应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路制造技术

本发明专利技术涉及一种应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路，其中该电路包括开关信号产生模块，用以根据芯片内部电源产生dickson电荷泵模块的开关信号；dickson电荷泵模块，用以将输入的基准电压升压；电压箝位模块，用以箝位升压后的基准电压，电压箝位模块包括箝位齐纳管，所述的箝位齐纳管为基于TSMC025BICMOS工艺的反偏箝位电压为5.5V的五端箝位齐纳管；输出模块，用以输出电压箝位模块所输出的电压。采用该种结构的应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路，采用dickson结构电荷泵，版图变动小，且每级升压自举电容极板间压差可控，对输出钳位齐纳管在工艺上进行了选择优化，缩小了版图面积，降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子
，尤其涉及无线充电，具体是指一种应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路。
技术介绍
无线充接收芯片是一款适用于便携式应用无线电源传输的电路系统，其不但提供AC/DC电源转换，同时还集成符合WPCV1.1.2通信协议标准所需的数字控制功能。与发送控制器相结合，可为无线充电实现完整的电磁感应式电源传输系统。它的根本原理是：利用电磁感应原理进行充电的设备，类似于变压器。在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给设备充电。功能结构框图如图1所示。其中，与Boost相关模块主要包括SyncRectifier、RectPower和DigitalPower模块：接收线圈感应发送端电磁信号产生的感应电流经AC端送入同步整流器产生RECT电压，RECT电压送入RECTPower产生多路内部5V电源，其中一路送入DigitalPower产生2.5V内部数字电源，一路送入Boost产生芯片内部所需多个高压。升压电路Boost其中一个升压泵线路结构如图2所示。如图2所示，芯片Boost升压模块主要是依靠10MHz脉冲信号经过RS触发器后作用于自举电容mimcap_2p0和crtmom进行升压，使得基础电压5V经过1-4级升压后获得高电平，并最终受齐纳二极管箝位输出理想电平11.2V，仿真曲线如图3所示。其中，设置RECT＝5V。无线充接收芯片是基于TSMC025BCD工艺，其中mimcap_2p0和crtmom电容耐压分别是6V和40V，那么在电荷泵升压电路中，由于自举电容耐压问题，部分电容就需要采用crtmom的结构来避免因耐压可能导致的电容击穿问题，如图4所示，crtmom电容极板间压差超过10V，超出mimcap_2p0最大耐压。但是，在相同电容值的前提下，采用crtmom电容所需面积比mimcap_2p0增大不少，如图5所示。电容对比数据说明如表1所示。表1电容参数对比从上表1可以看出，在现有电荷泵升压电路中，由于需要兼顾自举升压电容的耐压特性，将使得电路版图面积增大，成本提高。那么，在保证电荷泵输出电压性能的前提下，兼顾电容耐压与版图面积，就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种在保证电荷泵输出电压性能的前提下、降低电容耐压与版图面积的应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路。为了实现上述目的，本专利技术的应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路具有如下构成：该应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路，其主要特点是，所述的电路包括：开关信号产生模块，用以根据芯片内部电源产生dickson电荷泵模块的开关信号；dickson电荷泵模块，用以将输入的基准电压升压；电压箝位模块，用以箝位升压后的基准电压，所述的电压箝位模块包括箝位齐纳管，所述的箝位齐纳管为基于TSMC025BICMOS工艺的反偏箝位电压为5.5V的五端箝位齐纳管；输出模块，用以输出所述的电压箝位模块所输出的电压。进一步地，所述的电压箝位模块包括第一齐纳管和第二齐纳管，所述的第一齐纳管的正向输出端接同步整流器产生的RECT电压，所述的第一齐纳管的正向输入端与所述的第二齐纳管的正向输入端相连接，所述的第二齐纳管的正向输出端与所述的输出模块和所述的dickson电荷泵模块相连接。更进一步地，所述的dickson电荷泵模块与所述的电压箝位模块之间还包括第一MOS管以及第一电容，所述的第一MOS管的源极、所述的第一MOS管的栅极、所述的第一MOS管的NBL端、所述的dickson电荷泵模块的输出端相连接，所述的第一MOS管的漏极、所述的第一电容的第一端以及所述的第二齐纳管的正向输出端相连接，所述的第一电容的第二端接地。再进一步地，所述的开关信号产生模块包括电压跟随器、第二MOS管以及开关信号产生单元；所述的电压跟随器的输入端与所述的芯片内部电源相连接，所述的电压跟随器的输出端与第二MOS管的源极相连接，所述的第二MOS管的漏极、所述的第二MOS管的栅极以及所述的开关信号产生单元的电源端相连接。