DE10202478B4 - Charge pump circuit having means for evaluating a connected load - Google Patents

Charge pump circuit having means for evaluating a connected load Download PDF

Info

Publication number
DE10202478B4
DE10202478B4 DE2002102478 DE10202478A DE10202478B4 DE 10202478 B4 DE10202478 B4 DE 10202478B4 DE 2002102478 DE2002102478 DE 2002102478 DE 10202478 A DE10202478 A DE 10202478A DE 10202478 B4 DE10202478 B4 DE 10202478B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capacitor
voltage
output terminal
circuit
output
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2002102478
Other languages
German (de)
Other versions
DE10202478A1 (en
Inventor
Wolfgang Horn
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.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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 Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE2002102478 priority Critical patent/DE10202478B4/en
Publication of DE10202478A1 publication Critical patent/DE10202478A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10202478B4 publication Critical patent/DE10202478B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion 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
    • H02M3/073—Charge pumps of the Schenkel-type

Abstract

Ladungspumpenschaltung, die folgende Merkmale aufweist: – eine Eingangsklemme (IN1) zum Anlegen eines ersten Versorgungspotentials (Vin), eine Ausgangsklemme (OUT) zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (Vout) für eine Last (Cext, RL), und einen Takteingang (IN2) zum Anlegen eines abwechselnd einen ersten oder zweiten Potentialwert annehmenden Taktsignals (TS), – wenigstens eine zwischen die Eingangsklemme (IN1) und die Ausgangsklemme (OUT) geschaltete und durch das Taktsignal (TS) angesteuerte Pumpstufe (PS1) mit einem ersten Kondensator (C1), – eine der Ausgangsklemme (OUT) vorgeschaltete Diode (Dout), gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale: – eine erste Entladeschaltung (S11), die an den ersten Kondensator (C1) angeschlossen ist, und eine zweite Entladeschaltung (Sout), die an die Ausgangsklemme (OUT) angeschlossen ist, – eine erste Ladeschaltung (Iq1), die an den ersten Kondensator (C1) angeschlossen ist, und eine zweite Ladeschaltung (Iqout), die an die Ausgangsklemme (OUT) angeschlossen ist, – eine erste Vergleicheranordnung (K1), der eine über dem ersten Kondensator (C1) anliegende erste Spannung (V1) und die an der Ausgangsklemme (OUT) abgreifbare Ausgangsspannung (Vout) zugeführt ist.A charge pump circuit comprising: - an input terminal (IN1) for applying a first supply potential (Vin), an output terminal (OUT) for providing an output voltage (Vout) for a load (Cext, RL), and a clock input (IN2) for applying an alternating first or second potential value accepting clock signal (TS); at least one pump stage (PS1) with a first capacitor (C1) connected between the input terminal (IN1) and the output terminal (OUT) and driven by the clock signal (TS), a diode (Dout) connected upstream of the output terminal (OUT), characterized by the following further features: a first discharge circuit (S11) connected to the first capacitor (C1) and a second discharge circuit (Sout) connected to the output terminal (OUT); a first charging circuit (Iq1) connected to the first capacitor (C1) and a second charging circuit (Iqout) connected to the output terminal (OUT); a first comparator arrangement (K1) to which a first voltage (V1) applied across the first capacitor (C1) and the output voltage (Vout) that can be tapped at the output terminal (OUT) are fed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungspumpenschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a charge pump circuit according to the preamble of claim 1.

Das Grundprinzip einer derartigen Ladungspumpe ist beispielsweise in Stengl/Tihanyi: ”Leistungs-MOS-FET-Praxis”, Pflaum Verlag, München, 1992, Seite 162, beschrieben und ist in 1 zur Erläuterung dargestellt. Die Ladungspumpe weist einen Versorgungseingang IN1 auf, an dem ein Versorgungspotential Vin anliegt und der über eine Diode D10 mit einem Anschluss eines Kondensators C10 verbunden ist. Der andere Anschluss des Kondensators C10 ist an einen Ansteuereingang IN2 angeschlossen, an dem ein Taktsignal anliegt, das abwechselnd einen ersten oder zweiten Potentialwert annimmt. Zudem ist der an die Diode D10 angeschlossene Anschluss des Kondensators C10 über eine weitere Diode D20 an eine Ausgangsklemme angeschlossen, an welcher eine Last, üblicherweise eine ohmsche Last RL angeschlossen ist. Zur Pufferung einer an der Ausgangsklemme OUT bzw. über der Last anliegenden Spannung Vout ist weiterhin ein Ausgangskondensator COUT an die Ausgangsklemme OUT angeschlossen.The basic principle of such a charge pump is described, for example, in Stengl / Tihanyi: "Performance MOS-FET Practice", Pflaum Verlag, Munich, 1992, page 162, and is in 1 for explanation. The charge pump has a supply input IN1, to which a supply potential Vin is applied and which is connected via a diode D10 to a terminal of a capacitor C10. The other terminal of the capacitor C10 is connected to a drive input IN2, to which a clock signal is applied, which alternately assumes a first or second potential value. In addition, the connected to the diode D10 terminal of the capacitor C10 is connected via a further diode D20 to an output terminal to which a load, usually a resistive load R L is connected. In order to buffer a voltage Vout present at the output terminal OUT or via the load, an output capacitor C OUT is furthermore connected to the output terminal OUT.

Ist dieser Ausgangskondensator COUT zunächst ungeladen und liegt das Taktsignal auf seinem niedrigeren Potentialwert, so wird der Kondensator COUT die Diode D10 auf eine Spannung aufgeladen, die in etwa der Differenz aus dem Versorgungspotential Vin und dem niedrigeren Potential, üblicherweise Bezugspotential, des Taktsignals entspricht. Der der Diode D10 und dem Kondensator C10 gemeinsame Knoten N1 liegt annäherungsweise auf Versorgungspotential Vin. Nimmt das Taktsignal anschließend seinen oberen Potentialwert an so steigt das Potential an dem Knoten N1 auf einen Wert an, der in etwa der Summe aus dem oberen Potential des Taktsignals und der zuvor an dem Kondensator anliegenden Spannung entspricht. Wenigstens ein Teil der in dem Kondensator C10 gespeicherten Ladung wird dadurch an den Ausgang OUT bzw. die Last RL und den parallel zu der Last geschalteten Ausgangs-Pufferkondensator COUT abgegeben, deren anderes Ende an Bezugspotential GND liegt. Wechselt das Taktsignal zwischen dem Bezugspotential GND und dem Versorgungspotential Vin, so kann die Last RL mittels einer derartigen Ladungspumpe mit nur einer ”Pumpstufe” abzüglich der an den Dioden anliegenden Spannung mit einer Spannung versorgt werden, die annäherungsweise dem Zweifachen des Versorgungspotentials entspricht. Werden der aus der Diode D10 und dem Kondensator C10 bestehenden Pumpstufe weitere derartige Pumpstufen nachgeschaltet, wobei der Kondensator jeder weiteren Pumpstufe entsprechend dem Ausgangskondensator CLast in 1 aus dem Kondensator der jeweils vorhergehenden Pumpstufe gespeist wird und wobei der Kondensator der letzten Pumpstufe in der Reihe die Last speist, so sind entsprechend höhere Ausgangsspannungen erreichbar, wobei die maximale Ausgangsspannung in etwa der Versorgungsspannung multipliziert mit der Anzahl der Pumpstufen entspricht. Bei mehreren Pumpstufen ist zudem sicherzustellen, dass die Fußpunkte der Kondensatoren benachbarter Pumpstufen nicht gleichzeitig auf demselben Potential liegen. Dies kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass jeder zweiten Pumpstufe des Taktsignal über einen Inverter zugeführt ist.If this output capacitor C OUT initially uncharged and the clock signal is at its lower potential value, the capacitor C OUT, the diode D10 is charged to a voltage which corresponds approximately to the difference between the supply potential Vin and the lower potential, usually reference potential, of the clock signal , The node N1 common to diode D10 and capacitor C10 is approximately at supply potential Vin. When the clock signal subsequently assumes its upper potential value, the potential at the node N1 rises to a value which corresponds approximately to the sum of the upper potential of the clock signal and the voltage previously applied to the capacitor. At least a portion of the charge stored in the capacitor C10 is thereby applied to the output OUT or the load R L and the output buffer capacitor C OUT connected in parallel with the load, whose other end is at reference potential GND. If the clock signal between the reference potential GND and the supply potential Vin, so the load R L can be supplied by means of such a charge pump with only one "pumping stage" minus the voltage applied to the diodes with a voltage which corresponds approximately to twice the supply potential. If the pump stage consisting of the diode D10 and the capacitor C10 is followed by further pump stages of this type, the capacitor of each further pump stage corresponding to the output capacitor C load in 1 is fed from the condenser of each previous pumping stage and wherein the capacitor of the last pumping stage in the series feeds the load, so higher output voltages are achievable, the maximum output voltage corresponds approximately to the supply voltage multiplied by the number of pumping stages. In the case of several pump stages, it must also be ensured that the bottoms of the capacitors of adjacent pump stages are not at the same potential at the same time. This can be achieved in a simple manner in that every second pump stage of the clock signal is supplied via an inverter.

Abhängig von der Kapazität des Ausgangskondensators COUT können eine Vielzahl von Pumpschritten erforderlich sein, bis der Ausgangskondensator COUT auf die maximale Ausgangsspannung aufgeladen ist. Mittels einer Spannungsmessanordnung zur Messung der Ausgangsspannung oder einer Strommessanordnung zur Messung das Ausgangsstromes kann dabei erfasst werden ob die Ausgangsspannung erreicht ist und der Pumpvorgang beendet werden soll bzw. ob eine Taktfrequenz, mit welcher der Pumpvorgang stattfindet, reduziert werden kann, um nur noch den durch die Last entnommenen Strom nachzuliefern.Depending on the capacitance of the output capacitor C OUT , a plurality of pumping steps may be required until the output capacitor C OUT is charged to the maximum output voltage. By means of a voltage measuring arrangement for measuring the output voltage or a current measuring arrangement for measuring the output current can be detected whether the output voltage is reached and the pumping operation is to be terminated or if a clock frequency with which the pumping takes place can be reduced to only the through deliver the electricity taken from the load.

