CN111667857A - 基于电荷泵的负电压电路 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种基于电荷泵的负电压电路，所述负电压电路包括第一电荷泵电路和第二电荷泵电路。所述第一电荷泵电路被配置为：在启动模式下操作，并且基于第一电流执行第一电荷泵浦操作，以产生负电压。所述第二电荷泵电路被配置为：在所述启动模式之后的正常操作模式下操作，并且基于第二电流执行第二电荷泵浦操作，以产生负电压。所述第一电流大于所述第二电流，并且所述第一电荷泵浦操作的速度大于所述第二电荷泵浦操作的速度。

Description

基于电荷泵的负电压电路
本申请要求于2019年3月7日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0026174号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
以下公开涉及一种基于电荷泵的负电压电路。
背景技术
通常，射频(RF)开关装置需要可由负电压电路产生的负电压以改善隔离特性。作为示例，负电压电路可使用负电压电荷泵。
负电压电荷泵通常可包括反相器和充电电容器。在负电压电荷泵中，达到目标电压所需的时间和负载电流的幅值可由反相器的尺寸和充电电容器的尺寸确定。
作为示例，反相器的尺寸越大，可允许流动的电流越大。充电电容器的电容越大，可控制的电荷越多。由于这些原因，可通过增大充电电容器的电容和反相器的尺寸来更快地达到目标电压和加载大电流。
在根据现有技术的负电压电荷泵中，当电荷泵开始操作时和当输入功率高时需要加载较大的电流；否则，不需要加载较大的电流。
然而，如果在正常操作期间，负电压电荷泵被典型地设置为加载适合于早期阶段的较大电流，则可能消耗相当大量的功率。如果在早期阶段期间，负电压电荷泵被设置为加载适合于正常操作的较小电流，则初始加载时间可能增加。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的所选择的构思。本发明内容既不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种负电压电路包括第一电荷泵电路和第二电荷泵电路。所述第一电荷泵电路被配置为：在启动模式下操作，并且基于第一电流执行第一电荷泵浦操作，以产生负电压。所述第二电荷泵电路被配置为：在所述启动模式之后的正常操作模式下操作，并且基于第二电流执行第二电荷泵浦操作，以产生负电压。所述第一电流大于所述第二电流，并且所述第一电荷泵浦操作的速度大于所述第二电荷泵浦操作的速度。
所述负电压电路还可包括电源开关电路和信号开关电路。所述电源开关电路可被配置为选择性地使连接到所述第一电荷泵电路的第一电源端子和连接到所述第二电荷泵电路的第二电源端子中的一者与第一电源电压的端子彼此连接。所述信号开关电路可被配置为选择性地使连接到所述第一电荷泵电路的第一信号端子和连接到所述第二电荷泵电路的第二信号端子中的一者与驱动信号端子彼此连接。
所述第一电荷泵电路可包括第一反相器电路、第一输出开关电路和第一输出电容器电路。所述第一反相器电路可被配置为响应于通过所述信号开关电路输入的驱动信号而基于所述第一电流执行第一充电操作和第一放电操作。所述第一输出开关电路可被配置为响应于输入的所述驱动信号而将所述第一反相器电路的第一电容器节点选择性地连接到第二电源电压的端子和所述第一电荷泵电路的第一输出节点中的一者。所述第一输出电容器电路可连接在所述第一电荷泵电路的所述第一输出节点与地之间，以稳定所述第一电荷泵电路的所述第一输出节点处的负电压。
所述第二电荷泵电路可包括第二反相器电路、第二输出开关电路和第二输出电容器电路。所述第二反相器电路可被配置为响应于通过所述信号开关电路输入的驱动信号而基于所述第二电流执行第二充电操作和第二放电操作。所述第二输出开关电路可被配置为响应于所述驱动信号而将所述第二反相器电路的第二电容器节点选择性地连接到所述第二电源电压的所述端子和所述第二电荷泵电路的第二输出节点中的一者。所述第二输出电容器电路可连接在所述第二电荷泵电路的所述第二输出节点与地之间，以稳定所述第二电荷泵电路的所述第二输出节点处的负电压。
所述第一反相器电路可包括第一上开关元件、第一下开关元件和第一充电电容器。所述第一上开关元件可连接在所述电源开关电路的第一电源端子与第一中间节点之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行开关操作。所述第一下开关元件可连接在所述第一中间节点与所述第二电源电压的所述端子之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行与所述第一上开关元件互补的开关操作。所述第一充电电容器可连接在所述第一中间节点与所述第一电容器节点之间，并且被配置为在所述第一上开关元件处于导通状态时执行所述第一充电操作并且在所述第一下开关元件处于导通状态时执行所述第一放电操作。所述第二反相器电路可包括第二上开关元件、第二下开关元件和第二充电电容器。所述第二上开关元件可连接在所述电源开关电路的第二电源端子与第二中间节点之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行开关操作。所述第二下开关元件可连接在所述第二中间节点与所述第二电源电压的所述端子之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行与所述第二上开关元件互补的开关操作。所述第二充电电容器可连接在所述第二中间节点与所述第二电容器节点之间，并且被配置为在所述第二上开关元件处于导通状态时执行所述第二充电操作并且在所述第二下开关元件处于导通状态时执行所述第二放电操作。所述第一上开关元件的尺寸可大于所述第二上开关元件的尺寸。所述第一下开关元件的尺寸可大于所述第二下开关元件的尺寸。
