CN107040133B - 电荷泵 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电荷泵，包括输入电源、开关S11、S12、S21、S22和电容Co，开关S11的一端与输入电源的第一端相连、另一端与负载Load的第一端相连；开关S22的一端与负载Load的第一端相连、另一端与电容Co的第一端相连；电容Co的第一端经开关S12与负载Load的第二端相连；开关S21一端与负载Load的第二端相连、另一端接地；输入电源的第二端、电容Co的第二端接地；开关S11和开关S12受时钟信号CK1控制，开关S21和开关S22受时钟信号CK2控制，所述时钟信号CK1和时钟信号CK2的有效性不同。采用本申请提供的电荷泵无需飞电容即可实现与现有技术相似的电源转换倍率。

Description

电荷泵
技术领域
本申请涉及电源电路技术领域，尤其涉及一种电荷泵。
背景技术
传统的电荷泵需要至少一个或多个飞电容(flying capacitor)，通过飞电容来搬移电荷，从而实现能量转移。但是，飞电容会占用更大的印刷电路板面积，不利于小型化设计，例如：蓝牙耳机等产品需要越小越好；此外，飞电容也会增加应用成本。
图1示出了现有技术中1/2倍率的电荷泵实现方式，其中包括输入电源VIN、开关S11、S12、S21、S22、电容C1、Co、负载Load，C1为飞电容，Co为输出电容，时钟信号CK1和CK2交替导通，例如：各导通相同时间。
当CK1为高电平时，开关S11、S12导通，此时输入电源VIN给电容C1和Co充电；满足输入电源的电压为电容C1的电压与电容Co的电压之和，即：VIN＝VC1+VCo；
当CK2为高电平时，开关S21、S22导通，此时电容C1和电容Co并联，满足VC1＝VCo；
根据上述两个公式可得：VC1＝VCo＝VIN/2。
现有技术不足在于：
现有电荷泵的实现方式需要额外的飞电容C1，不利于小型化且成本高。
发明内容
本申请实施例提出了一种电荷泵，以解决现有技术中电荷泵的实现方式需要额外的飞电容C1，不利于小型化且成本高的技术问题。
本申请实施例提供了一种电荷泵，包括：输入电源、第一开关S11、第二开关S12、第三开关S21、第四开关S22和电容Co，其中，
第一开关S11的一端与输入电源的第一端相连、另一端与负载Load的第一端相连；第四开关S22的一端与负载Load的第一端相连、另一端与电容Co的第一端相连；所述电容Co的第一端经第二开关S12与负载Load的第二端相连；所述第三开关S21一端与负载Load的第二端相连、另一端接地；所述输入电源的第二端、电容Co的第二端接地；
所述第一开关S11和第二开关S12受第一时钟信号CK1控制，所述第三开关S21和第四开关S22受第二时钟信号CK2控制，所述第一时钟信号CK1和第二时钟信号CK2的有效性不同。
有益效果如下：
由于本申请实施例所提供的电荷泵，当CK1有效、CK2无效时，开关S11、S12导通，此时输入电源对负载供电，并对电容Co充电；当CK1无效、CK2有效时，开关S21、S22导通，此时，电容Co为负载供电，从而在不需要飞电容的前提下，实现了与现有技术相同的电源转换倍率，采用本申请所提供的电荷泵有利于小型化设计，并且可以在一定程度上降低应用成本。
附图说明
下面将参照附图描述本申请的具体实施例，其中：
图1示出了现有技术中1/2倍率的电荷泵的电路结构示意图；
图2示出了本申请实施例中电荷泵的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
针对现有技术的不足，本申请实施例提出了一种电荷泵，下面进行说明。
图2示出了本申请实施例中电荷泵的结构示意图，如图所示，所述电荷泵可以包括：输入电源、第一开关S11、第二开关S12、第三开关S21、第四开关S22和电容Co，其中，
第一开关S11的一端与输入电源的第一端相连、另一端与负载Load的第一端相连；第四开关S22的一端与负载Load的第一端相连、另一端与电容Co的第一端相连；所述电容Co的第一端经第二开关S12与负载Load的第二端相连；所述第三开关S21一端与负载Load的第二端相连、另一端接地；所述输入电源的第二端、电容Co的第二端接地；
所述第一开关S11和第二开关S12受第一时钟信号CK1控制，所述第三开关S21和第四开关S22受第二时钟信号CK2控制，所述第一时钟信号CK1和第二时钟信号CK2的有效性不同。
由于本申请实施例所提供的电荷泵，当CK1有效、CK2无效时，开关S11、S12导通，此时输入电源对负载供电，并对电容Co充电；当CK1无效、CK2有效时，开关S21、S22导通，此时，电容Co为负载供电，从而在不需要飞电容的前提下，实现了与现有技术相同的电源转换倍率，采用本申请所提供的电荷泵有利于小型化设计，并且可以在一定程度上降低应用成本。
实施中，外部的输入信号经输入端口Input输入到所述负载Load中，所述负载的输出信号传递至输出端口Output中。
实施中，所述电荷泵可以进一步包括：第五开关S13和第六开关S23，所述第六开关S23的一端与所述负载Load相连，所述第六开关S23的另一端与所述第五开关S13的一端相连并连接至所述输出端口Output，所述第五开关S13的另一端接地；其中，所述第五开关S13受第一时钟信号CK1控制，所述第六开关S23受第二时钟信号CK2控制。
实施中，所述电荷泵可以进一步包括：第七开关S14和第八开关S24，所述第七开关S14的一端与所述负载Load的第二端相连，所述第七开关S14的另一端与所述第八开关S24的一端相连并连接所述负载Load，所述第八开关S24的另一端连接至所述输入端口Input；，所述第七开关S14受第一时钟信号CK1控制，所述第八开关S24受第二时钟信号CK2控制。
开关S24、S14、S23、S13的作用是：对负载电路的输入输出信号进行处理。一般负载Load可能为模拟电路或数字电路，通常存在一些输入、输出信号与其他电路相连接。当CK1为高电平时，负载Load的低电位被抬高至VCo电压，可能太高，不适合负载电路与其他电路通信。对于输出信号而言，电压太高可能导致后接电路过压损坏。而且其低电平与后接电路的判定低电平电压不一致，因此，此时应该禁止输出信号，通过开关S23和S13可以形成隔离，此时将输出Output拉成较低的地电平，此时Output信号无效，在实际设计中，后接电路也需要放弃此时的数据状态，避免出错。当CK2为高电平时，S23导通，此时将实际的输出信号传递到输出端口Output上。
当CK1为高电平时，对于输入信号Input会被负载电路识别错误，因为其对应的高电平和低电平不一致，通过断开开关S24进行隔离，且通过开关S14将In2置为负载Load的低电平，避免信号识别错误。
当CK2为高电平时，开关S24导通，将外部Input信号输入到负载电路Load中。
实施中，在所述第一时钟信号CK1为有效电平时、所述第二时钟信号CK2为无效电平时，所述第一开关S11和第二开关S12导通、第三开关S21和第四开关S22断开，所述输入电源的电压VIN＝VLoad+VCo，其中，VLoad为所述负载Load两端的电压，VCo为电容Co两端的电压。
实施中，在所述第一时钟信号CK1为无效电平时、所述第二时钟信号CK2为有效电平时，所述第一开关S11和第二开关S12断开、第三开关S21和第四开关S22导通，所述负载Load两端的电压VLoad＝VCo，其中，VCo为电容Co两端的电压。
实施中，所述有效电平可以为高电平，所述无效电平可以为低电平。
具体实施时，本申请实施例中的输入电压VIN、开关S11、S12、S13、S14、S21、S22、S23、S24、输出电容Co，由两相不交叠时钟信号(CK1、CK2)控制。
当CK1为高电平时，CK2为低电平，开关S11、S12、S13、S14导通，此时电源VIN对负载供电，并对Co充电。此时满足VIN＝VLoad+VCo，其中VIN为输入电源的电压，VLoad为负载两端的电压，VCo为输出电容Co两端的电压。
当CK1为低电平时，CK2为高电平，开关S21、S22、S23、S24导通，此时电容Co为负载供电，此时满足VCo＝VLoad，其中，VLoad为负载两端的电压，VCo为输出电容Co两端的电压。
根据上述两个公式可知：
VCo＝VLoad＝VIN/2
可以看出，本申请实施例可以实现与现有技术相似的电源转换倍率，但是无需飞电容。
实施中，所述第一时钟信号CK1与所述第二时钟信号CK2的导通时间可以相同。
实施中，所述负载可以为模拟电路或数字电路。
实施中，所述负载Load、所述电容Co均可以为多个。
本申请实施例所提供的电荷泵，可以在不需要飞电容的前提下，实现与现有技术相同的电源转换倍率，采用本申请所提供的电荷泵有利于小型化设计，并且可以在一定程度上降低应用成本。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种电荷泵，其特征在于，包括：输入电源、第一开关S11、第二开关S12、第三开关S21、第四开关S22和电容Co，其中，
第一开关S11的一端与输入电源的第一端相连、另一端与负载Load的第一端相连；第四开关S22的一端与负载Load的第一端相连、另一端与电容Co的第一端相连；所述电容Co的第一端经第二开关S12与负载Load的第二端相连；所述第三开关S21一端与负载Load的第二端相连、另一端接地；所述输入电源的第二端、电容Co的第二端接地；
所述第一开关S11和第二开关S12受第一时钟信号CK1控制，所述第三开关S21和第四开关S22受第二时钟信号CK2控制，所述第一时钟信号CK1和第二时钟信号CK2的有效性不同。
2.如权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，外部的输入信号经输入端口Input输入到所述负载Load中，所述负载Load的输出信号传递至输出端口Output中。
3.如权利要求2所述的电荷泵，其特征在于，所述电荷泵进一步包括：第五开关S13和第六开关S23，所述第六开关S23的一端与所述负载Load的第三端相连，所述第六开关S23的另一端与所述第五开关S13的一端相连并连接至所述输出端口Output，所述第五开关S13的另一端接地；其中，所述第五开关S13受第一时钟信号CK1控制，所述第六开关S23受第二时钟信号CK2控制。
4.如权利要求2所述的电荷泵，其特征在于，所述电荷泵进一步包括：第七开关S14和第八开关S24，所述第七开关S14的一端与所述负载Load的第二端相连，所述第七开关S14的另一端与所述第八开关S24的一端相连并连接所述负载Load的第四端，所述第八开关S24的另一端连接至所述输入端口Input；所述第七开关S14受第一时钟信号CK1控制，所述第八开关S24受第二时钟信号CK2控制。
5.如权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，在所述第一时钟信号CK1为有效电平时、所述第二时钟信号CK2为无效电平时，所述第一开关S11和第二开关S12导通、第三开关S21和第四开关S22断开，所述输入电源的电压VIN＝VLoad+VCo，其中，VLoad为所述负载Load两端的电压，VCo为电容Co两端的电压。
6.如权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，在所述第一时钟信号CK1为无效电平时、所述第二时钟信号CK2为有效电平时，所述第一开关S11和第二开关S12断开、第三开关S21和第四开关S22导通，所述负载Load两端的电压VLoad＝VCo，其中，VCo为电容Co两端的电压。
7.如权利要求5或6所述的电荷泵，其特征在于，所述有效电平为高电平，所述无效电平为低电平。
8.如权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，所述第一时钟信号CK1与所述第二时钟信号CK2的导通时间相同。
9.如权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，所述负载为模拟电路或数字电路。
10.如权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，所述负载Load和/或所述电容Co为多个。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107546976B (zh) * 2017-09-29 2022-03-04 珠海市杰理科技股份有限公司 电荷泵电路及电荷泵

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101212173A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 智原科技股份有限公司 多模切换式升降压整流器的控制电路与控制方法
JP2010057242A (ja) * 2008-08-27 2010-03-11 Denso Corp モータ駆動回路及び電動式パワーステアリング装置
CN101694961A (zh) * 2009-09-18 2010-04-14 和芯微电子(四川)有限公司 低纹波升压式电荷泵
CN103501110A (zh) * 2013-09-25 2014-01-08 无锡中星微电子有限公司 一种电荷泵电路

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090273955A1 (en) * 2008-05-01 2009-11-05 Tseng Tang-Kuei Optimum structure for charge pump circuit with bipolar output

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101212173A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 智原科技股份有限公司 多模切换式升降压整流器的控制电路与控制方法
JP2010057242A (ja) * 2008-08-27 2010-03-11 Denso Corp モータ駆動回路及び電動式パワーステアリング装置
CN101694961A (zh) * 2009-09-18 2010-04-14 和芯微电子(四川)有限公司 低纹波升压式电荷泵
CN103501110A (zh) * 2013-09-25 2014-01-08 无锡中星微电子有限公司 一种电荷泵电路

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