本發(fā)明涉及半導體技術領域，特別涉及一種電荷泵穩(wěn)壓器及存儲器、物聯(lián)網(wǎng)設備。

背景技術：

隨著電子信息技術的發(fā)展，存儲器產(chǎn)品的低功耗設計及應用在電子系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。電荷泵是一種開關電容式電壓變換器，它的轉(zhuǎn)換效率高，且外圍電路簡單，在現(xiàn)代電源管理電路中有廣泛的應用，十分適用于存儲器、物聯(lián)網(wǎng)設備以及便攜式應用產(chǎn)品。

電荷泵也稱為開關電容式電壓變換器，可以包括基準電路、比較電路、轉(zhuǎn)換電路和控制電路。通過開關陣列和振蕩器、邏輯電路、比較電路實現(xiàn)電壓提升，采用電容器來貯存能量。所述電荷泵可以運用脈沖頻率調(diào)制機制，只有在當電荷必須傳輸出去來保持輸出調(diào)節(jié)時才產(chǎn)生電荷。當電荷泵的輸出電壓高于目標調(diào)節(jié)電壓時，電荷泵為待機模式，此時消耗的電流最小，因為儲存在輸出電容器上的電荷會提供負載電流。而隨著這個電容器不斷放電以及輸出電壓逐漸降到目標調(diào)節(jié)電壓以下，電荷泵才會進入激活模式并向輸出傳輸電荷。此電荷供給負載電流，并增加輸出電容器上的電壓。

圖1是現(xiàn)有的一種電荷泵穩(wěn)壓器的示意性結(jié)構框圖，如圖1所示，現(xiàn)有的電荷泵穩(wěn)壓器100可以包括：電荷泵電路101，其輸出端連接電荷泵電路100的輸出端，并輸出信號vout，電阻分壓電路102，所包含的電阻分壓支路適于對所述信號vout進行分壓，并輸出分壓電壓vdiv，電壓比較器103，其第一輸入端和第二輸入端分別輸入有基準電壓vref和所述分壓電壓vdiv，電壓比較器103輸出的比較結(jié)果可以用于控制時鐘振蕩器(圖未示)輸出驅(qū)動時鐘信號clk，以驅(qū)動所述電荷泵電路101。以集成所述電荷泵穩(wěn)壓器100的存儲器為例，所述存儲器可以控制電荷泵穩(wěn)壓器100工作于待機模式和激活模式。結(jié)合圖1和圖2，vs為電荷泵電路101輸出的目標電壓，當所述信號vout超過目標電壓vs時，信號vout下降，電荷泵電路101處于待機模式，當 所述信號vout低于目標電壓vs時，信號vout上升，電荷泵電路101處于激活模式。信號vout的上升或者下降依賴于與基準電壓vref的比較結(jié)果，所述電壓比較器103輸出不同的比較結(jié)果表現(xiàn)出的邏輯電平被邏輯電路(圖未示)識別，并控制所述時鐘振蕩器輸出驅(qū)動時鐘信號clk。在電荷泵穩(wěn)壓器100中，電荷泵電路101開啟頻繁，此外，采用電阻分壓電路102對信號vout進行分壓，使得在待機模式時，電荷泵穩(wěn)壓器100的輸出端的靜態(tài)電流較大。

因此，現(xiàn)有技術中的電荷泵穩(wěn)壓器100面臨著待機功耗較大的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術問題如何降低電荷泵穩(wěn)壓器的待機功耗。

為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供一種電荷泵穩(wěn)壓器，包括：電荷泵電路，所述電荷泵電路的輸出端連接所述電荷泵穩(wěn)壓器的輸出端，并輸出穩(wěn)定電壓；分壓電路，所述分壓電路適于對所述穩(wěn)定電壓進行分壓以輸出分壓電壓；時鐘振蕩器，適于為所述電荷泵電路提供驅(qū)動時鐘信號；還包括：第一電壓比較電路，所述第一電壓比較電路的第一輸入端和第二輸入端分別輸入有基準電壓和所述分壓電壓，適于輸出第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果；邏輯控制單元，若所述電荷泵穩(wěn)壓器工作于待機模式，所述邏輯控制單元適于根據(jù)所述第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果輸出第一控制電平至所述時鐘振蕩器；當所述第一比較結(jié)果和/或第二比較結(jié)果表明所述穩(wěn)定電壓小于下限值時，所述邏輯控制單元輸出的第一控制電平控制所述時鐘振蕩器輸出所述驅(qū)動時鐘信號，當所述第一比較結(jié)果和/或第二比較結(jié)果表明所述穩(wěn)定電壓大于上限值時，所述邏輯控制單元輸出的第一控制電平控制所述時鐘振蕩器停止輸出所述驅(qū)動時鐘信號，其中，所述下限值小于所述上限值。

