具有低涟波输出信号的电荷泵电压调整器与相关控制方法技术

一种电荷泵电压调整器，包括：电荷泵电路、分压电路、模式决定电路、除频电路与选择电路。电荷泵电路接收一振荡信号并产生一输出信号。分压电路接收输出信号并产生第一分压与第二分压。模式决定电路决定电荷泵电压调整器操作于泵模式或检测模式，并产生一第一控制信号。其中，于泵模式时，泵致能信号激活并且选择电路将时钟脉冲信号转换为振荡信号；以及于检测模式时，检测置能信号激活且除频电路根据第一控制信号产生检测信号，使得选择电路将检测信号转换为振荡信号。

【技术实现步骤摘要】
具有低涟波输出信号的电荷泵电压调整器与相关控制方法
本专利技术涉及一种电荷泵电压调整器(chargepumpregulator)，且尤其涉及一种具有低涟波输出信号的电荷泵电压调整器(chargepumpregulatorwithsmallrippleoutputsignal)与相关控制方法。
技术介绍
请参照图1A与图1B，其所绘示为公知的电荷泵电压调整器及其相关信号示意图。电荷泵电压调整器100包括：一电荷泵电路110与一反馈检测器(feedbackdetector)120。电荷泵电压调整器100产生的输出信号Vout可输出至大容量电容器(bulkcapacitor)C与负载(load)150。其中，电荷泵电路110的时钟脉冲输入端CK接收一振荡信号Osc并产生一输出信号Vout。当振荡信号Osc维持在固定的电平时，输出信号Vout会逐渐下降；反之，当振荡信号Osc在高低电平变化时，根据振荡信号Osc的信号边沿(signaledge)，例如上升沿(risingedge)或下降沿(fallingedge)，即可使输出信号Vout逐渐上升。再者，反馈检测器120包括由电阻R1与电阻R2所组成的分压电路(voltagedividingcircuit)、比较器(comparator)122与一与非门(NANDgate)124。分压电路接收输出信号，并产生反馈信号Vfb；比较器122的负输入端接收反馈信号Vfb，正输入端接收参考电压Vref，输出端产生控制信号Vco1；与非门124的第一输入端接收一时钟脉冲信号CLK，第二输入端接收控制信号Vco1，输出端产生振荡信号Osc。由分压电路可知，Vfb＝(R2×Vout)/(R1+R2)。因此，输出信号Vout上升时，反馈信号Vfb也会上升；输出信号Vout下降时，反馈信号Vfb也会下降。再者，当反馈信号Vfb大于参考电压Vref时，控制信号Vco1为低电平且振荡信号Osc维持在高电平，因此输出电压Vout逐渐下降。反之，当反馈信号Vfb小于参考电压Vref时，控制信号Vco1为高电平且振荡信号Osc与反相的时钟脉冲信号相同，因此振荡信号Osc的信号边沿将使得输出电压Vout逐渐上升。当电荷泵电压调整器100到达稳态时，输出信号Vout会维持在一目标电压(targetvoltage)附近，而此目标电压为Vref×(1+R1/R2)。如图1B所示，于时间点t1之前，反馈信号Vfb小于参考电压Vref，使得输出电压Vout逐渐上升。于时间点t1之后，反馈信号Vfb会到达参考电压Vref附近，并使得输出电压Vout维持在目标电压附近，此目标电压为Vref×(1+R1/R2)。由于反馈信号Vfb有时会大于参考电压Vref，有时会小于参考电压Vref，使得输出信号Vout会有涟波产生。举例来说，当R1/R2等于4、参考电压Vref为1.2V且输出电压Vout为6V时，输出电压Vout的峰对峰涟波电压(peak-to-peakripplevoltage)约为563mV。请参照图1B的局部区域A的放大图。理论上，反馈信号Vfb小于参考电压Vref时(时间点ta)，比较器122的控制信号Vco1应该转换为高电平，使得振荡信号Osc在高低电平变化，并使得输出信号Vout逐渐上升。然而，由于比较器122的输出延迟(outputdelay)，比较器122的控制信号Vco1直到时间点tb才切换为高电平。因此，时间点ta至时间点tb，振荡信号Osc仍维持在高电平，而输出信号Vout会持续下降ΔVi。换言之，时间点ta至时间点tb的区间I可称为比较器延迟区间I(comparatordelayperiod)，会造成输出信号Vout额外的下降ΔVi的电压。再者，于时间点tb时，虽然比较器122的控制信号Vco1已经转换为高电平。然而，由于时钟脉冲信号CLK还在低电平，所以振荡信号Osc仍维持在高电平，而输出信号Vout会持续下降ΔVii。一直到时间点tc时，时钟脉冲信号CLK切换为高电平，而振荡信号Osc才开始切换电平，并使得输出信号Vout开始上升。换言之，时间点tb至时间点tc的区间II可称为致能电荷泵电路延迟区间II(enablepumpdelayperiod)，会造成输出信号Vout额外的下降ΔVii的电压。再者，于时间点td时，比较器122的控制信号Vco1转换为低电平，代表输出信号Vout已不需要再上升。然而，由于时钟脉冲信号CLK还在高电平，所以造成振荡信号Osc会产生一个上升沿，并使得输出信号Vout在时间点td至时间点te的区间仍会上升ΔViii。换言之，时间点td至时间点te的区间III可称之为禁能电荷泵电路延迟区间III(disablepumpdelayperiod)，会造成输出信号Vout额外的上升ΔViii的电压。由以上的说明可知，比较器延迟区间I与致能电荷泵电路延迟区间II会造成输出信号Vout过度下降。而禁能电荷泵电路延迟区间III会造成输出信号Vout过度上升。由于输出信号Vout的过度下降以及过度上升，将造成输出电压Vout的峰对峰涟波电压过大。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出一种具有低涟波输出信号的电荷泵电压调整器与相关控制方法，用以解决致能电荷泵电路延迟区间以及禁能电荷泵电路延迟区间所造成的输出信号Vout过度上升与下降之问题，并且有效地降低输出信号Vout的涟波。本专利技术涉及一种电荷泵电压调整器，包括：一电荷泵电路，具有一时钟脉冲输入端接收一振荡信号以及一输出端产生一输出信号；一分压电路，接收该输出信号并产生一第一分压与一第二分压；一模式决定电路，接收该第一分压与该第二分压，并据以决定一泵模式或者一检测模式；其中，该模式决定电路输出一第一控制信号，并且于该泵模式时激活一泵致能信号，以及，于该检测模式时激活一检测致能信号；一除频电路，接收该检测致能信号与该第一控制信号；其中，当该检测致能信号激活时，该除频电路根据该第一控制信号产生一检测信号，且该第一控制信号的频率倍数于该检测信号的频率；以及一选择电路，接收该检测信号、一时钟脉冲信号以及该泵致能信号；其中，当泵致能信号激活时，该选择电路将该时钟脉冲信号转换为该振荡信号；以及当该泵致能信号未激活时，该选择电路将该检测信号转换为该振荡信号。本专利技术涉及一种电荷泵电压调整器，包括：一电荷泵电路，具有一时钟脉冲输入端接收一振荡信号以及一输出端产生一输出信号；一分压电路，接收该输出信号并产生一第一分压；一模式决定电路，接收该第一分压，并据以决定一泵模式或者一检测模式；其中，该模式决定电路输出一第一控制信号，并且于该泵模式时激活一泵致能信号，以及，于该检测模式时激活一检测致能信号；一除频电路，接收该检测致能信号与该第一控制信号；其中，当该检测致能信号激活时，该除频电路根据该第一控制信号产生一检测信号，且该第一控制信号的频率倍数于该检测信号的频率；以及一选择电路，接收该检测信号、一时钟脉冲信号以及该泵致能信号；其中，当泵致能信号激活时，该选择电路将该时钟脉冲信号转换为该振荡信号；以及当该泵致能信号未激活时，该选择电路将该检测信号转换为该振荡信号。本专利技术涉及一种控制电荷泵电压调整器的方法，用以根据该电荷泵电压调整器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电荷泵电压调整器，包括：一电荷泵电路，具有一时钟脉冲输入端接收一振荡信号以及一输出端产生一输出信号；一分压电路，接收该输出信号并产生一第一分压与一第二分压；一模式决定电路，接收该第一分压与该第二分压，并据以决定一泵模式或者一检测模式；其中，该模式决定电路输出一第一控制信号，并且于该泵模式时激活一泵致能信号，以及，于该检测模式时激活一检测致能信号；一除频电路，接收该检测致能信号与该第一控制信号；其中，当该检测致能信号激活时，该除频电路根据该第一控制信号产生一检测信号，且该第一控制信号的频率倍数于该检测信号的频率；以及一选择电路，接收该检测信号、一时钟脉冲信号以及该泵致能信号；其中，当泵致能信号激活时，该选择电路将该时钟脉冲信号转换为该振荡信号；以及当该泵致能信号未激活时，该选择电路将该检测信号转换为该振荡信号。

