CN116908743A - 电荷泵故障检测电路、检测方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电荷泵故障检测电路、检测方法、充电插头、充电系统及电子设备，其故障检测电路较为简单，其中的第一比较器的第一输入端以及第一电阻均耦接对应的自举电容的一端，其第二输入端以及第一开关均耦接对应的自举电容的另一端，第一电阻还与第一开关耦接；第二比较器的第一输入端以及第二电阻均耦接对应的飞跨电容的一端，其第二输入端以及第二开关均耦接对应的飞跨电容的另一端，第二电阻还与第二开关耦接，第一比较器及第二比较器的输出端均耦接第三检测模块。在电荷泵软启动后，仅需在第一时长内同时闭合N个第一开关以及N个第二开关，在第二时长内断开N个第一开关以及N个第二开关，就可以在较短时间内对电荷泵进行故障排除。

Description

电荷泵故障检测电路、检测方法及电子设备

技术领域

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种电荷泵故障检测电路、检测方法、充电插头、充电系统及电子设备。

背景技术

近些年来，电荷泵作为一种无感式DC-DC转换器，利用电容作为储能元件进行电压变换，由于其拥有转换效率高等优点，在电源领域，尤其是在快充领域被广泛应用。

在应用了电荷泵的功率转换电路中，常需要用到飞跨电容以及自举电容(如图1所示)，其中的飞跨电容用以完成所存取的电荷从输入向输出的转移，使得功率转换电路的输出端的电压可以浮动到不同的电压水平，自举电容用以完成高边功率管的驱动电路的自举升压。在实际应用中，该功率转换电路在开始工作之前，为保证功率电路工作的安全，在启动电荷泵功率开关之前，需要先排除电容引脚的开/短路状态，在通过了电容的开短路检测之后，再启动后续的工作指令，故需要对飞跨电容以及自举电容进行故障检测。

目前的架构中，利用串行时序对飞跨电容以及自举电容进行开短路检测，在图1所示的示例中，在一个功率管单元先对飞跨电容或自举电容进行短路检测，即用电流下拉电容一端，比较其两端电位是否形成一定电位差，如果无电位差即为飞跨电容或自举电容存在短路，若无则对飞跨电容或自举电容进行开路检测，在一个较短的时间内闭合S1或者S2，若检测出飞跨电容或自举电容的两端电位差较小，则电路中的飞跨电容或自举电容存在开路，若检测均通过则说明电路为正常状态，然而，这种方式需要的时间较长，电路实现较为复杂。

因而，如何在较短时间内对电荷泵进行故障排除，并简化电路，已成为业界目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种电荷泵故障检测电路、检测方法、充电插头、充电系统及电子设备，以解决如何在较短时间内对电荷泵进行故障排除，并简化电路的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种电荷泵故障检测电路，该电荷泵包括N个功率模块，每组功率模块均包括功率管单元、自举电容以及飞跨电容，其中的N为正整数；其中：

所述功率管单元包括依次电性连接的第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管，所述第一开关管的第一端耦接至一供电电压，所述第一开关管的第一端还通过一二极管耦接至所述自举电容的第一端，所述自举电容的第二端分别耦接至所述第二开关管的第一端以及所述飞跨电容的第一端，所述飞跨电容的第二端分别耦接至所述第四开关管的第一端以及预充电电路的第一端，所述第四开关管的第二端接地，所述第二开关管的第二端作为所述功率模块的输出端，其分别耦接至所述电荷泵的输出端以及第一电容的第一端，所述电池的负极以及所述第一电容的第二端均接地；

所述故障检测电路包括N个第一检测模块、N个第二检测模块、控制模块以及第三检测模块，每个第一检测模块均包括第一比较器、第一电阻以及第一开关，每个第二检测模块均包括第二比较器、第二电阻以及第二开关；其中：

所述第一比较器的第一输入端以及所述第一电阻的第一端均耦接至对应的功率模块中所述自举电容的第一端，所述第一比较器的第二输入端以及所述第一开关的第一端均耦接至对应的功率模块中所述自举电容的第二端，所述第一电阻的第二端耦接至所述第一开关的第二端，所述控制模块耦接至所述第一开关的控制端，所述第一比较器的输出端耦接至所述第三检测模块；

