專利名稱：開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器及提高電荷泵充放電電流匹配度的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電荷泵技術(shù)，尤其涉及一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器及提高電荷泵充放電電流匹配度的電路。
背景技術(shù)：
目前，在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器電路中廣泛通過控制電荷泵充電、放電電流的比例關(guān)系來控制恒流輸出。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種CMOS電荷泵充電、放電電路，該電路由多個(gè)共源共柵的晶體管連接而成。其中，基準(zhǔn)電流IO被鏡像為充電基準(zhǔn)電流Il和放電電流Idisch，充電基準(zhǔn)電流Il再鏡像為充電電流Ich。由于CMOS器件的匹配度較差，充電電流Ich、放電電流Idisch和基準(zhǔn)電流Iin之間存在較大的失配。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的一種循環(huán)切換CMOS電荷泵充電、放電電路，該電路由多個(gè)共源共柵的晶體管連接而成?；鶞?zhǔn)電流IO被鏡像為與該基準(zhǔn)電流IO相等的充電基準(zhǔn)電流Il和M個(gè)放電基準(zhǔn)電流，其中M為大于I的整數(shù)，M個(gè)放電基準(zhǔn)電流經(jīng)過第一電流循環(huán)切換陣列201循環(huán)選擇一個(gè)放電基準(zhǔn)電流作為放電電流Idisch，充電基準(zhǔn)電流Il鏡像為與所述充電基準(zhǔn)電流Il相等的N個(gè)鏡像充電基準(zhǔn)電流，其中N為大于I的整數(shù)，N個(gè)鏡像充電基準(zhǔn)電流經(jīng)過第二電流循環(huán)切換陣列202循環(huán)選擇一個(gè)鏡像充電基準(zhǔn)電流作為充電電流Ich。第一電流循環(huán)切換陣列201包含M個(gè)鏡像電流輸入端和一個(gè)電流循環(huán)陣列輸出端，第二電流循環(huán)陣列202包含N個(gè)鏡像電流輸入端和一個(gè)電流循環(huán)陣列輸出端，每個(gè)鏡像電流輸入端與電流循環(huán)陣列輸出端之間都有一個(gè)控制開關(guān)。通過從M個(gè)放電基準(zhǔn)電流循環(huán)選出一個(gè)放電電流Idisch和從N個(gè)鏡像充電基準(zhǔn)電流循環(huán)選出一個(gè)充電電流Ich，相當(dāng)于將M個(gè)放電基準(zhǔn)電流和N個(gè)鏡像充電基準(zhǔn)電流分別求平均值，使得失配度有所下降，但從基準(zhǔn)電流IO鏡像為與所述基準(zhǔn)電流IO相等的充電基準(zhǔn)電流Il的過程仍然存在較大誤差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器及提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，能夠解決晶體管之間的偏差導(dǎo)致的充電電流與放電電流失配的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，包括:第一電流鏡陣列，用于將基準(zhǔn)電流鏡像為2個(gè)與該基準(zhǔn)電流相等的第一鏡像電流；第一電流循環(huán)切換陣列，具有2個(gè)電流輸入端和2個(gè)循環(huán)電流輸出端，所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)電流輸入端分別接收所述第一電流鏡陣列輸出的2個(gè)第一鏡像電流，所述第一電流循環(huán)切換陣列對(duì)所述2個(gè)第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換，使二者交替導(dǎo)通至所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端；第二電流鏡陣列，包含N個(gè)電流源，用于將所述基準(zhǔn)電流鏡像為N-1個(gè)與該基準(zhǔn)電流相等的第二鏡像電流，其中N為大于I的整數(shù)；第二電流循環(huán)切換陣列，具有N個(gè)電流輸入端和2個(gè)循環(huán)電流輸出端，所述第二電流循環(huán)切換陣列的N個(gè)電流輸入端分別連接所述第二電流鏡陣列中的N個(gè)電流源，所述第二電流循環(huán)切換陣列對(duì)所述N個(gè)電流源進(jìn)行循環(huán)切換，使所述N個(gè)電流源其中之一作為電流鏡的參考源而其他N-1個(gè)電流源作為電流鏡的輸出源，所述第二電流循環(huán)陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端分別連接至所述參考源和其中一個(gè