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1、(10)申请公布号 CN 102882362 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 2 3 6 2 A *CN102882362A* (21)申请号 201210388270.5 (22)申请日 2012.10.12 H02M 1/32(2007.01) (71)申请人西安三馀半导体有限公司 地址 710075 陕西省西安市高新区高新路 33号新汇大厦B座2203室 (72)发明人程军 池源 李佳佳 (74)专利代理机构陕西电子工业专利中心 61205 代理人王品华 (54) 发明名称 多工作模式电荷泵过冲电流限制装置 (57) 摘要 本发明公开了一种多工作。
2、模式电荷泵过冲电 流限制装置，主要解决电荷泵在启动阶段与模式 转换时过冲电流过大，电池耐用性较低的问题。该 装置包括启动电路(1)、电流分段电路(2)、误差 放大器(3)、逻辑控制及驱动电路(4)和输出及反 馈电路(5)。在启动阶段，启动电路(1)提供恒定 负载电流Ibias，限制输入电流的大小；正常工作 阶段关闭启动电路(1)中的恒流源，电流分段电 路(2)输出的逻辑控制信号SC控制误差放大器 (3)输出可调节电流信号Igm，该可调节电流信号 Igm分四段增大，限制模式转换时过冲电流的大 小。本发明通过在电荷泵电路中添加启动电路，实 现了电荷泵在启动阶段与模式转换时输入端过冲 电流较小，提高。
3、了电池的耐用性，增加了电池的使 用寿命。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 2 页 1/2页 2 1.一种多工作模式电荷泵过冲电流限制装置，包括电流分段电路（2），误差放大器 （3），逻辑控制及驱动电路（4），输出及反馈电路（5）；电流分段电路（2）的输出端与误差放 大器（3）相连；误差放大器（3）的输出端与逻辑控制及驱动电路（4）相连；逻辑控制及驱动 电路（4）的输出端与输出及反馈电路（5）相连；输出及反馈电路（5）的输出端与误差放大器 （3）相连，其特征在于： 。
4、电流分段电路（2）、误差放大器（3）和逻辑控制及驱动电路（4）均连接有启动电路（1）； 所述启动电路（1），用于减小输出电流的过冲值，包括模式转换电路（11）和恒流源 （12）；该模式转换电路（11）设有四个输入端和四个输出端，其第一输入端与电荷泵内部产 生的基准电压Vref相连，其第二输入端与输出及反馈电路（5）输入的电压反馈信号V FB 相 连，其第三输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK1相连，其第四输入端与电荷泵内部产 生的时钟信号CLK2相连；该模式转换电路（11）的四个输出作为启动电路（1）的四个输出 端，分别输出电压控制信号MTO和工作模式信号D1D3，其中电压控制信号MTO分别。
5、与恒流 源（12）、电流分段电路（2）和误差放大器（3）相连，工作模式信号D1D3分别连接到逻辑控 制及驱动电路（4）；该恒流源（12），其输入端与电荷泵内部产生的基准电压V ref 相连，其输 出作为启动电路（1）的输出端，并与逻辑控制及驱动电路（4）相连。 2.根据权利要求1所述的电荷泵过冲电流限制装置，其特征在于模式转换电路（11）， 包括两个比较器（111，112），译码器（113）和模式转换计时器（114）； 第一比较器（111），其正相输入端与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其反相输入端与电 荷泵内部产生的基准电压Vref相连，其输出端与译码器（113）输入的电压信号MS1相连； 第。
6、二比较器（112），其正相输入端与输出及反馈电路（5）输入的电压反馈信号V FB 相连， 其反相输入端与电荷泵内部产生的基准电压Vref相连，其输出端与译码器（113）输入的电 压信号MS2相连； 所述译码器（113），其输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK1相连，其输出端输出 的工作模式信号D1D3分别连接到模式转换计时器（114）和逻辑控制及驱动电路（4）； 所述模式转换计时器（114），其输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK2相连，其输 出端输出电压控制信号MTO，并分别与恒流源（12）、电流分段控制器（2）和误差放大器（3） 相连。 3.根据权利要求1所述的电荷泵过冲电流限制装置，。
