CN116207979A - 一种输出电压可控的电荷泵及其控制方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种输出电压可控的电荷泵及其控制方法、电子设备，涉及电荷泵技术领域，以解决现有的电荷泵电压转换效率低，输出电压不可控的问题。所述输出电压可控的电荷泵包括：多级首尾连接的电荷泵模块和输出模块。每级电荷泵模块依次首尾连接，最后一级电荷泵模块的输出端与输出模块的输入端电连接。当电荷泵处于编程模式时，每级电荷泵模块在对应的控制电压的作用下，通过改变电荷泵模块对应的阈值电压的大小，确定对应的目标阈值电压。当电荷泵处于工作模式时，基于当前级电荷泵模块的输入电压与对应的目标阈值电压，确定当前级电荷泵模块的输出电压。输出模块用于基于每级电荷泵模块的输出电压，向负载装置供电。

Description

一种输出电压可控的电荷泵及其控制方法、电子设备

技术领域

本发明涉及电荷泵技术领域，尤其涉及一种输出电压可控的电荷泵及其控制方法、电子设备。

背景技术

电荷泵(Charge Pump)电路通常被用于产生高于普通供电电压或低于地的直流电压。相较于传统的直流-直流转换器(DC-to-DC Converter)，电荷泵电路通常只需要电容和开关，无需电感，能够直接集成在硅片上。

现有的多级电荷泵采用基于二极管的电荷泵电路或基于二极管连接晶体管的电荷泵电路，但每级电荷泵单元都存在导通电压的电压降或阈值电压的电压降，不仅会导致电荷泵的电压转换效率降低，也会导致电荷泵的输出电压不可控。而为了实现对电荷泵的输出电压的控制，则需要设置额外的电压反馈通路来进行调控，会导致电荷泵的面积增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输出电压可控的电荷泵及其控制方法、电子设备，用于解决现有的电荷泵电压转换效率低，输出电压不可控的问题。

第一方面，本发明提供一种输出电压可控的电荷泵，电荷泵用于向负载装置提供供电电压，电荷泵包括多级首尾连接的电荷泵模块和输出模块，其中：

每级电荷泵模块依次首尾连接，最后一级电荷泵模块的输出端与输出模块的输入端电连接；第一级电荷泵模块的输入端用于接收初始电压，每级电荷泵模块的控制端用于接收对应的控制电压。

当电荷泵处于编程模式时，每级电荷泵模块用于在对应的控制电压的作用下，通过改变电荷泵模块对应的阈值电压的大小，确定每级电荷泵模块对应的目标阈值电压。

当电荷泵处于工作模式时，基于当前级电荷泵模块的输入电压与当前级电荷泵模块对应的目标阈值电压，确定当前级电荷泵模块的输出电压。

输出模块用于基于每级电荷泵模块的输出电压，向负载装置提供供电电压。

与现有技术相比，本发明提供的输出电压可控的电荷泵中，每级电荷泵模块依次首尾连接，最后一级电荷泵模块的输出端与输出模块的输入端电连接；第一级电荷泵模块的输入端用于接收初始电压，每级电荷泵模块的控制端用于接收对应的控制电压。基于此，当电荷泵处于编程模式时，每级电荷泵模块能够在对应的控制电压的作用下，改变每级电荷泵模块的阈值电压，从而确定每级电荷泵模块对应的目标阈值电压，当电荷泵处于工作模式时，基于当前级电荷泵模块的输入电压与当前级电荷泵模块对应的目标阈值电压，能够确定当前级电荷泵模块的输出电压，也即能够确定每级电荷泵模块的输出电压，进而在输出模块向负载装置供电时，能够基于每级电荷泵模块的输出电压，确定输出模块的最终的供电电压。由此可知，本发明提供的输出电压可控的电荷泵中，由于每级电荷泵模块的阈值电压是可变的，可以利用控制电压对每级电荷泵模块的阈值电压进行调整和改变，从而确定每级电荷泵模块的目标阈值电压，进一步确定每级电荷泵模块的输出电压，最终实现控制输出模块的供电电压的目的，无需设置额外的电压反馈通路，节省了电荷泵的面积开销。

此外，由于每级电荷泵模块的阈值电压是在控制电压的作用下改变的，因此，可以控制每级电荷泵模块的阈值电压降低，从而可以在一定程度上提升电荷泵的电压转换效率。

由此可知，本发明提供的输出电压可控的电荷泵能够解决现有的电荷泵电压转换效率低，输出电压不可控的问题。

第二方面，本发明还提供一种输出电压的控制方法，应用于上述第一方面技术方案所述的输出电压可控的电荷泵，所述控制方法包括：

控制电荷泵处于编程模式，每级电荷泵模块在对应的所述控制电压的作用下，通过改变电荷泵模块对应的阈值电压的大小，确定每级电荷泵模块对应的所述目标阈值电压；

控制电荷泵处于工作模式，基于当前级电荷泵模块的输入电压与当前级电荷泵模块对应的目标阈值电压，确定当前级电荷泵模块的输出电压；

输出模块基于每级电荷泵模块的输出电压，向负载装置提供供电电压。

与现有技术相比，本发明提供的输出电压的控制方法的有益效果与上述技术方案所述输出电压可控的电荷泵的有益效果相同，此处不做赘述。

第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括上述第一方面技术方案所述的输出电压可控的电荷泵，以及与电荷泵电连接的负载装置。

与现有技术相比，本发明提供的电子设备的有益效果与上述技术方案所述输出电压可控的电荷泵的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中多级电荷泵的电路示意图；

图2为现有技术中基于二极管的5级电荷泵的电路示意图；

图3为现有技术中基于二极管连接晶体管的5级电荷泵的电路示意图；

图4为本发明实施例提供的一种输出电压可控的电荷泵的电路示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种输出电压可控的电荷泵的电路示意图；

图6为本发明实施例提供的一种输出电压可控的电荷泵在编程模式下的电路示意图；

图7为本发明实施例提供的一种输出电压可控的电荷泵在工作模式下的电路示意图；

图8为现有技术中的闪存的结构示意图；

图9为现有技术中的铁电场效应晶体管的结构示意图。

附图标记：

11-第一电荷泵单元， 12-输出单元；

21-第二电荷泵单元， 31-第三电荷泵单元；

41-电荷泵模块， 42-输出模块；

411-开关子模块， 412-充电子模块。

具体实施方式

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

电荷泵(Charge Pump)电路通常被用于产生高于普通供电电压或低于地的直流电压。不同于传统的DC-DC转换器，电荷泵只需要电容和开关，不需要电感，因此可以集成在硅片上。如图1所示，在多级电荷泵中，包括多级第一电荷泵单元11，每级第一电荷泵单元11都包括一个电容C和一个开关S，电容C的第一端与相应的开关S连接，电容C的第二端与时钟信号端电连接，输出单元包括电容C_L与电流源I_L，可以等效为输出单元向负载装置提供的供电电压。在一个周期内，前半个周期时钟信号VCK为低电平，时钟信号VCKB为高电平，奇数级的开关S闭合，偶数级的开关S断开，此时，所有奇数级的电容C会接收前一级的电容C存储的电荷；在后半个周期内，时钟信号VCK为高电平，时钟信号VCKB为低电平，偶数级的开关S闭合，奇数级的开关S断开，此时，所有偶数级的电容C会接收前一级的电容C存储的电荷，最后由电荷泵的输出端V_OUT输出经过每一级的电荷单元叠加得到的超过普通电源电压VDD的直流电压，或者低于接地电压GND的直流电压。

图2示例出了现有的基于二极管的5级电荷泵的电路示意图，该结构使用二极管作为电荷转移器件。每级第二电荷泵单元21包括一个二极管D和一个电容C，二极管D的第二端与电容C的第一端电连接，电容C的第二端与相应的时钟信号端电连接。相较于图1中基于开关结构的多级电荷泵，基于二极管的电荷泵无需开关控制信号的控制，但二极管不易在标准互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工艺上集成，且其自身需要导通电压，会导致电荷泵的输出电压减少，该电荷泵结构的理想输出电压为：

V_out＝5*(VDD-V_D)

其中，VDD表示电源电压的电压值，V_D表示二极管导通电压的电压值，5表示电荷泵的级数，图2中仅示出了5级电荷泵结构。

为了便于电荷泵结构在标准CMOS工艺上集成，图3示例出了一种基于二极管连接晶体管M的电荷泵结构，该结构使用二极管连接晶体管M作为电荷转移器件。每级第三电荷泵单元31包括一个晶体管M和一个电容C，晶体管M的控制端与晶体管M的第一端电连接，晶体管M的第二端与电容C的第一端电连接，电容C的第二端与相应的时钟信号端电连接。相较于图2的结构，基于晶体管M结构的电荷泵更容易在标准CMOS工艺上集成，然而二极管连接晶体管M在漏极和源极之间会存在一个阈值电压的电压降，此电荷泵结构的理想输出电压可以表示为：

其中，VDD表示电源电压的电压值，V_t(Mi)表示第i个晶体管M的阈值电压的电压值，5表示电荷泵的级数，图3中仅示出了5级电荷泵结构。

由此可知，在现有的电荷泵结构中，基于二极管D的电荷泵或基于二极管连接晶体管M的电荷泵，每级电荷泵单元都存在导通电压V_D的电压降或阈值电压V_t(Mi)的电压降，会降低电荷泵的电压转换效率，且还需要设置额外的电压反馈通路来对电荷泵的输出电压进行调控，会进一步增加电荷泵的面积开销。

鉴于此，为了解决上述技术问题，如图4至图7所示，本发明提供一种输出电压可控的电荷泵，电荷泵用于向负载装置提供供电电压，电荷泵包括多级首尾连接的电荷泵模块41和输出模块42，其中：

每级电荷泵模块41依次首尾连接，最后一级电荷泵模块41的输出端与输出模块42的输入端电连接；第一级电荷泵模块41的输入端用于接收初始电压，每级电荷泵模块41的控制端用于接收对应的控制电压。

当电荷泵处于编程模式时，每级电荷泵模块41用于在对应的控制电压的作用下，通过改变电荷泵模块41对应的阈值电压的大小，确定每级电荷泵模块41对应的目标阈值电压。

当电荷泵处于工作模式时，基于当前级电荷泵模块41的输入电压与当前级电荷泵模块41对应的目标阈值电压，确定当前级电荷泵模块41的输出电压。

输出模块42用于基于每级电荷泵模块41的输出电压，向负载装置提供供电电压。

通过上述实施例中提供的输出电压可控的电荷泵的结构和实施过程可知，每级电荷泵模块41依次首尾连接，最后一级电荷泵模块41的输出端与输出模块42的输入端电连接；第一级电荷泵模块41的输入端用于接收初始电压，每级电荷泵模块41的控制端用于接收对应的控制电压。基于此，当电荷泵处于编程模式时，每级电荷泵模块41能够在对应的控制电压的作用下，改变每级电荷泵模块41的阈值电压，从而确定每级电荷泵模块41对应的目标阈值电压，当电荷泵处于工作模式时，基于当前级电荷泵模块41的输入电压与当前级电荷泵模块41对应的目标阈值电压，能够确定当前级电荷泵模块41的输出电压，也即能够确定每级电荷泵模块41的输出电压，进而在输出模块42向负载装置供电时，能够基于每级电荷泵模块41的输出电压，确定输出模块42的最终的供电电压。由此可知，本发明实施例提供的输出电压可控的电荷泵中，由于每级电荷泵模块41的阈值电压是可变的，可以利用控制电压对每级电荷泵模块41的阈值电压进行调整和改变，从而确定每级电荷泵模块41的目标阈值电压，进一步确定每级电荷泵模块41的输出电压，最终实现控制输出模块42的供电电压的目的，无需设置额外的电压反馈通路，节省了电荷泵的面积开销。

此外，由于每级电荷泵模块41的阈值电压是在控制电压的作用下改变的，因此，可以控制每级电荷泵模块41的阈值电压降低，从而可以在一定程度上提升电荷泵的电压转换效率。

由此可知，本发明实施例提供的输出电压可控的电荷泵能够解决现有的电荷泵电压转换效率低，输出电压不可控的问题。

在一种可能的实现方式中，如图4至图7所示，控制电压包括字线电压WL和位线电压BL。每级电荷泵模块41的控制端分别用于接收对应的字线电压WL，每级电荷泵模块41的输入端分别用于接收对应的位线电压BL。

每级电荷泵模块41用于在对应的字线电压WL和对应的位线电压BL的作用下，通过改变电荷泵模块41对应的阈值电压的大小，确定每级电荷泵模块41对应的目标阈值电压。

在实际应用中，每级电荷泵模块41可以与相应的字线电压WL提供端与位线电压BL提供端电连接，多个字线电压WL提供端以及多个位线电压BL提供端应该与多级电荷泵模块41的数量是匹配的。例如，当电荷泵模块41为5级时，即存在5个首尾连接的电荷泵模块41，此时，相应的应该有5个字线电压WL提供端用于向相应的电荷泵模块41的控制端提供字线电压WL，有5个位线电压BL提供端用于向相应的电荷泵模块41提供位线电压BL。可以理解的是，多个字线电压WL提供端以及多个位线电压BL提供端无需集成在电荷泵的内部，不会占用电荷泵的面积，能够避免增加电荷泵的面积开销。

此外，如前文所述，每级电荷泵模块41都存在一个阈值电压的电压降，电荷泵的输出电压与每级的电荷泵模块41的阈值电压相关，因此，在输入的初始电压不变的情况下，当每级电荷泵模块41的目标阈值电压确定后，每级电荷泵模块41的输出电压也是确定的，从而实现了对电荷泵的输出电压的控制。当电荷泵模块41的阈值电压降低时，相应的电荷泵模块41的输出电压会升高，每级电荷泵模块41的输出电压叠加之后，输出模块42的供电电压也会升高，能够提高电荷泵的电压转换效率。

在一些实施例中，电荷泵模块41包括开关子模块411和充电子模块412，其中：当电荷泵处于编程模式时，开关子模块411用于在对应的字线电压WL和对应的位线电压BL的作用下，通过改变开关子模块411对应的阈值电压的大小，确定开关子模块411对应的目标阈值电压；

当电荷泵处于工作模式时，开关子模块411用于基于当前级电荷泵模块41的输入电压与对应的目标阈值电压，确定充电子模块412的充电电压；充电子模块412用于基于充电电压，确定充电子模块412的输出电压。

具体的，开关子模块411在对应的字线电压WL和对应的位线电压BL的作用下，开关子模块411对应的阈值电压的大小发生改变后，确定改变后所需的目标阈值电压为开关子模块411的目标阈值电压。之后，在电荷泵向负载装置供电时，在电荷泵的初始电压没有发生改变的情况下，由于阈值电压发生改变会导致经过开关子模块411流向充电子模块412的电流大小和电压大小都发生变化，继而使得充电子模块412接收到的充电电压也会相应的发生改变，充电子模块412将接收到的充电电压对应数量的电荷存储后，将其存储的电荷以及由初始电压提供的电荷全部传输至下一级电荷泵模块41中。由此可知，当开关子模块411对应的阈值电压是可控的，那么相应的，充电子模块412的输出电压也是可控的，最终电荷泵的供电电压也是可控的。

进一步的，如图4～图7所示，上述实施例中的开关子模块411为阈值转变器件，充电子模块412为充电电容。

示例性的，阈值转变器件可以为闪存(Flash Memory)、铁电场效应晶体管(Ferro-Electric Field Effect Transistor，FeFET)或者背栅晶体管等，本申请实施例对此不作具体限定。

如图8所示，当阈值转变器件为闪存时，阈值转变器件是一个具有堆叠栅极的闪存，至少包括在衬底上形成的源极区和漏极区，以及依次形成在衬底上表面的隧道氧化层、浮栅层、氧化层和控制栅极层，通过位线电压BL控制控制栅极层，通过字线电压WL控制源极区和漏极区的电压，从而改变浮栅层的电子数量，就能完成对闪存的编程或者擦除，最终实现对于闪存的阈值电压的改变。