所述第二比较器的第一输入端以及所述第二电阻的第一端均耦接至对应的功率模块中所述飞跨电容的第一端，所述第二比较器的第二输入端以及所述第二开关的第一端均耦接至对应的功率模块中所述飞跨电容的第二端，所述第二电阻的第二端耦接至所述第二开关的第二端，所述控制模块耦接至所述第二开关的控制端，所述第二比较器的输出端耦接至所述第三检测模块；

且所述控制模块以及所述第三检测模块均接收一时钟信号；其中：

所述控制模块被配置为：

在所述电荷泵软启动后，在第一时长内同时闭合所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关，在第二时长内断开所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关；

所述第三检测模块被配置为：

在第一时长内依据N个第一比较器输出的信号以及N个第二比较器输出的信号，以判断电荷泵的工作状态。

可选的，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管为NMOS管或NPN型BJT三极管。

可选的，所述第三检测模块包括N个第一类触发器、N个第二类触发器以及逻辑控制模块；

所述N个第一类触发器的第一端以及所述N个第二类触发器的第一端均接收所述时钟信号；每个第一类触发器的第二端均耦接至对应的第一比较器的输出端，每个第一类触发器的输出端均耦接至所述逻辑控制模块；每个第二类触发器的第二端均耦接至对应的第二比较器的输出端，每个第二类触发器的输出端均耦接至所述逻辑控制模块；所述逻辑控制模块的时钟输入端接收所述时钟信号，其输出端用于输出判断信号，其中，所述判断信号表征所述电荷泵的工作状态；其中：

所述第一类触发器以及所述第二类触发器均被配置为：在时钟信号的第一跳沿时，接收其第一端当前输入的信号；在时钟信号的第二跳沿时，输出其第一端当前输入的信号；

所述逻辑控制模块被配置为用于：依据所述N个第一类触发器以及所述N个第二类触发器输出端的信号，判断电荷泵的工作状态，其中，仅在所述N个第一类触发器以及所述N个第二类触发器输出端的信号均为第一电平时，则判断所述电荷泵为正常状态，否则，则所述电荷泵存在故障。

可选的，所述逻辑控制模块还被配置为：依据所述N个第一类触发器以及所述N个第二类触发器输出端的信号，判断电荷泵的工作状态，其中，仅在所述N个第一类触发器以及所述N个第二类触发器输出端的信号均为第一电平时，则判断所述电荷泵为正常状态，否则，输出对应的存在断路或短路的功率模块。

可选的，所述电荷泵还包括功率管控制模块；

所述功率管控制模块的输入端接收所述判断信号，其输出端分别耦接至N个第一开关管、N个第二开关管、N个第三开关管以及N个第四开关管；其中，所述功率管控制模块用于依据所述判断信号控制所述电荷泵是否正常工作，其中，仅当所述判断信号表征为所述电荷泵正常工作时，所述功率管控制模块控制所述电荷泵正常工作；否则，控制N个第一开关管、N个第二开关管、N个第三开关管以及N个第四开关管均断开。

可选的，所述第一类触发器以及所述第二类触发器均为D触发器。

可选的，所述电荷泵为半压功率转换电路。

根据本发明的第二方面，提供了一种电荷泵检测方法，利用本发明第一方面提供的电荷泵故障检测电路对电荷泵进行开短路检测，该方法包括：

设置所述第一发射端芯片的输入端接收所述测试信号，且所述第二发射端芯片的输入端接收所述中间信号的情况下，检测所述第一接收端芯片的输出端的输出信号；根据所述输出信号判断所述第一电容器组以及所述第二电容器组对应的键合线是否存在断线；其中，所述中间信号为所述第二接收端芯片输出的信号。

根据本发明的第三方面，提供了一种充电插头，包括本发明第一方面任一项提供的电荷泵预充电电路。

根据本发明的第四方面，提供了一种充电系统，包括本发明第三方面任一项提供的充电插头。

根据本发明的第五方面，提供了一种电子设备，包括本发明第一方面任一项提供的电荷泵预充电电路。

本发明提供的电荷泵故障检测电路、检测方法、充电插头、充电系统及电子设备中，其故障检测电路较为简单，其中的第一比较器的第一输入端以及第一电阻均耦接对应的自举电容的一端，第一比较器的第二输入端以及第一开关的第一端均耦接对应的自举电容的另一端，第一电阻还耦接第一开关的第二端；第二比较器的第一输入端以及第二电阻均耦接对应的飞跨电容的一端，第二比较器的第二输入端以及第二开关的第一端均耦接对应的飞跨电容的另一端，第二电阻还耦接第二开关的第二端，第一比较器及第二比较器的输出端耦接第三检测模块，其故障检测电路较为简单。在电荷泵软启动后，仅需在第一时长内同时闭合N个第一开关以及N个第二开关，在第二时长内断开N个第一开关以及N个第二开关，就可以在较短时间内对电荷泵进行故障排除。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明现有技术中电荷泵故障检测电路构造示意图；

图2是本发明实施例中电荷泵故障检测电路构造示意图一；

图3是本发明实施例中电荷泵故障检测电路构造示意图二；

图4是本发明另一实施例中电荷泵故障检测电路构造示意图；

图5是本发明实施例中电荷泵检测方法的流程示意图

附图标记说明：

11-功率管单元；

12-功率管控制模块；

Cboot-自举电容；

Cfly-飞跨电容；

Q1-第一开关管；

Q2-第二开关管；

Q3-第三开关管；

Q4-第四开关管；

PMID-供电电压；

C1-第一电容；

211-第一比较器；

R1-第一电阻；

SW1-第一开关；

221-第二比较器；

R2-第二电阻；

SW2-第二开关；

CLK-时钟信号；

231-第一类触发器；

232-第二类触发器；

233-逻辑控制模块；

24-控制模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

鉴于现有技术中，很难在较短时间内对电荷泵进行故障排除，并简化电路。本发明提供了一种电荷泵故障检测电路、检测方法、充电插头、充电系统及电子设备中，其故障检测电路较为简单，其中的第一比较器的第一输入端以及第一电阻均耦接对应的自举电容的一端，第一比较器的第二输入端以及第一开关的第一端均耦接对应的自举电容的另一端，第一电阻还耦接第一开关的第二端；第二比较器的第一输入端以及第二电阻均耦接对应的飞跨电容的一端，第二比较器的第二输入端以及第二开关的第一端均耦接对应的飞跨电容的另一端，第二电阻还耦接第二开关的第二端，第一比较器及第二比较器的输出端耦接第三检测模块，其故障检测电路较为简单。在电荷泵软启动后，仅需在第一时长内同时闭合N个第一开关以及N个第二开关，在第二时长内断开N个第一开关以及N个第二开关，就可以在较短时间内对电荷泵进行故障排除。

请参考图2，本发明实施例提供了一种电荷泵故障检测电路，该电荷泵包括N个功率模块，每组功率模块均包括功率管单元11、自举电容Cboot以及飞跨电容Cfly，其中的N为正整数；其中：

该电荷泵用于给接入的设备的电池BAT充电，以图2中左边的功率管单元为例，所述功率管单元11包括依次电性连接的第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3以及第四开关管Q4，所述第一开关管Q1的第一端耦接至一供电电压PMID，所述第一开关管Q1的第一端还通过一二极管D9耦接至所述自举电容Cboot1的第一端，所述自举电容Cboot1的第二端分别耦接至所述第二开关管Q2的第一端以及所述飞跨电容Cfly1的第一端，所述飞跨电容Cfly1的第二端分别耦接至所述第四开关管Q4的第一端以及预充电电路的第一端，所述第四开关管Q4的第二端接地，所述第二开关管Q2的第二端作为所述功率模块的输出端，其分别耦接至所述电荷泵的输出端以及第一电容C1的第一端，所述第一电容C1的第二端接地，所述电荷泵的输出端通过接入设备的电池BAT接地；

所述故障检测电路包括N个第一检测模块21、N个第二检测模块22、控制模块24(在图4中示出)以及第三检测模块(图3中示出)，在图2中左边的功率管单元中，第一检测模块21均包括第一比较器211、第一电阻R1以及第一开关SW1，第二检测模块22均包括第二比较器221、第二电阻R2以及第二开关SW2；其中：

所述第一比较器211的第一输入端以及所述第一电阻R1的第一端均耦接至对应的功率模块中所述自举电容Cboot1的第一端，所述第一比较器211的第二输入端以及所述第一开关SW1的第一端均耦接至对应的功率模块中所述自举电容Cboot1的第二端，所述第一电阻R1的第二端耦接至所述第一开关SW1的第二端，所述控制模块24耦接至所述第一开关SW1的控制端，所述第一比较器211的输出端OUT1耦接至所述第三检测模块；

