一种基于飞跨电容多步充放电的电荷泵多相交织技术的制作方法
【专利摘要】电荷泵型开关电源具有低EMI、高效率、体积小等优点，是电源管理系统的重要组成部分。本发明专利公开了一种使用三个飞跨电容实现的电荷泵型DC-DC转换器多相交织技术，其中每个飞跨电容的充电和放电周期可根据需要分多步完成，目的是使用较少的飞跨电容实现多相位交织的效果。对于×1、×2/3、×1/2和×1/3等多种电压转换比，本技术都能使充放电过程多相交织，减小电流尖峰脉冲和毛刺，从而减小输出纹波。
【专利说明】 —种基于飞跨电容多步充放电的电荷泵多相交织技术
【技术领域】
:
[0001]本发明专利涵盖电荷泵DC-DC转换器原理、纹波抑制技术、充放电多相交织技术。【背景技术】:
[0002]随着集成电路技术的不断发展，便携式移动终端的大量出现，尤其是近几年，智能手机、平板电脑、GPS等产品的普及，电子系统对供电电源也提出了更多的要求，例如:便携性、低功耗、输出稳定、高效率等，推动了便携式电子设备电源技术的发展。电子系统通常不能由电池或电源适配器为其直接供电，而需要一个电压调制器将不稳定的直流电压转换为稳定的系统供电电源。目前，DC-DC转换器主要分为两类:线性稳压器和开关电源调制器。线性稳压器具有低纹波、低噪声、设计简单等优点，广泛应用于对噪声敏感的场合，但其也有效率较低和只能实现降压等缺点。开关电源又分为电感型和电容型。其中，电感型开关电源储能元件为电感，优点是转换效率高，缺点是在输出端具有纹波干扰，并且有电磁干扰(EMI)问题；电容型(又称电荷泵型)开关电源使用电容作为储能元件，大大降低了 EMI，转换效率也较高，缺点是输出端纹波噪声较大。
[0003]模拟和射频电路对噪声敏感，通常采用线性稳压源供电，这虽然避免了电源的噪声干扰，但系统效率较低。传统电荷泵型DC-DC转换器效率较高、又没有EMI干扰，如果能解决其纹波噪声较大的问题，则可将电荷泵型DC-DC转换器应用于噪声敏感的模拟和射频电路，从而提高系统效率，这对便携系统尤其重要。
[0004]为了降低纹波，一种方法是在电荷泵后串接一个线性稳压源，在输出稳压的同时，减小了纹波。由于这种方案中应用了效率较低的线性稳压源作为抑制纹波的滤波器，使整体效率较低。另一种常用的减小电荷泵输出纹波的方法是输出电压的多相交织，即将基本电荷泵拓扑复制多份并将它们的充放电时序错开一定相位，从而抵消纹波。然而，这种方法会导致飞跨电容的数量成倍增加。有些原本只需I个飞跨电容的转换比，如X 1、X2、X 1/2等，只需要增加I个飞跨电容就可实现两相；而对于本来需要2个飞跨电容的增益，如X 3/2、X 2/3、X 1/3，则需要增加2个飞跨电容；以此类推，如果用3相交织，则需要增加4个(共6个)飞跨电容，这将造成系统成本的增加，尤其是对集成化的实现还会额外增加的芯片引脚数量。本发明提出了一种使用三个飞跨电容实现的多相交织技术，其中每个飞跨电容的充电和放电周期可根据需要分多步完成，目的是使用较少的飞跨电容实现多相位交织的效果。该技术可以用于X1、父2/3、父1/2和X 1/3等多种电压转换比，在保证电荷泵开关电源效率的同时，减小了输出的纹波噪声，使开关电容型DC-DC转换器为模拟和射频电路供电成为可能。
【发明内容】
:
[0005]本发明针对传统电荷泵型开关电源多相交织技术导致飞跨电容数量成倍增加的不足，提出了一种利用三个飞跨电容实现的，基于飞跨电容分步完成充电或放电周期的电荷泵充放电多相交织技术，该技术可应用于X 1、X 2/3、X 1/2和X 1/3等多个电压转换比，实现多相位交织的效果，抑制输出纹波。此外通过控制驱动波形的上升和下降沿的斜率，连接飞跨电容和负载的开关可以实现缓导通和缓慢关断，可以进一步平滑每一相的放电电流。
[0006]一个包含了新型多相交织技术的电荷泵系统原理图如附图1，其由开关电容阵列
(2)、误差放大器、多相时钟产生、波形发生器和模式控制等模块组成。其中波形发生器产生上升沿和下降沿可调整的开关驱动波形，以实现开关的缓慢导通和缓慢关断。虽然附图1中的系统对输出的调制采用了脉冲频率调制(PFM)，但本发明也可应用于其它类型的输出电压调制方式。
[0007]附图2中所示的开关电容阵列⑵中包含了三个飞跨电容(6-1、6_2和6_3)和十五个开关(5-1至5-15)。其中，连接飞跨电容和负载的六个开关(5-2，5-4，5-7, 5-9, 5-12和5-14)具有缓慢导通功能，并且可以根据需要实现快速关断或缓慢关断。附图3至附图6分别显示了 X1、X2/3, X1/2和X1/3等四种降压转换比下开关阵列的拓扑状态图，每种转换比都具有9个状态。为简化起见，状态图中没有画出开关，只画出了三个飞跨电容(6-1、6-2和6-3)与电源(I)、输出(3)及地线(4)之间的连接关系。
[0008]系统启动后，模式控制模块根据电源⑴电压和输出(3)电压动态地选择电压转换比，多相时钟产生模块和时钟驱动模块根据特定电压转换比产生所需要的驱动开关的时钟信号。在选定的电压转换比下，开关电容阵列顺序经过拓扑状态I至状态9，循环往复。由状态图可知，在各个电压转换比下，三个飞跨电容都经过相同的充放电时序，而三个飞跨电容的充放电时序又存在相同的相位差，从而实现了充放电的多相交织，减小了输出的纹波。
[0009]此外，飞跨电容的充放电周期中，充放电不是一步完成的。例如，在Xl转换比下(如附图3所示)，飞跨电容(6-1)的放电周期包括了状态(7-4)至(7-9)，其中状态(7-4)、(7-6)和(7-8)开关缓慢导通，而状态(7-5)、(7-7)和(7-9)开关缓慢关断(附图中的XZ代表通过控制驱动波形的下降沿斜率实现的开关缓慢关断)，实现了放电周期内的分多步放电，从而减小了每一相放电的纹波。多相交织又使不同飞跨电容的放电周期交错，例如，附图3中，每个状态下对应了两个飞跨电容的放电周期，而且其中一个的放电开关在缓慢导通，而另一个在缓慢关断，使得两个飞跨电容的放电电流波峰与波谷对应，实现纹波抑制。
【专利附图】
【附图说明】
:
[0010]附图1 一种包含新型多相交织技术的电荷泵DC-DC转换器系统框图；
[0011]附图2开关电容阵列拓扑图；
[0012]附图3转换比为X I时的拓扑状态图；
[0013]附图4转换比为X2/3时的拓扑状态图；
[0014]附图5转换比为X 1/2时的拓扑状态图；
[0015]附图6转换比为X 1/3时的比拓扑状态图。
【具体实施方式】
:
[0016]1.本发明中的电荷泵系统如附图1所示，其由开关电容阵列(2)、误差放大器、多相时钟产生、以及模式控制等模块组成，其对输出电压调制的方式没有限制。
[0017]2.开关电容阵列⑵中包含了三个飞跨电容(6-1、6_2和6-3)和十五个开关(5-1至5-15)，如附图2所示。其中，三个飞跨电容的上极板分别通过开关(5-1)、(5-6)和(5-11)与输入电源⑴相连，同时通过开关(5-2)、(5-7)和(5-12)与输出负载(3)相连；三个飞跨电容(6-1)、(6-2)和(6-3)的下极板分别通过开关(5-3)、(5-8)和(5-13)与地线(4)相连，同时通过开关(5-4)、(5-9)和(5-14)与输出负载(3)相连；飞跨电容(6-1)、(6-2)和(6-3)通过开关(5-5)、(5-10)和(5-15)连接成环形拓扑。
[0018]3.系统启动后，模式控制模块根据电源⑴电压和输出⑶电压动态地选择电压转换比，多相时钟产生模块和时钟驱动模块根据特定电压转换比产生所需要的驱动开关的时钟信号，使三个飞跨电容经过相同的充放电时序，而三个充放电时序又存在相同的相位差。
[0019]4.通过调整连接飞跨电容与负载的开关(5-2，5-4，5-7，5-9，5-12和5-14)的驱动波形的上升沿和下降沿的斜率，可以根据需要实现开关的缓慢导通、缓慢关断和快速关断，附图3-6中用XZ表示开关的缓慢关断。
[0020]5.如果电压转换比是XI，开关电容阵列拓扑时序(7)如附图3所示，共有9个状态(7-1 至 7-9):
[0021]I)第一个状态(7-1)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容(6-2)和(6-3)的上下极板分别与输出(3)与地线(4)相连，飞跨电容(6-2)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0022]2)第二个状态(7-2)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容(6-2)和(6-3)的上下极板分别与输出(3)与地线(4)相连，飞跨电容(6-3)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0023]3)第三个状态(7-3)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容(6-2)和(6-3)的上下极板分别与输出(3)与地线(4)相连，飞跨电容(6-2)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0024]4)第四个状态(7-2)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容￠-1)和￠-3)的上下极板分别与输出(3)与地线⑷相连，飞跨电容￠-3)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0025]5)第五个状态(7-2)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容￠-1)和￠-3)的上下极板分别与输出(3)与地线⑷相连，飞跨电容￠-1)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0026]6)第六个状态(7-2)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容￠-1)和(6-3)的上下极板分别与输出(3)与地线⑷相连，飞跨电容￠-3)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0027]7)第七个状态(7-3)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容￠-1)和￠-2)的上下极板分别与输出(3)与地线⑷相连，飞跨电容￠-1)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0028]8)第八个状态(7-3)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容￠-1)和￠-2)的上下极板分别与输出(3)与地线⑷相连，飞跨电容￠-2)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0029]9)第九个状态(7-3)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容￠-1)和￠-2)的上下极板分别与输出(3)与地线⑷相连，飞跨电容￠-1)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0030]开关电容阵列顺序经历状态7-1至状态7-9，然后回到状态7-1，循环往复。
[0031]6.如果电压转换比是X2/3，开关电容阵列拓扑时序⑶如图4所示，其共有九个状态(8-1至8-9):
[0032]I)第一个状态(8-1)，飞跨电容￠-1)和￠-2)上下极板分别与电源⑴和输出
(3)相连，飞跨电容(6-1)的下极板与输出(3)缓慢断开，飞跨电容(6-3)的上极板悬空，下极板与地线(4)相连或悬空；
[0033]2)第二个状态(8-2)，保持飞跨电容(6-2)上极板与电源(I)相连，下极板与输出
(3)缓慢断开，飞跨电容(6-3)上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容(6-1)上极板相连，飞跨电容(6-1)下极板与地线(4)相连的；
[0034]3)第三个状态(8-3)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源⑴和输出(3)相连，飞跨电容(6-3)上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容(6-1)上极板相连，飞跨电容(6-1)下极板与地线(4)相连；
[0035]4)第四个状态(8-4)，飞跨电容￠-2)和￠-3)上下极板分别与电源⑴和输出
(3)相连，飞跨电容(62)的下极板与输出(3)缓慢断开，飞跨电容(6-1)的上极板悬空，下极板与地线(4)相连或悬空；
[0036]5)第五个状态(8-5)，飞跨电容(6-3)上极板与电源⑴相连，下极板与输出(3)缓慢断开，飞跨电容(6-1)的上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容(6-2)上极板相连，飞跨电容(6-2)下极板与地线⑷相连；
[0037]6)第六个状态(8-6)，飞跨电容(6-3)上极板与电源⑴相连，下极板与输出(3)相连，飞跨电容(6-1)的上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容(6-2)上极板相连，飞跨电容(6-2)下极板与地线(4)相连；
[0038]7)第七个状态(8-7)，飞跨电容￠-1)和￠-3)上下极板分别与电源⑴和输出
(3)相连，飞跨电容(6-3)的下极板与输出(3)缓慢断开，飞跨电容(6-2)的上极板悬空，下极板与地线(4)相连或悬空；
[0039]8)第八个状态(8-8)，飞跨电容(6-1)上极板与电源⑴相连，下极板与输出(3)缓慢断开，飞跨电容(6-2)上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容(6-3)上极板相连，飞跨电容(6-3)下极板与地线(4)相连；
[0040]9)第九个状态(8-9)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源⑴和输出(3)相连，飞跨电容(6-2)上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容(6-3)上极板相连，飞跨电容(6-3)下极板与地线(4)相连；
[0041]开关电容阵列顺序经历状态8-1至状态8-9，然后回到状态8-1，循环往复。
[0042]7.如果电压转换比是X 1/2，开关电容阵列拓扑时序(9)如图5所示，其共有九个状态(9-1至9-9):
[0043]I)第一个状态(9-1)，飞跨电容￠-1)和￠-2)上下极板分别与电源⑴和输出
(3)相连，飞跨电容(6-1)的下极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-3)的上下极板分别与输出(3)与地线(4)相连，飞跨电容(6-3)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0044]2)第二个状态(9-2)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连，飞跨电容￠-2)的下极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容￠-1)和￠-3)上极板分别与输出⑶和地线⑷相连，飞跨电容(6-3)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0045]3)第三个状态(9-3)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连；飞跨电容(6-1)和(6-3)上极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-1)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0046]4)第四个状态(9-4)，飞跨电容￠-2)和￠-3)上下极板分别与电源⑴和输出
(3)相连，飞跨电容(6-2)的下极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-1)的上下极板分别与输出⑶和地线⑷相连，飞跨电容(6-1)的上极板与输出(3)缓慢断开；
[0047]5)第五个状态(95)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与电源⑴和输出(3)相连，下极板与输出⑶缓慢断开；飞跨电容(6-1)和(6-2)的上下极板分别与输出(3)和地线
(4)相连，飞跨电容(6-1)上极板与输出(3)缓慢断开；
[0048]6)第六个状态(9-6)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连；飞跨电容(6-1)和(6-2)的上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-2)上极板与输出(3)缓慢断开；
[0049]7)第七个状态(9-7)，飞跨电容￠-1)和￠-3)上下极板分别与电源⑴和输出
(3)相连，飞跨电容(63)下极板与输出(3)缓慢关断；飞跨电容(6-2)的上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，其上极板与输出缓慢关断；
[0050]8)第八个状态(9-8)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源⑴和输出(3)相连，其下极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-2)和(6-3)上下极板分别与输出(3)和地线
(4)相连，飞跨电容(6-2)上极板与输出缓慢断开；
[0051]9)第九个状态(9-9)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源⑴和输出(3)相连；飞跨电容(6-2)和(6-3)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-3)上极板与输出缓慢断开；
[0052]开关电容阵列顺序经历状态9-1至状态9-9，然后回到状态9-1，循环往复。
[0053]8.如果电压转换比是X1/3，开关电容阵列拓扑时序(10)如图6所示，其共有九个状态(10-1至10-9):
[0054]I)第一个状态(10-1)，飞跨电容(6-1)和(6-2)上下极板分别与输出⑶和地线(4)相连，飞跨电容(6-1)的上极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-3)的上下极板至少有一个是悬空的，上极板接电源(I)或悬空，下极板悬空或连接输出(3)；
[0055]2)第二个状态(10-2)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与输出(3)和地线⑷相连，其上极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-3)上极板与电源(I)相连，下极板与飞跨电容(6-1)上极板相连，飞跨电容(6-1)下极板与输出(3)相连；
[0056]3)第三个状态(10-3)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与输出(3)和地线⑷相连；飞跨电容(6-3)上极板与电源⑴相连，下极板与飞跨电容(6-1)上极板相连，飞跨电容(6-1)下极板与输出(3)相连；
[0057]4)第四个状态(10-4)，飞跨电容(6-2)和(6_3)上下极板分别与输出⑶和地线
(4)相连，飞跨电容(6-2)的上极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-1)的上下极板至少有一个是悬空的，上极板接电源(I)或悬空，下极板悬空或连接输出(3)；
[0058]5)第五个状态(10-5)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与输出(3)和地线⑷相连，其上极板与输出⑶缓慢断开；飞跨电容(6-1)的上极板与电源⑴相连，下极板与飞跨电容(6-2)上极板相连，飞跨电容(6-2)下极板与输出(3)相连；
[0059]6)第六个状态(10-6)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与输出(3)和地线⑷相连，飞跨电容(6-1)的上极板与电源⑴相连，下极板与飞跨电容(6-2)上极板相连，飞跨电容(6-2)下极板与输出(3)相连；
[0060]7)第七个状态(10-7)，飞跨电容￠-1)和(6-3)上下极板分别与输出⑶和地线
(4)相连，飞跨电容(6-3)的上极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-2)的上下极板至少有一个是悬空的，上极板接电源(I)或悬空，下极板悬空或连接输出(3)；
[0061]8)第八个状态(10-8)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与输出(3)和地线⑷相连，其上极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-2)的上极板与电源(I)相连，下极板与飞跨电容(63)上极板相连，飞跨电容(6-3)下极板与输出(3)相连；
[0062]9)第九个状态(10-9)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与输出(3)和地线⑷相连；飞跨电容(6-2)的上极板与电源⑴相连，下极板与飞跨电容(6-3)上极板相连，飞跨电容(6-3)下极板与输出(3)相连；
[0063]开关电容阵列顺序经历状态10-1至状态10-9，然后回到状态10-1，循环往复。
[0064]附图标记列表:
[0065]Vin输入电源电压
[0066]Vout 输出电压
[0067]Vf反馈电压
[0068]Vref 参考电压
[0069]Vcon误差放大器输出电压
[0070]Vbat输入电源
[0071]R1输出分压电阻I
[0072]R2输出分压电阻2
[0073]Rl负载电阻
[0074]Cl负载电容
[0075]I输入电源
[0076]2开关电容阵列
[0077]3输出端
[0078]4地线
[0079]5-1 ?5-15 开关 I ?15
[0080]6-1?6-3 飞跨电容I?3
[0081]7转换比为Xl时的拓扑状态图
[0082]8转换比为X2/3时的拓扑状态图
[0083]9转换比为X 1/2时的拓扑状态图
[0084]10转换比为X 1/3时的拓扑状态图
[0085]7-1?7-9 转换比为X I时的状态I?9
[0086]8-1?8-9 转换比为X 2/3时的状态I?9
[0087]9-1?9-9 转换比为X 1/2时的状态I?9
[0088]10-1?10-9转换比为X 1/3时的状态I?9。
【权利要求】
1.一种使用了三个飞跨电容(6-1)、(6-2)和(6-3)实现的电荷泵充放电多相交织技术，其特征在于每个飞跨电容的充电和放电周期分多步完成。
2.对于权利要求1所述电荷泵充放电多相交织技术，其开关电容阵列的特征为:三个飞跨电容(6-1)、(6-2)和(6-3)的上极板分别通过开关(5-1)、(5-6)和(5-11)与输入电源⑴相连，同时通过开关(5-2)、(5-7)和(5-12)与输出负载(3)相连；三个飞跨电容(6-1)、(6-2)和(6-3)的下极板分别通过开关(5-3)、(5-8)和(5-13)与地线(4)相连，同时通过开关(5-4)、(5-9)和(5-14)与输出负载(3)相连;飞跨电容(6-1)、(6-2)和(6-3)通过开关(5-5)、(5-10)和(5-15)连接成环形拓扑。
3.对于权利要求2所述的电荷泵开关电容阵列，其特征为连接飞跨电容和负载的六个开关(5-2，5-4，5-7，5-9，5-12和5_14)具有缓慢导通功能，并且可以根据需要实现快速关断或缓慢关断。
4.对于权利要求1所述电荷泵充放电多相交织技术，其特征在于利用开关电容阵列拓扑时序(7，8，9，10)实现对于XI，X2/3，X 1/2和X 1/3等多种不同电压转换比的充放电多相交织。
5.对于权利要求4所述电荷泵充放电多相交织技术，对于实现Xl电压转换比的开关电容阵列拓扑时序(7)，特征为其共有九个状态(7-1至7-9): a)第一个状态(7-1)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源(I)和地线(4)相连，飞跨电容(6-2)和(6-3)的上下极板分别与输出(3)与地线(4)相连，飞跨电容(6-2)的上极板与输出(3)缓慢断开； b)第二个状态(7-2)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源(I)和地线(4)相连，飞跨电容(6-2)和(6-3)的上下极板分别与输出(3)与地线(4)相连，飞跨电容(6-3)的上极板与输出(3)缓慢断开； c)第三个状态(7-3)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源(I)和地线(4)相连，飞跨电容(6-2)和(6-3)的上下极板分别与输出(3)与地线(4)相连，飞跨电容(6-2)的上极板与输出(3)缓慢断开； d)第四个状态(7-2)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源(I)和地线(4)相连，飞跨电容(6-1)和(6-3)的上下极板分别与输出(3)与地线(4)相连，飞跨电容(6-3)的上极板与输出(3)缓慢断开； e)第五个状态(7-2)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源(I)和地线(4)相连，飞跨电容￠-1)和￠-3)的上下极板分别与输出(3)与地线⑷相连，飞跨电容￠-1)的上极板与输出(3)缓慢断开； f)第六个状态(7-2)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容(6-1)和(6-3)的上下极板分别与输出(3)与地线⑷相连，飞跨电容(6-3)的上极板与输出(3)缓慢断开； g)第七个状态(7-3)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容￠-1)和￠-2)的上下极板分别与输出(3)与地线⑷相连，飞跨电容￠-1)的上极板与输出(3)缓慢断开； h)第八个状态(7-3)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容(6-1)和(6-2)的上下极板分别与输出(3)与地线(4)相连，飞跨电容(6-2)的上极板与输出(3)缓慢断开； i)第九个状态(7-3)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与电源⑴和地线⑷相连，飞跨电容￠-1)和￠-2)的上下极板分别与输出(3)与地线⑷相连，飞跨电容￠-1)的上极板与输出(3)缓慢断开； 开关电容阵列顺序经历状态7-1至状态7-9，然后回到状态7-1，循环往复。
6.对于权利要求4所述电荷泵充放电多相交织技术，对于实现X2/3电压转换比的开关电容阵列拓扑时序(8)，特征为其共有九个状态(8-1至8-9): a)第一个状态(8-1)，飞跨电容(6-1)和(6-2)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连，飞跨电容(6-1)的下极板与输出(3)缓慢断开，飞跨电容(6-3)的上极板悬空，下极板与地线(4)相连或悬空； b)第二个状态(8-2)，保持飞跨电容(6-2)上极板与电源(I)相连，下极板与输出(3)缓慢断开，飞跨电容(6-3)上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容(6-1)上极板相连，飞跨电容(6-1)下极板与地线(4)相连的； c)第三个状态(8-3)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源⑴和输出(3)相连，飞跨电容(6-3)上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容(6-1)上极板相连，飞跨电容(6-1)下极板与地线(4)相连； d)第四个状态(8-4)，飞跨电容(6-2)和(6-3)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连，飞跨电容(6-2)的下极板与输出(3)缓慢断开，飞跨电容(6-1)的上极板悬空，下极板与地线(4)相连或悬空； e)第五个状态(8-5)，飞跨电容(6-3)上极板与电源⑴相连，下极板与输出(3)缓慢断开，飞跨电容(6-1)的上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容(6-2)上极板相连，飞跨电容(6-2)下极板与地线(4)相连； f)第六个状态(8-6)，飞跨电容(6-3)上极板与电源(I)相连，下极板与输出(3)相连，飞跨电容(6-1)的上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容(6-2)上极板相连，飞跨电容(6-2)下极板与地线(4)相连； g)第七个状态(8-7)，飞跨电容(6-1)和(6-3)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连，飞跨电容(6-3)的下极板与输出(3)缓慢断开，飞跨电容(6-2)的上极板悬空，下极板与地线(4)相连或悬空； h)第八个状态(8-8)，飞跨电容(6-1)上极板与电源⑴相连，下极板与输出(3)缓慢断开，飞跨电容(6-2)上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容(6-3)上极板相连，飞跨电容(6-3)下极板与地线(4)相连； i)第九个状态(8-9)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连，飞跨电容￠-2)上极板与输出(3)相连，下极板与飞跨电容￠-3)上极板相连，飞跨电容(6-3)下极板与地线(4)相连； 开关电容阵列顺序经历状态8-1至状态8-9，然后回到状态8-1，循环往复。
7.对于权利要求4所述电荷泵充放电多相交织技术，对于实现X1/2电压转换比的开关电容阵列拓扑时序(9)，特征为其共有九个状态(9-1至9-9): a)第一个状态(9-1)，飞跨电容(6-1)和(6-2)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连，飞跨电容(6-1)的下极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-3)的上下极板分别与输出(3)与地线(4)相连，飞跨电容(6-3)的上极板与输出(3)缓慢断开； b)第二个状态(9-2)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连，飞跨电容(6-2)的下极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-1)和(6-3)上极板分别与输出(3)和地线⑷相连，飞跨电容(6-3)的上极板与输出(3)缓慢断开； c)第三个状态(9-3)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与电源⑴和输出(3)相连；飞跨电容(6-1)和(6-3)上极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-1)的上极板与输出⑶缓慢断开； d)第四个状态(9-4)，飞跨电容(6-2)和(6-3)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连，飞跨电容(6-2)的下极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-1)的上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-1)的上极板与输出(3)缓慢断开； e)第五个状态(9-5)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连，下极板与输出⑶缓慢断开；飞跨电容(6-1)和(6-2)的上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-1)上极板与输出(3)缓慢断开； f)第六个状态(9-6)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与电源⑴和输出(3)相连；飞跨电容(6-1)和(6-2)的上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-2)上极板与输出⑶缓慢断开； g)第七个状态(9-7)，飞跨电容(6-1)和(6-3)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连，飞跨电容(6-3)下极板与输出(3)缓慢关断；飞跨电容(6-2)的上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，其上极板与输出缓慢关断； h)第八个状态(9-8)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源⑴和输出(3)相连，其下极板与输出⑶缓慢断开；飞跨电容(6-2)和(6-3)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-2)上极板与输出缓慢断开； i)第九个状态(9-9)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与电源(I)和输出(3)相连；飞跨电容(6-2)和(6-3)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-3)上极板与输出缓慢断开； 开关电容阵列顺序经历状态9-1至状态9-9，然后回到状态9-1，循环往复。
8.对于权利要求4所述电荷泵充放电多相交织技术，对于实现X 1/3电压转换比的开关电容阵列拓扑时序(10)，特征为其共有九个状态(10-1至10-9): a)第一个状态(10-1)，飞跨电容(6-1)和(6-2)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-1)的上极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-3)的上下极板至少有一个是悬空的，上极板接电源(I)或悬空，下极板悬空或连接输出(3)； b)第二个状态(10-2)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，其上极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-3)上极板与电源(I)相连，下极板与飞跨电容(6-1)上极板相连，飞跨电容(6-1)下极板与输出(3)相连； c)第三个状态(10-3)，飞跨电容(6-2)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连；飞跨电容(6-3)上极板与电源⑴相连，下极板与飞跨电容(6-1)上极板相连，飞跨电容(6-1)下极板与输出(3)相连； d)第四个状态(10-4)，飞跨电容(6-2)和(6-3)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-2)的上极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-1)的上下极板至少有一个是悬空的，上极板接电源(I)或悬空，下极板悬空或连接输出(3)； e)第五个状态(10-5)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，其上极板与输出⑶缓慢断开；飞跨电容(6-1)的上极板与电源⑴相连，下极板与飞跨电容(6-2)上极板相连，飞跨电容(6-2)下极板与输出(3)相连； f)第六个状态(10-6)，飞跨电容(6-3)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-1)的上极板与电源(I)相连，下极板与飞跨电容(6-2)上极板相连，飞跨电容(6-2)下极板与输出(3)相连； g)第七个状态(10-7)，飞跨电容(6-1)和(6-3)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，飞跨电容(6-3)的上极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-2)的上下极板至少有一个是悬空的，上极板接电源(I)或悬空，下极板悬空或连接输出(3)； h)第八个状态(10-8)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连，其上极板与输出(3)缓慢断开；飞跨电容(6-2)的上极板与电源(I)相连，下极板与飞跨电容(6-3)上极板相连，飞跨电容(6-3)下极板与输出(3)相连； i)第九个状态(10-9)，飞跨电容(6-1)上下极板分别与输出(3)和地线(4)相连；飞跨电容(6-2)的上极板与电源⑴相连，下极板与飞跨电容(6-3)上极板相连，飞跨电容(6-3)下极板与输出(3)相连； 开关电容阵列顺序经历状态10-1至状态10-9，然后回到状态10-1，循环往复。
【文档编号】H02M3/07GK104410259SQ201410796153
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】卜刚, 邹志鹏 申请人:南京航空航天大学