7、其特征在于恒流源（12），包括低 压PMOS管M10，低压NMOS管M11和开关S1； 所述低压PMOS管M10，其栅极作为输出端，输出电压信号CCO，并与逻辑控制及驱动电 路（4）相连，其源极与电荷泵输入电源电压V CC 相连，其漏极与低压NMOS管M11的漏极相连； 所述低压NMOS管M11，其栅极作为输入端，并与电荷泵内部产生的基准电压Vref相连， 其源极与地之间接有开关S1，该开关S1由模式转换电路（11）输入的电压控制信号MTO控 制其导通与关断。 4.根据权利要求1所述的电荷泵过冲电流限制装置，其特征在于电流分段电路（2），包 括电流分段计数器（21）和电流分段逻辑控制器（22）。
8、； 所述电流分段计数器（21），其第一输入端SST与启动电路（1）输入的电压控制信号MTO 相连，其第二输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK3相连，其输出端输出分段控制信号 CT，并与电流分段逻辑控制器（22）相连； 权 利 要 求 书CN 102882362 A 2/2页 3 所述电流分段逻辑控制器（22），其输出作为电流分段电路（2）的输出端，输出逻辑控 制信号SC，并与误差放大器（3）相连。 5.根据权利要求1所述的电荷泵过冲电流限制装置，其特征在于误差放大器（3）的反 相输入端与电荷泵内部产生的基准电压Vref相连，其正相输入端与输出及反馈电路（5）输 入的电压反馈信号V FB 相连。
9、，其输入端ST与启动电路（1）输入的电压控制信号MTO相连，其 输出端采用跨导级结构输出电流控制信号Igm，并与逻辑控制及驱动电路（4）相连。 6.根据权利要求1所述的电荷泵过冲电流限制装置，其特征在于逻辑控制及驱动电路 （4），包括逻辑控制器（41），PMOS功率管M1M6，NMOS功率管M7M9和电容C1、C2； 所述逻辑控制器（41），其输入端SI与误差放大器（3）输入的电流控制信号Igm相连， 其输入端G1G3分别连接到启动电路（1）；该逻辑控制器（41）输出9个开关信号SW1SW9， 并分别与功率管M1M9的栅极相连； 所述PMOS功率管M1，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其。
10、漏极与PMOS功率管 M5的源极相连；该PMOS功率管M5的漏极与输出电压信号V OUT 相连； 所述PMOS功率管M2，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其漏极与NMOS功率管 M7的源极相连；该NMOS功率管M7的漏极与地相连； 所述PMOS功率管M3，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其漏极与PMOS功率管 M6的源极相连；该PMOS功率管M6的漏极与输出电压信号V OUT 相连； 所述PMOS功率管M4，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其漏极与NMOS功率管 M8的源极相连；该NMOS功率管M8的漏极与地相连； 所述NMOS功率管M9，其漏极与PMOS功率管M2的漏极相连。
11、，其源极与PMOS功率管M3 的漏极之间； 所述电容C1跨接于PMOS功率管M1的漏极与PMOS功率管M2的漏极之间； 所述电容C2跨接于PMOS功率管M3的漏极与PMOS功率管M4的漏极之间。 权 利 要 求 书CN 102882362 A 1/6页 4 多工作模式电荷泵过冲电流限制装置 技术领域 0001 本发明属于电子电路技术领域，特别涉及多工作模式电荷泵过冲电流限制装置， 可用于模拟集成电路。 背景技术 0002 电荷泵电路是一种非常重要的电源管理类电路广泛应用于手机，数码相机，笔记 本电脑，平板电脑等便携式产品，作为LED显示屏、USB、SD卡等的驱动。与常用其他类型电 源管理类电路。