再进一步地，所述的dickson电荷泵模块包括第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第二电容、第三电容、第四电容以及第五电容，所述的第三NMOS管的源极接输入的基准电压，所述的第三NMOS管的栅极、所述的第三NMOS管的漏极、所述的第四NMOS管的源极以及所述的第二电容的第一端相连接；所述的第四NMOS管的栅极、所述的第四NMOS管的漏极、所述的第五NMOS管的源极以及所述的第三电容的第一端相连接；所述的第五NMOS管的栅极、所述的第五NMOS管的漏极、所述的第六NMOS管的源极以及所述的第四电容的第一端相连接；所述的第六NMOS管的栅极、所述的第六NMOS管的漏极、所述的第五电容的第一端以及所述的第一MOS管的源极相连接；所述的第二电容的第二端以及所述的第四电容的第二端与所述的开关信号产生单元的第一输出端相连接，所述的第三电容的第二端以及所述的第五电容的第二端与所述的开关信号产生单元的第二输出端相连接。采用了该专利技术中的应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路，采用dickson结构电荷泵代替现有升压泵线路，基准电压利用芯片内部电源，版图变动小，且每级升压自举电容极板间压差可控，基于工艺要求，可以兼顾耐压与版图面积，同时对输出箝位齐纳管在工艺上进行了选择优化，平衡了dickson结构输出能力较弱与齐纳管反向箝位耐压易漏电特性之间的矛盾，使得线路在保证性能的前提下，缩小版图面积，降低成本。附图说明图1为现有技术中的无线充接收芯片的功能结构框图。图2为现有技术中的升压泵线路结构图。图3为现有技术中的电荷泵升压仿真曲线的曲线图。图4为现有技术中的crtmom极板电压瞬态仿真图。图5为现有技术中的相同电容值下mimcap_2p0和crtmom面积对比图。图6为本专利技术中的五级dickson电荷泵的结构示意图。图7为本专利技术中的开关信号产生模块的结构示意图。图8为本专利技术中的应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路的结构示意图。图9为本专利技术中的一正接一反接的两个反偏箝位电压为6.2V的四端箝位齐纳管的I-V曲线图。图10为本专利技术中的两正接一反接的三个反偏箝位电压为5.5V的五端箝位齐纳管的I-V曲线图。图11为本专利技术中的反偏箝位电压为6.2V的四端箝位齐纳管的剖面图。图12为本专利技术中的反偏箝位电压为5.5V的五端箝位齐纳管的剖面图。图13为本专利技术中的dickson结构的电荷泵输出仿真曲线。图14为本专利技术中的电荷泵两种结构版图面积第一对比图。图15为本专利技术中的电荷泵两种结构版图面积第二对比图。具体实施方式为了能够更清楚地描述本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。基于TSMC025BCD工艺，本专利技术通过将无线充接收芯片内部电荷泵电路设计成dickson结构，使得每级升压自举电容极板间压差可控，电容选择兼顾耐压与面积，脉冲电压基于内部现有电压及线路结构进行优化，在保证电荷泵性能不变的前提下，减小了电荷泵版图面积，降低了成本。本专利技术中的应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路包括：开关信号产生模块，用以根据芯片内部电源产生dickson电荷泵模块的开关信号；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路，其特征在于，所述的电路包括：开关信号产生模块，用以根据芯片内部电源产生dickson电荷泵模块的开关信号；dickson电荷泵模块，用以将输入的基准电压升压；电压箝位模块，用以箝位升压后的基准电压，所述的电压箝位模块包括箝位齐纳管，所述的箝位齐纳管为基于TSMC025BICMOS工艺的反偏箝位电压为5.5V的五端箝位齐纳管；输出模块，用以输出所述的电压箝位模块所输出的电压。

【技术特征摘要】
1.一种应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路，其特征在于，所述的电路包括：开关信号产生模块，用以根据芯片内部电源产生dickson电荷泵模块的开关信号；dickson电荷泵模块，用以将输入的基准电压升压；电压箝位模块，用以箝位升压后的基准电压，所述的电压箝位模块包括箝位齐纳管，所述的箝位齐纳管为基于TSMC025BICMOS工艺的反偏箝位电压为5.5V的五端箝位齐纳管；输出模块，用以输出所述的电压箝位模块所输出的电压。2.根据权利要求1所述的应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路，其特征在于，所述的电压箝位模块包括第一齐纳管和第二齐纳管，所述的第一齐纳管的正向输出端接同步整流器产生的RECT电压，所述的第一齐纳管的正向输入端与所述的第二齐纳管的正向输入端相连接，所述的第二齐纳管的正向输出端与所述的输出模块和所述的dickson电荷泵模块相连接。3.根据权利要求2所述的应用于无线充电接收芯片的电荷泵电路，其特征在于，所述的dickson电荷泵模块与所述的电压箝位模块之间还包括第一MOS管以及第一电容，所述的第一MOS管的源极、所述的第一MOS管的栅极、所述的第一MOS管的NBL端、所述的dickson电荷泵模块的输出端相连接，所述的第一MOS管的漏极、所述的第一电容的第一端以及所述的第二齐纳管的正向输出端相连接，所述的第一电容的第二端接地。4.根据权利要求3所述的应用于无线充电接收芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁巍，徐骁文，
申请(专利权)人：无锡华润矽科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32