CN104362848A - 电荷泵装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电荷泵装置及其控制方法，电荷泵装置包括：第一级电荷泵电路和第二级电荷泵电路；所述第一级电荷泵电路适于根据输入电压输出第一级电压，所述第一级电压的电压值Vout1＝m*Vin，Vin为所述第一级电荷泵电路的输入电压的电压值；所述第二级电荷泵电路适于根据所述第一级电压产生第二级第一电压和第二级第二电压，所述第二级第一电压的电压值Vout21＝(p+m)*Vin，所述第二级第二电压的电压值Vout22＝(q-m)*Vin，所述m、q和p为任意数。

Description

电荷泵装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电荷泵装置及其控制方法。

背景技术

随着手机，平板电脑等手持电子设备的需求日益增长，人们对其图像显示的要求也在不断提高，从传统的黑白屏已经发展到彩色视网膜屏等高清高分辨率显示。因此，这些显示需求及技术的发展，无疑对手持终端上采用的液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)及其驱动电路装置的设计提出了高性能低成本设计的挑战。

电荷泵作为液晶显示器驱动芯片的核心单元电路，能提供驱动显示面板所需要的正负倍压。

如图1所示，以产生+3倍和-2倍电压为例，现有电荷泵装置的正负电压都是采用两级电荷泵级联的方式，分别产生+3倍和-2倍电压。每一级电荷泵都需要一个飞电容，因此，总共需要的第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4这4个飞电容来实现。

对片外飞电容解决方案来讲，用户的使用成本较大，而对片上集成飞电容解决方案，由于电容往往占据很大的芯片面积，从而导致了芯片制造成本增加。因此，无论片上还是片外解决方案，现有的技术方案都会带来芯片成本的增加。

发明内容

本发明解决现有电荷泵装置的面积较大带来的成本较高、集成难度较高的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种电荷泵装置，包括：第一级电荷泵电路和第二级电荷泵电路；

所述第一级电荷泵电路适于根据输入电压输出第一级电压，所述第一级电压的电压值Vout1＝m*Vin，Vin为所述第一级电荷泵电路的输入电压的电压值；

所述第二级电荷泵电路适于根据所述第一级电压产生第二级第一电压和第二级第二电压，所述第二级第一电压的电压值Vout21＝(p+m)*Vin，所述第二级第二电压的电压值Vout22＝(q-m)*Vin，所述m、q和p为自然数或小数。

可选的，所述第一级电荷泵电路包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第一电容，所述第二级电荷泵电路包括：第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第九开关和第二电容；

所述第一开关的第一端连接第二开关的第一端和第一电容的第一端，所述第一开关的第二端适于输入第一电压，所述第一电压的电压值为(m-1)*Vin；

所述第二开关的第二端接地；

所述第一电容的第二端连接所述第三开关的第一端和第四开关的第一端；

所述第三开关的第二端适于输入所述第一级电荷泵电路的输入电压；

所述第四开关的第二端连接所述第二电容的第二端、第五开关的第一端和第六开关的第一端；

所述第五开关的第二端适于输出所述第二级第一电压；

所述第六开关的第二端适于输入第二电压，所述第二电压的电压值为q*Vin；

所述第二电容的第一端连接所述第七开关的第一端、第八开关的第一端和第九开关的第一端；

所述第七开关的第二端适于输入第三电压，所述第三电压的电压值为p*Vin；

所述第八开关的第二端接地；

所述第九开关的第二端适于输出所述第二级第二电压。

可选的，所述电荷泵装置还可以包括：控制单元；

所述控制单元适于输出第一控制信号至所述第二开关和第三开关的控制端，输出第二控制信号至所述第一开关、第四开关和第八开关的控制端，输出第三控制信号至所述第五开关和第七开关的控制端，输出第四控制信号至所述第六开关和第九开关的控制端；

所述第一控制信号在预定时间内具有第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲与所述第二脉冲相位相同且先于所述第二脉冲，所述第一脉冲和第二脉冲均适于使所述第二开关和第三开关处于闭合通路状态；

所述第二控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲和第四脉冲，所述第三脉冲与所述第一脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲与所述第二脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲和第四脉冲均适于使所述第一开关、第四开关和第八开关处于断开开路状态；

所述第三控制信号在所述预定时间内具有第五脉冲，所述第五脉冲与所述第四脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第五脉冲适于使所述第五开关和第七开关处于闭合通路状态；

所述第四控制信号在所述预定时间内具有第六脉冲，所述第六脉冲与所述第三脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第六脉冲适于使所述第六开关和第九开关处于闭合通路状态。

