应用于电荷泵系统的电压调整器技术方案

本实用新型专利技术公开了一种应用于电荷泵系统的电压调整器，包括电流调节电路、分压电路以及比较器，通过配置电流调节电路的N位输入配置信号，可使电荷泵系统的输出电压获得2N种大小不等的选择。本实用新型专利技术在实现电荷泵系统输出电压可变配置的同时，相比通常的电压调整器，仅需要较少的电阻，能够有效地节省芯片面积。以一个具有8位配置信号的电压调整器为例，本实用新型专利技术的电压调整器相比通常的电压调整器大约可节省39％的面积。对于具有更多位配置信号的电压调整器来说，本实用新型专利技术具有更大的面积优势。

Voltage regulator for charge pump system

The voltage regulator of the utility model discloses a charge pump used in the system, including the current regulating circuit, divider circuit, comparator circuit, adjusting the current by configuring the N input configuration signal, the output voltage of the charge pump system for selecting 2N sizes. The utility model realizes the variable configuration of the output voltage of the charge pump system, and only needs less resistance than the usual voltage regulator, which can effectively save the chip area. The voltage regulator of the utility model can save about 39% of the area of the voltage regulator compared with the conventional voltage regulator, in the case of a voltage regulator with a 8 bit configuration signal. The utility model has the advantage of larger area for the voltage regulator with more bit configuration signals.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种应用于电荷泵系统的电压调整器。
技术介绍
电荷泵用于实现高于电源电压的内部电压，广泛应用于存储器、显示驱动等芯片中。电荷泵系统主要由时钟产生电路、电荷泵和电压调整器构成，如图1所示。电荷泵的时钟脉冲输入端CK接收一振荡信号Clk，电荷泵的输出端连接到输出信号Vout。输出信号Vout可输出至电容器C与负载。当振荡信号Clk维持在固定的电平时，输出信号Vout逐渐下降；反之，当振荡信号Clk在高低电平变化时，根据振荡信号Clk的上升沿，可使输出信号Vout逐渐上升。电压调整器原理上由电阻Ra、电阻Rb所组成的分压电路和比较器构成，如图2所示。分压电路接收电荷泵的输出信号Vout，并产生反馈信号；比较器的负输入端与反馈节点Vfb相连，正输入端与参考电压Vref相连，输出端产生控制信号En_osc。时钟产生电路的使能端连接到控制信号En_osc，生成电荷泵工作所需要的时钟信号Clk。在实际应用中，电荷泵系统的输出电压可能需要具有较宽的电压调节范围，这可以通过改变电压调整器中电阻的阻值来实现。具有调节电压值可变的电压调整器通常采用一系列电阻串联加旁路开关的方式来实现。如图3所示是通常的具有8位配置信号的电压调整器电路的一个实施例：S0、S1、……、S7是8个开关，分别与R0、R1、……、R7等8个电阻相并联。其中，R0由8个阻值为R的电阻单元相并联而成，R0的阻值为R/8；R1由4个阻值为R的电阻单元相并联而成，R1的阻值为R/4；R2由2个阻值为R的电阻单元相并联而成，R2的阻值为R/2；R3由1个阻值为R的电阻单元构成；R4由2个阻值为R的电阻单元相串联而成，R4的阻值为2R；R5由4个阻值为R的电阻单元相串联而成，R5的阻值为4R；R6由8个阻值为R的电阻单元相串联而成，R4的阻值为8R；R7由16个阻值为R的电阻单元相串联而成，R7的阻值为16R。trim_0、trim_1、……、trim_7是8个控制信号，分别控制开关S0、S1、……、S7的导通或断开。电阻R0、R1、……、R7和开关S0、S1、……、S7共同组成电阻Ra，通过对trim_0、trim_1、……、trim_7这8个控制信号配置不同的值，电阻Ra就可以具有28＝256种阻值的选择，从而使电荷泵系统的输出电压Vout具有256种电压值的选择。这种结构的电压调整器对于需要较多位配置信号(比如8位)的情况来说，需要大量的电阻单元，不可避免地占用过多的芯片面积。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有电路占用过多芯片面积的问题，提供一种仅需少量电阻，可有效节省芯片面积的应用于电荷泵系统的电压调整器。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：一种应用于电荷泵系统的电压调整器，包括电流调节电路、分压电路以及比较器comp，分压电路包括串联的电阻Ra和电阻Rb，电阻Ra和电阻Rb之间的节点为反馈节点Vfb，电阻Ra的一端接反馈节点Vfb，另一端接地；电阻Rb的一端接电荷泵的输出端Vout，另一端接反馈节点Vfb；比较器comp的正向输入端接参考电压Vref，反向输入端接反馈节点Vfb，输出端输出使能控制信号En_osc；电流调节电路的输入端输入配置信号trim_1、trim_2、……、trim_N，输出端vo2与反馈节点Vfb相接；电流调节电路能够根据配置信号向反馈节点Vfb输入不同的电流Ivo2，电流Ivo2有2N种大小不等的选择，其中N为正整数。本技术进一步的改进在于：所述电流调节电路包括电阻网络、缓冲器buffer以及2N个反相器；缓冲器buffer的输出端vo1与其反向输入端相连接，正向输入端与参考电压Vref相连接；反相器inv_1的输入端接配置信号trim_1，输出端接反相器inv_1’的输入端；反相器inv_1’的输出端输出内部控制信号s1，反相器inv_1的输出端输出内部控制信号s1’；反相器inv_2的输入端接配置信号trim_2，输出端接反相器inv_2’的输入端；反相器inv_2’的输出端输出内部控制信号s2，反相器inv_2的输出端输出内部控制信号s2’；依次类推，反相器inv_(N-1)的输入端接配置信号trim_(N-1)，输出端接反相器inv_(N-1)’的输入端；反相器inv_(N-1)’的输出端输出内部控制信号s(N-1)，反相器inv_(N-1)的输出端输出内部控制信号s(N-1)’；反相器inv_N的输入端接配置信号trim_N，输出端接反相器inv_N’的输入端；反相器inv_N’的输出端输出内部控制信号sN，反相器inv_N的输出端输出内部控制信号sN’；电阻网络包括电阻Rc、电阻R0、电阻R13、……、电阻RN3，以及N路控制电路；第一路控制电路包括串联的两个电阻以及两个开关，其中一个开关接缓冲器buffer的输出端vo1，该开关的控制端接内部控制信号s1’，另一个开关接电流调节电路的输出端vo2，该开关的控制端接内部控制信号s1；第二路控制电路包括串联的两个电阻以及两个开关，其中一个开关接缓冲器buffer的输出端vo1，该开关的控制端接内部控制信号s2’，另一个开关接电流调节电路的输出端vo2，该开关的控制端接内部控制信号s2；依次类推，第N-1路控制电路包括串联的两个电阻以及两个开关，其中一个开关接缓冲器buffer的输出端vo1，该开关的控制端接内部控制信号s(N-1)’，另一个开关接电流调节电路的输出端vo2，该开关的控制端接内部控制信号s(N-1)；第N路控制电路包括串联的两个电阻以及两个开关，其中一个开关接缓冲器buffer的输出端vo1，该开关的控制端接内部控制信号sN’，另一个开关接电流调节电路的输出端vo2，该开关的控制端接内部控制信号sN；电阻Rc的一端接电源VDD，另一端接第N路控制电路的输入和电阻RN3的一端，电阻RN3的另一端接第N-1路控制电路的输入和电阻R(N-1)3的一端，依次类推，电阻R23的一端接第1路控制电路的输入和电阻R13的一端，电阻R13的另一端接电阻R0的一端，电阻R0的另一端经开关K0接缓冲器buffer的输出端vo1，开关K0的控制端接电源VDD。所述第N路控制电路包括电阻RN2和电阻RN1，电阻RN2的一端为输入端，另一端串接电阻RN1，电阻RN1的另一端接开关KN’和开关KN的一端，开关KN’的另一端接缓冲器buffer的输出端vo1，开关KN的另一端接输出端vo2；第N-1路控制电路包括电阻K(N-1)2和电阻K(N-1)1，电阻K(N-1)2的一端为输入端，另一端串接电阻K(N-1)1，电阻K(N-1)1的另一端接开关K(N-1)’和开关K(N-1)的一端，开关K(N-1)’的另一端接缓冲器buffer的输出端vo1，开关K(N-1)的另一端接输出端vo2；以此类推，第2路控制电路包括电阻R22和电阻R21，电阻R22的一端为输入端，另一端串接电阻R21，电阻R21的另一端接开关K2’和开关K2的一端，开关K2’的另一端接缓冲器buffer的输出端vo1，开关K2的另一端接输出端vo2；第1路控制电路包括电阻R12和电阻R11，电阻R12的一端为输入端，另一端串接电阻R11，本文档来自技高网...

【技术保护点】
应用于电荷泵系统的电压调整器，其特征在于，包括电流调节电路、分压电路以及比较器comp，分压电路包括串联的电阻Ra和电阻Rb，电阻Ra和电阻Rb之间的节点为反馈节点Vfb，电阻Ra的一端接反馈节点Vfb，另一端接地；电阻Rb的一端接电荷泵的输出端Vout，另一端接反馈节点Vfb；比较器comp的正向输入端接参考电压Vref，反向输入端接反馈节点Vfb，输出端输出使能控制信号En_osc；电流调节电路的输入端输入配置信号trim_1、trim_2、……、trim_N，输出端vo2与反馈节点Vfb相接；电流调节电路能够根据配置信号向反馈节点Vfb输入不同的电流Ivo2，电流Ivo2有2N种大小不等的选择，其中N为正整数。

【技术特征摘要】
1.应用于电荷泵系统的电压调整器，其特征在于，包括电流调节电路、分压电路以及比较器comp，分压电路包括串联的电阻Ra和电阻Rb，电阻Ra和电阻Rb之间的节点为反馈节点Vfb，电阻Ra的一端接反馈节点Vfb，另一端接地；电阻Rb的一端接电荷泵的输出端Vout，另一端接反馈节点Vfb；比较器comp的正向输入端接参考电压Vref，反向输入端接反馈节点Vfb，输出端输出使能控制信号En_osc；电流调节电路的输入端输入配置信号trim_1、trim_2、……、trim_N，输出端vo2与反馈节点Vfb相接；电流调节电路能够根据配置信号向反馈节点Vfb输入不同的电流Ivo2，电流Ivo2有2N种大小不等的选择，其中N为正整数。2.根据权利要求1所述的应用于电荷泵系统的电压调整器，其特征在于，所述电流调节电路包括电阻网络、缓冲器buffer以及2N个反相器；缓冲器buffer的输出端vo1与其反向输入端相连接，正向输入端与参考电压Vref相连接；反相器inv_1的输入端接配置信号trim_1，输出端接反相器inv_1’的输入端；反相器inv_1’的输出端输出内部控制信号s1，反相器inv_1的输出端输出内部控制信号s1’；反相器inv_2的输入端接配置信号trim_2，输出端接反相器inv_2’的输入端；反相器inv_2’的输出端输出内部控制信号s2，反相器inv_2的输出端输出内部控制信号s2’；依次类推，反相器inv_(N-1)的输入端接配置信号trim_(N-1)，输出端接反相器inv_(N-1)’的输入端；反相器inv_(N-1)’的输出端输出内部控制信号s(N-1)，反相器inv_(N-1)的输出端输出内部控制信号s(N-1)’；反相器inv_N的输入端接配置信号trim_N，输出端接反相器inv_N’的输入端；反相器inv_N’的输出端输出内部控制信号sN，反相器inv_N的输出端输出内部控制信号sN’；电阻网络包括电阻Rc、电阻R0、电阻R13、……、电阻RN3，以及N路控制电路；第一路控制电路包括串联的两个电阻以及两个开关，其中一个开关接缓冲器buffer的输出端vo1，该开关的控制端接内部控制信号s1’，另一个开关接电流调节电路的输出端vo2，该开关的控制端接内部控制信号s1；第二路控制电路包括串联的两个电阻以及两个开关，其中一个开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁星，
申请(专利权)人：西安紫光国芯半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61