升降压电路、电荷泵及电子设备的制作方法

1.本发明涉及电路升降压技术领域，尤其是涉及一种升降压电路、电荷泵及电子设备。


背景技术：

2.随着电路系统的复杂化，对供电电压有各种需求，有需要升压的，也需要降压的，现有常见得升降压电路中往往会都需要有一颗电感来储存能量和释放能量，而且现有技术中电感性的升降压电路也比较成熟。
3.但是利用电感进行设计升降压电路有一个先天缺陷，由于电感本身就是一个天线，可以发射出无线信号，所以这样就会对电路内部元件产生无线干扰。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种升降压电路、电荷泵及电子设备，利用电容可以充放电的特性进行升降压，以缓解了现有技术中利用电感进行升降压可能对内部元件产生无线干扰的技术问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种升降压电路，其中，该升降压电路包括：控制器，以及与控制器连接的升压电路、降压电路、负载电路和电压电源；控制器用于，获取电压电源的输出电压和负载电路所需的负载电压，并检测输出电压是否大于负载电压，若检测出输出电压大于负载电压，生成第一驱动信号，并将第一驱动信号发送至降压电路，以驱动降压电路对输出电压进行降压直至达到预设降压阈值，利用降压后的输出电压对负载电路进行充电；控制器还用于，检测出输出电压小于负载电路，生成第二驱动信号，并将第二驱动信号发送至升压电路，以驱动升压电路对输出电压进行升压直至达到预设升压阈值，利用升压后的输出电压对负载电路进行充电。
6.上述降压电路包括第一电压检测器，以及与第一电压检测器连接的第一充电电路；第一电压检测器与控制器连接，用于接收第一驱动信号，基于第一驱动信号将电压电源接入至第一充电电路中以对第一充电电路进行充电，并检测第一充电电路的电路电压是否达到预设降压阈值，如果是，切断电压电源与第一充电电路的连接，并将第一充电电路接入负载电路中进行充电。
7.上述第一充电电路包括第一充电电容，以及与第一电压检测器驱动连接的第一开关、第二开关、第一接地开关；其中，第一充电电容的正极与第一开关和第二开关均连接，第一充电电容的负极与第一接地开关连接，第一开关还与电压电源连接，第二开关还与负载电路连接；第一电压检测器用于，接收第一驱动信号，基于第一驱动信号生成第一驱动指令，分别将第一驱动指令发送至第一开关和第一接地开关，驱动第一开关和第一接地开关闭合，以使电压电源对第一充电电容进行充电；第一电压检测器还用于，检测到第一充电电容的电容电压达到预设降压阈值，生成第二驱动指令，分别将第二驱动指令发送至第一开关、第一接地开关和第二开关，驱动第一开关和第一接地开关打开，驱动第二开关闭合，以
使第一充电电容对负载电路进行充电。
8.上述第一充电电路包括第二充电电容，以及与第一电压检测器驱动连接的第三开关、第四开关、第五开关和第二接地开关；其中，第二充电电容的正极与第三开关和第四开关均连接，第二充电电容的负极与第二接地开关连接，第三开关和第四开关还与电压电源连接，第五开关还与负载电路连接；第一电压检测器用于，接收第一驱动信号，基于第一驱动信号生成第三驱动指令，分别将第三驱动指令发送至第三开关和第二接地开关，驱动第三开关和第二接地开关闭合，以使电压电源对第二充电电容进行充电；第一电压检测器还用于，检测到第二充电电容的电容电压达到预设降压阈值，生成第四驱动指令，分别将第四驱动指令发送至第三开关、第二接地开关、第四开关和第五开关，驱动第三开关和第二接地开关打开，驱动第四开关和第五开关闭合，以使第二充电电容对负载电路进行充电。
9.上述升压电路包括第二电压检测器，以及与第二检测器连接的第二充电电路；第二电压检测器与控制器连接，用于接收第二驱动信号，基于第二驱动信号将电压电源接入至第二充电电路中以对第二充电电路进行充电，并检测第二充电电路的电路电压是否达到预设升压阈值，如果是，切断电压电源与第二充电电路的连接，并将第二充电电路和电压电源接入负载电路中进行充电。
10.上述第二充电电路包括第三充电电容，以及与第二电压检测器驱动连接的第六开关、第七开关、第八开关和第三接地开关；其中，第三充电电容的正极与第六开关和第七开关均连接，第三充电电容的负极与第三接地开关连接，第六开关和第八开关还与电压电源连接，第七开关还与负载电路连接；第二电压检测器用于，接收第二驱动信号，基于第二驱动信号生成第五驱动指令，分别将第五驱动指令发送至第六开关和第三接地开关，驱动第六开关和第三接地开关闭合，以使电压电源对第三充电电容进行充电；第二电压检测器还用于，检测到第三充电电容的电容电压达到预设升压阈值，生成第六驱动指令，分别将第六驱动指令发送至第六开关、第七开关、第八开关和第三接地开关，驱动第六开关和第三接地开关打开，驱动第七开关和第八开关闭合，以使第三充电电容和电压电源接入负载电路中进行充电。
