減小電荷泵浪涌電流的制作方法
【專利摘要】用于減小電荷泵中的浪涌電流的技術(shù)。在一示例性實(shí)施例中，將快速電容器的端子耦合到電源的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)被配置成具有可變的導(dǎo)通電阻。當(dāng)電荷泵被配置成將增益模式從較低增益切換到較高增益時(shí)，這一個(gè)或多個(gè)可變電阻開關(guān)被配置成具有隨時(shí)間減小的電阻曲線。以此方式，增益切換開始處從供電電壓汲取的浪涌電流可被限制，而導(dǎo)通電阻在穩(wěn)定狀態(tài)充電和放電期間可保持較低?？商峁╊愃频募夹g(shù)以減小來自將供電電壓耦合到電荷泵的正輸出電壓的旁通開關(guān)的浪涌電流。
【專利說明】減小電荷栗浪涌電流
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請涉及2008年3月3日提交的題為“System and Method for Reducing Power Consumption for Audio Playback(用于減小音頻回放的功耗的系統(tǒng)和方法)”的美 國專利申請S / N.12 / 041，414，以及2009年3月19日提交的題為“Digital Filtering in a Class D Amplifier System to Reduce Noise Fold Over (D 類放大器系統(tǒng)中減小噪 聲折疊的數(shù)字濾波)”的美國專利申請S / N.12 / 407，238，其內(nèi)容通過援引全部納入于 此。
【背景技術(shù)】
[0003]領(lǐng)域
[0004]本公開涉及電荷泵，更具體地，涉及用于減小電荷泵工作期間從電荷泵供電電壓 汲取的浪涌電流的技術(shù)。
[0005]背景
[0006]電荷泵通常在電子電路系統(tǒng)中被用于逐步升降給定的供電電壓電平，和/或用于 將該電源反相成反向電壓電平以為負(fù)載電路供電。電荷泵可在例如G類放大器架構(gòu)中得到 應(yīng)用，其中提供給放大器的供電電壓電平可取決于輸入信號(hào)要被放大的程度而變化。在這 樣的應(yīng)用中，電荷泵可被用于例如響應(yīng)于電荷泵控制器所確定的輸入信號(hào)電平的指示將可 變的供電電壓電平提供給功率放大器。電荷泵控制器可例如控制電荷泵的增益模式和/或 電荷泵切換頻率。
[0007]在電荷泵工作期間，多個(gè)開關(guān)可被交替地配置成使用供電電壓對一個(gè)或多個(gè)電容 器充電，并且隨后將這一個(gè)或多個(gè)電容器耦合到負(fù)載。在某些情況下，例如，當(dāng)切換電荷泵 的增益模式時(shí)，會(huì)跨一個(gè)或多個(gè)此類開關(guān)施加較大的電壓差。這種的大電壓差會(huì)導(dǎo)致從供 電電壓汲取不可接受的大浪涌電流。
[0008]希望提供用于減小通過電荷泵汲取的浪涌電流的最大電平，同時(shí)維持高效的整體 電荷泵工作的技術(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1解說了根據(jù)本公開的電荷泵應(yīng)用的示例性實(shí)施例。
[0010]圖2解說了根據(jù)本公開的電荷泵內(nèi)的內(nèi)部開關(guān)的示例性實(shí)施例。
[0011]圖3A解說了在第一增益模式(或增益=1 / 2)下在三個(gè)階段上的開關(guān)配置。
[0012]圖3B解說了在第二增益模式(或增益=1)下在兩個(gè)階段上的開關(guān)配置。
[0013]圖4解說了電荷泵的示例性實(shí)施例，其中在Vdd和Vpos之間提供了一額外的開關(guān) S7(在本文中還被標(biāo)記為“旁通開關(guān)”)以減小在增益=1、階段I期間的路徑電阻。
[0014]圖5解說了描繪跨開關(guān)上的大電壓差導(dǎo)致大浪涌電流的情形的標(biāo)繪。
[0015]圖6解說了描繪本公開的示例性實(shí)施例的工作的標(biāo)繪。
[0016]圖7和8解說了用于使用并聯(lián)耦合的開關(guān)來隨時(shí)間減小R_S1的方案的示例性實(shí)施例。
[0017]圖9和10解說了一個(gè)示例性實(shí)施例，其中為了實(shí)現(xiàn)R_S7的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，進(jìn)一步使用 多個(gè)(M個(gè))子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)耦合Vdd和Vpos的開關(guān)S7。
[0018]圖11解說了根據(jù)本公開的方法的示例性實(shí)施例。
[0019]圖12解說了可使用本公開的電荷泵技術(shù)的G類功率放大器的示例性實(shí)施例。
[0020]具體描述
