电荷泵电路和其操作控制方法技术

一种电荷泵电路，其将从输入端子输入的输入电压降压并将它作为降压输出电压从降压输出端子输出，并且将输入电压升压并将它作为升压输出电压从升压输出端子输出，电荷泵电路包括：电压转换电路，其具有快速电容器、降压输出电容器、升压输出电容器和多个开关，其中，快速电容器、降压输出电容器、升压输出电容器和开关连接，并且电压转换电路能够通过切换开关的每个通/断状态来切换连接状态；输出电压检测电路单元，其进行降压输出电压和第一预定电压之间电压的比较，并进行升压输出电压和第二预定电压之间电压的比较，并且产生和输出指示比较的每个结果的每个信号；以及控制电路单元，其依据从输出电压检测电路单元输出的每个信号进行切换控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及产生并输出多个不同电压的电荷泵电路，具体地，涉及分别地产生并输出小于输入电压的降压(St印-down)电压和大于输入电压的升压(st印-up)电压的电荷泵电路以及其操作控制方法。
技术介绍
在电荷泵电路的第一传统示例中，以输入电压对快速电容器(flying capacitor) 充电，并且以将输入电压添加至快速电容器中的充电电压的电压对与输出端子连接的输出电容器充电，从而产生输入电压两倍的电压(参见日本专利公开号S564859)。在产生更大电压的情况下，将以输入电压充电的快速电容器的电压进一步添加至被充电至输入电压两倍的输出端子的电压，从而获得输入电压三倍的输出电压。通过重复相同的操作，可以获得输入电压N倍的输出电压。另外，电荷泵电路的第二传统示例包括第一开关部分，其在第一电容器中产生与输入电压相同的电压；以及第二开关部分，其在第二电容器中产生小于输入电压的电压 (参见日本专利公开号S61-120933)。通过将第一和第二电容器中的每一个与输入电压相组合和连接，产生范围介于小于输入电压的电压至大于输入电压的电压的六种输出电压。而且，在电荷泵电路的第三传统示例中，一个快速电容器输出小于输入电压的输出电压和大于输入电压的输出电压(参见日本专利公开号H05-111243)。然而，在第一传统示例中，输出电压变为输入电压N倍的电压，而不能产生小于输入电压的电压。另外，也不能获得输入电压整数倍以外的任意输出电压。而且，在第一传统示例中，当输入电压波动时，输出电压也波动，并且对于负载波动没有采取对策，因此输出电压不稳定。在第二传统示例中，可以获得小于输入电压的输出电压；然而，需要特殊的电容器，并且需要两个电容器以同时获得大于输入电压的电压。另外，与第一传统示例一样，在第二传统示例中，不能获得任意的输出电压，并且在输入电压波动和负载波动方面，输出电压也不稳定。另外，在第三传统示例中，一个快速电容器能够输出大于输入电压的输出电压和小于输入电压的输出电压，并且还可以通过改变开关部分的占空比(on-duty cycle)来改变输出电压。然而，在第三传统示例中，不可以针对每个单独的输出电压改变开关部分的接通占空比，因此使可控的输出电压限制到1。而且，在第三传统示例中，未采取针对负载波动的对策，因此存在输出电压不稳定的问题。再者，需要电感器，因此难以实现电路集成。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目标是要提供能够利用一个快速电容器同时获得小于输入电压的输出电压和大于输入电压的输出电压并且能够进行以上输出电压两者的设置并降低负载波动引起的输出电压波动的电荷泵电路以及其操作控制方法。