專(zhuān)利名稱(chēng)：電荷泵調(diào)節(jié)器及產(chǎn)生一受調(diào)節(jié)的電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種電荷泵(chargepump)調(diào)節(jié)器，特別是關(guān)于一種高電 流電荷泵調(diào)節(jié)器及產(chǎn)生一受調(diào)節(jié)的電壓的方法。
背景技術(shù)：
一個(gè)脈頻調(diào)制(Pulse Frequency Modulation; PFM)電荷泵調(diào)節(jié)器，如同 美國(guó)專(zhuān)利第6,411，531號(hào)所描述的，包括一個(gè)開(kāi)關(guān)-電容網(wǎng)絡(luò)作為電荷泵，藉一 輸出相依回授信號(hào)(output-dependent feedback signal)控制該些開(kāi)關(guān)的切換 頻率，讓該電容連接到電源或輸出端，因而使該電容充、放電，以在該輸出 端產(chǎn)生一受調(diào)節(jié)的電壓。這種電路引發(fā)輸入電流產(chǎn)生很大的變化，造成電源 電壓的變化，產(chǎn)生不想要的低頻噪聲。低頻噪聲不易處理，需要非常大且昂 貴的濾波器才能去除。美國(guó)專(zhuān)利第6，411,531號(hào)也描述了另一種電荷泵調(diào)節(jié)器，其電荷泵中的開(kāi)關(guān)是以固定的頻率切換，該電荷泵與接地端之間增加一個(gè)可變電阻，受控于 一輸出相依回授信號(hào)改變其阻值。此電阻限制了該電荷泵內(nèi)部電容的充電電 流且降低輸入電流突波，不過(guò)，放電相位時(shí)的電流突波仍大。因?yàn)槌潆娤辔?時(shí)的輸入電流降低，所以此電路具有較小的電源電壓噪聲。不過(guò)，在低頻范 圍，例如切換頻率，此電路引起的輸入電流變化所產(chǎn)生的電源電壓噪聲仍大。 在該電荷泵的所有開(kāi)關(guān)都開(kāi)路的遮蔽期間，輸入電流變化也引發(fā)高頻噪聲。 美國(guó)專(zhuān)利第6，411，531號(hào)提出一種也是固定切換頻率的電荷泵調(diào)節(jié)器，其在電源與電荷泵的輸入端之間加入可變電阻，藉一輸出相依回授信號(hào)改變?cè)?可變電阻的阻值，控制了每一個(gè)相位的輸入電流，以降低引起低頻噪聲的電 源電壓擾動(dòng)。然而如此一來(lái)，輸入端串聯(lián)電阻增加了，因而增加了能量的消 耗，降低了電荷泵調(diào)節(jié)器的效能。德州儀器(Texas Instruments)公司型號(hào)TPS6500的產(chǎn)品在電源與電荷 泵的輸入端之間加入電流源，以提供一個(gè)穩(wěn)定的輸入電流，因而降低輸入漣 波。不過(guò)該電流源仍然是在電荷泵外增加的組件。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提出一種低開(kāi)回路電阻的電荷泵調(diào)節(jié)器及其調(diào) 節(jié)方法。
本發(fā)明的另一目的，在于提出一種高效能的電荷泵調(diào)節(jié)器及其調(diào)節(jié)方法。
本發(fā)明的另一目的，在于提出一種低漣波的高電流電荷泵調(diào)節(jié)器及其調(diào) 節(jié)方法。
本發(fā)明的另一目的，在于提出一種高電流能力的電荷泵調(diào)節(jié)器及其調(diào)節(jié) 方法。
本發(fā)明的另一目的，在于提出一種低高頻噪聲的電荷泵調(diào)節(jié)器及其調(diào)節(jié) 方法。
本發(fā)明的另一目的，在于提出一種小芯片面積的電荷泵調(diào)節(jié)器及其調(diào)節(jié) 方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種電荷泵調(diào)節(jié)器，用以調(diào)節(jié)在一輸出端上的電壓， 該電荷泵調(diào)節(jié)器包括 一輸入端，用以連接一電源； 一電荷泵，連接在所述 輸入端及所述輸出端之間，可操作于在其內(nèi)部交互地建立一充電路徑及一放 電路徑；以及一回授回路，用以產(chǎn)生一輸出相依回授信號(hào)給該電荷泵。該電 荷泵可操作于在其內(nèi)部交互地建立一充電路徑及一放電路徑，且包含至少一 控流組件在該充電路徑或該放電路徑上，根據(jù)該輸出相依回授信號(hào)控制其通 過(guò)的電流。該輸出相依回授信號(hào)可自該輸出端或負(fù)載產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種產(chǎn)生一受調(diào)節(jié)的電壓的方法，該方法包括下列 步驟操作一電荷泵，用以在其內(nèi)部交互地建立一充電路徑及一放電路徑， 該電荷泵包含至少一控流組件在該充電路徑或該放電路徑上；產(chǎn)生一輸出相依回授信號(hào)；從所述輸出相依回授信號(hào)衍生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及以所述驅(qū)動(dòng)信 號(hào)驅(qū)動(dòng)所述控流組件，以控制其通過(guò)的電流。
