电荷泵电路及调节其输出电压的方法技术

本发明专利技术提供一种电荷泵电路，包括：X级电荷泵子电路，用于在时钟信号的控制下改变施加到负载的输出电压，其中，X级电荷泵子电路中的每一级均包括由多个并联的电容子单元构成的可变电容单元，其中，每一个电容子单元均包括串联的电容器和开关；通过控制开关，调节可变电容单元的电容值。本发明专利技术可通过调节电容的电容值，使电荷泵电路在不同负载、工艺角和温度等环境下都输出精确的电压。另外，本发明专利技术还提供一种调节电荷泵电路的输出电压的方法。

Charge Pump Circuit and Method of Adjusting Its Output Voltage

【技术实现步骤摘要】
电荷泵电路及调节其输出电压的方法
本专利技术涉及电源管理
，尤其涉及一种电荷泵电路及调节其输出电压的方法。
技术介绍
电荷泵(Chargepump)是一种通过电容积累效应来输出高于电源电压的电路，一般作为编程电压产生器或电平转换电路中的高压产生器。现有技术中，常用的调节电荷泵输出电压的方法主要有两种，一种是调节时钟频率，即根据负载电流、工艺角和温度等环境变化，动态闭环或者人为开环地调节控制电容充放电的时钟的频率，进而调节电荷泵电路的输出电压；另一种是调节时钟幅值，即根据负载电流、工艺角和温度等环境变化，动态闭环或者人为开环地调节控制电容充放电的时钟的幅值，进而调节电荷泵电路的输出电压。现有技术的调节方法都依赖于时钟信号，容易因时钟信号漂移而影响输出电压的精准度。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种电荷泵电路及调节其输出电压的方法，以解决或缓解现有技术中的一项或更多项技术问题。作为本专利技术实施例的一个方面，本专利技术实施例提供一种电荷泵电路，包括X级电荷泵子电路，用于在时钟信号的控制下改变施加到负载的输出电压；第一级电荷泵子电路包括第一级二极管，连接于输入电压与第二级电荷泵子电路之间，以及第一级可变电容单元，连接于所述第一级二极管的输出端；第X级电荷泵子电路包括第X级二极管，连接于所述第X-1级电荷泵子电路与所述负载之间；以及第X级可变电容单元，连接于所述第X级二极管的输出端；其中，X为大于等于2的正整数，以及X级所述可变电容单元中的每一个均包括多个并联的电容子单元，其中，每一个所述电容子单元均包括串联的电容器和开关，通过控制所述开关，调节所述可变电容单元的电容值。进一步地，在每一级电荷泵子电路的所述可变电容单元中，多个所述电容子单元的电容值依次增大，并且第N+1个所述电容子单元的电容值为MNC，其中，M、N为正整数，C为多个所述电容子单元中的最小电容值。(N上标是N次幂的意思)进一步地，在每一级所述可变电容单元中，多个所述电容子单元的电容值相等。进一步地，控制相邻两级所述电荷泵子电路的所述时钟信号的相位相反。进一步地，根据所述电荷泵电路的预期输出电压和所述负载的电流以及所述时钟信号来控制至少一个的所述电容子单元的开关。进一步地，所述电容器选自于金属-电介质-金属电容器和金属氧化物半导体电容器和镍电容器的任一者。作为本专利技术实施例的另一个方面，本专利技术实施例还提供一种调节电荷泵电路的输出电压的方法，应用于以上所述的电荷泵电路，所述方法包括：根据所述电荷泵电路的预期输出电压和所述负载的电流以及所述时钟信号，计算所述可变电容单元的预期电容值；以及控制至少一个所述电容子单元的电容器接入所述可变电容单元，以调节所述可变电容单元的电容值达到所述预期电容值。进一步地，第N+1个所述电容子单元的电容器的电容值为MNC，其中，M、N为正整数，C为多个所述电容子单元的电容器中的最小电容值，所述控制至少一个所述电容子单元的电容器接入所述可变电容单元的步骤包括：设MNC等于所述预期电容值以获得N的数值，对N的数值向上或向下取整得到的数值为n，其中n为正整数；以及控制第n+1个电容子单元的开关闭合。进一步地，在所述控制第n+1个电容子单元的开关闭合的步骤之后，还包括：当所述电容泵电路的输出电压低于所述预期输出电压时，控制至少一个电容值小于MnC的电容子单元的开关闭合，使所述电容泵电路的输出电压等于所述预期输出电压。进一步地，在所述控制第n+1个电容子单元的开关闭合的步骤之后，还包括：当所述电容泵电路的输出电压高于所述预期输出电压时，控制所述第n+1个电容子单元的开关断开，并控制全部电容值小于MnC的电容子单元的开关闭合。本专利技术实施例采用上述技术方案，可通过调节电容的电容值，使电荷泵电路在不同负载、工艺角和温度等环境下都输出精确的电压。上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本专利技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。附图说明在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本专利技术公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本专利技术范围的限制。图1为本专利技术实施例的电荷泵电路的电路图。图2为本专利技术实施例的电荷泵电路的可变电容单元的电路图。图3为本专利技术实施例的可变电容单元的电容器的电容值大小与输出特性的关系图。图4为本专利技术实施例的调节电荷泵电路的输出电压的方法的流程图。附图标记说明：10：电荷泵电路；CP1：第一级电荷泵子电路；CP2：第二级电荷泵子电路；CPX：第X级电荷泵子电路；D1：第一级二极管；D2：第二级二极管；DX：第X级二极管；A1：第一级二极管的输出端；A2：第二级二极管的输出端；AX：第X级二极管的输出端；200：可变电容单元；211：电容器；212：开关；20：负载；21：二极管；22：电流表；VCC：输入电压；Vout：输出电压；Iload：负载电流；CLK1第一时钟信号；CLK2：第二时钟信号；P0：第1个电容子单元；P1：第2个电容子单元；P2：第3个电容子单元；PN：第N+1个电容子单元；C0：第1电容子单元的电容器；SW0：第1个电容子单元的开关；C1：第2个电容子单元的电容器；SW1：第2个电容子单元的开关；C2：第3个电容子单元的电容器；SW2：第3个电容子单元的开关；CN：第N+1个电容子单元的电容器；SWN：第N+1个电容子单元的开关。具体实施方式在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电荷泵电路，其特征在于，包括X级电荷泵子电路，用于在时钟信号的控制下改变施加到负载的输出电压；第一级电荷泵子电路包括第一级二极管，连接于输入电压与第二级电荷泵子电路之间，以及第一级可变电容单元，连接于所述第一级二极管的输出端；第X级电荷泵子电路包括第X级二极管，连接于第X‑1级电荷泵子电路与所述负载之间,以及第X级可变电容单元，连接于所述第X级二极管的输出端；其中，X为大于等于2的正整数，以及X级所述可变电容单元中的每一个均包括多个并联的电容子单元，其中，每一个所述电容子单元均包括串联的电容器和开关，通过控制所述开关，调节所述可变电容单元的电容值。

