[发明专利]一种电流模式电荷泵的驱动方法及其装置

说明书

本发明公开了一种电流模式电荷泵的驱动方法及其装置，它是通过对输出负载条件的检测结果，使驱动方式在非连续工作的突发模式和连续工作模式进行平稳切换；当输出负载较小时，在预设驱动脉冲进行驱动的基础上，通过产生脉冲跳跃，实现非连续工作的突发模式；当输出负载较大时，切换为按预设驱动脉冲进行驱动的连续工作模式。

技术领域

本发明涉及一种电流模式电荷泵的驱动方法及其装置，属于电荷泵电源技术领域。

背景技术

电荷泵，也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的快速(flying)或泵送电容(而非电感或变压器)来储能的DC-DC(变换器)。它的工作过程，是通过开关的切换，使电荷泵在一个固定周期的脉冲下进行冲电荷放电。电流模式电荷泵是通过电流源对电荷泵的电流进行控制下进行工作的。一般可以通过根据负载电流调节充电电容器的充电和/或放电电流，使输出纹波最小，从而使其独立于输入电压和内部开关电阻。为了进一步减小输出纹波的影响，现有技术中提出了多相电流模式电荷泵，即两个飞行电容在两个时钟周期内交替充电并向输出电容输送电荷，从而使输出电容处的电荷消耗保持在最小。然而，当负载连接到电荷泵的输出端且负载较轻时，电荷泵尤其是电荷泵的开关在开关过程中可能会消耗大量的功率，导致效率低下。为此，驱动开关的脉冲在时钟信号的两个或多个周期内被选择性地停用，以降低功耗。

图1中的现有技术使用输出电压感测或输出平均电流感测来检测输出时的负载变化，然后使用时钟跳变控制器来跳变连续时钟电荷泵的脉冲。

对于多相电流模式电荷泵，图2中所示的另一现有技术通过比较两个内部飞行电容器上的电压与驱动产生第一和第二互补相位信号的触发器的参考电压来生成自振荡时钟。

上述两种现有技术都包括一种反映输出负载变化的传感方法、一种产生开关频率的比较器，该开关频率可被调整以降低功耗，该功耗在最坏情况下具有良好的开关电阻和充电电容。然而，这些方法很难实现，并且在要求低输出纹波、低负载调节等噪声要求的情况下变得不实用。此外，比较器的延迟和偏移以及电容器的esr的变化将导致输出电压纹波的较大变化。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电流模式电荷泵的驱动方法及其装置。它可以在保持受控输出电压纹波的同时在降低电荷泵的功耗，提升电荷泵的工作效率。

本发明的技术方案：一种电流模式电荷泵的驱动方法，其特征在于：通过对输出负载条件的检测结果，使驱动方式在非连续工作的突发模式和连续工作模式进行平稳切换；当输出负载较小时，在预设驱动脉冲进行驱动的基础上，通过产生脉冲跳跃，实现非连续工作的突发模式；当输出负载较大时，切换为按预设驱动脉冲进行驱动的连续工作模式。即在轻负载时，电荷泵能够跳过多个开关切换周期，以降低功耗，跳过的周期数目取决于输出负载的大小，直至达到输出满负载时，电荷泵按照预设周期进行连续工作。

上述的电流模式电荷泵的驱动方法中，所述输出负载条件的检测通过输出电压的波动来实现。

前述的电流模式电荷泵的驱动方法中，所述输出电压的波动用于产生突发模式的突发频率。

前述的电流模式电荷泵的驱动方法中，所述输出电压的波动用于产生对电流模式电荷泵的电流源进行最小电流水平进行调节的反馈电流，以平衡较低输出负载下的突发频率和输出纹波。

前述的电流模式电荷泵的驱动方法中，所述反馈电流还可用于调节电流模式电荷泵的电流源的最大电流水平，用于调整电流模式电荷泵软启动时的斜坡速率，从而控制启动时间。电流模式电荷泵的软启动是通过控制启动电流来控制启动时间和启动斜率。高钳位电流造成较短的启动时间，低钳位电流造成较长的启动时间。

实现前述方法的电流模式电荷泵的驱动装置，包括由电流源、充电电容，输出电容和两组切换开关组成的电荷泵装置；还包括输出反馈电路，输出反馈电路用于检测电荷泵装置的输出电压的波动电压，并设有第一电压输出端；第一电压输出端连接至用于产生脉冲跳跃信号的突发模式控制器。