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開關電源轉換器及提高電荷泵充放電電流匹配度的電路.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210595125.4

申請日:

2012.12.31

公開號:

CN103001489B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效號牌文件類型代碼:1604號牌文件序號:101444328824IPC(主分類):H02M 3/07專利申請號:2012105951254申請日:20121231|||公開
IPC分類號: H02M3/07 主分類號: H02M3/07
申請人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
發明人: 嚴先蔚
地址: 310012 浙江省杭州市黃姑山路4號
優先權:
專利代理機構: 上海專利商標事務所有限公司 31100 代理人: 陸嘉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210595125.4

授權公告號:

103001489B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2013.04.24|||2013.03.27

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種開關電源轉換器及提高電荷泵充放電電流匹配度的電路,該電路包括:第一電流鏡陣列,將基準電流鏡像為N個與該基準電流相等的第一鏡像電流;第一電流循環切換陣列,對N個第一鏡像電流進行循環切換;第二電流循環切換陣列,對第一電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端輸出的2個第一鏡像電流進行循環切換;第二電流鏡陣列;第三電流循環切換陣列,對第二電流鏡的第一電流源和第二電流源進行循環切換,使二者交替作為電流鏡的參考源和輸出源;充電放電開關,輸出端連接至外部電容以對其進行充電或放電。本發明能夠解決晶體管之間的偏差導致的充電電流與放電電流失配的問題。

權利要求書

權利要求書一種提高電荷泵充放電電流匹配度的電路,其特征在于,包括:
第一電流鏡陣列,用于將基準電流鏡像為N個與該基準電流相等的第一鏡像電流,其中N為大于1的整數;
第一電流循環切換陣列,具有N個電流輸入端和2個循環電流輸出端,所述第一電流循環切換陣列的N個電流輸入端分別接收所述第一電流鏡陣列輸出的N個第一鏡像電流,所述第一電流循環切換陣列對所述N個第一鏡像電流進行循環切換,從其中選出2個第一鏡像電流并分別經由所述2個循環電流輸出端輸出;
第二電流循環切換陣列,具有2個電流輸入端、2個循環電流輸出端,所述第二電流循環切換陣列的2個電流輸入端分別連接所述第一電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端,所述第二電流循環切換陣列對所述第一電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端輸出的2個第一鏡像電流進行循環切換,使二者交替導通至所述第二電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端;
第二電流鏡陣列,包括第一電流源和第二電流源,將所述基準電流鏡像為與該基準電流相等的第二鏡像電流;
第三電流循環切換陣列,具有1個電流輸入端、1個循環電流輸出端以及2個循環切換端,所述第三電流循環切換陣列的電流輸入端連接所述第二電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端中的一個,所述第三電流循環切換陣列的2個循環切換端分別連接所述第一電流源和第二電流源的輸出端,所述第三電流循環切換陣列對所述第一電流源和第二電流源進行循環切換,使二者交替作為電流鏡的參考源和輸出源,其中參考源接收所述第三電流循環切換陣列的電流輸入端傳輸的第一鏡像電流,輸出源將所述第二鏡像電流傳輸至所述第三電流循環切換陣列的循環電流輸出端;
充電放電開關,具有2個輸入端和1個輸出端,該2個輸入端分別連接到所述第二電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端中的另一個以及所述第三電流循環切換陣列的循環電流輸出端,該輸出端連接至外部電容以對其進行充電或放電。
根據權利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路,其特征在于,所述第一電流循環切換陣列包括N個開關,該N個開關的第一端分別接收所述第一電流鏡陣列輸出的N個第一鏡像電流,該N個開關其中一個開關的第二端連接所述第一電流循環切換陣列的一個循環電流輸出端,該N個開關中的另N?1個開關的第二端連接所述第一電流循環切換陣列的另一個循環電流輸出端,在任一時鐘周期內所述另N?1個開關中有且僅有一個導通,且在N?1個時鐘周期內所述另N?1個開關各導通一次。
根據權利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路,其特征在于,所述第二電流循環切換陣列包括:
第一開關,其第一端連接所述第一電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端中的一個;
第二開關,其第一端連接所述第一電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端中的另一個,其第二端連接所述第一開關的第二端并作為所述第二電流循環切換陣列的一個循環電流輸出端;
第三開關,其第一端連接所述第二開關的第一端;
第四開關,其第一端連接所述第一開關的第一端,其第二端連接所述第三開關的第二端并作為所述第二電流循環切換陣列的另一個循環電流輸出端;
其中,所述第一開關和第三開關的控制端接收同一控制信號,所述第二開關和第四開關的控制端接收所述控制信號的反相信號。
根據權利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路,其特征在于,所述第三電流循環切換陣列包括:
第五開關,其第一端連接所述第一、第二電流源的控制端,其第二端連接所述第一電流源的輸出端并作為所述第三循環切換陣列的電流輸入端;
第六開關,其第一端連接所述第五開關的第一端,其第二端連接所述第二電流源的輸出端;
第七開關,其第一端作為所述第三循環切換陣列的循環電流輸出端,其第二端連接所述第二電流源的輸出端;
第八開關,其第一端連接所述第七開關的第一端,其第二端連接所述第五開關的第二端;
其中,所述第五開關和第七開關的控制端接收同一控制信號,所述第六開關和第八開關的控制端接收所述控制信號的反相信號。
根據權利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路,其特征在于,所述充電放電開關包括:
第九開關,其第一端連接所述第三電流循環切換陣列的循環電流輸出端,其第二端連接所述外部電容;
第十開關,其第一端連接所述第二電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端中的另一個,其第二端連接所述外部電容;
其中,所述第九開關和第十開關的控制端接收到的控制信號相互反相。
一種開關電源轉換器,其特征在于,包括權利要求1至5中任一項所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路。

說明書

說明書開關電源轉換器及提高電荷泵充放電電流匹配度的電路
技術領域
本發明涉及電荷泵技術,尤其涉及一種開關電源轉換器及提高電荷泵充放電電流匹配度的電路。
背景技術
目前,在開關電源轉換器電路中廣泛通過控制電荷泵充電、放電電流的比例關系來控制恒流輸出。
圖1為現有技術中的一種CMOS電荷泵充電、放電電路,該電路由多個共源共柵的晶體管連接而成。其中,基準電流I0被鏡像為充電基準電流I1和放電電流Idisch,充電基準電流I1再鏡像為充電電流Ich。由于CMOS器件的匹配度較差,充電電流Ich、放電電流Idisch和基準電流Iin之間存在較大的失配。
圖2為現有技術中的一種循環切換CMOS電荷泵充電、放電電路,該電路由多個共源共柵的晶體管連接而成。基準電流I0被鏡像為與該基準電流I0相等的充電基準電流I1和M個放電基準電流,其中M為大于1的整數,M個放電基準電流經過第一電流循環切換陣列201循環選擇一個放電基準電流作為放電電流Idisch,充電基準電流I1鏡像為與所述充電基準電流I1相等的N個鏡像充電基準電流,其中N為大于1的整數,N個鏡像充電基準電流經過第二電流循環切換陣列202循環選擇一個鏡像充電基準電流作為充電電流Ich。
第一電流循環切換陣列201包含M個鏡像電流輸入端和一個電流循環陣列輸出端,第二電流循環陣列202包含N個鏡像電流輸入端和一個電流循環陣列輸出端,每個鏡像電流輸入端與電流循環陣列輸出端之間都有一個控制開關。通過從M個放電基準電流循環選出一個放電電流Idisch和從N個鏡像充電基準電流循環選出一個充電電流Ich,相當于將M個放電基準電流和N個鏡像充電基準電流分別求平均值,使得失配度有所下降,但從基準電流I0鏡像為與所述基準電流I0相等的充電基準電流I1的過程仍然存在較大誤差。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種開關電源轉換器及提高電荷泵充放電電流匹配度的電路,能夠解決晶體管之間的偏差導致的充電電流與放電電流失配的問題。
為解決上述技術問題,本發明提供了一種提高電荷泵充放電電流匹配度的電路,包括:
第一電流鏡陣列,用于將基準電流鏡像為N個與該基準電流相等的第一鏡像電流,其中N為大于1的整數;
第一電流循環切換陣列,具有N個電流輸入端和2個循環電流輸出端,所述第一電流循環切換陣列的N個電流輸入端分別接收所述第一電流鏡陣列輸出的N個第一鏡像電流,所述第一電流循環切換陣列對所述N個第一鏡像電流進行循環切換,從其中選出2個第一鏡像電流并分別經由所述2個循環電流輸出端輸出;
第二電流循環切換陣列,具有2個電流輸入端、2個循環電流輸出端,所述第二電流循環切換陣列的2個電流輸入端分別連接所述第一電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端,所述第二電流循環切換陣列對所述第一電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端輸出的2個第一鏡像電流進行循環切換,使二者交替導通至所述第二電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端;
第二電流鏡,包括第一電流源和第二電流源,將所述基準電流鏡像為與該基準電流相等的第二鏡像電流;
