專利名稱：電荷泵電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電荷泵電路，特別是涉及一種通過(guò)電荷比例分配實(shí)現(xiàn)高效率的電 荷泵電路
背景技術(shù)：
電荷泵(charge pump)電路常被應(yīng)用于電子產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)電路中，舉例來(lái)說(shuō)，如內(nèi)存 驅(qū)動(dòng)電路、液晶顯示器(LCD)的背光模塊或發(fā)光二極管(LED)背光驅(qū)動(dòng)電路中。電荷泵電 路主要利用電容原理實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，以供應(yīng)所需的倍壓或負(fù)壓輸出，并可同時(shí)提供不同電 平的電壓輸出。請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有的一電荷泵電路10的示意圖。電荷泵電路10包含有一正 電荷泵單元102及一負(fù)電荷泵單元104。正電荷泵單元102用來(lái)將一輸入電壓VCI轉(zhuǎn)換成一 正電荷泵電壓AVDD，正電荷泵電壓AVDD的電壓值通常等于倍數(shù)的輸入電壓VCI。負(fù)電荷泵 單元104用來(lái)將輸入電壓VCI轉(zhuǎn)換成一負(fù)電荷泵電壓VCL，負(fù)電荷泵電壓VCL通常等于負(fù)倍 數(shù)的輸入電壓VCI。在圖1中，正電荷泵單元102使用了兩個(gè)飛馳電容(flyingcapacitor) Cfi與Cf2，而負(fù)電荷泵單元104亦使用到一個(gè)飛馳電容Cf3來(lái)儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移能量。傳統(tǒng)的電荷泵電路10中，正電荷泵單元102與負(fù)電荷泵單元104的運(yùn)作，通常包 含兩個(gè)操作狀態(tài)第一操作狀態(tài)PHl與第二操作狀態(tài)PH2。請(qǐng)參考圖2及圖3，圖2及圖 3分別為圖1的電荷泵電路10操作于一第一操作狀態(tài)PHl與一第二操作狀態(tài)PH2的示意 圖。如圖2及圖3所示，正電荷泵電路102包含有飛馳電容Cfi與Cf2、儲(chǔ)存電容(reservoir capacitor) Cei以及開(kāi)關(guān)SWl SW8。負(fù)電荷泵電路104包含有飛馳電容Cf3、儲(chǔ)存電容Ck2 以及開(kāi)關(guān)SW9 SW12。其中，開(kāi)關(guān)SWl SW12的連接關(guān)系如圖2及圖3所示，在此不贅述。 請(qǐng)繼續(xù)參考圖2，于第一操作狀態(tài)PHl期間，開(kāi)關(guān)SW1、開(kāi)關(guān)SW2，開(kāi)關(guān)SW7、開(kāi)關(guān)SW8、開(kāi)關(guān)SW9 及開(kāi)關(guān)SWlO會(huì)被導(dǎo)通，其它的開(kāi)關(guān)則維持開(kāi)路狀態(tài)，在此情況下，輸入電壓VCI會(huì)對(duì)飛馳電 容Cfi及飛馳電容Cf3充電，使飛馳電容Cfi的電位達(dá)到輸入電壓VCI電平，而飛馳電容Cf2則 對(duì)儲(chǔ)存電容Cki進(jìn)行充電，使儲(chǔ)存電容Cki達(dá)到2倍的輸入電壓VCI電平，而產(chǎn)生具有2倍的 輸入電壓VCI電平的輸出正電荷泵電壓AVDD。請(qǐng)繼續(xù)參考圖3，于第二操作狀態(tài)PH2期間，開(kāi)關(guān)SW3、開(kāi)關(guān)SW4，開(kāi)關(guān)SW5、開(kāi)關(guān) SW6、開(kāi)關(guān)SWll及開(kāi)關(guān)SW12會(huì)被切換至導(dǎo)通狀態(tài)，其它的開(kāi)關(guān)則被切換至開(kāi)路狀態(tài)，在此情 況下，飛馳電容Cfi會(huì)對(duì)儲(chǔ)存電容Cki進(jìn)行充電，使儲(chǔ)存電容Cki達(dá)到2倍的輸入電壓VCI電 平；飛馳電容Cf3會(huì)對(duì)儲(chǔ)存電容Ck2進(jìn)行充電，使儲(chǔ)存電容Cki達(dá)到負(fù)倍數(shù)的輸入電壓VCI電 平；輸入電壓VCI會(huì)對(duì)飛馳電容Cf2充電，使飛馳電容Cf2的電位達(dá)到輸入電壓VCI電平。因 此，電荷泵電路10根據(jù)一電荷泵頻率CLK_Pump，依序輪流操作于前述兩個(gè)操作狀態(tài)，以藉 此方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電荷泵電路10提供倍壓或是負(fù)壓的目的。然而，在實(shí)際應(yīng)用上，由于正電荷泵單元102需要較高的泵電(pumping)轉(zhuǎn)換效 率，因此，現(xiàn)有的技術(shù)除了會(huì)提高操作頻率的頻率或是增加半導(dǎo)體組件的尺寸外，通常會(huì)使 用到較多的飛馳電容來(lái)儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移能量。舉例來(lái)說(shuō)，在圖1中，正電荷泵單元102使用了兩個(gè)飛馳電容Cfi與Cf2，而負(fù)電荷泵單元104亦使用到一個(gè)飛馳電容CF3。如此一來(lái)，使用過(guò)多 的飛馳電容將會(huì)耗費(fèi)許多的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種具有電荷比例分配的電荷泵電路。