12、相比有着很明显的优点：与线性稳压器相比，其最大优点是效率高，负载电流 大；与开关型电源管理类电路相比，其最大优点是输出电压纹波小，外围电路简单，不使用 电感器件。电荷泵电路在需要提供稳定输出电压与输出电流、外围电路面积小的应用中有 着十分显著的优势。电荷泵电路中，电源电池的使用寿命以及耐用性由电荷泵电路在启动 阶段过冲电流的高低程度决定的。因此，电荷泵电路启动过冲电流小成为众多便携式产品 的热点之一。 0003 电荷泵电路在便携式产品应用中，其供电电源大多为锂电池，输入电压范围为 2.7V-5.5V，输出电压为恒定的3.3V或5V。输入电压范围较宽，负载电流不固定，多工作模 式电荷泵结构在稳定。
13、输出时效率最高。多工作模式电荷泵在启动阶段与模式转换时，输出 电压和输入电压瞬间变化很大，在输入端产生很大的过冲电流，并且电池内阻随使用时间 的变化而增大，过冲电流在电池内部与电池输出端产生一个很大的压降，当电池电压比较 低或使用一段时间之后，可能使电池的欠压保护模块误启动，导致其他电路不能正常工作， 大大降低了电池的耐用性，影响了电池的使用寿命。 0004 如图1显示了传统多工作模式电荷泵的结构框图，该结构由误差放大器1、电流调 制电路2、逻辑控制电路3和输出及反馈电路4四个模块构成。图2显示了传统多工作模 式电荷泵原理图。如图2所示，该结构的电荷泵电路采用电流模控制，分为单倍与双倍两种 工。
14、作模式。误差放大1的两个输入端分别为电荷泵内部产生的基准电压Vref和电压反馈 信号V FB ，输出误差放大信号Vcomp控制电流调制电路2中低压NMOS管M3、M4两条支路电 流I1、I2的大小。低压PMOS管M1和逻辑控制电路3中PMOS功率管M5，其栅极相连构成 电流镜结构，并与低压NMOS管M3的漏极相连；其源极与电荷泵输入的电源电压Vin相连； 其漏极分别与低压PMOS管M1的栅极和内部逻辑控制开关S1相连；低压PMOS管M2和逻辑 控制电路3中PMOS功率管M6，其栅极相连构成电流镜结构，并与低压NMOS管M4的漏极相 连；其源极与电源电压Vin相连；其漏极分别与低压PMOS管M2。
15、的栅极和内部逻辑控制开关 S2相连；低压NMOS管M3、M4两条支路电流I1、I2通过电流镜结构镜像到PMOS功率管M5、 M6作为电流控制信号；逻辑与驱动电路3输出连接内部逻辑开关S1、S2、NMOS功率管M7和 PMOS功率管M8的栅极，控制不同模式变换。NMOS功率管M7，其漏极与内部逻辑开关S1相 连；其源极与GND相连；PMOS功率管M8，其源极与内部逻辑开关S2相连；其漏极与输出及 反馈4相连；电容C1跨接于NMOS功率管M7的漏极与PMOS功率管M8的源极之间；在启动 的阶段，电荷泵输入电压Vin与输出电压信号Vout的电压差比较大，PMOS功率管M6的源 说 明 书CN 102。
16、882362 A 2/6页 5 端与PMOS功率管M8的漏端压降Vdown比较高，PMOS功率管M6、M8会流过一个大的过冲电 流I O1 ，公式（1）、（2）显示了这个电流的大小： 0005 V down =v in -V out （1） 0006 I O1 =(V in -V out )/(R o61 +R o81 ) （2）单倍模式转变双倍模式，输入电压由Vin变为 2Vin，由于输出电压变化比较大，因此产生一个较大的过冲电流I O2 ，公式（3）显示了这个电 流的大小： 0007 I O2 =V in /(R o62 +R o82 ) （3）输入电流Iin与输出电流Iout满足正比例关。
17、系，在启动 阶段和模式转换阶段输入电流Iin均会产生很大的过冲电流。 0008 传统多工作模式电流模电荷泵，由于其电池内阻电压消耗比较大，导致实际电路 输入电压降低，造成电路欠压保护模块误启动，使电荷泵电路关断，降低了电池的耐用性， 影响电池的使用寿命。 发明内容 0009 本发明的目的在于针对传统电荷泵电流过冲的问题，提供了一种多工作模式电荷 泵过冲电流限制装置，以使电荷泵在启动阶段与模式转换阶段，输入电流小，电池工作时间 长，耐用性好。 0010 为实现上述目的，本发明包括电流分段电路2，误差放大器3，逻辑控制及驱动电 路4，输出及反馈电路5；电流分段电路2的输出端与误差放大器3相连；误差。
18、放大器3的 输出端与逻辑控制及驱动电路4相连；逻辑控制及驱动电路4的输出端与输出及反馈电路 5相连；输出及反馈电路5的输出端与误差放大器3相连，其特征在于： 0011 电流分段电路2、误差放大器3和逻辑控制及驱动电路4均连接有启动电路1； 0012 所述启动电路1，用于减小输出电流的过冲值，包括模式转换电路11和恒流源12； 该模式转换电路11设有四个输入端和四个输出端，其第一输入端与电荷泵内部产生的基 准电压Vref相连，其第二输入端与输出及反馈电路5输入的电压反馈信号V FB 相连，其第三 输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK1相连，其第四输入端与电荷泵内部产生的时钟 信号CLK2相连；。
19、该模式转换电路11的四个输出作为启动电路1的四个输出端，分别输出电 压控制信号MTO和工作模式信号D1D3，其中电压控制信号MTO分别与恒流源12、电流分段 电路2和误差放大器3相连，工作模式信号D1D3分别连接到逻辑控制及驱动电路4；该恒 流源12，其输入端与电荷泵内部产生的基准电压Vref相连，其输出作为启动电路1的输出 端，并与逻辑控制及驱动电路4相连。 0013 上述的电荷泵过冲电流限制装置，其中模式转换电路11，包括两个比较器111、 112，译码器113和模式转换计时器114； 0014 第一比较器111，其正相输入端与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其反相输入端与 电荷泵内部产生的。
20、基准电压Vref相连，其输出端与译码器113输入的电压信号MS1相连； 0015 第二比较器112，其正相输入端与输出及反馈电路5输入的电压反馈信号V FB 相连， 其反相输入端与电荷泵内部产生的基准电压Vref相连，其输出端与译码器113输入的电压 信号MS2相连； 0016 所述译码器113，其输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK1相连，其输出端输 出的工作模式信号D1D3分别连接到模式转换计时器114和逻辑控制及驱动电路4； 说 明 书CN 102882362 A 3/6页 6 0017 所述模式转换计时器114，其输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK2相连，其 输出端输出电压控制信。
21、号MTO，并分别与恒流源12、电流分段电路2和误差放大器3相连。 0018 上述的电荷泵过冲电流限制装置，其中恒流源12，包括低压PMOS管M10，低压NMOS 管M11和开关S1； 0019 所述低压PMOS管M10，其栅极作为输出端，输出电压信号CCO，并与逻辑控制及驱 动电路4相连，其源极与电荷泵输入电源电压V CC 相连，其漏极与低压NMOS管M11的漏极相 连； 0020 所述低压NMOS管M11，其栅极作为输入端，并与电荷泵内部产生的基准电压Vref 相连，其源极与地之间接有开关S1，该开关S1由模式转换电路11输入的电压控制信号MTO 控制其导通与关断。 0021 上述的电荷泵过。
22、冲电流限制装置，其中电流分段电路2，包括电流分段计数器21 和电流分段逻辑控制器22； 0022 所述电流分段计数器21，其第一输入端SST与启动电路1输入的电压控制信号 MTO相连，其第二输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK3相连，其输出端输出分段控制 信号CT，并与电流分段逻辑控制器22相连； 0023 所述电流分段逻辑控制器22，其输出作为电流分段电路2的输出端，输出逻辑控 制信号SC，并与误差放大器3相连。 0024 上述的电荷泵过冲电流限制装置，其中误差放大器3的反相输入端与电荷泵内部 产生的基准电压Vref相连，其正相输入端与输出及反馈电路5输入的电压反馈信号V FB 相 连，其。