Probleme entstehen in diesem Zusammenhang bei einem Kurzschluss der Last bzw. einem Kurzschluss zwischen den Ausgangsklemmen. Die maximale Ausgangsspannung wird dabei nie erreicht und die Ladungspumpe arbeitet im Dauerbetrieb, wobei die dabei auftretenden Verluste zu einer erheblichen Erwärmung der Schaltung führen können.Problems arise in this context with a short circuit of the load or a short circuit between the output terminals. The maximum output voltage is never reached and the charge pump operates in continuous operation, the losses occurring can lead to significant heating of the circuit.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladungspumpenschaltung zur Verfügung zu stellen, die eine Funktionalität zur Auswertung der angeschlossenen Last und/oder eines angeschlossenen externen Kondensators aufweist und bei der die oben genannten Probleme nicht auftreten, sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer an eine Ausgangsklemme angeschlossenen Last zur Verfügung zu stellen.The aim of the present invention is to provide a charge pump circuit which has a functionality for evaluating the connected load and / or a connected external capacitor and in which the above-mentioned problems do not occur, as well as a method for controlling a connected to an output terminal To provide load.

Dieses Ziel wird durch eine Ladungspumpenschaltung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren gemäß der Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.This object is achieved by a charge pump circuit according to the features of claim 1 and by a method according to the features of claim 11.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Ladungspumpenschaltung weist eine Eingangsklemme zum Anlegen eines ersten Versorgungspotentials, eine Ausgangsklemme zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung für eine Last, und einen Takteingang zum Anlegen eines abwechselnd einen ersten oder zweiten Potentialwert annehmenden Taktsignals auf. Zwischen die Eingangsklemme und die Ausgangsklemme ist wenigstens eine durch das Taktsignal angesteuerte Pumpstufe mit einem ersten Kondensator geschaltet, wobei der Ausgangsklemme eine Diode vorgeschaltet ist. Erfindungsgemäß weist die Ladungspumpenschaltung eine erste Entladeschaltung, die an den ersten Kondensator der Pumpstufe angeschlossen ist, eine zweite Entladeschaltung, die an die Ausgangsklemme angeschlossen ist, und eine erste Ladeschaltung, die an den ersten Kondensator der Pumpstufe angeschlossen ist, sowie eine zweite Ladeschaltung, die an die Ausgangsklemme angeschlossen ist, auf. Zudem ist eine erste Vergleicheranordnung, der eine über dem ersten Kondensator der Pumpstufe anliegende erste Spannung und die an der Ausgangsklemme abgreifbare Ausgangsspannung zugeführt ist, vorhanden. The charge pump circuit has an input terminal for applying a first supply potential, an output terminal for providing an output voltage for a load, and a clock input for applying a clock signal alternately accepting a first or second potential value. Between the input terminal and the output terminal, at least one pump stage controlled by the clock signal is connected to a first capacitor, wherein the output terminal is preceded by a diode. According to the invention, the charge pump circuit comprises a first discharge circuit connected to the first capacitor of the pumping stage, a second discharge circuit connected to the output terminal, and a first charging circuit connected to the first capacitor of the pumping stage and a second charging circuit connected to the output terminal. In addition, a first comparator arrangement, which is supplied with a first voltage applied across the first capacitor of the pumping stage and the output voltage which can be tapped off at the output terminal, is present.

Zur Bewertung eines an die Ausgangsklemmen angeschlossenen, zur Pufferung einer Ausgangsspannung dienenden Ausgangskondensators und gegebenenfalls zur Bewertung einer an die Ausgangsklemme angeschlossenen Last, insbesondere zur Erkennung eines Kurzschlusses in dem Ausgangskondensator und eines Kurzschlusses der Ausgangsklemme gegen Bezugspotential, wird bei der erfindungsgemäßen Ladungspumpe der Kondensator der wenigstens einen Pumpstufe über die erste Entladeschaltung und der Ausgangskondensator über die zweite Entladeschaltung entladen. Anschließend wird der Kondensator der Pumpstufe und der Ausgangskondensator über die erste bzw. zweite Ladeschaltung mit einem definierten Ladestrom geladen und die über dem Kondensator und am Ausgang anliegende Spannung mittels der Vergleicheranordnung verglichen. Vorzugsweise sind zwischen der Pumpstufe und dem Ausgang und dem Eingang für das Versorgungspotential und die Pumpstufe Schalter vorgesehen, die während der Entladung und definierten Aufladung des Kondensators der Pumpstufe geöffnet sind, um eine Beeinflussung der auszuwertenden Spannungen durch die für den Pumpbetrieb erforderliche Spannungsversorgung zu verhindern.For evaluating a connected to the output terminals, serving to buffer an output voltage output capacitor and optionally for evaluating a connected to the output terminal load, in particular for detecting a short circuit in the output capacitor and a short circuit of the output terminal against reference potential, in the charge pump according to the invention, the capacitor of at least discharge a pumping stage via the first discharge circuit and the output capacitor via the second discharge circuit. Subsequently, the capacitor of the pumping stage and the output capacitor is charged via the first and second charging circuit with a defined charging current and the voltage applied across the capacitor and at the output voltage is compared by means of the comparator arrangement. Preferably, switches are provided between the pumping stage and the output and the input for the supply potential and the pumping stage, which are opened during the discharge and defined charging of the capacitor of the pumping stage in order to prevent influencing of the voltages to be evaluated by the voltage supply required for the pumping operation.

Die über dem Kondensator der Pumpstufe und dem Ausgangskondensator anliegende Spannung ist jeweils proportional zu dem Ladestrom und der Ladedauer und umgekehrt proportional zu dem jeweiligen Kapazitätswert. Das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung und der über dem Kondensator der Pumpstufe anliegenden Spannung ist damit umgekehrt proportional zu dem Verhältnis der Kapazitätswerte des Ausgangskondensators und des Kondensators der Pumpstufe. Der Proportionalitätsfaktor entspricht bei jeweils gleicher Ladedauer dabei dem Verhältnis der Ströme, mit denen der Ausgangskondensator und der Kondensator der Pumpstufe geladen werden.The voltage applied across the capacitor of the pumping stage and the output capacitor is in each case proportional to the charging current and the charging time and inversely proportional to the respective capacitance value. The ratio between the output voltage and the voltage applied across the capacitor of the pumping stage is thus inversely proportional to the ratio of the capacitance values of the output capacitor and the capacitor of the pumping stage. The proportionality factor corresponds to the ratio of the currents with which the output capacitor and the capacitor of the pumping stage are charged for the same charging duration.

Die Ladeschaltungen weisen zur Bereitstellung der Ladeströme Stromquellen auf. Das Verhältnis der von den Stromquellen gelieferten Ströme, das in das Vergleichsergebnis eingeht, ist vergleichsweise exakt einstellbar, des weiteren ist die Kapazität des Kondensators der Pumpschaltung exakt ermittelbar, so dass der externe Kondensator exakt über das Verhältnis der gemessenen Spannungen, das Verhältnis der Ladeströme und die Kapazität des Kondensators der Ladeschaltung ausgewertet werden kann.The charging circuits have current sources for providing the charging currents. The ratio of the currents supplied by the current sources, which is included in the comparison result, is comparatively precisely adjustable, furthermore, the capacitance of the capacitor of the pump circuit can be exactly determined, so that the external capacitor exactly on the ratio of the measured voltages, the ratio of the charging currents and the capacitance of the capacitor of the charging circuit can be evaluated.

Die Auswertung der über dem Kondensator der Pumpstufe anliegenden Spannung und der Ausgangsspannung erfolgt vorzugsweise nach Ablauf einer vorgegebenen Periode nach Beginn des Ladevorgangs des Kondensators der Pumpschaltung und des Ladevorgangs des externen Kondensators. Diese Periode wird durch eine Zeitreferenzschaltung vorgegeben.The evaluation of the applied voltage across the capacitor of the pumping stage and the output voltage is preferably carried out after a predetermined period after the beginning of the charging of the capacitor of the pump circuit and the charging of the external capacitor. This period is given by a time reference circuit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine zweite Vergleicheranordnung vorgesehen, der die Ausgangsspannung und eine erste Referenzspannung zugeführt ist, um die Ausgangsspannung mit der ersten Referenzspannung zu vergleichen. Diese zweite Vergleicheranordnung dient zur Feststellung eines Kurzschlusses an den Ausgangsklemmen der Ladungspumpenschaltung, wobei ein Kurzschluss angenommen wird, wenn die Ausgangsspannung nach Ablauf der durch die Zeitreferenzschaltung vorgegebenen Zeitdauer die erste Referenzspannung nicht erreicht hat.According to one embodiment of the invention, a second comparator arrangement is provided, to which the output voltage and a first reference voltage are fed in order to compare the output voltage with the first reference voltage. This second comparator arrangement serves to detect a short circuit at the output terminals of the charge pump circuit, a short circuit being assumed when the output voltage has not reached the first reference voltage after the time period predetermined by the time reference circuit has elapsed.

