CN115800729A - 电荷泵、芯片、主板和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种电荷泵、芯片、主板和电子设备，该电荷泵包括：时钟信号产生电路、第一可调电压输出电路、第二可调电压输出电路和输出切换电路；第一可调电压输出电路包括第一电源信号输入端、第一控制信号输入端和第一电压信号输出端；第二可调电压输出电路包括第二电源信号输入端、第二控制信号输入端和第二电压信号输出端；输出切换电路包括第三电源信号输入端、第四电源信号输入端、时钟信号输入端和目标电压信号输出端；第一电压信号输出端与第三电源信号输入端电连接；第二电压信号输出端与第四电源信号输入端电连接；时钟信号产生电路的输出端与输出切换电路的时钟信号输入端电连接。
Description
技术领域
本申请涉及电源转换电路技术领域，特别是涉及一种电荷泵、芯片、主板和电子设备。
背景技术
传统电荷泵的输出电压与输入电源电压的倍数是固定的，即，对于相同的输入电源电压，电荷泵的输出电压也是相同的。但对于不同供电电压需求的负载模块，在输入电源电压固定的情况下，电荷泵仅能对固定供电电压需求的负载模块供电，对于不同供电电压需求的负载模块，则需要电荷泵对输出电压进行调整。
相关技术中，包括通过可控电流源调节电荷泵的供电电压从而调节电荷泵的输出电压的技术方案、通过引入比例积分微分(Proportion Integration Differentiation，PID)闭环控制技术来调节电荷泵的输出电压的技术方案等。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本申请实施例以便提供一种克服上述问题解决上述问题的一种电荷泵，可以实现电荷泵的输出电压可调节。
为了解决上述问题，第一方面，本申请实施例公开了一种电荷泵，包括：时钟信号产生电路、第一可调电压输出电路、第二可调电压输出电路和输出切换电路；所述第一可调电压输出电路包括开关管和电阻组成的第一阵列调节电路；所述第二可调电压输出电路包括开关管和电阻组成的第二阵列调节电路；
所述第一可调电压输出电路包括第一电源信号输入端、第一控制信号输入端和第一电压信号输出端；所述第二可调电压输出电路包括第二电源信号输入端、第二控制信号输入端和第二电压信号输出端；
所述输出切换电路包括泵电容、切换开关组件、第三电源信号输入端、第四电源信号输入端、时钟信号输入端和目标电压信号输出端；
所述第一电压信号输出端与所述第三电源信号输入端电连接；所述第一可调电压输出电路，用于在所述第一控制信号输入端输入的第一控制信号的控制下，对所述第一电源信号输入端输入的第一电源信号进行调节，将得到的第一调节电压信号通过所述第一电压信号输出端输出至所述输出切换电路；
所述第二电压信号输出端与所述第四电源信号输入端电连接；所述第二可调电压输出电路，用于在所述第二控制信号输入端输入的第二控制信号的控制下，对所述第二电源信号输入端输入的第二电源信号进行调节，将得到的第二调节电压信号通过所述第二电压信号输出端输出至所述输出切换电路；
所述时钟信号产生电路产生时钟信号，用于控制所述输出切换电路中的切换开关组件；
所述输出切换电路在所述时钟信号的控制下，叠加所述第一调节电压信号和所述第二调节电压信号，将得到的目标电压信号通过所述目标电压信号输出端输出。
第二方面，本申请实施例还公开了一种芯片，包括本申请实施例中第一方面所述的电荷泵。
第三方面，本申请实施例又提供了一种主板，包括本申请实施例第二方面所述的芯片。
第四方面，本申请实施例另外提供了一种电子设备，包括本申请实施例第三方面所述的主板。
本申请实施例包括以下优点：
本申请实施例中，通过第一可调电压输出电路在第一控制信号输入端输入的第一控制信号的控制下，对第一电源信号输入端输入的第一电源信号进行调节，将得到的第一调节电压信号通过第一电压信号输出端输出至输出切换电路；通过第二可调电压输出电路在第二控制信号输入端输入的第二控制信号的控制下，对第二电源信号输入端输入的第二电源信号进行调节，将得到的第二调节电压信号通过第二电压信号输出端输出至输出切换电路；输出切换电路在时钟信号产生电路产生的时钟信号的控制下，叠加第一调节电压信号和第二调节电压信号，将得到的目标电压信号通过目标电压信号输出端输出。由于目标电压信号是第一调节电压信号和第二调节电压信号叠加得到的，因此，在第一调节电压信号和第二调节电压信号中的任一信号可调节的情况下，目标电压信号即是可调节的，如此，可以实现电荷泵的输出电压可调节。
附图说明
图1是现有技术的升压电荷泵的电路组成结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种电荷泵的组成结构示意图；
图3是本申请实施例提供的另一种电荷泵的组成结构示意图；
图4a是本申请实施例提供的再一种电荷泵的电路组成结构示意图；
图4b是本申请实施例提供的一种包括第二可调电压输出电路的电荷泵的组成结构示意图；
图4c是本申请实施例提供的一种包括第一可调电压输出电路的电荷泵的组成结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种第一可调电压输出电路的组成结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种第二可调电压输出电路的组成结构示意图；
图7是本申请实施例提供的一种低功耗电荷泵的组成结构示意图；
图8是本申请实施例提供的一种低功耗电荷泵中第一可调电压输出电路的组成结构示意图；
图9是本申请实施例提供的一种低功耗电荷泵中第二可调电压输出电路的组成结构示意图；
图10是本申请实施例提供的一种电荷泵的具体组成结构示意图；
图11是本申请实施例提供的一种第一可调电压输出电路的具体组成结构示意图；
图12是本申请实施例提供的一种第二可调电压输出电路的具体组成结构示意图；
图13是本申请实施例提供的一种电荷泵的瞬态仿真结果示意图；
图14是本申请实施例提供的一种低功耗电荷泵的具体组成结构示意图；
图15是本申请实施例提供的一种低功耗电荷泵中第一可调电压输出电路的具体组成结构示意图；
