[发明专利]一种实现由正电压转换为两倍负电压的电荷泵

说明书

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，更具体地说，涉及一种电荷泵。

背景技术

在电子通信技术中，很多控制电路都需要使用正、负双电源，特别是在电子产品中，往往需要正负电源或几种不同电压供电。对电池供电的便携式产品来说，增加电池数量必然影响产品的体积及重量，而采用电压反转式电路则可以在便携式产品中省去一组电池。

一般负电源也可用于给运放或液晶的背光提供偏置电压，这些场合需要有足够低的电压输出，其输出的电流都很小，通常只有几毫安到十毫安。而传统产生负电源的方法可以通过DC/DC电源芯片产生负电源，但这些芯片一般都需要电感，不利于电路体积的小型化和电路的简化；也有一些方法采用IC可以代替电感产生负电压，但这些IC的价格相对比较高，导致生产成本的提高。

现阶段也有能产生负电源的简化电路，如图1所示，该电路由正电压转换为负电压，但是该电路输出电压仅仅是由正电压转为负电压，并没有实现输出电压幅度的升高。因此该电路对于3.3V和5V的供电系统而言，此输出电压给运放提供的电源电压太低，更不适用于给液晶的背光提供偏置电压。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种实现由正电压转换为两倍负电压的电荷泵，该电荷泵不需要电感元件且所需的电器元件数量少，则可简化电荷泵的电路并降低生产成本，使得电路体积小型化并适用于便携式应用产品，该电荷泵特别适合3.3V和5V的供电系统使用。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种实现由正电压转换为两倍负电压的电荷泵，其特征在于：包括：

信号输入电路；

用于将所述信号输入电路的输入信号相位反转的反相电路；

用于将正电压转换为两倍负电压的电压转换电路；

用于控制所述电压转换电路中电容器的充电和放电的开关电路；

以及输出电路；

所述信号输入电路的输出端通过反相电路与开关电路连接，所述开关电路的输出依次连接电压转换电路和输出电路。

在上述方案中，电荷泵的电容先贮存能量，然后通过开关电路的控制释放能量以获得所需的输出电压。本发明的电荷泵采用的电器元件数量少使得可简化电荷泵的电路，从而实现由正电压转换为两倍负电压的输出，降低电荷泵的生产成本；同时，输出电流能达到10毫安，满足给运放供电和给液晶的背光提供偏置电压。

所述电压转换电路由电容和PIN二极管连接组成。

更具体地说，所述电压转换电路由电容和PIN二极管连接组成是指电容一、PIN二极管二和电容二依次连接，电容一和PIN二极管二之间连接有PIN二极管一；所述电容二与PIN二极管二之间通过PIN二极管三与输出电路连接；所述电容一另一端连接在信号输入电路和反相电路的连接处。

所述开关电路由N型MOS晶体管和P型MOS晶体管连接组成；所述N型MOS晶体管的栅极和P型MOS晶体管的栅极均与反相电路的输出端连接；所述N型MOS晶体管的漏极和P型MOS晶体管的漏极均与电压转换电路连接；所述N型MOS晶体管的衬底和源极与电源连接；所述P型MOS晶体管的衬底和源极与电压转换电路连接。

所述N型MOS晶体管的漏极和P型MOS晶体管的漏极均与电压转换电路连接是指N型MOS晶体管的漏极和P型MOS晶体管的漏极均与电压转换电路的电容二的一端连接；所述P型MOS晶体管的衬底和源极与电压转换电路连接是指P型MOS晶体管的衬底和源极连接在电压转换电路的电容一与PIN二极管二之间。

所述反相电路由逻辑芯片构成的反相器与外围电路连接组成，或者反相电路由PNP三极管与外围电路连接组成。

所述反相电路由PNP型三极管与外围电路连接组成是指PNP型三极管的基极与电阻三与电阻四的并联端连接，发射极与电源连接，集电极通过串联电阻五接地。

所述信号输入电路为由斯密特触发器产生方波信号的电路，或者信号输入电路为由微控制器产生PWM信号的电路。

所述与电压转换电路连接的输出电路为输出整流电路。

本发明电荷泵的电容先贮存能量，然后通过开关电路的控制释放能量以获得所需的输出电压。本发明电荷泵的工作原理：本发明的电荷泵由信号输入电路、反相电路、电压转换电路、开关电路和输出电路组成。设二极管正向导通降压为V_f，输入方波的幅度是V_cc。