电荷泵电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电荷泵电路及控制方法，电路包括：多个充放电电路以及滤波电路。充放电电路包括相连的第一开关单元、充放电单元和第二开关单元，第一开关单元和第二开关单元的断开和闭合实现充放电单元的充放电，充放电电路在不同时间段分别输出对应的输出信号，通过输出信号的叠加以降低总输出信号上纹波的幅值以及提高总输出信号上纹波的频率；滤波电路用于滤除总输出信号上的纹波。根据本发明专利技术的电荷泵电路，通过选择充放电电路的数量，提高充放电电路在不同时间段输出的输出信号的数量，通过输出信号的叠加从而降低总输出信号上的纹波的幅值以及提高纹波的频率，使得同样的滤波电路产生更好的滤波效果，并且电路的面积和功耗无显著增加。功耗无显著增加。功耗无显著增加。

【技术实现步骤摘要】
电荷泵电路及控制方法


[0001]本专利技术是关于集成电路领域，特别是关于一种电荷泵电路及控制方法。

技术介绍

[0002]传统的电荷泵结构作为芯片内部电源使用时，会在内部引入纹波，并最终体现在输出端，影响芯片输出波形的稳定性。图1所示的是一种常见的电荷泵结构，由MOS管M1、电容C和MOS管M2组成，MOS管M1、电容C和MOS管M2同时由控制电路的输入波形控制，纹波频率也一般为控制电路输入波形的频率，该结构产生的纹波一般较大。
[0003]纹波的一般考量有幅度和频率两个方面，幅度越小越好，出现的频率越高越好。传统解决方案较简单的如增大时钟信号产生电路的频率将其推向高频，但电流增加的成本较多；现有的一些纹波抑制结构较为复杂，额外结构会较大增加电路的瞬间功耗，或是面积。
[0004]另外，我们通常在电荷泵的输出端上挂一个负载电容，如果再串上一个电阻，即为一个低通滤波器，可优化纹波；但是如电荷泵的电流负载过大，我们无法挂一个较大的电阻(压降太大)，那么低通滤波的效果也会变差。如果纹波被推向了更高频率，我们只需要一个较小的电阻就能起到很好的滤波效果。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种电荷泵电路及控制方法，其能够在相似的面积功耗下，降低纹波的幅度，提高纹波的频率。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了一种电荷泵电路，包括：多个并联的充放电电路以及滤波电路。
[0008]所述充放电电路包括相连的第一开关单元、充放电单元和第二开关单元，所述第一开关单元、充放电单元和第二开关单元均受控制信号控制，闭合充放电电路的第一开关单元且断开对应的第二开关单元，控制对应的充放电单元进行充电，闭合充放电电路的第二开关单元且断开对应的第一开关单元，控制对应的充放电单元进行放电；其中，控制各充放电电路的第二开关单元在一个控制周期的不同时间段闭合，以使各所述充放电电路在不同时间段分别输出基于充放电单元放电产生的输出信号，通过对多个并联的充放电电路的输出信号的叠加以降低总输出信号上的纹波的幅值以及提高总输出信号上的纹波的频率；
[0009]滤波电路与所述充放电电路相连，用于滤除总输出信号上的纹波。
[0010]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述总输出信号上的纹波的幅值为输出信号上的纹波的幅值的1/n倍，所述总输出信号上的纹波的频率为输出信号上的频率的n倍，其中，n为充放电电路的数量。
[0011]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述第一开关单元包括第一MOS管、第一二极管和第一电容，所述第一MOS管的源极与电源电压相连，所述第一MOS管的栅极与第一二极管
的阴极以及第一电容的第一端相连，所述第一二极管的阳极与电源电压相连，所述第一MOS管的漏极与充放电单元的第一端以及第二开关单元相连，所述第一电容的第二端用于接收对应的控制信号。
[0012]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述第二开关单元包括第二MOS管、第二二极管和第二电容，所述第二MOS管的漏极与充放电单元的第一端相连，所述第二MOS管的栅极与第二二极管的阴极以及第二电容的第一端相连，所述第二二极管的阳极与电源电压相连，所述第二电容的第二端用于接收对应的控制信号，所述第二MOS管的源极用于输出输出信号。
