[發(fā)明專利]電荷泵、電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電壓調(diào)節(jié)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310122407.0
• 申請日: 2023-02-07
• 公開（公告）號: CN116094317A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃欣然;姜俊敏;劉尋;梁丕樹;胡琛
• 申請（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué);深圳市愛協(xié)生科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M1/088
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 洪銘福

本發(fā)明公開了一種電荷泵、電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電壓調(diào)節(jié)方法。電荷泵包括：電源模塊；N個儲能模塊，第一開關(guān)單元的一端與電源模塊電連接，第一開關(guān)單元的另一端與儲能單元的第一端電連接，儲能單元的第二端與第二開關(guān)單元的一端電連接，第二開關(guān)單元的另一端接地；N?1個第三開關(guān)單元，第三開關(guān)單元的一端與第一子儲能單元的第一端電連接，第三開關(guān)單元的另一端與第二子儲能單元的第二端電連接；電源開關(guān)，電源開關(guān)的一端與電源模塊電連接，電源開關(guān)的另一端與供能模塊的一端電連接；供電開關(guān)，供電開關(guān)的一端與供能模塊的另一端電連接；光電探測模塊，光電探測模塊的一端與供電開關(guān)的另一端電連接。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)可集成，并且高功率密度的電荷泵。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電荷泵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電荷泵、電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電壓調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)

目前，單光子雪崩二極管常被作為激光雷達(dá)系統(tǒng)中的接收模塊，即雪崩二極管接收待測物體根據(jù)發(fā)射光束反射回的反射光束，并根據(jù)該反射光束生成對應(yīng)的脈沖信號，以使得激光雷達(dá)系統(tǒng)中的分析模塊能夠根據(jù)該脈沖信號對待測物體進(jìn)行測距。其中，雪崩二極管實(shí)現(xiàn)上述功能需基于PN結(jié)的雪崩擊穿現(xiàn)象。因此，需要對雪崩二極管施加一定的反向偏置電壓。

相關(guān)技術(shù)中，通過Dickson拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)升壓效果。但是，在上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，飛電容需要承受較高的電壓以達(dá)到逐級抬升電壓的效果。其次，相關(guān)技術(shù)中常將升壓用的電荷泵與雪崩二極管進(jìn)行集成設(shè)計(jì)。但對于集成電路工藝而言，高電容密度的片上電容中間的介質(zhì)層能承受的電壓是有限的，因此能夠在有限的面積上集成的片上電容很小，而過小的飛電容會直接增加電荷泵的輸出電阻從而降低效率。基于此，如何實(shí)現(xiàn)可集成，并且高功率密度的電荷泵成了亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種電荷泵、電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電壓調(diào)節(jié)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)可集成，并且高功率密度的電荷泵。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面實(shí)施例的電荷泵，包括：

電源模塊，用于生成供電電壓；

N個儲能模塊，每一個所述儲能模塊都包括儲能單元、第一開關(guān)單元和第二開關(guān)單元，所述第一開關(guān)單元的一端與所述電源模塊電連接，所述第一開關(guān)單元的另一端與所述儲能單元的第一端電連接，所述儲能單元的第二端與所述第二開關(guān)單元的一端電連接，所述第二開關(guān)單元的另一端接地；其中，N為大于或等于3的正整數(shù)；

N-1個第三開關(guān)單元，所述第三開關(guān)單元的一端與第一子儲能單元的第一端電連接，所述第三開關(guān)單元的另一端與第二子儲能單元的第二端電連接；其中，所述第一子儲能單元為N個所述儲能單元中的任一個儲能單元，所述第二子儲能單元為N個所述儲能單元中未與所述第三開關(guān)單元連接的任一個儲能單元；其中，N個所述儲能模塊與N-1個所述第三開關(guān)單元形成供能模塊；

電源開關(guān)，所述電源開關(guān)的一端與所述電源模塊電連接，所述電源開關(guān)的另一端與所述供能模塊的一端電連接；

供電開關(guān)，所述供電開關(guān)的一端與所述供能模塊的另一端電連接；其中，所述第一開關(guān)單元、所述第二開關(guān)單元、所述第三開關(guān)單元、所述電源開關(guān)、所述供電開關(guān)用于控制儲能單元為充電狀態(tài)或放電狀態(tài)，以使所述儲能單元在放電狀態(tài)生成放電信號，所述放電信號的電壓值為N+1倍的所述供電電壓的電壓值；

光電探測模塊，所述光電探測模塊的一端與所述供電開關(guān)的另一端電連接，所述光電探測模塊的另一端接地；其中，所述光電探測模塊用于根據(jù)所述放電信號進(jìn)行光電探測操作。