[实用新型]一种电源自适应的电荷泵装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路领域，特别涉及电源自适应的电荷泵装置。

背景技术

在耳机功率放大器（简称“耳放”）的设计中，由于大多数耳机采用单电源供电，传统的做法是将输出电压的直流偏置点设定在最高工作电压的一半，也就是VDD/2，然后通过隔直电容得到所需的音频信号，为了优化耳机的低频特性，需要使用容量很大的隔直电容。当耳放在启动时，需要先对隔直电容充电，在充电时将会产生爆音（简称“pop音”，一种电流冲击的声音），并且大电容也会浪费耳放有限的印刷电路板（Printed circuit board，简称“PCB板”）空间。为了解决这个问题，现有的技术是将输出电压的直流偏置点设定在零电位，不经过隔直电容直接驱动耳机，这就需要一个轨对轨的电源，该电源可通过单电源由负压电荷泵产生，目前耳放电路由于应用广泛，其电源电压需要在1.5～5.5V范围内，那么该电压轨将达到3V～11V，为了兼顾各种电源电压的需要，必须在电荷泵的设计中对关键电路做耐压处理。

目前应用较为普遍的负压电荷泵电路如图1所示，MP1与MN1～MN3为功率开关管，Ф1与Ф2、Ф3与Ф4为非重叠时钟，如图2所示。当Ф1=1时，MP1与MN1同时打开，MN2和MN3同时关闭，VDD对飞电容C_F充电；当Ф1=0时，MP1与MN1同时关闭，MN2和MN3同时打开，飞电容C_F对储能电容C_P充电，经过若干个时钟周期后，C_P端电压-VSS=-VDD。

从图1与图2中可以看出，对于MP1和MN2以及驱动信号Ф1与Ф2，采用标准的CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）电路即可实现。而要实现MN1管的开关动作，需要栅驱动信号Ф3从-VSS～VDD变化，这就需要MN1管的驱动反相器能够在-VSS～VDD之间工作，当电荷泵空载时-VSS=-VDD，所以每个反相器需要承受2VDD的耐压，为了保证各反相器能工作在安全电压下，VDD电压不能太高，也就是说当VDD应用在高压电源如5.5V时，MN1管的驱动反相器可能被击穿。而当电源VDD应用在低压电源如1.5V时，考虑到带载情况，VSS电压可能会降低到-1V之内，对于MN3的驱动信号Ф4，其驱动反相器可能会不能开启，因此目前使用的负压电荷泵电路技术其实限制了耳放电源的应用范围。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电源自适应的电荷泵装置，使得耳放电路的电源电压应用范围更广。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种电源自适应的电荷泵装置，包含：第一模拟开关、第二模拟开关、第三模拟开关、第四模拟开关及其驱动电路；另外，所述第三模拟开关的驱动电路包含：第一反相器、第二反相器、第一缓冲电路、第一电平转换电路、第一P沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体PMOS管和第一N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体NMOS管；

所述第一反相器的输入端为所述第三模拟开关的驱动电路输入端，所述第一反相器的输出端分别与所述第一缓冲电路的输入端和所述第一电平转换电路的输入端相连；

所述第一缓冲电路的输出端与所述第一PMOS管的栅极相连；

所述第一电平转换电路的输出端与所述第二反相器的输入端相连，所述第二反相器的输出端与所述第一NMOS管的栅极相连；

所述第一电平转换电路的电源端与所述第二反相器的电源端分别连接内部低压电源VOUT；

所述第一PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极相连作为所述第三模拟开关的驱动电路输出端。