CN103389771B - 低功耗电压调节电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低功耗电压调节电路，包括电荷泵、比较器、第一电容、第二电容、第一电阻及第二电阻，该比较器还连接一第三开关，该第三开关通过一亚阈值电流振荡器产生的第一控制信号控制，以控制该比较器的工作周期，该电阻电容网络连接第一，第二开关，该第一，第二开关通过一亚阈值电流振荡器产生的第二控制信号控制，以控制电阻分压电路对电容分压电路的刷新周期，本发明不仅可以避免由于漏电造成的电容分压电路中检测电压误差，使得电荷泵能够正常工作产生满足需求的电压，而且通过将电荷泵的最高输出电压限制为2.7V，克服了现有技术需要使用高耐压器件的不足，减小了高压输出摆幅，使得电荷泵效率提高，降低了功耗。

Description

低功耗电压调节电路
技术领域
本发明涉及一种电压调节电路，特别是涉及一种低功耗电压调节电路。
背景技术
图1为现有技术中一种电压调节电路的电路示意图，如图1所示，电压调节电路包括：电荷泵10、比较器11、电容C1/C2以及电阻R1/R2，电荷泵10产生高压HV，电容C1/C2串联接于电荷泵10的输出端以对高压HV取样，电阻R1/R2串联后通过一开关接于电荷泵10的输出端，C1/C2的中间节点与R1/R2的中间节点连接一开关S1，用于在电荷泵工作时，电阻分压电路对电容分压电路快速充电，C1/C2的中间节点连接于比较器11的负输入端，比较器11的正输入端连接一参考电压，输出端接于电荷泵10以对电荷泵10的工作进行控制。
然而，现有技术的电压调节电路存在如下缺点：1、当仅用两个电容（C1/C2）对电荷泵10输出端的高压HV采样时，Vdet=Vc2=HV-Vc1=HV/2(C1=C1)，C1的等效漏电Ileak2使Vc2>Vc1，即因漏电存在使得实际检测电压高于设计预设值，从而导致HV低于设计预设值，这种情况会在控制开关S1的控制信号CK为低时（此时电荷泵不工作，电阻网的开关S1断开）出现；
2、为保证HV较长时间处于所需电压值之上如大于2.5V，现有技术一般选择将HV的最高压设置为5V，这限制了该电压调节电路不适合于低耐压工艺的场合使用，过高的HV也会导致电荷泵效率偏低，输出电压抖动过大。
发明内容
为克服上述现有技术的存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种低功耗电压调节电路，其不仅可以避免电容分压检测电路中常见的由于漏电造成的检测电压误差，使得电荷泵能够产生满足需求的电压，而且通过将电荷泵的最高输出电压限制为2.7V，克服了现有技术需要使用高耐压器件的不足，减小了高压输出摆幅，使得电荷泵效率提高，降低了功耗。
为达上述及其它目的，本发明提供了一种低功耗电压调节电路，包括电荷泵、比较器、第一电容、第二电容、第一电阻及第二电阻，该比较器还连接一第三开关，该第三开关通过一亚阈值电流振荡器产生的第一控制信号控制，以控制该比较器的工作时间。
进一步地，该第一电容与第二电容的中间节点与第一电阻及第二电阻的中间节点通过第一开关，该第一电阻及第二电阻串联后通过第二开关连接于该电荷泵的输出端，该第一开关与该第二开关通过一亚阈值电流振荡器产生的第二控制信号控制，以控制电阻分压电路对电容分压电路的刷新周期。
进一步地，该第一控制信号为该亚阈值电流振荡器产生的频率快的时钟信号形成，该第二控制信号为该亚阈值电流振荡器产生的频率慢的时钟信号形成。
进一步地，该亚阈值电流振荡器可以跟踪该电荷泵输出的高压的漏电，漏电大则振荡频率高，反之则振荡频率低。
进一步地，系统每隔一段时间通过两个电阻对电阻分压电路的采样值刷新一次，消除漏电对采样值的影响。
进一步地，当该电荷泵输出的高压的漏电变大时，该亚阈值电流振荡器的漏电也会变大，导致该第一控制信号与该第二控制信号频率变快，及时检测出该电荷泵输出的高压的电压是否偏低；当该电荷泵输出的高压的漏电变小时，该亚阈值电流振荡器频率变慢，节省功耗。
进一步地，该电荷泵的最高输出电压限制为2.7V。
与现有技术相比，本发明一种低功耗电压调节电路利用一亚阈值电流振荡器产生两个控制信号分别控制比较器工作时间及刷新电阻分压电路的采样值，以及时检测出电荷泵输出的电压是否偏低，降低了功耗，同时，本发明通过亚阈值电流振荡器产生的控制信号将电荷泵的最高输出电压限制为2.7V，克服了现有技术中需要使用高耐压器件的问题，减小了高压输出摆幅，降低了输出电压抖动，提高了电荷泵的效率，节约了能量。
附图说明
图1为现有技术之一种低功耗电压调节电路的电路示意图；
图2为本发明一种低功耗电压调节电路的电路示意图；
图3为本发明较佳实施例的时序图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图2为本发明一种低功耗电压调节电路的电路示意图。根据图2，本发明一种低功耗电压调节电路，包括：电荷泵20、比较器21、电容C1/C2以及电阻R1/R2。
电荷泵20用于产生所需的高压HV，电容C1与C2串联接于电荷泵20的输出端与地之间，电阻分压电路的电阻R1与电阻R2串联后通过一开关S1接于电荷泵20的输出端与地之间，电容分压电路的电容C1/C2的中间节点与电阻R1/R2的中间节点通过一开关S2连接，电容C1/C2的中间节点连接于比较器21的负输入端，比较器21的正输入端连接参考电压Vref，输出端连接于电荷泵20，比较器21还连接一开关S3，以控制比较器21工作。在本发明中，开关S1及S2的控制信号为CK2，开关S3的控制信号为CK1，控制信号CK1与CK2通过一亚阈值电流振荡器产生，该亚阈值电流振荡器可以跟踪电荷泵20输出的高压HV的漏电Ileak，Ileak大则振荡频率高，增加了高压检测频率，能及时修正电容分压误差，避免系统风险，反之振荡频率低，HV无需频繁刷新也能保证后续电路正常工作，节省了功耗；每隔一段时间就会通过那两个电阻对Vdet刷新一次，消除了漏电对Vdet的影响。
图3为本发明较佳实施例的时序图。具体来说，本发明通过亚阈值电流振荡器产生两个时钟信号CK1、CK2，其中CK1频率快控制开关S3以控制比较器21的工作周期，CK2频率慢用来刷新Vdet，，以控制电阻分压电路对电容分压电路的刷新周期。当高压HV的漏电变大时，亚阈值电流振荡器的漏电也会变大，导致CK1、CK2频率变快，能够及时检测出高压HV的电压是否偏低；当高压HV漏电变小时，亚阈值电流振荡器频率变慢，能够节省功耗。
同时，为解决电荷泵输出电压过高需要使用高耐压器件问题，本发明将HV最高输出电压限制为2.7V，同时通过引入CK2控制开关S1/S2以控制取样电阻网络，使采样值Vdet刷新速度提高，及时检测并给电荷泵启动创造条件，在高压HV较低且CK1高电平打开比较器后即可快速启动电荷泵来恢复HV，设计和测试表明，虽然电荷泵启动比现有技术频繁而浪费能量，但是因为使用了较低的输出电压，电荷泵效率提高又节约了能量，同时降低了功耗。
综上所述，本发明一种低功耗电压调节电路利用一亚阈值电流振荡器产生两个控制信号分别控制比较器工作周期及刷新电阻分压电路的采样值，以及时检测出电荷泵输出的电压是否偏低，降低了功耗，同时，本发明通过亚阈值电流振荡器产生的控制信号将电荷泵的最高输出电压限制为2.7V，克服了现有技术中需要使用高耐压器件的问题，提高了电荷泵的效率并节约了能量。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (4)

