充电帮浦装置及其驱动能力调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种充电帮浦装置及其驱动能力调整方法，尤指一种可根据输出电压与参考电压的比较结果的相关责任周期调变输出驱动能力，并同时兼顾输出涟波及供载能力的效能的充电帮浦装置及其驱动能力调整方法。
【背景技术】
[0002]—般来说，一充电帮浦(charge pump)可用来提供稳定输出电压至不同负载，而公知对充电帮浦的控制方式有两种，分别为以运算放大器及以比较器进行控制。在以运算放大器进行控制的架构下，输出电压具有较小的输出涟波，但在不同负载和外部组件下会有稳定度的考虑；而在以比较器进行控制的架构下，虽然没有稳定度问题，但有输出电压具有较大的周期性输出涟波，且在某些负载下可能会产生音频噪声。
[0003]举例来说，请参考图1A，图1A为公知一充电帮浦装置10的示意图。充电帮浦装置10以运算放大器(operat1nal amplifier)控制的架构,包括一充电帮浦电路102、一运算放大器104、一调整晶体管106以及一驱动级108。简单来说，充电帮浦电路102可根据驱动级108所产生的一驱动信号DRVP，产生一输出电压VGH。譬如充电帮浦电路102可为一狄克森充电帮浦，其在驱动信号DRVP为低准位时，一输入电压AVDD可对飞驰电容(flyingcapacitor) CF1、CF2充电，使得在驱动信号DRVP为高准位而抬升飞驰电容CF1、CF2电位时，飞驰电容CF1、CF2所储存的电荷可传输至一输出电容CS1，以将输出电压VGH帮浦至所欲准位。
[0004]在产生进行控制的驱动信号DRVP方面，分压电阻R1、R2可将输出电压VGH分压以产生一回授电压FBP予运算放大器104。运算放大器104可比较回授电压FBP及一参考电压VREF以提供一输出信号0P_0UT予调整晶体管106进行调整，即当输出电压VGH较高时，回授电压FBP也较高，而拉高输出信号0P_0UT，使得调整晶体管106的导通电阻变大(闸极电压较高);当输出电压VGH较低时，回授电压FBP也较低，而拉低输出信号0P_0UT，使得调整晶体管106的导通电阻变小(即闸极电压较低)。接着，驱动级108根据调整晶体管106及一频率信号CLK产生驱动信号DRVP，以控制充电帮浦电路102产生所欲的输出电压VGH。
[0005]详细来说，请参考图1B,图1B为图1A所示的充电帮浦装置10的信号示意图。如图1B所示，由于驱动级108在频率信号CLK的高准位时不断将所产生的驱动信号DRVP触发至高准位，且调整晶体管106的导通电阻会因输出电压VGH进行调整，因此最后充电帮浦电路102对输出电容CS1的输出电压VGH的充电电流对等于外在负载的放电电流。由于输出电压VGH的涟波大小正比于充放电电流，因此具有较小输出涟波(运算放大器控制的架构的驱动信号DRVP的高准位较比较器控制的架构下较小，此部份稍后解释)。
[0006]然而，由于充电帮浦装置10的架构在输出会有一个极点1/(2jt*CS1*外在负载值)，因此在不同外在负载和输出电容CS1时会改变此极点，因而有稳定度的考虑。
[0007]另一方面，请参考图2A，图2A为公知一充电帮浦装置20的示意图。充电帮浦装置20的与充电帮浦装置10部分相似，因此组件及信号的作用相似者以相同符号表示。充电帮浦装置20以比较器控制的架构，包括一充电帮浦电路102、一比较电路204、一驱动级206以及分压电阻R1、R2，而比较电路204包括一比较器208、一正反器(flip-flop) 210以及一与非门(NAND gate)212。简单来说，充电帮浦电路102可根据驱动级206所产生的驱动信号DRVP，将输出电压VGH帮浦至所欲准位的运作与上述相似，在此不再赘述。
[0008]在产生进行控制的驱动信号DRVP方面，分压电阻R1、R2可将输出电压VGH分压以产生回授电压FBP予比较器208。比较器208可比较回授电压FBP及参考电压VREF以提供一比较输出信号C0MP_0UT，正反器210可在频率信号CLK的上缘触发并输出当时比较输出信号C0MP_0UT的电压准位，以提供一比较取样信号C0MP_SAM(即比较取样信号C0MP_SAM在频率信号CLK的一周期内维持相同准位，不同于比较输出信号C0MP_0UT可能会受外界噪声或干扰而有准位变化)，而与非门212可根据比较取样信号C0MP_SAM及频率信号CLK产生一比较结果信号C0MP_SIG予驱动级206，使得驱动级206可据以产生驱动信号DRVP，以控制充电帮浦电路102产生所欲的输出电压VGH。
