一种减小输出电压纹波的开环电荷泵电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种减小输出电压纹波的开环电荷泵电路，开环电荷泵电路包括：过压保护信号产生模块、用于产生开关时钟信号的工作时钟产生模块、升压控制信号产生模块、升压模块以及输出电压纹波控制模块，其中，过压保护信号产生模块的输入端与升压模块的输出端连接、输出端与升压控制信号产生模块的输入端连接；工作时钟产生模块的输出端与升压控制信号产生模块的输入端连接；升压控制信号产生模块的输出端与升压模块的输入端连接；输出电压纹波控制模块的输入端与升压模块的输出端连接，其减小了升压模块生成的第一输出电压信号的纹波的同时提高了第一输出电压信号的纹波频率，相对于现有的开环电荷泵电路提高了电路的驱动能力和效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电子电路
，尤指一种开环电荷栗电路。
技术介绍
电荷栗型升压电路是便携式电子设备最常见的DC-DC(DirectCurrent，直流） 升压供电电路，相比电感型Boost升压电路，电荷栗型升压电路的EMI(ElectroMagnetic Interference，电磁干扰）性能更好，其是采用升压的栗电容来储存能量，通过控制电路控 制升压栗电容的充电/放电来达到升压并将能量转移输出的。 一般来说，电荷栗型升压电路分为闭环电荷栗电路和开环电荷栗电路，其中，闭环 电荷栗电路通过环路控制，输出一个比升压倍数略低的恒定的输出电压，而恒定的输出电 压是通过闭环的环路控制升压模块内部的开关管导通时的栅极电压来调整开关管的导通 电阻实现的。这样闭环电荷栗电路在工作时升压模块内部的开关管并不能完全导通，所以 闭环电荷栗电路最明显的缺点是转换效率和驱动能力都比较低，而且闭环电荷栗的控制电 路也比较复杂，整个电路的功耗和集成电路的芯片面积也都比较大。 典型的开环电荷栗电路如图1所示，由工作时钟产生模块200、过压保护信号产生 模块100、升压控制信号产生模块300以及升压模块400组成。其中，工作时钟产生模块200 产生升压模块400所需要的开关时钟信号卩^^^信号经升压控制信号产生模块300产生 升压控制信号Ve，升压模块400根据升压控制信号Ve控制升压模块400内部的开关管的完 全导通和截止，对升压的电荷栗电容CFmN(；1和CFmN(；2进行充放电，最终产生输出电压VQUT。 相比较闭环电荷栗电路内部开关管导通时的栅极电压是受环路控制，开环电荷栗 电路控制内部升压的开关管导通时栅极电压直接是最高电压（NM0S管）/最低电压（PM0S 管），开关管是充分导通的。充分导通的开关管导通电阻最小，所以开环电荷栗电路的驱动 能力会发挥到极致，同时开关管导通电阻最小，在升压模块400内部消耗的功率也最小，效 率也最高。所以相比闭环电荷栗电路，开环电荷栗电路的驱动能力和效率都大大提高。 从图1中还可以看出，为了限制开环电荷栗输出的最高电压，一般开环电荷栗电 路都有过压保护功能。过压保护信号产生模块100检测第一输出电压信号，当第一输出 电压信号超过保护阈值电压V_时，产生有效的过压保护信号VOT，过压保护信号V。^ 过升压控制信号产生模块300后，通过Vc控制升压模块400内部开关管停止升压工作，以 限制第一输出电压信号继续升高而达到过压保护的目的，停止升压工作后，第一输出电 压信号由于负载R_会逐渐降低，但当V_降低至撤销过压保护阈值电压V_时，过压 保护信号％/变为无效，升压控制信号Ve控制升压模块400内部开关管重新工作，输出电压 升高。如果第一输出电压信号￥_在VOTP1和VOTP2之间反复变化，则过压保护会反复被触发， 过压保护反复触发时的输出电压乂^和过压保护信号V的波形如图2所示。 由于开环电荷栗电路在工作时升压模块400内部的开关管都是充分导通的，但是 为了考虑开环电荷栗的驱动能力，因而在开环电荷栗电路的设计过程中一般不设置限流电 路或者将限流电路的限流电流值设置的比较大，这样当过压保护信号VOT变无效之后，在升 压模块400恢复升压工作的过程中内部开关管会流过很大的瞬态电流，从而第一输出电压 信号会在很短时间内冲高到触发过压保护使得过压保护信号V。/变为有效而重新开始 进行过压保护。然而从第一输出电压信号升高到产生有效过压保护信号VOT再到停止升压 的过程中都会出现一定的延时，又由于开环电荷栗电路恢复工作时给升压的电荷栗电流的 充放电电流很大，导致过压保护时输出电压纹波很大，这样过压保护后第一输出电压信号 就需要更长的时间才能降低到撤销过压保护阈值电压VOTP2，降低了第一输出电压信号 的纹波频率。 如果第一输出电压信号的纹波过大，这样的开环电荷栗电路就不能对一些要 求小输出纹波的设备供电，而且输出电压纹波过大，也会降低开环电荷栗的驱动能力和效 率；另外，由于输出电压纹波过大导致的输出电压纹波频率降低也会对一些应用造成影响， 比如开环电荷栗电路对音频器件供电的话，开环电荷栗电路的输出电压纹波频率降低到低 于20kHz，则会对音频信号造成干扰，产生可听见的杂音，降低音质，因而一种能够降低输出 电压纹波的开环电荷栗电路称为了一种需求。
技术实现思路
针对上述问题，本技术旨在提供一种减小输出电压纹波的开环电荷栗电路， 其在原有的开环电荷栗电路的基础上增加了输出电压纹波控制模块，以解决第一输出电压 信号的纹波过大的问题。 本技术提供的技术方案如下： -种减小输出电压纹波的开环电荷栗电路，所述开环电荷栗电路包括：用于根据 所述开环电荷栗电路的第一输出电压信号生成过压保护信号的过压保护信号产生模块、用 于产生开关时钟信号的工作时钟产生模块、用于根据所述开关时钟信号和所述过压保护信 号生成升压控制信号的升压控制信号产生模块、用于根据所述升压控制信号实现对所述第 一输出电压信号控制的升压模块以及用于对所述第一输出电压信号进行纹波控制输出第 二输出电压信号的输出电压纹波控制模块，其中，所述过压保护信号产生模块的输入端与 所述升压模块的输出端连接、输出端与所述升压控制信号产生模块的输入端连接；所述工 作时钟产生模块的输出端与所述升压控制信号产生模块的输入端连接；所述升压控制信号 产生模块的输出端与所述升压模块的输入端连接；所述输出电压纹波控制模块的输入端与 所述升压模块的输出端连接。 在本技术方案中，通过输出电压纹波控制模块控制第一输出电压信号的纹波，当 然，在技术中，我们这里说到的控制第一输出电压信号的纹波即指减小第一输出电压 信号的纹波，这样只需要在原有的电荷栗的基础上添加输出电压纹波控制模块即可实现开 环电荷栗在一些纹波要求较小的应用中进行应用。 优选地，所述开环电荷栗电路中还包括至少一个输出电容，所述输出电容的一端 与所述输出电压纹波控制模块的输出端连接、另一端接地，用于稳定所述第二输出电压信 号的纹波。 在本技术方案中，利用了输出电容两端的电压不能突变来实现开环电荷栗电路对 第一输出电压信号纹波减小的目的。 优选地，所述过压保护信号产生模块、所述升压控制信号产生模块、所述工作时钟 产生模块、所述升压模块以及所述输出电压纹波控制模块集成为第一电路芯片，实现对第 一输出电压信号纹波的控制。 在本技术方案中，将上述模块集成在第一电路芯片中实现目的，实现开环电荷栗 电路的精简。 优选地，所述输出电压纹波控制模块中包括一纹波控制电阻，所述纹波控制电阻 的一端与所述升压模块的输出端连接、另一端与所述输出电容连接。 在本技术方案中，输出电压纹波控制模块为一纹波控制电阻，通过该纹波控制电 阻与输出电容共同的作用实现对第一输出电压信号纹波的减小。 优选地，所述过压保护信号产生模块、所述升压控制信号产生模块、所述工作时钟 产生模块以及所述升压模块集成为第二电路芯片，所述输出电压纹波控制模块的输入端与 集成电路的输出端连接、输出端与所述输出电容的一端连接。 优选地，所述输出电压纹波控制模块中包括一纹波控制电阻，所述纹波控制电阻 的一端与所述升压模块的输出端连接、另一端与所述输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小输出电压纹波的开环电荷泵电路，其特征在于，所述开环电荷泵电路包括：用于根据所述开环电荷泵电路的第一输出电压信号生成过压保护信号的过压保护信号产生模块、用于产生开关时钟信号的工作时钟产生模块、用于根据所述开关时钟信号和所述过压保护信号生成升压控制信号的升压控制信号产生模块、用于根据所述升压控制信号实现对所述第一输出电压信号控制的升压模块以及用于对所述第一输出电压信号进行纹波控制输出第二输出电压信号的输出电压纹波控制模块，其中，所述过压保护信号产生模块的输入端与所述升压模块的输出端连接、输出端与所述升压控制信号产生模块的输入端连接；所述工作时钟产生模块的输出端与所述升压控制信号产生模块的输入端连接；所述升压控制信号产生模块的输出端与所述升压模块的输入端连接；所述输出电压纹波控制模块的输入端与所述升压模块的输出端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张振浩，余维学，仲志华，尹辉，胡颖，
申请(专利权)人：上海芯望电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31