Die erfindungsgemäße Ladungspumpenschaltung kann abhängig von der maximalen Ausgangsspannung, die erzeugt werden soll, nahezu beliebig viele Pumpstufen mit jeweils einem Kondensator aufweisen.The charge pump circuit according to the invention can have almost any number of pump stages, each with a capacitor, depending on the maximum output voltage that is to be generated.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladungspumpenschaltung, die wenigstens zwei Pumpstufen aufweist, wird der Kondensator der ersten Pumpstufe in der oben beschriebenen Weise zur Auswertung der Ausgangsspannung verwendet indem er zunächst entladen und dann definiert geladen wird, während der Kondensator der zweiten Pumpstufe zur Erzeugung eines Zeitreferenzsignals verwendet wird. Dazu ist an den Kondensator dieser zweiten Pumpstufe eine Entladeschaltung und eine Ladeschaltung angeschlossen. Die Entladeschaltung entlädt den Kondensator der zweiten Pumpschaltung, wenn der Kondensator der ersten Pumpschaltung über die erste Entladeschaltung und der Ausgangskondensator über die zweite Entladeschaltung entladen wird. Anschließend wird der Kondensator der zweiten Pumpschaltung über die daran angeschlossene Ladeschaltung aufgeladen, und eine über diesem Kondensator anliegende Spannung wird mittels einer zweiten Vergleicheranordnung mit einem zweiten Referenzwert verglichen. Der Zeitpunkt, zu dem die Spannung über dem zweiten Kondensator den zweiten Referenzwert erreicht, dient als Referenzzeit für den Vergleich der über dem ersten Kondensator anliegenden Spannung mit der Ausgangsspannung und für den Vergleich der Ausgangsspannung mit der zur Ermittlung eines Kurzschlusses dienenden Referenzspannung.In one embodiment of the charge pump circuit according to the invention, which has at least two pump stages, the capacitor of the first pumping stage is used in the manner described above for evaluating the output voltage by first discharging and then being charged in a defined manner, while the capacitor of the second pumping stage is used to generate a time reference signal becomes. For this purpose, a discharge circuit and a charging circuit is connected to the capacitor of this second pumping stage. The discharge circuit discharges the capacitor of the second pump circuit when the capacitor of the first pump circuit via the first discharge circuit and the output capacitor is discharged via the second discharge circuit. Subsequently, the capacitor of the second pump circuit is charged via the charging circuit connected thereto, and a voltage applied across this capacitor voltage is compared by means of a second comparator arrangement with a second reference value. The time at which the voltage across the second capacitor reaches the second reference value serves as a reference time for comparing the voltage across the first capacitor with the output voltage and for comparing the output voltage with the reference voltage used to detect a short circuit.

Zur Ansteuerung der Lade- und Entladeschaltungen und zur Auswertung der von den Vergleicheranordnungen bereitgestellten Signale ist eine Ansteuer- und Auswerteschaltung vorgesehen.To control the charging and discharging circuits and to evaluate the signals provided by the comparator arrangements, a drive and evaluation circuit is provided.

Die Entladeschaltungen sind vorzugsweise als Schalter, insbesondere als Transistoren, ausgebildet, die zwischen den jeweiligen zu entladenden Kondensator und ein Bezugspotential geschaltet sind.The discharge circuits are preferably designed as switches, in particular as transistors, which are connected between the respective capacitor to be discharged and a reference potential.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des weiteren ein Verfahren zur Auswertung einer an eine Ausgangsklemme einer Ladungspumpenschaltung angeschlossenen kapazitiven Last, wobei die Ladungspumpenschaltung wenigstens eine Pumpstufe mit einem Kondensator aufweist. Das Verfahren sieht vor, den Kondensator der wenigstens einen Pumpstufe und einen an die Ausgangsklemme angeschlossenen mittels einer ersten und zweiten Entladeschaltung zu entladen und anschließend den Kondensator der wenigstens einen Pumpschaltung mittels einer daran angeschlossenen ersten Ladeschaltung und den an die Ausgangsklemme angeschlossenen Kondensator mittels einer an die Ausgangsklemme angeschlossenen zweiten Ladeschaltung zu laden und die an dem Kondensator der Pumpstufe und die der Ausgangsklemme anliegenden Spannungen auszuwerten.The present invention furthermore relates to a method for evaluating a capacitive load connected to an output terminal of a charge pump circuit, wherein the charge pump circuit has at least one pump stage with a capacitor. The method provides for discharging the capacitor of the at least one pump stage and one connected to the output terminal by means of a first and second discharge circuit and then the capacitor of the at least one pump circuit by means of a first charging circuit connected thereto and the capacitor connected to the output terminal by means of a To load output terminal connected second charging circuit and to evaluate the voltage applied to the capacitor of the pumping stage and the output terminal.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigt:The present invention will be explained in more detail in exemplary embodiments with reference to figures. In the figures shows:

1: eine Ladungspumpenschaltung nach dem Stand der Technik, 1 a charge pump circuit according to the prior art,

2: eine erfindungsgemäße Ladungspumpenschaltung mit einer Pumpstufe, 2 a charge pump circuit according to the invention with a pump stage,

3: eine erfindungsgemäße Ladungspumpenschaltung mit zwei Pumpstufen und einer Zeitreferenzschaltung, 3 a charge pump circuit according to the invention with two pump stages and a time reference circuit,

4: zeitliche Verläufe ausgewählter Spannungen bei den Ladungspumpenschaltungen gemäß der 2 und 3 über der Zeit, 4 FIG. 5: shows time profiles of selected voltages in the charge pump circuits according to FIG 2 and 3 over time,

5: detaillierte Darstellung einer Ladungspumpenschaltung gemäß 3. 5 : Detailed illustration of a charge pump circuit according to 3 ,

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.In the figures, unless otherwise indicated, like reference numerals designate like parts with the same meaning.

2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladungspumpenschaltung mit einer Pumpstufe PS1. Die Ladungspumpenschaltung weist eine Eingangsklemme IN1 zum Anlegen eines Versorgungspotentials Vin und eine Ausgangsklemme OUT zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung Vout für eine an die Ausgangsklemme OUT angeschlossene Last, die in dem Beispiel als ohmscher Widerstand RL ausgebildet ist, auf. 2 shows a first embodiment of a charge pump circuit according to the invention with a pumping stage PS1. The charge pump circuit has an input terminal IN1 for applying a supply potential Vin and an output terminal OUT for providing an output voltage Vout for a load connected to the output terminal OUT, which is formed as an ohmic resistor R L in the example.

Zur Pufferung der Ausgangsspannung Vout ist ein Ausgangskondensator Cext parallel zu der Last RL geschaltet Zwischen die Eingangsklemme IN1 und die Ausgangsklemme OUT ist eine Pumpstufe PS1 geschaltet, die eine Diode D11 und einen Kondensator C1 aufweist, wobei der Kondensator C1 über die Diode D11 an das Versorgungspotential Vin anlegbar ist. Ein der Diode D11 und dem Kondensator C1 der Pumpstufe PS1 gemeinsamer Knoten ist über eine der Ausgangsklemme OUT vorgeschaltete Diode Dout an die Ausgangsklemme OUT gekoppelt.For buffering the output voltage Vout, an output capacitor Cext is connected in parallel with the load R L. Between the input terminal IN1 and the output terminal OUT, a pump stage PS1 is connected, which has a diode D11 and a capacitor C1, the capacitor C1 being connected through the diode D11 to the pump Supply potential Vin can be applied. One of the diode D11 and the capacitor C1 of the pump stage PS1 common node is coupled via a output terminal OUT upstream diode Dout to the output terminal OUT.

Die Ladungspumpenschaltung weist weiterhin einen Takteingang IN2 auf, an dem ein Taktsignal TS anliegt, das abwechselnd einen ersten oder zweiten Potentialwert annimmt. Die Pumpstufe PS1 ist durch das Taktsignal TS angesteuert, wozu ein der Diode D11 angewandter Anschluss des Kondensators C1 an den Takteingang IN2 gekoppelt ist.The charge pump circuit further has a clock input IN2, to which a clock signal TS is applied, which alternately assumes a first or second potential value. The pumping stage PS1 is controlled by the clock signal TS, for which purpose a connection of the capacitor C1 applied to the diode D11 is coupled to the clock input IN2.

Zusätzlich ist bei der erfindungsgemäßen Ladungspumpenschaltung zwischen die Eingangsklemme IN1 und die Diode D11 ein erster Schalter Sin1, zwischen die Diode D11 und die der Ausgangsklemme OUT vorgeschaltete Diode Dout ein zweiter Schalter S12 und zwischen den Takteingang IN2 und den Kondensator C1 ein weiterer Schalter Sin2 geschaltet. Diese Schalter sind angesteuert durch eine Ansteuer- und Auswerteeinheit 10, wobei die Schalter Sin1 und Schalter Sin2 gemeinsam an eine Ausgangsklemme 11 der Ansteuer- und Auswerteeinheit 10 und der Schalter S12 an eine Ausgangsklemme 14 der Ansteuer- und Auswerteeinheit 10 angeschlossen ist. In addition, in the charge pump circuit according to the invention, a first switch Sin1 is connected between the input terminal IN1 and the diode D11, a second switch S12 is connected between the diode D11 and the diode Dout connected upstream of the output terminal OUT, and a further switch Sin2 is connected between the clock input IN2 and the capacitor C1. These switches are controlled by a control and evaluation unit 10 in which the switches Sin1 and Sin2 switch together to an output terminal 11 the control and evaluation unit 10 and the switch S12 to an output terminal 14 the control and evaluation unit 10 connected.

Die Ladungspumpenschaltung weist außerdem zwei Entladeschaltungen, eine erste Entladeschaltung S11, die an den Kondensator C1 der Pumpenschaltung PS1 angeschlossen ist, und eine zweite Entladeschaltung Sout, die an die Ausgangsklemme OUT angeschlossen ist, auf. Die erste Entladeschaltung ist als Schalter S11 ausgebildet, der zwischen den Kondensator C1 und ein Bezugspotential GND geschaltet ist und der über einen Ausgang 12 der Ansteuer- und Auswerteeinheit angesteuert ist.The charge pump circuit further includes two discharge circuits, a first discharge circuit S11 connected to the capacitor C1 of the pump circuit PS1, and a second discharge circuit Sout connected to the output terminal OUT. The first discharge circuit is formed as a switch S11, which is connected between the capacitor C1 and a reference potential GND and via an output 12 the control and evaluation unit is controlled.

Die zweite Entladeschaltung ist in dem Ausführungsbeispiel ebenfalls als Schalter Sout ausgebildet, der zwischen die Ausgangsklemme OUT und Bezugspotential GND geschaltet ist und der über einen Ausgang 13 der Ansteuer- und Auswerteeinheit angesteuert ist. An den Kondensator C1 der Pumpschaltung PS1 ist weiterhin eine Ladeschaltung angeschlossen, die in dem Ausführungsbeispiel als Stromquelle Iq1 ausgebildet ist und die zwischen ein Versorgungspotential V+ und den Kondensator C1 geschaltet ist. An die Ausgangsklemme OUT ist eine zweite Ladeschaltung angeschlossen, die eine Stromquelle Iqout aufweist, die zwischen das Potential V+ und die Ausgangsklemme OUT geschaltet ist.The second discharge circuit is also formed in the embodiment as a switch Sout, which is connected between the output terminal OUT and reference potential GND and via an output 13 the control and evaluation unit is controlled. To the capacitor C1 of the pump circuit PS1, a charging circuit is further connected, which is formed in the embodiment as a current source Iq1 and which is connected between a supply potential V + and the capacitor C1. To the output terminal OUT, a second charging circuit is connected, which has a current source Iqout, which is connected between the potential V + and the output terminal OUT.

