CN117394689A - 一种自适应宽工作电压范围的供电单元及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应宽工作电压范围的供电单元及其控制方法，包含电流源I1、NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3、NMOS管NM4、PMOS管PM1、PMOS管PM2、PMOS管PM3、PMOS管PM4、SMIT触发器模块、或非门模块、第一反相器模块、第二反相器模块、正压电荷泵模块、钳位二极管D1、钳位二极管D2和钳位二极管D3。本发明既可以实现降压也可以升压，适用于宽工作电压范围中。

Description

一种自适应宽工作电压范围的供电单元及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种供电单元及其控制方法，特别是一种自适应宽工作电压范围的供电单元及其控制方法，属于半导体集成电路技术领域。

背景技术

在模拟集成电路中，基准供电单元是最基本的模块，它的性能很大程度上影响着整个系统的性能。在不同的系统中，对基准单元有着不同的要求。在一些低功耗的系统中，功耗是重要的指标；在一些高压集成电路系统中，要求供电模块具有较宽的供电范围以及可靠性。

如图6所示，传统结构中会使用LDO作为供电模块，LDO供电的原理是通过运放10来调节PMOS管PM1的输出，然后再根据电阻分压的原理，得到想要的电压。

输出电压与Vref电压的关系式为：

Vout=(Vref/R2)*(R1+R2)

LDO作为供电模块的缺点是，只能升压，不能降压，无法产生比电源电压低的基准电压，不适用于较宽的供电范围电路中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自适应宽工作电压范围的供电单元及其控制方法，既可以实现降压也可以升压，适用于宽工作电压范围中。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种自适应宽工作电压范围的供电单元，其特征在于：包含电流源I1、NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3、NMOS管NM4、PMOS管PM1、PMOS管PM2、PMOS管PM3、PMOS管PM4、SMIT触发器模块、或非门模块、第一反相器模块、第二反相器模块、正压电荷泵模块、钳位二极管D1、钳位二极管D2和钳位二极管D3，电流源I1与NMOS管NM1的漏极、NMOS管NM1的栅极、NMOS管NM2的栅极和NMOS管NM3的栅极，NMOS管NM1的源极、NMOS管NM2的源极、NMOS管NM3的源极和NMOS管NM4的源级接地，NMOS管NM2的漏极与PMOS管PM1的栅极、PMOS管PM1的漏极、PMOS管PM2的栅极和PMOS管PM3的栅极连接，PMOS管PM1的源极、PMOS管PM2的源极和PMOS管PM3的源级连接宽工作电压VDD_H，PMOS管PM2的漏极与PMOS管PM4的栅极和钳位二极管D1的正极连接，钳位二极管D1的负极与电阻R1的一端、正压电荷泵模块的输出端和钳位二极管D2的正极连接并输出高电压基准VOUT，电阻R1的另一端接地，钳位二极管D2的负极与钳位二极管D3的负极连接，钳位二极管D3的正极接地，PMOS管PM4的源极与PMOS管PM3的漏极连接，PMOS管PM4的漏极与NMOS管NM4的栅极和NMOS管NM3的漏极连接，NMOS管NM4的漏极与电阻R2的一端和SMIT触发器模块的输入端连接，SMIT触发器模块的输出端与或非门模块的第一输入端连接，或非门模块的第二输入端连接外接频率信号CLK，或非门模块的输出端与第一反相器模块的输入端连接，第一反相器模块的输出端与第二反相器模块的输入端和正压电荷泵模块的第一控制端连接，第二反相器模块的输出端与正压电荷泵模块的第二控制端连接，电阻R2的另一端、SMIT触发器模块的VDD端、或非门模块的VDD端、第一反相器模块的VDD端、第二反相器模块的VDD端和正压电荷泵模块的输入端连接低压基准VDD_L，SMIT触发器模块的接地端、或非门模块的接地端、第一反相器模块的接地端和第二反相器模块的接地端接地。

