CN117081388B - 电荷泵控制方法、电路、装置、设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电荷泵控制方法、电路、装置、设备和存储介质，该方法包括：在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取目标负载的负载功率；根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率；根据目标转换比率控制电荷泵运行。本申请的方法通过检测负载功率来动态调整电荷泵的转换比率，能够使其适应于变化的负载功率，提高电荷泵效率，确保了电荷泵的可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及电荷泵技术领域，具体涉及一种电荷泵控制方法、电路、装置、设备和存储介质。
背景技术
电荷泵（charge pump），也称为开关电容式电压变换器，是一种利用电容器作为储能元件，通过开关阵列以一定的方式控制电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数倍增或降低，得到所需要的输出电压的直流-直流（Direct Current-Direct Current，DC-DC）转换器。
目前，绝大多数电荷泵的转换比率能够达到输入电压的2倍。实际应用中，电荷泵的转换比率可以根据负载功率进行确定，在负载功率较小的场景中，控制电荷泵工作于转换比率为1倍的模式下，而在负载功率较大的场景中，则控制电荷泵工作于转换比率为2倍的模式下。
但是，在负载功率大小变化的场景中，相关技术是通过控制电荷泵持续工作于转换比率为2倍的模式，来满足大功率的应用需求的，而这无疑会降低负载工作于小功率时，电荷泵的效率。
发明内容
鉴于以上问题，本申请提供一种电荷泵控制方法、电路、装置、设备和存储介质，以解决上述技术问题。
第一方面，本申请提供一种电荷泵控制方法，该方法包括：
在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取目标负载的负载功率；
根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率，包括：
若负载功率大于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为电荷泵的目标转换比率，其中，目标功率阈值是至少一个功率阈值中最接近负载功率的功率阈值；
若负载功率小于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为电荷泵的目标转换比率；
根据目标转换比率控制电荷泵运行。
在本申请一种可能的实现方式中，功率阈值的数量为1，根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率，还包括：
若负载功率小于功率阈值，则确定目标转换比率为第一转换比率；
若负载功率大于功率阈值，则确定目标转换比率为第二转换比率，其中，第二转换比率大于第一转换比率。
在本申请一种可能的实现方式中，功率阈值的数量为N，N为大于1的整数，根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率，还包括：
若目标功率阈值为第一功率阈值，且负载功率小于第一功率阈值，则确定目标转换比率为预设的最小转换比率，其中，第一功率阈值是N个功率阈值中的最小功率阈值；
若目标功率阈值为第M功率阈值，且负载功率大于第M-1功率阈值且小于第M功率阈值，则确定目标转换比率为同时与第M-1功率阈值和第M功率阈值相关联的参考转换比率，其中，M为大于1且小于或者等于N的整数，参考转换比率大于最小转换比率；
若目标功率阈值为第N功率阈值，且负载功率大于第N功率阈值，则确定目标转换比率为预设的最大转换比率，其中，第N功率阈值是N个功率阈值中的最大功率阈值，最大转换比率大于参考转换比率。
在本申请一种可能的实现方式中，根据目标转换比率控制电荷泵运行，包括：
若目标转换比率与电荷泵的当前转换比率相等，则控制电荷泵维持当前转换比率运行；
若目标转换比率与当前转换比率不相等，则控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率，以使电荷泵基于目标转换比率运行。
在本申请一种可能的实现方式中，根据目标转换比率控制电荷泵运行，包括：
若目标转换比率小于电荷泵的当前转换比率，则统计目标转换比率小于当前转换比率的持续时长，或者，统计负载功率小于目标功率阈值的持续时长，其中，目标功率阈值是与目标转换比率相关联的功率阈值，且目标功率阈值是至少一个功率阈值中大于负载功率且与负载功率之间的差值最小的一个功率阈值；
根据持续时长，控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率，以使电荷泵基于目标转换比率运行。
在本申请一种可能的实现方式中，根据持续时长，控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率，包括：
当持续时长超过预设时长阈值时，控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率。
第二方面，本申请还提供一种电荷泵控制电路，该电荷泵控制电路包括：
采样电路，用于在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取目标负载的负载功率；
比较电路，用于根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率；
若负载功率大于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为电荷泵的目标转换比率，其中，目标功率阈值是至少一个功率阈值中最接近负载功率的功率阈值；
若负载功率小于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为电荷泵的目标转换比率；
