[发明专利]无死锁的电源电路

说明书

发明领域

本发明涉及电源电路，尤其涉及如提高电电源电位的升压器这样的电源电路。

现有技术

电子装置通常需要多个电位互不相同的电源。以便携式电话为例，便携式电话有液晶显示板，驱动电路在液晶显示板上产生画面和字符图像。驱动电路形成内置微型计算机系统的一部分，并且其所要求的电压和分配给内置微型计算机系统中其他元件电压的电位值不同，其他元件所需的电压是3伏到5伏。而液晶显示板驱动电路需要的电压是8伏到15伏之间。因此，驱动电路电压的电位值高于分配给其他元件的电源电压的电位，在便携式电话内部产生高电源电压。装在便携式电话内部的升压器将低电源电压提升至高电源电压。

便携式电话的重要技术目标是低的功率消耗。现在微型计算机系统中其他元件的供电是1.5V，高电源电压要从1.5V提升。图1说明现有技术升压器的电路结构。尽管是从1.5V的低电源电压VDD开始提升至上述的电压范围的高电源电压VLCD，为简单起见，在以下的说明中假定高电源电压VLCD为3V。

现有技术升压器主要包括脉冲发生器11、电平移位器12和电荷泵电路93。低电源电压VDD提供给脉冲发生器11和电荷泵电路93。脉冲发生器11与电平移位器12连接，并给电平移位器12的输入节点提供脉冲串CK91-K93，脉冲串CK91-K93的电位值和低电源电压VDD的电位同样高。但是脉冲串CK91-K93的相位各不相同(见图2)，在脉冲串CK91下降后脉冲串CK92上升，而在脉冲串CK92下降后下一个脉冲串CK93上升，在脉冲串CK93下降后脉冲串CK91上升。因此，脉冲串CK91-CK93永远不会互相重叠。

电平移位器12的输出节点与电荷泵电路93的控制节点连接，电荷泵电路93的输出节点和电平移位器12的另外一个输入节点连接。在电平移位器12提供的脉冲串CK1-CK3的控制下，电荷泵电路93把低电源电压VDD提升至高电源电压VLCD，高电源电压VLCD被提供给驱动电路(未示出)，并被反馈给电平移位器12。如图2所示，电平移位器12将脉冲串CK91-CK93的电平从1.5V变为3V，并产生脉冲串CK1-CK3，脉冲串CK1-CK3的相位也互不相同，并永远不会重叠。

图3说明电荷泵电路93的电路结构。电荷泵电路93包括调节器40、开关单元41、开关场效应晶体管10₁-10₆和电容器30-33。将低电源电压VDD提供给调节器40和开关单元41，调节器40根据低电源电压VDD产生一个恒定电压。在这种情况下该恒定电压是1V。开关场效应晶体管10₁-10₆构成开关网络，且电容器30-33有选择地通过开关网络接入。在升压操作开始时开关单元41导通，这样电容器33被充电至低电源电压VDD。分别将脉冲串CK1-CK3提供给开关场效应晶体管10₁-10₆的栅极，当脉冲串CK1-CK3上升至高电平时，相对应的开关场效应晶体管10₁-10₆导通，并在源极结点和漏极结点之间转换电位值，对应于脉冲串CK1-CK3的下降开关场效应晶体管10₁-10₆关断。因此，开关场效应晶体管10₁-10₆根据脉冲串CK1-CK3在导通和关断状态之间转换，致使电容30-33接通和断开，并通过升压操作产生高电压VCL1、VCL2和VCL3。以下对升压操作进行详细说明。

图4说明开关场效应晶体管10₁-10₆。用N-沟道增强性场效应晶体管52代表各开关场效应晶体管10₁-10₆。N-沟道增强性场效应晶体管52有栅极G、漏结点D和源结点S。脉冲串CK1、CK2或CK3提供给栅极G，电压线A和B分别和漏极结点D和源极结点S连接。当脉冲串CK1使N-沟道增强性场效应晶体管52在源极结点S和漏极结点D之间产生导电沟道时，电压线B和电压线A电接通，电压线B上的电位值通过导电沟道被传送到电压线A。当脉冲串CK1、CK2或CK3撤销源极结点S和漏极结点D之间的导电沟道时，电压线A和电压线B被电隔离。因此，把N-沟道增强性场效应晶体管52用作一个开关。