减小在电荷泵模式过渡期间向电源的反冲电流

摘要

可以通过在模式过渡期间耗散来自飞跨电容器和保持电容器的电荷来减小从电荷泵到电源管理集成电路(PMIC)的反冲电流。开关可以串联放置在电荷泵与PMIC之间，以断开电荷泵并防止反冲电流到达PMIC。此外，诸如开关之类的附加负载可以耦合到电荷泵输出端，以耗散来自飞跨电容器和保持电容器的电荷。此外，可以利用闭反馈环路来监测模式过渡期间来自飞跨电容器和保持电容器的过量电荷并使其耗散。此外，在模式过渡期间可以重新分配飞跨电容器与保持电容器之间的电荷，以减小该过渡的时间段。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2013年12月16日提交的、名称为“REDUCING KICKBACKCURRENTTOPOWERSUPPLYDURINGCHARGEPUMP MODETRANSITIONS”、申请号为14/108,101的美国非临时专利申请的优 先权，并且要求享有于2013年9月3日提交的、名称为“REDUCING KICKBACKCURRENTTOPOWERSUPPLYDURINGCHARGEPUMP MODETRANSITIONS”、发明人为BharathK.Thandri等、申请号为 61/873,301的美国临时专利申请的优先权，并且要求享有于2013年5月17 日提交的、申请号为61/824,677的美国临时专利申请的优先权，故以引用 方式将这三个专利申请的全部内容并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及集成电路。具体而言，本公开内容涉及放大器。

背景技术

在典型的H类放大器系统100中，使用电荷泵104(其可以产生+/-电 荷泵电压VCP(“+/-VCP”)或者+/-1/2电荷泵电压VCP(“+/-VCP/2”)或 者+/-1/3电荷泵电压VCP(“+/-VCP/3”)或者+/-1.33电荷泵电压VCP(“+/- 4/3*VCP”)或者某些其它电压电平)来为耳机放大器供电。图1示出了具 有电荷泵104以及驱动耳机负载110的耳机放大器106的传统H类放大器 系统100。如图1所示，H类控制模块108对电荷泵104以及用于驱动耳机 负载的耳机放大器106进行控制。

电荷泵104由受时钟控制的开关网络(未示出)构成，并且产生用作 以地居中的耳机放大器的供电的正供电电压(VDDCP)和负供电电压 (VSSCP)。H类控制模块108基于提供至耳机负载110的音频信号的振幅 来确定电荷泵104的操作模式。电荷泵104在移动应用中的一种供电电压 VCP是1.8V，并且电荷泵104的不同模式如下：+/-VCP(1.8V模式)示 为“模式1”，+/-VCP/2(0.9V模式)示为“模式2”，+/-VCP/3(0.6V模 式)示为“模式3”，+/-4*VCP/3(2.4V模式)示为“模式4”。电荷泵104 的每个模式可以包括将开关网络的不同组合设置为开或关。位于电荷泵104 之外的外部泵式飞跨电容器112(C_fly1)和外部泵式飞跨电容器114(C_fly2) 可以是2.2μF。外部保持电容器116(C_hold1)和外部保持电容器118(C_hold2) 可以是2.2μF。

外部电源管理集成电路(PMIC)102例如根据电池(未示出)的供电 电压VP产生电荷泵电压VCP，并且可以是基于电感器的降压转换器或者 低压差调节器。在稳态操作中，电容器112、电容器114、电容器116和电 容器118上的电荷稳定到其各自的设计值。例如，当电荷泵工作在稳态下 的模式1(1.8V模式)时，电容器112所保持的电荷为0，而电容器116、 电容器114和电容器118的电荷各自为1.8*2.2μF。然而，当电荷泵104工 作在稳态下的模式2(0.9V模式)时，全部的四个电容器112、电容器114、 电容器116和电容器118上的电荷各自为0.9*2.2μF。在模式3下，四个电 容器112、电容器114、电容器116和电容器118中的每个电容器所保持的 电荷是0.6*2.2μF。在模式4下，电容器112所保持的电荷为0，而电容器 114、电容器116和电容器118的电荷各自为2.4*2.2μF。模式之间的电荷差 异取决于模式过渡之前及其之后的电荷泵104配置。