可选的，所述第一级电荷泵电路还包括：第十开关和第十一开关；

所述第十开关的第一端连接所述第一电容的第一端，所述第十开关的第二端接地；

所述第十一开关的第一端连接所述第一电容的第二端，所述第十一开关的第二端适于输入所述第一级电荷泵电路的输入电压。

可选的，所述电荷泵装置还可以包括：控制单元；

所述控制单元适于输出第五控制信号至所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关的控制端，输出第六控制信号至所述第一开关、第四开关和第八开关的控制端，输出第七控制信号至所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关的控制端；

所述第五控制信号在预定时间内具有第一脉冲，所述第一脉冲适于使所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关处于闭合通路状态；

所述第六控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲和第三脉冲，所述第二脉冲与所述第一脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲与所述第二脉冲相位相同且晚于所述第二脉冲，所述第二脉冲和第三脉冲均适于使所述第一开关、第四开关和第八开关处于断开开路状态；

所述第七控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲，所述第四脉冲与所述第三脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲适于使所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关处于闭合通路状态。

可选的，所述第一级电荷泵电路还包括：第十二开关和第十三开关，所述第二级电荷泵电路还包括：第十四开关；

所述第十二开关的第一端连接所述第一电容的第一端，所述第十二开关的第二端适于输入所述第一电压；

所述第十三开关的第一端连接所述第一电容的第二端，所述第十三开关的第二端连接所述第二电容的第二端；

所述第十四开关的第一端连接所述第二电容的第一端，所述第十四开关的第二端接地。

可选的，所述电荷泵装置还可以包括：控制单元；

所述控制单元适于输出第八控制信号至所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关的控制端，输出第九控制信号至所述第四开关、第八开关和第十二开关的控制端，输出第十控制信号至所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关的控制端，输出第十一控制信号至所述第一开关、第十三开关和第十四开关的控制端；

所述第八控制信号在预定时间内具有第一脉冲，所述第一脉冲适于使所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关处于闭合通路状态；

所述第九控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲，所述第二脉冲与所述第一脉冲相位相同且晚于所述第一脉冲，所述第二脉冲适于使所述第四开关、第八开关和第十二开关处于闭合通路状态；

所述第十控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲，所述第三脉冲与所述第二脉冲相位相同且晚于所述第二脉冲，所述第三脉冲适于使第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关处于闭合通路状态；

所述第十一控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲，所述第四脉冲与所述第三脉冲相位相同且晚于所述第三脉冲，所述第四脉冲适于使第一开关、第十三开关和第十四开关处于闭合通路状态。

本发明还提供一种上述电荷泵装置的控制方法，包括：

输出第一控制信号至所述第二开关和第三开关的控制端，所述第一控制信号在预定时间内具有第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲与所述第二脉冲相位相同且先于所述第二脉冲，所述第一脉冲和第二脉冲均适于使所述第二开关和第三开关处于闭合通路状态；

输出第二控制信号至所述第一开关、第四开关和第八开关的控制端，所述第二控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲和第四脉冲，所述第三脉冲与所述第一脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲与所述第二脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲和第四脉冲均适于使所述第一开关、第四开关和第八开关处于断开开路状态；

输出第三控制信号至所述第五开关和第七开关的控制端，所述第三控制信号在所述预定时间内具有第五脉冲，所述第五脉冲与所述第四脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第五脉冲适于使所述第五开关和第七开关处于闭合通路状态；

输出第四控制信号至所述第六开关和第九开关的控制端，所述第四控制信号在所述预定时间内具有第六脉冲，所述第六脉冲与所述第三脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第六脉冲适于使所述第六开关和第九开关处于闭合通路状态。

本发明还提供一种上述电荷泵装置的控制方法，包括：

输出第五控制信号至所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关的控制端，所述第五控制信号在预定时间内具有第一脉冲，所述第一脉冲适于使所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关处于闭合通路状态；

输出第六控制信号至所述第一开关、第四开关和第八开关的控制端，所述第六控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲和第三脉冲，所述第二脉冲与所述第一脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲与所述第二脉冲相位相同且晚于所述第二脉冲，所述第二脉冲和第三脉冲均适于使所述第一开关、第四开关和第八开关处于断开开路状态；

输出第七控制信号至所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关的控制端，所述第七控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲，所述第四脉冲与所述第三脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲适于使所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关处于闭合通路状态。

本发明还提供一种上述电荷泵装置的控制方法，包括：

输出第八控制信号至所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关的控制端，所述第八控制信号在预定时间内具有第一脉冲，所述第一脉冲适于使所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关处于闭合通路状态；

输出第九控制信号至所述第四开关、第八开关和第十二开关的控制端，所述第九控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲，所述第二脉冲与所述第一脉冲相位相同且晚于所述第一脉冲，所述第二脉冲适于使所述第四开关、第八开关和第十二开关处于闭合通路状态；

