输入电压变换成输出电压的电压变换器、驱动电路及方法技术

本发明专利技术涉及具有增加的电流容量的改进的电压变换器。电压变换器结构可以由软件配置。在现有技术中，可编程的电荷泵被以这样的方式配置，即由译码逻辑来简单地使未使用的级短路。按照本发明专利技术，这些级被用来增加第一泵级的电流容量。具体地说，结果是：在不需要附加部件以及在同样的面积内，建议的电荷泵装置的电流容量增加了１０％－１５％。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于把输入电压变换成输出电压的电压变换器，该电压变换器包含多个级联的电压倍增器和用于控制多个电压倍增器的控制电路。此外，本专利技术导致一个包含这样的电压变换器的驱动电路。电压变换器(诸如电荷泵装置或包含电压倍增器的其他装置)被用来生成比应用的电源电压更高的电压。电压变换器可以具有几个被安排在一种级联的级中的电压倍增器。第一级的电荷贮存单元在驱动第一级的驱动器的切换事件后可被充电。在这种情况下，第一级的另一个切换单元可处于打开位置。然后，该另一个切换单元被闭合，以便电荷可被提供给下一级。然后，后级的电荷贮存单元在驱动后级的驱动器的切换事件后可被充电。这样，存储在第一级的电荷被转送到一个或多个后级，在这里它被加到这样的后级的电荷中，以便生成更高的电压，而该电压能被提供给应用的设备。使用电荷泵的优点在于，通常不需要附加的旁路开关，因此这种类型的电压变换器可被相对简单地解释。电荷泵可以由几个级的级联组成，由此，每级包含至少一个开关或二极管、一个通常由电容器实现的电荷贮存单元、和一个驱动器。驱动器指挥电荷贮存单元，并且可以通过周期性的信号或相位(phase)来操作。电压变换器是从IEEE Journal of solid-state circuit，Vol.SC-11，No.3，1976年6月，374-378页中的文章获知的。在该文章中，电压变换器的输出电压被用来在NMOS集成电路应用中提供高的电源电压。此外，电压变换器可被用在液晶显示器(LCD)驱动器中作为一个应用以生成驱动电路所需要的偏压。而另一个应用是产生写一个闪存所需的高电压。在LCD驱动集成电路(IC)中采用的电压变换器的基本结构可以针对电压所供给的应用而编程。象引言中提到的这样的电压变换器允许激活适当数目的所选电压倍增器，即，如果想要相对较低的输出电压，则工作的电压倍增器的数目相对较低，而如果想要相对较高的输出电压，则工作的电压倍增器的数目相对较高。由此，可以避免不必要的高数目的工作的电压倍增器，从而避免电压变换器的低功效。非工作的，即，禁用的电压倍增器应当用开关旁路或者应当被并联于工作的电压倍增器而分路(shunted)。某些类型的电压倍增器允许使用电压倍增器内的开关，以便旁路各自的电压倍增器，如果它处在非工作的运行模式的话。LCD模块在蜂窝电话和其他手持工具，诸如，个人信息管理器、膝上型电脑、PDA等等中得到广泛应用。用于模拟功能块的可用电源电压可能是2.8V，而LCD图形显示器可能是用6V-16V的电压驱动的，而且它还应当在大的电源电压范围内工作。不同类型的应用需要一定范围的输出电压。然而，在LCD驱动集成电路(IC)中，目前的趋势是朝着不断增加的分辨率和彩色显示的方向发展，特别是用于如电话、PDA等的移动终端。这些显示器需要接近20V的电压下的大电流，该电流必须由LCD驱动IC生成。在实际的LCD驱动IC中，电荷贮存单元的充电容量，具体地，电容值，的总量是有限的，而必需的电流量却在增加。可达到的电压和所需的电流必须得到折衷，但是对于更大电流容量的需求通常还是变得更迫切。具体地说，通常从较小的电容提取越来越大的电流，而由于电荷传送造成的电压降也越来越大。这个大电压降被电压变换器的所有的级增大，从而恶化性能。这正是本专利技术出现的原因，本专利技术的目的是提出一种把输入电压变换成输出电压的设备和方法，由此，应当达到提高了的电流容量。关于该设备，此目的是通过按照权利要求1的电压变换器而达到的，权利要求1要求保护一种用于把输入电压变换成输出电压的电压变换器，该电压变换器包含多个级联的电压倍增器和用于控制多个电压倍增器的控制电路，其中按照本专利技术，该控制电路包含切换装置，用于激活至少一个从多个电压倍增器中选择的第一电压倍增器以及用于以与第一电压倍增器相同的方式切换至少一个在级联中位于第一电压倍增器之前的另外的电压倍增器。再者，关于该设备，该目的是通过按照权利要求14的驱动电路而达到的，目前该驱动电路是包含电压变换器的驱动电路，具体地是用于显示设备的驱动电路。关于该方法，此目的是通过藉助于包含多个级联的电压倍增器的电压变换器把输入电压变换成输出电压而达到的，其中按照本专利技术，至少一个从多个电压倍增器中选择的第一电压倍增器被激活，而且至少一个在级联中位于第一电压倍增器之前的另外的电压倍增器以与第一电压倍增器相同的方式被切换。本提议的专利技术来自于对进一步增加电压变换器或驱动电路的电流容量的期望，特别是当并非电压变换器的所有级都被用于电压倍增时。本专利技术认识到，传统地，未使用的倍增器和/或倍增器的电荷贮存单元仅仅充当被动的角色。它们仅仅作为退耦或缓冲单元出现。按照现在的创造性的思想，当如所提议的由切换装置切换时，它们被用来增加从多个电压倍增器中选择的第一电压倍增器的强度。具体地，当使用电荷泵作为电压倍增器时，如果不是电荷泵所有的级都被用于泵浦电荷，则未用的电容器不再在退耦或缓冲电容中充当被动的角色，而是被用来与它们的底板驱动器一起增加第一泵级的强度。作为本专利技术的主要优点，第一与另一个电压倍增器可以通过只改变逻辑电路而以相同的方式切换。有利地，可以预见没有面积或模拟部件数目的增加。取决于级数和电源电压，可以因此而达到10％-15％的电流容量中的增加。此外，附属权利要求中概述了本专利技术的详细配置。切换包含激活和禁止。为了激活，各个级优选地被切换到电源电压Vdd电位。因此，倍增器处在有源模式(active mode)。为了禁止，各个级被切换到地电压。因此，倍增器处在无源模式(passive mode)。有利地，第一电压倍增器是同样位于级联的至多第二或更高阶的级的多个工作的电压倍增器中的一个，特别地，位于级联末端的一系列级中。有利地，另一个电压倍增器是同样位于级联的第一或更高阶的级的多个另外的电压倍增器中的一个，特别地，位于级联起始端的一系列级中。多个电压倍增器中的至少一个优选地由电荷泵构成。这样的电荷泵包含电荷贮存单元，具体为电容器；开关，具体为MOSFET开关；以及驱动器，具体为底板驱动器。电荷贮存单元可以是在芯片上(on-chip)或在芯片外(off-chip)。另外，一个或多个电压倍增器可以具有至少一个时钟输入端。控制电路优选地被连接到时钟输入端，用于提供时钟信号给电压倍增器，以便控制电压倍增器。在优选的配置中，电压变换器是可编程的。具体地，切换装置是可编程逻辑装置。这样的逻辑装置有利地被编程装置驱动，以便作为输出和/或输入电压的函数来操纵切换装置，即，取决于应用。因此，电压变换器的倍增因子有利地适配于实际的应用。具体地，当变换器所有的级都被使用时，并非变换器所有的级都可被用于生成低于最大可能电压的输出电压。具体地，编程装置包含软件代码部分，该软件代码部分能够在输入电压对于实际应用不充足的情形下，即各倍增器保持在有源工作模式时，激活一个或多个第一电压倍增器。此外，编程装置可包含在输入电压对于实际应用足够的情形下，即各倍增器保持在禁止或无源工作模式时，用于禁止从多个电压倍增器中选择的若干电压倍增器的软件代码部分。具体地，对于这个特别的情形，编程装置优选地包含能够从禁止的电压倍增器中选择一个或多个另外的电压倍增器以与第一电压倍增器相同的方式进行切换的软本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于把输入电压变换成输出电压的电压变换器，包含多个级联的电压倍增器和用于控制多个电压倍增器的控制电路，其特征在于，控制电路包含切换装置，用于激活至少一个从多个电压倍增器中选择的第一电压倍增器以及用于以与第一电压倍增器相同的方式切换至少一个在级联中位于第一电压倍增器之前的另外的电压倍增器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AC内戈伊，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]