CN101114793A - 半导体集成电路和包括该电路的电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种半导体集成电路包括：电荷泵，用于提升输入电压，并向负载输出提升后的电压；以及电荷泵控制电路，用于根据电荷泵的输出电压向电荷泵输出电压，并根据电荷泵的输出电压确定要输出至电荷泵的电流的上限值。

Description

半导体集成电路和包括该电路的电子设备
技术领域
本发明涉及半导体集成电路和包括该电路的电子设备。具体地，本发明涉及一种使用电荷泵向负载提供电压的半导体集成电路以及包括该电路的电子设备。
背景技术
一般而言，在使用电荷泵的半导体集成电路中设置有调节器，用于根据电荷泵的输出电压来改变电荷泵的输入电压，以将电荷泵的输出电压保持在规定电压。
在使用电荷泵的常规半导体集成电路中，当紧接在半导体电路的上电之后开始向负载提供电流时，大电流瞬时流向负载，引起电路故障。
为了解决这种问题，例如，日本专利公开No.2005-33865(专利文献1)公开了一种半导体集成电路，其中通过感测电阻器和电流检测电路检测流向电荷泵输出端子的电流，并设置限流电路，以保持大约为输出电流两倍的输入电流在电荷泵电路的输入端子处流动，从而使电流恒定，抑制峰值电流以防止噪声产生，并防止连接到与电荷泵相同的输入电源的其他电路发生故障。
然而，在专利文献1中描述的半导体集成电路中，因为感测电阻器设置在电荷泵与输出端子之间，所以半导体集成电路的输出电压根据输出电流而降低。因此，有必要将电荷泵的输出电压升高由感测电阻器所降低的电压量，这导致半导体集成电路功耗不希望地增大。当动态负载与半导体集成电路的输出连接时，即，当流经负载的电流变化时，由于感测电阻器设置在电荷泵与输出端子之间，所以半导体集成电路的输出电压波动。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以降低功耗并稳定输出的半导体集成电路，并提供一种包括该电路的电子设备。
根据本发明的方面，本发明提供了一种半导体集成电路，包括：电荷泵，用于提升输入电压，并向负载输出提升后的电压；以及电荷泵控制电路，用于根据电荷泵的输出电压向电荷泵输出电压，并根据电荷泵的输出电压确定要输出至电荷泵的电流的上限值。
优选地，电荷泵控制电路包括：比较器，用于将电荷泵的输出电压与规定电压相比较，并输出表示比较结果的信号；以及调节器，用于根据从比较器接收的信号，确定要输出至电荷泵的电流的上限值；其中比较器具有迟滞特性。
优选地，负载是LED。
根据另一方面，本发明提供了一种包括半导体集成电路的电子设备，其中半导体集成电路包括：电荷泵，用于提升输入电压，并向负载输出提升后的电压；以及电荷泵控制电路，用于根据电荷泵的输出电压向电荷泵输出电压，并根据电荷泵的输出电压确定要输出至电荷泵的电流的上限值。
本发明降低功耗，并稳定输出。
结合附图，本发明的前述和其他目的、特征、方面和优点将从以下对本发明的详细描述中更加明显。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的电子设备的配置。
图2示出了当通过PWM方法驱动LED 21时电子设备201的电压波形图。
具体实施方式
下面，参考附图描述本发明的实施例。附图中，相同的附图标记表示相同或相应的部分，并不再重复对其的描述。
[配置和基本操作]
图1示出了根据本发明实施例的电子设备的配置。参照图1，电子设备201包括半导体集成电路101、电容器C1到C3、LED(发光二极管)21、电阻器R3、PWM(脉冲宽度调制)控制电路22和开关SW1。半导体集成电路101包括电荷泵1和电荷泵控制电路11。电荷泵控制电路11包括调节器2、比较器3和电阻器R1和R2。
电荷泵1提升输入电压，并将提升后的电压输出至作为负载的LED21。电容器C3对电荷泵1的输出电压进行平滑。
电荷泵控制电路11根据电荷泵1的输出电压向电荷泵1输出电压，以将电荷泵1的输出电压保持在规定电压。更具体地，调节器2将电荷泵1的输出电压与规定电压VREF1相比较，并确定要输出至电荷泵1的电压，以使这两个电压彼此相等。通过电阻器R1和R2检测电荷泵1的输出电压。
电荷泵控制电路11根据电荷泵1的输出电压，确定要输出至电荷泵1的电流的上限值。具体地，比较器3将电荷泵1的输出电压与规定电压VREF2相比较，并根据比较结果输出高电平或低电平信号。例如，当电荷泵1的输出电压低于规定电压VREF2时，比较器3输出低电平信号，而当电荷泵1的输出电压不低于规定电压VREF2时，比较器3输出高电平信号。
调节器2根据从比较器3接收的信号，确定要输出至电荷泵1的电流的上限值。例如，调节器2在接收到来自电荷泵1的低电平信号时，设置要输出至电荷泵1的电流的规定上限值，而在接收到高电平信号时，取消该上限值的设置。
