[发明专利]电荷泵电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种向各种电子设备提供直流电压的电源电路，特别是涉及用于升高输入电压的电荷泵电路。

背景技术

近年来，已经频繁使用这种电荷泵电路作为电源电路。这种电源电路能够在没有电感的情况下输出比输入电压高的电压，和向需要相对小的消耗电流的负载提供电源电压。

作为这种电荷泵电路，例如，提出了日本专利申请公开No.2003-348821中描述的电源电路。图8是显示日本专利申请公开No.2003-348821中公开的电荷泵电路的电路图。这里公开的电荷泵电路依据输入电源电压的压降来选择1、1.5、和2的倍增比，升高输入电压并输出升高的电压。在图8中，诸如电池之类的直流电源(未示出)向电荷泵电路的输入端10提供直流输入电压Vi。数字101至107表示P沟道MOS晶体管，数字108和109表示N沟道MOS晶体管。电荷泵电路设置有第一快速电容器110和第二快速电容器111。输出电容器112从电荷泵电路的输出端20输出输出电压Vo。

P沟道MOS晶体管101的漏极、P沟道MOS晶体管102的源极、P沟道MOS晶体管103的一端、和P沟道MOS晶体管的源极与输入端10相连。P沟道MOS晶体管101的源极与P沟道MOS晶体管105的漏极和第一快速电容器110的一端相连。该连接点被称为端点P1。P沟道MOS晶体管102的漏极与P沟道MOS晶体管106的漏极、第一快速电容器110的另一端、和N沟道MOS晶体管108的漏极相连。该连接点被称为端点P2。P沟道MOS晶体管103的另一端与P沟道MOS晶体管106的源极、第二快速电容器111的一端、和P沟道MOS晶体管107的漏极相连。该连接点被称为端点P3。P沟道MOS晶体管104的漏极与第二快速电容器111的另一端和N沟道MOS晶体管109的漏极相连。该连接点被称为端点P4。

P沟道MOS晶体管105的源极和P沟道MOS晶体管107的源极连接到输出端20，N沟道MOS晶体管108的源极和N沟道MOS晶体管109的源极接地。控制信号S01至S07被分别施加到P沟道MOS晶体管101至107的栅极。控制信号S08至S09被分别施加到N沟道MOS晶体管108和109。此外，以能够根据控制信号S10将P沟道MOS晶体管103的背栅极切换到输入端10侧和端点P3侧的方式来配置开关113。

图9至11B所示的电路图是各表示图8所示的常规电荷泵电路的各种工作模式中的每个开关状态的等效电路图。图9示出了电压倍增比为1的工作模式，图10A和10B示出了电压倍增比为1.5的工作模式，图11A和11B示出了电压倍增比为2的工作模式。

下面参考图9至11B描述图8所示的常规电荷泵电路的操作。

在图9所示的电压倍增比为1的工作模式，P沟道MOS晶体管101至103以及105至107导通，P沟道MOS晶体管104和N沟道MOS晶体管108和109截止。开关113将P沟道MOS晶体管103的背栅极连接到输入端10侧，虽然图中未示出该连接。在该工作模式中，输入端10通过P沟道MOS晶体管101和105连接到输出端20，这些晶体管处在导通状态，并输出大小为输入电压Vi一倍的电压。

在图10A和10B所示的电压倍增比为1.5的工作模式中，在图10A所示的状态中，P沟道MOS晶体管101，106以及N沟道MOS晶体管109导通。P沟道MOS晶体管102至105，P沟道MOS晶体管107，和N沟道MOS晶体管108截止。开关113将P沟道MOS晶体管103的背栅极连接到输入端10侧，虽然图中未示出该连接。这种状态下，第一快速电容器110和第二快速电容器111串联，输入电压Vi被施加到串联连接的两端，因此，第一快速电容器110和第二快速电容器111各被充电到输入电压Vi的大约一半。

在图10B所示的状态中，P沟道MOS晶体管102，104，105和107导通，P沟道MOS晶体管101，103和106，以及N沟道MOS晶体管108和109截止。开关113将P沟道MOS晶体管103的背栅极连接到第二快速电容器111，虽然图中未示出该连接。这种状态下，第一快速电容器110和第二快速电容器111并联，其低电位侧被连接到输入端10，其高电位侧被连接到输出端。总计大约为输入电压Vi一半的两个快速电容器的电压被加到输入端10的输入电压Vi。结果是，从输出端20输出大约为输入电压Vi1.5倍的电压。

由于图10A和10B所示的状态如上所述交替地重复，能够在输出端20获得输入电压Vi大约1.5倍的电压。