該控流組件控制了該電荷泵對(duì)其內(nèi)部電容的充電電流或放電電流，降低 了輸入漣波(ripple)。
該控流組件可以取代該充電路徑或該放電路徑上原來(lái)的開(kāi)關(guān)，不必增加 額外的組件，因此電路占用芯片面積較小。
沒(méi)有額外增加的串聯(lián)電阻在電源和該電荷泵之間或該電荷泵和接地端 之間供調(diào)節(jié)輸出，因此減少功率損耗，進(jìn)而提高效能。
較佳情況是，該控流組件是電壓控制電源，例如電壓控制電壓源或電壓 控制電流源。
另一較佳情況是，更包括一寬頻高回旋率(slew rate)的緩沖器響應(yīng)該 輸出相依回授信號(hào)驅(qū)動(dòng)該控流組件，降低高頻的噪聲。
該電荷泵可以操作在固定切換頻率下，以獲得較低的輸入漣波和輸出漣波。
另一較佳情況是，使用多相非重疊時(shí)脈切換該電荷泵的相位，以避免擊 穿(shoot-through )。
本發(fā)明在不增加路徑串聯(lián)電阻的情況下，就可以降低輸入漣波和輸出漣 波，進(jìn)而提高效能，而且整體電路所需的芯片面積較小。較低的開(kāi)回路電阻 也提高了電流能力。特別地，改變電荷泵的配置便可形成不同型態(tài)的電荷泵 調(diào)節(jié)器，例如升壓型、反相升壓型和降壓型電荷泵調(diào)節(jié)器，更增加了電路設(shè) 計(jì)上的彈性。
圖l是本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例； 圖2是圖1中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖； 圖3是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例； 圖4是本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例；圖5是本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例；
圖6是圖5中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖7是本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例；
圖8是本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例；
圖9是圖8中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖IO是本發(fā)明的第七個(gè)實(shí)施例；
圖ll是本發(fā)明的第八個(gè)實(shí)施例；以及
圖12是本發(fā)明產(chǎn)生一受調(diào)節(jié)的電壓的方法的實(shí)施例。
主要組件符號(hào)說(shuō)明-
10 電荷泵12輸入端
14 輸出端16輸出電容
18 分壓器20放大器
22 緩沖器24電流源
26 開(kāi)關(guān)28時(shí)脈產(chǎn)生器
30 連接器32、34開(kāi)關(guān)
36、 38PMOS40電容
42、 44連接單元46傳輸門(mén)
48 開(kāi)關(guān)50傳輸門(mén)
52 開(kāi)關(guān)54非重疊期間
56 PMOS的柵-源極壓差58電流鏡
60 發(fā)光二極管62電流源
64 二極管66電流源
68 開(kāi)關(guān)70、72恵OS
74、 76開(kāi)關(guān)78NMOS的柵-源極壓差
80-86電壓控制電源88
卯-96電壓控制電源98開(kāi)關(guān)100交互地建立充電路徑及放電路徑
200產(chǎn)生輸出相依回受信號(hào)
212產(chǎn)生比例電壓
214放大比例電壓與參考電壓之間的差值
222產(chǎn)生比例電流
224產(chǎn)生比例電壓
226放大比例電壓與參考電壓之間的差值
300產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)
312控制晶體管產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)
322連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)到控流組件
324切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)到控流組件的路徑
400驅(qū)動(dòng)控流組件
410調(diào)整控流組件的跨壓
420操作晶體管于線(xiàn)性區(qū)
500產(chǎn)生輸出電壓