所述第一输出开关电路可包括第一接地开关和第一输出开关。所述第一接地开关可连接在所述第一电容器节点与所述第二电源电压的所述端子之间，以在所述第一充电操作期间进入导通状态。所述第一输出开关可连接在所述第一电容器节点与所述第一输出节点之间，以在所述第一放电操作期间进入导通状态。所述第二输出开关电路可包括第二接地开关和第二输出开关。所述第二接地开关可连接在所述第二电容器节点与所述第二电源电压的所述端子之间，以在所述第二充电操作期间进入导通状态。所述第二输出开关可连接在所述第二电容器节点与所述第二输出节点之间，以在所述第二放电操作期间进入导通状态。
所述第一输出电容器电路可包括：第一负载电容器，连接在所述第一输出节点与地之间，以稳定所述第一输出节点处的负电压。所述第二输出电容器电路可包括：第二负载电容器，连接在所述第二输出节点与地之间，以稳定所述第二输出节点处的负电压。
所述第一上开关元件和所述第二上开关元件以及所述第一接地开关和所述第二接地开关中的每者可以是PMOS晶体管。所述第一下开关元件和所述第二下开关元件以及所述第一输出开关和所述第二输出开关中的每者可以是NMOS晶体管。
在另一总体方面，一种负电压电路包括第一电荷泵电路、第二电荷泵电路和操作模式控制电路。所述第一电荷泵电路被配置为：在启动模式下操作，并且基于第一电流执行第一电荷泵浦操作，以产生负电压。所述第二电荷泵电路被配置为：在所述启动模式之后的正常操作模式下操作，并且基于第二电流执行第二电荷泵浦操作，以产生负电压。所述操作模式控制电路被配置为基于输出端子处的负电压控制从所述第一电荷泵电路操作的所述启动模式到所述第二电荷泵电路操作的所述正常操作模式的切换。所述第一电流大于所述第二电流，并且所述第一电荷泵浦操作的速度大于所述第二电荷泵浦操作的速度。
所述负电压电路还可包括电源开关电路、信号开关电路和输出电路。所述电源开关电路可被配置为在所述操作模式控制电路的控制下选择性地使连接到所述第一电荷泵电路的第一电源端子和连接到所述第二电荷泵电路的第二电源端子中的一者与第一电源电压的端子彼此连接。所述信号开关电路可被配置为在所述操作模式控制电路的控制下选择性地使连接到所述第一电荷泵电路的第一信号端子和连接到所述第二电荷泵电路的第二信号端子中的一者与驱动信号端子彼此连接。所述输出电路可被配置为将来自所述第一电荷泵电路的负电压传输到输出端子，并且将来自所述第二电荷泵电路的负电压传输到输出端子。
所述第一电荷泵电路可包括第一反相器电路、第一输出开关电路和第一输出电容器电路。所述第一反相器电路可被配置为响应于通过所述信号开关电路输入的驱动信号而基于所述第一电流执行第一充电操作和第一放电操作。所述第一输出开关电路可被配置为响应于所述驱动信号而将所述第一反相器电路的第一电容器节点选择性地连接到第二电源电压的端子和所述第一电荷泵电路的第一输出节点中的一者。所述第一输出电容器电路可连接在所述第一电荷泵电路的所述第一输出节点与地之间，以稳定所述第一电荷泵电路的所述第一输出节点处的负电压。
所述第二电荷泵电路可包括第二反相器电路、第二输出开关电路和第二输出电容器电路。所述第二反相器电路可被配置为响应于通过所述信号开关电路输入的驱动信号而基于所述第二电流执行第二充电操作和第二放电操作。所述第二输出开关电路可被配置为响应于所述驱动信号而将所述第二反相器电路的第二电容器节点选择性地连接到所述第二电源电压的所述端子和所述第二电荷泵电路的第二输出节点中的一者。所述第二输出电容器电路可连接在所述第二电荷泵电路的所述第二输出节点与地之间，以稳定所述第二电荷泵电路的所述第二输出节点处的负电压。
所述第一反相器电路可包括第一上开关元件、第一下开关元件和第一充电电容器。所述第一上开关元件可连接在所述电源开关电路的第一电源端子与第一中间节点之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行开关操作。所述第一下开关元件可连接在所述第一中间节点与所述第二电源电压的所述端子之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行与所述第一上开关元件互补的开关操作。所述第一充电电容器可连接在所述第一中间节点与所述第一电容器节点之间，并且被配置为在所述第一上开关元件处于导通状态时执行所述第一充电操作并且在所述第一下开关元件处于导通状态时执行所述第一放电操作。所述第二反相器电路可包括第二上开关元件、第二下开关元件和第二充电电容器。所述第二上开关元件可连接在所述电源开关电路的第二电源端子与第二中间节点之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行开关操作。所述第二下开关元件可连接在所述第二中间节点与所述第二电源电压的所述端子之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行与所述第二上开关元件互补的开关操作。所述第二充电电容器可连接在所述第二中间节点与第二电容器节点之间，并且被配置为在所述第二上开关元件处于导通状态时执行所述第二充电操作并且在所述第二下开关元件处于导通状态时执行所述第二放电操作。所述第一上开关元件的尺寸可大于所述第二上开关元件的尺寸。所述第一下开关元件的尺寸可大于所述第二下开关元件的尺寸。
