[发明专利]充电泵电路

说明书

本发明的几个方面涉及一种双极性输出电压充电泵电路，更具体地，本发明的几个方面涉及一种提供两个双极性输出电压——即两对相反极性的输出电压——的双极性输出电压充电泵电路。

双极性输出电压充电泵电路，即双轨输出电压充电泵电路是DC-DC类型的转换器，其将传递电容器（transfer capacitor）和存储电容器（storage capacitor）用作分别传递和存储能量的设备，使得所述转换器能够从单极性输入电压源，即单轨输入电压源提供双极性输出电压，所述双极性输出电压的值可以不同于单极性输入电压的值。

在使用时，单个双极性输出电压充电泵电路可包括两个通常称为“储存电容器（reservoir capacitor）”的输出存储电容器以及一个或多个通常称为“飞跨电容器（flying capacitor）”的能量传递电容器。两个“储存电容器”的端子或连接器永久连接至对应的输出电压端子或节点。相反，两个“飞跨电容器”的端子或连接器能够以受控的次序（in a controlled sequence）被切换至输入或输出电压端子或节点，或者被切换至其他飞跨电容器端子或节点。

例如，一种已知的单个双极性输出电压充电泵电路，如本发明申请人的共同未决英国专利申请GB2444985中所公开的，可以提供各自等于充电泵电路的单极性输入电压的幅值（magnitude）的一半的正和负双极性输出电压（+/-VV/2）。

此外，通过合适的控制，该共同未决英国专利申请还可提供各自等于充电泵电路的单极性输入电压的幅值的正和负双极性输出电压（+/-VV）。

这种已知的双极性输出电压充电泵电路使用一种开关布置——即一种开关网络——来控制两个储存电容器的端子（即，两个输出电压端子）和飞跨电容器的端子的连接。飞跨电容器端子可通过这些开关而被连接至：输入电压端子（即，单极性输入电压）、输出电压端子（即，双极性输出电压）、参考端子（即，地电位）以及连接至彼此，从而获得双极性输出电压+/-VV/2或+/-VV。

图1示意性示出了一种已知的利用充电泵12的音频输出链10。该音频输出链10接收输入音频信号数据14，之后处理和放大该音频信号，输出音频信号15。音频信号15可能经由连接器（未示出）——例如单声道插头或立体声插头，被输出至一个负载（未示出）——例如头戴式受话器、扬声器或线路负载。

输入音频信号数据14首先在数字处理块16中被处理，所述数字处理块16是由DVDD和DVSS（也就是，1.2V）和地（即，0V）供电，给出了输出逻辑电平等于DVDD和DVSS的输出二进制数字信号。然后，这些输出逻辑电平被数字电平位移器18电平位移至驱动数模转换器（DAC）20所要求的逻辑电平VV和VG，逻辑电平VV和VG由供应VV和VG（也就是，1.8V）和地供应。之后，该电平被位移的音频数据通过DAC20转换为模拟信号数据。来自DAC20的输出被输入至第一放大器级22，然后至第二放大器级24上，所述第二放大器级24可以是一个头戴式受话器放大器。

在图1中，第一放大器级22由输入供应电压VV和参考电压VG（也就是，地）供电。为了最大化每一极性中的信号摆动，所述放大器将被配置为使得其输出将优选地在VV和VG之间偏置约一半，例如为VV/2。然而，如果第二放大器级24还由输入电压VV和参考电压VG供电，则放大器输出电压将再次优选地以约VV/2为中心。为了避免直流电流经过负载（即，另一端子接地的扬声器），将要求耦合电容器被串联在放大器输出和负载之间。本领域公知的是，所述串联连接的耦合电容器需要是一个大的值，以允许充分的低音响应，因此往往就物理意义讲是大的且价格昂贵。而且，在上电和掉电时，将该电容器充电至最高达其VV/2的静态电压容易导致音频输出信号15中的可听见的爆裂声（pop）、咔哒声（click）或其他音频赝象（artefact）。已知有一些技术来减少这些赝象，但是实际上并不能完全去除它们，使用者对于减少音频赝象的需求变得越来越迫切。

为了消除上述问题，图1的电路使用模拟电平位移块26，以对来自第一放大器级22的输出进行电平位移，从而去除DC静态电压，以及离开第二放大器级22的信号被平衡在零伏（即，地）附近。然后，充电泵电路12（或者一些其他双极性供应装置）必须从单极性供应VV向第二放大器级提供双极性供应电压（VP，VN），以允许第二放大器级在以地为中心的任何极性处驱动音频输出信号15。