多级高压电荷泵电路制造技术

本实用新型专利技术提出一种多级高压电荷泵电路，包括至少两级电荷泵单元，每一级电荷泵单元分别通过各自的开关选择单元选择输入电压，所述电荷泵电路的输入电压VDD、VSS分别连接至每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别连接至后面每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别通过输出开关连接至所述电荷泵电路的输出电压，于是可以根据输出电压和负载能力的要求来选择电荷泵单元数目，从而灵活切换升压倍数，提高工作效率，并且通过采用中压器件和片上电容，节省芯片面积和系统成本。

Multistage high voltage charge pump circuit

The utility model provides a multi-stage high-voltage charge pump circuit, which comprises at least two charge pump units. Each charge pump unit selects the input voltage through its own switch selection unit. The input voltage VDD and VSS of the charge pump circuit are respectively connected to the switch selection unit of each charge pump unit, and each stage of the charge pump unit is electrically charged. The output voltage of the charge pump unit is connected to the switch selection unit of each subsequent charge pump unit, and the output voltage of each charge pump unit is connected to the output voltage of the charge pump circuit through the output switch, so the number of charge pump units can be selected according to the requirements of the output voltage and the load capacity, and the number of charge pump units can be selected from the output voltage of the charge pump unit. Flexible switching of boost multiple can improve work efficiency, and by using medium voltage devices and on-chip capacitors, chip area and system cost can be saved.

