基本原理

1.5倍壓電荷泵 原理如圖2所示，其基本控制思想如下：OSC通過驅動電路，控制S1~S7的導通與關斷。時序如下：第一時刻，開通S1、S4、S6,Vin對電容C1充電，C2短接，使VC1=V1,VC2=0;第二時刻，關閉S1、S4、S6,開通S2、S3、S5、S7,C1對C2充電，使VC1=VC2=1/2 V1,最后加上V1對C3充電，周而復始，VCUT經(jīng)過電阻分壓，與基準電壓做比較，控制上端MOS管的導通電阻，改變充電回路的RC充電常數(shù)，最終使輸出穩(wěn)定在5 V.圖3為控制脈沖時序圖，其中D1為S1的驅動信號，低有效;D2為S4、S6的驅動信號，高有效;D3為S2、S3、S5、S7的驅動信號，低有效。為了防止時鐘饋通，驅動電路中包含了非交疊時鐘電路。

1.2 實際電路設計

整個開關管網(wǎng)絡由5個PMOS管S1、S2、S3、S5、S7及2個NMOS管S4、S6組成，如圖4所示。以P管S1和N管S4為例，計算開關管的寬長比。根據(jù)版圖設計規(guī)則的要求，單個管子的寬長比W/L可以設定為2.8μm/0.6μm.假設S1的寬長比為x(W/L)，S4的寬長比為y(W/L)。本設計采用CSMC0.6 μm工藝，根據(jù)工藝及設計要求，V1=3.3 V,unCOX=50μA/V2 VTHN=0.7 V,|VTHP|=1 V,2up=un,因為

其它管子的寬長比也可以同理求得。由于流過開關管的電流比較大，開關管的寬長比很大，一般采用晶體管并聯(lián)的形式，在版圖上通常以waffle的結構實現(xiàn)。

如果開關管的襯底未與源端相接，則會產(chǎn)生襯底偏置效應，使開關管產(chǎn)生閾值損失，導致電荷泵電壓無法升至設定值。如圖4所示，開關管S1、S3、S4、S5、S6的源漏端能比較容易的判斷出來，S2、S7的兩端電壓高低未定，因此如果處理不妥當，會引起襯底偏置效應，本設計采用了一種方式，比較好地解決了這個問題。通過一個比較器對V1和Vout進行比較，如果Vout>V1,則讓S2、S7的襯底端接Vout端，如果Vout