23、输入端ST与启动电路1输入的电压控制信号MTO相连，其输出端采用跨导级结构输 出可调节电流信号Igm，并与逻辑控制及驱动电路4相连。 0025 上述的电荷泵过冲电流限制装置，其中逻辑控制及驱动电路4，包括第二逻辑控制 器41，PMOS功率管M1M6，NMOS功率管M7M9和电容C1、C2； 0026 所述第二逻辑控制器41，其输入端SI与误差放大器3输入的可调节电流信号Igm 相连，其输入端G1G3分别连接到启动电路1；该第二逻辑控制器41输出9个开关信号 SW1SW9，并分别与功率管M1M9的栅极相连； 0027 所述PMOS功率管M1，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其漏极与PMOS。
24、功率 管M5的源极相连；该PMOS功率管M5的漏极与输出电压信号V OUT 相连； 0028 所述PMOS功率管M2，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其漏极与NMOS功率 管M7的源极相连；该NMOS功率管M7的漏极与地相连； 0029 所述PMOS功率管M3，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其漏极与PMOS功率 管M6的源极相连；该PMOS功率管M6的漏极与输出电压信号V OUT 相连； 0030 所述PMOS功率管M4，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其漏极与NMOS功率 管M8的源极相连；该NMOS功率管M8的漏极与地相连； 0031 所述NMOS功率管M9，其漏极与P。
25、MOS功率管M2的漏极相连；其源极与PMOS功率 管M3的漏极之间； 0032 所述电容C1跨接于PMOS功率管M1的漏极与PMOS功率管M2的漏极之间； 0033 所述电容C2跨接于PMOS功率管M3的漏极与PMOS功率管M4的漏极之间。 0034 本发明与现有技术相比具有以下优点： 说 明 书CN 102882362 A 4/6页 7 0035 （1）本发明由于添加有启动电路，在启动阶段将输出电流限制为一个恒定值，正常 工作阶段将输出电流分段增加，使短路保护模块的门限电压为MOS管的阈值电压V TH ，负载 电流变大，应用范围变宽。 0036 （2）本发明由于启动电路大多为数字器件和逻辑控。
26、制单元，节省了版图面积，简化 了设计的复杂程度。 附图说明 0037 图1是传统电荷泵的结构框图； 0038 图2是传统电荷泵的电路原理图； 0039 图3是本发明的结构框图； 0040 图4是本发明的电路原理图。 具体实施方式 0041 以下结合附图及其实施例对本发明作进一步描述。 0042 参考图3，本发明的多工作模式电荷泵过冲电流限制装置包括：启动电路1、电流 分段电路2、误差放大器3、逻辑控制及驱动电路4和输出及反馈电路5；该电流分段电路2 的输出端输出逻辑控制信号SC，并与误差放大器3相连；该误差放大器3的输出端输出可 调节电流信号Igm，并与逻辑控制及驱动电路4相连；该逻辑控制及驱。
27、动电路4的输出端输 出电压信号V OUT ，并与输出及反馈电路5相连；该输出及反馈电路5的输出端，输出电压反馈 信号V FB ，并与误差放大器3相连；该启动电路1有5个输出端，分别输出电压控制信号MTO、 工作模式信号D1D3和电压信号CCO，其中电压控制信号MTO分别与电流分段电路2与误差 放大器3相连，工作模式信号D1D3分别连接到逻辑控制及驱动电路（4），电压信号CCO与 逻辑控制及驱动电路4相连。 0043 参照图4，本发明的启动电路1，用于减小输出电流的过冲值，它包括模式转换电 路11和恒流源12；该模式转换电路11设有四个输入端和四个输出端，其第一输入端与电 荷泵内部产生的基准电压。
28、Vref相连，其第二输入端与输出及反馈电路5输入的电压反馈信 号V FB 相连，其第三输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK1相连，其第四输入端与电荷泵 内部产生的时钟信号CLK2相连；该模式转换电路11的四个输出作为启动电路1的四个输 出端，分别输出电压控制信号MTO和工作模式信号D1D3，其中电压控制信号MTO分别与恒 流源12、电流分段电路2和误差放大器3相连，工作模式信号D1D3分别连接到逻辑控制及 驱动电路4；该恒流源12，其输入端与电荷泵内部产生的基准电压Vref相连，其输出作为启 动电路1的输出端，并与逻辑控制及驱动电路4相连。 0044 所述的模式转换电路11，包括两个比较器1。
