CN107465339A

CN107465339A - 软启动大功率电荷泵的方法和电路

Info

Publication number: CN107465339A
Application number: CN201710390356.4A
Authority: CN
Inventors: 埃里克·马格内·索利; 梅裕尔·萨哈; 斌·李; 保罗·K·斯发拉莎
Original assignee: Intersil Americas LLC
Current assignee: Intersil Americas LLC
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2017-05-27
Publication date: 2017-12-12
Anticipated expiration: 2037-05-27
Also published as: CN107465339B; TW201743549A; TWI769160B; US20170353105A1; US10498229B2

Abstract

根据实施例的软启动电荷泵电路的方法包括：启用多个功率晶体管的开关，从多个开关控制信号中为所选择的多个功率晶体管选择第一开关控制信号，缓慢斜升与所选择的多个功率晶体管相关联的多个自举电源电压，以第一预定义电平驱动所选择的多个功率晶体管中的每个功率晶体管的栅源电压，及确定多个自举电源电压是否小于第二预定义电平。如果多个自举电源电压小于第二预定义电平，则该方法还包括切换，从而从多个开关控制信号中为第二所选择的多个功率晶体管选择第二开关控制信号。

Description

软启动大功率电荷泵的方法和电路

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年6月3日提交的美国临时申请No.62/345,714和2017年3月31日提交的美国临时申请No.62/480,286的优先权，所有这些申请的内容通过引用全部并入本文。

技术领域

当前实施例总体上涉及电子系统的功率，具体而言，涉及软启动大功率电荷泵的方法和装置。

背景技术

电荷泵是开关电容器、无电感器的DC-DC电压或功率转换器，主要用于为便携式消费电子设备(例如笔记本电脑、膝上型电脑、个人计算机、平板电脑、智能电话、数码相机等)提供工作电压或功率。大功率电荷泵需要将其电容器从初始状态电压充电到稳态电压。会出现与这种需求相关的问题。

发明内容

根据实施例的软启动电荷泵电路的方法包括启用多个功率晶体管的开关切换，从多个开关控制信号中为所选择的多个功率晶体管选择第一开关控制信号，缓慢斜升与所选择的多个功率晶体管相关联的多个自举电源电压，以第一预定义电平驱动所选择的多个功率晶体管中的每个功率晶体管的栅源电压，及确定多个自举电源电压是否小于第二预定义电平。如果多个自举电源电压小于第二预定义电平，则该方法还包括切换，从而从多个开关控制信号中为第二所选择的多个功率晶体管选择第二开关控制信号。

附图说明

在结合附图阅读了以下具体实施例的说明后，当前实施例的这些和其它方面和特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见，在附图中：

图1是可用于实施本发明的一个示例性实施例的大功率电荷泵电路的示意性电路图。

图2是可用于实施本发明的第二示例性实施例的大功率电荷泵电路的示意性电路图。

图3是可用于实施本发明的第三示例性实施例的大功率电荷泵电路的示意性电路图。

图4是可用于实施本发明的第四示例性实施例的大功率电荷泵电路的示意性电路图。

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的可用于实施大功率电荷泵电路的示例性方法的流程图。

图6是根据本发明的一个示例性实施例的可用于实施大功率电荷泵电路的便携式或移动电子系统的示意性框图。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述当前实施例，作为实施例的说明性示例提供附图，以使得本领域技术人员能够实践对于本领域技术人员显而易见的实施例和替代方案。值得注意的是，下面的附图和示例并不意味着将本发明实施例的范围局限于单个实施例，而是通过交换一些或所有所述或所示的元件，其他实施例也是可能的。此外，在当前实施例的某些元件可以使用已知部件部分或完全实现的情况下，将仅说明这些已知部件的理解当前实施例所必需的那些部分，将省略这些已知部件的其它部分的详细说明，以免使当前实施例难以理解。被描述为以软件实施的实施例不应该被限制于此，而是可以包括以硬件或软件和硬件的组合实施的实施例，反之亦然，如对本领域技术人员将是显而易见的，除非另有说明。在本说明书中，显示单数部件的实施例不应被认为是限制性的；相反，本公开内容旨在涵盖包括多个相同组件的其他实施例，反之亦然，除非本文另有明确说明。此外，申请人不打算将说明书或权利要求中的任何术语归为不常见或特殊含义，除非明确如此阐明。此外，当前实施例包括本文通过说明的方式参考的已知部件的当前和将来知晓的等同物。