控制电路，用于根据目标转换比率控制电荷泵运行。
第三方面，本申请还提供一种电荷泵控制装置，该电荷泵控制装置包括：
获取单元，被配置为在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取目标负载的负载功率；
比较单元，被配置为根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率；
若负载功率大于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为电荷泵的目标转换比率，其中，目标功率阈值是至少一个功率阈值中最接近负载功率的功率阈值；
若负载功率小于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为电荷泵的目标转换比率；
控制单元，被配置为根据目标转换比率控制电荷泵运行。
在本申请一种可能的实现方式中，功率阈值的数量为1，比较单元具体用于：
若负载功率小于功率阈值，则确定目标转换比率为第一转换比率；
若负载功率大于功率阈值，则确定目标转换比率为第二转换比率，其中，第二转换比率大于第一转换比率。
在本申请一种可能的实现方式中，功率阈值的数量为N，N为大于1的整数，比较单元具体还用于：
若目标功率阈值为第一功率阈值，且负载功率小于第一功率阈值，则确定目标转换比率为预设的最小转换比率，其中，第一功率阈值是N个功率阈值中的最小功率阈值；
若目标功率阈值为第M功率阈值，且负载功率大于第M-1功率阈值且小于第M功率阈值，则确定目标转换比率为同时与第M-1功率阈值和第M功率阈值相关联的参考转换比率，其中，M为大于1且小于或者等于N的整数，参考转换比率大于最小转换比率；
若目标功率阈值为第N功率阈值，且负载功率大于第N功率阈值，则确定目标转换比率为预设的最大转换比率，其中，第N功率阈值是N个功率阈值中的最大功率阈值，最大转换比率大于参考转换比率。
在本申请一种可能的实现方式中，控制单元具体用于：
若目标转换比率与电荷泵的当前转换比率相等，则控制电荷泵维持当前转换比率运行；
若目标转换比率与当前转换比率不相等，则控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率，以使电荷泵基于目标转换比率运行。
在本申请一种可能的实现方式中，控制单元具体用于：
若目标转换比率小于电荷泵的当前转换比率，则统计目标转换比率小于当前转换比率的持续时长，或者，统计负载功率小于目标功率阈值的持续时长，其中，目标功率阈值是与目标转换比率相关联的功率阈值，且目标功率阈值是至少一个功率阈值中大于负载功率且与负载功率之间的差值最小的一个功率阈值；
根据持续时长，控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率，以使电荷泵基于目标转换比率运行。
在本申请一种可能的实现方式中，控制单元具体还用于：
当持续时长超过预设时长阈值时，控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率。
第四方面，本申请还提供一种电荷泵控制设备，该电荷泵控制设备包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序被存储于存储器中，并配置为由处理器执行以实现本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的电荷泵控制方法中的步骤。
第五方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器进行加载，以执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的电荷泵控制方法中的步骤。
从以上内容可得出，本申请具有以下的有益效果：
本申请中，在电荷泵为目标负载供电的过程中，通过获取目标负载的负载功率，并根据该负载功率与预设的至少一个功率阈值之间的大小关系确定电荷泵的目标转换比率，从而基于该目标转换比率控制电荷泵的运行，相较于相关技术中使电荷泵始终维持在固定的转换比率来说，本申请通过检测负载功率来动态调整电荷泵的转换比率，能够使其适应于变化的负载功率，提高电荷泵效率，确保了电荷泵的可靠性。
本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是相关技术中的电荷泵的一个结构示意图；
图2是电荷泵工作于第一工作模式时开关的一个时序控制示意图；
图3是电荷泵工作于第一工作模式时负载功率与输出电压的一个关系示意图；
图4是电荷泵工作于第二工作模式时开关的一个时序控制示意图；
图5是电荷泵工作于第二工作模式时负载功率与输出电压的一个关系示意图；
图6是负载功率变化时，电荷泵始终工作于第二工作模式时负载功率与输出电压的一个关系示意图；
图7是本申请实施例中提供的电荷泵控制方法的一个流程示意图；
图8是本申请实施例中提供的电荷泵控制电路的一个结构示意图；
图9是本申请实施例中提供的电荷泵控制装置的一个结构示意图；
图10是本申请实施例中提供的电荷泵控制设备的一个结构示意图；
图11是基于本申请实施例提供的电荷泵控制方法调节电荷泵时，负载功率与输出电压的一个关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在介绍本申请的电荷泵控制方法、电路、装置、设备和存储介质之前，首先对电荷泵进行简单介绍。
电荷泵是一种DC-DC转换器，其利用开关电容技术来增加或降低输入电压电平，从而得到所需要的输出电压。如图1所示，图1是相关技术中的电荷泵的一个结构示意图，它可以包括电容器CF和开关（S1、S2、S3以及S4），可以理解，电荷泵中的开关可以是由时钟控制的场效应晶体管（Field Effect Transistor，FET）或开关管等，通过控制开关的闭合和断开来控制输入电压VDD对电容器CF进行充电，以及利用电容器CF两端电压不能突变的特性，产生输出电压PVDD。
