[发明专利]一种电荷泵电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种电荷泵电路及其控制方法，包括充放电电路和纹波抑制电路，所述充放电电路接收输入信号并通过多次充放电过程输出第一电压信号；所述纹波抑制电路接收所述第一电压信号，用以减少所述第一电压信号中纹波，并得到电荷泵的输出信号。本发明采用纹波抑制电路替代现有技术的大电容，可形成两级滤波结构，同时本发明还避免体二极管发生直通的问题。

技术领域

本发明涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种电荷泵电路及其控制方法。

背景技术

电荷泵实际上是一种电压变换器，用于输出所需的直流电压。电荷泵大多应用在一些需要电池的系统中，如一些便携式电子设备。便携式电子设备发展迅速，对电荷泵也提出了更多的需求。图1为现有技术的一种电荷泵电路结构示意图，图1包括4个开关管M1、M2、M3、M4和电容C1、C2、C3，这里开关管M1、M2、M3、M4以NMOS管为例。M1、M2、M3、M4两两相连成环路结构，M1和M3的公共节点接电源VDD，M1和M2公共节点处电压为V01，M3和M4公共节点处电压为V02，M2和M4公共节点处接电容C3一端，其公共节点处电压为电荷泵输出电压Vout；M1、M4通断受脉冲信号ctrl控制，M2、M3通断受脉冲信号控制。电容C1一端接V01，另一端输入脉冲信号clk；电容C2一端接V02，另一端输入脉冲信号

脉冲信号clk和互补，即clk为高电平时，为低电平，这里高电平设定为VDD，低电平设定为0；脉冲信号ctrl和互补，即ctrl为高电平时，为低电平，脉冲信号ctrl和为低电平即NMOS管栅极输入电压不足以使开关管开启，这里设定为VDD；脉冲信号ctrl和为高电平即NMOS管栅极输入电压足够使开关管开启，这里设定为2VDD。脉冲信号clk、和脉冲信号ctrl、脉宽相等且同步产生。

参照图2，示意了现有技术电荷泵输入输出电压波形图，当电荷泵输入端输入电压VDD时，且VDD比两个二极管开启电压之和高，电荷泵的四个MOS管的体二极管会存在直通问题使得电荷泵输出电压Vout不为零。当输入脉冲信号ctrl从低电平变为高电平，从高电平变为低电平时，M1、M4导通，M2、M3断开，电容C1一端输入的脉冲信号clk从VDD变为0，C2一端输入的脉冲信号从0变为VDD，电压V01经M1充电变为VDD，电压V02经电容C2耦合瞬间被抬升了VDD，C2中的电荷通过M4向电容C3流动，输出电压Vout上升；当ctrl为变为低电平时，变为高电平时，M1、M4断开，M2、M3闭合，C1一端输入的clk信号从0变为VDD，电压V01由于电容C1的耦合瞬间被抬升到2VDD，C1中的电荷向C3流动，输出电压Vout上升。经过多个脉冲周期后，输出电压Vout接近2*VDD。

现有技术电荷泵采用的MOS管其体二极管会产生直通问题，使得电荷泵输出电压前期上升速度不可控，电荷泵不能从0线性上升。此外，为减小电荷泵输出纹波影响会在电荷泵内接一个高压大电容C3，C3体积大，额外增加了电荷泵生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电荷泵电路及其控制方法，用于解决现有技术存在的电荷泵输出电压上升速度前期不可控及生产成本高等问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种电荷泵电路，包括：

充放电电路，接收输入信号并通过多次充放电过程输出多倍于输入信号的第一电压信号。

纹波抑制电路，接收所述第一电压信号，用以减少将所述第一电压信号中纹波，并得到电荷泵的输出信号。

可选的，所述充放电电路包括包括四个开关管、第一电容和第二电容，所述四个开关管两两相连成对称的环路结构，每两个相连的开关管处有一个节点，其中两个对称节点分别连第一电容和第二电容一端，另外两个对称节点处分别为所述充放电电路的输入端和输出端。