进一步地，所述SMIT触发器模块包含PMOS管PM21、PMOS管PM22、PMOS管PM23、NMOS管NM21、NMOS管NM22、NMOS管NM23、电阻R11和电阻R12，PMOS管PM21的栅极、PMOS管PM22的栅极、NMOS管NM21的栅极和NMOS管NM22的栅极相连并作为SMIT触发器模块的输入端，PMOS管PM21的源极与电阻R12的一端连接并作为SMIT触发器模块的VDD端，PMOS管PM21的漏极与PMOS管PM22的源极和PMOS管PM23的源极连接，PMOS管PM22的漏极与NMOS管NM21的漏极、PMOS管PM23的栅极和NMOS管NM23的栅极连接并作为SMIT触发器模块的输出端，NMOS管NM21的源极与NMOS管NM22的漏极和NMOS管NM23的源极连接，NMOS管NM22的源极与电阻R11的一端连接并接地，电阻R11的另一端与PMOS管PM23的漏极连接，电阻R12的另一端与NMOS管NM23的漏极连接。

进一步地，所述第一反相器模块和第二反相器模块分别包含PMOS管PM31和NMOS管NM31，PMOS管PM31的栅极和NMOS管NM31的栅极相连并作为第一反相器模块和第二反相器模块的输入端，PMOS管PM31的源极作为第一反相器模块和第二反相器模块的VDD端，PMOS管PM31的漏极与NMOS管NM31的漏极连接并作为第一反相器模块和第二反相器模块的输出端，NMOS管NM31的源极作为第一反相器模块和第二反相器模块的接地端。

进一步地，所述或非门模块包含PMOS管PM41、PMOS管PM42、NMOS管NM41和NMOS管NM42，PMOS管PM41的源极作为或非门模块的VDD端，PMOS管PM41的栅极与NMOS管NM42的栅极连接并作为或非门模块的第一输入端，PMOS管PM41的漏极与PMOS管PM42的源极连接，PMOS管PM42的栅极与NMOS管NM41的栅极连接并作为或非门模块的第二输入端，PMOS管PM42的漏极与NMOS管NM42的漏极和NMOS管NM41的漏极连接并作为或非门模块的输出端，NMOS管NM41的源极与NMOS管NM42的源极连接并作为或非门模块的接地端。

进一步地，所述正压电荷泵模块包含NMOS管NM51、NMOS管NM52、PMOS管PM51、PMOS管PM52、电容C51和电容C52，NMOS管NM51的源极与NMOS管NM52的源极连接并作为正压电荷泵模块的输入端，NMOS管NM51的漏极与电容C51的一端、PMOS管PM51的漏极、NMOS管NM52的栅极和PMOS管PM52的栅极连接，电容C51的另一端作为正压电荷泵模块的第一控制端，NMOS管NM51的栅极与PMOS管PM51的栅极、NMOS管NM52的漏极、电容C52的一端和PMOS管PM52的漏极连接，电容C52的另一端作为正压电荷泵模块的第二控制端，PMOS管PM51的源极与PMOS管PM52的源极连接并作为正压电荷泵模块的输出端。

进一步地，所述NMOS管NM1、NMOS管NM2和NMOS管NM3构成第一电流镜电路，第一电流镜电路的个数比为1：n：m，PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3构成第二电流镜电路，第二电流镜电路的个数比为1：n：m。

