[发明专利]电荷帮浦电路及其控制方法

说明书

本申请提供了一种电荷帮浦电路，包括开关模块，包含有多个开关及缓起启动开关，用来根据输入电压产生第一输出电压及第二输出电压；以及数字控制电路，耦接至所述开关模块，接收上升数字信号及下降数字信号，据此将所述第一输出电压调整至所述输入电压的电位，以及将所述第二输出电压调整至地电位。本申请提供的电荷帮浦电路具有将浪涌电流最小化，以避免产生气爆杂音或限幅导致失真的情形，并且优化放大器的效率的优点。

技术领域

本申请涉及一种电荷帮浦电路及其控制方法，尤其涉及一种可降低在转换电压模式时所产生的浪涌电流的电荷帮浦电路及其控制方法。

背景技术

相较于AB类放大器，G类放大器电路(Class-G Amplifier)可动态调节电源电压，可大幅改善电源效率，因而广泛使用于音频应用。请参考图1，其为传统的数字输入的G类放大器电路10的电路架构图。传统的G类放大器电路10包含数字前端电路102(Digital FrontEnd Circuit)、数字模拟转换器104(Digital-to-Analog Converter)、AB类放大器106(Class-AB Amplifier)、电荷帮浦控制逻辑电路108(Charge-Pump Control LogicCircuit)和电荷帮浦电路110(Charge Pump Circuit)。电荷帮浦控制逻辑电路108根据输入信号的大小，调整电荷帮浦电路110的输出电压，使得电荷帮浦电路110在不同电压模式间转换。

为了避免模式转换时产生较大的浪涌电流(Inrush Current)，传统电荷帮浦电路110于1/3VDD模式转换至VDD模式时，会先进入软上升(Soft Ramp Up)模式，以较小的定电流对电荷帮浦电路110的输出电压进行充电。经过一固定的充电时间后，才进入VDD模式。而由VDD模式转换至1/3VDD模式时，则以三个相位(Phase)的软切换(Soft Switching)将输出电压转换至1/3VDD模式。然而，传统的电压帮浦电路110于软上升模式时的充电时间为固定的，若充电时间不足，便进入了VDD模式，会产生大的浪涌电流，导致G类放大器电路失真于音频应用产生气爆杂音(Pop Noise)；相反地，若充电时间过长，则会造成输出电压上升过程太慢，导致G类放大器电路输出产生限幅(Clipping)的情形，造成失真。并且电荷帮浦电路110的输出电压充电所需时间容易受到输出装置及负载电流的影响，导致G类放大器电路的数字控制逻辑不易。此外，在转换至1/3VDD模式所需时间与负载电流、输出电容大小为直接相关，若时间太短，电荷帮浦电路110的输出电压将无法及时降至1/3VDD模式；相反地，若时间太长，电荷帮浦电路110将因软切换所造成的大输出阻抗使输出电压低于1/3VDD，而产生非常大的浪涌电流。

因此，如何提供一种电荷帮浦电路于模式转换时，将浪涌电流最小化，以避免产生气爆杂音或限幅导致失真的情形，并且优化放大器的效率，也就成为业界所努力的目标之一。

发明内容

因此，本申请的主要目的即在于提供一种电荷帮浦电路及其控制方法以避免产生气爆杂音或限幅导致的失真情形，并且优化G类放大器电路的效率。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种电荷帮浦电路，其特征在于，包括开关模块，包含有多个开关、多个输出电容、负载电阻及缓起启动开关，用来根据输入电压产生第一输出电压及第二输出电压；以及数字控制电路，耦接至所述开关模块，接收上升数字信号及下降数字信号，据此将所述第一输出电压调整至所述输入电压的电位，以及将所述第二输出电压调整至地电位；其中，所述上升数字信号及所述下降数字信号是随时间改变。

例如，所述数字控制电路包括数字模拟转换器，用来根据所述上升数字信号及所述下降数字信号，产生对应的上升参考电压及下降参考电压；以及电压随耦器，包含有多个运算放大器及多个晶体管开关，用来根据所述上升参考电压及所述下降参考电压，分别锁定所述第一输出电压及所述第二输出电压。