所述第一输出开关电路可包括第一接地开关和第一输出开关。所述第一接地开关可连接在所述第一电容器节点与所述第二电源电压的所述端子之间，以在所述第一充电操作期间进入导通状态。所述第一输出开关可连接在所述第一电容器节点与所述第一输出节点之间，以在所述第一放电操作期间进入导通状态。所述第二输出开关电路可包括第二接地开关和第二输出开关。所述第二接地开关可连接在所述第二电容器节点与所述第二电源电压的所述端子之间，以在所述第二充电操作期间进入导通状态。所述第二输出开关可连接在所述第二电容器节点与所述第二输出节点之间，以在所述第二放电操作期间进入导通状态。
所述第一输出电容器电路可包括：第一负载电容器，连接在所述第一输出节点与地之间，以稳定所述第一输出节点处的负电压。
所述第二输出电容器电路可包括：第二负载电容器，连接在所述第二输出节点与地之间，以稳定所述第二输出节点处的负电压。
所述操作模式控制电路可包括比较电路，所述比较电路被配置为产生用于控制从所述启动模式到所述正常操作模式的切换的控制信号。当所述负电压大于或等于第一参考电压时，所述控制信号可从低电平转变到高电平，并且当所述负电压小于或等于第二参考电压时，所述控制信号可从高电平转变到低电平。
在另一总体方面，一种负电压电路包括第一电荷泵电路和第二电荷泵电路。所述第一电荷泵电路在启动模式下操作，以基于第一电流执行第一电荷泵浦操作来向输出电路产生负电压。所述第二电荷泵电路在正常操作模式下操作，以基于第二电流执行第二电荷泵浦操作来向所述输出电路产生负电压。所述第一电流大于所述第二电流，并且所述第一电荷泵浦操作的速度大于所述第二电荷泵浦操作的速度。
通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1示出了负电压电路的示例。
图2示出了负电压电路的示例。
图3示出了第一电荷泵电路的示例。
图4示出了第二电荷泵电路的示例。
图5示出了操作模式控制电路的示例。
图6是图5中的操作模式控制电路的控制信号的时序图的示例。
图7是启动模式和正常操作模式的示意性示图的示例。
图8是负电压电路的针对图7的启动模式的操作时序图的示例。
图9是负电压电路的针对图7的正常操作模式的操作时序图的示例。
图10是负电压电路的应用的示意性示图的示例。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明及便利起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种变化、修改及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可对在此描述的操作的顺序做出在理解本申请的公开内容后将是显而易见的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略本领域已知的特征的描述。
在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅仅是为了示出在理解本申请的公开内容后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或直接“结合到”另一元件，或者它们之间可存在一个或更多个其它元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，它们之间可不存在其它元件。
如在此所使用的，术语“和/或”包括相关所列项的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。
尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所提及的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分还可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并且将不被用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
在此描述的示例的特征可以按照在理解本申请的公开内容后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种配置，但是在理解本申请的公开内容后将是显而易见的其他配置也是可行的。
图1示出了负电压电路的示例，并且图2示出了负电压电路的示例。
参照图1和图2，根据示例的负电压电路可包括第一电荷泵电路310和第二电荷泵电路320。
第一电荷泵电路310可在启动模式期间操作，并且可使用第一电流I1执行第一电荷泵浦，以产生负电压。
第二电荷泵电路320可在启动模式之后的正常操作模式期间操作，并且可使用与第一电流I1不同的第二电流I2执行第二电荷泵浦，以产生负电压。
按照第一电荷泵电路310的第一电荷泵浦速度比第二电荷泵电路320的第二电荷泵浦速度大的方式，第一电流I1可以是比第二电流I2大的电流。作为示例，当第一电流I1比第二电流I2大时，在启动模式下，充电和放电可以以较高的速度执行。
负电压电路还可包括电源开关电路100、信号开关电路200和输出电路400。
电源开关电路100可使连接到第一电荷泵电路310的第一电源端子T11和连接到第二电荷泵电路320的第二电源端子T12中的一者与第一电源电压VDD的端子TC1彼此连接。
作为示例，在启动模式下，电源开关电路100可将第一电源电压VDD的端子TC1连接到第一电源端子T11，以将第一电源电压VDD供应到第一电荷泵电路310。作为示例，在正常操作模式下，电源开关电路100可将第一电源电压的端子TC1连接到第二电源端子T12，以将第一电源电压VDD供应到第二电荷泵电路320。
信号开关电路200可使连接到第一电荷泵电路310的第一信号端子T21和连接到第二电荷泵电路320的第二信号端子T22中的一者与驱动信号(SPWM)端子TC2彼此连接。例如，驱动信号SPWM可以是重复高电平和低电平的脉冲信号、PWM信号和振荡信号中的任意一种。在下文中，为了易于描述，将PWM信号描述为驱动信号SPWM。
作为示例，在启动模式下，信号开关电路200可将驱动信号(SPWM)端子TC2连接到第一信号端子T21，以将驱动信号SPWM提供给第一电荷泵电路310。作为示例，在正常操作模式下，信号开关电路200可将驱动信号(SPWM)端子连接到第二信号端子T22，以将驱动信号SPWM提供给第二电荷泵电路320。
输出电路400可将来自第一电荷泵电路310的负电压传输到输出端子OUT，并且可将来自第二电荷泵电路320的负电压传输到输出端子OUT。
作为示例，输出电路400可包括第一二极管D1和第二二极管D2。
第一二极管D1可包括：阴极端子，连接到第一电荷泵电路310的第一输出节点Nout1；以及阳极端子，连接到输出端子OUT。因此，第一二极管D1可将来自第一电荷泵电路310的负电压传输到输出端子OUT。
第二二极管D2可包括：阴极端子，连接到第二电荷泵电路320的第二输出节点Nout2；以及阳极端子，连接到输出端子OUT。因此，第二二极管D2可将来自第二电荷泵电路320的负电压传输到输出端子OUT。
在示例中，第一电荷泵电路310可以是使用相对大的第一电流的相对高功率和高速的电荷泵电路，并且第二电荷泵电路320可以是使用比第一电流小的第二电流的相对低功率和低速的电荷泵电路。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明及便利起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
参照图2，负电压电路还可包括操作模式控制电路500。
操作模式控制电路500可基于输出端子OUT处的负电压VNEG产生控制信号SC，并且可通过使用控制信号SC来控制从第一电荷泵电路310操作的启动模式到第二电荷泵电路320操作的正常操作模式的切换。
作为示例，在输出端子OUT的负电压VNEG大于参考电压的情况下，当初始操作启动时，操作模式控制电路500可产生具有用于保持被设置为默认模式的启动模式的电压电平(例如，低电平)的控制信号SC。然后，操作模式控制电路500可将控制信号输出到电源开关电路100和信号开关电路200。
在输出端子OUT处的负电压小于参考电压的情况下，操作模式控制电路500可产生具有用于从启动模式到正常操作模式的模式切换的电压电平(例如，高电平)的控制信号SC。然后，操作模式控制电路500可将控制信号SC输出到电源开关电路100和信号开关电路200。
例如，控制信号SC可具有用于保持启动模式的低电压电平，并且可具有用于从启动模式到正常操作模式(反之亦然)的模式切换的高电压电平。
图3示出了第一电荷泵电路的示例。
参照图3，第一电荷泵电路310可包括第一反相器电路311、第一输出开关电路313和第一输出电容器电路315。
第一反相器电路311可基于通过信号开关电路200输入的驱动信号SPWM而使用第一电流I1执行第一充电操作和第一放电操作。
第一输出开关电路313可将第一反相器电路311的第一电容器节点N12选择性地连接到第二操作电压或第二电源电压(VSS)端子和第一电荷泵电路310的第一输出节点Nout1中的一者。
第一输出电容器电路315可连接在第一电荷泵电路310的第一输出节点Nout1与地之间，以稳定第一电荷泵电路310的第一输出节点Nout1处的负电压VNEG。
作为示例，第一反相器电路311可包括第一上开关元件MP11、第一下开关元件MN11、第一充电电容器C10。
第一上开关元件MP11连接在电源开关电路100的第一电源端子T11与第一中间节点N11之间，并且可基于驱动信号SPWM执行开关操作(导通状态或截止状态)。
