本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電荷泵電路。

背景技術(shù)：

電荷泵是利用電容作為儲能元件的一種開關(guān)電源，其內(nèi)部通過控制開關(guān)管陣列來控制電容的充放電，以得到需要的輸出電壓后提供給負(fù)載，依據(jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電荷泵可以實現(xiàn)升壓、降壓和電壓反轉(zhuǎn)功能，常見的系統(tǒng)如圖1所示，電荷泵將一工作電壓VDD變換為輸出電壓CPVDD后提供給負(fù)載所需的工作電壓；由于電荷泵電路外接電路簡單，且沒有使用電感作為儲能元件，因而電磁干擾小，廣泛應(yīng)用于測量儀器、數(shù)碼相機(jī)及便攜式通信設(shè)備中，現(xiàn)有的電荷泵電路在對輸入電壓進(jìn)行升壓時，從系統(tǒng)上電到產(chǎn)生恒定的輸出電壓所需的電壓轉(zhuǎn)換時間過長，影響了系統(tǒng)的工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種快速充電的電荷泵電路，解決以上技術(shù)問題；

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

快速充電的電荷泵電路，其中，包括，

一開關(guān)控制信號產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生一組開關(guān)控制信號；

一設(shè)置有儲能電容的調(diào)壓電路，所述調(diào)壓電路包括，

一第一輸入電壓端，與一第一輸入電壓連接；

一第二輸入電壓端，與一第二輸入電壓連接；

一輸出電壓端，用于輸出轉(zhuǎn)換后的電壓；

多個開關(guān)支路，可控制地連接于所述第一輸入電壓端、所述第二輸入電壓端、所述輸出電壓端和接地端之間；

所述開關(guān)支路于所述開關(guān)控制信號作用下組合導(dǎo)通和關(guān)斷以使得于第一設(shè)定時間內(nèi)所述第一輸入電壓端和所述輸出電壓端直接連通，或于第二設(shè)定時間內(nèi)所述調(diào)壓電路交替工作于充電模式和放電模式，使所述第二輸入電壓與所述第一輸入電壓疊加后提供給所述輸出電壓端。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，所述調(diào)壓電路包括：

第一開關(guān)支路，連接于所述第一輸入電壓端和一第一參考節(jié)點之間；

第二開關(guān)支路，連接于所述第一參考節(jié)點和所述輸出電壓端之間；

第三開關(guān)支路，連接于所述第二輸入電壓端和一第二參考節(jié)點之間；

第四開關(guān)支路，連接于所述第二參考節(jié)點和接地端之間；

所述第一開關(guān)支路、所述第二開關(guān)支路、所述第三開關(guān)支路和所述第四開關(guān)支路的控制端分別與所述開關(guān)控制信號產(chǎn)生電路連接；

一第一儲能電容連接于所述第一參考節(jié)點和所述第二參考節(jié)點之間；

一第二儲能電容連接于所述輸出電壓端和所述接地端之間。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，所述調(diào)壓電路于充電模式時，所述第一開關(guān)支路和所述第四開關(guān)支路導(dǎo)通，所述第二開關(guān)支路和所述第三開關(guān)支路 斷開，所述第一輸入電壓端向所述第一儲能電容充電；所述調(diào)壓電路于放電模式時，所述第一開關(guān)支路和所述第四開關(guān)支路斷開，所述第二開關(guān)支路和所述第三開關(guān)支路導(dǎo)通，所述第二輸入電壓與所述第一儲能電容兩端的電壓疊加后向所述第二儲能電容放電。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，所述開關(guān)控制信號產(chǎn)生電路包括，

