為多開關電路提供電壓的電路和方法技術

本發明專利技術涉及為多開關電路提供電壓的電路和方法。本發明專利技術公開了生成電荷泵電壓為偏壓電路供電的電荷泵電路。所述偏壓電路生成基準電流并由所述基準電流生成開關電流。柵?源電壓由所述開關電流生成，隨后施加到開關電路的開關元件以連接兩個節點。所述柵?源電壓可在所述偏壓電路中生成并提供給所述開關電路。所述柵?源電壓也可在所述開關電路中生成。

【技術實現步驟摘要】
為多開關電路提供電壓的電路和方法相關申請的交叉引用本申請要求提交于2014年12月3日的美國臨時申請No.62/086,967的權益，該臨時申請全文以引用方式并入本文中。
本專利技術整體涉及電路，并且更具體地但不限于涉及為多開關電路提供電壓的電路和方法。
技術介紹
電荷泵電路將直流(DC)電壓從一個水平變換成另一個水平。這些電荷泵電路用于多種應用，包括提供偏置電壓或電源電壓。例如，電荷泵電路可運用于為開關電路中的開關元件生成柵-源電壓的電路中，所述開關電路運用于計算機接口端口如通用串行總線(USB)端口。本專利技術的實施例提供了具有改善的電荷泵電路，和采用電荷泵電路為多開關電路生成相對恒定電壓的電路。本申請提供了一種為多個開關電路提供電壓的電路，包括：電荷泵電路，所述電荷泵電路被構造用于生成電荷泵電壓；偏壓電路，所述偏壓電路被構造用于接收所述電荷泵電壓以生成基準電流；和多個開關電路，所述多個開關電路中的每個開關電路被構造用于接收由所述基準電流生成的開關電流、由所述開關電流生成柵-源電壓，以及把所述柵-源電壓施加到第一晶體管以將輸入節點連接到計算機接口端口的輸出節點。本申請還提供了一種為多個開關電路提供電壓的方法，所述方法包括：生成電荷泵電壓；生成電流基準；鏡像反射所述電流基準以生成鏡像電流；由所述鏡像電流生成柵-源電壓；以及把所述柵-源電壓施加到多個開關電路中一個開關電路的晶體管，以將第一節點連接到第二節點。本申請進一步提供了一種為多個開關電路提供電壓的電路，包括：電荷泵電路，所述電荷泵電路生成電荷泵電壓；偏壓電路，所述偏壓電路接收所述電荷泵電壓、生成基準電流并由所述基準電流生成多個開關電流；第一開關電路的第一晶體管，所述第一晶體管具有接收第一柵-源電壓的柵極和源極，所述第一柵-源電壓由所述多個開關電流中的第一開關電流生成；以及第二開關電路的第二晶體管，所述第二晶體管具有接收第二柵-源電壓的柵極和源極，所述第二柵-源電壓由所述多個開關電流中的第二開關電流生成。
技術實現思路
在一個實施例中，電荷泵電路生成電荷泵電壓為偏壓電路供電。該偏壓電路生成基準電流并由該基準電流生成開關電流。柵-源電壓由這種開關電流生成，隨后施加到開關電路的開關元件以連接兩個節點。該柵-源電壓可在偏壓電路中生成并提供給開關電路。該柵-源電壓也可在開關電路中生成。在閱讀本專利技術(包括附圖和權利要求書)全文后，本專利技術的這些特征和其他特征對于本領域的普通技術人員將顯而易見。附圖說明不同附圖中使用的相同參考標簽指示相同或類似的元件。圖1示出為多個計算機接口端口提供電壓的示例性電路的框圖。圖2示出根據本專利技術的一個實施例的為多個開關電路提供電壓的電路的框圖。圖3示出根據本專利技術的一個實施例的為多個開關電路提供電壓的電路的示意圖。圖4示出根據本專利技術的另一個實施例的為多個開關電路提供電壓的電路的示意圖。圖5示出根據本專利技術的一個實施例的電壓轉換器電路的示意圖。圖6示出根據本專利技術的一個實施例的電荷泵單元的示意圖。圖7示出根據本專利技術的另一個實施例的電荷泵單元的示意圖。圖8示出根據本專利技術的一個實施例的具有多個電荷泵單元的電荷泵電路的示意圖。圖9示出根據本專利技術的另一個實施例的電荷泵電路。圖10示出根據本專利技術的一個實施例的圖9電荷泵電路的仿真波形。圖11示出根據本專利技術的一個實施例的偏壓電路的示意圖。圖12示出根據本專利技術的一個實施例，使用電荷泵電路為多個開關電路提供多個恒定柵-源電壓的方法的流程圖。具體實施方式在本專利技術中提供了許多具體細節，諸如電路、元件和方法的例子，以便透徹理解本專利技術的實施例。然而，本領域的普通技術人員將認識到，在沒有這些具體細節中的一者或多者的情況下也可實踐本專利技術。在其他情況下，為了避免對本專利技術的各方面造成混淆，沒有示出或描述公知的細節。圖1示出為多個計算機接口端口102(即102-1，102-2，102-3，…，102-n)提供電壓的示例性電路的框圖。在圖1的例子中，計算機接口端口102-1是通用串行總線(USB)端口，計算機接口端口102-2是左音頻端口，計算機接口端口102-3是右音頻端口。在圖1的例子中，每個計算機接口端口102都有開關電路103，該開關電路從其自身的獨立電荷泵電路101接收恒定的柵-源電壓，下文稱為“電壓VGS”。該恒定電壓VGS被施加到開關電路103中開關元件(例如金屬氧化物半導體(MOS)晶體管)的柵極和源極上。因此，三個計算機接口端口102需要三個電荷泵電路101。圖1的電路可運用于(例如)微型USB開關(MUS)器件中。圖1電路的一個問題是使用了若干個電荷泵電路101。另一個問題是，由于開關電路103中開關元件的柵極直接連接到對應的電荷泵電路101，故來自電荷泵電路101的電荷泵時鐘噪聲可能會耦合到開關電路103。圖2示出根據本專利技術的一個實施例的為多個開關電路提供電壓的電路的框圖。在圖2的例子中，該電路包括被構造用于為多個開關電路123生成多個相對恒定的(即，在工程意義上)電壓VGS的電荷泵電路121。開關電路123可以是計算機接口端口122(即，122-1，122-2，122-3，122-4，…，122-n)的一部分。在圖2的例子中，該電荷泵電路121為一個或多個偏壓電路124生成電荷泵電壓VCP。偏壓電路124能有利地防止電荷泵電路121中生成的噪聲被耦合到開關電路123或將這種噪聲耦合降至最低程度。偏壓電路124可接收電荷泵電路121生成的電荷泵電壓VCP并生成開關電流，此開關電流可用于為開關電路123的開關元件生成恒定電壓VGS。更具體地講，由偏壓電路124的電流源生成的電流基準可被鏡像反射以生成開關電流，此開關電流流入阻抗并產生固定的電壓降，該電壓降可用作開關電路123中開關元件的電壓VGS。當該電流源具有相對良好的電源抑制比(PSRR)時，可將其生成的基準電流視為變化很小的恒定電流。因此，所得的電壓VGS也是恒定的。在圖2的例子中，相對靠近偏壓電路124的開關電路123可以接收相對恒定的電壓VGS。圖3示出根據本專利技術的一個實施例的為多個開關電路提供電壓的電路的示意圖。圖3示出了一種示例性拓撲結構，其中，開關電路使用由偏壓電路生成的開關電流來為開關電路的開關元件生成恒定電壓VGS。圖3電路中的每一個電荷泵電路都可包括多個開關電路，但為了使圖示清晰，僅示出了一個開關電路。在圖3的例子中，偏壓電路124由電荷泵電路121生成的電荷泵電壓VCP供電。偏壓電路124包括生成固定基準電流IREF的電流源152。晶體管150和151形成的電流鏡將基準電流IREF鏡像反射，以生成鏡像電流I1形式的開關電流，此開關電流可被開關電路123接收或由多個開關電路123共享。鏡像電流I1可用于在一個或多個開關電路123中生成恒定電壓VGS。因此，單個電荷泵電路121便能為多個開關電路123生成恒定電壓VGS。可以理解，系統可包括多個電荷泵電路121，所述多個電荷泵電路121中的一個電荷泵電路121能為多個開關電路123提供恒定電壓VGS。