第一下开关元件MN11可连接在第一中间节点N11与第二电源电压VSS的端子之间，并且可执行与第一上开关元件MP11互补的开关操作(导通状态或截止状态)。
第一充电电容器C10可连接在第一中间节点N11与第一电容器节点N12之间。
第一输出开关电路313可包括第一接地开关MP12和第一输出开关MN12。
第一接地开关MP12可连接在第一电容器节点N12与第二操作电压VSS的端子之间，以在第一充电操作期间进入导通状态。
第一输出开关MN12可连接在第一电容器节点N12与第一输出节点Nout1之间，以在第一放电操作期间进入导通状态。
例如，当第一上开关元件MP11和第一接地开关MP12处于导通状态时，可执行第一充电操作，当第一下开关元件MN11和第一输出开关MN12处于导通状态时，可执行第一放电操作。
第一输出电容器电路315可包括第一负载电容器Cout1。第一负载电容器Cout1可连接在第一输出节点Nout1与地之间，以稳定第一输出节点Nout1处的负电压VNEG。
图4示出了第二电荷泵电路的示例。
参照图4，第二电荷泵电路320可包括第二反相器电路321、第二输出开关电路323和第二输出电容器电路325。
第二反相器电路321可基于通过信号开关电路200输入的驱动信号SPWM而使用第二电流I2执行第二充电操作和第二放电操作。
第二输出开关电路323可基于驱动信号SPWM而将第二反相器电路321的第二电容器节点N22选择性地连接到第二操作电压(VSS)端子和第二电荷泵电路320的第二输出节点Nout2中的一者。
第二输出电容器电路325可连接在第二电荷泵电路320的第二输出节点Nout2与地之间，以稳定第二电荷泵电路320的第二输出节点Nout2处的负电压VNEG。
作为示例，第二反相器电路321可包括第二上开关元件MP21、第二下开关元件MN21和第二充电电容器C20。
第二上开关元件MP21可连接在电源开关电路100的第二电源端子T12与第二中间节点N21之间，并且可基于驱动信号SPWM执行开关操作。
第二下开关元件MN21可连接在第二中间节点N21与第二电源电压VSS的端子之间，并且可基于驱动信号SPWM执行与第二上开关元件MP21互补的开关操作。
第二充电电容器C20可连接在第二中间节点N21与第二电容器节点N22之间。
参照图3和图4，在启动模式下操作的第一上开关元件MP11的尺寸可比在正常操作模式下操作的第二上开关元件MP21的尺寸大。在启动模式下操作的第一下开关元件MN11的尺寸可比在正常操作模式下操作的第二下开关元件MN21的尺寸大。
第二输出开关电路323可包括第二接地开关MP22和第二输出开关MN22。
第二接地开关MP22可连接在第二电容器节点N22与第二操作电压VSS的端子之间，以在第二充电操作期间进入导通状态。
第二输出开关MN22可连接在第二电容器节点N22与第二输出节点Nout2之间，以在第二放电操作期间进入导通状态。
例如，当第二上开关元件MP21和第二接地开关MP22处于导通状态下时，可执行第二充电操作，当第二下开关元件MN21和第二输出开关MN22处于导通状态下时，可执行第二放电操作。
第二输出电容器电路325可包括第二负载电容器Cout2。第二负载电容器Cout2可连接在第二输出节点Nout2与地之间，以稳定第二输出节点Nout2处的负电压VNEG。
在图3和图4中，例如，第一上开关元件MP11和第二上开关元件MP21以及第一接地开关MP12和第二接地开关MP22中的每者可以是PMOS晶体管，并且第一下开关元件MN11和第二下开关元件MN21以及第一输出开关MN12和第二输出开关MN22中的每者可以是NMOS晶体管。
作为另一示例，第一输出开关MN12和第二输出开关MN22以及第一接地开关MP12和第二接地开关MP22中的每者可包括二极管，而不是MOS晶体管。
图5示出了操作模式控制电路的示例，图6是图5中的操作模式控制电路的控制信号的时序图的示例。
参照图5和图6，作为示例，操作模式控制电路500可包括比较电路510。
当负电压VNEG大于或等于第一参考电压Vref1时，比较电路510可输出从低电平转变到高电平的控制信号，以控制从启动模式到正常操作模式的切换。可选地，当负电压VNEG小于或等于第二参考电压Vref2时，比较电路510可输出从高电平转变到低电平的控制信号。例如，第一参考电压Vref1可以是比第二参考电压Vref2大的电压。
作为示例，控制信号SC的低至高的转变是基于第一参考电压Vref1的，并且控制信号SC的高至低的转变是基于第二参考电压Vref2的。因此，比较电路510可用作迟滞比较器。
图7是启动模式和正常操作模式的示意性示图的示例。
参照图7，在示例中，负电压电路可在初始驱动时执行启动模式，并且然后可执行正常操作模式。
参照图6和图7，当负电压VNEG小于第一参考电压Vref1时，执行启动模式，当负电压VNEG大于或等于第一参考电压Vref1时，执行正常操作模式。
图8是负电压电路的针对图7的启动模式的操作时序图的示例，图9是负电压电路的针对图7的正常操作模式的操作时序图的示例。
在下文中，将参照图7和图8描述负电压电路的针对启动模式的操作。
