CN111258446A - 与触摸屏系统一起使用的同步电荷泵的自动可调驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例涉及与触摸屏系统一起使用的同步电荷泵的自动可调驱动系统。本文公开了一种电路，该电路包括驱动器电路，驱动器电路将所接收的驱动信号施加到电容性触摸面板的电容性感测线作为升压驱动信号，驱动器电路由升压供电电压供电。电荷泵电路接收输入供电电压并输出升压供电电压，电荷泵电路包括电压感测电路和比较电路，电压感测电路用于感测升压供电电压，比较电路用于将所感测的升压供电电压与阈值进行比较，并产生比较信号。控制电路确定比较信号与驱动信号的脉冲宽度的比率，并且调节电荷泵电路的操作以将该比率驱动成与性能阈值相匹配。

Description

与触摸屏系统一起使用的同步电荷泵的自动可调驱动系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年11月30日提交的美国临时专利申请62/773261的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本申请涉及电容性触摸屏系统，并且具体地，涉及电荷泵电路的自动配置，该电荷泵电路为生成触摸屏驱动信号的驱动器电路供电。
背景技术
触摸屏设备在当今的计算环境中很流行。便携式计算机、台式计算机、平板计算机、智能手机和智能手表通常采用触摸屏以获取用户输入，以用于这些设备的导航和控制。因此，经由触摸输入来辨别用户的意图是触摸屏设备的重要特征。
触摸屏通常基于电容性触摸感测进行操作，并且包括导电特征的图案化阵列。例如，导电特征的图案化阵列可以包括一组线、导电垫、重叠结构、交错结构、菱形结构、晶格结构等。通过评估在不同的线或不同的一组线处的电容改变，可以检测到诸如通过手指或触笔的用户的触摸或悬停。
可以在触摸屏上执行的两种常见的电容性触摸感测技术或模式是互电容感测和自电容感测。在自电容感测模式中，无论定向如何，驱动信号都会被施加到每条线上。将手指或触笔靠近触摸屏表面改变局部电场，在这种情况下会增加驱动线或感兴趣的感测线与地之间的电容(“自电容”)。但是，由于所有线都被驱动，因此电容改变只能以每条线为基础进行测量，而不是以每个电容性节点为基础进行测量。因此，自电容感测的输出是值的两个一维数组，其中每行一个值。
如可以理解的，在测量整条线时，信噪比较高，并且因此自电容感测允许进行精确的测量。然而，自电容感测的主要缺点是不能准确地解析多于一个手指的触摸。
在互电容感测模式中，驱动信号被施加到被称为驱动线的一子组线，并且在被称为感测线的一子组线处测量电容值，应当理解，感测线以从驱动线隔开的方式与驱动线交叉。驱动线和感测线的每个交叉点形成电容性节点。由于将手指或触笔靠近触摸屏的表面改变局部电场，因此这会导致驱动线和感测线之间的电容(“互”电容)减小，并且可以测量在每个单独的电容性节点处的电容改变以准确地确定触摸位置。因此，互电容感测的输出是值的二维矩阵，其中每个电容性节点(驱动线和感测线之间的交叉点)一个值。因此，可以理解，互电容感测允许多点触摸操作，其中可以同时准确地跟踪多个手指或触笔。因此，互电容感测被广泛使用。
然而，互电容感测并非没有其自身的缺点。例如，测量单个电容性节点时，信噪比较低。这使得降噪对于互电容感测实现特别有意义。
降低信噪比的一种方法是使用电荷泵为生成驱动信号的驱动电路供电。但是，用于向驱动电路供电的通常的电荷泵仍然需要改进。例如，这种电荷泵只能被手动编程或配置。因此，需要进一步的开发。
发明内容
本文公开了一种包括驱动器电路的电路，该驱动器电路被配置为将所接收的驱动信号(诸如交流(AC)驱动信号，应当理解，可以使用其他类型的驱动信号)施加到电容性触摸面板的电容性感测线作为升压驱动信号，驱动器电路由升压供电电压供电。电荷泵电路被配置为接收输入供电电压并输出升压供电电压，电荷泵电路包括：电压感测电路，被配置为感测升压供电电压；以及比较电路，被配置为将所感测的升压供电电压与阈值进行比较，并产生比较信号。控制电路被配置为：确定比较信号与驱动信号的脉冲宽度的比率，并且调节电荷泵电路的操作以将该比率驱动成与性能阈值相匹配。
控制电路可以包括：计数器电路，被配置为确定比较信号与驱动信号的脉冲宽度的比率；以及状态机，被配置为基于该比率，生成用于电荷泵电路的驱动调节信号。
电荷泵电路可以包括：反激电容器以及耦合到反激电容器的并联连接的晶体管的第一阵列，并且控制电路可以通过选择并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节电荷泵电路的操作，并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换，其中并联连接的晶体管的第一阵列中的未被选择的晶体管保持关断。第一控制信号的切换可以与驱动信号的断言同步出现。
