[发明专利]一种电容式电荷泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源电路，具体是一种升压的电容式电荷泵电路。

背景技术

作为一种电源转换装置，电荷泵具有广泛应用，其中电容式电荷泵采用电容器来贮存能量，工作于较高的频率，常使用小型陶瓷电容作为储能元件；这种类型的电荷泵使空间占用小，使用成本低，且由于不使用电感，因此其辐射EMI可以忽略。电容式电荷泵的种种优点使其十分适用于便携式应用产品，尤其是需要锂电池供电的以白光LED照明的电子设备，这类设备由于白光LED工作电压的特点，锂电池直接供电时会因为电池电压低于LED工作电压而无法再放电，这就需要在有限的设备空间中设置相应的升压电路，将锂电池的电压加以提升，使其能够在适合白光LED的工作电压的条件下充分放电，升压的电容式电荷泵就是合乎此要求的一种装置。

目前常用的电容式升压电荷泵，按照其电压放大倍数，常见的有2倍、1.5倍、1.33倍，其电路结构对应一固定数量的飞电容个数，其最少飞电容数量对应就是1，2和3个，若要达到1.2倍升压，则需要多达5个飞电容。电容器占用的的体积在便携产品中往往极易受到限制，片面地提高飞电容个数，虽然可以示输出电压达到要求，但其庞大的体积，导致毫无实用性。

发明内容

针对现有技术1.2倍升压电荷泵飞电容数量过多的问题，本发明提出一种电容式电荷泵电路，其技术方案如下：

一种电容式电荷泵，包括由飞电容和开关组成的升压回路，该升压回路具有电源端，输出端和接地，所述的升压回路包括第一、第二和第三飞电容；所述输出端与地之间并联一滤波电容。

在所述升压回路电源端接入输入电压后，所述的飞电容和开关以一包括四个步骤的切换程序周期循环工作，从输出端得到1.2倍输入电压的输出电压。

作为本技术方案的优选者，可以作如下改进：

所述飞电容各自均具有一正端和一负端；

所述切换程序包括以下四个步骤：

第一步骤：所述第一、第二和第三飞电容正负端同向顺次串联，第一电容的正端接电源端，第三电容的负端接入地；

第二步骤：第一电容负端接电源端，正端接输出端；

第三步骤：第一电容正端接电源端，负端接第二电容负端；第二电容正端接输出端；

第四步骤：第一电容负端接电源端，正端接第二电容正端；第二电容负端接第三电容负端；第三电容正端接输出端；

其中每两个步骤之间开关转换状态无重叠。

一较佳实施例中，所述第一、第二和第三飞电容均各自与两个开关构成相同结构的第一、第二和第三泵级回路，每个泵级回路均具有第一、第二和第三端，其中：

第一泵级回路：由第一开关与第一电容串联后整体与第五开关并联而成；第一开关与第五开关的连接点成为第一端；第一开关与第一电容的连接点成为第二端；第一电容与第五开关的连接点成为第三端；

第二泵级回路：由第二开关与第二电容串联后整体与第七开关并联而成；第二开关与第七开关的连接点成为第一端：第二开关与第二电容的连接点成为第二端；第二电容与第七开关的连接点成为第三端；

第三泵级回路：由第三开关与第三电容串联后整体与第十开关并联构成；第三开关与第十开关的连接点成为第一端；第三开关与第三电容的连接点成为第二端；第三电容与第十开关的连接点成为第三端：

以上第一、第二与第三泵级回路顺次以第一端和第三端同向串联；第一泵级回路的第一端接输入端；第三泵级回路的第三端通过第四开关接地；

另外，第一泵级回路的第二端同时接第九开关与第六开关的一端；第九开关的另一端与第二泵级回路的第二端和第八开关的一端连接；第六开关的另一端与第八开关的另一端连接后接所述输出端；第三泵级回路的第二端通过第十一开关连接输出端。

一较佳实施例，其中的：

所述第一步骤中，第一、第二、第三和第四开关连动同时开启和关闭；

所述第二步骤中，第五和第六开关连动同时开启和关闭；

所述第三步骤中，第一、第七和第八开关连动同时开启和关闭；

所述第四步骤中，第五、第九、第十和第十一开关同时开启和关闭。

一较佳实施例中所述开关均为包括MOS管的电子开关。

一较佳实施例中所述电子开关由一带有延迟功能的周期发生电路驱动；该周期发生电路由一个时钟信号驱动。

一较佳实施例中所述第六开关为四个源极与漏极并联的相同MOS管构成，且该四个MOS管栅极在所述周期发生电路之前均连接于一启动电路，该启动电路可在电路启动时将四个MOS管逐个全部导通。

一较佳实施例中所述周期发生器与所述升压回路之间还具有一驱动电路。