作为示例，驱动信号SPWM可以是重复高电平和低电平的方波。第一上开关元件MP11和第一下开关元件MN11可基于驱动信号SPWM而反复地进入导通状态和截止状态。
作为示例，第一充电电容器C10的左侧电压C10(L)(第一中间节点N11处的电压)在充电操作期间可从零伏特(0V)上升到2.5V，并且在放电操作期间可从2.5V下降到0V。作为示例，可由第一电流I1(相对高的电流)在短的时间段内执行从0V到+2.5V的充电。
作为示例，第一充电电容器C10的右侧电压C10(R)(第一输出节点Nout1处的电压)在第一充电操作期间可从-2.5V上升到0V，并且在第一放电操作期间可从0V下降到-2.5V。作为示例，可由第三电流I3(相对高的电流)在短的时间段内执行从0V到-2.5V的放电。
根据驱动信号SPWM，第一下开关元件MN11可在第一充电操作期间进入截止状态(断开状态)，并且可在第一放电操作期间进入导通状态(接通状态)。根据驱动信号SPWM，第一上开关元件MP11可在第一充电操作期间进入导通状态(接地状态)并且可在第一放电操作期间进入截止状态(断开状态)。
根据驱动信号SPWM，第一输出开关MN12可在第一充电操作期间进入截止状态(断开状态)，并且可在第一放电操作期间进入导通状态(接通状态)。根据驱动信号SPWM，第一接地开关MP12可在第一充电操作期间进入导通状态(接地状态)并且可在第一放电操作期间进入截止状态(断开状态)。
结果，第一负载电容器Cout1的电压可快速地从0V切换到-2.5V的负电压。
参照图9的负电压电路的针对正常操作模式的操作与对参照图8的操作的描述除了以下差异之外相同。
现将描述图8与图9之间的差异。在启动模式下的第一充电电容器C10的左侧电压C10(L)和右侧电压C10(R)中的每者的上升速度比在正常操作模式下的第二充电电容器C20的左侧电压C20(L)和右侧电压C20(R)中的每者的上升速度快(例如，两倍快)。
此外，在启动模式下的第一充电电容器C10的左侧电压C10(L)和右侧电压C10(R)中的每者的下降速度比在正常操作模式下的第二充电电容器C20的左侧电压C20(L)和右侧电压C20(R)中的每者的下降速度快(例如，两倍快)。
因此，输出端子处的电压在启动模式下可更快地达到负电压，然后可执行正常操作模式以允许保持负电压。
图10是负电压电路的应用的示意性示图的示例。
参照图10，在示例中，负电压电路可应用于射频开关装置10。
射频开关装置10可包括：射频电路12，被配置为切换射频信号；控制电路14，被配置为控制正电压VPOS和负电压VNEG的供应；正电压电路16，被配置为产生正电压VPOS；以及根据本公开的负电压电路18。
图10仅示出了应用负电压电路18的示例，但不限于此。
如上所述，根据示例，通过使用彼此不同的电荷泵浦能力而可在初始启动模式下供应相对高的电流并且可在正常操作模式下供应比在启动模式下的电流相对低的电流。因此，可实现快速启动，并且可在正常操作模式下降低功耗。结果，可减少启动模式的时间以更快地达到正常操作模式。
虽然本公开包括具体示例，但在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可在这些示例中作出形式和细节上的各种改变。在此描述的示例将仅被理解为描述性意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合和/或通过其他组件或它们的等同物替换或补充描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围之内的全部变化将被解释为包括在本公开中。

Claims (20)

1.一种负电压电路，包括：
第一电荷泵电路，被配置为：在启动模式下操作，并且基于第一电流执行第一电荷泵浦操作，以产生负电压；以及
第二电荷泵电路，被配置为：在所述启动模式之后的正常操作模式下操作，并且基于第二电流执行第二电荷泵浦操作，以产生负电压，
其中，所述第一电流大于所述第二电流，并且所述第一电荷泵浦操作的速度大于所述第二电荷泵浦操作的速度。
2.根据权利要求1所述的负电压电路，还包括：
电源开关电路，被配置为选择性地使连接到所述第一电荷泵电路的第一电源端子和连接到所述第二电荷泵电路的第二电源端子中的一者与第一电源电压的端子彼此连接；以及
信号开关电路，被配置为选择性地使连接到所述第一电荷泵电路的第一信号端子和连接到所述第二电荷泵电路的第二信号端子中的一者与驱动信号端子彼此连接。
3.根据权利要求2所述的负电压电路，其中，所述第一电荷泵电路包括：
第一反相器电路，被配置为响应于通过所述信号开关电路输入的驱动信号而基于所述第一电流执行第一充电操作和第一放电操作；
第一输出开关电路，被配置为响应于输入的所述驱动信号而将所述第一反相器电路的第一电容器节点选择性地连接到第二电源电压的端子和所述第一电荷泵电路的第一输出节点中的一者；以及
第一输出电容器电路，连接在所述第一电荷泵电路的所述第一输出节点与地之间，以稳定所述第一电荷泵电路的所述第一输出节点处的负电压。
4.根据权利要求3所述的负电压电路，其中，所述第二电荷泵电路包括：
第二反相器电路，被配置为响应于通过所述信号开关电路输入的驱动信号而基于所述第二电流执行第二充电操作和第二放电操作；
