新电荷泵电路的上升时间疑问

WESHUO

文章：A High-Performance Charge Pump Topology for Very-Low-Voltage Applications

1.对于CTS电荷泵，在慢开关极限SSL状态下，CTS电荷泵的等效电阻是跟电路电容有关，而与CTS等效电阻无关，电路的等效电容也跟CTS等效电阻无关，那么电荷泵的上升时间应该跟CTS等效电阻无关才对。这个推论是否正确？
2.新电荷泵电路的升压原理跟CTS一样，变化的是CTS的等效电阻，那么第1点讲到的推论是否适用新电荷泵电路？
3.假设前面2点推论正确，根据文章给出的数据和结果，得知电路是工作在SSL；与latched电荷泵对比，结果显示4级新电荷泵有更低的上升时间；而6级的却相差不大。
出现疑问1：为何新电荷泵电路有更低的上升时间，文章给出的理由是新电路有更低的CTS等效电阻，那么是否说第1和第2的推论至少有一个是不正确的？
疑问2：为何4级的电路有比较好的效果，而6级的却几乎不变？难道6级电路没有更低的CTS等效电阻？

猜测电路不是工作在SSL，那么CTS等效电阻降低会上升时间造成影响，但是无法解释4级能降低，6级却相差不大。

胡道擦

1.等效电阻的理论似乎不能用于电荷泵的动态过程;3.个人认为在启动中电路并非工作在SSL，因为CTS的VGS不够，不能看作理想开关。注意6级的latched CP效率非常低，可能内阻大、输出电压低很多（图8），所以上升时间低。

WESHUO

胡道擦 发表于 2024-11-20 17:47
1.等效电阻的理论似乎不能用于电荷泵的动态过程;3.个人认为在启动中电路并非工作在SSL，因为CTS的VGS不够， ...

1.电荷泵的动态过程中，电荷泵的等效电阻是否有起到影响？我的观点是有的，原因如下：电荷泵的动态过程相关的文献有分低频、中高频的情况。其中低频便是在SSL状态下分析的，其中的动态分析确实也没有涉及到CTS等效电阻。之所以说到这个等效电阻理论，是因为电荷泵的动态过程是可以用电荷泵等效电路（RC电路）来近似代替的，而在SSL条件下，电路的等效电阻是只跟电容有关，与CTS等效电阻无关。从侧面也反映出电荷泵的等效电阻是会对动态过程造成影响。
3. 启动时并非工作在SSL，这个我同意你的观点。假设电荷泵动态过程会受到电荷泵等效电阻的影响，而电路在非SSL下，其等效电阻也跟CTS等效电阻有关，那么此时通过减少CTS等效电阻是能减少上升时间。


关于6级电路没有效果这个就很奇怪，图片8是四级电路在200mV和400mV下的VCE，那么推导出6级的电流驱动能力更弱。图片7显示6级新电路的输出电压比6级的latched CP 低，按道理输出电压低应该会更快达到期望电压。你讲到6级的latched CP效率非常低，可能内阻大、输出电压低很多（图8），所以上升时间长，那么6级新电路上升时间没能有效降低，是否侧面说明内阻并没有显著下降？

胡道擦

1.有影响，但是瞬态过程不能直接用seeman的理论分析。这个有另一篇论文有分析（Generic average modeling and simulation of the static and dynamic behavior of Switched Capacitor Converters），我还没仔细研究过。3.6级latch输出电压低很多，上升时间相同，说明可能还是新电路内阻小。

WESHUO

胡道擦 发表于 2024-11-21 17:49
1.有影响，但是瞬态过程不能直接用seeman的理论分析。这个有另一篇论文有分析（Generic average modeling a ...

1. seeman理论分析是指电路等效电阻的理论分析吗？内阻确实会影响到上升时间，这里论文我下载来看看。3.6级latch输出电压低很多，这个是什么意思？输出电压是指带电流负载之后的输出电压吗？比如图8中同电流下，latch电荷泵的输出电压低于新电路。我这里说的上升时间是指电容带电容负载的上升时间，不知道上升时间带不带电流负载。从图7来看，空载输出电压，新电路的输出电压反而更低。从图8也可以推出新电路的内阻是更低，从图7推出新电路的空载输出电压是更低的，那么对于电容负载或空载的上升时间，新电路应该更短。如果文献中讲到的上升时间是带电流负载的上升时间，是有可能接近的。

胡道擦

是的，可能是带负载。