[0021]以下參照附圖更全面地描述了本公開的各個(gè)方面。然而，本公開可用許多不同的 形式實(shí)施并且不應(yīng)解釋為被限定于本公開通篇所給出的任何特定結(jié)構(gòu)或功能。確切而言， 提供這些方面使得本公開將是透徹和完整的，并使得本公開將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá) 本公開的范圍。基于本文中的教導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會(huì)，本公開的范圍旨在覆蓋本文 中所披露的本公開的任何方面，不論其是與本公開的任何其他方面相獨(dú)立地還是組合地實(shí) 現(xiàn)的。例如，可以使用本文所闡述的任何數(shù)目的方面來實(shí)現(xiàn)裝置或?qū)嵺`方法。另外，本公開 的范圍旨在覆蓋使用作為本文中所闡述的本公開的各種方面的補(bǔ)充或者與之不同的其他 結(jié)構(gòu)、功能性、或者結(jié)構(gòu)及功能性來實(shí)踐的此類裝置或方法。應(yīng)當(dāng)理解，本文中所披露的本 公開的任何方面可以由權(quán)利要求的一個(gè)或更多個(gè)元素來實(shí)施。
[0022]下面結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為對本發(fā)明的示例性方面的描述，而非旨在 代表可在其中實(shí)踐本發(fā)明的僅有示例性方面。貫穿本描述使用的術(shù)語“示例性”意指“用作 示例、實(shí)例或解說”，并且不應(yīng)當(dāng)一定要解釋成優(yōu)于或勝過其他示例性方面。本詳細(xì)描述包 括具體細(xì)節(jié)以用于提供對本發(fā)明的示例性方面的透徹理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易 見的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本發(fā)明的示例性方面。在一些實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)和器 件以框圖形式示出以免湮沒本文中給出的示例性方面的新穎性。
[0023]圖1解說了根據(jù)本公開的電荷泵應(yīng)用的示例性實(shí)施例。注意，圖1中所示的電荷泵 應(yīng)用僅是為解說目的而給出的，而不意圖將本公開的范圍限定于任何特定的電荷泵應(yīng)用。
[0024]在圖1中，向電荷泵120提供來自電源10的供電電壓Vdd 105a。在一示例性實(shí)施 例中，電源10可以是例如也向其它電子模塊供電的切換模式電源(SMPS)。通過配置多個(gè)開 關(guān)(圖1中未示出)以連續(xù)對快速電容器(flying capacitor) Cfly (C快速)125進(jìn)行充電和 放電，電荷泵120從電壓Vdd 105a生成輸出電壓Vpos(V正)120a和Vneg(Vll)UObtj在示 出的示例性實(shí)施例中，電荷泵增益(或即從Vdd電平到Vpos和Vneg電平的相對增益)由 控制信號(hào)cp_gain(cp_增益)IlOa控制。同樣,決定了內(nèi)部電荷泵開關(guān)被激活的頻率的電 荷泵切換頻率由控制信號(hào)cp_fclkllOb控制?？刂菩盘?hào)cp_gain和cp_fclk可被提供給控 制內(nèi)部電荷泵開關(guān)的斷開和閉合的開關(guān)控制模塊123。
[0025]如圖1中所示，可提供電容器Cpos(C正)161和Cneg(Cll) 162以存儲(chǔ)由電荷泵提供 的能量，且分別保持電壓電平Vpos 120a和Vneg 120b以向負(fù)載模塊20供電。
[0026]圖2解說了根據(jù)本公開的電荷泵內(nèi)的內(nèi)部開關(guān)的示例性實(shí)施例。注意，圖2中所 示的特定電荷泵開關(guān)僅是為解說目的而描述的，而不意圖將本公開的范圍限定于電荷泵的 任何特定實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)，可以使用替換的開關(guān)數(shù)量和/或開關(guān)拓?fù)鋪?實(shí)現(xiàn)本文參照圖2描述的相同功能。構(gòu)想了此類替換示例性實(shí)施例是落在本公開的范圍之 內(nèi)的。
[0027]在圖2中，電容器Cfiy 125具有耦合至多個(gè)開關(guān)S1-S6的端子Clp、Cln0 Clp和Cln在本文中也分別標(biāo)記為第一和第二快速電容器節(jié)點(diǎn)。開關(guān)S1-S6被配置為由開關(guān)控制 模塊123在如下文中進(jìn)一步描述的一系列工作階段上斷開和閉合，以生成輸出電壓Vpos 120a和Vneg 120b。具體來說，在對應(yīng)于增益=1 / 2的第一增益模式下，可在依次重復(fù)的 三個(gè)順序階段上操作開關(guān)S1-S6，而在對應(yīng)于增益=1的第二增益模式下，可在依次重復(fù)的 兩個(gè)順序階段上操作開關(guān)S1-S6。
[0028]圖3A解說了在第一增益模式(或增益=1 / 2)下在三個(gè)階段上的開關(guān)配置。如 圖3A中所示，在階段I期間，Cfiy的端子Clp和Cln分別被耦合至Vdd和Vpos節(jié)點(diǎn)。在 階段II期間，端子Clp和Cln分別被耦合至Vpos和GND(接地)節(jié)點(diǎn)。在階段III期間， 端子Clp和Cln分別被耦合至GND和Vneg節(jié)點(diǎn)。
[0029]從前述開關(guān)配置將領(lǐng)會(huì)，跨Cfiy的總電壓在穩(wěn)定狀態(tài)中將逼近Vdd / 2(受負(fù)載 所制約)，因?yàn)殡A段I和II有效地在階段I和II期間將供電電壓Vdd在Vpos和GND之間 一分為二。在階段III期間，Cfiy被反相，且Vneg逼近-Vdd / 2。