第二输出开关电路，被配置为响应于所述驱动信号而将所述第二反相器电路的第二电容器节点选择性地连接到所述第二电源电压的所述端子和所述第二电荷泵电路的第二输出节点中的一者；以及
第二输出电容器电路，连接在所述第二电荷泵电路的所述第二输出节点与地之间，以稳定所述第二电荷泵电路的所述第二输出节点处的负电压。
5.根据权利要求4所述的负电压电路，其中，所述第一反相器电路包括：
第一上开关元件，连接在所述电源开关电路的第一电源端子与第一中间节点之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行开关操作；
第一下开关元件，连接在所述第一中间节点与所述第二电源电压的所述端子之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行与所述第一上开关元件互补的开关操作；以及
第一充电电容器，连接在所述第一中间节点与所述第一电容器节点之间，并且被配置为在所述第一上开关元件处于导通状态时执行所述第一充电操作并且在所述第一下开关元件处于导通状态时执行所述第一放电操作，
所述第二反相器电路包括：
第二上开关元件，连接在所述电源开关电路的第二电源端子与第二中间节点之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行开关操作；
第二下开关元件，连接在所述第二中间节点与所述第二电源电压的所述端子之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行与所述第二上开关元件互补的开关操作；以及
第二充电电容器，连接在所述第二中间节点与所述第二电容器节点之间，并且被配置为在所述第二上开关元件处于导通状态时执行所述第二充电操作并且在所述第二下开关元件处于导通状态时执行所述第二放电操作，
所述第一上开关元件的尺寸大于所述第二上开关元件的尺寸，并且
所述第一下开关元件的尺寸大于所述第二下开关元件的尺寸。
6.根据权利要求5所述的负电压电路，其中，所述第一输出开关电路包括：
第一接地开关，连接在所述第一电容器节点与所述第二电源电压的所述端子之间，以在所述第一充电操作期间进入导通状态；以及
第一输出开关，连接在所述第一电容器节点与所述第一输出节点之间，以在所述第一放电操作期间进入导通状态；并且
所述第二输出开关电路包括：
第二接地开关，连接在所述第二电容器节点与所述第二电源电压的所述端子之间，以在所述第二充电操作期间进入导通状态；以及
第二输出开关，连接在所述第二电容器节点与所述第二输出节点之间，以在所述第二放电操作期间进入导通状态。
7.根据权利要求6所述的负电压电路，其中，所述第一输出电容器电路包括：
第一负载电容器，连接在所述第一输出节点与地之间，以稳定所述第一输出节点处的负电压，并且
所述第二输出电容器电路包括：第二负载电容器，连接在所述第二输出节点与地之间，以稳定所述第二输出节点处的负电压。
8.根据权利要求7所述的负电压电路，其中，所述第一上开关元件和所述第二上开关元件以及所述第一接地开关和所述第二接地开关中的每者是PMOS晶体管，并且
所述第一下开关元件和所述第二下开关元件以及所述第一输出开关和所述第二输出开关中的每者是NMOS晶体管。
9.一种负电压电路，包括：
第一电荷泵电路，被配置为：在启动模式下操作，并且基于第一电流执行第一电荷泵浦操作，以产生负电压；
第二电荷泵电路，被配置为：在所述启动模式之后的正常操作模式下操作，并且基于第二电流执行第二电荷泵浦操作，以产生负电压；以及
操作模式控制电路，被配置为基于输出端子处的负电压控制从所述第一电荷泵电路操作的所述启动模式到所述第二电荷泵电路操作的所述正常操作模式的切换，
其中，所述第一电流大于所述第二电流，并且所述第一电荷泵浦操作的速度大于所述第二电荷泵浦操作的速度。
10.根据权利要求9所述的负电压电路，还包括：
电源开关电路，被配置为在所述操作模式控制电路的控制下选择性地使连接到所述第一电荷泵电路的第一电源端子和连接到所述第二电荷泵电路的第二电源端子中的一者与第一电源电压的端子彼此连接；
信号开关电路，被配置为在所述操作模式控制电路的控制下选择性地使连接到所述第一电荷泵电路的第一信号端子和连接到所述第二电荷泵电路的第二信号端子中的一者与驱动信号端子彼此连接；以及
输出电路，被配置为将来自所述第一电荷泵电路的负电压传输到输出端子，并且将来自所述第二电荷泵电路的负电压传输到输出端子。
11.根据权利要求10所述的负电压电路，其中，所述第一电荷泵电路包括：
第一反相器电路，被配置为响应于通过所述信号开关电路输入的驱动信号而基于所述第一电流执行第一充电操作和第一放电操作；
第一输出开关电路，被配置为响应于所述驱动信号而将所述第一反相器电路的第一电容器节点选择性地连接到第二电源电压的端子和所述第一电荷泵电路的第一输出节点中的一者；以及
第一输出电容器电路，连接在所述第一电荷泵电路的所述第一输出节点与地之间，以稳定所述第一电荷泵电路的所述第一输出节点处的负电压。
12.根据权利要求11所述的负电压电路，其中，所述第二电荷泵电路包括：
第二反相器电路，被配置为响应于通过所述信号开关电路输入的驱动信号而基于所述第二电流执行第二充电操作和第二放电操作；
