā)明實施例的電荷栗控制電路的倍壓模式選擇機制是 通過對比輸入電壓與輸出電壓，監(jiān)控輸入電壓和輸出電壓大小來判斷選擇出適合所選的輸 出電壓的倍壓模式，使得輸出電壓的大小可調(diào)節(jié)。
[0089] 且本發(fā)明實施例所述電荷栗控制電路為結(jié)合了互補式2倍壓電荷栗控制電路與 1.5倍壓電荷栗控制電路電路，所述電荷栗控制電路為自適應電荷栗電路，可以根據(jù)輸出電 壓以及輸入電壓自動調(diào)節(jié)倍壓模式。本發(fā)明實施例所述電荷栗控制電路比現(xiàn)有的2倍壓電 荷栗控制電路的驅(qū)動能力高，且輸出紋波遠低于現(xiàn)有的2倍壓電荷栗控制電路的輸出紋波。
[0090] 參考圖3,圖3為本發(fā)明實施例提供的一種電荷栗的電路圖，所示電荷栗包括:第一 開關(guān)管Ml、第二開關(guān)管M2、第三開關(guān)管M3、第四開關(guān)管M4、第五開關(guān)管M5、第六開關(guān)管M6、第 七開關(guān)管M7、第八開關(guān)管M8、第九開關(guān)管M9、第一栗電容Cl以及第二栗電容C2。
[0091] 所述第一開關(guān)管Ml的第一極與電荷栗的輸入接口連接，其第二極與第一節(jié)點①連 接。所述第二開關(guān)管M2的第一極與所述第一節(jié)點①連接，其第二極與電荷栗的輸出接口連 接。所述第三開關(guān)管M3的第一極與所述輸入接口連接，其第二極與第二節(jié)點②連接。所述第 四開關(guān)管M4的第一極與第三節(jié)點③連接，其第二極與所述第二節(jié)點②連接。所述第五開關(guān) 管M5的第一極與所述輸入接口連接，其第二極與所述第三節(jié)點③連接。所述第六開關(guān)管M6 的第一極與所述第三節(jié)點③連接，其第二極與所述輸出接口連接。所述第七開關(guān)管M7的第 一極與所述輸入接口連接，其第二極與第四節(jié)點④連接。所述第八開關(guān)管M8的第一極與所 述第二節(jié)點②連接，其第二極接地。所述第九開關(guān)管M9的第一極與所述第四節(jié)點④連接，其 第二極接地。所述第一栗電容Cl的一個極板連接所述第一節(jié)點①，另一個極板連接所述第 二節(jié)點②。所述第二栗電容C2的一個極板連接所述第三節(jié)點③，另一個極板連接所述第四 節(jié)點④。所有開關(guān)管的控制端均連接所述電荷栗的時鐘接口。
[0092] 為了消除各個開光管的體效應，所述第一開關(guān)管Ml的襯底與所述第一節(jié)點連接； 所述第二開關(guān)管M2的襯底與所述輸出接口連接;所述第三開關(guān)管M3的襯底與所述輸入接口 連接;所述第四開關(guān)管M4的襯底與所述第三節(jié)點連接;所述第五開關(guān)管M5的襯底與所述;所 述第六開關(guān)管M6的襯底與所述輸出接口連接;所述第七開關(guān)管M7的襯底與所述輸入接口連 接;所述第八開關(guān)管M8的襯底接地;所述第九開關(guān)管M9的襯底接地。
[0093] 所述電荷栗還包括：2路選擇器31，所述2路選擇器31的控制端輸入控制電壓 VMODE，其第一輸入端輸入所述輸出電壓，其第二輸入端與所述第三節(jié)點③連接，其輸出端 與所述第五開關(guān)管M5的襯底連接。所述2路選擇器31的控制端與倍壓控制接口連接，進而與 電荷栗控制電路的電荷栗倍壓模式控制模塊連接。
[0094]當所述電荷栗處于1.5倍壓工作模式時，所述控制電壓VMODE為低電平，所述2路選 擇器的輸出端輸出所述輸出電壓V0UT。當所述電荷栗處于2倍壓工作模式時，所述控制電壓 VMODE為高電平，所述2路選擇器的輸出端輸出所述輸出電壓所述第三節(jié)點③的電壓。
[0095]可選的，所述第一開關(guān)管Ml、所述第二開關(guān)管M2、所述第三開關(guān)管M3、所述第四開 關(guān)管M4、所述第五開關(guān)管M5、所述第六開關(guān)管M6以及所述第七開關(guān)管M7均為PMOS;所述第八 開關(guān)管M8以及所述第九開關(guān)管M9均為匪0S。本發(fā)明實施例中，第一電極以及第二電極的一 者表示MOS的源極，另一者表示MOS的漏極。
[0096]圖3所示電荷栗電路由9個開關(guān)管和2個栗電容構(gòu)成。圖3中，Cin為電源旁路電容， Cl，C2為栗電容，Cout為輸出電容。
[0097]所有開關(guān)管的控制端連接時鐘接口，受兩個具有互補相位的時鐘信號CKl以及CK2 控制，通過控制圖3電路中的9個開關(guān)管在不同相位下的開啟或關(guān)斷，可以實現(xiàn)2種理想電壓 增益值。在時鐘信號CKl以及CK2的控制下，在不同的倍壓工作模式下，需要閉合的開關(guān)管如 表1所示。
