[发明专利]一种电荷泵装置及电源电路

说明书

技术领域

本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种电荷泵装置及电源电路。

背景技术

在多数集成电路系统中，需要在片内(on chip)产生绝对值比输入电源电压(VDD)高的正高压输出(VP)和负高压输出(VN)。例如在液晶显示驱动装置中，为得到良好的显示效果，在驱动液晶面板时需要正、负高压电源和正、负高压驱动电压。此时，利用一个或多个电子开关，例如金属氧化物半导体晶体管(Metal Oxide Semiconductor，MOS)，以及一个或多个耦合电容构成的电荷泵将外部提供的电压升压至需要的较高电压。

图1示出了现有产生2倍升压电压的电荷泵的结构，包括输入电压Vin，两个充电用电子开关S1和S2，两个放电用电子开关S3和S4，一个耦合电容C1和一个输出电容Co。

图2示出了该电路工作时四个电子开关的控制时序，其中，电子开关S1、S2的控制信号与电子开关S3、S4的控制信号不相交叠，有先断后通(BreakBefore Make，BBM)时间。在t1时间内，电子开关S1、S2导通(ON)，电子开关S3、S4断开(OFF)，输入电压Vin对电容C1充电，在电容C1充分存储电荷后，电容C1存储有Vin份额的电荷。在t2时间内，电子开关S3、S4导通，电子开关S1、S2断开，在输入电压Vin经电容C1到输出端子Vo，输出端子Vo又经输出电容Co到零电位电压VSS的线路中，在输出电容Co中存储有2Vin/(C1+Co)份额的电荷。假设C1＝Co，且不考虑电子开关和电容本身的功率消耗，通过反复充电、放电后，可在输出电容Co存储有2Vin份额的电荷，并得到2倍的电压输出，即Vo＝2Vin。

图3示出了现有产生-1倍升压电压的电荷泵的结构，包括输入电压Vin，两个充电用电子开关S1和S2，两个放电用电子开关S3和S4，一个耦合电容C1和一个输出电容Co。

图4示出了该电路工作时四个电子开关的控制时序，其中，电子开关S1、S2的控制信号与S3、S4的控制信号不相重叠，有BBM时间。在t1时间内，电子开关S1、S2导通，电子开关S3、S4断开，输入电压Vin对电容C1充电，在电容C1充分存储电荷后，电容C1存储有Vin份额的电荷。在t2时间内，电子开关S3、S4导通，电子开关S1、S2断开，在输入电压Vin经电容C1到输出端子Vo，输出端子Vo又经输出电容Co到零电位电压VSS的线路中，在输出电容Co中存储有(0-Vin)/(C1+Co)份额的电荷。假设C1＝Co，且不考虑电子开关和电容的功率消耗，通过反复充电放电后，可得到-1倍的电压输出，即Vo＝-1Vin。

在现有的电荷泵电路中，要同时得到正m倍电压和负n倍电压，一般需要(m+n-1)个耦合电容，m≥2，n≥1，电荷泵的耦合电容数量较多。如果电荷泵的耦合电容采用片内电容，将占据很大的芯片面积，增加了电路的制造成本。如果采用片外电容，也会对增加安装芯片的电子设备的尺寸和成本。如果一个系统中需要多个电荷泵，这个问题将更加严重。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电荷泵装置，旨在解决现有电荷泵在获取相应升压倍率的正、负电压输出时，需要的电容数量较多，从而导致实现成本较高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电荷泵装置，包含正电荷泵电路和负电荷泵电路，利用电荷泵的充、放电动作，获取多个正、负电压输出，所述电荷泵装置包括：

一个具备充、放电动作，为所述正电荷泵电路和负电荷泵电路共享的电容组；

与所述电容组连接的多个电子开关；

多个输出电容；以及

控制所述多个电子开关导通和关断的不相交叠时序；

在所述不相交叠时序的控制下，相应电子开关导通和关断，控制所述输出电容输出相应升压倍率的正、负电压。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电荷泵装置，所述电荷泵装置包括多级级联的子电荷泵，每级电荷泵包括利用电荷泵的充、放电动作，获取多个正、负电压输出的正电荷泵电路和负电荷泵电路；

一个具备充、放电动作，为所述正电荷泵电路和负电荷泵电路共享的电容组；

与所述电容组连接的多个电子开关；

多个输出电容；以及

控制所述多个电子开关导通和关断的不相交叠时序；

在所述不相交叠时序的控制下，相应电子开关导通和关断，控制所述输出电容输出相应升压倍率的正、负电压。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电源电路，所述电源电路包括：