图16是本申请实施例提供的一种低功耗电荷泵中第二可调电压输出电路的具体组成结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
在电子电路中，在给需要给低于系统电源的电压的子模块供电时，需要对系统的电源电压进行降压，得到低于系统电源的电压。
可以理解的是，本申请中“模块”可以表示至少一个元器件组成的电路、组件或单元。“模块”、“组件”、“电路”和“单元”在一些情况下是可以混用的。本申请中的“接地端”、“第一接地端”、“第二接地端”、“第三接地端”在实际电路中可以表示连接地电平的同一接地端子。
目前，可以对系统的电源电压进行降压的方案包括：以电感作为能量搬移器件的传统直流-直流(Direct Current-Direct Current，DC-DC)转换器、低压差线性稳压器(LowDropout Regulaor，LDO)和电荷泵。
其中，电荷泵与以电感作为能量搬移器件的传统DC-DC转换器相比，具有更低的电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)/或纹波、更小的面积和更低的成本；电荷泵与LDO相比，具有更高的效率；因此，电荷泵越来越多地被便携式设备应用。
电荷泵是一种电源转换电路，属于DC-DC转换器的一种，但和以电感/变压器等磁性元件作为能量搬移器件的传统转换器不同，电荷泵是以电容作为能量搬移元件，靠开关周期切换蓄电、放电来实现的。
传统的电荷泵的输出电压与输入电源的电压的倍数是固定的，而对于需要不同供电电压的负载模块，则需要电荷泵的输出电压可以根据需求进行调整。然而，目前的输出电压可调的降压电荷泵电路存在环境稳定性差、结构复杂、设计难度大、面积开销大、成本高、输出电压可调范围局限、调节精细度低等问题，因此难以满足在电子装置中的应用需求。
例如，利用可控电流源调节电荷泵的供电电压从而调节电荷泵的输出电压的技术方案中，整个模拟控制环路包含测量电路、放大器模块电路等辅助电路模块，结构较为复杂，版图面积开销较大，且环路稳定性存在风险；同时，辅助电路模块还会产生额外的静态功耗，导致整体电路的能量转换效率降低；再者，由于电流的温度系数较差，该方案中通过控制电流大小对电压进行调节的方法会存在电流值随温度、工艺角等环境因素产生较大漂移的问题。
通过控制器改变并联的电荷泵数量来调节输出电压的技术方案中，整个电路中包含一个电荷泵阵列，电荷泵阵列由多个电荷泵组成，结构复杂，面积较大；在多个电荷泵同时工作时，电路的功耗较大。
通过控制压控振荡器生成不同占空比的可变频率时钟信号送入电荷泵来调节电荷泵的输出电压的技术方案中，不同频率的控制信号会使得电荷泵的输出电压产生具有不同幅值的纹波，若是负载器件对电源纹波的容忍度不够高，则该方案的输出电压可能会产生由于输出电压纹波较大导致的负载模块/元器件工作不正常的风险。
通过引入PID闭环控制技术来调节电荷泵的输出电压的技术方案中，PID控制模块包括比例放大器、积分器、微分器及加法器，PID控制模块的结构较为复杂，面积开销较大，且环路结构存在稳定性风险。
通过改变电容与电荷源的连接状态和数量来调节电荷泵的输出电压的方案中，控制无源器件使能(通断)与否的电路结构相对复杂，且过多的电容阵列堆积会造成额外的寄生电容，对电路精度影响较大。
通过控制开关器件来改变电路结构进而调节电荷泵的输出电压的方案，只能实现1/2和2/3两种比例的降压，输出电压可调范围局限、调节精细度低。
通过引入可变电阻来调节电荷泵的输出电压的方案中，“可变电阻”缺乏片内调节的可行性，且方案中也不涉及相应的调节电路结构，更不涉及在电路做成芯片成品后如何调节“可变电阻”的阻值的方案。
图1是现有技术中提供的升压电荷泵的电路组成结构示意图，如图1所示，CLK_0是时钟信号产生电路或模块，可以产生两个非交叠时钟信号Φ1和Φ2；电荷泵主体模块由电源输入端、接地端、第一受控开关模块SW_1、第二受控开关模块SW_2、第三受控开关模块SW_3和第四受控开关模块SW_4以及泵电容C_1组成。
可以理解的是，在实际应用或实现中，SW_1至SW_4均是导通或断开电荷泵电回路的由开关器件组成的组件或部件，因此，SW_1至SW_4也可以称为第一至第四开关组件。
其中，SW_1连接在C_1的下极板和接地端之间；SW_2连接在电源输入端和C_1的上极板之间；SW_3连接在电源输入端和C_1的下极板之间；SW_4连接在电压输出端和C_1的上极板之间。
Φ1作为使能信号控制SW_1和SW_2的打开和闭合，而Φ2作为使能信号控制SW_3和SW_4的打开和闭合。
当Φ1控制SW_1和SW_2闭合时，相应地，Φ2控制SW_3和SW_4打开，此时，通过从电源输入端输入的Vin对C_1充电，C_1两极板地电压差为Vin；而当Φ2控制SW_3和SW_4闭合时，相应地，Φ2控制SW_1和SW_2打开，此时，C_1放电，C_1两极板电压差为Vout(电压输出端输出的电压)与Vin之差(Vout–Vin)。在理想情况下，根据电荷量守恒定律可知，(Vout–Vin)＝Vin，从而，Vout＝2Vin，即，电荷泵的电压输出端输出的电压等于两倍的从电源输入端输入的电压，从而实现了“倍压”。
可以看出，目前电荷泵电路只能将输入电源的电压升高到原来的两倍，而无法对输出电压的幅值进行调节。
基于上述技术问题，本申请实施例提出一种电荷泵，如图2所示，该电荷泵包括：
时钟信号产生电路20、第一可调电压输出电路21、第二可调电压输出电路22和输出切换电路23；所述第一可调电压输出电路21包括开关管和电阻组成的第一阵列调节电路；所述第二可调电压输出电路22包括开关管和电阻组成的第二阵列调节电路；
所述第一可调电压输出电路21包括第一电源信号输入端、第一控制信号输入端和第一电压信号输出端；所述第二可调电压输出电路22包括第二电源信号输入端、第二控制信号输入端和第二电压信号输出端；
所述输出切换电路23包括泵电容、切换开关组件、第三电源信号输入端、第四电源信号输入端、时钟信号输入端和目标电压信号输出端；
所述第一电压信号输出端与所述第三电源信号输入端电连接；所述第一可调电压输出电路21，用于在所述第一控制信号输入端输入的第一控制信号的控制下，对所述第一电源信号输入端输入的第一电源信号进行调节，将得到的第一调节电压信号通过所述第一电压信号输出端输出至所述输出切换电路23；