在电路的常规操作期间，控制电路可以通过选择并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节电荷泵电路的操作，并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换。
电荷泵电路可以包括并联连接的晶体管的第二阵列，其被耦合到反激电容器，并且在启动期间，控制电路可以通过选择并联连接的晶体管的第二阵列的数目来调节电荷泵电路的操作，并联连接的晶体管响应于对应的第二控制信号而可切换，其中并联连接的晶体管的第二阵列中的未被选择的晶体管保持关断。第二控制信号的切换可以与驱动信号的断言同步出现。
在启动期间，控制电路也可以通过选择并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节电荷泵电路的操作，并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换。
本文还公开了一种包括驱动器电路的电路，该驱动器电路被配置为将所接收的驱动信号(诸如但不限于交流(AC)驱动信号)施加到电容性触摸面板的电容性感测线作为升压驱动信号，驱动器电路由升压供电电压供电。电荷泵电路被配置为接收输入供电电压并输出升压供电电压以便执行电压升压操作，电荷泵电路包括：电压感测电路，被配置为用于感测升压供电电压；以及比较电路，被配置为将所感测的升压供电电压与阈值进行比较，并产生比较信号。控制电路被配置为：确定比较信号与驱动信号的比率；以及通过基于该比率来调节电荷泵电路的电荷传递时间，使电压升压操作适于电容性触摸面板的电容性负载。
控制电路可以调节电荷泵电路的电荷传递时间，使得该比率与期望比率相匹配。
控制电路可以包括：计数器电路，被配置为确定驱动信号与比较信号的比率；以及状态机，被配置为基于比率，生成用于电荷泵电路的驱动调节信号。
电荷泵电路还可以包括反激电容器以及耦合到反激电容器的并联连接的晶体管的第一阵列，并且控制电路可以通过选择并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节电荷泵电路的电荷传递时间，并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换，其中并联连接的晶体管的第一阵列中的未被选择的晶体管保持关断。第一控制信号的切换可以与驱动信号的断言同步出现。
在常规操作期间，控制电路可以通过选择并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节电荷泵电路的电荷传递时间，并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换。
电荷泵电路可以包括耦合到反激电容器的并联连接的晶体管的第二阵列，并且在启动期间，控制电路可以通过选择并联连接的晶体管的第二阵列的数目来调节电荷泵电路的电荷传递时间，并联连接的晶体管响应于对应的第二控制信号而可切换，其中并联连接的晶体管的第二阵列中的未被选择的晶体管保持关断。第二控制信号的切换可以与驱动信号的断言同步出现。
在启动期间，控制电路也可以通过选择并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节电荷泵电路的电荷传递时间，并联连接的晶体管的响应于对应的第一控制信号而可切换。
本文还公开了一种方法，方法包括：使用升压供电电压为驱动器电路供电，将来自驱动器电路的驱动信号(诸如但不限于交流(AC)驱动信号)施加到电容性触摸面板的电容性感测线作为升压驱动信号；将所感测的升压供电电压与阈值进行比较，并产生比较信号；确定比较信号与驱动信号的脉冲宽度的比率；以及调节产生升压供电电压的电荷泵电路的操作，以将比率驱动成与性能阈值相匹配。
可以通过选择并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节电荷泵电路的操作，并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换，其中并联连接的晶体管的第一阵列中的未被选择的晶体管保持关断。
在常规操作期间，可以通过选择并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节电荷泵电路的操作，并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换。