[0098]表 1
[01 00]如圖3所示，該自適應電荷栗電路中的所有PMOS的襯底電位接到各自管子的源漏 兩端中相對高的一端，所有匪OS的襯底電位接到各自管子的源漏兩端中電位相對低的一 端。
[0101 ]由于第五開關(guān)管M5在1.5倍壓工作模式下一直處于斷開狀態(tài)，則其襯底電為應接 最高電位，即接輸出電位。而在2倍壓工作模式下第五開關(guān)管M5在半個周期內(nèi)處于開啟狀 態(tài)，則為了消除第五開關(guān)管M5在導通階段的體效應，則其襯底電位接M5需要與栗電容C2相 連，使得第五開關(guān)管M5襯底與其源漏兩端中電位相對較高的一端連接。由于處于不同倍壓 模式下第五開關(guān)管M5的襯底電位連接不同，為了第五開關(guān)管M5在導通階段不受體效應影響 其導通電阻，在關(guān)斷階段不允許由于第五開關(guān)管M5的襯底正偏導致第五開關(guān)管M5導通漏 電，則需要使第五開關(guān)管M5的襯底電位隨倍壓模式的變化而變化，如圖3所示，通過一個由 倍壓模式信號控制的2路選擇器31來控制第五開關(guān)管M5襯底電位。在1.5倍壓工作模式時，2 路選擇器31會選擇襯底電位接入輸出電壓VOUT;在2倍壓工作模式時，2路選擇器31會選擇 襯底電位接入到M5與栗電容C2相連的一端。
[0102]本發(fā)明實施例所述電荷栗為互補式的2倍壓電荷栗與1.5倍壓電荷栗相結(jié)合的自 適應電荷栗。本發(fā)明實施例所述電荷栗與現(xiàn)有電荷栗中的輸出電壓和輸出阻抗如下表2所 不。
[0104] 其中，R1S電荷栗中所有開關(guān)管導通時電荷栗的等效電阻。C1/2為電荷栗的第一栗 電容或是第二栗電容的電容值。第一栗電容與第二栗電容的電容值相同。f為時鐘信號的頻 率。Ilc iad為負載電流。
[0105] 本發(fā)明實施例所述電荷栗針對目前電荷栗中存在的體效應問題，將電荷栗的所有 開關(guān)管的襯底電位連接到各自MOS管的兩端中的電位較高的一端，開關(guān)管導通時Vbs為0，從 而消除了體效應影響，閾值電壓不會增大，導通電阻不會增大。如上表2可知，由于本發(fā)明實 施例所述電荷栗考慮了體效應對開關(guān)管導通電阻的影響，因此本發(fā)明實施例所述電荷栗的 輸出阻抗Rolit會遠小于現(xiàn)有電荷栗的輸出阻抗Rolit，所以本發(fā)明實施例所述電荷栗的驅(qū)動能 力更強，在相同的驅(qū)動電流情況下，本發(fā)明實施例所述電荷栗的轉(zhuǎn)換效率更高。
[0106] 通過上述描述可知，本發(fā)明實施例提供的電荷栗控制電路可以自動調(diào)節(jié)電荷栗的 輸出電壓的大小，可以適用于需要不同輸出電壓的應用場景；同時消除了電荷栗的體效應， 提尚了驅(qū)動能力以及轉(zhuǎn)換效率。
[0107] 對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種電荷栗控制電路，其特征在于，包括： 電荷栗； 第一反饋電路，所述第一反饋電路用于通過第一反饋電阻串對所述電荷栗的輸出電壓 進行采樣，獲取第一采樣電壓，并通過所述第一采樣電壓與參考電壓的比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述 輸出電壓； 第二反饋電路，所述第二反饋電路用于通過第二反饋電阻串對所述電荷栗的輸出電壓 進行采樣，獲取第二采樣電壓，并根據(jù)輸入電壓以及所述第二采樣電壓調(diào)節(jié)所述電荷栗的 倍壓模式。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷栗控制電路，其特征在于，所述電荷栗具有輸入接口、輸 出接口、倍壓控制接口以及時鐘接口； 所述輸入接口用于輸入所述輸入電壓； 所述輸出接口用于輸出所述輸出電壓。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電荷栗控制電路，其特征在于，所述第一反饋電阻串包括:第 一電阻以及第二電阻;所述第一反饋電路包括:所述第一電阻、所述第二電阻以及輸出電壓 反饋控制模塊； 所述第一電阻的第一端與所述輸出接口連接，其第二端通過所述第二電阻接地； 所述輸出電壓反饋控制模塊的第一輸入端與所述第一電阻的第一端連接，其第二輸入 端輸入所述參考電壓，其輸出端與時鐘邏輯控制模塊的第一輸入端連接； 所述時鐘邏輯控制模塊的輸出端與所述時鐘接口連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電荷栗控制電路，其特征在于，所述第二反饋電阻串包括:第 三電阻以及第四電阻;所述第二反饋電路包括:所述第三電阻、所述第四電阻以及電荷栗倍 壓模式控制模塊； 所述第三反饋電阻的第一端與所述輸出接口連接，其第二端通過所述第四電阻接地； 所述電荷栗倍壓模式控制模塊的第一輸入端與分壓電阻的第一端連接，其第二輸入端 與所述第三電阻的第二端連接，其第一輸出端與所述倍壓控制接口連接，其第二輸出端與 所述時鐘邏輯控制模塊的第二輸入端連接； 所述分壓電阻的第二端輸入所述輸入電壓。