本發(fā)明涉及一種電荷泵電路，特別是涉及一種驅動力可配置的電荷泵電路。

背景技術：

圖1為現有技術一種電荷泵電路的電路結構示意圖。以dickson電荷泵為例，如圖1所示(n＝2k)，其中的m0、m1、…、m2k-2、m2k-1、mx為n型mos管，各nmos管的柵極與其漏極相連組成二極管結構，然后各二極管結構的nmos管首尾相連，即nmos管m0的柵極和漏極為輸入并連接輸入信號vin，nmos管m0的源極為第一級輸出連接至nmos管m1的柵極和漏極，nmos管m1的源極為第二級輸出連接至nmos管m2的柵極和漏極，……，nmos管m2k-2的源極為第2k-1級輸出連接至nmos管m2k-1的柵極和漏極，nmos管m2k-1的源極為第2k級輸出連接至nmos管mx的柵極和漏極，nmos管mx的源極為電荷泵電路的輸出vout連接至負載r；ca0、cb0、……、ca(k-1)、cb(k-1)為耦合電容，耦合電容ca0、ca1、……、ca(k-1)的下端連接至時鐘驅動模塊ba的輸出端，耦合電容ca0的上端連接至nmos管m0的源極，耦合電容ca1的上端連接至nmos管m2的源極，……，耦合電容ca(k-1)的上端連接至nmos管m2k-2的源極，耦合電容cb0、cb1、……、cb(k-1)的下端連接至時鐘驅動模塊bb的輸出端，耦合電容cb0的上端連接至nmos管m1的源極，耦合電容cb1的上端連接至nmos管m3的源極，……，耦合電容cb(k-1)的上端連接至nmos管m2k-1的源極，通常它們的電容值一樣；ba、bb為時鐘驅動模塊，時鐘驅動模塊ba的輸出連接至耦合電容ca0、ca1、……、ca(k-1)的下端，時鐘驅動模塊bb的輸出連接至耦合電容cb0、cb1、……、cb(k-1)的下端,；cka、ckb為時鐘信號，時鐘信號cka連接至時鐘驅動模塊ba的輸入端，時鐘信號ckb連接至時鐘驅動模塊bb的輸入端，通常它們的頻率一樣，幅值一樣，但邏輯高電平不交疊；r為輸出負載；vin為電荷泵輸入電壓；v2k-1和v2k分別為m2k-1的輸入和輸出電壓；vout為電荷泵輸出電壓；iout為輸出電流，也即該電荷泵的電流輸出驅動力，簡稱驅動力。

若電荷泵級數為n＝2k+1級即奇數級時，在第2k級和nmos管mx間增加一個cak和nmos管m2k即可，即nmos管m2k-1的源極為第2k級輸出連接至nmos管m2k的柵極和漏極，nmos管m2k的源極為第2k+1級輸出連接至nmos管mx的柵極和漏極，nmos管mx的源極為電荷泵電路的輸出vout連接至負載r；耦合電容cak的下端連接至時鐘驅動模塊ba的輸出端，耦合電容cak的上端連接至nmos管m2k的源極。

計算其中某一級的電壓增幅為：

該公式中c為ca或cb，cs為該節(jié)點的寄生電容，n為電荷泵的級數，圖1為2k級，vck為cka或ckb的電壓幅值，f為cka或ckb的頻率，vtn為mos管mn-1的閾值電壓。通過多級電荷泵級聯就能得到需要的輸出電壓vout。當c>>cs，或者iout≈fc(δv-vck+vtn)，可見其它條件不變情況下，c越大，驅動力也越大，而c需要相應的時鐘驅動電路ba或者bb。

現有技術的電荷泵以恒定驅動力工作，即c和ba/bb固定，然而在某些應用場合下對同一個電荷泵的驅動力存在不同需求，意味著以最大驅動力要求設計的c和ba/bb值在某些工作模式下是有富余的，因此，則需要一種驅動力可配置的電荷泵電路。

技術實現要素：

為克服上述現有技術存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種驅動力可配置的電荷泵電路，以實現一種驅動力可配置的電荷泵電路。

為達上述及其它目的，本發(fā)明提出一種驅動力可配置的電荷泵電路，包括：

傳輸二極管模塊，包括m級串聯的傳輸二極管和一個特殊傳輸二極管，第一級傳輸二極管的輸入端接輸入信號，最后一級傳輸二極管的輸出端接該特殊傳輸二極管的陽極，該特殊傳輸二極管的陰極為該電荷泵電路的輸出；

耦合電容模塊，連接該傳輸二極管模塊，其包括m組耦合電容陣，通過多級開關控制耦合電容，以實現可配置的耦合電容；

時鐘驅動模塊，連接所述耦合電容模塊，其包括2組時鐘驅動電路，每組時鐘驅動電路由n+1個時鐘驅動器和n個時鐘開關組成，通過多級時鐘開關控制驅動模塊工作與否以實現可配置的時鐘驅動模塊。