所述第二比较器221的第一输入端以及所述第二电阻R2的第一端均耦接至对应的功率模块中所述飞跨电容Cfly1的第一端，所述第二比较器221的第二输入端以及所述第二开关SW2的第一端均耦接至对应的功率模块中所述飞跨电容Cfly1的第二端，所述第二电阻R2的第二端耦接至所述第二开关SW2的第二端，所述控制模块24耦接至所述第二开关SW2的控制端，所述第二比较器221的输出端OUT2耦接至所述第三检测模块；

且所述控制模块24以及所述第三检测模块均接收一时钟信号CLK；其中：

所述控制模块24被配置为：

在所述电荷泵软启动后，在第一时长内同时闭合所述故障检测电路内N个第一开关SW1以及N个第二开关SW2，在第二时长内断开所述故障检测电路内N个第一开关SW1以及N个第二开关SW2；

所述第三检测模块被配置为：

在第一时长内依据N个第一比较器211输出的信号以及N个第二比较器221输出的信号，以判断电荷泵的工作状态。

其中，所述第一开关管Q1、所述第二开关管Q2、所述第三开关管Q3以及所述第四开关管Q4为NMOS管或NPN型BJT三极管。

类似的，在图2中右边的功率管单元中，第一检测模块21包括第一比较器211、第三电阻R3以及第三开关SW3，第二检测模块22包括第二比较器221、第四电阻R2以及第四开关SW4。其连接方式与左边的功率管单元11类似，且所述第三开关SW3可以认为是所述故障检测电路内N个第一开关之一，所述第四开关SW4可以认为是所述故障检测电路内N个第二开关之一，其工作方式也与左边的功率管单元11类似，为简洁，不再赘述。

其中，所述控制模块24分别耦接至每个第一检测模块21对应的第一开关的控制端以及每个第二检测模块22对应的第二开关的控制端，以控制N个第一开关以及N个第二开关的通断(图中未示出)。

一种举例中，所述第一开关SW1以及所述第二开关SW2均为NMOS开关，所述控制模块24在所述电荷泵软启动后，在第一时长内输出高电平信号，以同时闭合所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关，在第二时长内输出低电平信号，以断开所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关。当然，本发明不限于此，还可以选用PMOS开关、BJT三极管等等作为第一开关SW1或第二开关SW2的元件，本领域的技术人员可以依据需要选择合适的元器件。

在图2所示的示例中，所述电荷泵为半压功率转换电路，其包括两个功率模块11，现以此为例进行进一步阐述：

在该2：1半压功率转换电路中，所述电荷泵的输出端耦接至设备的电池，所述供电电压PMID的电压值被设置为所述电池的电压值的两倍，由于其电路元件会造成电压损耗，故在实际设置中，所述供电电压PMID的电压值被设置为略大于两倍的所述电池的电压值。

在该半压功率转换电路正常工作前，需要对每个功率模块内的自举电容Cboot以及飞跨电容Cfly进行检测，以免无法正常的对所述供电电压PMID进行降压。

具体地，在所述电荷泵软启动后，控制模块24在第一时长内同时闭合所述故障检测电路内N个第一开关SW1以及N个第二开关SW2，以开始对每个模块的自举电容Cboot以及飞跨电容Cfly进行检测，在图2所示的示例中，控制模块24在第一时长内同时闭合所述故障检测电路内的第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3、第四开关SW4，所述第一比较器211的第一输入端为同相输入端，其第二输入端为反相输入端；所述第二比较器221的第一输入端为同相输入端，其第二输入端为反相输入端，在这种情况下，以左边的功率管单元11为例对所述故障检测电路的工作方式进行阐述，其中：

若所述自举电容Cboot1和/或所述飞跨电容Cfly1出现短路，则所述第一比较器211和/或所述第二比较器221两输入端的电位相同，所述第一比较器211的输出端OUT1和/或所述第二比较器221的输出端OUT2将输出低电平信号；

若所述自举电容Cboot1和/或所述飞跨电容Cfly1出现开路，则在所述第一开关SW1以及所述第二开关SW2闭合前，所述自举电容Cboot1和/或所述飞跨电容Cfly1两输入端的电位存在电位差，在控制所述第一开关SW1以及所述第二开关SW2在第一时长内闭合后，所述自举电容Cboot1和/或所述飞跨电容Cfly1两端的电位将相同，所述第一比较器211的输出端OUT1和/或所述第二比较器221的输出端OUT2将输出低电平信号；