在启动期间，可以通过选择并联连接的晶体管的第二阵列的数目来调节电荷泵电路的操作，并联连接的晶体管响应于对应的第二控制信号而可切换，其中并联连接的晶体管的第二阵列中的未被选择的晶体管保持关断。
附图说明
图1是针对具有同步电荷泵的触摸屏系统的配置，该触摸屏系统被配置用于以互电容模式操作；
图1A、图1B和图1C示出了针对AC驱动信号和AC控制信号的波形；
图2是诸如可以与图1的触摸屏系统一起使用的自动调节的电荷泵电路；
图3是示出图2的电荷泵输出电压的不同曲线的图，不同的曲线是针对交流驱动信号与比较信号的不同比率；
图4是图2的电荷泵电压生成电路的电路图；以及
图5示出了针对电荷泵电路和触摸屏系统的操作的波形。
具体实施方式
现在参考图1，其示出了针对触摸屏系统100的配置。系统100包括由多个平行驱动线14和多个平行感测线16形成的触摸面板12。驱动线14和感测线16通常由透明材料(诸如，例如氧化铟锡ITO)形成，以免遮挡位于面板12下方的视觉显示系统(未显示)。驱动线14和传感线16各自可以由例如多个串联连接的菱形形状形成。驱动线14以第一定向方向(例如，水平)跨面板12延伸，并且感测线以第二定向方向(例如，竖直)跨面板12延伸，使得线14与线16交叉(或反之亦然)。然而，包含线14的平面和包含线16的平面通过电介质材料的层被彼此分离。因此，在线14和线16交叉的每个位置处形成感测电容器18。
数字控制器电路200生成驱动信号(VTX)，该驱动信号被示为方波形式的交流(AC)驱动信号，应当理解，可以使用其他类型的驱动信号。数字控制器200通过驱动器电路22将驱动信号顺序地施加到驱动线14。驱动信号具有例如在100kHz-300kHz的范围内的频率fd，并且该频率fd通常在200kHz处。
数字控制器电路200由供电电压Vdd供电，其中Vdd通常在3.3V处。然而，驱动器电路22由供电电压Vddh供电，其中Vddh＞Vdd，根据需要，其中Vddh例如在6V、9V、12V、16V处或更高。由供电电压Vdd供电的电荷泵电路50操作以对Vdd电压升压以产生Vddh电压。数字控制器电路200将诸如AC控制信号的控制信号208提供给电荷泵电路50，以控制生成Vddh电压的升压切换操作。控制信号208具有频率fo，该频率fo例如是与驱动信号相同的频率fd。在一个实施例中，控制信号208和驱动信号被相位对准。
驱动器电路22包括水平移位和缓冲电路，以将从数字控制器电路200输出的驱动信号从Vdd电压水平移位到Vddh电压水平，以生成经水平移位的驱动信号(Vdrive)，诸如但不限于用于施加到驱动线14的AC驱动信号。
诸如电荷至电压(C2V)转换器电路(或电荷至电流(C2I)转换器电路)的转换电路30被耦合到感测线16。转换电路30感测在每个感测电容器18处的电荷，并且将所感测的电荷转换成指示所感测的电荷的输出信号(电压或电流)。在每个感测电容器18处的电荷量是以下几项的函数：驱动信号、在感测电容器18处的驱动线14和感测线16之间的电容，以及由靠近面板12的驱动线14和感测线16的物体(例如手指或触笔)的存在所贡献的对触摸电容的影响。处理电路32接收针对每个感测电容器18的、来自转换电路30的输出电压。该输出电压被处理，以确定物体的存在(触摸和/或悬停)和物体的位置。
触摸屏系统100被配置有电荷泵电路50，该电荷泵电路50与驱动信号对面板12的驱动线14的施加同步，并且适于面板12的不同操作模式(例如，互电容感测或自电容感测)中的不同的电容性负载。与现有技术的系统相比，这导致电荷泵电路50的更高效率和系统噪声减少。系统100的操作原理是利用以下事实：电荷泵电路50的负载不是连续电阻性负载，而替代地是样本切换电容器负载。控制电荷泵电路50被控制以低得多的操作频率fo(等于驱动信号的频率fd)操作，这导致功耗上的改善(具有85％-90％的效率)。附加地，电荷泵的同步操作有利地确保在转换电路30感测在感测电容器18处的电荷之前，电压已经被很好地稳定。在所有其他时间，不需要对从电荷泵电路50输出的电压进行精确调节。
图1A示出了针对由数字控制器电路200生成的驱动信号(VTX)的波形的一个示例。图1B示出了针对由数字控制器电路200生成的控制信号208的波形的一个示例。这些信号具有带有基本对准的相位的相同的频率。在一个备选实施例中，控制信号208可以替代地具有驱动信号(VTX)的频率的整数倍的、与驱动信号VTX相位对准的频率，如图1C的示例中所示的，其中整数倍是2。
尽管所描述的该系统100提供了鲁棒的性能，但是在一些情况下，期望对电荷泵电路50的不同方面的调节是自动的。因此，现在参考图2描述诸如可以与图1的系统100一起使用的电荷泵电路50’。
