CN110716601B - 电压控制装置 - Google Patents

电压控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110716601B
CN110716601B CN201810942153.6A CN201810942153A CN110716601B CN 110716601 B CN110716601 B CN 110716601B CN 201810942153 A CN201810942153 A CN 201810942153A CN 110716601 B CN110716601 B CN 110716601B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
terminal
inverter
control
type transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810942153.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110716601A (zh
Inventor
陈智圣
彭天云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richwave Technology Corp
Original Assignee
Richwave Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richwave Technology Corp filed Critical Richwave Technology Corp
Publication of CN110716601A publication Critical patent/CN110716601A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110716601B publication Critical patent/CN110716601B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/24Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/561Voltage to current converters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16552Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies in I.C. power supplies
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/24Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
    • G05F3/242Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • G11C5/145Applications of charge pumps; Boosted voltage circuits; Clamp circuits therefor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36Means for starting or stopping converters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/017581Coupling arrangements; Interface arrangements programmable
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/24Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
    • H03K5/2472Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using field effect transistors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048Circuits or arrangements for reducing losses
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/0185Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
    • H03K19/018557Coupling arrangements; Impedance matching circuits
    • H03K19/018571Coupling arrangements; Impedance matching circuits of complementary type, e.g. CMOS
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

电压控制装置包含电荷泵、驱动电路及控制电路。电荷泵提供第一电压。驱动电路耦接于电荷泵,并接收第一电压及参考电压。驱动电路根据输入信号、第一电压及参考电压输出驱动信号。控制电路耦接于电荷泵及驱动电路。在第一电压尚未达到阈值时,控制电路调整参考电压以增加第一电压与参考电压之间的压差。

Description

电压控制装置
技术领域
本发明是有关于一种电压控制装置,特别是一种能够使输出电压迅速进入稳态的电压控制装置。
背景技术
为满足电子装置对于低耗能的需求,集成电路(integrated circuits,IC)的电力规格也被重新设计成能够在低电压的环境中操作,以减少电能损耗。虽然低电压的操作能够减少电力损耗,然而为了完成电子装置所需的各项功能,电子装置中的部分元件仍然需要较高的电压来完成操作。举例来说,无线射频信号的开关就需要利用较高的电压来操作。其中较高的电压常会利用电荷泵电路来提供。
一般而言,电荷泵虽然能够提供较高的电压,然而其驱动能力却容易受到后端负载元件的操作而影响其输出。在此情况下,倘若电子装置欲利用电荷泵所提供的高电压来驱动负载较大的元件,就可能导致电荷泵来不及将输出电压提升到所需的范围,因而进一步造成整体电路系统的不稳定。
发明内容
本发明的一实施例提供一种电压控制装置。电压控制装置包含电荷泵、驱动电路及控制电路。
电荷泵提供第一电压。驱动电路耦接于电荷泵,并接收第一电压及参考电压。驱动电路根据输入信号、第一电压及参考电压输出驱动信号。控制电路耦接于电荷泵及驱动电路。在第一电压尚未达到阈值时,控制电路调整参考电压以增加第一电压与参考电压之间的压差。
附图说明
图1为本发明一实施例的电压控制装置的示意图。
图2为本发明一实施例的第一电压及参考电压的时序图。
图3为本发明另一实施例的电压控制装置的示意图。
图4为本发明另一实施例的电压控制装置的示意图。
图5为图4的电压控制装置的信号电压时序图。
【符号说明】
100、200、300 电压控制装置
110、310 电荷泵
120、320 驱动电路
122、322 开关驱动电路
130、230、330 控制电路
132 脉冲产生器
134 电压侦测器
INV1 第一反相器
INV2 第二反相器
P1A 第一P型晶体管
P2A 第二P型晶体管
N1A 第一N型晶体管
N2A 第二N型晶体管
SIGIN 输入信号
SIGOUT 驱动信号
SIGLS1 第一移位信号
SIGLS2 第二移位信号
VG 参考电压
V1 第一电压
V2 第二电压
SW 射频开关
PA 预定时段
THV1 阈值
REF1 第一预设参考值
REF2 第二预设参考值
232 比较器
234 比较电压产生器
236 电压选择器
RD 分压电阻
324 电压移位电路
326 输出反相器
SIGINV1、SIGINV2 反相信号
A 时点
具体实施方式
图1为本发明一实施例的电压控制装置100的示意图。电压控制装置100包含电荷泵110、驱动电路120及控制电路130。
电荷泵110可增大或调整系统内部较低的操作电压以提供第一电压V1,在本发明的实施例中,系统内部的操作电压可例如为1.2V,而电荷泵110所提供的第一电压V1的目标值可例如为3V或-3V。为方便说明,在图1的实施例中,第一电压V1的目标值可设定为-3V。
驱动电路120耦接于电荷泵110。驱动电路120可接收第一电压V1及参考电压VG,并可根据输入信号SIGIN、第一电压V1及参考电压VG输出驱动信号SIGOUT。在图1中,输入信号SIGIN可为电压较小的控制信号,而驱动电路120则可根据电荷泵110提供的电压,将输入信号SIGIN转变为具有外部的射频开关SW所需电压的驱动信号SIGOUT,以利驱动外部的射频开关SW。然而,在本发明的其他实施例中,驱动信号SIGOUT也可用来驱动其他的电路,而并不限于用来驱动射频开关SW。
在图1中,驱动电路120可包含开关驱动电路122,开关驱动电路122包含第一反相器INV1。第一反相器INV1具有输入端、输出端、第一电源端及第二电源端。第一反相器INV1的输入端可接收与输入信号SIGIN同相变动的第一移位信号SIGLS1,第一反相器INV1的第一电源端可接收参考电压VG,第一反相器INV1的第二电源端可接收第一电压V1,而第一反相器INV1的输出端可输出驱动信号SIGOUT。也就是说,驱动电路120可根据输入信号SIGIN的电位高低对应地输出具有参考电压VG或第一电压V1的驱动信号SIGOUT
第一反相器INV1包含第一P型晶体管P1A及第一N型晶体管N1A。第一P型晶体管P1A具有第一端、第二端及控制端。第一P型晶体管P1A的第一端耦接于第一反相器INV1的第一电源端,第一P型晶体管P1A的第二端耦接于第一反相器INV1的输出端,而第一P型晶体管P1A的控制端耦接于第一反相器INV1的输入端。第一N型晶体管N1A具有第一端、第二端及控制端。第一N型晶体管N1A的第一端耦接于第一P型晶体管P1A的第二端,第一N型晶体管N1A的第二端耦接于第一反相器INV1的第二电源端,而第一N型晶体管N1A的控制端耦接于第一P型晶体管P1A的控制端。在本发明的一实施例中,晶体管可为场效晶体管,其第一端可例如但不限于为漏极,第二端可例如但不限于为源极,控制端可例如但不限于为栅极。
