[发明专利]一种高效的多模式电荷泵

权利要求书

1.一种高效的多模式电荷泵，其特征包括：时钟电路、逻辑电路、电平转换电路、电压域可变电平转换模块、多模式泵电路；

所述时钟电路接收外部低电平的时钟信号CLK_L后产生第一低电平非交叠时钟信号CLK1_L和第二高电平非交叠时钟信号CLK2_h并传递给所述逻辑电路；

所述逻辑电路接收外部的模式选择信号Vin以及所述第一低电平非交叠时钟信号CLK1_L后产生第一低电平输入信号control1_L并传递给所述电平转换电路；

所述逻辑电路根据所述模式选择信号Vin以及所述第二高电平非交叠时钟信号CLK2_h产生N+1路高电平控制信号control2_h、control3_h、……、control N+2_h并传递给所述电压域可变电平转换电路；

所述电平转换电路根据所接收的第一低电平输入信号control1_L产生所述多模式泵电路在放电状态下对应开关管的栅极信号GATE1_L；

所述电压域可变电平转换电路根据所接收的N+1路高电平控制信号control2_h、control3_h、……、control N+2_h产生所述多模式泵电路在充电状态下对应开关管的栅极信号GATE2_h、GATE3_h、……、GATEN+2_h；

所述时钟电路接收外部高电平的时钟信号CLK_h后产生第一高电平非交叠时钟信号CLK1_h和第二低电平非交叠时钟信号CLK2_L并传递给所述逻辑电路；

所述逻辑电路根据所述模式选择信号Vin以及所述第一高电平非交叠时钟信号CLK1_h产生的第一高电平输入信号control1_h并传递给所述电平转换电路；

所述逻辑电路根据所述模式选择信号Vin以及所述第二低电平非交叠时钟信号CLK2_L产生N+1路低电平控制信号control2_L、control3_L、……、control N+2_L并发送给`所述电压域可变电平转换电路；

所述电平转换电路根据所接收的第一高电平输入信号control1_h产生所述多模式泵电路在充电状态下对应开关管的栅极信号GATE1_h；

所述电压域可变电平转换电路根据所接收的N+1路低电平控制信号control2_L、control3_L、……、control N+2_L产生所述多模式泵电路在放电状态下对应的开关管的栅极信号GATE2_L、GATE3_L、……、GATE N+2_L；

若所述多模式泵电路接收到充电状态下对应的开关管的栅极信号GATE1_h、GATE2_h、……、GATE N+2_h，则所述多模式泵电路内的电源对飞线电容进行充电；

若所述多模式电荷泵电路接收到放电状态下对应的开关管的栅极信号GATE1_L、GATE2_L、……、GATE N+2_L，则所述多模式泵电路内的电源停止对飞线电容进行充电，并使飞线电容对输出电容充电后产生输出电压。

2.根据权利要求1所述的多模式电荷泵，其特征在于：所述多模式泵电路是由飞线电容Cfly、输出电容Cout和N+2个PMOS管以及一个NMOS管组成；

第一PMOS管的漏端分别与第一NMOS管的漏端和充电电容Cfly的N端连接，所述第一NMOS管的源端与电源VSSB连接，第二PMOS管的漏端分别与第三PMOS管的漏端、第四PMOS管的漏端、……、第N+1PMOS管的漏端以及充电电容Cfly的P端连接；所述第一PMOS管的源端与第一电源连接、所述第二PMOS管的源端与第二电源连接、……、第N+1个PMOS管的源端与第N+1个电源连接，第N+2个PMOS管的漏端与充电电容Cfly的P端连接，所述第N+2个PMOS管的源端与输出电容Cout的N端连接，且连接点为输出端，所输出电容Cout的P端接地；

若所述多模式泵电路接收到充电状态下对应的开关管的栅极信号为GATE1_h、GATE2_h、……、GATE N+2_h时，所述第一NMOS管导通，并根据所述模式选择信号Vin选择所述第I+1个PMOS管导通，从而在第I种模式下对飞线电容Cfly进行充电；I＝1,2，……，N；

若所述多模式电荷泵电路接收到放电状态下对应的开关管的栅极信号为GATE1_L、GATE2_L、……、GATE N+2_L时，所述第一PMOS管导通，所述第N+2个PMOS管导通，使得所述飞线电容Cfly在第i种模式下放电，并用于对所述输出电容Cout进行充电，从而产生第i种模式下的输出电压。

3.根据权利要求2所述的多模式电荷泵，其特征在于，所述电压域可变电平转换模块由N+1个相同的电压域可变电平转换电路组成，每个电压域可变电平转换电路由四个PMOS管和两个NMOS管组成；

第二NMOS的源端和第三NMOS管的源端分别连接电源VGL，所述第二NMOS管的漏端分别与第五PMOS管的栅端和第六PMOS管的漏端连接，第三NMOS管的漏端分别与第六PMOS管的栅端和第五PMOS管的漏端连接，且所述第三NMOS管的漏端和第五PMOS管的漏端的连接处为输出端GATE；第六PMOS管的源端分别与第五PMOS管的源端、第七PMOS管的漏端和第八PMOS管的漏端连接，第七PMOS管的源端与电源AVDD连接，第八PMOS管的源端与所述多模式电荷泵电路中飞线电容Cfly的P端连接，且连接点为调节电压点V_B；

若多模式电荷泵工作在第i种模式下，则：

第i个电压域可变电平转换电路的第七PMOS管的栅端与第八PMOS管的栅端分别接收到第i+1高电平输入信号control i+1_h时，第i个电压域可变电平转换电路的第三NMOS管导通，使得第i个电压域可变电平转换电路的输出端GATE i+1的输出电压为电源VGL，并将所述电源VGL传递给所述多模式电荷泵的第i+1个PMOS管的栅端；

第N+1个电压域可变电平转换电路的第七PMOS管的栅端与第八PMOS管的栅端分别接收到所述第N+2高电平输入信号control N+2_h时，第N+1个电压域可变电平转换电路的第八PMOS管导通和第二NMOS管导通，使得第N+1个电压域可变电平转换电路的第五PMOS管的栅端电压为电源VGL，并使得第N+1个电压域可变电平转换电路的第五PMOS管导通；从而使得第N+1个电压域可变电平转换电路的输出端GATE N+2的输出电压为多模式电荷泵输出端VGH的电压值，并将多模式电荷泵输出端VGH的电压值传递给所述多模式电荷泵的第N+2个PMOS管的栅端；

其余N-1个电压域可变电平转换电路的第七PMOS管的栅端与第八PMOS管的栅端分别对应接收到所述高电平输入信号control2_h、control3_h、……、control N+1_h时,其余N-1个电压域可变电平转换电路的第七PMOS管导通和第二NMOS管导通，并使得其余N-1个电压域可变电平转换电路的第五PMOS管导通；从而使得其余N-1个电压域可变电平转换电路的输出端GATE_2、GATE_3、……、GATE_N+1的输出电压为多模式电荷泵输出端VGH的电压值，并将多模式电荷泵输出端VGH的电压值传递给所述多模式电荷泵电路对应的第二PMOS管、第三PMOS管、……、第N+1个PMOS管的栅端，从而使得所述多模式电荷泵电路处于第I种模式下的充电状态；

第i个电压域可变电平转换电路的第七PMOS管的栅端与第八PMOS管的栅端分别接收到所述第i+1低电平输入信号control i+1_L，所述第八PMOS管导通和第二NMOS管导通，使得所述第五PMOS管的栅端电压为电源VGL，并使得所述第五PMOS管导通；从而使得所述输出端GATE_i+1的输出电压为调节电压点V_B的电压值，并将调节电压点V_B的电压值传递给所述多模式电荷泵的第i+1个PMOS管栅端，

第N+1电压域可变电平转换电路的第七PMOS管的栅端与第八PMOS管的栅端分别接收到所述第N+2低电平输入信号control N+2_L时，所述第三NMOS管导通，使得所述输出端GATE_N+1的输出电压为电源VGL，并将所述电源VGL传递给所述多模式电荷泵的第N+2个PMOS管的栅端，

其余N-1电压域可变电平转换电路的第七PMOS管的栅端与第八PMOS管的栅端分别接收到所述所述低电平输入信号control2_L、control3_L、……、control N+1_L时,所述第八PMOS管导通和第二NMOS管导通，并使得所述第五PMOS管导通；从而使得所述输出端GATE_N的输出电压为电荷泵输出端V_B的电压值，并将电压为调节电压点V_B的电压值传递给所述多模式电荷泵电路对应的第二PMOS管、第三PMOS管、……、第N+1个PMOS管的栅端，从而使得所述多模式电荷泵电路处于第i种模式下的放电状态。