Des weiteren ist eine Vergleicheranordnung K1 vorgesehen, die in dem Ausführungsbeispiel einen Komparator aufweist, dessen eine Eingangsklemme an die Ausgangsklemme OUT und dessen andere Eingangsklemme an den Kondensator C1 angeschlossen ist, wobei ein Komparatorausgangssignal KS1 einem Eingang 21 der Ansteuer- und Auswerteeinheit 10 zugeführt ist.Furthermore, a comparator K1 is provided, which has in the embodiment a comparator, whose one input terminal is connected to the output terminal OUT and whose other input terminal is connected to the capacitor C1, wherein a comparator output signal KS1 an input 21 the control and evaluation unit 10 is supplied.

Die erfindungsgemäße Ladungspumpenschaltung kann zwei unterschiedliche Betriebszustände annehmen: einen ersten Zustand, bei dem eine Ausgangsspannung Vout für die Last RL und den externen Kondensator Cext erzeugt wird, und einen zweiten Zustand, bei welchem die Kapazität des externen Kondensators Cext bzw. der aus der Last RL und dem externen Kondensator Cext gebildeten Anordnung am Ausgang OUT ausgewertet wird, wie im folgenden erläutert wird.The charge pump circuit according to the invention can assume two different operating states: a first state in which an output voltage Vout for the load R L and the external capacitor Cext is generated, and a second state in which the capacitance of the external capacitor Cext or that of the load R L and the external capacitor Cext formed arrangement at the output OUT is evaluated, as will be explained below.

Während des ersten Betriebszustandes sind die Schalter Sin1, Sin2 und S12 geschlossen und die Schalter S11, Sout geöffnet. Die Ladungspumpenschaltung funktioniert dann wie eine herkömmliche Ladungspumpenschaltung, d. h. der Kondensator C1 wird über die Diode D11 auf das Versorgungspotential Vin aufgeladen, wenn das Taktsignal TS seinen unteren Potentialwert annimmt, und das Potential an dem der Diode D11 und dem Kondensator C1 gemeinsamen Knoten steigt anschließend über den Wert des Versorgungspotentials Vin an, wenn das Taktsignal TS seinen oberen Potentialwert annimmt, wobei wenigstens ein Teil der in dem Kondensator C1 gespeicherten Ladung an den Ausgang OUT abgegeben wird. Die maximale an der Ausgangsklemme OUT erreichbare Spannung ist dabei von den Potentialen des Taktsignals und dem Versorgungspotential Vin abhängig. Diese maximale Spannung Vout entspricht in etwa dem zweifachen des Versorgungspotentials Vin, wenn das Taktsignal TS zwischen dem Bezugspotential GND, an welches auch der Lastkondensator Cext angeschlossen ist, und dem Versorgungspotential Vin wechselt.During the first operating state, the switches Sin1, Sin2 and S12 are closed and the switches S11, Sout open. The charge pump circuit then functions like a conventional charge pump circuit, i. H. the capacitor C1 is charged to the supply potential Vin via the diode D11 when the clock signal TS assumes its lower potential value, and the potential at the node common to the diode D11 and the capacitor C1 then rises above the value of the supply potential Vin when the clock signal TS assumes its upper potential value, with at least a portion of the charge stored in the capacitor C1 being delivered to the output OUT. The maximum voltage that can be reached at the output terminal OUT is dependent on the potentials of the clock signal and the supply potential Vin. This maximum voltage Vout corresponds approximately to twice the supply potential Vin when the clock signal TS between the reference potential GND, to which the load capacitor Cext is connected, and the supply potential Vin changes.

In einem zweiten Betriebszustand werden angesteuert durch die Ansteuer- und Auswerteeinheit 10 der erste Schalter Sin1, der zweite Schalter S12, und der Schalter Sin2 geöffnet. Durch öffnen des Schalters Sin1 wird das Versorgungspotential Vin von der Pumpstufe PS1 abgekoppelt und durch öffnen des Schalters Sin2 wird das Taktsignal TS von der Pumpstufe PS1 abgekoppelt. Zur Erzielung dieser Abkopplung sind anstelle der Schalter Sin1, Sin2 beliebige weitere Schaltungsmaßnahmen denkbar. So könnte zur Bereitstellung des Versorgungspotentials Vin eine ansteuerbare Spannungsquelle vorgesehen sein, die während des zweiten Betriebszustandes abgeschaltet wird, d. h. kein Versorgungspotential bereitstellt. Ebenso könnte an der Eingangsklemme IN1 ein Wechselschalter vorgesehen werden, der die Eingangsklemme während des ersten Betriebszustandes an das Versorgungspotential Vin und während des zweiten Betriebszustandes an Bezugspotential GND anlegt. Ebenso könnte anstelle des zweiten Schalters Sin2 das Taktsignal während des zweiten Betriebszustandes permanent auf Bezugspotential geschaltet werden.In a second operating state are controlled by the control and evaluation 10 the first switch Sin1, the second switch S12, and the switch Sin2 open. By opening the switch Sin1, the supply potential Vin is decoupled from the pump stage PS1 and by opening the switch Sin2, the clock signal TS is decoupled from the pump stage PS1. To achieve this decoupling any further circuit measures are conceivable instead of the switch Sin1, Sin2. Thus, a controllable voltage source could be provided to provide the supply potential Vin, which is switched off during the second operating state, that provides no supply potential. Likewise, a changeover switch could be provided at the input terminal IN1, which applies the input terminal to the supply potential Vin during the first operating state and to the reference potential GND during the second operating state. Likewise, instead of the second switch Sin2, the clock signal could be permanently switched to reference potential during the second operating state.

Der zweite Schalter S12 dient zur Abkopplung der Pumpstufe PS1 von der Ausgangsklemme OUT, wobei hierfür auch beliebige weitere Schaltungsmaßnahmen anstelle des zweiten Schalters S12 verwendet werden könnten.The second switch S12 is used to decouple the pumping stage PS1 from the output terminal OUT, whereby any further circuit measures instead of the second switch S12 could be used for this purpose.

Nach Öffnen der Schalter Sin1, S12 und Sin2 werden die Schalter S11, Sout der Entladeschaltungen angesteuert durch die Ansteuer- und Auswerteschaltung 10 geschlossen, um den Kondensator C1 und den zur Pufferung der Ausgangsspannung dienenden Ausgangskondensator Cext nach Bezugspotential GND zu entladen. Nach der Entladung der Kondensatoren C1, Cext werden die Schalter S11, Sout angesteuert durch die Ansteuer- und Auswerteeinheit 10 wieder geöffnet, wodurch der Kondensator C1 der Pumpstufe PS1 definiert mittels eines von der Stromquelle Iq1 gelieferten Stroms aufgeladen wird und wobei der Ausgangskondensator Cext mittels eines definierten von der Stromquelle Iqout gelieferten Strom aufgeladen wird. Der Komparator K1 vergleicht dabei die an dem Ausgangskondensator Cext anliegende Ausgangsspannung Vout mit der über dem Kondensator C1 anliegenden Spannung V1. Das Komparatorausgangssignal KS1 nimmt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel abhängig davon, ob die Ausgangsspannung Vout größer oder kleiner als die Spannung V1 über dem Kondensator C1 ist, einen oberen oder einen unteren Signalpegel an. After opening the switches Sin1, S12 and Sin2, the switches S11, Sout of the discharge circuits are driven by the drive and evaluation circuit 10 closed to discharge the capacitor C1 and the output capacitor for buffering the output voltage Cext to reference potential GND. After the discharge of the capacitors C1, Cext, the switches S11, Sout are driven by the control and evaluation unit 10 opened again, whereby the capacitor C1 of the pumping stage PS1 defined is charged by means of a current supplied by the current source Iq1 and wherein the output capacitor Cext is charged by means of a defined current supplied by the current source Iqout current. The comparator K1 compares the voltage applied to the output capacitor Cext output voltage Vout with the applied voltage across the capacitor C1 V1. The comparator output KS1 takes in the illustrated embodiment, depending on whether the output voltage Vout is greater or smaller than the voltage V1 across the capacitor C1, an upper or a lower signal level.

Die Spannung V1 über dem Kondensator C1 und die Spannung Vout an dem Ausgangskondensator Cext stehen über folgende Gleichung zueinander in Beziehung: V1 / Vout = Cout / Iqout· Iq1 / C1 (1) The voltage V1 across the capacitor C1 and the voltage Vout across the output capacitor Cext are related by the following equation: V1 / Vout = Cout / Iqout * Iq1 / C1 (1)

Nimmt im vorliegenden Fall das Komparatorausgangssignal KS1 einen unteren Signalwert an, ist also die Spannung V1 größer als die Ausgangsspannung Vout, so folgt aus Gleichung (1), dass Cout > Iqout·C1 / Iq1. If, in the present case, the comparator output signal KS1 assumes a lower signal value, ie if the voltage V1 is greater than the output voltage Vout, equation (1) shows that Cout> Iqout · C1 / Iq1.

Und nimmt im umgekehrten Fall das Komparatorausgangssignal KS1 einen oberen Signalwert an, so folgt aus Gleichung (1), dass Cout < Iqout·C1 / Iq1. And conversely, if the comparator output signal KS1 assumes an upper signal value, equation (1) implies that Cout <Iqout · C1 / Iq1.

Die in 1 dargestellte Ladungspumpenschaltung ermöglicht somit eine Bewertung der Kapazität des Ausgangskondensators dahingehend, ob diese größer oder kleiner als ein durch (I2·C1)/I1 gegebener Schwellenwert ist. Dieser Schwellenwert ist von dem Verhältnis der von den Stromquellen Iq1, Iqout gelieferten Ströme und von dem Kapazitätswert des Kondensators C1 abhängig. Da das Verhältnis dieser Ströme und der Kapazitätswert des Kondensators vergleichsweise exakt ermittelbar sind, kann bei der erfindungsgemäßen Ladungspumpenschaltung eine genaue Aussage dahingehend getroffen werden, ob die Kapazität des Ausgangskondensators Cext oberhalb oder unterhalb des vorgegebenen Schwellenwertes liegt.In the 1 Thus, the charge pump circuit shown enables evaluation of the capacity of the output capacitor as to whether it is larger or smaller than a threshold value given by (I2.C1) / I1. This threshold value depends on the ratio of the currents supplied by the current sources Iq1, Iqout and on the capacitance value of the capacitor C1. Since the ratio of these currents and the capacitance value of the capacitor can be determined comparatively accurately, in the charge pump circuit according to the invention an accurate statement can be made as to whether the capacitance of the output capacitor Cext is above or below the predetermined threshold value.