一种自适应宽工作电压范围的供电单元的控制方法，包含以下步骤：

第一个阶段：宽工作电压VDD_H的电压从0V上升至低压基准VDD_L这个阶段，NMOS管NM2复制NMOS管NM1的电流，第二偏置电压被拉低，当PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3的栅极电压减去宽工作电压VDD_H大于或等于PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3的阈值电压时，PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3导通；此时PMOS管PM2的漏极电压和PMOS管PM3的漏极电压同步跟随宽工作电压VDD_H上升；PMOS管PM4的栅极与源极之间的压差小于PMOS管PM4的阈值电压，PMOS管PM4不导通，NMOS管NM4的栅极电压通过NMOS管NM3下拉到低电平，NMOS管NM4的栅极与源极之间的压差小于NMOS管NM4的阈值电压，NMOS管NM4不导通；SMIT触发器模块的输入端电压通过电阻R2拉为高电平，SMIT触发器模块的输出端电压为低电平；或非门的第一输入端电压为低电平，为外接频率信号CLK的传输提供了使能信号，此时外接频率信号CLK通过或非门模块传输到或非门模块的输出端；或非门模块的输出端信号再经过第一反相器得到与外接频率信号CLK同相位的第一频率信号；第一频率信号连接正压电荷泵的第一控制端；第一频率信号经过第二反相器得到与外接频率信号CLK反相位的第二频率信号；第二频率信号连接正压电荷泵的第二控制端；低压基准VDD_L经过正压电荷泵得到高电压基准VOUT；

第二阶段：宽工作电压VDD_H大于低压基准VDD_L时，宽工作电压VDD_H的电压继续上升，PMOS管PM2的漏极电压大于高基准电压VOUT时，钳位二极管D1之间的压差被限制在钳位二极管D1管压降上，硅管为0.7V，即PMOS管PM2的漏极电压与高基准电压VOUT的压差稳定在0.7V；PMOS管PM4的漏极电压会随着宽工作电压VDD_H的增加继续增加，当PMOS管PM4的栅极与源极之间的压差大于PMOS管PM4的阈值电压时，PMOS管PM4导通，PMOS管PM4的漏极电压被上拉到高电平，NMOS管NM4的栅极电压与源级之间的压差大于NMOS管NM4的阈值电压，NMOS管NM4导通，SMIT触发器的输入端电压被下拉至低电平，SMIT触发器的输出端电压为高电平；或非门模块的第一输入端电压为高电平，此时外接频率信号CLK无法通过或非门模块，或非门模块的输出端电压为低电平，或非门模块的输出端电压经过第一反相器得到第一频率信号为高电平，第一频率信号经过第二反相器得到第二频率信号为低电平，没有频率信号传输到正压电荷泵模块的第一控制端和第二控制端，正压电荷泵模块不工作；此时高电压基准VOUT的电压大小通过钳位二极管D2和钳位二极管D3将高基准电压VOUT钳位高电压下；

两个阶段下，高基准电压VOUT的通过电阻R1产生的电流流到GND，电路中不会增加功耗。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明提供一种自适应宽工作电压范围的供电单元及其控制方法，宽电压范围下，可以产生比较稳定的电压基准。本发明在工作电压比较低时，即当工作电压低于基准电压时，通过在低压基准的基础上叠加正压电荷泵来产生高压基准，工作电压范围比较高的情况下，即当工作电压大于高压基准电压时，通过内部反馈电路，将正压电荷泵模块关闭，通过钳位二极管进行电压钳位得到稳定的高压基准，此时正压电荷泵不工作，既得到了稳定的高压基准，同时也降低了功耗。本发明的供电模块既可以实现降压也可以升压，适用于宽工作电压范围中。