[0030]圖3B示出了在第二增益模式(或增益=1)下在兩個(gè)階段上的開關(guān)配置。如圖3B 中所示，在階段I期間，Cfiy的端子Clp被稱合至Vdd和Vpos兩者,而Cfiy的端子Cln被 耦合至GND。在此階段，供電電壓Vdd經(jīng)由開關(guān)SI(在本文中也被標(biāo)記為“第一開關(guān)”)直 接向Cfiy的端子Clp充電。Vdd還經(jīng)由開關(guān)SI和S3的串聯(lián)連接被耦合至正輸出電壓節(jié)點(diǎn) Vpos，由此對電容器Cpos 161的端子之一充電(圖3B中未示出)。在階段I中，跨Cfiy的 總電壓逼近Vdd，且Vpos也逼近VdcL
[0031]在階段II期間，端子Clp和Cln分別被耦合至GND和Vneg節(jié)點(diǎn)。在此階段，Cln經(jīng) 由開關(guān)S5被耦合至負(fù)輸出電壓節(jié)點(diǎn)Vneg，由此致使電壓Vneg逼近-Vdd，并對電容器Cneg 162的端子之一充電(圖3B中未示出)。
[0032]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)，在替換示例性實(shí)施例中，各階段的順序無需如圖3A 和3B所示，而是可被交替地安排。例如，所示的階段的順序可被改變。此外，將被理解的 是，在電荷泵不要求反相(負(fù))供電電壓的某些應(yīng)用中，增益模式=1 / 2的階段III可被 省略。還可提供其他階段。此類替換示例性實(shí)施例被構(gòu)想為落在本公開的范圍之內(nèi)的。
[0033]如之前參照圖3A描述的，在增益=1、階段I期間，經(jīng)由開關(guān)SI接通供電電壓Vdd 以對Cfiy的端子Clp充電，并且經(jīng)由串聯(lián)連接的開關(guān)SI和S3對正輸出電壓節(jié)點(diǎn)Vpos充 電。將領(lǐng)會(huì)，相對于一個(gè)開關(guān)的情況而言，兩個(gè)開關(guān)SI和S3的串聯(lián)連接增加了 Vdd和Vpos 之間的路徑電阻，并且因此不期望地增加了通過Vdd對Vpos充電所需的時(shí)間。
[0034]圖4示出了電荷泵的示例性實(shí)施例，其中在Vdd和Vpos之間提供了一額外的開關(guān) S7 (在本文中還被標(biāo)記為“旁通開關(guān)”)以減少在增益=1、階段I期間Vdd和Vpos之間的路 徑電阻。在圖4中，開關(guān)S7被配置成僅在增益=1、階段I期間閉合，而在所有其他階段期間 斷開。通過在Vdd和Vpos之間提供額外的導(dǎo)電通路，在增益=1、階段I期間對Vpos充電所 需的時(shí)間可有利地被減少。
[0035]在本公開的一方面，提供了用于降低在切換電荷泵的增益模式時(shí)電荷泵從供電電 壓VDD中汲取的浪涌電流的技術(shù)。如之前參照圖3A所描述的，當(dāng)增益=1 / 2，跨Cfiy的電 壓逼近于Vdd / 2。如果隨后增益模式從增益=1 / 2切換到增益=1，則當(dāng)Clp被最初耦合 到Vdd時(shí)，跨開關(guān)SI可能有高達(dá)Vdd / 2或更大的電壓差。這樣的電壓差可從Vdd中汲取 很大的供電電流，該電流可能不期望地超過了電源(例如，SMPS)電流限制并且在Vdd處引入電壓波動(dòng)。
[0036]圖5解說了描繪以上所描述的情形的標(biāo)繪。在圖5中，標(biāo)繪5a)示出了在時(shí)間t0 之后，當(dāng)電荷泵從增益=1 / 2切換到增益=1、階段I時(shí)SI的導(dǎo)通電阻(R_S1)。從標(biāo)繪5a) 中可見，當(dāng)SI被閉合時(shí)，R_S1在時(shí)間t0處呈現(xiàn)恒定的導(dǎo)通電阻Rl。
[0037]標(biāo)繪5b)示出了在對應(yīng)于標(biāo)繪5a)的時(shí)間段上從供電電壓Vdd中汲取的電流1_ Vdd。從標(biāo)繪5b)中可見，如之前所描述的，在t0處，響應(yīng)于跨開關(guān)SI的電壓差逼近于Vdd / 2，I_Vdd在時(shí)間t0處涌到最大值10。在t0之后，I_Vdd在時(shí)間上隨著Vpos被逐漸地充電 而減小。將看到，緊跟在tO之后，電流10瞬間超過最大電源電流限制ImaxQ#)。
[0038]將領(lǐng)會(huì)，為了減小浪涌電流，可增加導(dǎo)通電阻R_S1。然而，增加R_S1將不期望地增 加對Vpos充電所需的時(shí)間，增加Vpos上的等效電阻，并且還增加了在Vpos上呈現(xiàn)的電壓 波動(dòng)的量。
[0039]在一示例性實(shí)施例中，可在增益=1、階段I期間隨時(shí)間動(dòng)態(tài)減小R_S1以有利地減 小由于增益切換帶來的浪涌電流，而同時(shí)保持穩(wěn)定狀態(tài)工作期間的低導(dǎo)通電阻。
[0040]圖6解說了描繪本公開的示例性實(shí)施例的工作的標(biāo)繪。如圖6a)中所示的，在時(shí) 間tO，導(dǎo)通電阻R_S1被最初設(shè)定為值R2。從對應(yīng)的電流標(biāo)繪6b)中可見，選擇R2以使得 在時(shí)間tO處從Vdd汲取的凈電流I_Vdd是小于Imax的值11。在tO之后，電阻R_S1從R2 減小到R0，由此保持電流I_Vdd在tO之后的一定時(shí)間內(nèi)大致恒定。在R_S1達(dá)到RO之后， R_S1被保持恒定在R0，因此在此之后由于Clp最終被以電壓充電而使I_Vdd減小。