Die Bewertung der Kapazität des Ausgangskondensators Cext kann erfolgen, bevor eine gestrichelt dargestellte Last R an die Ausgangsklemme OUT angeschlossen ist, um beispielsweise einen Kurzschluss des Ausgangskondensators Cext oder der Ausgangsklemme gegen Bezugspotential GND zu erkennen und um zu erkennen, ob der Ausgangskondensator Cout überhaupt angeschlossen ist. Die vorstehend beschriebene Bewertung kann auch erfolgen nachdem die Last angeschlossen wurde, um auf diese Weise beispielsweise einen Kurzschluss in der Last zu erkennen, wobei ein Kurzschluss in der Last dann vorliegen muss, wenn eine zuvor durchgeführte Bewertung des Ausgangskondensators Cext ohne angeschlossene Last nicht zum Ergebnis eines Kurzschlusses des Ausgangskondensators Cext oder der Ausgangsklemmen geführt hat.The evaluation of the capacitance of the output capacitor Cext can be done before a dashed load R is connected to the output terminal OUT, for example, to detect a short circuit of the output capacitor Cext or the output terminal against reference potential GND and to detect whether the output capacitor Cout is even connected , The evaluation described above can also be done after the load has been connected to detect, for example, a short circuit in the load, and a short circuit in the load must be present if a previous evaluation of the output capacitor Cext without a connected load does not result a short circuit of the output capacitor Cext or the output terminals has led.

Bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform der Ladungspumpenschaltung ist vorgesehen, die Stromquellen Iq1, Iqout durch die Ansteuer- und Auswerteeinheit ansteuerbar zu gestalten, um auf diese Weise das Verhältnis dieser Ströme und damit den Schwellenwert, mit welchem der Ausgangskondensator verglichen wird, variabel zu gestalten.In a non-illustrated embodiment of the charge pump circuit is provided to make the current sources Iq1, Iqout controllable by the control and evaluation, to make in this way the ratio of these currents and thus the threshold with which the output capacitor is compared, variable.

Die in 2 dargestellte Ladungspumpenschaltung weist eine zweite Vergleicheranordnung auf, die als Komparator Kout ausgebildet ist, dessen eine Eingangsklemme an die Ausgangklemme OUT angeschlossen ist und dessen anderer Eingangsklemme eine Referenzspannung Vref zugeführt ist. Ein Komparatorausgangssignal KSout ist einem Eingang 22 der Ansteuer- und Auswerteeinheit 10 zugeführt. Mittels des Komparators KSout wird in der Ansteuer- und Auswerteeinheit 10 ermittelt, ob die Ausgangsspannung Vout innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls die Referenzspannung Vref übersteigt. Die Referenzspannung Vref ist sehr klein gewählt, wobei ein Kurzschluss zwischen der Ausgangsklemme OUT und Bezugspotential GND angenommen wird, wenn die Ausgangsspannung Vout innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls die Referenzspannung Vref nicht übersteigt. Diese Bewertung kann bei nicht angeschlossener Last R durchgeführt werden und kann auch bei angeschlossener Last R durchgeführt werden, um gegebenenfalls einen Kurzschluss in der Last zu erkennen.In the 2 The charge pump circuit shown has a second comparator arrangement, which is designed as a comparator Kout, whose one input terminal is connected to the output terminal OUT and whose other input terminal is supplied with a reference voltage Vref. A comparator output KSout is an input 22 the control and evaluation unit 10 fed. By means of the comparator KSout is in the control and evaluation 10 determines whether the output voltage Vout exceeds the reference voltage Vref within a predetermined time interval. The reference voltage Vref is chosen to be very small, wherein a short circuit between the output terminal OUT and reference potential GND is assumed when the output voltage Vout does not exceed the reference voltage Vref within the predetermined time interval. This evaluation can be carried out with the load R not connected and can also be carried out with the load R connected in order to detect a short circuit in the load, if necessary.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladungspumpenschaltung, bei welchem eine zweite Pumpstufe PS2 vorgesehen ist, die zwischen die Eingangsklemme IN1 und die erste Pumpstufe PS1 geschaltet ist. Die zweite Pumpstufe PS2 weist einen zweiten Kondensator C2 auf, dem über eine Diode D21 das Versorgungspotential Vin zuführbar ist. Die erste Pumpstufe PS1 wird bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel von der zweiten Pumpstufe PS2 versorgt, dazu ist der Kondensator C1 der Pumpstufe PS1 über die Diode D11 an den dem Kondensator C2 und der Diode D21 gemeinsamen Knoten der zweiten Pumpstufe PS2 angeschlossen. Zwischen die erste und zweite Pumpstufe PS1, PS2 ist ein weiterer Schalter S22 geschaltet. 3 shows a further embodiment of the charge pump circuit according to the invention, in which a second pumping stage PS2 is provided which is connected between the input terminal IN1 and the first pumping stage PS1. The second pumping stage PS2 has a second capacitor C2, to which the supply potential Vin can be fed via a diode D21. The first pumping stage PS1 is at the in 3 For this purpose, the capacitor C1 of the pump stage PS1 is connected via the diode D11 to the node of the second pump stage PS2 which is common to the capacitor C2 and the diode D21. Between the first and second pumping stage PS1, PS2 another switch S22 is connected.

Während des ersten Betriebszustandes sind wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 die Schalter Sin1, die Schalter Sin2, der Schalter S12 und auch der Schalter S22 geschlossen. Der Kondensator C2 der zweiten Pumpstufe PS2 wird dabei über die Diode D21 aufgeladen, wenn das Potential des Taktsignals einen unteren Wert annimmt, wobei der Kondensator C2 wenigstens einen Teil der dabei gespeicherten Ladung anschließend über die Diode D11 an den Kondensator C1 abgibt, wenn das Taktsignal TS anschließend den oberen Potentialwert annimmt. Die Pumpstufen PS1, PS2 werden komplementär durch das Taktsignal TS angesteuert. Dazu ist ein Inverter INV dem Kondensator C1 vorgeschaltet, so dass der Fußpunkt dieses Kondensators C1 auf einem unterem Potential liegt, wenn der Fußpunkt des Kondensators C2 auf einem oberen Potential liegt und umgekehrt.During the first operating state are as in the embodiment according to 2 the switches Sin1, the switches Sin2, the switch S12 and also the switch S22 are closed. The capacitor C2 of the second pump stage PS2 is charged via the diode D21 when the potential of the clock signal assumes a lower value, the capacitor C2 then at least a portion of the charge stored thereby via the diode D11 to the capacitor C1 outputs when the clock signal TS then assumes the upper potential value. The pump stages PS1, PS2 are controlled in a complementary manner by the clock signal TS. For this purpose, an inverter INV is connected upstream of the capacitor C1, so that the base point of this capacitor C1 is at a lower potential when the base point of the capacitor C2 is at an upper potential and vice versa.

Die zweite Pumpstufe PS2 stellt an den Kondensator C1 der ersten Pumpstufe PS1 eine Spannung zur Verfügung, die über dem Versorgungspotential Vin liegt. Diese Spannung kann in etwa das Doppelte des Versorgungspotentials Vin betragen, wenn das Taktsignal alternierend den Wert des Bezugspotentials GND und des Versorgungspotentials Vin annimmt. Entsprechend kann die maximale an der Ausgangsklemme OUT anliegende, durch die erste Pumpstufe PS1 zur Verfügung gestellte Spannung etwa das Dreifache des Versorgungspotentials Vin betragen, da das maximale Potential an dem dem Kondensator C1 und der Diode D11 gemeinsamen Knoten der Summe aus dem oberen Potential des Taktsignals, das heißt Vin, und der Spannung über dem Kondensator C1, das heißt zweimal Vin betragen kann.The second pumping stage PS2 provides to the capacitor C1 of the first pumping stage PS1 a voltage which is above the supply potential Vin. This voltage can be approximately twice the supply potential Vin if the clock signal alternately assumes the value of the reference potential GND and of the supply potential Vin. Accordingly, the maximum voltage applied to the output terminal OUT provided by the first pump stage PS1 may be approximately three times the supply potential Vin, since the maximum potential at the node common to the capacitor C1 and the diode D11 is the sum of the upper potential of the clock signal , that is Vin, and the voltage across the capacitor C1, that is twice Vin.

Der Kondensator C2 der zweiten Pumpstufe PS2 dient während des zweiten Betriebszustandes zur Erzeugung eines Zeitreferenzsignals. Während des zweiten Betriebszustandes sind wie bereits erläutert die Schalter Sin1, Sin2, S12 und S22 geöffnet. Wie im Zusammenhang mit dem Beispiel gemäß 2 erläutert, werden während des zweiten Betriebszustandes zunächst der Ausgangskondensator Cext und der Kondensator C1 über die zugehörigen Entladeschaltungen S11, Sout entladen. Auch dem Kondensator C2 der zweiten Pumpschaltung PS2 ist eine Entladeschaltung zugeordnet, die einen Schalter S21 aufweist, der zwischen den Kondensator C2 und Bezugspotential GND geschaltet wird. Dieser Schalter S21 wird zusammen mit den Schaltern S11, Sout der beiden anderen Entladeschaltungen geschlossen, um den Kondensator C2 während des zweiten Betriebszustandes zunächst zu entladen. Dem zweiten Kondensator C2 ist auch eine Ladeschaltung zugeordnet, die eine Stromquelle Iq2 aufweist, die zwischen das Versorgungspotential V+ und den Kondensator C2 geschaltet ist.The capacitor C2 of the second pump stage PS2 is used during the second operating state for generating a time reference signal. During the second operating state, as already explained, the switches Sin1, Sin2, S12 and S22 are open. As in the context of the example according to 2 explains, during the second operating state, first the output capacitor Cext and the capacitor C1 are discharged via the associated discharge circuits S11, Sout. Also, the capacitor C2 of the second pump circuit PS2 is associated with a discharge circuit having a switch S21, which is connected between the capacitor C2 and reference potential GND. This switch S21 is closed together with the switches S11, Sout of the two other discharge circuits in order to first discharge the capacitor C2 during the second operating state. The second capacitor C2 is also associated with a charging circuit having a current source Iq2, which is connected between the supply potential V + and the capacitor C2.

