一种电荷泵的制作方法

本公开是有关于一种电荷泵，特别是指一种以交叠时序控制来取代稳压电容的电荷泵。

背景技术：

现有技术应用于行动装置中的电荷泵的输出端需要额外增加一稳压电容撑住电压，以避免被所驱动的负载瞬间抽垮电量，所导致的缺点就是增加元件成本，因此，如何在成本的考量下减少所使用的元件，而是未来电荷泵的研究方向。

技术实现要素：

因此，本公开之第一目的，即在提供一种利用交叠时序控制以维持输出端的电压避免瞬间抽垮电量的电荷泵。

于是，本公开电荷泵，包含一输出端、一第一单元及一第二单元。

第一单元电连接该输出端，且接收一第一电压及一第二电压，且受控制以传输一第一输出电压到该输出端，该第一输出电压大小相关于该第二电压与该第一电压的差值。

第二单元电连接该输出端，且接收一第一电压(VSP)及一第二电压(GND)，且受控制以传输一第二输出电压到该输出端，该第二输出电压大小相关于该第二电压与该第一电压的差值。

其中，该第一输出电压传输到该输出端的时间的一部份交集于该第二输出电压传输到该输出端的时间的一部份。

本公开之第二目的，即在提供一种时序控制方法，由一电荷泵所执行，该时序控制方法包括：

(A)利用该第二控制信号及第五控制信号，分别使该第二开关的导通时间的一部分重叠于该第五开关导通时间的一部分。

(B)利用该第四控制信号及第七控制信号，分别使该第四开关的导通时间的一部分重叠于该第七开关导通时间的一部分。

本公开之功效在于：可以在输出端移除稳压电容以节省元件成本。

附图说明

本公开之其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是本公开无需稳压电容的电荷泵之一实施例的一电路图；

图2是该实施例的一时序图；

图3是该实施例的一重叠时序图；

图4是该实施例操作于第一模式的一电路图；

图5是该实施例操作于第二模式的一电路图；

图6是该实施例操作于第三模式的一电路图；

图7是该实施例操作于第四模式的一电路图；

图8是该实施例操作于第五模式的一电路图。

附图符号说明

1 第一单元

S1 第一开关

S2 第二开关

S3 第三开关

S4 第四开关

C1 第一电容

2 第二单元

S5 第五开关

S6 第六开关

S7 第七开关

S8 第八开关

C2 第二电容

3 控制单元

OUT 输出端

GND 第二电压

VSP 第一电压

VC1P 第一电容的第一端电压

VC2P 第二电容的第一端电压

VC1N 第一输出电压

VC2N 第二输出电压

VOUT 直流电压

具体实施方式

在本公开被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图1与图2，本公开无需稳压电容的电荷泵之一实施例，用以提供一直流电压(VOUT)到一负载时，可避免输出电压瞬间被负载抽垮，电荷泵包含一输出端OUT、一第一单元1、一第二单元2及一控制单元3。

第一单元1电连接该输出端OUT，且接收一第一电压(VSP)及一第二电压(GND)，且受控制以传输一第一输出电压(VC1N)到该输出端，该第一输出电压大小相关于该第二电压与该第一电压的差值(GND－VSP)。该第一单元1包括一第一开关S1、一第二开关S2、一第三开关S3、一第四开关S4及一第一电容C1。

第一开关S1具有一接收该第一电压(VSP)的第一端、一第二端，及一接收一第一控制信号SW1的控制端，且根据该第一控制信号SW1切换于导通与不导通间。第二开关S2具有一接收该第二电压(GND)的第一端、一电连接该第一开关S1的第二端的第二端，及一接收一第二控制信号SW2的控制端，且根据该第二控制信号SW2切换于导通与不导通间。第三开关S3具有一接收该第二电压(GND)的第一端、一第二端，及一接收一第三控制信号SW3的控制端，且根据该第三控制信号SW3切换于导通与不导通间。第四开关S4具有一电连接该输出端的第一端、一电连接该第三开关S3的第二端的第二端，及一接收一第四控制信号SW4的控制端，且根据该第四控制信号SW4切换于导通与不导通间，该第一控制信号SW1的相位时序相同于该第三控制信号SW3的相位时序，该第二控制信号SW2的相位时序相同于该第四控制信号SW4的相位时序。第一电容C1具有一电连接该第一开关S1的第二端的第一端及一电连接该第三开关S3的第二端的第二端，该第一电容C1的第二端电压为该第一输出电压(VC1N)。