[0041]將領(lǐng)會(huì)，R_S1隨時(shí)間減小的曲線顯示是僅為解說目的而給出的，并且并不意圖將 本公開的范圍限于任何特定的曲線顯示。在一示例性實(shí)施例中，R_S1可以離散步長減小， 例如，如下文進(jìn)一步描述的，通過相繼地閉合并聯(lián)耦合的開關(guān)。在替換示例性實(shí)施例中，可 應(yīng)用隨時(shí)間減小電阻的其他技術(shù)，例如通過增加?xùn)艠O控制電壓來連續(xù)減小MOS晶體管的溝 道電阻等。注意，R_S1可隨時(shí)間線性地減小或者根據(jù)任何其他的函數(shù)關(guān)系減小。此類替換 示例性實(shí)施例被構(gòu)想為落在本公開的范圍之內(nèi)。
[0042]圖7和8解說了用于使用并聯(lián)耦合的開關(guān)來隨時(shí)間減小R_S1的方案的示例性實(shí) 施例。注意，圖7和8僅是為了解說目的而示出的，并且并不意圖將本公開的范圍限于所示 的用于實(shí)現(xiàn)SI的可變導(dǎo)通電阻的任何特定技術(shù)。
[0043]在圖7中，開關(guān)SI被實(shí)現(xiàn)為多個(gè)(N個(gè))并聯(lián)子開關(guān)S1.1到S1.N。為了以離散步 長減小R_S1，各子開關(guān)可在tO之后隨時(shí)間相繼閉合。例如，如圖8的標(biāo)繪中所示，S1.1可 在時(shí)間tO閉合，S1.2可在tO之后的時(shí)間tl閉合，以此類推，而S1.N可在所有其他的子開 關(guān)己被閉合之后在時(shí)間tN閉合。
[0044]在又一示例性實(shí)施例中，如本文之前參照圖4描述的，可類似地對旁通開關(guān)S7應(yīng) 用所描述的用于減小開關(guān)SI的導(dǎo)通電阻的技術(shù)。從圖4中將領(lǐng)會(huì)，當(dāng)電荷泵從增益=1 / 2切換到增益=1、階段I時(shí)，跨S7也存在大的電壓差。為了減小可能從Vdd汲取的所得浪 涌電流，S7的導(dǎo)通電阻(R_S7)在增益=1、階段I期間也可隨時(shí)間減小。
[0045]圖9和10示出了一示例性實(shí)施例，其中為了實(shí)現(xiàn)R_S7的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，進(jìn)一步使用多 個(gè)(M個(gè))子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)耦合Vdd和Vpos的旁通開關(guān)S7。在圖9中，子開關(guān)S7.1到S7.M 的配置可與所描述的圖7和8中所示的開關(guān)S1.1到S1.N類似地工作。例如，如圖10中所 示，S7.1可在時(shí)間tO'閉合，S7.2可在tO’之后的時(shí)間t廠閉合，以此類推，而S7.M可在所有其他的子開關(guān)己被閉合之后在時(shí)間tM’閉合。
[0046]雖然本文己描述了用于改變開關(guān)SI和S7的導(dǎo)通電阻的示例性實(shí)施例，但將理解 的是，可根據(jù)本公開的原理來改變開關(guān)S1-S7中的任何一個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通電阻。此類替換示 例性實(shí)施例被構(gòu)想為落在本公開的范圍之內(nèi)。
[0047]圖11解說根據(jù)本公開的方法1100的示例性實(shí)施例。將領(lǐng)會(huì)，圖11僅是為解說目 的而示出的，而不意圖將本公開的范圍限定于所示的任何特定方法。
[0048]在圖11中，在框1110，快速電容的第一和第二節(jié)點(diǎn)被相繼與多個(gè)節(jié)點(diǎn)耦合和去耦
口 o
[0049]在框1120，隨時(shí)間改變多個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通電阻。
[0050]圖12解說了可使用本公開的電荷泵技術(shù)的G類功率放大器的示例性實(shí)施例。注 意，圖12中所示的應(yīng)用僅是為解說目的而示出的，而不意圖將本公開的范圍限定于使用電 荷泵的任何特定應(yīng)用。將領(lǐng)會(huì)，電荷泵也可被用于G類功率放大器以外的其他電路系統(tǒng)中， 并且這類替換的示例性實(shí)施例被構(gòu)想為落在本公開的范圍內(nèi)。
[0051]在圖12中，數(shù)字輸入信號(hào)Vin IOOa被提供給電荷泵控制器110和信號(hào)延遲模塊 130兩者。數(shù)字輸入信號(hào)Vin IOOa的延遲版本130a被提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 140，數(shù)模 轉(zhuǎn)換器(DAC) 140生成信號(hào)IOOa的經(jīng)延遲的模擬版本140a。模擬信號(hào)140a被提供給功率 放大器(PA) 150，功率放大器(PA) 150生成模擬輸出信號(hào)Vout 150a。電荷泵120經(jīng)由電壓 電平120a、120b將電源提供給PA 150?？蓜?dòng)態(tài)調(diào)節(jié)對PA150的供電電壓的電平。