Die Stromquelle Iq2 lädt den Kondensator C2 nach dem Öffnen des Schalters S21 auf, wobei eine über dem Kondensator C2 anliegende Spannung V2 mittels einer als Komparator K2 ausgebildeten Vergleicheranordnung mit einer zweiten Referenzspannung Vref2 verglichen wird. Eine erste Eingangsklemme des Komparators K2 ist dazu an den zweiten Kondensator C2 angeschlossen und einer zweiten Eingangsklemme des Komparators K2 ist die zweite Referenzspannung Vref2 zugeführt. Am Ausgang des Komparators K2 liegt ein Komparatorsignal KS2 an, das im vorliegenden Fall einen oberen Signalpegel annimmt, wenn die zweite Spannung V2 den Wert der Referenzspannung Verf2 erreicht. Die Zeitdauer, die zwischen dem Öffnen des Schalters S21 und dem Zeitpunkt, an dem die zweite Spannung V2 die Referenzspannung Verf2 übersteigt, vergeht, ist konstant. Der Zeitpunkt, zu dem die zweite Spannung V2 die Referenzspannung Verf2 übersteigt, bestimmt den Zeitpunkt, zu dem die Ansteuer- und Auswerteeinheit 10 das Komparatorsignal KS1 zur Bewertung der Ausgangsspannung und das Komparatorsignal KSout zur Überprüfung, ob ein Kurzschluss vorliegt, auswertet.The current source Iq2 charges the capacitor C2 after the opening of the switch S21, wherein a voltage V2 applied across the capacitor C2 is compared with a second reference voltage Vref2 by means of a comparator arrangement designed as a comparator K2. A first input terminal of the comparator K2 is connected to the second capacitor C2 and a second input terminal of the comparator K2, the second reference voltage Vref2 is supplied. At the output of the comparator K2 is a comparator signal KS2, which assumes an upper signal level in the present case, when the second voltage V2 reaches the value of the reference voltage Ver2. The time that elapses between the opening of the switch S21 and the time when the second voltage V2 exceeds the reference voltage Verf2 is constant. The point in time at which the second voltage V2 exceeds the reference voltage Ver 2 determines the point in time at which the actuation and evaluation unit 10 the comparator signal KS1 for evaluating the output voltage and the comparator signal KSout for checking whether a short circuit exists evaluates.

4 zeigt den zeitlichen Verlauf der in 3 dargestellten Spannungen ab einem Zeitpunkt, zu dem die Schalter S11, Sout, S21 der Entladeschaltungen geöffnet und die Kondensatoren C1, Cext und C2 über die jeweiligen Ladeschaltungen Iql, Iqout, Iq2 geladen werden, wobei angenommen ist, dass keine Last an die Ausgangsklemme OUT angeschlossen ist. Die Spannung V2 erreicht zu einem Zeitpunkt ta den Wert der zweiten Referenzspannung Verf2 und legt somit den Zeitpunkt fest, zu dem auch die Spannung V1 über dem Kondensator C1 und die Ausgangsspannung Vout ausgewertet werden. Die Spannung V1 über dem Kondensator C1 stellt die Vergleichsspannung für die Ausgangsspannung Vout dar, wobei abhängig davon, ob die Ausgangsspannung Vout oberhalb oder unterhalb der Spannung V1 liegt, der Wert des Lastkondensators oberhalb oder unterhalb des oben genannten Schwellenwertes (Iqout·C1/Iq1) liegt. Für die Spannung V1, deren Verlauf mit dem Bezugszeichen 103 gekennzeichnet ist, gilt zum Zeitpunkt ta: V1 = I1/C1·ta 4 shows the time course of in 3 voltages shown from a time when the switches S11, Sout, S21 of the discharge circuits are opened and the capacitors C1, Cext and C2 are charged via the respective charging circuits Iql, Iqout, Iq2, assuming that no load is connected to the output terminal OUT is. The voltage V2 reaches the value of the second reference voltage Ver2 at a time ta and thus determines the instant at which the voltage V1 across the capacitor C1 and the output voltage Vout are also evaluated. The voltage V1 across the capacitor C1 represents the comparison voltage for the output voltage Vout, depending on whether the output voltage Vout is above or below the voltage V1, the value of the load capacitor is above or below the abovementioned threshold value (Iqout * C1 / Iq1). For the voltage V1, whose course with the reference numeral 103 at time ta: V1 = I1 / C1 · ta

Die mit 101 bezeichnete Kurve zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung Vout im Fall eines Kurzschlusses, der einem sehr großen Ausgangskondensator Cext entspricht. Die Spannung Vout bleibt zum Zeitpunkt ta unterhalb der Referenzspannung Vref, die kleiner als die zweite Referenzspannung Verf2 und kleiner als die Spannung V1 zum Zeitpunkt ta ist.With 101 designated curve shows the curve of the output voltage Vout in the case of a short circuit corresponding to a very large output capacitor Cext. The voltage Vout remains at the time ta below the reference voltage Vref, which is smaller than the second reference voltage Ver2 and smaller than the voltage V1 at the time ta.

Die mit 102 gekennzeichnete Kurve zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung Vout beispielhaft für einen Ausgangskondensator Cext, dessen Kapazitätswert größer als der Schwellenwert (Iqout·C1/Iq1) ist.With 102 The curve shown in FIG. 2 shows the profile of the output voltage Vout by way of example for an output capacitor Cext whose capacitance value is greater than the threshold value (Iqout * C1 / Iq1).

Die mit 104 bezeichnete Kurve zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung Vout für einen Ausgangskondensator Cext, dessen Kapazitätswert unterhalb des Schwellenwertes liegt und die mit 105 gekennzeichnete Kurve zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung Vout für einen Ausgangskondensator Cext, dessen Kapazitätswert annäherungsweise Null ist, d. h. bei einem Leerlauf an den Ausgangsklemmen.With 104 designated curve shows the profile of the output voltage Vout for an output capacitor Cext whose capacitance value is below the threshold and with 105 The curve shown in FIG. 2 shows the curve of the output voltage Vout for an output capacitor Cext whose capacitance value is approximately zero, ie at an open-circuit at the output terminals.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, den von der Stromquelle Iq1 und den von der Stromquelle Iqout gelieferten Strom unter Beibehaltung des Stromverhältnisses zu erhöhen, um auf diese Weise den Ladungsvorgang zu beschleunigen, und zum Zeitpunkt ta dadurch größere Werte für die Spannungen V1 und Vout zu erreichen. Dieses Vorgehen ist sinnvoll, wenn ein Lastkondensator mit einer großen Kapazität an die Ausgangsklemme angeschlossen ist, um zum Zeitpunkt ta einen ausreichend hohen Wert für die Spannung Vout zu erzielen, der mittels des Komparators K1 mit der Spannung V1 über dem ersten Kondensator C1 verglichen werden kann.According to one embodiment of the invention, it is provided to increase the current supplied by the current source Iq1 and the current supplied by the current source Iqout while maintaining the current ratio, in order to accelerate the charging process, and at time ta thereby larger values for the voltages V1 and Vout to reach. This procedure is useful when a load capacitor with a large capacitance is connected to the output terminal in order to achieve at the time ta a sufficiently high value for the voltage Vout, which can be compared by means of the comparator K1 with the voltage V1 across the first capacitor C1 ,

Die Ansteuer- und Auswerteeinheit, die die Schalter Sin1, Sin2, S12 zum Abkoppeln der Pumpstufen und die Schalter S11, S21, Sout der Entladeschaltungen ansteuert und die die Komparatorausgangssignale KS1, KS2 und KSout auswertet kann als Mikrocontroller, als Logikschaltung, als State-Machine oder dergleichen ausgebildet sein.The control and evaluation unit, which controls the switches Sin1, Sin2, S12 for disconnecting the pump stages and the switches S11, S21, Sout of the discharge circuits and which evaluates the comparator output signals KS1, KS2 and KSout as a microcontroller, as a logic circuit, as a state machine or the like may be formed.

Die Kombinationen der verschiedenen Pegel, die die Ausgangssignale der Komparatoren annehmen können, und das diesen Kombinationen entnehmbare Ergebnis ist in der nachfolgenden Tabelle dargestellt, wobei ”0” für einen niedrigen Pegel des jeweiligen Komparatorausgangssignals und ”1” für einen hohen Pegel steht. KS2 KS1 KSout 0 0 0 Messung läuft (t < ta), Cext > Schwelle, evtl. Kurzschluss 0 0 1 Messung läuft (t < ta), Cext > Schwelle, kein Kurzschluss 0 1 0 Messung läuft (t < ta), Cext < Schwelle, evtl. Kurzschluss 0 1 1 Messung läuft (t < ta), Cext < Schwelle, kein Kurzschluss 1 0 0 Messung abgeschlossen (t > ta), Kurzschluss 1 0 1 Messung abgeschlossen (t > ta), Cext > Schwelle, kein Kurzschluss 1 1 0 nicht möglich 1 1 1 Messung abgeschlossen (t > ta), Cext < Schwelle kein Kurzschluss The combinations of the different levels which the output signals of the comparators can take and the result which can be taken from these combinations are shown in the following table, where "0" stands for a low level of the respective comparator output signal and "1" for a high level. KS2 KS1 KSout 0 0 0 Measurement is running (t <ta), Cext> threshold, possibly short circuit 0 0 1 Measurement running (t <ta), Cext> threshold, no short circuit 0 1 0 Measurement is running (t <ta), Cext <threshold, possibly short circuit 0 1 1 Measurement is running (t <ta), Cext <threshold, no short circuit 1 0 0 Measurement completed (t> ta), short circuit 1 0 1 Measurement completed (t> ta), Cext> threshold, no short circuit 1 1 0 not possible 1 1 1 Measurement completed (t> ta), Cext <threshold no short circuit