如图9所示，当上述阈值转变器件为铁电场效应晶体管时，铁电场效应晶体管的结构与闪存类似，在P型衬底上形成源极区和漏极区，以及依次形成在P型衬底表面的介电层、金属层、铁电层以及栅极，通过施加在栅极的字线电压WL改变铁电层的极性，使得铁电层的极性发生翻转，以完成对FeFET的编程或者擦除，最后实现对于FeFET的阈值电压的改变。

应注意，上述阈值转变器件还可以为背栅晶体管等其他可以实现阈值电压改变的器件，本发明实施例对此不做具体限定。

在本申请中，上述充电子模块412实际为充电电容，用于存储经过阈值转变器件的电荷，可以理解的是，每级充电电容存储的电荷数量应该等于前一级充电电容存储的电荷数量与供电电源提供的电压经过阈值转变器件的目标阈值电压的电压降之后的电荷数量的总和。

示例性的，如图4所示，当初始电压为电源电压VDD时，输出模块42向负载装置提供的供电电压的总和可以表示为如下公式：

其中，V_out∈[N*(VDD-V_thH),N*(VDD-V_thL)]。

上式中，N表示电荷泵的总级数，M表示低阈值器件的级数，K表示高阈值器件的级数，V_thL表示低阈值器件的阈值，V_thH表示高阈值器件的阈值，V_th(i)表示每一级器件的阈值。当M＝0，K＝N时，供电电压V_out的最小值为N*(VDD-V_thH)；当M＝N，K＝0时，供电电压V_out的最大值为N*(VDD-V_thL)。

在一些实施例中，如图4～图7所示，开关子模块411的控制端用于接收对应的字线电压WL，开关子模块411的第一端用于接收与对应的位线电压BL，开关子模块411的第二端与下一级电荷泵模块41的输入端电连接，开关子模块411的第二端还与充电子模块412的第一端电连接；充电子模块412的第二端用于接收与当前级电荷泵模块41对应的时钟信号。

具体的，阈值转变器件的控制端与对应的字线电压WL端电连接，阈值转变器件的第一端与对应的位线电压BL端电连接，阈值转变器件的第二端与相邻的下一级电荷泵模块41的输入端电连接，阈值转变器件的第二端与充电电容的第一电极电连接，充电电容的第二电极与当前级对应的时钟信号端电连接。由于时钟信号是周期性变化的，因此，充点电容的第二电极的极性也是呈周期性变化的。

在一些实施例中，充电子模块412的第二端用于接收与当前级电荷泵模块41对应的时钟信号，包括：

当充电子模块412对应的当前级电荷泵模块41对应的级数为奇数时，充电子模块412的第二端接收到的时钟信号为第一时钟信号VCK；当充电子模块412对应的当前级电荷泵模块41对应的级数为偶数时，充电子模块412的第二端接收到的时钟信号为第二时钟信号VCKB；第一时钟信号VCK为第二时钟信号VCKB的反相信号。

基于此，由于第一时钟信号VCK和第二时钟信号VCKB为反相信号，也即奇数级充电子模块412的第二电极与偶数级充电子模块412的第二电极的极性是相反的，当奇数级充电子模块412处于充电状态时，偶数级充电子模块412处于放电状态，偶数级充电子模块412将存储的电荷传输至相邻的奇数级电荷泵模块41中；当奇数级充电子模块412处于放电状态时，偶数级充电子模块412处于充电状态，奇数级充电子模块412将存储的电荷传输至相邻的偶数级电荷泵模块41中。

在一些实施例中，电荷泵模块41还包括第一开关S1、第二开关S2以及第三开关S3，其中：每级开关子模块411的控制端通过第一开关S1接收对应的字线电压WL，每级开关子模块411的第一端通过第二开关S2接收对应的位线电压BL。

如图4所示，当初始电压为电源电压时，每级开关子模块411的控制端还通过第三开关S3与当前级开关子模块411的第一端电连接；

或，如图5所示，当初始电压为接地电压时，每级开关子模块411的控制端还通过第三开关S3与下一级开关子模块411的第一端电连接。

具体的，如图4所示，当初始电压为电源电压VDD时，输出模块42输出的供电电压需要远高于初始电压，当电荷泵处于工作模式时，开关子模块411的控制端通过第三开关S3与开关子模块411的第一端电连接。如图5所示，当初始电压为接地电压GND时，输出模块42输出的供电电压需要远低于初始电压，当电荷泵处于工作模式时，开关子模块411的控制端通过第三开关S3与下一级开关子模块411的第一端电连接。

示例性的，如图6所示，当电荷泵模块41处于编程模式时，第一开关S1和第二开关S2均处于闭合状态，第三开关S3处于断开状态；如图7所示，当电荷泵模块41处于工作模式时，第一开关S1和第二开关S2均处于断开状态，第三开关S3处于闭合状态。

基于此，可以通过控制第一开关S1、第二开关S2以及第三开关S3的状态，从而控制电荷泵模块41处于编程模式或者工作模式。在使用电荷泵对负载装置进行供电之前，当需要改变电荷泵模块41的阈值电压时，可以控制第一开关S1和第二开关S2闭合，控制第三开关S3断开，使得电荷泵模块41处于编程模式下。在确定电荷泵模块41的目标阈值电压后，控制第一开关S1和第二开关S2断开，控制第三开关S3闭合，使得电荷泵模块41处于工作模式下。

需要注意的是，虽然每级电荷泵模块41都包括第一开关S1、第二开关S2以及第三开关S3，且每个第一开关S1、第二开关S2以及第三开关S3都可以单独控制，但是为了简化控制信号，使得电荷泵中每级电荷泵模块41都能够同时处于工作模式或者同时处于编程模式，每个第一开关S1和每个第二开关S2可以使用同一个控制信号，每个第三开关S3可以使用同一个控制信号，本发明实施例对此不做具体限定。

本发明实施例还提供一种输出电压的控制方法，应用于上述实施例中所述的输出电压可控的电荷泵，所述控制方法包括：

控制电荷泵处于编程模式，每级电荷泵模块41在对应的所述控制电压的作用下，通过改变电荷泵模块41对应的阈值电压的大小，确定每级电荷泵模块41对应的所述目标阈值电压；

控制电荷泵处于工作模式，基于当前级电荷泵模块41的输入电压与当前级电荷泵模块41对应的目标阈值电压，确定当前级电荷泵模块41的输出电压；

输出模块42基于多级电荷泵模块41的输出电压，向负载装置提供供电电压。

与现有技术相比，本发明实施例提供的输出电压的控制方法的有益效果与上述实施例中所述的输出电压可控的电荷泵的有益效果相同，此处不做赘述。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括上述实施例所述的输出电压可控的电荷泵，以及与电荷泵电连接的负载装置。

与现有技术相比，本发明实施例提供的电子设备的有益效果与上述实施例所述的输出电压可控的电荷泵的有益效果相同，此处不做赘述。

上述电子设备可以是任何包括电池系统的电子设备，可以是装置，也可以是终端中的部件、集成电路或芯片。该装置可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(Ultra-Mobile Personal Computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器(Network Attached Storage，NAS)、个人计算机(Personal Computer，PC)、智能电视(Smart Television，Smart TV)、柜员机或者自助机等，本发明实施例不作具体限定。

尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种输出电压可控的电荷泵，其特征在于，所述电荷泵用于向负载装置提供供电电压，所述电荷泵包括多级首尾连接的电荷泵模块和输出模块，其中：

每级所述电荷泵模块依次首尾连接，最后一级所述电荷泵模块的输出端与所述输出模块的输入端电连接；第一级所述电荷泵模块的输入端用于接收初始电压，每级所述电荷泵模块的控制端用于接收对应的控制电压；

当所述电荷泵处于编程模式时，每级所述电荷泵模块用于在对应的所述控制电压的作用下，通过改变所述电荷泵模块对应的阈值电压的大小，确定每级所述电荷泵模块对应的目标阈值电压；

当所述电荷泵处于工作模式时，基于当前级所述电荷泵模块的输入电压与当前级所述电荷泵模块对应的所述目标阈值电压，确定当前级所述电荷泵模块的输出电压；

所述输出模块用于基于每级所述电荷泵模块的输出电压，向所述负载装置提供所述供电电压。

2.根据权利要求1所述的输出电压可控的电荷泵，其特征在于，所述控制电压包括字线电压和位线电压；

每级所述电荷泵模块的控制端分别用于接收对应的所述字线电压，每级所述电荷泵模块的输入端分别用于接收对应的所述位线电压；

每级所述电荷泵模块用于在对应的所述字线电压和对应的所述位线电压的作用下，通过改变所述电荷泵模块对应的所述阈值电压的大小，确定每级所述电荷泵模块对应的所述目标阈值电压。

3.根据权利要求2所述的输出电压可控的电荷泵，其特征在于，所述电荷泵模块包括开关子模块和充电子模块，其中：

当所述电荷泵处于所述编程模式时，所述开关子模块用于在对应的所述字线电压和对应的所述位线电压的作用下，通过改变所述开关子模块对应的所述阈值电压的大小，确定所述开关子模块对应的所述目标阈值电压；

当所述电荷泵处于所述工作模式时，所述开关子模块用于基于当前级所述电荷泵模块的输入电压与对应的所述目标阈值电压，确定所述充电子模块的充电电压；所述充电子模块用于基于所述充电电压，确定所述充电子模块的输出电压。

4.根据权利要求3所述的输出电压可控的电荷泵，其特征在于，所述开关子模块的控制端用于接收对应的所述字线电压，所述开关子模块的第一端用于接收与对应的所述位线电压，所述开关子模块的第二端与下一级所述电荷泵模块的输入端电连接，所述开关子模块的第二端还与所述充电子模块的第一端电连接；

所述充电子模块的第二端用于接收与所述当前级电荷泵模块对应的时钟信号。

5.根据权利要求4所述的输出电压可控的电荷泵，其特征在于，所述电荷泵模块还包括第一开关、第二开关以及第三开关，其中：

每级所述开关子模块的控制端通过所述第一开关接收对应的所述字线电压，每级所述开关子模块的第一端通过所述第二开关接收对应的所述位线电压；

当所述初始电压为电源电压时，每级所述开关子模块的控制端还通过所述第三开关与当前级所述开关子模块的第一端电连接；

或，当所述初始电压为接地电压时，每级所述开关子模块的控制端还通过所述第三开关与下一级所述开关子模块的第一端电连接。

6.根据权利要求5所述的输出电压可控的电荷泵，其特征在于，当所述电荷泵模块处于所述编程模式时，所述第一开关和所述第二开关均处于闭合状态，所述第三开关处于断开状态；

当所述电荷泵模块处于所述工作模式时，所述第一开关和所述第二开关均处于断开状态，所述第三开关处于闭合状态。

7.根据权利要求4所述的输出电压可控的电荷泵，其特征在于，所述充电子模块的第二端用于接收与所述当前级电荷泵模块对应的时钟信号，包括：

当所述充电子模块对应的所述当前级电荷泵模块对应的级数为奇数时，所述充电子模块的第二端接收到的时钟信号为第一时钟信号；

当所述充电子模块对应的所述当前级电荷泵模块对应的级数为偶数时，所述充电子模块的第二端接收到的时钟信号为第二时钟信号；

所述第一时钟信号为所述第二时钟信号的反相信号。

8.根据权利要求3所述的输出电压可控的电荷泵，其特征在于，所述开关子模块为阈值转变器件；所述充电子模块为充电电容。

9.一种输出电压的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至8任一项所述的输出电压可控的电荷泵，所述控制方法包括：

控制所述电荷泵处于编程模式，每级所述电荷泵模块在对应的所述控制电压的作用下，通过改变所述电荷泵模块对应的阈值电压的大小，确定每级所述电荷泵模块对应的所述目标阈值电压；

控制所述电荷泵处于工作模式，基于当前级所述电荷泵模块的输入电压与当前级所述电荷泵模块对应的所述目标阈值电压，确定当前级所述电荷泵模块的输出电压；

所述输出模块基于每级所述电荷泵模块的输出电压，向所述负载装置提供所述供电电压。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的输出电压可控的电荷泵，以及与所述电荷泵电连接的负载装置。

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