电源电路的制作方法

专利名称：电源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源电路，特别地涉及一种输出恒压的电源电路。
背景技术：
使用电容器的电荷泵型电源电路被用于在安装于诸如移动电话这样的移动终端 中的天线开关IC(集成电路)、液晶驱动器IC等等中。这是因为使用电容器的电荷泵型电 源电路具有包括引起小噪声并且要求有少量的外部组件的优点。此电源电路被提供有来自于电池的电池电压，并且根据电池电压生成所想要的电 压(例如，士2.5V)。因此，期待的是，电源电路能够在从电池电压高(当电池被完全地充 电，例如，3. 6V时)到电池电压低(当电池几乎被耗尽，例如，大约2V时)的广范围内进行 操作。此外，由于电源电路被安装在天线开关IC和液晶驱动器IC中，还期待它们占据尽可 能地小的面积。为此电荷泵型电源电路已经提出各种构造(日本未经审查的专利申请公开 No. 2005-176513,2007-202267,2005-20922 以及 2006-158132)。在下文中参考附图解 释根据日本未经审查的专利申请公开No. 2005-176513,2007-202267,2005-20922以及 2006-158132的电源电路的构造和操作。首先，解释根据日本未经审查的专利申请公开No. 2005-176513的电源电路的构 造。图6是根据日本未经审查的专利申请公开No. 2005-176513的电源电路600的电路 图。电源电路600是由电荷泵电路61和调节器电路62构成。电荷泵电路61包括升压电 容器C61、平滑电容器C62、开关T61至T64、以及反相器INV61。开关T61、升压电容器C61、 开关T62被串联地连接在供应电压Vbatei和接地之间。开关T63的一端被连接至供应电 压Vbatei并且另一端被连接至升压电容器C61的负侧端子。开关T64的一端被连接至升 压电容器C61的正侧端子并且另一端被连接至电压Vcp61。平滑电容器C62被连接在电压 Vcp61和接地之间。时钟CLK 61被输入到开关T61和T62的控制端子。时钟CLK 61还被 输入到反相器INV61，并且反相器INV61将时钟CLK 61的反相信号输出到开关T63和T64 的控制端子。调节器电路62包括运算放大器0PAMP61、电阻器R61和R62、以及平滑电容器 C63。电压Vcp61被连接至运算放大器0PAMP61作为电源。运算放大器0PAMP61的输出端 子被连接至电阻器R61和输出电压Vout61。电阻器R62被连接在电阻器R61和接地之间。 平滑电容器C63被连接在输出电压Vout61和接地之间。此外，基准电压Vr61以及电阻器 R61和R62之间的电压被输入到运算放大器0PAMP61。接下来，解释电源电路600的操作。在电源电路600中，当时钟CLK61处于高电 平(充电时段)时，开关T61和T62被接通并且开关T63和T64被断开。结果，供应电压Vbate 1被提供给升压电容器C61并且因此升压电容器C61被充电。另一方面，当时钟CLK61 处于低电平(放电时段)时，开关T61和T62被断开并且开关T63和T64被接通。结果， 通过将升压电容器C61的充电电压(=Vbat61)添加到供应电压Vbat61获得的电压(= Vbat61X2)被施加给平滑电容器C62并且因此平滑电容器C62被充电。调节器电路62通 过使用电压Vcp61作为电源生成输出电压Vout61( = (1+R61/R62) XVr61)。在电源电路600 中，例如，当 Vbat61 = 2V, Vr61 = 1. 25V，并且 R61/R62 = 1 时， 电压Vcp61被表达为“Vcp61 = Vbat61 X 2 = 4V”。因此，电压Vout61被获得为“Vout61 = (1+R61/R62) XVr61 = 2. 5V”。此外，例如，当 Vbat61 = 3. 6V,Vr61 = 1. 25V，并且 R61/R62 =1时，电压Vcp61被表达为“Vcp61 = Vbat61 X 2 = 7. 2V”。因此，电压Vout61被获得为 "Vout61 = (1+R61/R62) XVr61 = 2. 5V，，。接下来，解释根据日本未经审查的专利申请公开No. 2007-202267的电源电路。