[发明专利]充电帮浦装置及其驱动能力调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种充电帮浦装置及其驱动能力调整方法，尤指一种可依负载状况调变输出驱动能力，并同时兼顾输出涟波及供载能力的效能的充电帮浦装置及其驱动能力调整方法。

背景技术

一般来说，一充电帮浦(charge pump)可用来提供稳定输出电压至不同负载，而公知对充电帮浦的控制方式有两种，分别为以运算放大器及以比较器进行控制。在以运算放大器进行控制的架构下，输出电压具有较小的输出涟波，但在不同负载和外部组件下会有稳定度的考虑；而在以比较器进行控制的架构下，虽然没有稳定度问题，但有输出电压具有较大的周期性输出涟波，且在某些负载下可能会产生音频噪声。

举例来说，请参考图1A，图1A为公知一充电帮浦装置10的示意图。充电帮浦装置10是以运算放大器(operational amplifier)控制的架构，包括有一充电帮浦电路102、一运算放大器104、一调整晶体管106以及一驱动级108。简单来说，充电帮浦电路102可根据驱动级108所产生的一驱动信号DRVP，产生一输出电压VGH。譬如充电帮浦电路102可为一狄克森充电帮浦，其在驱动信号DRVP为低准位时，一输入电压AVDD可对飞驰电容(flyingcapacitor)CF1、CF2充电，使得在驱动信号DRVP为高准位而抬升飞驰电容CF1、CF2电位时，飞驰电容CF1、CF2所储存的电荷可传输至一输出电容CS1，以将输出电压VGH帮浦至所欲准位。

在产生进行控制的驱动信号DRVP方面，分压电阻R1、R2可将输出电压VGH分压以产生一回授电压FBP予运算放大器104。运算放大器104可比较回授电压FBP及一参考电压VREF以提供一输出信号OP_OUT予调整晶体管106进行调整，即当输出电压VGH较高时，回授电压FBP也较高，而拉高输出信号OP_OUT，使得调整晶体管106的导通电阻变大(闸极电压较高)；当输出电压VGH较低时，回授电压FBP也较低，而拉低输出信号OP_OUT，使得调整晶体管106的导通电阻变小(即闸极电压较低)。接着，驱动级108根据调整晶体管106及一频率信号CLK产生驱动信号DRVP，以控制充电帮浦电路102产生所欲的输出电压VGH。

详细来说，请参考图1B，图1B为图1A所示的充电帮浦装置10的信号示意图。如图1B所示，由于驱动级108在频率信号CLK的高准位时不断将所产生的驱动信号DRVP触发至高准位，且调整晶体管106的导通电阻会因输出电压VGH进行调整，因此最后充电帮浦电路102对输出电容CS1的输出电压VGH的充电电流对等于外在负载的放电电流。由于输出电压VGH的涟波大小正比于充放电电流，因此具有较小输出涟波(运算放大器控制的架构的驱动信号DRVP的高准位较比较器控制的架构下较小，此部份稍后解释)。

然而，由于充电帮浦装置10的架构在输出会有一个极点1/(2π*CS1*外在负载值)，因此在不同外在负载和输出电容CS1时会改变此极点，因而有稳定度的考虑。

另一方面，请参考图2A，图2A为公知一充电帮浦装置20的示意图。充电帮浦装置20的与充电帮浦装置10部分相似，因此组件及信号的作用相似者以相同符号表示。充电帮浦装置20是以比较器控制的架构，包括有一充电帮浦电路102、一比较电路204、一驱动级206以及分压电阻R1、R2，而比较电路204包括有一比较器208、一正反器(flip-flop)210以及一与非门(NAND gate)212。简单来说，充电帮浦电路102可根据驱动级206所产生的驱动信号DRVP，将输出电压VGH帮浦至所欲准位的运作与上述相似，在此不再赘述。

在产生进行控制的驱动信号DRVP方面，分压电阻R1、R2可将输出电压VGH分压以产生回授电压FBP予比较器208。比较器208可比较回授电压FBP及参考电压VREF以提供一比较输出信号COMP_OUT，正反器210可在频率信号CLK的上缘触发并输出当时比较输出信号COMP_OUT的电压准位，以提供一比较取样信号COMP_SAM(即比较取样信号COMP_SAM在频率信号CLK的一周期内维持相同准位，不同于比较输出信号COMP_OUT可能会受外界噪声或干扰而有准位变化)，而与非门212可根据比较取样信号COMP_SAM及频率信号CLK产生一比较结果信号COMP_SIG予驱动级206，使得驱动级206可据以产生驱动信号DRVP，以控制充电帮浦电路102产生所欲的输出电压VGH。