一种低输出阻抗的升压芯片的制作方法

本实用新型涉及升压芯片技术领域，尤其是一种低输出阻抗的升压芯片。

背景技术：

随着科技的进步，各类3C产品已被视为推动市场成长的重要力量，无庸置疑的，这样的发展趋势仍将持续下去，而且随着微电子技术的进步，3C产品不但功能日趋复杂，其尺寸亦渐趋于小型化，且可携性也随之大幅提高，使用者因此可以方便轻松以3C产品处理各项事务，为了适应3C产品体积越做越小的趋势，产品内部的元件必须跟着小型化，因此，可以研发一种在低输入电源电压的情况下实现高输出电压的升压芯片是符合市场需求的，但是，目前市场上的大部分升压芯片并不具有较低的输出等效电阻，带负载能力不够强。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种低输出阻抗的升压芯片，不仅输出等效电阻较低，带负载能力强，而且包含VOUT_1、VOUT_2、VOUT_3、VOUT_4四个输出接口。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种低输出阻抗的升压芯片，包括：

解码器模块，用于实现2－4译码器的功能；

除交叠模块，用于在开关时序中插入延时，错开开关时序，以避免交叠状态的产生；

电源生成模块，用于生成一个“VH-5V”的电源；

输出开关控制模块，包括SW1模块、SW2模块、SW3模块、和SW4模块，用于对控制信号进行电压变换，将控制信号的电压由VDD/GND变换到VH/(VH-5V)；

标准电压电流模块，用于生成1.5V的基准电压提供给间歇控制模块,另外生成4uA的基准电流提供给电源生成模块和输出开关控制模块；

振荡器模块，使用环形振荡器结构，输出频率最低为2MHz，用于提供给升压模块；

升压模块，使用Dickson结构，且采用21级串联可实现输出电压30V以上；

间歇控制模块，用于将输出电压最终控制在39.2V+/-100mV；

所述解码器模块和除交叠模块相连，所述除交叠模块和输出开关控制模块相连，两路控制信号通过控制端传送至解码器模块，解码器模块将两路控制信号处理为4路转换信号，并发送至除交叠模块，除交叠模块将4路转换信号处理为4组间接控制信号，并发送至输出开关控制模块，输出开关控制模块通过传送过来的4组间接控制信号，控制SW1模块、SW2模块、SW3模块、和SW4模块的输出；

所述间歇控制模块与振荡器模块相连，所述振荡器模块与升压模块相连，所述升压模块与电源生成模块相连，电源生成模块与输出开关控制模块相连，间歇控制模块用于比较采样电压Vfb与基准电压Vref的大小，并将比较的结果传送至振荡器模块，以此来控制升压模块的动作，电源生成模块用于将升压模块的输出电压下降5V，并传送至输出开关控制模块。

优选的，所述升压芯片的最终面积为：1.200mm×1.170mm。

优选的，所述升压芯片加划片槽后面积为：1.314mm×1.284mm。

优选的，所述升压芯片还包括控制端和输出端，所述控制端包括CTRL_A接口和CTRL_B接口，控制端和解码器模块相连，输出端和输出开关控制模块相连，所述输出端包括VOUT_1接口、VOUT_2接口、VOUT_3接口和VOUT_4接口。

优选的，所述升压芯片的输出电压为30V～40V。

与现有技术相比，本实用新型实施例带来了以下有益效果：

1、除交叠模块通过在开关时序中插入延时，错开开关时序，可以避免交叠状态的产生，避免了输出控制开关PMOS与NMOS同时打开产生瞬间的大电流。

2、输出端包括包含VOUT_1、VOUT_2、VOUT_3、VOUT_4四个输出接口，受控制端CTRL_A接口和CTRL_B接口的信号控制，输出电压为High(高电压)/Low(GND)两种状态，四个输出接口的输出等效电阻均低于100Ω，故带负载能力强。

3、升压模块使用Dickson结构，采用21级串联可以实现输出电压30V以上，间歇控制模块通过对输出电压进行电阻分压采样，然后通过迟滞比较器，将采样电压与基准电压进行比较，当输出电压高于所需要电压时，输出“L”，将振荡器模块输出置零，从而使升压模块停止动作；当输出电压低于所需要电压时，输出“H”，振荡器模块正常输出，升压模块正常动作。这样就可以实现将输出电压最终控制在所需要的电压了。