图 7是根据日本未经审查的专利申请公开No. 2007-202267的电源电路700的电路图。电源电 路700是由电荷泵电路71和调节器电路72构成。通过将图6中所示的电荷泵电路61的 供应电压Vbatei替换为从调节器电路72输出的电压Vreg71获得电荷泵电路71。此外，在 电荷泵电路71中，电荷泵电路61的电压Vcp61被替换为输出电压Vout71。通过将运算放 大器0PAMP61的电源从电压Vcp61变成供应电压Vbat71获得调节器电路72。其它的构造 和操作与图6中所示的电源电路600的相类似，并且因此它们的解释被省略。在电源电路700 中，例如，当 Vbat71 = 2V，Vr61 = 0. 625V，并且 R61/R62 = 1 时， 电压 Vreg71 被表达为"Vreg71 = (1+R61/R62) XVr61 = 1.25V，，。因此，获得电压 Vout61， "Vout61 = Vreg71X2 = 2. 5V，，。此夕卜，例如，当 Vbat71 = 3. 6V,Vr61 = 0. 625V，并且 R61/ R62 = 1 时，获得电压 Vreg71 为"Vreg71X2 = 2. 5V，，。日本未经审查的专利申请公开No. 2005-20922提出没有使用任何调节器的电源 电路(日本未经审查的专利申请公开No. 2005-20922的图1)。图8是根据日本未经审查 的专利申请公开No. 2005-20922的电源电路800的电路图。电源电路800是由电荷泵电 路81、比较电路82、以及控制电路83组成。在电荷泵电路81中，图6中所示的电荷泵电路 61的反相器INV61被移到控制电路83中作为反相器INV81。此外，开关T61和升压电容器 C61之间的电压被输出到比较电路82。从控制电路83输出的信号被输入到开关T61和T62 的控制端子。其它的构造与图6中所示的电荷泵电路61的相类似，并且因此它的解释被省 略。比较电路82包括比较器C0MP81。比较器C0MP81接收从电荷泵电路81输出的基准电 压Vr81和电压V81，并且将输出V82输出到控制电路83。控制电路83包括AND块AND81 和反相器INV81。时钟CLK81被输入到AND块AND81。此外，输出V82通过电平位移LS81 被输入到AND块AND81。然后，AND块AND81将信号输出到开关T61和T62的控制端子。反 相器INV81接收时钟CLK81，并且将时钟CLK81的反相信号输出到开关T63和T64的控制端 子。接下来，解释电源电路800的操作。在电源电路800中，当时钟CLK81处于高电平 并且比较电路82的输出V82处于高电平(充电时段)时，开关T61和T62被接通并且开关 T63和T64被断开。结果，供应电压Vbat61被施加给升压电容器C61并且因此升压电容器 C61被充电。另一方面，当时钟CLK81处于低电平(放电时段)时，开关T61和T62被断开 并且开关T63和T64被接通。结果，通过将电压V81添加到供应电压Vbat61获得的电压被施加给平滑电容器C62并且因此平滑电容器C62被充电。在充电时段期间，通过比较器 C0MP81将电压V81与基准电压Vr81进行比较。然后，当(电压V81) < (基准电压Vr81) 时，高电平被输出作为电压V82。当(电压V81) ^ (基准电压VrSl)时，低电平被输出作 为电压V82。另一方面，当比较器C0MP81的输出V82处于高电平时，控制电路83的AND块 AND81的输出变成高电平并且因此充电被继续。当比较器C0MP81的输出V82处于低电平 时，AND块AND81的输出变成低电平并且因此充电被停止。这样，电压V81被充电到等于基 准电压Vr81的电压。通过重复此处理，输出电压Vout61( = Vbat61+V81)被生成。在电源电路800中，例如，当Vbat61 = 2V并且Vr81 = 0. 5V时，升压电容器C61 被充电到0. 5V。这是因为，在充电时段中的V81彡0. 5V的范围内，比较器C0MP81的输出 被从高电平变成低电平并且因此对升压电容器C61的充电被停止。结果，获得电压Voutei 为"Vout61 = Vbat61+0. 5V = 2. 5V”。此外，例如，当 Vbat61 = 1. 25V 并且 Vr81 = 1. 