專利名稱：一種電荷泵的軟啟動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電荷泵的軟啟動電路。
背景技術(shù)：
電荷泵也稱為開關(guān)電容式電壓變換器，是一種利用所謂的"快速"或"泵送"電容 來儲能的DC-DC變換器。它們能使輸入電壓升高或降低，也可以用于產(chǎn)生負電壓。 參見圖l，該圖為現(xiàn)有技術(shù)中電荷泵的結(jié)構(gòu)示意圖。 S1、S2、S3和S4為四個開關(guān)管。 Q和5為兩相互不交疊時鐘信號，其中，時鐘信號Q控制開關(guān)管Sl和S3的導(dǎo)通和 關(guān)斷；時鐘信號5控制開關(guān)管S2和S4的導(dǎo)通和關(guān)斷。 當(dāng)時鐘信號Q為高時，開關(guān)管Sl和S3導(dǎo)通，開關(guān)管S2和S4關(guān)斷。此時，電源VIN 給電容C1充電。 當(dāng)時鐘信號G為高時，開關(guān)管S2和S4導(dǎo)通，開關(guān)管Sl和S3關(guān)斷，此時，電容Cl 給電容C0充電。 電容C0兩端并聯(lián)負載，負載兩端的電壓就是電容C0兩端的電壓V0。 在系統(tǒng)啟動時，由于電容C1上的電壓為零，當(dāng)時鐘信號Q為高時，對電容C1充電
會產(chǎn)生很大的浪涌電流，這樣容易損壞電路。 為避免這種情況發(fā)生，需要在電荷泵電路中加入軟啟動電路。 參見圖2，該圖為現(xiàn)有技術(shù)中帶有軟啟動電路的電荷泵結(jié)構(gòu)示意圖。 Rs為可變電阻，可以放在圖中給Cl充電回路(如圖中虛線箭頭所示)中的任意一處。 在系統(tǒng)啟動時，Rs比較大，限制了對電容C1的充電電流，從而減小了浪涌電流。 隨著輸出電壓的增大，Rs逐漸減少，在系統(tǒng)正常工作以后，Rs最終穩(wěn)定在一個最 小值Rsmin上。 這種軟啟動方式，雖然可以很好的起到抑制浪涌電流的效果，但由于Rs處在電容 Cl的充電回路上，即使在系統(tǒng)正常工作以后，Rs都要消耗一定的功率，從而降低了系統(tǒng)的 效率，為了減少Rs上消耗的功率，需減少Rsmin值。 通常Rs是由M0S管構(gòu)成的，減少Rsmin值，在Vgs不變的情況下，即意味著要增大 MOS管面積，增大芯片面積就要增加成本，這樣系統(tǒng)的效率和成本就產(chǎn)生了矛盾。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種電荷泵的軟啟動電路，能夠降低系統(tǒng)成 本，同時提高系統(tǒng)效率。
本實用新型提供一種電荷泵的軟啟動電路，包括電流源和控制開關(guān)； 所述電流源連接在驅(qū)動模塊和地之間；所述驅(qū)動模塊用于驅(qū)動開關(guān)管的柵極； 所述控制開關(guān)并聯(lián)在所述電流源兩端；
3[0021] 當(dāng)電荷泵軟啟動時，所述控制開關(guān)斷開，所述開關(guān)管的柵極通過所述驅(qū)動模塊以 所述電流源的電流放電；當(dāng)所述電荷泵軟啟動結(jié)束后，所述控制開關(guān)閉合，所述開關(guān)管的柵 極通過所述驅(qū)動模塊和所述控制開關(guān)接地。 優(yōu)選地，所述開關(guān)管為PM0S管。 優(yōu)選地，所述PMOS管的源極連接電源；所述PMOS管的漏極連接電荷泵的外接電容。 優(yōu)選地，所述PM0S管的源極連接電荷泵的外接電容；所述PM0S管的漏極連接地。
本實用新型還提供一種電荷泵的軟啟動電路，包括電流源和控制開關(guān)； 所述電流源連接在所述驅(qū)動模塊和電源之間；所述驅(qū)動模塊用于驅(qū)動開關(guān)管的柵
極； 所述控制開關(guān)并聯(lián)在所述電流源的兩端； 當(dāng)電荷泵軟啟動時，所述控制開關(guān)斷開，所述開關(guān)管的柵極通過所述驅(qū)動模塊以 所述電流源的電流充電；當(dāng)電荷泵的軟啟動結(jié)束后，所述控制開關(guān)閉合，所述開關(guān)管的柵極 通過所述驅(qū)動模塊和所述控制開關(guān)連接電源。 優(yōu)選地，所述開關(guān)管為NM0S管。 優(yōu)選地，所述NM0S管的源極接地；所述NM0S管的漏極連接電荷泵的外接電容。 優(yōu)選地，所述NMOS管的源極連接電荷泵的外接電容；所述NMOS管的漏極連接電 源。