附图说明

图1是本发明的一种自适应宽工作电压范围的供电单元的示意图。

图2是本发明的SMIT触发器模块的电路图。

图3是本发明的第一反相器模块和第二反相器模块的电路图。

图4是本发明的或非门模块的电路图。

图5是本发明的正压电荷泵模块的电路图。

图6是现有技术的LDO供电产生模块的示意图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，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晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明的一种自适应宽工作电压范围的供电单元，包含电流源I1、NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3、NMOS管NM4、PMOS管PM1、PMOS管PM2、PMOS管PM3、PMOS管PM4、SMIT触发器模块11、或非门模块12、第一反相器模块13、第二反相器模块14、正压电荷泵模块15、钳位二极管D1、钳位二极管D2和钳位二极管D3。电流源I1与NMOS管NM1的漏极、NMOS管NM1的栅极、NMOS管NM2的栅极和NMOS管NM3的栅极，NMOS管NM1的源极、NMOS管NM2的源极、NMOS管NM3的源极和NMOS管NM4的源级接地，NMOS管NM2的漏极与PMOS管PM1的栅极、PMOS管PM1的漏极、PMOS管PM2的栅极和PMOS管PM3的栅极连接，PMOS管PM1的源极、PMOS管PM2的源极和PMOS管PM3的源级连接宽工作电压VDD_H，PMOS管PM2的漏极与PMOS管PM4的栅极和钳位二极管D1的正极连接，钳位二极管D1的负极与电阻R1的一端、正压电荷泵模块15的输出端和钳位二极管D2的正极连接并输出高电压基准VOUT，电阻R1的另一端接地，钳位二极管D2的负极与钳位二极管D3的负极连接，钳位二极管D3的正极接地，PMOS管PM4的源极与PMOS管PM3的漏极连接，PMOS管PM4的漏极与NMOS管NM4的栅极和NMOS管NM3的漏极连接，NMOS管NM4的漏极与电阻R2的一端和SMIT触发器模块11的输入端连接，SMIT触发器模块11的输出端与或非门模块12的第一输入端连接，或非门模块12的第二输入端连接外接频率信号CLK，或非门模块12的输出端与第一反相器模块13的输入端连接，第一反相器模块13的输出端与第二反相器模块14的输入端和正压电荷泵模块15的第一控制端连接，第二反相器模块14的输出端与正压电荷泵模块15的第二控制端连接，电阻R2的另一端、SMIT触发器模块11的VDD端、或非门模块12的VDD端、第一反相器模块13的VDD端、第二反相器模块14的VDD端和正压电荷泵模块15的输入端连接低压基准VDD_L，SMIT触发器模块11的接地端、或非门模块12的接地端、第一反相器模块13的接地端和第二反相器模块14的接地端接地。

如图2所示，SMIT触发器模块11包含PMOS管PM21、PMOS管PM22、PMOS管PM23、NMOS管NM21、NMOS管NM22、NMOS管NM23、电阻R11和电阻R12，PMOS管PM21的栅极、PMOS管PM22的栅极、NMOS管NM21的栅极和NMOS管NM22的栅极相连并作为SMIT触发器模块11的输入端，PMOS管PM21的源极与电阻R12的一端连接并作为SMIT触发器模块11的VDD端，PMOS管PM21的漏极与PMOS管PM22的源极和PMOS管PM23的源极连接，PMOS管PM22的漏极与NMOS管NM21的漏极、PMOS管PM23的栅极和NMOS管NM23的栅极连接并作为SMIT触发器模块11的输出端，NMOS管NM21的源极与NMOS管NM22的漏极和NMOS管NM23的源极连接，NMOS管NM22的源极与电阻R11的一端连接并接地，电阻R11的另一端与PMOS管PM23的漏极连接，电阻R12的另一端与NMOS管NM23的漏极连接。

如图3所示，第一反相器模块13和第二反相器模块14分别包含PMOS管PM31和NMOS管NM31，PMOS管PM31的栅极和NMOS管NM31的栅极相连并作为第一反相器模块13和第二反相器模块14的输入端，PMOS管PM31的源极作为第一反相器模块13和第二反相器模块14的VDD端，PMOS管PM31的漏极与NMOS管NM31的漏极连接并作为第一反相器模块13和第二反相器模块14的输出端，NMOS管NM31的源极作为第一反相器模块13和第二反相器模块14的接地端。

如图4所示，或非门模块12包含PMOS管PM41、PMOS管PM42、NMOS管NM41和NMOS管NM42，PMOS管PM41的源极作为或非门模块12的VDD端，PMOS管PM41的栅极与NMOS管NM42的栅极连接并作为或非门模块12的第一输入端，PMOS管PM41的漏极与PMOS管PM42的源极连接，PMOS管PM42的栅极与NMOS管NM41的栅极连接并作为或非门模块12的第二输入端，PMOS管PM42的漏极与NMOS管NM42的漏极和NMOS管NM41的漏极连接并作为或非门模块12的输出端，NMOS管NM41的源极与NMOS管NM42的源极连接并作为或非门模块12的接地端。

如图5所示，正压电荷泵模块15包含NMOS管NM51、NMOS管NM52、PMOS管PM51、PMOS管PM52、电容C51和电容C52，NMOS管NM51的源极与NMOS管NM52的源极连接并作为正压电荷泵模块15的输入端，NMOS管NM51的漏极与电容C51的一端、PMOS管PM51的漏极、NMOS管NM52的栅极和PMOS管PM52的栅极连接，电容C51的另一端作为正压电荷泵模块15的第一控制端，NMOS管NM51的栅极与PMOS管PM51的栅极、NMOS管NM52的漏极、电容C52的一端和PMOS管PM52的漏极连接，电容C52的另一端作为正压电荷泵模块15的第二控制端，PMOS管PM51的源极与PMOS管PM52的源极连接并作为正压电荷泵模块15的输出端。

本发明中，NMOS管NM1、NMOS管NM2和NMOS管NM3构成第一电流镜电路，第一电流镜电路的个数比为1：n：m，PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3构成第二电流镜电路，第二电流镜电路的个数比为1：n：m。NMOS管NM2和PMOS管PM1的个数需要对应；PMOS管PM3和NMOS管NM3的个数需要对应，即流过PMOS管PM1的电流等于流过PMOS管PM2的电流，流过PMOS管PM3的电流等于流过NMOS管NM3的电流。

本发明中，低压基准VDD_L是由其他模块产生的低压基准，在本发明实施例中，低压基准VDD_L电压值为3.5V，该基准电压可以根据实际情况取值。

本发明中，外接频率信号CLK由其他模块提供，本实施例中仅描述外接频率信号CLK接入电路中的情况，在本实施例中，外接频率信号CLK频率为10 MHz，外接频率信号CLK的频率越大，正压电荷泵的驱动能力越强，可以根据实际情况调整外接频率信号CLK的频率。

一种自适应宽工作电压范围的供电单元的控制方法，包含以下步骤：

第一个阶段：宽工作电压VDD_H的电压从0V上升至低压基准VDD_L这个阶段，NMOS管NM2复制NMOS管NM1的电流，第二偏置电压被拉低，当PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3的栅极电压减去宽工作电压VDD_H大于或等于PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3的阈值电压时，PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3导通；此时PMOS管PM2的漏极电压和PMOS管PM3的漏极电压同步跟随宽工作电压VDD_H上升；PMOS管PM4的栅极与源极之间的压差小于PMOS管PM4的阈值电压，PMOS管PM4不导通，NMOS管NM4的栅极电压通过NMOS管NM3下拉到低电平，NMOS管NM4的栅极与源极之间的压差小于NMOS管NM4的阈值电压，NMOS管NM4不导通；SMIT触发器模块的输入端电压通过电阻R2拉为高电平，SMIT触发器模块的输出端电压为低电平；或非门的第一输入端电压为低电平，为外接频率信号CLK的传输提供了使能信号，此时外接频率信号CLK通过或非门模块传输到或非门模块的输出端；或非门模块的输出端信号再经过第一反相器得到与外接频率信号CLK同相位的第一频率信号；第一频率信号连接正压电荷泵的第一控制端；第一频率信号经过第二反相器得到与外接频率信号CLK反相位的第二频率信号；第二频率信号连接正压电荷泵的第二控制端；低压基准VDD_L经过正压电荷泵得到高电压基准VOUT。

