电荷泵、芯片、主板和电子设备制造技术

本申请实施例提供了一种电荷泵、芯片、主板和电子设备，该电荷泵包括：可调电压输出电路、输出切换电路和时钟信号产生电路；所述可调电压输出电路用于在所述控制信号输入端输入的控制信号的控制下，向所述源电压输入端传输第一电压信号；时钟信号产生电路用于向时钟信号输入端传输至少两个时钟信号，以控制输出切换电路对第一电压信号进行降压，并将得到的目标电压信号通过目标电压输出端输出。电荷泵仅包含时钟信号产生电路、开关管和电阻等元器件，并不包含放大器、测量电路、积分器、微分器及加法器等，结构较为简单，面积开销较小，且不存在环路机构结构稳定性的风险。存在环路机构结构稳定性的风险。存在环路机构结构稳定性的风险。

【技术实现步骤摘要】
电荷泵、芯片、主板和电子设备


[0001]本申请涉及电源转换电路
，特别是涉及一种电荷泵、芯片、主板和电子设备。

技术介绍

[0002]传统电荷泵的输出电压与输入电源电压的倍数是固定的，即，对于相同的输入电源电压，电荷泵的输出电压也是相同的。但对于不同供电电压需求的负载模块，在输入电源电压固定的情况下，电荷泵仅能对固定供电电压需求的负载模块供电，对于不同供电电压需求的负载模块，则需要电荷泵对输出电压进行调整。
[0003]相关技术中，利用可控电流源调节电荷泵的供电电压从而调节电荷泵的输出电压的技术方案中，由于整个模拟控制环路包含测量电路、放大器模块电路等辅助电路模块，电路结构较为复杂，版图面积开销较大，且环路稳定性存在风险。
[0004]通过引入比例积分微分(Proportion Integration Differentiation，PID)闭环控制技术来调节电荷泵的输出电压的技术方案中，由于PID控制模块中包括比例放大器、积分器、微分器及加法器，结构较为复杂，面积开销较大，且环路结构存在稳定性风险。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，提出了本申请实施例以便提供一种克服上述问题解决上述问题的一种电荷泵，以降低电路结构的复杂度和面积开销，同时也避免了环路稳定性风险。
[0006]为了解决上述问题，第一方面，本申请实施例公开了一种电荷泵，包括：可调电压输出电路、输出切换电路和时钟信号产生电路；
[0007]所述可调电压输出电路包括第一电源电压输入端、第一接地端、控制信号输入端、电压信号输出端和与每一端电连接的阵列调节电路；所述阵列调节电路包括至少一个开关管和电阻；所述阵列调节电路中的每一开关管的控制极与所述控制信号输入端电连接；
[0008]所述输出切换电路包括泵电容、切换开关组件、第二电源电压输入端、时钟信号输入端、第二接地端和目标电压输出端；
[0009]所述可调电压输出电路的电压信号输出端与所述输出切换电路的第二电源电压输入端电连接，所述可调电压输出电路用于在所述控制信号输入端输入的控制信号的控制下，向所述第二电源电压输入端传输第一电压信号；
[0010]所述时钟信号产生电路产生至少两个时钟信号，用于控制所述输出切换电路中的切换开关组件；
[0011]所述输出切换电路在所述至少两个时钟信号的控制下，对所述第一电压信号进行降压，并将得到的目标电压信号通过所述目标电压输出端输出。
[0012]第二方面，本申请实施例还公开了一种芯片，包括本申请实施例中第一方面所述的电荷泵。
[0013]第三方面，本申请实施例又提供了一种主板，包括本申请实施例第二方面所述的
芯片。
[0014]第四方面，本申请实施例另外提供了一种电子设备，包括本申请实施例第三方面所述的主板。
[0015]本申请实施例包括以下优点：
[0016]本申请实施例中，通过可调电压输出电路在控制信号输入端输入的控制信号的控制下，向输出切换电路传输第一电压信号；通过时钟信号产生电路向输出切换电路传输至少两个时钟信号，使得在至少两个时钟信号的控制下，输出切换电路对第一电压信号进行降压，得到目标电压信号。由于控制信号输入端输入的控制信号与目标电压信号对应，因此，第一电压信号与目标电压信号是对应的。即，对于不同的目标电压信号对应不同的第一电压信号。进而，对于不同的第一电压信号，输出切换电路对不同的第一电压信号进行降压后，可以得到不同的目标电压信号，实现电荷泵的输出电压可调节。
[0017]同时，由于电荷泵包括可调电压输出电路、输出切换电路和时钟信号产生电路；可调电压输出电路包括第一电源电压输入端、第一接地端、控制信号输入端、电压信号输出端和与每一端电连接的阵列调节电路；所述阵列调节电路包括至少一个开关管和电阻，即，电荷泵仅包含时钟信号产生电路、泵电容、开关管和电阻等元器件，并不包含放大器、测量电路、积分器、微分器及加法器等，结构较为简单，面积开销较小，且不存在环路结构稳定性的风险。
附图说明
[0018]图1是本申请实施例提供的一种电荷泵的组成结构示意图；
[0019]图2是本申请实施例提供的另一种电荷泵的组成结构示意图；
[0020]图3是本申请实施例提供的一种可调电压输出电路实现降压功能的电荷泵的组成结构示意图；
[0021]图4是本申请实施例提供的一种可调电压输出电路的组成结构示意图；
[0022]图5是本申请实施例提供的一种低功耗电荷泵的组成结构示意图；
[0023]图6是本申请实施例提供的一种低功耗电荷泵中可调电压输出电路的组成结构示意图；
[0024]图7是本申请实施例提供的一种电荷泵的具体组成结构示意图；
[0025]图8是本申请实施例提供的一种可调电压输出电路的具体组成结构示意图；
[0026]图9是本申请实施例提供的一种电荷泵的瞬态仿真结果示意图；
[0027]图10是本申请实施例提供的另一种低功耗电荷泵的具体组成结构示意图；
[0028]图11是本申请实施例提供的又一种低功耗电荷泵的具体组成结构示意图；
[0029]图12是本申请实施例提供的再一种电荷泵的组成结构示意图；
[0030]图13是本申请实施例提供的再一种可调电压输出电路的组成结构示意图；
[0031]图14是本申请实施例提供的一种可调电压输出电路实现升压功能的电荷泵电路的组成结构示意图；
[0032]图15是本申请实施例提供的一种实现升压功能的可调电压输出电路的组成结构示意图；
[0033]图16是本申请实施例提供的一种可调电压输出电路实现升压功能的电荷泵电路
的具体组成结构示意图；
[0034]图17为本申请实施例提供的一种实现升压功能的可调电压输出电路的具体组成结构示意图；
[0035]图18是本申请实施例提供的还一种低功耗电荷泵的组成结构示意图；
[0036]图19是本申请实施例提供的还一种可调电压输出电路的具体组成结构示意图。
具体实施方式
[0037]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0038]在电子电路中，在给需要给低于系统电源的电压的子模块供电时，需要对系统的电源电压进行降压，得到低于系统电源的电压。
[0039]目前，可以对系统的电源电压进行降压的方案包括：以电感作为能量搬移器件的传统直流
‑
直流(Direct Current
‑
Direct Current，DC
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DC)转换器、低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)和电荷泵。
[0040]其中，电荷泵与以电感作为能量搬移器件的传统DC
‑
DC转换器相比，具有更低的电磁干扰(Electromagnetic Interferenc本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵，其特征在于，包括：可调电压输出电路、输出切换电路和时钟信号产生电路；所述可调电压输出电路包括第一电源电压输入端、第一接地端、控制信号输入端、电压信号输出端和与每一端电连接的阵列调节电路；所述阵列调节电路包括至少一个开关管和电阻；；所述阵列调节电路中的每一开关管的控制极与所述控制信号输入端电连接；所述输出切换电路包括泵电容、切换开关组件、第二电源电压输入端、时钟信号输入端、第二接地端和目标电压输出端；所述可调电压输出电路的电压信号输出端与所述输出切换电路的第二电源电压输入端电连接，所述可调电压输出电路用于在所述控制信号输入端输入的控制信号的控制下，向所述第二电源电压输入端传输第一电压信号；所述时钟信号产生电路产生至少两个时钟信号，用于控制所述输出切换电路中的切换开关组件；所述输出切换电路在所述至少两个时钟信号的控制下，对所述第一电压信号进行降压，并将得到的目标电压信号通过所述目标电压输出端输出。2.根据权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，所述阵列调节电路包括串联连接的至少一个并联支路；每一所述并联支路包括并联电连接的至少一个串联支路；每一所述串联支路包括串联电连接的至少一个开关管和至少一个电阻；每一所述开关管的控制极与所述控制信号输入端电连接。3.根据权利要求2所述的电荷泵，其特征在于，所述阵列调节电路包括串联连接的第一并联支路和第二并联支路；所述第一并联支路包括并联连接的第1至第N串联支路；所述第二并联支路包括并联连接的第N+1至第N+M串联支路；第i串联支路对应包括串联连接的第i开关管和第i电阻；i为1至N+M中的任一正整数；所述第i开关管的控制极电连接所述控制信号输入端；所述第一并联支路与所述第二并联支路串联形成所述阵列调节电路，所述阵列调节电路跨接在所述第一电源电压输入端与所述第一接地端之间；所述第一并联支路与所述第二并联支路的第一连接点电连接所述电压信号输出端；所述阵列调节电路，用于在所述控制信号输入端输入的控制信号的控制下，接入或去除所述第i串联支路，得到目标串联支路，基于所述目标串联支路中电阻对所述电源电压的分压，向所述输出切换电路传输第一幅值的第一电压信号。4.根据权利要求3所述的电荷泵，其特征在于，第1至第N+M电阻的阻值相等；所述第一幅值等于第一倍数的所述电源电压的幅值；所述第一倍数等于第一数量与第一总数量的商；所述第一总数量表示所述第一数量与第二数量之和；所述第一数量表示所述目标串联支路中属于所述第1至第N串联支路的串联支路个数；所述第二数量表示所述目标串联支路中属于所述第N+1至第N+M串联支路的串联支路个数。5.根据权利要求2所述的电荷泵，其特征在于，所述可调电压输出电路还包括偏置电流输入端；所述阵列调节电路包括串联连接的第三并联支路和第四并联支路；所述第三并联支路包括并联连接的第1至第P串联支路；所述第四并联支路包括并联连接的第P+1至第P+Q串联支路；第j串联支路对应包括串联连接的第j开关管和第j电阻；j为1至P+Q中的任一正整数；所述第j开关管的控制极电连接所述控制信号输入端；
所述第三并联支路与所述第四并联支路串联形成所述阵列调节电路，所述阵列调节电路跨接在所述偏置电流输入端与所述第一接地端之间；所述第三并联支路与所述第四并联支路的第二公共连接点电连接所述第一电源电压输入端；所述偏置电流输入端与所述电压信号输出端电连接；所述阵列调节电路，用于在所述控制信号输入端输入的控制信号的控制下，接入或去除所述第j串联支路，得到目标串联支路，基于所述目标串联支路中电阻对所述电源电压的分压，向所述输出切换电路传输第二幅值的第一电压信号。6.根据权利要求5所述的电荷泵，其特征在于，第1至第P+Q电阻的阻值相等；所述第二幅值等于第二倍数的所述电源电压的幅值；所述第二倍数等于第二总数量与第三数量的商；所述第二总数量表示所述第三数量与第四数量之和；所述第三数量大于所述第四数量；所述第三数量表示所述目标串联支路中属于所述第1至第P串联支路的串联支路个数；所述第四数量表示所述目标串联支路中属于所述第P+1至第P+Q串联支路的串联支路个数。7.根据权利要求3所述的电荷泵，其特征在于，所述第一并联支路还包括与所述第1至第N串联支路并联连接的第N+M+1开关管...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子威，孙欣茁，林长龙，丁健平，钟石强，
申请(专利权)人：龙芯中科南京技术有限公司，
类型：发明
国别省市：