目前，针对于负载功率较小（例如小于功率阈值Pthresh）的场景，可以控制电荷泵工作于第一工作模式，如1X模式，此时开关的时序控制如图2所示，在此模式下PVDD=VDD，即电荷泵转换比率为1，负载功率与输出电压的关系如图3所示。
而针对于负载功率较大（例如大于功率阈值Pthresh）的场景，可以控制电荷泵工作于第二工作模式，如2X模式，此时开关的时序控制如图4所示，在此模式下PVDD=2VDD，即电荷泵转换比率为2，负载功率与输出电压的关系如图5所示。
针对于负载功率随时间变化，即在一些时间段大于功率阈值Pthresh，在一些时间段又小于功率阈值Pthresh的场景，如图6所示，相关技术是通过控制电荷泵始终工作于第二工作模式即控制电荷泵转换比率维持为2运行，以确保满足大功率的应用需求。
根据转换比率为1时的电荷泵效率的计算式：
其中，为负载功率，/>为输入功率，/>为负载电流，/>为输入电流，/>为负载阻抗。
假设转换比率为N（N=2），则，此时电荷泵效率的计算式可以表示为：
根据上述两个电荷泵效率的计算式可以知道，当与/>相等时，电荷泵在第一工作模式的效率高于第二工作模式。
这也就意味着，在负载功率变化较大的场景中，若始终维持电荷泵工作于第二工作模式，存在着效率较低的问题。
基于此，本申请实施例提供了一种电荷泵控制方法、电路、装置、设备和存储介质，以下分别进行详细说明。
首先，本申请实施例提供一种电荷泵控制方法，请参阅图7，图7是本申请实施例中提供的电荷泵控制方法的一个流程示意图，需要说明的是，虽然在流程示意图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。本申请提供的电荷泵控制方法，具体可包括如下步骤：
步骤S701、在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取目标负载的负载功率。
可以理解的，在电荷泵为目标负载供电之前，可以首先为电荷泵设定一初始工作模式，也就是为电荷泵指定一初始转换比率，以使得电荷泵可以基于该初始转换比率工作，为目标负载供电。
此处初始工作模式或初始转换比率的设定，可以根据目标负载的电气参数例如额定功率、额定电压、额定电流、阻抗值等进行确定，也可以根据操作人员的过往经验或者根据操作指南进行确定，具体可以根据实际应用场景进行选择，此处不作限定。
本申请实施例中，在电荷泵工作过程中，可以采用已有的任一种手段或方式来获取目标负载的负载功率。
举例来说，可以通过现有的任一种功率计、功率采样电路或功率采样装置对目标负载的负载功率进行采样，从而获取到目标负载的负载功率。
另外，根据功率计算式P=I2R=U2/R可以知道，还可以通过采样负载电流、负载电压等电参数的形式，在负载阻抗已知的情况下，依据该功率计算式来计算获得相应的负载功率。
步骤S702、根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率。
由于电荷泵的转换比率可以表征其输出电压与输入电压之间的比例关系，因此，当负载功率较小时，通常是控制电荷泵工作于第一工作模式，此时电荷泵的转换比率为1，输出电压与输入电压相等。而当负载功率较大时，通常是控制电荷泵工作于第二工作模式，此时电荷泵的转换比率为2，输出电压是输入电压的2倍。
通过电荷泵的输出电压为目标负载供电，当目标负载的负载功率与电荷泵的转换比率相匹配时，不仅目标负载能够正常工作，也能确保电荷泵的效能达到最佳范围。
因此，在步骤S701获取到目标负载的负载功率后，可以对负载功率与预设的功率阈值进行比较，来确定与负载功率适配的目标转换比率。
本申请实施例中，用于比较的功率阈值可以有一个，也可以有多个，可以理解，每一个功率阈值都可以关联有两个转换比率，例如，当负载功率小于某一功率阈值时，其对应的转换比率为A，而当负载功率大于该功率阈值时，其对应的转换比率则为B。
对于多个功率阈值的场景，可以知道，数值相邻的两个功率阈值会存在关联同一个转换比率的情况，此处的相邻是指对所有功率阈值按从小到大或者从大到小的顺序进行排列后的相邻。
例如功率阈值P1与功率阈值P2相邻，当负载功率小于功率阈值P1时，其对应的转换比率为A1，当负载功率大于功率阈值P1时，其对应的转换比率为B1；而当负载功率小于功率阈值P2时，其对应的转换比率同样为B1，当负载功率大于功率阈值P2时，其对应的转换比率为C1；因此，若负载功率大于功率阈值P1且小于功率阈值P2时，对应的转换比率则为B1。
也就是说，当负载功率在相邻两个功率阈值构成的区间内时，对应的目标转换比率则是同时与该两个功率阈值相关联的转换比率。
本申请实施例中，可以预先设置一存储有不同的转换比率以及与每一转换比率相对应的负载功率范围的对照表，当获取到负载功率后，读取该对照表便可以确定与负载功率相对应的目标转换比率。
可以理解的，上述内容也可以概括为若负载功率大于目标功率阈值，则可以确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为目标转换比率，其中，目标功率阈值是至少一个功率阈值中最接近负载功率的功率阈值；
若负载功率小于目标功率阈值，则可以确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为目标转换比率。
步骤S703、根据目标转换比率控制电荷泵运行。
可以理解的，如果负载功率与当前转换比率不匹配或者不对应，则可以控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换率，以使转换比率与负载功率相匹配，换句话说，也就是切换电荷泵的当前工作模式，使其与负载功率相匹配。
相反的，如果负载功率与当前转换比率相匹配，则可以控制电荷泵继续基于当前转换比率运行，即维持当前工作模式继续为目标负载供电。
本申请实施例中，在电荷泵为目标负载供电的过程中，通过获取目标负载的负载功率，并根据该负载功率确定电荷泵的目标转换比率，从而基于该目标转换比率控制电荷泵的运行，相较于相关技术中使电荷泵始终维持在固定的转换比率来说，本申请通过检测负载功率来动态调整电荷泵的转换比率，能够使其适应于变化的负载功率，提高电荷泵效率，确保了电荷泵的可靠性。