)輸出源；第三電流循環(huán)切換陣列，具有2個(gè)電流輸入端和2個(gè)循環(huán)電流輸出端，所述第三電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)電流輸入端分別連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端，所述第三電流循環(huán)切換陣列對(duì)所述第二循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端進(jìn)行循環(huán)切換，使所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端交替作為電流鏡的輸入端和輸出端；充電放電開關(guān)，具有2個(gè)輸入端和I個(gè)輸出端，該2個(gè)輸入端分別連接到所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端其中之一以及所述第三電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端其中之一，該輸出端連接至外部電容以對(duì)其進(jìn)行充電或放電。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第一電流循環(huán)切換陣列包括:第一開關(guān)，其第一端接收所述第一電流鏡陣列輸出的一個(gè)第一鏡像電流，其第二端作為所述第一電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端；第二開關(guān)，其第一端接收所述第一電流鏡陣列輸出的另一個(gè)第一鏡像電流，其第二端連接所述第一開關(guān)的第二端；第三開關(guān)，其第一端連接所述第二開關(guān)的第一端，其第二端作為所述第一電流循環(huán)切換陣列的另一個(gè)循環(huán)電流輸出端；第四開關(guān)，其第一端連接所述第一開關(guān)的第一端，其第二端連接所述第三開關(guān)的第二端。其中，所述第一開關(guān)和第三開關(guān)的控制端接收同一控制信號(hào)，所述第二開關(guān)和第四開關(guān)的控制端接收所述控制信號(hào)的反相信號(hào)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第二電流循環(huán)切換陣列包括N個(gè)開關(guān)，該N個(gè)開關(guān)的第一端分別連接所述N個(gè)電流源，所述N個(gè)開關(guān)其中一個(gè)開關(guān)的第二端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端且恒定導(dǎo)通，所述N個(gè)開關(guān)中的另N-1個(gè)開關(guān)的第二端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的另一個(gè)循環(huán)電流輸出端，且在任一時(shí)鐘周期內(nèi)所述另N-1個(gè)開關(guān)中有且僅有一個(gè)導(dǎo)通，且在N-1個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所述另N-1個(gè)開關(guān)各導(dǎo)通一次。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第三電流循環(huán)切換陣列包括:第五開關(guān)，其第一端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端，其第二端作為所述第三電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端并連接到所述第二電流鏡陣列的N個(gè)電流源的控制端；第六開關(guān)，其第一端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的另一個(gè)循環(huán)電流輸出端，其第二端連接所述第五開關(guān)的第二端；第七開關(guān)，其第一端連接所述第六開關(guān)的第一端，其第二端作為所述第三電流循環(huán)切換陣列的另一個(gè)循環(huán)電流輸出端；[0025]第八開關(guān)，其第一端連接所述第五開關(guān)的第一端，其第二端連接所述第七開關(guān)的第二端。其中，所述第五開關(guān)和第七開關(guān)的控制端接收同一控制信號(hào)，所述第六開關(guān)和第八開關(guān)的控制端接收所述控制信號(hào)的反相信號(hào)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述充電放電開關(guān)包括:第九開關(guān)，其第一端連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端，其第二端連接所述外部電容；第十開關(guān)，其第一端連接所述第三電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端，其第二端連接所述外部電容；其中，所述第九開關(guān)和第十開關(guān)的控制端接收到的控制信號(hào)相互反相。