[发明专利]恒定电流电荷泵控制器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及具有发明人Hassan Chaoui、档案号ONS00835、共 同发明人、共同受让人的题目为“LOW DROP-OUT CURRENT  SOURCE AND METHOD THEREFOR”并与此同时提交的申请，其 由此在这里通过引用被并入。

技术领域

本发明大体涉及电子学，尤其是涉及形成半导体器件的方法和结 构。

背景技术

过去，半导体工业利用各种方法和结构来形成DC/DC变换器， 该DC/DC变换器利用电荷泵电路来控制由变换器形成的输出电压。 这些变换器一般监控输出电压的值并转换电荷泵电路的模式，以便调 节输出电压的值。一般来说，表示输出电压的值的反馈电压与参考电 压比较，且如果反馈电压降到参考电压的值之下，电荷泵电路的模式 将改变。在2002年6月25日授予Nork等人的美国专利号6,411,531 中公开了这样的DC/DC变换器的一个例子。这些现有的DC/DC变换 器的一个问题是，参考电压电路、比较器和其它闭环元件消耗的面积。 上述电路通常需要在形成电路的半导体管芯(die)上的大面积，从而增 加了变换器电路的成本。

因此，期望有一种利用较少的管芯面积并具有较低的成本的控制 器电路。

发明内容

本发明提供一种电荷泵控制器，包括：开关矩阵，其具有多个开 关配置模式，所述开关矩阵被配置成接收输入电压并形成作为所述输 入电压的倍数的输出电压，并被配置成向负载提供所述输出电压和负 载电流；电流控制器，其被配置成接收表示所述负载电流的感测信 号，并响应于所述负载电流的值而形成模式控制信号以设置所述开关 矩阵的工作模式，从而将所述负载电流的值调节至基本恒定的值，所 述电流控制器被配置成形成第一和第二参考电流；所述电流控制器的 第一晶体管，其具有控制电极，具有被耦合以接收所述第一参考电流 的第一载流电极，以及被耦合以形成与所述感测信号相同的参考电压 的第二载流电极；以及所述电流控制器的第二晶体管，其具有被耦合 以接收所述第二参考电流的第一载流电极，被耦合以接收所述感测信 号且控制所述第一晶体管以形成所述参考电压的第二载流电极，以及 被耦合到所述第一晶体管的控制电极且被耦合到所述第二晶体管的 所述第二载流电极的控制电极。

根据本发明的上述电荷泵控制器的一个实施例，其中所述电流控 制器不具有被耦合为比较器的运算放大器。

根据本发明的上述电荷泵控制器的一个实施例，进一步包括配置 所述电荷泵控制器以将所述负载电流的值调节至基本恒定的值而不 调节所述输出电压的值。

本发明还提供一种电荷泵控制器，包括：开关矩阵，其具有多个 开关配置模式，所述开关矩阵被配置成接收输入电压并形成作为所述 输入电压的倍数的输出电压，并被配置成向负载提供所述输出电压和 负载电流；电流控制器，其被配置成接收表示所述负载电流的感测 信号，并响应于所述负载电流的值而形成模式控制信号以设置所述开 关矩阵的工作模式，从而将所述负载电流的值调节至基本恒定的值； 第一输入设备，其被配置成接收第一参考电流；第二输入设备，其可 操作地耦合成接收基本等于所述第一参考电流的第二参考电流，并响 应性地控制所述第一输入设备以形成参考电压；以及参考设备，所述 参考设备可操作地耦合成接收所述参考电压和所述第一参考电流，并 响应性地控制输出设备以形成与所述第一参考电流成比例的输出电 流。

根据本发明的上述电荷泵控制器的一个实施例，其中所述第一输 入设备包括第一晶体管，所述第一晶体管具有耦合成接收所述第一参 考电流的第一载流电极、耦合成提供所述参考电压的第二载流电极、 以及控制电极。

本发明还提供一种形成电流控制器的方法，包括：配置所述电流 控制器以接收表示负载电流的感测信号，其中所述感测信号具有电 压，并且响应性地调节所述负载电流的值而不调节所述电压至基本恒 定的值；以及配置所述电流控制器，以形成第一参考电流和第二参考 电流并将所述负载电流控制成与所述第一参考电流和所述第二参考 电流之一成比例。

根据本发明的上述方法的一个实施例，进一步包括耦合第一晶体 管以接收所述第一参考电流并形成跟随所述电压的参考电压。