调节器2可以具有如下配置：当接收到来自电荷泵1的低电平信号时，对要输出至电荷泵1的电流设置第一上限值，而当接收到高电平信号时，设置比第一上限值高的第二上限值。
开关SW1根据从PWM控制电路22接收的PWM信号，在是否向LED21提供来自电荷泵1的电压之间进行切换。
PWM控制电路1利用PWM方法，控制开关SW1并周期性地向LED 21提供来自电荷泵1的电压，从而调整LED 21的亮度。
图2示出了当根据PWM方法驱动LED 21时电子设备201中的电压波形图。这里，PWM表示由PWM控制电路22输出的PWM信号，VOUT表示电荷泵1的输出电压，Iin表示从电源电势VBAT流向调节器2的电流。此外，虚线表示在未限制电流的常规电子设备中观察到的电压波形，实线表示在限制电流的电子设备101中观察到的电压波形。
参照图2，当PWM信号从低电平向高电平转换时，电压VOUT逐渐升高。这里，如果未限制电流，则电流Iin如虚线所示地突然增大至电流值I1。
另一方面，在电子设备101中，因为电荷泵1的输出电压低于规定电压VREF2，所以在紧接在PWM信号从低电平向高电平的转换之后的时间段A中，比较器3输出低电平信号。当接收到来自电荷泵1的低电平信号时，调节器2将要输出至电荷泵1的电流上限设置在电流值I2。采用这种设置，例如，可以防止电流Iin在PWM信号升高时突然增大由C表示的电流量，并可以防止电子设备101发生故障。
在电荷泵1的输出电压达到VREF2或更高的时间段B中，比较器3输出高电平信号。在接收到来自电荷泵1的高电平信号时，调节器2取消对要输出至电荷泵1的电流的限制。然后，电荷泵1的输出电压达到目标电压值V1。
在专利文献1所述的半导体集成电路中，通过感测电阻器和电流检测电路检测流经电荷泵的输出端子的电流。具体地，将感测电阻器设置在电荷泵与输出端子之间，因此，必须将电荷泵的输出电压升高在感测电阻器处降低的电压量，这导致了半导体集成电路功耗增大的问题。此外，当动态负载与半导体集成电路的输出连接时，因为感测电阻器设置在电荷泵与输出端子之间，所以出现了半导体集成电路的输出电压变化的问题。但是，根据本发明实施例的半导体集成电路构造为不检测电荷泵的输出电流，并且电荷泵控制电路11根据电荷泵1的输出电压，确定要输出至电荷泵1的电流的上限。具体地，根据本发明实施例的半导体集成电路具有电荷泵与输出端子之间未设置感测电阻器的结构。因此，不必将电荷泵的输出电压升高在感测电阻器处降低的电压量。此外，即使当动态负载与半导体集成电路的输出连接时，也可以防止半导体集成电路输出电压的波动。因此，在根据本发明实施例的半导体集成电路中，可以降低功耗，并稳定输出。
比较器3可以具有迟滞特性的结构。具体地，比较器3具有规定电压VREF2作为第一阈值，并具有小于规定电压VREF2的规定电压VREF3作为第二阈值。比较器3使用第一阈值作为将输出信号从低电平改变到高电平的阈值，并使用第二阈值作为将输出信号从高电平改变到低电平的阈值。
采用这种结构，即使当动态负载与半导体集成电路101的输出连接时，或者当电荷泵1的输出电压因为噪声等波动时，也可以防止调节器2在较短时间段中重复地设置和取消对输出电流的限制，从而可以实现稳定输出。
虽然具体描述并示出了本发明，但是应该清楚明白，以上描述只是作为示例，而不应该理解为对本发明有所限制，本发明的精神和范围仅由所附权利要求限定。

Claims (4)

1.一种半导体集成电路，包括：
电荷泵，用于提升输入电压，并向负载输出所述提升后的电压；以及
电荷泵控制电路，用于根据所述电荷泵的输出电压向所述电荷泵输出电压，并根据所述电荷泵的输出电压确定要输出至所述电荷泵的电流的上限值。
2.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其中
所述电荷泵控制电路包括：
比较器，用于将所述电荷泵的输出电压与规定电压相比较，并输出表示所述比较结果的信号；以及
调节器，用于根据从所述比较器接收的信号，确定要输出至所述电荷泵的电流的上限值，
其中所述比较器具有迟滞特性。
3.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其中
所述负载是LED。
4.一种电子设备，包括：
半导体集成电路，其中
所述半导体集成电路包括：
电荷泵，用于提升输入电压，并向负载输出所述提升后的电压；以及
电荷泵控制电路，用于根据所述电荷泵的输出电压向所述电荷泵输出电压，并根据所述电荷泵的输出电压确定要输出至所述电荷泵的电流的上限值。
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