电荷泵是开关电容器、无电感器的DC-DC电压或功率转换器，主要用于为便携式消费电子设备(例如笔记本电脑、膝上型电脑、个人计算机、平板电脑、智能电话、数码相机等)提供工作电压或功率。电荷泵通常用于基于CMOS的系统中，这是因为电荷泵电路节省面积因此具有成本效益，并且可以容易地利用现有的集成电路技术实施。

然而，现有的大功率电荷泵(例如，具有高于1A的工作电流的电荷泵)存在许多严重问题。当大功率电荷泵电路的电容器从其初始状态电压充电到其稳态电压时的启动期间会出现这些问题。具体地，在启动期间，在达到稳定状态之前，在电路的开关晶体管和电容器中产生非常高的电流(例如>100A)。产生这些非常高的电流是因为在电荷泵电路中没有使用可用于限制这些电流(di/dt)和/或存储启动期间产生的相应能量的电感器。因此，这些启动电流仅受到所涉及的大功率电荷泵电路中的开关晶体管(Rdson)和电容器(Resr)的固有电阻的限制。因此，在启动期间，大功率电荷泵电路的输出电压可以快速上升到大大高于期望的稳态电压电平，所产生的过电压可以损坏连接到电路输出端的负载。

用于现有大功率电荷泵的替代启动技术是将脉冲宽度调制(PWM)开关电压的占空比从0％斜升到稳态百分比。例如，如果开关电压的占空比开始于1％并且斜升到50％，则在单个周期内产生的平均电流借助占空比降低到低值，但是生成的瞬时电流仍将很高。因此，这种替代启动技术仍然产生非常高的电流，尽管时间段较短。

第二种替代启动技术是在开关事件之前利用低压降(LDO)稳压器将所有电路电容器充电到其稳态电压。然而，如果LDO稳压器的输出端有负载，则LDO稳压器可能不能在大功率电荷泵电路中传送足够的电流。而且，所产生的局限于LDO通过器件中的大功率耗散在所涉及的控制器中产生高温。例如，利用这种大功率电荷泵的DC-DC转换器通常设计用于10A负载。如果LDO正在尝试对电荷泵电路的输出电压充电时存在这种大负载，则LDO将不能将输出电压(Vout)充电到输入电压的一半(Vin/2)。然而，如果存在较小的负载，并且LDO能够将输出电压充电至输入电压的一半，则LDO将在控制器的小区域内消耗大量功率(例如4V*10A或40W)，从而损坏该部件。然而，尽管现有大功率电荷泵存在上述问题，但是如下所述，本发明通过用于软启动大功率电荷泵的新颖方法和电路来解决这些和其他相关问题。

图1是可以用于实施本发明的一个示例性实施例的大功率电荷泵电路100的示意性电路图。参考图1，大功率电荷泵电路100包括第一栅极驱动电路102。第一栅极驱动电路102的输出端耦合到用作第一电子开关的第一功率场效应晶体管(FET)106的栅极端104。因此，第一栅极驱动电路102用于响应于在第一栅极驱动电路102的信号输入端接收的第一PWMN(PWM NOT)信号108而驱动第一功率FET 106的栅极(104)。例如，PWM和PWMN信号可以是占空比为50％的互补的固定频率方波信号，或具有可变占空比的可变频率方波信号。大功率电荷泵电路100还包括第二栅极驱动电路110。第二栅极驱动电路110的输出端耦合到用作第二电子开关的第二功率(FET)114的栅极端112。因此，第二栅极驱动电路110用于响应于在第二栅极驱动电路110的信号输入端接收的第一PWM信号116而驱动第二功率FET 114的栅极(112)。对于该示例性实施例，第一功率FET 106的漏极端耦合到第二功率FET 114的源极端，第一功率FET 106的源极端耦合到参考电位，例如大地。第一功率FET 106的漏极端和第二功率FET 114的源极端都耦合到泵电容器118的一侧。