接下来，继续对图7所示的各步骤以及在实际应用中可能采用的具体实施方式进行详细阐述。
在本申请一些实施例中，功率阈值的数量为1，根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率，可以进一步包括：
若负载功率小于功率阈值，则确定目标转换比率为第一转换比率；
若负载功率大于功率阈值，则确定目标转换比率为第二转换比率，其中，第二转换比率大于第一转换比率。
由于电荷泵可以以一定的因数倍增或降低输入电压，从而得到所需要的输出电压，因此，不同的电荷泵的可以配置有不同的目标转换比率。并且，对于同一个电荷泵来说，可以通过控制其开关的闭合和断开来实现不同幅值的输出电压的输出，因此，同一个电荷泵的目标转换比率可以有多个。
举例来说，若是两倍升压电荷泵，则其目标转换比率可以包括1和2，当其基于1倍的转换比率工作时，可以认为电荷泵运行于第一工作模式，当其基于2倍的转换比率工作时，可以认为电荷泵运行于第二工作模式。
本申请实施例中，可以根据实际应用场景预先设置一针对于负载功率的功率阈值，将获取到的负载功率与该预设功率阈值进行比较。
如果负载功率小于预设功率阈值，则可以认为当前目标负载基于小功率运行，此时电荷泵基于较低的转换比率工作便能很好地为目标负载供电，因此，此时可以确定目标转换比率为较小的第一转换比率，例如1，也就是说，电荷泵可以基于第一工作模式工作，为小功率运行的目标负载供电。
相反的，如果负载功率大于预设功率阈值，则可以认为当前目标负载基于大功率运行，此时电荷泵需要基于较高的转换比率工作才能更好地为目标负载供电，因此，此时可以确定目标转换比率为较大的第二转换比率，例如2，也就是说，电荷泵可以基于第二工作模式工作，为大功率运行的目标负载供电。
本申请实施例中，功率阈值可以是根据过往经验或实际应用场景进行确定，例如电荷泵应用于信号频率为20-20KHz的场景中，此时的功率阈值可以由10KHz信号的斜率决定，可以理解的，在其他的应用场景中，功率阈值也可以是由其他频率信号的斜率决定，具体此处不作限定。
在本申请一些实施例中，功率阈值的数量为N，N为大于1的整数，根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率，可以进一步包括：
若目标功率阈值为第一功率阈值，且负载功率小于第一功率阈值，则确定目标转换比率为预设的最小转换比率，其中，第一功率阈值是N个功率阈值中的最小功率阈值；
若目标功率阈值为第M功率阈值，且负载功率大于第M-1功率阈值且小于第M功率阈值，则确定目标转换比率为同时与第M-1功率阈值和第M功率阈值相关联的参考转换比率，其中，M为大于1且小于或者等于N的整数，参考转换比率大于最小转换比率；
若目标功率阈值为第N功率阈值，且负载功率大于第N功率阈值，则确定目标转换比率为最大转换比率，其中，第N功率阈值是N个功率阈值中的最大功率阈值，最大转换比率大于参考转换比率。
根据前述实施例的内容可以知道，一个功率阈值可以关联有两个转换比率，因此，当存在不止一个功率阈值时，可以根据负载功率所在的功率阈值区间来确定其对应的目标转换比率。
如果负载功率小于第一功率阈值，此处的第一功率阈值可以理解为预设的所有功率阈值中的最小功率阈值，则可以直接根据该第一功率阈值确定目标转换比率是所有转换比率中的最小转换比率。
如果负载功率大于第N功率阈值，此处的第N功率阈值可以理解为所有功率阈值中的最大功率阈值，则同样可以根据该第N功率阈值确定目标转换比率是所有转换比率中的最大转换比率。
而如果负载功率大于第M-1功率阈值且小于第M功率阈值，即在第M-1功率阈值和第M功率阈值的区间范围内，则可以根据第M-1功率阈值和第M功率阈值确定目标转换比率，此时的目标转换比率则是同时与第M-1功率阈值和第M功率阈值都关联的转换比率。
在本申请一些实施例中，根据目标转换比率控制电荷泵运行，可以进一步包括：
若目标转换比率与电荷泵的当前转换比率相等，则控制电荷泵维持当前转换比率运行；
若目标转换比率与当前转换比率不相等，则控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率，以使电荷泵基于目标转换比率运行。
在确定目标转换比率后，便可以对目标转换比率与电荷泵的当前转换比率进行比较，如果当前转换比率与目标转换比率相等，则可以认为当前转换比率是适合当下场景的转换比率，也就是目前的负载功率与当前转换比率是匹配的，因此可以控制电荷泵继续基于当前转换比率运行，为目标负载供电。
反之，如果当前转换比率与目标转换比率不相等，则可以认为当前转换比率已经不适用于当下场景，因此，可以认为目前的负载功率与当前转换比率不匹配，需要切换电荷泵的转换比率。
以1个功率阈值的两倍升压电荷泵为例，其可以有两种工作模式，第一工作模式时，其输出电压与输入电压相等，因此，转换比率为1；第二工作模式时，其输出电压是输入电压的2倍，因此，转换比率为2。相对应的，本实施例中目标转换比率包括的第一预设值可以是1，第二预设值可以是2。
在电荷泵基于第一工作模式运行时，其当前转换比率为1，如果此时负载功率大于功率阈值，则可以控制电荷泵由第一工作模式切换至第二工作模式，也就是控制电荷泵的转换比率由1切换为2，使得电荷泵工作于第二工作模式下，为目标负载提供两倍于输入电压的输出电压。
在电荷泵基于第二工作模式运行时，其当前转换比率为2，如果此时负载功率小于功率阈值，则可以控制电荷泵由第二工作模式切换至第一工作模式，也就是控制电荷泵的转换比率由2切换为1，使得电荷泵工作于第一工作模式下，为目标负载提供与输入电压幅值相等的输出电压。
为了降低环境或者其他因素对负载功率干扰的影响，在本申请一些实施例中，根据目标转换比率控制电荷泵运行，还可以进一步包括：
若目标转换比率小于电荷泵的当前转换比率，则统计目标转换比率小于当前转换比率的持续时长，或者，统计负载功率小于目标功率阈值的持续时长，其中，目标功率阈值是与目标转换比率相关联的功率阈值，且目标功率阈值是至少一个功率阈值中大于负载功率且与负载功率之间的差值最小的一个功率阈值；