本實(shí)用新型還提供了一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，包括以上任一項(xiàng)所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型實(shí)施例的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路中，將電流鏡輸入、輸出電流經(jīng)過周期循環(huán)切換以消除晶體管間的工藝偏差造成的對(duì)電荷泵充電、放電電流匹配度的影響，除基準(zhǔn)電流流經(jīng)的電流源之外，與充電、放電電流相關(guān)的電流源都經(jīng)過循環(huán)切換，從而大大消除了充電、放電電流匹配度差帶來的誤差。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種電荷泵充電、放電電路；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的另一種電荷泵充電、放電電路；圖3示出了本實(shí)用新型實(shí)施例的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路框圖；圖4示出了本實(shí)用新型第一實(shí)施例中提高電荷泵充放電電流匹配度的電路的詳細(xì)電路圖；圖5示出了本實(shí)用新型第二實(shí)施例中提高電荷泵充放電電流匹配度的電路的詳細(xì)電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。參考圖3，本實(shí)施例的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路包括:第一電流鏡陣列1、第一電流循環(huán)切換陣列2、充電放電開關(guān)3、第三電流循環(huán)切換陣列4、第二電流循環(huán)切換陣列5、第二電流鏡陣列6以及基準(zhǔn)電流源7。其中，基準(zhǔn)電流源7輸出基準(zhǔn)電流，其可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任意一種適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)電流源結(jié)構(gòu)。第一電流鏡陣列I用于將基準(zhǔn)電流源7輸出的基準(zhǔn)電流鏡像為2個(gè)與該基準(zhǔn)電流相等的第一鏡像電流，第一電流鏡陣列I例如可以采用2個(gè)電流鏡來實(shí)現(xiàn)。第一電流循環(huán)切換陣列2具有2個(gè)電流輸入端21和2個(gè)循環(huán)電流輸出端22、23，第一電流循環(huán)切換陣列2的2個(gè)電流輸入端21分別接收第一電流鏡陣列I輸出的2個(gè)第一鏡像電流，第一電流循環(huán)切換陣列2對(duì)接收到的2個(gè)第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換，使二者交替導(dǎo)通至第一電流循環(huán)切換陣列2的2個(gè)循環(huán)電流輸出端22、23。進(jìn)一步而言，每一鏡像電流輸入端21和每一循環(huán)電流輸出端22、23之間均接有一控制開關(guān)，控制開關(guān)共4個(gè)，通過第一電流循環(huán)切換陣列2的循環(huán)切換后，每一循環(huán)電流輸出端22、23輸出電流均為兩個(gè)鏡像電流輸入端21輸入的鏡像電流的平均值，從而起到消除晶體管的偏差所造成的循環(huán)電流輸出端22、23輸出的電流和基準(zhǔn)電流源7的基準(zhǔn)電流不匹配。第二電流鏡陣列6包含N個(gè)電流源，用于將基準(zhǔn)電流源7輸出的基準(zhǔn)電流鏡像為N-1個(gè)與該基準(zhǔn)電流相等的第二鏡像電流，其中N為大于I的整數(shù)。當(dāng)?shù)谝浑娏麋R陣列I用作充電電流時(shí)，第二電流鏡陣列6可以用作放電電流；當(dāng)?shù)谝浑娏麋R陣列I用作放電電流時(shí)，第二電流鏡陣列6可以用作充電電流。作為一個(gè)非限制性的例子，第二電流鏡陣列中的N個(gè)電流源采用N個(gè)MOS晶體管來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，電流源還可以采用其他適當(dāng)方式實(shí)現(xiàn)，例如級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的電流源。第二電流循環(huán)切換陣列5具有N個(gè)電流輸入端(包括I個(gè)電流輸入端50以及N_1個(gè)電流輸入端51)和2個(gè)循環(huán)電流輸出端52、53，第二電流循環(huán)切換陣列的N個(gè)電流輸入端50、51分別連接第二電流鏡陣列6中的N個(gè)電流源，第二電流循環(huán)切換陣列5對(duì)該N個(gè)電流源進(jìn)行循環(huán)切換，使N個(gè)電流源其中之一作為電流鏡的參考源而其他N-1個(gè)電流源作為電流鏡的輸出源，第二電流循環(huán)陣列5的2個(gè)循環(huán)電流輸出端52、53分別連接至參考源和其中一個(gè)輸出源。進(jìn)一步而言，電流源輸入端50、N-1個(gè)電流輸入端51和第二電流鏡陣列6的N個(gè)MOS晶體管 對(duì)應(yīng)，電流輸入端50和循環(huán)電流輸出端52之間接有一開關(guān),控制開關(guān)恒定導(dǎo)通；N-1個(gè)電流源輸入端51和循環(huán)電流輸出端53之間接均有一開關(guān),在任一時(shí)鐘周期內(nèi)，N-1個(gè)開關(guān)中有且僅有一個(gè)導(dǎo)通，且在N — I個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，任一 N-1個(gè)開關(guān)各導(dǎo)通一次。通過第二電流循環(huán)切換陣列5的循環(huán)切換后，循環(huán)電流輸出端53輸出電流為N-1個(gè)電流輸入端51輸入的第一鏡像電流的平均值，從而起到消除晶體管的偏差所造成的循環(huán)電流輸出端53輸出的電流和基準(zhǔn)電流源7的基準(zhǔn)電流不匹配。第三電流循環(huán)切換陣列4具有2個(gè)電流輸入端40、41和2個(gè)循環(huán)電流輸出端42、43，第三電流循環(huán)切換陣列4的2個(gè)電流輸入端40、41分別連接第二電流循環(huán)切換陣列5的2個(gè)循環(huán)電流輸出端52、53，第三電流循環(huán)切換陣列4對(duì)第二循環(huán)切換陣列5的2個(gè)循環(huán)電流輸出端52、53進(jìn)行循環(huán)切換，使第二電流循環(huán)切換陣列5的2個(gè)循環(huán)電流輸出端52、53交替作為電流鏡的輸入端和輸出端。進(jìn)一步而言，電流輸入端40、41和第二電流循環(huán)切換陣列5的兩個(gè)循環(huán)電流輸出端52、53 —一對(duì)應(yīng)，且電流輸入端40、41和循環(huán)電流輸出端42、43之間均接有一控制開關(guān)，控制開關(guān)共4個(gè)，通過第三電流循環(huán)切換陣列4的循環(huán)切換后，循環(huán)電流輸出端42、43輸出電流均為兩個(gè)鏡像電流輸入端40、41輸入的第一鏡像電流的平均值，從而起到消除晶體管的偏差所造成的循環(huán)電流輸出端52、53輸出的電流之間的不匹配。作為一個(gè)非限制性的例子，第三電流循環(huán)切換陣列4的循環(huán)電流輸出端42和第一電流循環(huán)切換陣列2的循環(huán)電流輸出端22直接連接。充電放電開關(guān)3具有2個(gè)輸入端和I個(gè)輸出端，該2個(gè)輸入端分別連接到第一電流循環(huán)切換陣列2的2個(gè)循環(huán)電流輸出端其中之一以及第三電流循環(huán)切換陣列4的2個(gè)循環(huán)電流輸出端其中之一，該輸出端連接至外部電容8以對(duì)其進(jìn)行充電或放電。更加具體而言，充電放電開關(guān)3的兩個(gè)輸入端分別連接到第一電流循環(huán)切換陣列2的循環(huán)電流輸出端23和第三電流循環(huán)切換陣列4的循環(huán)電流輸出端43，輸出端連接到外部電容8。在同一時(shí)鐘周期內(nèi)，充電放電開關(guān)3的輸出端有且僅有一個(gè)充電、放電開關(guān)3的輸入端與其導(dǎo)通，且在兩個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，充電放電開關(guān)3的輸出端與任一充電放電開關(guān)3的輸入端各導(dǎo)通一次。其中第一電流鏡陣列I可以采用多個(gè)NMOS晶體管互連實(shí)現(xiàn)，此時(shí)第二電流鏡陣列6采用多個(gè)PMOS晶體管互連實(shí)現(xiàn)；反之，當(dāng)?shù)谝浑娏麋R陣列I采用PMOS晶體管實(shí)現(xiàn)時(shí)，第二電流鏡6可以采用NMOS晶體管實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中提高電荷泵充電、放電電流匹配度的電路的工作方式簡述如下:第一電流鏡陣列I將輸入的基準(zhǔn)電流源7的基準(zhǔn)電流鏡像成兩個(gè)與基準(zhǔn)電流源7的基準(zhǔn)電流相等的第一鏡像電流，并將第一鏡像電流送入第一電流循環(huán)切換陣列2 ;第一電流循環(huán)切換陣列2經(jīng)過循環(huán)切換使得在兩個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)循環(huán)電流輸出端22、23輸出的電流均為兩個(gè)鏡像電流輸入端21輸入的第一鏡像電流的平均值；第二電流鏡陣列6具有N個(gè)電流源，其輸出端連接第二電流循環(huán)切換陣列5 ;循環(huán)電流輸出端52輸出的電流為電流輸入端50輸入的電流，第二電流循環(huán)切換陣列5經(jīng)過循環(huán)切換使得在N-1個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)循環(huán)電流輸出端53輸出的電流為N-1個(gè)電流輸入端51輸入的電流的平均值；循環(huán)電流輸出端52、53輸出的電流送入第三電流循環(huán)切換陣列4，第三電流循環(huán)切換陣列4經(jīng)過循環(huán)切換使得在兩個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)循環(huán)電流輸出端42、43輸出的電流均為兩個(gè)電流輸入端40、41輸入的電流的平均值；通過第二電流循環(huán)切換陣列5和第三電流循環(huán)切換陣列4的循環(huán)切換，使得在2X (N-1)個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)循環(huán)電流輸出端42、43輸出的電流均為N-1個(gè)電流輸入端51輸入的電流的平均值和電流輸入端50輸入的電流的平均值；循環(huán)電流輸出端42輸出的電流用作第二電流鏡陣列6的參考源的參考源電流并和循環(huán)電流輸出端22輸出的電流為同一電流，使得在2X2X (N-1)個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)循環(huán)電流輸出端43輸出的電流和循環(huán)電流輸出端23輸出的電流均為兩個(gè)鏡像電流輸入端21輸入的鏡像電流的平均值，也就是使得在2X2X (N-1)個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)電荷泵的充電電流和放電電流均為兩個(gè)鏡像電流輸入端21輸入的鏡像電流的平均值。圖3所示的電路可以用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，該開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器可以是現(xiàn)有技術(shù)中各種通過電荷泵充電、放電電流比例關(guān)系來控制恒流輸出的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器。參考圖4，圖4示出了第一實(shí)施例的詳細(xì)電路圖，其中N等于3。下面進(jìn)行詳細(xì)描述。在第一實(shí)施例中，第一電流鏡陣列I包括NMOS晶體管BO至B2，其中NMOS晶體管BO的柵極和漏極短接，源極接地；NM0S晶體管BI和NMOS晶體管B2的柵極連接到NMOS晶體管BO的柵極，源極接地；NM0S晶體管BI和NMOS晶體管B2的漏極分別輸出第一鏡像電流。第二電流鏡陣列6包括PMOS晶體管Al至A2，其中PMOS晶體管Al至A2的源極連接至源極，PMOS晶體管Al至A2的柵極連接在一起。第一電流循環(huán)切換陣列2包括第一開關(guān)Q0、第二開關(guān)Q1、第三開關(guān)Q2、第四開關(guān)Q3。其中，第一開關(guān)QO和第四開關(guān)Q3的第一端連接在一起，第二開關(guān)Ql和第三開關(guān)Q2的第一端連接在一起(具體為連接至NMOS晶體管B2的漏極)。第一開關(guān)QO和第二開關(guān)Ql的第二端連接在一起，第三開關(guān)Q2和第四開關(guān)Q3的第二端連接在一起。在圖4所示的第一實(shí)施例中，第二電流循環(huán)切換陣列5包括3個(gè)開關(guān)JO、JU J2。其中開關(guān)JO的第一端連接PMOS晶體管Al的漏極，開關(guān)Jl的第一端連接PMOS晶體管A2的漏極，開關(guān)J2的第一端連接PMOS晶體管A3的漏極，開關(guān)Jl和開關(guān)J2的第二端連接在一起。第三電流循環(huán)切換陣列4包括第五開關(guān)PO、第六開關(guān)P1、第七開關(guān)P2和第八開關(guān)P3。其中第五開關(guān)PO和第六開關(guān)Pl的第二端連接到PMOS晶體管Al的柵極，PMOS晶體管A2和PMOS晶體管A3的柵極連接到PMOS晶體管Al的柵極。第五開關(guān)PO和第八開關(guān)P3的第一端連接到開關(guān)JO的一端，第六開關(guān)Pl和第七開關(guān)P2的第一端連接到開關(guān)Jl和開關(guān)J2的一端。充電放電開關(guān)3包括第九開關(guān)Kl和第十開關(guān)K0。其中，第九開關(guān)Kl的第一端連接第三開關(guān)Q2和第 四開關(guān)Q3的一端，第十開關(guān)KO的第一端連接開關(guān)P2和P3的一端，第九開關(guān)Kl的第二端和第十開關(guān)KO的第二端連接在一起并共同連接至外部電容CO的一端，外部電容CO的另一端接地。作為一個(gè)非限制性的例子，第一開關(guān)QO和第三開關(guān)Q2受同一時(shí)鐘信號(hào)CO控制，第二開關(guān)Ql和第四開關(guān)Q3受同一時(shí)鐘信號(hào)CO的反相信號(hào)Cl控制。第十開關(guān)KO受控制信號(hào)C2控制，第九開關(guān)Kl受控制信號(hào)C2的反相信號(hào)C3控制。第五開關(guān)PO和第七開關(guān)P2受同一時(shí)鐘信號(hào)C4控制，第六開關(guān)Pl和第八開關(guān)P3受同一時(shí)鐘信號(hào)C4的反相信號(hào)C5控制。開關(guān)JO恒定導(dǎo)通，開關(guān)Jl受時(shí)鐘信號(hào)C6控制，開關(guān)J2受時(shí)鐘信號(hào)C6的反相信號(hào)C7控制。時(shí)鐘信號(hào)CO、時(shí)鐘信號(hào)C4和時(shí)鐘信號(hào)C6構(gòu)成8單位周期時(shí)鐘，C0、C4、C6覆蓋000、
001、010、011、100、101、110、111 這 8 種狀態(tài)?？刂菩盘?hào)C2例如可以為50%占空比的方波。假設(shè)是從nmoS晶體管B0鏡像到
/^j
NMOS晶體管BI的傳遞誤差，流經(jīng)NMOS晶體管BI的電流可以用^./ 表示，其中I。表示基
IiO
準(zhǔn)電流的電流值，類似地，其他MOS晶體管之間的傳遞誤差以及流經(jīng)各MOS晶體管的電流也可以采用如上方式進(jìn)行表述，則每4單位周期時(shí)鐘充電電流I _和放電電流Im比值為:
權(quán)利要求1.一種提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，其特征在于，包括: 第一電流鏡陣列，用于將基準(zhǔn)電流鏡像為2個(gè)與該基準(zhǔn)電流相等的第一鏡像電流； 第一電流循環(huán)切換陣列，具有2個(gè)電流輸入端和2個(gè)循環(huán)電流輸出端，所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)電流輸入端分別接收所述第一電流鏡陣列輸出的2個(gè)第一鏡像電流，所述第一電流循環(huán)切換陣列對(duì)所述2個(gè)第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換，使二者交替導(dǎo)通至所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端； 第二電流鏡陣列，包含N個(gè)電流源，用于將所述基準(zhǔn)電流鏡像為N-1個(gè)與該基準(zhǔn)電流相等的第二鏡像電流，其中N為大于I的整數(shù)； 第二電流循環(huán)切換陣列，具有N個(gè)電流輸入端和2個(gè)循環(huán)電流輸出端，所述第二電流循環(huán)切換陣列的N個(gè)電流輸入端分別連接所述第二電流鏡陣列中的N個(gè)電流源，所述第二電流循環(huán)切換陣列對(duì)所述N個(gè)電流源進(jìn)行循環(huán)切換，使所述N個(gè)電流源其中之一作為電流鏡的參考源而其他N-1個(gè)電流源作為電流鏡的輸出源，所述第二電流循環(huán)陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端分別連接至所述參考源和其中一個(gè)輸出源； 第三電流循環(huán)切換陣列，具有2個(gè)電流輸入端和2個(gè)循環(huán)電流輸出端，所述第三電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)電流輸入端分別連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端，所述第三電流循環(huán)切換陣列對(duì)所述第二循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端進(jìn)行循環(huán)切換，使所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端交替作為電流鏡的輸入端和輸出端； 充電放電開關(guān)，具有2個(gè)輸入端和I個(gè)輸出端，該2個(gè)輸入端分別連接到所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端其中之一以及所述第三電流循環(huán)切換陣列的2個(gè)循環(huán)電流輸出端其中之一，該輸出端連接至外部電容以對(duì)其進(jìn)行充電或放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，其特征在于，所述第一電流循環(huán)切換陣列包括: 第一開關(guān)，其第一端接收所述第一電流鏡陣列輸出的一個(gè)第一鏡像電流，其第二端作為所述第一電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端； 第二開關(guān)，其第一端接收所述第一電流鏡陣列輸出的另一個(gè)第一鏡像電流，其第二端連接所述第一開關(guān)的第二端； 