输出第十控制信号至所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关的控制端，所述第十控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲，所述第三脉冲与所述第二脉冲相位相同且晚于所述第二脉冲，所述第三脉冲适于使第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关处于闭合通路状态；

输出第十一控制信号至所述第一开关、第十三开关和第十四开关的控制端，所述第十一控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲，所述第四脉冲与所述第三脉冲相位相同且晚于所述第三脉冲，所述第四脉冲适于使第一开关、第十三开关和第十四开关处于闭合通路状态。

与现有技术相比，本发明的技术方案的电荷泵装置产生所述第二级第一电压和第二级第二电压共享了第一级电压，m、p、q可以为任意数，根据m、p、q的正负极性和它们之间的相对大小关系，可以用来同时产生任意倍数的电压。由于本发明的技术方案采用了共享结构，电容个数较现有技术可以减少一半，这使得所以电荷泵装置的结构面积减小，从而节省了成本。

附图说明

图1是现有电荷泵装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的电荷泵装置的一结构示意图；

图3是本发明实施例的电荷泵装置的另一结构示意图；

图4是图3所示电荷泵装置的控制信号波形图；

图5是本发明实施例的电荷泵装置的又一结构示意图；

图6是图5所示电荷泵装置的控制信号波形图；

图7是本发明实施例的电荷泵装置的又一结构示意图；

图8是图7所示电荷泵装置的控制信号波形图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图2所示，本发明实施例提供一种电荷泵装置，包括：第一级电荷泵电路1和第二级电荷泵电路2。

所述第一级电荷泵电路1适于根据输入电压VIN输出第一级电压VOUT1，所述第一级电压VOUT1的电压值Vout1＝m*Vin，Vin为所述第一级电荷泵电路1的输入电压VIN的电压值。所述第二级电荷泵电路2适于根据所述第一级电压VOUT1产生第二级第一电压VOUT21和第二级第二电压VOUT22，所述第二级第一电压的电压值Vout21＝(p+m)*Vin，所述第二级第二电压的电压值Vout22＝(q-m)*Vin，所述m、q和p为任意自然数或小数，即可以为正数、负数或0，也可以为小数或整数。

如图3所示，所述第一级电荷泵电路1包括：第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第一电容C11。所述第二级电荷泵电路2包括：第五开关K5、第六开关K6、第七开关K7、第八开关K8、第九开关K9和第二电容C21。

所述第一开关K1的第一端连接第二开关K2的第一端和第一电容C11的第一端A，所述第一开关K1的第二端适于输入第一电压V1，所述第一电压V1的电压值为(m-1)*Vin。

所述第二开关K2的第二端接地GND。所述第一电容C11的第二端B连接所述第三开关K3的第一端和第四开关K4的第一端。所述第三开关K3的第二端适于输入所述第一级电荷泵电路1的输入电压VIN。

所述第四开关K4的第二端连接所述第二电容C21的第二端C、第五开关K5的第一端和第六开关K6的第一端。所述第五开关K5的第二端适于输出所述第二级第一电压VOUT21。

所述第六开关K6的第二端适于输入第二电压V2，所述第二电压V2的电压值为q*Vin。所述第二电容C21的第一端D连接所述第七开关K7的第一端、第八开关K8的第一端和第九开关K9的第一端。

所述第七开关K7的第二端适于输入第三电压V3，所述第三电压V3的电压值为p*Vin。所述第八开关K8的第二端接地GND。所述第九开关K9的第二端适于输出所述第二级第二电压VOUT22。

对应图3所示的结构，所述电荷泵装置还可以包括控制各个开关的控制单元(图中未示)。所述控制单元适于输出第一控制信号至所述第二开关K2和第三开关K3的控制端，输出第二控制信号至所述第一开关K1、第四开关K4和第八开关K8的控制端，输出第三控制信号至所述第五开关K5和第七开关K7的控制端，输出第四控制信号至所述第六开关K6和第九开关K9的控制端。

如图4所述，所述第一控制信号在预定时间T内具有第一脉冲P1和第二脉冲P2，所述第一脉冲P1与所述第二脉冲P2相位相同且先于所述第二脉冲P2，所述第一脉冲P1和第二脉冲P2均适于使所述第二开关K2和第三开关K3处于闭合通路状态。所述闭合通路状态是指开关处于可以供电流通过的状态。本发明实施例均以高电平脉冲使开关处于闭合通路状态、低电平脉冲使开关处于断开开路状态为例继续说明，但是不应限制。

所述第二控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲P3和第四脉冲P4，所述第三脉冲P3与所述第一脉冲P1对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲P4与所述第二脉冲P2对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲P3和第四脉冲P4均适于使所述第一开关K1、第四开关K4和第八开关K8处于断开开路状态。所述断开开路状态是指开关处于不可供电流通过的状态。

本实施例所述的两个脉冲对应是指产生所述两个脉冲的时间上存在重合。假设，在t1时刻至t2时刻产生第一脉冲P1，在t3时刻至t4时刻产生第三脉冲P3，而t3＜t1＜t2＜t4，则t1时刻至t2时刻与t3时刻至t4时刻在时间上存在重合区域，所述重合区域为t1时刻至t2时刻。本实施例所述的两个对应脉冲无交叠是指两个脉冲的上升沿和下降沿均不在同一时间发生。假设，第三脉冲P3与第一脉冲P1对应，第一脉冲P1的上升沿发生在t1时刻，第一脉冲P1的下降沿发生在t2时刻，第三脉冲P3的下降沿发生在t3时刻，第三脉冲P3的上升沿发生在t4时刻，而t1≠t3≠t4，t2≠t4≠t1。

所述第三控制信号在所述预定时间内具有第五脉冲P5，所述第五脉冲P5与所述第四脉冲P4对应、相位相反且无交叠，所述第五脉冲P5适于使所述第五开关K5和第七开关K7处于闭合通路状态。

所述第四控制信号在所述预定时间内具有第六脉冲P6，所述第六脉冲P6与所述第三脉冲P3对应、相位相反且无交叠，所述第六脉冲P6适于使所述第六开关K6和第九开关K9处于闭合通路状态。

所述控制单元可以以预定时间T为周期产生周期性的控制信号。下面以m＝2，p＝1，q＝0为例来进一步解释电荷泵装置的工作过程。假设第一脉冲P1与第六脉冲P6的上升沿和下降沿均在同一时间发生，第二脉冲P2和第五脉冲P5的上升沿和下降沿均在同一时间发生，在实际应用中，也可以不在同一时间发生。

表1

T1期间：第一脉冲P1的上升沿至第一脉冲P1的下降沿之间；

T2期间：第三脉冲P3的上升沿至第四脉冲P4的下降沿之间；

T3期间：第二脉冲P2的上升沿至第二脉冲P2的下降沿之间；

T4期间：第四脉冲P4的上升沿至预定时间的结束时间之间。

请参考表1，在T1期间，第二开关K2、第三开关K3、第六开关K6和第九开关K9均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压与地GND的电压值相同，B点电压的电压值为Vin，C点电压与地GND的电压值相同，D点电压的电压值为-2Vin。

在T2期间，第一开关K1、第四开关K4、第八开关K8均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压的电压值为Vin，B点电压的电压值为2Vin，C点电压的电压值为2Vin，D点电压与地GND的电压值相同。

在T3期间，第二开关K2、第三开关K3、第五开关K5和第七开关K7均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压与地GND的电压值相同，B点电压的电压值为Vin，C点电压的电压值为3Vin，D点电压的电压值为Vin。

在T4期间，第一开关K1、第四开关K4、第八开关K8均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压的电压值为Vin，B点电压的电压值为2Vin，C点电压的电压值为2Vin，D点电压与地GND的电压值相同。

采用图2的结构，当m＝2，p＝1，q＝0时，经过上述过程可以产生第一级电压的电压值Vout1＝2Vin，第二级第一电压的电压值Vout2＝3Vin，第二级第二电压的电压值Vout3＝-2Vin。

如图5所示，所述第一级电荷泵电路1还可以包括：第十开关K10和第十一开关K11。

所述第十开关K10的第一端连接所述第一电容C11的第二端A，所述第十开关K10的第二端接地GND。所述第十一开关K11的第一端连接所述第一电容C11的第二端B，所述第十一开关K11的第二端适于输入所述第一级电荷泵电路1的输入电压VIN。

对应图5所示的结构，所述电荷泵装置还可以包括控制各个开关的控制单元(图中未示)。所述控制单元适于输出第五控制信号至所述第三开关K3、第六开关K6、第九开关K9和第十开关K10的控制端，输出第六控制信号至所述第一开关K1、第四开关K4和第八开关K8的控制端，输出第七控制信号至所述第二开关K2、第五开关K5、第七开关K7和第十一开关K11的控制端。

如图6所示，所述第五控制信号在预定时间内具有第一脉冲P1，所述第一脉冲P1适于使所述第三开关K3、第六开关K6、第九开关K9和第十开关K10处于闭合通路状态。

所述第六控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲P2和第三脉冲P3，所述第二脉冲P2与所述第一脉冲P1对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲P3与所述第二脉冲P2相位相同且晚于所述第二脉冲P2，所述第二脉冲P2和第三脉冲P3均适于使所述第一开关K1、第四开关K4和第八开关K8处于断开开路状态。

所述第七控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲P4，所述第四脉冲P4与所述第三脉冲P3对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲P4适于使所述第二开关K2、第五开关K5、第七开关K7和第十一开关K11处于闭合通路状态。

继续以m＝2，p＝1，q＝0为例来进一步解释电荷泵装置的工作过程。

表2

图5和图6	A点电压	B点电压	C点电压	D点电压
					T5期间	GND	Vin	GND	-2Vin
T6期间	Vin	2Vin	2Vin	GND
					T7期间	GND	Vin	3Vin	Vin
T8期间	Vin	2Vin	2Vin	GND

T5期间：第一脉冲P1的上升沿至第一脉冲P1的下降沿之间；

T6期间：第二脉冲P2的上升沿至第三脉冲P3的下降沿之间；

T7期间：第四脉冲P4的上升沿至第四脉冲P4的下降沿之间；

T8期间：第三脉冲P3的上升沿至预定时间的结束时间之间。

请参考表2，在T5期间，第三开关K3、第六开关K6、第九开关K9和第十开关K10均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压与地GND的电压值相同，B点电压的电压值为Vin，C点电压与地GND的电压值相同，D点电压的电压值为-2Vin。

在T6期间，第一开关K1、第四开关K4、第八开关K8均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压的电压值为Vin，B点电压的电压值为2Vin，C点电压的电压值为2Vin，D点电压与地GND的电压值相同。

在T7期间，第二开关K2、第五开关K5、第七开关K7和第十一开关K11均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压与地GND的电压值相同，B点电压的电压值为Vin，C点电压的电压值为3Vin，D点电压的电压值为Vin。

在T8期间，第一开关K1、第四开关K4、第八开关K8均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压的电压值为Vin，B点电压的电压值为2Vin，C点电压的电压值为2Vin，D点电压与地GND的电压值相同。

采用图5的结构，当m＝2，p＝1，q＝0时，经过上述过程可以产生第一级电压的电压值Vout1＝2Vin，第二级第一电压的电压值Vout2＝3Vin，第二级第二电压的电压值Vout3＝-2Vin。

如图7所示，所述第一级电荷泵电路1还可以包括：第十二开关K12和第十三开关K13，所述第二级电荷泵电路2还可以包括：第十四开关K14。

所述第十二开关K12的第一端连接所述第一电容C11的第二端A，所述第十二开关K12的第二端适于输入所述第一电压V1。所述第十三开关K13的第一端连接所述第一电容C11的第二端B，所述第十三开关K13的第二端连接所述第二电容C21的第二端C。所述第十四开关K14的第一端连接所述第二电容C21的第一端D，所述第十四开关K14的第二端接地GND。

对应图7所示的结构，所述电荷泵装置还可以包括控制各个开关的控制单元(图中未示)。所述控制单元适于输出第八控制信号至所述第三开关K3、第六开关K6、第九开关K9和第十开关K10的控制端，输出第九控制信号至所述第四开关K4、第八开关K8和第十二开关K12的控制端，输出第十控制信号至所述第二开关K2、第五开关K5、第七开关K7和第十一开关K11的控制端，输出第十一控制信号至所述第一开关K1、第十三开关K13和第十四开关K14的控制端。

如图8所示，所述第八控制信号在预定时间内具有第一脉冲P1，所述第一脉冲P1适于使所述第三开关K3、第六开关K6、第九开关K9和第十开关K10处于闭合通路状态。

所述第九控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲P2，所述第二脉冲P2与所述第一脉冲P1相位相同且晚于所述第一脉冲P1，所述第二脉冲P2适于使所述第四开关K4、第八开关K8和第十二开关K12处于闭合通路状态；

所述第十控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲P3，所述第三脉冲P3与所述第二脉冲P2相位相同且晚于所述第二脉冲P2，所述第三脉冲P3适于使所述第二开关K2、第五开关K5、第七开关K7和第十一开关K11处于闭合通路状态。

所述第十一控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲P4，所述第四脉冲P4与所述第三脉冲P3相位相同且晚于所述第三脉冲P3，所述第四脉冲P4适于使所述第一开关K1、第十三开关K13和第十四开关K14处于闭合通路状态。

继续以m＝2，p＝1，q＝0为例来进一步解释电荷泵装置的工作过程。

表3

T9期间：第一脉冲P1的上升沿至第一脉冲P1的下降沿之间；

T10期间：第二脉冲P2的上升沿至第二脉冲P2的下降沿之间；

T11期间：第三脉冲P3的上升沿至第三脉冲P3的下降沿之间；

T12期间：第四脉冲P4的上升沿至第四脉冲P4的下降沿之间。

请参考表3，在T9期间，第三开关K3、第六开关K6、第九开关K9和第十开关K10均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压与地GND的电压值相同，B点电压的电压值为Vin，C点电压与地GND的电压值相同，D点电压的电压值为-2Vin。