若所述自举电容Cboot1以及所述飞跨电容Cfly1均为正常工作状态，则在电荷泵预充电后(即所述电荷泵软启动后)，所述自举电容Cboot1两端的电位以及所述飞跨电容Cfly1两端的电位均存在电位差，即使控制所述第一开关SW1以及所述第二开关SW2在第一时长内闭合，所述自举电容Cboot1两端的电位以及所述飞跨电容Cfly1两端的电位差基本不变，所述第一比较器211的输出端OUT1和/或所述第二比较器221的输出端OUT2都将输出高电平信号。

类似的，右边的功率管单元11中，仅在所述自举电容Cboot2以及所述飞跨电容Cfly2均为正常工作状态时，所述第一比较器211的输出端OUT3和/或所述第二比较器221的输出端OUT4均输出高电平，为简洁，在此不再赘述。

所述第三检测模块通过在第一时长内依据N个第一比较器211输出的信号以及N个第二比较器221输出的信号，以判断电荷泵的工作状态。其中，在图2所示的示例中，所述第三检测模块仅在所述两个第一比较器211输出的信号以及所述两个第二比较器221均输出高电平时，判断所述电荷泵可以正常进行工作。

一种具体的实施方式中，请参考图3，所述第三检测模块包括N个第一类触发器231、N个第二类触发器232以及逻辑控制模块233；

所述N个第一类触发器231的第一端以及所述N个第二类触发器232的第一端均接收所述时钟信号CLK；每个第一类触发器231的第二端均耦接至对应的第一比较器211的输出端，每个第一类触发器231的输出端均耦接至所述逻辑控制模块233；每个第二类触发器232的第二端均耦接至对应的第二比较器221的输出端，每个第二类触发器232的输出端均耦接至所述逻辑控制模块233；所述逻辑控制模块233的时钟输入端接收所述时钟信号CLK，其输出端用于输出判断信号，其中，所述判断信号表征所述电荷泵的工作状态；其中：

所述第一类触发器231以及所述第二类触发器232均被配置为：在时钟信号CLK的第一跳沿时，接收其第一端当前输入的信号；在时钟信号CLK的第二跳沿时，输出其第一端当前输入的信号；

所述逻辑控制模块233被配置为用于：依据所述N个第一类触发器231以及所述N个第二类触发器232输出端的信号，判断电荷泵的工作状态，其中，仅在所述N个第一类触发器231以及所述N个第二类触发器232输出端的信号均为第一电平时，则判断所述电荷泵为正常状态，否则，则所述电荷泵存在故障。

在优选实施方式中，所述逻辑控制模块233还可以对存在短路或断路的功率管单元11进行定位，在这种情况下，所述逻辑控制模块233还被配置为：依据所述N个第一类触发器231以及所述N个第二类触发器232输出端的信号，判断电荷泵的工作状态，其中，仅在所述N个第一类触发器231以及所述N个第二类触发器232输出端的信号均为第一电平时，则判断所述电荷泵为正常状态，否则，输出对应的存在断路或短路的功率管单元11。

一种举例中，请参考图3，所述第一类触发器231以及所述第二类触发器232均为D触发器。一种具体的实施方式中，所述N个第一类触发器231的CLK端以及所述N个第二类触发器232的CLK端均接收所述时钟信号CLK；每个第一类触发器231的D端均耦接至对应的第一比较器211的输出端，每个第一类触发器231的Q端均耦接至所述逻辑控制模块233；每个第二类触发器232的D端均耦接至对应的第二比较器221的输出端，每个第二类触发器232的Q端均耦接至所述逻辑控制模块233。

在这种情况下，现以其中图2中左边的功率管单元11对应的第一类触发器231为例进行进一步阐述：

若该第一类触发器231的D端耦接至的第一比较器211的输出端OUT1在所述第一时长内持续输出低电平信号，则在所述时钟信号CLK为低电平信号(即第二跳沿)时，所述D触发器内部的第一级的D锁存器输出低电平信号，其第二级SR储存器处于保持状态；在所述时钟信号CLK为高电平信号时(即第一跳沿)，所述D触发器内部的第一级的D锁存器处于保持状态，其第二级SR储存器输出低电平信号；故所述逻辑控制模块233在所述第一时长内会持续接收低电平信号，进而判断该第一类触发器231对应的功率管单元11不能正常工作。