1.一种低功耗电压调节电路，包括电荷泵、比较器、第一电容、第二电容、第一电阻及第二电阻，其特征在于：该比较器还连接一第三开关，该第三开关通过一亚阈值电流振荡器产生的第一控制信号控制，以控制该比较器的工作周期；
该第一电容与第二电容的中间节点与第一电阻及第二电阻的中间节点通过第一开关，该第一电阻及第二电阻串联后通过第二开关连接于该电荷泵的输出端，该第一开关与该第二开关通过一亚阈值电流振荡器产生的第二控制信号控制，以控制电阻分压电路对电容分压电路的刷新周期；
该第一控制信号为该亚阈值电流振荡器产生的频率快的时钟信号形成，该第二控制信号为该亚阈值电流振荡器产生的频率慢的时钟信号形成；
该亚阈值电流振荡器可以跟踪该电荷泵输出的高压的漏电，漏电大则电容分压误差大，振荡器频率高，增加了高压检测频率，及时修正电容分压误差，反之则电容分压误差小，振荡频率低。
2.如权利要求1所述的一种低功耗电压调节电路，其特征在于：系统每隔一段时间通过两个电阻对电阻分压电路的采样值刷新一次，消除漏电对采样值的影响。
3.如权利要求1所述的一种低功耗电压调节电路，其特征在于：当该电荷泵输出的高压的漏电变大时，该亚阈值电流振荡器的漏电也会变大，导致该第一控制信号与该第二控制信号频率变快，及时检测出该电荷泵输出的高压的电压是否偏低；当该电荷泵输出的高压的漏电变小时，该亚阈值电流振荡器频率变慢，节省功耗。
4.如权利要求3所述的一种低功耗电压调节电路，其特征在于：该电荷泵的最高输出电压限制为2.7V。
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