【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電源管理，特別涉及一種低壓電荷泵電路及其控制方法。
技術(shù)介紹
1、電荷泵用在對(duì)移動(dòng)設(shè)備快速充電的場(chǎng)景，可用于lcd和led的驅(qū)動(dòng)。在常用的電源芯片中，采用電荷泵作為mos管柵極驅(qū)動(dòng)。電容式電荷泵通過開關(guān)陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器實(shí)現(xiàn)電壓提升，采用電容器來貯存能量。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，主要采用倍壓型電荷泵電路，其原理為：基于電容的充放電和電荷遷移；通過周期性的電荷轉(zhuǎn)移，將輸入電壓逐步累積到輸出電容器中，從而實(shí)現(xiàn)電壓倍增。具體來說，電荷泵通常由一個(gè)開關(guān)和兩個(gè)電容器組成。當(dāng)開關(guān)在一個(gè)時(shí)鐘脈沖的作用下打開時(shí)，輸入電容器中的電荷會(huì)被轉(zhuǎn)移到輸出電容器中；當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，輸出電容器中的電荷被鎖定，并被保存下來。輸入電容器中的電荷就會(huì)被傳遞到輸出電容器，實(shí)現(xiàn)電壓倍增。
3、上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷是：在電壓倍增過程中，由于開關(guān)的切換和電容的充放電，會(huì)產(chǎn)生能量損耗，導(dǎo)致電路的整體效率降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問題，提供一種低壓電荷泵電路及其控制方法。
2、本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種低壓電荷泵電路，包括：反相器inv、電荷泵主體結(jié)構(gòu)和輸出電容cout；
3、電荷泵主體結(jié)構(gòu)包括：第一n型mos管mn1與其第一寄生二極管d1、第二n型mos管mn2與其第三寄生二極管d3、第一p型mos管mp1與其第二寄生二極管d2、第二p型mos管mp2與其第四寄生二極管d4、第一電容c1和第三電容c3；
4、第一n型mo
5、反相器inv的輸入端連接第一電容c1的下極板，第一電容c1的上極板連接第一n型mos管mn1的漏端、第一p型mos管mp1的漏端、第二n型mos管mn2的柵端和第二p型mos管mp2的柵端，形成x節(jié)點(diǎn)；反相器inv的輸出端連接第三電容c3的下極板，第三電容c3的上極板連接第二p型mos管mp2的漏端、第二n型mos管mn2的漏端、第一n型mos管mn1的柵端和第一p型mos管mp1的柵端，形成y節(jié)點(diǎn)。
6、可選地，還包括第二電容c2和第四電容c4；反相器inv的輸入端還連接第二電容c2的上極板，第二電容c2的下極板接地；
7、反相器inv的輸出端還連接第四電容c4的上極板，第四電容c4的下極板接地。
8、可選地，第一寄生二極管d1的正極連接第一n型mos管mn1的源端，第一寄生二極管d1的負(fù)極連接第一n型mos管mn1的漏端；
9、第二寄生二極管d2的正極連接第一p型mos管mp1的漏端，第二寄生二極管d2的負(fù)極連接第一p型mos管mp1的源端；
10、第三寄生二極管d3的正極連接第二n型mos管mn2的源端，第三寄生二極管d3的負(fù)極連接第二n型mos管mn2的漏端；
11、第四寄生二極管d4的正極連接第二p型mos管mp2的漏端，第四寄生二極管d4的負(fù)極連接第二p型mos管mp2的源端。
12、可選地，第一p型mos管mp1的源端還連接輸出電容cout的上極板，輸出電容cout的下極板接地。
13、本專利技術(shù)實(shí)施例還提供一種低壓電荷泵電路的控制方法，包括：
14、啟電階段，輸入電壓vin通過輸入端口in輸入，第一n型mos管mn1、第一p型mos管mp1、第二n型mos管mn2和第二p型mos管mp2閉合，輸入電壓vin通過第一寄生二極管d1、第二寄生二極管d2、第三寄生二極管d3和第四寄生二極管d4對(duì)輸出端口out的輸出電壓vout進(jìn)行充電；
15、第一寄生二極管d1、第二寄生二極管d2、第三寄生二極管d3和第四寄生二極管d4的壓降為vdiode，當(dāng)反相信號(hào)clkn為低電平時(shí)，x節(jié)點(diǎn)處的電壓為vin-vdiode，當(dāng)反相信號(hào)clkn為高電平時(shí)，x節(jié)點(diǎn)處的電壓被抬高至2*vin-vdiode；當(dāng)時(shí)鐘輸入信號(hào)clk為低電平時(shí)，y節(jié)點(diǎn)處的電壓為2*vin-vdiode，當(dāng)時(shí)鐘輸入信號(hào)clk為高電平時(shí)，y節(jié)點(diǎn)處的電壓被抬高至2*vin-vdiode；輸出電壓vout被x節(jié)點(diǎn)和y節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的電荷通過第二寄生二極管d2和第四寄生二極管d4不斷充電至2*vin-2*vdiode。
