TW201338372A

TW201338372A - 充電幫浦裝置

Info

Publication number: TW201338372A
Application number: TW101107303A
Authority: TW
Inventors: Hsiang-Yi Chiu
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-09-16
Also published as: TWI463769B; US9007120B2; US20130229226A1

Abstract

一種充電幫浦裝置，包含有一充電幫浦電路，用來根據一驅動訊號，產生一輸出電壓；一比較電路，用來根據該輸出電壓及一參考電壓，產生一比較結果；一偵測電路，用來根據該比較結果以偵測該輸出電壓之漣波之頻率範圍並產生一偵測結果；以及一驅動級，用來依據該比較結果產生該驅動訊號，並依據該偵測結果調整該驅動訊號所對應之一驅動能力。

Description

充電幫浦裝置

本發明係指一種充電幫浦裝置，尤指一種可避免音頻雜訊並確保不會有穩定度問題的充電幫浦裝置。

一般來說，充電幫浦(charge pump)可用來提供穩定輸出電壓至不同負載，而習知對充電幫浦之控制方式有兩種，分別為以運算放大器及以比較器進行控制。在以運算放大器進行控制的架構下，輸出電壓具有較小的輸出漣波，但在不同負載和外部元件下會有穩定度之考量；而在以比較器進行控制的架構下，雖然沒有穩定度問題，但有輸出電壓具有較大之週期性輸出漣波，且在某些負載下可能會產生音頻雜訊。

舉例來說，請參考第1A圖，第1A圖為習知一充電幫浦裝置10之示意圖。充電幫浦裝置10係以運算放大器(operational amplifier)控制之架構，包含有一充電幫浦電路102、一運算放大器104、一調整電晶體106以及一驅動級108。簡單來說，充電幫浦電路102可根據驅動級108所產生之一驅動訊號DRVP，產生一輸出電壓VGH。譬如充電幫浦電路102可為一狄克森充電幫浦，其於驅動訊號DRVP為低準位時，一輸入電壓AVDD可對飛馳電容(flying capacitor)CF1、CF2充電，使得於驅動訊號DRVP為高準位而抬升飛馳電容CF1、CF2電位時，飛馳電容CF1、CF2所儲存之電荷可傳輸至一輸出電容CS1，以將輸出電壓VGH幫浦至所欲準位。

在產生進行控制之驅動訊號DRVP方面，分壓電阻R1、R2可將輸出電壓VGH分壓以產生一回授電壓FBP予運算放大器104。運算放大器104可比較回授電壓FBP及一參考電壓VREF以提供一輸出訊號OP_OUT予調整電晶體106進行調整，即當輸出電壓VGH較高時，回授電壓FBP亦較高，而拉高輸出訊號OP_OUT，使得調整電晶體106之導通電阻變大(閘極電壓較高)；當輸出電壓VGH較低時，回授電壓FBP亦較低，而拉低輸出訊號OP_OUT，使得調整電晶體106之導通電阻變小(即閘極電壓較低)。接著，驅動級108根據調整電晶體106及一時脈訊號CLK產生驅動訊號DRVP，以控制充電幫浦電路102產生所欲之輸出電壓VGH。

詳細來說，請參考第1B圖，第1B圖為第1A圖所示之充電幫浦裝置10之訊號示意圖。如第1B圖所示，由於驅動級108係於時脈訊號CLK之高準位時不斷將所產生之驅動訊號DRVP觸發至高準位，且調整電晶體106之導通電阻會因輸出電壓VGH進行調整，因此最後充電幫浦電路102對輸出電容CS1之輸出電壓VGH之充電電流對等於於外在負載之放電電流。由於輸出電壓VGH之漣波大小正比於充放電電流，因此具有較小輸出漣波(運算放大器控制之架構之驅動訊號DRVP之高準位較比較器控制之架構下較小，此部份稍後解釋)。

然而，由於充電幫浦裝置10之架構在輸出會有一個極點1/(2π*CS1*外在負載值)，因此在不同外在負載和輸出電容CS1時會改變此極點，因而有穩定度之考量。

另一方面，請參考第2A圖，第2A圖為習知一充電幫浦裝置20之示意圖。充電幫浦裝置20之與充電幫浦裝置10部分相似，因此元件及訊號之作用相似者以相同符號表示。充電幫浦裝置20係以比較器控制之架構，包含有一充電幫浦電路102、一比較電路204、一驅動級206以及分壓電阻R1、R2，而比較電路204包含有一比較器208、一正反器(flip-flop)210以及一反及閘(NAND gate)212。簡單來說，充電幫浦電路102可根據驅動級206所產生之驅動訊號DRVP，將輸出電壓VGH幫浦至所欲準位之運作與上述相似，於此不再贅述。