[0052]電荷泵控制器110接受數(shù)字輸入信號(hào)Vin 100a,并且生成電荷泵增益控制信號(hào) cp_gain IIOa和電荷泵頻率控制信號(hào)cp_felk 110b。信號(hào)110a、IlOb被提供給電荷泵120 以分別控制電荷泵增益設(shè)置以及電荷泵切換頻率。電荷泵120包括開關(guān)控制模塊123，該開 關(guān)控制模塊123可控制電荷泵內(nèi)的開關(guān)和子開關(guān)的工作，以及改變電荷泵內(nèi)的開關(guān)中的任 何一個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通電阻，例如如上文參照圖7— 11描述的。開關(guān)控制模塊123可接受信號(hào) cp_gainllOa和cp_fclkllOb來控制電荷泵120內(nèi)的開關(guān)的工作。
[0053]在一示例性實(shí)施例中，根據(jù)G類放大器工作，電荷泵控制器110調(diào)節(jié)信號(hào)IlOa以 例如在信號(hào)Vin IOOa的幅度較高時(shí)增加電壓Vpos 120a (以及減小電壓Vneg 120b)，以及 相應(yīng)地在Vin IOOb的幅度較低時(shí)減小電壓Vpos 120a (以及減小電壓Vneg 120b)。電荷泵 控制器110可進(jìn)一步調(diào)節(jié)信號(hào)IlOb以例如在信號(hào)Vin IOOa的電平較高時(shí)增加電荷泵切換 頻率，以及在信號(hào)Vin IOOa的電平較低時(shí)減小電荷泵切換頻率。
[0054]在所示出的示例性實(shí)施例中，來自切換模式電源(SMPS) 105的電壓Vddl05a為電 荷泵120提供電源。將領(lǐng)會(huì)，在替換的示例性實(shí)施例中，電壓Vdd 105a不需要由SMPS模塊 供電，而是代之以由本技術(shù)中己知的任何其他類型的供電電壓供電。
[0055]在本說明書并且在權(quán)利要求書中，將理解，當(dāng)一元件被稱為“連接至”或“耦合至” 另一元件時(shí)，該元件可以直接連接或耦合至該另一元件或者可以存在居間元件。相反，當(dāng)一 元件被稱為“直接連接至”或“直接耦合至”另一元件時(shí)，不存在居間元件。
[0056]本領(lǐng)域技術(shù)人員將可理解，信息和信號(hào)可使用各種不同技術(shù)和技藝中的任何技術(shù) 和技藝來表示。例如，以上描述通篇引述的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號(hào)、位(比特)、碼元、 和碼片可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光學(xué)粒子、或其任何組合來表示。
[0057]本領(lǐng)域技術(shù)人員將可進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)，結(jié)合本文中公開的示例性方面描述的各種解說性邏輯框、模塊、電路、和算法步驟可被實(shí)現(xiàn)為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件、或兩者的組合。為清 楚地解說硬件與軟件的這一可互換性，各種解說性組件、框、模塊、電路、和步驟在上面是以 其功能性的形式作一般化描述的。此類功能性是被實(shí)現(xiàn)為硬件還是軟件取決于具體應(yīng)用和 施加于整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束。技術(shù)人員可針對每種特定應(yīng)用以不同方式來實(shí)現(xiàn)所描述的功 能性，但此類實(shí)現(xiàn)決策不應(yīng)被解讀為致使脫離本發(fā)明的示例性方面的范圍。
[0058]結(jié)合本文中公開的示例性方面描述的各種解說性邏輯框、模塊、以及電路可用通 用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其他 可編程邏輯器件、分立的門或晶體管邏輯、分立的硬件組件、或其設(shè)計(jì)成執(zhí)行本文中描述的 功能的任何組合來實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器，但在替換方案中，該處理器可 以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器、或狀態(tài)機(jī)。處理器還可以被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算設(shè)備的 組合，例如DSP與微處理器的組合、多個(gè)微處理器、與DSP核心協(xié)作的一個(gè)或多個(gè)微處理器、 或任何其他此類配置。
[0059]結(jié)合本文中所公開的示例性方面所描述的方法或算法的步驟可以直接在硬件中、 在由處理器執(zhí)行的軟件模塊中、或在這兩者的組合中實(shí)施。軟件模塊可駐留在隨機(jī)存取存 儲(chǔ)器(RAM)、閃存、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可編程ROM(EPROM)、電可擦式可編程ROM (EEPROM)、 寄存器、硬盤、可移動(dòng)盤、CD-ROM、或本領(lǐng)域中所知的任何其他形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。示例性存 儲(chǔ)介質(zhì)被耦合到處理器以使得該處理器能從/向該存儲(chǔ)介質(zhì)讀和寫信息。在替換方案中， 存儲(chǔ)介質(zhì)可以被整合到處理器。處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)可駐留在ASIC中。ASIC可駐留在用戶 終端中。在替換方案中，處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)可作為分立組件駐留在用戶終端中。