附图说明

图1为本实用新型一种低输出阻抗的升压芯片的电路框图示意图；

图2为本实用新型一种低输出阻抗的升压芯片的系统示意图；

图3为本实用新型一种低输出阻抗的升压芯片的动作时序图；

图4为本实用新型一种低输出阻抗的升压芯片的真值表；

图5为本实用新型中除交叠模块的动作时序图；

图6为本实用新型中解码器模块的动作时序图；

图7为本实用新型一种低输出阻抗的升压芯片的SSOP10L压焊图；

图8为本实用新型一种低输出阻抗的升压芯片的CSPTop连线图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，本实用新型提供的一种实施例：一种低输出阻抗的升压芯片，包括：解码器模块(Decoder)，用于实现2－4译码器的功能；除交叠模块(Non Overlap)，用于在开关时序中插入延时，错开开关时序，以避免交叠状态的产生；电源生成模块(VH_5V)，用于生成一个“VH-5V”的电源；输出开关控制模块(SW)，包括SW1模块、SW2模块、SW3模块、和SW4模块，用于对控制信号进行电压变换，将控制信号的电压由VDD/GND变换到VH/(VH-5V)；标准电压电流模块(VBG)，用于生成1.5V的基准电压提供给间歇控制模块,另外生成4uA的基准电流提供给电源生成模块和输出开关控制模块；振荡器模块(PSM)，使用环形振荡器结构，输出频率最低为2MHz，用于提供给升压模块；升压模块(PSM)，使用Dickson结构，且采用21级串联可实现输出电压30V以上；间歇控制模块(PSM)，用于将输出电压最终控制在39.2V+/-100mV；所述解码器模块(Decoder)和除交叠模块(Non Overlap)相连，所述除交叠模块(Non Overlap)和输出开关控制模块(SW)相连，两路控制信号通过控制端传送至解码器模块(Decoder)，解码器模块(Decoder)将两路控制信号处理为4路转换信号，并发送至除交叠模块(Non Overlap)，除交叠模块(Non Overlap)将4路转换信号处理为4组间接控制信号，并发送至输出开关控制模块(SW)，输出开关控制模块(SW)通过传送过来的4组间接控制信号，控制SW1模块、SW2模块、SW3模块、和SW4模块的输出，所述间歇控制模块(PSM)与振荡器模块(PSM)相连，所述振荡器模块(PSM)与升压模块(ChargePump)相连，所述升压模块(ChargePump)与电源生成模块(VH_5V)相连，电源生成模块(VH_5V)与输出开关控制模块(SW)相连，间歇控制模块(PSM)用于比较采样电压Vfb与基准电压Vref的大小，并将比较的结果传送至振荡器模块(PSM)，以此来控制升压模块(PSM)的动作，电源生成模块(VH_5V)用于将升压模块(PSM)的输出电压下降5V，并传送至输出开关控制模块(SW)；其中，升压芯片的最终面积为：1.200mm×1.170mm，且升压芯片加划片槽后面积为：1.314mm×1.284mm，所述升压芯片还包括控制端和输出端，所述控制端包括CTRL_A接口和CTRL_B接口，控制端和解码器模块(Decoder)相连，输出端和输出开关控制模块(SW)相连，所述输出端包括VOUT_1接口、VOUT_2接口、VOUT_3接口和VOUT_4接口，所述升压芯片的输出电压范围为30V～40V。

如图3-6所示，图3为升压芯片的动作时序图，图4为升压芯片的真值表，图5为除交叠模块(Non Overlap)的动作时序图，图6为解码器模块(Decoder)的动作时序图，解码器模块(Decoder)是用来实现图4中的真值表逻辑的，除交叠模块(Non Overlap)通过在开关时序中插入延时，错开开关时序，从而避免了交叠状态的产生，也避免了输出控制开关中的PMOS与NMOS同时打开会产生的瞬间的大电流；电源生成模块(VH_5V)用来生成一个“VH-5V”的电源，由于高压MOS管的gate与body间压差不能超过5V，所以在驱动控制开关的时候，需要一个比VH低5V的电源，另外，由于驱动控制模块没有静态功耗，只有在信号翻转时存在瞬时毛刺电流，所以，该模块不需要大的驱动能力，只通过一个较大电容来稳定毛刺电流即可；由于输入控制信号是VDD/GND，而最终开关输出需要达到VH/GND，且高压MOS管的gate与body间压差不能超过5V，这样，就需要对控制信号进行电压变换，输出开关控制模块(SW)的作用就是将控制信号由VDD/GND变换到VH/(VH-5V)；升压模块(ChargePump)使用Dickson结构，采用21级串联可以实现输出电压30V以上，间歇控制模块(PSM)通过对输出电压进行电阻分压采样，然后通过迟滞比较器Hys_comp，将采样电压Vfb与基准电压Vref进行比较，当输出电压高于所需要电压时，输出“L”，将振荡器模块(OSC)输出置零，从而使升压模块(ChargePump)停止动作；当输出电压低于所需要电压时，输出“H”，振荡器模块(OSC)正常输出，升压模块(ChargePump)正常动作。这样就可以实现将输出电压最终控制在所需要的电压了，其中VDD代表2.2-6V的电压，HV代表30-40V的电压，CTRL_A接口和CTRL_B接口的高电位H代表大于等于1.5V的电压，CTRL_A接口和CTRL_B接口的低电位L代表小于1.5V的电压。

如图7-8所示，为升压芯片的两种封装结构示意图，图7为SSOP10L压焊图，图8为CSP Top连线图，升压芯片包括10个外部引脚，分别为CTRL_A、CTRL_B、VDD、GND、VH、VOUT_1、VOUT_2、VOUT_3和VOUT_4这10个引脚，升压芯片的内部时钟频率由1MHz提高至2MHz，可大幅度减小升压模块(ChargePump)中的电容值。

工作原理：通过CTRL_A接口和CTRL_B接口对升压芯片进行控制，如图4所示，CTRL_A接口和CTRL_B接口的控制方式有四种组合方式，对应的，VOUT_1接口、VOUT_2接口、VOUT_3接口和VOUT_4接口有四种输出结果，其中，每一个输出结果都对应有两个输出接口是高电平(H)、两个输出接口是低电平(L)；标准电压电流模块(VBG)，用于生成1.5V的基准电压提供给间歇控制模块(PSM),另外生成4uA的基准电流提供给电源生成模块(VH_5V)和输出开关控制模块(SW)，间歇控制模块(PSM)先对输出电压VH进行电阻分压采样，通过R1电阻和R2电阻进行分压，将R2电阻上的采样电压Vfb送入迟滞比较器Hys_comp，将采样电压Vfb与基准电压Vref进行比较，当输出电压高于所需要电压时，输出“L”，将振荡器模块(OSC)输出置零，从而使升压模块(ChargePump)停止动作；当输出电压低于所需要电压时，输出“H”，振荡器模块(OSC)正常输出，升压模块(ChargePump)正常动作，电源生成模块(VH_5V)用来生成一个“VH-5V”的电源，电源生成模块(VH_5V)包括一个大电容，输出开关控制模块(SW)包括高压MOS管，由于高压MOS管的gate与body间压差不能超过5V(MOS管制造通常在一大块基板上刻蚀而成，body可以理解为这个基板，通常与源极s等电位)，所以在驱动控制开关的时候，需要一个比VH低5V的电源，另外，由于驱动控制模块没有静态功耗，只有在信号翻转时存在瞬时毛刺电流，所以，该模块不需要大的驱动能力，只通过一个较大电容来稳定毛刺电流即可，这样就可以实现通过CTRL_A接口和CTRL_B接口的四种控制方式，来控制VOUT_1接口、VOUT_2接口、VOUT_3接口和VOUT_4接口的四种输出结果了，由于高压MOS管的存在，且高压MOS管构成了OCL互补对称功率放大电路的结构，使得VOUT_1接口、VOUT_2接口、VOUT_3接口和VOUT_4接口的输出等效电阻均低于100Ω，输出驱动电流可达500nA，故该升压芯片带负载能力强。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。