在电荷泵模式过渡期间，来自电源电压VP或VCP的电流提供了电容 器112、电容器114、电容器116和电容器118上的电荷的差异。如图2所 示，对于从较低供电到较高供电的模式过渡(例如，从0.6V到0.9V，0.9 V到1.8V，或者1.8V到2.4V)，最终模式与起始模式相比在电容器112、 电容器114、电容器116和电容器118上具有更高的电荷量。在这些正电压 倾斜过渡(针对电压VDDCP)中的任意一个过渡中，从电压电源VCP/VP 汲取瞬时电流，来对电容器112、电容器114、电容器116和电容器118进 行充电。对于从较高电源到较低电源的模式过渡(例如，从2.4V到1.8V、 1.8V到0.9V或者0.8V到0.6V)，最终模式与起始模式相比在电容器112、 电容器114、电容器116和电容器118上具有更低的电荷量。在这些负电压 倾斜过渡(针对电压VDDCP)中的任意一个过渡中，如果过量电荷未在电 荷泵104或者集成电路的其它部件中内部耗散，那么该过量电荷将向电压 电源VCP/VP推送电流。在正电压倾斜过渡和负电压倾斜过渡两者中，由 于这种过渡包括对相对较大的外部电容器进行充电/放电，因此从电源汲取 或者向电源推送的电流急剧变化并且较大(在几百毫安量级)。当PMIC102 无法对电流中的突然变化作出反应时，供电电压也可能急剧变化，引起潜 在的可靠性问题。

本文所提到的缺点仅是代表性的，并且包括该缺点仅仅是为了突出存 在对改进的放大器系统(尤其是消费级设备)的需求。本文所述的实施例 解决了某些缺点，但未必解决了本文所述或本领域公知的每个缺点。

发明内容

本公开内容所提出的技术减缓了在电荷泵模式从较高电压模式到较低 电压模式的过渡期间的反冲电流，并且确保了可靠的系统操作。

在某些实施例中，当从高输出切换到低输出时，可以减小从电荷泵到 控制器(例如，电源管理集成电路)的返回电流问题。例如，在一个实施 例中，可以使电荷泵与电源断开，并且电荷泵切换到在没有电源的情况下 在较低电压模式下运行(例如，通过利用残余电荷)。然后，负载电流使得 电荷泵的一个或多个输出排出。当电荷泵输出减小至较低值时，可以将电 荷泵重新连接到电源。

在另一个实施例中，电荷泵可以具有正电压输出端和负电压输出端。 控制器可以如上所述使电荷泵与电源断开，并且允许负载电流使得电荷泵 输出排出。控制器也可以在第一阶段下将一个电容器切换成与正输出端并 联，并且在不同的第二阶段下将相同电容器切换成与负输出端并联，直到 正输出和负输出两者都减小至较低电压值为止。在这之后可以将电荷泵重 新连接到电源。

在另一些实施例中，电荷泵控制器可以如上所述使电荷泵与电源断开。 控制器将使电荷泵处于放电状态，并且允许负载电流使得电荷泵飞跨电容 器和/或保持电容器排出。在该实施例中，在电荷泵的正电压输出或者负电 压输出达到目标值之后，电荷泵可以重新连接到电源。或者，在电荷泵的 正电压输出和负电压输出两者都达到目标值之后，可以启用控制器。在另 一个替代方案中，控制器可以等待直到电荷泵的正电压输出或者负电压输 出达到目标值为止，然后控制器可以使还未达到目标值的输出快速地放电。

在一个实施例中，一种开环解决方案可以通过耦合到电荷泵的正电压 输出端和负电压输出端的排出通路来使得飞跨电容器和/或保持电容器排 出。可以通过耦合到电荷泵输出端的开关来激活这些排出通路。此外，附 加的开关可以耦合在电荷泵的节点之间，以允许飞跨电容器与保持电容器 之间电荷的重新分配。

前面已经相当宽泛地概述了本发明的实施例的某些特征以及技术优 点，以便可以更好地理解下面的具体实施方式。下文将描述另外的特征以 及优点，这些另外的特征以及优点形成了本发明的权利要求的主题。本领 域普通技术人员应当理解的是，可以容易地将所公开的概念以及特定实施 例用作于修改或者设计用于实现相同或相似目的的其它结构的基础。本领 域普通技术人员还应当意识到，此类等效构造未背离所附权利要求书中所 阐述的本发明的精神和范围。当结合附图进行考虑时，根据以下说明将更 好地理解另外的特征。然而，应当清楚地理解的是，仅出于说明和描述的 目的提供了附图中的每个图，并非旨在限制本发明。

