[发明专利]电荷泵启动电路与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种启动电路，特别是指一种以电荷泵方式来控制启动晶体管，以达成启动功能的启动电路，以及与该电荷启动电路相关的方法。

背景技术

从电压源供应电压至集成电路芯片的电源电路时，经常需要使用到启动电路。启动电路的目的是提供启始偏压，直到电源电路能够正常工作为止。之后，理想的话，启动电路应当功成身退，不再耗用任何电源。其简单示意图如图1所示，由于在电路的启动阶段，电源电路200本身尚无电源，因此必须提供一个启动电路10，以对电容器C进行充电，直到节点Vbias处的电压到达默认值，能够启动电源电路为止。当电源电路启动之后，即可自行工作(例如通过别的路径从电压源100取得电力、并转换成芯片所需的直流低压Vdd，其详细内容为本技术领域者所熟知，在此不予赘示)。

上述启动电路10，现有技术中对此最简单的作法如图2所示。由于启动电路10，应该只消耗很少的电流，故最简单的作法是提供一个大电阻20。电阻20将电压源100而来的电压转换成低电流，并对电容器C进行充电，直到节点Vbias处的电压到达默认值。而节点Vbias处的电压，举例而言，可供驱动一个在电源电路200内的脉宽调变电路12，由该脉宽调变电路12来控制电源电路200的工作(其详细内容亦为本技术领域者所熟知，故在此不予赘示)。

在图2所示的现有技术中，由于电压源100所提供的电压经常相当高，故电阻20必须相当大，才能达成限流的功能。但如此一来，造成电阻20在芯片内所占面积过大、且会产生大量的热。此外，此种设计，并无自动关闭启动电路的机制；耗电与热的问题，不但相当严重，且在电源电路启动之后，还会持续。因此，此种设计虽然简单，但并不理想。

另一种现有技术的作法揭示于美国专利第5,285,369号中。该案之电路相当复杂，经简化后其概念大致如图3所示，是利用金氧半场效晶体管(以下简称MOSFET)中寄生接面晶体管的特性，将MOSFET 84分解视为包含一个接面场效晶体管(以下简称晶体管)86与一个MOSFET 88。晶体管86为耗乏型晶体管，本身具有限流的功能，且由于其耗乏型之特性，在栅极接地的电路设计下，将常态维持为导通状态(normally ON)。该案从晶体管86与MOSFET 88之间的节点取出电流，使用该电流来启动一个控制电路14，此控制电路14一方面对电容器C进行充电，一方面可在节点Vbias处的电压到达默认值时，发出控制信号，关闭MOSFET 88，以切断由MOSFET 84和控制电路14所构成的整体启动电路。

上述图3所示的现有技术，虽能达成自动关闭启动电路的功能，且电路所产生的热远较图2电路为低，但详细参酌该案可知，其控制电路14的结构过于复杂，并不能令人满意。

因此，在美国专利第5,477,175号中，揭示另一种电路结构，其设计即较图3所示电路为简单。如图4所示，在该案中，是直接从耗乏型晶体管101与MOSFET 102间的节点取出电流，并使用一个电阻器103来将电流转换成电压，以控制MOSFET 102的栅极，使其导通。当电源电路200启动后，可通过控制节点113，使开关晶体管109导通，即可将MOSFET 102的栅极电压拉低，使MOSFET 102关闭。

上述图4所示的电路，其复杂度虽较美国专利第5,285,369号现有技术已有大幅改善，但未臻完全理想。首先，该案在电源电路200启动后，为求关闭MOSFET 102，必须使开关晶体管109导通，因此仍会构成一条自耗乏型晶体管101-电阻器103-开关晶体管109的耗电路径。此外，耗乏型晶体管101本身具有「本体效应」(body effect)，当其提供电流至电阻器103使MOSFET 102的栅极电压升高时，耗乏型晶体管101本身的源极电压也会升高，使本体效应劣化，因而减低耗乏型晶体管101的电流。甚至，耗乏型晶体管101可能会完全关闭。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术之不足，提出一种较佳之启动电路，而得以解决前述耗电和本体效应的困扰。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种以电荷泵方式来控制启动晶体管，以达成启动功能的启动电路。

本发明的第二目的在于提供一种相关的启动方法。

为达上述之目的，在本发明的其中一个实施例中，提供了一种电荷泵启动电路，包含：一个耗乏型晶体管，其漏极与一电压源电连接，其源极与一电压节点电连接；以及一个电荷泵电路，其输入与该电压节点电连接，输出与该耗乏型晶体管的栅极电连接，其中当该电压节点之电压到达一预定电压后，该电荷泵电路停止操作。