11.上述负载电路包括第三电压检测器，以及与第三电压检测器连接的充电负载，第三电压检测器还与第一电压检测器和第二电压检测器通讯连接；第三电压检测器用于，检测充电负载的电压是否达到负载电压，如果是，向第一电压检测器或第二电压检测器发送检测信号，以使第一电压检测器基于检测信号切断第一充电电路与负载电路的连接，并重新将电压电源接入至第一充电电路中进行充电，或，以使第二电压检测器基于检测信号切断第二充电电路与负载电路的连接，并重新将电压电源接入至第二充电电路中进行充电。
12.上述充电负载包括接地负载，以及与接地负载并联连接的第四充电电容。
13.第二方面，本发明实施例还提供了一种电荷泵，其中，该电荷泵包括上述的升降压电路。
14.第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，其中，该电子设备包上述的电荷泵。
15.本发明实施例带来了以下有益效果：
16.本技术实施例提供了一种升降压电路、电荷泵及电子设备，其中，控制器获取电压电源的输出电压和负载电路所需的负载电压，并检测输出电压是否大于负载电压，若检测
出输出电压大于负载电压，生成第一驱动信号，并将第一驱动信号发送至降压电路，以驱动降压电路对输出电压进行降压直至达到预设降压阈值，利用降压后的输出电压对负载电路进行充电；当控制器检测出输出电压小于负载电路，生成第二驱动信号，并将第二驱动信号发送至升压电路，以驱动升压电路对输出电压进行升压直至达到预设升压阈值，利用升压后的输出电压对负载电路进行充电。本技术能够利用电容的充放电特性使得整体升降压电路在进行升降压的过程中避免发射出无线信号，避免对该电路或者所应用的电子设备产生不良影响。
17.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
18.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例提供的一种升降压电路的结构示意图；
21.图2为本发明实施例提供的一种降压电路的结构示意图；
22.图3为本发明实施例提供的一种降压电路的电路图；
23.图4为本发明实施例提供的另一种降压电路的电路图；
24.图5为本发明实施例提供的一种升压电路的电路图；
25.图6为本发明实施例提供的一种负载电路的电路图。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.考虑到现有升降压电路在运用电感的特性加入到电路中后，会使该升降压电路产生无线信号，可能会影响该电路或所应用该电路得电子设备，不利于该电路得整体运行的稳定性；基于此，本发明实施例提供的一种升降压电路、电荷泵及电子设备，能够利用电容的充放电特性使得该电路在升降压期间达到调节负载电路两端电压的作用，同时避免产生无线干扰，有效降低了现有升降压电路的不稳定性，从而提高了电子设备的运行精度。
28.本实施例提供了一种升降压电路，其中参见图1所示的一种升降压电路的结构示意图，如图1，该升降压电路包括：控制器100，以及与控制器100连接的升压电路102、降压电路104、负载电路106和电压电源108；控制器用于获取输出电压是否获取电压电源的输出电压和负载电路所需的负载电压，并检测输出电压是否大于负载电压，若检测出输出电压大
于负载电压，生成第一驱动信号，并将第一驱动信号发送至降压电路，以驱动降压电路对输出电压进行降压直至达到预设降压阈值，利用降压后的输出电压对负载电路进行充电。
29.由于电容的特性，电容两端的电压建立是需要时间的，因此，可以选取一个范围来确定为预设降压阈值，以使输出电压达到所需要的电压范围，在本实施例中，可将预设降压阈值设置为实际检测到的负载两端电压与电源输入电压之差。
30.比如，通过上述步骤，控制器获取的输入电压值为3v，控制器获取的输出电压值为3.8-4.2v的区间，所以确定的预设降压阈值就为0.8v-1.2v。
31.控制器还用于，检测出输出电压小于负载电路，生成第二驱动信号，并将第二驱动信号发送至升压电路，以驱动升压电路对输出电压进行升压直至达到预设升压阈值，利用升压后的输出电压对负载电路进行充电。