第三電流循環切換陣列,具有1個電流輸入端、1個循環電流輸出端以及2個循環切換端,所述第三電流循環切換陣列的電流輸入端連接所述第二電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端中的一個,所述第三電流循環切換陣列的2個循環切換端分別連接所述第一電流源和第二電流源的輸出端,所述第三電流循環切換陣列對所述第一電流源和第二電流源進行循環切換,使二者交替作為電流鏡的參考源和輸出源,其中參考源接收所述第三電流循環切換陣列的電流輸入端傳輸的第一鏡像電流,輸出源將所述第二鏡像電流傳輸至所述第三電流循環切換陣列的循環電流輸出端;
充電放電開關,具有2個輸入端和1個輸出端,該2個輸入端分別連接到所述第二電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端中的另一個以及所述第三電流循環切換陣列的循環電流輸出端,該輸出端連接至外部電容以對其進行充電或放電。
根據本發明的一個實施例,所述第一電流循環切換陣列包括N個開關,該N個開關的第一端分別接收所述第一電流鏡陣列輸出的N個第一鏡像電流,該N個開關其中一個開關的第二端連接所述第一電流循環切換陣列的一個循環電流輸出端,該N個開關中的另N?1個開關的第二端連接所述第一電流循環切換陣列的另一個循環電流輸出端,在任一時鐘周期內所述另N?1個開關中有且僅有一個導通,且在N?1個時鐘周期內所述另N?1個開關各導通一次。
根據本發明的一個實施例,所述第二電流循環切換陣列包括:
第一開關,其第一端連接所述第一電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端中的一個;
第二開關,其第一端連接所述第一電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端中的另一個,其第二端連接所述第一開關的第二端并作為所述第二電流循環切換陣列的一個循環電流輸出端;
第三開關,其第一端連接所述第二開關的第一端;
第四開關,其第一端連接所述第一開關的第一端,其第二端連接所述第三開關的第二端并作為所述第二電流循環切換陣列的另一個循環電流輸出端;
其中,所述第一開關和第三開關的控制端接收同一控制信號,所述第二開關和第四開關的控制端接收所述控制信號的反相信號。
根據本發明的一個實施例,所述第三電流循環切換陣列包括:
第五開關,其第一端連接所述第一、第二電流源的控制端,其第二端連接所述第一電流源的輸出端并作為所述第三循環切換陣列的電流輸入端;
第六開關,其第一端連接所述第五開關的第一端,其第二端連接所述第二電流源的輸出端;
第七開關,其第一端作為所述第三循環切換陣列的循環電流輸出端,其第二端連接所述第二電流源的輸出端;
第八開關,其第一端連接所述第七開關的第一端,其第二端連接所述第五開關的第二端;
其中,所述第五開關和第七開關的控制端接收同一控制信號,所述第六開關和第八開關的控制端接收所述控制信號的反相信號。
根據本發明的一個實施例,所述充電放電開關包括:
第九開關,其第一端連接所述第三電流循環切換陣列的循環電流輸出端,其第二端連接所述外部電容;
第十開關,其第一端連接所述第二電流循環切換陣列的2個循環電流輸出端中的另一個,其第二端連接所述外部電容;
其中,所述第九開關和第十開關的控制端接收到的控制信號相互反相。
本發明還提供了一種開關電源轉換器,包括以上任一項所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路。
與現有技術相比,本發明具有以下優點:
本發明實施例的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路中,將電流鏡輸入、輸出電流經過周期循環切換以消除晶體管間的工藝偏差造成的對電荷泵充電、放電電流匹配度的影響,除基準電流流經的電流源之外,與充電、放電電流相關的電流源都經過循環切換,從而大大消除了充電、放電電流匹配度差帶來的誤差。