大功率电荷泵电路100还包括第三栅极驱动电路120。第三栅极驱动电路120的输出端耦合到用作第三电子开关的第三功率FET 124的栅极端122。因此，第三栅极驱动电路120用于响应于在第三栅极驱动电路120的信号输入端接收的第二PWMN信号126而驱动第三功率FET 124的栅极(122)。值得注意的是，对于该示例性实施例，第一PWMN信号108和第二PWMN信号126可以是例如从所涉及的系统中的PWM信号发生器电路接收的相同信号。然而，在第二实施例中，第一PWMN信号108和第二PWMN信号126可以例如从单独的PWM信号发生器电路接收。无论如何，大功率电荷泵电路100还包括第四栅极驱动电路128。第四栅极驱动电路128的输出端耦合到用作第四电子开关的第四功率FET 132的栅极端130。因此，第四栅极驱动电路128用于响应于在第四栅极驱动电路128的信号输入端接收的第二PWM信号134而驱动第四功率FET 132的栅极(130)。值得注意的是，对于该示例性实施例，第一PWM信号116和第二PWM信号134可以是例如从所涉及的系统中的PWM信号发生器电路接收的相同信号。然而，在第二实施例中，第一PWM信号116和第二PWM信号134可以例如从单独的PWM信号发生器电路接收。在一些实施例中，第一PWMN信号108和第二PWMN信号126可以是第一PWM信号116或第二PWM信号134的反相版本。在任何情况下，对于该示例性实施例，第三功率FET 124的漏极端耦合到第四功率FET 132的源极端，第三功率FET 124的源极端耦合到第二功率FET 114的漏极端和大功率电荷泵电路100的输出端136。第三功率FET 124的漏极端和第四功率FET 132的源极端都耦合到泵电容器118的第二侧。第四功率FET 132的漏极端耦合到第一输出电容器138的一侧和大功率电荷泵电路100的输入端142。第一输出电容器138的第二侧耦合到输出端136和第二输出电容器140的一侧，第二输出电容器140的第二侧耦合到参考电位，例如大地。

在操作中，参考图1所示的示例性实施例，大功率电荷泵电路100响应于通过栅极驱动电路102、110、120、128驱动功率FET 106、114、124、132的栅极104、112、122、130的PWM和PWMN信号108、116、126、134，在数百个开关周期中使每个功率FET 106、114、124、132的栅源电压(Vgs)从0V斜升到5V。例如，在启动时，可以以较慢的速率切换并接通(导通)功率FET106、114、124、132，以使Vgs递增斜升0.1V(例如，.5V，然后.6V，然后.7V等)。值得注意的是，所使用的斜坡信号可以是线性或非线性信号。无论如何，一旦电容器138、140上的电荷及因此输出端Vout的电压136达到稳态电平，则可以加速斜坡信号的速度(例如，从1.5V快速斜升到5V)。

与现有方案相比，这种“软启动”方案的一个好处是，由于所使用的功率FET 106、114、124、132的低Vgs值，大功率电荷泵电路100中的电流在启动期间被大大限制。此外，在输出端Vout的电压136单调增加，因此在启动期间受到足够限制，以至于它不能高于必需的稳态电压电平。此外，在大功率电荷泵电路100中耗散的功率有利地分布在四个功率FET106、114、124、132上，而不是仅集中在诸如现有的大功率电荷泵电路中的一个LDO通过器件中。此外，大功率电荷泵电路100的另一个显著益处是在启动期间可以加载其输出。

更准确地说，在图1所示的实施例的示例性软启动操作中，在大功率电荷泵电路100中启用开关周期之前，所有栅极驱动电路102、110、120、128的输出将为0V，输出端Vout136处的电压将为0V，输入端Vin 142处的电压可以为8V。当启用开关周期时，PWM和PWM控制信号108、116、126、134开始以800khz进行切换，作为响应，浮动自举电源BT1至S1、BT2至S2、BT3至S3、BT4至S4，及因此的栅极驱动电路102、110、120、128开始缓慢斜升(例如，以1V/ms速率增加)。对于该示例性操作，当自举将BT1提供给S1，将BT2提供给S2，将BT3提供给S3，将BT4提供给S4，因而栅极驱动电路102、110、120、128斜升至0.5V，并且PWM控制信号等于1时，那么应该开启或导通的功率FET(例如，114、132)将以0.5V的其Vgs受到驱动。随着自举电源电压上升，施加到每个“导通FET”的Vgs也将上升。当Vgs达到所涉及的功率FET的电压阈值Vth时，那些功率FET将会开始传导电流但具有非常高电阻(例如>1kΩ)。因此，例如，如果将泵电容器118充电到启动前为Vin或8V的输入电压的值，则当在栅极104和122的方波开关信号接通其相应的功率FET 106、124时，在软启动过程期间，功率FET 106、124的高电阻将相当大地限制从泵电容器118向Cout 140(例如，Vout处的电容)传送的电流。类似地，当在栅极112和130的方波开关信号接通相应的功率FET 114、132时，在软启动过程期间，功率FET114、132的高电阻将相当大地限制从Cout 138(例如，Vout处的电容)传送到泵电容器118的电流。

