[发明专利]电荷泵电路及其控制电路、控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电荷泵电路。

背景技术

在近年的便携式电话、PDA(Personal Digital Assistants：个人数字助理) 等电子设备中，安装有例如被用作液晶的背光灯的LED(Light Emitting Diode： 发光二极管)那样需要比电池电压高的驱动电压的器件。例如在这些小型信 息终端中，较多使用锂离子电池，其输出电压通常是3.5V左右，充满电时是 4.2V左右，但作为LED的驱动电压，需要比电池电压高的电压。这样，在需 要比电池电压高的电压时，使用电荷泵电路或开关调节器来使电池电压升压， 得到驱动LED所需的电压。

电荷泵电路生成使输入电压乘以预定的升压率后的输出电压。例如当电 池电压是3V，升压率为2倍时，输出电压被固定为6V。因此，当负载电路 需要低于6V的驱动电压时，就需要在电荷泵电路的输入侧或输出侧插入功 率晶体管，调节其导通电阻，由此调节输出电压。例如专利文献1中记载有 相关技术。

专利文献1：特开2000-262043号公报

发明内容

〔发明所要解决的课题〕

在使用专利文献1中记载的技术时，需要使用功率晶体管，所以电路的 部件数和电路面积都要增加。

本发明是鉴于这样的课题而设计的，其目的在于提供一种既能抑制电路 规模的增大，又能将输出电压调节为所希望的值的电荷泵电路。

〔用于解决课题的手段〕

本发明的一个方案涉及一种包括至少一个快速电容器和至少一个输出电 容器的电荷泵电路的控制电路。该控制电路包括：第1开关组，包含设置在 利用输入电压对快速电容器进行充电的路径上的至少一个开关；第2开关组， 包含设置在利用蓄积在快速电容器中的电荷对输出电容器进行充电的路径上 的至少一个开关；脉冲调制器，生成脉冲信号，该脉冲信号的占空比被调节， 使得与电荷泵电路的输出电压相应的反馈电压与预定的基准电压相一致；驱 动器，从脉冲调制器接收脉冲信号，在与脉冲信号的高电平期间相应的期间， 使第1开关组、第2开关组的任一者接通，在与其低电平期间相应的期间， 使另一者导通；其中，脉冲调制器将脉冲信号的占空比限制在预定的范围内。

根据该方案，根据脉冲信号的占空比，通过反馈调节对快速电容器的充 电时间和对输出电容器的充电期间。结果，能够不在电荷泵电路的前后设置 调节器地将电荷泵电路的输出电压稳定在所希望的值。

脉冲调制器进行周期固定、脉冲宽度变化的脉冲宽度调制。

(1)脉冲调制器可以调制脉冲信号，使得反馈电压越低，高电平期间就 越长，并且，对脉冲信号的占空比设定上限值进行调制，使得脉冲信号的占 空比在上限值以下的范围内变化。所谓“占空比”是指脉冲信号的高电平期 间相对于周期时间的比率。

此时，驱动器可以在与脉冲信号的高电平期间相应的期间使第1开关组 接通，在与低电平期间相应的期间使第2开关组接通。

在该情况下，由于第2开关组接通的时间比第1开关组接通的状态长， 所以能够减少输出电压的波动。

另外，上限值可以被设定为大于0％、小于或等于电荷泵电路对负载的 电流供给能力变成最大时的占空比的值。

提供给输出电容器的电荷随占空比从0％起增大而增加，在占空比为某 预定值时变成最大。占空比超过预定值地增大时，提供给输出电容器的电荷 就反过来呈减少趋势。因此，通过将脉冲信号的占空比的上限值设定为预定 值以下的值，能够使电路稳定工作。

脉冲调制器可以还将脉冲信号的占空比与预定的下限值进行比较，在脉 冲信号的占空比小于下限值时，固定脉冲信号的电平。

在轻负载时随着负载电流减少，反馈电压变高，占空比变小。通过在占 空比变得小于下限值时固定脉冲信号的占空比，能够使电荷泵电路的开关动 作暂停，使之间歇地进行动作。结果，能够减少电荷泵电路的消耗电流。

脉冲调制器在脉冲信号的占空比小于下限值时固定脉冲信号的电平，使 得第2开关组接通。

在该情况下，开关动作在与负载相连的电容较大的状态下停止，所以能 够减少输出电压Vout的波动。

(2)脉冲调制器可以调制脉冲信号，使得反馈电压越低，低电平期间就 越长，并且，对脉冲信号的占空比设定下限值进行调制，使得脉冲信号的占 空比在下限值以上的范围内变化。