电荷泵及电荷泵工作方法技术

本发明专利技术提供一种电荷泵及其工作方法，包括：包括多个第一受控开关、第二受控开关、及至少两个电荷转移电容的电荷转移电路；连接在所述电荷转移电路输出端的稳压电容；用于根据输入的模式信号输出相应的参考电压的参考电压发生电路；用于比较参考电压与一个电荷转移电容的端电压，以输出控制第二受控开关开闭的控制信号的比较电路；以及控制信号产生电路，用于根据输入的模式信号提供相应多个分别用于控制一个第一受控开关开闭的控制信号，以使包括与比较电路连接的电荷转移电容在内的至少一电荷转移电容在不同模式下通过第一受控开关与第二受控开关的开闭来重复工作在充电与向所述稳压电容转移电荷的工作状态，从而使所述稳压电容输出期望电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉电路领域，特别涉及一种电荷泵及工作方法。
技术介绍
电荷泵是一种基于单一供应电压而输出不同电压的电路，一般可涉及提供两倍于输入电压的电压。电荷泵经常用于存储电路中，特别是需要多个电压以适当读取和写入的闪存或相变存储器中。如图1所示，图1为一个现有的产生高压Vout的电荷泵电路，主要通过设定参考电压Vref的大小，来控制输出电压Vout。当输出电压Vout低于Vref · (R1+R2) /R2，则电压比较器11输出高电平，时钟发生电路10正常工作输出非交叠时钟信号如图2所示的CLKl 与CLK2，电荷转移电路12处于工作状态；当输出电压Vout高于Vref · (R1+R2) /R2，则电压比较器11输出低电平，将时钟发生电路10关闭，非交叠时钟信号CLKl与CLK2保持原状态，电荷转移电路12暂停工作。图3为电荷转移电路12的结构示意图，其中Cf是电荷转移电容。Si、S2、S3、S4 均为开关，例如由MOS管、双极型晶体管或是由其他器件或电路构成的开关等。开关Sl与 S3由时钟CLKl控制，当时钟CLKl为高电平时开关Sl与S3导通，否则断开；开关S2与S4 由时钟CLK2信号控制，当时钟CLK2为高电平时开关S2与S4导通，否则断开。上述电荷转移电路12的工作过程如下当时钟CLKl = “1”、CLK2 = “O”时，开关 Sl与S3导通，开关S2与S4断开，电容Cf上的电压充至电源电压Vin，而后当时钟CLKl = “0”、CLK2 =“ 1”，开关S2与S4导通，开关Sl与S3断开，由于电容Cf两端的电压不能跳变， 所以输出电压Vout理论上被提升为2Vin，电容Cf上的电荷转移到电容Cout上，此过程为电荷转移电路的一个工作周期。但此种电荷泵存在一个问题如果2Vin大于Vout，当电容Cf连接至输出电压Vout 时则会与输出电容Cout进行电荷分享，造成输出电压Vout较大的纹波，同时电荷分享本身也会影响电荷泵工作效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电荷泵及电荷泵的工作方法。为了达到上述目的及其他目的，本专利技术提供的电荷泵，包括包括多个第一受控开关、第二受控开关、及至少两个电荷转移电容的电荷转移电路；连接在所述电荷转移电路输出端的稳压电容；参考电压发生电路，用于根据输入的模式信号输出相应的参考电压；比较电路，一个输入端连接所述参考电压发生电路输出端、另一输入端连接一个电荷转移电容的一端、输出端连接所述第二受控开关，用于比较所述参考电压与所述一个电荷转移电容的端电压，以输出控制所述第二受控开关开闭的控制信号；控制信号产生电路，用于根据输入的模式信号提供相应多个分别用于控制一个第一受控开关开闭的控制信号，以使包括与比较电路连接的电荷转移电容在内的至少一电荷转移电容在不同模式下通过第一受控开关与第二受控开关的开闭来重复工作在充电与向所述稳压电容转移电荷的工作状态，从而使所述稳压电容输出期望电压。本专利技术提供的电荷泵工作方法，包括步骤1)参考电压发生电路根据输入的模式信号输出相应的参考电压，当与比较电路连接的电荷转移电容的端电压低于所述参考电压时所述比较电路输出控制信号使第二受控开关闭合；控制信号产生电路根据输入的模式信号输出相应的各控制信号使电荷转移电路包含的第一受控开关分别闭合或断开，从而电荷转移电路中包括与比较电路连接的电荷转移电容在内的至少一电荷转移电容通过相应闭合的各第一受控开关及第二受控开关与电源连接，进入充电状态；2)当与比较电路连接的电荷转移电容的端电压高于所述参考电压时所述比较电路输出控制信号使第二受控开关断开；3)控制信号产生电路输出的相应各控制信号使电荷转移电路包含的第一受控开关分别断开或闭合，从而电荷转移电路中包括与比较电路连接的电荷转移电容在内的至少一电荷转移电容通过相应闭合的各第一受控开关与稳压电容连接，进入向稳压电容转移电荷的状态；5)重复前述步骤1)至幻，从而稳压电容输出的电压将稳定在预期值Vo。