电源输出电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电源输出电路及其控制方法。所述电源输出电路包括一充电泵、一电压调节单元、一时钟产生器及一电压侦测单元。所述充电泵可用来接收具有一运作频率的一时钟信号，并输出一输出电压。所述电压调节单元耦接于所述充电泵，可用来输出一控制电压到所述充电泵，以控制所述输出电压。所述时钟产生器耦接于所述充电泵，可用来输出所述时钟信号到所述充电泵。所述电压侦测单元耦接于所述时钟产生器及所述电压调节单元，可用来侦测所述控制电压，并根据所述控制电压的大小，控制所述时钟产生器调整所述时钟信号的运作频率。

Power supply output circuit and control method thereof

The invention discloses a power supply output circuit and a control method thereof. The power output circuit comprises a charging pump, a voltage regulating unit, a clock generator and a voltage detection unit. The charge pump can be used to receive a clock signal with the operating frequency, and the output voltage. The voltage regulating unit is coupled to the charging pump and can be used to output a control voltage to the charging pump to control the output voltage. The clock generator is coupled to the charging pump and can be used to output the clock signal to the charging pump. The voltage detection unit is coupled to the clock generator and the voltage regulating unit, can be used to detect the control voltage, and according to the control voltage, control the clock generator adjustment operation frequency of the clock signals.

【技术实现步骤摘要】
电源输出电路及其控制方法
本专利技术涉及一种电源输出电路及其控制方法，尤其涉及一种可调整电源输出电路中充电泵的运作频率的控制方法。
技术介绍
充电泵(ChargePump)是一种常见的电源供应电路，其可产生并输出高于其输入电压的电压值。充电泵的电压输出可以是任意倍率，例如可将输入电压乘以2或乘以3以后再加以输出。若将充电泵通过反馈电路与稳压器连接，可通过稳压器中参考电压的设定来实现任意且稳定的电压输出。为了提供较高的电压输出，充电泵往往具有电容，用来存储电量，并通过时钟信号的切换来产生较高的电压。传统上，充电泵使用外挂式电容(即位于芯片外部的电容)来存储电荷，其具有较大的电容值，能存储的电量较多，因此，使用频率较低的时钟即足以提供稳定的输出电压。近年来，为了降低成本及缩小电路面积，外挂式电容逐渐被内嵌式电容(即位于芯片内部的电容)所取代。然而，内嵌式电容的电容值较小，因此充电泵的时钟信号需要较快的频率来维持输出端的驱动能力。此外，内嵌式电容往往具有较大的寄生电容，过快的频率使得过多功率消耗在寄生电容上，特别是当负载为轻载时，过快的频率会造成极低的工作效率。在此情形下，时钟信号的频率太快会造成寄生电容消耗过大功率，频率太慢会造成输出端的驱动能力不足而无法针对负载的变化实时反应。现有技术提供了一种切换时钟信号频率的方法，其中，时钟信号可设定为较快的一第一频率或较慢的一第二频率。系统可侦测充电泵的输出电压，并在输出电压高于一临界值时采用第二频率，在输出电压低于所述临界值时采用第一频率。然而，上述方法的运作频率在数个固定的频率之间进行切换，这些固定的频率无法适用于任何负载状况，举例来说，当一负载大小适用的运作频率位于第一频率及第二频率之间时，代表第一频率过快而第二频率过慢，此时，输出电压会在临界值上下振荡，且运作频率会在第一频率和第二频率之间持续切换，使得系统稳定性较差。再者，系统需在输出电压产生变化以后才会改变频率，因此输出电压必然存在一定的振荡幅度，当负载变化大时难以维持稳定的输出电压。在此情形下，现有技术仅适用于以电容性负载为主的电路系统，而无法适用于具有较大电阻性负载的电路系统，因电阻性负载的变化幅度大，易造成输出电压不稳定的缺点。鉴于此，实有必要提出另一种调整时钟信号频率的方法，以控制充电泵运作在最适合的频率之下，同时避免上述缺点。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的即在于提供一种可调整电源输出电路中充电泵(ChargePump)的运作频率的控制方法，其中，充电泵的运作频率可任意调整，以根据负载大小运作在最适合的频率之下。本专利技术公开一种电源输出电路，包括一充电泵、一电压调节单元(VoltageRegulator)、一时钟产生器及一电压侦测单元。所述充电泵可用来接收具有一运作频率的一时钟信号，并输出一输出电压。所述电压调节单元耦接于所述充电泵，可用来输出一控制电压到所述充电泵，以控制所述输出电压。所述时钟产生器耦接于所述充电泵，可用来输出所述时钟信号到所述充电泵。所述电压侦测单元耦接于所述时钟产生器及所述电压调节单元，可用来侦测所述控制电压，并根据所述控制电压的大小，控制所述时钟产生器调整所述时钟信号的运作频率。本专利技术还公开一种控制方法，用来调整一充电泵的一运作频率，所述控制方法包括输出一控制电压到所述充电泵，以控制所述充电泵所输出的一输出电压；输出一时钟信号到所述充电泵，所述时钟信号具有所述运作频率；以及侦测所述控制电压，并根据所述控制电压的大小，调整所述时钟信号的运作频率。附图说明图1为本专利技术实施例一电源输出电路的示意图。图2为图1的电源输出电路的一种实施方式的示意图。图3为图1的充电泵的一种实施方式的示意图。图4A及图4B为本专利技术实施例侦测控制电压以控制时钟信号切换相位的波形示意图。图5为本专利技术实施例一流程的流程图。其中，附图标记说明如下：10电源输出电路100充电泵102电压调节单元104时钟产生器106电压侦测单元CLK时钟信号V_ctrl控制电压V_out输出电压VDD输入电压210负载202反馈电路204放大器电路V_fb反馈信号C1、C2电容SW1～SW8开关GND地端CLK1正相时钟信号CLK2反相时钟信号V_det预设电压50流程500～508步骤具体实施方式请参考图1，图1为本专利技术实施例一电源输出电路10的示意图。如图1所示，电源输出电路10包括一充电泵(ChargePump)100、一电压调节单元(VoltageRegulator)102、一时钟产生器104及一电压侦测单元106。充电泵100可用来接收具有一运作频率的一时钟信号CLK，并输出一输出电压V_out。详细来说，充电泵100可包括多个电容，这些电容可通过时钟信号CLK的控制，在不同相位之间切换，进而在不同相位分别将不同电容的电荷提供给输出端的负载。电压调节单元102耦接于充电泵100，可输出一控制电压V_ctrl到充电泵100，以控制输出电压V_out。详细来说，当电源输出电路10启动时，可根据系统设定(如电压调节单元102内部电阻值的设定)，控制输出电压V_out上升到一预定电压值，随后维持在所述预定电压值。电压调节单元102具有一反馈电路结构，可从电源输出电路10的输出端接收输出电压V_out，并据此调整控制电压V_ctrl的大小，使得输出电压V_out维持在预定电压值。时钟产生器104耦接于充电泵100，可用来输出时钟信号CLK到充电泵100。时钟信号CLK泛指正相及/或反相时钟，用来控制充电泵100中每一开关的运作。电压侦测单元106耦接于时钟产生器104及电压调节单元102，可用来侦测控制电压V_ctrl，并根据控制电压V_ctrl的大小，控制时钟产生器104调整时钟信号CLK的运作频率。更明确来说，时钟产生器104可根据控制电压V_ctrl的大小来决定时钟信号CLK相位切换的时间点。请参考图2，图2为电源输出电路10的一种实施方式的示意图。在图2中，充电泵100与电压调节单元102均接收一输入电压VDD。此外，一负载210并未包含在电源输出电路10内，但绘示在图2中以方便说明。如图2所示，电压调节单元102包括一反馈电路202及一放大器电路204。反馈电路202可从充电泵100接收输出电压V_out，并据此产生一反馈信号V_fb，放大器电路204再根据反馈信号V_fb，调整控制电压V_ctrl的大小，以控制输出电压V_out维持在预定电压值。详细来说，反馈电路202可由一可变电阻或多个分压电阻所构成，以对输出电压V_out进行分压以后产生反馈信号V_fb。接着，放大器电路204的一输入端从反馈电路202接收反馈信号V_fb，另一输入端则接收一参考电压V_ref，由于放大器电路204为负反馈的结构，两输入端之间为虚短路(virtualshort)，使得反馈信号V_fb的大小等于参考电压V_ref的大小，放大器电路204并输出控制电压V_ctrl到充电泵100。通过上述反馈机制，电压调节单元102可控制充电泵100的输出电压V_out维持在定值。请参考图3，图3为充电泵100的一种实施方式的示意图。如图3所示，充电泵100包括电容C1、C2及开关SW1～SW8。电容C1及C2的一端分别通过开关SW2及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源输出电路，包括：一充电泵，用来接收具有一运作频率的一时钟信号，并输出一输出电压；一电压调节单元，耦接于所述充电泵，用来输出一控制电压到所述充电泵，以控制所述输出电压；一时钟产生器，耦接于所述充电泵，用来输出所述时钟信号到所述充电泵；以及一电压侦测单元，耦接于所述时钟产生器及所述电压调节单元，用来侦测所述控制电压，并根据所述控制电压的大小，控制所述时钟产生器调整所述时钟信号的运作频率。

【技术特征摘要】
2015.12.10 US 62/265,9681.一种电源输出电路，包括：一充电泵，用来接收具有一运作频率的一时钟信号，并输出一输出电压；一电压调节单元，耦接于所述充电泵，用来输出一控制电压到所述充电泵，以控制所述输出电压；一时钟产生器，耦接于所述充电泵，用来输出所述时钟信号到所述充电泵；以及一电压侦测单元，耦接于所述时钟产生器及所述电压调节单元，用来侦测所述控制电压，并根据所述控制电压的大小，控制所述时钟产生器调整所述时钟信号的运作频率。2.如权利要求1所述的电源输出电路，其特征在于，所述电压侦测单元判断所述控制电压是否大于一预设电压，并在所述控制电压大于所述预设电压时，控制所述时钟产生器切换所述时钟信号的相位。3.如权利要求1所述的电源输出电路，其特征在于，所述充电泵包括：一第一电容及一第二电容，用来抬升一输入电压以产生所述输出电压；以及多个开关，用来根据所述时钟信号的控制，切换所述第一电容及所述第二电容的耦接方式。4.如权利要求3所述的电源输出电路，其特征在于，在一第一相位中，所述时钟信号控制所述第一电容耦接于一电源输入端与一地端之间，使所述第一电容接收所述输入电压并存储来自于所述输入电压的一电量。5.如权利要求4所述的电源输出电路，其特征在于，在一第二相位中，所述时钟信号控制所述第一电容耦接于一电源输出端与所述电压调节单元之间，以将所述第一电容所存储的电量输出而产生所述输出电压。6.如权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑家麒，
申请(专利权)人：矽创电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71