專利名稱：電荷泵降壓電路與方法
電荷泵降壓電路與方法 技術領域
本發明涉及一種電荷泵降壓電路(Charge Pump Down Circuit),特 別是指一種能以較少數目的電容，提供更多種類的輸出/輸入比例的 降壓電路，以及相關聯的方法。
背景技術：
現有技術中，使用電容儲存電荷的方式來降壓時，若欲使輸出電 壓Vout為輸出電壓Vin的四分之一 (Vout = (l/4) Vin)，現有技術的作 法必須使用四個電容，如圖1A、 1B所示，通過兩時相之間的變換，使 輸出電壓Vout成為輸出電壓Vin的四分之一。該電路的缺點是所需電 容數目較多，且僅能產生Vout = (1/4) Vin的單獨一種輸出。
本發明一方面使用較少數目的電容，另方面則具有更高的彈性， 可提供更多種類的輸出/輸入比例。
發明內容
本發明的第一目的在于克服現有技術的不足與缺陷，提出一種電 荷泵降壓電路，其中使用較少數目的電容，來產生多種輸出。
本發明的第二目的在于，提出一種對應的方法。
為達上述目的，本發明提供一種電荷泵降壓電路，包含三個電容， 并具有三個工作時相，在其第一時相中三個電容的跨壓總和等于輸入 電壓；第二時相中第二電容與第三電容的跨壓相等；在第三時相中， 第一電容與第二電容的跨壓差值等于第三電容的跨壓，且第三電容的 跨壓為該降壓電路的輸出電壓。以上所述的第一時相、第二時相、第三時相的次序可任意變換。
此外，為達上述目的，本發明還提供一種電荷泵降壓電路，包含 輸入端、輸出端、三個電容，其中第一電容的陽極經第一開關與輸入 端電連接；第一電容的陽極經第二開關與第二電容的陽極電連接；第 一電容的陰極經第三開關與第二電容的陽極電連接；第一電容的陰極 經第四開關與第二電容的陰極電連接；第二電容的陽極經第五開關與 第三電容的陽極電連接；第二電容的陰極經第六開關與第三電容的陽 極電連接；第二電容的陰極經第七開關與第三電容的陰極電連接；第 三電容的陰極接地。
上述電路可進一步包含第八開關，將第一電容的陰極接地，或包 含第九開關，將第一電容的陽極與第三電容的陽極電連接。
此外，為達上述后的，本發明還提供一種電荷泵降壓方法，包含 提供三個電容；在第一時相中使三個電容的跨壓總和等于輸入電壓； 在第二時相中第二電容與第三電容的跨壓相等；以及在第三時相中， 第一電容與第二電容的跨壓差值等于第三電容的跨壓，其中第三電容 的跨壓為該降壓電路的輸出電壓。
此外，為達上述目的，本發明還提供一種電荷泵降壓方法，包含 提供輸入端、輸出端、和三個電容；使該三個電容在不同時段中以不 同的方式電連接；以及通過不同連接方式，將其中一個電容上的跨壓 調整為(1/4)倍輸入端電壓。
下面通過具體實施例詳加說明，當更容易了解本發明的目的、技 術內容、特點及其所達成的功效。
5圖1A與圖1B為現有技術使用四個電容得到Vout-(l/4)Vin的電 路時相圖2說明本發明的電路實施例；
圖3A-3C說明本發明如何得到Vout = (1/4)Vin。
圖中符號說明
C1，C2，C3，C4 電容
SO, Sl, S2， S3， S4, S5, S6， S7， S8 開關
Vin 輸入電壓
Vout 輸出電壓
具體實施例方式
請參考圖2，其中示出本發明的電荷泵降壓電路的示意電路圖。本 實施例中僅使用三個電容，即可產生(l/4)Vin的輸出，不但如此，可以 視需要而令輸出電壓Vout為輸入電壓Vin的IX， (1/2)X， (1/3)X， (1/4)X， (2/3)X，等等。
首先以Vout-(l/4)Vin為例，請參閱圖3A-3C。在此情況下，需 要三個時相的變換，在第一時相中，令C1+C2+C3-Vin;在第二時相中， 令C2=C3;在第三時相中，令C1-C2=C3。由以上三式可得出，C3= (1/4)Vin，因此若以電容C3上的跨壓為輸出電壓Vout，即可得到Vout =(1/4)Vin。
對照圖3A-3C與圖2，若欲得到Vout = (1/4)Vin，其三個時相的 開關操作分別如下
第一時相開關S0， S2， S5導通，其它切斷。 第二時相開關S4， S6導通，其它切斷。 第三時相開關S1， S5， S7導通，其它切斷。
當然，三個時相的操作并不必須依據第一時相一第二時相一第三時相的次序，而例如可為第三時相一第二時相一第一時相，或其它任 意次序。
以上操作中，并不需要開關S8，換言之，僅欲產生(l/4)Vin的輸 出，—而不必產生其它比例輸出時，可省略開關S8。
以類似的方式，圖2電路可產生其它比例的輸出，如下
* Vout-Vin (只需要一個時相) 開關S0， Sl， S4導通，其它切斷。
* Vout = (l/2)Vin (只需要兩個時相) 第一時相開關S0， Sl， S3， S5導通，其它切斷。 第二時相開關S1， S3， S4， S6導通，其它切斷。
* Vout-(l/3)Vin (只需要兩個時相) 第一時相開關S0， S2， S5導通，其它切斷。 第二時相開關S1， S3， S4， S6導通，其它切斷。
* Vout = (l/4)Vin(需要三個時相，如前述) 第一時相開關S0， S2， S5導通，其它切斷。 第二時相開關S4， S6導通，其它切斷。 第三時相開關S1， S5， S7導通，其它切斷。
* Vout = (2/3)Vin (只需要兩個時相) 第一時相開關S0， Sl， S3, S5導通，其它切斷。 第二時相開關S2， S6， S8導通，其它切斷。
由以上表列可知，若電路僅需應用在某些特定場合，則某些路徑 與開關可以省略。例如，開關S7僅用于Vout-(l/4)Vin的場合，而開 關S8僅用于Vout-(2/3)Vin的場合。因此，若電路不需要產生此等輸 出，就可將對應的路徑與開關省略。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，以上所述，僅為使本領域 技術人員易于了解本發明的內容，并非用來限定本發明的權利范圍。對于本領域技術人員，當可在本發明概念之內，立即思及各種等效變 化。例如，某些路徑與開關可以省略，或以其它方式連接。故凡依本 發明的概念與精神所之所為均等變化或修飾，均應包括于本發明的權 利要求范圍內。
權利要求
1. 一種電荷泵降壓電路，其特征在于，包含三個電容，并具有三個工作時相，在其第一時相中三個電容的跨壓總和等于輸入電壓；第二時相中第二電容與第三電容的跨壓相等；在第三時相中，第一電容與第二電容的跨壓差值等于第三電容的跨壓，且第三電容的跨壓為該降壓電路的輸出電壓。
2. —種電荷泵降壓電路，其特征在于，包含輸入端、輸出端、三個電容，其中第一電容的陽極經第一開關與輸入端電連接；第一電容的陽極經第二開關與第二電容的陽極電連接；第一電容的陰極經第三 開關與第二電容的陽極電連接；第一電容的陰極經第四開關與第二電 容的陰極電連接；第二電容的陽極經第五開關與第三電容的陽極電連 接；第二電容的陰極經第六開關與第三電容的陽極電連接；第二電容 的陰極經第七開關與第三電容的陰極電連接；第三電容的陰極接地。
3. 如權利要求2所述的電荷泵降壓電路，其中，該第一電容的陰 極經第八開關而接地。
4. 如權利要求2所述的電荷泵降壓電路，其中，第一電容的陽極 經第九開關與第三電容的陽極電連接。
5. 如權利要求3所述的電荷泵降壓電路，其中，其具有三個工作 時相，在其第一時相中三個電容串聯；第二時相中第二電容與第三電 容并聯；在第三時相中，第一電容與第二電容反向串聯，且該反向串 聯電路與第三電容并聯。
6. 如權利要求2所述的電荷泵降壓電路，其中，第一電容的陽極 經第九開關與第三電容的陽極電連接，該第一電容的陰極經第八開關 而接地，且電路輸出端的電壓為輸入端電壓的IX, (1/2)X， (1/3)X, (1/4)X，或(2/3)X。
7. —種電荷泵降壓方法，其特征在于，包含 提供三個電容；在第一時相中使三個電容的跨壓總和等于輸入電壓； 在第二時相中第二電容與第三電容的跨壓相等；以及在第三時相中，第一電容與第二電容的跨壓差值等于第三電容的 跨壓，其中第三電容的跨壓為該降壓電路的輸出電壓。
8. —種電荷泵降壓方法，其特征在于，包含 提供輸入端、輸出端、和三個電容；使該三個電容在不同時段中以不同的方式電連接；以及 通過不同連接方式，將其中一個電容上的跨壓調整為(1/4)倍輸入 端電壓。
9.如權利要求8所述的電荷泵降壓方法，其中，該電容上的跨壓 除可調整為(l/4)倍輸入端電壓外，尚可調整成以下之一O或多者l倍 輸入端電壓，(1/2)倍輸入端電壓，(1/3)倍輸入端電壓，或(2/3)倍輸入端 電壓。
全文摘要
本發明提出一種電荷泵降壓電路，包含三個電容，并具有三個工作時相，在其第一時相中三個電容的跨壓總和等于輸入電壓；第二時相中第二電容與第三電容的跨壓相等；在第三時相中，第一電容與第二電容的跨壓差值等于第三電容的跨壓，且第三電容的跨壓為該降壓電路的輸出電壓。
文檔編號H02M3/04GK101465599SQ20071016006
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月21日 優先權日2007年12月21日
發明者朱冠任, 林水木, 陳健生, 黃宗偉 申請人:立锜科技股份有限公司