CN110112916A - 一种电压倍增电路及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电压倍增电路及系统，该电路包括第一输入端和第二输入端均接供电电压信号、控制端接预设时序信号的倍增电路以及第一输入端与倍增电路的输出端连接、控制端接预设时序信号的稳压电路；其中，倍增电路，用于依据预设时序信号将供电电压信号放大预设倍数，并将放大后的供电电压信号进行输出；稳压电路，用于根据预设时序信号对放大后的供电电压信号进行调节，得到与目标值对应的输出电压，并将输出电压输出至相应的负载。本发明可以通过倍增电路和稳压电路将供电电压信号进行放大，以使输出电压满足负载的驱动需求，在使用中不需要增设额外的高电压电源，在满足需求的同时有利于降低系统成本。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种电压倍增电路及系统。
背景技术
目前，在各种电子IC芯片上的供电电压均是以低电压、低损耗功率为趋势，例如64Mb DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)、16Mb SRAM(StaticRandom-Access Memory，静态随机存取存储器)、64Mb闪存芯片上的供电电压都是3.3V，并且随着晶圆制程的不断进步，IC芯片上的供电电压越来越低，功率损耗也愈来愈低，速度的要求也愈来愈快。
但是，IC电路上的部分电路动作目前仍无法以低电压来驱动，例如EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)或闪存的写入动作的电压就需要以VPP＝12V或VPP＝12.5V的电压来执行，并且一般驱动芯片(如TFT-LCD驱动芯片)上的输出驱动电压也是需要数倍于供电电压的高压，只能通过供电电压较大的电源对这些电路进行供电，导致系统成本增加。
鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的电压倍增电路及系统成为本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种电压倍增电路及系统，使用过程中在满足需求的同时有利于降低系统成本。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电压倍增电路，包括第一输入端和第二输入端均接供电电压信号、控制端接预设时序信号的倍增电路以及输入端与所述倍增电路的输出端连接、控制端接所述预设时序信号的稳压电路；其中：
所述倍增电路，用于依据所述预设时序信号将所述供电电压信号放大预设倍数，并将放大后的供电电压信号进行输出；
所述稳压电路，用于根据所述预设时序信号对所述放大后的供电电压信号进行调节，得到与目标值对应的输出电压，并将所述输出电压输出至相应的负载。
可选的，所述倍增电路包括N个串联的增压单元，第一个所述增压单元的第一输入端作为所述倍增电路的第一输入端，第n个所述增压单元的第一输入端与第n-1个所述增压单元的输出端连接，第N个所述增压单元的输出端作为所述倍增电路的输出端，各个所述增压单元的第二输出端均作为所述倍增电路的第二输出端；所述n∈[2,N]；所述供电电压信号经过N个所述增压单元后被放大N+1倍，所述N大于2。
可选的，所述N＝4。
可选的，所述增压单元包括第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关和第一电容，其中：
所述第一可控开关的第一端作为所述增压单元的第一输入端，所述第一可控开关的第二端同时与所述第一电容的第一端和所述第二可控开关的第一端连接，所述第二可控开关的第二端接地，所述第一电容的第二端与所述第三可控开关的第一端连接，其公共端作为所述增压单元的输出端，所述第三可控开关的第二端作为所述增压单元的第二输入端；第一可控开关的控制端、所述第二可控开关的控制端和所述第三可控开关的控制端均接所述预设时序信号；所述第二可控开关和所述第三可控开关同步动作，所述第一可控开关和所述第二可控开关互补导通。
可选的，所述第一可控开关和所述第二可控开关均为NMOS，所述第三可控开关为PMOS。
可选的，所述增压单元还包括第四可控开关和第五可控开关；
所述第四可控开关的控制端和所述第五可控开关的控制端均与所述第二可控开关的控制端连接，其公共端接所述预设时序信号，所述第四可控开关的第一端与所述第三可控开关的第一端和所述第一电容的第二端连接，其公共端作为所述增压单元的输出端，所述第四可控开关的第二端与所述第五可控开关的第一端连接，其公共端与所述第三可控开关的控制端和所述第一可控开关的控制端连接，所述第五可控开关的第二端接地；