第二单元2电连接该输出端OUT，且接收一第一电压(VSP)及一第二电压(GND)，且受控制以传输一第二输出电压VC2N到该输出端，该第二输出电压大小相关于该第二电压与该第一电压的差值(GND－VSP)。该第二单元2包括一第五开关S5、一第六开关S6、一第七开关S7、一第八开关S8及一第二电容C2。

第五开关S5具有一接收该第二电压(GND)的第一端、一第二端，及一接收一第五控制信号SW5的控制端，且根据该第五控制信SW5号切换于导通与不导通间。第六开关S6具有一接收该第一电压(VSP)的第一端、一第二端，及一接收一第六控制信号SW6的控制端，且根据该第六控制信号SW6切换于导通与不导通间。第七开关S7具有一电连接该输出端的第一端、一第二端，及一接收一第七控制信号SW7的控制端，且根据该第七控制信号SW7切换于导通与不导通间。第八开关S8具有一接收该第二电压(GND)的第一端、一电连接该第七开关S7的第二端的第二端，及一接收一第八控制信号SW8的控制端，且根据该第八控制信号SW8切换于导通与不导通间，该第五控制信号SW5的相位时序相同于该第七控制信号SW7的相位时序，该第六控制信号SW6的相位时序相同于该第八控制信号SW8的相位时序。第二电容C2具有一电连接该第五开关S5的第二端的第一端及一电连接该第七开关S7的第二端的第二端，该第二电容C2的第二端电压为该第二输出电压VC2N。

其中，该第一输出电压传输VC1N到该输出端OUT的时间的一部份交集于该第二输出电压VC2N传输到该输出端OUT的时间的一部份。

控制单元3电连接该第一单元1与该第二单元2，用以产生该第一控制信号SW1、该第二控制信号SW2、该第三控制信号SW3、该第四控制信号SW4、该第五控制信号SW5、该第六控制信号SW6、该第七控制信号SW7、该第八控制信号SW8。

如图2所示，为本实施例的一时序控制图，说明本案的电荷泵执行一种时序控制方法，该第一控制信号SW1的相位时序相同于该第三控制信号SW3的相位时序，该第二控制信号SW2的相位时序相同于该第四控制信号SW4的相位时序。该第五控制信号SW5的相位时序相同于该第七控制信号SW7的相位时序，该第六控制信号SW6的相位时序相同于该第八控制信号SW8的相位时序。如图3所示，该第二控制信号SW2与该第五控制信号SW5的一周期时间tcyc包括一使所对应的开关处于导通的导通时间ton及一使所对应的开关处于不导通的不导通时间toff(tcyc＝ton+toff)，该第二控制信号SW2的该导通时间ton的一部分t2重叠于该第五控制信号SW5的该导通时间ton的一部分t5。该第四控制信号SW4与该第七控制信号SW7的一周期时间包括一使所对应的开关处于导通的导通时间ton及一使所对应的开关处于不导通的不导通时间toff，该第四控制信号SW4的该导通时间的一部分t4重叠于该第七控制信号SW7的该导通时间的一部分t7。以下将根据控制时序，分成第一模式、第二模式、第三模式、第四模式、第五模式讨论本公开的各开关的对应操作。

在初始状态时，该等控制信号SW1～SW8的逻辑准位分别使第一至第八开关S1～S8皆不导通，且该第一电容C1的第一端电压VCIP同第二电压值，而第一电容C1的第二端电压VCIN同第二电压值，该第二电容C2的第一端电压VC2P同第二电压值，而第二电容C2的第二端电压VC2N同第二电压值。

<第一模式>

参阅图2及图4，当由初始状态转为第一模式时，该等控制信号SW1的逻辑准位分别使第一开关S1导通、使第二开关S2不导通、使第三开关S3导通、使第四开关S4不导通、使第五开关S5导通、使第六开关S6不导通、使第七开关S7导通、使第八开关S8不导通。

