CN113965075B

CN113965075B - 电荷泵电路系统

Info

Publication number: CN113965075B
Application number: CN202111247464.9A
Authority: CN
Inventors: 高鹏; 柯毅
Original assignee: Wuhan Silicon Integrated Co Ltd
Current assignee: Wuhan Silicon Integrated Co Ltd
Priority date: 2021-10-26
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2022-11-11
Anticipated expiration: 2041-10-26
Also published as: CN113965075A

Abstract

本发明涉及一种电荷泵电路系统及电子设备。根据一实施例，电荷泵电路系统可包括：电荷泵，其具有输入端和输出端，配置为接收时钟信号并基于所述时钟信号对输入端处的输入电压进行升压操作而在输出端生成输出电压；时钟电路，其配置为接收控制信号并基于所述控制信号对所述电荷泵提供所述时钟信号；以及控制电路，其配置为基于所述输出电压生成所述控制信号，其中，当所述输出电压高于第一阈值电压时，所述控制信号控制所述时钟电路停止对所述电荷泵提供时钟信号，并且其中，所述第一阈值电压小于所述电荷泵针对所述输入电压而产生的最大输出电压。本发明能够降低电荷泵的开关损耗，从而延长电子设备的待机时间。

Description

电荷泵电路系统

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别涉及一种电荷泵电路系统及具有该电路系统的电子设备。

背景技术

电荷泵是利用电容作为储能元件的DC/DC转换器。由于转换效率高、不存在电磁干扰问题等优点而广泛使用在各种应用终端，例如音频放大器、存储器以及各种便携式应用产品中。

电荷泵一般可分为稳压输出型和非稳压输出型。稳压输出型电荷泵电路一般采用闭环控制结构，例如通过在芯片内部设置分压电阻对电荷泵电路的输出电压进行采样得到分压电压，将该采样电压值与预设的标准电压值进行比较，并根据比较结果进行控制操作使得分压电压与标准电压匹配，从而稳定输出电压到设定值。但由于闭环电荷泵中存在反馈环路，设计时需要考虑电荷泵环路的稳定性问题，故闭环电荷泵的功耗及集成芯片的面积都较大，另外，由于输出电压固定，闭环电荷泵的电源转换效率和驱动能力较低，因此其并不能完全适应于消费电子应用领域。

开环电荷泵由于可以设计使导通阻抗最小，且不需要环路控制，因此具有很高的驱动能力，可以较好地应用于消费电子领域，但更大的驱动能力要求电荷泵的工作频率向着MHz范围增大，使得电荷泵电路的开关损耗也进一步增加，这不利地缩短了驱动的电子设备的待机时间。

因此，现有技术中的电荷泵电路面临着待机功耗较大的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供一种开环电荷泵电路结构，其能够降低电荷泵电路中的静态功耗，同时不影响在大功率下的工作效率。

本发明的一个方面提供了一种电荷泵电路系统，该电路系统包括：电荷泵，其具有输入端和输出端，配置为接收时钟信号并基于所述时钟信号对输入端处的输入电压进行升压操作而在输出端生成输出电压；时钟电路，其配置为接收控制信号并基于所述控制信号对所述电荷泵提供所述时钟信号；以及控制电路，其配置为基于所述输出电压生成所述控制信号，其中，当所述输出电压高于第一阈值电压时，所述控制信号控制所述时钟电路停止对所述电荷泵提供时钟信号，并且其中，所述第一阈值电压小于所述电荷泵针对所述输入电压而产生的最大输出电压。

在一些实施例中，电路系统还可包括：阈值电压设置电路，其配置为接收所述输入电压并输出所述第一阈值电压或者所述第一阈值电压的分压。

在一些实施例中，所述控制电路具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端接收所述电荷泵的输出端的监测电压，所述第二输入端接收第二阈值电压，所述控制电路配置为基于所述监测电压和第二阈值电压的比较来生成所述控制信号，并且其中，所述输出电压为所述监测电压的N倍，所述第一阈值电压为所述第二阈值电压的N倍，N大于等于1。

