CN209767385U - 一种电荷泵高速检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电荷泵高速检测电路，包括时序控制电路、电荷转移电路、比较器，还包括固定电容、可调电容和第一、三、四、六开关；时序控制电路输出时序控制信号至电荷转移电路，电荷转移电路的输出端通过第六开关与固定电容的一端连接；固定电容的另一端与可调电容的一端连接，可调电容另一端接地，固定电容的两端分别经第一、第三开关接地；固定电容与可调电容的公共端经第四开关接比较器的参考电压引脚；比较器采集第四开关输出的电压值，与参考电压比较，输出比较结果至时序控制电路，时序控制电路控制电荷泵的启闭。本实用新型节省了功耗，电容形式的检测方式，速度更快，纹波更小。
Description
技术领域
本实用新型涉及电荷泵技术领域，特别是指一种电荷泵高速检测电路。
背景技术
电荷泵电路由于具有升压和降压的特点，广泛被应用于液晶显示屏的驱动电路中。一般为了节省芯片成本，芯片只会外接一个3v左右的主电源。而显示屏的驱动电路，由于要驱动TFT(薄膜晶体管)的栅极并进行数据传输，需要栅极驱动电路(gate电路)和源极驱动电路(source和gamma电路)，为了保证较好的显示画面，一般数据的范围会比较宽，3v的电源是不够的。所以需要电荷泵电路，给gate电路提供±12V左右的电源电压，同时给source和gamma电路提供±6V左右的电源电压。而且为了继续降低成本，甚至电荷泵的充放电电容(fly cap)和稳压电容，都会内置在芯片中。
针对以上的应用环境，对于内置电容的电荷泵，由于fly cap电容和稳压电容都不可能做的很大，所以对于检测电路，能够快速的检测到电压的变化，以减小纹波增强驱动能力，变得十分重要。
现有电荷泵的检测电路如图1所示：包含时序控制电路，电荷转移电路，以及电压检测电路。其中电压检测电路包含比较器，参考电压，以及电阻串分压。电阻串分压结构通过把电荷泵的输出电压，分压反馈到比较器的一端，与参考电压(VREF)进行比较。如果分压的值大于参考电压，比较器输出0，反馈到时序控制电路。时序控制电路会做相应的改变，可以把时钟停掉，或者通过控制减少电荷泵的开关管，或减小电荷泵输入电压的值，使得电荷泵的输出在一个稳定的电压。
这种电路的主要缺点是：电阻分压，电路要消耗固定的电流，如果电荷泵的速度在50-100Mhz的时候，比较器为了快速响应，减小输出电压纹波，电阻串就要做得特别小，当输出电压一定的时候，电流就比较大，功耗就会很大。而且只要电荷泵工作，这个功耗就是固定要消耗的。另外，电荷泵电压经过一个RC滤波，会使得输出的分压VREFN比较平缓，比较器就很难检测出输出的变化，导致电荷泵的输出电压纹波比较大。这对于触摸芯片做全驱的功能是很不利的。
实用新型内容
本实用新型提出一种电荷泵高速检测电路，没有电阻的直流消耗，直接节省了功耗，电容两端的电荷保持不变的特性，输出到比较器负端的电压VREFN 可以准确的代表VOUT的变化。因此电容形式的检测方式，速度更快，纹波更小。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种电荷泵高速检测电路，包括时序控制电路、电荷转移电路、比较器，还包括固定电容、可调电容和第一、三、四、六开关；所述时序控制电路输出时序控制信号至所述电荷转移电路，所述电荷转移电路的输出端通过第六开关与所述固定电容的一端连接；所述固定电容的另一端与所述可调电容的一端连接，所述可调电容另一端接地，所述固定电容的两端分别经第一、第三开关接地；所述固定电容与所述可调电容的公共端经第四开关接比较器的参考电压引脚；所述比较器采集第四开关输出的电压值，与参考电压比较，输出比较结果至所述时序控制电路，所述时序控制电路控制所述电荷转移电路的启闭。
优选的，还包括第二开关和第五开关，所述第五开关分别与所述可调电容的一端和固定电容的另一端连接；所述第二开关的一端与所述固定电容的另一端连接，其另一端接地。
优选的，所述固定电容由一个电容值固定的电容构成或者由若干电容并联构成。
优选的，所述可调电容由一个电容值可调的电容构成或者由电容C2-C6并联构成，电容C2-C5支路分别设有开关adj0-adj3，通过调整开关adj0-adj3的启闭来调整电容值。
优选的，所述开关adj0-adj3连接有寄存器，所述寄存器控制所述开关adj0- adj3的开关。
优选的，所述第一-第六开关连接开关控制器，所述开关控制器控制所述第一-第六开关的启闭。
优选的，所述第一-第六开关为电磁继电器，所述开关控制器为单片机。
本实用新型的有益效果在于：
1、没有电阻的直流消耗，直接节省了功耗。
2、电容两端的电荷保持不变的特性，输出到比较器负端的电压VREFN可以准确的代表VOUT的变化。因此电容形式的检测方式，速度更快，纹波更小。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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为现有技术中电荷泵的电路图；
图2为本实用新型一种电荷泵高速检测电路实施例一的电路图；
图3为本实用新型一种电荷泵高速检测电路实施例二的电路图；
图4为时序控制电路的输出电压的时序图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
