一种电荷泵电路制造技术

本发明专利技术提供了一种电荷泵电路，包括时钟信号产生模块、第一电容、第二电容、充放电控制模块和偏置电流产生模块；所述偏置电流产生模块用于采样负载上的电流，并根据所述采样的电流产生偏置电流；所述时钟信号产生模块用于根据所述偏置电流产生时钟信号；所述充放电控制模块用于根据所述时钟信号控制所述第一电容和所述第二电容中的一个充电、另一个对所述负载供电。当负载变化时，采样的负载上的电流和偏置电流会相应变化，使得产生的时钟信号的频率也会相应变化，从而使得纹波电压减小或维持不变，进而使得负载上的电压波动减小。

【技术实现步骤摘要】
一种电荷泵电路
本专利技术涉及电荷泵
，更具体地说，涉及一种电荷泵电路。
技术介绍
电荷泵是集成电路系统中常用的模块之一，它利用电容两端电压不能突变的原理，使得输出电压实现对输入参考电压倍压增大的功能，同时轮流对输出负载进行放电。电荷泵由于具有面积小、结构简单、无需片外元器件的优点，因此，已经成为许多片内高压系统的供电模块。但是，现有的电荷泵中，当电荷泵的负载减小时，电荷泵输出产生的纹波电压会增大，导致负载上的电压波动太大，影响输出级的稳定性，极大地限制了电荷泵的应用范围。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种电荷泵电路，以解决现有的电荷泵负载上的电压波动太大的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电荷泵电路，包括时钟信号产生模块、第一电容、第二电容、充放电控制模块和偏置电流产生模块；所述偏置电流产生模块用于采样负载上的电流，并根据所述采样的电流产生偏置电流；所述时钟信号产生模块用于根据所述偏置电流产生时钟信号；所述充放电控制模块用于根据所述时钟信号控制所述第一电容和所述第二电容中的一个充电、另一个对所述负载供电。可选地，所述偏置电流产生模块包括采样电阻、跨导放大器、第一晶体管、第二晶体管以及固定偏置电流源；所述采样电阻与所述负载串联，用于采样所述负载上的电流，并将所述电流转换为电压；所述跨导放大器的一个输入端与所述采样电阻的一端相连，所述跨导放大器的另一个输入端与所述采样电阻的另一端相连，所述跨导放大器用于将所述采样电阻的电压转换为电流；所述第一晶体管的第一端与所述第二晶体管的第一端相连，所述第一晶体管的栅极与所述第二晶体管的栅极相连，所述第一晶体管的第二端与所述第一晶体管的栅极相连，且所述第一晶体管的第二端与所述跨导放大器的一个输出端相连，所述跨导放大器的另一个输出端接地；所述第一晶体管和所述第二晶体管用于根据所述跨导放大器输出的电流产生镜像电流；所述固定偏置电流源的一端与所述第二晶体管的第一端相连，所述固定偏置电流源的另一端与所述第二晶体管的第二端相连，以使所述固定偏置电流源输出的固定偏置电流与所述镜像电流叠加形成所述偏置电流。可选地，所述第一晶体管和所述第二晶体管为PMOS晶体管。可选地，所述时钟信号产生模块包括比较器、第一反相器、第二反相器和第三电容；所述比较器的第一输入端与所述第二晶体管的第二端相连，所述比较器的第二输入端与参考电压相连，且所述比较器的第一输入端通过所述第三电容接地；所述比较器的输出端通过所述第一反相器和所述第二反相器与所述时钟信号产生模块的输出端相连。可选地，所述充放电控制模块包括第三反相器、第四反相器、第三晶体管至第六晶体管；所述第三反相器的输入端与所述时钟信号产生模块的输出端相连，所述第三反相器的输出端与所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端与所述第三晶体管的栅极相连；所述第四反相器的输入端与所述第三反相器的输出端相连，所述第四反相器的输出端与所述第二电容的一端相连，所述第二电容的另一端与所述第四晶体管的栅极相连；所述第三晶体管的第一端与所述第四晶体管的第一端相连，所述第三晶体管的第二端与所述第四晶体管的栅极相连，且所述第三晶体管的第二端与第五晶体管的第一端相连，所述第五晶体管的栅极与所述第三晶体管的栅极相连，所述第五晶体管的第二端与电源端相连；所述第四晶体管的第二端与所述第三晶体管的栅极相连，所述第四晶体管的第二端与所述第六晶体管第一端相连，所述第六晶体管的栅极与所述第四晶体管的栅极相连，所述第六晶体管的第二端与所述第五晶体管的第二端相连；所述第三晶体管的第一端与所述充放电控制模块的输出端相连，所述充放电控制模块的输出端与所述负载相连。可选地，所述第三晶体管和所述第四晶体管为PMOS晶体管，所述第五晶体管和所述第六晶体管为NMOS晶体管。与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：本专利技术所提供的电荷泵电路，偏置电流产生模块采样负载上的电流，并根据采样的电流产生偏置电流，时钟信号产生模块根据偏置电流产生时钟信号，当负载变化时，采样的负载上的电流和偏置电流会相应变化，使得产生的时钟信号的频率也会相应变化，从而使得纹波电压减小或维持不变，进而使得负载上的电压波动减小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有的一种电荷泵的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种电荷泵电路的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种电荷泵电路和时钟信号产生模块的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的输出电压的纹波特性图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有的电荷泵中，当电荷泵的负载减小时，电荷泵输出产生的纹波电压会增大，导致负载上的电压波动太大。专利技术人研究发现，造成这种问题的原因主要是，现有的电荷泵中的时钟信号产生模块产生的时钟信号的周期都是固定的。如图1所示，时钟信号产生模块是根据固定偏置电流源IB输出的固定电流产生的固定周期的信号来作为时钟信号CLK的，当时钟信号CLK为高电平时，CLK1为低电平，CLK2为高电平。因为第一电容C1和第二电容C2两端的电压不能突变，因此，VA1＝VIN，VA2＝2VIN，此时，晶体管MN2导通，将节点A1的电压拉至VIN，使得晶体管MN1关断，晶体管MP1导通，晶体管MP2关断，此时，第二电容C2通过晶体管MP1向负载RL供电，VIN端通过晶体管MN2向第一电容C1充电；当时钟信号CLK为低电平时，CLK1为高电平，CLK2为低电平，此时，VA1＝2VIN，VA2＝VIN，晶体管MN1开启，将晶体管MP2的栅极拉至VIN，使得晶体管MP2导通，第一电容C1通过晶体管MP2向负载RL供电。由此可知，输出电压因为电荷泵是利用电容充放电对负载进行供电，因此，充放电的过程会使输出电压VOUT产生纹波，即产生纹波电压Vripple，且由于时钟信号CLK的时钟周期f为固定值，因此，当负载RL固定时，负载RL上的电流IL是固定值，根据上述公式可知，纹波电压Vripple也是固定值。但是，当负载RL变小、负载RL上的电流IL变大时，纹波电压Vripple也会变大，导致负载RL上的电压波动太大。基于此，本专利技术提供了一种电荷泵电路，以克服现有技术存在的上述问题，包括时钟信号产生模块、第一电容、第二电容、充放电控制模块和偏置电流产生模块；所述偏置电流产生模块用于采样负载上的电流，并根据所述采样的电流产生偏置电流；所述时钟信号产生模块用于根据所述偏置电流产生时钟信号；所述充放电控制模块用于根据所述时钟信号控制所述第一电容和所述第二电容中的一个充电、另一个对所述负载供电。本专利技术提供的电荷泵电路，偏置电流产生模块采样负载上的电流，并根据采样的电流产生偏置电流，时钟信号产生模块根据偏置电流产生时钟信号，当负载变化时，采样的负载上的电流和偏置电流会相应变化，使得产生的时钟信号的频率也会相应变化，从而使得纹波电压减小或维持不变，进而使得负载上的电压波动减小。以上是本专利技术的核心思想，为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电荷泵电路，其特征在于，包括时钟信号产生模块、第一电容、第二电容、充放电控制模块和偏置电流产生模块；所述偏置电流产生模块用于采样负载上的电流，并根据所述采样的电流产生偏置电流；所述时钟信号产生模块用于根据所述偏置电流产生时钟信号；所述充放电控制模块用于根据所述时钟信号控制所述第一电容和所述第二电容中的一个充电、另一个对所述负载供电。