在一些实施例中，所述阈值电压设置电路包括两个分压电路和耦接在所述两个分压电路之间的运算放大器。

在一些实施例中，所述阈值电压设置电路配置为利用接收的所述输入电压在预先配置的查找表中进行查询，以获得所述第一阈值电压。

在一些实施例中，所述阈值电压设置电路配置为利用接收的所述输入电压计算确定存储地址，并基于所述存储地址获得所述第一阈值电压。

在一些实施例中，所述阈值电压设置电路包括多路选择器，其配置为基于所述存储地址而将所述第一阈值电压提供至所述控制电路。

在一些实施例中，所述阈值电压设置电路配置为所述电荷泵针对所述输入电压而产生的最大输出电压与所述第一阈值电压的差值与所述输入电压的成比例关系。

在一些实施例中，所述阈值电压设置电路配置为所述第一阈值电压随着所述输入电压的增大而以阶梯式增加。

在一些实施例中，所述时钟电路为振荡器电路。

在一些实施例中，所述电荷泵的最大输出电压为所述输入电压的整数倍。

本发明的另一方面提供一种音频功率放大器，其包括以上描述的电荷泵电路系统。

通过根据本发明提供的示例的电荷泵电路系统，电荷泵被控制为使其输出电压小于其在稳态输出状态下的最大输出电压，可以降低电荷泵的静态开关损耗(switchingpower loss)，从而延长电子设备的待机时间，进一步通过控制电荷泵输出电压与其最大输出电压之间的偏差值可以提升电路的整体效率。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出根据本发明一实施例的电荷泵电路系统的示意性结构框图；

图2是根据本发明一实施例的电荷泵的示意图；

图3A是根据本发明一实施例的电荷泵的操作的第一示意图；

图3B是根据本发明一实施例的电荷泵的操作的第二示意图；

图4是根据本发明一实施例的电荷泵电路系统的示意性结构框图；

图5是根据本发明一实施例的电荷泵电路系统的示意性结构框图；

图6是根据本发明一实施例的阈值电压设置电路的电路结构示意图；

图7是根据本发明另一实施例的电荷泵电路系统的示意性结构框图；

图8是根据本发明另一实施例的阈值电压设置电路的电路结构示意图；

图9是根据本发明一实施例的电荷泵电路系统的整体效率与输出功率的关系图。

具体实施方式

下面将参考附图详细地描述本发明的一些示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部实施例。应理解，本发明不应被限制到这些示例实施例的特定细节。而是，可以在没有这些特定细节或者采用其他替代方式的情况下，实施本发明的实施例，而不会偏离权利要求定义的本发明的思想和原理。

参考图1，其示出了根据本发明一实施例的开环电荷泵电路系统的示意性结构框图，该电荷泵电路系统100包括：电荷泵110、时钟电路120以及控制电路130。电荷泵电路系统可为外部负载电路提供输出电压，示意性地，如图1所示，负载电路可包括输出电容和输出负载，其中输出电容的一端接地，另一端耦接到电荷泵110的输出端，输出负载的一端接地，另一端耦接到电荷泵110的输出端。尽管为了附图的清楚性而未在图1中示出，电路系统100通常包括附加的引脚和电路，例如为时钟电路120提供电压的供电电路。

电荷泵电路110是一种直流-直流转换电路，其具有输入端，例如耦接到电池电压以接收输入电压V_IN，电荷泵110同时可接收时钟信号以通过例如其内部的开关电路和一个或多个电容器对输入电压进行升压操作而在输出端生成输出电压V_OUT，输出端可耦接到外部负载以对其进行供电。

时钟电路120耦接到电荷泵电路110，其可对电荷泵110提供时钟信号，以控制电荷泵中的开关电路的闭合或断开，进而对电容器进行充电或放电操作，产生输出电压V_OUT。如图1所示，时钟电路120接收控制信号并基于该控制信号控制是否对电荷泵110提供时钟信号。例如，在接收的控制信号为高电平时，时钟电路120将对电荷泵110提供所需要的开关时钟信号，而在控制信号为低电平时，时钟电路120停止对电荷泵110输出时钟信号。