所述第二电压信号输出端与所述第四电源信号输入端电连接；所述第二可调电压输出电路22，用于在所述第二控制信号输入端输入的第二控制信号的控制下，对所述第二电源信号输入端输入的第二电源信号进行调节，将得到的第二调节电压信号通过所述第二电压信号输出端输出至所述输出切换电路23；
所述时钟信号产生电路20产生时钟信号，用于控制所述输出切换电路中的切换开关组件；所述输出切换电路23在所述时钟信号的控制下，叠加所述第一调节电压信号和所述第二调节电压信号，将得到的目标电压信号通过所述目标电压信号输出端输出。
在一些可能的实施方式中，第一控制信号和第二控制信号可以均是简并控制信号；简并控制信号可以是多个并行的0或1信号；这里，0或1分别对应代表低电平或高电平。第一控制信号和第二控制信号可以相同，也可以不同。
可以理解的是，输出切换电路中的第三电源信号输入端和第四电源信号输入端分别对应连接输出切换电路中的不同电源输入点；例如，第三电源信号输入端对应连接泵电容的下极板；第四电源信号输入端对应连接泵电容的上极板。
这里，为了实现对泵电容的正常充电和放电，要求与泵电容上极板的上电源输入端输入的电压信号的幅值大于与泵电容下极板的下电源输入端输入的电压信号的幅值。
本申请实施例中，通过第一可调电压输出电路在第一控制信号输入端输入的第一控制信号的控制下，对第一电源信号输入端输入的第一电源信号进行调节，将得到的第一调节电压信号通过第一电压信号输出端输出至输出切换电路；通过第二可调电压输出电路在第二控制信号输入端输入的第二控制信号的控制下，对第二电源信号输入端输入的第二电源信号进行调节，将得到的第二调节电压信号通过第二电压信号输出端输出至输出切换电路；输出切换电路在时钟信号产生电路产生的时钟信号的控制下，叠加第一调节电压信号和第二调节电压信号，将得到的目标电压信号通过目标电压信号输出端输出。由于目标电压信号是第一调节电压信号和第二调节电压信号叠加得到的，因此，在第一调节电压信号和第二调节电压信号中的任一信号可调节的情况下，目标电压信号即是可调节的，如此，可以实现电荷泵的输出电压可调节。
在本申请的一些实施例中，所述第一调节电压信号的电压幅值等于α倍的所述第一电源信号的电压幅值；所述第二调节电压信号的电压幅值等于β倍的所述第二电源信号的电压幅值；其中，0<α≤1；β≥1。
在本申请的一些实施例中，所述输出切换电路23还包括第一接地端；所述切换开关组件包括第一至第四开关组件；
第一开关组件、所述泵电容和第二开关组件串联形成的串联支路连接在所述第四电源信号输入端与所述第一接地端之间；第三开关组件连接在所述第三电源信号输入端与第一节点之间；第四开关组件连接在第二节点与所述目标电压信号输出端之间；所述第一节点表示所述泵电容与所述第一开关组件的连接点；所述第二节点表示所述泵电容与所述第二开关组件的连接点；所述时钟信号产生电路20的输出端连接每一开关组件的控制极；
所述时钟信号包括非交叠第一时钟信号和第二时钟信号；在所述第一时钟信号控制所述第一开关组件和所述第二开关组件均导通，所述第二时钟信号控制所述第三开关组件和所述第四开关组件均断开的情况下，通过所述第二调节电压信号对所述泵电容充电；在所述第一时钟信号控制所述第一开关组件和所述第二开关组件均断开，所述第二时钟信号控制所述第三开关组件和所述第四开关组件均导通的情况下，对所述泵电容进行放电；
在对所述泵电容充电放电的情况下，叠加所述第一调节电压信号和所述第二调节电压信号，将得到的目标电压信号通过所述目标电压信号输出端输出。
可以理解的是，第一节点对应泵电容的下极板；第二节点对应泵电容的上极板；且由于第二节点通过第二开关组件连接第四电源信号输入端，第一节点通过第三开关组件连接第三电源信号输入端，因此，第四电源信号输入端输入的电压信号的电压幅值应大于第三电源信号输入端输入的电压信号的幅值，即，第二可调电压输出电路的第二电压信号输出端输出的第二调节电压信号的电压幅值应大于第一可调电压输出电路的第一电压信号输出端输出的第一调节电压信号的电压幅值。
在本实施例中，参考图3所示，第一开关组件SW_1、第二开关组件SW_2、第三开关组件SW_3、第四开关组件SW_4和泵电容C_1分别依次对应图1中的SW_1、SW_2、SW_3、SW_4和C_1；第一可调电压输出电路CTRL_1和第二可调电压输出电路CTRL_2分别对应图2中的第一可调电压输出电路21和第二可调电压输出电路22。
在本申请的一些实施例中，第一可调电压输出电路21还包括第二接地端和第一阵列调节电路；所述第一阵列调节电路包括串联连接的第一并联支路和第二并联支路；所述第一并联支路包括并联连接的第1至第N串联支路；所述第二并联支路包括并联连接的第N+1至第N+M串联支路；第i串联支路对应包括串联连接的第i开关管和第i电阻；i为1至N+M中的任一正整数；所述第i开关管的控制极电连接所述第一控制信号输入端；
所述第一并联支路与所述第二并联支路串联形成所述第一阵列调节电路，所述第一阵列调节电路跨接在所述第一电源信号输入端与所述第二接地端之间；所述第一并联支路与所述第二并联支路的第一连接点电连接所述第一电压信号输出端；
所述第一阵列调节电路，用于在所述第一控制信号的控制下，接入或去除所述第i串联支路，得到第一目标串联支路，在所述第一目标串联支路中电阻对所述第一电源信号的分压作用下，向所述输出切换电路23传输第一幅值的第一调节电压信号。
在本申请的一些实施例中，第一并联支路还包括与所述第1至第N串联支路并联连接的第N+M+1开关管；所述第N+M+1开关管的控制极与所述第一控制信号输入端电连接；
所述第N+M+1开关管，用于在所述第一控制信号的作用下，导通或断开所述第一电源信号输入端与所述第一电压信号输出端之间的电连接；
所述第一阵列调节电路，用于在所述第一电源信号输入端与所述第一电压信号输出端电连接的情况下，将所述第一电源信号作为所述第一调节电压信号输出至所述输出切换电路；在所述第一电源信号输入端与所述第一电压信号输出端断开的情况下，向所述输出切换电路输出所述第一幅值的第一调节电压信号。