在產生進行控制之驅動訊號DRVP方面，分壓電阻R1、R2可將輸出電壓VGH分壓以產生回授電壓FBP予比較器208。比較器208可比較回授電壓FBP及參考電壓VREF以提供一比較輸出訊號COMP_OUT，正反器210可於時脈訊號CLK之上緣觸發並輸出當時比較輸出訊號COMP_OUT之電壓準位，以提供一比較取樣訊號COMP_SAM(即比較取樣訊號COMP_SAM於時脈訊號CLK之一週期內維持相同準位，不同於比較輸出訊號COMP_OUT可能會受外界雜訊或干擾而有準位變化)，而反及閘212可根據比較取樣訊號COMP_SAM及時脈訊號CLK產生一比較結果訊號COMP_SIG予驅動級206，使得驅動級206可據以產生驅動訊號DRVP，以控制充電幫浦電路102產生所欲之輸出電壓VGH。

詳細來說，請參考第2B圖，第2B圖為第2A圖所示充電幫浦裝置20之訊號示意圖。如第2B圖所示，當輸出電壓VGH低於一目標電壓後(即回授電壓FBP小於參考電壓VREF)，比較取樣訊號COMP_SAM於時脈訊號CLK之一上緣開始輸出一個週期的高準位，比較取樣訊號COMP_SAM與時脈訊號CLK皆為高準位時(即比較結果訊號COMP_SIG為低準位)，驅動訊號DRVP為高準位以控制充電幫浦電路102不斷對輸出電壓VGH充電。接著，於輸出電壓VGH高於目標電壓後，比較取樣訊號COMP_SAM於時脈訊號CLK之另一上緣開始輸出一個週期的低準位，使驅動訊號DRVP維持低準位而不對輸出電壓VGH充電，此時輸出電容CS1之輸出電壓VGH會因對外在負載供電而逐漸降低，直到低於目標電壓後再重覆上述行為。在此情形下，由於充電幫浦裝置20僅比較回授電壓FBP及參考電壓VREF，因此沒有穩定度問題。

另一方面，相較於充電幫浦裝置10於時脈訊號CLK之高準位時皆將驅動訊號DRVP觸發至高準位，充電幫浦裝置20僅於比較取樣訊號COMP_SAM與時脈訊號CLK皆為高準位才將驅動訊號DRVP觸發至高準位(驅動訊號DRVP時打時不打)，每次充放電的電流會大於平均電流(即負載電流)，穩態時充電幫浦電路102對輸出電容CS1之輸出電壓VGH之平均充電電流等於外在負載之放電電流，以將輸出電壓VGH維持於一目標電壓。

詳細來說，驅動訊號DRVP為高準位時之準位高低和驅動訊號DRVP驅動能力有關。若是比較器架構，則驅動級206之電晶體會全力打開，故驅動訊號DRVP為高準位時之準位會較高；若是運算放大器架構，則運算放大器104之輸出訊號OP_OUT會藉由調整電晶體106調整驅動級108之輸出能力，故驅動訊號DRVP為高準位時之準位會較低。充電幫浦電路102提供負載能量的大小由驅動訊號DRVP觸發為高準位的次數與振幅決定，在不同負載下，比較器架構調變的是觸發為高準位的次數，運算放大器架構架構調變的是觸發為高準位的振幅。

當系統處於穩態時，充電幫浦電路102對輸出電壓VGH之充電電流必須等於負載電流，這樣輸出電壓VGH才能穩定。由於運算放大器架構之驅動訊號DRVP一直打，故充電幫浦電路102對輸出電壓VGH之充電電流就等於負載電流；而比較器架構之驅動訊號DRVP一下打一下不打，故充電幫浦電路102對輸出電壓VGH之充電電流會大於負載電流。又輸出漣波大小正比於充放電電流，故充電電流較大之比較器架構造成輸出電壓VGH會有較大之週期性輸出漣波，因此比較器架構在某些外在負載下會產生人耳所能聽見的音頻雜訊(20Hz-20KHz)。

舉例來說，請參考第3圖，第3圖為一特定負載下第2圖所示之驅動訊號DRVP造成音頻雜訊之示意圖。如第3圖所示，當驅動訊號DRVP連續觸發(即一突波，burst)至高準位以將輸出電壓VGH抬升至目標電壓時，雖然其連續觸發之頻率(即時脈訊號CLK高於20KHz)，但其兩次連續觸發之間隔可能會落於20Hz-20KHz(輸出電壓VGH之漣波頻率)，而產生音頻雜訊。

因此，雖然以比較器控制之充電幫浦裝置20沒有穩定度問題，但由於其具有較大輸出漣波，因此在某些外在負載下會產生音頻雜訊。

在此提供一種可避免音頻雜訊與穩定度問題的充電幫浦裝置。

根據本揭露的一方面，提供一種充電幫浦裝置，包含有一充電幫浦電路，用來根據一驅動訊號，產生一輸出電壓；一比較電路，用來根據該輸出電壓及一參考電壓，產生一比較結果；一偵測電路，用來根據該比較結果以偵測該輸出電壓之漣波之頻率範圍並產生一偵測結果；以及一驅動級，用來依據該比較結果產生該驅動訊號，並依據該偵測結果調整該驅動訊號所對應之一驅動能力。

請參考第4A圖，第4A圖為本發明實施例一充電幫浦裝置40之示意圖。充電幫浦裝置40之與充電幫浦裝置20部分相似，因此元件及訊號之作用相似者以相同符號表示。如第4A圖所示，充電幫浦裝置40包含有一充電幫浦電路402、一比較電路404、一偵測電路406以及一驅動級408。簡單來說，充電幫浦電路402可根據一驅動訊號DRVP’，產生一輸出電壓VGH’。比較電路404可根據輸出電壓VGH’及一參考電壓VREF’，產生一比較結果COMP。偵測電路406可根據比較結果COMP以偵測輸出電壓VGH’之漣波(ripple)之頻率範圍並產生一偵測結果DET。驅動級408可依據比較結果COMP產生驅動訊號DRVP’，並依據偵測結果DET調整驅動訊號DRVP’所對應之一驅動能力。如此一來，充電幫浦裝置40可藉由調整驅動級408之驅動能力，控制輸出電壓VGH’之漣波大小，以避免音頻雜訊。

詳細來說，偵測結果DET可指示輸出電壓VGH’之漣波之頻率是否於一音頻範圍內。其中，偵測電路406譬如可藉由偵測比較結果COMP之一脈波間隔時間以判斷輸出電壓VGH’之漣波頻率(即根據輸出電壓VGH’高於目標電壓之時間進行判斷)。在一實施範例中，於偵測結果DET指示輸出電壓VGH’之漣波之頻率於一音頻範圍外時，驅動級408維持目前驅動訊號DRVP’所對應之驅動能力；於偵測結果DET指示輸出電壓VGH’之漣波頻率於音頻範圍內時，驅動訊號DRVP’係降低其驅動能力，進而使得輸出電壓VGH’之漣波頻率高於該音頻範圍(即驅動訊號DRVP’之驅動能力愈低，則愈需頻繁驅動以維持輸出電壓VGH’於目標準位)。

值得注意的是，依據圖4B所示之實施例，在充電幫浦裝置40中，偵測電路406係耦接於比較電路404以接收比較結果COMP，以及耦接至驅動級408以輸出偵測結果DET至驅動級408，使得驅動級408直接根據偵測結果DET調整驅動訊號DRVP’所對應之驅動能力。然而，如第4B圖所示，於其它實施例中，充電幫浦裝置40可另包含一控制電路410，耦接於比較電路404與驅動級408之間，以及耦接至偵測電路406，用來根據比較結果COMP與偵測結果DET來調整驅動訊號DRVP’所對應之驅動能力。同樣地，在此情形下，該控制電路可根據偵測結果DET，以決定是否將比較結果COMP傳送至驅動級408。較佳地，當偵測結果DET指示輸出電壓VGH’之漣波頻率於一音頻範圍內時，該控制電路可限制比較結果COMP之至少一部分數目之脈波傳送至驅動級408，以減少驅動級408將驅動訊號DRVP’觸發至高準位之數目，進而降低其驅動能力，使得輸出電壓VGH’之漣波頻率高於該音頻範圍。

具體而言，請參考第5圖，第5圖為第4A或4B圖所示之偵測電路406之電路示意圖之一實施例。如第5圖所示，偵測電路406包含有一計時器502以及一邊緣偵測單元504。計時器502耦接至比較電路404，用於對比較結果COMP所對應之一訊號之脈波間隔時間進行計時，以產生一時脈訊號TS指示該脈波間隔時間是否到達一既定時間。邊緣偵測單元504耦接至計時器502，用於偵測時脈訊號TS之邊緣以產生一偵測訊號作為該偵測結果DET。邊緣偵測單元504可包括一正反器(flip-flop)DFF1，其具有一時脈端CK耦接至時脈訊號TS，以及一輸出端Q提供偵測訊號DET。偵測電路406可另包含一脈波轉換裝置506及一反或閘508。脈波轉換裝置506耦接於比較電路404與計時器502之間，用於依據比較結果COMP以產生一比較脈波訊號COMP_PUL經由反或閘508至計時器502，以作為比較結果COMP所對應之一訊號。

在此配置下，當脈波轉換裝置506偵測比較結果COMP轉換位準(譬如由低準位轉為高準位)時(亦即輸出電壓VGH’低於目標電壓)，可將比較脈波訊號COMP_PUL觸發為高準位，使計時器502重置以開始計時(計時器502之一重置端RSTB於低準位時重置)，若計時器502計時了既定時間(如50μs，即落於音頻範圍20KHz內)仍未再被重置(即比較結果COMP未再次由低準位轉為高準位)，則將時脈訊號TS觸發為高準位，使偵測訊號DET亦切換為高準位。如此一來，偵測電路406可藉由偵測比較結果COMP之脈波間隔時間產生偵測訊號DET，以指示輸出電壓VGH’之漣波頻率是否落於音頻範圍。

另一方面，請參考第6圖，第6圖為第4B圖中之一控制電路60之電路示意圖之一實施例。如第6圖所示，控制電路60包含有一傳輸控制單元602以及一傳輸單元604。傳輸控制單元602耦接於比較電路404與偵測電路406之間，用以依據偵測結果DET與比較結果COMP，來產生一傳輸控制訊號DRVP_LIM，而傳輸單元604耦接至比較電路404與驅動級408之間，並更耦接至傳輸控制單元602，用以依據傳輸控制訊號DRVP_LIM，以決定是否將比較結果COMP輸出至驅動級408作為一驅動控制訊號DCON。

在此情況下，當偵測結果DET指示輸出電壓VGH’之漣波之頻率高於音頻範圍時，傳輸控制訊號DRVP_LIM係控制傳輸單元604將比較結果COMP輸出至驅動級408，使得驅動級408仍根據比較結果COMP全部脈波將驅動訊號DRVP’觸發至高準位以進行驅動。反之，當偵測結果DET指示輸出電壓VGH’之漣波之頻率位於音頻範圍內時，傳輸控制單元602係對比較結果COMP所對應之每一脈衝串之脈波進行計數，並當該脈波數目到達一既定數目後，產生傳輸控制訊號DRVP_LIM以控制傳輸單元604停止將比較結果COMP輸出至驅動級408，使得驅動級408僅根據比較結果COMP部分脈波將驅動訊號DRVP’觸發至高準位以進行驅動，進而降低其驅動能力，使得輸出電壓VGH’之漣波頻率高於該音頻範圍。

於一具體實施範例中，傳輸控制單元602包含有一計數器606以及一邊緣偵測單元608。計數器606耦接至比較電路404，可對比較結果COMP所對應之每一脈衝串內之脈波數進行計數(如對一比較結果訊號COMP_SIG’計數)，以產生一計數訊號CNT。邊緣偵測單元608耦接至計數器404與偵測電路406，以依據偵測結果DET，偵測計數訊號CNT之一特定邊緣以產生傳輸控制訊號DRVP_LIM。詳細言之，當偵測結果DET指示輸出電壓VGH’之漣波之頻率位於音頻範圍內時，若計數器606對比較結果COMP所對應之每一脈衝串內之脈波數計數至該既定數目，會產生計數訊號CNT之該特定邊緣，使得邊緣偵測單元608產生傳輸控制訊號DRVP_LIM以控制傳輸單元604停止將比較結果COMP(如比較結果訊號COMP_SIG’計數)輸出至驅動級408。

於一特定範例中，邊緣偵測單元608可包含一正反器DFF2以及一重置訊號產生單元610。正反器DFF2具有一時脈端CK耦接至計數訊號CNT，以及一輸出端QB提供傳輸控制訊號DRVP_LIM，以及一重置端RSTB耦接至偵測電路406。重置訊號產生單元610耦接於正反器DFF2之重置端RSTB與偵測電路406之間，用於依據偵測結果DET與比較結果COMP所對應之比較脈波訊號COMP_PUL來決定是否重置正反器DFF2。其中，重置訊號產生單元610譬如可包含有一反相器612以及一反或閘614，反相器612具有一輸入端耦接至偵測電路406，而反或閘614具有兩輸入端分別耦接於反相器612之一輸出端以及耦接至比較脈波訊號COMP_PUL，以及一輸出端耦接至正反器DFF2之重置端RSTB。

在此情況下，當偵測訊號DET指示切換為高準位以指示輸出電壓VGH’之漣波頻率落於音頻範圍時，若比較脈波訊號COMP_PUL觸發為高準位以指示比較結果COMP由低準位轉為高準位時(輸出電壓VGH’低於目標電壓)，正反器DFF2之重置端RSTB接收一低準位訊號進行重置，以輸出高準位之傳輸控制訊號DRVP_LIM，使得傳輸單元604輸出比較結果COMP所對應之脈衝串之脈波。接著，由於計數器606之一重置端RSTB可於比較結果COMP轉為低準位時重置(如輸出訊號COMP_OUT’或比較取樣訊號COMP_SAM’轉為低準位，即輸出電壓VGH’達到目標電壓)，因此計數器606可對比較結果COMP所對應之每一脈衝串內之脈波數計數，以於到達該既定數目時，由計數訊號CNT觸發正反器DFF2之時脈端，以將傳輸控制訊號DRVP_LIM切換為低準位，使得傳輸單元604不輸出比較結果COMP所對應之脈衝串之後續脈波，以降低驅動能力，使得輸出電壓VGH’之漣波頻率高於該音頻範圍。

值得注意的是，上述實施例之主要精神在於充電幫浦裝置40可偵測比較結果COMP以判斷輸出電壓VGH’之漣波之頻率是否於一音頻範圍內，再決定是否調整驅動級408之驅動能力，以避免輸出電壓VGH’頻率於一音頻範圍內而無音頻雜訊。本領域具通常知識者當可據以變化，而不限於此。

請參考第7圖，第7圖為本發明實施例用以實施第4A圖所示之充電幫浦裝置40之一充電幫浦裝置70之示意圖。第7圖所示之充電幫浦電路402與第2A圖所示之充電幫浦電路102相似，因此元件及訊號之作用相似者以相同符號表示。如第7圖所示，比較電路404包含有一比較器702、一正反器704以及一反及閘706。比較器702具有兩輸入端分別耦接至輸出電壓VGH’與參考電壓VREF’，以及一輸出端，用於提供一比較輸出訊號COMP_OUT’。正反器704包含有一資料輸入端D耦接至比較器702之輸出端、一時脈端CK用來接收一時脈訊號CLK，以及一資料輸出端Q，用於提供一比較取樣訊號COMP_SAM’(即正反器704可於時脈訊號CLK之上緣觸發並輸出當時比較輸出訊號COMP_OUT’之電壓準位，因此比較取樣訊號COMP_SAM’於時脈訊號CLK之一週期內維持相同準位，不同於比較輸出訊號COMP_OUT’可能會受外界雜訊或干擾而有準位變化)。反及閘706具有兩輸入端分別耦接至正反器704之資料輸出端Q以及時脈訊號CLK，以及一輸出端，用於提供一比較結果訊號COMP_SIG’。

值得注意的是，前述比較結果COMP係包括比較輸出訊號COMP_OUT’、比較取樣訊號COMP_SAM’與比較結果訊號COMP_SIG’當中至少之一者。換言之，雖然第7圖繪示偵測電路406接收比較輸出訊號COMP_OUT’，但實際上偵測電路406可接收比較輸出訊號COMP_OUT’或比較取樣訊號COMP_SAM’(穩定度較佳)，並輸出代表偵測結果DET之一偵測訊號至驅動級408進行控制。