图2是可以用于实施本发明的第二示例性实施例的大功率电荷泵电路200的示意性电路图。参考图2，大功率电荷泵电路200包括第一栅极驱动电路202。第一栅极驱动电路202的输出端耦合到用作第一电子开关的第一功率FET 206的栅极端204。因此，第一栅极驱动电路202响应于在第一栅极驱动电路202的信号输入端接收的第一PWMN信号208而驱动第一功率FET 206的栅极(204)。大功率电荷泵电路200还包括第二栅极驱动电路210。第二栅极驱动电路210的输出端耦合到第二功率FET 214的栅极端212。因此，第二栅极驱动电路210响应于在第二栅极驱动电路210的信号输入端接收的第一PWM信号216而驱动第二功率FET 214的栅极(212)。对于该示例性实施例，第一功率FET 206的漏极端耦合到第二功率FET 214的源极端，第一功率FET 206的源极端耦合到参考电位，例如大地。第一功率FET206的漏极端和第二功率FET 214的源极端都耦合到泵电容器218的一侧。

大功率电荷泵电路200还包括第三栅极驱动电路220。第三栅极驱动电路220的输出端耦合到用作第三电子开关的第三功率FET 224的栅极端222。因此，第三栅极驱动电路220响应于在第三栅极驱动电路220的信号输入端接收的第二PWMN信号226(例如，与第一PWMN信号208相同的信号)而驱动第三功率FET 224的栅极(222)。此外，大功率电荷泵电路200包括第四栅极驱动电路228。第四栅极驱动电路228的输出端耦合到用作第四电子开关的第四功率FET 232的栅极端230。因此，第四栅极驱动电路228响应于在第四栅极驱动电路228的信号输入端接收的第二PWM信号234(例如，与第一PWM信号216相同的信号)而驱动第四功率FET 232的栅极(230)。对于该示例性实施例，第三功率FET 224的漏极端耦合到第四功率FET 232的源极端，第三功率FET 224的源极端耦合到第二功率FET 214的漏极端和大功率电荷泵电路200的输出端236。第三功率FET 224的漏极端和第四功率FET 232的源极端都耦合到泵电容器218的第二侧。第四功率FET 232的漏极端耦合到第一输出电容器238的一侧和大功率电荷泵电路200的输入端242。第一输出电容器238的第二侧耦合到输出端236和第二输出电容器240的一侧，第二输出电容器240的第二侧耦合到参考电位，例如大地。

对于该示例性实施例，大功率电荷泵电路200还包括LDO稳压器244，LDO稳压器244在其输出端耦合到自举二极管246的一个端子和自举电容器203的一个端子。自举电容器203的第二端耦合到参考电位，例如大地。LDO稳压器244的非反相输入端耦合到斜坡参考发生器252的一个端子，斜坡参考发生器252的第二端耦合到参考电位，例如大地。对于该实施例，LDO稳压器244被配置为斜升第一栅极驱动电路202及其相关联的自举电容器203。另外，自举二极管246、248、250串联耦合到LDO稳压器244的输出端。因此，自举二极管246、248、250中的每一个用于使自举电容器203上的充电电压在二极管梯形电路246、248、250向上传递，因此充电并斜升各自举电容器211、221、229中的每一个。

具体来说，在本示例性实施例的示例性软启动操作中，将由斜坡参考发生器252生成的斜坡参考电压“Ramp Ref”施加到LDO稳压器244的非反相输入端，“Ramp Ref”电压从0V斜升至5V。作为响应，LDO稳压器244驱动第一栅极驱动电压(BT1至S1)以跟随斜坡电压。当第一栅极驱动电压(BT1至S1)足够高以接通第一功率FET 206时，自举电容器211将通过从自举电容器203到BT1、通过二极管246、通过BT2的自举电容器221和功率FET 206的电流路径充电至第一栅极驱动电压(BT1至S1)。类似地，自举电容器211(C_BT2)将对自举电容器221(C_BT3)充电，自举电容器221(C_BT3)将对自举电容器229(C_BT4)充电。即，自举二极管246、248、250被配置为将充电电压在二极管梯形电路向上传递，使得用于每个自举电源BT2至S2、BT3至S3和BT4至S4的自举电容器211、221、229上的电荷在软启动过程中也斜升斜坡参考电压Ramp Ref。