600生多相非重疊時(shí)脈
具體實(shí)施方式
圖l是一個(gè)l倍/2倍的升壓型(boost-type)電荷泵調(diào)節(jié)器，包括電荷泵IO 連接在輸入端12與輸出端14之間，輸出電容16連接在輸出端14與接地端GND 之間，以及其它用來(lái)操作電荷泵10的控制電路?；厥诨芈钒娮璺謮浩?8 自輸出電壓VOUT產(chǎn)生比例電壓VpB,以及放大器20放大比例電壓VpB與參考 電壓VREF之間的差值，產(chǎn)生輸出相依回授信號(hào)opo。緩沖器22根據(jù)回授信號(hào) opo產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd。在本實(shí)施例中，緩沖器22包括電流源24及PMOS 26串 聯(lián)在電源VIN與接地端GND之間，PMOS 26的柵極連接回授信號(hào)opo，源極 提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd。時(shí)脈產(chǎn)生器28供應(yīng)多相非重疊時(shí)脈①1及①2給電荷泵10及 連接器30。電荷泵10包括開(kāi)關(guān)32及34、控流組件36及38與電容40。開(kāi)關(guān)32及34可以使用PMOS或NMOS，它們分別受時(shí)脈①l及①2切換，只用來(lái)建立或 切斷導(dǎo)通路徑?？亓鹘M件36及38包括電壓控制電壓源(VCVS)或電壓控制 電流源(VCCS)，它們用來(lái)控制流過(guò)的電流，在本實(shí)施例中使用PMOS操作 于線(xiàn)性區(qū)，其驅(qū)動(dòng)信號(hào)gl及g2由連接器30的連接單元42及44分別提供。連接 單元42包括傳輸門(mén)(transmission gate) 46在相位0 l期間將驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd連接 到PMOS 36的柵極，以及開(kāi)關(guān)48在非相位①l期間將驅(qū)動(dòng)信號(hào)gl拉高到 VOUT。連接單元44包括傳輸門(mén)50在相位①2期間將驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd連接到PMOS 38的柵極，以及開(kāi)關(guān)52在非相位cD2期間將驅(qū)動(dòng)信號(hào)g2拉高到VOUT。簡(jiǎn)單地 說(shuō)，在相位①1期間，PMOS 36及開(kāi)關(guān)34導(dǎo)通，因而建立起充電路徑，使得 電源VIN對(duì)電容40充電，在相位①2期間，PMOS 38及開(kāi)關(guān)32導(dǎo)通，因而建立 起放電路徑，使得電容40對(duì)輸出端14放電。如此，通過(guò)在電荷泵10內(nèi)交互地 建立充電路徑及放電路徑，調(diào)節(jié)在輸出端14上的電壓VOUT。
圖2顯示各驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形。多相非重疊時(shí)脈①1及①2具有非重疊期間 (non-overlapping duration) 54夾在相位①l及①2之間，因此開(kāi)關(guān)32及34不會(huì) 同時(shí)導(dǎo)通，PMOS36及38也不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，以防止擊穿。在本實(shí)施例中，緩 沖器22的PMOS 26使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd比回授信號(hào)opo高出一個(gè)PMOS的柵-源極 壓差(VGSP) 56。緩沖器22的電流源24用來(lái)避免PMOS26的源極接地。在連 接器30中，當(dāng)時(shí)脈0) 1為高電平時(shí),傳輸門(mén)46導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd被連接到PMOS 36的柵極，驅(qū)動(dòng)信號(hào)gl等于驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd，位于充電路徑上的PMOS36根據(jù)驅(qū) 動(dòng)信號(hào)gd的大小控制電容40的充電電流。在此相位Ol期間，時(shí)脈02為低電 平，傳輸門(mén)50不導(dǎo)通，因此切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd到PMOS 38的路徑，而且開(kāi)關(guān)52 導(dǎo)通，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)g2保持在VOUT的電平，以關(guān)閉PMOS38。反之，在放電 相位①2期間，傳輸門(mén)50導(dǎo)通，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd連接到PMOS 38的柵極，控制 電容40的放電電流，傳輸門(mén)46不導(dǎo)通，切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd到PMOS 36的路徑， 開(kāi)關(guān)48導(dǎo)通，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)gl保持在VOUT的電平，以關(guān)閉PMOS36。