一般而言,电荷泵110在启动之后需要一段时间才能够将第一电压V1增大或调整到所需的目标电压值,例如-3V。在电荷泵110所提供的电压尚未达到所需的目标电压值时,驱动电路120中的第一反相器INV1可能会处于不稳定的状态而产生漏电流。在此情况下,漏电流会造成电荷泵110的负担,使得电荷泵110将第一电压V1增大到目标电压值的时间被延长,甚至使得电荷泵110无法提供所需的第一电压V1。为避免此一问题发生,控制电路130可耦接于电荷泵110及驱动电路120,并在第一电压V1尚未达到阈值时,调整参考电压VG以增加第一电压V1与参考电压VG之间的压差。在本发明的部分实施例中,控制电路130可将第一电压V1与参考电压VG之间的压差设定为大于驱动电路120中第一反相器INV1所需的操作电压差。如此一来,在第一电压V1尚未达到阈值时,第一电压V1与参考电压VG之间的压差也将提供驱动电路120的第一反相器INV1足够的操作电压空间,避免其中的第一N型晶体管N1A及第一P型晶体管P1A同时导通,而产生漏电流并增加电荷泵110的负担。
图2为本发明一实施例的第一电压V1及参考电压VG的时序图。在图2的实施例的预定时段PA内,由于第一电压V1尚未达到其阈值THV1,因此控制电路130可以在预定时段PA内将参考电压VG调整至第一预设参考值REF1以增加参考电压VG与第一电压V1之间的压差。举例来说,第一电压V1原先的初始值可例如为0V,在经过电荷泵110抬升电压后,第一电压V1的目标值(亦即为所需的电压值)可例如为-3V,而第一电压V1的阈值THV1可例如为-1.5V。参考电压VG的预设值可例如为0V,而第一预设参考值REF1可例如为1.5V。也就是说,在此预定时段PA内,参考电压VG与第一电压V1之间的压差可较预设的情况多了1.5V,如此一来,在电荷泵110所提供的第一电压V1尚未达到阈值THV1之前,第一反相器INV1中的第一P型晶体管P1A及第一N型晶体管N1A也可以具有足够的操作电压空间,而不至于同时导通造成漏电流。
在预定时段PA后,第一电压V1已经达到其阈值THV1,因此控制电路130可将参考电压VG调整至第二预设参考值REF2,亦即调整至参考电压VG的预设值0V。在本发明的部分实施例中,第一预设参考值REF1与第一电压V1的阈值THV1的差值会大于第二预设参考值REF2与阈值THV1的差值。
在图1的实施例中,控制电路130可包含脉冲产生器132,脉冲产生器132可以在预定时段PA内将参考电压VG调整至第一预设参考值REF1,并在预定时段PA后,将参考电压VG调整至第二预设参考值REF2。
由于电荷泵110及电压控制装置100在刚被致能时,为处于初始阶段,在此阶段中,第一电压V1通常还未能达到所需的阈值THV1。因此,在本发明的部分实施例中,控制电路130可以在电荷泵110或电压控制装置100被致能时,启动脉冲产生器132,如此一来,就能够对应地在预定时段PA内将参考电压VG调整至第一预设参考值REF1以增加参考电压VG与第一电压V1之间的压差。
在图1的实施例中,控制电路130还可包含电压侦测器134,电压侦测器134耦接至脉冲产生器132,并可以用来侦测致能电荷泵110的电压信号或致能电压控制装置100的电压信号。如此一来,当电荷泵110或电压控制装置100被致能时,控制电路130就可以根据电压侦测器134的侦测结果对应启动脉冲产生器132以增加参考电压VG与第一电压V1之间的压差。然而,在有些实施例中,系统可以在致能电荷泵110或电压控制装置100时,直接驱动控制电路130中的脉冲产生器132,在此情况下,控制电路130也可将电压侦测器134省略。
此外,本发明并不限定以电荷泵110或电压控制装置100是否被致能来作为改变参考电压VG的判断条件,在本发明的部分实施例中,控制电路130也可直接判断第一电压V1是否已达到阈值THV1以作为改变参考电压VG的判断条件。
图3为本发明一实施例的电压控制装置200。电压控制装置200与电压控制装置100具有相似的结构并可根据相似的原理操作。然而电压控制装置200的控制电路230可包含比较器232,而控制电路230可利用比较器232的输出结果调整参考电压VG。也就是说,比较器232可以用来比较第一电压V1与其阈值THV1以判断出第一电压V1是否已经达到了阈值THV1,并供控制电路230做进一步的操作。如此一来,就能够根据电压控制装置200的实际操作情况,实时调整参考电压VG,以避免电荷泵110无法稳定地提供系统所需的第一电压V1。
然而,在此实施例中,第一电压V1的目标值(亦即为所需的电压值)为-3V且为负电压,因此为了让比较器232能够方便进行比较,控制电路230还可包含比较电压产生器234。比较电压产生器234可以接收第二电压V2(在此实施例中为正电压)及第一电压V1,并根据第一电压V1及第二电压V2产生介于第一电压V1及第二电压V2之间的比较电压V1’,并将比较电压V1’设定为正电压。在此情况下,比较器232的第一输入端便可接收比较电压V1’,而比较器232的第二输入端则可接收对应于阈值THV1的阈值电压VX。在此情况下,只要适当地设定阈值电压VX及比较电压V1’,就可以借由比较阈值电压VX及比较电压V1’得知第一电压V1与阈值THV1之间的关系,同时也可以让比较器232的两个输入端都接收到正电压,以便于比较器232内部电路的设计,例如是使用习知的比较器。
在图3的实施例中,比较电压产生器234可包含至少一个或复数个分压元件,例如是复数个分压电阻RD,而比较电压产生器234则可透过这些分压电阻RD在第一电压V1及第二电压V2之间取得分压以产生比较电压V1’。然而在本发明的其他实施例中,比较电压产生器234也可利用复数个二极管或复数个以二极管形式连接的晶体管(diode-connectedtransistor)来取代分压电阻RD,并根据该些二极管或该些以二极管形式连接的晶体管产生所需的比较电压V1’。
根据比较器232比较阈值电压VX与比较电压V1’的比较结果,控制电路230就可以对应地调整参考电压VG。举例来说,当比较器232判断比较电压V1’高于阈值电压VX时,控制电路230可透过电压选择器236将参考电压VG调整至第一预设参考值REF1。当比较器232判断比较电压V1’低于阈值电压VX时,控制电路230则可透过电压选择器236将参考电压VG调整至第二预设参考值REF2。在本发明的部分实施例中,电压选择器236的内部可包含切换电路及逻辑电路,逻辑电路可以根据比较器232的判断结果来控制切换电路以将电压选择器236的输出端耦接至提供第一预设参考值REF1的电压端或提供第二预设参考值REF2之间切换。如此一来,就能够根据电压控制装置200的实际操作情况,实时调整参考电压VG,以避免电荷泵110无法稳定地提供系统所需的第一电压V1。
此外,在本发明的部分实施例中,若第一电压V1是设定为正电压,例如3V,则控制电路230也可省略比较电压产生器234,而无须另外产生比较电压V1’,并直接将第一电压V1与其阈值THV1进行比较。
图4为本发明一实施例的电压控制装置300的示意图。在图4中,驱动电路320可包含开关驱动电路322、电压移位电路324及输出反相器326。
电压移位电路324可接收输入信号SIGIN、第一电压V1、第二电压V2及参考电压VG。在此实施例中,第二电压V2可为正电压,例如3V,第一电压V1可为负电压,例如-3V,且参考电压VG可介于第一电压V1及第二电压V2之间,例如为0V。然而本发明并不以此为限,在本发明的其他实施例中,第一电压V1可为正电压,而第二电压V2可为负电压。
电压移位电路324包含第一输出端及第二输出端。电压移位电路324的第一输出端可根据输入信号SIGIN、第一电压V1及参考电压VG输出第一移位信号SIGLS1,而电压移位电路324的第二输出端可根据输入信号SIGIN、第二电压V2及参考电压VG输出第二移位信号SIGLS2
图5为本发明一实施例的电压控制装置300的电压信号时序图。在图5中,第一移位信号SIGLS1会与输入信号SIGIN同相变动而具有参考电压VG或第一电压V1。举例来说,当输入信号SIGIN在时点A从低电位变为高电位时,第一移位信号SIGLS1会跟着从第一电压(-3V)变为参考电压VG(0V)。
相对地,第二移位信号SIGLS2会与输入信号SIGIN同相变动而具有参考电压VG或第二电压V2。举例来说,当输入信号SIGIN在时点A从低电压变为高电位时,第二移位信号SIGLS2跟着从参考电压VG(0V)变为第二电压V2(3V)。
再者,开关驱动电路322可包含至少一级第一反相器INV1及至少一级第二反相器INV2,在图4的实施例中,开关驱动电路322可包含三级第一反相器INV1以及三级第二反相器INV2。每一级第一反相器INV1具有输入端、输出端、第一电源端及第二电源端。第一反相器INV1的输入端可接收与输入信号SIGIN同相变动的第一移位信号SIGLS1或前一级第一反相器INV1所输出的反相信号,第一反相器INV1的第一电源端可接收参考电压VG,第一反相器INV1的第二电源端可接收第一电压V1,而第一反相器INV1的输出端可输出反相信号。在此实施例中,相关的电压信号时序图亦一并参照图5,当第一移位信号SIGLS1从第一电压V1(-3V)变为参考电压VG(0V)时,反相信号SIGINV1也将随着从参考电压VG(0V)变为第一电压V1(-3V)。
在图4中,每一级第一反相器INV1包含第一P型晶体管P1A及第一N型晶体管N1A。第一P型晶体管P1A具有第一端、第二端及控制端。第一P型晶体管P1A的第一端耦接于第一反相器INV1的第一电源端,第一P型晶体管P1A的第二端耦接于第一反相器INV1的输出端,而第一P型晶体管P1A的控制端耦接于第一反相器INV1的输入端。第一N型晶体管N1A具有第一端、第二端及控制端。第一N型晶体管N1A的第一端耦接于第一P型晶体管P1A的第二端,第一N型晶体管N1A的第二端耦接于第一反相器INV1的第二电源端,而第一N型晶体管N1A的控制端耦接于第一P型晶体管P1A的控制端。
每一级第二反相器INV2具有输入端、输出端、第一电源端及第二电源端。第二反相器INV2的输入端可接收与输入信号SIGIN同相变动的第二移位信号SIGLS2或前一级第二反相器INV2所输出的反相信号,第二反相器INV2的第一电源端可接收第二电压V2,第二反相器INV2的第二电源端可接收参考电压VG,而第二反相器INV2的输出端可输出反相信号。在此实施例中,当第二移位信号SIGLS2从参考电压VG(0V)变为第二电压V2(3V)时,反相信号SIGINV2也将随着从第二电压V2(3V)变为参考电压VG(0V)。
在图4中,每一级第二反相器INV2可包含第二P型晶体管P2A及第二N型晶体管N2A。第二P型晶体管P2A具有第一端、第二端及控制端,第二P型晶体管P2A的第一端耦接于第二反相器INV2的第一电源端,第二P型晶体管P2A的第二端耦接于第二反相器INV2的输出端,而第二P型晶体管P2A的控制端耦接于第二反相器INV2的输入端。第二N型晶体管N2A具有第一端、第二端及控制端。第二N型晶体管N2A的第一端耦接于第二P型晶体管P2A的第二端,第二N型晶体管N2A的第二端耦接于第二反相器INV2的第二电源端,而第二N型晶体管N2A的控制端耦接于第二P型晶体管P2A的控制端。
输出反相器326具有输入端、第一电源端、第二电源端及输出端。输出反相器326的输入端可接收参考电压VG,输出反相器326的第一电源端可接收最末级第二反相器INV2所输出的反相信号SIGINV2,输出反相器326的第二电源端用以接收最末级第一反相器INV1所输出的反相信号SIGINV1,而输出反相器326的输出端可输出驱动信号SIGOUT
在图5中,当输入信号SIGIN为低电位时,输出反相器326的第一电源端所接收的反相信号SIGINV2为第二电压V2,而输出反相器326的第二电源端所接收的反相信号SIGINV1为参考电压VG。由于输出反相器326的输入端会接收到参考电压VG,因此在此情况下,输出反相器326输出的驱动信号SIGOUT为第二电压V2。
相对地,当输入信号SIGIN变为高电位时,输出反相器326的第一电源端所接收的反相信号SIGINV2会变为参考电压VG,而输出反相器326的第二电源端所接收的反相信号SIGINV1变为第一电压V1。在此情况下,输出反相器326输出的驱动信号SIGOUT会变为第一电压V1。
也就是说,驱动电路320可以根据压差变化较小的输入信号SIGIN输出压差变化较大的驱动信号SIGOUT,进而驱动对应的电子元件,例如图1所述的射频开关SW。
此外,在图4的实施例中,电荷泵310也可一并提供第二电压V2。在此情况下,控制电路330根据电荷泵310产生第一电压V1及第二电压V2时的特性,选择在第一电压V1还未达到其阈值时,增大第一电压V1与参考电压VG之间的压差,或者在第二电压V2还未达到其阈值时,增大第二电压V2与参考电压VG之间的压差,使得驱动电路320中的第一反相器INV1及第二反相器INV2能够在电荷泵310的加压过程中,具有足够的操作电压空间,避免产生漏电流并增加电荷泵310的负担。在本发明的部分实施例中,控制电路330可与控制电路130或230根据相同的原理操作。
然而,本发明并不限定第二电压V2是由电荷泵310提供。在本发明的其他实施例中,第二电压V2也可由固定电压源提供。也就是说,在电压控制装置300致能时,固定电压源就能够稳定提供所需的第二电压V2,而无须额外的时间来调整电压。在此情况下,透过设定适当的第一预设参考值REF1,电压控制装置300就可以在参考电压VG被调整到第一预设参考值REF1的情况下,确保驱动电路320中的第一反相器INV1及第二反相器INV2都具有足够的操作电压空间。
综上所述,本发明的实施例所提供的电压控制装置可以在电荷泵所输出的电压尚未达到阈值时,调整参考电压以增加驱动电路内部元件的操作电压空间,避免产生漏电流,并确保电荷泵能够迅速进入稳态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明权利要求书范围所做的等同变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (18)

1.一种电压控制装置,其特征在于,包含:
一电荷泵,用以提供一第一电压;
一驱动电路,耦接于该电荷泵,用以接收该第一电压及一参考电压,及根据一输入信号、该第一电压及该参考电压输出一驱动信号;及
一控制电路,耦接于该电荷泵及该驱动电路,用以在该第一电压尚未达到一阈值时,调整该参考电压以增加该第一电压与该参考电压之间的一压差;
其中该驱动电路包含一开关驱动电路,包含:
至少一级第一反相器,每一级第一反相器具有一输入端用以接收与该输入信号同相变动的一第一移位信号或一前一级第一反相器所输出的一反相信号,一第一电源端用以接收该参考电压,一第二电源端用以接收该第一电压,及一输出端用以输出一反相信号或该驱动信号;
其中,该每一级第一反相器包含:
一第一P型晶体管,具有一第一端耦接于该第一反相器的该第一电源端,一第二端耦接于该第一反相器的该输出端,及一控制端耦接于该第一反相器的该输入端;及
一第一N型晶体管,具有一第一端耦接于该第一P型晶体管的该第二端,一第二端耦接于该第一反相器的该第二电源端,及一控制端耦接于该第一P型晶体管的该控制端。
2.如权利要求1所述的电压控制装置,其特征在于,其中该压差是大于该驱动电路中一反相器所需的一操作电压差。
3.如权利要求1所述的电压控制装置,其特征在于,其中该控制电路是于一预定时段内将该参考电压调整至一第一预设参考值以增加该压差。
4.如权利要求3所述的电压控制装置,其特征在于,其中该控制电路是在该预定时段后将该参考电压调整至一第二预设参考值,且该第一预设参考值与该阈值的一差值大于该第二预设参考值与该阈值的一差值。
5.如权利要求3所述的电压控制装置,其特征在于,其中该控制电路是在该电荷泵或该电压控制装置被致能时,对应地在该预定时段内将该参考电压调整至该第一预设参考值以增加该压差。
6.如权利要求5所述的电压控制装置,其特征在于,其中该控制电路包含一电压侦测器,用以侦测致能该电荷泵的一电压信号或致能该电压控制装置的一电压信号。
7.如权利要求3至6任一项所述的电压控制装置,其特征在于,其中该控制电路还包含一脉冲产生器,用以在该预定时段内将该参考电压调整至该第一预设参考值。
8.如权利要求1所述的电压控制装置,其特征在于,其中该控制电路包含一比较器,该控制电路是利用该比较器的一输出结果调整该参考电压。
9.如权利要求8所述的电压控制装置,其特征在于,其中:
该控制电路还包含一比较电压产生器,用以接收一第二电压及该第一电压,并根据该第一电压及该第二电压产生介于该第一电压及该第二电压之间的一比较电压;及
该比较器具有一第一输入端用以接收该比较电压,及一第二输入端用以接收对应于该阈值的一阈值电压。
10.如权利要求9所述的电压控制装置,其特征在于,其中该比较电压产生器包含复数个分压电阻、复数个二极管或复数个以二极管形式连接的晶体管(diode-connectedtransistor),且该比较电压产生器是透过该些分压电阻、该些二极管或该些以二极管形式连接的晶体管在该第一电压及该第二电压之间取得一分压以产生该比较电压。
11.如权利要求9所述的电压控制装置,其特征在于,其中:
当该比较器判断该比较电压高于该阈值电压时,该控制电路将该参考电压调整至一第一预设参考值;
当该比较器判断该比较电压低于该阈值电压时,该控制电路将该参考电压调整至一第二预设参考值;及
该第一预设参考值与该阈值的一差值大于该第二预设参考值与该阈值的一差值。
12.如权利要求1所述的电压控制装置,其特征在于,其中该驱动电路包含一开关驱动电路,包含:
至少一级第二反相器,每一级第二反相器具有一输入端用以接收与该输入信号同相变动的一第二移位信号或一前一级第二反相器所输出的一反相信号,一第一电源端用以接收一第二电压,一第二电源端用以接收该参考电压,及一输出端用以输出一反相信号。
13.如权利要求12所述的电压控制装置,其特征在于,其中:
每一级第二反相器包含:
一第二P型晶体管,具有一第一端耦接于该第二反相器的该第一电源端,一第二端耦接于该第二反相器的一输出端,及一控制端耦接于该第二反相器的一输入端;及
一第二N型晶体管,具有一第一端耦接于该第二P型晶体管的该第二端,一第二端耦接于该第二反相器的该第二电源端,及一控制端耦接于该第二P型晶体管的该控制端。
14.如权利要求12所述的电压控制装置,其特征在于,其中该驱动电路还包含
一电压移位电路,用以接收该输入信号、该第一电压及该第二电压,该电压移位电路包含:
一第一输出端,用以根据该输入信号、该第一电压及该参考电压输出该第一移位信号;及
一第二输出端,用以根据该输入信号、该第二电压及该参考电压输出该第二移位信号。
15.如权利要求12所述的电压控制装置,其特征在于,其中该开关驱动电路还包含:
一输出反相器,具有一输入端用以接收该参考电压,一第一电源端用以接收该至少一级第二反相器中一最末级第二反相器所输出的一反相信号,一第二电源端用以接收该至少一级第一反相器中一最末级第一反相器所输出的一反相信号,及一输出端用以输出该驱动信号。
16.如权利要求12所述的电压控制装置,其特征在于,其中该第二电压是由一固定电压源提供。
17.权利要求12所述的电压控制装置,其特征在于,其中该电荷泵还用以提供该第二电压。
18.如权利要求12至17任一项所述的电压控制装置,其特征在于,其中该第二电压为一正电压,该第一电压为一负电压,且该参考电压是介于该第一电压及该第二电压之间。
CN201810942153.6A 2018-07-12 2018-08-17 电压控制装置 Active CN110716601B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107124001 2018-07-12
TW107124001A TWI704438B (zh) 2018-07-12 2018-07-12 電壓控制裝置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110716601A CN110716601A (zh) 2020-01-21
CN110716601B true CN110716601B (zh) 2020-12-04

Family

ID=68695735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810942153.6A Active CN110716601B (zh) 2018-07-12 2018-08-17 电压控制装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10498230B1 (zh)
EP (1) EP3595153B1 (zh)
KR (1) KR102134689B1 (zh)
CN (1) CN110716601B (zh)