在T10期间，第四开关K4、第八开关K8和第十二开关K12均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压的电压值为Vin，B点电压的电压值为2Vin，C点电压的电压值为2Vin，D点电压与地GND的电压值相同。

在T11期间，第二开关K2、第五开关K5、第七开关K7和第十一开关K11均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压与地GND的电压值相同，B点电压的电压值为Vin，C点电压的电压值为3Vin，D点电压的电压值为Vin。

在T12期间，第一开关K1、第十三开关K13和第十四开关K14均处于闭合导通状态，其他开关均处于断开开路状态。所以，A点电压的电压值为Vin，B点电压的电压值为2Vin，C点电压的电压值为2Vin，D点电压与地GND的电压值相同。

当m＝2，p＝1，q＝0时，经过上述过程可以产生第一级电压的电压值Vout1＝2Vin，第二级第一电压的电压值Vout2＝3Vin，第二级第二电压的电压值Vout3＝-2Vin。

采用图7的结构，当m＝2，p＝1，q＝0时，经过上述过程可以也可以产生第一级电压的电压值Vout1＝2Vin，第二级第一电压的电压值Vout2＝3Vin，第二级第二电压的电压值Vout3＝-2Vin。

此外，在实际应用中，还可以将图3、图5和图7所示的电荷泵装置级联以便产生更多类型的电压。

对应图3所示的电荷泵装置，本发明实施例还提供一种电荷泵装置的控制方法，包括：

输出第一控制信号至所述第二开关K2和第三开关K3的控制端，所述第一控制信号在预定时间内具有第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲与所述第二脉冲相位相同且先于所述第二脉冲，所述第一脉冲和第二脉冲均适于使所述第二开关K2和第三开关K3处于闭合通路状态；

输出第二控制信号至所述第一开关K1、第四开关K4和第八开关K8的控制端，所述第二控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲和第四脉冲，所述第三脉冲与所述第一脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲与所述第二脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲和第四脉冲均适于使所述第一开关K1、第四开关K4和第八开关K8处于断开开路状态；

输出第三控制信号至所述第五开关K5和第七开关K7的控制端，所述第三控制信号在所述预定时间内具有第五脉冲，所述第五脉冲与所述第四脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第五脉冲适于使所述第五开关K5和第七开关K7处于闭合通路状态；

输出第四控制信号至所述第六开关K6和第九开关K9的控制端，所述第四控制信号在所述预定时间内具有第六脉冲，所述第六脉冲与所述第三脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第六脉冲适于使所述第六开关K6和第九开关K9处于闭合通路状态。

对应图5所示的电荷泵装置，本发明实施例还提供一种电荷泵装置的控制方法，包括：

输出第五控制信号至所述第三开关K3、第六开关K6、第九开关K9和第十开关K10的控制端，所述第五控制信号在预定时间内具有第一脉冲，所述第一脉冲适于使所述第三开关K3、第六开关K6、第九开关K9和第十开关K10处于闭合通路状态；

输出第六控制信号至所述第一开关K1、第四开关K4和第八开关K8的控制端，所述第六控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲和第三脉冲，所述第二脉冲与所述第一脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲与所述第二脉冲相位相同且晚于所述第二脉冲，所述第二脉冲和第三脉冲均适于使所述第一开关K1、第四开关K4和第八开关K8处于断开开路状态；

输出第七控制信号至所述第二开关K2、第五开关K5、第七开关K7和第十一开关K11的控制端，所述第七控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲，所述第四脉冲与所述第三脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲适于使所述第二开关K2、第五开关K5、第七开关K7和第十一开关K11处于闭合通路状态。

对应图7所示的电荷泵装置，本发明实施例还提供一种电荷泵装置的控制方法，包括：

输出第八控制信号至所述第三开关K3、第六开关K6、第九开关K9和第十开关K10的控制端，所述第八控制信号在预定时间内具有第一脉冲，所述第一脉冲适于使所述第三开关K3、第六开关K6、第九开关K9和第十开关K10处于闭合通路状态；

输出第九控制信号至所述第四开关K4、第八开关K8和第十二开关K12的控制端，所述第九控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲，所述第二脉冲与所述第一脉冲相位相同且晚于所述第一脉冲，所述第二脉冲适于使所述第四开关K4、第八开关K8和第十二开关K12处于闭合通路状态；

