用于电荷泵中的电流控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于电荷泵中的电流控制电路，包括：输入电压检测单元、自适应控制单元和驱动单元，其中，输入电压检测单元的输入端与外部的电源电压相连，用于检测外部的电源电压；自适应控制单元的输入端与输入电压检测电路的输出端相连，用于产生控制驱动电路中的两路控制信号；驱动单元根据自适应控制单元产生的两路控制信号以及输入的外部脉冲信号产生电流控制电路的输出信号。本发明专利技术的控制电路根据输入电源电压的情况，自适应地调节功率开关管的栅源电压，在电源电压较低时，功率开关管的栅源电压较小，不会限制开关管的栅源电压；在电源电压较高时，会自动限制功率开关管的栅源电压，进而限制输入电流的纹波。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电源
，具体涉及一种适用于电荷泵中的自适应低过冲电流控制电路的设计，用以对输入电源电压的调节以实现稳定的电压输出。
技术介绍
对于电子系统而言，电源为各种电子设备供电，其就好像人体的心脏；电池供电的小型设备通常需要多种DC电压，比如，寻呼机里的电池是I. 5V，而整个设备里的信号接收模块、逻辑模块和显示屏都需要不同的电压来驱动，所以必须将电池的I. 5V变换到多种不同电压大小以满足不同模块供电需求。在中、低电流(< 200mA左右)应用领域，电荷泵产品较开关电源具有低噪声、低成本和高效率等优势，但传统电荷泵的功率管栅极电位没有进行任何限制，故传统的电荷泵在转换过程中存在过冲电流太大的问题，对电源电压冲击较大，正因为如此，在电荷泵的输入电源电压处需要连接大电容来进行滤波，但是这会增大PCB板的面积；同时为了防止浪涌电流对电子系统可能造成的损坏，一般都会采用软启动 电路来限流，但这无疑会使电路变得更加复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决传统电荷泵在状态切换时的输入电流过冲过大的问题以及尽可能的降低电路设计的复杂性，提出了一种用于电荷泵中的电流控制电路。本专利技术的技术方案为一种用于电荷泵中的电流控制电路，包括一输入电压检测单元、一自适应控制单元和一驱动单元，其中，所述的输入电压检测单元的输入端与外部的电源电压相连，用于检测外部的电源电压；所述的自适应控制单元的输入端与输入电压检测电路的输出端相连，用于产生控制所述驱动电路中的两路控制信号；所述的驱动单元根据所述的自适应控制单元产生的两路控制信号以及输入的外部脉冲信号产生所述电流控制电路的输出信号。进一步的，所述的输入电压检测单元包括一 PMOS管和一偏置电流源，所述的PMOS管的源极作为所述的输入电压检测单元的输入端，所述的PMOS管的栅极和漏极连接作为所述的输入电压检测单元的输出端并通过所述的偏置电流源藕接于地电位。进一步的，所述的自适应控制单元包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管，第一偏置电流源、第二偏置电流源和第一反相器、第二反相器，其中，第一NMOS管漏极连接至外部的电源电压，栅极与第二 NMOS管的栅极、第三NMOS管的栅极相连接并作为所述的自适应控制单元的输入端，第一 NMOS管源极输出所述的自适应控制单元的第一路控制信号并通过第一偏置电流源藕接于地电位；第二偏置电流源第一端子连接至外部的电源电压，第二端子连接至第二 NMOS管的漏极、第三NMOS管的漏极以及第一反相器的输入端，第二 NMOS管的源极和第四NMOS管的源极接地；第三NMOS管的源极连接至第四NMOS管的漏极，第四NMOS管的栅极与第一反相器的输出端、第二反相器的输入端相连接，第二反相器的输出端输出所述的自适应控制单元的第二路控制信号。进一步的，所述的驱动单元包括第五NMOS管、第一 PMOS管、第一开关和第二开关，其中，第一 PMOS管的栅极与第五NMOS管的栅极相连接用于输入外部的脉冲信号，第一PMOS管的漏极与第五NMOS管的漏极相连接作为所述的驱动单元的输出端，第一 PMOS管的源极连接至外部的电源电压，第五NMOS管的源极与第一开关的第一端子以及第二开关的第一端子相连接，第一开关的控制端子用于输入自适应控制单元的第一路控制信号，第二开关的控制端子用于输入自适应控制单元的第二路控制信号，第一开关的第二端子和第二开关的第二端子藕接于地电位。进一步的，所述的偏置电流源具体通过一 NMOS管实现，其中，所述的NMOS管的漏极作为所述的偏置电流源第一端子，源极作为所述的偏置电流源第二端子，栅极连接外部的偏置电压。更进一步的，所述的第一开关具体通过一 PMOS管实现，所述的PMOS管的栅极作为所述的第一开关的控制端子，源极作为所述的第一开关的第一端子，漏极作为所述的第一 开关的第二端子。更进一步的，所述的第二开关具体通过一 NMOS管实现，所述的NMOS管的栅极作为所述的第二开关的控制端子，漏极作为所述的第一开关的第一端子，源极作为所述的第一开关的第二端子。本专利技术的有益效果是本专利技术的电流控制电路可以根据输入电源电压的情况，自适应地调节功率开关管的栅源电位，在电源电压较低时，功率开关管的栅源电压较小，不会产生过大的输入电流纹波，此时本专利技术提出的电路不会限制功率开关管的栅源电压；在电源电压较高时，功率开关管的栅源电压较大，如不加以限制会产生过大的输入电流纹波，此时本专利技术提出的电路会自动限制功率开关管的栅源电压，以达到限制输入电流纹波的目的。