一种具有正负选通功能的开关电容电压转换器转让专利
申请号 : CN202011408126.4
文献号 : CN112600409B
文献日 : 2022-03-22
发明人 : 黄君 , 陈志坚 , 吴朝晖 , 李斌
申请人 : 华南理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种具有正负选通功能的开关电容电压转换器,其特征在于,包括环形振荡器模块、正负压选择模块以及电压转换器模块;所述的环形振荡器模块输出两路反相的时钟信号至电压转换器模块,还输出选通信号至正负压选择模块;
使得,
当所述选通信号处于正压选通时,所述正负压选择模块对电压转换器模块输出比例参数n=2;
当所述选通信号处于负压选通时,所述正负压选择模块对电压转换器模块输出比例参数n=‑1;
所述电压转换器模块将输入电压Vin与比例参数n相乘后得到输出电压Vout;
所述的正负压选择模块包括两个负压选通单元和两个正压选通单元;所述电压转换器模块包括:六个开关和两个电容;
第一电容C1的第一极板对输入电压Vin串接第一开关,对地串接第二开关;
第一电容C1的二极板分出四条支路:第一支路对地串接第三开关和第一负压选通单元;第二支路对输入电压Vin串接第四开关和第一正压选通单元;第三支路对输出电压Vout串接第五开关和第二负压选通单元;第四支路对输出电压Vout串接第六开关和第二正压选通单元;
输出电压Vout还对地串接第二电容C2;
所述的环形振荡器模块输出第一时钟信号clk1、第二时钟信号clk2、负压选通信号clkn和正压选通信号clkp;
所述的第一时钟信号clk1分别接入第二开关、第四开关以及第五开关的使能端;
所述的第二时钟信号clk2分别接入第一开关、第三开关以及第六开关的使能端;
所述的负压选通信号clkn分别接入两个负压选通单元的使能端;
所述的正压选通信号clkp分别接入两个正压选通单元的使能端。
2.根据权利要求1所述具有正负选通功能的开关电容电压转换器,其特征在于,所述的第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2是频率不低于1MHz的非交叠时钟信号。
3.根据权利要求2所述具有正负选通功能的开关电容电压转换器,其特征在于,所述的第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2频率在1MHz~50MHz。
4.根据权利要求1所述具有正负选通功能的开关电容电压转换器,其特征在于,所述的第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2的占空比在48%~52%,但不等于50%。
5.根据权利要求4所述具有正负选通功能的开关电容电压转换器,其特征在于,所述的第一时钟信号clk1和第二时钟信号clk2的占空比为49%或51%。
6.根据权利要求1所述具有正负选通功能的开关电容电压转换器,其特征在于,所述六个开关内均分别设有自举电路用于提供导通栅压。
7.根据权利要求1所述具有正负选通功能的开关电容电压转换器,其特征在于,所述的第二电容C2为负载稳压电容。
说明书 :
一种具有正负选通功能的开关电容电压转换器
技术领域
背景技术
预设的条件下对电压转换器模块输出一个大于0的比例参数n。
压,不满足部分电路需要负压支持的需求。
发明内容
号至电压转换器模块,还输出选通信号至正负压选择模块;使得,当所述选通信号处于正压
选通时,所述正负压选择模块对电压转换器模块输出比例参数n=2;当所述选通信号处于
负压选通时,所述正负压选择模块对电压转换器模块输出比例参数n=‑1;所述电压转换器
模块将输入电压Vin与比例参数n相乘后得到输出电压Vout。
关,对地串接第二开关;第一电容C1的二极板分出四条支路:第一支路对地串接第三开关和
第一负压选通单元;第二支路对输入电压Vin串接第四开关和第一正压选通单元;第三支路
对输出电压Vout串接第五开关和第二负压选通单元;第四支路对输出电压Vout串接第六开
关和第二正压选通单元;输出电压Vout还对地串接第二电容C2;所述的环形振荡器模块输
出第一时钟信号clk1、第二时钟信号clk2、负压选通信号clkn和正压选通信号clkp;所述的
第一时钟信号clk1分别接入第二开关、第四开关以及第五开关的使能端;所述的第二时钟
信号clk2分别接入第一开关、第三开关以及第六开关的使能端;所述的负压选通信号clkn
分别接入两个负压选通单元的使能端;所述的正压选通信号clkp分别接入两个正压选通单
元的使能端。
容两端电压不能突变的特性,加之第二电容的稳压效果,可输出稳定转换比的电压。本发明
提出了新的开关交替导通架构,增加了两个正负电压选通信号,同时改变了开关连接方式。
可以输出正负两种电压,增加了输出范围,提高了开关电容结构的实用性,可以满足很多电
路需要不同电压转换器的需求。
附图说明
具体实施方式
反相的时钟信号至电压转换器模块,还输出选通信号至正负压选择模块。使得,当所述选通
信号处于正压选通时,所述正负压选择模块对电压转换器模块输出比例参数n=2。当所述
选通信号处于负压选通时,所述正负压选择模块对电压转换器模块输出比例参数n=‑1。所
述电压转换器模块将输入电压Vin与比例参数n相乘后得到输出电压Vout。
关,对地串接第二开关。第一电容C1的二极板分出四条支路:第一支路对地串接第三开关和
第一负压选通单元。第二支路对输入电压Vin串接第四开关和第一正压选通单元。第三支路
对输出电压Vout串接第五开关和第二负压选通单元。第四支路对输出电压Vout串接第六开
关和第二正压选通单元。输出电压Vout还对地串接第二电容C2。所述的环形振荡器模块输
出第一时钟信号clk1、第二时钟信号clk2、负压选通信号clkn和正压选通信号clkp。所述的
第一时钟信号clk1分别接入第二开关、第四开关以及第五开关的使能端。所述的第二时钟
信号clk2分别接入第一开关、第三开关以及第六开关的使能端。所述的负压选通信号clkn
分别接入两个负压选通单元的使能端。所述的正压选通信号clkp分别接入两个正压选通单
元的使能端。
48%~52%,以接近但不等于50%为佳,优选为49%或51%。
号clkp和负压选通信号clkn只有在选择输出对应输出电压的时候才是有效电平,其余时间
无效。
共用输出负载稳压电容,可节省面积。
此输出电压Vout=‑Vin,比例参数n=‑1。
数n=2。
clkn 1 1 1 1 0 0 0 0
clkp 0 0 0 0 1 1 1 1
Vin u u u u u u u u
Vout ‑u ‑u ‑u ‑u 2u 2u 2u 2u
围之内。