在圖3的例子中，阻抗元件153具有阻抗Z。一般來講，阻抗元件可以是普通二極管、齊納二極管、MOS晶體管、電阻器、或用于由固定的基準電流IREF或鏡像電流I1生成固定電壓降的其他電子元件。在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種電路，包括：電荷泵電路，所述電荷泵電路生成電荷泵電壓；偏壓電路，所述偏壓電路接收所述電荷泵電壓、生成基準電流并由所述基準電流生成多個開關電流；所述偏壓電路包括具有第一路徑和第二路徑的電流鏡，所述電流鏡對所述基準電流鏡像反射以生成通過所述第一路徑的第一開關電流以及通過所述第二路徑的第二開關電流；第一開關電路，所述第一開關電路接收所述第一開關電流并且包括第一晶體管，所述第一晶體管具有接收第一柵?源電壓的柵極和源極，所述第一柵?源電壓由所述多個開關電流中的所述第一開關電流生成；以及第二開關電路，所述第二開關電路接收所述第二開關電流并且包括第二晶體管，所述第二晶體管具有接收第二柵?源電壓的柵極和源極，所述第二柵?源電壓由所述多個開關電流中的所述第二開關電流生成。

【技術特征摘要】
2014.12.03 US 62/086,967;2015.05.27 US 14/722,7781.一種電路，包括：電荷泵電路，所述電荷泵電路生成電荷泵電壓；偏壓電路，所述偏壓電路接收所述電荷泵電壓、生成基準電流并由所述基準電流生成多個開關電流；所述偏壓電路包括具有第一路徑和第二路徑的電流鏡，所述電流鏡對所述基準電流鏡像反射以生成通過所述第一路徑的第一開關電流以及通過所述第二路徑的第二開關電流；第一開關電路，所述第一開關電路接收所述第一開關電流并且包括第一晶體管，所述第一晶體管具有接收第一柵-源電壓的柵極和源極，所述第一柵-源電壓由所述多個開關電流中的所述第一開關電流生成；以及第二開關電路，所述第二開關電路接收所述第二開關電流并且包括第二晶體管，所述第二晶體管具有接收第二柵-源電壓的柵極和源極，所述第二柵-源電壓由所述多個開關電流中的所述第二開關電流生成。2.根據權利要求1所述的電路，其中所述第一開關電路還包括：第一阻抗元件，所述第一阻抗元件接收所述第一開關電流以產生所述第一柵-源電壓。3.根據權利要求2所述的電路，其中所述第二開關電路還包括：接收所述第二開關電流以產生所述第二柵-源電壓的第二阻抗元件。4.根據權利要求1所述的電路，其中所述偏壓電路由所述第一開關電流生成所述第一柵-源電壓并由所述第二開關電流生成所述第二柵-源電壓。5.根據權利要求1所述的電路，其中所述第一開關電路和所述第二開關電路是計算機接口端口的開關電路。6.根據權利要求5所述的電路，其中所述計算機接口端口包括通用串行總線(USB)端口。7.根據權利要求1所述的電路，其中所述電荷泵電路包括多個串聯的電荷泵單元。8.根據權利要求1所述的電路，其中所述第一開關電路還包括第一阻抗元件，所述第一阻抗元件接收所述第一開關電流以產生所述第一柵源電壓，所述第一阻抗元件與所述第一路徑連接；并且其中所述第二開關電路還包括第二阻抗元件，所述第二阻抗元件接收所述第二開關電流以產生所述第二柵源電壓，所述第二阻抗元件與所述第二路徑連接。9.一種電路，包括：電荷泵電路，用于生成電荷泵電壓；電流源，用于生成固定基準電流；電流鏡，用于接收所述電荷泵電壓并且鏡像反射所述固定基準電流以生成多個開...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃雷，
申請(專利權)人：快捷半導體蘇州有限公司，快捷半導體公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32