一种电荷泵电路制造技术

本发明专利技术涉及电荷泵电路技术领域,公开了一种电荷泵电路，包括死区控制模块、电荷泵模块和反馈模块，死区控制模块根据输入的第一时钟信号向电荷泵模块输入多路具有死区时间的第二时钟信号，电荷泵模块根据输入的第二时钟信号输出驱动电压，驱动电压输入到反馈模块，反馈模块根据驱动电压向死区控制模块输入反馈信号，反馈信号控制死区控制模块是否向电荷泵模块输入第二时钟信号，在实际使用时通过反馈模块检测电荷泵模块输出的驱动电压，能够在驱动电压过高或者过低时进行调节，确保输出的驱动电压的幅值能够始终满足驱动电路的要求，因此本发明专利技术能够100％全周期的向驱动电路提供驱动电压，能够在驱动电压的幅值过低时进行调节保护。

【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电路
，具体涉及一种电荷泵电路。
技术介绍
随着新能源汽车、智能机器人以及智能家居的快速发展，出现了智能功率集成电路(SPIC)的设计，智能功率集成电路是集功率器件、控制电路、驱动电路、保护电路、传感器等模块为一体的新型集成电路。在某些SPIC中，采用N型功率管作为高侧驱动管，为了使高侧驱动管导通，需要产生一个比电源高的电平，电荷泵电路常用于产生这样一个高于电源电压的电压信号。然而传统电荷泵电路具有驱动能力差，充电时间慢等缺点。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
的不足，本专利技术是提供了一种充电快和驱动能力强的电荷泵电路，能够100％占空比全周期的驱动负载。为解决以上技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种电荷泵电路，包括死区控制模块、电荷泵模块和反馈模块，死区控制模块根据输入的第一时钟信号向电荷泵模块输入多路具有死区时间的第二时钟信号，电荷泵模块根据输入的第二时钟信号输出驱动电压，驱动电压输入到反馈模块，反馈模块根据驱动电压向死区控制模块输入反馈信号，反馈信号控制死区控制模块是否向电荷泵模块输入第二时钟信号。可选地，在某种实施方式中，死区控制模块包括与门和逻辑处理单元，与门的两输入端分别输入第一时钟信号和反馈信号，与门的输出端依次串联有M级延时电路，第一级延迟电路至第N级延时电路的延时时间和第N+1级延时电路至第M级的延时电路的延时时间相同，逻辑处理单元根据第一时钟信号、第N级延时电路的输出信号和第M级延时电路的输出信号输出四路具有死区时间的第二时钟信号。可选地，在某种实施方式中，延时电路包括RC延时单元和整形单元，整形单元对RC延时单元的输出信号进行整形，整形单元包括至少一个反相器，当整形单元包括两个以上的反相器时，所有反相器依次串联，整形单元的输出信号为该延时电路的输出信号。可选地，在某种实施方式中，电荷泵模块包括场效应管M1、M2、M3和M4、电容C1和C2，场效应管M1、M2、M3和M4的栅极分别输入一路第二时钟信号，场效应管M4的源极、场效应管M2的漏极和电容C2一端分别与电源VM电连接，场效应管M4的漏极和场效应管M3的漏极分别和电容C1一端电连接，场效应管M2的源极和场效应管M1的漏极分别和电容C1另一端电连接，场效应管M1的源极接地，场效应管M3的源极与电容C2另一端电连接。可选地，在某种实施方式中，场效应管M1、M2和M4为N型开关功率管，场效应管M3为P型开关功率管。可选地，在某种实施方式中，场效应管M4的栅极与齐纳二极管Z1的负极电连接，场效应管M4的源极与齐纳二极管Z1的正极电连接，场效应管M2的栅极与齐纳二极管Z2的负极电连接，场效应管M2的源极与齐纳二极管Z2的正极电连接。可选地，在某种实施方式中，本专利技术还包括电平转换模块，电平转换模块将四路第二时钟信号的电平进行转换，并输出第三时钟信号，第三时钟信号输入到电荷泵模块。