专利名称：一种电荷泵的软启动电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及集成电路技术领域，特别涉及一种电荷泵的软启动电路。
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"或"泵送"电容 来储能的DC-DC变换器。它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。 参见图l，该图为现有技术中电荷泵的结构示意图。 S1、S2、S3和S4为四个开关管。 Q和5为两相互不交叠时钟信号，其中，时钟信号Q控制开关管Sl和S3的导通和 关断；时钟信号5控制开关管S2和S4的导通和关断。 当时钟信号Q为高时，开关管Sl和S3导通，开关管S2和S4关断。此时，电源VIN 给电容C1充电。 当时钟信号G为高时，开关管S2和S4导通，开关管Sl和S3关断，此时，电容Cl 给电容C0充电。 电容C0两端并联负载，负载两端的电压就是电容C0两端的电压V0。 在系统启动时，由于电容C1上的电压为零，当时钟信号Q为高时，对电容C1充电
会产生很大的浪涌电流，这样容易损坏电路。 为避免这种情况发生，需要在电荷泵电路中加入软启动电路。 参见图2，该图为现有技术中带有软启动电路的电荷泵结构示意图。 Rs为可变电阻，可以放在图中给Cl充电回路(如图中虚线箭头所示)中的任意一处。 在系统启动时，Rs比较大，限制了对电容C1的充电电流，从而减小了浪涌电流。 随着输出电压的增大，Rs逐渐减少，在系统正常工作以后，Rs最终稳定在一个最 小值Rsmin上。 这种软启动方式，虽然可以很好的起到抑制浪涌电流的效果，但由于Rs处在电容 Cl的充电回路上，即使在系统正常工作以后，Rs都要消耗一定的功率，从而降低了系统的 效率，为了减少Rs上消耗的功率，需减少Rsmin值。 通常Rs是由M0S管构成的，减少Rsmin值，在Vgs不变的情况下，即意味着要增大 MOS管面积，增大芯片面积就要增加成本，这样系统的效率和成本就产生了矛盾。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种电荷泵的软启动电路，能够降低系统成 本，同时提高系统效率。
本实用新型提供一种电荷泵的软启动电路，包括电流源和控制开关； 所述电流源连接在驱动模块和地之间；所述驱动模块用于驱动开关管的栅极； 所述控制开关并联在所述电流源两端；
3[0021] 当电荷泵软启动时，所述控制开关断开，所述开关管的栅极通过所述驱动模块以 所述电流源的电流放电；当所述电荷泵软启动结束后，所述控制开关闭合，所述开关管的栅 极通过所述驱动模块和所述控制开关接地。 优选地，所述开关管为PM0S管。 优选地，所述PMOS管的源极连接电源；所述PMOS管的漏极连接电荷泵的外接电容。 优选地，所述PM0S管的源极连接电荷泵的外接电容；所述PM0S管的漏极连接地。
本实用新型还提供一种电荷泵的软启动电路，包括电流源和控制开关； 所述电流源连接在所述驱动模块和电源之间；所述驱动模块用于驱动开关管的栅
极； 所述控制开关并联在所述电流源的两端； 当电荷泵软启动时，所述控制开关断开，所述开关管的栅极通过所述驱动模块以 所述电流源的电流充电；当电荷泵的软启动结束后，所述控制开关闭合，所述开关管的栅极 通过所述驱动模块和所述控制开关连接电源。 优选地，所述开关管为NM0S管。 优选地，所述NM0S管的源极接地；所述NM0S管的漏极连接电荷泵的外接电容。 优选地，所述NMOS管的源极连接电荷泵的外接电容；所述NMOS管的漏极连接电 源。 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点 本实用新型提供的电荷泵的软启动电路，当电荷泵软启动时，控制开关断开，开关 管的栅极通过驱动模块以电流源的电流进行充放电，使得开关管的导通电阻由高阻态逐渐 减少，这样可以抑制浪涌电流；当电荷泵软启动结束后，控制开关闭合，开关管的栅极通过 驱动模块直接接地或接电源，这样可以充放电很快。该电荷泵的软启动电路中的开关管在 控制开关和电流源的作用下，可以作为一个可变电阻来使用，不再只有高阻态和低阻态两 种状态。这样，既解决了电荷泵软启动中抑制浪涌电流的问题，直接利用系统中原有的开关 管，又不会增加系统成本。
