CN110912403B

CN110912403B - 一种电源转换电路和集成电路

Info

Publication number: CN110912403B
Application number: CN201911259815.0A
Authority: CN
Inventors: 何永强; 罗旭程; 程剑涛; 杜黎明
Original assignee: Shanghai Awinic Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Awinic Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2039-12-10
Also published as: CN110912403A

Abstract

本申请公开了一种电源转换电路和集成电路，该电源转换电路具体包括第一电阻、第一NMOS管、第二NMOS管、振荡器和电荷泵，该电路通过电源输入端接收电能，并利用第二NOMS管的源极作为电源输出端向负载输出电压。本电路中，由于振荡器本身消耗电流，这样VA的实际电压值在GATE未稳定的时候可能较低，随着GATE变高，第一NMOS管被逐渐打开，进而为振荡器供电，使得VA升高，进而使得GATE更高。这样一来使得本电路在电源输入端的输入电压较低的情况下仍能正常工作，从而实现在输入电压较低时能够进行电源转换的目的。

Description

一种电源转换电路和集成电路

技术领域

本申请涉及电源电路技术领域，更具体地说，涉及一种电源转换电路和集成电路。

背景技术

电源变换电路具备广泛的应用领域，其用于将一种电压变换为目标应用场合所需要的电压，可能是低压到高压的转换，也可能是高压到低压的转换，或者是其他更复杂的转换。在模拟集成电路中，当输入电压的变化范围较大时，需要将宽范围变化的输入电压转换为内部模块能够接受的变化范围较小的电压。

目前的模拟集成电路中经常需要在输入电压较低、例如低于1.8伏时也能够正常地进行电压转换，但目前的电源转换电路无法满足这一要求。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种电源转换电路和集成电路，用于在输入电压较低时能够进行电源转换。

为了实现上述目的，本申请实施例现提出的方案如下：

一种电源转换电路，应用于集成电路，所述电源转换电路包括第一电阻、第一NMOS管、第二NMOS管、振荡器和电荷泵，其中：

所述第一电阻的一端与电源输入端电连接、另一端分别与所述第一NMOS管的源极、所述振荡器的电压输入端、所述电荷泵的电压输入端电连接；

所述振荡器的信号输出端与所述电荷泵电连接；

所述电荷泵的电压输出端与所述第一NMOS管的栅极电连接；

所述第一NMOS管的漏极与所述电源输入端电连接、栅极与所述第二NMOS管的栅极电连接；

所述第二NMOS管的漏极与所述电源输入端电连接、源极为所述电源转换电路的电源输出端。

可选的，还包括电压钳位电路，其中：

所述电压钳位电路的一端与所述振荡器的电压输入端电连接、另一端接地。

可选的，所述电压钳位电路包括依次顺向串联的多个二极管。

可选的，所述多个二极管中的第一个二极管的正极与所述振荡器的电压输入端电连接、最后一个所述二极管的负极接地。

可选的，还包括第二电阻，其中：

所述第二电阻的一端与所述第一NMOS管的源极连接、另一端与所述振荡器的电压输入端连接。

可选的，还包括第一滤波电容，其中：

所述第一滤波电容的一端与所述振荡器的电压输入端电连接、另一端接地。

可选的，还包括第二滤波电容，其中：

所述第二滤波电容的一端与所述电源输出端电连接、另一端接地。

可选的，所述电源输入端的电压等于或大于1.2伏。

一种集成电路，可选的，设置有如上所述的电源转换电路。

可选的，所述集成电路为模拟集成电路

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种电源转换电路和集成电路，该电源转换电路具体包括第一电阻、第一NMOS管、第二NMOS管、振荡器和电荷泵，该电路通过电源输入端接收电能，并利用第二NOMS管的源极作为电源输出端向负载输出电压。本电路中，由于振荡器本身消耗电流，这样VA的实际电压值在GATE未稳定的时候可能较低，随着GATE变高，第一NMOS管被逐渐打开，进而为振荡器供电，使得VA升高，进而使得GATE更高。这样一来使得本电路在电源输入端的输入电压较低的情况下仍能正常工作，从而实现在输入电压较低时能够进行电源转换的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种电源转换电路的电路图；

图2为本申请实施例的另一种电源转换电路的电路图；

图3为本申请实施例的又一种电源转换电路的电路图；

图4为本申请实施例的又一种电源转换电路的电路图；

图5为本申请实施例的VCC在1.2V～2.1V输入时转换效果对比图；

图6为本申请实施例的VCC在1.2V输入下仿真结果对比。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例的一种电源转换电路的电路图。

如图1所示，本实施例的电源转换电路可应用于集成电路如模拟集成电路，包括第一电阻R1、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、振荡器OSC和电荷泵CP。

其中第一电阻的一端与电源输入端VCC电连接、另一端分别与第一NMOS管的源极、振荡器的电压输入端、电荷泵的电压输入端电连接。电源输入端在本电路的初始启动阶段通过第一电阻向振荡器供应电流。该振荡器和电荷泵的电压输入端的电压用于VA表示。

