专利名称：电荷泵降压电路与方法
电荷泵降压电路与方法 技术领域
本发明涉及一种电荷泵降压电路(Charge Pump Down Circuit),特 别是指一种能以较少数目的电容，提供更多种类的输出/输入比例的 降压电路，以及相关联的方法。
背景技术：
现有技术中，使用电容储存电荷的方式来降压时，若欲使输出电 压Vout为输出电压Vin的四分之一 (Vout = (l/4) Vin)，现有技术的作 法必须使用四个电容，如图1A、 1B所示，通过两时相之间的变换，使 输出电压Vout成为输出电压Vin的四分之一。该电路的缺点是所需电 容数目较多，且仅能产生Vout = (1/4) Vin的单独一种输出。
本发明一方面使用较少数目的电容，另方面则具有更高的弹性， 可提供更多种类的输出/输入比例。
发明内容
本发明的第一目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种电 荷泵降压电路，其中使用较少数目的电容，来产生多种输出。
本发明的第二目的在于，提出一种对应的方法。
为达上述目的，本发明提供一种电荷泵降压电路，包含三个电容， 并具有三个工作时相，在其第一时相中三个电容的跨压总和等于输入 电压；第二时相中第二电容与第三电容的跨压相等；在第三时相中， 第一电容与第二电容的跨压差值等于第三电容的跨压，且第三电容的 跨压为该降压电路的输出电压。以上所述的第一时相、第二时相、第三时相的次序可任意变换。
此外，为达上述目的，本发明还提供一种电荷泵降压电路，包含 输入端、输出端、三个电容，其中第一电容的阳极经第一开关与输入 端电连接；第一电容的阳极经第二开关与第二电容的阳极电连接；第 一电容的阴极经第三开关与第二电容的阳极电连接；第一电容的阴极 经第四开关与第二电容的阴极电连接；第二电容的阳极经第五开关与 第三电容的阳极电连接；第二电容的阴极经第六开关与第三电容的阳 极电连接；第二电容的阴极经第七开关与第三电容的阴极电连接；第 三电容的阴极接地。
上述电路可进一步包含第八开关，将第一电容的阴极接地，或包 含第九开关，将第一电容的阳极与第三电容的阳极电连接。
此外，为达上述后的，本发明还提供一种电荷泵降压方法，包含 提供三个电容；在第一时相中使三个电容的跨压总和等于输入电压； 在第二时相中第二电容与第三电容的跨压相等；以及在第三时相中， 第一电容与第二电容的跨压差值等于第三电容的跨压，其中第三电容 的跨压为该降压电路的输出电压。
此外，为达上述目的，本发明还提供一种电荷泵降压方法，包含 提供输入端、输出端、和三个电容；使该三个电容在不同时段中以不 同的方式电连接；以及通过不同连接方式，将其中一个电容上的跨压 调整为(1/4)倍输入端电压。
下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技 术内容、特点及其所达成的功效。
5图1A与图1B为现有技术使用四个电容得到Vout-(l/4)Vin的电 路时相图2说明本发明的电路实施例；
图3A-3C说明本发明如何得到Vout = (1/4)Vin。
图中符号说明
C1，C2，C3，C4 电容
SO, Sl, S2， S3， S4, S5, S6， S7， S8 开关
Vin 输入电压
Vout 输出电压
具体实施例方式
请参考图2，其中示出本发明的电荷泵降压电路的示意电路图。本 实施例中仅使用三个电容，即可产生(l/4)Vin的输出，不但如此，可以 视需要而令输出电压Vout为输入电压Vin的IX， (1/2)X， (1/3)X， (1/4)X， (2/3)X，等等。
首先以Vout-(l/4)Vin为例，请参阅图3A-3C。在此情况下，需 要三个时相的变换，在第一时相中，令C1+C2+C3-Vin;在第二时相中， 令C2=C3;在第三时相中，令C1-C2=C3。由以上三式可得出，C3= (1/4)Vin，因此若以电容C3上的跨压为输出电压Vout，即可得到Vout =(1/4)Vin。
对照图3A-3C与图2，若欲得到Vout = (1/4)Vin，其三个时相的 开关操作分别如下
第一时相开关S0， S2， S5导通，其它切断。 第二时相开关S4， S6导通，其它切断。 第三时相开关S1， S5， S7导通，其它切断。
当然，三个时相的操作并不必须依据第一时相一第二时相一第三时相的次序，而例如可为第三时相一第二时相一第一时相，或其它任 意次序。
以上操作中，并不需要开关S8，换言之，仅欲产生(l/4)Vin的输 出，—而不必产生其它比例输出时，可省略开关S8。
以类似的方式，图2电路可产生其它比例的输出，如下
* Vout-Vin (只需要一个时相) 开关S0， Sl， S4导通，其它切断。
* Vout = (l/2)Vin (只需要两个时相) 第一时相开关S0， Sl， S3， S5导通，其它切断。 第二时相开关S1， S3， S4， S6导通，其它切断。
* Vout-(l/3)Vin (只需要两个时相) 第一时相开关S0， S2， S5导通，其它切断。 第二时相开关S1， S3， S4， S6导通，其它切断。
* Vout = (l/4)Vin(需要三个时相，如前述) 第一时相开关S0， S2， S5导通，其它切断。 第二时相开关S4， S6导通，其它切断。 第三时相开关S1， S5， S7导通，其它切断。
* Vout = (2/3)Vin (只需要两个时相) 第一时相开关S0， Sl， S3, S5导通，其它切断。 第二时相开关S2， S6， S8导通，其它切断。
由以上表列可知，若电路仅需应用在某些特定场合，则某些路径 与开关可以省略。例如，开关S7仅用于Vout-(l/4)Vin的场合，而开 关S8仅用于Vout-(2/3)Vin的场合。因此，若电路不需要产生此等输 出，就可将对应的路径与开关省略。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，以上所述，仅为使本领域 技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。对于本领域技术人员，当可在本发明概念之内，立即思及各种等效变 化。例如，某些路径与开关可以省略，或以其它方式连接。故凡依本 发明的概念与精神所之所为均等变化或修饰，均应包括于本发明的权 利要求范围内。
权利要求
1. 一种电荷泵降压电路，其特征在于，包含三个电容，并具有三个工作时相，在其第一时相中三个电容的跨压总和等于输入电压；第二时相中第二电容与第三电容的跨压相等；在第三时相中，第一电容与第二电容的跨压差值等于第三电容的跨压，且第三电容的跨压为该降压电路的输出电压。
2. —种电荷泵降压电路，其特征在于，包含输入端、输出端、三个电容，其中第一电容的阳极经第一开关与输入端电连接；第一电容的阳极经第二开关与第二电容的阳极电连接；第一电容的阴极经第三 开关与第二电容的阳极电连接；第一电容的阴极经第四开关与第二电 容的阴极电连接；第二电容的阳极经第五开关与第三电容的阳极电连 接；第二电容的阴极经第六开关与第三电容的阳极电连接；第二电容 的阴极经第七开关与第三电容的阴极电连接；第三电容的阴极接地。
3. 如权利要求2所述的电荷泵降压电路，其中，该第一电容的阴 极经第八开关而接地。
4. 如权利要求2所述的电荷泵降压电路，其中，第一电容的阳极 经第九开关与第三电容的阳极电连接。
5. 如权利要求3所述的电荷泵降压电路，其中，其具有三个工作 时相，在其第一时相中三个电容串联；第二时相中第二电容与第三电 容并联；在第三时相中，第一电容与第二电容反向串联，且该反向串 联电路与第三电容并联。
6. 如权利要求2所述的电荷泵降压电路，其中，第一电容的阳极 经第九开关与第三电容的阳极电连接，该第一电容的阴极经第八开关 而接地，且电路输出端的电压为输入端电压的IX, (1/2)X， (1/3)X, (1/4)X，或(2/3)X。
7. —种电荷泵降压方法，其特征在于，包含 提供三个电容；在第一时相中使三个电容的跨压总和等于输入电压； 在第二时相中第二电容与第三电容的跨压相等；以及在第三时相中，第一电容与第二电容的跨压差值等于第三电容的 跨压，其中第三电容的跨压为该降压电路的输出电压。
8. —种电荷泵降压方法，其特征在于，包含 提供输入端、输出端、和三个电容；使该三个电容在不同时段中以不同的方式电连接；以及 通过不同连接方式，将其中一个电容上的跨压调整为(1/4)倍输入 端电压。
9.如权利要求8所述的电荷泵降压方法，其中，该电容上的跨压 除可调整为(l/4)倍输入端电压外，尚可调整成以下之一O或多者l倍 输入端电压，(1/2)倍输入端电压，(1/3)倍输入端电压，或(2/3)倍输入端 电压。
全文摘要
本发明提出一种电荷泵降压电路，包含三个电容，并具有三个工作时相，在其第一时相中三个电容的跨压总和等于输入电压；第二时相中第二电容与第三电容的跨压相等；在第三时相中，第一电容与第二电容的跨压差值等于第三电容的跨压，且第三电容的跨压为该降压电路的输出电压。
文档编号H02M3/04GK101465599SQ20071016006
公开日2009年6月24日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者朱冠任, 林水木, 陈健生, 黄宗伟 申请人:立锜科技股份有限公司