附图说明

为了更加全面地理解所公开的系统以及方法，现在参考结合附图的以 下实施方式。

图1是描绘了传统H类放大器的框图。

图2是描绘了从传统H类放大器的一个模式到另一个模式的模式变化 的图。

图3是根据本公开内容的一个实施例，描绘了利用中间步进来进行向 较高电压模式的示例性模式变化的图。

图4是根据本公开内容的一个实施例，描绘了利用中间步进来进行向 较低电压模式的示例性模式变化的图。

图5是根据本公开内容的一个实施例，描绘了利用中间步进来进行非 对称模式过渡的图。

图6A是根据本公开内容的一个实施例，描绘了用于利用中间步进在模 式之间进行过渡的放大器系统的框图。

图6B是根据本公开内容的若干实施例，描绘了利用中间步进在模式之 间进行过渡的放大器系统的框图。

图7是根据本公开内容的一个实施例，描绘了具有定义的负载的放大 器系统的操作的流程图。

图8是根据本公开内容的一个实施例，描绘了放大器系统从较高电压 模式到较低电压模式的操作的图。

图9是根据本公开内容的一个实施例，描绘了用于对电荷泵在模式之 间的过渡进行控制的闭反馈环路的框图。

图10是根据本公开内容的一个实施例，描绘了利用闭反馈环路来进行 放大器系统从较高电压模式到较低电压模式的操作的图。

图11A是根据本公开内容的一个实施例，描绘了用于利用闭反馈环路 来操作电荷泵的方法的流程图。

图11B是根据本公开内容的一个实施例，描绘了用于利用闭反馈环路 以及加速放电来操作电荷泵的方法的流程图。

具体实施方式

模式序列化算法可以允许在达到最终的输出电压之前通过中间电压步 进(step)来使电荷泵电压过渡前进。通过中间电压步进来进行的序列化可 以应用于正电压过渡和/或负电压过渡。图3是根据本公开内容的一个实施 例，描绘了利用中间步进来进行向较高电压模式的示例性模式变化的图。

图3示出了对在图形300A中没有模式过渡和在图形300B中具有模式 过渡的两种情况下进行的诸如VDDCP之类的电荷泵输出电压的较低电压 到较高电压过渡的比较。图3还用线302(对于序列300A)以及用线322、 线324和线326(对于序列300B)来描绘从电荷泵汲取的相应的供电电流。 当诸如图1的H类控制模块108之类的控制模块发起从0.6V模式312到 2.4V模式318的过渡时，电荷泵首先过渡到0.9V模式314并且保持模式 314一定时间(例如，t₁秒)，以确保电荷泵供电电压接近稳定下来。然后， 电荷泵转到1.8V模式316并且在1.8V模式316下保持t₂秒。然后，电荷 泵转到目标2.4V模式318。由于两个模式312和318之间的电荷上的差异 导致了大电流302(I₁)，因此用于直接从0.6V模式到2.4V模式的过渡的 电源电流较大。在如序列300B中一样来应用模式序列化的情况下，以下电 流中的每个都比电流302(I₁)低得多：用于从0.6V模式312到0.9V模式 314的过渡的电流(电流322(I₂))、用于从0.9V模式314到1.8V模式316 的过渡的电流(电流324(I₃))以及用于从1.8V模式316到2.4V模式318 的过渡的电流(电流326(I₄))。

序列300B的经序列化的电压步进减小了瞬时电流步进，并且为来自电 压电源的每个连续过渡提供了更加交错的电流排出。图3示出了用于具有 单个输出节点的电荷泵的输出模式。当电荷泵包括两个输出节点(例如， 正电压输出VDDCP和负电压输出VSSCP)时，可以在第二输出节点上执 行相似的过渡。

正如对从较低电荷泵输出电压到较高电荷泵输出电压的模式步进进行 序列化一样，可以通过对从较高电荷泵输出电压到较低电荷泵输出电压的 模式步进进行序列化来应用相似的结果。图4是根据本公开内容的一个实 施例，描绘了利用中间步进来进行向较低电压模式的示例性模式变化的图。 图4示出了对在序列400A中没有模式过渡和在序列400B中具有模式过渡 的两种情况下进行的诸如VDDCP之类的电荷泵输出的示例性较高电压到 较低电压过渡的比较。对于序列400A用线402示出了相应的供电电流，对 于序列400B用线422、线424和线426中示出了相应的供电电流。当诸如 图1的H类控制模块108之类的控制模块决定使电荷泵从2.4V模式318 过渡到0.6V模式312时，电荷泵104首先过渡到1.8V模式316并且在此 处保持一定时间t₄秒，以允许电荷泵供电电压接近稳定下来。然后，电荷 泵过渡到0.9V模式314并且保持该模式t₅秒。在此之后，电荷泵过渡到目 标0.6V模式312。