Wie bereits erwähnt, kann mittels des erläuterten Bewertungsverfahren auch ein Kurzschluss einer angeschlossenen Last erkannt werden, wenn zuvor ein Kurzschluss des Ausgangskondensators ausgeschlossen wurde. Die Pegel der Komparatorausgangssignale entsprechen dann den in der Tabelle angegebenen Pegeln für einen Kurzschluss der externen Kapazität Cext.As already mentioned, a short circuit of a connected load can also be detected by means of the described evaluation method if a short circuit of the output capacitor was previously ruled out. The levels of the comparator output signals then correspond to the levels specified in the table for a short circuit of the external capacitance Cext.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer schaltungstechnischen Realisierung einer Ladungspumpenschaltung gemäß 3. Die Stromquellen Iq1, Iq2, Iqout sind bei diesem Ausführungsbeispiel als Stromspiegelschaltungen ausgebildet, wobei Stromquellen I2, Iout der Stromspiegel Iq2, Iqout in nicht näher dargestellter Weise durch die Ansteuer- und Auswerteeinheit 10 ansteuerbar und deren Stromwerte einstellbar sind. 5 shows an embodiment of a circuit implementation of a charge pump circuit according to 3 , The current sources Iq1, Iq2, Iqout are formed in this embodiment as current mirror circuits, wherein current sources I2, Iout the current mirror Iq2, Iqout in a manner not shown by the control and evaluation 10 can be controlled and their current values are adjustable.

Vorzugsweise wird in nicht näher dargestellter Weise zur Bereitstellung der Ladeströme für den Kondensator C1 und den Ausgangskondensator Cext nur ein Stromspiegel mit zwei Ausgängen vorgesehen, wobei das Verhältnis der Ladeströme des Kondensators C1 und des Ausgangskondensators Cout dann ausschließlich von dem Übersetzungsverhältnis des Stromspiegels abhängig ist.Preferably, in a manner not shown to provide the charging currents for the capacitor C1 and the output capacitor Cext only a current mirror with two outputs provided, the ratio of the charging currents of the capacitor C1 and the output capacitor Cout is then exclusively dependent on the transmission ratio of the current mirror.

Die Dioden D21, D11, Dout der Schaltungsanordnung gemäß 3 sind bei der möglichen Realisierung gemäß 5 als Bipolartransistoren ausgebildet. Diese Bipolartransistoren sind jeweils durch Inverter angesteuert, die wiederum durch die Ansteuer- und Auswerteeinheit angesteuert sind. Diese Inverter erfüllen zusammen mit den Bipolartransistoren auch die Funktion der Schalter Sin1, S22, S12 gemäß 3, wobei die Bipolartransistoren wie eine Diode leiten, wenn sie durch die Inverter angesteuert sind und sperren, wenn sie nicht angesteuert sind.The diodes D21, D11, Dout of the circuit arrangement according to 3 are in the possible realization according to 5 designed as bipolar transistors. These bipolar transistors are each driven by inverters, which are in turn driven by the control and evaluation. These inverters, together with the bipolar transistors, also fulfill the function of the switches Sin1, S22, S12 in accordance with FIG 3 wherein the bipolar transistors conduct as a diode when driven by the inverters and block when not driven.

Die Schalter S11, Sout, S21 zur Entladung der Kondensatoren C1, Cext, C2 sind jeweils als n-leitende MOS-Transistoren ausgebildet, die durch die Ansteuer- und Auswerteeinheit 10 angesteuert sind.The switches S11, Sout, S21 for discharging the capacitors C1, Cext, C2 are each in the form of n-type MOS transistors, which are controlled by the drive and evaluation unit 10 are controlled.

Zur Durchführung der Ladungspumpvorgänge während des ersten Betriebszustandes der Ladungspumpenschaltung sind Inverter INV1, INV2, die jeweils eine Reihenschaltung eines p-leitenden und eines n-leitenden Transistors aufweisen, an die den Dioden D21, D11 abgewandten Anschlüsse der Kondensatoren C2, C1 angeschlossen, wobei diese Inverter INV1, INV2 durch ein getaktetes Signal TS angesteuert sind. Der Spannungshub dieses getakteten Signals TS kann dabei wesentlich geringer sein, als der Spannungshub, der pro Pumpvorgang an jedem der Kondensatoren C1, C2 erreicht werden soll. Die Inverter INV1, INV2 sind jeweils zwischen das Versorgungspotential Vin und Bezugpotential GND angeschlossen, wobei der Spannungshub, um welchen das Potential an den Fußpunkten der Kondensatoren C1, C2 schwankt, der Differenz zwischen dem Versorgungspotential Vin und Bezugspotential GND entspricht. Dem Inverter INV1 des Kondensators C1 ist das Taktsignal TS invertiert zugeführt, um sicherzustellen, dass der Fußpunkt des Kondensators C1 auf Bezugspotential GND liegt, wenn der Fußpunkt des Kondensators C2 auf dem Versorgungspotential Vin liegt, und umgekehrt.In order to carry out the charge pumping operations during the first operating state of the charge pump circuit, inverters INV1, INV2, which each have a series connection of a p-type and an n-type transistor, are connected to the terminals of the capacitors C2, C1 facing away from the diodes D21, D11, wherein these Inverter INV1, INV2 are driven by a clocked signal TS. The voltage swing of this clocked signal TS can be significantly lower than the voltage swing that is to be achieved per pumping operation at each of the capacitors C1, C2. The inverters INV1, INV2 are each connected between the supply potential Vin and reference potential GND, wherein the voltage swing, by which the potential at the base points of the capacitors C1, C2 fluctuates, corresponds to the difference between the supply potential Vin and the reference potential GND. The inverter INV1 of the capacitor C1 is supplied with the clock signal TS inverted to ensure that the base of the capacitor C1 is at reference potential GND when the base point of the capacitor C2 is at the supply potential Vin, and vice versa.

Der Komparator Kout ist als n-leitender MOS-Transistor ausgeführt, dessen Gate-Anschluss die Ausgangsspannung Vout zugeführt ist.The comparator Kout is designed as an n-type MOS transistor whose gate terminal is supplied with the output voltage Vout.

Claims (13)