第二阶段：宽工作电压VDD_H大于低压基准VDD_L时，宽工作电压VDD_H的电压继续上升，PMOS管PM2的漏极电压大于高基准电压VOUT时，钳位二极管D1之间的压差被限制在钳位二极管D1管压降上，硅管为0.7V，即PMOS管PM2的漏极电压与高基准电压VOUT的压差稳定在0.7V；PMOS管PM4的漏极电压会随着宽工作电压VDD_H的增加继续增加，当PMOS管PM4的栅极与源极之间的压差大于PMOS管PM4的阈值电压时，PMOS管PM4导通，PMOS管PM4的漏极电压被上拉到高电平，NMOS管NM4的栅极电压与源级之间的压差大于NMOS管NM4的阈值电压，NMOS管NM4导通，SMIT触发器的输入端电压被下拉至低电平，SMIT触发器的输出端电压为高电平；或非门模块的第一输入端电压为高电平，此时外接频率信号CLK无法通过或非门模块，或非门模块的输出端电压为低电平，或非门模块的输出端电压经过第一反相器得到第一频率信号为高电平，第一频率信号经过第二反相器得到第二频率信号为低电平，没有频率信号传输到正压电荷泵模块的第一控制端和第二控制端，正压电荷泵模块不工作；此时高电压基准VOUT的电压大小通过钳位二极管D2和钳位二极管D3将高基准电压VOUT钳位高电压下；钳位二极管的正向导通压差和反向截止电压，与钳位二极管本身特性有关。

本发明中，不管宽工作电压VDD_H是高压还是低压，均能产生一个较高的基准电压VOUT（本实施例中为6.7V）。当宽工作电压VDD_H低于低压基准电压VDD_L（3.5V）时，内部的正压电荷泵工作，将低压基准VDD_L（3.5V）提高到基准电压VOUT（6.7V）。当宽工作电压VDD_H逐渐升高且高于基准电压VOUT（6.7V）时，内部的正压电荷泵不工作，通过二极管的钳位作用，将基准电压VOUT电压钳位在6.7V。

两个阶段下，高基准电压VOUT的通过电阻R1产生的电流流到GND，电路中不会增加功耗。

本发明提供一种自适应宽工作电压范围的供电单元及其控制方法，宽电压范围下，可以产生比较稳定的电压基准。本发明在工作电压比较低时，即当工作电压低于基准电压时，通过在低压基准的基础上叠加正压电荷泵来产生高压基准，工作电压范围比较高的情况下，即当工作电压大于高压基准电压时，通过内部反馈电路，将正压电荷泵模块关闭，通过钳位二极管进行电压钳位得到稳定的高压基准，此时正压电荷泵不工作，既得到了稳定的高压基准，同时也降低了功耗。本发明的供电模块既可以实现降压也可以升压，适用于宽工作电压范围中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自适应宽工作电压范围的供电单元，其特征在于：包含电流源I1、NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3、NMOS管NM4、PMOS管PM1、PMOS管PM2、PMOS管PM3、PMOS管PM4、SMIT触发器模块、或非门模块、第一反相器模块、第二反相器模块、正压电荷泵模块、钳位二极管D1、钳位二极管D2和钳位二极管D3，电流源I1与NMOS管NM1的漏极、NMOS管NM1的栅极、NMOS管NM2的栅极和NMOS管NM3的栅极，NMOS管NM1的源极、NMOS管NM2的源极、NMOS管NM3的源极和NMOS管NM4的源级接地，NMOS管NM2的漏极与PMOS管PM1的栅极、PMOS管PM1的漏极、PMOS管PM2的栅极和PMOS管PM3的栅极连接，PMOS管PM1的源极、PMOS管PM2的源极和PMOS管PM3的源级连接宽工作电压VDD_H，PMOS管PM2的漏极与PMOS管PM4的栅极和钳位二极管D1的正极连接，钳位二极管D1的负极与电阻R1的一端、正压电荷泵模块的输出端和钳位二极管D2的正极连接并输出高电压基准VOUT，电阻R1的另一端接地，钳位二极管D2的负极与钳位二极管D3的负极连接，钳位二极管D3的正极接地，PMOS管PM4的源极与PMOS管PM3的漏极连接，PMOS管PM4的漏极与NMOS管NM4的栅极和NMOS管NM3的漏极连接，NMOS管NM4的漏极与电阻R2的一端和SMIT触发器模块的输入端连接，SMIT触发器模块的输出端与或非门模块的第一输入端连接，或非门模块的第二输入端连接外接频率信号CLK，或非门模块的输出端与第一反相器模块的输入端连接，第一反相器模块的输出端与第二反相器模块的输入端和正压电荷泵模块的第一控制端连接，第二反相器模块的输出端与正压电荷泵模块的第二控制端连接，电阻R2的另一端、SMIT触发器模块的VDD端、或非门模块的VDD端、第一反相器模块的VDD端、第二反相器模块的VDD端和正压电荷泵模块的输入端连接低压基准VDD_L，SMIT触发器模块的接地端、或非门模块的接地端、第一反相器模块的接地端和第二反相器模块的接地端接地。