本發(fā)明揭示一種電荷泵電路，用來(lái)根據(jù)一輸入電壓，輸出一正電荷泵電壓及一負(fù) 電荷泵電壓，包含有一輸入端，用來(lái)接收一輸入電壓；一第一儲(chǔ)存電容，包含有一第一端及 一第二端，其中該第二端耦接于一接地端；一第二儲(chǔ)存電容，包含有一第一端及一第二端， 其中該第二端耦接于該接地端；一第一輸出端，耦接于該第一儲(chǔ)存電容的該第一端，用來(lái)輸 出該正電荷泵電壓；一第二輸出端，耦接于該第二儲(chǔ)存電容的該第一端，用來(lái)輸出該負(fù)電荷 泵電壓；以及一電荷泵單元，耦接于該輸入端、該第一儲(chǔ)存電容的該第一端及該第二儲(chǔ)存電 容的該第一端，該電荷泵單元包含有一第一飛馳電容；一第二飛馳電容；一第一開(kāi)關(guān)，耦接 于該輸入端與該第一飛馳電容的一第一端間；一第二開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第一飛馳 電容的一第二端間；一第三開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第一飛馳電容的該第二端間；一第 四開(kāi)關(guān)，耦接于該第一儲(chǔ)存電容的該第一端與該第一飛馳電容的該第一端間；一第五開(kāi)關(guān)， 耦接于該接地端與該第一飛馳電容的該第一端間；一第六開(kāi)關(guān)，耦接于該第二儲(chǔ)存電容的 一第一端與該第一飛馳電容的該第二端間；一第七開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第二飛馳電 容的該第一端間；一第八開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第二飛馳電容的一第二端間；一第九 開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第二飛馳電容的該第二端間；一第十開(kāi)關(guān)，耦接于該第一儲(chǔ)存電 容的該第一端與該第二飛馳電容的該第一端間；以及一控制單元，用來(lái)控制該第一開(kāi)關(guān)、該 第二開(kāi)關(guān)、該第三開(kāi)關(guān)、該第四開(kāi)關(guān)、該第五開(kāi)關(guān)、該第六開(kāi)關(guān)、該第七開(kāi)關(guān)、該第八開(kāi)關(guān)、該 第九開(kāi)關(guān)及該第十開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。本發(fā)明還揭示一種電荷泵電路，用來(lái)根據(jù)一輸入電壓，輸出一正電荷泵電壓及一 負(fù)電荷泵電壓，包含有一輸入端，用來(lái)接收一輸入電壓；一第一儲(chǔ)存電容，包含有一第一端 及一第二端，其中該第二端耦接于一接地端；一第二儲(chǔ)存電容，包含有一第一端及一第二 端，其中該第二端耦接于該接地端；一第一輸出端，耦接于該第一儲(chǔ)存電容的該第一端，用 來(lái)輸出該正電荷泵電壓；一第二輸出端，耦接于該第二儲(chǔ)存電容的該第一端，用來(lái)輸出該負(fù) 電荷泵電壓；以及一電荷泵單元，耦接于該輸入端、該第一儲(chǔ)存電容的該第一端及該第二儲(chǔ) 存電容的該第一端，包含有；一第一飛馳電容；一第一開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第一飛馳 電容的一第一端間；一第二開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第一飛馳電容的一第二端間；一第 三開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第一飛馳電容的該第二端間；一第四開(kāi)關(guān)，耦接于該第一儲(chǔ)存 電容的該第一端與該第一飛馳電容的該第一端間；一第五開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第一 飛馳電容的該第一端間；一第六開(kāi)關(guān)，耦接于該第二儲(chǔ)存電容的一第一端與該第一飛馳電 容的該第二端間；以及一控制單元，用來(lái)控制該第一開(kāi)關(guān)、該第二開(kāi)關(guān)、該第三開(kāi)關(guān)、該第四 開(kāi)關(guān)、該第五開(kāi)關(guān)以及該第六開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。本發(fā)明還揭示一種電荷泵電路，用來(lái)根據(jù)一輸入電壓，輸出一正電荷泵電壓及一 負(fù)電荷泵電壓，包含有一輸入端，用來(lái)接收一輸入電壓；一第一儲(chǔ)存電容；一第二儲(chǔ)存電 容；一第一輸出端，耦接于該第一儲(chǔ)存電容，用來(lái)輸出該正電荷泵電壓；一第二輸出端，耦 接于該第二儲(chǔ)存電容，用來(lái)輸出該負(fù)電荷泵電壓；以及一電荷泵單元，耦接于該輸入端、該第一儲(chǔ)存電容的該第一端及該第二儲(chǔ)存電容，包含有一第一飛馳電容；一第一切換模塊，耦 接于該輸入端、一接地端與該第一飛馳電容；一第二切換模塊，耦接于該輸入端、該接地端、 該第一飛馳電容以及該第一輸出端；以及一第三切換模塊，耦接于該輸入端、該接地端該第 一飛馳電容以及該第二輸出端；以及一控制單元，用來(lái)控制該第一切換模塊、該第二切換模 塊、以及該第三切換模塊的導(dǎo)通狀態(tài)，以利用該第一切換模塊，來(lái)對(duì)該第一飛馳電容進(jìn)行充 電，并選擇性地利用該第二切換模塊與該第三切換模塊，來(lái)將該第一飛馳電容所儲(chǔ)存的電 荷，轉(zhuǎn)移至該第一儲(chǔ)存電容或該第二儲(chǔ)存電容，以于該第一輸出端提供該正電荷泵電壓或 于第二輸出端輸出該負(fù)電荷泵電壓。


圖1為現(xiàn)有的一電荷泵電路的示意圖。圖2為圖1的電荷泵電路操作于一第一操作狀態(tài)的示意圖。圖3為圖1的電荷泵電路操作于一第二操作狀態(tài)的示意圖。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一電荷泵電路的示意圖。圖5至圖10分別為本發(fā)明實(shí)施電荷泵電路操作于各操作狀態(tài)的示意圖。圖11為本發(fā)明實(shí)施例的一操作狀態(tài)序列的示意圖。圖12為本發(fā)明實(shí)施例的另一操作狀態(tài)序列的示意圖。附圖符號(hào)說(shuō)明10、40電荷泵電路102正電荷泵單元104負(fù)電荷泵單元402輸入端404第一輸出端406第二輸出端408電荷泵單元410控制單元AVDD正電荷泵電壓CF1、CF2、CF3 飛馳電容Cki、Ck2儲(chǔ)存電容CLK_Pump電荷泵頻率GND接地端PHl第一操作狀態(tài)PH2第二操作狀態(tài)PH3第三操作狀態(tài)PH4第四操作狀態(tài)PH5第五操作狀態(tài)PH6第六操作狀態(tài)PSl第一操作狀態(tài)序列PS2第二操作狀態(tài)序列
Sffl SWl2開(kāi)關(guān)SMl SM5切換模塊VCI輸入電壓VCL負(fù)電荷泵電壓
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參考圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一電荷泵電路40的示意圖。電荷泵電路40 于一輸入端402接收一輸入電壓VCI，可對(duì)輸入電壓VCI進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，并于一第一輸出端 404提供高于輸入電壓VCI電平的一正電荷泵電壓AVDD，以及于一第二輸出端406提供負(fù) 壓的一負(fù)電荷泵電壓VCL。電荷泵電路40包含有一電荷泵單元408、一控制單元410、一第 一儲(chǔ)存電容Cki及一第二儲(chǔ)存電容Ck2。電荷泵單元408包含有切換模塊SMl SM5、一第一 飛馳電容Cfi及一第二飛馳電容CF2。其中，切換模塊SM1，耦接于輸入端402、一接地端GND 與第一飛馳電容CF1。切換模塊SM2耦接于輸入端402、接地端GND、第一飛馳電容Cfi以及 第一輸出端404。切換模塊SM3耦接于輸入端402、接地端GND、第一飛馳電容Cfi以及第二 輸出端406。在本發(fā)明實(shí)施例中，控制單元410用來(lái)控制切換模塊SM1、切換模塊SM2、以及 切換模塊SM3的導(dǎo)通狀態(tài)，以利用切換模塊SM1，來(lái)對(duì)第一飛馳電容Cfi進(jìn)行充電，并選擇性 地利用切換模塊SM2與切換模塊SM3，來(lái)將第一飛馳電容Cfi所儲(chǔ)存的電荷，轉(zhuǎn)移至第一儲(chǔ) 存電容Cki或第二儲(chǔ)存電容Ck2，以于第一輸出端404提供正電荷泵電壓AVDD或于第二輸出 端406輸出負(fù)電荷泵電壓VCL。換句話說(shuō)，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可通過(guò)共享第一飛馳電 容Cfi，來(lái)提供正或負(fù)電荷泵電壓，以實(shí)現(xiàn)電荷泵的目的進(jìn)一步說(shuō)明電荷泵電路40，請(qǐng)繼續(xù)參考圖4，電荷泵電路40亦可通過(guò)控制單元410 來(lái)控制切換模塊SM4及切換模塊SM5的導(dǎo)通狀態(tài)，以利用切換模塊SM4，來(lái)對(duì)第二飛馳電容 Cf2進(jìn)行充電，并利用切換模塊SM5，來(lái)將第二飛馳電容Cf2所儲(chǔ)存的電荷，轉(zhuǎn)移至第二儲(chǔ)存電 容Ck2，以于第二輸出端404輸出負(fù)電荷泵電壓VCL。如圖4所示，切換模塊SMl包含有開(kāi)關(guān) SWl及開(kāi)關(guān)SW2。切換模塊SM2包含有開(kāi)關(guān)SW3及開(kāi)關(guān)SW4。切換模塊SM3包含有開(kāi)關(guān)SW5 及開(kāi)關(guān)SW6。切換模塊SM4，SM5亦分別包含有開(kāi)關(guān)SW7 開(kāi)關(guān)SW10。其中，開(kāi)關(guān)SWl耦接 于輸入端402與第一飛馳電容Cfi之間，開(kāi)關(guān)SW2耦接于接地端GND與第一飛馳電容Cfi之 間，開(kāi)關(guān)SW3耦接于輸入端402與第一飛馳電容Cfi的第二端間，開(kāi)關(guān)SW4耦接于第一儲(chǔ)存 電容Cki與第一飛馳電容Cfi之間，開(kāi)關(guān)SW5耦接于接地端GND與第一飛馳電容Cfi之間，開(kāi) 關(guān)SW6耦接于第二儲(chǔ)存電容Ck2與第一飛馳電容Cfi之間，開(kāi)關(guān)SW7耦接于輸入端402與第 二飛馳電容Cf2之間，開(kāi)關(guān)SW8耦接于接地端GND與第二飛馳電容Cf2之間，開(kāi)關(guān)SW9耦接于 輸入端402與第二飛馳電容Cf2之間，以及開(kāi)關(guān)SWlO耦接于第一儲(chǔ)存電容Cki與第二飛馳電 容Cf2之間。電荷泵單元408主要通過(guò)第一飛馳電容Cfi與第二飛馳電容Cf2的充電(能量 儲(chǔ)存)和放電(能量轉(zhuǎn)移)的程序，而將電荷分享至第一儲(chǔ)存電容Cki與第二儲(chǔ)存電容Ck2， 以達(dá)到提供倍壓或是負(fù)壓的目的。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，控制單元410耦接于開(kāi)關(guān)SWl 開(kāi)關(guān)SW10，用來(lái)控制開(kāi)關(guān)SWl 開(kāi)關(guān) SfflO的導(dǎo)通狀態(tài)，使電荷泵電路40操作于一第一操作狀態(tài)PH1、一第二操作狀態(tài)PH2、一第 三操作狀態(tài)PH3、一第四操作狀態(tài)PH4、一第五操作狀態(tài)PH5及一第六操作狀態(tài)PH6，進(jìn)而將 第一飛馳電容Cfi所儲(chǔ)存的電荷分享至第一儲(chǔ)存電容Cki或第二儲(chǔ)存電容Ck2，并將第二飛馳電容Cf2所儲(chǔ)存的電荷分享至第一儲(chǔ)存電容CK1。換句話說(shuō)，本發(fā)明將可通過(guò)控制單元410 控制各開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，使第一飛馳電容Cfi及第二飛馳電容Cf2依據(jù)對(duì)應(yīng)的操作狀態(tài)序列來(lái)運(yùn) 作，以提供所需的電壓。于此，關(guān)于本發(fā)明各操作狀態(tài)的詳細(xì)運(yùn)作方式，請(qǐng)參考以下說(shuō)明。請(qǐng)參考圖5至圖10，圖5至圖10分別為本發(fā)明實(shí)施電荷泵電路40操作于各操作 狀態(tài)的示意圖。如圖5所示，于第一操作狀態(tài)PHl期間，控制單元410控制開(kāi)關(guān)SWl及開(kāi)關(guān) SW2切換至導(dǎo)通狀態(tài)，其它開(kāi)關(guān)則保持在開(kāi)路狀態(tài)，在此情況下，對(duì)應(yīng)于輸入電壓VCI與接 地端之間電位差的電荷會(huì)被儲(chǔ)存至第一飛馳電容Cfi中，換句話說(shuō) ，輸入電壓VCI會(huì)對(duì)第一 飛馳電容Cfi進(jìn)行充電程序。如此一來(lái)，于第一操作狀態(tài)PHl期間，第一飛馳電容Cfi將會(huì)獲 得相當(dāng)于輸入電壓VCI電平的電位。請(qǐng)參考圖6，于第二操作狀態(tài)PH2期間，控制單元410控制開(kāi)關(guān)SW3及開(kāi)關(guān)SW4切 換至導(dǎo)通狀態(tài)，并將其它開(kāi)關(guān)切換至開(kāi)路狀態(tài)，則第一飛馳電容Cfi會(huì)將所儲(chǔ)存的電荷分享 轉(zhuǎn)移至第一儲(chǔ)存電容Cki，如此一來(lái)，第一儲(chǔ)存電容Cki會(huì)具有2倍輸入電壓VCI的電位。此 時(shí)，輸出端404可輸出相當(dāng)2倍輸入電壓VCI的正電荷泵電壓AVDD。因此，通過(guò)第一操作狀 態(tài)PHl及第二操作狀態(tài)PH2的操作，可使第一飛馳電容Cfi經(jīng)由充電程序(PHl)儲(chǔ)存電能， 再以放電程序(PH2)將電能轉(zhuǎn)移至第一儲(chǔ)存電容Cki，而產(chǎn)生正電荷泵電壓AVDD輸出。請(qǐng) 參考圖7，第三操作狀態(tài)PH3與第一操作狀態(tài)PHl相同，控制單元410控制開(kāi)關(guān)SWl及開(kāi)關(guān) SW2切換至導(dǎo)通狀態(tài)，并使其它開(kāi)關(guān)切換至開(kāi)路狀態(tài)，在此情況下，輸入電壓VCI會(huì)對(duì)第一 飛馳電容Cfi進(jìn)行充電，使第一飛馳電容Cfi具有輸入電壓VCI電平的電位。請(qǐng)參考圖8，于 第四操作狀態(tài)PH4期間，控制單元410控制開(kāi)關(guān)SW5及開(kāi)關(guān)SW6切換至導(dǎo)通狀態(tài)，其它開(kāi)關(guān) 則切換至開(kāi)路狀態(tài)，第一飛馳電容Cfi將所儲(chǔ)存的電荷分享轉(zhuǎn)移至第二儲(chǔ)存電容CK2。由于 在第四操作狀態(tài)PH4期間，第一飛馳電容Cfi的第一端會(huì)被拉至接地電位，因此，經(jīng)充電后的 第二儲(chǔ)存電容Ck2的電位，對(duì)應(yīng)于接地電位為負(fù)值，也就是說(shuō)，輸出端406可輸出相當(dāng)負(fù)的輸 入電壓VCI的負(fù)電荷泵電壓VCL。如此一來(lái)，將第一飛馳電容Cfi經(jīng)過(guò)于第一操作狀態(tài)PHl 與第二操作狀態(tài)PH2的運(yùn)作程序后，可產(chǎn)生正電荷泵電壓AVDD，而將第一飛馳電容Cfi操作 于第三操作狀態(tài)PH3與第四操作狀態(tài)PH4后，則可產(chǎn)生負(fù)電荷泵電壓VCL，也就是經(jīng)由操作 狀態(tài)的安排，將可利用共享第一飛馳電容Cfi來(lái)產(chǎn)生所需的倍壓或負(fù)壓。此外，請(qǐng)參考圖9，于第五操作狀態(tài)PH5期間，控制單元410控制開(kāi)關(guān)SW9及開(kāi)關(guān) SWlO切換至導(dǎo)通狀態(tài)，其它開(kāi)關(guān)則切換至開(kāi)路狀態(tài)，第二飛馳電容Cf2將所儲(chǔ)存的電荷分享 轉(zhuǎn)移至第一儲(chǔ)存電容CK1。如圖10所示，于第六操作狀態(tài)PH6期間，控制單元410控制開(kāi)關(guān) SW7及開(kāi)關(guān)SW8切換至導(dǎo)通狀態(tài)，并使其它開(kāi)關(guān)切換至開(kāi)路狀態(tài)，在此情況下，輸入電壓VCI 會(huì)對(duì)第二飛馳電容Cf2進(jìn)行充電，使第二飛馳電容Cf2具有輸入電壓VCI電平的電位。因此， 當(dāng)?shù)诙w馳電容Cf2操作于第五操作狀態(tài)PH5與第六操作狀態(tài)PH6后，亦可2倍輸入電壓VCI 的正電荷泵電壓AVDD。由上可知，相較于圖1中的電荷泵電路10使用了 3個(gè)飛馳電容，本 發(fā)明僅需使用2個(gè)飛馳電容即可完成相同的電壓產(chǎn)生目的。簡(jiǎn)言之，相較于現(xiàn)有的技術(shù)，本發(fā)明可依需求動(dòng)態(tài)地調(diào)整操作狀態(tài)序列，以共享部 分飛馳電容的方式，達(dá)到所需的電荷分配比例，而實(shí)現(xiàn)電荷泵的目的。通過(guò)第一操作狀態(tài)PH1、第二操作狀態(tài)PH2、第三操作狀態(tài)PH3或第四操作狀態(tài) PH4，第一飛馳電容Cfi所儲(chǔ)存的電荷可分享至第一儲(chǔ)存電容Cki或第二儲(chǔ)存電容Ck2中，以提 供正電荷泵電壓AVDD或負(fù)電荷泵電壓VCL。而通過(guò)第五操作狀態(tài)PH5及第六操作狀態(tài)PH6，第二飛馳電容Cfi所儲(chǔ)存的電荷可分享至第一儲(chǔ)存電容Cki，以提供正電荷泵電壓AVDD。要 注意的是，第一飛馳電容Cfi及第二飛馳電容Cf2會(huì)于不同時(shí)間提供正電荷泵電壓AVDD。此 夕卜，為了使第一飛馳電容Cfi提供適當(dāng)?shù)碾姾芍恋谝粌?chǔ)存電容Cki或第二儲(chǔ)存電容Ck2中，應(yīng) 調(diào)整第一操作狀態(tài)PH1、第二操作狀態(tài)PH2、第三操作狀態(tài)PH3或第四操作狀態(tài)PH4的啟動(dòng) 順序或次數(shù)，以下將此調(diào)整結(jié)果稱為一第一操作狀態(tài)序列PS1。同理，為了使第二飛馳電容 Cfi提供適當(dāng)?shù)碾姾芍恋谝粌?chǔ)存電容Cki，應(yīng)調(diào)整第五操作狀態(tài)PH5及第六操作狀態(tài)PH6的啟 動(dòng)順序或次數(shù)，以下將此調(diào)整結(jié)果稱為一第二操作狀態(tài)序列PS2。換句話說(shuō)，通過(guò)設(shè)定第一 操作狀態(tài)序列PSl與第二操 作狀態(tài)序列PS2，可使第一飛馳電容Cfi及第二飛馳電容Cf2分 別于不同操作期間產(chǎn)生所需正電荷泵電壓AVDD，并且由第一飛馳電容Cfi產(chǎn)生所需的負(fù)電 荷泵電壓VCL。進(jìn)一步地，在本發(fā)明實(shí)施例中，第一操作狀態(tài)序列PSl及第二操作狀態(tài)序列 PS2可根據(jù)一電荷泵頻率CLK_pump所產(chǎn)生，各操作狀態(tài)序列中的每一操作狀態(tài)的長(zhǎng)度為電 荷泵頻率CLK_pump的半周期，也就是每一頻率周期會(huì)執(zhí)行兩個(gè)操作狀態(tài)。因此，第一飛馳電容Cfi與第二飛馳電容Cf2可同時(shí)分別依據(jù)第一操作狀態(tài)序列 PSl與第二操作狀態(tài)序列PS2，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的充電或放電程序，以有效率地利用飛馳電容來(lái)產(chǎn) 生電荷泵電壓。但要注意的是，第一操作狀態(tài)序列PS 1與第二操作狀態(tài)序列PS2的設(shè)定必 須考慮到使第一飛馳電容Cfi及第二飛馳電容Cf2于不同時(shí)間提供正電荷泵電壓AVDD。換 句話說(shuō)，在同一時(shí)間，應(yīng)避免第一操作狀態(tài)PHl與第五操作狀態(tài)PH5同時(shí)操作，如此一來(lái)，方 可利用第一飛馳電容Cfi及第二飛馳電容Cf2輪流進(jìn)行充電及電荷分享操作，來(lái)產(chǎn)生正電荷 泵電壓AVDD。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可調(diào)整操作狀態(tài)序列，來(lái)安排第一飛馳電容Cfi及第二 飛馳電容Cf2產(chǎn)生正電荷泵電壓AVDD的順序(電荷分享或放電時(shí)序)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，通過(guò)第一操作狀態(tài)序列PSl與第二操作狀態(tài)序列PS2，電荷泵電路40可 藉由共享飛馳電容，以適當(dāng)?shù)碾姾煞峙浔壤齺?lái)提供高效率的電壓供應(yīng)。舉例來(lái)說(shuō)，圖11為 本發(fā)明實(shí)施例的一操作狀態(tài)序列的示意圖。第一操作狀態(tài)序列PSl設(shè)定為[PHI PH2 PH3 PH4]，第二操作狀態(tài)序列PS2設(shè)定為[PH5 PH6]，由圖11可看出，第一飛馳電容Cfi于時(shí)間 Tl，產(chǎn)生正電荷泵電壓AVDD，于時(shí)間T2，產(chǎn)生負(fù)電荷泵電壓VCL，也就是有一半時(shí)間產(chǎn)生正 電荷泵電壓AVDD，一半時(shí)間產(chǎn)生負(fù)電荷泵電壓VCL。電荷分配比例為1 1。而以飛馳電容 使用比例來(lái)看，第一飛馳電容Cfi平均分配使用于產(chǎn)生正負(fù)電荷泵電壓，第二飛馳電容Cf2專 職產(chǎn)生正電荷泵電壓AVDD。整體來(lái)看，使用了 1. 5個(gè)飛馳電容來(lái)產(chǎn)生正電荷泵電壓AVDDdi 用了 0.5個(gè)飛馳電容來(lái)產(chǎn)生負(fù)電荷泵電壓VCL。請(qǐng)繼續(xù)圖12，圖12為本發(fā)明實(shí)施例的另一 操作狀態(tài)序列的示意圖。第一操作狀態(tài)序列PSl設(shè)定為[PHI PH2PH1 PH2 PH3 PH4]，相較 于圖11的第一操作狀態(tài)序列PS1，在每一狀態(tài)序列增加了一組第一操作狀態(tài)PHl與第二操 作狀態(tài)PH2的操作，第二操作狀態(tài)序列PS2設(shè)定為[PH5PH6]，由圖12可看出，于時(shí)間Tl與 T2等兩個(gè)工作周期(duty cycle)期間，有3/4的工作時(shí)間用來(lái)產(chǎn)生正電荷泵電壓AVDD，剩 余的1/4工作時(shí)間用來(lái)產(chǎn)生負(fù)電荷泵電壓VCL。第一飛馳電容Cfi的電荷分配比例為2 1。 整體來(lái)看，以較高效率產(chǎn)生正電荷泵電壓AVDD，而以較低效率產(chǎn)生負(fù)電荷泵電壓VCL。以飛 馳電容使用比例來(lái)看，使用了 1. 66個(gè)飛馳電容來(lái)產(chǎn)生正電荷泵電壓AVDD，使用了 0. 33個(gè)飛 馳電容來(lái)產(chǎn)生負(fù)電荷泵電壓VCL。因此，通過(guò)本發(fā)明的電荷泵電路40將可通過(guò)電荷比例分 配，來(lái)調(diào)整產(chǎn)生正電荷泵電壓或負(fù)電荷泵電壓的效率，當(dāng)然，以上實(shí)施例所述的設(shè)定僅是一 種設(shè)計(jì)上的選擇，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)系統(tǒng)需求來(lái)做設(shè)定。
總而言之，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明除了可使用較少的飛馳電容，而有效降低制造 成本外。進(jìn)一步地，本發(fā)明可依需求動(dòng)態(tài)地調(diào)整操作狀態(tài)序列，以共享部分飛馳電容的方 式，達(dá)到所需的電荷分配比例，以實(shí)現(xiàn)更高效率的電荷泵。以上所述僅為本發(fā)明的 較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明的權(quán)利要求所做的均等變化與修 飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種電荷泵電路，用來(lái)根據(jù)一輸入電壓，輸出一正電荷泵電壓及一負(fù)電荷泵電壓，包含有一輸入端，用來(lái)接收一輸入電壓；一第一儲(chǔ)存電容，包含有一第一端及一第二端，其中該第二端耦接于一接地端；一第二儲(chǔ)存電容，包含有一第一端及一第二端，其中該第二端耦接于該接地端；一第一輸出端，耦接于該第一儲(chǔ)存電容的該第一端，用來(lái)輸出該正電荷泵電壓；一第二輸出端，耦接于該第二儲(chǔ)存電容的該第一端，用來(lái)輸出該負(fù)電荷泵電壓；以及一電荷泵單元，耦接于該輸入端、該第一儲(chǔ)存電容的該第一端及該第二儲(chǔ)存電容的該第一端，包含有；一第一飛馳電容；一第二飛馳電容；一第一開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第一飛馳電容的一第一端間；一第二開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第一飛馳電容的一第二端間；一第三開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第一飛馳電容的該第二端間；一第四開(kāi)關(guān)，耦接于該第一儲(chǔ)存電容的該第一端與該第一飛馳電容的該第一端間；一第五開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第一飛馳電容的該第一端間；一第六開(kāi)關(guān)，耦接于該第二儲(chǔ)存電容的一第一端與該第一飛馳電容的該第二端間；一第七開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第二飛馳電容的該第一端間；一第八開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第二飛馳電容的一第二端間；一第九開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第二飛馳電容的該第二端間；一第十開(kāi)關(guān)，耦接于該第一儲(chǔ)存電容的該第一端與該第二飛馳電容的該第一端間；以及一控制單元，用來(lái)控制該第一開(kāi)關(guān)、該第二開(kāi)關(guān)、該第三開(kāi)關(guān)、該第四開(kāi)關(guān)、該第五開(kāi)關(guān)、該第六開(kāi)關(guān)、該第七開(kāi)關(guān)、該第八開(kāi)關(guān)、該第九開(kāi)關(guān)及該第十開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的電荷泵電路，其中該控制單元控制該第一開(kāi)關(guān)及該第二開(kāi)關(guān)切 換至導(dǎo)通狀態(tài)，使該輸入電壓對(duì)該第一飛馳電容充電。
3.如權(quán)利要求2所述的電荷泵電路，其中該第一飛馳電容于充電后所儲(chǔ)存的電位差等 于該輸入電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的電荷泵電路，其中該控制單元控制該第三開(kāi)關(guān)及該第四開(kāi)關(guān)切 換至導(dǎo)通狀態(tài)，使該第一飛馳電容將所儲(chǔ)存的電荷分享轉(zhuǎn)移至該第一儲(chǔ)存電容。
5.如權(quán)利要求4所述的電荷泵電路，其中該第一儲(chǔ)存電容于電荷分享轉(zhuǎn)移后所儲(chǔ)存的 電位差等于2倍的該輸入電壓。
6.如權(quán)利要求2所述的電荷泵電路，其中該控制單元控制該第五開(kāi)關(guān)及該第六開(kāi)關(guān)切 換至導(dǎo)通狀態(tài)，使該第一飛馳電容將所儲(chǔ)存的電荷分享轉(zhuǎn)移至該第二儲(chǔ)存電容。
7.如權(quán)利要求6所述的電荷泵電路，其中該第二飛馳電容電荷分享轉(zhuǎn)移于電荷分享轉(zhuǎn) 移后所儲(chǔ)存的電位差等于負(fù)值的該輸入電壓。
8.如權(quán)利要求1所述的電荷泵電路，其中該控制單元控制該第七開(kāi)關(guān)及該第八開(kāi)關(guān)切 換至導(dǎo)通狀態(tài)，使該輸入電壓對(duì)該第二飛馳電容充電。
9.如權(quán)利要求8所述的電荷泵電路，其中該第二飛馳電容于充電后所儲(chǔ)存的電位差等于該輸入電壓。
10.如權(quán)利要求9所述的電荷泵電路，其中該控制單元控制該第九開(kāi)關(guān)及該第十開(kāi)關(guān) 切換至導(dǎo)通狀態(tài)，使該第二飛馳電容將所儲(chǔ)存的電荷分享轉(zhuǎn)移至該第一儲(chǔ)存電容。
11.如權(quán)利要求10所述的電荷泵電路，其中該第一儲(chǔ)存電容于電荷分享轉(zhuǎn)移后所儲(chǔ)存 的電位差等于2倍的該輸入電壓。
12.—種電荷泵電路，用來(lái)根據(jù)一輸入電壓，輸出一正電荷泵電壓及一負(fù)電荷泵電壓， 包含有一輸入端，用來(lái)接收一輸入電壓；一第一儲(chǔ)存電容，包含有一第一端及一第二端，其中該第二端耦接于一接地端； 一第二儲(chǔ)存電容，包含有一第一端及一第二端，其中該第二端耦接于該接地端； 一第一輸出端，耦接于該第一儲(chǔ)存電容的該第一端，用來(lái)輸出該正電荷泵電壓； 一第二輸出端，耦接于該第二儲(chǔ)存電容的該第一端，用來(lái)輸出該負(fù)電荷泵電壓；以及 一電荷泵單元，耦接于該輸入端、該第一儲(chǔ)存電容的該第一端及該第二儲(chǔ)存電容的該 第一端，包含有；一第一飛馳電容；一第一開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第一飛馳電容的一第一端間；一第二開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第一飛馳電容的一第二端間；一第三開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第一飛馳電容的該第二端間；一第四開(kāi)關(guān)，耦接于該第一儲(chǔ)存電容的該第一端與該第一飛馳電容的該第一端間；一第五開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第一飛馳電容的該第一端間；一第六開(kāi)關(guān)，耦接于該第二儲(chǔ)存電容的一第一端與該第一飛馳電容的該第二端間；以及一控制單元，用來(lái)控制該第一開(kāi)關(guān)、該第二開(kāi)關(guān)、該第三開(kāi)關(guān)、該第四開(kāi)關(guān)、該第五開(kāi)關(guān) 以及該第六開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求12所述的電荷泵電路，其中該控制單元控制該第一開(kāi)關(guān)及該第二開(kāi)關(guān) 切換至導(dǎo)通狀態(tài)，使該輸入電壓對(duì)該第一飛馳電容充電。
14.如權(quán)利要求13所述的電荷泵電路，其中該第一飛馳電容于充電后所儲(chǔ)存的電位差 等于該輸入電壓。
15.如權(quán)利要求14所述的電荷泵電路，其中該控制單元控制該第三開(kāi)關(guān)及該第四開(kāi)關(guān) 切換至導(dǎo)通狀態(tài)，使該第一飛馳電容將所儲(chǔ)存的電荷分享轉(zhuǎn)移至該第一儲(chǔ)存電容。
16.如權(quán)利要求15所述的電荷泵電路，其中該第一儲(chǔ)存電容于電荷分享轉(zhuǎn)移后所儲(chǔ)存 的電位差等于2倍的該輸入電壓。
17.如權(quán)利要求13所述的電荷泵電路，其中該控制單元控制該第五開(kāi)關(guān)及該第六開(kāi)關(guān) 切換至導(dǎo)通狀態(tài)，使該第一飛馳電容將所儲(chǔ)存的電荷分享轉(zhuǎn)移至該第二儲(chǔ)存電容。
18.如權(quán)利要求17所述的電荷泵電路，其中該第二飛馳電容電荷分享轉(zhuǎn)移于電荷分享 轉(zhuǎn)移后所儲(chǔ)存的電位差等于負(fù)值的該輸入電壓。
19.一種電荷泵電路，用來(lái)根據(jù)一輸入電壓，輸出一正電荷泵電壓及一負(fù)電荷泵電壓， 包含有一輸入端，用來(lái)接收一輸入電壓；3一第一儲(chǔ)存電容； 一第二儲(chǔ)存電容；一第一輸出端，耦接于該第一儲(chǔ)存電容，用來(lái)輸出該正電荷泵電壓；一第二輸出端，耦接于該第二儲(chǔ)存電容，用來(lái)輸出該負(fù)電荷泵電壓；以及一電荷泵單元，耦接于該輸入端、該第一儲(chǔ)存電容的該第一端及該第二儲(chǔ)存電容，包含有；一第一飛馳電容；一第一切換模塊，耦接于該輸入端、一接地端與該第一飛馳電容；一第二切換模塊，耦接于該輸入端、該接地端、該第一飛馳電容以及該第一輸出端；以及一第三切換模塊，耦接于該輸入端、該接地端該第一飛馳電容以及該第二輸出端；以及 一控制單元，用來(lái)控制該第一切換模塊、該第二切換模塊、以及該第三切換模塊的導(dǎo)通 狀態(tài)，以利用該第一切換模塊，來(lái)對(duì)該第一飛馳電容進(jìn)行充電，并選擇性地利用該第二切換 模塊與該第三切換模塊，來(lái)將該第一飛馳電容所儲(chǔ)存的電荷，轉(zhuǎn)移至該第一儲(chǔ)存電容或該 第二儲(chǔ)存電容，以于該第一輸出端提供該正電荷泵電壓或于第二輸出端輸出該負(fù)電荷泵電 壓。
20.如權(quán)利要求19所述的電荷泵電路，其中該控制單元于一第一操作狀態(tài)控制該第一 切換模塊，來(lái)對(duì)該第一飛馳電容進(jìn)行充電，并于其后的一第二操作狀態(tài)，控制該第二切換模 塊，來(lái)將該第一飛馳電容所儲(chǔ)存的電荷，轉(zhuǎn)移至該第一儲(chǔ)存電容，進(jìn)而于該第一輸出端提供 該正電荷泵電壓。
21.如權(quán)利要求20所述的電荷泵電路，其中該第一切換模塊包含有 一第一開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第一飛馳電容的一第一端間；以及 一第二開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第一飛馳電容的一第二端間；其中，于該第一操作狀態(tài)時(shí)，該控制單元控制該第一開(kāi)關(guān)及該第二開(kāi)關(guān)切換至導(dǎo)通狀 態(tài)，使該輸入電壓對(duì)該第一飛馳電容充電。
22.如權(quán)利要求20所述的電荷泵電路，其中該第二切換模塊包含有 一第三開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第一飛馳電容的該第二端間；以及一第四開(kāi)關(guān)，耦接于該第一儲(chǔ)存電容的該第一端與該第一飛馳電容的該第一端間； 其中，于該第二操作狀態(tài)時(shí)，該控制單元控制該第三開(kāi)關(guān)及該第四開(kāi)關(guān)切換至導(dǎo)通狀 態(tài)，使該第一飛馳電容將所儲(chǔ)存的電荷分享轉(zhuǎn)移至該第一儲(chǔ)存電容，進(jìn)而于該第一輸出端 提供該正電荷泵電壓。
23.如權(quán)利要求19所述的電荷泵電路，其中該控制單元于一第三操作狀態(tài)控制該第一 切換模塊，來(lái)對(duì)該第一飛馳電容進(jìn)行充電，并于其后的一第四操作狀態(tài)，控制該第三切換模 塊，來(lái)將該第一飛馳電容所儲(chǔ)存的電荷，轉(zhuǎn)移至該第二儲(chǔ)存電容，進(jìn)而于該第二輸出端提供 該負(fù)電荷泵電壓。
24.如權(quán)利要求23所述的電荷泵電路，其中該第一切換模塊包含有 一第一開(kāi)關(guān)，耦接于該輸入端與該第一飛馳電容的一第一端間；以及 一第二開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第一飛馳電容的一第二端間；其中，于該第三操作狀態(tài)時(shí)，該控制單元控制該第一開(kāi)關(guān)及該第二開(kāi)關(guān)切換至導(dǎo)通狀態(tài)，使該輸入電壓對(duì)該第一飛馳電容充電。
25.如權(quán)利要求23所述的電荷泵電路，其中該第三切換模塊包含有 一第五開(kāi)關(guān)，耦接于該接地端與該第一飛馳電容的該第一端間；以及 一第六開(kāi)關(guān)，耦接于該第二儲(chǔ)存電容的一第一端與該第一飛馳電容的該第二端間； 其中，于該第四操作狀態(tài)時(shí)，該控制單元控制該第五開(kāi)關(guān)及該第六開(kāi)關(guān)切換至導(dǎo)通狀 態(tài)，使該第一飛馳電容將所儲(chǔ)存的電荷分享轉(zhuǎn)移至該第二儲(chǔ)存電容，進(jìn)而于該第二輸出端 提供該負(fù)電荷泵電壓。
全文摘要
一種電荷泵電路，包含有一輸入端、一第一儲(chǔ)存電容、一第二儲(chǔ)存電容、一第一輸出端、一第二輸出端及一電荷泵單元。該輸入端用來(lái)接收一輸入電壓。該電荷泵單元包含有一第一飛馳電容、一第二飛馳電容、多個(gè)開(kāi)關(guān)及一控制單元。該控制單元用來(lái)控制該多個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，以使該第一飛馳電容經(jīng)由充放電程序，提供一正電荷泵電壓至該第一輸出端或提供一負(fù)電荷泵電壓至該第二輸出端，并使該第二飛馳電容經(jīng)由充放電程序，提供該正電荷泵電壓至該第一輸出端。
文檔編號(hào)H02M3/07GK101969265SQ20091016127
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者周文彬, 莊振榮, 徐世斌, 黃正忠 申請(qǐng)人:聯(lián)詠科技股份有限公司