可選地，所述第一電壓比較電路包括：第一滯回電壓比較器，所述第一滯回電壓比較器的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述第一電壓比較電路的第一輸入端和第二輸入端，并輸出所述第一比較結(jié)果；第二滯回電壓比較器，所述第二滯回電壓比較器的第一輸入端和第二輸入端分別所述第一電壓比較電路的第一輸入端和第二輸入端，并輸出所述第二比較結(jié)果。

可選地，所述第一滯回電壓比較器和第二電壓滯回電壓比較器的閾值電 壓是根據(jù)所述上限值和下限值確定的。

可選地，當所述穩(wěn)定電壓小于所述下限值時，所述第一比較結(jié)果的邏輯電平翻轉(zhuǎn)；當所述穩(wěn)定電壓大于所述上限值時，所述第二比較結(jié)果的邏輯電平翻轉(zhuǎn)。

可選地，還包括：第二電壓比較器，所述第二電壓比較器的第一輸入端和第二輸入端分別輸入有所述基準電壓和分壓電壓，所述第二電壓比較器的輸出端適于輸出第三比較結(jié)果；若所述電荷泵穩(wěn)壓器工作于激活模式，所述邏輯控制單元還適于根據(jù)所述第三比較結(jié)果輸出第二控制電平至所述時鐘振蕩器。

可選地，所述分壓電路包括：電容分壓支路、電阻分壓支路、同時導通或者關斷的第一開關和第二開關；其中，所述電容分壓支路的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述分壓電路的第一輸入端和第二輸入端，所述電容分壓支路具有第一分壓節(jié)點，所述第一分壓節(jié)點連接所述分壓電路的輸出端；所述電阻分壓支路的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述分壓電路的第一輸入端和第二輸入端，所述電阻分壓支路具有第二分壓節(jié)點；所述第一開關的第一端和第二端分別連接所述第一分壓節(jié)點和第二分壓節(jié)點，所述第一開關的控制端輸入第一開關控制信號；所述第二開關串聯(lián)于所述電阻分壓支路中，所述第二開關的控制端輸入第二開關控制信號；所述第一開關控制信號和第二開關控制信號由所述第一比較結(jié)果和/或第二比較結(jié)果生成。

可選地，所述電容分壓支路包括：第一電容和第二電容，其中，所述第一電容的第一端連接所述電容分壓支路的第一輸入端，所述第一電容的第二端和所述第二電容的第一端均連接所述第一分壓節(jié)點，所述第二電容的第二端連接所述電容分壓支路的第二輸入端。

可選地，所述電阻分壓支路包括：第一電阻和第二電阻，其中，所述第一電阻的第一端和所述第二電阻的第二端均連接所述第二分壓節(jié)點，所述第一電阻的第二端連接所述電阻分壓支路的第二輸入端，所述第二電阻的第一端連接所述第二開關的第二端，所述第二開關的第一端連接所述電阻分壓支路的第一輸入端。

可選地，所述第一開關為傳輸門。

可選地，所述第二開關為nmos晶體管。

為解決以上所述技術問題，本發(fā)明實施例還提供一種存儲器，包括以上所述的電荷泵穩(wěn)壓器。

為解決以上所述技術問題，本發(fā)明實施例還提供一種物聯(lián)網(wǎng)設備，包括以上所述的電荷泵穩(wěn)壓器。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例的技術方案具有以下有益效果：

本發(fā)明實施例的電荷泵穩(wěn)壓器包括：電荷泵電路、分壓電路、時鐘振蕩器、第一電壓比較電路、邏輯控制單元，若所述電荷泵穩(wěn)壓器工作于待機模式，所述第一電壓比較電路在穩(wěn)定電壓小于下限值時，以及穩(wěn)定電壓大于上限值時，所輸出的第一比較結(jié)果和/或第二比較結(jié)果發(fā)生翻轉(zhuǎn)。本發(fā)明實施例的穩(wěn)定電壓在所述下限值至所述上限值之間的電壓區(qū)間內(nèi)時，所述第一電壓比較電路的輸出維持不變，不觸發(fā)所述邏輯控制單元，使得被邏輯控制單元控制的時鐘振蕩器輸出的驅(qū)動時鐘信號維持不變，進而使得所述電荷泵穩(wěn)壓器處于待機模式時，在處于所述下限值至所述上限值之間的電壓區(qū)間δv內(nèi)時保持睡眠狀態(tài)，使得電荷泵穩(wěn)壓器不會頻繁地開啟，以降低電荷泵穩(wěn)壓器的待機功耗。