综上所述，本专利技术的电荷泵能工作在不同的模式，通过对电荷转移电容充电，并将充电完毕的电荷转移电容上的电荷转移到电荷泵输出端上，输出高于输入电压的电平，而且，每次对电荷转移电容器充电时，并未将其充满，只是充到特定的电压后停止充电，可减小电荷泵电路的输出电压纹波。通过调节电荷泵的升压倍数，可增加电荷泵电路的转换效率。附图说明图1为现有的电荷泵电路图；。图2为图1所示的电荷泵的内部信号示意图；图3为图1所示的电荷泵的电荷转移电路的电路图；图4为本专利技术的一个优选实施例的电荷泵示意图；图5为图4所示的电荷泵的电荷转移电路的一个优选电路图；图6为图4所示的电荷泵的参考电压发生电路的一个优选电路图；图7为本专利技术的另一个优选实施例的电荷泵示意图；图8为图7所示的电荷泵的参考电压发生电路的一个优选电路图；图9为本专利技术的又一个优选实施例的电荷泵示意图；图10为图9所示的电荷泵的电荷转移电路的一个优选电路图；图11为图9所示的电荷泵的电源选择电路的工作波形图；图12为本专利技术的再一个优选实施例的电荷泵示意图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的电荷泵及工作方法进行详细描述。实施例一如图4所示，所述电荷泵包括电荷转移电路41、稳压电容Cout、参考电压发生电路 42、比较电路43及控制信号产生电路44。所述电荷转移电路41包括多个第一受控开关、第二受控开关、及至少两个电荷转移电容。例如，如图5所示，其为一个优选电荷转移电路示意图。该电荷转移电路包括第一受控开关Sl至S6及S8、第二受控开关S7、及电荷转移电容Cfl、Cf2。其中，第一受控开关Sl 一端接地、另一端接电荷转移电容Cfl的下极板；第一受控开关S2 —端接输入电源 Viru另一端接电荷转移电容Cfl下极板；第一受控开关S3—端接电荷泵输出端(即稳压电容Cout的一端)、另一端接电荷转移电容Cfl的上极板；第一受控开关S4 —端接输入电源 Viru另一端接电荷转移电容Cf2的下极板；第一受控开关S5 —端接地、另一端接电荷转移电容Cf2的下极板；第一受控开关S6 —端接电荷泵输出端(即稳压电容Cout的一端)、另一端接电荷转移电容Cf2的上极板；第一受控开关S7 —端接输入电源Vin、另一端接电荷转移电容Cf2的上极板；第一受控开关S8 —端接电荷转移电容Cfl的上极板、另一端接电荷转移电容Cf2的下极板。其中，所述电荷转移电容Cfl的容抗与电荷转移电容Cf2相等；第一受控开关Sl 至S6、S8及第二受控开关可采用CMOS管、晶体三极管或传输门等。需要说明的是，本领域技术人员应该理解，上述所示电荷转移电路仅仅只是列示， 而非对本专利技术的限制，事实上，电荷转移电路包含电荷转移电容的数量可以为3个或3个以上，相应地，第一受控开关的数量也可为7个以上等等。所述稳压电容Cout —端(例如上极板)接电荷泵输出端、另一端(例如下极板) 接地。所述参考电压发生电路42用于根据输入的模式信号输出相应的参考电压。例如，当输入的模式信号为第一信号，例如为“1”时，也就是电荷泵工作2倍升压模式时，所述参考电压Vpump’为Vo-Vin ；当输入的模式信号为第二信号，例如为“O”时，也就是电荷泵工作1. 5倍升压模式时，所述参考电压Vpum本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电荷泵，其特征在于包括：包括多个第一受控开关、第二受控开关、及至少两个电荷转移电容的电荷转移电路；连接在所述电荷转移电路输出端的稳压电容；参考电压发生电路，用于根据输入的模式信号输出相应的参考电压；比较电路，一个输入端连接所述参考电制一个第一受控开关开闭的控制信号，以使包括与比较电路连接的电荷转移电容在内的至少一电荷转移电容在不同模式下通过第一受控开关与第二受控开关的开闭来重复工作在充电与向所述稳压电容转移电荷的工作状态，从而使所述稳压电容输出期望电压。压发生电路输出端、另一输入端连接一个电荷转移电容的一端、输出端连接所述第二受控开关，用于比较所述参考电压与所述一个电荷转移电容的端电压，以输出控制所述第二受控开关开闭的控制信号；控制信号产生电路，用于根据输入的模式信号提供相应多个分别用于控

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：富聪，陈后鹏，宋志棠，陈小刚，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31