TW (1) TWI704438B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10749512B2 (en) * 2018-10-08 2020-08-18 Skyworks Solutions, Inc. Switch control circuitry
CN112782453B (zh) * 2020-12-29 2021-11-26 广东高云半导体科技股份有限公司 一种电压传感器、芯片和电子设备
US11784562B2 (en) * 2021-09-07 2023-10-10 Silicon Laboratories Inc. Switch activation system with fast recovery negative voltage charge pump and charge pump load monitoring

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5553295A (en) * 1994-03-23 1996-09-03 Intel Corporation Method and apparatus for regulating the output voltage of negative charge pumps
US5539351A (en) * 1994-11-03 1996-07-23 Gilsdorf; Ben Circuit and method for reducing a gate volage of a transmission gate within a charge pump circuit
US5914632A (en) * 1997-02-28 1999-06-22 Exar Corporation Negative charge pump circuit
US5946258A (en) * 1998-03-16 1999-08-31 Intel Corporation Pump supply self regulation for flash memory cell pair reference circuit
US6204721B1 (en) * 1998-05-20 2001-03-20 Programmable Microelectronics Corp. Method and apparatus for switching a well potential in response to an output voltage
KR100327566B1 (ko) * 1998-06-30 2002-08-08 주식회사 하이닉스반도체 데이터소거를위한음전압발생장치를구비하는플래시메모리
JP3237654B2 (ja) * 1999-05-19 2001-12-10 日本電気株式会社 半導体装置
US7336121B2 (en) * 2001-05-04 2008-02-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Negative voltage generator for a semiconductor memory device
US20030197546A1 (en) * 2001-07-09 2003-10-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Negative voltage generator for a semiconductor memory device
US6804502B2 (en) * 2001-10-10 2004-10-12 Peregrine Semiconductor Corporation Switch circuit and method of switching radio frequency signals
TWI245493B (en) * 2001-10-24 2005-12-11 Media Tek Inc Apparatus for calibrating a charge pump and method therefor
DE10218097B4 (de) * 2002-04-23 2004-02-26 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung
KR100679993B1 (ko) * 2005-05-19 2007-02-09 주식회사 동운아나텍 차지펌프방식의 디씨/디씨 컨버터 및 그 제어방법
JP2009020641A (ja) * 2007-07-11 2009-01-29 Panasonic Corp 出力回路
TWI348086B (en) * 2008-01-02 2011-09-01 Mstar Semiconductor Inc Dc power converter and mode-switching method
US8598854B2 (en) * 2009-10-20 2013-12-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. LDO regulators for integrated applications