用于序列400A的直接从2.4V模式到0.6V模式过渡的电流402(I₅) 与飞跨电容器和保持电容器上没有被包含电荷泵的集成电路耗散的过量电 荷的值近似成比例。可以将该电流推回到电压源。电流402(I₅)是负的， 因为该电流被推送回到电压电源而不是从电压电源汲取该电流。相反，图3 的电流302(I₁)是正的，因为电流302(I₁)是从电压电源汲取的。在如序 列400B所示应用模式序列化的情况下，以下情况下所推送回的电流量中的 每个都比电流402(I₅)低得多：在电流422(I₆)下从2.4V模式318过渡 到1.8V模式316、在电流424(I₇)下从1.8V模式316过渡到0.9V模式 314以及在电流426(I₈)下从0.9V模式314过渡到0.6V模式312。减小 了由于被推送回到电压电源的电流所造成的供电电压偏移的幅度，这是因 为所推送回的电流利用每个连续过渡来交错。尽管图4仅描绘了电荷泵的 一个输出的模式过渡，但是还可以在电荷泵的第二输出上实现从较高电压 模式到较低电压模式的过渡。此外，尽管图3的序列300B以及图4的序列 400B中仅示出了四种模式，但是可以在序列中实现附加的或者较少的模式。

具有参考图3和图4所描述的过渡模式的模式序列化方法可以通过使 瞬时变化交错成较小变化来减小电荷泵模式过渡期间供电电压以及电源电 流上的突变。

在过渡期间，在非对称斜坡序列中可以将每种模式保持不同的持续时 间。非对称斜坡率方法可以通过电荷泵模式过渡的模式序列化来提供音频 信号的安全播放，而没有任何削波。当信号电平从最小电平变为最大电平 然后又回到最小电平时，电荷泵可以从图4的0.6V模式312过渡到2.4V 模式318然后回到0.6V模式312。图5示出了具有中间步进以及非对称序 列化的整个过渡过程。

图5是根据本公开内容的一个实施例，描绘了利用非对称中间步进来 进行向较高电压模式以及向较低电压模式的示例性模式变化的图。讨论了 与模式过渡期间的音频播放有关的两个观察结果，以帮助解释非对称斜坡 率。第一个观察结果是，当耳机负载(例如，图1的耳机负载110)处的信 号幅度从较小值增大到较高值时，信号削波可能产生问题。当中间模式(例 如，如上图3和图4中所述)可用时，耳机放大器可以通过使电荷泵模式 从较低值变为较高值来进行响应。模式序列化的响应时间可以影响较低电 压到较高电压过渡，因为响应时间会影响音频信号是否在过渡时间期间削 波。第二个观察结果是，如果电荷泵模式处于较高电压模式太长时间，那 么在这段时间期间可能会损失效率。然而，相比于削波，在放大器系统的 设计中可以更加容易忍受较低的效率。因此，可以实现非对称斜坡时间， 以减小低到高的过渡中的削波。

在正过渡期间，电荷泵可以尝试快速地过渡以减小削波。在模式的电 荷泵输出端处稳定下来遵循电阻电容器(RC)时间常数，其中R_pos*C_hold1确定电荷泵正电压输出(VDDCP)，时间常数和R_neg*C_hold2确定电荷泵负电 压输出(VSSCP)，其中R_pos表示VDDCP节点看入的有效平均电阻(其包 括开关和布线)，R_neg表示VSSCP节点看入的有效平均电阻(其包括开关和 布线)。对于VDDCP和VSSCP节点来说，工艺、电压和温度角条件下的 最坏情况时间常数可以是在模式过渡期间电荷泵在中间模式下保持的最短 时间。

在负过渡期间，当电荷泵从较高电压转到较低电压时，飞跨电容器和/ 或保持电容器上可能存在过量电荷。为了减小向电压电源的突然的反冲电 流，该过量电荷可以在包含电荷泵的集成电路中内部耗散。诸如VDDCP 和VSSCP之类的电荷泵供电电压可以提供用于耳机负载的电流。通过延长 在模式过渡期间处于较高电压模式下的保持时间段，可以利用耳机负载的 电流排出来耗散飞跨电容器和/或保持电容器上的过量电荷。也可以基于最 大信号频率和其它效率考虑来计算该最大时间。

如图5所示的非对称斜坡率源于以下事实：对于较低到较高的过渡， 电荷泵104在中间模式下花费最小时间量以减小信号削波，而对于较高到 较低的过渡，电荷泵104在中间模式下花费最大时间量以在芯片上耗散过 量电荷。