進一步地，所述傳輸二極管為由nmos管接成的二極管，nmos管的柵極和漏極短接作為該傳輸二極管的陽極，源極為該傳輸二極管的陰極。

進一步地，所述時鐘驅動模塊的每組時鐘驅動電路包括n+1個時鐘驅動器baj/bbj(j＝0,1,…,n)和n個時鐘開關sbaj/sbbj(j＝1,2,…,n)。

進一步地，當電荷泵級數m為偶數m＝2k時，每組耦合電容陣包括n+1個耦合電容caij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)與cbij(i＝0,1,…，k-1，j＝0,1,…,n)和n個電容開關scaij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)/scbij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)。

進一步地，耦合電容cai0(i＝0,1,…，k-1)的上端連接至該nmos管m2i的源極，耦合電容caij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的上端連接至電容開關scaij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的輸入端，電容開關scaij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的輸出端連接至nmos管m2i的源極，耦合電容cbi0(i＝0,1,…，k-1)的上端連接至nmos管m2i+1的源極，耦合電容cbij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的上端連接至電容開關scbij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的輸入端，電容開關scbij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的輸出端連接至nmos管m2i+1的源極，耦合電容caij(i＝0,1,…，k-1，j＝0,1,…,n)的下端連接至所述時鐘驅動模塊的一組時鐘驅動電路，耦合電容cbij(i＝0,1,…，k-1，j＝0,1,…,n)的下端連接至所述時鐘驅動模塊的另一組時鐘驅動電路。

進一步地，耦合電容caij(i＝0,1,…，k-1，j＝0,1,…,n)的下端連接時鐘驅動器baj(j＝0,1,…,n)的輸出端，耦合電容cbij(i＝0,1,…，k-1，j＝0,1,…,n)的下端連接至時鐘驅動器bbj(j＝0,1,…,n)的輸出端。

進一步地，時鐘信號cka連接至時鐘驅動器ba0的輸入端和時鐘開關sbaj(j＝1,2,…,n)的輸入端，時鐘開關sbaj(j＝1,2,…,n)的輸出端連接至時鐘驅動器baj(j＝1,2,…,n)的輸入端，互補時鐘信號ckb連接至時鐘驅動器bb0的輸入端和時鐘開關sbbj(j＝1,2,…,n)的輸入端，時鐘開關sbbj(j＝1,2,…,n)的輸出端連接至時鐘驅動器bbj(j＝1,2,…,n)的輸入端。

進一步地，第j控制信號ctrlj(j＝1,2,…,n)分別連接至電容開關scaij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)/scbij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)和時鐘開關sbaj/sbbj(j＝1,2,…,n)的控制端

進一步地，當電荷泵級數m為奇數m＝2k+1時，每組耦合電容陣由n+1個耦合電容caij(i＝0,1,…，k，j＝0,1,…,n)/cbij(i＝0,1,…，k-1，j＝0,1,…,n)和n個電容開關scaij(i＝0,1,…，k，j＝1,2,…,n)/scbij組成(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)

進一步地，nmos管m2k-1的源極為第2k級輸出連接至nmos管m2k的柵極和漏極，nmos管m2k的源極為第2k+1級輸出連接至該特殊傳輸二極管的陽極，該特殊傳輸二極管的陰極為該電荷泵電路的輸出；耦合電容cak0的上端連接至nmos管m2k+1的源極，耦合電容cakj(j＝1,2,…,n)的上端連接至開關scakj(j＝1,2,…,n)的輸入端，開關scakj(j＝1,2,…,n)的輸出端連接至nmos管m2k+1的源極，耦合電容cakj(j＝0,1,…,n)的下端連接至時鐘驅動器baj(j＝0,1,…,n)的輸出端；第j控制信號ctrlj(j＝1,2,…,n)分別連接至電容開關scaij(i＝0,1,…，k，j＝1,2,…,n)/scbij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)和時鐘開關sbaj/sbbj(j＝1,2,…,n)的控制端。

與現有技術相比，本發(fā)明一種驅動力可配置的電荷泵電路通過利用可配置的時鐘驅動模塊，通過多級開關控制驅動模塊工作與否，并通過多級開關控制可配置的耦合電容工作與否，實現了一種驅動力可配置的電荷泵電路。

附圖說明

圖1為現有技術一種電荷泵電路的電路結構示意圖；

圖2為本發(fā)明一種驅動力可配置的電荷泵電路的電路結構圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例并結合附圖說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。

圖2為本發(fā)明一種驅動力可配置的電荷泵電路的電路結構圖。如圖2所示，本發(fā)明一種驅動力可配置的電荷泵電路，包括：傳輸二極管模塊10、時鐘驅動模塊20、耦合電容模塊30以及負載r。

其中，傳輸二極管模塊10由m個串聯的傳輸二極管和一個特殊傳輸二極管mx組成，圖示為nmos管接成的二極管：nmos管mi的柵極和漏極短接作為二極管的陽極、源極為二極管的陰極(i＝0,1,…，m-1,x)；時鐘驅動模塊20由2組時鐘驅動電路組成，每組時鐘驅動電路由n+1個時鐘驅動器baj/bbj(j＝0,1,…,n)和n個時鐘開關sbaj/sbbj(j＝1,2,…,n)組成；耦合電容模塊30由m組耦合電容陣組成，當電荷泵級數m為偶數m＝2k時，每組耦合電容陣由n+1個耦合電容caij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)/cbij(i＝0,1,…，k-1，j＝0,1,…,n)和n個電容開關scaij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)/scbij組成(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n),當電荷泵級數m為奇數m＝2k+1時，每組耦合電容陣由n+1個耦合電容caij(i＝0,1,…，k，j＝0,1,…,n)/cbij(i＝0,1,…，k-1，j＝0,1,…,n)和n個電容開關scaij(i＝0,1,…，k，j＝1,2,…,n)/scbij組成(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)。

當電荷泵級數m為偶數m＝2k時，各nmos管的柵極與其漏極相連組成二極管結構，然后各二極管結構的nmos管首尾相連，即nmos管m0的柵極和漏極為輸入并連接輸入信號vin，nmos管m0的源極為第一級輸出連接至nmos管m1的柵極和漏極，nmos管m1的源極為第二級輸出連接至nmos管m2的柵極和漏極，……，nmos管m2k-2的源極為第2k-1級輸出連接至nmos管m2k-1的柵極和漏極，nmos管m2k-1的源極為第2k級輸出連接至nmos管mx的柵極和漏極，nmos管mx的源極為電荷泵電路的輸出vout連接至負載r；耦合電容cai0(i＝0,1,…，k-1)的上端連接至nmos管m2i的源極，耦合電容caij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的上端連接至電容開關scaij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的下端(輸入端)，電容開關scaij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的上端(輸出端)連接至nmos管m2i的源極，耦合電容cbi0(i＝0,1,…，k-1)的上端連接至nmos管m2i+1的源極，耦合電容cbij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的上端連接至電容開關scbij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的下端(輸入端)，電容開關scbij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)的上端(輸出端)連接至nmos管m2i+1的源極，耦合電容caij(i＝0,1,…，k-1，j＝0,1,…,n)的下端連接至時鐘驅動器baj(j＝0,1,…,n)的輸出端，耦合電容cbij(i＝0,1,…，k-1，j＝0,1,…,n)的下端連接至時鐘驅動器bbj(j＝0,1,…,n)的輸出端；時鐘信號cka連接至時鐘驅動器ba0的輸入端和時鐘開關sbaj(j＝1,2,…,n)的輸入端(左端)，時鐘開關sbaj(j＝1,2,…,n)的輸出端(右端)連接至時鐘驅動器baj(j＝1,2,…,n)的輸入端，互補時鐘信號ckb連接至時鐘驅動器bb0的輸入端和時鐘開關sbbj(j＝1,2,…,n)的輸入端(左端)，時鐘開關sbbj(j＝1,2,…,n)的輸出端(右端)連接至時鐘驅動器bbj(j＝1,2,…,n)的輸入端；第j控制信號ctrlj(j＝1,2,…,n)分別連接至電容開關scaij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)/scbij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)和時鐘開關sbaj/sbbj(j＝1,2,…,n)的控制端。

當電荷泵級數m為奇數即m＝2k+1時，對比m＝2k，結構上增加一個二極管結構nmos管m2k和一組耦合電容組，增加的耦合電容組由cakj(i＝0,1,…,n)和電容開關scakj(j＝1,2,…,n)組成。nmos管m2k-1的源極為第2k級輸出連接至nmos管m2k的柵極和漏極，nmos管m2k的源極為第2k+1級輸出連接至nmos管mx的柵極和漏極，nmos管mx的源極為電荷泵電路的輸出vout連接至負載r；耦合電容cak0的上端連接至nmos管m2k+1的源極，耦合電容cakj(j＝1,2,…,n)的上端連接至開關scakj(j＝1,2,…,n)的下端(輸入端)，開關scakj(j＝1,2,…,n)的上端(輸出端)連接至nmos管m2k+1的源極，耦合電容cakj(j＝0,1,…,n)的下端連接至時鐘驅動器baj(j＝0,1,…,n)的輸出端；第j控制信號ctrlj(j＝1,2,…,n)分別連接至電容開關scaij(i＝0,1,…，k，j＝1,2,…,n)/scbij(i＝0,1,…，k-1，j＝1,2,…,n)和時鐘開關sbaj/sbbj(j＝1,2,…,n)的控制端。

假設n＝3,且每一級時鐘驅動器和電容都相同，即：

ba0＝ba1＝ba2＝ba3

bb0＝bb1＝bb2＝bb3

ca0＝ca1＝ca2＝ca3

cb0＝cb1＝cb2＝cb3

如果每一級的電荷泵驅動力為i0，那么可以得到總的電荷泵驅動力為：

i＝i0*(1+ctrl1+ctrl2+ctrl3)

如果每一級的功耗為p0，那么可以得到總的電荷泵功耗為：

p＝p0*(1+ctrl1+ctrl2+ctrl3)。

綜上所述，本發(fā)明一種驅動力可配置的電荷泵電路通過利用可配置的時鐘驅動模塊，通過多級開關控制驅動模塊工作與否，并通過多級開關控制可配置的耦合電容工作與否，實現了一種驅動力可配置的電荷泵電路。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領域技術人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。