29、11、112，译码器113和模式转换计时器 114，其中： 0045 第一比较器111，用于将电荷泵输入的电源电压Vcc与电荷泵内部产生的基准电 压Vref相比，其差值与译码器113输入的电压信号MS1相连； 0046 第二比较器112，用于将输出及反馈电路5输入的电压反馈信号V FB 与电荷泵内部 产生的基准电压Vref相比，其差值与译码器113输入的电压信号MS2相连； 0047 译码器113，其输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK1相连，其输出端输出的 说 明 书CN 102882362 A 5/6页 8 工作模式信号D1D3分别与与模式转换计时器114的输入端T1T3相连； 0048。
30、 模式转换计时器114，其输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK2相连，其输出 端输出电压控制信号MTO，控制恒流源12的打开或关断、误差放大器3的工作与休眠、电流 分段电路2的开始，该模式转换电路11在启动阶段，电压控制信号MTO为低电平，使电荷泵 电路经历所有的工作模式，正常工作阶段，模式转换电路11输出的电压控制信号MTO为高 电平，工作模式由电荷泵输入的电源电压Vcc和电压反馈信号V FB 来控制。 0049 所述的恒流源12，包括低压PMOS管M10，低压NMOS管M11和开关S1，其中： 0050 低压PMOS管M10，其栅极作为输出端，输出电压信号CCO，并与逻辑控制及驱动电 路。
31、4中PMOS功率管M1相连构成电流镜结构，其源极与电荷泵输入电源电压V CC 相连，其漏 极与低压NMOS管M11的漏极相连； 0051 低压NMOS管M11，其栅极与电荷泵内部产生的基准电压Vref相连，产生恒定的偏 置电流Ibias；其源极与地之间接有开关S1，该开关S1在正常工作阶段由模式转换电路11 输入的电压控制信号MTO控制其导通与关断；在启动阶段，恒流源12输出恒定电压信号，并 为逻辑控制及驱动电路4提供恒定电流； 0052 所述的电流分段电路2，可采用任何现有的常规电路，本实例包括电流分段计数器 21和电流分段逻辑控制器22，其中： 0053 电流分段计数器21，其第一输入端S。
32、ST与启动电路1输入的电压控制信号MTO相 连，其第二输入端与电荷泵内部产生的时钟信号CLK3相连，其输出端输出分段控制信号 CT，并与电流分段逻辑控制器22相连； 0054 电流分段逻辑控制器22，由数字单元搭建的延迟电路构成，当电流分段计数器21 输出分段控制信号CT时，电流分段逻辑控制器22输出相对应的逻辑控制信号SC，该逻辑控 制信号SC控制误差放大器3中可调节电流信号Igm的大小。 0055 所述的误差放大器3，可采用任何现有的常规电路，本实例误差放大器3的反相输 入端与电荷泵内部产生的基准电压Vref相连，其正相输入端与输出及反馈电路5输入的电 压反馈信号V FB 相连，其输入端S。
33、T与启动电路1输入的电压控制信号MTO相连，其输出端采 用跨导级结构输出可调节电流信号Igm，并与逻辑控制及驱动电路4相连。该误差放大器3 与模式转换电路11共同控制电荷泵工作模式的转换，当电流分段计数器21分段计数结束 后，电流分段逻辑控制器22输出逻辑控制信号SC，误差放大器3进入负载电流分段输出阶 段；在正常工作阶段开始时，误差放大器3的输出电流为正常工作电流的1/4，每经过一个 逻辑控制信号SC，输出电流增加1/4，正常工作结束后，误差放大器3输出所需的负载电流。 0056 所述的逻辑控制及驱动电路4，可采用任何现有的常规电路，本实例包括第二逻辑 控制器41，PMOS功率管M1M6，N。
34、MOS功率管M7M9和电容C1、C2，其中： 0057 第二逻辑控制器41，其输入端SI与误差放大器3输入的可调节电流信号Igm 相连，其输入端G1G3分别连接到启动电路1；该第二逻辑控制器41输出9个开关信号 SW1SW9，并分别与功率管M1M9的栅极相连； 0058 PMOS功率管M1，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其漏极与PMOS功率管M5 的源极相连；该PMOS功率管M5的漏极与输出电压信号V OUT 相连； 0059 PMOS功率管M2，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其漏极与NMOS功率管M7 的源极相连；该NMOS功率管M7的漏极与地相连； 说 明 书CN 1028。
