[实用新型]一种增强低电压启动的集成电路

说明书

技术领域：

本发明涉及实现集成电路低电压启动的功能。本发明的一个首选实例是具有低输入电压和输出负载的直流-直流转换电路。然而，本发明也可以用于其他集成电路。

本发明使电路内部电压提高，在电路建立到一个可持续的水平之前，没有额外电阻消耗电压的负面影响。增加的内部电压也有助于减少集成电路中的导通电阻。本发明还可以使这个低电压启动功能不增加专用的外部控制引脚。

背景技术：

升高的直流-直流转换电路可以在基于拓扑结构的电感和开关电容（电荷泵）上实现。基于拓扑结构的电感对于低输入电压的应用通常是首选的，因为它比基于拓扑结构的电容具有更大的封装效率和启动性能。例如，转换电路在基于拓扑结构的电感上实现输入电压四倍的提高，这至少需要三个管脚而基于拓扑结构的电容至少需要八个管脚。基于拓扑结构的电感为了实现一个四倍频器比基于拓扑结构的电容需要更少的电源开关。因此，由于基于拓扑结构的电感具有更少的电源开关，它具有较低的导通电阻，从而它提供了低电压应用的优点。

然而，与基于拓扑结构的电容相比，基于拓扑结构的电感也具有一些缺点。例如，基于拓扑结构的电感比基于拓扑结构的电容具有更复杂的设计，因为前者除了内部的集成电路控制还需要大量的外部元件。此外，基于拓扑结构的电感需要磁能存储，很难稳定和辐射电磁波。

基于拓扑结构的电感和电容不提供足够的开关来驱动集成电路所需的低导通电阻的能力。例如，一个基于拓扑电容的电荷泵最少需要八个电源开关和外部引脚。因为电源开关的高阻抗，该基于拓扑结构的电容在低输入电压下难以启动。一般来说，基于拓扑结构的电容具有比电感更高的导通电阻，因为额外的电源开关实现了一个基于电容拓扑的电荷泵（八个开关与上述四倍频器的开关相对应）。在电源开关下的电阻压降由驱动电压的不足引起，通过额外的电源开关有效地增加了基于拓扑结构的电容。

增加的额外负载造成集成电路的另一个问题，因为在它达到一个可持续的水平之前，驱动电源开关的内部电压由额外负载耗尽。因此，最好提供一个基于直流-直流转换器的开关电容，在低电压下可以启动，同时在非常低的电压下运行，并且不需要额外的控制引脚。

本发明可以应用于集成电路，在启动期间，其内部偏置电压被额外负载消耗。这些电路中的负载消耗加剧了电路导通电阻引起的低效率。

发明内容：

增强的启动能力通过将内部偏置电压与内部负载隔离来实现，同时电压水平也提高了。在本发明的一个首选实例中，内部偏置电压通过一个高阻抗电路屏蔽掉输出负载，以至于不再给输出负载充电。屏蔽电路由比较器控制，在内部电压被加到负载之前，以确保内部电压达到一个可选的水平。

本发明是在一个四倍频器上实现的。在四倍频电荷泵中包含两个电荷泵，比较器最好位于第一和第二电荷泵之间，当第一电荷泵的输出电压足够高于第一电荷泵的输入电压时，将第二电荷泵从断开状态（高阻抗）切换到接通状态。

然而，本发明可以在一个六倍频或八倍频电荷泵电路上实现。在这些电路中，本发明可位于沿电荷泵链的任何位置，但最好是耦合到最后的倍频器，例如，连接到负载，以至于内部偏置电压可以作为输入电压被提高。本发明也可以用于负转换电路或任何电路的正端，由于额外负载的消耗，也会遇到低电压启动问题。

本发明的技术解决方案：

如上所述，直流-直流转换器的低输入电压产生一个问题，因为最初没有足够的电压驱动电源开关来克服它们的导通电阻。当使用一个低输入电压时，驱动电压很小并且电路的导通电阻很大，因此功率损耗在每个开关上并且电路不能有效地运行。为了减少功率损失，内部电压水平必须被激增到足够大来驱动晶体管并减小它们的导通负载，以至于在每个开关上的功率损耗更少。当导通电阻变得很小时，开关工作更有效并且具有更少的功率损耗，同时信号阻断电路。

然而，在建立一个水平来驱动门电路和降低它们的导通电阻之前，如果不给外部电阻加压，内部电压水平不能及时激增。因此，本发明的一个目的是给连接到外部负载的集成电路提供低电压启动能力。

对比专利文献：CN202939530U一种电流源启动电路201220620731.2

附图说明：

本发明的目的将在下面作详细地描述，附图将对本发明的优点作进一步的描述。部分器件的参考字符已在图中标明。

图1是本发明的一个四倍频电荷泵框图。

图2是图1中第二比较器滞后的效果图。

图3是图1电荷泵中倍频器电路原理图。