在本申请实施例中，参考图4a所示，第一可调电压输出电路CTRL_1对应图2或图3中的第一可调电压输出电路21，第二可调电压输出电路CTRL_2对应图2或图3中的第二可调电压输出电路22；
可以理解的是，第一电源信号输入端和第二电源信号输入端可以均连接Vin。
其中，CTRL_1是一个三输入单输出模块，三个输入端(第一电源信号输入端、第二接地端、第一控制信号输入端)分别连接Vin、GND和(N+M+1)个简并控制信号v_ctrl_1<0:N+M>，输出端连接v_bias_1；
CTRL_2是一个四输入单输出模块，四个输入端(第二电源信号输入端、第三接地端、第二控制信号输入端和偏置电流输入端)分别连接Vin、GND、(P+Q+1)个简并控制信号v_ctrl_2<0:P+Q>和I_bias，输出端连接v_bias_2；
SW_1连接在C_1的下极板和GND之间；SW_2连接在v_bias_2和C_1的上极板之间；SW_3连接在v_bias_1和C_1的下极板之间；SW_4连接在Vout和C_1的上极板之间。
和图1相同，Φ1作为使能信号控制SW_1和SW_2的打开和闭合，而Φ2作为使能信号控制SW_3和SW_4的打开和闭合。
可以理解的是，CTRL_1的功能是将Vin转化为αVin(0<α≤1)，并通过v_bias_1输出；CTRL_2的功能是将Vin转化为βVin(β≥1)，并通过v_bias_2输出；当Φ1控制SW_1和SW_2闭合时，相应地，Φ2控制SW_3和SW_4打开，此时，通过βVin对C_1充电，直至C_1地两极板电压差为βVin；当Φ2控制SW_3和SW_4闭合时，相应地，Φ1控制SW_1和SW_2打开，此时，C_1放电，直至C_1两极板电压差为(Vout–αVin)。在理想情况下，根据电荷量守恒定律可知，(Vout–αVin)＝βVin；如此，Vout＝(α+β)Vin，即，输出(α+β)倍的输入电源电压。由于0<α≤1且β≥1，则(α+β)可以为任一大于0的值，即，本申请实施例可以对输入电源电压实现大于0的任意倍数的升高。
可以理解的是，本申请实施例提出了利用CTRL_1和CTRL_2对输出电压进行调节的方法，其中，CTRL_1用于对Vout进行“细调”，CTRL_1的效果构成Vout＝(α+β)Vin中的αVin部分，其中，0<α≤1；而CTRL_2用于对Vout进行“粗调”，CTRL_2的效果构成Vout＝(α+β)Vin中的βVin部分，其中，β≥1。
本申请实施例中，在α等于1的情况下，可以得到图4b所示的电荷泵，其中，第一电源信号输入端与第三电源信号输入端连接，SW_3相当于连接在第一电源信号输入端与C_1的下极板(第一节点)之间。
在本申请实施例中，在β等于1的情况下，可以得到图4c所示的电荷泵，其中，第二电源信号输入端与第四电源信号输入端连接，相当于SW_2连接在第二电源信号输入端与C_1的上极板(第二节点)之间。
在本申请实施例中，参考图5所示，第1至第N开关管、第N+M+1开关管分别对应第1受控开关模块SW1_u_0至第(N+1)受控开关模块SW1_u_N、第N+1至第N+M开关管对应第(N+2)受控开关模块SW1_d_0至第(N+M+1)受控开关模块至SW1_d_M-1、第1至第N电阻对应第1高位电阻Ru_0至第N高位电阻至Ru_N-1、第N+1至第N+M电阻对应第1低位电阻Rd_0至第M低位电阻Rd_M-1；
其中，SW1_u_0连接在输入电源电压Vin和Ru_0的上级之间，SW1_u_1连接在Vin和Ru_1的上级之间，以此类推，SW1_u_N-1连接在Vin和Ru_N-1的上级之间；特别地，SW1_u_N连接在Vin和v_bias_1之间；SW1_d_0连接在Rd_0的下级和GND之间，SW1_d_1连接在Rd_1的下级和GND之间，以此类推，SW1_d_M-1连接在Rd_M-1的下级和GND之间；Ru_0、Ru_1直到Ru_N-1的下级以及Rd_0、Rd_1直到Rd_M-1的上级均连接至v_bias_1；
v_ctrl_1<0:N+M>作为控制信号分别控制SW1_u_0至SW1_u_N、SW1_d_0至SW1_d_M-1的打开与闭合，即第一控制信号v_ctrl_1<0>控制SW1_u_0的打开与闭合，第二控制信号v_ctrl_1<1>控制SW1_u_1的打开与闭合，以此类推，第(N+M+1)控制信号v_ctrl_1<N+M>控制SW1_d_M-1的打开与闭合。
在本申请的一些实施例中，第1至第N+M电阻的阻值相等；所述第一幅值等于第一倍数的所述电源电压的幅值；所述第一倍数等于第一数量与第一总数量的商；所述第一总数量表示所述第一数量与第二数量之和；所述第一数量表示所述目标串联支路中属于所述第1至第N串联支路的串联支路个数；所述第二数量表示所述目标串联支路中属于所述第N+1至第N+M串联支路的串联支路个数。
可以理解的是，第一倍数对应α。通过对图5进行分析可知，α的取值参见下表1。
表1
这里，为了计算方便易于展示规律，上述推导默认所有电阻的阻值一致，但在实际设计应用时，可根据具体情况任意选取电阻的阻值。
可以理解的是，SW1_u_N闭合的情况下，α等于1，对应图4b所示的电荷泵。
通过表1可以看出，随着N或M值的增大(高位和低位电阻数目的增多)，CTRL_1对输出电压的调节的精细程度更高。但高位和低位电阻数目的增多，同时也会增加一定的面积开销。然而，相较于相同精度的电荷泵电路结构，本申请实施例提供的电荷泵电路结构的面积开销还是相对较小的。
总之，本申请实施例的技术方案能够在一定程度上解决电荷泵的输出可调电压调节精细度低的技术问题。
在本申请的一些实施例中，第二可调电压输出电路22还包括偏置电流输入端、第三接地端和第二阵列调节电路；所述第二阵列调节电路包括串联连接的第三并联支路和第四并联支路；所述第三并联支路包括并联电连接的第1至第P串联支路；所述第四并联支路包括并联连接的第P+1至第P+Q串联支路；第j串联支路对应包括串联连接的第j开关管和第j电阻；j为1至P+Q中的任一正整数；所述第j开关管的控制极连接所述第二控制信号输入端；
所述第三并联支路与所述第四并联支路串联形成所述第二阵列调节电路，所述第二阵列调节电路跨接在所述偏置电流输入端与所述第三接地端之间；所述第三并联支路与所述第四并联支路的第二连接点电连接所述第二电源信号输入端；所述偏置电流输入端与所述第二电压信号输出端电连接；