25V 时，升压电容器C61被充电到1. 25V。结果，获得电压Vout61为“Vout61 = Vbat61+1. 25V =2. 5V”。此外，日本未经审查的专利申请公开No. 2006-158132公布一种电源电路，该电源 电路是由被连接在两极中的电荷泵电路和选择信号生成电路组成(日本未经审查的专利 申请公开No. 2006-158132的图1)。在该电源电路中，第一级电荷泵将供应电压增加到2 倍。此外，选择信号生成电路监测供应电压。第二级电荷泵进一步增加通过第一级电荷泵 将供应电压增加到2倍获得的电压以生成是供应电压的3或4倍的电压。即，当供应电压 低于预定的值时此电源电路将供应电压增加到4倍，并且当供应电压高于预定的值时将供 应电压增加到3倍。这样，能够限制被施加给此电源电路的最大电压并且从而减小被要求 用于在电源电路中使用的组件的最大耐受电压。

发明内容
本发明已经发现下述问题。在图6中所示的电源电路600中，当要在 "2V彡Vbat61彡3. 6V”的范围内获得被表达为“Vout61 = 2. 5V”的电压Vout61时，如上所 述电压Vcp61被表达为“4V ( Vcp61 ( 7. 2V”。因此，随着供应电压增加，调节器电路的电 源电压增加到高于必要的水平。结果，功率消耗增加。此外，由于电源电路要求有调节器电 路，所以电路的规模比较大。因此，当要求减小尺寸时此电源电路是不适合的。在图7中所示的电源电路700中，当供应电压被进一步减小时出现另一问题。例 如，当通过Vbat71 = 1.5V的条件获得被表达为“Vout71 = 2. 5V”的电压Vout71时，从调 节器电路72输出的电压Vreg71( = 1. 25V)和供应电压Vbat71 ( = 1. 5V)之间的电压差变 成零。结果，引起另一问题，即，不能够获得被表达为“Vreg71 = 1.25V”的电压Vreg71。此 外，与图6中所示的电源电路600 —样，电源电路700还要求有调节器电路。因此，电路的 规模比较大，因此当要求减小尺寸时电源电路不合适。在图8中所示的电源电路800中，假定供应电压Vbat61被表达为“Vbat61 = 3. 6V” 的情况。在这样的情况下，即使对升压电容器C61充电的电压是0V，输出电压Voutei也被表 达为“Vout61 = 3. 6V”。因此，不能够获得所想要的电压2. 5V。S卩，在电源电路800中存在 下述问题，假设Vout代表所想要的电压，电源电路800仅能够在Vout/2 ^ Vbat61 ^ Vout 的范围内正确地操作。此外，为了不管供应电压Vbatei中的变化将输出电压Voutei保持在恒压，必须改变基准电压VrSl。在日本未经审查的专利申请公开No. 2006-158132中公布的电源电路中，供应电 压被简单地增加到3或者4倍。结果，输出电压根据供应电压进行波动。因此，电源电路不 能够被用作稳定的电源。本发明的第一示例性方面是电源电路，包括电荷泵电路，该电荷泵电路包括第一 和第二电容器；和控制电路，该控制电路控制第一和第二电容器的充电电压，其中电源电路 基于第一电容器的充电电压和第二电容器的充电电压输出恒定输出电压。上述的电源电路包括充电电压被控制的两个电容器。这样，即使被用于对电容器 中的一个进行充电的电压对于所想要的输出电压是不足够的，通过添加其它电容器的充电 电压生成所想要的电压。这样，即使供应电压在广范围内进行波动，也能够获得恒定的输出 电压。本发明能够提供一种电源电路，即使当供应电压在广范围内进行波动时，该电源 电路也能够提供恒定输出电压，并且能够减小尺寸。


结合附图，根据某些示例性实施例的以下描述，以上和其它示例性方面、优点和特 征将更加明显，其中图1是根据本发明的第一示例性实施例的电源电路的电路图；图2是示出根据本发明的第一示例性实施例的电源电路的操作的图；图3是示出根据本发明的第一示例性实施例的电源电路的操作的图；图4是根据本发明的第二示例性实施例的电源电路的电路图；图5是根据比较示例1的电源电路的电路图；图6是在日本未经审查的专利申请公开No. 2005-176513中公布的电源电路的电 路图；图7是在日本未经审查的专利申请公开No. 2007-202267中公布的电源电路的电 路图；以及图8是日本未经审查的专利申请公开No. 2005-20922中公布的电源电路的电路图。
