专利名称：电荷泵电路的制作方法
电荷泵电路
技术领 域本发明属于电子技术领域，涉及一种电荷泵，尤其涉及一种带电压检测的电荷泵 电路。
背景技术：
请参考图1至图3，在很多采用干电池应用的设备中，随着电荷的释放，干电池的 电压会逐渐下降。图1为超霸(GP)碱性5号电池(6) 10欧连续放电示意图。图1中，放点电阻为10 欧，中止电压为0. 9V。图2为南孚聚能环5号(1)3. 9欧连续放电示意图。图2中，放点电阻为3. 9欧， 中止电压为0. 8V。图3为双鹿碱性5号电池(1)3. 9欧连续放电示意图。图3中，放点电阻为3. 9欧， 中止电压为0. 8V。一节新的干电池，电压在1. 5V左右，电池放完一半电荷时，电压就会降到1. 2V左 右。在很多应用中，电池电压低于1.2V就不能保证系统的可靠运行，必须更换新电池。这 样必然会造成电池使用寿命短，开销大，而且电池能量没有得到充分的释放，即浪费而且电 池也会对自然环境造成破坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带电压检测的电荷泵电路，可延长干电 池的使用寿命。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种带电压检测的电荷泵电路，所述电荷泵电路包括电荷泵、电压检测模块、振 荡电路；所述振荡电路分别连接电荷泵、电压检测模块；所述电压检测模块用以检测输出电压；所述电压检测电路在输出电压低于第一阈 值时输出低电平，在输出电压高于第二阈值时输出高电平。作为本发明的一种优选方案，所述电荷泵包括二极管D1、02、03、泵电容02、输出 电容C3 ；所述电压检测模块检测输出电容C3的输出电压VDD，并将检测结果通过所述振荡 电路输出；所述电压检测电路在输出电压低于第一阈值时输出低电平，在输出电压高于第 二阈值时输出高电平；电压检测电路输出低电平时，振荡电路输出方波；电压检测电路输 出高电平，振荡电路输出一个直流电平；所述泵电容C2的第一端通过二极管D2连接干电池的正极，泵电容C2的第二端连 接所述振荡电路；所述输出电容C3的第一端通过二极管Dl连接干电池的正极，输出电容C3的第一端通 过二极管D3、D2连接干电池的正极，输出电容C3的第二端连接干电池的负极；所述泵电容C2根据振荡电路输出的方波充电，或者将泵电容C2中的电荷输出至 输出电容C3中。作为本发明的一种优选方案，所述振荡电路包括逻辑器件UA、UB、UC、UD、电容C6、 电阻Rl ；所述电压检测模块的输出接入逻辑器件UD的输入管脚12、13，逻辑器件UD的输出 管脚11连接逻辑器件UC的输入管脚10，逻辑器件UC的输出管脚8连接逻辑器件UB的输 入管脚4、5，逻辑器件UB的输出管脚6连接逻辑器件UA的输入管脚1、2，逻辑器件UA的输 出管脚3连接泵电容C2的第二端；逻辑器件UB的输出管脚6通过电容C6连接逻辑器件UC的输入管脚9，逻辑器件 UB的输出管脚6通过电容C6、电阻Rl连接逻辑器件UC的输出管脚8。作为本发明的一种优选方案，所述逻辑器件UA/UB/UC/UD为与非门。作为本发明的一种优选方案，所述振荡电路包括逻辑器件UA、UB、UC、UD、电容C6、 电阻Rl ；所述逻辑器件UA/UB/UC/UD为与非门、或非门、同或门中的一个。作为本发明的一种优选方案，所述逻辑器件UA、UB、UC、UD共同构成一芯片，或者 不在一个芯片上。作为本发明的一种优选方案，所述二极管Dl、D2的正极连接干电池的正极，所述 泵电容C2的第一端连接二极管D2的负极、二极管D3的正极，所述输出电容C3的第一端连 接二极管Dl的负极、二极管D3的负极。本发明的有益效果在于本发明提出的电荷泵，延长了干电池的使用寿命，使得干 电池中储存的电能得到充分的利用；减低开销，绿色节能；降低对环境的破坏。
图1为超霸(GP)碱性5号电池(6) 10欧连续放电示意图。图2为南孚聚能环5号(1)3. 9欧连续放电示意图。图3为双鹿碱性5号电池(1)3. 9欧连续放电示意图。图4为本发明电荷泵的组成示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。实施例一请参阅图4，本发明揭示了一种电荷泵，所述电荷泵包括二极管Dl、D2、D3、泵电 容C2、输出电容C3，电压检测模块、振荡电路。所述电压检测模块检测输出电容C3的输出电压VDD，并将检测结果通过所述振荡 电路输出一方波；所述泵电容C2的第一端通过二极管D2连接干电池的正极，泵电容C2的 第二端连接所述振荡电路；所述输出电容C3的第一端通过二极管Dl连接干电池的正极，输 出电容C3的第一端通过二极管D3、D2连接干电池的正极，输出电容C3的第二端连接干电 池的负极；所述泵电容C2根据振荡电路输出的方波充电，或者将泵电容C2中的电荷输出至 输出电容C3中。