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電荷栗控制電路，其特征在于，所述電荷栗包括： 第一開關(guān)管，所述第一開關(guān)管的第一極與所述輸入接口連接，其第二極與第一節(jié)點連 接； 第二開關(guān)管，所述第二開關(guān)管的第一極與所述第一節(jié)點連接，其第二極與所述輸出接 口連接； 第三開關(guān)管，所述第三開關(guān)管的第一極與所述輸入接口連接，其第二極與第二節(jié)點連 接； 第四開關(guān)管，所述第四開關(guān)管的第一極與第三節(jié)點連接，其第二極與所述第二節(jié)點連 接； 第五開關(guān)管，所述第五開關(guān)管的第一極與所述輸入接口連接，其第二極與所述第三節(jié) 點連接； 第六開關(guān)管，所述第六開關(guān)管的第一極與所述第三節(jié)點連接，其第二極與所述輸出接 口連接； 第七開關(guān)管，所述第七開關(guān)管的第一極與所述輸入接口連接，其第二極與第四節(jié)點連 接； 第八開關(guān)管，所述第八開關(guān)管的第一極與所述第二節(jié)點連接，其第二極接地； 第九開關(guān)管，所述第九開關(guān)管的第一極與所述第四節(jié)點連接，其第二極接地； 第一栗電容，所述第一栗電容的一個極板連接所述第一節(jié)點，另一個極板連接所述第 二節(jié)點； 第二栗電容，所述第二栗電容的一個極板連接所述第三節(jié)點，另一個極板連接所述第 四節(jié)點； 所有開關(guān)管的控制端均連接所述時鐘接口。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電荷栗控制電路，其特征在于， 所述第一開關(guān)管的襯底與所述第一節(jié)點連接； 所述第二開關(guān)管的襯底與所述輸出接口連接； 所述第三開關(guān)管的襯底與所述輸入接口連接； 所述第四開關(guān)管的襯底與所述第三節(jié)點連接； 所述第五開關(guān)管的襯底與所述； 所述第六開關(guān)管的襯底與所述輸出接口連接； 所述第七開關(guān)管的襯底與所述輸入接口連接； 所述第八開關(guān)管的襯底接地； 所述第九開關(guān)管的襯底接地。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電荷栗控制電路，其特征在于，所述電荷栗還包括：2路選擇 器，所述2路選擇器的控制端輸入控制電壓，其第一輸入端輸入所述輸出電壓，其第二輸入 端與所述第三節(jié)點連接，其輸出端與所述第五開關(guān)管的襯底連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電荷栗控制電路，其特征在于，所述電荷栗具有1.5倍壓工作 模式以及2倍壓工作模式； 當所述電荷栗處于1.5倍壓工作模式時，所述控制電壓為低電平，所述2路選擇器的輸 出端輸出所述輸出電壓； 當所述電荷栗處于2倍壓工作模式時，所述控制電壓為高電平，所述2路選擇器的輸出 端輸出所述輸出電壓所述第三節(jié)點的電壓。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電荷栗控制電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管、所述第二開 關(guān)管、所述第三開關(guān)管、所述第四開關(guān)管、所述第五開關(guān)管、所述第六開關(guān)管以及所述第七 開關(guān)管均為PMOS; 所述第八開關(guān)管以及所述第九開關(guān)管均為NM0S。10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電荷栗控制電路，其特征在于，所述時鐘邏輯控制模塊的第 三輸入端與振蕩器連接。
【文檔編號】H02M3/07GK105915046SQ201610270416
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】鄭燕, 吳霜毅, 李明
【申請人】北京宏力尼科科技有限公司