所述第二阵列调节电路，用于在所述第二控制信号输入端输入的所述第二控制信号的控制下，接入或去除所述第j串联支路，得到第二目标串联支路，在所述第二目标串联支路中电阻对所述第二电源信号的分压作用下，向所述输出切换电路23传输第二幅值的第二调节电压信号。
在本申请的一些实施例中，所述第三并联支路还包括与所述第1至第P串联支路并联连接的第P+Q+1开关管；所述第P+Q+1开关管的控制极与所述第二控制信号输入端电连接；
所述第P+Q+1开关管，用于在所述第二控制信号输入端输入的第二控制信号的作用下，导通或断开所述第二电源信号输入端与所述第二电压信号输出端之间的电连接；
所述第二阵列调节电路，用于在所述第二电源信号输入端与所述第二电压信号输出端电连接的情况下，将所述第二电源信号作为所述第二调节电压信号输出至所述输出切换电路；在所述第二电源信号输入端与所述第二电压信号输出端断开的情况下，向所述输出切换电路23输出所述第二幅值的第二调节电压信号。
在本申请实施例中，参考图6所示，第1至第P开关管、第P+Q+1开关管分别对应第1受控开关模块SW2_u_0至第(P+1)受控开关模块SW2_u_P、第P+1至第P+Q开关管对应第(P+2)受控开关模块SW2_d_0至第(P+Q+1)受控开关模块SW2_d_Q-1、第1至第P电阻对应第1高位电阻Ru_0至第P高位电阻至Ru_P-1、第P+1至第P+Q电阻对应第1低位电阻Rd_0至第Q低位电阻Rd_Q-1；
其中，第一受控开关模块SW2_u_0连接在v_bias_2和第一高位电阻Ru_0的上级之间，第二受控开关模块SW2_u_1连接在v_bias_2和第二高位电阻Ru_1的上级之间，以此类推，第P受控开关模块SW2_u_P-1连接在v_bias_2和第P高位电阻Ru_P-1的上级之间；
特别地，第(P+1)受控开关模块SW2_u_P连接在输出电压v_bias_2和Vin之间；第(P+2)受控开关模块SW2_d_0连接在第一低位电阻Rd_0的下级和GND之间，第(P+3)受控开关模块SW1_d_1连接在第二低位电阻Rd_1的下级和GND之间，以此类推，第(P+Q+1)受控开关模块SW1_d_Q-1连接在第Q低位电阻Rd_Q-1的下级和GND之间；
第一高位电阻Ru_0、第二高位电阻Ru_1直到第P高位电阻Ru_P-1的下级以及第一低位电阻Rd_0、第二低位电阻Rd_1直到第Q低位电阻Rd_Q-1的上级均连接至Vin；第三个输入电压即(P+Q+1)个简并控制信号v_ctrl_2<0:P+Q>分别作为控制信号控制(P+Q+1)个受控开关模块的打开与闭合，即，第一控制信号v_ctrl_2<0>控制SW2_u_0的打开与闭合，第二控制信号v_ctrl_2<1>控制SW2_u_1的打开与闭合，以此类推，第(P+Q+1)控制信号v_ctrl_2<P+Q>控制SW2_d_Q-1的打开与闭合；第四个输入为I_bias，其作用是向v_bias_2节点注入电流。
在本申请的一些实施例中，第1至第P+Q电阻的阻值相等；所述第二幅值等于第二倍数的所述第二电源信号的幅值；所述第二倍数等于第二总数量与第三数量的商；所述第二总数量表示所述第三数量与第四数量之和；所述第三数量表示所述第二目标串联支路中属于所述第1至第P串联支路的串联支路个数；所述第四数量表示所述第二目标串联支路中属于所述第P+1至第P+Q串联支路的串联支路个数。
通过对图6进行分析可知，β的取值参见下表2。
表2
这里，为了计算方便易于展示规律，上述推导默认所有电阻的阻值一致，但在实际设计应用时，可根据具体情况任意选取电阻的阻值。
可以理解的是，SW1_u_P闭合的情况下，β等于1，对应图4c所示的电荷泵。
通过表2可以看出，随着P或Q值的增大(高位和低位电阻数目的增多)，CTRL_2对输出电压的调节的精细程度更高。但高位和低位电阻数目的增多，同时也会增加一定的面积开销。然而，相较于相同精度的电荷泵电路结构，本申请实施例提供的电荷泵的面积开销还是相对较小的。
总之，本申请实施例的技术方案能够在一定程度上解决电荷泵的输出可调电压调节精细度低的技术问题。
在本申请的一些实施例中，所述时钟信号产生电路20的输出端包括第一时钟输出端；所述第一阵列调节电路还包括第N+M+2开关管；所述第N+M+2开关管的控制极与所述第一时钟输出端电连接；所述第N+M+2开关管串联连接在所述第二并联支路与所述第二接地端之间；
所述第N+M+2开关管，用于在所述第一时钟输出端输出的第一时钟信号控制所述泵电容充电的情况下，断开所述第第二并联支路与所述第二接地端之间的电连接，使得所述第一阵列调节电路停止工作；在所述第一时钟信号控制所述泵电容放电的情况下，导通所述第二并联支路与所述第二接地端之间的电连接，使得所述一阵列调节电路在所述第一控制信号的控制下，接入或去除所述第i串联支路，得到所述第一目标串联支路。
在本申请的一些实施例中，所述时钟信号产生电路20的输出端包括第二时钟输出端；所述第二阵列调节电路还包括第P+Q+2开关管；所述第P+Q+2开关管的控制极与所述第二时钟输出端电连接；所述第P+Q+2开关管串联连接在第四并联支路与所述第三接地端之间；
所述第P+Q+2开关管，用于在所述第二时钟输出端输出的第二时钟信号控制所述泵电容放电的情况下，断开所述第四并联支路与所述第三接地端之间的电连接，使得所述第二阵列调节电路停止工作；在所述第二时钟信号控制所述泵电容充电的情况下，导通所述第四并联支路与所述第三接地端之间的电连接，使得所述第二阵列调节电路在所述第二控制信号的控制下，接入或去除所述第j串联支路，得到所述第二目标串联支路。
在本申请实施例中，参考图7所示，第一可调电压输出电路CTRL_1_PR对应图2或图3中的第一可调电压输出电路21；第二可调电压输出电路CTRL_2_PR对应图2或图3中的第二可调电压输出电路22。
其中，CTRL_1_PR是一个四输入单输出模块，和图4相比，三个输入端(第一电源信号输入端、第二接地端、第一控制信号输入端)连接和功能不变，增加一个与CLK_0的输出时钟信号Φ2连接的第一时钟输入端。