图3是可以用于实施本发明的第三示例性实施例的大功率电荷泵电路300的示意性电路图。参考图3，大功率电荷泵电路300包括第一栅极驱动电路302。第一栅极驱动电路302的输出端耦合到用作第一电子开关的第一功率FET 306的栅极端304。因此，第一栅极驱动电路302响应于在第一栅极驱动电路302的信号输入端接收的第一PWMN信号308而驱动第一功率FET 306的栅极(304)。大功率电荷泵电路300还包括第二栅极驱动电路310。第二栅极驱动电路310的输出端耦合到第二功率FET 314的栅极端312。因此，第二栅极驱动电路310响应于在第二栅极驱动电路310的信号输入端接收的第一PWM信号316而驱动第二功率FET 314的栅极(312)。对于该示例性实施例，第一功率FET 306的漏极端耦合到第二功率FET 314的源极端，第一功率FET 306的源极端耦合到参考电位，例如大地。第一功率FET306的漏极端和第二功率FET 314的源极端都耦合到泵电容器318的一侧。

大功率电荷泵电路300还包括第三栅极驱动电路320。第三栅极驱动电路320的输出端耦合到用作第三电子开关的第三功率FET 324的栅极端322。因此，第三栅极驱动电路320响应于在第三栅极驱动电路320的信号输入端接收的第二PWMN信号326(例如，与第一PWMN信号308相同的信号)而驱动第三功率FET 324的栅极(322)。此外，大功率电荷泵电路300包括第四栅极驱动电路328。第四栅极驱动电路328的输出端耦合到用作第四电子开关的第四功率FET 332的栅极端330。因此，第四栅极驱动电路328响应于在第四栅极驱动电路328的信号输入端接收的第二PWM信号334(例如，与第一PWM信号316相同的信号)而驱动第四功率FET 332的栅极(330)。对于该示例性实施例，第三功率FET 324的漏极端耦合到第四功率FET 332的源极端，第三功率FET 324的源极端耦合到第二功率FET 314的漏极端和大功率电荷泵电路300的输出端336。第三功率FET 324的漏极端和第四功率FET 332的源极端都耦合到泵电容器318的第二侧。第四功率FET 332的漏极端耦合到第一输出电容器338的一侧和大功率电荷泵电路300的输入端342。第一输出电容器338的第二侧耦合到输出端336和第二输出电容器340的一侧，第二输出电容器340的第二侧耦合到参考电位，例如大地。

对于该示例性实施例，大功率电荷泵电路300还包括LDO稳压器344，LDO稳压器344被配置为使第一栅极驱动电路302及其相关的自举电容器303斜坡上升。然而，值得注意的是，在该实施例中，LDO稳压器344配置有耦合到LDO稳压器344的反相输入端的在大功率电荷泵电路300的输出端336的电压Vout。因此，在大功率电荷泵电路300的输出端336的电压Vout跟随来自斜坡参考发生器352的参考斜坡信号Ramp Ref。具体地，LDO稳压器344驱动跨越电容器303的电荷，使得输出电压Vout跟随或跟踪参考斜坡信号Ramp Ref。值得注意的是，该软启动过程可以显著缩短所需的软启动时间(例如，与图2所示的实施例相比)。

具体地，在示例性操作中，在输出端336的输出电压Vout开始赶上斜坡电压(例如，在1V)。当在输出端336的输出电压Vout达到4V时，斜坡电压将继续上升至5V，以将BT1至S1电源电压驱动至5V，从而加快完全增强开关FET 306、314、324、324所需的时间。在这个实施例中，通过快速斜升至开关FET 306、314、332、332的1.5V阈值，然后继续斜升到稳态电压电平，从而增强开关过程，实质上缩短了软启动持续时间。

