[发明专利]操作多个电荷泵的方法和功率控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及电荷泵(charge pumps)，更具体地说，本发明涉及一种操作电荷泵的系统与方法，以减少充电尖峰(charging spikes)效应。

背景技术

电荷泵为设计者提供一种方式，以基于单一供应电压而提供不同电压。举例而言，如果电路需要—5伏特的供应电压，在只有5伏特的供应电压可用时，电荷泵可用于从5伏特提供—5伏特的供应电压(电压反相器)。除了电压反相器，电荷泵可设计提供两倍于输入电压的电压(电压增倍器)。电荷泵经常用在内存电路中，特别是需要多个电压以适当读取和写入的闪存中。

电荷泵电压反相器使用电容的储存特性以储存能量。如果电容充电至预定电压，接着自电路移除后再以相反极性重接回去，电容上的电压将会与原先预充的电压相反。本质上，电容上的电压反转可由周期性改变和切换该电容而得到，以产生足够的电荷转换来符合设计电路的功率要求。

充电与切换电容的速率一般由时钟信号决定。一个时钟信号通常有相位相异180度的第一部分和第二部分，因此有一部分的时钟信号代表“on”或逻辑“1”，另一部分的时钟信号代表“off”或逻辑“0”。时钟信号的两个部分通常称为信号的第一半部和第二半部。第一半部和第二半部持续时间不一定一样。时钟信号的第一半部通常用在充电电容的控制电路，而其第二半部则用在切换电容以提供另一电路不同极性的控制电路。电路使用时钟信号充电和切换电容已为本领域所公知。举例而言，被动组件二极管可用在最简单的应用。被动组件二极管的好处是其为可轻易地在单芯片上一起实施的简单固态组件。一些比较高档的电荷泵可用晶体管、闸流体、机械开关或其它可达到相同效果的装置。

当电容充电时，电流短时间内冲进电容造成在电流中顷刻的“充电尖峰”，且所述充电尖峰的大小正比于电荷泵所供应的电流量。当多个电荷泵被使用时，所述充电尖峰也是有多少电荷泵同时充电的一种函数。

当多个电荷泵被使用、且充电尖峰在同时或相近时间发生时，会有一个大功率需求的尖峰产生。就此而论，有必要研发一种操作多个电荷泵在不同时钟时间以减少充电尖峰的方法及系统。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种操作多个电荷泵的方法，以避免因多个电荷泵同时运作而导致过量的多个充电尖峰。

同时，本发明另一目的在于提供一种功率控制电路，其应用上述方法时，能够有效减少由供应电源产生的瞬间峰值电流。

为了达到上述目的，本发明提供了一种操作多个电荷泵的方法。该方法包括：产生一个或多个相位偏移时钟信号；将所述一个或多个相位偏移时钟信号耦合至所述多个电荷泵，使得所述电荷泵运作在不同时间的时钟，以避免因所述电荷泵同时运作而造成过量的充电尖峰。或者，该方法包括：产生一个或多个相位偏移时钟信号，并使每个所述相位偏移时钟信号彼此相位不同；将所述一个或多个相位偏移时钟信号耦合至所述多个电荷泵，使得所述电荷泵运作在不同时间的时钟。

为了达到上述另一目的，本发明提供了一种功率控制电路。该功率控制电路包括：相位偏移电路，用于接收主时钟信号和产生多个相位偏移时钟信号；以及多个电荷泵，用于接收所述相位偏移时钟信号，其中，所述电荷泵运作在不同时间的时钟，以避免因所述电荷泵同时运作而产生过量的多个充电尖峰。

通过上述介绍可知，与现有技术中同时操作所有电荷泵相比，由于不存在多个相位偏移时钟信号同时转变，本发明技术方案能够避免因所述电荷泵同时运作而产生过量的多个充电尖峰，并因此有效减少由供应电源产生的瞬间峰值电流。

本发明的架构和操作方法，与其附加的对象和其好处，将能在研读下列多个特定实施例和相应附图时被充分了解。

附图说明

图1，简化的传统电荷泵架构；

图2，本发明的一个实施例，使用单一振荡器；

图3，本发明的另一个实施例，使用多个相位振荡器；

图4，应用本发明产生的电流和波形举例。

附图中主要附图标记说明如下：

在图1中，切换器S1、S2、S3、S4，电容C1、C2，反相器110，节点112、114、116；

在图2中，主频率振荡器210，相位偏移器212，电荷泵214、216；

在图3中，相位偏移器310，电荷泵312、314。

具体实施方式