根据持续时长，控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率，以使电荷泵基于目标转换比率运行。
在实际应用场景中，负载功率可能会因其他因素的影响出现短暂的跳变，举例来说，负载功率实际是大功率运行，电荷泵工作于第二工作模式，转换比率为2，如果负载功率受其他因素的影响在测量时测量到其由大功率短暂跳变到小功率，但其实际还是大功率运行，此时若立即将电荷泵的转换比率由2切换为1，则会出现供能不足的情况，影响目标负载的正常工作。
因此，本申请实施例中，在检测到目标转换比率小于电荷泵的当前转换比率时，可以启动计时，检测目标转换比率小于当前转换比率的持续时长，当该持续时长超过预设的时长阈值时，可以认为目标负载当前确实已经由大功率运行转变为小功率运行，此时再控制电荷泵的转换比率由2切换为1，可以使电荷泵更高效地为目标负载供电，提高效率和可靠性。
由于负载功率是与转换比率相对应的，因此，在其他的一些示例中，当确定目标转换比率小于电荷泵的当前转换比率时，同样可以确定负载功率小于目标功率阈值，可以理解，该目标功率阈值是与目标转换比率相关联的一个功率阈值，且该目标功率阈值是所有功率阈值中大于负载功率且与负载功率之间的差值最小的一个功率阈值。
此时，可以统计负载功率小于目标功率阈值的持续时长，当该持续时长超过预设的时长阈值时，同样可以认为目标负载当前确实已经由大功率运行转变为小功率运行，此时再控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率，同样可以使电荷泵更高效地为目标负载供电，提高效率和可靠性。
本申请实施例中，该预设时长阈值可以根据人耳最低听觉范围值20Hz进行确定，例如预设时长阈值可以设定为50ms，可以理解的，在其他的一些应用场景中，预设时长阈值还可以是其他值，具体可以根据实际应用场景进行确定，此处不作限定。
以上是本申请实施例的电荷泵控制方法的说明，为便于更好实施本申请提供的电荷泵控制方法，本申请还提供了一种电荷泵控制电路。
请参阅图8，图8是本申请实施例中提供的电荷泵控制电路的一个结构示意图，在本申请中，电荷泵控制电路800具体可包括如下结构：
采样电路801可以用于在电荷泵100为目标负载R供电的过程中，获取目标负载R的负载功率。
比较电路802可以用于根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵100的目标转换比率；
若负载功率大于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为电荷泵的目标转换比率，其中，目标功率阈值是至少一个功率阈值中最接近负载功率的功率阈值；
若负载功率小于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为电荷泵的目标转换比率；
控制电路803可以用于根据该目标转换比率控制电荷泵100运行。
本申请实施例中，该采样电路801可以对电荷泵100的输出电压Vout进行采样，再基于采样到的输出电压Vout得到目标负载R的负载功率，然后比较电路802根据该负载功率确定与其相匹配的目标转换比率，再由控制电路803根据该目标转换比率控制电荷泵100运行为目标负载R供电。
相较于相关技术中使电荷泵始终维持在固定的转换比率来说，本申请通过检测负载功率来动态调整电荷泵的转换比率，能够使其适应于变化的负载功率，提高电荷泵效率，确保了电荷泵的可靠性。
请参阅图9，图9是本申请实施例中提供的电荷泵控制装置的一个结构示意图，在本申请中，该电荷泵控制装置900具体可包括如下结构：
获取单元901可以被配置为在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取目标负载的负载功率；
比较单元902可以被配置为根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率；
若负载功率大于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为电荷泵的目标转换比率，其中，目标功率阈值是至少一个功率阈值中最接近负载功率的功率阈值；
若负载功率小于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为电荷泵的目标转换比率；
控制单元903可以被配置为根据目标转换比率控制电荷泵运行。
本申请实施例中，在电荷泵为目标负载供电的过程中，通过获取单元901获取目标负载的负载功率，比较单元902根据该负载功率确定电荷泵的目标转换比率，再由控制单元903根据该目标转换比率控制电荷泵运行，相较于相关技术中使电荷泵始终维持在固定的转换比率来说，本申请通过检测负载功率来动态调整电荷泵的转换比率，能够使其适应于变化的负载功率，提高电荷泵效率，确保了电荷泵的可靠性。
在本申请一些实施例中，功率阈值的数量为1，比较单元902具体可以用于：
若负载功率小于功率阈值，则确定目标转换比率为第一转换比率；
若负载功率大于功率阈值，则确定目标转换比率为第二转换比率，其中，第二转换比率大于第一转换比率。
在本申请一些实施例中，功率阈值的数量为N，N为大于1的整数，比较单元902具体还可以用于：
若目标功率阈值为第一功率阈值，且负载功率小于第一功率阈值，则确定目标转换比率为预设的最小转换比率，其中，第一功率阈值是N个功率阈值中的最小功率阈值；
若目标功率阈值为第M功率阈值，且负载功率大于第M-1功率阈值且小于第M功率阈值，则确定目标转换比率为同时与第M-1功率阈值和第M功率阈值相关联的参考转换比率，其中，M为大于1且小于或者等于N的整数，参考转换比率大于最小转换比率；
若目标功率阈值为第N功率阈值，且负载功率大于第N功率阈值，则确定目标转换比率为预设的最大转换比率，其中，第N功率阈值是N个功率阈值中的最大功率阈值，最大转换比率大于参考转换比率。
在本申请一些实施例中，控制单元903具体可以用于：
若目标转换比率与电荷泵的当前转换比率相等，则控制电荷泵维持当前转换比率运行；