图4是可以用于实施本发明的第四示例性实施例的大功率电荷泵电路400的示意性电路图。参考图4，大功率电荷泵电路400包括LDO稳压器444，其用于斜升第一自举电源电压(BT1至S1)及其相关联的自举电容器403，以及自举二极管446、448、450，它们被配置为将充电电压在二极管梯形电路向上传递，并因此斜升它们各自的自举电容器411、421、429，类似于上面关于图2所示实施例描述的过程。值得注意的是，图4中所示的实施例被配置为与图2中所示实施例基本相同。然而，对于图4所示的该示例性实施例，多个仿真二极管(emulated diode)447，449和451(例如，被配置为分别用作自举二极管446、448、450的PMOS晶体管器件)也被示出为连接到它们各自的自举二极管446、448、450。这样，在示出的大功率电荷泵电路400的示例性操作中，在启动时，只有用于仿真自举二极管446、448、450的PMOS晶体管447、449、451的一部分导通，以便对控制三个自举电容器411、421、429的斜坡率的转换速率和峰值电流进行控制，使得它们不是以固定不变的方式被充电。即，在启动时和期间，“部分”自举二极管446、448、450(例如，表示为仿真二极管447、449、451)连接到电路，从而用于提供软起动，在启动之后，整个部分或“全部”自举二极管(例如，表示为二极管446、448、450)于是用于大功率电荷泵电路400中。

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的可以用于实施大功率电荷泵电路的示例性方法500的流程图。参考图5中所示的流程图和图1中所示的示例性大功率电荷泵电路100，示例性方法500开始于启用对功率FET 106、114、124、132(502)的开关。接下来，该方法切换选择用于(例如，“高”)功率FET 114、132的PWM控制或用于(例如，“低”)功率FET106、124(504)的PWMN控制。假设对于该实施例，选择PWM控制信号(并以800khz切换)。接下来，自举电源BT1至S1、BT2至S2、BT3至S3和BT4至S4开始缓慢斜升(例如，以1V/ms增加)功率FET 106、114、124、132(506)的栅极驱动电压。在预定义的自举电源电压电平(例如，0.5V)，利用所选择的功率FET的栅极驱动电路来以预定义电平(例如，0.5Vgs)驱动“导通的”所选择的功率FET(例如，“高”或“低”功率FET)的Vgs(508)。该方法然后确定自举电源电压BT1至S1、BT2至S2、BT3至S3和BT4至S4是否小于预定义电平(例如，小于5V的电平)(510)。如果(在510处)自举电源电压小于预定义电平，则流程返回到“切换”(504)，并且选择另一个控制信号(例如，在该示例中为PWMN)。但如果(在510处)自举电源电压不小于预定义电平，则软启动方法完成。

图6是根据本发明的一个示例性实施例的可以用于实施大功率电荷泵电路的便携式或移动电子系统600的示意性框图。例如，在一些实施例中，本文所述的大功率电荷泵电路可以被认为是一个或多个电力输送系统。因此，在所示的示例性实施例中，电子系统600包括电力系统602、数字处理器单元604和外围子系统606。例如，数字处理器单元604可以是微处理器或微控制器等。外围子系统606包括用于存储由数字处理器单元604处理的数据的存储器单元608和用于向/从存储器单元608和数字处理器单元604传送和接收数据的输入/输出(I/O)单元610。在图6所示的示例性实施例中，电力系统602包括大功率电荷泵电路612，其能够传送电压以对系统600供电。电力系统602通过线路616提供经调节(或未调节)的电压，以对数字处理器单元604和外围子系统606中的电子部件供电。在所示的示例性实施例中，大功率电荷泵电路612可以例如利用图1至4所示的大功率电荷泵电路中的一个来实施。在一些实施例中，电子元件系统600的部件可以在一个或多个集成电路、晶片、芯片或管芯中实施。

虽然本文已经示出和说明了具体实施例，但是本领域普通技术人员将理解，为了实现相同目的而考虑的任何布置可以代替所示的具体实施例。因此，显然意图是本申请仅由权利要求及其等同物来限制。值得注意的是，上述示例性技术是2比1的分频比，但是可扩展到包括其它分频比，例如3比1或更大。上述示例性技术还可以与分立或集成的功率FET一起使用。

Claims

1.一种软启动电荷泵电路的方法，包括：

启用多个功率晶体管的开关；

从多个开关控制信号中为所选择的多个功率晶体管选择第一开关控制信号；

缓慢斜升与所述所选择的多个功率晶体管相关联的多个自举电源电压；

以第一预定义电平驱动所述所选择的多个功率晶体管中的每个功率晶体管的栅源电压；

确定所述多个自举电源电压是否小于第二预定义电平；

如果所述多个自举电源电压小于所述第二预定义电平，则切换，并从而从所述多个开关控制信号中为第二所选择的多个功率晶体管选择第二开关控制信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择第一开关控制信号包括选择PWM控制信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择第二开关控制信号包括选择PWMN控制信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择第一开关控制信号包括为第一所选择的多个功率晶体管选择多个方波开关信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择第二开关控制信号包括为所述第二所选择的多个功率晶体管选择多个反相方波开关信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述缓慢斜升所述多个自举电源电压还包括二极管和相关联的电容器生成所述多个自举电源电压中的至少一个自举电源电压。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述缓慢斜升所述多个自举电源电压还包括仿真二极管和相关联的电容器生成所述多个自举电源电压中的至少一个自举电源电压。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述斜升所述多个自举电源电压包括响应于斜坡参考发生器信号而斜升所述多个自举电源电压。

9.一种电荷泵电路，包括：

多个自举电源；

多个栅极驱动电路，其中，所述多个栅极驱动电路中的每个栅极驱动电路耦合到所述多个自举电源中相关联的自举电源；

多个功率晶体管，其中，所述多个功率晶体管中的每个功率晶体管耦合到所述多个栅极驱动电路中相关联的栅极驱动电路和所述电荷泵电路的输出，及其中，所述多个自举电源中的每个自举电源被配置为控制由所述多个栅极驱动电路中相关联的栅极驱动电路施加到所述多个功率晶体管中相关联的功率晶体管的栅极的栅极驱动信号的斜升速率；及

多个电容器，耦合到所述多个功率晶体管和所述电荷泵电路的输出。

10.根据权利要求9所述的电荷泵电路，其中，所述电荷泵电路包括大功率电荷泵电路。

11.根据权利要求9所述的电荷泵电路，还包括耦合到所述多个自举电源的低压降(LDO)稳压器。

12.根据权利要求9所述的电荷泵电路，其中，至少一个自举电源包括电容器和二极管。

13.根据权利要求9所述的电荷泵电路，其中，至少一个自举电源包括仿真二极管和电容器。

14.一种大功率电荷泵电路，包括：

输入端；

输出端；

至少一个参考电压发生器；

多个栅极驱动电路，所述多个栅极驱动电路耦合到所述至少一个参考电压发生器和至少一个脉冲宽度调制(PWM)信号发生器；

多个晶体管，所述多个晶体管耦合到所述多个栅极驱动电路、所述输入端、所述输出端和泵电容器；及

第一电容器，所述第一电容器耦合到所述输入端和所述输出端，及第二电容器，所述第二电容器耦合到所述第一电容器、所述输出端和参考电位。

15.根据权利要求14所述的大功率电荷泵电路，还包括：

LDO稳压器，所述LDO稳压器耦合到所述至少一个参考电压发生器，其中，所述至少一个参考电压发生器被配置为生成斜坡参考信号。

16.根据权利要求14所述的大功率电荷泵电路，其中，所述至少一个参考电压发生器包括自举电源。

17.根据权利要求16所述的大功率电荷泵电路，其中，所述至少一个参考电压发生器还包括二极管和相关联的电容器，或者仿真二极管和相关联的电容器。

18.一种电子系统，包括：

数字处理器；

外围子系统，所述外围子系统耦合到所述数字处理器；及

电力系统，所述电力系统耦合到所述数字处理器和所述外围子系统的电路部件，并且被配置为生成对所述数字处理器和所述外围子系统的所述电路部件供电的输出电压，其中，所述电力系统包括大功率电荷泵电路，该大功率电荷泵电路包括：

多个自举电源；

多个功率晶体管，其中，所述多个功率晶体管中的每个功率晶体管耦合到所述多个栅极驱动电路中的相关联的栅极驱动电路和所述电荷泵电路的输出，及其中，所述多个自举电源中的每个自举电源被配置为控制由所述多个栅极驱动电路中相关联的栅极驱动电路施加到所述多个功率晶体管中相关联的功率晶体管的栅极的栅极驱动信号的斜升速率；及多个电容器，耦合到所述多个功率晶体管和所述电荷泵电路的输出。

19.根据权利要求18所述的电子系统，其中，所述大功率电荷泵电路形成在集成电路、晶片、芯片或管芯上。

20.根据权利要求18所述的电子系统，其中，所述电力系统和所述大功率电荷泵电路形成在集成电路、晶片、芯片或管芯上。