此外，亦須注意的是，第7圖中驅動級408所接收之比較結果訊號COMP_SIG’即對應於第4A圖中驅動級408所接收之比較結果COMP。另一方面，第6圖中計數器606計數之比較結果COMP可包含比較結果訊號COMP_SIG’，而其重置端RSTB所接收之比較結果COMP亦可為比較輸出訊號COMP_OUT’或比較取樣訊號COMP_SAM’，而傳輸單元604所接收之比較結果COMP為比較結果訊號COMP_SIG’。

再者，第7圖中，驅動級408係藉由使用不同尺寸之電晶體來產生驅動訊號DRVP’，以根據代表偵測結果DET之偵測訊號調整驅動訊號DRVP’所對應之驅動能力。於其它實施例中，可以其他方式調整驅動能力。舉例而言，驅動級408亦可藉由使用不同數目的並聯電晶體來產生驅動訊號DRVP’，以根據代表偵測結果DET之偵測訊號調整驅動訊號DRVP’所對應之驅動能力，或者驅動級408可包括複數個緩衝器，當中至少之一者依據偵測結果DET來導通或關閉，以調整驅動訊號DRVP’所對應之驅動能力。

另一方面，請參考第8A圖，第8A圖為本發明實施例用以實施第4B圖所示之充電幫浦裝置40之另一充電幫浦裝置80之示意圖。充電幫浦裝置80與充電幫浦裝置70部分相似，因此元件及訊號之作用相似者以相同符號表示。充電幫浦裝置80與充電幫浦裝置70之主要差別在於，充電幫浦裝置80更包括一控制電路802，用來接收比較結果訊號COMP_SIG’與偵測訊號，以依據比較結果訊號COMP_SIG’與偵測訊號來輸出驅動控制訊號DCON至驅動級408，且偵測電路406係接收比較取樣訊號COMP_SAM’(但亦可接收比較輸出訊號COMP_OUT’)。在此情形下，驅動級408係藉由改變對充電幫浦電路402連續進行充電之次數，以調整驅動訊號DRVP’所對應之該驅動能力。

舉例來說，請參考第8B圖，第8B圖為本發明實施例第8A圖所示充電幫浦裝置80之訊號示意圖。第8B圖所示，當偵測電路406偵測比較取樣訊號COMP_SAM’之一脈波間隔時間大於既定時間(如50μs，即落於音頻範圍20KHz內)，則將偵測結果DET觸發至高準位，使控制電路802僅將比較結果訊號COMP_SIG’之部分脈波輸出至驅動級408，連帶減少驅動訊號DRVP’之脈波數及其驅動能力，以使輸出電壓VGH’之漣波頻率高於該音頻範圍。

在習知技術中，以運算放大器控制之架構在輸出會有一個極點，在不同外在負載和輸出電容CS1時會改變此極點，因而有穩定度之考量。而雖然以比較器控制之充電幫浦裝置沒有穩定度問題，但由於其具有較大輸出漣波，因此在某些外在負載下會產生音頻雜訊。相較之下，上述實施例藉由偵測比較結果COMP以判斷輸出電壓VGH’之漣波之頻率是否於一音頻範圍內，再決定是否調整驅動級408之驅動能力，以避免輸出電壓VGH’頻率於一音頻範圍內而無音頻雜訊，且係以比較器進行控制因此可提升穩定度。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、20、40、70、80．．．充電幫浦裝置

102、402．．．充電幫浦電路

104．．．運算放大器

106．．．調整電晶體

108、206、408．．．驅動級

204、404．．．比較電路

208、702．．．比較器

210、DFF1、DFF2、704．．．正反器

212、706．．．反及閘

406．．．偵測電路

410、60、802．．．控制電路

502．．．計時器

504．．．邊緣偵測單元

506．．．脈波轉換裝置

508、614．．．反或閘

602．．．傳輸控制單元

604．．．傳輸單元

606．．．計數器

608．．．邊緣偵測單元

610．．．重置訊號產生單元

612．．．反相器

DRVP、DRVP’．．．驅動訊號

VGH、VGH’．．．輸出電壓

AVDD．．．輸入電壓

CF1、CF2、CS1．．．電容

R1、R2．．．電阻

FBP．．．回授電壓

VREF、VREF’．．．參考電壓

OP_OUT．．．輸出訊號

CLK．．．時脈訊號

COMP_OUT、COMP_OUT’．．．比較輸出訊號

COMP_SAM、COMP_SAM’．．．比較取樣訊號

COMP_SIG、COMP_SIG’．．．比較結果訊號

COMP．．．比較結果

DET．．．偵測結果

TS．．．時脈訊號

D．．．資料輸入端

CK．．．時脈端

Q、QB．．．輸出端

RSTB．．．重置端

COMP_PUL．．．比較脈波訊號

DRVP_LIM．．．傳輸控制訊號

DCON．．．驅動控制訊號

CNT．．．計數訊號

第1A圖為習知一充電幫浦裝置之示意圖。

第1B圖為第1A圖所示之充電幫浦裝置之訊號示意圖。

第2A圖為習知另一充電幫浦裝置之示意圖。

第2B圖為第2A圖所示充電幫浦裝置之訊號示意圖。

第3圖為一特定負載下第2圖所示之一驅動訊號造成音頻雜訊之示意圖。

第4A圖為本發明實施例一充電幫浦裝置之示意圖。

第4B圖為本發明實施例另一充電幫浦裝置之示意圖。

第5圖為第4A圖所示之一偵測電路之電路示意圖。

第6圖為第4B圖所示之一控制電路之電路示意圖。

第7圖為本發明實施例用以實施第4A圖所示之充電幫浦裝置之一充電幫浦裝置之示意圖。

第8A圖為本發明實施例用以實施第4B圖所示之充電幫浦裝置之另一充電幫浦裝置之示意圖。

第8B圖為本發明實施例第8A圖所示充電幫浦裝置之訊號示意圖。

40．．．充電幫浦裝置

402．．．充電幫浦電路

404．．．比較電路

406．．．偵測電路

408．．．驅動級

DRVP’．．．驅動訊號

VGH’．．．輸出電壓

VREF’．．．參考電壓

COMP．．．比較結果

DET．．．偵測結果

Claims

一種充電幫浦(charge pump)裝置，包含有：一充電幫浦電路，用來根據一驅動訊號，產生一輸出電壓；一比較電路，用來根據該輸出電壓及一參考電壓，產生一比較結果；一偵測電路，用來根據該比較結果以偵測該輸出電壓之漣波(ripple)之一頻率範圍並產生一偵測結果；以及一驅動級，用來依據該比較結果產生該驅動訊號，並依據該偵測結果調整該驅動訊號所對應之一驅動能力。
如請求項1所述之充電幫浦裝置，其中該偵測結果係指示該輸出電壓之一漣波頻率是否於一音頻範圍內。
如請求項2所述之充電幫浦裝置，其中於該偵測結果指示該輸出電壓之該漣波頻率於該音頻範圍內時，該驅動訊號係降低其驅動能力，進而使得該輸出電壓之該漣波頻率高於該音頻範圍。
如請求項2所述之充電幫浦裝置，其中該偵測電路係藉由偵測該比較結果之一脈波間隔時間以判斷該輸出電壓之該漣波頻率。
如請求項1所述之充電幫浦裝置，其中該偵測電路耦接於該比較電路以接收該比較結果，以及耦接至該驅動級以輸出該偵測結果至該驅動級。
如請求項1所述之充電幫浦裝置，更包括一控制電路，耦接於該比較電路與該驅動級之間，以及耦接至該偵測電路，用來根據該比較結果與該偵測結果來調整該驅動訊號所對應之一驅動能力。
如請求項6所述之充電幫浦裝置，其中該控制電路係根據該偵測結果，以決定是否將該比較結果傳送至該驅動級。
如請求項6所述之充電幫浦裝置，其中當該偵測結果係指示該輸出電壓之一漣波頻率於一音頻範圍內時，該控制電路係限制該比較結果之至少一部分數目之脈波傳送至該驅動級。
如請求項1所述之充電幫浦裝置，其中該偵測電路包含有：一計時器，耦接至該比較電路，用於對該比較結果所對應之一訊號之脈波間隔時間進行計時，以產生一時脈訊號指示該脈波間隔時間是否到達一既定時間；以及一邊緣偵測單元，其耦接至該計時器，用於偵測該時脈訊號之邊緣以產生一偵測訊號作為該偵測結果。
如請求項9所述之充電幫浦裝置，其中該邊緣偵測電路係包括一第一正反器(flip-flop)，其具有一時脈端耦接至該時脈訊號，以及一輸出端提供該偵測訊號。
如請求項9所述之充電幫浦裝置，更包括一脈波轉換裝置，耦接於該比較電路與該計時器之間，用於依據該比較結果以產生一比較脈波訊號至該計時器。
如請求項6所述之充電幫浦裝置，其中該控制電路包括：一傳輸控制單元，耦接於該比較電路與該偵測電路之間，用以依據該偵測結果與該比較結果，來產生一傳輸控制訊號；以及一傳輸單元，耦接至該比較電路與該驅動級之間，並更耦接至該傳輸控制單元，用以依據該傳輸控制訊號，以決定是否將該比較結果輸出至該驅動級。
如請求項12所述之充電幫浦裝置，其中當該偵測結果指示該輸出電壓之該漣波頻率高於該音頻範圍時，該傳輸控制訊號係控制該傳輸單元將該比較結果輸出至該驅動級。
如請求項12所述之充電幫浦裝置，其中該傳輸控制單元當該偵測結果指示該輸出電壓之該漣波頻率位於該音頻範圍內時，係對該比較結果所對應之每一脈衝串之脈波進行計數，並當該脈波數目到達一既定數目後，產生該傳輸控制訊號以控制該傳輸單元停止將該比較結果輸出至該驅動級。
如請求項12所述之充電幫浦裝置，其中該傳輸控制單元包括：一計數器，耦接至該比較電路，對該比較結果所對應之每一脈衝串內之脈波數進行計數，以產生一計數訊號；以及一邊緣偵測單元，耦接至該計數器與該偵測電路，以依據該偵測結果，偵測該計數訊號之一特定邊緣以產生該傳輸控制訊號。
如請求項15所述之充電幫浦裝置，其中該邊緣偵測電路係包括一第二正反器，其具有一時脈端耦接至該計數訊號，以及一輸出端提供該傳輸控制訊號，以及一重置端耦接至該偵測電路。
如請求項16所述之充電幫浦裝置，其中該邊緣偵測電路更包括：一重置訊號產生單元，耦接於該重置端與該偵測電路之間，用於依據該偵測結果與該比較結果所對應之一比較脈波訊號來決定是否重置該第二正反器。
如請求項17所述之充電幫浦裝置，其中該重置訊號產生單元包括：一反相器，其具有一輸入端耦接至該偵測電路，以及一輸出端；一反或閘，具有兩輸入端分別耦接於該反相器之該輸出端以及耦接至該比較脈波訊號，以及一輸出端耦接至該第二正反器之該重置端。
如請求項1所述之充電幫浦裝置，其中該比較電路包括：一比較器，其具有兩輸入端分別耦接至該輸出電壓與該參考電壓，以及一輸出端，用於提供一比較輸出訊號；一第三正反器，包含有一資料輸入端耦接至該比較器之該輸出端、一時脈端用來接收一時脈訊號，以及一資料輸出端，用於提供一比較取樣訊號；以及一反及閘(NAND gate)，具有兩輸入端分別耦接至該第三正反器之該資料輸出端以及該時脈訊號，以及一輸出端，用於提供一比較結果訊號，其中該比較結果係包括該比較輸出訊號、該比較取樣訊號與該比較結果訊號當中至少之一者。
如請求項19所述之充電幫浦裝置，其中該偵測電路係接收該比較輸出訊號或該比較取樣訊號，並輸出代表該偵測結果之一偵測訊號至該驅動級。
如請求項19所述之充電幫浦裝置，其中該偵測電路係接收該比較輸出訊號或該比較取樣訊號，並輸出代表該偵測結果之一偵測訊號，以及該充電幫浦裝置更包括一控制電路，接收該比較結果訊號與該偵測訊號，以依據該比較結果訊號與該偵測訊號來輸出一驅動控制訊號至該驅動級。
如請求項1所述之充電幫浦裝置，其中該驅動級係藉由改變對該充電幫浦電路連續進行充電之次數，以調整該驅動訊號所對應之該驅動能力。
如請求項1所述之充電幫浦裝置，其中該驅動級係藉由使用不同尺寸之電晶體來產生該驅動訊號，以調整該驅動訊號所對應之該驅動能力。
如請求項1所述之充電幫浦裝置，其中該驅動級係藉由使用不同數目的並聯電晶體以產生該驅動訊號，以調整該驅動訊號所對應之該驅動能力。
如請求項1所述之充電幫浦裝置，其中該驅動級係包括複數個緩衝器，當中至少之一者依據該偵測結果來導通或關閉。