本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種升壓電荷泵及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

升壓電荷泵是一種供電電路，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于應(yīng)用等特點(diǎn)。圖1是傳統(tǒng)升壓電荷泵的應(yīng)用原理圖。電壓V_IN輸入給電荷泵，經(jīng)過升壓后得到輸出電壓V_OUT。當(dāng)電荷泵的負(fù)載比較重的時(shí)候，電荷泵的輸出電壓V_OUT不易穩(wěn)定，因此通常在電荷泵和負(fù)載之間插入低壓差線性穩(wěn)壓器(Low Dropout Regulator，LDO)，V_OUT給LDO供電，LDO的輸出V_LDO再給負(fù)載供電。電壓V_REF是提供給LDO的穩(wěn)定參考電平，V_LDO的大小由V_REF確定，可以記為KV_REF(K為常數(shù))，在LDO負(fù)反饋環(huán)路的作用下，V_LDO也具有穩(wěn)定的電壓。

升壓電荷泵的工作原理如圖2所示。在兩相時(shí)鐘(圖中沒有畫出)的作用下，電荷泵工作在兩個(gè)狀態(tài)。在第一相，輸入V_IN1(大小為V_I)接電容C_IN上極板、給C_IN充電，在第一相結(jié)束時(shí)，C_IN上的電壓為V_I；同時(shí)大電容C_OUT單獨(dú)給外接電路供電，供電電壓為V_OUT1。在第二相，輸入V_IN2(大小為V_I)接電容C_IN下極板，C_IN的上極板和C_OUT的上極板相連，兩個(gè)電容共同給外接電路供電，供電電壓為V_OUT2。由于電容C_IN兩端的電壓不能突變，因此V_OUT2在第二相初始時(shí)刻的電壓等于第一相結(jié)束時(shí)刻V_IN1和第二相初始時(shí)刻V_IN2之和。當(dāng)外接電路不耗電時(shí)，在兩相開關(guān)交替開閉的情況下，電荷泵的輸出為2V_I，實(shí)現(xiàn)了輸出升壓的功能。實(shí)際應(yīng)用中，由于電荷泵外接電路時(shí)刻消耗電能，因此電荷泵的輸出電壓低于2V_I。

當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，負(fù)載上的電流較大，電荷泵電容上積累的電荷消耗較快，電荷泵的輸出電壓變化較大，因此需要在電荷泵輸出和負(fù)載之間插入LDO，以穩(wěn)定負(fù)載的供電電壓。當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，負(fù)載上的電流較小，電荷泵電容上積累的電荷消耗較慢，電荷泵的輸出電壓基本不變，這時(shí)在電荷泵輸出和負(fù)載之間不再需要LDO。如何在輕負(fù)載下去掉LDO，同時(shí)給負(fù)載提供合適的電源電壓是需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種升壓電荷泵，可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，并具有穩(wěn)定的輸出電壓，尤其適用于驅(qū)動(dòng)輕負(fù)載。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種升壓電荷泵，在兩相時(shí)鐘的作用下，其工作在兩個(gè)狀態(tài)，在第一相，輸入V_IN1接電容C_IN上極板，給C_IN充電，同時(shí)大電容C_OUT單獨(dú)給外接電路供電，供電電壓為V_OUT1；在第二相，輸入V_IN2接電容C_IN下極板，C_IN的上極板和C_OUT的上極板相連，兩個(gè)電容共同給外接電路供電，供電電壓為V_OUT2，其特征在于，所述輸入V_IN1的大小為V_I，輸入V_IN2的大小為KV_REF-V_I，K為常數(shù)，V_REF是穩(wěn)定參考電平，V_OUT2在第二相初始時(shí)刻的電壓等于第一相結(jié)束時(shí)刻V_IN1和第二相初始時(shí)刻V_IN2之和，其大小為V_I+(KV_REF-V_I)＝KV_REF。

本發(fā)明省去LDO，將用于穩(wěn)定LDO輸出電壓的參考電壓V_REF作為電荷泵的輸入，此時(shí)V_REF的作用是讓電荷泵輸出負(fù)載所需的穩(wěn)定供電電壓。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不需要在輸出端外接LDO，具有節(jié)約面積、消除LDO自身功耗的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)升壓電荷泵應(yīng)用原理圖。

圖2是傳統(tǒng)升壓電荷泵工作原理說明。

圖3是驅(qū)動(dòng)輕負(fù)載的升壓電荷泵應(yīng)用原理圖。

圖4是驅(qū)動(dòng)輕負(fù)載的升壓電荷泵工作原理說明。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

圖3是驅(qū)動(dòng)輕負(fù)載的升壓電荷泵應(yīng)用原理圖。和傳統(tǒng)的帶有LDO的升壓電荷泵相比，該升壓電荷泵省掉了LDO，同時(shí)將用于穩(wěn)定LDO輸出電壓的參考電壓V_REF改為電荷泵的輸入，此時(shí)V_REF的作用是讓電荷泵輸出負(fù)載所需的穩(wěn)定供電電壓。

電荷泵的工作原理如圖4所示。在兩相時(shí)鐘(圖中沒有畫出)的作用下，電荷泵工作在兩個(gè)狀態(tài)。在第一相，輸入V_IN1(大小為V_I)接電容C_IN上極板、給C_IN充電，在第一相結(jié)束時(shí)，C_IN上的電壓為V_I；同時(shí)大電容C_OUT單獨(dú)給外接電路供電，供電電壓為V_OUT1。在第二相，輸入V_IN2(大小為KV_REF-V_I)接電容C_IN下極板，C_IN的上極板和C_OUT的上極板相連，兩個(gè)電容共同給外接電路供電，供電電壓為V_OUT2。由于電容C_IN兩端的電壓不能突變，因此V_OUT2在第二相初始時(shí)刻的電壓等于第一相結(jié)束時(shí)刻V_IN1和第二相初始時(shí)刻V_IN2之和，其大小為V_I+(KV_REF-V_I)＝KV_REF。由于負(fù)載較輕，負(fù)載電流較小，電荷泵中電容消耗的電荷也較少，因此電荷泵的輸出電壓能穩(wěn)定在KV_REF。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。