振荡器的信号输出端与电荷泵电连接，电荷泵的电压输出端与第一NMOS管的栅极电连接。电荷泵接收振荡器输出的信号实现比输入电压较高的电压输出。

第一NMOS管的漏极与电源输入端电连接、栅极与第二NMOS管的栅极电连接，这里两个栅极连线上的电压为Vgate。第二NMOS管的漏极与电源输入端电连接，其源极则为该电源转换电路的电源输出端，用于向负载LOAD输出经过转换的输出电压VO。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种电源转换电路，该电路应用于模拟集成电路，具体包括第一电阻、第一NMOS管、第二NMOS管、振荡器和电荷泵，该电路通过电源输入端接收电能，并利用第二NOMS管的源极作为电源输出端向负载输出电压。由于振荡器本身消耗电流，这样VA的实际电压值在Vgate未稳定的时候可能较低，随着GATE变高，第一NMOS管被逐渐打开并向振荡器供电，使得VA升高，进而使得GATE更高。这样一来使得本电路在电源输入端VCC的输入电压较低的情况下仍能正常工作，从而实现在输入电压较低时能够进行电源转换的目的。

另外，在本申请的一个具体实施方式中，还包括电压钳位电路，如图2所示，该电压钳位电路包括多个依次顺向连接的二极管D1、D2和D3，第一个二极管D1的正极与振荡器的电压输入端电连接、最后一个二极管D3的负极接地。通过该电压钳位电路的电压钳位作用，当电源输入端的输入电压较高时，确保振荡器和电荷泵的电压输入端的电压VA被钳位在三个二极管的压降和上，从而保证GATE电压不过高，进而能够避免电源输出端的输出电压过高。

电源输入端的输入电压较低的时候，例如VCC为1.2V左右时，D1～D3不具备钳位条件，VA的初始电压也将是VCC，振荡器启动，电荷泵启动，这样电荷泵的输出就是2倍的VA电压。

再有，如图3所示，在本申请的另一个具体实施方式中，还包括第二电阻R2，该第二电阻连接在第一NMOS管的源极与振荡器的电压输入端之间。该第二电阻能够起到限流作用，即在VCC较高时，防止第一NOMS管向VA节点注入较大电流。

在本申请的又一个具体实施方式中，还可以包括第一滤电容C1、或第二滤波电容C2，或第一滤电容C1和第二滤波电容C2，第一滤电容C1对振荡器的输入电压进行滤波，第二滤波电容C2用于对电源输出端的输出电压进行滤波，以避免有害纹波的干扰。

具体如图4所示，其中，第一滤波电容的一端与振荡器的电压输入端相连接、另一端接地；第二滤波电容的一端与该电源输出端相连接、另一端接地。

下面为对本申请的技术方案进行仿真的效果：

如图5所示，横轴为VCC电压输入，虚线为本申请技术方案针对不同VCC的输出电压VO，实线为传统技术方案针对不同VCC的输出电压VO。从中可以看到本发明的技术方案在VCC为1.2V时即可输出较为稳定的输出电压VO，而传统方案直到VCC大于1.8V才能够得到较为稳定的输出电压VO。与传统方案相比，本申请的技术方案在1.2V至1.8V之间(含两个端点)之间也能实现电源转换，从而扩展了使用范围。

另外，如图6所示，横轴为时间，仿真启动过程。可以看出，传统方案在VCC为1.2V较低的情况下已经无输出，而本发明在VCC为1.2V的时候依旧可以正常工作。实线A为传统的输出，虚线B为本发明输出。

实施例二

本实施例提供了一种集成电路，该集成电路中设置有如上一实施例所提供的电源转换电路，具体包括第一电阻、第一NMOS管、第二NMOS管、振荡器和电荷泵，该电路通过电源输入端接收电能，并利用第二NOMS管的源极作为电源输出端向负载输出电压。由于振荡器本身消耗电流，这样VA的实际电压值在GATE未稳定的时候可能较低，随着GATE变高，第一NMOS管被逐渐打开，进而为振荡器供电，使得VA升高，进而使得GATE更高。这样一来使得本电路在电源输入端的输入电压较低的情况下仍能正常工作，从而实现在输入电压较低时能够进行电源转换的目的。

该集成电路具体为模拟集成电路或数字集成电路。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种电源转换电路，其特征在于，应用于集成电路，所述电源转换电路包括第一电阻、第一NMOS管、第二NMOS管、振荡器和电荷泵，其中：

所述振荡器的信号输出端与所述电荷泵电连接；

所述电荷泵的电压输出端与所述第一NMOS管的栅极电连接；

2.如权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，还包括电压钳位电路，其中：

3.如权利要求2所述的电源转换电路，其特征在于，所述电压钳位电路包括依次顺向串联的多个二极管。

4.如权利要求3所述的电源转换电路，其特征在于，所述多个二极管中的第一个二极管的正极与所述振荡器的电压输入端电连接、最后一个所述二极管的负极接地。

5.如权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，还包括第二电阻，其中：

6.如权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，还包括第一滤波电容，其中：

7.如权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，还包括第二滤波电容，其中：

8.如权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，所述电源输入端的电压等于或大于1.2伏。

9.一种集成电路，其特征在于，设置有如权利要求1～8任一项所述的电源转换电路。

10.如权利要求9所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路为模拟集成电路。