第二输出开关电路，被配置为响应于所述驱动信号而将所述第二反相器电路的第二电容器节点选择性地连接到所述第二电源电压的所述端子和所述第二电荷泵电路的第二输出节点中的一者；以及
第二输出电容器电路，连接在所述第二电荷泵电路的所述第二输出节点与地之间，以稳定所述第二电荷泵电路的所述第二输出节点处的负电压。
13.根据权利要求12所述的负电压电路，其中，所述第一反相器电路包括：
第一上开关元件，连接在所述电源开关电路的第一电源端子与第一中间节点之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行开关操作；
第一下开关元件，连接在所述第一中间节点与所述第二电源电压的所述端子之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行与所述第一上开关元件互补的开关操作；以及
第一充电电容器，连接在所述第一中间节点与所述第一电容器节点之间，并且被配置为在所述第一上开关元件处于导通状态时执行所述第一充电操作并且在所述第一下开关元件处于导通状态时执行所述第一放电操作，
所述第二反相器电路包括：
第二上开关元件，连接在所述电源开关电路的第二电源端子与第二中间节点之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行开关操作；
第二下开关元件，连接在所述第二中间节点与所述第二电源电压的所述端子之间，并且被配置为响应于所述驱动信号而执行与所述第二上开关元件互补的开关操作；以及
第二充电电容器，连接在所述第二中间节点与第二电容器节点之间，并且被配置为在所述第二上开关元件处于导通状态时执行所述第二充电操作并且在所述第二下开关元件处于导通状态时执行所述第二放电操作，
所述第一上开关元件的尺寸大于所述第二上开关元件的尺寸，并且
所述第一下开关元件的尺寸大于所述第二下开关元件的尺寸。
14.根据权利要求13所述的负电压电路，其中，所述第一输出开关电路包括：
第一接地开关，连接在所述第一电容器节点与所述第二电源电压的所述端子之间，以在所述第一充电操作期间进入导通状态；以及
第一输出开关，连接在所述第一电容器节点与所述第一输出节点之间，以在所述第一放电操作期间进入导通状态；并且
所述第二输出开关电路包括：
第二接地开关，连接在所述第二电容器节点与所述第二电源电压的所述端子之间，以在所述第二充电操作期间进入导通状态；以及
第二输出开关，连接在所述第二电容器节点与所述第二输出节点之间，以在所述第二放电操作期间进入导通状态。
15.根据权利要求14所述的负电压电路，其中，所述第一输出电容器电路包括：
第一负载电容器，连接在所述第一输出节点与地之间，以稳定所述第一输出节点处的负电压，并且
所述第二输出电容器电路包括：第二负载电容器，连接在所述第二输出节点与地之间，以稳定所述第二输出节点处的负电压。
16.根据权利要求15所述的负电压电路，其中，所述操作模式控制电路包括：
比较电路，被配置为产生用于控制从所述启动模式到所述正常操作模式的切换的控制信号，
其中，当所述负电压大于或等于第一参考电压时，所述控制信号从低电平转变到高电平，并且当所述负电压小于或等于第二参考电压时，所述控制信号从高电平转变到低电平。
17.一种负电压电路，包括：
第一电荷泵电路，在启动模式下操作，以基于第一电流执行第一电荷泵浦操作来向输出电路产生负电压；以及
第二电荷泵电路，在正常操作模式下操作，以基于第二电流执行第二电荷泵浦操作来向所述输出电路产生负电压，
其中，所述第一电流大于所述第二电流，并且所述第一电荷泵浦操作的速度大于所述第二电荷泵浦操作的速度。
18.根据权利要求17所述的负电压电路，还包括：
电源开关电路，选择性地将所述第一电荷泵电路和所述第二电荷泵电路中的一者与第一电源电压的端子连接；以及
信号开关电路，选择性地将所述第一电荷泵电路和所述第二电荷泵电路中的一者与驱动信号端子连接。
19.根据权利要求18所述的负电压电路，其中，所述第一电荷泵电路包括：
第一反相器电路，被配置为响应于通过所述信号开关电路输入的驱动信号而基于所述第一电流执行第一充电操作和第一放电操作；
第一输出开关电路，被配置为响应于输入的所述驱动信号而将所述第一反相器电路的第一电容器节点选择性地连接到第二电源电压的端子和所述第一电荷泵电路的第一输出节点中的一者；以及
第一输出电容器电路，连接在所述第一电荷泵电路的所述第一输出节点与地之间，以稳定所述第一电荷泵电路的所述第一输出节点处的负电压。
20.根据权利要求19所述的负电压电路，其中，所述第二电荷泵电路包括：
第二反相器电路，被配置为响应于通过所述信号开关电路输入的驱动信号而基于所述第二电流执行第二充电操作和第二放电操作；
第二输出开关电路，被配置为响应于所述驱动信号而将所述第二反相器电路的第二电容器节点选择性地连接到所述第二电源电压的所述端子和所述第二电荷泵电路的第二输出节点中的一者；以及
第二输出电容器电路，连接在所述第二电荷泵电路的所述第二输出节点与地之间，以稳定所述第二电荷泵电路的所述第二输出节点处的负电压。
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