[发明专利]电荷泵及工作方法

权利要求书

1.一种电荷泵，其包括：参考电压发生电路、电压比较器、时钟发生器、电荷转移电容、稳压电容、第一开关、第二开关、第三开关、及第四开关，其特征在于：

第一开关的一端接电荷转移电容上极板，另一端接输入电源；

第二开关的一端接电荷转移电容上极板，另一端作为电路输出端；

第三开关的一端接电荷转移电容下极板，另一端接地；

第四开关的一端接电荷转移电容下极板，另一端接输入电源；

稳压电容的一端与所述第二开关的另一端连接，另一端接地；

所述时钟发生器用于产生两相非交叠钟信号，以便使第三开关导通时，第二开关、第四开关关断；而第三开关关断时，第二开关、第四开关导通；

所述参考电压发生电路分别与所述第二开关的另一端及输入电源连接，用于输出参考电压：Vo-Vin+k·(Vo-Vout)，其中Vo为电路输出端的预期电压值，Vin为输入电源的电压，Vout为电路输出端的实际输出电压值，k为比例系数，其值大于等于1；所述电压比较器的一个输入端连接所述参考电压发生电路输出的的参考电压，另一输入端连接电荷转移电容上极板的电压信号，其输出信号用于控制第一开关的开闭。

2.如权利要求1所述的电荷泵，其特征在于：所述参考电压产生电路包括：用于产生与所述期望电压成比例的基准电压的带隙基准电压电路、分别与所述带隙基准电压电路输出端、电源及所述稳压电容连接的多级运算放大电路，以输出所述参考电压。

3.如权利要求1所述的电荷泵，其特征在于：当第一开关是由高电平来控制其断开时，所述电荷泵电路还包括：电源选择电路，用于在接入的电源电压与所述输出电压Vout中选择较大者作为输出；以及增设在所述电压比较器与所述第一开关之间的第一电平转换电路，其与所述电源选择电路输出端相连接，用于将所述电压比较器输出的高电平转换为所述电源选择电路输出端所输出的电压以控制第一受控开关断开。

4.如权利要求3所述的电荷泵，其特征在于：当第二受控开关由高电平控制其断开时，所述电荷泵电路还包括：连接在所述时钟发生器输出端的反相器、及增设在所述反相器与所述第二受控开关之间的第二电平转换电路，其与所述电源选择电路输出端相连接，用于将所述反相器输出的高电平转换为所述电源选择电路输出端所输出的电压以控制第三受控开关断开。

5.一种电荷泵工作方法，其特征在于包括步骤：

步骤一，时钟发生器生成的两相非交叠时钟信号，控制第三开关导通，第二开关、第四开关关断，此时电荷转移电容下极板被拉至地；若此时电荷转移电容上极板电压低于参考电压Vo-Vin+k·(Vo-Vout)，则电压比较器的输出信号将第一开关导通，对电荷转移电容充电；如果电荷转移电容上极板电压高于参考电压Vo-Vin+k·(Vo-Vout)，则电压比较器的输出信号将第一开关关断，停止对电荷转移电容充电；

步骤二，时钟发生器生成的两相非交叠时钟信号，控制第三开关关断、第二开关与第四开关导通，此时第一开关关断，将电荷转移电容下极板提升至电源输入电压Vin，电荷转移电容上极板通过第四开关接至电荷泵输出端，电荷从电荷转移电容转移至稳压电容；

重复步骤一及步骤二，稳压电容输出的电压将稳定在预期值Vo。

6.如权利要求5所述的电荷泵工作方法，其特征在于：当所述电荷泵还包括电源选择电路与第一电平转换电路时，所述电荷泵工作方法还包括步骤：所述电源选择电路在接入的电源电压与电路输出端的实际输出电压值中选择较大者以提供给第一电平转换电路，所述第一电平转换电路将所述电源选择电路输出的电压作为控制信号来控制所述第一受控开关的断开。

7.如权利要求6所述的电荷泵电路工作方法，其特征在于：当所述电荷泵还包括第二电平转换电路时，所述电荷泵工作方法还包括步骤：所述电源选择电路在接入的电源电压与所述电路输出端的实际输出电压值中选择较大者以提供给第二电平转换电路，所述第二电平转换电路将所述电源选择电路输出的电压作为控制信号来控制所述第二受控开关的断开。