输出第十控制信号至所述第二开关K2、第五开关K5、第七开关K7和第十一开关K11的控制端，所述第十控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲，所述第三脉冲与所述第二脉冲相位相同且晚于所述第二脉冲，所述第三脉冲适于使第二开关K2、第五开关K5、第七开关K7和第十一开关K11处于闭合通路状态；

输出第十一控制信号至所述第一开关K1、第十三开关K13和第十四开关K14的控制端，所述第十一控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲，所述第四脉冲与所述第三脉冲相位相同且晚于所述第三脉冲，所述第四脉冲适于使第一开关K1、第十三开关K13和第十四开关K14处于闭合通路状态。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种电荷泵装置，其特征在于，包括：第一级电荷泵电路和第二级电荷泵电路；

所述第一级电荷泵电路适于根据输入电压输出第一级电压，所述第一级电压的电压值Vout1＝m*Vin，Vin为所述第一级电荷泵电路的输入电压的电压值；

所述第二级电荷泵电路适于根据所述第一级电压产生第二级第一电压和第二级第二电压，所述第二级第一电压的电压值Vout21＝(p+m)*Vin，所述第二级第二电压的电压值Vout22＝(q-m)*Vin，所述m、q和p为任意数。

2.如权利要求1所述的电荷泵装置，其特征在于，所述第一级电荷泵电路包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第一电容，所述第二级电荷泵电路包括：第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第九开关和第二电容；

所述第一开关的第一端连接第二开关的第一端和第一电容的第一端，所述第一开关的第二端适于输入第一电压，所述第一电压的电压值为(m-1)*Vin；

所述第二开关的第二端接地；

所述第一电容的第二端连接所述第三开关的第一端和第四开关的第一端；

所述第三开关的第二端适于输入所述第一级电荷泵电路的输入电压；

所述第四开关的第二端连接所述第二电容的第二端、第五开关的第一端和第六开关的第一端；

所述第五开关的第二端适于输出所述第二级第一电压；

所述第六开关的第二端适于输入第二电压，所述第二电压的电压值为q*Vin；

所述第二电容的第一端连接所述第七开关的第一端、第八开关的第一端和第九开关的第一端；

所述第七开关的第二端适于输入第三电压，所述第三电压的电压值为p*Vin；

所述第八开关的第二端接地；

所述第九开关的第二端适于输出所述第二级第二电压。

3.如权利要求2所述的电荷泵装置，其特征在于，还包括：控制单元；

所述控制单元适于输出第一控制信号至所述第二开关和第三开关的控制端，输出第二控制信号至所述第一开关、第四开关和第八开关的控制端，输出第三控制信号至所述第五开关和第七开关的控制端，输出第四控制信号至所述第六开关和第九开关的控制端；

所述第一控制信号在预定时间内具有第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲与所述第二脉冲相位相同且先于所述第二脉冲，所述第一脉冲和第二脉冲均适于使所述第二开关和第三开关处于闭合通路状态；

所述第二控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲和第四脉冲，所述第三脉冲与所述第一脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲与所述第二脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲和第四脉冲均适于使所述第一开关、第四开关和第八开关处于断开开路状态；

所述第三控制信号在所述预定时间内具有第五脉冲，所述第五脉冲与所述第四脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第五脉冲适于使所述第五开关和第七开关处于闭合通路状态；

所述第四控制信号在所述预定时间内具有第六脉冲，所述第六脉冲与所述第三脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第六脉冲适于使所述第六开关和第九开关处于闭合通路状态。

4.如权利要求2所述的电荷泵装置，其特征在于，所述第一级电荷泵电路还包括：第十开关和第十一开关；

所述第十开关的第一端连接所述第一电容的第一端，所述第十开关的第二端接地；

所述第十一开关的第一端连接所述第一电容的第二端，所述第十一开关的第二端适于输入所述第一级电荷泵电路的输入电压。

5.如权利要求4所述的电荷泵装置，其特征在于，还包括：控制单元；

所述控制单元适于输出第五控制信号至所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关的控制端，输出第六控制信号至所述第一开关、第四开关和第八开关的控制端，输出第七控制信号至所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关的控制端；

所述第五控制信号在预定时间内具有第一脉冲，所述第一脉冲适于使所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关处于闭合通路状态；

所述第六控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲和第三脉冲，所述第二脉冲与所述第一脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲与所述第二脉冲相位相同且晚于所述第二脉冲，所述第二脉冲和第三脉冲均适于使所述第一开关、第四开关和第八开关处于断开开路状态；

所述第七控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲，所述第四脉冲与所述第三脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲适于使所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关处于闭合通路状态。