附圖說明
圖1是現有技術中的一種電荷泵充電、放電電路;
圖2是現有技術中的另一種電荷泵充電、放電電路;
圖3示出了本發明實施例的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路框圖;
圖4示出了本發明第一實施例中提高電荷泵充放電電流匹配度的電路的詳細電路圖;
圖5示出了本發明第二實施例中提高電荷泵充放電電流匹配度的電路的詳細電路圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明,但不應以此限制本發明的保護范圍。
參考圖3,本實施例的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路包括:第一電流鏡陣列1、第一電流循環切換陣列2、第二電流循環切換陣列3、充電放電開關4、第三電流循環切換陣列5、第二電流鏡陣列6以及基準電流源7。
其中,基準電流源7輸出基準電流,其可以采用現有技術中任意一種適當的基準電流源結構。
第一電流鏡陣列1用于將基準電流源7輸出的基準電流鏡像為N個與該基準電流相等的第一鏡像電流,其中N為大于1的整數。第一電流鏡陣列1可以采用多個電流鏡的方式來實現。
第一電流循環切換陣列2具有N個電流輸入端和2個循環電流輸出端。更具體而言,該N個電流輸入端包括1個電流輸入端20以及N?1個電流輸入端21,該2個循環電流輸出端包括循環電流輸出端22和循環電流輸出端23。其中,電流輸入端20以及N?1個電流輸入端21分別和第一電流鏡陣列1的N個輸出端相連,用于接收第一電流鏡陣列1輸出的N個第一鏡像電流。第一電流循環切換陣列2對該N個第一鏡像電流進行循環切換,從其中選出2個第一鏡像電流并分別經由循環電流輸出端22和循環電流輸出端23輸出。
進一步而言,鏡像電流輸入端20和循環電流輸出端22之間串接有一開關,該開關恒定導通;N?1個鏡像電流輸入端21中的每一個和循環電流輸出端23之間均串接有一開關,在任一時鐘周期內,N?1個開關中有且僅有一個導通,且在N-1個時鐘周期內,N?1個開關中的每一個各導通一次。通過第一電流循環切換陣列2的循環切換后,循環電流輸出端23輸出電流為N?1個鏡像電流輸入端21輸入的第一鏡像電流的平均值,從而有利于消除由于晶體管偏差所造成的循環電流輸出端23輸出的電流和基準電流源7的基準電流不匹配的問題。
第二電流循環切換陣列3具有2個電流輸入端30、31和2個循環電流輸出端32、33。其中電流輸入端30連接第一電流循環切換陣列2的循環電流輸出端22,電流輸入端31連接第一電流循環切換陣列2的循環電流輸出端23。第二電流循環切換陣列3對循環電流輸出端22和循環電流輸出端23輸出的2個第一鏡像電流進行循環切換,使得二者交替導通至第二電流循環切換陣列3的2個循環電流輸出端32、33。
進一步而言,鏡像電流輸入端30、31和循環電流輸出端32、33之間均接有開關,開關共4個,通過第三電流循環切換陣列3的循環切換后,循環電流輸出端32、33輸出電流均為兩個鏡像電流輸入端30、31輸入的第一鏡像電流的平均值,從而起到消除晶體管偏差所造成的循環電流輸出端32、33輸出的電流之間的不匹配問題。
第二電流鏡陣列6包括第一電流源和第二電流源(例如,第一電流源采用第一MOS晶體管實現,第二電流源采用第二MOS晶體管實現,當然本領域技術人員應當理解,第一電流源和第二電流源還可以采用其他實現方式,例如級聯結構的電流源等),將基準電流鏡像為與該基準電流相等的第二鏡像電流。當第一電流鏡陣列1用作對外部電容8充電時,第二電流鏡陣列6則用作放電;反之,當第一電流鏡陣列1用作對外部電容8放電時,第二電流鏡陣列6在用作充電。
第三電流循環切換陣列5具有1個電流輸入端52、1個循環電流輸出端53以及2個循環切換端51,第三電流循環切換陣列5的電流輸入端52連接第二電流循環切換陣列3的循環電流輸出端32,第三電流循環切換陣列5的2個循環切換端51分別連接第二電流鏡陣列6內的第一電流源和第二電流源,第三電流循環切換陣列5對第一電流源和第二電流源進行循環切換,使二者交替作為電流鏡的參考源和輸出源,其中參考源接收第三電流循環切換陣列5的電流輸入端52傳輸的第一鏡像電流,輸出源將輸出第二鏡像電流至第三電流循環切換陣列5的循環電流輸出端53。
進一步而言,通過第三電流循環切換陣列5的循環切換后,第二電流鏡陣列6內第一MOS晶體管和第二MOS晶體管交替作為參考管和輸出管,循環電流輸出端53輸出的電流為第一MOS晶體管和第二MOS晶體管輸出的鏡像電流的平均值,從而起到消除第一MOS晶體管和第二MOS晶體管的偏差所造成的循環電流輸出端53輸出的電流和基準電流源7的基準電流不匹配的問題。
充電放電開關4具有2個輸入端和1個輸出端,該2個輸入端分別連接到第二電流循環切換陣列3的循環電流輸出端33以及第三電流循環切換陣列5的循環電流輸出端53,充電放電開關4的輸出端連接至外部電容8以對其進行充電或放電。
進一步而言,在同一時鐘周期內,充電放電開關4的輸出端僅與其中一個輸入端導通,且在兩個時鐘周期內,充電放電開關4的輸出端與充電放電開關4的2個輸入端各導通一次。
其中第一電流鏡陣列1可以采用多個NMOS晶體管互連實現,此時第二電流鏡陣列6采用2個PMOS晶體管互連實現;反之,當第一電流鏡陣列1采用PMOS晶體管實現時,第二電流鏡陣列6采用NMOS晶體管實現。
本實施例中提高電荷泵充電、放電電流匹配度的電路的工作方式簡述如下:第一電流鏡陣列1將基準電流源7的基準電流鏡像成N個與基準電流源7的基準電流相等的第一鏡像電流,并第一鏡像電流輸入到第一電流循環切換陣列2;循環電流輸出端22輸出的電流為鏡像電流輸入端20輸入的電流,第一電流循環切換陣列2經過循環切換使得在N?1個時鐘周期內循環電流輸出端23輸出的電流為N?1個鏡像電流輸入端21輸入的第一鏡像電流的平均值;循環電流輸出端22、23輸出的電流送入第二電流循環切換陣列3,第二電流循環切換陣列3經過循環切換使得在兩個時鐘周期內循環電流輸出端32、33輸出的電流均為兩個電流輸入端30、31輸入的電流的平均值;N個第一鏡像電流通過第一電流循環切換陣列2和第二電流循環切換陣列3的循環切換,使得在2×(N?1)個時鐘周期內循環電流輸出端32、33輸出的電流均為N?1個電流輸入端21輸入的第一鏡像電流和電流輸入端20輸入的第一鏡像電流的平均值;第二電流鏡陣列6具有兩個電流源,并在第三電流循環切換陣列5的循環切換下交替作為電流鏡的參考源和輸出源;第三電流循環切換陣列5經過循環切換使得在兩個時鐘周期內循環電流輸出端53輸出的電流為兩個電流源輸出的鏡像電流的平均值;循環電流輸出端32輸出的電流用作第二電流鏡陣列6的參考源電流,和電流輸入端52接收的電流為同一電流,使得在2×2×(N?1)個時鐘周期內循環電流輸出端53輸出的電流和循環電流輸出端33輸出的電流均為N?1個電流輸入端21輸入的第一鏡像電流的平均值和電流輸入端20輸入的第一鏡像電流的平均值,也就是使得在2×2×(N?1)個時鐘周期內電荷泵的充電電流和放電電流均為N?1個電流輸入端21輸入的第一鏡像電流的平均值和電流輸入端20輸入的第一鏡像電流的平均值。
圖3所示的電路可以用于開關電源轉換器,該開關電源轉換器可以是現有技術中各種通過電荷泵充電、放電電流比例關系來控制恒流輸出的開關電源轉換器。