16、當(dāng)電源電壓高至2*vin-vdiode值時(shí)，第一n型mos管mn1、第一p型mos管mp1、第二n型mos管mn2和第二p型mos管mp2完全打開；
17、當(dāng)反相信號(hào)clkn為低電平，時(shí)鐘輸入信號(hào)clk為高電平，此前啟電階段y節(jié)點(diǎn)處的電壓通過二極管通路被抬高，使第一n型mos管mn1完全打開，則x節(jié)點(diǎn)處的電壓為vin，由于y節(jié)點(diǎn)處的電壓此時(shí)已被抬高，第二p型mos管mp2也被完全打開；
18、當(dāng)反相信號(hào)clkn為高電平，時(shí)鐘輸入信號(hào)clk為低電平，x節(jié)點(diǎn)處的電壓被抬高至2*vin，第二n型mos管mn2完全打開，y節(jié)點(diǎn)處的電壓為vin，第一p型mos管mp1也被完全打開，x節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的電荷對(duì)輸出端out進(jìn)行充電；下一個(gè)周期反相信號(hào)clkn為低電平，時(shí)鐘輸入信號(hào)clk為高電平，y節(jié)點(diǎn)處的電壓被抬高至2*vin，第一n型mos管mn2完全打開，x節(jié)點(diǎn)處的電壓為vin，第二p型mos管mp1也被完全打開，y節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的電荷對(duì)輸出端out進(jìn)行充電；將輸出電壓vout維持在2*vin。
19、本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述一種低壓電荷泵電路及其控制方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果如下：
20、本專利技術(shù)在電壓倍增的過程中，通過輸入端口in的輸入電壓和反相器inv的輸出電壓控制第一n型mos管mn1與其第一寄生二極管d1、第二n型mos管mn2與其第三寄生二極管d3、第一p型mos管mp1與其第二寄生二極管d2和第二p型mos管mp2與其第四寄生二極管d4的閉合狀態(tài)，利用mos管的開關(guān)特性和寄生二極管的整流作用，精準(zhǔn)調(diào)控x節(jié)點(diǎn)和y節(jié)點(diǎn)處的電壓；通過x節(jié)點(diǎn)和y節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的電荷對(duì)輸出端口out的輸出電壓進(jìn)行充電，解決了由于開關(guān)切換和電容充放電所導(dǎo)致的能量損耗問題，提高了電路的整體效率。
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1.一種低壓電荷泵電路，其特征在于，包括：反相器INV、電荷泵主體結(jié)構(gòu)和輸出電容COUT；
2.如權(quán)利要求1所述的一種低壓電荷泵電路，其特征在于，還包括第二電容C2和第四電容C4；所述反相器INV的輸入端還連接所述第二電容C2的上極板，所述第二電容C2的下極板接地；
3.如權(quán)利要求1所述的一種低壓電荷泵電路，其特征在于，所述第一寄生二極管D1的正極連接所述第一N型MOS管MN1的源端，所述第一寄生二極管D1的負(fù)極連接所述第一N型MOS管MN1的漏端；
4.如權(quán)利要求1所述的一種低壓電荷泵電路，其特征在于，所述第一P型MOS管MP1的源端還連接所述輸出電容COUT的上極板，所述輸出電容COUT的下極板接地。
5.一種基于權(quán)利要求1~4任一所述的低壓電荷泵電路的控制方法，其特征在于，包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種低壓電荷泵電路，其特征在于，包括：反相器inv、電荷泵主體結(jié)構(gòu)和輸出電容cout；
2.如權(quán)利要求1所述的一種低壓電荷泵電路，其特征在于，還包括第二電容c2和第四電容c4；所述反相器inv的輸入端還連接所述第二電容c2的上極板，所述第二電容c2的下極板接地；
3.如權(quán)利要求1所述的一種低壓電荷泵電路，其特征在于，所述第一寄生二極管d1的正...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王婉，夏雪，陳勇，任鈺狄，劉仕瑩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安航天民芯科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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