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點 本實用新型提供的電荷泵的軟啟動電路，當(dāng)電荷泵軟啟動時，控制開關(guān)斷開，開關(guān) 管的柵極通過驅(qū)動模塊以電流源的電流進行充放電，使得開關(guān)管的導(dǎo)通電阻由高阻態(tài)逐漸 減少，這樣可以抑制浪涌電流；當(dāng)電荷泵軟啟動結(jié)束后，控制開關(guān)閉合，開關(guān)管的柵極通過 驅(qū)動模塊直接接地或接電源，這樣可以充放電很快。該電荷泵的軟啟動電路中的開關(guān)管在 控制開關(guān)和電流源的作用下，可以作為一個可變電阻來使用，不再只有高阻態(tài)和低阻態(tài)兩 種狀態(tài)。這樣，既解決了電荷泵軟啟動中抑制浪涌電流的問題，直接利用系統(tǒng)中原有的開關(guān) 管，又不會增加系統(tǒng)成本。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電荷泵的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中帶有軟啟動電路的電荷泵結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實用新型電荷泵的軟啟動電路第一實施例電路圖； 圖4是本實用新型電荷泵的軟啟動電路第一實施例的時序圖； 圖5是本實用新型電荷泵的軟啟動電路第二實施例電路圖； 圖6是本實用新型電荷泵的軟啟動電路第三實施例電路圖； 圖7是本實用新型電荷泵的軟啟動電路第四實施例電路圖。
具體實施方式為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對本 實用新型的具體實施方式
做詳細的說明。[0042] 需要說明的是，本實用新型提供的電荷泵的軟啟動電路可以為圖1中的電荷泵的
開關(guān)管Sl提供啟動，也可以為開關(guān)管S3提供啟動。 下面分別介紹開關(guān)管為PM0S管和NM0S管的情況。 第一實施例和第二實施例是當(dāng)開關(guān)管為PM0S管的情況。 第一實施例 參見圖3，該圖為本實用新型電荷泵的軟啟動電路第一實施例電路圖。 本實施例提供的電荷泵的軟啟動電路包括電流源II和控制開關(guān)ST1。 所述電流源11連接在驅(qū)動模塊和地之間。 所述驅(qū)動模塊用于驅(qū)動開關(guān)管Sl的柵極。 如圖3所示，驅(qū)動模塊的輸入信號為方波。 所述控制開關(guān)ST1并聯(lián)在所述電流源II的兩端。 當(dāng)電荷泵軟啟動時，所述控制開關(guān)ST1斷開，所述開關(guān)管S1的柵極通過所述驅(qū)動 模塊的晶體管M8以所述電流源II的電流放電。開關(guān)管S1的導(dǎo)通電阻由高阻態(tài)逐漸減少， 這樣可以抑制軟啟動時的浪涌電流。 當(dāng)電荷泵軟啟動結(jié)束后，所述控制開關(guān)ST1閉合，所述開關(guān)管S1的柵極通過所述 驅(qū)動模塊的晶體管M8和所述控制開關(guān)ST1接地。此時，開關(guān)管Sl的柵極通過所述驅(qū)動模 塊的晶體管M8放電，放電速度很快。因此，開關(guān)管S1的柵極又恢復(fù)為驅(qū)動模塊的驅(qū)動信號 方波。 需要說明的是，本實施例提供的電荷泵的軟啟動電路是為開關(guān)管S1提供啟動。開 關(guān)管Sl的源極連接電源，漏極連接電荷泵的外接電容Cl 。 本實用新型提供的電荷泵的軟啟動電路，當(dāng)電荷泵軟啟動時，控制開關(guān)斷開，開關(guān) 管柵極通過驅(qū)動模塊以電流源的電流進行放電，開關(guān)管S1的導(dǎo)通電阻由高阻態(tài)逐漸減少， 這樣可以抑制浪涌電流。當(dāng)電荷泵軟啟動結(jié)束后，控制開關(guān)閉合，開關(guān)管S1通過驅(qū)動模塊 接地，這樣可以放電很快。該電荷泵中的開關(guān)管在軟啟動電路的控制開關(guān)和電流源的作用 下，可以作為一個可變電阻來使用，不再只有高阻態(tài)和低阻態(tài)兩種狀態(tài)。這樣，既解決了電 荷泵軟啟動中抑制浪涌電流的問題，直接利用系統(tǒng)中原有的開關(guān)管，又不會增加系統(tǒng)成本。 參見圖4，該圖為本實用新型電荷泵的軟啟動電路第一實施例的時序圖。 Drive是驅(qū)動模塊的輸入信號，為方波。 ST1對應(yīng)的是控制開關(guān)ST1的信號，虛線所指的是軟啟動階段，可以看出，軟啟動 期間ST1對應(yīng)的是低電平。