所述第四可控开关和所述第五可控开关构成反相器，所述第二可控开关和所述第三可控开关同步动作，所述第一可控开关和所述第二可控开关互补导通。
可选的，所述第一可控开关、所述第二可控开关和所述第五可控开关均为NMOS，所述第四可控开关和所述第三可控开关均为PMOS。
本发明实施例还提供了一种电压倍增系统，包括如上述所述的电压倍增电路。
本发明实施例提供了一种电压倍增电路及系统，该电路包括第一输入端和第二输入端均接供电电压信号、控制端接预设时序信号的倍增电路以及输入端与倍增电路的输出端连接、控制端接预设时序信号的稳压电路；其中，倍增电路，用于依据预设时序信号将供电电压信号放大预设倍数，并将放大后的供电电压信号进行输出；稳压电路，用于根据预设时序信号对放大后的供电电压信号进行调节，得到与目标值对应的输出电压，并将输出电压输出至相应的负载。可见，本发明可以通过倍增电路和稳压电路将供电电压信号进行放大，以使输出电压满足负载的驱动需求，在使用中不需要增设额外的高电压电源，在满足需求的同时有利于降低系统成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电压倍增电路的结构框图；
图2为本发明实施例提供的另一种电压倍增电路的结构框图；
图3为本发明实施例提供的一种增压单元的电路结构图；
图4为本发明实施例提供的另一种增压单元的电流结构图；
图5为本发明实施例提供的一种电压倍增电路的具体结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种电压倍增电路及系统，使用过程中在满足需求的同时有利于降低系统成本。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种电压倍增电路的结构框图。
该电压倍增电路，包括第一输入端和第二输入端均接供电电压信号、控制端接预设时序信号的倍增电路1以及输入端与倍增电路1的输出端连接、控制端接预设时序信号的稳压电路2；其中：
倍增电路1，用于依据预设时序信号将供电电压信号放大预设倍数，并将放大后的供电电压信号进行输出；
稳压电路2，用于根据预设时序信号对放大后的供电电压信号进行调节，得到与目标值对应的输出电压，并将输出电压输出至相应的负载。
具体的，本实施例中的供电电压信号在经过倍增电路1后，倍增电路1将供电电压信号放大预设倍数，从而将低电压转换为高电压，再经过稳压电路2的稳压调节后，使输出电压的电压值为目标值，从而向相应的负载供电。本实施例中的预设倍数和目标值均可以根据实际需要进行确定，本实施例对此不做特殊限定，能够实现本申请的目的即可。
其中，本实施例中的倍增电路1可以包括N个串联的增压单元11，第一个增压单元11的第一输入端作为倍增电路1的第一输入端，第n个增压单元11的第一输入端与第n-1个增压单元11的输出端连接，第N个增压单元11的输出端作为倍增电路1的输出端，各个增压单元11的第二输出端均作为倍增电路1的第二输出端；n∈[2,N]；供电电压信号经过N个增压单元11后被放大N+1倍。
具体请参照图2，第一个增压单元11的第一输入端接供电电压信号，第一个增压单元11至第N个增压单元11依次串联，并且使供电电压信号经过各个增压单元11的放大后，第N个增压单元11输出的电压为N+1倍的供电电压信号。
具体的，为了确保在能够得到较大供电电压信号以及良好效能的基础上，简化倍增电路1的结构，本实施例中的N具体可以为4。
也即，本实施例中的倍增电路1包括四级增压单元11，可以将供电电压信号放大5倍。
具体请参照图3，本实施例中的增压单元11可以包括第一可控开111、第二可控开关112、第三可控开关113和第一电容114，其中：
第一可控开关111的第一端作为增压单元11的第一输入端，第一可控开关111的第二端同时与第一电容114的第一端和第二可控开关112的第一端连接，第二可控开关112的第二端接地，第一电容114的第二端与第三可控开关113的第一端连接，其公共端作为增压单元11的输出端，第三可控开关113的第二端作为增压单元11的第二输入端；第一可控开关111的控制端、第二可控开关112的控制端和第三可控开关113的控制端均接预设时序信号；第二可控开关112和第三可控开关113同步动作，第一可控开关111和第二可控开关112互补导通。
需要说明的是，本实施例中的第二可控开关112和第三可控开关113同步动作，第一可控开关111和第二可控开关112互补导通，也即通过预设时序信号在控制第二可控开关112和第三可控开关113导通的同时控制第一可控开关111截止，此时供电电压信号通过第三可控开关113对第一电容114充电，并使第一电容114两端的电压等于供电电压信号，当通过预设时序信号控制第二可控开关112和第三可控开关113截止时，第一可控开关111导通，由于第一电容114可以在一定时间内保持电压，所以此时增压单元的输出电压为输入至第一可控开关111的电压与第一电容114上的供电电压信号串联形成倍压。例如，以第一个增压单元11为例进行说明，第一个增压单元11的第一输入端的输入电压为供电电压信号VDD，内部第三可控开关113的第二输入端的电压也为供电电压信号VDD，内部第一电容111在充电后达到的电压也为VDD，所以在第二可控开关112和第三可控开关113截止、第一可控开关111导通时，第一个增压单元11的输出电压为2VDD，也即第二个增压单元11的输入电压为2VDD，经过内部的第一电容114的增压后，第二个增压单元11的输出电压为3VDD，依次类推得到第四个增压单元11的输出电压为5VDD，并将该电压输出至稳压电路2中，以便经稳压电路2的调节后为相应的负载供电。
进一步的，第一可控开关111和第二可控开关112均为NMOS，第三可控开关113为PMOS。
具体的，本实施例中的预设时序信号为单脉冲时钟信号则当时，第一可控开关111和第二可控开关112导通，第三可控开关113截止，供电电压信号为第一电容114充电，当时，第一可控开关111和第二可控开关112截止，第三可控开关113导通。
当然，本实施中的第一可控开关111、第二可控开关112和第三可控开关113还可以采用其他类型的可控开关，并且预设时序信号也可以为其他类型的信号，本申请对此不做特殊限定。
更进一步的，请参照图4，增压单元11还包括第四可控开关115和第五可控开关116；其中，第四可控开关115的控制端和第五可控开关116的控制端均与第二可控开关112的控制端连接，其公共端接预设时序信号，第四可控开关115的第一端与第三可控开关113的第一端和第一电容114的第二端连接，其公共端作为增压单元11的输出端，第四可控开关115的第二端与第五可控开关116的第一端连接，其公共端与第三可控开关113的控制端和第一可控开关111的控制端连接，第五可控开关116的第二端接地；
第四可控开关115和第五可控开关116构成反相器，第二可控开关112和第三可控开关113同步动作，第一可控开关111和第二可控开关112互补导通。
具体的，本实施例中的第一可控开关、第二可控开关和第五可控开关均为NMOS，第四可控开关和第三可控开关均为PMOS。
需要说明的是，本实施例中的预设时序信号为单脉冲时钟信号当时，第二可控开关112导通，第一可控开关111截止，因为第四可控开关115和第五可控开关116形成反相器，此时第四可控开关115和第五可控开关116的公共端输出电压变成低态电压，该低态电压能够驱动第三可控开关113导通，此时第三可控开关113的第二端接入的供电电压信号VDD开始对第一电容114进行充电至VDD，当θ＝0时，第二可控开关112截止，第四可控开关115与第五可控开关116形成的反相器的输出端电液为高态电压，同时驱动第三可控开关113截止，驱动第一可控开关111导通，并将第一可控开关的第一端端接入的电压Vi串联在第一电容114的端电压VDD上，使VO＝Vi+VDD，若Vi＝VDD时可得到VO＝2·VDD，则当为四级增压电路时，第四级增压单元的输入Vi＝4VDD，第四级增压单元的输出(也即四级增压电路的输出)为5VDD。
其中，本实施例中的增压单元11中由于第一可控开关111的闸极是通过第四可控开关115与第五可控开关116形成的反相器的输出端所送出的信号来驱动的，故，当电路达到稳态时可以得到更高的电压增益。
具体的，本实施例中的稳压电路的具体结构如图5中的稳压电路部分所示，也即位于第四级增压单元(图5中的4th)之后、VPP之前的电路部分为稳压电路，其具体结构可以采用现有技术中的稳压电路结构，本申请对此不做特殊限定。
例如，本实施例中的倍增电路的输入电压(也即供电电压信号)VDD＝3.3V，f＝10MHZ，CPUMP＝20pF(也即图5中的稳压电容Cg为20pF)，CLOAD＝1000pF(也即图5中的稳压电容CL为1000pF)，稳压电容使用的制程可以为UMC为0.5um，CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)为2P2M，可以得到VPP＝14.2V，IO＝9.99uA，Power Consumption＝1.86mw，得到的增益为86.06％，可以提供给VDD＝3.3V的EEPROM或是闪存上写操作所需要的12.5V的电压。