可选地，在某种实施方式中，电平转换模块包括第一转换单元、第二转换单元、第三转换单元和第四转换单元；第一转换单元包括场效应管M5、M6和电阻R1，场效应管M5的栅极和场效应管M6的栅极分别输入第二时钟信号CP1，场效应管M5的源极与电源VDD电连接，场效应管M5的漏极通过电阻R1与场效应管M6的漏极电连接，场效应管M6的源极接地，场效应管M6的漏极输出第三时钟信号CLK1；第二转换单元包括第一电流镜电路和第二电流镜电路，第一电流镜电路对输入的基准电流进行比例调节，输出第一调节电流，第二电流镜电路对第一调节电流进行比例调节，输出第二调节电流，第二调节电流分别输入到电阻R2和场效应管M10的漏极，电阻R2输出第三时钟信号CLK2，第二时钟信号CP2输入到场效应管M10的栅极，场效应管M10的源极接地，第一电流镜电路与第二电流镜电路之间设有场效应管M9，第二时钟信号CP2经过反相器i1输入到场效应管M9的栅极；第三转换单元包括场效应管M13、M14、M15、M16、M17、M18、M19和M20、反相器i3和反相器i4,场效应管M13的漏极、M44的漏极、反相器i3的电源端和反相器i4的电源端分别与电源VM电连接，场效应管M13的源极分别和场效应管M14的栅极、M15的栅极、M16的栅极、M16的漏极和M17的漏极电连接，场效应管M13的栅极分别和场效应管M15的漏极、场效应管M14的源极、场效应管M18的漏极和反相器i3的输入端电连接，反相器i3的输出端与反相器i4的输入端电连接，反相器i4的输出端输出第三时钟信号CLK3,场效应管M15的源极分别和场效应管M16的源极、反相器i3的接地端和电阻R3一端电连接，电阻R3另一端与反相器i4的接地端电连接，场效应管M17和M18的栅极分别输入电压Vbias，场效应管M17的源极与场效应管M19的漏极电连接，场效应管M18的源极与场效应管M20的漏极电连接，场效应管M19和M20的源极接地，第二时钟信号CP3输入到场效应管M19的栅极，第二时钟信号CP3输入到场效应管M20的栅极；第四转换单元包括电阻R4、R5、场效应管M25、M26和第三电流镜电路，电阻R4一端与电源VM电连接，所述电阻R4另一端与场效应管M25的漏极电连接，场效应管M25的栅极输入第三时钟信号CLK3,场效应管M25的源极通过电阻R5与场效应管M26的漏极电连接，场效应管M26的栅极输入第二时钟信号CP4,场效应管M26的源极与第三电流镜电路电连接，第三电流镜电路对基准电流进行比例调节，比例调节后的基准电流大小与从场效应管M26流过的电流大小相同，场效应管M26的漏极输出第三时钟信号CLK4。可选地，在某种实施方式中，本专利技术还包括浮动电压模块，浮动电压模块根据驱动电压输出第一电压、第二电压和基准电流，驱动电压与第一电压的差值恒定，第一电压输入到场效应管M15的源极，第二电压输入到场效应管M17的栅极。可选地，在某种实施方式中，反馈模块在驱动电压比电源VM小于第一阈值时向死区控制模块输入高电平的反馈信号，在驱动电压比电源VM大于第二阈值时向死区控制模块输入低电平的反馈信号。本专利技术与现有技术相比所具有的有益效果是：首先通过反馈模块检测电荷泵模块输出的驱动电压，能够在驱动电压过高或者过低时进行调节，确保输出的驱动电压的幅值能够始终满足驱动电路的要求，因此本专利技术能够100％占空比全周期的向负载提供驱动电压，能够在驱动电压的幅值过低时进行调节保护；其次本专利技术通过电容C1的正向充电和逆向泵电来输出驱动电压，而电容C1的正向充电和逆向泵电由场效应管M1、M2、M3和M4的通断控制，因此只需控制CLK1、CLK2、CLK3和CLK4的波形频率便能控制电容C1的正向充电和逆向泵电的速度。附图说明本专利技术有如下附图：图1为本专利技术的结构框图；图2为本专利技术的死区控制模块的电路图；图3为本专利技术的第一转换单元和第二转换单元的电路图；图4为本专利技术的第三转换单元和第四转换单元的电路图；图5为本专利技术的四路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电荷泵电路，其特征在于：包括死区控制模块、电荷泵模块和反馈模块，所述死区控制模块根据输入的第一时钟信号向所述电荷泵模块输入多路具有死区时间的第二时钟信号，所述电荷泵模块根据输入的第二时钟信号输出驱动电压，所述驱动电压输入到反馈模块，所述反馈模块根据所述驱动电压向所述死区控制模块输入反馈信号，所述反馈信号控制所述死区控制模块是否向所述电荷泵模块输入第二时钟信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵电路，其特征在于：包括死区控制模块、电荷泵模块和反馈模块，所述死区控制模块根据输入的第一时钟信号向所述电荷泵模块输入多路具有死区时间的第二时钟信号，所述电荷泵模块根据输入的第二时钟信号输出驱动电压，所述驱动电压输入到反馈模块，所述反馈模块根据所述驱动电压向所述死区控制模块输入反馈信号，所述反馈信号控制所述死区控制模块是否向所述电荷泵模块输入第二时钟信号。