【技术特征摘要】
2014.04.02 US 61/973,8521.一种电荷泵电压调整器，包括：一电荷泵电路，具有一时钟脉冲输入端接收一振荡信号以及一输出端产生一输出信号；一分压电路，接收该输出信号并产生一第一分压与一第二分压；一模式决定电路，接收该第一分压与该第二分压，并据以决定一泵模式或者一检测模式；其中，该模式决定电路输出一第一控制信号，并且于该泵模式时激活一泵致能信号，以及，于该检测模式时激活一检测致能信号；一除频电路，接收该检测致能信号与该第一控制信号；其中，当该检测致能信号激活时，该除频电路根据该第一控制信号产生一检测信号，且该第一控制信号的频率倍数于该检测信号的频率；以及一选择电路，接收该检测信号、一时钟脉冲信号以及该泵致能信号；其中，当泵致能信号激活时，该选择电路将该时钟脉冲信号转换为该振荡信号；以及当该泵致能信号未激活时，该选择电路将该检测信号转换为该振荡信号。2.如权利要求1所述的电荷泵电压调整器，其中于该电荷泵电路中，当该振荡信号维持在一固定的电平时，该输出信号逐渐下降；以及，当该振荡信号在高低电平变化时，根据该振荡信号的多个信号边沿，该输出信号逐渐上升。3.如权利要求1所述的电荷泵电压调整器，其中于该分压电路中，该输出信号、该第一分压与该第二分压之间维持固定的一比例关系，且该输出信号大于该第二分压，该第二分压大于该第一分压。4.如权利要求3所述的电荷泵电压调整器，其中该分压电路包括串接于该电荷泵电路的该输出端与一接地电压之间的一第一电阻、一第二电阻与一第三电阻，且该第一电阻与该第二电阻连接的一第一节点可产生该第二分压，且该第二电阻与该第三电阻连接的一第二节点产生该第一分压。5.如权利要求1所述的电荷泵电压调整器，其中该模式决定电路包括：一第一比较器，具有一正输入端接收一参考电压，一负输入端接收该第二分压，一输出端产生一第二控制信号；一第二比较器，具有一正输入端接收该第一分压，一负输入端接收该参考电压，一输出端产生该第一控制信号；以及一SR锁存器，具有一设定端接收该第一控制信号，一重置端接收该第二控制信号，一输出端产生该检测致能信号，一反相输出端产生该泵致能信号。6.如权利要求1所述的电荷泵电压调整器，其中该除频电路包括：一异或门，具有一第一输入端接收该检测致能信号，一第二输入端接收该检测信号；以及一D型触发器，具有一输入端连接至该异或门的一输出端，一重置端接收该检测致能信号，一时钟脉冲输入端接收该第一控制信号，一输出端产生该检测信号；其中，该D型触发器为负沿激发，且该检测致能信号未激活时该D型触发器被重置。7.如权利要求1所述的电荷泵电压调整器，其中该除频电路包括：一除2计数器，具有一致能端接收该检测致能信号，具有一计数端接收该第一控制信号，一输出端产生该检测信号。8.如权利要求1所述的电荷泵电压调整器，其中该选择电路包括：一与门，具有一第一输入端接收该泵致能信号，一第二输入端接收该时钟脉冲信号；一或非门，具有一第一输入端连接至该与门的一输出端，一第二输入端接收该检测信号，一输出端产生该振荡信号。9.如权利要求1所述的电荷泵电压调整器，其中该选择电路包括：一多路复用器，具有一第一输入端接收该时钟脉冲信号，一第二输入端接收该检测信号，一选择端接收该泵致能信号，一输出端产生该振荡信号。10.一种电荷泵电压调整器，包括：一电荷泵电路，具有一时钟脉冲输入端接收一振荡信号以及一输出端产生一输出信号；一分压电路，接收该输出信号并产生一第一分压；一模式决定电路，接收该第一分压，并据以决定一泵模式或者一检测模式；其中，该模式决定电路输出一第一控制信号，并且于该泵模式时激活一泵致能信号，以及，于该检测模式时激活一检测致能信号；一除频电路，接收该检测致能信号与该第一控制信号；其中，当该检测致能信号激活时，该除频电路根据该第一控制信号产生一检测信号，且该第一控制信号的频率倍数于该检测信...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵启意，
申请(专利权)人：力旺电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71