Ladungspumpenschaltung, die folgende Merkmale aufweist: – eine Eingangsklemme (IN1) zum Anlegen eines ersten Versorgungspotentials (Vin), eine Ausgangsklemme (OUT) zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (Vout) für eine Last (Cext, RL), und einen Takteingang (IN2) zum Anlegen eines abwechselnd einen ersten oder zweiten Potentialwert annehmenden Taktsignals (TS), – wenigstens eine zwischen die Eingangsklemme (IN1) und die Ausgangsklemme (OUT) geschaltete und durch das Taktsignal (TS) angesteuerte Pumpstufe (PS1) mit einem ersten Kondensator (C1), – eine der Ausgangsklemme (OUT) vorgeschaltete Diode (Dout), gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale: – eine erste Entladeschaltung (S11), die an den ersten Kondensator (C1) angeschlossen ist, und eine zweite Entladeschaltung (Sout), die an die Ausgangsklemme (OUT) angeschlossen ist, – eine erste Ladeschaltung (Iq1), die an den ersten Kondensator (C1) angeschlossen ist, und eine zweite Ladeschaltung (Iqout), die an die Ausgangsklemme (OUT) angeschlossen ist, – eine erste Vergleicheranordnung (K1), der eine über dem ersten Kondensator (C1) anliegende erste Spannung (V1) und die an der Ausgangsklemme (OUT) abgreifbare Ausgangsspannung (Vout) zugeführt ist.Charge pump circuit, comprising: - an input terminal (IN1) for applying a first supply potential (Vin), an output terminal (OUT) for providing an output voltage (Vout) for a load (Cext, R L ), and a clock input (IN2) for applying a clock signal (TS) accepting alternately a first or second potential value, - at least one pumping stage (PS1) connected between the input terminal (IN1) and the output terminal (OUT) and controlled by the clock signal (TS) with a first capacitor (C1) , - one of the output terminal (OUT) upstream diode (Dout), characterized by the following further features: - a first discharge circuit (S11), which is connected to the first capacitor (C1), and a second discharge circuit (Sout) connected to the Output terminal (OUT) is connected, - a first charging circuit (Iq1), which is connected to the first capacitor (C1), and a second charging circuit (Iqout), which is connected to the Ausg Angsklemme (OUT) is connected, - a first comparator arrangement (K1), which is supplied via the first capacitor (C1) applied to the first voltage (V1) and the output terminal (OUT) tapped output voltage (Vout). Ladungspumpenschaltung nach Anspruch 1, die eine zweite Vergleicheranordnung (Kout) aufweist, der die Ausgangsspannung (Vout) und eine erste Referenzspannung (Vref) zugeführt ist.A charge pump circuit according to claim 1, comprising a second comparator arrangement (Kout) to which the output voltage (Vout) and a first reference voltage (Vref) are supplied. Ladungspumpenschaltung nach Anspruch 1, die wenigstens eine zweite Pumpstufe (PS2) mit einem Kondensator (C2) aufweist, wobei die zweite Pumpstufe (PS2) zwischen die Eingangsklemme (IN1) und die erste Pumpstufe (PS1) oder zwischen die erste Pumpstufe (PS1) und die Ausgangsklemme (AK1) geschaltet ist.Charge pump circuit according to claim 1, comprising at least a second pumping stage (PS2) with a capacitor (C2), wherein the second pumping stage (PS2) between the input terminal (IN1) and the first pumping stage (PS1) or between the first pumping stage (PS1) and the output terminal (AK1) is switched. Ladungspumpenschaltung nach Anspruch 3, die eine dritte Entladeschaltung (S21) und eine dritte Ladeschaltung (Iq2) aufweist, die jeweils an den zweiten Kondensator (C2) angeschlossen sind, und die eine dritte Vergleicheranordnung (K2) aufweist, der eine über dem zweiten Kondensator (C2) anliegende Spannung (V2) und eine zweite Referenzspannung (Vref) zugeführt sind.A charge pump circuit according to claim 3 comprising a third discharge circuit (S21) and a third charge circuit (Iq2) respectively connected to said second capacitor (C2) and having a third comparator arrangement (K2) arranged one above said second capacitor (K2). C2) applied voltage (V2) and a second reference voltage (Vref) are supplied. Ladungspumpenschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die eine Ansteuer- und Auswerteschaltung (10) aufweist, die die Entladeschaltungen (S11, S21, Sout) ansteuert und der Ausgangssignale (KS1, KS2, KSout) der Vergleicheranordnungen (K1, K2, Kout) zugeführt sind. Charge pump circuit according to one of the preceding claims, which has a drive and evaluation circuit ( 10 ), which drives the discharge circuits (S11, S21, Sout) and the output signals (KS1, KS2, KSout) of the comparator assemblies (K1, K2, Kout) are supplied. Ladungspumpenschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Ladeschaltungen (Iq1, Iq2, Iq3) Stromquellen aufweisen.Charge pump circuit according to one of the preceding claims, in which the charging circuits (Iq1, Iq2, Iq3) comprise current sources. Ladungspumpenschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die erste und dritte Entladeschaltung (S11, S21) einen Schalter zwischen dem jeweiligen Kondensator (C1, C2) und Bezugspotential (GND) und bei dem die zweite Entladeschaltung (Sout) einen Schalter zwischen der Ausgangsklemme (OUT) und dem Bezugspotential aufweist.Charge pump circuit according to one of the preceding claims, in which the first and third discharge circuits (S11, S21) comprise a switch between the respective capacitor (C1, C2) and reference potential (GND) and in which the second discharge circuit (Sout) forms a switch between the output terminal (S11, S21). OUT) and the reference potential. Ladungspumpenschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der weitere Pumpstufen der ersten und/oder zweiten Pumpstufe (PS1, PS2) vor- und/oder nachgeschaltet sind.Charge pump circuit according to one of the preceding claims, in which further pump stages of the first and / or second pump stage (PS1, PS2) upstream and / or downstream. Ladungspumpenschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der jeweils ein Schalter (Sin1, S12) zwischen die Eingangsklemme (IN1) und die wenigstens eine Pumpstufe (PS1; PS2) und zwischen die wenigstens eine Pumpstufe (PS1) und die Ausgangsklemme (OUT) geschaltet ist.Charge pump circuit according to one of the preceding claims, in which in each case a switch (Sin1, S12) is connected between the input terminal (IN1) and the at least one pump stage (PS1; PS2) and between the at least one pump stage (PS1) and the output terminal (OUT) , Ladungspumpenschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei der ein Schalter (S22) zwischen die wenigstens eine erste Pumpstufe (PS1) und die zweite Pumpstufe (PS2) geschaltet ist.Charge pump circuit according to one of claims 3 to 9, wherein a switch (S22) between the at least one first pumping stage (PS1) and the second pumping stage (PS2) is connected. Verfahren zur Auswertung einer an eine Ausgangsklemme (OUT) einer Ladungspumpenschaltung angeschlossenen Last (Cext, RL), wobei die Ladungspumpenschaltung wenigstens eine Pumpstufe (PS1) mit einem ersten Kondensator (C1) aufweist und das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: – Entladen des Kondensators (C1) der wenigstens einen Pumpstufe und der an die Ausgangsklemme (OUT) angeschlossene Last (Cext, RL) mittels einer ersten und zweiten Entladeschaltung (S11, Sout), – Laden des Kondensators (C1) der wenigstens einen Pumpschaltung mittels einer daran angeschlossenen ersten Ladeschaltung (Iq1) und Laden der an die Ausgangsklemme (OUT) angeschlossenen Last (Cext, RL) mittels einer an die Ausgangsklemme angeschlossenen zweiten Ladeschaltung (Iqout) und Auswerten der an dem ersten Kondensator (C1) und der Ausgangsklemme (OUT) anliegenden Spannungen (V1, Vout).Method for evaluating a load (Cext, R L ) connected to an output terminal (OUT) of a charge pump circuit, wherein the charge pump circuit has at least one pump stage (PS1) with a first capacitor (C1) and the method comprises the following method steps: - discharging the capacitor ( C1) of the at least one pump stage and the load (Cext, R L ) connected to the output terminal (OUT) by means of first and second discharge circuits (S11, Sout), - charging the capacitor (C1) of the at least one pump circuit by means of a first connected thereto Charging circuit (Iq1) and charging the load (Cext, R L ) connected to the output terminal (OUT) by means of a second charging circuit (Iqout) connected to the output terminal and evaluating the voltages applied to the first capacitor (C1) and the output terminal (OUT) (V1, Vout). Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Ladungspumpenschaltung eine zweite Pumpstufe (PS2) mit einem zweiten Kondensator (C2), eine an den Kondensator angeschlossene Ladeschaltung (Iq2) und eine an den Kondensator angeschlossene Entladeschaltung (S21) aufweist, wobei das Verfahren folgende weitere Verfahrensschritte umfasst: – Entladen des zweiten Kondensators (C2), wenn der erste Kondensator (C1) und die externe Last (Cext) entladen werden, – anschließendes Aufladen des zweiten Kondensators (C2) mittels einer daran angeschlossenen Ladeschaltung (Iq2), – Vergleichen einer über dem zweiten Kondensator (C2) anliegenden zweiten Spannung (V2) mit einer Referenzspannung (Vref2), wobei die erste Spannung (V1) nach einem Zeitpunkt (ta) mit der Ausgangsspannung (Vout) verglichen wird, zu dem die zweite Spannung (V2) die zweite Referenzspannung (Vref2) erreicht.A method according to claim 11, wherein the charge pump circuit comprises a second pumping stage (PS2) having a second capacitor (C2), a charging circuit (Iq2) connected to the capacitor and a discharging circuit (S21) connected to the capacitor, the method comprising the following further method steps includes: Discharging the second capacitor (C2) when the first capacitor (C1) and the external load (Cext) are discharged, - subsequent charging of the second capacitor (C2) by means of a charging circuit connected thereto (Iq2), Comparing a second voltage (V2) applied across the second capacitor (C2) with a reference voltage (Vref2), the first voltage (V1) being compared after a time (ta) with the output voltage (Vout) to which the second voltage (V2) reaches the second reference voltage (Vref2). Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Ladeschaltungen (Iq1, Iq2, Iq3) Stromquellen aufweisen, wobei wenigstens das Verhältnis der Ströme der ersten und zweiten Stromquelle variierbar ist.A method according to claim 11 or 12, wherein the charging circuits (Iq1, Iq2, Iq3) comprise current sources, wherein at least the ratio of the currents of the first and second current sources is variable.
DE2002102478 2002-01-23 2002-01-23 Charge pump circuit having means for evaluating a connected load Expired - Fee Related DE10202478B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002102478 DE10202478B4 (en) 2002-01-23 2002-01-23 Charge pump circuit having means for evaluating a connected load

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002102478 DE10202478B4 (en) 2002-01-23 2002-01-23 Charge pump circuit having means for evaluating a connected load

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10202478A1 DE10202478A1 (en) 2003-08-14
DE10202478B4 true DE10202478B4 (en) 2014-01-23

Family

ID=27588012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002102478 Expired - Fee Related DE10202478B4 (en) 2002-01-23 2002-01-23 Charge pump circuit having means for evaluating a connected load

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10202478B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013220491A1 (en) * 2013-10-10 2015-04-16 Continental Automotive Gmbh Switching controller for integrated fault detection

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602004018919D1 (en) * 2004-09-14 2009-02-26 Dialog Semiconductor Gmbh Switch-off device for charge pump circuit
CN111934542B (en) * 2019-05-13 2021-10-08 北京兆易创新科技股份有限公司 Charge pump voltage stabilizing circuit, voltage stabilizing method and nonvolatile memory

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Stengl, J.P., Tihanyi, J.: Leistungs-MOS-FET-Praxsis. 2., neu bearb. Aufl. München: Pflaum Verlag, 1992, S. 162. ISBN: 3-7905-0616-2 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013220491A1 (en) * 2013-10-10 2015-04-16 Continental Automotive Gmbh Switching controller for integrated fault detection

Also Published As

Publication number Publication date
DE10202478A1 (en) 2003-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0135889B1 (en) Voltage multiplication circuit
DE602005005822T2 (en) Circuit and adaptive method for driving a half-bridge circuit
DE102005012662B4 (en) Arrangement with voltage converter for supplying power to an electrical load and method for supplying power to an electrical load
DE10217611B4 (en) Method and device for EMC-optimized control of a semiconductor switching element
EP2116857A1 (en) Method and device for logging electricity polarity within a synchronised bridge section
DE10345651A1 (en) DC converter
DE102009012767A1 (en) Switched power supply with current sampling
DE102007052143A1 (en) Semiconductor device
DE112014003998T5 (en) Inverter device
DE19917364A1 (en) Half bridge circuit for regulators, has relief capacitor connected in parallel to each series diode which is connected in series to respective switch in main current flow direction
EP2184853A2 (en) Level shifter with cascode circuit and dynamic gate control
DE102005020803B4 (en) Circuit arrangement with an amplifier arrangement and an offset compensation arrangement
DE102015102878A1 (en) Electronic drive circuit
DE102004037388A1 (en) Method for detecting a non-zero voltage switching operation of a ballast for fluorescent lamps and ballast
DE10202478B4 (en) Charge pump circuit having means for evaluating a connected load
DE4103675C2 (en) Circuit for voltage surge of AC input signals
DE10240167B4 (en) Circuit arrangement with a power transistor and a drive circuit for the power transistor
WO2020120312A1 (en) Discharging an inverter intermediate circuit capacitor by means of bridge short-circuit pulses
EP2208400A1 (en) Switchable current supply for auxiliary current circuits in a current converter
EP3291430B1 (en) Charge pump for generating an output voltage by multiplying a dc operating voltage
DE4107597C2 (en) Self-clocking charge pump
EP0774705A2 (en) Comparator with hysteresis for use in a voltage regulating circuit
LU501001B1 (en) Method for providing sinusoidal phase currents with control and charging
DE102017113394B4 (en) Cross-coupled switching stage
EP1086477B1 (en) Input circuit for relatively high current ac signals to be monitored

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative
R020 Patent grant now final

Effective date: 20141024

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee