电荷泵电路和用于运行电荷泵电路的方法技术

本发明专利技术提供一种电荷泵电路，其中，将与温度相关的、特别是随着温度降低的偏置电流供应给电荷泵。

【技术实现步骤摘要】
电荷泵电路和用于运行电荷泵电路的方法
本申请涉及一种电荷泵电路、一种用于运行这种电荷泵电路的方法以及一种包含这种电荷泵电路的电路。
技术介绍
电荷泵(LP)被用于多种应用，以便提供大于供电电压的电压。换句话说，这种电荷泵实现了基于较低的输入电压输出较高的输出电压。在许多电荷泵方案中，开关晶体管在此被控制，从而使电容器被周期性地充电和放电。在这种方案中，电荷泵可能产生电磁干扰，所述电磁干扰由电流的接通引起。为了减小所述电磁干扰和辐射，在许多应用中将接通的电流变换成直流电流。为此，按照传统方式使用一个或多个恒定电流源。在传统的实施方案中，所述恒定电流源的实施需要相对大的芯片面积，以便限制由于高的损耗功率导致的发热。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提供以相对小的芯片面积实施这种电荷泵电路的可能性。本专利技术提供了一种电荷泵电路、一种电路以及一种方法。本专利技术还确定了另外的实施方式。附图说明图1示出根据一个实施例的电荷泵电路的方框图。图2示出根据一个实施例的电荷泵电路的示意性的电路图。图3示出根据一个实施例的电荷泵电路的示意性的电路图。图4示出根据一个实施例的电荷泵电路的电路图。图5示出根据一个实施例的电荷泵电路的电路图。图6-8示出用于说明实施例的工作方式的图表。图9示出根据一个实施例的电荷泵电路的电路图。图10示出用于说明根据一个实施例的方法的流程图。具体实施方式在下文中，详细地说明不同的实施例。要注意的是，这些实施例仅仅用于说明，而不应当理解为是限定性的。因此，具有大量元件或特征的实施例的说明不应当理解为，所有这些元件或特征对于实施所述实施例都是必要的。确切地说，其他实施例可以具有较少的特征或元件和/或替换的特征或元件。此外，除了明确地说明的或示出的特征或元件以外，所述实施例还可以具有另外的特征或元件，例如通常用于电荷泵电路中的特征或元件。只要没有其他说明，不同的实施例的特征或元件可以彼此组合。针对所述实施例中的一个实施例所说明的转换和变化也可以用于其他实施例。电的连接或耦合可以是直接的连接或耦合，即没有位于其间的附加元件的连接或耦合，或者可以是间接的连接或耦合，即具有一个或多个位于其间的附加元件的连接或耦合，只要本质上不改变连接或耦合的基本功能，例如传递特定的信号、特定的信息、特定的电流或特定的电压。在一些实施例中，产生具有预定的温度相关性的电荷泵偏置电流。由此，特别是在一些实施例中，与在恒定偏置电流的情况下相比，可以使电流镜的晶体管确定为更小的尺寸，这减小了电路在芯片上的面积需求。下面参考附图详细地说明这个方面以及其他方面。图1示出电荷泵电路的示意性的方框图。图1的电荷泵电路包括电荷泵11，也称为电荷泵核心。电荷泵11由电流产生电路10供应偏置电流Ib。与传统的电荷泵电路(其使用尽可能与温度无关的偏置电流并且为此部分地使用用于补偿温度的机构)相反，由电流产生装置10所产生的偏置电流Ib与温度相关。该电流特别是可以随着电荷泵电路的温度升高而降低。例如，所述电流可以在0℃和150℃之间的温度范围内降低至少10％、至少20％、至少30％或者至少40％。根据电荷泵11的实施方案，其他值也是可能的。为此，稍后还会更详细说明所述实施例。图2示出根据一个实施例的电荷泵电路。图2的电荷泵电路布置在正的供电电压和地线之间，其中，所述供电电压在图2的实施例中通过直流电压源20、例如移动式装置中的电池或蓄电池产生。电流源24产生偏置电流，以便能由通过电荷泵核心23的运行所产生的电流(即接通电流)形成直流电流，并且由此减小电磁辐射。电容21和齐纳二极管22如同所示的那样与电荷泵核心23并联。在传统的实施方案中，所产生的偏置电流Ibias_cp是恒定的并且至少基本上与温度无关。在图2的实施例中，所述电流与此相反地如前所述的那样具有温度相关性。如同在下文中还详细说明的那样，这例如实现了，与在温度无关的恒定的偏置电流的传统的情况中相比，使用于实现电荷泵电路中的电流镜的晶体管确定为更小的尺寸。图3中详细说明了具有这种电流源的实施原理。在图3的实施例中，电流源30布置在正的供电电压37和晶体管35的漏极端子之间，所述晶体管的源极端子如图3中所示地与地线耦合。在所述实施例中，电流源30产生与温度相关的电流IDC，而在传统的电荷泵电路中，电流IDC基本上与温度无关、特别是温度补偿的。在此，温度相关性在所述实施例中可以是如同上文简要地参考图1说明的那样，或者是如同下文还要更详细说明的那样。电流IDC通过包括MOS晶体管35、36的电流镜来镜像地形成电流x·IDC，其中，晶体管36(也称为M1)与晶体管35(也称为M0)的参数比等于x。电荷泵电路此外包括电荷泵核心31，所述电荷泵核心具有与其并联的电容34和与其并联的二极管组33A-33C。虽然在该二极管组中示出了三个二极管33A-33C，但是这仅仅应当理解为一个示例，二极管的数量可以根据二极管的类型和选择参数来改变。供电电压VCP_supply被施加到由电荷泵核心31、电容34和二极管组33A-33C构成的这个并联电路上。电荷泵核心31在运行中通过接通产生电流ICP，在此，电流ICS流过电容34，并且电流ICL流过二极管组。这些电流相加并且借助于电流源30和电流镜35、36“修正”成电流x·IDC，从而总体上产生直流电流。在图3中，在附图标记ICL、ICS和ICP上方示出相应的电流的示例波形。所述波形仅仅用于说明并且可以根据实施方案改变。在一些情况中，也可以省去电容34。在这个情况中，必须将电流x·IDC大小确定为，该电流始终大于ICP，由此使供电电压VCP_Supply保持稳定。在此，电容34的使用有助于可以将x·IDC选择得较小，因为经过电容34的电流在总和中减小了电流ICP的峰值。由此可以借助于电容34减小电流x·IDC，并且由此也减小用于晶体管36所需的面积，其中，相反地产生用于电容34的面积。尽管如此，因为ICP可能具有高的峰值，所以为了限制晶体管36的发热，特别是在传统的解决方案中存在高的面积需求。晶体管36的面积优选地选择为，使得晶体管36由于电流通过导致的发热被限制到可接受的值上。因此，特别是在电流源30提供恒定电流的传统实施方案中，晶体管36需要相对大的面积。如同下文还会详细说明地，通过如同在所述实施例中的那样提供与温度相关的电流IDC可以减小用于晶体管36所需的面积。为了说明如何产生具有如图3中示意性所示的峰值的电流ICP，图4示出根据一个实施例的电荷泵电路的电路图，其中，示出图3的电荷泵核心31的一个示例。图4中与图3中的元件对应的元件具有相同的附图标记并且不再详细说明。在图4的实施例中，电荷泵耦合在正的供电电压37和小于第一供电电压37的第二供电电压41之间。供电电压可以例如借助于如图2中所示的电池来提供。电荷泵核心包括晶体管43(也以M2表示)和晶体管44(也以M3表示)。在图4的实施例中，晶体管43是P通道MOSFET(PMOS)，而晶体管44是N通道MOSFET(NMOS)。晶体管43、44的栅极端子与时钟源42连接，所述时钟源提供方波信号。由此使晶体管43、44交替地导通接通。晶体管43、44之间的节点与电容45的第一端子连接。于是，在电容45的第二端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电荷泵电路，其包括：电荷泵(11；23；31)，以及用于产生所述电荷泵(11；23；31)的偏置电流(IN)的电流产生电路(10；24；30；50，51)，其中，所述电流产生电路(10；24；30；50，51)设置用于根据所述电荷泵电路的温度产生所述偏置电流(IN)。

【技术特征摘要】
2016.02.04 DE 102016101998.41.一种电荷泵电路，其包括：电荷泵(11；23；31)，以及用于产生所述电荷泵(11；23；31)的偏置电流(IN)的电流产生电路(10；24；30；50，51)，其中，所述电流产生电路(10；24；30；50，51)设置用于根据所述电荷泵电路的温度产生所述偏置电流(IN)。2.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其中，所述电流产生电路(10；24；30；50，51)设置用于产生所述偏置电流，以使得所述偏置电流随着温度升高而降低。3.根据权利要求2所述的电荷泵电路，其中，所述电流产生电路(10；24；30；50，51)设置用于产生所述偏置电流，以使得所述偏置电流在0℃和100℃之间降低至少10％。4.根据权利要求3所述的电荷泵电路，其中，所述偏置电流在0℃和100℃之间降低至少20％。5.根据权利要求2至4中任一项所述的电荷泵电路，其中，所述电流产生电路(10；24；30；50，51)设置为，使得所述偏置电流具有直流电流分量以及以负的比例系数与绝对温度成比例的分量。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电荷泵电路，其中，所述电荷泵电路还具有电流镜，其中，通过所述电流镜来供应所述电荷泵(11；23；31)的由所述电流产生电路(10；24；30；50，51)产生的偏置电流。7.根据权利要求6所述的电荷泵电路，其中，所述电流镜具有在所述电流产生电路(10；24；30；50，51)一侧上的第一晶体管和在所述电荷泵(11；23；31)一侧上的第二晶体管，其中，所述第二晶体管大于所述第一晶体管，其中，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·里德尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE