【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高效电荷泵电路，属于集成电路。
技术介绍
1、电荷泵作为一种升压电路，具有性能高、功耗低、集成度高以及占用面积小等优点，被广泛用于成像芯片、感存算芯片、存储器等领域中，用来提供器件所需的高压以进行读写、编程，以及电源管理、低压电路或电容开关电路中用于驱动模拟模块。
2、电压转换效率是片上电荷泵的设计涉及的一个重要问题，如果电荷泵具有很低的电压转换效率，将会导致很大的功率浪费，不能满足低功耗的设计需求。经典的dickson电荷泵是最早的可集成于片上的电荷泵电路，具有结构简单的优点，但在低压工作状态下存在电流驱动能力不足、衬底偏置效应以及阈值电压损耗等问题，且随着器件尺寸的缩小更加突出，因此其电源转换效率较低。交叉耦合电荷泵电路结构有效减小了输出纹波，但开关器件会出现电荷逆流的现象导致转换效率进一步降低。四相时钟电荷泵电路通过采用四相时钟增大栅极电压来提高泵增益，缓解了体效应引起的增益衰减，很大程度上解决了开关管的电荷逆流问题，但在低电源电压输入下，传输过程中也会受体效应影响，出现泵效率显著降低的情况。
3、综上，现有的电荷泵电路存在各种各样的问题，导致电荷泵电压转换效率变低，需要级联更多级电荷泵以消耗面积的代价来增大输出电压。
技术实现思路
1、为了提高电荷泵电压传输效率，本专利技术提供了一种高效电荷泵电路，通过增加控制模块改变了控制方式，在未引入复杂的时序控制且不额外增加电容面积的情况下，实现了电压的高效输出，提高了电荷泵电压传输效率。p>
2、一种高效电荷泵电路，所述电荷泵电路包括：第一电荷泵电路10、第二电荷泵电路20、控制模块30和互补输出级40；
3、所述第一电荷泵电路10的第一输入端、所述第二电荷泵电路20的第一输入端和所述控制模块30的第一输入端均与输入电平信号vin相连；所述第一电荷泵电路10和所述第二电荷泵电路20的第一输出端分别与所述控制模块30的两输入端相连；所述控制模块30的两输出端分别与第一电荷泵电路10的第二输入端和所述第二电荷泵电路20的第二输入端相连；所述第一电荷泵电路10和所述第二电荷泵电路20的第二输出端分别与所述互补输出级的两输入端相连；所述互补输出级的输出端与所述输出电平信号vout相连。
4、可选的，所述第一电荷泵电路10包括：一级电荷泵电路11、二级电荷泵电路12、第一泵电容cp1和第二泵电容cp2；所述一级电荷泵电路11的输入信号与所述输入电平信号vin相连；所述一级电荷泵电路11的输出信号与所述第一泵电容cp1的上级板、所述控制模块30的第一输入端和所述二级电荷泵电路12的输入端相连；所述第一泵电容cp1下级板与时钟信号clk2相连；所述二级电荷泵电路12的输出信号与所述第二泵电容cp2的上级板和所述互补输出级40的第一输入端相连；所述第二泵电容cp2的下级板与所述控制模块30的第一输出端相连；
5、所述第二电荷泵电路20包括：一级电荷泵电路21、二级电荷泵电路22、第三泵电容cp3和第四泵电容cp4；所述一级电荷泵电路21的输入信号与所述输入电平信号vin相连；所述一级电荷泵电路21的输出信号与所述第一泵电容cp3的上级板、所述控制模块30的第二输入端和所述二级电荷泵电路22的输入端相连；所述第三泵电容cp3下级板与时钟信号clk1相连；所述二级电荷泵电路22的输出信号与所述第四泵电容cp4的上级板和所述互补输出级40的第二输入端相连；所述第四泵电容cp4的下级板与所述控制模块30的第二输出端相连。
6、可选的，所述控制模块30包括：第一pmos管mp1、第二pmos管mp2、第一nmos管mn1、第二nmos管mn2；所述第一pmos管的栅极和所述第二pmos管的栅极均与输入电平信号vin相连；所述第一pmos管的源极与所述第二电荷泵电路的第一输出端相连；所述第一pmos管的漏极与所述第一nmos管的漏极和所述第一电荷泵电路的第二输入端相连；所述第二pmos管的源极与所述第一电荷泵电路的第一输出端相连；所述第二pmos管的漏极与所述第二nmos管的漏极和所述第二电荷泵电路的第二输入端相连；所述第一nmos管的栅极与时钟信号clk2相连，所述第二nmos管的栅极与时钟信号clk1相连；所述第一nmos管的源极和所述第二nmos管的源极均与模拟地相连。
7、可选的，所述时钟信号clk1、clk2为互补时钟信号。
8、可选的，所述输入电压信号vin电位与所述时钟信号clk1、clk2高电平电位相等。
9、可选的，所述第一电荷泵电路10、第二电荷泵电路20为由两相互补时钟驱动的电荷泵电路。
10、可选的，所述第一电荷泵电路10、第二电荷泵电路20为dickson电荷泵或交叉耦合电荷泵。
11、可选的，所述电荷泵电路还包括时钟模块，用于产生互补时钟信号clk1和clk2。
12、本申请还提供一种多级电荷泵电路，包括n级电荷泵，下一级电荷泵电路中控制模块30的两输入端口分别连接至前一级电荷泵的两输出端，时序控制不变，实现多级电荷泵级联。
13、本专利技术有益效果
14、本专利技术在传统电荷泵控制方式基础上进行了改进，增加了控制模块，但并未引入复杂的时序控制且不额外增加电容面积的情况下，实现了电压的高效输出，提高了电荷泵电压传输效率。本专利技术利用控制模块对后级电荷泵的驱动信号进行切换控制，不仅可以实现支路内电容共享，还实现了多条支路间的电容共享，在不额外增加电容面积的情况下显著提高了电荷泵电压转换效率，实现了低面积开销及低电源电压输入下的高效电压输出。本专利技术中的控制模块结构简单，通用性强，可用于多种电荷泵拓扑结构中。
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1.一种高效电荷泵电路，其特征在于，所述电荷泵电路包括：第一电荷泵电路(10)、第二电荷泵电路(20)、控制模块(30)和互补输出级(40)；
2.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第一电荷泵电路(10)包括：一级电荷泵电路(11)、二级电荷泵电路(12)、第一泵电容Cp1和第二泵电容Cp2；所述一级电荷泵电路(11)的输入信号与所述输入电平信号VIN相连；所述一级电荷泵电路(11)的输出信号与所述第一泵电容Cp1的上级板、所述控制模块(30)的第一输入端和所述二级电荷泵电路(12)的输入端相连；所述第一泵电容Cp1下级板与所述时钟信号CLK2相连；所述二级电荷泵电路(12)的输出与所述第二泵电容Cp2的上级板和所述互补输出级(40)的第一输入端相连；所述第二泵电容下级板与所述控制模块的第一输出端相连；
3.根据权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于，所述控制模块(30)包括：第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2；所述第一PMOS管的栅极和所述第二PMOS管的栅极均与输入电平信号VIN相连；所
4.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述时钟信号CLK1、CLK2为互补时钟信号。
5.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述输入电压信号VIN电位与所述时钟信号CLK1、CLK2高电平电位相等。
6.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第一电荷泵电路10、第二电荷泵电路20为由两相互补时钟驱动的电荷泵电路。
7.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第一电荷泵电路10、第二电荷泵电路20为Dickson电荷泵或交叉耦合电荷泵。
8.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述电荷泵电路还包括时钟模块，用于产生互补时钟信号CLK1和CLK2。
9.一种多级电荷泵电路，其特征在于，所述多级电荷泵电路包括N个第一电荷泵电路(10)、N个第二电荷泵电路(20)、N个控制模块(30)和一个互补输出级(40)，下一级电荷泵电路中控制模块30的两输入端口分别连接至前一级电荷泵电路的两输出端实现多级电荷泵级联。
10.包含权利要求1-8任一项所述的电荷泵电路和/或权利要求9所述的多级电荷泵电路的芯片或者存储器。
...【技术特征摘要】
1.一种高效电荷泵电路，其特征在于，所述电荷泵电路包括：第一电荷泵电路(10)、第二电荷泵电路(20)、控制模块(30)和互补输出级(40)；
2.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第一电荷泵电路(10)包括：一级电荷泵电路(11)、二级电荷泵电路(12)、第一泵电容cp1和第二泵电容cp2；所述一级电荷泵电路(11)的输入信号与所述输入电平信号vin相连；所述一级电荷泵电路(11)的输出信号与所述第一泵电容cp1的上级板、所述控制模块(30)的第一输入端和所述二级电荷泵电路(12)的输入端相连；所述第一泵电容cp1下级板与所述时钟信号clk2相连；所述二级电荷泵电路(12)的输出与所述第二泵电容cp2的上级板和所述互补输出级(40)的第一输入端相连；所述第二泵电容下级板与所述控制模块的第一输出端相连；
3.根据权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于，所述控制模块(30)包括：第一pmos管mp1、第二pmos管mp2、第一nmos管mn1、第二nmos管mn2；所述第一pmos管的栅极和所述第二pmos管的栅极均与输入电平信号vin相连；所述第一pmos管的源极与所述第二电荷泵电路(20)的第一输出端相连；所述第一pmos管的漏极与所述第一nmos管的漏极和所述第一电荷泵电路(10)的第二输入端相连；所述第二pmos管的源极与所述第一电荷泵电路(10)的第一输出端相连；所述第二pmos管的漏极与所述第二nm...
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