CN113824314A - 电荷泵电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种电荷泵电路及其控制方法。其中，该电荷泵电路包括：线性稳压电路，用于对电荷泵电路的输入电压信号进行降压处理；开关电路，用于将电荷泵电路的输入电压信号输出至电荷泵电路的输出端；电荷泵单元组电路，用于将电荷泵电路的输入电压信号进行升压处理；输入电压检测电路，用于检测电荷泵电路的输入电压，并根据输入电压和电荷泵电路的目标输出电压值，分别控制线性稳压电路、开关电路和电荷泵单元组电路的开启或关闭。本申请实现了适用于宽输入电压范围的电荷泵电路，通过输入电压检测电路检测输入电压值，分别控制线性稳压电路、开关电路和电荷泵单元组电路，使得输出电压值更加准确。

Description

电荷泵电路及其控制方法

技术领域

本申请涉及电荷泵电路技术领域，尤其涉及一种电荷泵电路及其控制方法。

背景技术

电荷泵电路是一种通过升压来提供高压的电路模块，但在很多应用场景中，电荷泵电路的输入电压通常是不固定的，而是某一特定范围的值。这样常规的电荷泵设计，无法保证电荷泵电路在宽的输入电压范围内都保持准确的且高效的工作状态。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种电荷泵电路，根据输入电压和电荷泵电路的目标输出电压值，控制相应电路，准确的输出目标电压值，既可以满足更宽的输入电压范围，也可以获得较高的工作效率。

本申请的第二个目的在于提出一种电荷泵电路的控制方法。

为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种电荷泵电路，包括：

线性稳压电路，所述线性稳压电路用于对所述电荷泵电路的输入电压信号进行降压处理；

开关电路，所述开关电路用于将所述电荷泵电路的输入电压信号输出至所述电荷泵电路的输出端；

电荷泵单元组电路，所述电荷泵单元组电路用于将所述电荷泵电路的输入电压信号进行升压处理；

输入电压检测电路，所述输入电压检测电路的输入端与所述电荷泵电路的输入端连接，所述输入电压检测电路的输出端分别与所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的输入端连接，所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的输出端分别与所述电荷泵电路的输出端连接；

其中，所述输入电压检测电路用于检测所述电荷泵电路的输入电压，并根据所述输入电压和所述电荷泵电路的目标输出电压值，分别控制所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的开启或关闭。

在本申请一些实施例中，所述输入电压检测电路具体用于：

将所述输入电压与所述目标输出电压值进行大小对比；

在所述输入电压大于所述目标输出电压值时，控制开启所述线性稳压电路，并控制关闭所述开关电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压等于所述目标输出电压值时，控制开启所述开关电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于所述目标输出电压值时，控制开启所述电荷泵单元组电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述开关电路。

在本申请一些实施例中，所述目标输出电压值在第一阈值和第二阈值之间，所述第一阈值大于所述第二阈值；所述输入电压检测电路具体用于：

在所述输入电压大于所述第一阈值时，控制开启所述线性稳压电路，并控制关闭所述开关电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于或等于所述第一阈值且大于或等于所述第二阈值时，控制开启所述开关电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于所述第二阈值时，控制开启所述电荷泵单元组电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述开关电路。

在本申请一些实施例中，所述电荷泵单元组电路包括至少一个电荷泵子单元；所述输入电压检测电路还用于：

根据所述输入电压的大小，确定所述电荷泵单元组电路之中所述电荷泵子单元的待开启个数；

根据所述待开启个数，控制开启对应个数的电荷泵子单元。

在本申请一些实施例中，所述输入电压检测电路具体用于：

根据所述输入电压与所述第二阈值的差值，确定所述电荷泵单元组电路之中所述电荷泵子单元的待开启个数。

为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种电荷泵电路的控制方法，用于控制上述第一方面所述的电荷泵电路，包括：

检测所述电荷泵电路的输入电压；

根据所述输入电压和所述电荷泵电路输出的目标输出电压值，分别控制所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的开启或关闭。

