[发明专利]自时钟低功率倍增电荷泵

说明书

本公开涉及自时钟低功率倍增电荷泵。通过用脉冲发生器驱动的电荷泵从低电源电压产生高电压。比较器将该低电源电压与该高电压的预定比例进行比较。低功率分压器产生该高电压的该预定部分。比较器输出驱动该脉冲发生器，并且脉冲发生器输出重置该比较器。还可以使用相同布置采用高电压到低电压模式。

技术领域

本公开涉及用于集成电路的电源电路系统，并且具体地涉及电荷泵电路。

背景技术

电荷泵是一种形式的电压转换器电路，该电压转换器电路通过对存储元件(通常为电容器)充电并将存储元件切换到以不同电压提供能量的配置来将能量从一个电压电平移动到另一电压电平。电荷泵可以产生高于或低于源电压的输出电压，并且甚至可以产生反相电压。

电荷泵通常用于在低功率模式和高功率模式下提供调节电压。为了节省功率，用于切换电荷泵的振荡器在低功率操作期间可能会减慢，因为通常调节电压所需的功率更少，并且因此需要泵送的电荷更少。然而，与睡眠模式下的IC的功率消耗相比，振荡器通常消耗相对大量的功率。此外，对于许多类型的集成电路(IC)上使用的低功率模式，诸如“睡眠”模式，当选择切换电荷泵以进行低功率模式操作的频率时，必须考虑最坏情况下的负载电流和泄漏电流。当不满足最坏情况时，在此频率下操作电荷泵会固有地导致IC处于睡眠模式的大部分时间内的效率低下。

附图说明

图1以混合的框图和电路图形式示出了根据一些实施方案的电荷泵电路；以及

图2以电路图示出了图1的电荷泵200的具体实施。

在不同附图中使用相同的参考符号来指示相同或类似的元件。除非另有说明，否则字词“耦接”以及其相关联的动词形式包括直接连接以及通过本领域已知的方式的间接电连接两者；并且除非另有说明，否则对直接连接的任一描述也暗示使用合适形式的间接电连接的替代实施方案。

具体实施方式

图1以混合的框图和电路图形式示出了根据一些实施方案的电荷泵电路10。电荷泵电路10通常体现在集成电路上，但可以包括某些外部部件，诸如电容器。电荷泵电路10适于在低功率模式(诸如睡眠模式)和高功率模式下操作的集成电路中使用。它能够在低功率模式下无需振荡器提供时钟信号的情况下操作，具有许多优点。电荷泵电路10通常用于在升压模式下从低电源电压Vlow产生高电压Vhigh，并且在一些实施方案中还可以在降压模式下从高电压Vhigh产生低电压Vlow。电荷泵电路10包括分压器电路100、比较器140、脉冲发生器150、多路复用器160和电荷泵200。

分压器电路100包括连接到标记为“Vlow”的低电压端子的第一输入、连接到标记为“Vhigh”的高电压端子的第二输入以及提供标记为“Vdiv”的分压的输出。在本文中使用Vlow和Vhigh来指代电压端子和其上的电压。分压器电路100通常包括参考电流发生器110、分压器120和电流镜130。

参考电流发生器110通常包括输入和参考电流发生器输出，该输入用低电源电压Vlow供应。电流镜130通常包括连接到参考电流发生器输出的电流镜输入、连接到分压器120的电流镜输出以及连接到标记为“GND”的电源接地的端子。分压器120通常包括耦接到高电压端子Vhigh的第一端子、耦接到电流镜输出的第二端子以及提供分压Vdiv的输出。

更详细地参考分压器电路100的各个部分，在此具体实施中，参考电流发生器110包括n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管111、p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管112和PMOS晶体管113。NMOS晶体管111包括漏极、源极和栅极，该源极连接到电流镜输入(在NMOS晶体管131处)，该栅极连接到NMOS晶体管的漏极。PMOS晶体管112包括漏极、源极和栅极，该漏极连接到NMOS晶体管111的源极，该源极连接到NMOS晶体管111的漏极，该栅极连接到PMOS晶体管的漏极。PMOS晶体管113包括源极、漏极和栅极，该源极接收低电源电压Vlow，该漏极连接到PMOS晶体管112的源极，该栅极连接到PMOS晶体管112的栅极。