控制电路130连接到电荷泵的输出端并基于输出电压V_OUT生成控制信号，其中，当输出电压V_OUT高于第一阈值电压V_REF时，例如控制电路可输出低电平信号，该控制信号将控制时钟电路120停止对电荷泵110提供时钟信号，并且其中，第一阈值电压V_REF被设置为小于电荷泵110针对输入电压V_IN而产生的最大输出电压V_OUTmax。例如，控制电路130可设置为比较器，其具有两个输入端并分别接收输出电压V_OUT和阈值电压V_REF的输入，比较器输出的比较结果可用于控制时钟电路120输出时钟信号脉冲，以驱动电荷泵110。

现有技术中，开环电荷泵中的过压保护电路一般为在电荷泵的稳态输出状态下进行监控，即在负载电路或芯片的耐压值范围内电荷泵的输出电压将为针对输入电压的最大输出电压(例如为输入电压的1.5倍或2倍)，而在本发明的实施例中，对于任何输入电压(例如0.5-10V)，即使电荷泵的稳态输出电压小于过压保护的阈值时，也对其进行控制使得电荷泵在稳态输出之前，对其输出电压进行监测使得输出电压小于等于其针对输入电压而产生的最大输出电压，即V_OUT≦V_REF＝V_OUTmax–ΔV，其中ΔV为第一阈值电压与最大输出电压的差值，由于电荷泵的最大输出电压V_OUTmax一般与输入电压正相关，上述公式也可表示为V_OUT≦M*V_IN–ΔV，其中M可例如为大于1的整数。

在系统处于待机模式时，本发明通过将输出电压设置在小于针对输入电压的最大输出电压的档位，当输出电压超过预定阈值时，时钟电路将停止对电荷泵输出脉冲信号，电荷泵的开关电路停止升压操作，因此可降低系统的开关损耗，从而减小设备待机时的静态电流功耗。

图2示出了可应用在本发明的电荷泵的一个实施例的示意图，电荷泵包括升压发生器和开关控制器(未示出)，其可将电池电压VDD倍压至2*VDD。可以理解的是，尽管在实现2×升压的上下文中示出升压发生器，电荷泵可适于包括附加的升压发生器而根据需要实现1.5×、3×或其他倍数的升压操作。

如图2所示，升压发生器包括用于对飞跨电容器(CF)选择性地充电和放电从而产生正电压PVDD的开关(S1-S4)。开关可以以多种方式实现，包括但不限于场效应晶体管、双极晶体管、二极管和/或其他类型的开关。开关发生器处理由例如时钟电路120(例如，振荡器)提供的时钟信号相位(Φ1和Φ2)以产生用于关断或闭合两对开关组的开关控制，从而在与飞跨电容器(CF)充电和放电相关联的各个阶段中操作升压发生器。

如图3A所示，在第一相位(Φ1)阶段，开关S1、S3闭合，开关S2、S4断开，此时飞跨电容器(CF)的一节点CP连接至电池电压V_IN(VDD)，另一节点CN接地，因此该阶段电池电压将对飞跨电容器进行充电；同时，如图3B所示，在第二相位(Φ2)阶段，开关S1、S3断开，开关S2、S4闭合，节点CN处电势升压至VDD，相应地，输出端处的电压V_OUT(PVDD)也将进行升压。

根据本发明的实施例，电荷泵输出端处的输出电压将被监测以控制该输出电压将小于电荷泵针对输入电压VDD而产生的最大输出电压2*VDD，例如当检测到输出电压超过预设定阈值时，可控制时钟电路停止对所述电荷泵提供脉冲时钟信号，从而电荷泵电路将停止升压。该设定的阈值电压V_REF可以表示为V_REF＝2*VDD–ΔV，即阈值电压与输入电压相关联，例如两者正相关，其中ΔV为设定阈值与电荷泵最大输出电压的偏差，该偏差ΔV可设置为固定值，或者优选地，该偏差ΔV可根据输入电压的值而相应调整设置，这将在下面进行具体描述。