为了实现此目标，本专利技术的实施例提供一种电荷泵电路，其将从输入端子输入的输入电压进行降压并将它作为降压输出电压从降压输出端子输出，并且将输入电压升压并且将它作为升压输出电压从升压输出端子输出，所述电荷泵电路包括电压转换电路，其包含快速电容器，以输入电压对其充电；降压输出电容器，其连接在降压输出端子和地之间；升压输出电容器，其连接在升压输出端子和地之间；以及多个开关，其中，快速电容器、 降压输出电容器、升压输出电容器和开关连接，并且电压转换电路能够通过切换各开关的每个通/断状态来切换以下连接状态第一连接状态，其中以输入电压对快速电容器充电； 第二连接状态，其中以快速电容器中的充电电压对降压输出电容器充电；第三连接状态，其中以将输入电压添加至快速电容器中的充电电压的电压对升压输出电容器充电；以及第四连接状态，其中以将快速电容器中的充电电压添加至降压电容器中的充电电压的电压对升压输出电容器充电；输出电压检测电路单元，其进行降压输出电压和第一预定电压之间的电压的比较，并进行升压输出电压和第二预定电压之间的电压的比较，并且产生和输出指示比较的每个结果的每个信号；以及控制电路单元，其依据从输出电压检测电路单元输出的每个信号，对第一连接状态、第二连接状态、第三连接状态和第四连接状态之间的切换进行切换控制。优选地，将预定时钟信号的两个时钟周期当作一个状态，并且将所述一个状态分为从第一到第四步的四步，并且依据输出电压检测电路单元输出的每个信号，在这四步的前两步中，控制电路单元将电压转换电路控制为仅处于第一连接状态，而在这四步的后两步中，控制电路单元将电压转换电路控制为处于第一到第四连接状态的任何一个。 优选地，在降压输出电压大于第一预定电压并且升压输出电压大于第二预定电压的情况下，在所述一个状态下，控制电路单元将电压转换电路控制为仅处于第一连接状态。优选地，在降压输出电压小于或等于第一预定电压并且升压输出电压大于第二预定电压的情况下，在这四步的后两步中，控制电路单元将电压转换电路控制为仅处于第二连接状态。优选地，在降压输出电压大于第一预定电压并且升压输出电压小于或等于第二预定电压的情况下，在这四步的后两步中，控制电路单元将电压转换电路控制为仅处于第四连接状态。优选地，在降压输出电压小于或等于第一预定电压并且升压输出电压小于或等于第二预定电压的情况下，在第三步中，控制电路单元将电压转换电路控制为仅处于第二连接状态，而在第四步中，控制电路单元将电压转换电路控制为仅处于第三连接状态。优选地，电压转换电路还能够切换至以输入电压对快速电容器和升压输出电容器中的每一个充电的第五连接状态，并且控制电路单元依据从输出电压检测电路单元输出的每个信号进行用于切换至第五连接状态的切换控制。优选地，在操作刚开始后，控制电路单元通过分别以第一连接状态、第五连接状态、第二连接状态和第三连接状态的顺序进行排它地切换的切换控制来进行软启动操作。优选地，在操作刚开始后，控制电路单元通过分别以第五连接状态、第二连接状态和第三连接状态的顺序进行排它地切换的切换控制来进行软启动操作。优选地，所述开关包括第一至第八开关，第一开关连接在输入端子和快速电容器的一端之间，第二开关连接在输入端子和快速电容器的另一端之间，第三和第六开关串联连接在快速电容器的一端与降压输出端子之间，第四和第七开关串联连接在快速电容器的一端和升压输出端子之间，第五开关连接在快速电容器的另一端和第三开关与第六开关之间的连接部分之间，第八开关连接在快速电容器的另一端和地之间，并且第一连接状态当作仅第一和第八开关接通的连接状态，第二连接状态当作仅第三、第六和第八开关接通的连接状态，第三连接状态当作仅第二、第四和第七开关接通的连接状态，第四连接状态当作仅第四、第五、第六和第七开关接通的连接状态，并且控制电路单元依据从输出电压检测电路单元输出的每个信号进行用于第一连接状态、第二连接状态、第三连接状态和第四连接状态之间切换的切换控制。优选地，电压转换电路还能够切换至以输入电压对快速电容器和升压输出电容器中的每一个充电的第五连接状态，第五连接状态当作仅第一、第四、第七和第八开关接通的连接状态，并且控制电路单元依据从输出电压检测电路输出的每个信号进行用于第一连接状态、第二连接状态、第三连接状态、第四连接状态和第五连接状态之间切换的切换控制。优选地，所述输出电压检测电路单元包含第一电压比较电路单元，其进行与降压输出电压成比例的降压比例电压与预定第一基准电压之间的电压的比较，并且依据比较结果产生第一信号并将第一信号输出至控制电路单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：西田淳二，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：