一种具有低纹波电压的电荷泵电源的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及电荷栗技术领域，特别涉及一种具有低纹波电压的电荷栗电源。
【【背景技术】】
[0002]电荷栗用于获得高于电源电压的内部电压，广泛应用于存储器、显示驱动等芯片中。电荷栗系统主要由时钟产生电路、电荷栗和电压调整器构成，如附图1所示。
[0003]时钟产生电路生成电荷栗所需要的时钟信号。
[0004]电荷栗实现由低压到高压的转换。电荷栗有多种实现形式，无论采用哪种，都是利用电容自举的原理。当时钟到来时开始输出电流，随着电荷的转移，电容上的电压逐渐降低，输出电流逐渐减小，如图2所示。
[0005]电压调整器通过对电荷栗的输出电压进行采样，然后与一个基准电压进行比较，控制时钟产生电路是工作或是停止，从而控制电荷栗的工作状态，最终实现对输出电压电平高低的控制。
[0006]电荷栗系统的这种不断开关的行为决定了其输出会出现较大的纹波，通常是在输出端增加滤波电容来抑制纹波，但这会牺牲很大的芯片面积。
[0007]当滤波电容和时钟频率一定时，为了获得比较大的输出电流能力，传统的这种工作方式会导致很大的尖峰电流出现，从而导致输出端出现很大的尖峰电压，也即是很大的电压纹波。
【
【发明内容】
】
[0008]本发明的目的在于提供一种具有低纹波电压的电荷栗电源，以解决现有电路输出电压纹波大的问题。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0010]—种具有低纹波电压的电荷栗电源，包括:
[0011 ]时钟产生电路:用于生成电荷栗的工作时钟；
[0012]N个电荷栗:用于实现低压到高压的转换；
[0013]电压调整器:用于控制若干电荷栗输出高压的电平高低；
[0014]其中，N为大于等于2的正整数。
[0015]进一步的，所述若干电荷栗为并联连接方式。
[0016]进一步的，时钟产生电路用于生成N个时钟，所述N个时钟相位相差依次为360/N度，分别作为N个电荷栗的工作时钟。
[0017]进一步的，电压调整器可由电阻分压器和比较器实现。
[0018]进一步的，N个时钟的占空比都为50%。
[0019]进一步的，电压调整器:用于对N个电荷栗输出的总电压进行采样，然后与参考电压进行比较，若采样电压比参考电压低，则输出为高电平，使时钟生成电路继续工作，从而使N个电荷栗继续工作，输出电压继续升高;若采样电压比参考电压高，则输出为低电平，使时钟生成电路停止工作，从而使N个电荷栗停止工作，输出电压在负载电流的作用下降低。
[0020]进一步的，N为2?8。
[0021]相对于现有技术，本发明具有以下优点:本发明将I个电荷栗分拆为N个小电荷栗，采用分时工作的方法，N个电荷栗依次输出电流，在时钟频率与原有电荷栗系统相同的条件下，每个输出电流峰值约为原有电荷栗的1/N，均值为原有电荷栗的1/N，从而使该电荷栗系统具有与现有电荷栗系统相同的输出电流能力，但电流峰值却仅约为原有电荷栗系统的I/N，从而使输出电压纹波约减小为原有系统的1/N。本发明可采用2至8个甚至更多个电荷栗，将一个时钟周期分为2至8份甚至更多份进行分时操作都是可行的；可以根据实际工况所能够接受的电压纹波大小进行选择。
【【附图说明】】
[0022]图1是现有电荷栗系统的电路原理图；
[0023]图2是现有电荷栗输出电流的工作原理图；
[0024]图3是本发明电荷栗电源的一实施例的原理图；
[0025]图4是本发明电荷栗电源的一实施例的输出电流工作原理图。
【【具体实施方式】】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]请参阅图3所示，本发明一种具有低纹波电压的电荷栗电源，包括:
[0028]时钟产生电路:用于生成电荷栗的工作时钟；
[0029]电荷栗1、电荷栗2、电荷栗3、电荷栗4:用于实现低压到高压的转换。4个电荷栗处于并联连接方式，总输出电流为4个电荷栗输出电流之和。
[0030]电压调整器:用于控制电荷栗系统输出高压的电平高低。
[0031]时钟产生电路生成4个时钟，4个时钟相位相差依次为90度，分别作为4个电荷栗的工作时钟。
[0032]电压调整器可由电阻分压器和比较器得以实现。