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵电路，其特征在于，包括X级电荷泵子电路，用于在时钟信号的控制下改变施加到负载的输出电压；第一级电荷泵子电路包括第一级二极管，连接于输入电压与第二级电荷泵子电路之间，以及第一级可变电容单元，连接于所述第一级二极管的输出端；第X级电荷泵子电路包括第X级二极管，连接于第X-1级电荷泵子电路与所述负载之间,以及第X级可变电容单元，连接于所述第X级二极管的输出端；其中，X为大于等于2的正整数，以及X级所述可变电容单元中的每一个均包括多个并联的电容子单元，其中，每一个所述电容子单元均包括串联的电容器和开关，通过控制所述开关，调节所述可变电容单元的电容值。2.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，在每一级电荷泵子电路的所述可变电容单元中，多个所述电容子单元的电容器的电容值依次增大，并且第N+1个所述电容子单元的电容器的电容值为MNC，其中，M、N为正整数，C为多个所述电容器中的最小电容值。3.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，在每一级所述可变电容单元中，多个所述电容子单元的电容器的电容值相等。4.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，控制相邻两级所述电荷泵子电路的所述时钟信号的相位相反。5.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，根据所述电荷泵电路的预期输出电压和所述负载的电流以及所述时钟信号来控制至少一个的所述电容子单元的开关。6.根据权利要求1至5任一项所述的电荷泵电路，其特征在于，所述电容器选...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34