在本申请一些实施例中，所述根据所述输入电压和所述电荷泵电路输出的目标输出电压值，分别控制所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的开启或关闭，包括：

将所述输入电压与所述目标输出电压值进行大小对比；

在所述输入电压大于所述目标输出电压值时，控制开启所述线性稳压电路，并控制关闭所述开关电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压等于所述目标输出电压值时，控制开启所述开关电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于所述目标输出电压值时，控制开启所述电荷泵单元组电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述开关电路。

在本申请一些实施例中，所述根据所述输入电压和所述电荷泵电路的目标输出电压值，分别控制所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的开启或关闭，包括：

在所述输入电压大于所述第一阈值时，控制开启所述线性稳压电路，并控制关闭所述开关电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于或等于所述第一阈值且大于或等于所述第二阈值时，控制开启所述开关电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于所述第二阈值时，控制开启所述电荷泵单元组电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述开关电路。

在本申请一些实施例中，所述电荷泵单元组电路包括至少一个电荷泵子单元；所述控制开启所述电荷泵单元组电路，包括：

根据所述输入电压的大小，确定所述电荷泵单元组电路之中所述电荷泵子单元的待开启个数；

根据所述待开启个数，控制开启对应个数的电荷泵子单元。

在本申请一些实施例中，所述根据所述输入电压的大小，确定所述电荷泵单元组电路之中所述电荷泵子单元的待开启个数，包括：

根据所述输入电压与所述第二阈值的差值，确定所述电荷泵单元组电路之中所述电荷泵子单元的待开启个数。

本申请实施例的技术方案，通过输入电压检测电路检测输入电压，根据输入电压和电荷泵电路的目标输出电压值，分别控制线性稳压电路、开关电路和电荷泵单元组电路的开启或关闭，使得输出电压值更加准确，以实现适用于宽输入电压范围的电荷泵电路，既可以满足更宽的输入电压范围，也可以获得较高的工作效率。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例所提供的一种电荷泵电路的示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种电荷泵电路工作区间的示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种电荷泵电路的控制方法的流程图；

图4为本申请实施例所提供的另一种电荷泵电路的控制方法的流程图；

图5为本申请实施例所提供的又一种电荷泵电路的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的电荷泵电路及其控制方法。

图1为本申请实施例所提供的一种电荷泵电路的示意图。如图1所示，该电荷泵电路包括线性稳压电路110、开关电路120、电荷泵单元组电路130和输入电压检测电路140。

其中，线性稳压电路110用于对电荷泵电路的输入电压信号VIN进行降压处理。需要说明的是，该线性稳压电路可包括至少一个线性稳压器。

开关电路120用于将电荷泵电路的输入电压信号VIN输出至电荷泵电路的输出端VOUT。

电荷泵单元组电路130用于将电荷泵电路的输入电压信号VIN进行升压处理。作为一种示例，电荷泵单元组电路130包括n个电荷泵子单元131，其中，n为大于或等于1的正整数。

输入电压检测电路140的输入端与电荷泵电路的输入端VIN连接，输入电压检测电路140的输出端分别与线性稳压电路110、开关电路120和电荷泵单元组电路130的输入端连接，线性稳压电路110、开关电路120和电荷泵单元组电路130的输出端分别与电荷泵电路的输出端VOUT连接。

其中，输入电压检测电路140用于检测电荷泵电路的输入电压，并根据输入电压和电荷泵电路的目标输出电压值，分别控制线性稳压电路110、开关电路120和电荷泵单元组电路130的开启或关闭。

需要说明的是，输入电压检测电路140可通过输出控制信号，控制线性稳压电路110、开关电路120和电荷泵单元组电路130的开启或关闭。在本申请一些实施例中，输入电压检测电路140可通过控制信号ENLDO控制线性稳压电路110的开启和关闭；通过控制信号ENSW控制开关电路120的开启和关闭；通过控制信号ENi控制线性稳压电路110的开启和关闭。

可选地，在本申请一些实施例中，输入电压检测电路140可将输入电压检测电路140检测到的输入电压与目标输出电压值进行大小对比，根据对比结果控制线性稳压电路110、开关电路120和电荷泵单元组电路130的开启或关闭。在一种实现方式中，输入电压检测电路140在输入电压大于目标输出电压值时，控制开启线性稳压电路110，并控制关闭开关电路120和电荷泵单元组电路130；在输入电压等于目标输出电压值时，控制开启开关电路120，并控制关闭线性稳压电路110和电荷泵单元组电路130；在输入电压小于目标输出电压值时，控制开启电荷泵单元组电路130，并控制关闭线性稳压电路110和开关电路120。

需要说明的是，在本申请一些实施例中，输入电压检测电路140可根据输入电压与目标输出电压值的差值，确定电荷泵单元组电路130之中电荷泵子单元131的待开启个数。例如，电荷泵单元组电路130中包括n个电荷泵子单元131，如果输入电压与目标输出电压值的差值不大，开启i(i为大于或等于1，且小于或等于n的正整数)个电荷泵子单元131即可完成对输入电压的升压处理，即确定i为电荷泵电路中电荷泵子单元131的待开启个数，输入电压检测电路140可通过该待开启个数i通过控制信号ENi控制电荷泵单元组130只开启电路中i个电荷泵子单元131，在电荷泵单元组电路130工作时可提高工作效率。

可选地，在本申请一些实施例中，目标输出电压值可以是在一定范围内的电压值。例如，目标输出电压值在第一阈值和第二阈值之间，其中，第一阈值大于第二阈值，将输入电压与目标输出电压的第一阈值和第二阈值进行大小对比。作为一种示例，图2为本申请实施例所提供的一种电荷泵电路工作区间的示意图，在输入电压大于第一阈值Vo2时，电荷泵电路工作在工作区3，输入电压检测电路140输出控制信号控制开启线性稳压电路110，并控制关闭开关电路120和电荷泵单元组电路130，输入电压通过线性稳压电路110降压输出到电荷泵电路的输出端VOUT；在输入电压小于或等于第一阈值Vo2且大于或等于第二阈值Vo1时，电荷泵电路工作在工作区2，输入电压检测电路140输出控制信号控制开启开关电路120，并控制关闭线性稳压电路110和电荷泵单元组电路130，输入电压通过开关电路120直接输出到电荷泵电路的输出端VOUT；在输入电压小于第二阈值Vo1时，电荷泵电路工作在工作区1，输入电压检测电路140输出控制信号控制开启电荷泵单元组电路130，并控制关闭线性稳压电路110和开关电路120，输入电压通过电荷泵单元组电路130升压输出到电荷泵电路的输出端VOUT。

需要说明的是，输入电压检测电路140可根据输入电压与第二阈值Vo1的差值，确定电荷泵单元组电路之中电荷泵子单元131的待开启个数。具体地，电荷泵单元组电路中包括n个电荷泵子单元131，如果输入电压与第二阈值Vo1的差值不大，开启i(i为大于或等于1，且小于或等于n的正整数)个电荷泵子单元131即可完成对输入电压的升压处理，即确定i为电荷泵电路中电荷泵子单元131的待开启个数，输入电压检测电路140可通过该待开启个数i通过控制信号ENi控制电荷泵单元组130只开启电路中i个电荷泵子单元131，在电荷泵单元组电路工作时可提高工作效率。

根据本申请实施例的电荷泵电路，可通过输入电压检测电路根据输入信号和目标输出信号，输出控制信号分别控制线性稳压电路、开关电路和电荷泵单元组电路的开启或关闭，可以准确且高效的输出目标电压值，既可以满足更宽的输入电压范围，也可以获得较高的工作效率。另外，本申请还根据输入电压控制电荷泵单元组电路之中电荷泵子单元的开启个数，可以提高电荷泵电路的工作效率，还可避免电源电压变化时可能带来的功耗浪费。

图3为本申请实施例所提供的一种电荷泵电路的控制方法的流程图，用于控制上述任一实施例的电荷泵电路。如图3所示，该电荷泵电路的控制方法可以包括：

步骤301，检测电荷泵电路的输入电压。

在本申请一些实施例中，可通过输入电压检测电路检测该电荷泵电路的输入电压。

步骤302，根据输入电压和电荷泵电路的目标输出电压值，分别控制线性稳压电路、开关电路和电荷泵单元组电路的开启或关闭。

需要说明的是，目标输出电压可以是一个固定值，也可以是在一定范围内的电压值。图4为本实施例提供的一种目标输出电压为固定值时的电荷泵电路的控制方法的流程图，如图4所示，该电荷泵电路的控制方法可以包括以下步骤。

步骤401，将输入电压与目标输出电压值进行大小对比。如果输入电压大于目标输出电压值，则执行步骤402；如果输入电压等于目标输出电压值，则执行步骤403；如果输入电压小于目标输出电压值，则执行步骤404。

步骤402，控制开启线性稳压电路，并控制关闭开关电路和电荷泵单元组电路。

可选地，线性稳压电路对电荷泵电路的输入电压进行降压处理并将处理后的电压值输出到电荷泵电路的输出端。

步骤403，控制开启开关电路，并控制关闭线性稳压电路和电荷泵单元组电路。

具体地，开关电路将电荷泵电路的输入电压直接输出到电荷泵电路的输出端。

步骤404，控制开启电荷泵单元组电路，并控制关闭线性稳压电路和开关电路。

可选地，电荷泵单元组电路对电荷泵电路的输入电压进行升压处理并将处理后的电压值输出到电荷泵电路的输出端。

需要说明的是，在一些实施例中，输入电压检测电路还可根据输入电压的大小，确定电荷泵电路之中电荷泵子单元的待开启个数，根据该开启个数，控制开启电荷泵电路之中对应个数的电荷泵子单元。具体实现过程可参考上述实施例，在此不再赘述。

图5为本实施例提供的一种目标输出电压值在一定范围内的电荷泵电路的控制方法的流程图，其中，目标输出电压值在第一阈值和第二阈值之间，第一阈值大于第二阈值。如图5所示，该电荷泵电路的控制方法可以包括以下步骤。

步骤501，将输入电压与目标输出电压值的第一阈值和第二阈值进行大小对比。如果输入电压大于第一阈值，则执行步骤502；如果输入电压小于或等于第一阈值且大于或等于第二阈值，则执行步骤503；如果输入电压小于第二阈值，则执行步骤504。

步骤502，控制开启线性稳压电路，并控制关闭开关电路和电荷泵单元组电路。

具体地，线性稳压电路对电荷泵电路的输入电压进行降压处理并将处理后的电压值输出到电荷泵电路的输出端。

步骤503，控制开启开关电路，并控制关闭线性稳压电路和电荷泵单元组电路。

具体地，开关电路将电荷泵电路的输入电压直接输出到电荷泵电路的输出端。

步骤504，控制开启电荷泵单元组电路，并控制关闭线性稳压电路和开关电路。

具体地，电荷泵单元组电路对电荷泵电路的输入电压进行升压处理并将处理后的电压值输出到电荷泵电路的输出端。

需要说明的是，在一些实施例中，输入电压检测电路还可根据输入电压与第二阈值的差值，确定电荷泵电路之中电荷泵子单元的待开启个数，根据该开启个数，控制开启电荷泵电路之中对应个数的电荷泵子单元。具体实现过程可参考上述实施例，在此不再赘述。

根据本申请实施例的电荷泵电路的控制方法，输入电压检测电路根据输入信号和目标输出信号，通过输出控制信号分别控制线性稳压电路、开关电路和电荷泵单元组电路的开启或关闭，可以准确且高效的输出目标电压值，既可以满足更宽的输入电压范围，也可以获得较高的工作效率。另外，本申请还根据输入电压控制电荷泵单元组电路之中电荷泵子单元的开启个数，可以提高电荷泵电路的工作效率，还可避免电源电压变化时可能带来的功耗浪费。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

Claims (10)

1.一种电荷泵电路，其特征在于，包括：

线性稳压电路，所述线性稳压电路用于对所述电荷泵电路的输入电压信号进行降压处理；

开关电路，所述开关电路用于将所述电荷泵电路的输入电压信号输出至所述电荷泵电路的输出端；

电荷泵单元组电路，所述电荷泵单元组电路用于将所述电荷泵电路的输入电压信号进行升压处理；

输入电压检测电路，所述输入电压检测电路的输入端与所述电荷泵电路的输入端连接，所述输入电压检测电路的输出端分别与所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的输入端连接，所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的输出端分别与所述电荷泵电路的输出端连接；

其中，所述输入电压检测电路用于检测所述电荷泵电路的输入电压，并根据所述输入电压和所述电荷泵电路的目标输出电压值，分别控制所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述输入电压检测电路具体用于：

将所述输入电压与所述目标输出电压值进行大小对比；

在所述输入电压大于所述目标输出电压值时，控制开启所述线性稳压电路，并控制关闭所述开关电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压等于所述目标输出电压值时，控制开启所述开关电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于所述目标输出电压值时，控制开启所述电荷泵单元组电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述开关电路。

3.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述目标输出电压值在第一阈值和第二阈值之间，所述第一阈值大于所述第二阈值；所述输入电压检测电路具体用于：

在所述输入电压大于所述第一阈值时，控制开启所述线性稳压电路，并控制关闭所述开关电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于或等于所述第一阈值且大于或等于所述第二阈值时，控制开启所述开关电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于所述第二阈值时，控制开启所述电荷泵单元组电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述开关电路。

4.根据权利要求3所述的电荷泵电路，其特征在于，所述电荷泵单元组电路包括至少一个电荷泵子单元；所述输入电压检测电路还用于：

根据所述输入电压的大小，确定所述电荷泵单元组电路之中所述电荷泵子单元的待开启个数；

根据所述待开启个数，控制开启对应个数的电荷泵子单元。

5.根据权利要求4所述的电荷泵电路，其特征在于，所述输入电压检测电路具体用于：

根据所述输入电压与所述第二阈值的差值，确定所述电荷泵单元组电路之中所述电荷泵子单元的待开启个数。

6.一种电荷泵电路的控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1至5中任一项所述的电荷泵电路；所述方法包括：

检测所述电荷泵电路的输入电压；

根据所述输入电压和所述电荷泵电路的目标输出电压值，分别控制所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的开启或关闭。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入电压和所述电荷泵电路的目标输出电压值，分别控制所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的开启或关闭，包括：

将所述输入电压与所述目标输出电压值进行大小对比；

在所述输入电压大于所述目标输出电压值时，控制开启所述线性稳压电路，并控制关闭所述开关电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压等于所述目标输出电压值时，控制开启所述开关电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于所述目标输出电压值时，控制开启所述电荷泵单元组电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述开关电路。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入电压和所述电荷泵电路的目标输出电压值，分别控制所述线性稳压电路、所述开关电路和所述电荷泵单元组电路的开启或关闭，包括：

在所述输入电压大于所述第一阈值时，控制开启所述线性稳压电路，并控制关闭所述开关电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于或等于所述第一阈值且大于或等于所述第二阈值时，控制开启所述开关电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述电荷泵单元组电路；

在所述输入电压小于所述第二阈值时，控制开启所述电荷泵单元组电路，并控制关闭所述线性稳压电路和所述开关电路。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电荷泵单元组电路包括至少一个电荷泵子单元；所述控制开启所述电荷泵单元组电路，包括：

根据所述输入电压的大小，确定所述电荷泵单元组电路之中所述电荷泵子单元的待开启个数；

根据所述待开启个数，控制开启对应个数的电荷泵子单元。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入电压的大小，确定所述电荷泵单元组电路之中所述电荷泵子单元的待开启个数，包括：

根据所述输入电压与所述第二阈值的差值，确定所述电荷泵单元组电路之中所述电荷泵子单元的待开启个数。

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