一种电荷泵的控制策略、控制逻辑电路及电荷泵的制作方法

本申请涉及电荷泵，具体地，涉及一种电荷泵的控制策略、控制逻辑电路及电荷泵。

背景技术：

1、金属走线、焊球等均存在寄生电感，当电流发生突变，根据v＝l*di/dt，可知电压将产生大的尖峰，过大的电压尖峰可能影响器件寿命，甚至直接烧毁器件，因此在功率芯片设计时往往必须避免管脚处电流突变的情况。

2、电荷泵电路通过充电-放电的步骤，实现电压boost，并且输出负载电流，而充电-放电的交替往往导致电流突变的发生。

3、图1给出了一种两相电荷泵电路图。两相电荷泵(two-phase charge pump)是一种电子电路，用于从低电压到高电压的电荷转移。在两相电荷泵中，有两个不同的相，通常称为a相和b相。这两个相交替工作，以实现电荷的转移和电压的倍增。

4、当a相对电容充电时，b相电容对负载放电；反之当b相对电容充电时，a相电容对负载放电，两相的充放电动作交替进行。

5、考虑其中一相的具体工作过程，例如：当mp1开启，mn1关闭时，电容上极板电压跳为高，将mp2开启，b相通过mp2向负载放电。当mp1关闭mn1开启时，电容上极板跳低将mp2关闭，电源通过mn2给b相电容充电。

6、外置电容与芯片通过wire或ball连接，存在寄生电感。如果在放电完毕之后立刻允许充电，一旦出现min toff状态，会出现单相时间内pwm信号多次请求放电，那么单相功率级将会在充/放电状态来回切换。如图1所示，充放电电流方向是相反的，每当电流方向发生突变，将会在寄生电感上产生电压尖峰，极高的电压尖峰可能击穿mn1管。

7、现有方案为了规避上述问题，从逻辑控制上进行处理，强制每一相时间内只允许放电一次，且在放电结束后立即开始充电，如图2所示。但是当遇到负载特别大的场景却无法提供更多的负载电流，因此限制了电荷泵的负载能力。即现有技术为提高电荷泵而牺牲了其负载能力。

8、因此，传统的两相电荷泵强制每一相时间内只允许放电一次，且在放电结束后立即开始充电，提高可靠性的同时牺牲了其负载能力，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

9、在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种电荷泵的控制策略、控制逻辑电路及电荷泵，以解决传统的两相电荷泵强制每一相时间内只允许放电一次，提高可靠性却牺牲了负载能力的弊端。

2、本申请提供了一种电荷泵的控制策略，包括：

3、在切相信号的每一相具有以下三个阶段：

4、在切相信号切换到触发沿、脉宽调制pwm信号组合为充电状态且充电屏蔽信号为非屏蔽状态时，共同控制进入本相时间的第一阶段，为电荷泵的充电阶段；

5、在脉宽调制pwm信号组合切换到放电状态且充电屏蔽信号保持为非充电屏蔽状态时，控制本相时间进入第二阶段，为电荷泵的第一放电阶段；在脉宽调制pwm信号组合放电状态终止以结束第一放电阶段；

6、在脉宽调制pwm信号组合切换到不充电状态且充电屏蔽信号切换到充电屏蔽状态，共同控制电荷泵进入本相时间的第三阶段，为电荷泵的第一次放电后的不充电且可放电阶段。

7、本申请还提供了一种电荷泵的控制逻辑电路，包括产生充电屏蔽信号的充电屏蔽信号产生模块；其中，所述充电屏蔽信号用于：

8、在切相信号的每一相时间的第一次放电结束后，所述充电屏蔽信号切换到充电屏蔽状态，且与切换到充电状态的脉宽调制pwm信号组合，共同控制电荷泵进入第一次放电后的不充电且可放电阶段。

9、本申请还提供了一种电荷泵，包括：

10、上述控制逻辑电路和电荷泵本体。

11、本申请实施例具有如下技术效果：

12、在电荷泵的第一放电阶段(对应电荷泵第一次放电)后，电荷泵进入第一次放电后的不充电且可放电阶段。第一次放电后的不充电且可放电阶段存在的意义在于：在切相信号的同一相时间段内在第一次放电结束后，并不是立即开始充电，而是进入了不充电且可放电阶段。避免了因放电结束后立即开始充电，带来的放电电流和充电电流方向突变引发寄生电感上产生的电压尖峰对电荷泵本体造成损伤的可能。另外，第一次放电结束后，进入第一次放电后的不充电且可放电阶段，在此阶段能够进行放电。因此，能够根据电荷泵负载的需求，继续为负载放电提供了可能性，使得电荷泵能够实现在每一相的时间内能够进行至少一次放电，也可以是多次放电，使得电荷泵的可靠性较高的同时，电荷泵的负载能力也较高。

技术特征：

1.一种电荷泵的控制策略，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电荷泵的控制策略，其特征在于，电荷泵进入不充电且可放电阶段时：

3.一种电荷泵的控制逻辑电路，其特征在于，包括产生充电屏蔽信号的充电屏蔽信号产生模块；其中，所述充电屏蔽信号用于：

4.根据权利要求3所述的电荷泵的控制逻辑电路，其特征在于，电荷泵进入不充电且可放电阶段时：

5.根据权利要求4所述的电荷泵的控制逻辑电路，其特征在于，充电屏蔽信号产生模块包括：

6.根据权利要求4所述的电荷泵的控制逻辑电路，其特征在于，电荷泵包括a相结构，充电屏蔽信号产生模块包括：

7.根据权利要求6所述的电荷泵的控制逻辑电路，其特征在于，电荷泵还包括b相结构，充电屏蔽信号产生模块包括：

8.一种电荷泵，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的电荷泵，其特征在于，电荷泵本体还包括a相结构；a相结构包括功率管mn1-a和功率管mp1-a、功率管mn2-a和功率管mp2-a和电容c-a；

10.根据权利要求9所述的电荷泵，其特征在于，电荷泵本体还包括b相结构，所述b相结构包括功率管mn1-b和功率管mp1-b、功率管mn2-b和功率管mp2-b和电容c-b；

11.根据权利要求10所述的电荷泵，其特征在于，电荷泵本体还包括功率管mn3；

技术总结
本申请实施例提供了一种电荷泵的控制策略、控制逻辑电路及电荷泵。电荷泵的控制策略，包括：在切相信号的每一相具有以下三个阶段：在切相信号切换到触发沿、脉宽调制pwm信号组合为充电状态且充电屏蔽信号为非屏蔽状态时，共同控制进入电荷泵的充电阶段；在脉宽调制pwm信号组合切换到放电状态且充电屏蔽信号保持为非充电屏蔽状态时，控制进入电荷泵的第一放电阶段；在脉宽调制pwm信号组合切换到不充电状态且充电屏蔽信号切换到充电屏蔽状态，共同控制电荷泵进入第一次放电后的不充电且可放电阶段。本申请实施例解决了传统的两相电荷泵强制每一相时间内只允许放电一次，且在放电结束后立即开始充电，牺牲了负载能力的技术问题。

技术研发人员：张文林,陈悦
受保护的技术使用者：苏州华太电子技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22