如图2所示，本实用新型提出了一种电荷泵高速检测电路，包括时序控制电路、电荷转移电路、比较器，还包括固定电容、可调电容和第一、三、四、六开关；时序控制电路输出时序控制信号至电荷转移电路，电荷转移电路的输出端通过第六开关与固定电容的一端连接；固定电容的另一端与可调电容的一端连接，可调电容另一端接地，固定电容的两端分别经第一、第三开关接地；固定电容与可调电容的公共端经第四开关接比较器的参考电压引脚；比较器采集第四开关输出的电压值，与参考电压比较，输出比较结果至时序控制电路，时序控制电路控制电荷转移电路的启闭。
固定电容由一个电容值固定的电容构成或者由若干电容并联构成。可调电容由一个电容值可调的电容构成或者由电容C2-C6并联构成，电容C2-C5支路分别设有开关adj0-adj3，通过调整开关adj0-adj3的启闭来调整电容值。开关 adj0/adj1/adj2/adj3是电荷泵输出电压值调整开关，可以调整输出电压的范围。
第一和第三开关同时启闭，当第一、第三开关关闭时，第四和第六开关打开，当第一、第三开关打开时，第四和第六开关关闭。
实施例二
如图3所示，本实用新型还提出了另一种实施例的电荷泵高速检测电路，与实施一的区别在于开关的数量和位置。还包括第二开关和第五开关，所述第五开关分别与所述可调电容的一端和固定电容的另一端连接；所述第二开关的一端与所述固定电容的另一端连接，其另一端接地。第一、第二、第三开关同时启闭，当第一、第二、第三开关关闭时，第四、第五、第六开关打开；当第一、第二、第三开关打开时，第四、第五、第六开关关闭。
上述两个实施例中，开关adj0-adj3连接有寄存器，所述寄存器控制所述开关adj0-adj3的开关。第一-第六开关连接开关控制器，所述开关控制器控制所述第一-第六开关的启闭。所述第一-第六开关为电磁继电器，所述开关控制器为单片机。寄存器或单片机控制开关adj0-adj3或电磁继电器开关的电路连接为现有技术，不再赘述。
上述两个实施例电路的工作原理如下：假设图中开关旁边标注T1的是在 T1时刻导通，图中开关旁边标注T2的是在T2时刻导通。其中T1与T2如图3中的两个时钟的不同时刻。在TI时刻开关SW1和SW2(SW1/SW2/SW3)导通，此时，电容C7和电容C1的两端同时接地，把电容上面存的电荷释放掉。在T2时刻开关SW3(SW4/SW5/SW6)导通，此时电容C1的右侧接电位VOUT，左侧与C7的上极板相连，并且连接到比较器的输入端VREFN。此时VREFN 的电压值由以下公式给出：
VREFN＝C1/(C1+C7)*VOUT
其中，C1是固定的电容。通过调整C7的电容值，就可以调整输出的电压 VREFN。在整个电荷泵的环路中，比较器会在T2时刻即SW4关闭的时刻，对 VREFN电压采样，在T1时刻完成参考电压VREF与VREFN的比较。如果VREF 大于VREFN比较器输出高电平，电荷泵主体电路继续工作，如果VREF小于 VREFN比较器输出低电平，电荷泵主体电路会暂时停止工作。但是检测电路会一直检测，一但VOUT由于带负载的原因被拉低的时候，就会检测出VREF电压高于VREFN电压。就会开启电荷泵的主体电路，继续工作。
如图4所示，其为时序控制电路的输出电压的时序图，T1和T2的单位为秒。
本实用新型的有益效果在于：
1、没有电阻的直流消耗，直接节省了功耗。
2、电容两端的电荷保持不变的特性，输出到比较器负端的电压VREFN可以准确的代表VOUT的变化。因此电容形式的检测方式，速度更快，纹波更小；
3、通过寄存器控制电容C7中的电容容值来达到调整VOUT输出的目的。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电荷泵高速检测电路，包括时序控制电路、电荷转移电路、比较器，其特征在于：还包括固定电容、可调电容和第一、三、四、六开关；所述时序控制电路输出时序控制信号至所述电荷转移电路，所述电荷转移电路的输出端通过第六开关与所述固定电容的一端连接；所述固定电容的另一端与所述可调电容的一端连接，所述可调电容另一端接地，所述固定电容的两端分别经第一、第三开关接地；所述固定电容与所述可调电容的公共端经第四开关接比较器的参考电压引脚；所述比较器采集第四开关输出的电压值，与参考电压比较，输出比较结果至所述时序控制电路，所述时序控制电路控制所述电荷转移电路的启闭。
2.根据权利要求1所述的电荷泵高速检测电路，其特征在于：还包括第二开关和第五开关，所述第五开关分别与所述可调电容的一端和固定电容的另一端连接；所述第二开关的一端与所述固定电容的另一端连接，其另一端接地。
3.根据权利要求1或2所述的电荷泵高速检测电路，其特征在于：所述固定电容由一个电容值固定的电容构成或者由若干电容并联构成。
4.根据权利要求1或2所述的电荷泵高速检测电路，其特征在于：所述可调电容由一个电容值可调的电容构成或者由电容C2-C6并联构成，电容C2-C5支路分别设有开关adj0-adj3，通过调整开关adj0-adj3的启闭来调整电容值。
5.根据权利要求4所述的电荷泵高速检测电路，其特征在于：所述开关adj0-adj3连接有寄存器，所述寄存器控制所述开关adj0-adj3的开关。
6.根据权利要求2所述的电荷泵高速检测电路，其特征在于：所述第一-第六开关连接开关控制器，所述开关控制器控制所述第一-第六开关的启闭。
7.根据权利要求6所述的电荷泵高速检测电路，其特征在于：所述第一-第六开关为电磁继电器，所述开关控制器为单片机。
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| CN201920640895.3U CN209767385U (zh) | 2019-05-07 | 2019-05-07 | 一种电荷泵高速检测电路 |
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