若该第一类触发器231对应的自举电容Cboot1出现开路，则在对应的第一开关SW1的闭合瞬间，所述第一比较器211的输出端输出高电平信号，所述第一类触发器231输出高电平信号，在所述自举电容Cboot1两端电位相同时，所述第一比较器211的输出端输出低电平信号，此时，若所述时钟信号CLK为高电平信号(即第一跳沿)，所述D触发器内部的第一级的D锁存器处于保持状态，其第二级SR储存器仍输出高电平信号，在所述时钟信号CLK为低电平信号(即第二跳沿)时，所述D触发器内部的第一级的D锁存器输出低电平信号，其第二级SR储存器处于保持状态；在所述时钟信号CLK再次为高电平信号(即第一跳沿)时，所述D触发器内部的第一级的D锁存器处于保持状态，其第二级SR储存器输出低电平信号，从而所述逻辑控制模块233在所述第一时长内可以判断该第一类触发器231对应的自举电容Cboot不能正常工作。

类似的，所述第二类触发器232也可以依据对应的第二比较器221的输出端的信号，对应输出高电平信号或低电平信号，从而所述逻辑控制模块233在所述第一时长内可以判断该第二类触发器232对应的飞跨电容Cfly不能正常工作。

综上，所述第三检测模块可以在所述第一时长内对各功率管单元11的工作状态进行同步检测，加快了检测速度，降低了检测系统复杂度和芯片面积。

当然，本发明并不限制所述触发器的具体类型，也可以为J-K触发器等等，本领域的技术人员可以依据需要选择合适的元件。

由于在该半压功率转换电路中的N个功率管单元11只能在每个功率管单元11均可以正常工作的情况下进行相应的工作，一种实施方式中，请参考图4，所述电荷泵还包括功率管控制模块12；

所述功率管控制模块12的输入端接收所述判断信号，其输出端分别耦接至N个第一开关管Q1、N个第二开关管Q2、N个第三开关管Q3以及N个第四开关管Q4(在图4的示例中，所述功率管单元11的数量是1个)；其中，所述功率管控制模块12用于依据所述判断信号控制所述电荷泵是否正常工作，其中，仅当所述判断信号表征为所述电荷泵正常工作时，所述功率管控制模块12控制所述电荷泵正常工作；否则，控制N个第一开关管Q1、N个第二开关管Q2、N个第三开关管Q3以及N个第四开关管Q4均断开。

具体地，在所述半压功率转换电路正常工作的情况下，图4所示的功率管单元11为例，所述第一开关管Q1、所述第二开关管Q2、所述第三开关管Q3以及所述第四开关管Q4的控制端分别接收所述功率管控制模块12输出的第一控制信号CHG1、第二控制信号DHG1、第三控制信号CLG1以及第四控制信号DLG1；其依据所述电荷泵中功率模块11的数量设置各开关管的导通或关断时长；

其中，若所述电荷泵接收到的时钟信号CLKCLK在第一相位，则控制所述第一开关管Q1以及所述第三开关管Q3闭合，所述第二开关管Q2以及所述第四开关管Q4断开，所述飞跨电容Cfly1以及所述第一电容C1串接分压，在这种情况下：

Vcfly1+Vc1＝VIN；

若所述电荷泵接收到的时钟信号CLK在第二相位，则控制所述第二开关管Q2以及所述第四开关管Q4闭合，所述第一开关管Q1以及所述第三开关管Q3断开，所述飞跨电容Cfly1以及所述第一电容C1并联，在这种情况下：

Vcfly1＝Vc1；

其中，Vcfly1为所述飞跨电容Cfly1的电压值，Vc1为所述第一电容C1的电压值，VIN为所述自举电容Cboot1第二端的电压值。

综上，所述第一电容C1的电压值Vc1＝VIN/2，从而实现降压的效果；且根据功率守恒原理，流入电池的电流Iout＝2*Ivin；其中的Ivin为流过所述自举电容Cboot第二端的电流值。

此外，本发明实施例还提供了一种电荷泵检测方法，利用图2、图3以及图4所述的电荷泵故障检测电路对电荷泵进行开短路检测，该方法包括：

在所述电荷泵软启动后，在第一时长内同时闭合所述故障检测电路内N个第一开关SW1以及N个第二开关SW2，在第二时长内断开所述故障检测电路内N个第一开关SW1以及N个第二开关SW2；