【技术实现步骤摘要】
多级高压电荷泵电路
本技术涉及一种多级高压电荷泵电路。
技术介绍
LCD（液晶显示）驱动芯片中，GATE（栅极）扫描信号用于开启和关断TFT（薄膜晶体管）开关管，其中高电平VGH可以达到20V，低电平VGL可以达到-15V，通常使用电荷泵电路来产生这两个电压。一种现有电荷泵电路的做法是使用高压器件和片外电容来产生前述电压，这会导致芯片面积的增加和系统整体成本的上升；另一种现有电荷泵电路使用中压器件和片上电容来产生前述电压，但是由于采用固定的电荷泵单元数目，只能实现固定的升压倍数，例如两倍升压只能从VDD~VSS升高到2VDD~VDD，三倍升压只能从VDD~VSS升高到3VDD~2VDD…其升压倍数不能灵活切换，因而导致工作效率较低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多级高压电荷泵电路，灵活切换升压倍数，提高工作效率，节省芯片面积和系统成本。基于以上考虑，本技术提供一种多级高压电荷泵电路，包括至少两级电荷泵单元，每一级电荷泵单元分别通过各自的开关选择单元选择输入电压，所述电荷泵电路的输入电压VDD、VSS分别连接至每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别连接至后面每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别通过输出开关连接至所述电荷泵电路的输出电压。优选的，所述每一级电荷泵单元采用中压器件和片上电容。优选的，所述每一级电荷泵单元的两个输入电压之间的压差符合所述中压器件和片上电容的工作电压范围。优选的，所述每一级电荷泵单元的两个输入电压之间的压差不超过VDD。优选的，所述每一级电荷泵单元包括主电荷泵单元和辅助电荷泵单元，所述辅助电荷泵单元用于为各自的主电荷泵单元提供时钟信号。优选的，所述多级高压电荷泵电路还包括倍数选择单元，用于分别为每一级电荷泵单元的开关选择单元和输出开关提供控制信号。优选的，所述多级高压电荷泵电路为四级高压电荷泵电路，所述四级高压电荷泵电路的输出电压为输入电压的两倍至五倍。本技术的多级高压电荷泵电路，包括至少两级电荷泵单元，每一级电荷泵单元分别通过各自的开关选择单元选择输入电压，所述电荷泵电路的输入电压VDD、VSS分别连接至每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别连接至后面每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别通过输出开关连接至所述电荷泵电路的输出电压，于是可以根据输出电压和负载能力的要求来选择电荷泵单元数目，从而灵活切换升压倍数，提高工作效率，并且通过采用中压器件和片上电容，节省芯片面积和系统成本。附图说明通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本技术某些原理的具体实施方式，本技术所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。图1为本技术的多级高压电荷泵电路的示意图；图2为本技术的多级高压电荷泵电路的五倍升压模式的部分示意图；图3为本技术的多级高压电荷泵电路的辅助电荷泵单元的示意图；图4为本技术的多级高压电荷泵电路的开关选择单元的示意图。具体实施方式为解决上述现有技术中的问题，本技术提供一种多级高压电荷泵电路，包括至少两级电荷泵单元，每一级电荷泵单元分别通过各自的开关选择单元选择输入电压，所述电荷泵电路的输入电压VDD、VSS分别连接至每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别连接至后面每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别通过输出开关连接至所述电荷泵电路的输出电压，于是可以根据输出电压和负载能力的要求来选择电荷泵单元数目，从而灵活切换升压倍数，提高工作效率，并且通过采用中压器件和片上电容，节省芯片面积和系统成本。在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本技术一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本技术的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本技术的所有实施例。可以理解，在不偏离本技术的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本技术的范围由所附的权利要求所限定。本技术的多级高压电荷泵电路包括至少两级电荷泵单元，图1示出的一个实施例是以四级电荷泵单元CP1、CP2、CP3、CP4为例，其中每一级电荷泵单元CP1、CP2、CP3、CP4分别通过各自的开关选择单元PS1、PS2、PS3、PS4选择输入电压VP、VN，每一级电荷泵单元的输出电压VCP=(VP-VN)+VP。所述电荷泵电路的输入电压VDD、VSS分别连接至每一级电荷泵单元的开关选择单元PS1、PS2、PS3、PS4，前三级电荷泵单元的输出电压VCP1、VCP2、VCP3分别连接至后面每一级电荷泵单元的开关选择单元PS2、PS3、PS4，因此：第一级电荷泵单元CP1的输入电压VP1、VN1只有VDD和VSS两个选择，第一级电荷泵单元CP1的输出电压VCP1=(VDD-VSS)+VDD=2VDD；第二级电荷泵单元CP2的输入电压VP2、VN2有三个选择，即VDD、VSS和VCP1；第三级电荷泵单元CP3的输入电压VP3、VN3有四个选择，即VDD、VSS、VCP1和VCP2；第四级电荷泵单元CP4的输入电压VP4、VN4有五个选择，即VDD、VSS、VCP1、VCP2和VCP3。每一级电荷泵单元的输出电压VCP1、VCP2、VCP3、VCP4分别通过输出开关S1、S2、S3、S4连接至电荷泵电路的输出电压VOUT，也就是说，输出开关S1、S2、S3、S4分别决定每一级电荷泵单元的输出电压VCP1、VCP2、VCP3、VCP4是否连接到最终输出电压总线VOUT上，于是可以根据输出电压和负载能力的要求来选择电荷泵单元数目，从而灵活切换升压倍数，提高工作效率。还是以前述四级电荷泵单元为例进行分析，具体如何分别实现两倍至五倍升压模式：（1）两倍模式VP1=VP2=VP3=VP4=VDDVN1=VN2=VN3=VN4=VSSS1~S4闭合VCP1=VCP2=VCP3=VCP4=2VDDVOUT=VCP1&VCP2&VCP3&VCP4=2VDD（2）三倍模式VP1=VDD,VP2=VCP1,VP3=VDD,VP4=VCP3VN1=VSS,VN2=VDD,VN3=VSS,VN4=VDDS1断路，S2闭合，S3断路，S4闭合VCP1=2VDD,VCP2=3VDD,VCP3=2VDD,VCP4=3VDDVOUT=VCP2&VCP4=3VDD（3）四倍模式（三种实现方式）四倍模式A（双单元生成2VDD）VP1=VDD,VP2=VDD,VP3=VCP1&VCP2,VP4=VCP3VN1=VSS,VN2=VSS,VN3=VDD,VN4=VCP1&VCP2S1断路，S2断路，S3断路，S4闭合VCP1=2VDD,VCP2=2VDD,VCP3=3VDD,VCP4=4VDDVOUT=VCP4=4VDD四倍模式B（双单元生成3VDD）VP1=VDD,VP2=VCP1,VP3=VCP1,VP4=VCP2&VCP3VN1=VSS,VN2=VDD,VN3=VDD,VN4=VCP1S1断路，S2断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级高压电荷泵电路，包括至少两级电荷泵单元，其特征在于，每一级电荷泵单元分别通过各自的开关选择单元选择输入电压，所述电荷泵电路的输入电压VDD、VSS分别连接至每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别连接至后面每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别通过输出开关连接至所述电荷泵电路的输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种多级高压电荷泵电路，包括至少两级电荷泵单元，其特征在于，每一级电荷泵单元分别通过各自的开关选择单元选择输入电压，所述电荷泵电路的输入电压VDD、VSS分别连接至每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别连接至后面每一级电荷泵单元的开关选择单元，每一级电荷泵单元的输出电压分别通过输出开关连接至所述电荷泵电路的输出电压。2.如权利要求1所述的多级高压电荷泵电路，其特征在于，所述每一级电荷泵单元采用中压器件和片上电容。3.如权利要求2所述的多级高压电荷泵电路，其特征在于，所述每一级电荷泵单元的两个输入电压之间的压差符合所述中压器件和片上电容的工作电...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁启源，王富中，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31