本發明屬于集成電路技術領域，特別涉及一種升壓電荷泵及其應用。

背景技術：

升壓電荷泵是一種供電電路，具有結構簡單、易于應用等特點。圖1是傳統升壓電荷泵的應用原理圖。電壓V_IN輸入給電荷泵，經過升壓后得到輸出電壓V_OUT。當電荷泵的負載比較重的時候，電荷泵的輸出電壓V_OUT不易穩定，因此通常在電荷泵和負載之間插入低壓差線性穩壓器(Low Dropout Regulator，LDO)，V_OUT給LDO供電，LDO的輸出V_LDO再給負載供電。電壓V_REF是提供給LDO的穩定參考電平，V_LDO的大小由V_REF確定，可以記為KV_REF(K為常數)，在LDO負反饋環路的作用下，V_LDO也具有穩定的電壓。

升壓電荷泵的工作原理如圖2所示。在兩相時鐘(圖中沒有畫出)的作用下，電荷泵工作在兩個狀態。在第一相，輸入V_IN1(大小為V_I)接電容C_IN上極板、給C_IN充電，在第一相結束時，C_IN上的電壓為V_I；同時大電容C_OUT單獨給外接電路供電，供電電壓為V_OUT1。在第二相，輸入V_IN2(大小為V_I)接電容C_IN下極板，C_IN的上極板和C_OUT的上極板相連，兩個電容共同給外接電路供電，供電電壓為V_OUT2。由于電容C_IN兩端的電壓不能突變，因此V_OUT2在第二相初始時刻的電壓等于第一相結束時刻V_IN1和第二相初始時刻V_IN2之和。當外接電路不耗電時，在兩相開關交替開閉的情況下，電荷泵的輸出為2V_I，實現了輸出升壓的功能。實際應用中，由于電荷泵外接電路時刻消耗電能，因此電荷泵的輸出電壓低于2V_I。

當負載較重時，負載上的電流較大，電荷泵電容上積累的電荷消耗較快，電荷泵的輸出電壓變化較大，因此需要在電荷泵輸出和負載之間插入LDO，以穩定負載的供電電壓。當負載較輕時，負載上的電流較小，電荷泵電容上積累的電荷消耗較慢，電荷泵的輸出電壓基本不變，這時在電荷泵輸出和負載之間不再需要LDO。如何在輕負載下去掉LDO，同時給負載提供合適的電源電壓是需要解決的問題。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種升壓電荷泵，可以直接驅動負載，并具有穩定的輸出電壓，尤其適用于驅動輕負載。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種升壓電荷泵，在兩相時鐘的作用下，其工作在兩個狀態，在第一相，輸入V_IN1接電容C_IN上極板，給C_IN充電，同時大電容C_OUT單獨給外接電路供電，供電電壓為V_OUT1；在第二相，輸入V_IN2接電容C_IN下極板，C_IN的上極板和C_OUT的上極板相連，兩個電容共同給外接電路供電，供電電壓為V_OUT2，其特征在于，所述輸入V_IN1的大小為V_I，輸入V_IN2的大小為KV_REF-V_I，K為常數，V_REF是穩定參考電平，V_OUT2在第二相初始時刻的電壓等于第一相結束時刻V_IN1和第二相初始時刻V_IN2之和，其大小為V_I+(KV_REF-V_I)＝KV_REF。

本發明省去LDO，將用于穩定LDO輸出電壓的參考電壓V_REF作為電荷泵的輸入，此時V_REF的作用是讓電荷泵輸出負載所需的穩定供電電壓。

與現有技術相比，本發明不需要在輸出端外接LDO，具有節約面積、消除LDO自身功耗的優點。

附圖說明

圖1是傳統升壓電荷泵應用原理圖。

圖2是傳統升壓電荷泵工作原理說明。

圖3是驅動輕負載的升壓電荷泵應用原理圖。

圖4是驅動輕負載的升壓電荷泵工作原理說明。

具體實施方式

下面結合附圖，對優選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。

圖3是驅動輕負載的升壓電荷泵應用原理圖。和傳統的帶有LDO的升壓電荷泵相比，該升壓電荷泵省掉了LDO，同時將用于穩定LDO輸出電壓的參考電壓V_REF改為電荷泵的輸入，此時V_REF的作用是讓電荷泵輸出負載所需的穩定供電電壓。

電荷泵的工作原理如圖4所示。在兩相時鐘(圖中沒有畫出)的作用下，電荷泵工作在兩個狀態。在第一相，輸入V_IN1(大小為V_I)接電容C_IN上極板、給C_IN充電，在第一相結束時，C_IN上的電壓為V_I；同時大電容C_OUT單獨給外接電路供電，供電電壓為V_OUT1。在第二相，輸入V_IN2(大小為KV_REF-V_I)接電容C_IN下極板，C_IN的上極板和C_OUT的上極板相連，兩個電容共同給外接電路供電，供電電壓為V_OUT2。由于電容C_IN兩端的電壓不能突變，因此V_OUT2在第二相初始時刻的電壓等于第一相結束時刻V_IN1和第二相初始時刻V_IN2之和，其大小為V_I+(KV_REF-V_I)＝KV_REF。由于負載較輕，負載電流較小，電荷泵中電容消耗的電荷也較少，因此電荷泵的輸出電壓能穩定在KV_REF。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。