[发明专利]一种提高电荷泵驱动能力的电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电路，特别是涉及一种提高电荷泵驱动能力的电路。

背景技术

电荷泵是用于产生比电源电压更高的电压值的电路。它的基本工作原理是利用电容器两端电压降不能突变而只能连续变化，如图1所示。在电容器的输入端V_in加阶跃信号V_i，V_i的低电平为V_gnd，高电平为V_dd；则在电容器的输出端电压V_out会有相应的阶跃压差，输出电压V_o初始电压为V_dd，阶跃至2倍的V_dd电平，但当V_i下降至V_gnd时，V_o则下降至V_dd，这就是电容的boost效应。电荷泵利用该原理，串联若干该结构在链路中连续抬高输入电压V_in以达到需要的高压值。

传统电荷泵电路如图2所示，该电荷泵具有偶数级(图示为四级)升压电路结构，其中PUMP1、PUMP2、PUMP3和PUMP4分别为电荷泵第一、第二、第三和第四级升压电路；VDD为电源电压；V_intreg为输入电压，Pclk为电荷泵必需的时钟信号。该结构利用后一级升压电路模块抬高前一级升压电路输出电压，第一级升压电路抬高的是输入电压V_intreg，链路最终输出电压高于电源电压值。后一级将前一级的输出电压抬高时钟信号Pclk的高电平整数倍(一般为2)，最终输出V_out。

V_out＝V_intreg+4*α*V_dd(Pclk)(1)

其中V_dd(pclk)为时钟信号Pclk的高电平，α为系数，表示每级升压电路抬高了V_dd(pclk)的α倍数。

然而这样的一个输出电压值或许不是一个需要的理想的电压值，特别是在各工艺角(MOSFETcorners)、宽温度范围(-40℃～120℃)以及电压变化下，电荷泵输出电压变化较大。为了在各种情况下仍然能得到比较稳定的输出电压(V_out)，设计者常常将电荷泵放在一个类似低压差线性稳压器(LowDropOutvoltageregulator,LDO)的负反馈环路中，构成电荷泵稳压电路，如图3所示，典型具有稳压特点的电荷泵电路结构包括电压分压电路10、比较器20、稳压器30、振荡器40、电荷泵50以及滤波电容Cp，其中振荡器(OSC)40用来给电荷泵提供时钟Pclk，滤波电容Cp用于祛除电荷泵输出Vout的毛刺，电压分压电路10通常由电阻网络组成，用于将电荷泵输出的高压Vout分压为较低电压Vdivider，比较器(comparator)20为常用电路(未示出其电源和其他必要电路)，用于将电荷泵输出电压的分压Vdivider与基准电压(referencevoltage)Vref进行比较并将误差电压Pctrl输出至稳压器的输入端，稳压器30为常用电路(图中Vcd为其电源)，用于将误差电压Pctrl进行调整并将稳压器输出V_intreg输出至电荷泵50的输入端，电荷泵50一般为形如图2所示的多级结构，从而完成对电荷泵电路的一些参数的调整，使得输出电压稳定在预期的范围内。有些设计为了减小输出电压的纹波，也采用了该种结构。

其中，电压分压电路(chargepumpoutputvoltagedivider，Vout-divider)10将电荷泵输出电压采样后再分压，分压电路的电阻类型的基本结构如图4所示。

分压输出V_divider的值为：