若目标转换比率与当前转换比率不相等，则控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率，以使电荷泵基于目标转换比率运行。
在本申请一些实施例中，控制单元903具体可以用于：
若目标转换比率小于电荷泵的当前转换比率，则统计目标转换比率小于当前转换比率的持续时长，或者，统计负载功率小于目标功率阈值的持续时长，其中，目标功率阈值是与目标转换比率相关联的功率阈值，且目标功率阈值是至少一个功率阈值中大于负载功率且与负载功率之间的差值最小的一个功率阈值；
根据持续时长，控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率，以使电荷泵基于目标转换比率运行。
在本申请一些实施例中，控制单元903具体还可以用于：
当持续时长超过预设时长阈值时，控制电荷泵的转换比率由当前转换比率切换为目标转换比率。
需要说明的是，本申请中，获取单元901、比较单元902和控制单元903的相关内容与上述一一对应，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的电荷泵控制装置及其相应单元的具体工作过程，可以参考如图7对应任意实施例中电荷泵控制方法的说明，具体在此不再赘述。
为了更好实施本申请的电荷泵控制方法，本申请还提供一种电荷泵控制设备，其集成了本申请所提供的任一种电荷泵控制装置900，该电荷泵控制设备可以包括处理器1001和存储器1002，该存储器1002可以用于存储计算机程序，该计算机程序被处理器1001执行时，可以用于实现以下功能：
在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取目标负载的负载功率；
根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率，包括：
若负载功率大于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为电荷泵的目标转换比率，其中，目标功率阈值是至少一个功率阈值中最接近负载功率的功率阈值；
若负载功率小于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为目标转换比率；
根据目标转换比率控制电荷泵运行。
如图10所示，其示出了本申请所涉及的电荷泵控制设备的一个结构示意图，具体来讲：
该电荷泵控制设备可以包括一个或者一个以上处理核心的处理器1001、一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器1002、电源1003和输入单元1004等部件。本领域技术人员可以理解，图10中示出的设备结构并不构成对设备的限定，电荷泵控制设备还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：
处理器1001是该设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1002内的软件程序和/或单元模块，以及调用存储在存储器1002内的数据，执行设备的各种功能和处理数据，从而对清洁机器人进行整体监控。可选的，处理器1001可包括一个或多个处理核心；处理器1001可以是中央处理单元（CentralProcessing Unit，CPU），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（Digital SignalProcessor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现成可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，优选的，处理器1001可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器1001中。
存储器1002可用于存储软件程序以及模块，处理器1001通过运行存储在存储器1002的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器1002可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据清洁机器人的使用所创建的数据等。此外，存储器1002可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器1002还可以包括存储器控制器，以提供处理器1001对存储器1002的访问。
该电荷泵控制设备还可以包括给各个部件供电的电源1003，优选的，电源1003可以通过电源管理系统与处理器1001逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源1003还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。
该电荷泵控制设备还可以包括输入单元1004和输出单元1005，该输入单元1004可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。
尽管未示出，该电荷泵控制设备还可以包括显示单元等，在此不再赘述。具体在本申请中，电荷泵控制设备中的处理器1001会按照如下的指令，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的可执行文件加载到存储器1002中，并由处理器1001来运行存储在存储器1002中的应用程序，从而实现各种功能，如下：
在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取目标负载的负载功率；
根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率，包括：