一电流经由第一开关S1、第一电容C1、第二开关S2，对该第一电容C1充电，以将该第一电容C1的第一端电压VCIP拉升至同第一电压值，而将第一电容C1的第二端电压VCIN维持同第二电压值；而该第二电容C2的第一端电压VC2P维持同第二电压值，而第二电容C2的第二端电压VC2N维持同第二电压值。

<第二模式>

参阅图2及图5，当由第一模式转为第二模式时，该等控制信号的逻辑准位分别使第一开关S1不导通、使第二开关S2导通、使第三开关S3不导通、使第四开关S4导通、使第五开关S5导通、使第六开关S6不导通、使第七开关S7导通、使第八开关S8不导通。也就是在第二模式时，该第二开关S2导通时间重叠于该第五开关S5导通时间，该第四开关S4导通时间重叠于该第七开关S7导通时间。

此时，该第一电容C1的第一端电压VCIP由第一电压值(VSP)转为第二电压值(GND)，而此压降(VSP－GND)使第一电容的第二端电压VCIN由第二电压值转为负的第一电压值(－VSP)，且传输到输出端；而该第二电容C2的第一端电压VC2P维持同第二电压值，而第二电容C2的第二端电压VC2N由第二电压值转为负的第一电压值(－VSP)。

<第三模式>

参阅图2及图6，当由第二模式转为第三模式时，该等控制信号的逻辑准位分别使第一开关S1不导通、使第二开关S2导通、使第三开关S3不导通、使第四开关S4导通、使第五开关S5不导通、使第六开关S6导通、使第七开关S7不导通、使第八开关S8导通。

此时，该第一电容C1的第一端电压VCIP与第二端电压VCIN维持不变，且由该第一电容C1的第二端电压VCIN传输到输出端；而该第二电容C2的第一端电压VC2P等同于第一电压值，也就是由第二电压值转为第一电压值(VSP)，而第二电容C2的第二端电压VC2N等同于第二电压值，也就是由负的第一电压值(－VSP)转为第二电压值(GND)。

<第四模式>

参阅图2及图7，当由第三模式转为第四模式时，该等控制信号的逻辑准位分别使第一开关S1不导通、使第二开关S2导通、使第三开关S3不导通、使第四开关S4导通、使第五开关S5导通、使第六开关S6不导通、使第七开关S7导通、使第八开关S8不导通。也就是在第四模式时，该第二开关S2导通时间重叠于该第五开关S5导通时间，该第四开关S4导通时间重叠于该第七开关S7导通时间。

此时，该第一电容C1的第一端电压VCIP与第二端电压VCIN维持不变，且由该第一电容C1的第二端电压VCIN传输到输出端；而该第二电容C2的第一端电压VC2P由第一电压值(VSP)转为第二电压值(GND)，而此压降(VSP－GND)使第二电容C2的第二端电压VC2N由第二电压值转为负的第一电压值(－VSP)，且传输到输出端OUT。

<第五模式>

参阅图2及图8，当由第四模式转为第五模式时，该等控制信号的逻辑准位分别使第一开关S1导通、使第二开关S2不导通、使第三开关S3导通、使第四开关S4不导通、使第五开关S5导通、使第六开关S6不导通、使第七开关S7导通、使第八开关S8不导通。

一电流经由第一开关S1、第一电容C1、第二开关S2，对该第一电容C1充电，以使该第一电容C1的第一端电压VCIP由第二电压值(GND)转为第一电压值，而使第一电容C1的第二端电压VCIN由负的第一电压值(－VSP)变为第二电压值，且不再传输到输出端；而该第二电容C2的第一端电压VC2P维持同第二电压值，而第二电容C2的第二端电压VC2N维持同负的第一电压值(－VSP)，且传输到输出端OUT。

综上所述，上述实施例在第四模式时，利用控制信号的时序设计上，使该第二开关S2导通时间的一部分重叠于该第五开关S5导通时间的一部分，该第四开关S4导通时间的一部分重叠于该第七开关S7导通时间的一部分，而可以在输出端OUT移除稳压电容时以节省元件成本时，仍然维持输出端的电压避免被所驱动的负载瞬间抽垮电量，故确实能达成本公开之目的。

惟以上所述者，仅为本公开之实施例而已，当不能以此限定本公开实施之范围，凡是依本公开申请专利范围及专利说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本公开专利涵盖之范围内。