第三開關(guān)，其第一端連接所述第二開關(guān)的第一端，其第二端作為所述第一電流循環(huán)切換陣列的另一個(gè)循環(huán)電流輸出端； 第四開關(guān)，其第一端連接所述第一開關(guān)的第一端，其第二端連接所述第三開關(guān)的第二端; 其中，所述第一開關(guān)和第三開關(guān)的控制端接收同一控制信號(hào)，所述第二開關(guān)和第四開關(guān)的控制端接收所述控制信號(hào)的反相信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，其特征在于，所述第二電流循環(huán)切換陣列包括N個(gè)開關(guān)，該N個(gè)開關(guān)的第一端分別連接所述N個(gè)電流源，所述N個(gè)開關(guān)其中一個(gè)開關(guān)的第二端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端且恒定導(dǎo)通，所述N個(gè)開關(guān)中的另N-1個(gè)開關(guān)的第二端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的另一個(gè)循環(huán)電流輸出端， 且在任一時(shí)鐘周期內(nèi)所述另N-1個(gè)開關(guān)中有且僅有一個(gè)導(dǎo)通，且在N-1個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所述另N-1個(gè)開關(guān)各導(dǎo)通一次。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，其特征在于，所述第三電流循環(huán)切換陣列包括: 第五開關(guān)，其第一端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端，其第二端作為所述第三電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端并連接到所述第二電流鏡陣列的N個(gè)電流源的控制端； 第六開關(guān)，其第一端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的另一個(gè)循環(huán)電流輸出端，其第二端連接所述第五開關(guān)的第二端； 第七開關(guān)，其第一端連接所述第六開關(guān)的第一端，其第二端作為所述第三電流循環(huán)切換陣列的另一個(gè)循環(huán)電流輸出端； 第八開關(guān)，其第一端連接所述第五開關(guān)的第一端，其第二端連接所述第七開關(guān)的第二端; 其中，所述第五開關(guān)和第七開關(guān)的控制端接收同一控制信號(hào)，所述第六開關(guān)和第八開關(guān)的控制端接收所述控制信號(hào)的反相信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，其特征在于，所述充電放電開關(guān)包括: 第九開關(guān)，其第一端連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端，其第二端連接所述外部電容； 第十開關(guān)，其第一端連接所述第三電流循環(huán)切換陣列的一個(gè)循環(huán)電流輸出端，其第二端連接所述外部電容； 其中，所述第九開關(guān)和第十開關(guān)的控制端接收到的控制信號(hào)相互反相。
6.一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器， 其特征在于，包括權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器及提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，該電路包括第一電流鏡陣列，將基準(zhǔn)電流鏡像為兩個(gè)與該基準(zhǔn)電流相等的第一鏡像電流；第一電流循環(huán)切換陣列，對(duì)兩個(gè)第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換；第二電流鏡陣列，包含N個(gè)電流源；第二電流循環(huán)切換陣列，對(duì)第二電流鏡陣列中的N個(gè)電流源循環(huán)切換，使其交替作為電流鏡的參考源和輸出源；第三電流循環(huán)切換陣列，對(duì)第二電流循環(huán)切換陣列的兩個(gè)循環(huán)電流輸出端循環(huán)切換，使其交替作為電流鏡的輸入端和輸出端；充電放電開關(guān)，對(duì)外部電容進(jìn)行充電或放電。本實(shí)用新型能夠解決晶體管之間的偏差導(dǎo)致的充電電流與放電電流失配的問題。
文檔編號(hào)H02M3/07GK203014673SQ201220750378
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者嚴(yán)先蔚 申請(qǐng)人:杭州士蘭微電子股份有限公司