[发明专利]一种升降压电荷泵

说明书

本申请提供了一种升降压电荷泵，包括：多个电荷泵单元，输入端电压馈入单元和输出端电压反馈单元；多个电荷泵单元串并联；输入端电压馈入单元与多个电荷泵单元的输入端连接；输出端电压反馈单元与第一个电荷泵单元的输出端连接；多个电荷泵单元、输入端电压馈入单元和输出端电压反馈单元的输入端均用于输入第一时钟信号；多个电荷泵单元、输入端电压馈入单元和输出端电压反馈单元的输出端均用于输入第二时钟信号。本申请提供的一种升降压电荷泵，能以更多的电压转换率适应宽范围的输入电压，保持输出电压的相对恒定，提升转换分辨率和转换效率。

技术领域

本申请属于集成电路半导体技术领域，尤其涉及一种升降压电荷泵。

背景技术

电荷泵(Charge Pump)又称为开关电容直流-直流转换器(Switched-CapacitorDC-DC Converter)，下面统一称为电荷泵。

在过去的十年中，半导体行业技术的突飞猛进推动了许多学科和工程领域的研究和技术发展。然而在现代集成电路中，由于能耗的增加，高能耗也会导致显著的热量产生，增加了晶体管击穿的风险性。为了克服上述问题，人们迫切需要先进的能量采集与电源管理技术。目前，许多新兴的电子设备，如地球卫星、无线通信基站、无人基地设备等都能通过不同的能量采集技术将太阳能、热能、机械能等转换为电能，并将这些电能储存于电容等储能元件中，作为电子设备运行的能量来源。然而，这些采集到的能量并不是稳定的，随着环境温度、光照等的变化，所采集到的能量也会跟着出现不小的波动。为了使转换器在宽的输入电压范围内产生稳定的输出电压给后续的负载，并提高电压转换效率，这就需要一种升降型可重构电荷泵来对采集到的能量作出调整，以适应环境中所采集到的宽范围变化的电压。现有的Dickson电荷泵都为电压转换率的实现结构，只能应用于特定转换比率的升压型电荷泵中，不可重构，电压转换率不多，导致能量转换率不高。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种升降压电荷泵，通过在电荷泵单元的两端连接着的输入端电压馈入单元和输出端电压反馈单元，通过改变两者的开关量控制，组合形成不同组合的输入和输出端电压，使得在不同的电路级馈入可以重构出不同的升降压转换率，进而以更多的电压转换率适应宽范围的输入电压，保持输出电压的相对恒定，提升转换分辨率和转换效率。

本申请提供了一种升降压电荷泵，包括：

多个电荷泵单元，输入端电压馈入单元和输出端电压反馈单元；

所述多个电荷泵单元串并联；

所述输入端电压馈入单元与所述多个电荷泵单元的输入端连接；

所述输出端电压反馈单元与所述多个电荷泵单元的输出端连接；

所述多个电荷泵单元、所述输入端电压馈入单元和所述输出端电压反馈单元的输入端均用于输入第一时钟信号；

所述多个电荷泵单元、所述输入端电压馈入单元和所述输出端电压反馈单元的输出端均用于输入第二时钟信号。

优选地，所述输入端电压馈入单元包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；所述第一开关与所述第二开关串联；所述第一开关与所述第三开关并联；所述第三开关和所述第四开关串联。

优选地，所述输入端电压馈入单元包括第一飞跨电容，所述第一飞跨电容和所述第四开关串联。

优选地，所述输出端电压反馈单元包括第五开关、第六开关、第七开关和第八开关；所述第五开关与所述第六开关串联；所述第五开关与所述第七开关并联；所述第七开关和所述第八开关串联。

优选地，所述输出端电压反馈单元包括第二飞跨电容，所述第二飞跨电容和所述第八开关串联。

优选地，所述电荷泵单元包括两组开关，每组开关包括两个串联的开关，所述两组开关并联有飞跨电容，且每组开关一端连接输入时钟信号，另一端连接输出时钟信号。