專利名稱：電荷泵電路的結(jié)構(gòu)及電荷泵的啟動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件所用的電荷泵電路的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還涉及一種電荷泵 的啟動方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代工業(yè)中，電荷泵在射頻卡中的應(yīng)用越來越多，射頻卡的能量是通過電感耦 合得到的，功率⑵=電流(I)X電源電壓(VDD)，由于功率P是恒定的，如果電流I過大的 話，則電源電壓VDD必然降低，導(dǎo)致芯片內(nèi)其它電路不能正常工作。傳統(tǒng)的電荷泵只適用于 電源電壓VDD恒定的平臺，不適用于功率P恒定的平臺?，F(xiàn)有的電荷泵電路如圖1所示，包 括電荷泵和電壓鉗位電路，所述電荷泵的電源端直接連接電源，電壓鉗位電路根據(jù)電荷泵 的輸出電壓是過高還是過低，通過一個反饋控制停止或者啟動電荷泵。但是，在射頻卡等應(yīng) 用的場合，由于接收到的功率卻是一定的，因此傳統(tǒng)的電荷泵已經(jīng)不能適用于這些場合的 應(yīng)用，急需要一種能夠在功率P—定的情況下，使整個半導(dǎo)體電路能夠正常穩(wěn)定工作的電 荷泵的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電荷泵電路的結(jié)構(gòu)及電荷泵的啟動方法， 能夠在快速啟動電荷泵的同時，使整個電路系統(tǒng)在電荷泵啟動時候保持穩(wěn)定。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明電荷泵電路的結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案是，包括電荷泵和電 壓鉗位電路，所述電荷泵還包括一個反饋信號回路，該反饋信號回路以及電荷泵的電源端 都連接到一個選擇電路，所述選擇電路還同時連接一個恒流源以及電源，當(dāng)電荷泵啟動時， 所述選擇電路進行切換，使得電源通過恒流源為所述電荷泵供電；當(dāng)電荷泵的輸出電壓達 到足夠高時，電荷泵通過反饋信號回路向選擇電路發(fā)出反饋信號，所述選擇電路使電源直 接為所述電荷泵供電。本發(fā)明還提供了一種采用上述電荷泵電路實現(xiàn)的電荷泵的啟動方法，其技術(shù)方案 是，在電荷泵啟動時，所述選擇電路進行切換，使得電源通過所述恒流源為電荷泵供電；當(dāng) 電荷泵的輸出電壓達到足夠高時，電荷泵通過反饋信號回路向選擇電路發(fā)出反饋信號，所 述選擇電路使電源直接為所述電荷泵供電。本發(fā)明在電荷泵啟動的時候用恒流源為電荷泵供電，保證了在啟動過程中不會有 過大的電流出現(xiàn)，從而使得整個電路系統(tǒng)的電壓能夠在電荷泵啟動的時候保持穩(wěn)定。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1為現(xiàn)有的電荷泵電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明電荷泵電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明電荷泵電路一個實施例的電路圖4為現(xiàn)有技術(shù)的電荷泵與本發(fā)明的電荷泵在啟動時電流變化的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明公開了一種電荷泵電路的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括電荷泵和電壓鉗位電路， 所述電荷泵還包括一個反饋信號回路，該反饋信號回路以及電荷泵的電源端都連接到一個 選擇電路，所述選擇電路還同時連接一個恒流源以及電源，當(dāng)電荷泵啟動時，所述選擇電路 進行切換，使得電源通過恒流源為所述電荷泵供電；當(dāng)電荷泵的輸出電壓達到足夠高時，電 荷泵通過反饋信號回路向選擇電路發(fā)出反饋信號，所述選擇電路使電源直接為所述電荷泵 {共 O本發(fā)明還公開了一種采用上述電荷泵電路的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的電荷泵的啟動方法，在電 荷泵啟動時，所述選擇電路進行切換，使得電源通過所述恒流源為電荷泵供電；當(dāng)電荷泵的 輸出電壓達到足夠高時，電荷泵通過反饋信號回路向選擇電路發(fā)出反饋信號，所述選擇電 路使電源直接為所述電荷泵供電。如圖2所示，elk是原始的輸入時鐘，VDD是整個芯片的電源，恒流源的輸出通過 選擇電路接在電荷泵與電源之間，電荷泵的輸出vpph是一個較高的電壓信號，pumpgood 信號是電荷泵啟動完成的標(biāo)志信號，當(dāng)vpph升到某個選定的電壓(clamp voltage)時， pumpgood信號會從低電平跳變到高電平。