[发明专利]电荷泵式分压电路及其启动方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及电子电路，尤其涉及一种电荷泵式分压电路及其启动方法。

背景技术

电荷泵也称开关电容式电压变换器，是一种利用电容器储能的DC-DC变换器，通过开关快速控制电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数增加或降低，从而得到所需要的输出电压。其效率高，占用空间小，使用成本低、EMI小，广泛应用于大电流、低电压的便携式应用产品设计。

美国专利号为US 7,746,041B2的申请中公布了一种用于大电流、低电压的电荷泵式分压电路。如图1所示，电荷泵式分压电路100包括开关管M1～M4、电容器C1以及电容器Cout。开关管M1～M4依次串联连接，其中开关管M1的第一端接收输入电压Vin，开关管M4的第二端电连接至地；电容器C1的一端电连接至开关管M1和M2的公共端，另一端电连接至开关管M3和M4的公共端；电容器Cout与负载102并联，其一端连接至开关管M2与M3的公共端，另一端电连接至地。Q和为一对反相时钟信号，其中，时钟信号Q控制开关管M1和M3的导通和关断，时钟信号控制开关管M2和M4的导通和关断。当时钟信号Q为高电平时，开关管M1、M3导通，开关管M2、M4关断，此时电容器C1和Cout串联，电源Vin给电容器C1和Cout充电。当时钟信号Q为低电平时，开关管M2、M4导通，开关管M1、M3关断，电容器C1和Cout并联，当电容器C1和电容器Cout的电压不相等时，其中电压较大的电容器将对电压较小的电容器放电。以上过程不停重复，直到电容器C1和电容器Cout的电压值相等，并等于

但是，在电荷泵式分压电路100启动时，当时钟信号Q为高电平信号，开关管M1和M3导通，此时由于电容器Cout上的电压为零，启动电流很大，开关管M1和M3瞬间流过大电流，将烧毁开关管，损坏电路。

发明内容

基于现有技术中存在的问题，本发明公开了一种电荷泵式分压电路及其启动方法。

在本发明的第一方面，提供了一种电荷泵式分压电路，包括：依次串联的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；第一电容器，连接于所述第一开关管和第二开关管的公共结点与所述第三开关管和第四开关管的公共结点之间；第二电容器，连接于所述第二开关管和第三开关管的公共结点与地之间；启动电路，耦接于所述第一开关管，并在所述电荷泵式分压电路启动期间控制所述第一开关管工作在线性区。

在本发明的另一方面，提供了一种用于启动电荷泵式分压电路的方法，该电荷泵式分压电路包括：串联连接的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；第一电容器，连接于所述第一开关管和第二开关管的公共结点与所述第三开关管和第四开关管的公共结点之间；第二电容器，连接于所述第二开关管和第三开关管的公共结点与地之间；以及启动电路，耦接于所述第一开关管，该方法包括所述电荷泵式分压电路启动时，利用所述启动电路控制所述第一开关管工作在线性区。

附图说明

图1为现有的一个电荷泵式分压拓扑电路；

图2为根据本发明一实施例的电荷泵式分压电路图；

图3为根据本发明另一实施例的电荷泵式分压电路图；

图4为根据本发明又一实施例的电荷泵式分压电路图；

图5为根据本发明一实施例的电荷泵式分压电路控制框图；

图6为根据本发明实施例的电荷泵式分压电路启动方法流程图。

在所有的上述附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

图2为根据本发明一实施例的电荷泵式分压电路图200。图2所示电荷泵式分压电路100包括启动电路201。在图2所示实施例中，启动电路包括由开关管M5、M1和电流源I1构成的镜像电流源，以及控制镜像电流源工作的控制开关S1和S2。开关管M5的漏极与电流源I1相连，并同时连接至栅极和控制开关S1的一端；开关管M5的源极和开关管M1的源极相连。控制开关S1的另一端与开关管M1的栅极相连。控制开关S2一端接收时钟信号Q，另一端连接至开关管M1的栅极。在一个实施例中，开关管M1、M2、M3、M4以及M5为NMOS管。