具体地，所述二极管Dl、D2的正极连接干电池的正极，所述泵电容C2的第一端连 接二极管D2的负极、二极管D3的正极，所述输出电容C3的第一端连接二极管Dl的负极、 二极管D3的负极。本实施例中，所述振 荡电路包括逻辑器件UA、UB、UC、UD、电容C6、电阻Rl ；所述电 压检测模块的输出接入逻辑器件UD的输入管脚12、13，逻辑器件UD的输出管脚11连接逻 辑器件UC的输入管脚10，逻辑器件UC的输出管脚8连接逻辑器件UB的输入管脚4、5，逻 辑器件UB的输出管脚6连接逻辑器件UA的输入管脚1、2，逻辑器件UA的输出管脚3连接 泵电容C2的第二端；逻辑器件UB的输出管脚6通过电容C6连接逻辑器件UC的输入管脚 9，逻辑器件UB的输出管脚6通过电容C6、电阻Rl连接逻辑器件UC的输出管脚8。所述逻辑器件UA/UB/UC/UD为与非门。所述逻辑器件UA、UB、UC、UD共同构成一 芯片，或者不在一个芯片上。此外，所述逻辑器件UA/UB/UC/UD还可以为或非门、同或门。综上所述，本发明提出的电荷泵，延长了干电池的使用寿命，使得干电池中储存的 电能得到充分的利用；减低开销，绿色节能；降低对环境的破坏。实施例二一种带电压检测的电荷泵电路，所述电荷泵电路包括电荷泵、电压检测模块、振 荡电路；所述振荡电路分别连接电荷泵、电压检测模块；所述电压检测模块用以检测输出 电压；所述电压检测电路在输出电压低于第一阈值时输出低电平，在输出电压高于第二阈 值时输出高电平。本实施例中，所述电荷泵包括二极管D1、02、03、泵电容02、输出电容03 ；所述电 荷泵控制电路为振荡电路；所述电压检测模块检测输出电容C3的输出电压VDD，并将检测 结果通过所述振荡电路输出；所述电压检测电路在输出电压低于第一阈值时输出低电平， 在输出电压高于第二阈值时输出高电平；电压检测电路输出低电平时，振荡电路输出方波； 电压检测电路输出高电平，振荡电路输出一个直流高电平。所述泵电容C2的第一端通过二极管D2连接干电池的正极，泵电容C2的第二端连 接所述振荡电路；所述输出电容C3的第一端通过二极管Dl连接干电池的正极，输出电容 C3的第一端通过二极管D3、D2连接干电池的正极，输出电容C3的第二端连接干电池的负 极；所述泵电容C2根据振荡电路输出的方波充电，或者将泵电容C2中的电荷输出至输出电 容C3中。具体地，所述二极管Dl、D2的正极连接干电池的正极，所述泵电容C2的第一端连 接二极管D2的负极、二极管D3的正极，所述输出电容C3的第一端连接二极管Dl的负极、 二极管D3的负极。所述振荡电路包括逻辑器件UA、UB、UC、UD、电容C6、电阻Rl ；所述电压检测模块的 输出接入逻辑器件UD的输入管脚12、13，逻辑器件UD的输出管脚11连接逻辑器件UC的输 入管脚10，逻辑器件UC的输出管脚8连接逻辑器件UB的输入管脚4、5，逻辑器件UB的输 出管脚6连接逻辑器件UA的输入管脚1、2，逻辑器件UA的输出管脚3连接泵电容C2的第 二端；逻辑器件UB的输出管脚6通过电容C6连接逻辑器件UC的输入管脚9，逻辑器件UB 的输出管脚6通过电容C6、电阻Rl连接逻辑器件UC的输出管脚8。实施例三
本实施例采用一种带电压检测模块的电荷泵的电路结构，通过电荷泵抬升输出电 压以满足系统需要；过电压检测模块，检测输出电压，当输出电压低于阈值-时，启动电荷 泵，当输出电压高于阈值+时，停止电荷泵，以此保证输出电压在一定的范围内。 请参阅图4，电路中U4为电压检测模块，检测VDD电压。阈值+和阈值-是U4内 置的。如果VDD低于阈值-时，输出低电平；如果VDD高于阈值+时，输出高电平。C2为泵电容，当U8A输出为低电平时，干电池通过D2向C2充电，当U8A输出为高 时，C2电容电压也太高，D2反向不导通，D3导通，把C2中的电荷输出到C3中。C3为输出滤波电容，C3储存从泵电容输入的电容，供系统使用。U8 (包括U8A、U8B、U8C、U8D)，Rl，C6构成一个振荡电路，通过U8输出一个方波。Dl连接在干电池的正端和输出电容C3正端。系统工作过程如下1、系统开始工作时，首先干电池通过两条路径向C3充电，第一条通过Dl直接向C3 充电，第二条，通过泵电路D2，D3向C3充电。2、电压检测模块检测输出电压VDD低于阈值-时，输出低电平。3、现0的12，13脚输入低电平，输出11脚为高电平。4、U8C的10脚位高电平，假设9脚也为低电平，则输出8脚为高；由于9脚和8脚 之间连接电阻Rl，8脚和6脚之间有C6，8脚就会有电流经过Rl流向C6，C6电压慢慢上升， 当C6电位达到一定的值后，9脚从低电平转为高电平，此时输出8脚变低；由于此时6脚位 高电平，导致C6和Rl相连端电压更高，C6通过Rl向8脚放电，当C6电压降到一定的值后， 9脚从高电平转为低电平，如此实现8脚电位的振荡。5、U8B的4，5脚位高电平，输出6脚为低电平；U8B的4，5脚位低电平，输出6脚为
