[发明专利]一种无阈值电压损失的可重构型升压电荷泵

权利要求书

1.一种无阈值电压损失的可重构型升压电荷泵，其特征在于，包括：功率级电路、时钟增压电路、电平转换器、逻辑控制模块；

所述功率级电路包括n+1个NMOS管M1、M2、……Mn+1，n个浮置电容C1、C2、……、Cn，去耦电容Cout，并将n+1个NMOS管进行级联，NMOS管M1、M2、……、Mn的源极分别与浮置电容C1、C2、……、Cn的上极板连接，NMOS管M1的漏极与输入电源Vin连接，NMOS管Mn+1的源极与去耦电容Cout的上极板连接，去耦电容Cout的下极板接地，NMOS管Mn+1的源极作为电荷泵的输出端与负载进行连接，负载与去耦电容并联，浮置电容C1、C2、……、Cn的下极板与时钟电路连接或者接地，时钟电路输出第一时钟信号CLK1、第二时钟信号CLK2，其中，n为电荷泵级数；

所述时钟增压电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端分别与输入电源Vin、第一时钟信号CLK1、第二时钟信号CLK2连接，时钟增压电路的输出端与电平转换器的第四输入端连接；

所述电平转换器的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端分别与电荷泵的输入电源Vin、前级浮置电容的上极板、前级电平转换器的输出端、时钟增压电路的输出信号连接，电平转换器的输出端与下一级电平转换器的第三输入端相连；若干个电平转换器进行级联构成了至少一条电平转换器链；

至少一条电平转换器链中的每级输出端分别与对应的功率级电路中的NMOS管M1、M2、……、Mn+1的栅极连接；

所述逻辑控制模块的输出端与功率级电路中的控制输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种无阈值电压损失的可重构型升压电荷泵，其特征在于，所述电平转换器链为两条时，根据n个浮置电容将电平转换器链串成n级，当n为奇数时，NMOS管M1、M3、……Mn-2、Mn的栅端分别连接到第二条电平转换器链的奇数级电平转换器的输出端，NMOS管M2、M4、……Mn-₁的栅端分别连接到第一条电平转换器链的偶数级电平转换器的输出端；当n为偶数时，NMOS管M1、M3、……Mn-₁的栅端分别连接到第二条电平转换器链的奇数级电平转换器的输出端，NMOS管M2、M4、……Mn的栅端分别连接到第一条电平转换器链的偶数级电平转换器的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种无阈值电压损失的可重构型升压电荷泵，其特征在于，所述可重构的工作过程为：当n为4时，

当电荷泵工作在两倍电压转换率状态下，NMOS管M2、M4、M5恒导通，浮置电容C1、C2的下极板接第一时钟信号CLK1，浮置电容C3、C4的下极板接地，浮置电容C1、C2等效为一个浮置电容，浮置电容C3、C4与去耦电容Cout等效为一个电容值为C3、C4、Cout之和的去耦电容；

当电荷泵工作在三倍电压转换倍率状态下，NMOS管M2、NMOS管M4恒导通，浮置电容C1、C2的下极板接第一时钟信号CLK1，浮置电容C3、C4的下极板接第二时钟信号CLK2，NMOS管M2恒导通使得浮置电容C1、C2等效为一个浮置电容，NMOS管M4恒导通使得浮置电容C3、C4等效为一个浮置电容，电路实际等效为二级电荷泵，由于工作在此状态下电荷泵的浮置电容值相当于五倍电压转换倍率和四倍电压转换倍率状态下的两倍，使得电荷泵的等效内阻减小；

当电荷泵工作在四倍输入电压转换倍率下，NMOS管M5恒导通，其余功率开关管交替导通，浮置电容C4的下极板电压为恒为零，浮置电容C4与电容Cout等效为一个去耦电容，浮置电容C4工作状态的改变使得电荷泵的电压转换倍率发生改变的同时增大了电荷泵的去耦电容，减小了电荷泵的输出电压纹波；

当电荷泵工作在五倍输入电压转换率下，浮置电容C1、浮置电容C3的下极板接第一时钟信号CLK1，浮置电容C2、浮置电容C4的下极板接第二时钟信号CLK2，NMOS管M1、M2、M3、M4、M5的工作状态均在开关状态下。