电荷泵电路50’包括接收控制信号Tune_Driver和Tune以及驱动信号VTX的电荷泵电压生成电路300。电荷泵电压生成电路300产生Vddh电压以及比较信号Comp_Out，比较信号Comp_Out是Vddh电压与共模VCM的比较的结果，这将在下面进一步详细描述。计数器51接收比较信号Comp_Out、驱动信号VTX和时钟信号CLK，并且基于这些信号提供输出信号Ratio。状态机52接收输出信号Ratio，并且基于输出信号Ratio生成控制信号Tune_Driver。
在操作中，计数器通过将驱动信号VTX脉冲的持续时间与比较信号Comp_Out脉冲的持续时间进行比较，来确定比较信号Comp_Out与驱动信号VTX之间的比率Ratio。每个脉冲的持续时间通过对每个驱动信号VTX脉冲和每个比较信号Comp_Out脉冲的时钟周期的数目进行计数而被确定。状态机52调整控制信号Tune_Driver，该控制信号Tune_Driver调整Vddh电压曲线，直到输出信号Ratio与期望值匹配为止。应当理解，由于电荷泵电压生成电路300的条件例如由于老化和工艺/电压/温度变化而改变，可能需要Tune_Driver的不同值来实现相同的输出信号Ratio。因此，这消除了对多余的操作余量的需求，多余的操作余量通常被内置在现有技术的电荷泵电路设计中并且用于确保电荷泵将在改变的条件下正确地操作，这是因为可以随着条件的改变而调整电荷泵电压生成电路300的操作。这有助于降低功耗，并允许针对EMI进行优化。而且，例如在无法实现期望比率的情况下，这种监测的使用可以用于检测故障。
注意，在启动期间，状态机还以与上述针对Tune_Driver的方式相同的方式调整控制信号Tune，即，使输出信号Ratio与期望值相匹配。在常规操作期间，控制信号Tune保留初始设置，并且使用Tune_Driver进行调整。
由电荷泵电压生成电路300产生的示例Vddh曲线在图3中示出。在这里可以看出，Vddh曲线3对应于驱动信号VTX和比较信号Comp_Out之间的30％的比率，这由Comp_Out边沿4示出。类似地，可以看出，Vddh曲线5对应于驱动信号VTX和比较信号Comp_Out之间的50％的比率，这由Comp_Out边沿6示出。Vddh曲线3和5两者都被认为太快，并且可能会引起EMI问题。因此，在该示例中，30％或50％的比率不合适。Vddh曲线7对应于驱动信号VTX和比较信号Comp_Out之间的95％的比率，这由Comp_Out边沿8示出。Vddh曲线7被认为太慢，并且不会产生适当的功能。因此，在该示例中，95/100的比率也不合适。但是，注意的是，Vddh曲线1对应于驱动信号VTX与比较信号Comp_Out之间的70％的比率，这由Comp_Out边沿2示出。在该示例中，70％的比率是期望的比率。
现在另外参考图4描述电荷泵电压生成电路300。电荷泵电压生成电路300包括n沟道MOS晶体管MN1，该n沟道MOS晶体管MN1具有被耦合以接收输入的VDD电压水平的源极端子，并且具有耦合到中间节点220的漏极端子。晶体管MN1的栅极端子由第一控制信号
Figure BDA0002296551550000091
控制。反激电容器Cfly的第一极板耦合到中间节点220。n沟道晶体管MN2具有耦合到中间节点222的漏极端子，并且具有被耦合以接收接地电压的源极端子。晶体管MN2的栅极端子由第二控制信号
Figure BDA0002296551550000092
控制。反激电容器Cfly的第二极板耦合到中间节点222。p沟道MOS晶体管MP1具有被耦合以接收输入的VSSD电压水平的源极端子，并且具有耦合到中间节点222的漏极端子。晶体管MP1的栅极端子由第三控制信号
Figure BDA0002296551550000093
控制。p沟道MOS晶体管MP2具有耦合到中间节点220的漏极端子，并且具有耦合到输出节点226的源极端子，输出节点226生成Vddh电压水平。晶体管MP1的栅极端子由第四控制信号
Figure BDA0002296551550000094
控制。输出储能电容器Ctank的第一极板耦合到输出节点226。输出储能电容器Ctank的第二极板耦合到接地电压。
p沟道MOS晶体管MP3具有栅极端子、漏极端子和耦合到输出节点226的源极端子。n沟道MOS晶体管MN3具有耦合到晶体管MP3的漏极端子的漏极端子、被耦合以接收输入VSSD电压水平的源极端子，以及耦合到晶体管MP3的栅极端子的栅极端子。晶体管MP3和MN3的栅极端子被耦合到驱动信号VTX。经水平移位的驱动信号Vdrive在晶体管MP3、MN3的漏极处产生，并且如上所述地被施加到由负载电容Cload表示的驱动线14。
