[发明专利]使用可控可变数量的电荷泵电路产生稳定升高电压的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电压升压器系统，特别是动态响应于待升压器系统供电的负荷装置的变化需求的电压升压器系统。可在集成电路中实施电压调节器。

背景技术

电压升压器系统用于多种电气设计中。现代集成电路接收源自固定电压（如1.8V）的外部电源的电力。集成电路中的电路设计可能要求更高级别的电源电压，例如高至3.2V。在这样的情况下，电压升压器系统可产生更高级别的电压以供给这些电路（在本文中，称为“负荷）。

通常，电压升压器系统是低效率的。它们可包括以预定速率将电荷推至负荷的电荷泵或其他电路。然而，负荷装置通常是根据基于动态变化的负荷利用的操作参数变化的速率而消耗电力，而负荷或其他周围环境则处理信号内容。因此，电压升压器系统很少精确地满足负荷装置的电力要求。当电压升压器系统的输出与其相关的负荷装置的电力要求不匹配时，则会导致集成电路低效的电耗。相应地，本发明人已确认在本领域中需要一种可响应于其负荷装置的电力需求而动态改变其输出的电压升压器系统。

附图说明

图1为示出根据本发明的一个方面的示例性电压供给电路的图。

图2为根据本发明的一个方面的示例性电压供给电路图的功能图。

图3A为示出根据本发明的一个方面的示例性电荷泵电路的图。

图3B为示出根据本发明的一个方面的用于产生负电压的示例性电荷泵电路的图。

图4A为示出根据本发明的一个方面的示例性比较器电路的图。

图4B为示出根据本发明的一个方面的示例性比较器电路在一个时钟阶段中操作的图。

图4C为示出根据本发明的一个方面的示例性比较器电路在第二时钟阶段中操作的图。

图5为示出根据本发明的一个方面的示例性电压供给电路的瞬态响应的图。

图6为示出根据本发明的一个方面的被连接至示例性电压供给电路负荷的电荷泵的瞬态数量的图。

图7为示出根据本发明的一个方面的示例性电压供给电路的瞬态输出电压的全电路模拟的图。

图8为示出根据本发明的一个方面的示例性电压供给电路的输出电压波动的全电路模拟的图。

具体实施方式

本发明的实施方案提供了一种动态响应其相关负荷的变化电力需求的电压升压器系统。电压升压器系统可包括待被连接至负荷的电荷泵阵列，每个电荷泵均具有被耦合至共输出的输出。电压升压器系统可包括将输出处的电压与目标电压进行比较的控制系统。控制系统可响应于该比较而激活可变数量的电荷泵。因此，电压升压器系统可将电力传送至根据负荷的电耗而变化的负荷装置。

图1为示出根据本发明的一个方面的示例性电压供给电路100的图。电路100可将升高电压V_升高提供至电源至负荷装置（以电流漏极114所表示）。电路100可测量在输出处的电压V_升高并仅提供将输出电压V_升高维持在所需水平的而必需的电力。可将电路100制造成集成电路。

电路100可包括比较器106、控制器110和电荷泵阵列112。电荷泵阵列112可包括多个电荷泵（未示出），每个电荷泵均具有被耦合至共输出节点118的输出。电荷泵可通过对集成电路有效的电源电压（例如：V_DD和地）进行供电，且可产生超越电源电压级别的输出电压（其在V_升高进行结合）。比较器106可具有被连接至目标电压V_目标以及输出节点V_升高的输入102和104。控制器110可具有被耦合至比较器的106输出的输入。控制器110可将选择信号SEL输出至确定阵列112中有多少电荷泵可进行结合以传送电流至电荷泵阵列112，该电流与负荷为输出节点118的所需升高电压。电路100因此可通过将输出电压V_升高与所需的目标电压V_目标进行比较而形成数字控制环路，其选择使用多少电荷泵电路以产生匹配目标电压的输出负荷电压。