專利名稱：充電泵電路與具有充電泵電路的電子電路以及用于驅(qū)動充電泵電路的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充電泵(charge pump)電路與具有充電泵電路之電子電路以及用于驅(qū)動充電泵電路之方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，具有充電泵電路之液晶顯示設(shè)備是熟知的，其中該充電泵電路升高輸入電壓，并將升高之電壓作為一輸出電壓輸出。這樣的充電泵電路可以利用相對較簡單的電路來升高電壓。
已提出具有充電泵電路之液晶顯示設(shè)備，其中該充電泵電路根據(jù)一檢測電壓(其對應(yīng)于利用該充電泵電路所形成之已升高電壓)與一參考電壓之間的比較而形成一控制電壓來穩(wěn)定上述已升高之電壓，并通過已穩(wěn)定、已升高電壓來形成一顯示電壓(例如，參見專利文件1)。
圖9為說明用于這樣的液晶顯示設(shè)備等之傳統(tǒng)充電泵電路(升壓充電泵電路)之一具體實施例之電路圖。
該充電泵電路900升高一輸入電壓Vin，并將已升高之電壓作為輸出電壓Vout輸出。這樣的充電泵電路900是由兩個切換元件S1與S2以及一電容器Cp所構(gòu)成的。切換元件S1與切換元件S2是通過組合n型晶體管與p型晶體管而構(gòu)成的。在充電泵電路900中，切換元件S1為n型晶體管，而切換元件S2為p型晶體管。該電容器Cp連接在這些切換元件S1與切換元件S2之間。
將主電源Vdd連接至切換元件S1，并將輸入電壓Vin提供給該充電泵電路900。將一輸出端子901連接至該切換元件S2，并從該輸出端子901輸出儲存在電容器Cp中的電荷(輸出電壓Vout)。將一負(fù)載902連接至該輸出端子901。舉例而言，該負(fù)載902為液晶顯示元件，并需要電流IL來驅(qū)動該負(fù)載902。將用于漣波(ripple)消除之電容器CL連接至該輸出端子901。
為這兩個切換元件S1與S2提供的端子(未顯示)(下稱為“切換元件端子”)以及未連接至這些切換元件S1與S2之電容器Cp的端子(下稱為“電容器端子”)用作時鐘信號輸入端子，將具有彼此相反相位的時鐘信號施加給這些時鐘信號輸入端子。此處，將由相位Φ定義的時鐘信號施加給切換元件端子，而將由相位/Φ([/]表示邏輯反轉(zhuǎn))定義的時鐘信號施加給電容器端子。圖9顯示對應(yīng)于切換元件端子之時鐘信號是處于高電平狀態(tài)，而對應(yīng)于電容器端子之時鐘信號是處于低電平狀態(tài)。
當(dāng)這些時鐘信號處于該圖中所示的狀態(tài)中時，該切換元件S1是電接通(開啟)，而該切換元件S2是電斷開(關(guān)閉)。另一方面，該電容器Cp處于低電位狀態(tài)。因而，對應(yīng)于輸入電壓Vin之電荷移動至電容器Cp。
接著，當(dāng)反轉(zhuǎn)該時鐘信號之相位時，該電容器Cp中所儲存的電荷移動至該負(fù)載902側(cè)。亦即，當(dāng)將對應(yīng)于切換元件端子之時鐘信號反轉(zhuǎn)至低電平而將對應(yīng)于電容器端子之時鐘信號反轉(zhuǎn)至高電平時，該切換元件S1變?yōu)殡姅嚅_，而切換元件S2變?yōu)殡娊油?。另一方面，該電容器Cp是處于高電位狀態(tài)?；诖嗽?，儲存在電容器Cp中的電荷從輸出端子901移動至負(fù)載902側(cè)。
因而，重復(fù)將電荷移動至電容器Cp之操作以及將電荷移動至負(fù)載902側(cè)之操作。
未審核日本專利公開案第2003-295830號(圖3)技術(shù)問題然而，當(dāng)圖9所示之充電泵電路900停止充電泵電路之操作時，該操作是在電容器CL中剩余電荷的情況下停止。這樣的電荷繼續(xù)儲存在該電容器CL中，除非該電荷通過負(fù)載902或泄漏電流被放電。在此情形下，如圖10所示，繼續(xù)將對應(yīng)于該電容器CL中所儲存之電荷之電壓施加給負(fù)載902。當(dāng)施加到負(fù)載902上之電壓繼續(xù)保持時，即使停止充電泵電路900之操作，此亦可能不僅引起負(fù)載902之誤操作，而且引起負(fù)載902之故障。
該問題不限于圖9所示升高輸入電壓Vin之充電泵電路，而可同樣發(fā)生在降低輸入電壓Vin之充電泵電路。
圖11是說明傳統(tǒng)充電泵電路(降壓充電泵電路)之電路圖。在圖11中，被指定與圖9中相同參考編號之組件具有相同的功能，故不再對其進(jìn)行說明。在圖11所示之充電泵電路中，該切換元件S1為p型晶體管，并且該切換元件S2為n型晶體管。
設(shè)計圖11所示之充電泵電路1100，以降低輸入電壓Vin，并將該已降低之電壓作為輸出電壓Vout輸出。圖11顯示施加給切換元件端子之時鐘信號是處于高電平狀態(tài)，而施加給電容器元件端子之時鐘信號是處于低電平狀態(tài)。
當(dāng)這些時鐘信號處于該圖中所示的狀態(tài)中時，該切換元件S1是電斷開，而該切換元件S2是電接通。另一方面，該電容器Cp是處于低電位狀態(tài)?；诖嗽?，儲存在該電容器CL中之電荷(正電荷)會移動至該電容器Cp。
隨后，當(dāng)反轉(zhuǎn)該時鐘信號之相位時，該電容器Cp中所儲存的電荷(正電荷)移動至該主電源Vdd側(cè)。亦即，當(dāng)將切換元件端子之時鐘信號反轉(zhuǎn)至低電平而將電容器端子之時鐘信號反轉(zhuǎn)至高電平時，切換元件S1變?yōu)殡娊油ǎ袚Q元件S2變?yōu)殡姅嚅_。另一方面，將該電容器Cp置于高電位狀態(tài)?；诖嗽颍瑑Υ嬖陔娙萜鰿p中之電荷(正電荷)通過切換元件S1移動至主電源Vdd側(cè)。
以此方式，重復(fù)根據(jù)時鐘信號之狀態(tài)將正電荷從負(fù)載902側(cè)移動至電容器Cp之操作以及將正電荷移動至主電源Vdd側(cè)之操作。
在這樣的充電泵電路1100中，與充電泵電路900之情形中一樣，當(dāng)充電泵電路1100停止操作時，該操作可能在該電容器CL中剩余電荷(負(fù)電荷)的情況下停止。這樣的電荷(負(fù)電荷)繼續(xù)儲存在該電容器CL中，除非這樣的電荷(負(fù)電荷)通過負(fù)載902或泄漏電流被放電。在此情形下，如圖12所示，繼續(xù)將根據(jù)該電容器CL中所儲存之電荷(負(fù)電荷)之電壓施加給負(fù)載902。即使停止充電泵電路1100之操作，施加給該負(fù)載902之電壓繼續(xù)保持。此可能不僅會引起負(fù)載902之誤操作，而且引起負(fù)載902之故障。
本發(fā)明是針對此類問題加以實施，并且本發(fā)明之目的是提供一種充電泵電路、具有此充電泵電路之電子電路以及用于驅(qū)動該充電泵電路之方法，其中當(dāng)停止該充電泵電路之操作時，其能夠可靠地避免有關(guān)連接之負(fù)載的問題。
技術(shù)解決方案根據(jù)本發(fā)明之充電泵電路包含連接至電源之第一切換元件、連接至負(fù)載之第二切換元件以及連接在第一切換元件與第二切換元件之間之電容器元件，其中在正常操作期間反轉(zhuǎn)施加給該第一切換元件、第二切換元件與電容器元件之任一時鐘信號之相位，以便從而沿著與該正常操作期間電荷移動之方向相反的方向移動電荷。
而且，當(dāng)停止該正常操作時，本發(fā)明之充電泵電路反轉(zhuǎn)施加給該第一切換元件、第二切換元件與電容器元件之任一時鐘信號之相位。
而且，本發(fā)明之充電泵電路構(gòu)建升壓充電泵電路，其升高從該電源所供應(yīng)的輸入電壓，將該升高電壓作為輸出電壓而輸出至該負(fù)載，在正常操作期間將電荷從該電源側(cè)移動至該負(fù)載側(cè)，并且當(dāng)停止該正常操作時，將電荷從該負(fù)載側(cè)移動至該電源側(cè)。
尤其，本發(fā)明之充電泵電路使用n型晶體管構(gòu)建該第一切換元件，以及使用p型晶體管構(gòu)建該第二切換元件，在正常操作期間將相同相位之時鐘信號施加給該第一切換元件以及第二切換元件，將相位為這些切換元件之時鐘信號之反轉(zhuǎn)相位的時鐘信號施加給該電容器元件，并且當(dāng)停止該正常操作時，反轉(zhuǎn)施加給該電容器元件之時鐘信號之相位。
而且，本發(fā)明之充電泵電路構(gòu)建降壓充電泵電路，其降低從該電源所供應(yīng)的輸入電壓，并將該已降低電壓作為輸出電壓而輸出至該負(fù)載，在正常操作期間將電荷從該負(fù)載側(cè)移動至該電源側(cè)，并且當(dāng)停止該正常操作時，將電荷從該電源側(cè)移動至該負(fù)載側(cè)。
尤其，本發(fā)明之充電泵電路使用p型晶體管構(gòu)建該第一切換元件以及使用n型晶體管構(gòu)建該第二切換元件，在正常操作期間將相同相位之時鐘信號施加給該第一切換元件以及第二切換元件，將相位與這些切換元件之時鐘信號之相位相反的時鐘信號施加給該電容器元件，并且當(dāng)停止該正常操作時，反轉(zhuǎn)施加給該電容器元件之時鐘信號之相位。
本發(fā)明之電子電路包含上述充電泵電路；振蕩器，其將時鐘信號提供給此充電泵電路；以及相位切換裝置，其用于切換提供給該充電泵電路之時鐘信號之相位，其中該相位切換裝置根據(jù)指示該充電泵電路之停止之信號而反轉(zhuǎn)正常操作期間施加給該充電泵電路之第一切換元件、第二切換元件與電容器元件之任一時鐘信號之相位。
本發(fā)明之電子電路進(jìn)一步包含比較器，其比較該充電泵電路之輸出電壓與一參考電壓；以及限制電壓電源，其將預(yù)置限制電壓作為此參考電壓提供給該比較器，其中當(dāng)該充電泵電路之輸出電壓達(dá)到該參考電壓時，停止從該振蕩器供應(yīng)時鐘信號。
根據(jù)本發(fā)明用于驅(qū)動充電泵電路之方法是一種用于驅(qū)動具有連接至電源之第一切換元件、連接至負(fù)載之第二切換元件以及連接在該第一切換元件與第二切換元件之間的電容器元件之充電泵電路之方法，其包含步驟在正常操作期間根據(jù)施加給該第一切換元件、第二切換元件與電容器元件之時鐘信號而沿第一方向移動電荷，以及當(dāng)停止該正常操作時，反轉(zhuǎn)施加給該第一切換元件、第二切換元件與電容器元件之任一時鐘信號之相位，從而在與該第一方向相反的第二方向移動電荷。
而且，用于驅(qū)動本發(fā)明之充電泵電路之方法是一種用于驅(qū)動升壓充電泵電路之方法，該升壓充電泵電路升高從該電源所供應(yīng)的輸入電壓并將該已升高電壓作為輸出電壓而輸出至負(fù)載，該方法包括步驟在正常操作期間將電荷從該電源側(cè)移動至該負(fù)載側(cè)，并且當(dāng)停止該正常操作時，將電荷從該負(fù)載側(cè)移動至該電源側(cè)。
尤其，根據(jù)本發(fā)明用于驅(qū)動使用n型晶體管構(gòu)建該第一切換元件以及使用p型晶體管構(gòu)建該第二切換元件之充電泵電路之方法包含以下步驟在正常操作期間將相同相位之時鐘信號施加給該第一切換元件以及第二切換元件，將相位為上述切換元件之時鐘信號之反轉(zhuǎn)相位的時鐘信號施加給該電容器元件，并且當(dāng)停止該正常操作時，反轉(zhuǎn)施加給該電容器元件之時鐘信號之相位。
而且，用于驅(qū)動本發(fā)明之充電泵電路之方法是一種用于驅(qū)動降壓充電泵電路之方法，該降壓充電泵電路降低從該電源所供應(yīng)的輸入電壓并將該已降低電壓作為輸出電壓而輸出至負(fù)載，該方法包括以下步驟在正常操作期間將電荷從該負(fù)載側(cè)移動至該電源側(cè)，并且當(dāng)停止該正常操作時將電荷從該電源側(cè)移動至該負(fù)載側(cè)。
尤其，根據(jù)本發(fā)明用于驅(qū)動使用p型晶體管構(gòu)建該第一切換元件以及使用n型晶體管構(gòu)建該第二切換元件之充電泵電路之方法包含以下步驟在正常操作期間將相同相位之時鐘信號施加給該第一切換元件以及第二切換元件，并將相位為上述切換元件之時鐘信號之反轉(zhuǎn)相位的時鐘信號施加給該電容器元件，并且當(dāng)停止該正常操作時反轉(zhuǎn)施加給該電容器元件之時鐘信號之相位。
有益效果根據(jù)本發(fā)明之充電泵電路、具有該充電泵電路之電子電路以及用于驅(qū)動充電泵電路之方法，當(dāng)停止該充電泵電路之操作時，有可能可靠地避免有關(guān)連接之負(fù)載的問題。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明之實施例之充電泵電路(升壓充電泵電路)之電路圖；圖2是說明正好在停止根據(jù)上述實施例之充電泵電路之操作之前之狀態(tài)的電路圖；圖3說明根據(jù)上述實施例在充電泵電路中執(zhí)行往回充電控制之電路之范例；圖4說明當(dāng)在圖3所示之電路中停止充電泵電路時控制信號Ctrl與時鐘信號Va、Vb等之時序圖；圖5說明當(dāng)充電泵電路正在圖3所示之電子電路處執(zhí)行正?？刂茣r之電壓電源路線；圖6說明當(dāng)充電泵電路正在圖3所示之電子電路處執(zhí)行往回充電控制時之電壓電源路線；圖7是說明根據(jù)本發(fā)明之實施例之充電泵電路(降壓充電泵電路)之實施例之電路圖；圖8是說明正好在停止根據(jù)上述實施例之充電泵電路之操作之前之狀態(tài)的電路圖；圖9是說明傳統(tǒng)充電泵電路(升壓充電泵電路)之實施例之電路圖；圖10說明連接至傳統(tǒng)充電泵電路之負(fù)載周圍的電壓狀況；圖11是說明傳統(tǒng)充電泵電路(降壓充電泵電路)之實施例之電路圖；和圖12說明連接至傳統(tǒng)充電泵電路之負(fù)載周圍的電壓狀況。
最佳模式以下將參考附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明之具體實施例。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明之具體實施例之充電泵電路(升壓充電泵電路)之電路圖。圖1顯示正常操作期間該充電泵電路之狀態(tài)。為便于說明，圖1說明具有與現(xiàn)有技術(shù)中所述電路圖相同結(jié)構(gòu)之電路圖。
亦即，該充電泵電路100升高輸入電壓Vin，并將該已升高之電壓作為輸出電壓Vout輸出。該充電泵電路100是由二個切換元件S1與S2以及電容器Cp所構(gòu)成。切換元件S1與切換元件S2是由n型晶體管與p型晶體管之組合構(gòu)成。在充電泵電路100中，該切換元件S1為n型晶體管，并且該切換元件S2為p型晶體管。電容器Cp連接在這些切換元件S1與切換元件S2之間。
將一主電源Vdd連接至該切換元件S1，并將輸入電壓Vin提供給該充電泵電路100。將輸出端子101連接至該切換元件S2，并從該輸出端子101輸出儲存在電容器Cp中的電荷(輸出電壓Vout)。將負(fù)載102連接至該輸出端子101。舉例而言，此負(fù)載102為液晶顯示元件，并需要一電流IL來驅(qū)動該負(fù)載102。將漣波消除電容器CL連接至該輸出端子101。
為二個切換元件S1與S2提供的端子(未顯示)(下稱為“切換元件端子”)以及未連接至切換元件S1與S2之電容器Cp端子(下稱為“電容器端子”)用作時鐘信號輸入端子，將具有彼此相反相位的時鐘信號施加給這些時鐘信號輸入端。此處，將由相位Φ定義的時鐘信號施加給切換元件端子，而將由相位/Φ定義的時鐘信號施加給電容器端子。在圖1中，對應(yīng)于切換元件端子之時鐘信號是處于高電平狀態(tài)中，而對應(yīng)于電容器端子之時鐘信號是處于低電平狀態(tài)中。
當(dāng)這些時鐘信號處于該圖中所示的狀態(tài)中時，該切換元件S1是電接通的，而該切換元件S2是電斷開的。另一方面，該電容器Cp是處于低電位狀態(tài)中。因而，對應(yīng)于輸入電壓Vin之電荷移動至電容器Cp。
接著，當(dāng)反轉(zhuǎn)該時鐘信號之相位時，該電容器Cp中所儲存的電荷移動至該負(fù)載102側(cè)。亦即，當(dāng)將對應(yīng)于切換元件端子之時鐘信號反轉(zhuǎn)至低電平而將對應(yīng)于電容器端子之時鐘信號反轉(zhuǎn)至高電平時，切換元件S1變?yōu)殡姅嚅_，而切換元件S2變?yōu)殡娊油āＡ硪环矫?，該電容器Cp是處于高電位狀態(tài)?；诖嗽?，儲存在電容器Cp中的電荷從輸出端子101移動至負(fù)載102側(cè)。
因而，重復(fù)根據(jù)時鐘信號之狀態(tài)將電荷移動至電容器Cp之操作以及將電荷移動至負(fù)載102側(cè)之操作。此時，連接至負(fù)載102側(cè)之電容器CL繼續(xù)儲存電荷。
當(dāng)停止正常操作時，根據(jù)此具體實施例之充電泵電路100執(zhí)行控制，以便以不將電壓施加給負(fù)載102之方式，將儲存在電容器CL中之電荷移動至該主電源Vdd側(cè)。
圖2是說明在停止根據(jù)此具體實施例之充電泵電路(升壓充電泵電路)之操作之前片刻之狀態(tài)的電路圖。
如圖所示，當(dāng)在正常操作期間停止該充電泵電路之操作時，充電泵電路100將相同相位之時鐘信號施加給該切換元件端子與電容器端子。更明確言之，將該切換元件端子之時鐘信號之相位保持在與正常操作期間之相位相同的相位(Φ)，而將該電容器端子之時鐘信號之相位切換至反轉(zhuǎn)之相位(Φ)。圖2顯示二端子之時鐘信號是處于高電平狀態(tài)。
如圖2所示，當(dāng)將具有相同相位之時鐘信號施加給該切換元件端子與該電容器端子時，如果二端子之時鐘信號都處于低電平，則該切換元件S1變?yōu)殡姅嚅_，而該切換元件S2變?yōu)殡娊油āＡ硪环矫?，該電容器Cp是處于低電位狀態(tài)。基于此原因，儲存在該電容器CL中之電荷會移動至該電容器Cp。
接著，當(dāng)反轉(zhuǎn)該時鐘信號之相位時，該狀態(tài)被改變至圖2所示的狀態(tài)，并且該電容器Cp中所儲存的電荷移動至該主電源Vdd側(cè)。亦即，當(dāng)將該切換元件端子與電容器端子之時鐘信號反轉(zhuǎn)至高電平時，該切換元件S1變?yōu)殡娊油?，而該切換元件S2變?yōu)殡姅嚅_。另一方面，該電容器Cp是處于高電位狀態(tài)?；诖嗽?，儲存在電容器Cp中之電荷通過切換元件S1移動至主電源Vdd側(cè)。
以此方式，重復(fù)根據(jù)時鐘信號之狀態(tài)將電荷從負(fù)載102側(cè)移動至電容器Cp之操作以及將電荷移動至主電源Vdd側(cè)之操作。此引起儲存在電容器CL中的電荷移動至主電源Vdd側(cè)。
因而，當(dāng)停止正常操作時，根據(jù)此具體實施例之充電泵電路100執(zhí)行控制，以便以不將電壓施加給負(fù)載102之方式，將儲存在電容器CL中之電荷移動至該主電源Vdd側(cè)。更明確言之，將具有彼此相反相位之時鐘信號施加給該切換元件端子與電容器端子上，從而升高該輸入電壓Vin之充電泵電路100反轉(zhuǎn)該電容器端子之時鐘信號之相位，以便將相同相位之時鐘信號施加給二端子。此引起泵吸操作在與正常操作期間從主電源Vdd側(cè)至負(fù)載102側(cè)之泵吸操作之方向相反的方向執(zhí)行?；诖嗽颍２僮髌陂g儲存在電容器CL中的電荷移動至主電源Vdd側(cè)。因此，當(dāng)停止充電泵電路100之操作時，能夠可靠地避免根據(jù)儲存在電容器CL中之電荷之電壓被施加到負(fù)載102上。
根據(jù)此具體實施例之充電泵電路100執(zhí)行控制，以便在停止該電路之操作時，將儲存在電容器CL中的電荷移動至主電源Vdd側(cè)(下稱為“往回充電控制”)。較佳的是通過例如檢測具有充電泵電路100之液晶顯示設(shè)備之使用者指示停止驅(qū)動負(fù)載102(例如液晶顯示元件)之信號而開始此類往回充電控制。另一方面，較佳的是藉由例如根據(jù)檢測電壓與提供之參考電壓之間的比較結(jié)果而檢測負(fù)載102側(cè)上之電壓來停止往回充電控制。
圖3說明根據(jù)此具體實施例在充電泵電路100處執(zhí)行往回充電控制之電子電路之范例。
此圖中所示之電子電路300具有充電泵電路100、振蕩器(OSC)301、比較器302以及下限電壓源303，其作為下限電壓的電源。
該振蕩器(OSC)301輸出一時鐘信號，用于控制充電泵電路100之操作。更明確言之，振蕩器(OSC)301輸出由相位Φ定義之時鐘信號。
下限電壓源303是連接至比較器302之-輸入端子。而且，將輸出端子101連接至+輸入端子。比較器302比較從下限電壓源303施加的參考電壓VL與負(fù)載102側(cè)上的電壓(輸出電壓Vout)。接著，比較器302輸出一比較結(jié)果信號Vcomp，其指示比較結(jié)果。當(dāng)負(fù)載102側(cè)上的電壓超過該參考電壓VL時，該比較結(jié)果信號Vcomp顯示一高電平，而當(dāng)該參考電壓VL超過該負(fù)載102側(cè)上的電壓時，該比較結(jié)果信號Vcomp顯示一低電平。
下限電壓源303將該參考電壓VL提供給比較器303之-輸入端子。該參考電壓VL是用于決定負(fù)載102側(cè)上的電壓是否已下降至預(yù)置下限電壓的電壓。
該電路300進(jìn)一步具有OR電路304、AND電路305以及EXOR電路306作為相位切換裝置。
該OR電路304接收來自比較器302之比較結(jié)果信號Vcomp以及控制信號Ctrl。該控制信號Ctrl當(dāng)引起該充電泵電路100執(zhí)行正常控制時指示一高電平，而當(dāng)引起該充電泵電路100執(zhí)行往回充電控制時則指示一低電平。將控制信號Ctrl設(shè)定為指示高電平，除非具有此電子電路300之液晶顯示裝置等之使用者給出指定的指令，而當(dāng)使用者給出用于負(fù)載102之停止等指令時則指示一低電平。
該AND電路305從OR電路304接收輸出信號并從振蕩器(OSC)301接收時鐘信號。亦即，當(dāng)該比較結(jié)果信號Vcomp指示高電平或該控制信號Ctrl指示高電平，同時正在輸入來自該振蕩器(OSC)301之時鐘信號時，從該AND電路305輸出時鐘信號Va。該時鐘信號Va是由相位Φ來定義。將來自AND電路305之時鐘信號Va輸入至該充電泵電路100。更明確言之，將時鐘信號Va施加給前述切換元件端子。
EXOR電路305接收來自AND電路305的時鐘信號Va以及控制信號Ctrl。亦即，當(dāng)控制信號Ctrl指示一高電平，而正在輸入來自AND電路305之時鐘信號Va時，輸出對應(yīng)于時鐘信號Va、具有反轉(zhuǎn)相位之時鐘信號Vb。在此情形中，該時鐘信號Vb是由相位/Φ來定義。另一方面，當(dāng)控制信號Ctrl指示一低電平時，輸出具有與時鐘信號Va之相位相同相位的時鐘信號Vb。在此情形中，該時鐘信號Vb是由相位Φ來定義。將來自EXOR電路之時鐘信號Vb輸入至該充電泵電路100。更明確言之，將時鐘信號Vb施加給上述電容器端子。
以這樣的方式設(shè)計圖3所示之電路300，使得其他充電泵電路所擁有的其他負(fù)載(利用此圖中的“其他負(fù)載”指示)或電容器Co(此圖中省略了其他充電泵電路)連接至充電泵電路100之主電源Vdd側(cè)。因此，將通過往回充電控制移動至主電源Vdd側(cè)之電荷提供給正常操作中的另一負(fù)載或另一充電泵電路。亦有可能為另一電源系統(tǒng)重新產(chǎn)生電荷。
圖4說明當(dāng)圖3中所示之電子電路300停止充電泵電路100時控制信號Ctrl與時鐘信號Va、Vb等之時序圖。
當(dāng)充電泵電路100正在執(zhí)行正常控制時，電子電路300從振蕩器(OSC)301輸出一時鐘信號，并且該控制信號Ctrl指示一高電平。基于此原因，該AND電路305將一時鐘信號Va輸出至充電泵電路100以及EXOR電路306。由于控制信號Ctrl指示一高電平，同時正在輸入該時鐘信號Va，故將時鐘信號Vb(相位/Φ)從EXOR電路306輸出至充電泵電路100。
當(dāng)正在進(jìn)行正?？刂茣r，來自充電泵電路100的輸出電壓Vout，亦即負(fù)載102側(cè)上的電壓保持超過參考電壓VL之電平。因此，從比較器302輸出之比較結(jié)果信號Vcomp亦指示一高電平。
圖5說明當(dāng)充電泵電路100正在執(zhí)行正常控制時電子電路300中的電壓電源路線。
如圖中所示，當(dāng)將具有相反相位的時鐘信號Va(相位Φ)與Vb(相位/Φ)輸入至充電泵電路100時，執(zhí)行從主電源Vdd側(cè)至負(fù)載102側(cè)之泵吸操作。以此方式，將從輸入電壓Vin升高的輸出電壓Vout提供給負(fù)載102側(cè)。此時，將等效于來自主電源Vdd之輸入電壓Vin之一電壓亦提供給另一負(fù)載(圖式中的“其他負(fù)載”)。
接著，如圖4中所示，當(dāng)給出從一狀態(tài)(其中正在進(jìn)行正常控制)停止的指令時，將該控制信號Ctrl切換至低電平。當(dāng)切換控制信號Ctrl時，控制信號Ctrl指示低電平，同時從AND電路305輸入該時鐘信號Va?；诖嗽?，將來自EXOR電路306之時鐘信號Vb(相位Φ)輸出至充電泵電路100。此引起正?？刂票磺袚Q至往回充電控制。
圖6說明當(dāng)充電泵電路100正在執(zhí)行往回充電控制時電子電路300中之電壓電源路線。
如圖中所示，當(dāng)將具有相同相位的時鐘信號Va(相位Φ)與Vb(相位/Φ)輸入至充電泵電路100時，執(zhí)行從負(fù)載102側(cè)至主電源Vdd側(cè)之方向上的泵吸操作。此引起儲存在電容器CL中的電荷被提供給主電源Vdd側(cè)上的其他負(fù)載。將等效于來自主電源Vdd之輸入電壓Vin的電壓亦提供給其他負(fù)載。因此，當(dāng)往回充電控制正在進(jìn)行之中時，將來自主電源Vdd之電壓以及來自充電泵電路100之電壓亦提供給其他負(fù)載。
當(dāng)以此方式執(zhí)行往回充電控制時，負(fù)載102側(cè)上的電壓(輸出電壓Vout)逐步降低，如圖4所示。當(dāng)負(fù)載102側(cè)上的電壓(輸出電壓Vout)下降到低于參考電壓VL時，將該比較結(jié)果信號Vcomp切換至低電平。
如上所述，控制信號Ctrl已指示低電平。基于此原因，當(dāng)將比較結(jié)果信號Vcomp切換至低電平時，將來自O(shè)R電路304之輸出信號亦切換至低電平。因此，不再將來自AND電路305之時鐘信號輸出至EXOR電路306。因此，停止將時鐘信號提供給充電泵電路100，并停止充電泵電路100之操作。
因而，包含根據(jù)此具體實施例之充電泵電路100之電子電路300可根據(jù)控制信號Ctrl的電平開始往回充電控制。而且，充電泵電路100可根據(jù)負(fù)載102側(cè)上的電壓狀態(tài)來停止往回充電控制。
上文已說明將根據(jù)本發(fā)明之充電泵電路應(yīng)用于升高輸入電壓Vin之升壓充電泵電路之情形。然而，根據(jù)本發(fā)明之充電泵電路不限于升壓充電泵電路，而亦可應(yīng)用于降低輸入電壓Vin之降壓充電泵電路。以下說明將根據(jù)本發(fā)明之充電泵電路應(yīng)用于降壓充電泵電路之情形。
圖7是說明根據(jù)本發(fā)明之具體實施例之充電泵電路(降壓充電泵電路)之具體實施例之電路圖。圖7指示正常操作期間充電泵電路之狀態(tài)。
在圖7中，被指定與圖1中相同參考編號之組件具有相同的功能，故不再對其進(jìn)行說明。在圖7所示之充電泵電路中，該切換元件S1為p型晶體管，而該切換元件S2為n型晶體管。
圖7所示之充電泵電路700降低輸入電壓Vin，并將該已降低之電壓作為輸出電壓Vout輸出。圖7顯示該切換元件端子之時鐘信號是處于高電平而電容器元件端子之時鐘信號是處于低電平。
當(dāng)這些時鐘信號是處于圖中所示的狀態(tài)中時，該切換元件S1是電斷開，而該切換元件S2是電接通。另一方面，該電容器Cp是處于低電位狀態(tài)?；诖嗽?，儲存在該電容器CL中之電荷(正電荷)會移動至該電容器Cp。
接著，當(dāng)反轉(zhuǎn)該時鐘信號之相位時，該電容器Cp中所儲存的電荷(正電荷)移動至該主電源Vdd側(cè)。亦即，當(dāng)將對應(yīng)于切換元件端子之時鐘信號反轉(zhuǎn)至低電平而將對應(yīng)于電容器端子之時鐘信號反轉(zhuǎn)至高電平時，該切換元件S1變?yōu)殡娊油?，而且切換元件S2變?yōu)殡姅嚅_。另一方面，該電容器Cp是處于高電位狀態(tài)。基于此原因，儲存在電容器Cp中之電荷(正電荷)通過切換元件S1移動至主電源Vdd側(cè)。
因而，重復(fù)根據(jù)時鐘信號之狀態(tài)將電荷從負(fù)載102側(cè)移動至電容器Cp之操作以及將電荷移動至主電源Vdd側(cè)之操作。此時，連接至負(fù)載102側(cè)之電容器CL繼續(xù)儲存電荷(負(fù)電荷)。
當(dāng)停止正常操作時，根據(jù)此實施例之充電泵電路700執(zhí)行控制，以不將電壓施加給負(fù)載102之方式，將來自主電源Vdd側(cè)之電荷(正電荷)移動至負(fù)載102側(cè)。
圖8是說明在停止根據(jù)此實施例之充電泵電路(降壓充電泵電路)之操作之前片刻之狀態(tài)的電路圖。
如圖中所示，當(dāng)停止正常操作時，充電泵電路700將具有相同相位之時鐘信號施加給切換元件端子與電容器端子。更明確言之，充電泵電路700將該切換元件端子之時鐘信號之相位保持與正常操作期間之相位(Φ)相同，并且將電容器端子之時鐘信號之相位改變至反轉(zhuǎn)之相位(Φ)。圖8顯示二端子之時鐘信號是處于高電平狀態(tài)。
如圖8所示，當(dāng)將具有相同相位之時鐘信號施加給該切換元件端子與電容器端子上，如果二端子之時鐘信號都處于低電平狀態(tài)，則該切換元件S1變?yōu)殡娊油ǎ撉袚Q元件S2變?yōu)殡姅嚅_。另一方面，該電容器Cp是處于低電位狀態(tài)?；诖嗽?，電荷(正電荷)從主電源Vdd側(cè)移動至電容器Cp。
接著，當(dāng)反轉(zhuǎn)該時鐘信號之相位時，該狀態(tài)被改變至圖8所示的狀態(tài)，并且該電容器Cp中所儲存的電荷(正電荷)移動至該負(fù)載102側(cè)。亦即，當(dāng)將該切換元件端子與電容器端子之時鐘信號反轉(zhuǎn)至高電平時，該切換元件S1變?yōu)殡姅嚅_，而該切換元件S2變?yōu)殡娊油?。另一方面，將該電容器Cp置于高電位狀態(tài)。此引起儲存在電容器Cp中的電荷(正電荷)通過切換元件S2移動至負(fù)載102側(cè)。
因而，重復(fù)根據(jù)時鐘信號之狀態(tài)將電荷(正電荷)從主電源Vdd側(cè)移動至電容器Cp之操作以及將電荷(正電荷)移動至負(fù)載102側(cè)之操作。此引起正電荷從主電源Vdd側(cè)移動至負(fù)載102側(cè)。
因而，當(dāng)停止正常操作時，根據(jù)此具體實施例之充電泵電路700執(zhí)行控制，以不將電壓施加給負(fù)載102側(cè)之方式，將來自主電源Vdd側(cè)之電荷(正電荷)移動至負(fù)載102側(cè)。更明確言之，藉由將具有彼此相反相位之時鐘信號施加給該切換元件端子與電容器端子上而降低該輸入電壓Vin之充電泵電路700反轉(zhuǎn)該電容器端子之時鐘信號之相位并將相同相位之時鐘信號施加給二端子上。以此方式，沿著與正常操作期間從負(fù)載102側(cè)至主電源Vdd側(cè)之泵吸操作之方向相反的方向執(zhí)行泵吸操作?；诖嗽?，將在正常操作期間移動至主電源Vdd側(cè)之電荷(正電荷)移動至負(fù)載102側(cè)。因此，當(dāng)停止充電泵電路100之操作時，能夠可靠地避免對應(yīng)于儲存在電容器CL中之電荷(負(fù)電荷)之電壓被施加給負(fù)載102。
藉由在圖3所示之電子電路300中包含充電泵電路700而在充電泵電路700處有可能執(zhí)行此類往回充電控制。在此情形中，諸如改變參考電壓VL等調(diào)整是必要的。
此具體實施例已說明當(dāng)升高輸入電壓Vin之充電泵電路100以及降低輸入電壓Vin之充電泵電路700執(zhí)行往回充電控制時反轉(zhuǎn)電容器端子之時鐘信號之相位的情形。然而，如果切換元件端子與電容器端子之時鐘信號具有至少相同的相位，則本發(fā)明不限于此。即，亦可采用反轉(zhuǎn)切換元件端子之時鐘信號之相位的配置。
而且，此具體實施例已說明升高輸入電壓Vin之充電泵電路100分別以n型晶體管與p型晶體管構(gòu)建切換元件S1與S2之情形。然而，本發(fā)明不限于此，并且亦可以利用其他組合構(gòu)建切換元件S1與S2。例如，切換元件S1與S2亦可為p型晶體管與n型晶體管、n型晶體管與n型晶體管或p型晶體管與p型晶體管。而且，同理亦適用于降低輸入電壓Vin之充電泵電路700。
工業(yè)上可應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明之充電泵電路、具有該充電泵電路之電子電路以及用于驅(qū)動充電泵電路之方法能可靠地避免當(dāng)停止充電泵電路之操作時有關(guān)連接之負(fù)載的問題，并且是有用的，因為本發(fā)明可針對適當(dāng)連接之負(fù)載和長時間運(yùn)作。
權(quán)利要求
1.一種充電泵電路，其包含第一切換元件，其連接至電源；第二切換元件，其連接至負(fù)載；以及電容器元件，其連接在所述第一切換元件與所述第二切換元件之間，其中在正常操作期間，反轉(zhuǎn)施加給所述第一切換元件、第二切換元件以及電容器元件之任一時鐘信號之相位，從而在與電荷在正常操作期間移動之方向相反的方向中移動該電荷。
2.如權(quán)利要求1之充電泵電路，其中當(dāng)停止所述正常操作時，反轉(zhuǎn)施加給所述第一切換元件、第二切換元件與電容器元件的任一時鐘信號之相位。
3.如權(quán)利要求2之充電泵電路，其中所述充電泵電路構(gòu)建升壓充電泵電路，其升高從電源所供應(yīng)的輸入電壓，將已升高電壓作為輸出電壓而輸出至負(fù)載，在正常操作期間將電荷從電源側(cè)移動至負(fù)載側(cè)，并且當(dāng)停止所述正常操作時，將電荷從負(fù)載側(cè)移動至電源側(cè)。
4.如權(quán)利要求3之充電泵電路，其中所述第一切換元件是n型晶體管，所述第二切換元件是p型晶體管，在正常操作期間將具有相同相位的時鐘信號施加給所述第一切換元件與第二切換元件，將相位為施加給所述第一切換元件與第二切換元件之時鐘信號之反轉(zhuǎn)相位的時鐘信號施加給所述電容器元件，并且當(dāng)停止所述正常操作時，反轉(zhuǎn)施加給所述電容器元件之時鐘信號之相位。
5.如權(quán)利要求2之充電泵電路，其中所述充電泵電路構(gòu)建降壓充電泵電路，其降低從電源所供應(yīng)的輸入電壓，并將已降低電壓作為輸出電壓而輸出至負(fù)載，在正常操作期間將電荷從負(fù)載側(cè)移動至電源側(cè)，并且當(dāng)停止所述正常操作時，將電荷從電源側(cè)移動至負(fù)載側(cè)。
6.如權(quán)利要求5之充電泵電路，其中所述第一切換元件為p型晶體管，而所述第二切換元件為n型晶體管，在正常操作期間將具有相同相位的時鐘信號施加給所述第一切換元件與第二切換元件，將相位與所述第一切換元件及第二切換元件之時鐘信號之相位相反的時鐘信號施加給所述電容器元件，并且當(dāng)停止所述正常操作時，反轉(zhuǎn)施加給所述電容器元件之時鐘信號之相位。
7.一種電子電路，其包含如權(quán)利要求1之充電泵電路；振蕩器，其將時鐘信號提供給所述充電泵電路；以及相位切換裝置，其用于切換提供給所述充電泵電路之時鐘信號之相位，其中所述相位切換裝置根據(jù)指示所述充電泵電路之停止之信號而反轉(zhuǎn)施加給所述充電泵電路之所述第一切換元件、第二切換元件以及電容器元件之任一時鐘信號之相位。
8.如權(quán)利要求7之電子電路，其進(jìn)一步包含比較器，其比較所述充電泵電路之輸出電壓與參考電壓；和限制電壓電源，其將預(yù)置限制電壓作為所述參考電壓提供給所述比較器，其中當(dāng)所述充電泵電路之輸出電壓達(dá)到所述參考電壓時，停止從所述振蕩器供應(yīng)時鐘信號。
9.一種用于驅(qū)動充電泵電路之方法，所述充電泵電路具有連接至電源之第一切換元件、連接至負(fù)載之第二切換元件以及連接在所述第一切換元件與第二切換元件之間之電容器元件，所述方法包括以下步驟在正常操作期間，根據(jù)施加給所述第一切換元件、第二切換元件與電容器元件之時鐘信號，在第一方向移動電荷；以及當(dāng)停止所述正常操作時，反轉(zhuǎn)施加給所述第一切換元件、第二切換元件與電容器元件之任一時鐘信號之相位，從而在與所述第一方向相反之第二方向中移動電荷。
10.如權(quán)利要求9之用于驅(qū)動充電泵電路之方法，其中所述充電泵電路構(gòu)建升壓充電泵電路，其升高從電源所供應(yīng)之輸入電壓并將已升高電壓作為輸出電壓輸出至負(fù)載，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟在正常操作期間，將電荷從電源側(cè)移動至負(fù)載側(cè)；以及當(dāng)停止所述正常操作時，將電荷從負(fù)載側(cè)移動至電源側(cè)。
11.如權(quán)利要求10之用于驅(qū)動充電泵電路之方法，其中使用n型晶體管構(gòu)建所述第一切換元件，并使用p型晶體管構(gòu)建所述第二切換元件，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟在正常操作期間，將具有相同相位的時鐘信號施加給所述第一切換元件與第二切換元件；將相位為所述第一切換元件與第二切換元件之時鐘信號之反轉(zhuǎn)相位的時鐘信號施加給所述電容器元件；以及當(dāng)停止所述正常操作時，反轉(zhuǎn)施加給所述電容器元件之時鐘信號之相位。
12.如權(quán)利要求9之用于驅(qū)動充電泵電路之方法，其中所述充電泵電路構(gòu)建降壓充電泵電路，其降低從電源所供應(yīng)之輸入電壓并將已降低電壓作為輸出電壓輸出至負(fù)載，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟在正常操作期間，將電荷從負(fù)載側(cè)移動至電源側(cè)；以及當(dāng)停止所述正常操作時，將電荷從電源側(cè)移動至負(fù)載側(cè)。
13.如權(quán)利要求12之用于驅(qū)動充電泵電路之方法，其中使用p型晶體管構(gòu)建所述第一切換元件，并使用n型晶體管構(gòu)建所述第二切換元件，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟在正常操作期間，將具有相同相位的時鐘信號施加給所述第一切換元件與第二切換元件；將相位為所述第一切換元件與第二切換元件之時鐘信號之反轉(zhuǎn)相位的時鐘信號施加給所述電容器元件；以及當(dāng)停止所述正常操作時，反轉(zhuǎn)施加給所述電容器元件之時鐘信號之相位。
全文摘要
本發(fā)明之目的是在停止充電泵電路之操作時可靠地避免有關(guān)連接之負(fù)載的問題。該充電泵電路具有連接至電源之第一切換元件(S1)、連接至負(fù)載(102)之第二切換元件(S2)以及連接在第一切換元件(S1)與第二切換元件(S2)之間的電容器元件(Cp)，并藉由在正常操作期間反轉(zhuǎn)施加給第一切換元件(S1)、第二切換元件(S2)與電容器元件(Cp)之任一時鐘信號之相位而沿著與其中電荷在正常操作期間移動之方向相反的方向移動電荷。
文檔編號H02M1/36GK1989684SQ200580014955
公開日2007年6月27日 申請日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者山下佳大朗 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司