图1是现有技术中电荷泵的结构示意图； 图2是现有技术中带有软启动电路的电荷泵结构示意图； 图3是本实用新型电荷泵的软启动电路第一实施例电路图； 图4是本实用新型电荷泵的软启动电路第一实施例的时序图； 图5是本实用新型电荷泵的软启动电路第二实施例电路图； 图6是本实用新型电荷泵的软启动电路第三实施例电路图； 图7是本实用新型电荷泵的软启动电路第四实施例电路图。
具体实施方式为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图对本 实用新型的具体实施方式
做详细的说明。[0042] 需要说明的是，本实用新型提供的电荷泵的软启动电路可以为图1中的电荷泵的
开关管Sl提供启动，也可以为开关管S3提供启动。 下面分别介绍开关管为PM0S管和NM0S管的情况。 第一实施例和第二实施例是当开关管为PM0S管的情况。 第一实施例 参见图3，该图为本实用新型电荷泵的软启动电路第一实施例电路图。 本实施例提供的电荷泵的软启动电路包括电流源II和控制开关ST1。 所述电流源11连接在驱动模块和地之间。 所述驱动模块用于驱动开关管Sl的栅极。 如图3所示，驱动模块的输入信号为方波。 所述控制开关ST1并联在所述电流源II的两端。 当电荷泵软启动时，所述控制开关ST1断开，所述开关管S1的栅极通过所述驱动 模块的晶体管M8以所述电流源II的电流放电。开关管S1的导通电阻由高阻态逐渐减少， 这样可以抑制软启动时的浪涌电流。 当电荷泵软启动结束后，所述控制开关ST1闭合，所述开关管S1的栅极通过所述 驱动模块的晶体管M8和所述控制开关ST1接地。此时，开关管Sl的栅极通过所述驱动模 块的晶体管M8放电，放电速度很快。因此，开关管S1的栅极又恢复为驱动模块的驱动信号 方波。 需要说明的是，本实施例提供的电荷泵的软启动电路是为开关管S1提供启动。开 关管Sl的源极连接电源，漏极连接电荷泵的外接电容Cl 。 本实用新型提供的电荷泵的软启动电路，当电荷泵软启动时，控制开关断开，开关 管栅极通过驱动模块以电流源的电流进行放电，开关管S1的导通电阻由高阻态逐渐减少， 这样可以抑制浪涌电流。当电荷泵软启动结束后，控制开关闭合，开关管S1通过驱动模块 接地，这样可以放电很快。该电荷泵中的开关管在软启动电路的控制开关和电流源的作用 下，可以作为一个可变电阻来使用，不再只有高阻态和低阻态两种状态。这样，既解决了电 荷泵软启动中抑制浪涌电流的问题，直接利用系统中原有的开关管，又不会增加系统成本。 参见图4，该图为本实用新型电荷泵的软启动电路第一实施例的时序图。 Drive是驱动模块的输入信号，为方波。 ST1对应的是控制开关ST1的信号，虚线所指的是软启动阶段，可以看出，软启动 期间ST1对应的是低电平。当软启动结束后，对应的是高电平。 Vgate是开关管的栅极信号，可以看出，在软启动阶段，栅极电压的下降沿是缓慢 下降的，这样抑制了浪涌电流。在软启动结束后，开关管的栅极电压恢复为驱动模块的方波 电压。 Ivdd是电源为开关管提供的电流，可以看出，在软启动阶段，Ivdd的上升沿是缓 慢上升的，当软启动结束后，Ivdd的波形恢复为方波。 第二实施例 参见图5，该图为本实用新型电荷泵的软启动电路第二实施例电路图。 本实用新型第二实施例提供的软启动电路是为开关管S3进行启动，开关管S3是
PM0S管。
5[0064] 当电荷泵软启动时，所述控制开关ST1断开，所述开关管S3的栅极通过驱动模块 的晶体管M8以所述电流源Il的电流放电。开关管S1的导通电阻由高阻态逐渐减少，这样 可以抑制软启动时的浪涌电流。 当电荷泵软启动结束后，所述控制开关ST1闭合，所述开关管S3的栅极通过晶体 管M8和所述控制开关ST1接地。此时，开关管S3的栅极通过所述晶体管M8放电，放电速 度很快。因此，开关管S3的栅极又恢复为驱动模块的驱动信号方波。 需要说明的是，本实施例提供的电荷泵的软启动电路是为开关管S3提供启动，因 此，开关管S3的源极连接电荷泵的外接电容，漏极接地。 下面结合第三实施例和第四实施例介绍当开关管为NM0S时的情况。 第三实施例 参见图6，该图为本实用新型电荷泵的软启动电路的第三实施例结构图。 本实施例是为开关管S3提供的软启动电路。开关管S3为NM0S管。 当电荷泵软启动时，所述控制开关ST1断开，所述开关管S3的栅极通过所述驱动
模块和电流源I1连接电源。电源以电流源Il的电流为开关管S3的栅极充电。此时，开关
管S3的导通电阻由高阻态逐渐减少，这样可以抑制软启动时的浪涌电流。 当电荷泵软启动结束后，所述控制开关ST1闭合，所述开关管S3的栅极通过所述