n沟道晶体管MN2可以包括可调节晶体管阵列，这意味着晶体管MN2表示并联连接的多个晶体管MN2。晶体管MN2具有响应于来自状态机52的控制信号Tune而被调节的导通，该控制信号Tune用于导通期望数目的晶体管MN2，以便增大或减小所产生的信号的电流。控制信号Tune在启动时可调整。
在电荷泵电路50’的启动操作期间，控制信号Tune可以对活跃的晶体管MN2的数目进行控制，以减少或避免过量的涌入电流。
p沟道MOS晶体管MP1也可以包括可调节晶体管阵列，这意味着晶体管MP1表示并联连接的多个晶体管MP1。因此，晶体管MP1具有响应于来自状态机52的控制信号Tune_Driver而被调节的导通，该控制信号Tune_Driver用于导通期望数目的晶体管MP1，以便增大或减小所产生的信号的电流。因此，响应于操作模式，控制信号Tune_Driver可以基于电容性负载(其被耦合以接收经水平移位的驱动信号Vdrive)来控制器件导通和Vddh曲线。
例如，面板12在以互电容操作模式操作时具有相对较低的电容性负载，但是在以自电容操作模式操作时具有相对较高的电容负载。期望电荷泵电路50’能够适应这些电容性负载差异。
这是通过控制信号Tune_Driver实现的另一个功能，通过对晶体管MP1的导通的调整来实现对电荷泵电压生成电路300的转换速率(传递时间)的控制。当面板处于互电容操作模式时，控制信号Tune_Driver调节晶体管MP1以用于所增加的传递时间(这意味着减小的导通)，使得过度泵浦被减少。当面板处于自电容操作模式时，控制信号Tune_Driver调节晶体管MP1以用于所减少的传递时间(这意味着增加的导通)，使得输出电压在每个泵浦周期中达到期望值。实际上，控制信号Tune_Driver根据操作模式来调整充电速率。
控制信号
Figure BDA0002296551550000101
由控制信号生成电路230生成。电路230可以例如包括逻辑电路或微控制器电路。电路230接收由数字控制器电路200生成的控制信号208，并从该控制信号208和对Vddh电压水平的感测生成各种控制信号
Figure BDA0002296551550000102
控制信号
Figure BDA0002296551550000103
具有合适的边沿定时以控制晶体管MN1、MN2、MP1和MP2的开关，以实现对输入Vdd电压水平的升压，从而生成输出Vddh电压水平。
电荷泵电压生成电路300还包括电阻性分压器形式的电压感测电路，该电阻性分压器包括耦合在输出节点226和接地电压之间的串联连接的电阻器R1和R2。串联连接的电阻器R1和R2的中间节点232是抽头节点，该抽头节点输出所感测的电压Vsense，该所感测的电压是Vddh电压水平的一部分。电压比较器电路240具有耦合到中间节点232的反相输入端子，以及被耦合以接收基准电压VCM的非反相输入端子。电压比较器电路240输出控制信号Comp_Out。基准电压可以例如包括针对触摸屏系统10的共模电压，该共模电压由带隙电压生成器电路以本领域技术人员公知的方式生成。电阻性分压器R1/R2和电压比较器电路240用于感测与阈值电压相比的Vddh电压水平，并且生成指示该比较的输出控制信号Comp_Out。当Comp_Out处于第一逻辑状态(例如，逻辑“1”)时，这意味着Vddh电压水平小于阈值电压，并且使控制信号生成电路230能够操作以从控制信号208生成各种控制信号
Figure BDA0002296551550000111
相反，当Comp_Out处于第二逻辑状态(例如，逻辑“0”)时，这意味着Vddh电压水平大于或等于阈值电压，并且控制信号生成电路230从操作禁用。
图5示出了针对电荷泵电路和触摸屏系统的操作的波形。在时刻t1之前，控制信号
Figure BDA0002296551550000112
的逻辑状态使晶体管MN1和MN2导通(晶体管MP1和MP2关断)，并且因此电压Vdd跨反激电容器Cfly被存储。在时刻t1，数字控制器电路200断言驱动信号VTX，并且控制信号208同时被断言。驱动器电路22接收驱动信号VTX，执行水平移位操作并且断言驱动信号Vdrive。由驱动器电路22执行的水平移位和驱动操作导致Vddh电压水平上的下降(附图标记250)。该电压下降被电阻性分压器R1/R2和电压比较器电路240感测，并且在时刻t2处，电压比较器电路240的输出Comp_Out被断言。因此，使控制信号生成电路230能够进行操作，以响应于控制信号208的断言而生成各种控制信号
Figure BDA0002296551550000113
的逻辑状态改变。在时刻t2附近的控制信号
Figure BDA0002296551550000114
的逻辑状态上的改变使晶体管MP1和MP2导通(晶体管MN1和MN2关断)。Vddh电压被施加到反激电容器Cfly的第二极板，并且反激电容器Cfly的第一极板被连接到输出节点226。在输出节点226处提供Vddh电压的两倍减去阈值电压损耗，并且发生与存储电容器Ctank的电荷共享。结果，在输出节点处的输出电压Vddh被升压，从而从电压下降250恢复。
在一些实施例中，响应于输出Comp_Out信号的断言和控制信号208，执行生成控制信号
Figure BDA0002296551550000121
的仅一个完整周期252。在该上下文中，一个完整的周期意指这样一个周期，其使得控制信号
Figure BDA0002296551550000122
中的每个控制信号的一个脉冲254(具有两个边沿)出现。单个完整的周期足以使电荷泵电路50’对Vddh电压水平(附图标记258)进行升压。
如前所述，在时刻t2与t3之间，电荷传递的转换速率通过使用控制信号Tune_Driver对晶体管MP1进行调节而被控制。在时刻t3处，Vddh电压水平已经恢复到Vddh电压水平超过阈值的点。然后，电压比较器电路240的输出Comp_Out被取消断言。电荷泵电路50’被禁用，并且控制信号生成电路230通过改变控制信号
Figure BDA0002296551550000123
的逻辑状态来响应输出Comp_Out的状态上的改变。因为晶体管MP2关断，所以从反激电容器Cfly到储能电容器Ctank的电荷传递终止。因此，在时刻t3之后，控制信号
Figure BDA0002296551550000124
的当前逻辑状态使晶体管MN1和MN2导通(晶体管MP1和MP2关断)，并且因此电压Vdd再次跨反激电容器Cfly被存储。因此，电荷泵电路50’对反激电容器Cfly进行充电、升压以及然后将电荷转储(dump)至储能电容器Ctank的操作与对与驱动信号Vdrive的断言并且响应于感测到Vddh电压的电压水平同步地执行。
在时刻t4，数字控制器电路200将驱动信号VTX取消断言，并且控制信号208同时被取消断言。驱动器电路22对驱动信号VTX进行响应并且将驱动信号Vdrive取消断言。Vddh电压水平在升压之后从电荷共享中充分恢复，并且在时刻t5之前稳定，在时刻t5之前，C2V转换器电路30操作以感测在感测电容器18处的电荷，并且将所感测的电荷转换为指示所感测的电荷的输出电压。
因此，在操作中，与驱动信号VTX和Vdrive的断言同步地发生使电荷泵电路50’能够将升压电压施加到输出节点226的操作。电荷泵电路50’的开关控制信号
Figure BDA0002296551550000131
具有与控制信号208相同的频率(并且因此具有与驱动信号VTX和Vdrive相同的频率)。
在一个示例实施方式中，Vdd电压水平是3.3V；Vddh电压水平是6.1V；控制信号208、驱动信号VTX、驱动信号Vdrive和Comp_Out信号的逻辑低电压水平是0V；控制信号208、驱动信号VTX和Comp_Out信号的逻辑高电压水平是3.3V；驱动信号Vdrive的逻辑高水平是6.1V；开关控制信号
Figure BDA0002296551550000132
和
Figure BDA0002296551550000133
的逻辑低水平是0V；开关控制信号
Figure BDA0002296551550000134
和
Figure BDA0002296551550000135
的逻辑高水平是3.3V；开关控制信号
Figure BDA0002296551550000136
和
Figure BDA0002296551550000137
的逻辑低水平是3.3V；开关控制信号
Figure BDA0002296551550000138
和
Figure BDA0002296551550000139
的逻辑高水平是6.1V。因此，因此，应当注意，开关控制信号
Figure BDA00022965515500001310
和
Figure BDA00022965515500001311
是由控制信号生成电路230生成的升压信号。
参考针对控制信号
Figure BDA00022965515500001312
的波形，将注意到信号的边沿未对准。这是有目的的，以确保控制信号没有重叠。
尽管已经关于有限数目的实施例描述了本公开，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以在不脱离如本文公开的本公开的范围的情况下，预期其他实施例。因此，本公开的范围应当仅由所附权利要求限制。

Claims (30)

1.一种电路，包括：
驱动器电路，被配置为将所接收的驱动信号施加到电容性触摸面板的电容性感测线作为升压驱动信号，所述驱动器电路由升压供电电压供电；
电荷泵电路，被配置为接收输入供电电压并输出所述升压供电电压，所述电荷泵电路包括：电压感测电路，被配置为感测所述升压供电电压；以及比较电路，被配置为将所感测的所述升压供电电压与阈值进行比较，并产生比较信号；
控制电路，被配置为：
确定所述比较信号与所述驱动信号的脉冲宽度的比率；以及
调节所述电荷泵电路的操作以将所述比率驱动成与性能阈值相匹配。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所接收的所述驱动信号是交流(AC)驱动信号；并且其中所述升压驱动信号是升压AC驱动信号。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制电路包括：
计数器电路，被配置为确定所述比较信号与所述驱动信号的所述脉冲宽度的所述比率；以及
状态机，被配置为基于所述比率，生成用于所述电荷泵电路的驱动调节信号。
4.根据权利要求1所述的电路，其中所述电荷泵电路还包括：
反激电容器以及耦合到所述反激电容器的并联连接的晶体管的第一阵列；
其中所述控制电路通过选择所述并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节所述电荷泵电路的操作，所述并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换，其中所述并联连接的晶体管的第一阵列中的未被选择的晶体管保持关断；并且
其中所述第一控制信号的切换与所述驱动信号的断言同步出现。
5.根据权利要求4所述的电路，其中在所述电路的常规操作期间，所述控制电路通过选择所述并联连接的晶体管的第一阵列的所述数目来调节所述电荷泵电路的所述操作，所述并联连接的晶体管响应于所述对应的第一控制信号而可切换。
6.根据权利要求5所述的电路，其中所述电荷泵电路还包括：
并联连接的晶体管的第二阵列，被耦合到所述反激电容器；
其中在启动期间，所述控制电路通过选择所述并联连接的晶体管的第二阵列的数目来调节所述电荷泵电路的所述操作，所述并联连接的晶体管响应于对应的第二控制信号而可切换，其中所述并联连接的晶体管的第二阵列中的未被选择的晶体管保持关断；并且
其中所述第二控制信号的切换与所述驱动信号的断言同步出现。
7.根据权利要求5所述的电路，其中在启动期间，所述控制电路也通过选择所述并联连接的晶体管的第一阵列的所述数目来调节所述电荷泵电路的所述操作，所述并联连接的晶体管响应于所述对应的第一控制信号而可切换。
8.一种电路，包括：
驱动器电路，被配置为将所接收的驱动信号施加到电容性触摸面板的电容性感测线作为升压驱动信号，所述驱动器电路由升压供电电压供电；
电荷泵电路，被配置为接收输入供电电压并输出所述升压供电电压以便执行电压升压操作，所述电荷泵电路包括：电压感测电路，被配置为感测所述升压供电电压；以及比较电路，被配置为将所感测的所述升压供电电压与阈值进行比较，并产生比较信号；
控制电路，被配置为：
确定所述比较信号与所述驱动信号的比率；以及
通过基于所述比率来调节所述电荷泵电路的电荷传递时间，使所述电压升压操作适于所述电容性触摸面板的电容性负载。
9.根据权利要求8所述的电路，其中所接收的所述驱动信号是交流(AC)驱动信号；并且其中所述升压驱动信号是升压AC驱动信号。
10.根据权利要求8所述的电路，其中所述控制电路调节所述电荷泵电路的所述电荷传递时间，使得所述比率与期望比率相匹配。
11.根据权利要求8所述的电路，其中所述控制电路包括：
计数器电路，被配置为确定所述驱动信号与所述比较信号的所述比率；以及
状态机，被配置为基于所述比率，生成用于所述电荷泵电路的驱动调节信号。
12.根据权利要求8所述的电路，其中所述电荷泵电路还包括：
反激电容器以及耦合到所述反激电容器的并联连接的晶体管的第一阵列；
其中所述控制电路通过选择所述并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节所述电荷泵电路的所述电荷传递时间，所述并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换，其中所述并联连接的晶体管的第一阵列中的未被选择的晶体管保持关断；并且
其中所述第一控制信号的切换与所述驱动信号的断言同步出现。
13.根据权利要求12所述的电路，其中在常规操作期间，所述控制电路通过选择所述并联连接的晶体管的第一阵列的所述数目来调节所述电荷泵电路的所述电荷传递时间，所述并联连接的晶体管响应于所述对应的第一控制信号而可切换。
14.根据权利要求12所述的电路，其中所述电荷泵电路还包括：
并联连接的晶体管的第二阵列，被耦合到所述反激电容器；
其中在启动期间，所述控制电路通过选择所述并联连接的晶体管的第二阵列的数目来调节所述电荷泵电路的所述电荷传递时间，所述并联连接的晶体管响应于对应的第二控制信号而可切换，其中所述并联连接的晶体管的第二阵列中的未被选择的晶体管保持关断；并且
其中所述第二控制信号的切换与所述驱动信号的断言同步出现。
15.根据权利要求12所述的电路，其中在启动期间，所述控制电路也通过选择所述并联连接的晶体管的第一阵列的所述数目来调节所述电荷泵电路的所述电荷传递时间，所述并联连接的晶体管响应于所述对应的第一控制信号而可切换。
16.一种方法，包括：
使用升压供电电压为驱动器电路供电；
将来自所述驱动器电路的驱动信号施加到电容性触摸面板的电容性感测线作为升压驱动信号；
将所感测的所述升压供电电压与阈值进行比较，并产生比较信号；
确定所述比较信号与所述驱动信号的脉冲宽度的比率；以及
调节产生所述升压供电电压的电荷泵电路的操作，以将所述比率驱动成与性能阈值相匹配。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述驱动信号是交流(AC)驱动信号，并且其中所述升压驱动信号是升压AC驱动信号。
18.根据权利要求16所述的方法，其中通过选择并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节所述电荷泵电路的操作，所述并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换，其中所述并联连接的晶体管的第一阵列中的未被选择的晶体管保持关断。
19.根据权利要求18所述的方法，在常规操作期间，通过选择所述并联连接的晶体管的第一阵列的所述数目来调节所述电荷泵电路的操作，所述并联连接的晶体管响应于所述对应的第一控制信号而可切换。
20.根据权利要求19所述的方法，其中在启动期间，通过选择并联连接的晶体管的第二阵列的数目来调节所述电荷泵电路的操作，所述并联连接的晶体管响应于对应的第二控制信号而可切换，其中所述并联连接的晶体管的第二阵列中的未被选择的晶体管保持关断。
21.一种电路，包括：
驱动器电路，被配置为将所接收的驱动信号施加到电容性触摸面板的电容性感测线作为升压驱动信号，所述驱动器电路由升压供电电压供电；
电荷泵电路，被配置为接收输入供电电压并输出所述升压供电电压；以及
控制电路，被配置为基于所述升压供电电压、阈值和所述驱动信号来调节所述电荷泵的操作。
22.根据权利要求21所述的电路，其中所述控制电路基于所述升压供电电压与所述阈值之间的比较以及基于所述驱动信号来调节所述电荷泵的操作。
23.根据权利要求22所述的电路，其中所述控制电路将所述升压供电电压与所述阈值进行比较以产生所述比较信号；并且其中所述控制电路基于所述比较信号的脉冲宽度与所述驱动信号的脉冲宽度的比率来调节所述电荷泵电路的操作。
24.根据权利要求21所述的电路，其中所接收的所述驱动信号是交流(AC)驱动信号；并且其中所述升压驱动信号是升压AC驱动信号。
25.根据权利要求21所述的电路，其中所述控制电路包括：
计数器电路，被配置为确定所述比较信号的所述脉冲宽度与所述驱动信号的所述脉冲宽度的所述比率；以及
控制电路，被配置为基于所述比率，生成用于所述电荷泵电路的驱动调节信号。
26.根据权利要求21所述的电路，其中所述电荷泵电路还包括：
并联连接的晶体管的第一阵列，被耦合到反激电容器；
其中所述控制电路通过选择所述并联连接的晶体管的第一阵列的数目来调节所述电荷泵电路的操作，所述并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换；并且
其中所述第一控制信号的切换与所述驱动信号同步出现。
27.一种方法，包括：
使用升压供电电压为驱动器电路供电；
将来自所述驱动器电路的驱动信号施加到电容性触摸面板的电容性感测线作为升压驱动信号；
将所感测到的所述升压供电电压与阈值进行比较，并产生比较信号；以及
基于所述比较信号的脉冲宽度与所述驱动信号的脉冲宽度的比率，调节产生所述升压供电电压的电荷泵电路的操作。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述电荷泵电路的操作通过选择并联连接的晶体管的第一阵列的数目而被调节，所述并联连接的晶体管响应于对应的第一控制信号而可切换。
29.根据权利要求28所述的方法，其中在常规操作期间，通过选择所述并联连接的晶体管的第一阵列的所述数目来调节所述电荷泵电路的操作，所述并联连接的晶体管响应于所述对应的第一控制信号而可切换。
30.根据权利要求29所述的方法，其中在启动期间，通过选择并联连接的晶体管的第二阵列的数目来调节所述电荷泵电路的操作，所述并联连接的晶体管响应于对应的第二控制信号而可切换。
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