進一步而言，本發(fā)明實施例采用了包括了電容分壓支路、電阻分壓支路、同時導通或者關斷的第一開關和第二開關的分壓電路，若所述電荷泵穩(wěn)壓器處于待機模式，當所述穩(wěn)定電壓小于所述下限值時，所述第一滯回電壓比較器輸出的第一比較結(jié)果的邏輯電平翻轉(zhuǎn)，被所述邏輯控制單元所識別，所述邏輯控制單元控制所述時鐘振蕩器輸出所述驅(qū)動時鐘信號，使得電荷泵電路輸出的穩(wěn)定電壓開始上升，此時，所述邏輯控制單元可以控制所述第一開關和第二開關導通，使得所述分壓電路中的所述電阻分壓支路和電容分壓支路均對穩(wěn)定電壓進行分壓，此過程電荷泵穩(wěn)壓器將消耗一定的靜態(tài)電流；而當所述穩(wěn)定電壓大于所述上限值時，所述第二滯回電壓比較器輸出的第二比較結(jié)果的邏輯電平翻轉(zhuǎn)，電荷泵電路輸出的穩(wěn)定電壓下降，此時，所述邏輯控制單元控制所述第一開關和第二開關關斷，使得所述分壓電路中僅有所述電 容分壓支路對穩(wěn)定電壓進行分壓，由于電容具有電壓維持的作用，且不消耗靜態(tài)電流，因此，本實施例可以降低電荷泵穩(wěn)壓器的待機功耗。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的一種電荷泵穩(wěn)壓器的示意性結(jié)構框圖；

圖2是圖1中現(xiàn)有的一種電荷泵穩(wěn)壓器的輸出信號vout的波形圖；

圖3是本發(fā)明實施例一種電荷泵穩(wěn)壓器的示意性結(jié)構框圖；

圖4是本發(fā)明實施例電荷泵穩(wěn)壓器處于待機模式時穩(wěn)定電壓vout的波形圖；

圖5是本發(fā)明實施例另一種電荷泵穩(wěn)壓器的示意性結(jié)構框圖。

具體實施方式

如背景技術部分所述，由于現(xiàn)有技術中的電荷泵穩(wěn)壓器在待機模式時頻繁開啟而面臨著待機功耗較大的問題。

本發(fā)明實施例公開一種電荷泵穩(wěn)壓器，通過設計降低電荷泵穩(wěn)壓器在待機模式時的開啟頻率，以使得電荷泵穩(wěn)壓器的待機功耗大大降低。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和有益效果能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。

圖3是本發(fā)明實施例電荷泵穩(wěn)壓器的一種示意性結(jié)構框圖。

如圖3所示，本發(fā)明實施例公開的電荷泵穩(wěn)壓器200可以包括：

電荷泵電路201，所述電荷泵電路201是一種直流-直流轉(zhuǎn)換電路，其輸出端連接所述電荷泵穩(wěn)壓器200的輸出端，并輸出穩(wěn)定電壓vout，所述穩(wěn)定電壓vout為電壓上升或者降低的電壓脈沖，為外部負載進行供電；

分壓電路202，所述分壓電路202適于對所述穩(wěn)定電壓vout進行分壓以輸出分壓電壓vdiv；

時鐘振蕩器203，適于為所述電荷泵電路201提供驅(qū)動時鐘信號clk，以控制所述電荷泵電路201的工作狀態(tài)；當所述時鐘振蕩器203輸出驅(qū)動時鐘信號clk時，所述電荷泵電路201內(nèi)部的開關電容處于充電狀態(tài)，穩(wěn)定電 壓vout上升，當所述時鐘振蕩器203停止輸出驅(qū)動時鐘信號clk時，所述電荷泵電路201內(nèi)部的開關電容處于放電狀態(tài)，穩(wěn)定電壓vout下降；

第一電壓比較電路204，所述第一電壓比較電路204的第一輸入端和第二輸入端分別輸入有基準電壓vref和所述分壓電壓vdiv，適于輸出第一比較結(jié)果result1和第二比較結(jié)果result2；