当电荷泵处于待机模式时，如果电荷泵输出电压超过阈值电压，时钟电路不再为电荷泵提供时钟信号，控制电荷泵的开关例如使其锁定处于充电相位，停止向负载供电，如此可防止电荷泵在重新进入升压操作时出现输出抖动，并减小峰值电流。存储在输出电容器C_OUT上的电荷将不断放电而提供负载电流，当输出端的电压降低至阈值电压以下时，时钟电路将重新对电荷泵提供时钟信号，电荷泵才会进入激活模式并进行升压操作。相比于现有技术中在待机模式时电荷泵中的开关频繁闭合/关断而产生的较大的静态功耗，本发明通过将阈值电压设置为小于电荷泵的最大输出电压，可以有效地减小待机模式下的开关损耗，从而延长了电子设备的待机时间。

以上结合图2-3所示的电荷泵的特定示例描述了本发明的工作原理，但可以理解的是，本发明不限于此，电荷泵可以采用任何可实现升压功能的电路结构，例如Dickson电荷泵。

图4示出了根据本发明一实施例的电荷泵电路系统的示意性结构框图，其包括电荷泵110、时钟电路120、控制电路130，这些器件或电路的布置和功能与图1所示的电路相同，此处不再赘述。

如图4所示，电路系统还包括有阈值电压设置电路140，其具有输入端和输出端，阈值电压设置电路140的输入端耦接至电荷泵110的输入端以接收输入电压V_IN，同时，阈值电压设置电路140的输出可配置为与输入电压V_IN相关联，即其跟随V_IN的变化而进行相应调整，例如，阈值电压设置电路140的输出端可配置为输出前述的阈值电压(M*V_IN–ΔV)或者该阈值电压的分压(M*V_IN–ΔV)/N，其中N>1，并将该阈值电压或者阈值电压的特定分压提供给控制电路130。通过设置阈值电压设置电路140，其输入端直接耦接到电荷泵的输入端以检测电荷泵的输入电压V_IN，其输出端可直接输出用于比较的电压(M*V_IN–ΔV)或(M*V_IN–ΔV)/N，本发明的实施例可以实现根据输入电压而调整阈值电压，从而便于控制电路130进行比较判断并控制时钟电路120是否输出时钟信号。

发明人发现，电荷泵110针对输入电压V_IN而产生的最大输出电压与前述阈值电压的差值ΔV在一设定区间时，才能有效地减小电子设备的开关损耗。该设定电压可与输入电压相关联，例如，ΔV可设置在2V以下，如果ΔV超过设定区间，将不能实现减小开关损耗的效果，反而可能不利地影响系统的工作效率。

在一实施例中，阈值电压设置电路140可配置为电荷泵110针对输入电压V_IN而产生的最大输出电压与前述阈值电压的差值ΔV为固定值，例如为0.2V-2V，优选0.25-0.5V的范围。

在一实施例中，阈值电压设置电路140可配置为电荷泵110针对输入电压V_IN而产生的最大输出电压与前述阈值电压的差值ΔV与输入电压V_IN的成比例关系，可选地，计算的差值ΔV也在0.2-2V的范围，从而可便于阈值电压设置电路140的电路实现。

在其他实施例中，阈值电压设置电路140可配置为电荷泵110针对输入电压V_IN而产生的最大输出电压与所述阈值电压的差值ΔV与所述输入电压负相关，例如随着输入电压的增大V_IN而减小。通过将阈值电压与最大输出电压的差值ΔV根据输入电压而选择为合适值，可使得系统在空载和小功率下的开关损耗降低，同时可保证系统在大功率下的效率不受影响。

图5示出了根据本发明一实施的电荷泵电路系统的示意性结构框图，其中控制电路130可例如实施为模拟比较器，其具有第一输入端(-)和第二输入端(+)，第一输入端(-)可接收电荷泵的输出端的监测电压Vdet，第二输入端(+)可接收阈值电压设置电路140输出的阈值电压Vref，控制电路130的输出端则连接至时钟电路120，从而控制电路130可根据监测电压Vdet和阈值电压Vref的比较来生成控制信号并输出至时钟电路。

如图5所示，在一实施方式中，监测电压Vdet为输出电压V_OUT的分压电压，通过设置由第一电阻R1和第二电阻R2组成的分压电路对输出电压V_OUT进行分压，使得输出电压V_OUT为监测电压Vdet的N倍，即Vdet＝V_OUT*R2/(R1+R2)＝V_OUT/N，其中N大于1，类似地，可将阈值电压设置电路140实施为对前述阈值电压(M*V_IN–ΔV)进行分压的分压电路，使得其输出的阈值电压Vref＝(M*V_IN–ΔV)/N。优选地，可通过电路设置使得M<N，如此方便分压电路的电路实现，例如在电荷泵采用图2所示的倍压电路(即M＝2)的情况下，可通过设置分压电阻使得N为4、5、6等整数。

当控制电路130第一输入端(-)的监测电压Vdet小于第二输入端(+)处的阈值电压Vref时，其输出高电平信号，时钟电路根据该信号对电荷泵继续输出时钟信号而使得电荷泵进行升压操作，而当监测电压Vdet大于阈值电压Vref时，控制电路130输出低电平信号，时钟电路根据该信号停止输出时钟信号而使得电荷泵停止升压，并稳定输出电压V_OUT。

图6示出了根据本发明一实施例的阈值电压设置电路140的电路结构示意图。如图6所示，阈值电压设置电路包括两个分压电路和耦接在两个分压电路之间的运算放大器。具体而言，阈值电压设置电路140可包括两个分压电路(第一分压电路、第二分压电路)、运算放大器Op和开关管Mp，所述开关管Mp例如为p沟道MOS，其栅极耦接于运算放大器Op的输出端，源极耦接于输入电压V_IN，漏极耦接于由电阻R3、R4、R5组成的第一分压电路，运算放大器Op的第一输入端(+)耦接到第二分压电路的电阻R6、R7之间，运算放大器Op的第二输入端(-)耦接到第一分压电路的电阻R4、R5之间，控制电路130的第二输入端(+)耦接到电阻R3、R4之间以接收阈值电压Vref。

在图6所述实施方式中，在运算放大器Op工作稳定后其正相输入端电压与反相输入端电压相等，即R4、R5之间的电压等于V_IN*R6/(R6+R7)，例如可通过设置电阻R6、R7使得上式中R6/(R6+R7)＝M/N，例如为2/5、2/6、2/7等；此时，可计算出Vref＝V_IN*M/N–V_IN*M/N*R4/(R4+R3)，例如可通过设置电阻R3、R4使得V_IN*M*R4/(R4+R3)＝ΔV，从而使得Vref相对于阈值电压(M*V_IN–ΔV)的分压比与监测电压Vdet相对于输出电压V_OUT的分压比相同。

图7示出了根据本发明另一实施例的电荷泵电路系统的示意性结构框图，其中控制电路130可例如实施为比较器，其具有第一输入端(-)和第二输入端(+)，第一输入端(-)可接收电荷泵的输出端的输出电压V_OUT或监测电压Vdet，第二输入端(+)可接收阈值电压设置电路140输出的阈值电压Vref，控制电路130的输出端则连接至时钟电路120，从而控制电路130可根据监测电压V_OUT和阈值电压Vref的比较来生成控制信号并输出至时钟电路。与图5所示出的实施例相比，本实施例中的阈值电压设置电路140可通过数字电路来实现，即输入信号V_IN经过模数转换器后作为阈值电压设置电路140的输入信号。