CTRL_2_PR是一个四输入单输出模块，和图4相比，四个输入端(第二电源信号输入端、第三接地端、第二控制信号输入端和偏置电流输入端)连接和功能不变，增加一个与CLK_0的输出时钟信号Φ1连接的第二时钟输入端。
在本申请的一些实施例中，参考图8所示，和图5相比，第一可调电压输出电路CTRL_1_PR中，SW1_d_0至SW1_d_M-1的接近GND的一端与GND之间串联连接受控开关模块SW1_PR，SW1_PR的控制输入端连接Φ2，通过Φ2控制SW1_PR的打开与闭合。
通过图8可以看出，CTRL_1_PR仅在SW1_PR闭合的情况下工作并通过V_bias_1输出电压信号，在SW1_PR断开的情况下CTRL_1_PR不工作。由于Φ2同时控制SW1_PR、SW_3和SW_4的打开和闭合，且在Φ2控制SW_3和SW_3打开的情况下对电容C_1放电，因此，CTRL_1_PR仅在对电容放电的情况下工作，如此，可以降低CTRL_1_PR的功耗，进而降低电荷泵电路的功耗。
在本申请的一些实施例中，参考图9所示，和图6相比，第二可调电压输出电路CTRL_2_PR中，SW2_d_0至SW2_d_Q-1的接近GND的一端与GND之间串联连接受控开关模块SW2_PR，SW2_PR的控制输入端连接Φ1，通过Φ1控制SW2_PR的打开与闭合。
通过图9可以看出，CTRL_2_PR仅在SW2_PR闭合的情况下工作并通过V_bias_2输出电压信号，在SW2_PR断开的情况下CTRL_2_PR不工作。由于Φ1同时控制SW2_PR、SW_1和SW_1的打开和闭合，且在Φ1控制SW_1和SW_2闭合的情况下对电容C_1充电，因此，CTRL_2_PR仅在对电容充电的情况下工作，如此，可以降低CTRL_2_PR的功耗，进而降低电荷泵电路的功耗。
在本申请的一些实施例中，参考图10所示，和图4对应，该电荷泵包括CLK_0、CTRL_1、CTRL_2以及输出切换电路23。其中，CTRL_1和CTRL_2的结构和图4完全相同，CLK_0和输出切换电路23则为实际的具体电路组成。
这里，CLK_0产生三个时钟控制信号clk_1、clk_2和clk_2b；clk_1和clk_2为两个不交叠时钟信号，clk_2b为clk_2的反相信号。电荷泵主体部分则是将图3中理想的SW_1至SW_4根据NMOS开关管和PMOS开关管的特性所选择的具体开关管电路。
可以理解的是，NMOS开关为高电平导通，低电平截止；对低电平的导通较好，对较高电平导通较差，如果传输VDD电平，存在阈值损失。PMOS开关为低电平导通，高电平截止；对高电平的导通较好，对较低电平导通较差，如果传输0电平，存在阈值损失。
如图10所示，SW_1由一个NMOS晶体管MN1组成，MN1的漏极、栅极和源极分别对应连接C_1的下极板、时钟控制信号clk_1和GND；SW_2由一个PMOS晶体管MP2和一个NMOS晶体管MN2组成，MP2的源极、栅极分别对应连接v_bias_2和MN2的漏极；MP2的漏极和衬底均连接C_1的上极板；MN2的栅极和源极分别对应连接clk_1和GND。这里，将MP2的漏极和衬底均连接C_1的上极板的作用是利用衬偏效应调控PMOS阈值电压，减小开关打开时的传输阈值损失以及关断时的漏电电流。
SW_3为传输门开关结构，由一个PMOS晶体管MP3和一个NMOS晶体管MN3组成，MP3的源极和MN3的源极均连接C_1的下极板，MP3的漏极和MN3的漏极均连接Vout，MN3的栅极连接clk_1，MP3的栅极连接clk_1b；
SW_4的结构与SW_2的结构相同，SW_4由一个PMOS晶体管MP4和一个NMOS晶体管MN4组成，MP4的源极和栅极分别对应连接C_1的上极板和MN4的漏极相接；MP4的漏极和衬底均连接Vout，MN4的栅极和源极分别对应连接clk_2和GND；
其中，电阻R_1跨接在MP2的栅极和C_1的上极板之间；电阻R_2跨接在MP4的栅极和Vout之间。这里，R_1的工作原理为CLK1高的时候，MP2栅极为0电平，MP2打开，若CLK1变为低，此时MP2栅极需要变为高来将MP2关掉，但如果没有R1，则MP2栅极无电荷来源让它充电到高电平，此时MP2关不掉，而CLK2变为高，会造成电路工作紊乱，若有R1，则R1这个通路会将C1上极板的电荷抽一部分给MP2栅极，使MP2栅极充电至高电平，从而达到将MP2关掉的目的。R_2的工作原理与R_1类似。
图11与图5对应，差别进在于：SW1_u_0至SW1_u_N分别对应由(N+1)个PMOS晶体管MP1_0至MP1_N组成，且MP1_0至MP1_N的源极均接Vin，MP1_0至MP1_N-1的漏极分别对应连接Ru_0至Ru_N-1的上级，而MP1_N的漏极连接v_bias_1，MP1_0至MP1_N的栅极分别对应连接v_ctrl_1<0>至v_ctrl_1<N>；而SW1_d_0至SW1_d_M-1分别对应由M个NMOS晶体管MN1_0至MN1_M-1组成，且MN1_0至MN1_M-1的源极均连接GND，MN1_0至MN1_M-1的漏极分别对应连接Rd_0至Rd_M-1的下级，而MN1_0至MN1_M-1的栅极分别对应连接v_ctrl_1<N+1>至v_ctrl_1<N+M>。
其中，(N+M+1)个简并控制信号v_ctrl_1<0:N+M>与上述(N+M+1)个受控开关模块(SW1_u_0至SW1_u_N和SW1_d_0至SW1_d_M-1)的控制逻辑参见表3。
表3
图12与图6对应，差别仅在于：SW2_u_0至SW2_u_P分别由(P+1)个PMOS晶体管MP2_0至MP2_P组成，且MP2_0至MP2_P的源极均连接v_bias_2，MP2_0至MP2_P-1的漏极分别对应连接Ru_0至Ru_P-1的上级，而MP2_P的漏极连接Vin；MP2_0至MP2_P的栅极分别对应连接v_ctrl_2<0>至v_ctrl_2<P>；
而SW2_d_0至SW2_d_Q-1分别由Q个NMOS晶体管MN2_0至MN2_Q-1组成，且MN2_0至MN2_Q-1的源极均连接GND，MN2_0至MN2_Q-1的漏极分别对应连接Rd_0至Rd_Q-1的下级，而MN2_0至MN2_Q-1的栅极分别对应连接v_ctrl_2<P+1>至v_ctrl_2<P+Q>。
其中，v_ctrl_2<0:P+Q>与SW2_u_0至SW2_u_P、SW2_d_0至SW2_d_Q-1的控制逻辑参见表4。
表4
对图10所述的电荷泵进行电路瞬态仿真的仿真结果如图13所示，波形1301至波形1303分别对应为CLK_0产生clk_1、clk_2和clk_2b；波形1304为电荷泵输出的目标电压信号的波形。波形1304对应的输入电源Vin为1.0V，设置的电荷泵电路的目标输出电压为1.5V。从图13中可以看出，实际电荷泵的目标输出电压在3微秒左右稳定在1.5V，可以正确实现预期功能。
在本申请的一些实施例中，参考图14所示，和图10相比，区别在于：将图10中CTRL_1由原先的一个三输入单输出模块改进为一个四输入单输出的模块CTRL_1_PR，其中，三个输入端(第一电源信号输入端、第二接地端和第一控制信号输入端)的连接和功能维持不变，增加的一个时钟信号输入端，该时钟信号输入端口连接CLK_0输出的clk_1；将图10中CTRL_2由原先的一个四输入单输出模块改进为一个五输入单输出的模块CTRL_2_PR，其中，四个输入端(第二电源信号输入端、第三接地端、第二控制信号输入端和偏置电流输入端)的连接和功能维持不变，增加的输入端连接CLK_0输出的clk_2。
图15与图11相比，区别仅在于，CTRL_1_PR在MN1_0至MN1_M-1的接近GND的一端与GND之间串联连接一个NMOS晶体管MN1_M。MN1_M的漏极连接MN1_0至MN1_M-1的源极，MN1_M的源极连接GND，MN1_M的栅极连接clk_2。
图16与图12相比，区别仅在于，CTRL_2_PR在MN2_0至MN2_Q-1的接近GND的一端与GND之间串联一个NMOS晶体管MN2_Q，MN2_Q的漏极连接MN2_0至MN2_Q-1的源极，MN2_Q的源极连接GND，MN2_Q的栅极连接clk_1。
本申请实施例中的电荷泵，不仅可以对输出电压在一定范围内进行调节，而且其调节的精细程度相较于目前输出可调电荷泵的调节精细程度更高，再者，其结构也更简单，功耗也更小。
在上述实施例的基础上，本申请实施例提供了一种芯片，所述芯片包括上述任意一种所述的电荷泵。
本申请实施例还提供了一种主板，所述主板包括前述芯片。上述的芯片可以以电路板为载体，将处理器、电源电路等以焊接的方式固定在电路板上制成一种扩展主板。该主板的结构较为简单，面积开销较小，且不存在环路结构稳定性的风险。
本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括前述任一项所述电荷泵电路结构、芯片或主板。上述的电荷泵电路结构、芯片或主板可以应用在通用计算机或工控计算机中，以减小结构设计复杂度和面积开销，达到节约成本的效果。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种电荷泵、芯片、主板和计算机设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (14)
1.一种电荷泵，其特征在于，包括：时钟信号产生电路、第一可调电压输出电路、第二可调电压输出电路和输出切换电路；所述第一可调电压输出电路包括开关管和电阻组成的第一阵列调节电路；所述第二可调电压输出电路包括开关管和电阻组成的第二阵列调节电路；
所述第一可调电压输出电路包括第一电源信号输入端、第一控制信号输入端、第一电压信号输出端；所述第二可调电压输出电路包括第二电源信号输入端、第二控制信号输入端和第二电压信号输出端；
所述输出切换电路包括泵电容、切换开关组件、第三电源信号输入端、第四电源信号输入端、时钟信号输入端和目标电压信号输出端；
所述第一电压信号输出端与所述第三电源信号输入端电连接；所述第一可调电压输出电路，用于在所述第一控制信号输入端输入的第一控制信号的控制下，对所述第一电源信号输入端输入的第一电源信号进行调节，将得到的第一调节电压信号通过所述第一电压信号输出端输出至所述输出切换电路；
所述第二电压信号输出端与所述第四电源信号输入端电连接；所述第二可调电压输出电路，用于在所述第二控制信号输入端输入的第二控制信号的控制下，对所述第二电源信号输入端输入的第二电源信号进行调节，将得到的第二调节电压信号通过所述第二电压信号输出端输出至所述输出切换电路；
所述时钟信号产生电路产生时钟信号，用于控制所述输出切换电路中的切换开关组件；
所述输出切换电路在所述时钟信号的控制下，叠加所述第一调节电压信号和所述第二调节电压信号，将得到的目标电压信号通过所述目标电压信号输出端输出。
2.根据权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，所述第一调节电压信号的电压幅值等于α倍的所述第一电源信号的电压幅值；所述第二调节电压信号的电压幅值等于β倍的所述第二电源信号的电压幅值；其中，0<α≤1；β≥1。
3.根据权利要求2所述的电荷泵，其特征在于，所述输出切换电路还包括第一接地端；所述切换开关组件包括第一至第四开关组件；
第一开关组件、所述泵电容和第二开关组件串联形成的串联支路电连接在所述第四电源信号输入端与所述第一接地端之间；第三开关组件电连接在所述第三电源信号输入端与第一节点之间；第四开关组件电连接在第二节点与所述目标电压信号输出端之间；所述第一节点表示所述泵电容与所述第一开关组件的连接点；所述第二节点表示所述泵电容与所述第二开关组件的连接点；所述时钟信号产生电路的输出端电连接每一开关组件的控制极；
所述时钟信号包括非交叠的第一时钟信号和第二时钟信号；在所述第一时钟信号控制所述第一开关组件和所述第二开关组件均导通，所述第二时钟信号控制所述第三开关组件和所述第四开关组件均断开的情况下，通过所述第二调节电压信号对所述泵电容充电；在所述第一时钟信号控制所述第一开关组件和所述第二开关组件均断开，所述第二时钟信号控制所述第三开关组件和所述第四开关组件均导通的情况下，对所述泵电容进行放电；
在对所述泵电容充电放电的情况下，叠加所述第一调节电压信号和所述第二调节电压信号，将得到的目标电压信号通过所述目标电压信号输出端输出。
4.根据权利要求3所述的电荷泵，其特征在于，所述第一可调电压输出电路还包括第二接地端和所述第一阵列调节电路；所述第一阵列调节电路包括串联电连接的第一并联支路和第二并联支路；所述第一并联支路包括并联电连接的第1至第N串联支路；所述第二并联支路包括并联电连接的第N+1至第N+M串联支路；第i串联支路对应包括串联电连接的第i开关管和第i电阻；i为1至N+M中的任一正整数；所述第i开关管的控制极电连接所述第一控制信号输入端；
所述第一并联支路与所述第二并联支路串联形成所述第一阵列调节电路，所述第一阵列调节电路跨接在所述第一电源信号输入端与所述第二接地端之间；所述第一并联支路与所述第二并联支路的第一连接点电连接所述第一电压信号输出端；
所述第一阵列调节电路，用于在所述第一控制信号的控制下，接入或去除所述第i串联支路，得到第一目标串联支路，在所述第一目标串联支路中电阻对所述第一电源信号的分压作用下，向所述输出切换电路传输第一幅值的第一调节电压信号。
5.根据权利要求4所述的电荷泵，其特征在于，第1至第N+M电阻的阻值相等；所述第一幅值等于第一倍数的所述第一电源信号的幅值；所述第一倍数等于第一数量与第一总数量的商；所述第一总数量表示所述第一数量与第二数量之和；所述第一数量表示所述第一目标串联支路中属于所述第1至第N串联支路的串联支路个数；所述第二数量表示所述第一目标串联支路中属于所述第N+1至第N+M串联支路的串联支路个数。
6.根据权利要求4所述的电荷泵，其特征在于，所述第一并联支路还包括与所述第1至第N串联支路并联电连接的第N+M+1开关管；所述第N+M+1开关管的控制极与所述第一控制信号输入端电连接；
所述第N+M+1开关管，用于在所述第一控制信号的作用下，导通或断开所述第一电源信号输入端与所述第一电压信号输出端之间的电连接；
所述第一阵列调节电路，用于在所述第一电源信号输入端与所述第一电压信号输出端电连接的情况下，将所述第一电源信号作为所述第一调节电压信号输出至所述输出切换电路；在所述第一电源信号输入端与所述第一电压信号输出端断开的情况下，向所述输出切换电路输出所述第一幅值的第一调节电压信号。
7.根据权利要求4所述的电荷泵，其特征在于，所述时钟信号产生电路的输出端包括第一时钟输出端；所述第一阵列调节电路还包括第N+M+2开关管；所述第N+M+2开关管的控制极与所述第一时钟输出端电连接；所述第N+M+2开关管串联电连接在所述第二并联支路与所述第二接地端之间；
所述第N+M+2开关管，用于在所述第一时钟输出端输出的所述第一时钟信号控制所述泵电容充电的情况下，断开所述第二并联支路与所述第二接地端之间的电连接，使得所述第一阵列调节电路停止工作；在所述第一时钟信号控制所述泵电容放电的情况下，导通所述第二并联支路与所述第二接地端之间的电连接，使得所述第一阵列调节电路在所述第一控制信号的控制下，接入或去除所述第i串联支路，得到所述第一目标串联支路。
8.根据权利要求3所述的电荷泵，其特征在于，所述第二可调电压输出电路还包括偏置电流输入端、第三接地端和所述第二阵列调节电路；所述第二阵列调节电路包括串联电连接的第三并联支路和第四并联支路；所述第三并联支路包括并联电连接的第1至第P串联支路；所述第四并联支路包括并联电连接的第P+1至第P+Q串联支路；第j串联支路对应包括串联电连接的第j开关管和第j电阻；j为1至P+Q中的任一正整数；所述第j开关管的控制极电连接所述第二控制信号输入端；
所述第三并联支路与所述第四并联支路串联形成所述第二阵列调节电路，所述第二阵列调节电路跨接在所述偏置电流输入端与所述第三接地端之间；所述第三并联支路与所述第四并联支路的第二连接点电连接所述第二电源信号输入端；所述偏置电流输入端与所述第二电压信号输出端电连接；
所述第二阵列调节电路，用于在所述第二控制信号输入端输入的所述第二控制信号的控制下，接入或去除所述第j串联支路，得到第二目标串联支路，在所述第二目标串联支路中电阻对所述第二电源信号的分压作用下，向所述输出切换电路传输第二幅值的第二调节电压信号。
9.根据权利要求8所述的电荷泵，其特征在于，第1至第P+Q电阻的阻值相等；所述第二幅值等于第二倍数的所述第二电源信号的幅值；所述第二倍数等于第二总数量与第三数量的商；所述第二总数量表示所述第三数量与第四数量之和；所述第三数量表示所述第二目标串联支路中属于所述第1至第P串联支路的串联支路个数；所述第四数量表示所述第二目标串联支路中属于所述第P+1至第P+Q串联支路的串联支路个数。
10.根据权利要求8所述的电荷泵，其特征在于，所述第三并联支路还包括与所述第1至第P串联支路并联连接的第P+Q+1开关管；所述第P+Q+1开关管的控制极与所述第二控制信号输入端电连接；
所述第P+Q+1开关管，用于在所述第二控制信号输入端输入的第二控制信号的作用下，导通或断开所述第二电源信号输入端与所述第二电压信号输出端之间的电连接；
所述第二阵列调节电路，用于在所述第二电源信号输入端与所述第二电压信号输出端电连接的情况下，将所述第二电源信号作为所述第二调节电压信号输出至所述输出切换电路；在所述第二电源信号输入端与所述第二电压信号输出端断开的情况下，向所述输出切换电路输出所述第二幅值的第二调节电压信号。
11.根据权利要求8所述的电荷泵，其特征在于，所述时钟信号产生电路的输出端包括第二时钟输出端；所述第二阵列调节电路还包括第P+Q+2开关管；所述第P+Q+2开关管的控制极与所述第二时钟输出端电连接；所述第P+Q+2开关管串联连接在所述第四并联支路与所述第三接地端之间；
所述第P+Q+2开关管，用于在所述第二时钟输出端输出的第二时钟信号控制所述泵电容放电的情况下，断开所述第四并联支路与所述第三接地端之间的电连接，使得所述第二阵列调节电路停止工作；在所述第二时钟信号控制所述泵电容充电的情况下，导通所述第四并联支路与所述第三接地端之间的电连接，使得所述第二阵列电路在所述第二控制信号的控制下，接入或去除所述第j串联支路，得到所述第二目标串联支路。
12.一种芯片，其特征在于，包括权利要求1至11任意一项所述的电荷泵。
13.一种主板，其特征在于，所述主板包括权利要求12所述的芯片。
14.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求13所述的主板。
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