邏輯控制單元205，若所述電荷泵穩(wěn)壓器200工作于待機模式，所述邏輯控制單元205適于根據(jù)所述第一比較結(jié)果result1和第二比較結(jié)果result2輸出第一控制電平con1至所述時鐘振蕩器203；

當所述第一比較結(jié)果result1和/或第二比較結(jié)果result2表明所述穩(wěn)定電壓vout小于下限值vl時，所述邏輯控制單元205輸出的第一控制電平con1控制所述時鐘振蕩器203輸出所述驅(qū)動時鐘信號clk，當所述第一比較結(jié)果result1和/或第二比較結(jié)果result2表明所述穩(wěn)定電壓vout大于上限值vh時，所述邏輯控制單元205輸出的第一控制電平con1控制所述時鐘振蕩器203停止輸出所述驅(qū)動時鐘信號clk，其中，所述下限值vl小于所述上限值vh。

在本發(fā)明實施例中，所述第一電壓比較電路204在穩(wěn)定電壓vout小于下限值vl時，以及穩(wěn)定電壓vout大于上限值vh時，所輸出的第一比較結(jié)果result1和/或第二比較結(jié)果result2發(fā)生翻轉(zhuǎn)。進一步而言，結(jié)合圖3和圖4，其中圖4示出了本發(fā)明實施例電荷泵穩(wěn)壓器處于待機模式時穩(wěn)定電壓vout的波形圖，本發(fā)明實施例在穩(wěn)定電壓vout在所述下限值vl至所述上限值vh之間的電壓區(qū)間δv內(nèi)時，所述第一電壓比較電路204的輸出維持不變，不觸發(fā)所述邏輯控制單元205，使得被邏輯控制單元205控制的時鐘振蕩器203輸出的驅(qū)動時鐘信號clk維持不變，進而使得所述電荷泵穩(wěn)壓器200處于待機模式時，在穩(wěn)定電壓vout處于所述下限值vl至所述上限值vh之間的電壓區(qū)間δv內(nèi)時保持睡眠狀態(tài)，使得電荷泵穩(wěn)壓器200不會頻繁地開啟，以降低電荷泵穩(wěn)壓器200的待機功耗。

圖5是本發(fā)明實施例另一種電荷泵穩(wěn)壓器的示意性結(jié)構框圖。

結(jié)合圖3和圖5，為了使本實施例中的電荷泵穩(wěn)壓器200在其輸出的穩(wěn)定電壓vout在所述下限值vl至所述上限值vh之間的電壓區(qū)間δv內(nèi)時使得 所述第一電壓比較電路204的輸出比較結(jié)果不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，在具體實施中，所述第一電壓比較電路204可以包括：

第一滯回電壓比較器206，其中，滯回電壓比較器即為施密特觸發(fā)器，滯回比較器的閾值電壓包括上限閾值電壓和下限閾值電壓；所述第一滯回電壓比較器206的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述第一電壓比較電路204的第一輸入端和第二輸入端，并輸出所述第一比較結(jié)果result1；

第二滯回電壓比較器207，所述第二滯回電壓比較器207的第一輸入端和第二輸入端分別所述第一電壓比較電路204的第一輸入端和第二輸入端，并輸出所述第二比較結(jié)果result2。

其中，所述第一滯回電壓比較器206和第二電壓滯回電壓比較器207的閾值電壓可以根據(jù)所述上限值vh和下限值vl確定。換言之，在需要的上限值vh和下限值vl確定后，可以根據(jù)需要的上限值vh和下限值vl計算確定第一滯回電壓比較器206和第二電壓滯回電壓比較器207的閾值電壓，從而選取適當?shù)钠骷?/p>

在具體實施中，當所述穩(wěn)定電壓vout小于所述下限值vl時，所述第一比較結(jié)果result1的邏輯電平翻轉(zhuǎn)；當所述穩(wěn)定電壓vout大于所述上限值vh時，所述第二比較結(jié)果result2的邏輯電平翻轉(zhuǎn)。

在具體實施中，本發(fā)明實施例電荷泵穩(wěn)壓器200還可以包括：第二電壓比較器208，所述第二電壓比較器208的第一輸入端和第二輸入端分別輸入有所述基準電壓vref和分壓電壓vdiv，所述第二電壓比較器208的輸出端適于輸出第三比較結(jié)果result3；若所述電荷泵穩(wěn)壓器200工作于激活模式，所述邏輯控制單元205還適于根據(jù)所述第三比較結(jié)果result3輸出第二控制電平con2至所述時鐘振蕩器203。

在本發(fā)明實施例中，所述分壓電路202可以包括：電容分壓支路(圖未示)、電阻分壓支路(圖未示)、同時導通或者關斷的第一開關sw1和第二開關sw2。

其中，所述電容分壓支路的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述分壓電路202的第一輸入端和第二輸入端，所述電容分壓支路具有第一分壓節(jié)點a， 所述第一分壓節(jié)點a連接所述分壓電路202的輸出端；所述電阻分壓支路的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述分壓電路202的第一輸入端和第二輸入端，所述電阻分壓支路具有第二分壓節(jié)點b；所述第一開關sw1的第一端和第二端分別連接所述第一分壓節(jié)點a和第二分壓節(jié)點b，所述第一開關sw1的控制端輸入第一開關控制信號swc1；所述第二開關sw2串聯(lián)于所述電阻分壓支路中，所述第二開關sw2的控制端輸入第二開關控制信號swc2；所述第一開關控制信號swc1和第二開關控制信號swc2可以由所述第一比較結(jié)果result1和/或第二比較結(jié)果result2生成，具體地，可以有所述第一比較結(jié)果result1和/或第二比較結(jié)果result2的電平信號直接控制，也可以通過第一比較結(jié)果result1和/或第二比較結(jié)果result2經(jīng)過邏輯運算或延遲電路而進一步生成。

在具體實施中，所述電容分壓支路可以包括：第一電容c1和第二電容c2，其中，所述第一電容c1的第一端連接所述電容分壓支路的第一輸入端，所述第一電容c1的第二端和所述第二電容c2的第一端均連接所述第一分壓節(jié)點a，所述第二電容c2的第二端連接所述電容分壓支路的第二輸入端。

在具體實施中，所述電阻分壓支路可以包括：第一電阻r1和第二電阻r2，其中，所述第一電阻r1的第一端和所述第二電阻r2的第二端均連接所述第二分壓節(jié)點b，所述第一電阻r1的第二端連接所述電阻分壓支路的第二輸入端，所述第二電阻r2的第一端連接所述第二開關sw2的第二端，所述第二開關sw2的第一端連接所述電阻分壓支路的第一輸入端。

在具體實施中，所述第一電阻r1和第二電阻r2可以為電阻，也可以為晶體管；同理，所述第一電容c1和第二電容c2可以為電容，也可以為晶體管。

在具體實施中，所述第一開關sw1和/或第二開關sw2可以為nmos晶體管、pmos晶體管或者傳輸門，或者是所述nmos晶體管、pmos晶體管或者傳輸門的組合。

繼續(xù)參照圖5，在本發(fā)明實施例中，若所述電荷泵穩(wěn)壓器200處于待機模式，當所述穩(wěn)定電壓vout大于所述上限值vh時，所述第二滯回電壓比較器 207輸出的第二比較結(jié)果result2的邏輯電平翻轉(zhuǎn)，被所述邏輯控制單元205所識別，所述邏輯控制單元205控制所述時鐘振蕩器203停止輸出所述驅(qū)動時鐘信號clk，使得電荷泵電路201輸出的穩(wěn)定電壓vout下降，此時，所述邏輯控制單元可以控制所述第一開關sw1和第二開關sw2關斷，使得所述分壓電路202中僅有所述電容分壓支路對穩(wěn)定電壓vout進行分壓，由于電容具有電壓維持的作用，且不消耗靜態(tài)電流，因此，此過程中的電荷泵穩(wěn)壓器200的待機功耗較??；當所述穩(wěn)定電壓vout小于所述下限值vl時，所述第一滯回電壓比較器206輸出的第一比較結(jié)果result1的邏輯電平翻轉(zhuǎn)，被所述邏輯控制單元205所識別，所述邏輯控制單元205控制所述時鐘振蕩器203輸出所述驅(qū)動時鐘信號clk，使得電荷泵電路201輸出的穩(wěn)定電壓vout開始上升，此時，所述邏輯控制單元205可以控制所述第一開關sw1和第二開關sw2導通，使得所述分壓電路202中的所述電阻分壓支路和電容分壓支路均對穩(wěn)定電壓vout進行分壓，此過程電荷泵穩(wěn)壓器200將消耗一定的靜態(tài)電流。

為了解決以上所述技術問題，本發(fā)明實施例還公開了一種存儲器，包括以上所述的電荷泵穩(wěn)壓器200，所述存儲器可以為閃存(flash)；同時，本發(fā)明實施例還公開了一種包括以上所述的電荷泵穩(wěn)壓器200的物聯(lián)網(wǎng)設備。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。