[发明专利]电荷泵电路

说明书

本公开提供了一种电荷泵电路，该电荷泵电路能利用其中的开关电容网络来根据该多个驱动信号切换控制该开关电容网络中电容的充放电通路，以稳定提供输出电压；并通过控制电路根据对该输出电压的采样与预设阈值电压的比较结果生成指示信号，以及根据对驱动控制信号与该指示信号的逻辑控制生成前述的多个驱动信号，其中，该电荷泵电路处于启动上电或输出短路状态，开关电容网络通过切换控制其自身开关的导通/关断状态，从而改变其充放电通路上的导通阻抗，限制其充放电电流，以稳定输出电压。由此可实现缓启动以及输出短路保护，以提高系统可靠性。

技术领域

本公开涉及集成电路技术领域，具体涉及一种电荷泵电路。

背景技术

电荷泵电路(Charge Pump Circuit)，或称为电容性电压倍增器(CapacitiveVoltage Multiplier)，是一种用于产生比供应至其本身更高的电压的电路。借着此一升压能力，在内部各组成单元需要各种不同的操作电压之电子系统中，例如可携式电脑(Portable Computer)，电荷泵电路可用来从供应电压源(Supply VoltageSource)提供所需之升高的电压，而减少额外设置独立的高压电压源之需求。

另一方面，通过通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)连接埠或其他类型连接埠而连接于可携式电脑之许多周边装置也需要从供应电压源汲取能量。在此情况中，电荷泵电路可应用来驱动功率开关，该功率开关通常是由NMOS晶体管所实施且设置来控制供应电压源与周边装置间之切换操作。通过使NMOS功率开关晶体管之栅极电压比其漏极电压高出许多，电荷泵电路可完全地导通NMOS功率开关晶体管以便在周边装置之正常操作中提供最小的导通电阻。

如图1所示，为一典型的电荷泵结构。PMOS管M1和NMOS管M2～M4当作开关，用于切换电容C1的充电和放电通路。当M1和M2导通时，给电容C1充电；当M3和M4导通时，电容C1放电。其中，各PMOS管和NMOS管导通时，电路中具有一定的导通阻抗，如图2所示，相当于每一开关(如K1)串连了一个小电阻(如电阻R1)。为了拥有较高的充电效率，通常M1/2/3/4的导通阻抗都设计的比较小，而充/放电电流易受通路上阻抗的影响，使系统稳定性变差。

具体的，以VN2作为输出电压为例进行说明，该电荷泵系统的输出端，通常设置有大电容用于稳压，在刚启动或者输出短路时，输出电压VN2较低，为了给输出端电容充电，会产生较大的充放电电流，从而降低系统可靠性。

针对这一问题现有的解决方案是在充放电通路上通过增加电流源来控制电流，但这种方式又会增加电路的复杂度，导致提高集成电路芯片的制造成本，又存在降低系统可靠性的风险。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种电荷泵电路。

本公开提供了一种电荷泵电路，其包括：

开关电容网络，具有接入多个驱动信号的输入节点和提供输出电压的输出节点，用于根据该多个驱动信号切换控制该开关电容网络中电容的充放电通路，以稳定提供前述的输出电压；以及

控制电路，耦合于输入节点和输出节点之间，用于根据对该输出电压的采样与预设阈值电压的比较结果生成指示信号，并根据对驱动控制信号与该指示信号的逻辑控制生成前述的多个驱动信号，

其中，前述开关电容网络通过切换控制其自身开关的导通/关断状态，从而改变其充放电通路上的导通阻抗，限制其充放电电流，以稳定输出电压。

优选地，前述的多个驱动信号包括第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号、第四驱动信号、第五驱动信号和第六驱动信号，并且，前述的开关电容网络包括：

全桥式连接的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，该第一开关管和第三开关管之间的第一连接节点连接电容的第一端，且该第二开关管和第四开关管之间的第二连接节点连接电容的第二端，该第四开关管的第一端作为前述的输出节点，用于提供输出电压；