[0060]在一個(gè)或多個(gè)示例性方面中，所描述的功能可在硬件、軟件、固件或其任何組合中 實(shí)現(xiàn)。如果在軟件中實(shí)現(xiàn)，則各功能可以作為一條或多條指令或代碼存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介 質(zhì)上或藉其進(jìn)行傳送。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)和通信介質(zhì)兩者，其包括促成 計(jì)算機(jī)程序從一地向另一地轉(zhuǎn)移的任何介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以是能被計(jì)算機(jī)訪問的任何可 用介質(zhì)。作為示例而非限定，這樣的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其 它光盤存儲(chǔ)、磁盤存儲(chǔ)或其它磁存儲(chǔ)設(shè)備、或能被用來攜帶或存儲(chǔ)指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的 期望程序代碼且能被計(jì)算機(jī)訪問的任何其它介質(zhì)。任何連接也被正當(dāng)?shù)胤Q為計(jì)算機(jī)可讀介 質(zhì)。例如，如果軟件是使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數(shù)字訂戶線(DSL)、或諸如紅外、無 線電、以及微波之類的無線技術(shù)從web網(wǎng)站、服務(wù)器、或其它遠(yuǎn)程源傳送而來，則該同軸電 纜、光纖電纜、雙絞線、DSL、或諸如紅外、無線電、以及微波之類的無線技術(shù)就被包括在介質(zhì) 的定義之中。如本文中所使用的盤和碟包括壓縮碟(⑶)、激光碟、光碟、數(shù)字多用碟(DVD)、 軟盤和藍(lán)光碟，其中盤(disk)常常磁性地再現(xiàn)數(shù)據(jù)而碟(disc)用激光光學(xué)地再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上 述的組合也應(yīng)被包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。
[0061]提供了以上對所公開的示例性方面的描述是為了使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員皆能 夠制作或使用本發(fā)明。對這些示例性方面的各種修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易 見的，并且本文中定義的普適原理可被應(yīng)用于其他示例性方面而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神或 范圍。由此，本公開并非旨在被限定于本文中示出的示例性方面，而是應(yīng)被授予與本文中公 開的原理和新穎性特征一致的最廣義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電荷泵裝置，包括:開關(guān)控制模塊；以及多個(gè)開關(guān)，所述多個(gè)開關(guān)由所述開關(guān)控制模塊配置以相繼將快速電容器的第一和第二節(jié)點(diǎn)與多個(gè)節(jié)點(diǎn)耦合和去耦合；其中，所述多個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)開關(guān)被配置成具有可變的導(dǎo)通電阻。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)包括供電電壓節(jié)點(diǎn)、正輸出電壓節(jié)點(diǎn)、以及接地節(jié)點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)開關(guān)包括第一開關(guān)，其中:所述多個(gè)開關(guān)被配置為工作于第一增益模式和第二增益模式下；在所述第二增益模式期間，使用所述第一開關(guān)將所述供電電壓節(jié)點(diǎn)耦合至第一快速電容器節(jié)點(diǎn)，并且將所述接地節(jié)點(diǎn)耦合至第二快速電容器；以及所述開關(guān)控制模塊被配置成在所述第二增益模式期間隨時(shí)間減小所述第一開關(guān)的導(dǎo)通電阻。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)控制模塊將所述多個(gè)開關(guān)配置成: 在所述第一增益模式的第一階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述供電電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)；以及在所述第一增益模式的第二階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述接地節(jié)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)的所述導(dǎo)通電阻被配置成僅在從所述第一增益模式改變?yōu)樗龅诙鲆婺Ｊ街蟮乃龅诙?