具体实施例方式在下文中，参考附图解释根据本发明的示例性实施例。[第一示例性实施例]首先，解释根据本发明的第一示例性实施例的电源电路。图1是根据本发明的第 一示例性实施例的电源电路100的电路图。电源电路100包括电荷泵电路la、比较操作电 路2、以及开关控制电路3a。电荷泵电路Ia包括开关Tl、开关T3至T8、升压电容器Cl、升压电容器C2、以及平 滑电容器C3。开关Tl和升压电容器Cl被串联地连接在供应电压Vbatl和接地之间。此 外，开关T3、升压电容器C2、以及开关T4也被串联地连接在供应电压Vbatl和接地之间。开 关T5被连接在升压电容器Cl的正侧端子和升压电容器C2的负侧端子之间。开关T6被连接在升压电容器C2的正侧端子和输出电压Voutl之间。平滑电容器C3被连接在输出电压 Voutl和接地之间。开关T7被连接在升压电容器Cl的正侧端子和比较操作电路2之间。 开关T8被连接在升压电容器C2的正侧端子和比较操作电路2之间。此外，开关T1、T3、T5、 以及Τ6的控制端子被连接至开关控制电路3a。时钟CLKl被输入到开关T4、T7以及Τ8的 控制端子。注意，在本示例中，升压电容器Cl的正侧端子处的电压被定义为“电压VI”并且 升压电容器C2的正侧端子处的电压被定义为“电压V2”。比较操作电路2包括电阻器Rl至R4以及比较器COMPl和CM0P2。比较器COMPl的 输入端子中的一个被连接至电阻器Rl和R2的一端并且另一个输入端子被连接至基准电压 Vrl0电阻器Rl的另一端被连接至开关Τ7。电阻器R2的另一端被连接至供应电压Vbatl。 比较器C0MP2的输入端子中的一个被连接至电阻器R3和R4的一端并且另一个输入端子被 连接至基准电压Vrl。电阻器R3的另一端被连接至开关T8。电阻器R4的另一端被连接至 接地。比较器COMPl将输出V4输出到开关控制电路3a并且比较器C0MP2将输出V6输出 到开关控制电路3a。注意，电阻器Rl至R4具有关系“R1 = R2”和“R3 = R4”。开关控制电路3a包括AND块ANDl、AND块AND2、以及反相器INVl。AND块ANDl接 收时钟CLKl，并且还接收通过电平位移LSl的输出V4，并且将信号输出到开关Tl的控制端 子。AND块AND2接收时钟CLKl，并且还接收通过电平位移LS2的输出V6，并且将信号输出 到开关T3的控制端子。反相器INVl接收时钟CLKl并且将时钟CLKl的反相信号输出到开 关T5和T6。接下来，解释电源电路100的操作。在电源电路100中，当时钟CLKl处于高电平 并且比较操作电路2的两个输出(输出V4和V6)处于高电平时，AND块ANDl和AND2的输 出变成高电平。结果，开关T1、T3以及T4被接通，并且开关T5和T6被断开。因此，供应电 压Vbatl被提供给升压电容器Cl和C2(充电时段)。另一方面，当时钟CLKl处于低电平 时，开关T1、T3以及Τ4被断开，并且开关Τ5和Τ6被接通。结果，在升压电容器Cl和C2中 充电的电压的总和对平滑电容器C3进行充电(放电时段)。通过重复这些充电时段和放电 时段，输出电压Voutl被生成。在将电源电路100的所想要的输出电压定义为“输出电压Vout”的同时，在下面讨 论Vrl =Vout/2的情况作为示例。在充电时段期间，在升压电容器Cl中充电的电压Vl通 过开关T7被施加给电阻器R1。这时，由于Rl = R2，所以通过下面的等式(1)来表达电阻器Rl和R2之间的连接 点处的电压V3。V3 = (Vl+Vbatl)/2 (1)当V3 < Vrl时，比较器COMPl的输出V4变成高电平并且通过电平位移LSl被输 入到AND块AND1。结果，AND块ANDl的输出变成高电平并且从而继续对升压电容器Cl的 充电。当V3彡Vrl时，比较器COMPl的输出V4变成低电平并且通过电平位移LSl被输 入到AND块AND1。因此，开关Tl被断开并且因此停止对升压电容器Cl的充电。这时，通过 下面的等式⑵和⑶来表达升压电容器Cl的充电电压。Vrl = Vout/2 = V3 = (VI+Vbat 1)/2 (2)Vl = Vout-Vbatl (3)8