本发明实施例提供了一种电压倍增电路，包括第一输入端和第二输入端均接供电电压信号、控制端接预设时序信号的倍增电路以及输入端与倍增电路的输出端连接、控制端接所述预设时序信号的稳压电路；其中，倍增电路，用于依据预设时序信号将供电电压信号放大预设倍数，并将放大后的供电电压信号进行输出；稳压电路，用于根据预设时序信号对放大后的供电电压信号进行调节，得到与目标值对应的输出电压，并将输出电压输出至相应的负载。可见，本发明可以通过倍增电路和稳压电路将供电电压信号进行放大，以使输出电压满足负载的驱动需求，在使用中不需要增设额外的高电压电源，在满足需求的同时有利于降低系统成本。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种电压倍增系统，包括如上述的电压倍增电路。
需要说明的是，本实施例中的电压倍增系统具有与上述实施例中所提供的电压倍增电路相同的有益效果，并且对于本实施例中所涉及到的电压倍增电路的具体介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种电压倍增电路，其特征在于，包括第一输入端和第二输入端均接供电电压信号、控制端接预设时序信号的倍增电路以及输入端与所述倍增电路的输出端连接、控制端接所述预设时序信号的稳压电路；其中：
所述倍增电路，用于依据所述预设时序信号将所述供电电压信号放大预设倍数，并将放大后的供电电压信号进行输出；
所述稳压电路，用于根据所述预设时序信号对所述放大后的供电电压信号进行调节，得到与目标值对应的输出电压，并将所述输出电压输出至相应的负载。
2.根据权利要求1所述的电压倍增电路，其特征在于，所述倍增电路包括N个串联的增压单元，第一个所述增压单元的第一输入端作为所述倍增电路的第一输入端，第n个所述增压单元的第一输入端与第n-1个所述增压单元的输出端连接，第N个所述增压单元的输出端作为所述倍增电路的输出端，各个所述增压单元的第二输出端均作为所述倍增电路的第二输出端；所述n∈[2,N]；所述供电电压信号经过N个所述增压单元后被放大N+1倍，所述N大于2。
3.根据权利要求2所述的电压倍增电路，其特征在于，所述N＝4。
4.根据权利要求2所述的电压倍增电路，其特征在于，所述增压单元包括第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关和第一电容，其中：
所述第一可控开关的第一端作为所述增压单元的第一输入端，所述第一可控开关的第二端同时与所述第一电容的第一端和所述第二可控开关的第一端连接，所述第二可控开关的第二端接地，所述第一电容的第二端与所述第三可控开关的第一端连接，其公共端作为所述增压单元的输出端，所述第三可控开关的第二端作为所述增压单元的第二输入端；第一可控开关的控制端、所述第二可控开关的控制端和所述第三可控开关的控制端均接所述预设时序信号；所述第二可控开关和所述第三可控开关同步动作，所述第一可控开关和所述第二可控开关互补导通。
5.根据权利要求4所述的电压倍增电路，其特征在于，所述第一可控开关和所述第二可控开关均为NMOS，所述第三可控开关为PMOS。
6.根据权利要求4所述的电压倍增电路，其特征在于，所述增压单元还包括第四可控开关和第五可控开关；
所述第四可控开关的控制端和所述第五可控开关的控制端均与所述第二可控开关的控制端连接，其公共端接所述预设时序信号，所述第四可控开关的第一端与所述第三可控开关的第一端和所述第一电容的第二端连接，其公共端作为所述增压单元的输出端，所述第四可控开关的第二端与所述第五可控开关的第一端连接，其公共端与所述第三可控开关的控制端和所述第一可控开关的控制端连接，所述第五可控开关的第二端接地；
所述第四可控开关和所述第五可控开关构成反相器，所述第二可控开关和所述第三可控开关同步动作，所述第一可控开关和所述第二可控开关互补导通。
7.根据权利要求6所述的电压倍增电路，其特征在于，所述第一可控开关、所述第二可控开关和所述第五可控开关均为NMOS，所述第四可控开关和所述第三可控开关均为PMOS。
8.一种电压倍增系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的电压倍增电路。
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