驱动模块的晶体管M7进行充电。因此，开关管S1的栅极又恢复为驱动模块的驱动信号方波。 由于该开关管为NM0S管，因此，开关管S3的源极接地，漏接连接电荷泵的外接电 容。 第四实施例 参见图7，该图为本实用新型电荷泵的软启动电路的第四实施例具体电路图。 本实施例是为开关管Sl提供的软启动电路。开关管Sl为NM0S管。 当电荷泵软启动时，所述控制开关ST1断开，所述开关管S1的栅极通过驱动模块
的晶体管M7和电流源II连接电源。此时，电源以电流源II的电流通过晶体管M7为开关
管S1的栅极充电。此时，开关管S1的导通电阻由高阻态逐渐减少，这样可以抑制软启动时
的浪涌电流。 当电荷泵软启动结束后，所述控制开关ST1闭合，所述开关管S1的栅极通过晶体
管M7和所述控制开关ST1接电源。此时，开关管Sl的栅极通过所述驱动模块的晶体管M7
进行充电。因此，开关管S1的栅极又恢复为驱动模块的驱动信号方波。 由于该开关管Sl是NM0S管，因此开光管Sl的源极连接电荷泵的外接电容，漏极
连接电源。 需要说明的是，本实用新型实施例提供的驱动电路不是重点，仅提供了一种驱动 模块的具体结构，可以根据实际需要替换为其他类型。 本实用新型提供的电荷泵的软启动电路通过控制开关和电流源，改变原有电荷泵 中的开关管的导通特性，将开关管作为可变电阻来使用，可以达到软启动的目的。这样既可 以抑制浪涌电流，又解决了系统效率和成本之间的矛盾。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的 方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的 等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对 以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的 范围内。
权利要求一种电荷泵的软启动电路，其特征在于，包括电流源和控制开关；所述电流源连接在驱动模块和地之间；所述驱动模块用于驱动开关管的栅极；所述控制开关并联在所述电流源两端；当电荷泵软启动时，所述控制开关断开，所述开关管的栅极通过所述驱动模块以所述电流源的电流放电；当所述电荷泵软启动结束后，所述控制开关闭合，所述开关管的栅极通过所述驱动模块和所述控制开关接地。
2. 根据权利要求1所述的电荷泵的软启动电路，其特征在于，所述开关管为PM0S管。
3. 根据权利要求2所述的电荷泵的软启动电路，其特征在于，所述PMOS管的源极连接电源；所述PM0S管的漏极连接电荷泵的外接电容。
4. 根据权利要求2所述的电荷泵的软启动电路，其特征在于，所述PM0S管的源极连接电荷泵的外接电容；所述PM0S管的漏极连接地。
5. —种电荷泵的软启动电路，其特征在于，包括电流源和控制开关；所述电流源连接在所述驱动模块和电源之间；所述驱动模块用于驱动开关管的栅极；所述控制开关并联在所述电流源的两端；当电荷泵软启动时，所述控制开关断开，所述开关管的栅极通过所述驱动模块以所述电流源的电流充电；当电荷泵的软启动结束后，所述控制开关闭合，所述开关管的栅极通过所述驱动模块和所述控制开关连接电源。
6. 根据权利要求5所述的电荷泵的软启动电路，其特征在于，所述开关管为NM0S管。
7. 根据权利要求6所述的电荷泵的软启动电路，其特征在于，所述NM0S管的源极接地；所述NMOS管的漏极连接电荷泵的外接电容。
8. 根据权利要求7所述的电荷泵的软启动电路，其特征在于，所述NMOS管的源极连接电荷泵的外接电容；所述NMOS管的漏极连接电源。
专利摘要本实用新型提供一种电荷泵的软启动电路包括电流源和控制开关；所述电流源连接在驱动模块和地之间；所述驱动模块用于驱动开关管的栅极；所述控制开关并联在所述电流源两端；当电荷泵软启动时，所述控制开关断开，所述开关管的栅极通过所述驱动模块以所述电流源的电流放电；当所述电荷泵软启动结束后，所述控制开关闭合，所述开关管的栅极通过所述驱动模块和所述控制开关接地。该电荷泵的软启动电路中的开关管在控制开关和电流源的作用下，可以作为一个可变电阻来使用，不再只有高阻态和低阻态两种状态。这样，既解决了电荷泵软启动中抑制浪涌电流的问题，直接利用系统中原有的开关管，又不会增加系统成本。
文档编号H02M1/36GK201490880SQ20092015588
公开日2010年5月26日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者俞惠, 周松明, 张洪波, 张炜, 陈文 申请人:Bcd半导体制造有限公司