參考圖4,圖4示出了第一實施例的詳細電路圖,其中N等于3。下面進行詳細描述。
在第一實施例中,第一電流鏡陣列1包括NMOS晶體管B0至B3,其中,NMOS晶體管B1、B2和B3的柵極連接到NMOS晶體管B0的柵極,NMOS晶體管B0至B3的源極接地,NMOS晶體管B0至B3的漏極分別輸出第一鏡像電流。
第一電流循環切換陣列2包括3個開關J0、J1和J2,NMOS晶體管B1的漏極連接開關J0的第一端,NMOS晶體管B2的漏極連接到開關J1的第一端,NMOS晶體管B3的漏極連接到開關J2的第一端。開關J1和開關J2的第二端連接在一起。在任一時鐘周期內,開關J1和開關J2中有且僅有1個導通,并且在2個時鐘周期內,開關J1和開關J2各導通一次。
第二電流循環切換陣列3包括:第一開關Q0、第二開關Q2、第三開關Q3和第四開關Q4。其中,開關J0的第二端連接第一開關Q0的第一端和第四開關Q3的第一端,開關J1和開關J2的第二端共同連接第二開關Q1的第一端和第三開關Q2的第一端,第一開關Q0的第二端和第二開關Q1的第二端連接在一起(具體而言,連接到PMOS晶體管A1的柵極),第三開關Q2和第四開關Q3的第二端連接在一起(具體而言,連接到第十開關K1的第一端)。其中,第一開關Q0和第二開關Q1的控制端接收同一控制信號,第二開關Q1和第四開關Q3的控制端接收該控制信號的反相信號。
第三循環切換陣列5包括:第五開關P0、第六開關P1、第七開關P2和第八開關P3。其中,第五開關P0的第一端和第六開關P1的第一端共同連接到PMOS晶體管A1的柵極,PMOS晶體管A2的柵極連接到PMOS晶體管A1的柵極,PMOS晶體管A1和PMOS晶體管A2的源極連接到電源。第七開關P2的第一端和第八開關P3的第一端連接在一起并作為第三循環切換陣列5的循環電流輸出端,第七開關P2的第二端連接PMOS晶體管A2的漏極;第八開關P3的第二端和第五開關P0的第二端共同連接至PMOS晶體管A1的漏極。其中第五開關P0和第七開關P2的控制端接收同一控制信號,第六開關P1和第八開關P3的控制端接收該控制信號的反相信號。
充電放電開關4包括第九開關K0和第十開關K1。其中,第九開關K0的第一端連接第七開關P2和第八開關P3的第一端,第九開關K0的第二端連接外部電容C0的一端;第十開關K1的第一端連接第三開關Q2和第四開關Q4的第二端,第十開關K1的第二端連接外部電容C0的一端和第九開關K0的第二端,外部電容C0的另一端接地。其中,第九開關K0和第十開關K1的控制端接收到的控制信號相互反相。
作為一個非限制性的例子,第一開關Q0和第三開關Q2的控制端受同一時鐘信號C0控制,第二開關Q1和第四開關Q3的控制端受同一時鐘信號C0的反相信號C1控制。第九開關K0的控制端受控制信號C2控制,第十開關K1的控制端受控制信號C2的反相信號C3控制。第五開關P0和第七開關P2的控制端受同一時鐘信號C4控制,第六開關P1和第八開關P3的控制端受同一時鐘信號C4的反相信號C5控制。開關J0恒定導通,開關J1受時鐘信號C6控制,開關J2受時鐘信號C6的反相信號C7控制。
時鐘信號C0、時鐘信號C4和時鐘信號C6構成8單位周期時鐘,時鐘信號C0、C4、C6覆蓋000、001、010、011、100、101、110、111這8種狀態。控制信號C2例如為50%占空比的方波。假設為從NMOS晶體管B0鏡像到NMOS晶體管B1的傳遞誤差,流經NMOS晶體管B1的電流可以用表示,其中I0表示基準電流的電流值,類似地,其他MOS晶體管之間的傳遞誤差以及流經各MOS晶體管的電流也可以采用如上方式進行表述,則每8單位周期時鐘充電電流I充電和放電電流I放電比值為:

假設為0.7,代入可得:

由此可以看出,采用該方案,電荷泵充電、放電電流匹配度有了明顯的提高。
參考圖5,圖5示出了第二實施例的詳細電路圖,其中N等于2,在此情況下,第一電流循環切換陣列中的2個開關都處于恒導通狀態,因而可以將第一循環切換陣列省去而直接端接,其他結構與前述第一實施例類似,下面進行詳細描述。
NMOS晶體管B0的柵極和漏極短接,源極接地。NMOS晶體管B1和NNMOS晶體管B2的柵極連接到NMOS晶體管B0的柵極,源極接地。NMOS晶體管B1的漏極連接到開關Q0和Q3的一端,NMOS晶體管B2的漏極連接到開關Q1和Q2的一端。開關Q0和Q1的另一端連接到PMOS晶體管A1的柵極,開關Q2和Q3的另一端連接到開關K1的一端。開關P0和P1的一端連接到PMOS晶體管A1的柵極,PMOS晶體管A2的柵極連接到PMOS晶體管A1的柵極,PMOS晶體管A1、A2的源極連接到電源。開關K1的另一端連接到外部電容C0和開關K0的一端,電容C0的另一端接地。開關P0和P3的另一端連接到PMOS晶體管A1的漏極。開關P1和P2的另一端連接到PMOS晶體管A2的漏極。
開關Q0和Q2受同一時鐘信號C0控制,開關Q1和Q3受同一時鐘信號C0的反相信號C1控制。開關K0受控制信號C2控制,開關K1受控制信號C2的反相信號C3控制。開關P0和P2受同一時鐘信號C4控制,開關P1和P3受同一時鐘信號C4的反相信號C5控制。
時鐘信號C0、時鐘信號C4構成4單位周期時鐘,C0、C4覆蓋00、01、10、11這4種狀態。控制信號C2可以為50%占空比的方波。
假設為從NMOS晶體管B0鏡像到NMOS晶體管B1的傳遞誤差,流經NMOS晶體管B1的電流可以用表示,其中I0表示基準電流的電流值,類似地,其他MOS晶體管之間的傳遞誤差以及流經各MOS晶體管的電流也可以采用如上方式進行表述,則每4單位周期時鐘充電電流和放電電流比值為:

假設為0.7,代入可得

由此可以看出,采用該方案,電荷泵充電、放電電流匹配度有了明顯提高。
綜上所述,本發明提供了一種將電荷泵充電、放電電流經過周期循環切換以消除晶體管之間的工藝偏差對匹配度造成的影響的電路,以上提高電荷泵充電、放電電流匹配度的電路消除了現有技術中由于晶體管之間的偏差對匹配精度造成的影響。
上述實施例只是對本發明的說明,而不是對本發明的限制,任何不超出本發明實質精神范圍內的發明創造,包括但不限于將充電電路和放電電路結構互換、改變時鐘信號時序、對電路的局部構造的變更(如利用本領域技術人員所能想到的技術方法替換本發明中的電流源結構,將電容連接到地替換成電容連接到電源等)、對元器件的類型或型號的替換(如將PMOS管替換為NMOS管等),以及其他非實質性的替換或修改,均落入本發明保護范圍之內。

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開關電源 轉換器 提高 電荷 放電 電流 匹配 電路
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