高电平。6、U8A的1，2脚输入低电平，则输出3脚位高电平 ’U8A的1，2脚输入高电平，则输 出3脚位低电平。7、由于8脚的振荡，导致U83脚产生一个具有固定振荡周期的方波。此振荡周期 和C6和Rl的取值有关。8、由于C2 —端电压为振荡的方波，所以C2与D2，D3相连的一端电位忽高忽低，低 时，干电池通过D2向C2充电；高时，C2通过D3向C3充电。以此C2起到一个搬运的功能， 把低电位干电池的电能，转移到高电位输出电容C3上。这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例 中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实 施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明 的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、 材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进 行其它变形和改变。
权利要求
1.一种电荷泵电路，其特征在于，所述电荷泵电路包括电荷泵、电压检测模块、振荡 电路；所述振荡电路分别连接电荷泵、电压检测模块；所述电压检测模块用以检测输出电压；所述电压检测电路在输出电压低于第一阈值时 输出低电平，在输出电压高于第二阈值时输出高电平。
2.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于所述电荷泵包括二极管Dl、D2、D3、泵电容C2、输出电容C3 ；所述电压检测模块检测输出电容C3的输出电压VDD，并将检测结果通过所述振荡电路 输出；所述电压检测电路在输出电压低于第一阈值时输出低电平，在输出电压高于第二阈 值时输出高电平；电压检测电路输出低电平时，振荡电路输出方波；电压检测电路输出高 电平，振荡电路输出一个直流电平；所述泵电容C2的第一端通过二极管D2连接干电池的正极，泵电容C2的第二端连接所 述振荡电路；所述输出电容C3的第一端通过二极管Dl连接干电池的正极，输出电容C3的第一端通 过二极管D3、D2连接干电池的正极，输出电容C3的第二端连接干电池的负极；所述泵电容C2根据振荡电路输出的方波充电，或者将泵电容C2中的电荷输出至输出 电容C3中。
3.根据权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于所述振荡电路包括逻辑器件UA、UB、UC、UD、电容C6、电阻Rl ；所述电压检测模块的输出接入逻辑器件UD的输入管脚12、13，逻辑器件UD的输出管 脚11连接逻辑器件UC的输入管脚10，逻辑器件UC的输出管脚8连接逻辑器件UB的输入 管脚4、5，逻辑器件UB的输出管脚6连接逻辑器件UA的输入管脚1、2，逻辑器件UA的输出 管脚3连接泵电容C2的第二端；逻辑器件UB的输出管脚6通过电容C6连接逻辑器件UC的输入管脚9，逻辑器件UB的 输出管脚6通过电容C6、电阻Rl连接逻辑器件UC的输出管脚8。
4.根据权利要求3所述的电荷泵电路，其特征在于所述逻辑器件UA/UB/UC/UD为与非门。
5.根据权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于所述振荡电路包括逻辑器件UA、UB、UC、UD、电容C6、电阻Rl ；所述逻辑器件UA/UB/UC/UD为与非门、或非门、同或门中的一个。
6.根据权利要求3至5之一所述的电荷泵电路，其特征在于所述逻辑器件UA、UB、UC、UD共同构成一芯片，或者不在一个芯片上。
7.根据权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于所述二极管Dl、D2的正极连接干电池的正极，所述泵电容C2的第一端连接二极管D2 的负极、二极管D3的正极，所述输出电容C3的第一端连接二极管Dl的负极、二极管D3的 负极。
全文摘要
本发明揭示了一种电荷泵电路，所述电荷泵电路包括电荷泵、电压检测模块、振荡电路；所述振荡电路分别连接电荷泵、电压检测模块；所述电压检测模块用以检测输出电压；所述电压检测电路在输出电压低于第一阈值时输出低电平，在输出电压高于第二阈值时输出高电平。本发明提出的电荷泵延长了干电池的使用寿命，使得干电池中储存的电能得到充分的利用；减低开销，绿色节能；降低对环境的破坏。
文档编号H02M3/07GK102130585SQ20101051914
公开日2011年7月20日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者刘荣鑫, 宋奕 申请人:上海复展照明科技有限公司