[0033]本发明在现有电路的基础上，将I个电荷栗拆分为4个小电荷栗，同时，时钟产生电路生成4路相位依次相差90度的时钟信号，分别作为4个小电荷栗的时钟输入。
[0034]本发明一种具有低纹波电压的电荷栗电源的具体的工作过程如下:
[0035]1、时钟生成电路生成4路时钟信号(:11^1、(3让2、(311^3、(3让4;
[0036]2、时钟信号clkl、clk2、clk3、clk4频率相同，且占空比都为50%;
[0037]3、clk2比clkl晚四分之一个周期(T/4)，也即是90度;clk3比clk2晚四分之一个周期;clk4比clk3晚四分之一个周期；
[0038]4、clkl作为电荷栗I的时钟输入;clk2作为电荷栗2的时钟输入;clk3作为电荷栗3的时钟输入;clk4作为电荷栗4的时钟输入；
[0039]5、电荷栗I在时钟信号clkl的作用下工作，输出电流1utl;
[0040]6、四分之一周期后，电荷栗2在时钟信号clk2的作用下工作，输出电流1ut2;
[0041 ] 7、四分之二周期后，电荷栗3在时钟信号clk3的作用下工作，输出电流1ut3;
[0042]8、四分之三周期后，电荷栗4在时钟信号clk4的作用下工作，输出电流1ut4;
[0043]9、4个电荷栗处于并联连接方式，总输出电流1ut_total为4个电荷栗输出电流之和；
[0044]10、电压调整器对输出电压hv_out进行采样，然后与参考电压vref进行比较，若采样电压比参考电压低，则输出为高电平，使时钟生成电路继续工作，从而电荷栗1、电荷栗2、电荷栗3和电荷栗4继续工作，提高输出电压;若采样电压比参考电压高，则输出为低电平，使时钟生成电路停止工作，从而电荷栗1、电荷栗2、电荷栗3和电荷栗4停止工作，输出电压则在负载电流的作用下降低。
[0045]以上所述实施方式不限于仅采用4个电荷栗，不限于将一个时钟周期分为4份进行分时操作。采用2至8个甚至更多个电荷栗，将一个时钟周期分为2至8份甚至更多份进行分时操作都是可行的。
【主权项】
1.一种具有低纹波电压的电荷栗电源，其特征在于，包括: 时钟产生电路:用于生成电荷栗的工作时钟； N个电荷栗:用于实现低压到高压的转换； 电压调整器:用于控制若干电荷栗输出高压的电平高低； 其中，N为大于等于2的正整数。2.根据权利要求1所述的一种具有低纹波电压的电荷栗电源，其特征在于，所述若干电荷栗为并联连接方式。3.根据权利要求1所述的一种具有低纹波电压的电荷栗电源，其特征在于，时钟产生电路用于生成N个时钟，所述N个时钟相位相差依次为360/N度，分别作为N个电荷栗的工作时钟。4.根据权利要求1所述的一种具有低纹波电压的电荷栗电源，其特征在于，电压调整器可由电阻分压器和比较器实现。5.根据权利要求3所述的一种具有低纹波电压的电荷栗电源，其特征在于，N个时钟的占空比都为50%。6.根据权利要求1所述的一种具有低纹波电压的电荷栗电源，其特征在于，电压调整器:用于对N个电荷栗输出的总电压进行采样，然后与参考电压进行比较，若采样电压比参考电压低，则输出为高电平，使时钟生成电路继续工作，从而使N个电荷栗继续工作，输出电压继续升高;若采样电压比参考电压高，则输出为低电平，使时钟生成电路停止工作，从而使N个电荷栗停止工作，输出电压在负载电流的作用下降低。7.根据权利要求3所述的一种具有低纹波电压的电荷栗电源，其特征在于，N为2?8。
【专利摘要】本发明公开一种具有低纹波电压的电荷泵电源，包括：时钟产生电路：用于生成电荷泵的工作时钟；N个电荷泵：用于实现低压到高压的转换；电压调整器：用于控制若干电荷泵输出高压的电平高低；其中，N为大于等于2的正整数。本发明将1个电荷泵分拆为N个小电荷泵，采用分时工作的方法，N个电荷泵依次输出电流，在时钟频率与原有电荷泵系统相同的条件下，每个输出电流峰值约为原有电荷泵的1/N，均值为原有电荷泵的1/N，从而使该电荷泵系统具有与现有电荷泵系统相同的输出电流能力，但电流峰值却仅约为原有电荷泵系统的1/N，从而使输出电压纹波约减小为原有系统的1/N。
【IPC分类】H02M3/07
【公开号】CN105634268
【申请号】CN201610028531
【发明人】梁星
【申请人】西安紫光国芯半导体有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月15日