圖3是一個(gè)變化的實(shí)施例，其是從負(fù)載產(chǎn)生輸出相依回授信號(hào)opo，其余電路與圖1的調(diào)節(jié)器相同。此實(shí)施例的回授回路自負(fù)載電流i0ut產(chǎn)生比例電壓 vfb，再由放大器20與參考電壓vref比較而產(chǎn)生回授信號(hào)叩o。為了產(chǎn)生比例
電壓Vra，使用電流鏡58鏡射電流Iour供給負(fù)載60，在本實(shí)施例中，是以發(fā)光 二極管60來(lái)作為示范，從電流鏡58的輸出端引出比例電壓Vra。電流鏡58的 參考分支連接電流源62,以避免其浮接。由于Vra就是發(fā)光二極管60的跨壓， 所以和Iout具有相依性。為了產(chǎn)生參考電壓vref， 二極管64和電流源66連接 在輸出端14與接地端GND之間，電流源66用來(lái)避免二極管64浮接，參考電壓 vref與輸出電壓VOUT相差一個(gè)二極管64的跨壓。
圖4是另一個(gè)變化的實(shí)施例，用來(lái)說(shuō)明控流組件36或38可以配置在其所 在路徑上的不同位置，例如此圖中所示的，控流組件38和開(kāi)關(guān)32互換位置， 其操作仍然與圖1的調(diào)節(jié)器相同，信號(hào)的波形圖仍然如圖2所示。
改變電荷泵10中組件的配置，可以形成不同型態(tài)的電荷泵調(diào)節(jié)器，例如 圖5顯示一個(gè)l倍/2倍的反相升壓型(inverting boost-type)電荷泵調(diào)節(jié)器。因 為緩沖器"的NMOS 68的緣故，所以驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd比回授信號(hào)opo低一個(gè) NMOS的柵-源極壓差vgsn?？亓鹘M件70及72也使用NMOS,分別受連接單元 42及44提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)g3及g4驅(qū)動(dòng)。傳輸門(mén)46在相位①l期間將驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd 連接到NMOS 70的柵極，開(kāi)關(guān)74在非相位①l期間將驅(qū)動(dòng)信號(hào)g3拉低至 VOUT。傳輸門(mén)50在相位①2期間將驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd連接到NMOS 72的柵極，開(kāi) 關(guān)76在非相位①2期間將驅(qū)動(dòng)信號(hào)g4拉低至VOUT。開(kāi)關(guān)74及76也使用 NMOS。開(kāi)關(guān)34和NMOS70用來(lái)建立電容40的充電路徑，開(kāi)關(guān)32和NMOS 72 用來(lái)建立電容40的放電路徑。圖6顯示此調(diào)節(jié)器各驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖，壓差 78表示NMOS 68的Vgsn。在相位①1期間，開(kāi)關(guān)34被時(shí)脈01打開(kāi)(tumon)， 開(kāi)關(guān)32被時(shí)脈①2關(guān)閉(turn off)， NMOS 70受驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd驅(qū)動(dòng)，傳輸門(mén)50 切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd到NMOS 72的路徑，驅(qū)動(dòng)信號(hào)g4禁止NMOS 72導(dǎo)通，電源 VIN對(duì)電容40充電，NMOS 70控制充電電流。反之，在相位①2期間，開(kāi)關(guān) 32打開(kāi)，幵關(guān)34關(guān)閉，NMOS72受驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd驅(qū)動(dòng)，傳輸門(mén)46切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd到NMOS 70的路徑，驅(qū)動(dòng)信號(hào)g3禁止NM0S 70導(dǎo)通，電容40放電，NMOS 72控制放電電流。
圖7顯示一個(gè)l倍/2倍的升壓型電荷泵調(diào)節(jié)器，其電荷泵10不使用切換開(kāi) 關(guān)建立及切斷充電路徑與放電路徑，全部改用電壓控制電源80、 82、 84及86， 其它電路和圖1的調(diào)節(jié)器相同。連接器30根據(jù)時(shí)脈01及cD2連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd 到電壓控制電源80、.82、 84及86，以建立充電路徑或放電路徑，并控制電容 40的充電電流及放電電流。
圖8是圖7的調(diào)節(jié)器的變化實(shí)施例，電壓控制電源80、 82及86使用PMOS， 電壓控制電源84使用NMOS，回授回路使用如圖3所示，自負(fù)載電流Iour產(chǎn)生 回授信號(hào)的電路。不過(guò)，為了同時(shí)產(chǎn)生控制PMOS 80、 82及86和NMOS 84 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)g5、 g8、 g7和g6，放大器20輸出一對(duì)互補(bǔ)的回授信號(hào)叩o-及opo+， 緩沖器22包括二個(gè)單元分別根據(jù)回授信號(hào)opo-及opo+產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd-和 gd+，連接器30包括四個(gè)連接單元分別用來(lái)建立及切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd-和gd+到 NMOS 84和PMOS 80、 82及86的路徑。緩沖器22和連接器30內(nèi)部電路的操作 和前述的實(shí)施例相同，不再重述。此調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)如圖9所示。驅(qū)動(dòng)信 號(hào)gd+比回授信號(hào)opo+高出一個(gè)PMOS的柵-源極壓差(Vgsp) 56，驅(qū)動(dòng)信號(hào) gd-比回授信號(hào)opo-低一個(gè)NMOS的柵-源極壓差(VGSN) 78。在相位①1期間， 驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd+連接到PMOS 80的柵極，驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd-連接到NMOS 84的柵極， 驅(qū)動(dòng)信號(hào)gd+到PMOS 82及86的路徑被切斷，驅(qū)動(dòng)信號(hào)g7及g8被拉高到 VOUT以關(guān)閉PMOS 82及86， PMOS 80和NMOS 84建立起充電路徑讓電源 VIN對(duì)電容40充電，且控制充電電流的大小。反之，在相位①2期間，驅(qū)動(dòng)信 號(hào)gd+控制PMOS 82及86，PMOS 80和NMOS 84被關(guān)閉，PMOS 82和NMOS 86 建立起放電路徑讓電容40對(duì)輸出端14放電，且控制放電電流的大小。
電荷泵10可以根據(jù)需要使用不同倍率的電路，例如圖10顯示一個(gè)1倍/T"
倍/7倍/3"倍的升壓型電荷泵調(diào)節(jié)器，包括電壓控制電源80、 82、 84、 86、卯、92、 94、 96、開(kāi)關(guān)98及電容40和88配置成的網(wǎng)絡(luò)連接在輸入端12與輸出 端14之間，其它電路使用前述實(shí)施例所示范的電路。這些電路的操作如前述 的實(shí)施例所描述的，不再重述。改變電荷泵10內(nèi)部組件的配置可以形成不同 型態(tài)的電荷泵調(diào)節(jié)器，例如圖ll顯示一個(gè)降壓型(buck-type)電荷泵調(diào)節(jié)器。 其操作見(jiàn)前述各實(shí)施例，不再重述。各種倍率和型態(tài)的電荷泵已經(jīng)是此技藝 之人士所熟知的，可以遵循本發(fā)明的教導(dǎo)依照實(shí)際需求自行變化。
如前述各實(shí)施例所示范的，雖然控流組件和開(kāi)關(guān)都可以使用MOS來(lái)實(shí) 現(xiàn)，不過(guò)后者只操作在導(dǎo)通和切斷二個(gè)狀態(tài)下，而前者可操作在線(xiàn)性區(qū)，根 據(jù)輸出電壓VOUT的變化來(lái)控制流過(guò)的電流大小。利用控流組件來(lái)控制電荷 泵內(nèi)的電容的充電電流或放電電流，這些控流組件還可以取代已知的切換開(kāi) 關(guān)，因此，在不增加路徑串聯(lián)電阻的情況下，就可以降低輸入漣波和輸出漣 波，進(jìn)而提高效能，而且整體電路所需的芯片面積較小。較低的開(kāi)回路電阻 也提高了電流能力。特別地，改變電荷泵的配置便可形成不同型態(tài)的電荷泵 調(diào)節(jié)器，例如升壓型、反相升壓型和降壓型電荷泵調(diào)節(jié)器，更增加了電路設(shè) 計(jì)上的彈性。
圖12是本發(fā)明產(chǎn)生一受調(diào)節(jié)的電壓的方法，該方法包括操作一電荷泵， 用以在其內(nèi)部交互地建立一充電路徑及一放電路徑(步驟IOO)，該電荷泵包 含至少一控流組件在該充電路徑或該放電路徑上，產(chǎn)生一輸出相依回授信號(hào)
(步驟200)，從所述輸出相依回授信號(hào)衍生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)300，以及以所述驅(qū) 動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述控流組件(步驟400)，以控制其通過(guò)的電流。產(chǎn)生輸出相依 回授信號(hào)(步驟200)包括從產(chǎn)生的輸出電壓(步驟500)產(chǎn)生一比例電壓(步 驟212)，以及放大所述比例電壓與一參考電壓之間的差值(步驟214)而產(chǎn) 生所述輸出相依回授信號(hào)。在一個(gè)變化的實(shí)施例中，產(chǎn)生輸出相依回授信號(hào)
(步驟200)包括從一負(fù)載電流產(chǎn)生一比例電流(步驟222)，響應(yīng)所述比例 電流的變化產(chǎn)生一比例電壓(步驟224)，以及放大所述比例電壓與一參考電 壓之間的差值(步驟226)而產(chǎn)生所述輸出相依回授信號(hào)。衍生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)(步驟300)包括以該輸出相依回授信號(hào)控制一晶體管以產(chǎn)生該驅(qū)動(dòng)信號(hào)(步 驟312)。在一個(gè)變化的實(shí)施例中，衍生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)(步驟300)包括在一第 一相位期間連接該驅(qū)動(dòng)信號(hào)到該控流組件(步驟322),以及在一第二相位期 間切斷該驅(qū)動(dòng)信號(hào)到該控流組件的路徑(步驟324)。驅(qū)動(dòng)所述控流組件(步 驟400)包括調(diào)整該控流組件的跨壓(步驟410)，而調(diào)整該控流組件的跨壓 包括操作一晶體管于一線(xiàn)性區(qū)(步驟420)。此外，本發(fā)明產(chǎn)生一受調(diào)節(jié)的電 壓的方法還包括產(chǎn)生一多相非重迭時(shí)脈(步驟600)，據(jù)以決定交互地建立所 述充電路徑及所述放電路徑的相位，以及在所述第二相位期間以一可關(guān)閉該 控流組件的電壓作為該驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
以上對(duì)于本發(fā)明的較佳實(shí)施例所作的敘述是為闡明的目的，而無(wú)意限定 本發(fā)明精確地為所揭露的形式，基于以上的教導(dǎo)或從本發(fā)明的實(shí)施例學(xué)習(xí)而 作修改或變化是可能的，實(shí)施例是為解說(shuō)本發(fā)明的原理以及讓熟習(xí)這項(xiàng)技術(shù) 的人以各種實(shí)施例利用本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用上而選擇及敘述，本發(fā)明的技術(shù)思 想企圖由權(quán)利要求范圍及其均等來(lái)決定。
權(quán)利要求
1. 一種電荷泵調(diào)節(jié)器，用以調(diào)節(jié)在一輸出端上的電壓，其特征在于，該電荷泵調(diào)節(jié)器包括一輸入端，用以連接一電源；一電荷泵，連接在所述輸入端及所述輸出端之間，可操作于在其內(nèi)部交互地建立一充電路徑及一放電路徑；以及一回授回路，用以產(chǎn)生一輸出相依回授信號(hào)；其中，該電荷泵包含至少一控流組件在該充電路徑或該放電路徑上，根據(jù)從該輸出相依回授信號(hào)衍生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制其通過(guò)的電流。
2. 如權(quán)利要求1所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述電荷泵是配置成 升壓型電荷泵。
3. 如權(quán)利要求1所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述電荷泵是配置成 反相升壓型電荷泵。
4. 如權(quán)利要求1所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述電荷泵是降壓型 電荷泵。
5. 如權(quán)利要求1所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述回授回路包括 一分壓器，用以從所述輸出端上的電壓產(chǎn)生一比例電壓；以及 一放大器，用以放大所述比例電壓與一參考電壓之間的差值而產(chǎn)生所述輸出相依回授信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求1所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述回授回路包括 一電流鏡，用以從一負(fù)載電流產(chǎn)生一比例電流，進(jìn)而產(chǎn)生一比例電壓；以及一放大器，用以放大所述比例電壓與一參考電壓之間的差值而產(chǎn)生所述 輸出相依回授信號(hào)。
7. 如權(quán)利要求1所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，該電荷泵調(diào)節(jié)器還包 括一緩沖器，從所述輸出相依回授信號(hào)產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求7所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述緩沖器包括一電 流源及一晶體管，該晶體管的柵極連接所述輸出相依回授信號(hào)，該電流源與 該晶體管串聯(lián)在一起，以產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
9. 如權(quán)利要求1所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述控流組件包括一 電壓控制電壓源，可操作于根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整其供應(yīng)的電壓。
10. 如權(quán)利要求9所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述電壓控制電壓 源包括一晶體管，可根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)操作于一線(xiàn)性區(qū)。
11. 如權(quán)利要求l所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述控流組件包括 一電壓控制電流源，可操作于根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整其供應(yīng)的電流。
12. 如權(quán)利要求11所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述電壓控制電流 源包括一晶體管，可根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)操作于線(xiàn)性區(qū)。
13. 如權(quán)利要求1所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，該電荷泵調(diào)節(jié)器還 包括一連接器，用以建立或切斷所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)到所述控流組件的路徑。
14. 如權(quán)利要求13所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，該電荷泵調(diào)節(jié)器還 包括一時(shí)脈產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一多相非重疊時(shí)脈給所述連接器，據(jù)以控制該 連接器在一第一相位期間建立所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)到所述控流組件的路徑，以及在 一第二相位期間切斷所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)到所述控流組件的路徑。
15. 如權(quán)利要求13所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述連接器包括-一傳輸門(mén)，在一第一相位期間連接所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)到所述控流組件；以及 一開(kāi)關(guān)，在一第二相位期間連接一可關(guān)閉所述控流組件的電壓到該控流組件。
16. 如權(quán)利要求15所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述可關(guān)閉該控流 組件的電壓是該輸出端上的電壓。
17. 如權(quán)利要求1所述的電荷泵調(diào)節(jié)器，其特征在于，該電荷泵調(diào)節(jié)器還 包括一時(shí)脈產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一多相非重疊時(shí)脈，據(jù)以決定交互地建立該充 電路徑及該放電路徑的相位。
18. —種產(chǎn)生一受調(diào)節(jié)的電壓的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟: 操作一電荷泵，用以在其內(nèi)部交互地建立一充電路徑及一放電路徑，該電荷泵包含至少一控流組件在該充電路徑或該放電路徑上； 產(chǎn)生一輸出相依回授信號(hào)；從所述輸出相依回授信號(hào)衍生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及 以所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述控流組件，以控制其通過(guò)的電流。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生一輸出相依回授信 號(hào)的步驟包括下列步驟從所述輸出端上的電壓產(chǎn)生一比例電壓；以及放大所述比例電壓與一參考電壓之間的差值而產(chǎn)生所述輸出相依回授 信號(hào)。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生一輸出相依回授信 號(hào)的步驟包括下列步驟從一負(fù)載電流產(chǎn)生一比例電流; 響應(yīng)所述比例電流的變化產(chǎn)生一比例電壓；以及放大所述比例電壓與一參考電壓之間的差值而產(chǎn)生所述輸出相依回授 信號(hào)。
21. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述以所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所 述控流組件的步驟包括調(diào)整該控流組件的跨壓。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整該控流組件的跨壓 的步驟包括操作一晶體管于一線(xiàn)性區(qū)。
23. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，該方法還包括產(chǎn)生一多相非 重疊時(shí)脈，據(jù)以決定交互地建立所述充電路徑及所述放電路徑的相位。
24. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述從所述輸出相依回授信 號(hào)衍生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的步驟包括以該輸出相依回授信號(hào)控制一晶體管以產(chǎn)生 該驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
25. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述從所述輸出相依回授信 號(hào)衍生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的步驟包括下列步驟在一第一相位期間連接該驅(qū)動(dòng)信號(hào)到該控流組件；以及 在一第二相位期間切斷該驅(qū)動(dòng)信號(hào)到該控流組件的路徑。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，該方法還包括在所述第二相 位期間以一可關(guān)閉該控流組件的電壓作為該驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電荷泵調(diào)節(jié)器及產(chǎn)生一受調(diào)節(jié)的電壓的方法，所述電荷泵調(diào)節(jié)器用以調(diào)節(jié)在一輸出端上的電壓，該電荷泵調(diào)節(jié)器包括一輸入端，用以連接一電源；一電荷泵，連接在所述輸入端及所述輸出端之間，可操作于在其內(nèi)部交互地建立一充電路徑及一放電路徑；以及一回授回路，用以產(chǎn)生一輸出相依回授信號(hào)；其中，該電荷泵包含至少一控流組件在該充電路徑或該放電路徑上，根據(jù)從該輸出相依回授信號(hào)衍生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制其通過(guò)的電流。本發(fā)明在不增加路徑串聯(lián)電阻的情況下，就可以降低輸入漣波和輸出漣波，進(jìn)而提高效能，而且整體電路所需的芯片面積較小。較低的開(kāi)回路電阻也提高了電流能力。
文檔編號(hào)H02M3/07GK101286693SQ20071009633
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者林水木, 陳健生, 黃宗偉 申請(qǐng)人:立锜科技股份有限公司