專利名稱：開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器及提高電荷泵充放電電流匹配度的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電荷泵技術(shù)，尤其涉及一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器及提高電荷泵充放電電流 匹配度的電路。
背景技術(shù)：
目前，在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器電路中廣泛通過控制電荷泵充電、放電電流的比例關(guān)系 來控制恒流輸出。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種CMOS電荷泵充電、放電電路，該電路由多個共源共柵的 晶體管連接而成。其中，基準(zhǔn)電流IO被鏡像為充電基準(zhǔn)電流Il和放電電流Idisch，充電基 準(zhǔn)電流Il再鏡像為充電電流Ich。由于CMOS器件的匹配度較差，充電電流Ich、放電電流 Idisch和基準(zhǔn)電流Iin之間存在較大的失配。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的一種循環(huán)切換CMOS電荷泵充電、放電電路，該電路由多個共 源共柵的晶體管連接而成?；鶞?zhǔn)電流IO被鏡像為與該基準(zhǔn)電流IO相等的充電基準(zhǔn)電流Il 和M個放電基準(zhǔn)電流，其中M為大于I的整數(shù)，M個放電基準(zhǔn)電流經(jīng)過第一電流循環(huán)切換陣 列201循環(huán)選擇一個放電基準(zhǔn)電流作為放電電流Idisch，充電基準(zhǔn)電流Il鏡像為與所述充 電基準(zhǔn)電流Il相等的N個鏡像充電基準(zhǔn)電流，其中N為大于I的整數(shù)，N個鏡像充電基準(zhǔn) 電流經(jīng)過第二電流循環(huán)切換陣列202循環(huán)選擇一個鏡像充電基準(zhǔn)電流作為充電電流Ich。
第一電流循環(huán)切換陣列201包含M個鏡像電流輸入端和一個電流循環(huán)陣列輸出 端，第二電流循環(huán)陣列202包含N個鏡像電流輸入端和一個電流循環(huán)陣列輸出端，每個鏡像 電流輸入端與電流循環(huán)陣列輸出端之間都有一個控制開關(guān)。通過從M個放電基準(zhǔn)電流循環(huán) 選出一個放電電流Idisch和從N個鏡像充電基準(zhǔn)電流循環(huán)選出一個充電電流Ich，相當(dāng)于 將M個放電基準(zhǔn)電流和N個鏡像充電基準(zhǔn)電流分別求平均值，使得失配度有所下降，但從基 準(zhǔn)電流IO鏡像為與所述基準(zhǔn)電流IO相等的充電基準(zhǔn)電流Il的過程仍然存在較大誤差。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器及提高電荷泵充放電電流 匹配度的電路，能夠解決晶體管之間的偏差導(dǎo)致的充電電流與放電電流失配的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種提高電荷泵充放電電流匹配度的電路， 包括
第一電流鏡陣列，用于將基準(zhǔn)電流鏡像為N個與該基準(zhǔn)電流相等的第一鏡像電 流，其中N為大于I的整數(shù)；
第一電流循環(huán)切換陣列，具有N個電流輸入端和2個循環(huán)電流輸出端，所述第一電 流循環(huán)切換陣列的N個電流輸入端分別接收所述第一電流鏡陣列輸出的N個第一鏡像電 流，所述第一電流循環(huán)切換陣列對所述N個第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換，從其中選出2個第 一鏡像電流并分別經(jīng)由所述2個循環(huán)電流輸出端輸出；
第二電流循環(huán)切換陣列，具有2個電流輸入端、2個循環(huán)電流輸出端，所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個電流輸入端分別連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸 出端，所述第二電流循環(huán)切換陣列對所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端輸 出的2個第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換，使二者交替導(dǎo)通至所述第二電流循環(huán)切換陣列的2 個循環(huán)電流輸出端；
第二電流鏡，包括第一電流源和第二電流源，將所述基準(zhǔn)電流鏡像為與該基準(zhǔn)電 流相等的第二鏡像電流；
第三電流循環(huán)切換陣列，具有I個電流輸入端、I個循環(huán)電流輸出端以及2個循環(huán) 切換端，所述第三電流循環(huán)切換陣列的電流輸入端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個 循環(huán)電流輸出端中的一個，所述第三電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)切換端分別連接所述第 一電流源和第二電流源的輸出端，所述第三電流循環(huán)切換陣列對所述第一電流源和第二電 流源進(jìn)行循環(huán)切換，使二者交替作為電流鏡的參考源和輸出源，其中參考源接收所述第三 電流循環(huán)切換陣列的電流輸入端傳輸?shù)牡谝荤R像電流，輸出源將所述第二鏡像電流傳輸至 所述第三電流循環(huán)切換陣列的循環(huán)電流輸出端；
充電放電開關(guān)，具有2個輸入端和I個輸出端，該2個輸入端分別連接到所述第二 電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端中的另一個以及所述第三電流循環(huán)切換陣列的 循環(huán)電流輸出端，該輸出端連接至外部電容以對其進(jìn)行充電或放電。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一電流循環(huán)切換陣列包括N個開關(guān)，該N個開 關(guān)的第一端分別接收所述第一電流鏡陣列輸出的N個第一鏡像電流，該N個開關(guān)其中一個 開關(guān)的第二端連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的一個循環(huán)電流輸出端，該N個開關(guān)中的另 N-1個開關(guān)的第二端連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的另一個循環(huán)電流輸出端，在任一時 鐘周期內(nèi)所述另N-1個開關(guān)中有且僅有一個導(dǎo)通，且在N-1個時鐘周期內(nèi)所述另N-1個開 關(guān)各導(dǎo)通一次。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第二電流循環(huán)切換陣列包括
第一開關(guān)，其第一端連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端中的 一個；
第二開關(guān)，其第一端連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端中的 另一個，其第二端連接所述第一開關(guān)的第二端并作為所述第二電流循環(huán)切換陣列的一個循 環(huán)電流輸出端；
第三開關(guān)，其第一端連接所述第二開關(guān)的第一端；
第四開關(guān)，其第一端連接所述第一開關(guān)的第一端，其第二端連接所述第三開關(guān)的 第二端并作為所述第二電流循環(huán)切換陣列的另一個循環(huán)電流輸出端；
其中，所述第一開關(guān)和第三開關(guān)的控制端接收同一控制信號，所述第二開關(guān)和第 四開關(guān)的控制端接收所述控制信號的反相信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第三電流循環(huán)切換陣列包括
第五開關(guān)，其第一端連接所述第一、第二電流源的控制端，其第二端連接所述第一 電流源的輸出端并作為所述第三循環(huán)切換陣列的電流輸入端；
第六開關(guān)，其第一端連接所述第五開關(guān)的第一端，其第二端連接所述第二電流源 的輸出端；
第七開關(guān)，其第一端作為所述第三循環(huán)切換陣列的循環(huán)電流輸出端，其第二端連接所述第二電流源的輸出端；
第八開關(guān)，其第一端連接所述第七開關(guān)的第一端，其第二端連接所述第五開關(guān)的A-Ap ~·上山弟·~- ；
其中，所述第五開關(guān)和第七開關(guān)的控制端接收同一控制信號，所述第六開關(guān)和第八開關(guān)的控制端接收所述控制信號的反相信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述充電放電開關(guān)包括
第九開關(guān)，其第一端連接所述第三電流循環(huán)切換陣列的循環(huán)電流輸出端，其第二端連接所述外部電容；
第十開關(guān)，其第一端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端中的另一個，其第二端連接所述外部電容；
其中，所述第九開關(guān)和第十開關(guān)的控制端接收到的控制信號相互反相。
本發(fā)明還提供了一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，包括以上任一項所述的·提高電荷泵充放電電流匹配度的電路。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
本發(fā)明實施例的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路中，將電流鏡輸入、輸出電流經(jīng)過周期循環(huán)切換以消除晶體管間的工藝偏差造成的對電荷泵充電、放電電流匹配度的影響，除基準(zhǔn)電流流經(jīng)的電流源之外，與充電、放電電流相關(guān)的電流源都經(jīng)過循環(huán)切換，從而大大消除了充電、放電電流匹配度差帶來的誤差。


圖
圖
圖
圖路圖路圖。I是現(xiàn)有技術(shù)中的一種電荷泵充電、放電電路；2是現(xiàn)有技術(shù)中的另一種電荷泵充電、放電電路；3示出了本發(fā)明實施例的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路框圖；4示出了本發(fā)明第一實施例中提高電荷泵充放電電流匹配度的電路的詳細(xì)電5示出了本發(fā)明第二實施例中提高電荷泵充放電電流匹配度的電路的詳細(xì)電具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
參考圖3，本實施例的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路包括第一電流鏡陣列1、第一電流循環(huán)切換陣列2、第二電流循環(huán)切換陣列3、充電放電開關(guān)4、第三電流循環(huán)切換陣列5、第二電流鏡陣列6以及基準(zhǔn)電流源7。
其中，基準(zhǔn)電流源7輸出基準(zhǔn)電流，其可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任意一種適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)電流源結(jié)構(gòu)。
第一電流鏡陣列I用于將基準(zhǔn)電流源7輸出的基準(zhǔn)電流鏡像為N個與該基準(zhǔn)電流相等的第一鏡像電流，其中N為大于I的整數(shù)。第一電流鏡陣列I可以采用多個電流鏡的方式來實現(xiàn)。
第一電流循環(huán)切換陣列2具有N個電流輸入端和2個循環(huán)電流輸出端。更具體而 言，該N個電流輸入端包括I個電流輸入端20以及N-1個電流輸入端21，該2個循環(huán)電流 輸出端包括循環(huán)電流輸出端22和循環(huán)電流輸出端23。其中，電流輸入端20以及N-1個電 流輸入端21分別和第一電流鏡陣列I的N個輸出端相連,用于接收第一電流鏡陣列I輸出 的N個第一鏡像電流。第一電流循環(huán)切換陣列2對該N個第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換，從 其中選出2個第一鏡像電流并分別經(jīng)由循環(huán)電流輸出端22和循環(huán)電流輸出端23輸出。
進(jìn)一步而言，鏡像電流輸入端20和循環(huán)電流輸出端22之間串接有一開關(guān)，該開關(guān) 恒定導(dǎo)通；N-1個鏡像電流輸入端21中的每一個和循環(huán)電流輸出端23之間均串接有一開 關(guān)，在任一時鐘周期內(nèi)，N-1個開關(guān)中有且僅有一個導(dǎo)通，且在N -1個時鐘周期內(nèi)，N-1個 開關(guān)中的每一個各導(dǎo)通一次。通過第一電流循環(huán)切換陣列2的循環(huán)切換后,循環(huán)電流輸出 端23輸出電流為N-1個鏡像電流輸入端21輸入的第一鏡像電流的平均值,從而有利于消 除由于晶體管偏差所造成的循環(huán)電流輸出端23輸出的電流和基準(zhǔn)電流源7的基準(zhǔn)電流不 匹配的問題。
第二電流循環(huán)切換陣列3具有2個電流輸入端30、31和2個循環(huán)電流輸出端32、 33。其中電流輸入端30連接第一電流循環(huán)切換陣列2的循環(huán)電流輸出端22，電流輸入端 31連接第一電流循環(huán)切換陣列2的循環(huán)電流輸出端23。第二電流循環(huán)切換陣列3對循環(huán) 電流輸出端22和循環(huán)電流輸出端23輸出的2個第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換，使得二者交 替導(dǎo)通至第二電流循環(huán)切換陣列3的2個循環(huán)電流輸出端32、33。
進(jìn)一步而言，鏡像電流輸入端30、31和循環(huán)電流輸出端32、33之間均接有開關(guān)，開 關(guān)共4個，通過第三電流循環(huán)切換陣列3的循環(huán)切換后，循環(huán)電流輸出端32、33輸出電流均 為兩個鏡像電流輸入端30、31輸入的第一鏡像電流的平均值，從而起到消除晶體管偏差所 造成的循環(huán)電流輸出端32、33輸出的電流之間的不匹配問題。
第二電流鏡陣列6包括第一電流源和第二電流源(例如，第一電流源采用第一 MOS 晶體管實現(xiàn)，第二電流源采用第二 MOS晶體管實現(xiàn)，當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，第一電 流源和第二電流源還可以采用其他實現(xiàn)方式，例如級聯(lián)結(jié)構(gòu)的電流源等)，將基準(zhǔn)電流鏡像 為與該基準(zhǔn)電流相等的第二鏡像電流。當(dāng)?shù)谝浑娏麋R陣列I用作對外部電容8充電時，第 二電流鏡陣列6則用作放電；反之，當(dāng)?shù)谝浑娏麋R陣列I用作對外部電容8放電時，第二電 流鏡陣列6在用作充電。
第三電流循環(huán)切換陣列5具有I個電流輸入端52、1個循環(huán)電流輸出端53以及2 個循環(huán)切換端51，第三電流循環(huán)切換陣列5的電流輸入端52連接第二電流循環(huán)切換陣列3 的循環(huán)電流輸出端32，第三電流循環(huán)切換陣列5的2個循環(huán)切換端51分別連接第二電流鏡 陣列6內(nèi)的第一電流源和第二電流源，第三電流循環(huán)切換陣列5對第一電流源和第二電流 源進(jìn)行循環(huán)切換，使二者交替作為電流鏡的參考源和輸出源，其中參考源接收第三電流循 環(huán)切換陣列5的電流輸入端52傳輸?shù)牡谝荤R像電流,輸出源將輸出第二鏡像電流至第三電 流循環(huán)切換陣列5的循環(huán)電流輸出端53。
進(jìn)一步而言，通過第三電流循環(huán)切換陣列5的循環(huán)切換后，第二電流鏡陣列6內(nèi)第 一 MOS晶體管和第二 MOS晶體管交替作為參考管和輸出管，循環(huán)電流輸出端53輸出的電流 為第一 MOS晶體管和第二 MOS晶體管輸出的鏡像電流的平均值，從而起到消除第一 MOS晶 體管和第二 MOS晶體管的偏差所造成的循環(huán)電流輸出端53輸出的電流和基準(zhǔn)電流源7的基準(zhǔn)電流不匹配的問題。
充電放電開關(guān)4具有2個輸入端和I個輸出端，該2個輸入端分別連接到第二電 流循環(huán)切換陣列3的循環(huán)電流輸出端33以及第三電流循環(huán)切換陣列5的循環(huán)電流輸出端 53，充電放電開關(guān)4的輸出端連接至外部電容8以對其進(jìn)行充電或放電。
進(jìn)一步而言,在同一時鐘周期內(nèi)，充電放電開關(guān)4的輸出端僅與其中一個輸入端 導(dǎo)通，且在兩個時鐘周期內(nèi)，充電放電開關(guān)4的輸出端與充電放電開關(guān)4的2個輸入端各導(dǎo) 通一次。
其中第一電流鏡陣列I可以采用多個NMOS晶體管互連實現(xiàn)，此時第二電流鏡陣列 6采用2個PMOS晶體管互連實現(xiàn)；反之，當(dāng)?shù)谝浑娏麋R陣列I采用PMOS晶體管實現(xiàn)時，第 二電流鏡陣列6采用NMOS晶體管實現(xiàn)。
本實施例中提高電荷泵充電、放電電流匹配度的電路的工作方式簡述如下第一 電流鏡陣列I將基準(zhǔn)電流源7的基準(zhǔn)電流鏡像成N個與基準(zhǔn)電流源7的基準(zhǔn)電流相等的第 一鏡像電流，并第一鏡像電流輸入到第一電流循環(huán)切換陣列2 ;循環(huán)電流輸出端22輸出的 電流為鏡像電流輸入端20輸入的電流，第一電流循環(huán)切換陣列2經(jīng)過循環(huán)切換使得在N-1 個時鐘周期內(nèi)循環(huán)電流輸出端23輸出的電流為N-1個鏡像電流輸入端21輸入的第一鏡像 電流的平均值；循環(huán)電流輸出端22、23輸出的電流送入第二電流循環(huán)切換陣列3，第二電流 循環(huán)切換陣列3經(jīng)過循環(huán)切換使得在兩個時鐘周期內(nèi)循環(huán)電流輸出端32、33輸出的電流均 為兩個電流輸入端30、31輸入的電流的平均值；N個第一鏡像電流通過第一電流循環(huán)切換 陣列2和第二電流循環(huán)切換陣列3的循環(huán)切換，使得在2X (N-1)個時鐘周期內(nèi)循環(huán)電流輸 出端32、33輸出的電流均為N-1個電流輸入端21輸入的第一鏡像電流和電流輸入端20輸 入的第一鏡像電流的平均值；第二電流鏡陣列6具有兩個電流源，并在第三電流循環(huán)切換 陣列5的循環(huán)切換下交替作為電流鏡的參考源和輸出源；第三電流循環(huán)切換陣列5經(jīng)過循 環(huán)切換使得在兩個時鐘周期內(nèi)循環(huán)電流輸出端53輸出的電流為兩個電流源輸出的鏡像電 流的平均值；循環(huán)電流輸出端32輸出的電流用作第二電流鏡陣列6的參考源電流，和電流 輸入端52接收的電流為同一電流，使得在2X2X (N-1)個時鐘周期內(nèi)循環(huán)電流輸出端53 輸出的電流和循環(huán)電流輸出端33輸出的電流均為N-1個電流輸入端21輸入的第一鏡像電 流的平均值和電流輸入端20輸入的第一鏡像電流的平均值，也就是使得在2X2X (N-1)個 時鐘周期內(nèi)電荷泵的充電電流和放電電流均為N-1個電流輸入端21輸入的第一鏡像電流 的平均值和電流輸入端20輸入的第一鏡像電流的平均值。
圖3所示的電路可以用于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，該開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器可以是現(xiàn)有技術(shù)中 各種通過電荷泵充電、放電電流比例關(guān)系來控制恒流輸出的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器。
參考圖4，圖4示出了第一實施例的詳細(xì)電路圖，其中N等于3。下面進(jìn)行詳細(xì)描 述。
在第一實施例中，第一電流鏡陣列I包括NMOS晶體管BO至B3，其中，匪OS晶體管 BUB2和B3的柵極連接到NMOS晶體管BO的柵極，NMOS晶體管BO至B3的源極接地，NMOS 晶體管BO至B3的漏極分別輸出第一鏡像電流。
第一電流循環(huán)切換陣列2包括3個開關(guān)JO、Jl和J2，NMOS晶體管BI的漏極連接 開關(guān)JO的第一端，NMOS晶體管B2的漏極連接到開關(guān)Jl的第一端，NMOS晶體管B3的漏極 連接到開關(guān)J2的第一端。開關(guān)Jl和開關(guān)J2的第二端連接在一起。在任一時鐘周期內(nèi)，開關(guān)Jl和開關(guān)J2中有且僅有I個導(dǎo)通，并且在2個時鐘周期內(nèi)，開關(guān)Jl和開關(guān)J2各導(dǎo)通一次。
第二電流循環(huán)切換陣列3包括第一開關(guān)Q0、第二開關(guān)Q2、第三開關(guān)Q3和第四開 關(guān)Q4。其中，開關(guān)JO的第二端連接第一開關(guān)QO的第一端和第四開關(guān)Q3的第一端，開關(guān)Jl 和開關(guān)J2的第二端共同連接第二開關(guān)Ql的第一端和第三開關(guān)Q2的第一端，第一開關(guān)QO的 第二端和第二開關(guān)Ql的第二端連接在一起(具體而言，連接到PMOS晶體管Al的柵極)，第 三開關(guān)Q2和第四開關(guān)Q3的第二端連接在一起(具體而言，連接到第十開關(guān)Kl的第一端)。 其中，第一開關(guān)QO和第二開關(guān)Ql的控制端接收同一控制信號，第二開關(guān)Ql和第四開關(guān)Q3 的控制端接收該控制信號的反相信號。
第三循環(huán)切換陣列5包括第五開關(guān)PO、第六開關(guān)P1、第七開關(guān)P2和第八開關(guān)P3。 其中，第五開關(guān)PO的第一端和第六開關(guān)Pl的第一端共同連接到PMOS晶體管Al的柵極， PMOS晶體管A2的柵極連接到PMOS晶體管Al的柵極，PMOS晶體管Al和PMOS晶體管A2的 源極連接到電源。第七開關(guān)P2的第一端和第八開關(guān)P3的第一端連接在一起并作為第三循 環(huán)切換陣列5的循環(huán)電流輸出端，第七開關(guān)P2的第二端連接PMOS晶體管A2的漏極；第八 開關(guān)P3的第二端和第五開關(guān)PO的第二端共同連接至PMOS晶體管Al的漏極。其中第五開 關(guān)PO和第七開關(guān)P2的控制端接收同一控制信號，第六開關(guān)Pl和第八開關(guān)P3的控制端接 收該控制信號的反相信號。
充電放電開關(guān)4包括第九開關(guān)KO和第十開關(guān)K1。其中，第九開關(guān)KO的第一端連 接第七開關(guān)P2和第八開關(guān)P3的第一端，第九開關(guān)KO的第二端連接外部電容CO的一端；第 十開關(guān)Kl的第一端連接第三開關(guān)Q2和第四開關(guān)Q4的第二端，第十開關(guān)Kl的第二端連接 外部電容CO的一端和第九開關(guān)KO的第二端，外部電容CO的另一端接地。其中，第九開關(guān) KO和第十開關(guān)Kl的控制端接收到的控制信號相互反相。
作為一個非限制性的例子，第一開關(guān)QO和第三開關(guān)Q2的控制端受同一時鐘信號 CO控制，第二開關(guān)Ql和第四開關(guān)Q3的控制端受同一時鐘信號CO的反相信號Cl控制。第 九開關(guān)KO的控制端受控制信號C2控制，第十開關(guān)Kl的控制端受控制信號C2的反相信號 C3控制。第五開關(guān)PO和第七開關(guān)P2的控制端受同一時鐘信號C4控制，第六開關(guān)Pl和第 八開關(guān)P3的控制端受同一時鐘信號C4的反相信號C5控制。開關(guān)JO恒定導(dǎo)通，開關(guān)Jl受 時鐘信號C6控制，開關(guān)J2受時鐘信號C6的反相信號C7控制。
時鐘信號CO、時鐘信號C4和時鐘信號C6構(gòu)成8單位周期時鐘，時鐘信號CO、C4、 C6覆蓋000、001、010、011、100、101、110、111這8種狀態(tài)?？刂菩盘朇2例如為50%占空比/Jj的方波。假設(shè)為從NMOS晶體管BO鏡像到NMOS晶體管BI的傳遞誤差，流經(jīng)NMOS晶體管BI的電流可以用|·/(,表示，其中Itl表示基準(zhǔn)電流的電流值，類似地，其他MOS晶體管之間的傳遞誤差以及流經(jīng)各MOS晶體管的電流也可以采用如上方式進(jìn)行表述，則每8單位周 期時鐘充電電流I _和放電電流比值為
權(quán)利要求
1.一種提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，其特征在于，包括第一電流鏡陣列，用于將基準(zhǔn)電流鏡像為N個與該基準(zhǔn)電流相等的第一鏡像電流，其中N為大于I的整數(shù)；第一電流循環(huán)切換陣列，具有N個電流輸入端和2個循環(huán)電流輸出端，所述第一電流循環(huán)切換陣列的N個電流輸入端分別接收所述第一電流鏡陣列輸出的N個第一鏡像電流，所述第一電流循環(huán)切換陣列對所述N個第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換，從其中選出2個第一鏡像電流并分別經(jīng)由所述2個循環(huán)電流輸出端輸出；第二電流循環(huán)切換陣列，具有2個電流輸入端、2個循環(huán)電流輸出端，所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個電流輸入端分別連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端，所述第二電流循環(huán)切換陣列對所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端輸出的2個第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換，使二者交替導(dǎo)通至所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端；第二電流鏡陣列，包括第一電流源和第二電流源，將所述基準(zhǔn)電流鏡像為與該基準(zhǔn)電流相等的第二鏡像電流；第三電流循環(huán)切換陣列，具有I個電流輸入端、I個循環(huán)電流輸出端以及2個循環(huán)切換端，所述第三電流循環(huán)切換陣列的電流輸入端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端中的一個，所述第三電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)切換端分別連接所述第一電流源和第二電流源的輸出端，所述第三電流循環(huán)切換陣列對所述第一電流源和第二電流源進(jìn)行循環(huán)切換，使二者交替作為電流鏡的參考源和輸出源，其中參考源接收所述第三電流循環(huán)切換陣列的電流輸入端傳輸?shù)牡谝荤R像電流，輸出源將所述第二鏡像電流傳輸至所述第三電流循環(huán)切換陣列的循環(huán)電流輸出端；充電放電開關(guān)，具有2個輸入端和I個輸出端，該2個輸入端分別連接到所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端中的另一個以及所述第三電流循環(huán)切換陣列的循環(huán)電流輸出端，該輸出端連接至外部電容以對其進(jìn)行充電或放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，其特征在于，所述第一電流循環(huán)切換陣列包括N個開關(guān)，該N個開關(guān)的第一端分別接收所述第一電流鏡陣列輸出的N個第一鏡像電流，該N個開關(guān)其中一個開關(guān)的第二端連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的一個循環(huán)電流輸出端，該N個開關(guān)中的另N-1個開關(guān)的第二端連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的另一個循環(huán)電流輸出端，在任一時鐘周期內(nèi)所述另N-1個開關(guān)中有且僅有一個導(dǎo)通，且在N-1個時鐘周期內(nèi)所述另N-1個開關(guān)各導(dǎo)通一次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，其特征在于，所述第二電流循環(huán)切換陣列包括第一開關(guān)，其第一端連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端中的一個；第二開關(guān)，其第一端連接所述第一電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端中的另一個，其第二端連接所述第一開關(guān)的第二端并作為所述第二電流循環(huán)切換陣列的一個循環(huán)電流輸出端；第三開關(guān)，其第一端連接所述第二開關(guān)的第一端；第四開關(guān)，其第一端連接所述第一開關(guān)的第一端，其第二端連接所述第三開關(guān)的第二端并作為所述第二電流循環(huán)切換陣列的另一個循環(huán)電流輸出端；其中，所述第一開關(guān)和第三開關(guān)的控制端接收同一控制信號，所述第二開關(guān)和第四開關(guān)的控制端接收所述控制信號的反相信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，其特征在于，所述第三電流循環(huán)切換陣列包括第五開關(guān)，其第一端連接所述第一、第二電流源的控制端，其第二端連接所述第一電流源的輸出端并作為所述第三循環(huán)切換陣列的電流輸入端；第六開關(guān)，其第一端連接所述第五開關(guān)的第一端，其第二端連接所述第二電流源的輸出立而;第七開關(guān)，其第一端作為所述第三循環(huán)切換陣列的循環(huán)電流輸出端，其第二端連接所述第二電流源的輸出端；第八開關(guān)，其第一端連接所述第七開關(guān)的第一端，其第二端連接所述第五開關(guān)的第二端;其中，所述第五開關(guān)和第七開關(guān)的控制端接收同一控制信號，所述第六開關(guān)和第八開關(guān)的控制端接收所述控制信號的反相信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，其特征在于，所述充電放電開關(guān)包括第九開關(guān)，其第一端連接所述第三電流循環(huán)切換陣列的循環(huán)電流輸出端，其第二端連接所述外部電容；第十開關(guān)，其第一端連接所述第二電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端中的另一個，其第二端連接所述外部電容；其中，所述第九開關(guān)和第十開關(guān)的控制端接收到的控制信號相互反相。
6.一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括權(quán)利要求1至5中任一項所述的提高電荷泵充放電電流匹配度的電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器及提高電荷泵充放電電流匹配度的電路，該電路包括第一電流鏡陣列，將基準(zhǔn)電流鏡像為N個與該基準(zhǔn)電流相等的第一鏡像電流；第一電流循環(huán)切換陣列，對N個第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換；第二電流循環(huán)切換陣列，對第一電流循環(huán)切換陣列的2個循環(huán)電流輸出端輸出的2個第一鏡像電流進(jìn)行循環(huán)切換；第二電流鏡陣列；第三電流循環(huán)切換陣列，對第二電流鏡的第一電流源和第二電流源進(jìn)行循環(huán)切換，使二者交替作為電流鏡的參考源和輸出源；充電放電開關(guān)，輸出端連接至外部電容以對其進(jìn)行充電或放電。本發(fā)明能夠解決晶體管之間的偏差導(dǎo)致的充電電流與放電電流失配的問題。
文檔編號H02M3/07GK103001489SQ20121059512
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者嚴(yán)先蔚 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司