在第一时长内依据N个第一比较器211输出的信号以及N个第二比较器221输出的信号，以判断电荷泵的工作状态。

作为一种具体实施方式，请参考图5，在实际使用中，对本发明实施例提供的如图2以及图3所示的单片机按键电路进行控制，有以下步骤：

S31：上电；

S32：判断是否有设备接入电荷泵；若有，则进入S33；否则，返回S32；

S33：对所述电荷泵进行软启动；

具体地，对各功率模块的飞跨电容Cfly进行充电，使得各功率模块的飞跨电容Cfly的电压均接近所述电荷泵的输出端耦接的设备的电池的电压；

S34：在第一时长内同时闭合所述故障检测电路内N个第一开关SW1以及N个第二开关SW2；

S35：依据N个第一比较器211输出的信号以及N个第二比较器221输出的信号，以判断电荷泵的工作状态，若电荷泵为正常状态，则进入S36；否则，进入S37；

具体地，仅在所述N个第一类触发器231以及所述N个第二类触发器232输出端的信号均为第一电平时，则判断所述电荷泵为正常状态，进入S36；否则，则判断所述电荷泵存在故障，进入S37。

S36：断开所述故障检测电路内N个第一开关SW1以及N个第二开关SW2，并允许所述电荷泵正常工作，并返回S32；

S37：断开所述故障检测电路内N个第一开关SW1以及N个第二开关SW2，并禁止所述电荷泵工作，并返回S32。

此外，本发明实施例还提供了一种充电插头，包括上述的电荷泵预充电电路。作为举例，该充电插头可以为快充插头等等，当然也可以为其它的充电插头。

此外，本发明实施例还提供了一种充电系统，包括上述的充电插头。作为举例，该充电系统可以为手机充电系统、汽车充电系统等等，当然也可以为其它的充电系统。

此外，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括上述的电荷泵预充电电路。作为举例，该电子设备可以为充电桩、充电宝等等，当然也可以为其它需要对其它设备进行充电的电子设备。

综上所述，本发明的故障检测电路较为简单，其中的第一比较器的第一输入端以及第一电阻均耦接对应的自举电容的一端，第一比较器的第二输入端以及第一开关的第一端均耦接对应的自举电容的另一端，第一电阻还耦接第一开关的第二端；第二比较器的第一输入端以及第二电阻均耦接对应的飞跨电容的一端，第二比较器的第二输入端以及第二开关的第一端均耦接对应的飞跨电容的另一端，第二电阻还耦接第二开关的第二端，第一比较器及第二比较器的输出端耦接第三检测模块，其故障检测电路较为简单。在电荷泵软启动后，仅需在第一时长内同时闭合N个第一开关以及N个第二开关，在第二时长内断开N个第一开关以及N个第二开关，就可以在较短时间内对电荷泵进行故障排除。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种电荷泵故障检测电路，其特征在于，该电荷泵包括N个功率模块，每组功率模块均包括功率管单元、自举电容以及飞跨电容，其中的N为正整数；其中：

所述功率管单元包括依次电性连接的第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管，所述第一开关管的第一端耦接至一供电电压，所述第一开关管的第一端还通过一二极管耦接至所述自举电容的第一端，所述自举电容的第二端分别耦接至所述第二开关管的第一端以及所述飞跨电容的第一端，所述飞跨电容的第二端分别耦接至所述第四开关管的第一端以及预充电电路的第一端，所述第四开关管的第二端接地，所述第二开关管的第二端作为所述功率模块的输出端，其分别耦接至所述电荷泵的输出端以及第一电容的第一端，所述电池的负极以及所述第一电容的第二端均接地；

所述故障检测电路包括N个第一检测模块、N个第二检测模块、控制模块以及第三检测模块，每个第一检测模块均包括第一比较器、第一电阻以及第一开关，每个第二检测模块均包括第二比较器、第二电阻以及第二开关；其中：

所述第一比较器的第一输入端以及所述第一电阻的第一端均耦接至对应的功率模块中所述自举电容的第一端，所述第一比较器的第二输入端以及所述第一开关的第一端均耦接至对应的功率模块中所述自举电容的第二端，所述第一电阻的第二端耦接至所述第一开关的第二端，所述控制模块耦接至所述第一开关的控制端，所述第一比较器的输出端耦接至所述第三检测模块；