若负载功率大于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为电荷泵的目标转换比率，其中，目标功率阈值是至少一个功率阈值中最接近负载功率的功率阈值；
若负载功率小于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为目标转换比率；
根据目标转换比率控制电荷泵运行。
本领域普通技术人员可以理解，上述的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器1001进行加载和执行。
为此，本申请提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器（Read Only Memory，ROM）、随机存取记忆体（Random Access Memory，RAM）、磁盘或光盘等。其上存储有计算机指令，计算机指令被处理器1001进行加载，以执行本申请所提供的任一种电荷泵控制方法中的步骤。例如，计算机指令被处理器1001执行时实现以下功能：
在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取目标负载的负载功率；
根据负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定电荷泵的目标转换比率，包括：
若负载功率大于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为电荷泵的目标转换比率，其中，目标功率阈值是至少一个功率阈值中最接近负载功率的功率阈值；
若负载功率小于目标功率阈值，则确定与目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为目标转换比率；
根据目标转换比率控制电荷泵运行。
该计算机可读存储介质中所存储的计算机指令，可以执行本申请如图7对应任意实施例中电荷泵控制方法中的步骤，因此，可以实现本申请如图7对应任意实施例中电荷泵控制方法所能实现的有益效果，详见前面的说明，在此不再赘述。
下面结合一具体应用场景，对本申请的技术方案进行说明，以帮助理解。
如图11所示，在初始时刻，负载功率大于功率阈值Pthresh，电荷泵工作于第二工作模式，当前转换比率为2，输出电压PVDD等于2倍的输入电压VDD；当检测到负载功率小于功率阈值Pthresh时，确定负载功率与当前转换比率不匹配，且根据负载功率确定目标转换比率为1。
启动计时，当不匹配的持续时长超过预设时长阈值时，确定目标负载小功率运行，控制电荷泵的转换比率由当前转换比率2切换为目标转换比率1，以使电荷泵工作于第一工作模式，输出电压PVDD等于输入电压VDD。
当检测到负载功率大于功率阈值Pthresh时，确定负载功率与当前转换比率不匹配，此时根据负载功率确定目标转换比率为2，控制电荷泵的转换比率由当前转换比率1切换为目标转换比率2，以使电荷泵工作于第二工作模式，输出电压PVDD等于2倍的输入电压VDD，更好地为目标负载供电。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。
具体实施时，以上各个单元或结构可以作为独立的实体来实现，也可以进行任意组合，作为同一或若干个实体来实现，以上各个单元或结构的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。
以上对本申请所提供的一种电荷泵控制方法、电路、装置、设备和存储介质进行了详细介绍，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，以上说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，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，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (9)
1.一种电荷泵控制方法，其特征在于，所述方法包括：
在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取所述目标负载的负载功率；
根据所述负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定所述电荷泵的目标转换比率，包括：
若所述负载功率大于目标功率阈值，则确定与所述目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为所述电荷泵的目标转换比率，其中，所述目标功率阈值是所述至少一个功率阈值中最接近所述负载功率的功率阈值；
若所述负载功率小于所述目标功率阈值，则确定与所述目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为所述目标转换比率；
根据所述目标转换比率控制所述电荷泵运行；
其中，若所述功率阈值的数量为N，且N为大于1的整数，则所述根据所述负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定所述电荷泵的目标转换比率，还包括：
若所述目标功率阈值为第一功率阈值，且所述负载功率小于所述第一功率阈值，则确定所述目标转换比率为预设的最小转换比率，其中，所述第一功率阈值是N个所述功率阈值中的最小功率阈值；
若所述目标功率阈值为第M功率阈值，且所述负载功率大于第M-1功率阈值且小于所述第M功率阈值，则确定所述目标转换比率为同时与所述第M-1功率阈值和所述第M功率阈值相关联的参考转换比率，其中，M为大于1且小于或者等于N的整数，所述参考转换比率大于所述最小转换比率；
若所述目标功率阈值为第N功率阈值，且所述负载功率大于所述第N功率阈值，则确定所述目标转换比率为预设的最大转换比率，其中，所述第N功率阈值是N个所述功率阈值中的最大功率阈值，所述最大转换比率大于所述参考转换比率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述功率阈值的数量为1，则所述根据所述负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定所述电荷泵的目标转换比率，还包括：