因此，当Vout > Vbatl时，升压电容器Cl被充电到在所想要的电压与供应电压之 间的差分电压(Vout-Vbatl)。另一方面，当Vout ^ Vbatl时，在操作(VI = VO)开始之后 立即保持关系“V3彡Vrl”。因此，输出V4变成低电平并且因此开关Tl被断开。因此，升压 电容器Cl没有被充电。此外，在充电时段期间，在升压电容器C2中充电的电压V2通过开关T8被施加给 电阻器R3。由于R3 = R4，所以通过下面的等式(4)来表达电阻器R3和R4之间的连接点 处的电压V5。V5 = V2/2 (4)当V5 < Vrl时，比较器C0MP2的输出V6变成高电平并且通过电平位移LS2被输 入到AND块AND2。结果，AND块AND2的输出变成高电平并且因此继续对升压电容器C2的 充电。当V5彡Vrl时，比较器C0MP2的输出V6变成低电平并且通过电平位移LS2被输 入到AND块AND2。结果，AND块AND2的输出变成低电平。因此，开关T3被断开并且因此停 止对升压电容器C2的充电。这时，通过下面的等式( 和(6)来表达升压电容器C2的充 电电压。Vrl = Vout/2 = V5 = V2/2 (5)V2 = Vout (6)因此，当Vout > Vbatl时，关系“V5 < Vrl”始终保持。因此，输出V6始终处于高 电平。因此，在充电时段期间升压电容器C2被充电并且它的充电电压变成供应电压Vbatl。 另一方面，当Vout ^ Vbatl时，升压电容器C2被充电到所想要的电压Vout 1。另一方面，在放电时段期间，升压电容器Cl的充电电压(Vl)和升压电容器C2的 充电电压m的总和被施加给平滑电容器C3。通过重复此过程，输出电压Voutl变成所想 要的输出电压Vout。S卩，当Vout SVbatl时，通过下面的等式(7)来表达输出电压Voutl。Voutl = O+Vout = Vout (7)此外，当Vout > Vbatl时，通过下面的等式(8)来表达输出电压Voutl。Voutl = Vout-Vbat 1+Vbatl = Vout (8)(在 Vout/2 ^ Vbatl 的条件下)图2和图3是示出电源电路100的操作的图。示例性假设Vout = 2. 5V并且Vrl = 1. 25V而绘制图2和图3。此外，图2示出Vbatl = 2V的情况，并且图3示出Vbatl ^ 2. 5V 的情况。在图2中，电压Voutl被表达为“Voutl = 0. 5V+2. OV = 2. 5V”。在图3中，电压 Voutl被表达为“Voutl = OV+2. 5V = 2. 5V”。因此，在两种情况下都获得电压Voutl为 "Voutl = 2. 5V”。S卩，在电源电路100中，(与图1中的比较操作电路2和开关控制电路3a相对应 的)控制电路作用使得控制电荷泵电路的两个升压电容器(图1的升压电容器Cl和升压 电容器C2)的充电电压。通过这两个升压电容器，即使被用于对升压电容器中的一个进行 充电的电压对于所想要的输出电压是不足够的，通过添加其它的升压电容器的充电电压来 生成所想要的电压。因此，根据此构造，只要供应电压等于或者高于所想要的电压的一半就能够永远获得恒定输出电压。即，能够实现一种电源电路，即，即使当供应电压在广范围内波动时该 电源电路也能够提供恒定输出电压。此外，不需要根据供应电压中的改变来切换电路。此 外，由于没有使用调节器电路，所以能够减小电路规模。此外，尽管解释了其中两个升压电容器被提供在电源电路100中的示例，但是升 压电容器的数目不限于两个。即，在本电源电路中，还可以采用其它的构造，其中，η个升压 电容器(η是等于或者大于3的整数)被提供并且通过添加升压电容器中的每一个的充电 电压而生成所想要的输出电压。在这样的情况下，只要供应电压等于或者高于所想要的电 压的1/η，电源电路就能够在广范围内进行操作。[第二示例性实施例]接下来，解释根据本发明的第二示例性实施例的电源电路的构造。图4是示出根 据本发明的第二示例性实施例的电源电路200的构造的电路图。电源电路200包括电荷泵 电路lb、比较操作电路2、以及开关控制电路北。与图1中所示的相比较，电荷泵电路Ib进一步包括开关T2、开关T9、开关T10、输 出电压Vout2、以及平滑电容器C4。开关T2被连接在升压电容器Cl和接地之间。开关T9 的一端被连接至升压电容器Cl的负侧端子并且另一端被连接至输出电压Vout2。开关TlO 的一端被连接至升压电容器C2的正侧端子并且另一端被连接至接地。平滑电容器C4被 连接在输出电压Vout2和接地之间。开关T2的控制端子被连接至开关控制电路北。时钟 CLK2被输入到开关T6的控制端子，并且时钟CLK3被输入到开关T9和TlO的控制端子。其 它的构造与图1中所示的电荷泵电路Ia的相类似，并且因此它的解释被省略。比较操作电路2与图1中所示的相类似，并且因此它的解释被省略。与图1中所示的相比较，开关控制电路北包括另外的OR块0R1。OR块ORl接收 时钟CLKl和CLK2，并且将信号输出到开关T2的控制端子。其它的构造与图1中所示的开 关控制电路3a的相类似，并且因此它的解释被省略。接下来，解释电源电路200的操作。在电源电路200中，当时钟CLK1、CLK2以及 CLK3分别处于高、低以及低电平，并且比较操作电路2的两个输出(输出V4和V6)都处于 高电平时，AND块ANDl和AND2以及OR块ORl的输出变成高电平。结果，开关T1、T2、T3以 及Τ4被接通，并且开关Τ5、Τ6、Τ9以及TlO被断开。因此，供应电压Vbatl被提供给升压电 容器Cl和C2(充电时段)。在接下来的时序，当时钟CLKl和CLK3变成低电平并且时钟CLK2变成高电平时， 开关T1、T3、T4、T9以及TlO被断开并且开关Τ2、Τ5以及Τ6被接通。结果，在升压电容器 Cl和C2中充电的电压的总和被施加给平滑电容器C3(放电时段1)。在接下来的时序，当时钟CLKl变成高电平并且时钟CLK2和CLK3变成低电平时， 电源电路再次改变成充电时段。在接下来的时序，当时钟CLKl和CLK2变成低电平并且时钟CLK3变成高电平时， 开关Tl、T2、T3、T4以及T6被断开并且开关T5、T9以及TlO被接通。结果，在升压电容器 Cl和C2中充电的电压的总和的反相电压被施加给平滑电容器C4(放电时段2)。通过重复上述充电时段、放电时段1、充电时段、以及放电时段2的周期，输出电压 Voul和输出电压Vout2被生成。如上所述，输出电压Vout2变成输出电压Voutl的反相电 压。
在将电源电路200的所想要的输出电压定义为“输出电压Vout ”的同时，在下面讨 论Vrl =Vout/2的情况作为示例。在充电时段期间，在升压电容器Cl中充电的电压Vl通 过开关T7被施加给电阻器R1。与第一示例性实施例相类似，充电电压被控制，使得通过上 述的等式C3)来表达升压电容器Cl的充电电压。因此，与第一示例性实施例相类似，当Vout > Vbatl时，升压电容器Cl被充电到 在所想要的电压与供应电压之间的差分电压(Vout-Vbatl)。另一方面，当Vout SVbatl 时，升压电容器Cl没有被充电。此外，在充电时段期间，在升压电容器C2中充电的电压V2通过开关T8被施加给 电阻器R3。这时，通过上述的等式(6)来表达升压电容器C2的充电电压。因此，与第一示例性实施例相类似，当Vout > Vbatl时，升压电容器C2被充电到 电压Vbat 1。另一方面，当Vout ^ Vbatl时，升压电容器C2被充电到所想要的电压Vout。在放电时段1中，与第一示例性实施例相类似，输出电压Vout变成所想要的输出 电压Vout。当Vout SVbatl时，通过上述的等式(7)来表达电压Voutl。当Voutl > Vbatl 时，通过上述的等式(8)来表达电压Voutl。在放电时段2中，连接与放电时段1中的相反。因此，当Vout SVbatl时，通过下 面的等式(9)来表达电压Vout2。Vout2 = -O-Vout = -Vout (9)此外，当Voutl > Vbatl时，通过下面的等式(10)来表达电压Vout2。Vout2 = -(Vout-Vbatl)-Vbatl = -Vout(IO)(在VoWbatl的条件下)S卩，电源电路200能够提供与图1中所示的电源电路100相类似的输出电压。此 外，还能够获得所想要的输出电压的反相输出电压。此外，根据此构造，能够减少外部组件的数目和端子的数目。此构造中的外部组件 的数目是4个电容器(端子的数目是8)。与此相反，为了通过使用图6中所示的电源电路 600获得与电源电路200相类似的输出电压，有必要形成下面描述的图5中所示的电源电 路。在图5中所示的电源电路中，外部组件的数目是5个电容器(端子的数目是10)。