當(dāng)軟啟動結(jié)束后，對應(yīng)的是高電平。 Vgate是開關(guān)管的柵極信號，可以看出，在軟啟動階段，柵極電壓的下降沿是緩慢 下降的，這樣抑制了浪涌電流。在軟啟動結(jié)束后，開關(guān)管的柵極電壓恢復(fù)為驅(qū)動模塊的方波 電壓。 Ivdd是電源為開關(guān)管提供的電流，可以看出，在軟啟動階段，Ivdd的上升沿是緩 慢上升的，當(dāng)軟啟動結(jié)束后，Ivdd的波形恢復(fù)為方波。 第二實施例 參見圖5，該圖為本實用新型電荷泵的軟啟動電路第二實施例電路圖。 本實用新型第二實施例提供的軟啟動電路是為開關(guān)管S3進行啟動，開關(guān)管S3是
PM0S管。
5[0064] 當(dāng)電荷泵軟啟動時，所述控制開關(guān)ST1斷開，所述開關(guān)管S3的柵極通過驅(qū)動模塊 的晶體管M8以所述電流源Il的電流放電。開關(guān)管S1的導(dǎo)通電阻由高阻態(tài)逐漸減少，這樣 可以抑制軟啟動時的浪涌電流。 當(dāng)電荷泵軟啟動結(jié)束后，所述控制開關(guān)ST1閉合，所述開關(guān)管S3的柵極通過晶體 管M8和所述控制開關(guān)ST1接地。此時，開關(guān)管S3的柵極通過所述晶體管M8放電，放電速 度很快。因此，開關(guān)管S3的柵極又恢復(fù)為驅(qū)動模塊的驅(qū)動信號方波。 需要說明的是，本實施例提供的電荷泵的軟啟動電路是為開關(guān)管S3提供啟動，因 此，開關(guān)管S3的源極連接電荷泵的外接電容，漏極接地。 下面結(jié)合第三實施例和第四實施例介紹當(dāng)開關(guān)管為NM0S時的情況。 第三實施例 參見圖6，該圖為本實用新型電荷泵的軟啟動電路的第三實施例結(jié)構(gòu)圖。 本實施例是為開關(guān)管S3提供的軟啟動電路。開關(guān)管S3為NM0S管。 當(dāng)電荷泵軟啟動時，所述控制開關(guān)ST1斷開，所述開關(guān)管S3的柵極通過所述驅(qū)動
模塊和電流源I1連接電源。電源以電流源Il的電流為開關(guān)管S3的柵極充電。此時，開關(guān)
管S3的導(dǎo)通電阻由高阻態(tài)逐漸減少，這樣可以抑制軟啟動時的浪涌電流。 當(dāng)電荷泵軟啟動結(jié)束后，所述控制開關(guān)ST1閉合，所述開關(guān)管S3的柵極通過所述
驅(qū)動模塊的晶體管M7進行充電。因此，開關(guān)管S1的柵極又恢復(fù)為驅(qū)動模塊的驅(qū)動信號方波。 由于該開關(guān)管為NM0S管，因此，開關(guān)管S3的源極接地，漏接連接電荷泵的外接電 容。 第四實施例 參見圖7，該圖為本實用新型電荷泵的軟啟動電路的第四實施例具體電路圖。 本實施例是為開關(guān)管Sl提供的軟啟動電路。開關(guān)管Sl為NM0S管。 當(dāng)電荷泵軟啟動時，所述控制開關(guān)ST1斷開，所述開關(guān)管S1的柵極通過驅(qū)動模塊
的晶體管M7和電流源II連接電源。此時，電源以電流源II的電流通過晶體管M7為開關(guān)
管S1的柵極充電。此時，開關(guān)管S1的導(dǎo)通電阻由高阻態(tài)逐漸減少，這樣可以抑制軟啟動時
的浪涌電流。 當(dāng)電荷泵軟啟動結(jié)束后，所述控制開關(guān)ST1閉合，所述開關(guān)管S1的柵極通過晶體
管M7和所述控制開關(guān)ST1接電源。此時，開關(guān)管Sl的柵極通過所述驅(qū)動模塊的晶體管M7
進行充電。因此，開關(guān)管S1的柵極又恢復(fù)為驅(qū)動模塊的驅(qū)動信號方波。 由于該開關(guān)管Sl是NM0S管，因此開光管Sl的源極連接電荷泵的外接電容，漏極
連接電源。 需要說明的是，本實用新型實施例提供的驅(qū)動電路不是重點，僅提供了一種驅(qū)動 模塊的具體結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實際需要替換為其他類型。 本實用新型提供的電荷泵的軟啟動電路通過控制開關(guān)和電流源，改變原有電荷泵 中的開關(guān)管的導(dǎo)通特性，將開關(guān)管作為可變電阻來使用，可以達到軟啟動的目的。這樣既可 以抑制浪涌電流，又解決了系統(tǒng)效率和成本之間的矛盾。 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上 的限制。雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的 方法和技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的 等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對 以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案保護的 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種電荷泵的軟啟動電路，其特征在于，包括電流源和控制開關(guān)；所述電流源連接在驅(qū)動模塊和地之間；所述驅(qū)動模塊用于驅(qū)動開關(guān)管的柵極；所述控制開關(guān)并聯(lián)在所述電流源兩端；當(dāng)電荷泵軟啟動時，所述控制開關(guān)斷開，所述開關(guān)管的柵極通過所述驅(qū)動模塊以所述電流源的電流放電；當(dāng)所述電荷泵軟啟動結(jié)束后，所述控制開關(guān)閉合，所述開關(guān)管的柵極通過所述驅(qū)動模塊和所述控制開關(guān)接地。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵的軟啟動電路，其特征在于，所述開關(guān)管為PM0S管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電荷泵的軟啟動電路，其特征在于，所述PMOS管的源極連接電源；所述PM0S管的漏極連接電荷泵的外接電容。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電荷泵的軟啟動電路，其特征在于，所述PM0S管的源極連接電荷泵的外接電容；所述PM0S管的漏極連接地。
5. —種電荷泵的軟啟動電路，其特征在于，包括電流源和控制開關(guān)；所述電流源連接在所述驅(qū)動模塊和電源之間；所述驅(qū)動模塊用于驅(qū)動開關(guān)管的柵極；所述控制開關(guān)并聯(lián)在所述電流源的兩端；當(dāng)電荷泵軟啟動時，所述控制開關(guān)斷開，所述開關(guān)管的柵極通過所述驅(qū)動模塊以所述電流源的電流充電；當(dāng)電荷泵的軟啟動結(jié)束后，所述控制開關(guān)閉合，所述開關(guān)管的柵極通過所述驅(qū)動模塊和所述控制開關(guān)連接電源。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電荷泵的軟啟動電路，其特征在于，所述開關(guān)管為NM0S管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電荷泵的軟啟動電路，其特征在于，所述NM0S管的源極接地；所述NMOS管的漏極連接電荷泵的外接電容。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電荷泵的軟啟動電路，其特征在于，所述NMOS管的源極連接電荷泵的外接電容；所述NMOS管的漏極連接電源。
專利摘要本實用新型提供一種電荷泵的軟啟動電路包括電流源和控制開關(guān)；所述電流源連接在驅(qū)動模塊和地之間；所述驅(qū)動模塊用于驅(qū)動開關(guān)管的柵極；所述控制開關(guān)并聯(lián)在所述電流源兩端；當(dāng)電荷泵軟啟動時，所述控制開關(guān)斷開，所述開關(guān)管的柵極通過所述驅(qū)動模塊以所述電流源的電流放電；當(dāng)所述電荷泵軟啟動結(jié)束后，所述控制開關(guān)閉合，所述開關(guān)管的柵極通過所述驅(qū)動模塊和所述控制開關(guān)接地。該電荷泵的軟啟動電路中的開關(guān)管在控制開關(guān)和電流源的作用下，可以作為一個可變電阻來使用，不再只有高阻態(tài)和低阻態(tài)兩種狀態(tài)。這樣，既解決了電荷泵軟啟動中抑制浪涌電流的問題，直接利用系統(tǒng)中原有的開關(guān)管，又不會增加系統(tǒng)成本。
文檔編號H02M1/36GK201490880SQ20092015588
公開日2010年5月26日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者俞惠, 周松明, 張洪波, 張煒, 陳文 申請人:Bcd半導(dǎo)體制造有限公司