若所述负载功率小于所述功率阈值，则确定所述目标转换比率为第一转换比率；
若所述负载功率大于所述功率阈值，则确定所述目标转换比率为第二转换比率，其中，所述第二转换比率大于所述第一转换比率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标转换比率控制所述电荷泵运行，包括：
若所述目标转换比率与所述电荷泵的当前转换比率相等，则控制所述电荷泵维持所述当前转换比率运行；
若所述目标转换比率与所述当前转换比率不相等，则控制所述电荷泵的转换比率由所述当前转换比率切换为所述目标转换比率，以使所述电荷泵基于所述目标转换比率运行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标转换比率控制所述电荷泵运行，包括：
若所述目标转换比率小于所述电荷泵的当前转换比率，则统计所述目标转换比率小于所述当前转换比率的持续时长，或者，统计所述负载功率小于目标功率阈值的持续时长，其中，所述目标功率阈值是与所述目标转换比率相关联的功率阈值，且所述目标功率阈值是所述至少一个功率阈值中大于所述负载功率且与所述负载功率之间的差值最小的一个功率阈值；
根据所述持续时长，控制所述电荷泵的转换比率由所述当前转换比率切换为所述目标转换比率，以使所述电荷泵基于所述目标转换比率运行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述持续时长，控制所述电荷泵的转换比率由所述当前转换比率切换为所述目标转换比率，包括：
当所述持续时长超过预设时长阈值时，控制所述电荷泵的转换比率由所述当前转换比率切换为所述目标转换比率。
6.一种电荷泵控制电路，其特征在于，包括：
采样电路，用于在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取所述目标负载的负载功率；
比较电路，用于根据所述负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定所述电荷泵的目标转换比率；
若所述负载功率大于目标功率阈值，则确定与所述目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为所述电荷泵的目标转换比率，其中，所述目标功率阈值是所述至少一个功率阈值中最接近所述负载功率的功率阈值；
若所述负载功率小于所述目标功率阈值，则确定与所述目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为所述电荷泵的目标转换比率；
控制电路，用于根据所述目标转换比率控制所述电荷泵运行；
若所述功率阈值的数量为N，且N为大于1的整数，所述比较电路还用于：
若所述目标功率阈值为第一功率阈值，且所述负载功率小于所述第一功率阈值，则确定所述目标转换比率为预设的最小转换比率，其中，所述第一功率阈值是N个所述功率阈值中的最小功率阈值；
若所述目标功率阈值为第M功率阈值，且所述负载功率大于第M-1功率阈值且小于所述第M功率阈值，则确定所述目标转换比率为同时与所述第M-1功率阈值和所述第M功率阈值相关联的参考转换比率，其中，M为大于1且小于或者等于N的整数，所述参考转换比率大于所述最小转换比率；
若所述目标功率阈值为第N功率阈值，且所述负载功率大于所述第N功率阈值，则确定所述目标转换比率为预设的最大转换比率，其中，所述第N功率阈值是N个所述功率阈值中的最大功率阈值，所述最大转换比率大于所述参考转换比率。
7.一种电荷泵控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，被配置为在电荷泵为目标负载供电的过程中，获取所述目标负载的负载功率；
比较单元，被配置为根据所述负载功率与预设的至少一个功率阈值，确定所述电荷泵的目标转换比率；
若所述负载功率大于目标功率阈值，则确定与所述目标功率阈值相关联的两个转换比率中较大的转换比率为所述电荷泵的目标转换比率，其中，所述目标功率阈值是所述至少一个功率阈值中最接近所述负载功率的功率阈值；
若所述负载功率小于所述目标功率阈值，则确定与所述目标功率阈值相关联的两个转换比率中较小的转换比率为所述电荷泵的目标转换比率
控制单元，被配置为根据所述目标转换比率控制所述电荷泵运行；
若所述功率阈值的数量为N，且N为大于1的整数，所述比较单元还用于：
若所述目标功率阈值为第一功率阈值，且所述负载功率小于所述第一功率阈值，则确定所述目标转换比率为预设的最小转换比率，其中，所述第一功率阈值是N个所述功率阈值中的最小功率阈值；
若所述目标功率阈值为第M功率阈值，且所述负载功率大于第M-1功率阈值且小于所述第M功率阈值，则确定所述目标转换比率为同时与所述第M-1功率阈值和所述第M功率阈值相关联的参考转换比率，其中，M为大于1且小于或者等于N的整数，所述参考转换比率大于所述最小转换比率；
若所述目标功率阈值为第N功率阈值，且所述负载功率大于所述第N功率阈值，则确定所述目标转换比率为预设的最大转换比率，其中，所述第N功率阈值是N个所述功率阈值中的最大功率阈值，所述最大转换比率大于所述参考转换比率。
8.一种电荷泵控制设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储于所述存储器中，并配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1至5任一项所述的电荷泵控制方法中的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器进行加载，以执行如权利要求1至5任一项所述的电荷泵控制方法中的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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