電壓嵌位電路向電荷泵輸出一個反饋信號pump_ en，當(dāng)vpph高于clamp voltage時，也即電荷泵啟動完成時，pump_en信號就從高電平變?yōu)?低電平，從而將電荷泵關(guān)閉；當(dāng)vpph由于漏電的原因降到低于clampvoltage時，pump_en 從低電平變成高電平，電荷泵再次啟動，如此循環(huán)可以將vpph維持在一個比較穩(wěn)定的高壓 上。當(dāng)電荷泵啟動的時候，選擇電路將電荷泵的電源端口(pump_vdd)接到恒流源的輸出 上，當(dāng)電荷泵啟動完成后將電荷泵的電源端口接到整個芯片的電源VDD上，因為電荷泵的 穩(wěn)定電流一般比較小，所以當(dāng)電荷泵啟動完成后就不需要繼續(xù)接在恒流源上了。由于恒流 源輸出電流的大小可以設(shè)定，即可以將恒流源的輸出電流設(shè)置在一個合適的值，使得電荷 泵的啟動電流大小就是恒流源輸出電流的大小，從而降低了電荷泵啟動時的電流。傳統(tǒng)的電荷泵電路如圖1所示，只有電荷泵和電壓鉗位電路兩部分，電荷泵電源 pump_vdd也是直接連在VDD上，啟動時會消耗很大的電流，不能適用于要求電源功率恒定 的場合，本發(fā)明的電荷泵在啟動階段采用恒流源供電，在穩(wěn)定階段切換到VDD直接供電，大 大降低了啟動時的電流。在圖3所示的實施例中，MO和Ml這兩個匪OS晶體管和M2，M3這兩個PMOS晶體 管組成一個恒定電流源，Ml的尺寸是MO的η倍，所以流過Ml的電流也是流過MO的電流的 η倍。同理Μ3的尺寸是Μ2的m倍，所以流過M3的電流是流過M2電流的m倍，最終提供給 電荷泵的電流就是mXnXI。通過調(diào)整m和η值就能調(diào)整電荷泵的供電電流。Μ4是選擇開 關(guān)，當(dāng)電荷泵啟動完成后pumpgood會從低電平變?yōu)楦唠娖剑?jīng)過12反相后將M4打開，此時 VDD通過M4和VDDl連在了一起，將電荷泵的電源從一個電流源切換到了電壓源。CPE信號從低電平變?yōu)楦唠娖降臅r候電荷泵及電壓嵌位電路開始工作，當(dāng)?shù)谝淮?上升到clamp點的時候，pump_en信號從高電平降到低電平，使得電荷泵暫停工作，當(dāng)vpph 由于電荷泄露而降低到clamp點以下的時候，pump_en信號又重新變?yōu)楦唠娖剑姾杀糜珠_ 始工作，如此不停往復(fù)使得vpph始終能夠維持在clamp電平附近。如圖4所示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大大的穩(wěn)定了電荷泵開啟時候的電流和電壓，從而保證電路系統(tǒng)的正常工作。
綜上所述，本發(fā)明在電荷泵啟動的時候用恒流源為電荷泵供電，保證了在啟動過 程中不會有過大的電流出現(xiàn)，從而使得整個電路系統(tǒng)的電壓能夠在電荷泵啟動的時候保持穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種電荷泵電路的結(jié)構(gòu)，包括電荷泵和電壓鉗位電路，其特征在于，所述電荷泵還包 括一個反饋信號回路，該反饋信號回路以及電荷泵的電源端都連接到一個選擇電路，所述 選擇電路還同時連接一個恒流源以及電源，當(dāng)電荷泵啟動時，所述選擇電路進行切換，使得 電源通過恒流源為所述電荷泵供電；當(dāng)電荷泵的輸出電壓達到足夠高時，電荷泵通過反饋 信號回路向選擇電路發(fā)出反饋信號，所述選擇電路使電源直接為所述電荷泵供電。
2.一種采用如權(quán)利要求1所述的電荷泵電路的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的電荷泵的啟動方法，其特征 在于，在電荷泵啟動時，所述選擇電路進行切換，使得電源通過所述恒流源為電荷泵供電； 當(dāng)電荷泵的輸出電壓達到足夠高時，電荷泵通過反饋信號回路向選擇電路發(fā)出反饋信號， 所述選擇電路使電源直接為所述電荷泵供電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電荷泵電路的結(jié)構(gòu)及電荷泵的啟動方法，包括電荷泵和電壓鉗位電路，所述電荷泵還包括一個反饋信號回路，該反饋信號回路以及電荷泵的電源端都連接到一個選擇電路，所述選擇電路還同時連接一個恒流源以及電源，當(dāng)電荷泵啟動時，所述選擇電路進行切換，使得電源通過恒流源為所述電荷泵供電；當(dāng)電荷泵的輸出電壓達到足夠高時，電荷泵通過反饋信號回路向選擇電路發(fā)出反饋信號，所述選擇電路使電源直接為所述電荷泵供電。本發(fā)明在電荷泵啟動的時候用恒流源為電荷泵供電，保證了在啟動過程中不會有過大的電流出現(xiàn)，從而使得整個電路系統(tǒng)的電壓能夠在電荷泵啟動的時候保持穩(wěn)定。
文檔編號H02M1/36GK102111068SQ200910202028
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者周平, 駱川 申請人:上海華虹Nec電子有限公司