本专利技术的控制电路具有成本低、占用面积小、无需外部电感、高EMI抑制等优点，可以应用于各类电荷泵中。附图说明图I为本专利技术用于电荷泵中的电流控制电路的结构示意图。图2为实施例中的输入电压检测单元的结构示意图。图3为实施例中的自适应控制单元的结构示意图。图4为实施例中的控制单元的结构示意图。图5为应用本专利技术的电流控制电路普通二倍电荷泵结构示意图。图6为采用本专利技术电路的二倍电荷泵电路仿真结果示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。本专利技术用于电荷泵中的电流控制电路的结构示意图如图I所示，包括一输入电压检测单元、一自适应控制单元和一驱动单元、其中，所述的输入电压检测单元的输入端与外部的电源电压相连，用于检测外部的电源电压VIN;所述的自适应控制单元的输入端与输入电压检测电路的输出端相连，用于产生控制所述驱动电路中的两路控制信号να、Vc2 ;所述的驱动单元根据所述的自适应控制单元产生的两路控制信号Va、Vc2以及输入的外部脉冲信号的产生所述电流控制电路的输出信号两。上述方案中，输入电压检测单兀的一种实现方案如图2所不,包括一 PMOS管MPO和一偏置电流源Ιβ，ΜΡ0的源极作为所述的输入电压检测单元的输入端，MPO的栅极和漏极连接作为输入电压检测单元的输出端并通过偏置电流源Ib藕接于地电位。上述方案中，自适应控制单元的一种实现方案如图3所示，包括第一 NMOS管ΜΝ10、第二 NMOS管ΜΝ11、第三NMOS管ΜΝ12、第四NMOS管ΜΝ13，第一偏置电流源kJB、第二偏置电流源k2IB和第一反相器INVl、第二反相器INV2，其中，MNlO漏极连接至外部的电源电压，栅极与丽11的栅极、丽12的栅极相连接并作为所述的自适应控制单元的输入端，丽10源极输出所述的自适应控制单元的第一路控制信号Va并通过第一偏置电流源kJB藕接于地电位；第二偏置电流源k2IB第一端子连接至外部的电源电压Vin，第二端子连接至MNll的漏极、丽12的漏极以及第一反相器INVl的输入端，丽11的源极和丽13的源极接地；丽12的 源极连接至丽13的漏极，丽13的栅极与第一反相器INVl的输出端、第二反相器INV2的输入端相连接，第二反相器INV2的输出端输出所述的自适应控制单元的第二路控制信号\2。上述方案中，驱动单元的一种实现方案如图4所示，包括第五NMOS管MN14、第一PMOS管MPl、第一开关Kl和第二开关K2，其中，第一 PMOS管MPl的栅极与丽14的栅极相连接用于输入外部的脉冲信号约，MPl的漏极与MN14的漏极相连接作为所述的驱动单元的输出端输出电流控制电路的输出信号祆MP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电荷泵中的电流控制电路，包括：一输入电压检测单元、一自适应控制单元和一驱动单元，其中，所述的输入电压检测单元的输入端与外部的电源电压相连，用于检测外部的电源电压；所述的自适应控制单元的输入端与输入电压检测电路的输出端相连，用于产生控制所述驱动电路中的两路控制信号；所述的驱动单元根据所述的自适应控制单元产生的两路控制信号以及输入的外部脉冲信号产生所述电流控制电路的输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于电荷泵中的电流控制电路，包括一输入电压检测单元、一自适应控制单元和一驱动单元，其中， 所述的输入电压检测单元的输入端与外部的电源电压相连，用于检测外部的电源电压； 所述的自适应控制单元的输入端与输入电压检测电路的输出端相连，用于产生控制所述驱动电路中的两路控制信号； 所述的驱动单元根据所述的自适应控制单元产生的两路控制信号以及输入的外部脉冲信号产生所述电流控制电路的输出信号。2.根据权利要求I所述的电流控制电路，其特征在于，所述的输入电压检测单元包括一PMOS管和一偏置电流源，所述的PMOS管的源极作为所述的输入电压检测单元的输入端，所述的PMOS管的栅极和漏极连接作为所述的输入电压检测单元的输出端并通过所述的偏置电流源藕接于地电位。3.根据权利要求I或2所述的电流控制电路，其特征在于，所述的自适应控制单元包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管，第一偏置电流源、第二偏置电流源和第一反相器、第二反相器，其中，第一 NMOS管漏极连接至外部的电源电压，栅极与第二NMOS管的栅极、第三NMOS管的栅极相连接并作为所述的自适应控制单元的输入端，第一NMOS管源极输出所述的自适应控制单元的第一路控制信号并通过第一偏置电流源藕接于地电位；第二偏置电流源第一端子连接至外部的电源电压，第二端子连接至第二 NMOS管的漏极、第三NMOS管的漏极以及第一反相器的输入端，第二 NMOS管的源极和第四NMOS管的源极接地；第三NMOS管的源极连接至第四NMOS管的漏极，第四N...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽坤，谭林，王鑫，石跃，明鑫，王卓，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：