集成电路中所实现的模式序列化以及非对称斜坡率，可以允许在播放 耳机放大器106上的音频信号时，提供给电荷泵的电源在模式过渡期间经 历减小的突然电压和/或电流变化。图6A是根据本公开内容的一个实施例， 描绘了用于利用中间步进在模式之间进行过渡的放大器系统的框图。放大 器系统600可以包括诸如电源管理集成电路(PMIC)之类的电压控制器612。 电压电源输入节点602可以使电压控制器612耦合到诸如电池之类的电源 (未示出)。控制器612可以通过输入开关614耦合到电荷泵616。开关614 例如可以是晶体管或者缓冲器。电荷泵616可以包括开关616A、开关616B 和开关616C，可以在电荷泵616从一个电压模式到另一个电压模式的模式 变化期间对这些开关进行操作。

电荷泵616的开关616A、开关616B和开关616C可以在以下节点处耦 合到飞跨电容器632和飞跨电容器634：位于与电容器634相对的电容器 632一侧的FLYP节点、电容器632与电容器634之间的FLYC节点以及位 于与电容器632相对的电容器634一侧的FLYN节点。开关616A和开关 616C可以分别耦合到保持电容器636和保持电容器638。开关616B可以使 电容器632与电容器634之间的FLYC节点耦合到地。

电荷泵616可以为VDDCP提供第一电压输出节点604，并且为VSSCP 提供第二电压输出节点606。尽管示出了两个输出节点604和606，但是电 荷泵616可以提供单个输出节点或者多个输出节点。负载642和负载644 可以分别耦合到输出节点604和输出节点606。负载642和负载646例如可 以是耳机或者其它输出设备。保持电容器636和保持电容器638可以向负 载642和负载644提供电压以便驱动耳机。在模式过渡期间，可以通过负 载642和负载644来使得保持电容器636和保持电容器638排出。开关618 和开关620可以耦合到输出节点604和输出节点606，并且可以被激活以便 除了通过负载642和负载644使电容器636、电容器638、电容器632和电 容器634放电之外或者代替通过负载642和负载644使电容器636、电容器 638、电容器632和电容器634放电，使电容器636、电容器638、电容器 632和电容器634放电。

控制系统622可以控制电荷泵616。控制系统622可以包括H类控制 器626，H类控制器626耦合到非重叠时钟发生器624(其耦合到电荷泵 616)。控制器626可以控制电荷泵616以通过电荷泵模式变化来进行过渡。 可以发起过渡以适应放大器系统600的音量电平或者音频信号幅度上的变 化。

可以通过放大器系统600的开关614来获得反冲电流的减小或者消除。 开关614提供高阻抗通路，以防止电流从电荷泵616流动到控制器612。例 如，在负电压倾斜过渡期间可以将开关614断开至高阻抗通路。当开关614 闭合时，开关614处于导电状态或者低阻抗通路状态。当开关614断开时， 开关614处于非导电状态或者高阻抗通路状态。

当闭合开关614以创建低阻抗通路时，飞跨电容器632和飞跨电容器 634以及保持电容器636和保持电容器638上的某些剩余的过量电荷可能依 然放电回到控制器612。为了进一步减小当开关614断开以建立高阻抗通路 时向控制器612的反冲电流，可以将定义的负载添加到电容器632、电容器 634、电容器636和电容器638。当断开开关614时，可以利用定义的负载 来减小或消除在闭合开关614之前电容器632、电容器634、电容器636和 电容器638上的过量电荷。

在一个实施例中，如图6B所示，附加的开关(包括开关652和开关 654)可以并入电荷泵616。开关652可以使FLYC节点与正电荷泵输出电 压节点604(VDDCP)相耦合。开关654可以使FLYN节点与电荷泵地相 耦合。在一个实施例中，电荷操纵(steering)可以包括等待负载642和负 载644使VDDCP电压或VSSCP电压放电，直到VDDCP电压和VSSCP 电压中的一个达到目标电压为止。然后，可以依次触发包括有开关616A、 开关616B、开关616C的第一组开关以及第二组开关(开关652和开关654)， 直到VDDCP电压和VSSCP电压两者都达到目标电压为止。在某些实施例 中，可以独立地触发开关616A、开关616B、开关616C、开关652以及开 关654。在另一个实施例中，电荷操纵可以包括连续依次触发包括有开关 616A、开关616B、开关616C的第一组开关以及包括有开关652和开关654 的第二组开关，直到VDDCP和VSSCP两者都达到目标电压为止。

图7是根据本公开内容的一个实施例，描绘了具有定义的负载的放大 器系统的操作的流程图。参考图6B的放大器系统600来描述图7的方法， 然而可以在其它电路中实施图7的方法。方法700开始于：在框702处， 断开开关614以创建从电荷泵616到控制器612的高阻抗通路。在框704 处，可以断开到电荷泵616的时钟，在框706处，可以将开关616A、开关 616B和开关616C分别配置为使节点FLYP短路至VDDCP、使节点FLYC 短路至地以及使节点FLYN短路至VSSCP。在该状态下，电容器632、电 容器634、电容器636和电容器638可以在所确定的有助于容易地过渡到下 一模式的电压下达到稳定状态。

在一个实施例中，在框706处，可以闭合负载开关618和负载开关620 以便耗散来自电容器632、电容器634、电容器636和电容器638的过量电 荷。开关618和开关620所提供的过量的负载电流可以分别是VDDSP电压 或VSSCP电压除以开关618和开关620的电阻的值。开关618和开关620 的负载可以加上负载642和负载644，以增大电容器632、电容器634、电 容器636和电容器638上的过量电荷的放电速率。然后，在框708处，可 以闭合开关614，以提供从控制器612到电荷泵616的低阻抗通路。可以通 过方法700来减小或者消除向控制器612的反冲电流。

图8是根据本公开内容的一个实施例，描绘了从较高电压模式到较低 电压模式的放大器系统的操作的图。从较高电压模式802到较低电压模式 806的模式变化可以包括模式802与模式806之间的过渡时间段804。在过 渡804开始时可以采取步骤812，包括断开到电荷泵616的时钟、断开开关 614以及闭合开关616A、开关616B、开关616C、开关652和开关654。在 过渡804结束时可以采取步骤814，包括断开开关616A、开关616B、开关 616C、开关652和开关654，以及接通到电荷泵616的时钟。

图7所述的定义的负载解决方案可以如电荷到地一样通过开关618和 开关620来耗散过量电荷。该放电可能并不理想。此外，开关618和开关 620以及负载642和负载644的组合负载可以允许VDDCP电压和VSSCP 电压放电至低于电荷泵616的下一模式的目标值。此外，当在框708处断 开开关614以从一种过渡变化到另一种过渡以及从一种放大器变化到另一 种放大器时，电容器632、电容器634、电容器636和电容器638的电容值 上的差异(例如，来自制造可变性)以及来自电压控制器612的电压上的 差异可以导致最终的电荷水平。闭环反馈模式可以用于监测VDDCP和 VSSCP的输出电压。所监测到的电压可以用于触发事件，其中这些事件引 起对开关616A、开关616B、开关616C、开关618、开关620、开关652 和开关654以及开关614进行激活或者去激活。

可以基于来自控制器622的信号来启用和禁用开关652和开关654以 及其它开关。控制器622可以从比较器662接收诸如VDDCP_trip(VDDCP_ 断开)和VSSCP_trip(VSSCP_跳断)之类的信号。比较器622可以通过将 VDDCP电压和VSSCP电压与参考电压比较(如下文进一步详述的)来产 生信号VDDCP_trip和VSSCP_trip。

图9是根据本公开内容的一个实施例，描绘了用于对模式之间的电荷 泵过渡进行控制的闭反馈环路的框图。用于监测电容器放电的闭反馈环路 900可以包括第一分压器902和第二分压器904。分压器902和分压器904 分别可以对图6B的电荷泵616的第一输出VDDCP和第二输出VSSCP进 行分压。可以将分压器902和分压器904的输出分别提供至模拟比较器912 和模拟比较器914。模拟比较器912和模拟比较器914可以将经分压的电荷 泵输出分别与第一参考电压和第二参考电压进行比较。可以根据以下公式 来计算用于电荷泵的不同模式的参考电压：

V_ref1＝0.5*V_final，以及

V_ref2＝(0.625*V_CP)-(0.375*V_final)，

其中，V_final是电荷泵的输出的最终电压值。

比较器912和比较器914可以分别产生二进制跳断(trip)信号VDDCP_trip 和VSSCP_trip，这些二进制跳断信号VDDCP_trip和VSSCP_trip被提供至 逻辑电路920。逻辑电路920例如可以包括逻辑门(其包括与/或门)和/或 非重叠时钟发生器。逻辑电路920的输出端可以耦合到电荷泵616，以向图 6B的电荷泵616的开关提供切换信号。

图10是根据本公开内容的一个实施例，描绘了利用闭反馈环路来进行 从较高电压模式到较低电压模式的放大器系统的操作的图。从较高电压模 式1002到较低电压模式1006的模式变化可以包括模式1002与模式1006 之间的过渡时间段1004。在过渡1004开始时可以采取步骤1012，包括断 开到电荷泵616的时钟、断开开关614、闭合开关616A、开关616B和开关 616C、开启比较器662以及等待跳断信号VDDCP_trip和VSSCP_trip中的 一个或两者。在过渡结束时可以采取步骤1014，包括关闭比较器662、断 开开关616A、开关616B和开关616C、闭合开关614以及接通到电荷泵616 的时钟，以恢复放大器系统600的操作的正常模式。

图11A是根据本公开内容的一个实施例，描绘了利用闭反馈环路来操 作电荷泵的方法的流程图。参考图6B的放大器系统600来描述图11A的方 法，然而可以在其它电路中实现图11A的方法。方法1100开始于：在框1102 处，断开开关614以创建高阻抗通路并且使电荷泵616与控制器612断开。 在框1104处，断开到电荷泵616的时钟。然后，在框1106处，通过对电 荷泵616的开关进行操作来使节点FLYP短路至VDDCP、使节点FLYC短 路至地并且使节点FLYN短路至VSSCP。在某些其它实施例中，FLYP可 以并非在全部模式下都短路至VDDCP。在框1106之后的开关的配置可以 导致某一稳态条件，该稳态条件具有飞跨电容器632和飞跨电容器634上 的电荷接近等于保持电容器636和保持电容器638上的电荷，这是因为电 容器632与在VDDCP与地之间的电容器636并联，电容器634与在VSSCP 与地之间的电容器638并联。开关618和开关620可以断开或者不存在， 以使得电容器632、电容器634、电容器636和电容器638的电荷仅通过负 载642和负载644来耗散(对于耳机)，并且通过放大器系统600的静态功 耗来耗散。

可以将电荷泵616、VDDCP和VSSCP的输出分压并且电平偏移到较 低值，并且输入至图9的比较器912和比较器914。比较器912和比较器 914将经分压的信号和经电平偏移的信号来与参考信号进行比较。当这些信 号超过参考电压的幅度时，比较器912和比较器914可以从“0”输出切换 至“1”输出，反之亦然。考虑到电平偏移以及分压比，可以将参考电压选 择为使得VDDCP和VSSCP处的电压等于目标模式。逻辑电路920可以确 定比较器912和比较器914中的一个或两者何时输出跳断信号。

在一个实施例中，逻辑电路920可以实现OR(或)选择门，其中在 OR选择门中，VDDCP_trip和VSSCP_trip信号中的至少一个可以使逻辑电 路920跳断。当产生跳断信号中的任何一个时，方法1100转到框1108，从 而闭合开关614以建立低阻抗通路，接通到电荷泵616的时钟信号，并且 使电荷泵616返回至框1110处的新模式下的正常操作。当断开开关614时， 因为仅比较器912和比较器914中的一个产生了跳断信号，所以过量电荷 可能保留在电容器632、电容器634、电容器636和电容器638的一个电容 器上。该过量电荷可以导致至控制器612的小的反冲电流。然而，因为仅 产生了一个跳断信号，所以VDDCP电压和VSSCP电压可以高于信号电平， 并且在模式过渡期间可以不存在信号削波。

在另一个实施例中，逻辑电路920可以实现AND(与)选择门，其中 在AND选择门中，VDDCP_trip和VSSCP_trip信号两者都必须跳断以便使 逻辑电路920跳断。在产生了这两种跳断信号之后，方法1100转到框1108， 从而断开开关614、接通到电荷泵616的时钟信号，并且使电荷泵616返回 至框1110处的新模式下的正常操作。因为接近全部的过量电荷都已经从电 容器632、电容器634、电容器636和电容器638耗散，所以可能存在少量 的或者不存在从电荷泵616到控制器612的反冲电流。然而，如果VDDCP 电压和VSSCP电压非对称地放电，那么VDDCP电压和VSSCP电压中的 一个可能下降至目标电压以下，而VDDCP电压和VSSCP电压中的另一个 减小至目标电压。因此，在模式过渡期间可能存在某些信号削波，直到电 容器636和电容器638达到目标电压电平为止。

在逻辑电路920中无论采用OR(或)选择门还是AND(与)选择门， 在VDDCP电压和VSSCP电压中的一个电压达到目标电压电平之后， VDDCP电压和VSSCP电压中的另一个电压的放电可以加速达到目标电压 电平。图11B是根据本公开内容的一个实施例，描绘了利用闭反馈环路以 及加速放电来操作电荷泵的方法的流程图。在图11B中，方法1100转到框 1152以确定VDDCP或VSSCP是否跳断(trip)。如果VDDCP跳断，那么 方法1100转到框1154，从而闭合开关620以使得来自VSSCP的电荷排出 直到VSSCP在框1158处跳断为止。然后，方法1100转到框1108。如果 VSSCP首先跳断，那么方法1100转到框1156，从而闭合开关618以使得 来自VDDCP的电荷排出直到VDDCP在框1160处跳断为止。然后，方法 1100如图11A转到框1108。

在某些实施例中，可以执行电荷操纵以便在电容器632、电容器634、 电容器636和电容器638之间重新分配电荷。电荷的重新分配可以在等待 VDDCP和VSSCP中的第二个达到目标电压的同时减小模式过渡的时间段。 电荷泵616内的附加的开关可以用于在电容器632、电容器634、电容器636 与电容器638之间重新分配电荷。当在模式之间进行过渡时参考图6B，可 以如上述实例一样断开开关614，并且闭合开关616A、开关616B和开关 616C。在另一实施例中，当通过按照预定义的序列犹如开关614已经处于 新模式的稳态操作中一样操纵电荷泵616来断开开关614时，可以执行电 流操纵直到VDDCP电压和VSSCP电压两者达到目标值。

在另一个实施例中，如图6B所示，附加的开关(包括开关652和开关 654)可以并入电荷泵616。开关652和开关654将使电容器634与电容器 636和电容器632相耦合。开关616B和开关616C将耦合电容器634和电 容器638。通过在一个阶段下将电容器634切换成与电容器636并联并且在 不同的阶段下将电容器634切换成与电容器638并联，可以实现电容器632、 电容器634、电容器636以及电容器638之间的电荷重新分配。在一个实施 例中，电荷操纵可以包括等待负载642和负载644使电容器632、电容器 636、电容器634和电容器638放电，直到VDDCP电压和VSSCP电压中 的一个电压达到图6B的模块662所指示的目标电压为止。然后，可以依次 触发包括有开关616A、开关616B、开关616C的第一组开关以及第二组开 关(开关652和开关654)，直到VDDCP电压和VSSCP电压两者都达到图 6B的模块662所指示的目标电压为止。在某些实施例中，可以独立地触发 开关616A、开关616B、开关616C、开关652以及开关654。在另一个实 施例中，电荷操纵可以包括连续依次触发包括有开关616A、开关616B、开 关616C的第一组开关以及包括有开关652和开关654的第二组开关，直到 VDDCP和VSSCP两者都达到目标电压为止。

上面已经描述了用于减小或者消除在电荷泵模式过渡期间从电荷泵 616到控制器612的反冲电流的各种电路以及方法。电荷泵616与控制器 612之间有串联开关来阻碍至控制器612的反冲电流。附加的负载可以耦合 到VDDCP输出端和VSSCP输出端，以耗散电容器632、电容器634、电 容器636和电容器638上的过量电荷。也可以实现闭环反馈系统来监测在 模式过渡期间VDDCP输出端和VSSCP输出端上的电压。用于减小或者消 除电荷泵反冲电流的特征中的每一个特征可以在放大器系统中组合使用或 者单独使用，以减小来自电荷泵的反冲电流。

如果用固件和/或软件来实现，那么以上所述的操作可以存储成计算机 可读介质上的一条或多条指令或者代码。示例包括用数据结构来编码的非 暂时性计算机可读介质以及用计算机程序来编码的计算机可读介质。计算 机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是计算机可以存取的 任何可用的介质。通过举例而非限制性的方式，这种计算机可读介质可以 包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或者其它光盘存储设备、磁盘存 储设备或其它磁存储器设备或者可以用于以指令或者数据结构的形式存储 期望的程序代码并且可以由计算机存取的任意其它的介质。盘和碟包括压 缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字通用碟(DVD)、软盘以及蓝光碟。通常， 盘磁性地复制数据，而碟则光学地复制数据。以上的组合也应当包括在计 算机可读介质的范围之内。

除了计算机可读介质上的存储之外，可以将指令和/或数据提供成包括 在通信装置中的传输介质上的信号。例如，通信装置可以包括收发器，该 收发器具有指示指令和数据的信号。指令和数据被配置为使一个或多个处 理器实现权利要求书中所概述的功能。

尽管已经详细描述了本公开内容以及某些有代表性的优点，但是应当 理解的是，在此可以做出各种改变、替换和修改而不背离如由所附权利要 求书限定的本公开内容的精神和范围。此外，本申请的范围并非旨在限于 说明书中所描述的工艺、机器、制造、物质组成、单元、方法和步骤的特 定实施例。如本领域普通技术人员根据本公开内容将很容易理解，可以利 用现有的或者日后将开发的、与本文所述的相应的实施例执行基本相同的 功能或者实现基本相同的结果的工艺、机器、制造、物质组成、方式、方 法和步骤。因此，所附权利要求书旨在将这种工艺、机器、制造、物质组 成、单元、方法和步骤包括在其范围内。