CN102111068A (zh) * 2009-12-24 2011-06-29 上海华虹Nec电子有限公司 电荷泵电路的结构及电荷泵的启动方法
JP2011239271A (ja) * 2010-05-12 2011-11-24 Renesas Electronics Corp 半導体集積回路および高周波モジュール
TWI481163B (zh) * 2012-02-24 2015-04-11 Novatek Microelectronics Corp 充電幫浦裝置及其驅動能力調整方法
TWI463769B (zh) * 2012-03-05 2014-12-01 Novatek Microelectronics Corp 充電幫浦裝置
JP2014117045A (ja) 2012-12-07 2014-06-26 Toyota Motor Corp チャージポンプ回路
CN105811759B (zh) * 2014-12-29 2019-04-02 登丰微电子股份有限公司 电源供应装置
TWI551019B (zh) * 2015-10-15 2016-09-21 瑞昱半導體股份有限公司 電荷幫浦及包含其之動態電荷幫浦裝置
CN107404315B (zh) * 2017-06-01 2020-08-21 联发科技股份有限公司 一种电平移位器

Also Published As

Publication number Publication date
US10498230B1 (en) 2019-12-03
EP3595153A1 (en) 2020-01-15
TW202006493A (zh) 2020-02-01
CN110716601A (zh) 2020-01-21
KR20200007629A (ko) 2020-01-22
TWI704438B (zh) 2020-09-11
KR102134689B1 (ko) 2020-07-17
EP3595153B1 (en) 2020-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11876510B2 (en) Load driver
CN110716601B (zh) 电压控制装置
US7855532B2 (en) Power supply circuit with control switches to voltage multiplier having same frequency as clock
US10972102B2 (en) Interface circuit
EP3046239B1 (en) Current generating circuit, current generating method, charge pumping circuit and charge pumping method
US20230223846A1 (en) Charge pump circuit and method
CN110350909B (zh) 一种接口电路
US20070229148A1 (en) Reference supply voltage circuit using more than two reference supply voltages
US10644694B2 (en) Power-on reset circuit with hysteresis
US10886774B2 (en) Method and apparatus to switch power supply for low current standby operation
US10164627B1 (en) Power-on control circuit
US6621322B2 (en) Voltage generating circuit, level shift circuit and semiconductor device
US20100295835A1 (en) Voltage Boosting Circuit and Display Device Including the Same
TWI570534B (zh) 穩壓電路
US11881863B2 (en) Comparator circuit
US20240012500A1 (en) Driving circuit for touch display panel
US20150162912A1 (en) Level shifter
CN117579055A (zh) 功率晶体管的驱动电路及其控制方法
CN115276633A (zh) 上电顺序控制电路及电子设备
CN113805112A (zh) 应用于接口转换的扩充接口组的检测电路及其检测方法
US20050206433A1 (en) Apparatus for transferring various direct current voltage levels to digital output voltage levels

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant