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专利号: 2020110325467
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-11-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种低功耗高开关速率电荷泵电路,其特征在于,包括电荷泵电路的电压输入端UP、DN,电流输出端IOUT,电流偏置输入电压BIAS,第一级放大器A1,第一电容C1,电流调节MOS管M1、M2、M3和M4,衬底可调节MOS管M5、M6、M7和M8,开关MOS管M10、M11、M12和M13,第一逆变器INV1和第二逆变器INV2,其中:电压输入端UP耦接于第一逆变器INV1并在第一逆变器INV1的输出得到另一电压输入端UPB,同时电压输入端UP耦接于开关MOS管M10的栅极和衬底可调节MOS管M8的栅极,电压输入端UPB耦接于另一开关MOS管M11的栅极和衬底可调节MOS管M8和M7的衬底;

电压输入端DN耦接于第二逆变器INV2并在第一逆变器INV1的输出得到另一电压输入端DNB;同时电压输入端DN耦接于开关MOS管M13的栅极和衬底可调节MOS管M6的栅极,电压输入端DNB耦接于另一开关MOS管M12的栅极和衬底可调节MOS管M5和M6的衬底;

电流偏置输入电压端BIAS耦接于电流调节MOS管M1的栅极和M2的栅极,M2的漏极耦接于电荷泵电流输出端IOUT和电流调节MOS管M4的漏极以及第一级放大器A1的输入负端;A1的输入正端耦接于第一电容C1的一端和电流调节MOS管M1的漏极以及开关MOS管M10、M11、M12和M13的漏极,A1的输出端耦接于电流调节MOS管M4的栅极和电流调节管M3的栅极;

电流可调节MOS管M4的源极耦接于开关MOS管M10和M11的源极;

M4的漏极耦接于衬底可调节MOS管M8的漏极,M8的源极耦接于电源电压和衬底可调节MOS管M7的源极,M7的漏极耦接于电流调节MOS管M3的源极,M3的漏极耦接于第一电容C1的另一端,电流调节MOS管M1的源极耦接于衬底可调节MOS管M5的漏极;

衬底可调节MOS管M5的栅极耦接于电源电压,其源极耦接于地和衬底可调节MOS管M6的源极;M6的漏极耦接于电流调节MOS管M2的源极以及开关MOS管M12和M13的源极。

2.根据权利要求1所述的低功耗高开关速率电荷泵电路,其特征在于,所述第一级放大器A1包括输入正电压V+,差分输入负电压V-,放大器输出OUT,其中:差分输入正电压V+耦接于第一级放大器差分输入MOS管M14的栅极,第一级放大器差分输入MOS管M14的漏极耦接于电流镜像M16的栅极和漏极以及电流镜像管M17、M19的栅极,差分输入MOS管M14的源极耦接于差分输入MOS管M15的源极和放大器尾电流MOS管的M20的漏极;

差分输入负电压V-耦接于第一级放大器差分输入MOS管M15的栅极,M15的漏极耦接于第二级放大器输入MOS管M18的栅极和电流镜像MOS管M17的漏极,M15的源极耦接于放大器尾电流MOS管的M20的漏极和差分输入MOS管M14的源极;

放大器尾电流MOS管M20的源极耦接于地和放大器尾电流镜像MOS管M21的源极,其栅极耦接于M21的栅极和漏极以及第一电阻R1的一端,R1的另一端耦接于电源;

放大器的输出端IOUT耦接于第二级放大器输入MOS管M18的漏极和电流镜像MOS管M19的漏极,第二级放大器输入MOS管M18的源极耦接于地,电流镜像MOS管M19的源极耦接于电源。

3.根据权利要求1所述的低功耗高开关速率电荷泵电路,其特征在于,衬底可调节MOS管M8和M6起到了开关的作用,当电压输入端UP信号为低时,衬底可调节MOS管M8开启,电流输出端IOUT往外输出电流。当电压输入端DN信号为高时,衬底可调节MOS管M6开启,电流输出端IOUT往内吸取电流。

4.根据权利要求1所述的低功耗高开关速率电荷泵电路,其特征在于,开关MOS管M10、M11组成一个由电压输入端UP和电压输入端UPB的电压信号控制的CMOS管传输门,开关MOS管M12、M13组成一个由电压输入端DN和电压输入端DNB的电压信号控制的CMOS管传输门;

当电压输入端UP信号为高,电压输入端UPB信号为低,电压输入端DN信号为低,电压输入端DNB信号为高时,开关MOS管M10、M11、M12、M13组成的两个CMOS传输门导通,使得电流调节管M4的源极,电流调节管M2的源极和电流调节管M1的漏极连接在一起,其电压就与电流输出端的电压相等,这样就使得衬底可调节MOS管M8和M6导通时其漏极电容的充放电时间减少,从而提高开关速度。

5.一种电荷泵,其特征在于,该电荷泵采用根据权利要求1至4中任一权利要求所述的低功耗高开关速率电荷泵电路。