[发明专利]用于通过倍增DC操作电压来产生输出电压的电荷泵

说明书

本发明涉及用于通过倍增DC操作电压来产生输出电压的电荷泵，其设置有至少一个泵级，该泵级包括至少一个泵电容器和至少一个级开关，并且连接在DC操作电压和充电电压之间。控制单元可操作地产生至少一个充电电压以及根据下面提到的三个前提条件中的至少一个来预设用于换相的时间点以用于对至少一个充电电压进行换相：‑随着从换相的最后时间点起到可预设的最小时间段到期，‑随着从换相的最后时间点起到可预设的最大时间段到期，或‑如果在从换相的最后时间点开始、在晚于最小时间段且早于最大时间段结束的时间段内达到相应的阈值，则在其分别上升和下降的时间段内一旦达到至少一个充电电压的可预设的最大阈值和可预设的最小阈值。

技术领域

本发明涉及一种用于通过DC操作电压的整数倍增或分数倍增来产生输出电压的电荷泵。

背景技术

电荷泵用于各种各样的应用。

图1示出在文献中已知为“迪克森电荷泵(Dickson charge pump)”的电荷泵10的通常结构。通过二极管和电容器的级联来执行电源电压V_SUP的倍增，其中，对于每个泵级12、14、16，通常两级开关18、20和泵电容器22、24经由相应的节点26、28连接作为二极管/泵电容器电路13、15、17。还示出了通过级开关的方式在内部和彼此之间的各个泵级的互连。

这里，开关元件18、20被设计为二极管。在文献中，还可以发现其他变型，其中代替地，可使用NMOS晶体管或互补PMOS/NMOS晶体管对。关于根据本发明的控制概念，这些变型二者都具有等同的相关性。

每个泵级12、14、16的电容器22、24的基点由两个相互互补(即，被移相180°)的充电(相位)电压Φ₁和Φ₂来控制。最后的泵级16的输出端经由另一开关元件30而被切换到提供电荷泵10的输出电压V_CP的质量相关的缓冲电容器(mass-related buffer capacitor)32。通常，缓冲电容器32连接在V_CP和质量电势(mass potential)之间，如图1和图示可替代的电荷泵概念的其他附图所示。然而，通常，也可以将缓冲电容器连接在V_CP和任何所需的DC电势之间(例如，也连接在V_CP和V_SUP之间)。所产生的优点在于它可以在该缓冲电容器两端实现更小的电压降，从而允许使用具有较低耐压的缓冲电容器。

在图1所示的概念中，假设将要控制电荷泵10的输出电压V_CP。为此，控制单元34包括与输出电压的标称值(nominal value)相对应的V_CP，NOM。V_CP的实际值将经由反馈输入端V_CP，FB被返回到控制单元34，从而可以形成闭合的反馈控制环。

控制单元34的由D₁、D₂和D₃表示的三个输入端用于下面提出的控制概念之一中，而不是简单电荷泵的基本结构的组件。

在如图1所示的电荷泵10的群集中，电荷包(charge packet)将随着相位电压Φ₂的每个上升侧面而被传输到缓冲电容器。

为了提高电荷泵的效率，对于每个级联级，可以添加包括级开关16′、20′、泵电容器22′、24′以及节点26′、28′的第二二极管/泵电容器电路13′、15′、17′，对于每个泵级12，14，16，第二二极管/泵电容器电路13′、15′、17′以与上述二极管/泵电容器电路13、15、17的互补分配方式与相位电压Φ₁和Φ₂连接。在图2中示出再次通常已知的电荷泵10′的这种设计。