电荷泵电路制造技术

本发明专利技术涉及减小电荷泵电路的尺寸，所述电荷泵电路选择电压倍增比，转换其输入电压并输出转换的电压，减少电荷泵电路的开关器件的数量。电荷泵电路的控制电路被配置成执行对多个开关器件的开关控制，对指示第一电容器和第二电容器充电、放电，以便指示具有交替地重复第一状态和第二状态的２Ｖｉ模式，交替地重复第三状态和第四状态的１．５Ｖｉ模式，从而根据检测的输入电压进行升压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种向各种电子设备提供直流电压的电源电路，特别是涉及用于升高输入电压的电荷泵电路。
技术介绍
近年来，已经频繁使用这种电荷泵电路作为电源电路。这种电源电路能够在没有电感的情况下输出比输入电压高的电压，和向需要相对小的消耗电流的负载提供电源电压。作为这种电荷泵电路，例如，提出了日本专利申请公开No.2003-348821中描述的电源电路。图8是显示日本专利申请公开No.2003-348821中公开的电荷泵电路的电路图。这里公开的电荷泵电路依据输入电源电压的压降来选择1、1.5、和2的倍增比，升高输入电压并输出升高的电压。在图8中，诸如电池之类的直流电源(未示出)向电荷泵电路的输入端10提供直流输入电压Vi。数字101至107表示P沟道MOS晶体管，数字108和109表示N沟道MOS晶体管。电荷泵电路设置有第一快速电容器110和第二快速电容器111。输出电容器112从电荷泵电路的输出端20输出输出电压Vo。P沟道MOS晶体管101的漏极、P沟道MOS晶体管102的源极、P沟道MOS晶体管103的一端、和P沟道MOS晶体管的源极与输入端10相连。P沟道MOS晶体管101的源极与P沟道MOS晶体管105的漏极和第一快速电容器110的一端相连。该连接点被称为端点P1。P沟道MOS晶体管102的漏极与P沟道MOS晶体管106的漏极、第一快速电容器110的另一端、和N沟道MOS晶体管108的漏极相连。该连接点被称为端点P2。P沟道MOS晶体管103的另一端与P沟道MOS晶体管106的源极、第二快速电容器111的一端、和P沟道MOS晶体管107的漏极相连。该连接点被称为端点P3。P沟道MOS晶体管104的漏极与第二快速电容器111的另一端和N沟道MOS晶体管109的漏极相连。该连接点被称为端点P4。P沟道MOS晶体管105的源极和P沟道MOS晶体管107的源极连接到输出端20，N沟道MOS晶体管108的源极和N沟道MOS晶体管109的源极接地。控制信号S01至S07被分别施加到P沟道MOS晶体管101至107的栅极。控制信号S08至S09被分别施加到N沟道MOS晶体管108和109。此外，以能够根据控制信号S10将P沟道MOS晶体管103的背栅极切换到输入端10侧和端点P3侧的方式来配置开关113。图9至11B所示的电路图是各表示图8所示的常规电荷泵电路的各种工作模式中的每个开关状态的等效电路图。图9示出了电压倍增比为1的工作模式，图10A和10B示出了电压倍增比为1.5的工作模式，图11A和11B示出了电压倍增比为2的工作模式。下面参考图9至11B描述图8所示的常规电荷泵电路的操作。在图9所示的电压倍增比为1的工作模式，P沟道MOS晶体管101至103以及105至107导通，P沟道MOS晶体管104和N沟道MOS晶体管108和109截止。开关113将P沟道MOS晶体管103的背栅极连接到输入端10侧，虽然图中未示出该连接。在该工作模式中，输入端10通过P沟道MOS晶体管101和105连接到输出端20，这些晶体管处在导通状态，并输出大小为输入电压Vi一倍的电压。在图10A和10B所示的电压倍增比为1.5的工作模式中，在图10A所示的状态中，P沟道MOS晶体管101，106以及N沟道MOS晶体管109导通。P沟道MOS晶体管102至105，P沟道MOS晶体管107，和N沟道MOS晶体管108截止。开关113将P沟道MOS晶体管103的背栅极连接到输入端10侧，虽然图中未示出该连接。这种状态下，第一快速电容器110和第二快速电容器111串联，输入电压Vi被施加到串联连接的两端，因此，第一快速电容器110和第二快速电容器111各被充电到输入电压Vi的大约一半。在图10B所示的状态中，P沟道MOS晶体管102，104，105和107导通，P沟道MOS晶体管101，103和106，以及N沟道MOS晶体管108和109截止。开关113将P沟道MOS晶体管103的背栅极连接到第二快速电容器111，虽然图中未示出该连接。这种状态下，第一快速电容器110和第二快速电容器111并联，其低电位侧被连接到输入端10，其高电位侧被连接到输出端。总计大约为输入电压Vi一半的两个快速电容器的电压被加到输入端10的输入电压Vi。结果是，从输出端20输出大约为输入电压Vi1.5倍的电压。由于图10A和10B所示的状态如上所述交替地重复，能够在输出端20获得输入电压Vi大约1.5倍的电压。在图11A和11B所示的电压倍增比为2的工作模式中，在图11A所示的状态中，P沟道MOS晶体管101，103和N沟道MOS晶体管108和109导通，P沟道MOS晶体管102和104至107截止。开关113将P沟道MOS晶体管103的背栅极连接到输入端10侧，虽然图中未示出该连接。这种状态下，输入电压Vi被施加到第一快速电容器110和第二快速电容器111的每一个。在图11B所示的状态中，P沟道MOS晶体管102，104，105和107导通，P沟道MOS晶体管101，103和106，以及N沟道MOS晶体管108和109截止。开关113将P沟道MOS晶体管103的背栅极连接到第二快速电容器111侧，虽然图中未示出该连接。这种状态下，第一快速电容器110和第二快速电容器111并联，其低电位侧被连接到输入端10，其高电位侧被连接到输出端20。总计大约为输入电压Vi的两个快速电容器的电压被加到输入端10的输入电压Vi。结果是，从输出端20输出大约为输入电压Vi2倍的电压。由于图11A和11B所示的状态如上所述交替地重复，能够从输出端20获得大约为输入电压Vi2倍的电压。在日本专利申请公开No.2003-348821中，描述了用于把P沟道MOS晶体管106的背栅极切换到第一快速电容器110侧和第二快速电容器111侧的开关，并且解释了一系列切换用于防止电流流过的各种开关。按上面的描述配置并工作的常规电荷泵电路在依赖于电池工作的紧凑便携式电子设备中被频繁使用，其部件被集成在半导体IC中。因此，减少用作电荷泵电路部件的开关器件的数量是要达到的一个非常重要的目标。
技术实现思路
为了减小选择电压倍增比为1，1.5或2，转换其输入电压，和输出转换的电压的电荷泵电路的大小，本专利技术的目的是提供一种电荷泵电路，能够减少用作电荷泵电路部件的开关器件的数量，并且能够有助于减小电子设备的大小的可能性。为了实现上述目的，根据本专利技术第一方面的电荷泵电路包括被输入输入电压的输入端；输出输出电压的输出端；接地端；具有至少第一电容器和第二电容器的电容器装置；多个开关；和控制电路，用于控制多个开关的接通/断开操作，其中所述控制电路具有交替地重复第一状态和第二状态而获得电压倍增比为2的工作模式(2Vi模式，Vi是指输入电压)，其中在所述第一状态，由输入电压对第一电容器充电，第二电容器被连接在输入和输出端之间，并向输出侧放电，和其中在所述第二状态，由输入电压对第二电容器充电，第一电容器被连接在输入和输出端之间，并向输出侧放电；和交替地重复第三状态和第四状态而获得电压倍增比为1.5的另一种工作模式(1.5Vi模式)，其中在所述第三状态，第一电容器和第二电容器串联，并由输入电压充电，和其中在所述第四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电荷泵电路，包括：被输入输入电压的输入端；输出输出电压的输出端；接地端；具有至少第一电容器和第二电容器的电容器装置；多个开关；和用于控制所述多个开关的接通／断开操作的控制电路，其中所述控制电路具有：交替地重复第一 状态和第二状态的２Ｖｉ模式，其中在所述第一状态，由所述输入电压对所述第一电容器充电，所述第二电容器连接在所述输入端和所述输出端之间，并向输出侧放电，和其中在所述第二状态，由所述输入电压对所述第二电容器充电，所述第一电容器连接在所述输 入端和所述输出端之间，并向输出侧放电；以及交替地重复第三状态和第四状态的１．５Ｖｉ模式，其中在所述第三状态，所述第一电容器和所述第二电容器串联，并由所述输入电压充电，和其中在所述第四状态，所述第一电容器和所述第二电容器并联在 所述输入端和所述输出端之间，并向输出侧放电。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：明石裕树，石井卓也，小西祥之，石丸诚，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]