比較器，依據(jù)一采樣自所述輸出電壓端的電壓反饋信號和一參考電壓信號產(chǎn)生一比較信號；

電荷泵控制電路，于所述比較信號的作用下產(chǎn)生多個所述開關(guān)控制信號。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，所述第一輸入電壓與所述第二輸入電壓的大小相等。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，所述第一設(shè)定時間小于所述第二設(shè)定時間。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，所述第一開關(guān)支路上連接一第一P溝道MOS管，所述第一P溝道MOS管的柵極連接第一控制信號，襯底連接第二控制信號，其余兩個端子分別連接所述第一輸入電壓端和所述第一參考節(jié)點。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，所述第二開關(guān)支路上連接一第二P溝道MOS管，所述第二P溝道MOS管的柵極連接第三控制信號，其襯底連接所述第二控制信號，其余兩個端子分別連接所述輸出電壓端和所述第一參考節(jié)點。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，所述第三開關(guān)支路上連接一第三P溝道MOS管，所述第三P溝道MOS管的柵極連接第四控制信號，其源極連接 所述第二輸入電壓端，其漏極連接所述第二參考節(jié)點。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，所述第四開關(guān)支路上連接一N溝道MOS管，所述N溝道MOS管的柵極連接第五控制信號，其源極連接所述第二參考節(jié)點，其漏極連接所述接地端。

有益效果：由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的電荷泵電路可以于第一設(shè)定時間時第一輸入電壓直接提供給輸出電壓端，第二設(shè)定時間內(nèi)交替充電和放電以加快電壓轉(zhuǎn)換過程，使得從系統(tǒng)上電到產(chǎn)生恒定的輸出電壓所需的時間大大縮短，提高系統(tǒng)的工作效率。

附圖說明

圖1為采用電荷泵供電的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的電荷泵電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3中示出了本發(fā)明于第一設(shè)定時間的電路走向圖(見黑色線條)；

圖4中示出了本發(fā)明于第二設(shè)定時間處于充電模式的電路走向示意圖(見黑色線條)；

圖5中示出了本發(fā)明于第二設(shè)定時間處于放電模式的電路走向示意圖(見黑色線條)；

圖6為現(xiàn)有技術(shù)的電荷泵從啟動上電至輸出恒定的輸出電壓的V-t波形示意圖；

圖7為本發(fā)明的電荷泵從啟動上電至輸出恒定的輸出電壓的波形示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。

參照圖2、圖3、圖4、圖5，快速充電的電荷泵電路，其中，包括，

一開關(guān)控制信號產(chǎn)生電路12，用于產(chǎn)生一組開關(guān)控制信號；

一設(shè)置有儲能電容的調(diào)壓電路13，調(diào)壓電路13包括，

一第一輸入電壓端VDD1，與一第一輸入電壓連接；

一第二輸入電壓端VDD2，與一第二輸入電壓連接；

一輸出電壓端Vout，用于輸出轉(zhuǎn)換后的電壓；

多個開關(guān)支路，可控制地連接于第一輸入電壓端VDD1、第二輸入電壓端VDD2、輸出電壓端Vout和接地端GND之間，

多個開關(guān)支路于開關(guān)控制信號作用下組合導(dǎo)通和關(guān)斷以使得于第一設(shè)定時間內(nèi)第一輸入電壓端VDD1和輸出電壓端Vout直接連通，或于第二設(shè)定時間內(nèi)調(diào)壓電路交替工作于充電模式和放電模式，使第二輸入電壓VDD2與第一輸入電壓VDD1疊加后提供給輸出電壓端Vout。

調(diào)壓電路13于一第一設(shè)定時間內(nèi)，第一輸入電壓直接提供至輸出電壓端Vout；于一第二設(shè)定時間內(nèi)，調(diào)壓電路13交替工作于充電模式和放電模式以 以加快電壓轉(zhuǎn)換過程，提高系統(tǒng)的工作效率。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，調(diào)壓電路13可以包括：

第一開關(guān)支路，連接于第一輸入電壓端VDD1和一第一參考節(jié)點A之間；

第二開關(guān)支路，連接于第一參考節(jié)點A和輸出電壓端Vout之間；

第三開關(guān)支路，連接于第二輸入電壓端VDD2和一第二參考節(jié)點B之間；

第四開關(guān)支路，連接于第二參考節(jié)點B和接地端GND之間；

第一開關(guān)支路、第二開關(guān)支路、第三開關(guān)支路和第四開關(guān)支路的控制端分別與開關(guān)控制信號產(chǎn)生電路12連接；