增益模式的第一階段期間隨時(shí)間減小。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)控制模塊將所述多個(gè)開關(guān)配置成: 在所述第二增益模式的第一階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述供電電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述接地節(jié)點(diǎn)；以及在所述第二增益模式的第二階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述接地節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至負(fù)輸出電壓節(jié)點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)控制模塊進(jìn)一步將所述多個(gè)開關(guān)配置成:在所述第一增益模式的第一階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述供電電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)；在所述第一增益模式的第二階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述接地節(jié)點(diǎn)；以及在所述第一增益模式的第三階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述接地節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述負(fù)輸出電壓節(jié)點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)開關(guān)包括并聯(lián)耦合的多個(gè)子開關(guān)，所述開關(guān)控制模塊被配置成通過選擇性地相繼閉合所述多個(gè)子開關(guān)來減小所述至少一個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通電阻。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)開關(guān)包括MOS晶體管，所述開關(guān)控制模塊被配置成通過增大所述MOS晶體管的柵極電壓來減小所述至少一個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通電阻。
10.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)開關(guān)進(jìn)一步包括旁通開關(guān)，所述旁通開關(guān)由所述開關(guān)控制模塊配置成在所述第二增益模式期間將所述供電電壓節(jié)點(diǎn)耦合到所述正輸出電壓節(jié)點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)控制模塊被配置成在所述第二增益模式期間減小所述旁通開關(guān)的導(dǎo)通電阻。
12.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)開關(guān)被配置成:在所述第一增益模式的第一階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述接地節(jié)點(diǎn)；以及在所述第一增益模式的第二階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述供電電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)。
13.—種方法,包括:相繼地將快速電容器的第一和第二節(jié)點(diǎn)與多個(gè)節(jié)點(diǎn)耦合和去耦和；以及隨時(shí)間改變多個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通電阻。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)包括供電電壓節(jié)點(diǎn)、正輸出電壓節(jié)點(diǎn)、以及接地節(jié)點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)開關(guān)包括第一開關(guān)，所述方法進(jìn)一步包括:配置所述多個(gè)開關(guān)以工作于第一增益模式和第二增益模式下；在所述第二增益模式期間，使用所述第一開關(guān)將所述供電電壓節(jié)點(diǎn)耦合至第一快速電容器節(jié)點(diǎn)，并且將所述接地節(jié)點(diǎn)耦合至第二快速電容器節(jié)點(diǎn)；以及在所述第二增益模式期間隨時(shí)間減小所述第一開關(guān)的導(dǎo)通電阻。