[发明专利]电荷泵变换器及其方法

说明书

技术领域

本发明大体与电子学有关，尤其是与形成半导体器件的方法和结构有关。

背景技术

过去，半导体工业利用各种方法和电路来形成电荷泵变换器电路。这些电荷泵变换器电路通常用于从能量源例如电池接收电压，并产生与输入电压的值成比例的各种输出电压。随着能源节约规范例如能源之星(Energy-Star)的实现，电荷泵变换器更有效地利用来自能量源的能量变得很重要。在一些实现中，电荷泵变换器监控提供给负载的电流的值，以便调节提供给负载的电流的量。然而，通常，这样的实现的效率并不足以符合所有能源节约规范。

因此，期望有一种具有高效率并具有低成本的电荷泵变换器。

附图说明

图1简要示出包括根据本发明的电荷泵变换器的电荷泵变换器系统的一部分的实施方式；以及

图2简要示出包括根据本发明的图1的电荷泵变换器的半导体器件的放大平面图。

为了说明的简洁和清楚，附图中的组件没有必要按比例绘制，且不同图中相同的参考数字表示相同的组件。此外，为了描述的简单而省略了已知的步骤和组件的说明与详述。如这里所使用的载流电极表示器件中承载通过该器件的电流的一个元件，如MOS晶体管的源极或漏极、或双极型晶体管的集电极或发射极、或二极管的负极或正极，而控制电极表示器件中控制通过该器件的电流的一个元件，如MOS晶体管的栅极或双极型晶体管的基极。虽然这些器件在这里被解释为某个N沟道或P沟道器件，但本领域技术人员应该认识到，依照本发明，互补器件也是可能的。本领域技术人员应认识到，这里使用的词“在...的期间、在...同时、当...的时候”不是表示一有启动行为就会马上发生行为的准确术语，而是在被初始行为激起的反应之间可能有一些微小但合理的延迟，例如传播延迟。“大约”或“基本上”的使用意指组件的值具有被预期非常接近于规定值或位置的参数。然而，如在本领域中所已知的，总是存在阻止上述值或位置确切地如规定的微小变化。

具体实施方式

图1简要示出电荷泵变换器系统10的一部分的实施方式，该电荷泵变换器系统10从电池11接收输入电压并在输出电容器14两端形成输出电压。系统10包括电荷泵变换器20，电荷泵变换器20从电池11接收输入电压并控制对电容器14的充电，以便形成输出电压。变换器20控制快速电容器(fly capacitor)17的充电和放电，以便在电容器14两端形成输出电压。电容器14有助于向负载16提供负载电流和功率。负载16被示为包括与电流源串联连接的发光二极管，以便从发光二极管发射光。然而，本领域技术人员应认识到，负载16可为各种其它类型的负载。

电荷泵变换器20包括多个晶体管，这些晶体管可操作地耦合成根据从电池11接收的输入电压的不同值被选择性地启用(enable)。所述多个晶体管选择性地被启用以在由变换器20形成的充电周期期间提供给快速电容器17充电的充电电流(Ic)。当输入电压的值降低时，变换器20选择性地增加被启用的多个晶体管的数量，以便控制被提供来给电容器17充电的充电电流(Ic)的值。变换器20包括分别连接到电池11的正端子12和负端子13的电压输入21和电压返回22，以便接收输入电压。变换器20的电容器端子25和26配置成耦合到快速电容器17，且输出端子23配置成耦合到电容器14，以便给电容器14充电到输出电压的期望值。