因 此，根据示例性实施例的构造，由于能够减少外部组件的数目，所以鉴于电源电路的成本和 尺寸的减小，是有利的。此外，尽管解释了其中两个升压电容器被提供在电源电路200中的示例，但是与 图1中所示的电源电路100的情况一样，升压电容器的数目不限于两个。S卩，在本电源电路 中，还可以采用其它的构造，η个升压电容器(η是等于或者大于3的整数)被提供并且通 过添加升压电容器中的每一个的充电电压生成所想要的输出电压。在这样的情况下，只要 供应电压等于或者高于所想要的电压的1/η，电源电路就能够在广范围内进行操作。[比较示例1]在下文中，示出相对于根据第二示例性实施例的电源电路200的比较示例，并且， 通过此，进行补充解释以解释通过电源电路200实现的要被布置的电容器的数目的减小的 有利效果。根据比较示例1的电源电路是如下的电源电路，即，通过使用图6中所示的电源 电路600，即使在“(所想要的电压m <供应电压”的条件下，所述电源电路也能够进行操 作。图5是根据比较示例1的电源电路300的电路图。电源电路300包括电荷泵电路61、调节器电路62、以及电荷泵电路51。注意，电荷泵电路61和调节器电路62具有与图6中 所示的前面解释的电源电路600相类似的构造，并且因此它们的解释被省略。在电荷泵电路51中，开关T51、升压电容器C51以及开关T52被串联地连接于在调 节器电路62中生成的输出电压Voutei和接地之间。开关T53的一端被连接至升压电容器 C51的正侧端子并且另一端被连接至接地。开关T54的一端被连接至升压电容器C51的负 侧端子并且另一端被连接至输出电压Vout51。平滑电容器C52被连接在输出电压Vout51 和接地之间。时钟CLK 61被输入到开关T51和T52的控制端子。从反相器INV61提供的 时钟CLK 61的反相信号被输入到开关T53和T54的控制端子。接下来，解释电源电路300的操作。注意，电荷泵电路61和调节器电路62执行 与电源电路600相类似的操作，并且因此它们的解释被省略。即，在重点关注电荷泵电路 51的操作的同时进行下述解释。在电荷泵电路51中，当时钟CLK 61处于高电平时，开关 T51和T52被接通并且开关T53和TM被断开。结果，升压电容器C51被充电到输出电压 Vout61(充电时段)。当时钟CLK 61处于低电平时，开关T51和T52被断开并且开关T53和TM被接 通。结果，在升压电容器C51充电的输出电压Voutei的反相电压被输出作为输出电压 Vout51(放电时段)。S卩，根据此构造，与图4中所示的电源电路200的情况一样，能够同时输出所想要 的输出电压和所想要的输出电压的反相电压。然而，在此构造中，要求有5个电容器，即，5个外部组件。因此，与图4中所示的电 源电路200相比较，更大量的组件是必要的。另外，由于电源电路300包括另外的电荷泵电 路以及调节器电路，所以电路规模能够变得更大。因此，要被布置在电源电路300中的电容器的数目比电源电路200的大1。S卩，根 据电源电路200，与传统的电源电路相比较，能够减小要被布置的电容器的数目。注意，本发明不限于上述的示例性实施例，并且在不脱离本发明的精神和范围的 情况下，能够进行各种修改。本领域的技术人员能够根据需要组合第一和第二示例性实施例。虽然已经按照若干示例性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解， 本发明可以在所附的权利要求的精神和范围内进行各种修改，并且本发明并不限于上述的 示例。此外，权利要求的范围不受到上述的示例性实施例的限制。此外，应当注意的是，申请人意在涵盖所有权利要求要素的等价，即使在后期的审 查过程中进行过修改亦是如此。
权利要求
1.一种电源电路，包括电荷泵电路，所述电荷泵电路包括第一和第二电容器；和 控制电路，所述控制电路控制所述第一和第二电容器的充电电压， 其中所述电源电路基于所述第一电容器的充电电压和所述第二电容器的充电电压来 输出一恒定的输出电压。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其中， 所述电荷泵电路被提供有供应电压，并且当所述供应电压低于所述输出电压时，添加所述第一电容器的充电电压和所述第二电 容器的充电电压来输出所述输出电压。