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述相繼地耦合和去耦合包括: 在所述第一增益模式的 第一階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述供電電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)；以及在所述第一增益模式的第二階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述接地節(jié)點(diǎn)。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在所述第二增益模式期間隨時(shí)間減小所述第一開關(guān)的導(dǎo)通電阻包括:僅在從所述第一增益模式改變?yōu)樗龅诙鲆婺Ｊ街蟮乃龅诙鲆婺Ｊ降牡谝浑A段期間隨時(shí)間減小所述導(dǎo)通電阻。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:在所述第二增益模式的第二階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述接地節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至負(fù)輸出電壓節(jié)點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述相繼地耦合和去耦合包括:在所述第一增益模式的第一階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述供電電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)；在所述第一增益模式的第二階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述接地節(jié)點(diǎn)；以及在所述第一增益模式的第三階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述接地節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至負(fù)輸出電壓節(jié)點(diǎn)。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述改變多個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通電阻包括:選擇性地相繼閉合多個(gè)子開關(guān)。
21.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述改變多個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通電阻包括:增大MOS晶體管的柵極電壓。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:在所述第二增益模式期間，使用旁通開關(guān)將所述供電電壓節(jié)點(diǎn)耦合到所述正輸出電壓節(jié)點(diǎn)。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述第二增益模式期間減小所述旁通開關(guān)的導(dǎo)通電阻。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述減小所述旁通開關(guān)的導(dǎo)通電阻包括: 選擇性地相繼閉合多個(gè)子開關(guān)。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述旁通開關(guān)包括MOS晶體管，所述減小所述旁通開關(guān)的導(dǎo)通電阻包括:增大所述MOS晶體管的柵極電壓。
26.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:在所述第一增益模式的第一階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述接地節(jié)點(diǎn)；以及在所述第一增益模式的第二階段期間，將所述第一快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述供電電壓節(jié)點(diǎn)，并且將所述第二快速電容器節(jié)點(diǎn)耦合至所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)。
27.—種設(shè)備,包括: 用于配置多個(gè)開關(guān)以在第一增益模式和第二增益模式期間相繼地將快速電容器的第一和第二節(jié)點(diǎn)與多個(gè)節(jié)點(diǎn)耦合和去耦合的裝置；以及用于在所述第一增益模式被改變?yōu)樗龅诙鲆婺Ｊ街H減小將供電電壓節(jié)點(diǎn)耦合到所述快速電容器的第一節(jié)點(diǎn)的開關(guān)的導(dǎo)通電阻的裝置。
28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于在所述第一增益模式被改變?yōu)樗龅诙鲆婺Ｊ街H減小將所述供電電壓節(jié)點(diǎn)耦合到正輸出電壓節(jié)點(diǎn)的開關(guān)的導(dǎo)通電阻的裝置。
【文檔編號(hào)】H02M3/07GK103460579SQ201280018015
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月14日
【發(fā)明者】X·全, A·斯里瓦斯塔瓦, G·繆 申請人:高通股份有限公司