[0009]详细来说，请参考图2B,图2B为图2A所示充电帮浦装置20的信号示意图。如图2B所示，当输出电压VGH低于一目标电压后(即回授电压FBP小于参考电压VREF)，比较取样信号C0MP_SAM在频率信号CLK的一上缘开始输出一个周期的高准位，比较取样信号C0MP_SAM与频率信号CLK都为高准位时(即比较结果信号C0MP_SIG为低准位)，驱动信号DRVP为高准位以控制充电帮浦电路102不断对输出电压VGH充电。接着，在输出电压VGH高于目标电压后，比较取样信号C0MP_SAM在频率信号CLK的另一上缘开始输出一个周期的低准位，使驱动信号DRVP维持低准位而不对输出电压VGH充电，此时输出电容CS1的输出电压VGH会因对外在负载供电而逐渐降低，直到低于目标电压后再重复上述行为。在此情形下，由于充电帮浦装置20仅比较回授电压FBP及参考电压VREF，因此没有稳定度问题。
[0010]另一方面，相较于充电帮浦装置10在频率信号CLK的高准位时都将驱动信号DRVP触发至高准位，充电帮浦装置20仅在比较取样信号C0MP_SAM与频率信号CLK都为高准位才将驱动信号DRVP触发至高准位(驱动信号DRVP选择性地触发)，每次充放电的电流会大于平均电流(即负载电流)，因此稳态时充电帮浦电路102对输出电容CS1的输出电压VGH的平均充电电流对等于外在负载的放电电流，以将输出电压VGH维持在一目标电压。
[0011 ] 详细来说，驱动信号DRVP为高准位时的准位高低和驱动信号DRVP驱动能力有关。若是比较器架构，则驱动级206的晶体管会全力打开，故驱动信号DRVP为高准位时的准位会较高；若是运算放大器架构，则运算放大器104的输出信号0P_0UT会借由调整晶体管106调整驱动级108的输出能力，故驱动信号DRVP为高准位时的准位会较低。充电帮浦电路102提供负载能量的大小由驱动信号DRVP触发为高准位的次数与振幅决定，在不同负载下，比较器架构调变的是触发为高准位的次数，运算放大器架构调变的是触发为高准位的振幅。
[0012]当系统处在稳态时，充电帮浦电路102对输出电压VGH的充电电流必须等于负载电流，这样输出电压VGH才能稳定。由于运算放大器架构的驱动信号DRVP不断切换，故充电帮浦电路102对输出电压VGH的充电电流就等于负载电流；而比较器架构的驱动信号DRVP周期性切换，故充电帮浦电路102对输出电压VGH的充电电流会大于负载电流。又输出涟波大小正比于充放电电流，故充电电流较大的比较器架构造成输出电压VGH会有较大的周期性输出涟波。
[0013]在此情况下，虽然以比较器控制的充电帮浦装置20没有稳定度问题，但其具有较大输出涟波，若通过降低驱动信号DRVP的驱动能力以减少输出涟波，其可供载能力也会下降，有可能无法适当供载。有鉴于此，现有技术实有改进的必要。
【发明内容】
[0014]因此，本发明的主要目的即在于提供一种可根据输出电压与参考电压的比较结果的相关责任周期调变输出驱动能力，并同时兼顾输出涟波及供载能力的效能的充电帮浦装置及其驱动能力调整方法。
[0015]本发明公开一种充电帮浦装置。所述充电帮浦装置包括一驱动级，用来产生对应于一驱动能力的一驱动信号；一充电帮浦电路，用来根据所述驱动信号，产生一输出电压；一比较电路，根据所述输出电压及一参考电压，产生一比较结果；一责任周期侦测电路，用来侦测指示所述比较结果的一指示信号的一责任周期的大小，以产生一侦测结果指示所述责任周期的大小；以及一驱动能力控制电路，耦接于所述责任周期侦测电路与所述驱动级之间，用来在一操作期间内根据所述侦测结果，控制所述驱动信号所对应的所述驱动能力。
[0016]本发明还公开一种驱动能力调整方法，用于一充电帮浦装置中。所述驱动能力调整方法包括在一操作期间内，比较所述充电帮浦装置的一输出电压及一参考电压，产生一比较结果；以及侦测指示所述比较结果的一指示信号的一责任周期的大小，以设定一驱动能力来驱动所述充电帮浦装置。
[0017]在此配合下列图示、实施例的详细说明及权利要求书，将上述及本发明的其它目的与优点详述于后。
【附图说明】
[0018]图1A为公知一充电帮浦装置的示意图。
[0019]图1B为图1A所示的充电帮浦装置的信号示意图。
[0020]图2A为公知另一充电帮浦装置的示意图。
[0021]图2B为图2A所示充电帮浦装置的信号示意图。
[0022]图3A为本发明实施例一充电帮浦装置的示意图。
[0023]图3B为本发明实施例不同负载下图3A中一指7K信号的一责任周期的7K意图。
[0024]图4为本发明实施例一责任周期的三个区间的示意图。
[0025]图5为本发明实施例一驱动能力调整流程的示意图。
[0026]图6为本发明一实施例中图3A所述的充电帮浦装置的部分电路示意图。
[0027]图7为本发明