3.根据权利要求2所述的电源电路，其中，所述第一电容器被充电至在所述输出电压和所述供应电压之间的差分电压，并且 所述第二电容器被充电至所述供应电压。
4.根据权利要求2所述的电源电路，其中，当所述供应电压等于或者高于所述输出电 压时，所述第一电容器和所述第二电容器中的任意一个被充电到所述输出电压，并且 被充电的第一电容器或者第二电容器的充电电压被输出作为所述输出电压。
5.根据权利要求1所述的电源电路， 其中所述电荷泵电路进一步包括第一开关，所述第一开关控制所述第一电容器的充电电压；和 第二开关，所述第二开关控制所述第二电容器的充电电压，并且 其中所述控制电路通过控制所述第一开关的打开/闭合而控制所述第一电容器的充 电电压，并且所述控制电路通过控制所述第二开关的打开/闭合而控制所述第二电容器的充电电压。
6.根据权利要求5所述的电源电路，其中，当所述供应电压低于所述输出电压时， 所述第一开关被闭合使得开始所述第一电容器的充电，并且所述第二开关被闭合使得开始所述第二电容器的充电，当所述第一电容器的充电电压达到在所述输出电压和所述供应电压之间的差分电压 时，所述第一开关被打开使得停止所述第一电容器的充电，并且 所述第二电容器被充电至所述供应电压。
7.根据权利要求5所述的电源电路，其中，当所述供应电压等于或者高于所述输出电 压时，所述第一开关被打开使得不对所述第一电容器充电，并且 所述第二开关被闭合使得开始所述第二电容器的充电，当所述第二电容器的充电电压达到所述输出电压时，所述第二开关被打开使得停止所 述第二电容器的充电。
8.根据权利要求1所述的电源电路，进一步包括第三开关，所述第三开关被连接在第 一正侧端子和第二负侧端子之间，所述第一正侧端子是所述第一电容器的正侧端子，所述 第二负侧端子是所述第二电容器的负侧端子，并且通过所述控制电路控制所述第三开关，其中第一负侧端子或者第二正侧端子被连接至接地，所述第一负侧端子是所述第一电容器 的负侧端子，并且所述第二正侧端子是所述第二电容器的正侧端子，通过闭合所述第三开关，所述第一正侧端子被连接至所述第二负侧端子， 当所述第一负侧端子被连接至接地时，所述第二正侧端子处的电压变成所述输出电 压，并且当所述第二正侧端子被连接至接地时，所述第一负侧端子处的电压变成所述输出电压 的反相电压。
9.根据权利要求8所述的电源电路， 其中所述电荷泵电路进一步包括第三电容器，所述第三电容器被连接在所述第一负侧端子和接地之间；和 第四电容器，所述第四电容器被连接在所述第二正侧端子和接地之间，并且 其中从所述第一负侧端子和所述第二正侧端子输出两个电压，所述两个电压具有与所 述输出电压相同的幅值并且彼此反相。
10.根据权利要求1所述的电源电路，进一步包括第四开关，所述第四开关被连接在第 一负侧端子和第二正侧端子之间，所述第一负侧端子是所述第一电容器的负侧端子，所述 第二正侧端子是所述第二电容器的正侧端子，并且通过所述控制电路控制所述第四开关， 其中，第一正侧端子或者第二负侧端子被连接至接地，所述第一正侧端子是所述第一电容器 的正侧端子，并且所述第二负侧端子是所述第二电容器的负侧端子，通过闭合所述第四开关，使得所述第一负侧端子被连接至所述第二正侧端子， 当所述第一正侧端子被连接至接地时，所述第二负侧端子处的电压变成所述输出电压 的反相电压，并且当所述第二负侧端子被连接至接地时，所述第一正侧端子处的电压变成所述输出电压。
11.根据权利要求10所述的电源电路， 其中所述电荷泵电路进一步包括第五电容器，所述第五电容器被连接在所述第一正侧端子和接地之间；和 第六电容器，所述第六电容器被连接在所述第二负侧端子和接地之间，并且 其中，从所述第一正侧端子和所述第二负侧端子输出两个电压，所述两个电压具有与 所述输出电压相同的幅值并且彼此反相。
全文摘要
本发明涉及一种电源电路。根据本发明的电源电路包括电荷泵电路和控制电路。电荷泵电路包括第一和第二电容器。控制电路控制第一和第二电容器的充电电压。这样，电源电路基于第一和第二电容器的充电电压输出恒定输出电压。
文档编号H02M3/07GK102044963SQ20101051069
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月13日 优先权日2009年10月19日
发明者外村文男 申请人:瑞萨电子株式会社