2.根据权利要求1所述的一种自适应宽工作电压范围的供电单元，其特征在于：所述SMIT触发器模块包含PMOS管PM21、PMOS管PM22、PMOS管PM23、NMOS管NM21、NMOS管NM22、NMOS管NM23、电阻R11和电阻R12，PMOS管PM21的栅极、PMOS管PM22的栅极、NMOS管NM21的栅极和NMOS管NM22的栅极相连并作为SMIT触发器模块的输入端，PMOS管PM21的源极与电阻R12的一端连接并作为SMIT触发器模块的VDD端，PMOS管PM21的漏极与PMOS管PM22的源极和PMOS管PM23的源极连接，PMOS管PM22的漏极与NMOS管NM21的漏极、PMOS管PM23的栅极和NMOS管NM23的栅极连接并作为SMIT触发器模块的输出端，NMOS管NM21的源极与NMOS管NM22的漏极和NMOS管NM23的源极连接，NMOS管NM22的源极与电阻R11的一端连接并接地，电阻R11的另一端与PMOS管PM23的漏极连接，电阻R12的另一端与NMOS管NM23的漏极连接。

3.根据权利要求1所述的一种自适应宽工作电压范围的供电单元，其特征在于：所述第一反相器模块和第二反相器模块分别包含PMOS管PM31和NMOS管NM31，PMOS管PM31的栅极和NMOS管NM31的栅极相连并作为第一反相器模块和第二反相器模块的输入端，PMOS管PM31的源极作为第一反相器模块和第二反相器模块的VDD端，PMOS管PM31的漏极与NMOS管NM31的漏极连接并作为第一反相器模块和第二反相器模块的输出端，NMOS管NM31的源极作为第一反相器模块和第二反相器模块的接地端。

4.根据权利要求1所述的一种自适应宽工作电压范围的供电单元，其特征在于：所述或非门模块包含PMOS管PM41、PMOS管PM42、NMOS管NM41和NMOS管NM42，PMOS管PM41的源极作为或非门模块的VDD端，PMOS管PM41的栅极与NMOS管NM42的栅极连接并作为或非门模块的第一输入端，PMOS管PM41的漏极与PMOS管PM42的源极连接，PMOS管PM42的栅极与NMOS管NM41的栅极连接并作为或非门模块的第二输入端，PMOS管PM42的漏极与NMOS管NM42的漏极和NMOS管NM41的漏极连接并作为或非门模块的输出端，NMOS管NM41的源极与NMOS管NM42的源极连接并作为或非门模块的接地端。

5.根据权利要求1所述的一种自适应宽工作电压范围的供电单元，其特征在于：所述正压电荷泵模块包含NMOS管NM51、NMOS管NM52、PMOS管PM51、PMOS管PM52、电容C51和电容C52，NMOS管NM51的源极与NMOS管NM52的源极连接并作为正压电荷泵模块的输入端，NMOS管NM51的漏极与电容C51的一端、PMOS管PM51的漏极、NMOS管NM52的栅极和PMOS管PM52的栅极连接，电容C51的另一端作为正压电荷泵模块的第一控制端，NMOS管NM51的栅极与PMOS管PM51的栅极、NMOS管NM52的漏极、电容C52的一端和PMOS管PM52的漏极连接，电容C52的另一端作为正压电荷泵模块的第二控制端，PMOS管PM51的源极与PMOS管PM52的源极连接并作为正压电荷泵模块的输出端。

6.根据权利要求1所述的一种自适应宽工作电压范围的供电单元，其特征在于：所述NMOS管NM1、NMOS管NM2和NMOS管NM3构成第一电流镜电路，第一电流镜电路的个数比为1：n：m，PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3构成第二电流镜电路，第二电流镜电路的个数比为1：n：m。

7.一种权利要求1-6任一项所述的自适应宽工作电压范围的供电单元的控制方法，其特征在于包含以下步骤：

第一个阶段：宽工作电压VDD_H的电压从0V上升至低压基准VDD_L这个阶段，NMOS管NM2复制NMOS管NM1的电流，第二偏置电压被拉低，当PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3的栅极电压减去宽工作电压VDD_H大于或等于PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3的阈值电压时，PMOS管PM1、PMOS管PM2和PMOS管PM3导通；此时PMOS管PM2的漏极电压和PMOS管PM3的漏极电压同步跟随宽工作电压VDD_H上升；PMOS管PM4的栅极与源极之间的压差小于PMOS管PM4的阈值电压，PMOS管PM4不导通，NMOS管NM4的栅极电压通过NMOS管NM3下拉到低电平，NMOS管NM4的栅极与源极之间的压差小于NMOS管NM4的阈值电压，NMOS管NM4不导通；SMIT触发器模块的输入端电压通过电阻R2拉为高电平，SMIT触发器模块的输出端电压为低电平；或非门的第一输入端电压为低电平，为外接频率信号CLK的传输提供了使能信号，此时外接频率信号CLK通过或非门模块传输到或非门模块的输出端；或非门模块的输出端信号再经过第一反相器得到与外接频率信号CLK同相位的第一频率信号；第一频率信号连接正压电荷泵的第一控制端；第一频率信号经过第二反相器得到与外接频率信号CLK反相位的第二频率信号；第二频率信号连接正压电荷泵的第二控制端；低压基准VDD_L经过正压电荷泵得到高电压基准VOUT；

第二阶段：宽工作电压VDD_H大于低压基准VDD_L时，宽工作电压VDD_H的电压继续上升，PMOS管PM2的漏极电压大于高基准电压VOUT时，钳位二极管D1之间的压差被限制在钳位二极管D1管压降上，硅管为0.7V，即PMOS管PM2的漏极电压与高基准电压VOUT的压差稳定在0.7V；PMOS管PM4的漏极电压会随着宽工作电压VDD_H的增加继续增加，当PMOS管PM4的栅极与源极之间的压差大于PMOS管PM4的阈值电压时，PMOS管PM4导通，PMOS管PM4的漏极电压被上拉到高电平，NMOS管NM4的栅极电压与源级之间的压差大于NMOS管NM4的阈值电压，NMOS管NM4导通，SMIT触发器的输入端电压被下拉至低电平，SMIT触发器的输出端电压为高电平；或非门模块的第一输入端电压为高电平，此时外接频率信号CLK无法通过或非门模块，或非门模块的输出端电压为低电平，或非门模块的输出端电压经过第一反相器得到第一频率信号为高电平，第一频率信号经过第二反相器得到第二频率信号为低电平，没有频率信号传输到正压电荷泵模块的第一控制端和第二控制端，正压电荷泵模块不工作；此时高电压基准VOUT的电压大小通过钳位二极管D2和钳位二极管D3将高基准电压VOUT钳位高电压下；

两个阶段下，高基准电压VOUT的通过电阻R1产生的电流流到GND，电路中不会增加功耗。