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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(xiàng)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(diǎn)
本發(fā)明實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)，第二電流源采用第二 MOS晶體管實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)，此時第二電流鏡陣列 6采用2個PMOS晶體管互連實(shí)現(xiàn)；反之，當(dāng)?shù)谝浑娏麋R陣列I采用PMOS晶體管實(shí)現(xiàn)時，第 二電流鏡陣列6采用NMOS晶體管實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)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(shí)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(shí)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(xiàng)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