[发明专利]电荷泵电路、集成电路、电子设备及相关方法

说明书

本发明提供一种用于电荷泵电路、用于该电荷泵电路的集成电路、电子设备以及相关方法，该电荷泵电路用于产生一负电压，该电荷泵电路包含：时钟产生器，用于输出至少一个时钟信号；开关电容式电压变换器电路，包含多个电容元件，用于接收所述至少一个时钟信号并产生所述负电压；调节控制回路，用于提供从开关电容式电压变换器电路的输出端至开关电容式电压变换器电路的电源电压输入端的反馈路径；以及输出端，用于输出负电压，其中反馈路径包含运算放大器，用于产生根据反馈后的电平位移负电压产生最大充电电源电压，并将最大充电电源电压提供至开关电容式电压变换器电路的电源电压输入端，以在调节控制回路的启动阶段对多个电容元件中的至少一个充电。本发明实施例通过在反馈路径中设置运算放大器进行调节，以对回路稳定性进行补偿。

【技术领域】

本发明实施例是关于一种电荷泵电路、用于该电荷泵电路的集成电路、电子设备以及相关方法，尤其是关于一种应用该电荷泵电路来关断晶体管器件的负电压产生电路。

【背景技术】

在无线电频率(射频，RF)开关领域，例如射频绝缘体上硅结构(silicon-on-insulator，SOI)开关领域中，通常需要应用一负电压来禁能(关掉)运行在一大RF摆幅下的SOI开关。负电压的产生允许RF开关设计者避免使用隔直流电容器。该负电压通常使用一电荷泵电路来予以产生，该电荷泵电路则需要一振荡器来产生电荷泵时钟信号。耦接至电荷泵电路的振荡器通常会呈现较低的电流消耗，以及通常需要设计为具有一最小可能的突波电流(spur current)以避免无线电应用中的杂散信号。

负电压的产生需要一种能够将信号从正常的正电压域转换至负电压域，同时又能满足可靠性需求的机制。因此，一电压电平位移机制得以应用。

开关电容式电压变换器电路是公知的使用电容器来实现能量转换以及电压转换的电路。开关电容式电压转换器电路的一种已知的形式为电压反相器。因此，电荷泵的第一电容器在转换周期的第一个半周期内被充电至输入电压，而在转换周期的第二个半周期内，该电压被反相并被应用至第二电容器及负载中。输出电压与输入电压的极性相反，以及平均输入电流几乎与输出电流相等。开关频率的大小对所需的外部电容器的尺寸产生影响，越高的开关频率允许使用越小尺寸的外部电容器。

请参见图1，图1所示为现有技术中一种低噪声、反相电荷泵电路100的结构示意图。该电荷泵电路100可同时支持预设输出电压102(-4.1V)和可调输出电压104(-0.5V至-4.1V)。一外部正控制电压106被使用以用于设置负输出电压。该电荷泵电路100用于偏置砷化镓场效应晶体管(Gallium Arsenide Field Effect Transistor，GaAs FET)器件，例如蜂窝手持机中的各功率放大器模块。

一输入电压(V_IN)首先经由电容式电荷泵108在预设负输出电压102(-4.1V)处被反相为一负电压。接着经由一内部线性调节器112进行调节，以产生输出电压104。该最小输出电压(即负性最大的输出电压V_OUT)可通过反相正电压与后调节器的压差电压相加予以得到。

但是，上述现有的负电压产生电路存在一个或多个的缺陷。现有的负电压产生电路用于得到一固定的负电压或一可调电压。一些现有的负电压产生电路可用于产生可调负电压，但是需控制运作在负电源电压域。这种实现方式存在一定的缺陷，其会增加由负电源电压产生的电流，从而降低总效率以及增加与负电压的产生相关的突波的电压电平。而可取的是，该方式会降低或最小化负电压产生电路的启动时间。

因此，亟需一种解决方法能够在使用NMOS开关设备的前提下产生负电压，且最好这种技术是可编程的以及能够使用现有的电荷泵技术。

【发明内容】

有鉴于此，本发明实施例的目的之一在于提供一种电荷泵电路、包含该电荷泵电路的电子设备，以及相关的方法，以解决上述问题。