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵电路，其特征在于，包括时钟信号产生模块、第一电容、第二电容、充放电控制模块和偏置电流产生模块；所述偏置电流产生模块用于采样负载上的电流，并根据所述采样的电流产生偏置电流；所述时钟信号产生模块用于根据所述偏置电流产生时钟信号；所述充放电控制模块用于根据所述时钟信号控制所述第一电容和所述第二电容中的一个充电、另一个对所述负载供电。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述偏置电流产生模块包括采样电阻、跨导放大器、第一晶体管、第二晶体管以及固定偏置电流源；所述采样电阻与所述负载串联，用于采样所述负载上的电流，并将所述电流转换为电压；所述跨导放大器的一个输入端与所述采样电阻的一端相连，所述跨导放大器的另一个输入端与所述采样电阻的另一端相连，所述跨导放大器用于将所述采样电阻的电压转换为电流；所述第一晶体管的第一端与所述第二晶体管的第一端相连，所述第一晶体管的栅极与所述第二晶体管的栅极相连，所述第一晶体管的第二端与所述第一晶体管的栅极相连，且所述第一晶体管的第二端与所述跨导放大器的一个输出端相连，所述跨导放大器的另一个输出端接地；所述第一晶体管和所述第二晶体管用于根据所述跨导放大器输出的电流产生镜像电流；所述固定偏置电流源的一端与所述第二晶体管的第一端相连，所述固定偏置电流源的另一端与所述第二晶体管的第二端相连，以使所述固定偏置电流源输出的固定偏置电流与所述镜像电流叠加形成所述偏置电流。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管为PMOS晶体管。4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述时钟信号产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：董渊，王云松，黄建刚，程剑涛，孙洪军，
申请(专利权)人：上海艾为电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31