一第一儲能電容C1連接于第一參考節(jié)點A和第二參考節(jié)點B之間；

一第二儲能電容C2連接于輸出電壓端Vout和接地端GND之間。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，調(diào)壓電路13于充電模式時，第一開關(guān)支路和第四開關(guān)支路導(dǎo)通，第二開關(guān)支路和第三開關(guān)支路斷開，第一輸入電壓端VDD1向第一儲能電容C1充電；調(diào)壓電路13于放電模式時，第一開關(guān)支路和第四開關(guān)支路斷開，第二開關(guān)支路和第三開關(guān)支路導(dǎo)通，第二輸入電壓與第一儲能電容C1兩端的電壓疊加后向第二儲能電容C2放電。

傳統(tǒng)的利用電荷泵的升壓電路要實現(xiàn)輸出電壓為輸入電壓的兩倍電壓時，需要反復(fù)的充電和放電，參照圖6所示，需要消耗較長的時間；而本發(fā)明通過于第一設(shè)定時間時第一輸入電壓直接提供給輸出電壓端，第二設(shè)定時間時執(zhí)行上述的充放電模式，以加快升壓過程，提高系統(tǒng)的工作效率。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，開關(guān)控制信號產(chǎn)生電路12包括，

比較器123，依據(jù)一采樣自輸出電壓端Vout的電壓反饋信號和一參考電壓信號產(chǎn)生一比較信號；

電荷泵控制電路121，于比較信號的作用下產(chǎn)生多個開關(guān)控制信號。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，第一輸入電壓與第二輸入電壓的大小可以相等。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，第一設(shè)定時間小于第二設(shè)定時間。第一設(shè)定時間由于第一輸入電壓直接提供給輸出電壓端，可以在較短的時間內(nèi)完成。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，第一開關(guān)支路上可以連接一第一P溝道MOS管Mp，第一P溝道MOS管Mp的柵極連接第一控制信號MpCtrl，襯底連接第二控制信號Bse1，其余兩個端子分別連接第一輸入電壓端VDD1和第一參考節(jié)點A。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，第二開關(guān)支路上可以連接一第二P溝道MOS管Mp1，第二P溝道MOS管Mp1的柵極連接第三控制信號Mp1Ctrl，其襯底連接第二控制信號Bse1，其余兩個端子分別連接輸出電壓端Vout和第一參考節(jié)點A。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，第三開關(guān)支路上可以連接一第三P溝道MOS管Mp3，第三P溝道MOS管Mp3的柵極連接第四控制信號Mp3Ctrl，其源極連接第二輸入電壓端VDD2，其漏極連接第二參考節(jié)點B。

本發(fā)明的快速充電的電荷泵電路，第四開關(guān)支路上可以連接一N溝道MOS管Mn2，N溝道MOS管Mn2的柵極連接第五控制信號Mn2Ctrl，其源極連接第二參考節(jié)點B，其漏極連接接地端GND。

結(jié)合圖7對本發(fā)明的電壓轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行說明，在第一設(shè)定時間內(nèi)，第一開關(guān)支路和第二開關(guān)支路導(dǎo)通，第一輸入電壓直接提供給輸出電壓端，如第一 輸入電壓為3V時，可使得輸出電壓端快速達(dá)到3V，在第二設(shè)定時間內(nèi)，充電模式下，第一開關(guān)支路和第四開關(guān)支路導(dǎo)通，第一輸入電壓向第一儲能電容C1充電使得第一儲能電容C1兩端電壓為VDD1，然后于放電模式下，第二開關(guān)支路和第三開關(guān)支路導(dǎo)通，第二輸入電壓VDD2與第一儲能電容C2兩端的電壓VDD1疊加后向第二儲能電容C2放電，并于第二設(shè)定時間內(nèi)反復(fù)的充電和放電最終得到預(yù)期升壓后的輸出電壓。相比于圖6可以縮短電壓轉(zhuǎn)換時間，提升系統(tǒng)工作效率。

以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護(hù)范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。