[发明专利]半电压比电荷泵电路

说明书

技术领域

本发明是有关一种电荷泵电路，特别是关于一种半电压比(half-ratio)电荷泵电路(charge pump)，其输出电压大约为输入电压的一半。

背景技术

电荷泵电路为一种电源转换器，用以将直流电源从一电压电平转换至另一电压电平。电荷泵电路一般会使用电容器作为能量储存元件，用以产生较高或较低的电压源。电荷泵电路例如可适用于源极驱动器的输出入级，用以驱动液晶显示器。

电荷泵电路通常需要使用多个浮动(flying)电容器，用以分别产生正输出电压及负输出电压。然而，具相当电容值的电容器需占用相当的电路面积，此不利于集成电路的设计。

电荷泵电路还需要使用高压元件(例如高压晶体管)，用以获得与(例如源极驱动器)输出入级相当的电压电平。高压元件的设计要求较低压元件来得严格，且占用更多的布局面积。

低压降(LDO)调节器或电路经常被使用来建构源极驱动器的电源转换器，用以产生输入电压一半大小的输出电压。然而，低压降电路的电源效率却很低。

因此亟需提出一种新颖的电荷泵电路，以简化电路架构及较少布局面积来产生特定输出电压。

发明内容

鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提供一种半电压比电荷泵电路，具高电源效率及小布局面积，仅使用单一浮动电容器以产生正输入电压一半大小的正输出电压，且产生负输入电压一半大小的负输出电压。

根据本发明实施例，半电压比电荷泵电路包含浮动电容器、八开关、第一稳压电容器及第二稳压电容器。浮动电容器电性耦接于第一节点与第二节点之间。八开关包含第一至第八开关，其受控以执行四操作阶段，于该些阶段期间进行电荷储存以及转移。第一稳压电容器经由第三开关电性耦接于第一节点，且第二稳压电容器经由第四开关电性耦接于第二节点。正输入电压经由第一开关电性耦接于第一节点，负输入电压经由第二开关电性耦接于第二节点，第一节点经由第五开关电性耦接于地，第二节点经由第六开关电性耦接于地，第一节点经由第七开关以提供正输出电压，且第二节点经由该第八开关以提供负输出电压，藉此，正输出电压的值大约为正输入电压的一半，且负输出电压的值大约为负输入电压的一半。

附图说明

图1显示本发明实施例的半电压比电荷泵电路的电路示意图。

图2至图5分别显示图1的电荷泵电路的开关于第一至第四操作阶段的断开或闭合状态。

[标号说明]

100 电荷泵电路VSP 正输入电压

VSN 负输入电压VCI 正输出电压

VCL 负输出电压A 第一节点

B 第二节点C_F浮动电容器

C_r1 第一稳压电容器C_r2第二稳压电容器

SW1 第一开关SW2 第二开关

SW3 第三开关SW4 第四开关

SW5 第五开关SW6 第六开关

SW7 第七开关SW8 第八开关

具体实施方式

图1显示本发明实施例的半电压比(half-ratio)电荷泵电路100的电路示意图。电荷泵电路100接收一正输入电压VSP与一负输入电压VSN。藉此，电荷泵电路100产生一正输出电压VCI，其值大约为正输入电压VSP的一半，并产生一负输出电压VCL，其值大约为负输入电压VSN的一半。由于输出电压VCI/VCL与输入电压VSP/VSN的比值大约为二分之一，因此电荷泵电路100称为半电压比电荷泵电路。

本实施例的电荷泵电路100包含一浮动(flying)电容器C_F，其电性耦接于第一节点A与第二节点B之间。本实施例仅使用单一浮动电容器C_F，而非如传统电荷泵电路使用二浮动电容器。本实施例还使用八开关SW1～SW8，其受控于控制器以执行四操作阶段1至4，于该些阶段期间进行电荷储存以及转移。本领域技术人员可使用传统电子元件(例如金属氧化物半导体(MOS)晶体管)来实施每一个开关SW1～SW8。也就是说，本说明书所称的“开关”是广泛指称切换(switching)电子元件，而非局限于机械式的开关零件。互补式金属氧化物半导体(CMOS)制造技术可适用于本实施例所揭示的电路架构的制造。