[发明专利]一种充电芯片

说明书

本发明公开了一种充电芯片，包括：端口保护电路、时钟电路、内部供电电路、电荷泵电路、相对地转换电路、充电控制电路、第一开关管、第二开关管和第三开关管，相对地转换电路输入端连接USB端口，输出端连接电荷泵电路，相对地转换电路用于检测USB端口的输入电压，当输入电压超过预设耐压值时，增加输出至电荷泵电路的相对地电压，且相对地电压和输入电压的差值不高于预设压差。本发明通过在充电芯片中增加相对地转换电路后，充电芯片中的电荷泵电路以USB端口作为正端电源输入，以相对地转换电路的输出的相对地电压作为负端电源输入，从而电荷泵电路可以采用低压器件实现端口的耐高压功能，从而减小电荷泵电路在充电芯片中的占用面积。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，更具体的说，涉及一种充电芯片。

背景技术

充电芯片的输入端作为手机等便携式电子设备的USB(通用串行总线，UniversalSerial Bus)端口，通常直接与适配器连接，而适配器的输出端经常会受到因电网扰动、雷击、人为瞬间插拔等因素产生的高压脉冲的影响，这种高压脉冲瞬间能量很大，峰值电压通常能达到30V以上，因此，容易导致充电芯片内部器件产生不可逆的损坏。另外，充电芯片的输入端的负向浪涌电压，也会导致充电芯片内部功率传输级和内部供电电路的损坏。

如图1所示，为现有技术中集成过压保护的充电芯片的电路图，目前主流的充电芯片通常通过第一开关管Q1和第二开关管Q2来隔离作为充电芯片输入端的USB端口和系统供电端口SYS。第一开关管Q1主要用来隔离USB端口的负压，同时，第一开关管Q1的源端和漏端可以用来采样充电芯片内部电流，第二开关管Q2可以隔离USB端口的正向高压。电荷泵电路为第一开关管Q1和第二开关管Q2的驱动电路，其主要作用是产生一个较高的电压，以驱动第一开关管Q1和第二开关管Q2的栅端。端口保护电路用来检测USB端口，当USB端口产生过压时，则迅速关断电荷泵电路。二极管D_ESD为芯片USB端的ESD(Electro-Staticdischarge，静电阻抗器)器件，主要用来做USB端口的ESD保护。第三开关管Q3为功率管理路径调整管，充电控制电路为第三开关管Q3的驱动电路，当充电芯片在充电模式时，第三开关管Q3开启，充电芯片将USB端口的输入电压传输至输出端BAT给电池充电。内部供电电路给充电芯片内部提供安全的工作电压VDD。

从图1中可以看出，电荷泵电路在充电芯片和端口保护电路中起到了举足轻重的作用，电荷泵电路的工作原理为：以时钟电路的输出的时钟脉冲信号作为输入信号，周期性的对电荷泵电路的内部电容进行充放电，并利用电容两端电压不能突变的原理，将输入端即USB端的输入电压V_USB进行放大后输出驱动第一开关管Q1和第二开关管Q2的栅端(即控制端)。

但是这种传统的电荷泵偏置方案有明显的缺陷，由前述可得，电荷泵电路的USB端口为高压端口，电荷泵电路的输出端CP的电压通常为USB端口和VDD端口的电压之和，即V_CP＝V_USB+V_VDD。因此，电荷泵电路内部采用的NMOS管、PMOS管以及电容等器件，都需要采用耐压更高的高压器件，而高压器件所消耗的芯片面积远大于低压器件，因此，导致电荷泵电路在充电芯片中占用的面积较大。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种充电芯片，以实现通过在充电芯片中增加相对地转换电路后，充电芯片中的电荷泵电路以USB端口作为正端电源输入，以相对地转换电路的输出的相对地电压作为负端电源输入，从而电荷泵电路可以采用低压器件实现端口的耐高压功能，因此极大的减小了电荷泵电路在充电芯片中的占用面积。

一种充电芯片，包括：端口保护电路、时钟电路、内部供电电路、电荷泵电路、相对地转换电路、充电控制电路、第一开关管、第二开关管和第三开关管；

所述端口保护电路的输入端连接充电芯片的USB端口，所述端口保护电路的输出端连接所述电荷泵电路，所述端口保护电路用于检测所述USB端口的输入电压，并当检测到所述输入电压为过电压时，关断所述电荷泵电路；