所述第二比较器的第一输入端以及所述第二电阻的第一端均耦接至对应的功率模块中所述飞跨电容的第一端，所述第二比较器的第二输入端以及所述第二开关的第一端均耦接至对应的功率模块中所述飞跨电容的第二端，所述第二电阻的第二端耦接至所述第二开关的第二端，所述控制模块耦接至所述第二开关的控制端，所述第二比较器的输出端耦接至所述第三检测模块；

且所述控制模块以及所述第三检测模块均接收一时钟信号；其中：

所述控制模块被配置为：

在所述电荷泵软启动后，在第一时长内同时闭合所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关，在第二时长内断开所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关；

所述第三检测模块被配置为：

在第一时长内依据N个第一比较器输出的信号以及N个第二比较器输出的信号，以判断电荷泵的工作状态。

2.根据权利要求1所述的电荷泵预充电电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管为NMOS管或NPN型BJT三极管。

3.根据权利要求2所述的电荷泵故障检测电路，其特征在于，所述第三检测模块包括N个第一类触发器、N个第二类触发器以及逻辑控制模块；

所述N个第一类触发器的第一端以及所述N个第二类触发器的第一端均接收所述时钟信号；每个第一类触发器的第二端均耦接至对应的第一比较器的输出端，每个第一类触发器的输出端均耦接至所述逻辑控制模块；每个第二类触发器的第二端均耦接至对应的第二比较器的输出端，每个第二类触发器的输出端均耦接至所述逻辑控制模块；所述逻辑控制模块的时钟输入端接收所述时钟信号，其输出端用于输出判断信号，其中，所述判断信号表征所述电荷泵的工作状态；其中：

所述第一类触发器以及所述第二类触发器均被配置为：在时钟信号的第一跳沿时，接收其第一端当前输入的信号；在时钟信号的第二跳沿时，输出其第一端当前输入的信号；

所述逻辑控制模块被配置为用于：依据所述N个第一类触发器以及所述N个第二类触发器输出端的信号，判断电荷泵的工作状态，其中，仅在所述N个第一类触发器以及所述N个第二类触发器输出端的信号均为第一电平时，则判断所述电荷泵为正常状态，否则，则所述电荷泵存在故障。

4.根据权利要求3所述的电荷泵故障检测电路，其特征在于，所述逻辑控制模块还被配置为：依据所述N个第一类触发器以及所述N个第二类触发器输出端的信号，判断电荷泵的工作状态，其中，仅在所述N个第一类触发器以及所述N个第二类触发器输出端的信号均为第一电平时，则判断所述电荷泵为正常状态，否则，输出对应的存在断路或短路的功率模块。

5.根据权利要求3-4任一项所述的电荷泵故障检测电路，其特征在于，所述电荷泵还包括功率管控制模块；

所述功率管控制模块的输入端接收所述判断信号，其输出端分别耦接至N个第一开关管、N个第二开关管、N个第三开关管以及N个第四开关管；其中，所述功率管控制模块用于依据所述判断信号控制所述电荷泵是否正常工作，其中，仅当所述判断信号表征为所述电荷泵正常工作时，所述功率管控制模块控制所述电荷泵正常工作；否则，控制N个第一开关管、N个第二开关管、N个第三开关管以及N个第四开关管均断开。

6.根据权利要求3所述的电荷泵故障检测电路，其特征在于，所述第一类触发器以及所述第二类触发器均为D触发器。

7.根据权利要求1所述的电荷泵故障检测电路，其特征在于，所述电荷泵为半压功率转换电路。

8.一种电荷泵检测方法，其特征在于，利用权利要求3-7任一项所述的电荷泵故障检测电路对电荷泵进行开短路检测，该方法包括：

在所述电荷泵软启动后，在第一时长内同时闭合所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关，在第二时长内断开所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关；

在第一时长内依据N个第一比较器输出的信号以及N个第二比较器输出的信号，以判断电荷泵的工作状态。

9.一种充电插头，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的电荷泵预充电电路。

10.一种充电系统，其特征在于，包括设备以及权利要求9所述的充电插头。

11.一种电子设备，包括权利要求1-8任一项所述的电荷泵预充电电路。