[0013]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述滤波电路包括电阻和第三电容，所述电阻的第一端与充放电电路相连，所述电阻的第二端与第三电容的第一端相连并用于输出总输出信号，所述第三电容的第二端接地。
[0014]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述电荷泵电路还包括与充放电电路相连的控制信号产生电路，所述控制信号产生电路包括信号发生器、信号处理分配单元和信号整形驱动单元，所述信号处理分配单元与信号发生器相连，所述信号处理分配单元用于输出多个驱动信号，所述信号整形驱动单元与信号处理分配单元相连，所述信号整形驱动单元设置有多个且与充放电电路相对应，每个所述信号整形驱动单元根据驱动信号产生控制信号以分别控制充放电电路的第一开关单元、充放电单元和第二开关单元。
[0015]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述信号处理分配单元包括第一D触发器、第二D触发器、第三D触发器、第四D触发器、第五D触发器、第六D触发器、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器、第八反相器、第九反相器、第十反相器、第十一反相器、第十二反相器、第十三反相器；
[0016]所述第一D触发器的CK端与信号发生器相连，所述第一D触发器的D输入端与QN输出端以及第二反相器的输入端相连，所述第一D触发器的Q输出端与第三反相器的输入端相连；
[0017]所述第一反相器的输入端与信号发生器相连，所述第二D触发器的CK输入端与第一反相器的输出端相连，所述第二D触发器的D输入端与第二反相器的输出端相连，所述第二D触发器的QN输出端与第四反相器的输入端相连，所述第二D触发器的Q输出端与第五反相器的输入端相连；
[0018]所述第三D触发器的CK输入端与第二反相器的输出端相连，所述第一从D触发器的D输入端与QN端以及第六反相器的输入端相连，所述第六反相器的输出端用于输出第一驱动信号，所述第三D触发器的Q输出端与第七反相器的输入端相连，所述第七反相器的输出端用于输出第二驱动信号；
[0019]所述第四D触发器的CK输入端与第四反相器的输出端相连，所述第四D触发器的D输入端与第六反相器的输出端相连，所述第四触发器的QN输出端与第八反相器的输入端相连，所述第八反相器的输出端用于输出第三驱动信号，所述第四触发器的Q输出端与第九反相器的输入端相连，所述第九反相器的输出端用于输出第四驱动信号；
[0020]所述第五D触发器的CK输入端与第三反相器的输出端相连，所述第五D触发器的D输入端与第八反相器的输出端相连，所述第五D触发器的QN输出端与第十反相器的输入端相连，所述第十反相器的输出端用于输出第五驱动信号，所述第五D触发器的Q输出端与第
十一反相器的输入端相连，所述第十一反相器的输出端用于输出第六驱动信号；
[0021]所述第六D触发器的CK输入端与第五反相器的输出端相连，所述第六D触发器的D输入端与第十反相器的输出端相连，所述第六D触发器的QN输出端与第十二反相器的输入端相连，所述第十二反相器的输出端用于输出第七驱动信号，所述第六D触发器的Q输出端与第十三反相器的输入端相连，所述第十三反相器的输出端用于输出第八驱动信号。
[0022]在本专利技术的一个或多个实施例中，所述信号整形驱动单元包括或非门、第十四反相器、第十五反相器、第十六反相器、第十七反相器、第十八反相器、第十九反相器、与非门、第二十反相器和第二十一反相器；
[0023]所述或非门的第一输入端和第二输入端分别用于接收对应的驱动信号，所述或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵电路，其特征在于，包括：多个并联的充放电电路，所述充放电电路包括相连的第一开关单元、充放电单元和第二开关单元，所述第一开关单元、充放电单元和第二开关单元均受控制信号控制，闭合充放电电路的第一开关单元且断开对应的第二开关单元，控制对应的充放电单元进行充电，闭合充放电电路的第二开关单元且断开对应的第一开关单元，控制对应的充放电单元进行放电；其中，控制各充放电电路的第二开关单元在一个控制周期的不同时间段闭合，以使各所述充放电电路在不同时间段分别输出基于充放电单元放电产生的输出信号，通过对多个并联的充放电电路的输出信号的叠加以降低总输出信号上的纹波的幅值以及提高总输出信号上的纹波的频率；以及滤波电路，与所述充放电电路相连，用于滤除总输出信号上的纹波。2.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述总输出信号上的纹波的幅值为输出信号上的纹波的幅值的1/n倍，所述总输出信号上的纹波的频率为输出信号上的频率的n倍，其中，n为充放电电路的数量。3.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一MOS管、第一二极管和第一电容，所述第一MOS管的源极与电源电压相连，所述第一MOS管的栅极与第一二极管的阴极以及第一电容的第一端相连，所述第一二极管的阳极与电源电压相连，所述第一MOS管的漏极与充放电单元的第一端以及第二开关单元相连，所述第一电容的第二端用于接收对应的控制信号。4.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第二MOS管、第二二极管和第二电容，所述第二MOS管的漏极与充放电单元的第一端相连，所述第二MOS管的栅极与第二二极管的阴极以及第二电容的第一端相连，所述第二二极管的阳极与电源电压相连，所述第二电容的第二端用于接收对应的控制信号，所述第二MOS管的源极用于输出输出信号。5.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述滤波电路包括电阻和第三电容，所述电阻的第一端与充放电电路相连，所述电阻的第二端与第三电容的第一端相连并用于输出总输出信号，所述第三电容的第二端接地。6.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述电荷泵电路还包括与充放电电路相连的控制信号产生电路，所述控制信号产生电路包括信号发生器、信号处理分配单元和信号整形驱动单元，所述信号处理分配单元与信号发生器相连，所述信号处理分配单元用于输出多个驱动信号，所述信号整形驱动单元与信号处理分配单元相连，所述信号整形驱动单元设置有多个且与充放电电路相对应，每个所述信号整形驱动单元根据驱动信号产生控制信号以分别控制充放电电路的第一开关单元、充放电单元和第二开关单元。7.如权利要求6所述的电荷泵电路，其特征在于，所述信号处理分配单元包括第一D触发器、第二D触发器、第三D触发器、第四D触发器、第五D触发器、第六D触发器、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器、第八反相器、第九反相器、第十反相器、第十一反相器、第十二反相器、第十三反相器；所述第一D触发器的CK端与信号发生器相连，所述第一D触发器的D输入端与QN输出端以及第二反相器的输入端相连，所述第一D触发器的Q输出端与第三反相器的输入端相连；
所述第一反相器的输入端与信号发生器相连，所述第二D触发器的CK输入端与第一反相器的输出端相连，所述第二D触发器的D输入端与第二反相器的输出端相连，所述第二D触发器的QN输出端与第四反相器的输入端相连，所述第二D触发器的Q输出端与第五反相器的输入端相连；所述第三D触发器的CK输入端与第二反相器的输出端相连，所述第一从D触发器的D输入端与QN端以及第六反相器的输入端相连，所述第六反相器的输出端用于输出第一驱动信号，所述第三D触发器的Q输出端与第七反相器的输入端相连，所述第七反相器的输出端用于输出第二驱动信号；所述第四D触发器的CK输入端与第四反相器的输出端相连，所述第四D触发器的D输入端与第六反相器的输出端相连，所述第四触发器的QN输出端与第八反相器的输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚启善，石传波，陈凯亮，
申请(专利权)人：思瑞浦微电子科技苏州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：