2.根据权利要求1所述的一种电荷泵电路，其特征在于：所述死区控制模块包括与门和逻辑处理单元，所述与门的两输入端分别输入第一时钟信号和反馈信号，所述与门的输出端依次串联有M级延时电路，第一级延迟电路至第N级延时电路的延时时间和第N+1级延时电路至第M级的延时电路的延时时间相同，所述逻辑处理单元根据所述第一时钟信号、第N级延时电路的输出信号和第M级延时电路的输出信号输出四路具有死区时间的第二时钟信号。


3.根据权利要求2所述的一种电荷泵电路，其特征在于：所述延时电路包括RC延时单元和整形单元，所述整形单元对所述RC延时单元的输出信号进行整形，所述整形单元包括至少一个反相器，当所述整形单元包括两个以上的反相器时，所有反相器依次串联，所述整形单元的输出信号为该延时电路的输出信号。


4.根据权利要求2所述的一种电荷泵电路，其特征在于：所述电荷泵模块包括场效应管M1、M2、M3和M4、电容C1和C2，所述场效应管M1、M2、M3和M4的栅极分别输入一路第二时钟信号，所述场效应管M4的源极、场效应管M2的漏极和电容C2一端分别与电源VM电连接，所述场效应管M4的漏极和场效应管M3的漏极分别和电容C1一端电连接，所述场效应管M2的源极和场效应管M1的漏极分别和电容C1另一端电连接，所述场效应管M1的源极接地，所述场效应管M3的源极与电容C2另一端电连接。


5.根据权利要求4所述的一种电荷泵电路，其特征在于：所述场效应管M1、M2和M4为N型开关功率管，所述场效应管M3为P型开关功率管。


6.根据权利要求4或5所述的一种电荷泵电路，其特征在于：所述场效应管M4的栅极与齐纳二极管Z1的负极电连接，所述场效应管M4的源极与齐纳二极管Z1的正极电连接，所述场效应管M2的栅极与齐纳二极管Z2的负极电连接，所述场效应管M2的源极与齐纳二极管Z2的正极电连接。


7.根据权利要求2-5任一项所述的一种电荷泵电路，其特征在于：还包括电平转换模块，所述电平转换模块将四路所述第二时钟信号的电平进行转换，并输出第三时钟信号，所述第三时钟信号输入到所述电荷泵模块。


8.根据权利要求7所述的一种电荷泵电路，其特征在于：所述电平转换模块包括第一转换单元、第二转换单元、第三转换单元和第四转换单元；所述第一转换单元包括场效应管M5、M6和电阻R1，所述场效应管M5的栅极和场效应管M6的栅极分别输入第二时钟信号CP1，所述场效应管M5的源极与电源VDD电连接，所述场效应管...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵皆辉，霍建龙，张治东，
申请(专利权)人：江苏集萃智能集成电路设计技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32