在一实施方式中，阈值电压设置电路140可实施为查找表模块，其可配置为利用接收的输入电压信号在预先配置的查找表中进行查询，以获得第一阈值电压。

例如，可以预先确定电荷泵的输入电压和对应的阈值电压，并且建立二者之间的对应关系，这种对应关系可以存储在例如查找表中。例如，阈值电压可存储在预定的寄存器地址中，并且建立输入电压与其对应的阈值电压的寄存器地址之间的映射关系，该映射关系以查找表的形式存储在存储器中。在系统运行时，阈值电压设置电路140可通过电压监测来实时监控电荷泵的输入电压V_IN，然后其可根据监测的输入电压值来检索查找表以确定其对应的阈值电压的寄存器地址，从而确定出该输入电压对应的阈值电压。

如果以较高精度对所有可能的输入电压和对应阈值进行存储的话，查找表将占用较大的存储空间。在一实施例中，可以根据设备的工作电压的范围确定输入电压的区间范围，并将该区间划分为若干子区间，每个子区间可对应于相同的阈值电压，相应地，阈值电压设置电路可配置为阈值电压随着输入电压的增大而以阶梯式增加，采用这种非连续地配置方式可减小查找表的存储空间。例如，阈值电压设置电路140可首先判断电荷泵的输入电压落入哪个子区间，然后在查找表中进行查询以获得对应的阈值电压。

在一实施例中，阈值电压设置电路140可利用接收的输入电压信号来计算确定出存储地址，并基于所述存储地址进行例如读取操作以获得所述第一阈值电压。例如，阈值电压设置电路140可包括计算单元，诸如中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)等具有数据处理能力的处理器进行操作，其通过接收监测到的输入电压计算出相应的阈值电压在寄存器等存储单元中的地址偏移，然后结合存储有阈值电压的存储空间的起始地址即可确定上述监测到的输入电压对应的存储地址。

可以理解的是，上述计算单元也可以采用独立的模块，在一实施例中，如图7所示，可设置处理单元150来对输入信号V_IN进行模数转换、计算等处理操作来获得地址等控制信号，阈值电压设置电路140通过该控制信号可确定出相应的阈值电压并提供至控制电路130。

以图2示出的倍压电荷泵为例，假设输入电压V_IN的范围为3-4.5V，阈值电压的设置精度为0.25V，可预先在寄存器等存储器中的连续存储空间中存储阈值电压，如下表所示：

针对监测的输入电压，阈值电压设置电路140或单独设置的处理单元150可根据预定计算方式，例如CP_L＝Floor(2*V_IN-6)/0.25)-1，来计算获得输入电压对应的档位，该档位与上表中的地址偏移栏的二进制数值相关联，因此可以根据计算的档位确定出相应的阈值电压的存储地址，然后，阈值电压设置电路140可基于该存储地址获取相应的阈值电压。例如，在监测到输入电压V_IN为3.6V的情况下，通过上述方法可确定出阈值电压为6.75V，即电荷泵针对输入电压而产生的最大输出电压(7.2V)与阈值电压的差值为0.45V。

在一实施例中，阈值电压设置电路140可包括多路选择器，其可配置为基于存储地址等控制信号而将所述第一阈值电压Vref提供至所述控制电路130。如图8所示，其示出了本发明一实施例的阈值电压设置电路的结构示意图。多路选择器MUX包括多个输入端、输出端和控制端，例如输入端可从上述寄存器中接收数据输入。多路选择器MUX可配置为根据接收的控制信号Vref_ctrl(例如，4字节地址)选择其中一个输入端作为有效输入端，从而将相应的阈值电压Vrefn(n＝0、1……15)提供到其输出端，从而输出相应的阈值电压Vref。

图9示出了根据本发明一实施例的在多种阈值电压配置下的电荷泵电路系统的整体效率与输出功率的关系图，其中电荷泵的效率通过输出功率和输入功率的比值来衡量。其中，电荷泵采用图2中的倍增电路结构，输入电压V_IN＝4.2V。如图9所示，通过设置电荷泵使其不在最大输出电压下进行输出，且将输出电压的阈值电压与最大输出电压的偏差值ΔV设置为合适的取值的情况下，例如在阈值电压设置为8V或7.75V时，与现有的以最大输出电压的方式相比，本发明实施例提供的电荷泵电路系统能显著降低小功率下的静态功耗，通过降低静态功耗，本发明能够提高电路系统的效率，取得了显著的效果。

本发明还提供了一种电子设备，该电子设备可以为包括功率放大器的播放设备、移动终端等，其包括以上所述的电荷泵电路系统，电路系统的输出端可例如配置为音频功率放大器(PA)的电源电压。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。如本文中通常使用的，词语“耦接”是指两个或更多个元件可直接连接或通过一个或多个中间元件连接。同样地，如本文中通常使用的，词语“连接”是指两个或多个元件可直接连接或通过一个或多个中间元件连接。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims

1.一种电荷泵电路系统，包括：

电荷泵，其具有输入端和输出端，配置为接收时钟信号并基于所述时钟信号对输入端处的输入电压进行升压操作而在输出端生成输出电压；

时钟电路，其配置为接收控制信号并基于所述控制信号对所述电荷泵提供所述时钟信号；以及

控制电路，其配置为基于所述输出电压生成所述控制信号，其中，当所述输出电压高于第一阈值电压时，所述控制信号控制所述时钟电路停止对所述电荷泵提供时钟信号，并且其中，所述第一阈值电压小于所述电荷泵针对所述输入电压而产生的最大输出电压，所述最大输出电压与所述第一阈值电压之间存在偏差值，所述偏差值设置为固定值或者根据所述输入电压的值进行设置。

2.根据权利要求1所述的电荷泵电路系统，还包括：

阈值电压设置电路，其配置为接收所述输入电压并输出所述第一阈值电压或者所述第一阈值电压的分压。

3.根据权利要求1所述的电荷泵电路系统，其中，所述控制电路具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端接收所述电荷泵的输出端的监测电压，所述第二输入端接收第二阈值电压，所述控制电路配置为基于所述监测电压和第二阈值电压的比较来生成所述控制信号，并且其中，所述输出电压为所述监测电压的N倍，所述第一阈值电压为所述第二阈值电压的N倍，N大于等于1。

4.如权利要求3所述的电荷泵电路系统，其中，所述阈值电压设置电路包括第一分压电路、第二分压电路和耦接在所述第一分压电路、第二分压电路之间的运算放大器，所述第一分压电路包括串联的第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第二分压电路包括串联的第四电阻和第五电阻，所述运算放大器的第一输入端耦接到所述第四电阻和第五电阻之间，所述运算放大器的第二输入端耦接到所述第二电阻和第三电阻之间，所述控制电路的第二输入端耦接到所述第一电阻和第二电阻之间。

5.根据权利要求2所述的电荷泵电路系统，其中，所述阈值电压设置电路配置为利用接收的所述输入电压在预先配置的查找表中进行查询，以获得所述第一阈值电压。

6.根据权利要求2所述的电荷泵电路系统，其中，所述阈值电压设置电路配置为利用接收的所述输入电压计算确定存储地址，并基于所述存储地址获得所述第一阈值电压。

7.如权利要求6所述的电荷泵电路系统，其中，所述阈值电压设置电路包括多路选择器，其配置为基于所述存储地址而将所述第一阈值电压提供至所述控制电路。

8.根据权利要求2所述的电荷泵电路系统，其中，所述阈值电压设置电路配置为所述电荷泵针对所述输入电压而产生的最大输出电压与所述第一阈值电压的差值与所述输入电压成比例关系。

9.根据权利要求2所述的电荷泵电路系统，其中，所述阈值电压设置电路配置为所述第一阈值电压随着所述输入电压的增大而以阶梯式增加。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电荷泵电路系统，其中，所述时钟电路为振荡器电路。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的电荷泵电路系统，其中，所述电荷泵的最大输出电压为所述输入电压的整数倍。

12.一种音频功率放大器，其包括权利要求1至11中任一项所述的电荷泵电路系统。