35、82362 A 6/6页 9 0060 PMOS功率管M3，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其漏极与PMOS功率管M6 的源极相连；该PMOS功率管M6的漏极与输出电压信号V OUT 相连； 0061 PMOS功率管M4，其源极与电荷泵输入电源电压Vcc相连，其漏极与NMOS功率管M8 的源极相连；该NMOS功率管M8的漏极与地相连； 0062 NMOS功率管M9，其漏极与PMOS功率管M2的漏极相连；其源极与PMOS功率管M3 的漏极之间； 0063 电容C1跨接于PMOS功率管M1的漏极与PMOS功率管M2的漏极之间； 0064 电容C2跨接于PMOS功率管M3的漏极与PMOS功率管。
36、M4的漏极之间。 0065 所述的输出及反馈电路5，可采用任何现有的常规电路，本实例包括负载电阻R L ， 负载电容C L ，反馈电阻R1、R2，其中： 0066 负载电阻R L 与负载电容C L 并联跨接于输出及反馈电路5的输出端与地之间； 0067 反馈电阻R1、R2串联跨接于输出及反馈电路5的输出端与地之间，其公共端为输 出及反馈电路5的输出端，输出电压反馈信号V FB ，并与误差放大器3的正向输入端相连。 0068 本发明的具体工作原理是： 0069 参照图4，在启动阶段，电压反馈信号V FB 较低，与比较器112反相输入端连接的电 荷泵内部产生的基准电压Vref比较后，输出电压信号M。
37、S2，该电压信号MS2使译码器113 的工作模式信号D1D3不断增大。译码器113输出的三个工作模式信号D1、D2、D3分别代 表单倍工作模式、低倍工作模式和高倍工作模式。每个工作模式维持一个时钟信号CLK1， 经历3个时钟信号CLK1后，电荷泵电路进入D3所对应的高倍工作模式。模式转换计时器 114的输入端T1T3分别记录译码器113输出的工作模式信号D1D3的响应时间，每经过 一个时钟信号CLK2，模式转换计时器114的输入端T1、T2、T3进行一次计时。T1计时完毕 后，模式转换电路11输出的电压控制信号MTO为逻辑低电平，恒流源12中的开关S1闭合， 并输出恒定负载电流Ibias且没有。
38、过冲；T2计时完毕后，模式转换电路11输出的电压控制 信号MTO为逻辑低电平，恒流源12中的开关S1闭合，并输出恒定负载电流Ibias且没有过 冲；T3计时完毕后，模式转换电路11输出的电压控制信号MTO为逻辑高电平，恒流源12中 开关S1打开，恒流源关闭，启动阶段结束。 0070 在正常工作阶段，模式转换电路11输出的电压控制信号MTO为逻辑高电平，此时 电荷泵的工作模式由电荷泵输入的电源电压Vcc决定。电流分段计数器21每经过一个时 钟信号CKL3输出分段控制信号CT，并与电流分段逻辑控制器22的输入端RT相连，该电流 分段逻辑控制器22输出的逻辑控制信号SC用于控制误差放大器3中可调节电。
39、流信号Igm 的大小。该可调节电流信号Igm分四此依次增大，输出电压信号V OUT 被限制为原有的1/4， 输入电流的过冲值降低为原来的1/4。模式转换电路11输出的工作模式信号D1D3与误差 放大器3输出的可调节电流信号Igm共同连接到逻辑控制及驱动电路4，该逻辑控制及驱动 电路4输出的开关信号SW1SW9与功率管M1M9的栅极相连，并输出电压信号V OUT 。 0071 本发明所设计的多工作模式电荷泵过冲电流限制装置，在电荷泵过冲电流限制装 置中添加有启动电路，实现了电荷泵在启动阶段与模式转换阶段输入端过冲电流较小，提 高了电池的耐用性，增加了电池的使用寿命。 0072 以上仅是本发明的一个最佳实例，不构成对本发明的任何限制，显然在本发明的 构思下，可以对其电路进行不同的变更与改进，但这些均在本发明的保护之列。 说 明 书CN 102882362 A 1/2页 10 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102882362 A 10 2/2页 11 图4 说 明 书 附 图CN 102882362 A 11 。