本实用新型专利技术涉及集成电路领域，公开了一种电源自适应的电荷泵装置，包含第一模拟开关、第二模拟开关、第三模拟开关、第四模拟开关及其驱动电路；第三模拟开关的驱动电路包含：第一反相器、第二反相器、第一缓冲电路、第一电平转换电路、第一PMOS管和第一NMOS管；第一PMOS管的驱动由工作在0与VDD之间的反相器构成，第一NMOS管的驱动由工作在-VSS与VOUT之间的反相器构成。第一PMOS管和第一NMOS管可以被分开驱动，避免之间直通，使得第三模拟开关的驱动电路在高压时可安全可靠地工作，使得耳放电路的电源电压应用范围更广。
【技术实现步骤摘要】
一种电源自适应的电荷泵装置
[0001 ] 本技术涉及集成电路领域，特别涉及电源自适应的电荷泵装置。
技术介绍
在耳机功率放大器(简称“耳放”)的设计中，由于大多数耳机采用单电源供电，传统的做法是将输出电压的直流偏置点设定在最高工作电压的一半，也就是VDD/2，然后通过隔直电容得到所需的音频信号，为了优化耳机的低频特性，需要使用容量很大的隔直电容。当耳放在启动时，需要先对隔直电容充电，在充电时将会产生爆音(简称“pop音”，一种电流冲击的声音)，并且大电容也会浪费耳放有限的印刷电路板(Printed circuit board,简称“PCB板”)空间。为了解决这个问题，现有的技术是将输出电压的直流偏置点设定在零电位，不经过隔直电容直接驱动耳机，这就需要一个轨对轨的电源，该电源可通过单电源由负压电荷泵产生，目前耳放电路由于应用广泛，其电源电压需要在1.5~5.5V范围内，那么该电压轨将达到3V~11V，为了兼顾各种电源电压的需要，必须在电荷泵的设计中对关键电路做耐压处理。目前应用较为普遍的负压电荷泵电路如图1所示，MPl与丽I~丽3为功率开关管，Φ1与Φ2、Φ3与Φ4为非重叠时钟，如图2所示。当Φ1=1时，MPl与丽I同时打开，丽2和丽3同时关闭，VDD对飞电容Cf充电；当Φ 1=0时，MPl与丽I同时关闭，丽2和丽3同时打开，飞电容Cf对储能电容Cp充电，经过若干个时钟周期后，Cp端电压-VSS=-VDD。 从图1与图2中可以看出，对于MPl和丽2以及驱动信号Φ1与Φ2，采用标准的CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)电路即可实现。而要实现丽I管的开关动作，需要栅驱动信号Φ3从-VSS~VDD变化，这就需要丽I管的驱动反相器能够在-VSS~VDD之间工作，当电荷泵空载时-VSS=-VDD,所以每个反相器需要承受2VDD的耐压，为了保证各反相器能工作在安全电压下，VDD电压不能太高，也就是说当VDD应用在高压电源如5.5V时，丽I管的驱动反相器可能被击穿。而当电源VDD应用在低压电源如1.5V时，考虑到带载情况，VSS电压可能会降低到-1V之内，对于丽3的驱动信号Φ4，其驱动反相器可能会不能开启，因此目前使用的负压电荷泵电路技术其实限制了耳放电源的应用范围。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电源自适应的电荷泵装置，使得耳放电路的电源电压应用范围更广。为解决上述技术问题，本技术的实施方式提供了一种电源自适应的电荷泵装置，包含:第一模拟开关、第二模拟开关、第三模拟开关、第四模拟开关及其驱动电路?’另外，所述第三模拟开关的驱动电路包含:第一反相器、第二反相器、第一缓冲电路、第一电平转换电路、第一 P沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体PMOS管和第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体NMOS管；所述第一反相器的输入端为所述第三模拟开关的驱动电路输入端，所述第一反相器的输出端分别与所述第一缓冲电路的输入端和所述第一电平转换电路的输入端相连；所述第一缓冲电路的输出端与所述第一 PMOS管的栅极相连；所述第一电平转换电路的输出端与所述第二反相器的输入端相连，所述第二反相器的输出端与所述第一 NMOS管的栅极相连；所述第一电平转换电路的电源端与所述第二反相器的电源端分别连接内部低压电源VOUT ；[0011 ] 所述第一 PMOS管的漏极与所述第一 NMOS管的漏极相连作为所述第三模拟开关的驱动电路输出端。本技术实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于:改进了现有电荷泵装置中第三模拟开关的驱动电路，将产生第三模拟开关驱动信号Φ3的第一 PMOS管和第一 NMOS管分别驱动，并设计了一个内部低压电源V0UT，以满足第一 PMOS管和第一NMOS管栅耐压的要求，第一 PMOS管的驱动由工作在O与VDD之间的反相器构成，也就是第一缓冲电路构成，第一 NMOS管的驱动由工作在-VSS与VOUT之间的第二反相器构成，其中，第一电平转换电路(简称=Level-Shift电路)用于实现输入信号的高低电平转换，这样，每个反相器承受的压力范围减小，均可工作在安全电压下。所以当第三模拟开关的驱动电路的输入信号在O与VDD之间跳动时，能实现Φ3在-VSS?VDD之间动作，而且能避免第一PMOS管和第一 NMOS管之间直通，使得第三模拟开关的驱动电路在高压电源时也可以正常可靠地工作，扩大了耳放电源电压的应用范围。作为进一步改进，所述第四模拟开关的驱动电路中包含:第三反相器、第二电平转换电路、选择电路和第二缓冲电路；所述第三反相器的输入端为所述第四模拟开关的驱动电路输入端，所述第三反相器的输出端与所述第二电平转换电路的输入端相连，所述第二电平转换电路的输出端与所述第二缓冲电路的输入端相连，所述第二电平转换电路的电源端与所述VOUT相连；所述选择电路包含:第二 PMOS管和第二 NMOS管；所述第二 PMOS管的栅极和所述第二 NMOS管的栅极分别与上电复位POR电路相连，所述第二 PMOS管的漏极和所述第二 NMOS管的漏极分别与所述第二缓冲电路的电源端相连，所述第二 PMOS管的源极与所述VOUT相连，所述第二 NMOS管的源极与OV相连；其中，所述POR电路根据电源电压VDD的高低，连通所述第二 PMOS管或所述第二NMOS 管；所述第二缓冲电路的输出端为所述第四模拟开关的驱动电路输出端。改进了第四模拟开关的驱动电路，其中不仅同样利用了 V0UT，还利用了 POR电路判断电源电压VDD的高低，将第四模拟开关的驱动电路接入两个不同的工作电压，当耳放电路是用低压电源供电时，将第四模拟开关的驱动信号Φ4工作在-VSS?VOUT之间，保证第四模拟开关的驱动电路中各MOS管达到开启电压；当耳放电路是用高压电源供电时，驱动信号Φ4工作在-VSS?O之间，保证第四模拟开关的驱动电路中各驱动MOS管在安全电压下工作，使得第四模拟开关的驱动电路无论在高压或是低压下工作，所有器件均正常可靠，进一步扩大了耳放电路电源电压的应用范围。作为进一步改进，所述第二缓冲电路中包含四个反相器，各反相器串联连接，使得驱动信号Φ4得以被更好地整形。作为进一步改进，所述第二电平转换电路的电源端为所述第二电平转换电路中PMOS管的源极。限制第二电平转换电路中的PMOS管的源极上限为V0UT，保证第二电平转换电路的安全工作。作为进一步改进，所述VOUT的产生电路中包含:P0R电路、第三PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、电阻和电容；所述POR电路与所述第三PMOS管的栅极相连，所述第三PMOS管的源极分别与所述第四NMOS管的漏极、所述第三NMOS管的源极和其漏极相连，所述第三NMOS管的源极分别与所述第五NMOS管的漏极和其栅极相连，所述第五NMOS管的源极分别与所述第六NMOS管的漏极和其栅极相连；所述第六NMOS管的源极与所述电阻的一端及所述电容的一端分别相连；所述第三PMOS管的漏极、所述第四NMOS管的源极、所述电阻的另一端与所述电容的另一端分别相连作为所述VOUT的产生电路的输出端；其中，所述POR电路本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电源自适应的电荷泵装置，包含：第一模拟开关、第二模拟开关、第三模拟开关、第四模拟开关及其驱动电路；其特征在于，所述第三模拟开关的驱动电路包含：第一反相器、第二反相器、第一缓冲电路、第一电平转换电路、第一P沟道金属‑氧化物‑半导体场效应晶体PMOS管和第一N沟道金属‑氧化物‑半导体场效应晶体NMOS管；所述第一反相器的输入端为所述第三模拟开关的驱动电路输入端，所述第一反相器的输出端分别与所述第一缓冲电路的输入端和所述第一电平转换电路的输入端相连；所述第一缓冲电路的输出端与所述第一PMOS管的栅极相连；所述第一电平转换电路的输出端与所述第二反相器的输入端相连，所述第二反相器的输出端与所述第一NMOS管的栅极相连；所述第一电平转换电路的电源端与所述第二反相器的电源端分别连接内部低压电源VOUT；所述第一PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极相连作为所述第三模拟开关的驱动电路输出端。
【技术特征摘要】
1.一种电源自适应的电荷泵装置,包含:第一模拟开关、第二模拟开关、第三模拟开关、第四模拟开关及其驱动电路；其特征在于， 所述第三模拟开关的驱动电路包含:第一反相器、第二反相器、第一缓冲电路、第一电平转换电路、第一 P沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体PMOS管和第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体NMOS管； 所述第一反相器的输入端为所述第三模拟开关的驱动电路输入端，所述第一反相器的输出端分别与所述第一缓冲电路的输入端和所述第一电平转换电路的输入端相连； 所述第一缓冲电路的输出端与所述第一 PMOS管的栅极相连； 所述第一电平转换电路的输出端与所述第二反相器的输入端相连，所述第二反相器的输出端与所述第一 NMOS管的栅极相连； 所述第一电平转换电路的电源端与所述第二反相器的电源端分别连接内部低压电源VOUT ； 所述第一 PMOS管的漏极与所述第一 NMOS管的漏极相连作为所述第三模拟开关的驱动电路输出端。2.根据权利要求1所述的电源自适应的电荷泵装置，其特征在于，所述第四模拟开关的驱动电路中包含:第三反相器、第二电平转换电路、电源选择电路和第二缓冲电路； 所述第三反相器 的输入端为所述第四模拟开关的驱动电路输入端，所述第三反相器的输出端与所述第二电平转换电路的输入端相连，所述第二电平转换电路的输出端与所述第二缓冲电路的输入端相连，所述第二电平转换电路的电源端与所述VOUT相连； 所述电源选择电路包含:第二 PMOS管和第二 NMOS管；所述第二 PMOS管的栅极和所述第二 NMOS管的栅极分别与上电复位POR电路相连，所述第二 PMOS管的漏极和所述第二 NMOS管的漏极分别与所述第二缓冲电...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐光煜，郑欣，陈友福，罗建军，周塔，
申请(专利权)人：上海智浦欣微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31
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