32.预设升压阈值，也可以选取一个范围来确定为预设升压阈值，以使输出电压达到所需要的电压范围，在本实施例中，也可以用实际检测到的电源输入电压与输出电压之差作为预设升压阈值。
33.比如，通过上述步骤，控制器获取的输入电压值为3v，控制器获取的输出电压值为2.2v-2.4v的区间，所以确定的预设升压阈值就为0.6v-0.8v。
34.上述预设升压阈值和预设降压阈值可以根据升降压元器件的数值进行确定的，在此不进行限定。
35.本技术实施例提供一种升降压电路，在图1的基础上，图2示出了一种降压电路的结构示意图，如图2所示，该降压电路包括：第一电压检测器200，以及与第一电压检测器200连接的第一充电电路202。第一电压检测器200与控制器100连接，用于接收第一驱动信号，基于第一驱动信号将电压电源108接入至第一充电电路中以对第一充电电路202进行充电，并检测第一充电电路202的电路电压是否达到预设降压阈值，如果是，切断电压电源108与第一充电电路的连接，并将第一充电电路接入负载电路中进行充电。
36.当电路接通时，电压电源对负载电路供电，使得负载两端获得一个输出电压，当电压电源提供的电压高于负载所需电压，这时，控制器接收到第一电压检测器发送的第一驱动信号，并控制电压电源接入到第一充电电路，以使充电电路进行充电，并且检测第一充电电路电压是否达到上述预设降压阈值，当未达到预设降压阈值时，继续对第一充电电路充电直至达到预设降压阈值，在此期间，第一电压检测器对第一充电电路进行检测，当第一充电电路电压达到预设降压阈值时，停止对第一充电电路充电，此时切断电压电源与第一充电电路的连接，并将第一充电电路接入负载电路中进行充电，以此达到降压的效果。
37.为了便于理解，如图3示出了上述降压电路的电路图，如图3所示，该第一充电电路包括第一充电电容c1，以及与第一电压检测器v1驱动连接的第一开关l1、第二开关l2、第一接地开关s1；其中，第一充电电容c1的正极与第一开关l1和第二开关l2均连接，第一充电电容c1的负极与第一接地开关s1连接，第一开关l1还与电压电源108连接，第二开关l2还与负载电路106连接。
38.其中，第一电压检测器用于接收上述第一驱动信号，基于第一驱动信号生成第一驱动指令，分别将第一驱动指令发送至第一开关和第一接地开关，驱动第一开关和第一接地开关闭合，以使电压电源对第一充电电容进行充电。当第一检测器检测到第一充电电容的电容电压达到上述预设降压阈值，生成第二驱动指令，分别将第二驱动指令发送至第一
开关、第一接地开关和第二开关，驱动第一开关和第一接地开关打开，驱动第二开关闭合，以使第一充电电容对负载电路进行充电。
39.通过上述电路可知，当第一开关和第一接地开关闭合时，电压电源仅直接对第一充电电容进行充电，当第一检测器检测到第一充电电容的电容电压达到上述预设降压阈值，此时第一开关和第一接地开关打开，第二开关闭合，此时负载电路仅有第一充电电容进行供电，所以，使用该第一充电电路对负载进行降压的时候，根据电容的特性，此电路对负载电路提供的最低电压可以为0v,最高电压达不到电压电源的电压值。
40.为了便于理解，如图4示出了另一种上述降压电路的电路图，如图4所示，该第一充电电路包括第二充电电容c2，以及与第一电压检测器驱动连接的第三开关l3、第四开关l4、第五开关l5和第二接地开关s2；其中，第二充电电容c2的正极与第三开关l3和第四开关l4均连接，第二充电电容c2的负极与第二接地开关s2连接，第三开关l3和第四开关l4还与电压电源108连接，第五开关l5还与负载电路106连接。
41.第一电压检测器用于接收第一驱动信号，基于第一驱动信号生成第三驱动指令，分别将第三驱动指令发送至第三开关和第二接地开关，驱动第三开关和第二接地开关闭合，以使电压电源对第二充电电容进行充电；当检测到第二充电电容的电容电压达到预设降压阈值，生成第四驱动指令，分别将第四驱动指令发送至第三开关、第二接地开关、第四开关和第五开关，驱动第三开关和第二接地开关打开，驱动第四开关和第五开关闭合，以使第二充电电容对负载电路进行充电。
42.通过上述电路可知，当第三开关和第二接地开关闭合，电压电源仅直接对第一充电电容进行充电，当第一检测器检测到第一充电电容的电容电压达到上述预设降压阈值，此时第三开关和第二接地开关打开，第四开关和第五开关闭合，此时相当于将充好电得第一充电电容反向接入电压电源对负载电路进行供电，所以，使用该这种第一充电电路对负载进行降压的时候，根据电容的特性，此电路对负载电路提供的最低电压不可以为0v,最高电压可以为电压电源的电压值。
43.本技术实施例还提供一种升降压电路，包括第二电压检测器，以及与第二检测器连接的第二充电电路，第二电压检测器与控制器连接，用于接收第二驱动信号，基于第二驱动信号将电压电源接入至第二充电电路中以对第二充电电路进行充电，并检测第二充电电路的电路电压是否达到预设升压阈值，如果是，切断电压电源与第二充电电路的连接，并将第二充电电路和电压电源接入负载电路中进行充电。
44.该升压电路包括第二电压检测器，以及与第二检测器连接的第二充电电路，上述第二电压检测器与控制器连接，用于接收第二驱动信号，基于第二驱动信号将电压电源接入至第二充电电路中以对第二充电电路进行充电，并检测第二充电电路的电路电压是否达到预设升压阈值，如果是，切断电压电源与第二充电电路的连接，并将第二充电电路和电压电源接入负载电路中进行充电。
45.为了便于理解，如图5示出了一种升压电路的电路图，如图5所示，该第二充电电路包括第三充电电容c3，以及与第二电压检测器u2驱动连接的第六开关l6、第七开关l7、第八开关l8和第三接地开关s3；其中，第三充电电容c3的正极与第六开关l6和第七开关l7均连接，第三充电电容c3的负极与第三接地开关s3连接，第六开关l7和第八开关l8还与电压电源108连接，第七开关l7还与负载电路连接。
46.上述第二电压检测器用于接收第二驱动信号，基于第二驱动信号生成第五驱动指令，分别将第五驱动指令发送至第六开关和第三接地开关，驱动第六开关和第三接地开关闭合，以使电压电源对第三充电电容进行充电。当检测到第三充电电容的电容电压达到预设升压阈值，生成第六驱动指令，分别将第六驱动指令发送至第六开关、第七开关、第八开关和第三接地开关，驱动第六开关和第三接地开关打开，驱动第七开关和第八开关闭合，以使第三充电电容和电压电源接入负载电路中进行充电。
47.通过上述电路可知，当第六开关和第三接地开关闭合，电压电源仅直接对第一充电电容进行充电，当第一检测器检测到第一充电电容的电容电压达到上述预设升压阈值，此时第六开关和第三接地开关打开，第七开关和第八开关闭合，此时相当于将充好电得第三充电电容正向接入电压电源对负载电路进行供电，所以，使用该这种第二充电电路对负载进行升压的时候，根据电容的特性，此电路对负载电路提供的最低电压不低于电压电源电压，最高电压在二倍电压电源的电压值以下。
48.该负载电路包括第三电压检测器，以及与第三电压检测器连接的充电负载，第三电压检测器还与第一电压检测器和第二电压检测器通讯连接；第三电压检测器用于，检测充电负载的电压是否达到负载电压，如果是，向第一电压检测器或第二电压检测器发送检测信号，以使第一电压检测器基于检测信号切断第一充电电路与负载电路的连接，并重新将电压电源接入至第一充电电路中进行充电，或，以使第二电压检测器基于检测信号切断第二充电电路与负载电路的连接，并重新将电压电源接入至第二充电电路中进行充电。
49.上述充电负载包括接地负载，以及与接地负载并联连接的第四充电电容。为了便于理解，如图6示出了一种负载电路的电路图，如图6所示，接地负载r、第四充电电容c4和第三电压检测器u3均并联连接。
50.对应于上述升降压电路实施例，本发明实施例提供一种电荷泵，包括上述所有的升降电路。
51.对应于上述升降压电路实施例，本发明实施例提供一种电子设备，该电子设备包括上述的升降压电路。上述电子设备可以为需要进行对电压进行升降压的任意装置设备，在此不进行限定。
52.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.本发明实施例提供的电子设备和电荷泵，与上述实施例提供的升降压电路具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
54.另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
55.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说
对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
56.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
57.最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。