6.如权利要求4所述的电荷泵装置，其特征在于，所述第一级电荷泵电路还包括：第十二开关和第十三开关，所述第二级电荷泵电路还包括：第十四开关；

所述第十二开关的第一端连接所述第一电容的第一端，所述第十二开关的第二端适于输入所述第一电压；

所述第十三开关的第一端连接所述第一电容的第二端，所述第十三开关的第二端连接所述第二电容的第二端；

所述第十四开关的第一端连接所述第二电容的第一端，所述第十四开关的第二端接地。

7.如权利要求6所述的电荷泵装置，其特征在于，还包括：控制单元；

所述控制单元适于输出第八控制信号至所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关的控制端，输出第九控制信号至所述第四开关、第八开关和第十二开关的控制端，输出第十控制信号至所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关的控制端，输出第十一控制信号至所述第一开关、第十三开关和第十四开关的控制端；

所述第八控制信号在预定时间内具有第一脉冲，所述第一脉冲适于使所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关处于闭合通路状态；

所述第九控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲，所述第二脉冲与所述第一脉冲相位相同且晚于所述第一脉冲，所述第二脉冲适于使所述第四开关、第八开关和第十二开关处于闭合通路状态；

所述第十控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲，所述第三脉冲与所述第二脉冲相位相同且晚于所述第二脉冲，所述第三脉冲适于使第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关处于闭合通路状态；

所述第十一控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲，所述第四脉冲与所述第三脉冲相位相同且晚于所述第三脉冲，所述第四脉冲适于使第一开关、第十三开关和第十四开关处于闭合通路状态。

8.一种权利要求2所述电荷泵装置的控制方法，其特征在于，包括：

输出第一控制信号至所述第二开关和第三开关的控制端，所述第一控制信号在预定时间内具有第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲与所述第二脉冲相位相同且先于所述第二脉冲，所述第一脉冲和第二脉冲均适于使所述第二开关和第三开关处于闭合通路状态；

输出第二控制信号至所述第一开关、第四开关和第八开关的控制端，所述第二控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲和第四脉冲，所述第三脉冲与所述第一脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲与所述第二脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲和第四脉冲均适于使所述第一开关、第四开关和第八开关处于断开开路状态；

输出第三控制信号至所述第五开关和第七开关的控制端，所述第三控制信号在所述预定时间内具有第五脉冲，所述第五脉冲与所述第四脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第五脉冲适于使所述第五开关和第七开关处于闭合通路状态；

输出第四控制信号至所述第六开关和第九开关的控制端，所述第四控制信号在所述预定时间内具有第六脉冲，所述第六脉冲与所述第三脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第六脉冲适于使所述第六开关和第九开关处于闭合通路状态。

9.一种权利要求4所述电荷泵装置的控制方法，其特征在于，包括：

输出第五控制信号至所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关的控制端，所述第五控制信号在预定时间内具有第一脉冲，所述第一脉冲适于使所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关处于闭合通路状态；

输出第六控制信号至所述第一开关、第四开关和第八开关的控制端，所述第六控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲和第三脉冲，所述第二脉冲与所述第一脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第三脉冲与所述第二脉冲相位相同且晚于所述第二脉冲，所述第二脉冲和第三脉冲均适于使所述第一开关、第四开关和第八开关处于断开开路状态；

输出第七控制信号至所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关的控制端，所述第七控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲，所述第四脉冲与所述第三脉冲对应、相位相反且无交叠，所述第四脉冲适于使所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关处于闭合通路状态。

10.一种权利要求6所述电荷泵装置的控制方法，其特征在于，包括：

输出第八控制信号至所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关的控制端，所述第八控制信号在预定时间内具有第一脉冲，所述第一脉冲适于使所述第三开关、第六开关、第九开关和第十开关处于闭合通路状态；

输出第九控制信号至所述第四开关、第八开关和第十二开关的控制端，所述第九控制信号在所述预定时间内具有第二脉冲，所述第二脉冲与所述第一脉冲相位相同且晚于所述第一脉冲，所述第二脉冲适于使所述第四开关、第八开关和第十二开关处于闭合通路状态；

输出第十控制信号至所述第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关的控制端，所述第十控制信号在所述预定时间内具有第三脉冲，所述第三脉冲与所述第二脉冲相位相同且晚于所述第二脉冲，所述第三脉冲适于使第二开关、第五开关、第七开关和第十一开关处于闭合通路状态；

输出第十一控制信号至所述第一开关、第十三开关和第十四开关的控制端，所述第十一控制信号在所述预定时间内具有第四脉冲，所述第四脉冲与所述第三脉冲相位相同且晚于所述第三脉冲，所述第四脉冲适于使第一开关、第十三开关和第十四开关处于闭合通路状态。