充電泵電路
閱讀：545發(fā)布：2021-12-25
專利匯可以提供充電泵電路專利檢索，專利查詢，專利分析的服務。并且本 發(fā)明 提供了一種雙極性輸出充電 泵 電路 （100），具有：一個切換路徑的網(wǎng)絡（110），用于選擇地連接一個輸入 節(jié)點 （VV）和一個參考節(jié)點（VG），用于連接至一個輸入 電壓 ；第一對 輸出節(jié)點 （VP，VN）；兩對飛跨電容器節(jié)點（CF1A，CF1B；CF2A，CF2B）；以及，一個 控制器 ，用于控制所述切換路徑的網(wǎng)絡的切換。所述控制器可操作以當與連接至所述兩對飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器（CF1，CF2）一起使用時控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器一起使用時提供第一模式和第二模式，其中至少所述第一模式相應于+/-3VV、+/-VV/5或+/-VV/6的雙極性 輸出電壓 。，下面是充電泵電路專利的具體信息內(nèi)容。
1.一種充電泵電路，可操作以輸出一個雙極性輸出電壓，包括：
一個輸入節(jié)點（VV）和一個參考節(jié)點（VG），用于連接至一個輸入電壓；
一對輸出節(jié)點（VP，VN），被布置以輸出所述雙極性輸出電壓；
兩對飛跨電容器節(jié)點（CF1A，CF1B；CF2A，CF2B）；
一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；以及，
一個控制器，可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器一起使用時，選擇地提供第一模式和第二模式，
其中至少所述第一模式相應于+/-3VV、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6的雙極性輸出電壓，其中VV是所述輸入電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的充電泵電路，其中至少所述第一模式相應于+/-VV/5或+/-VV/6的雙極性輸出電壓。
3.根據(jù)權利要求1所述的充電泵電路，其中所述第二模式相應于來自由+/-3VV、+/-2VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6組成的組中的雙極性輸出電壓。
4.根據(jù)權利要求2所述的充電泵電路，其中所述第二模式相應于+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6的雙極性輸出電壓。
5.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的充電泵電路，其中至少一個輸出電壓（VP，VN）與一個閾值電平進行比較，或者所述一對輸出節(jié)點之間的差值電壓與一個閾值電平進行比較。
6.根據(jù)權利要求5所述的充電泵電路，其中所述閾值獨立于所述輸入電壓VV。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的充電泵電路，其中當與連接在所述第一輸出節(jié)點（VP）和所述參考節(jié)點（VG）之間的第一儲存電容器（CRP）和連接在所述參考節(jié)點（VG）和所述第二輸出節(jié)點（VN）之間的第二儲存電容器一起使用時，
所述控制器可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得當所述第一輸出（VP）的幅值小于第一閾值時，第一儲存電容器（CRP）被再充電，以及當所述第二輸出（VN）的幅值小于第二閾值時，所述第二儲存電容器（CRN）被再充電。
8.根據(jù)任一項前述權利要求所述的充電泵電路，其中所述控制器可操作以響應于一個控制信號，將所述切換狀態(tài)的次序從一個循環(huán)改變?yōu)榱硪谎h(huán)。
9.根據(jù)權利要求8所述的充電泵電路，其中所述控制器可操作以通過改變一個循環(huán)中的切換狀態(tài)的順序和/或數(shù)目，來修改切換狀態(tài)的次序。
10.根據(jù)權利要求8或權利要求9所述的充電泵電路，其中所述控制器可操作以通過在一個循環(huán)中省去和/或替換一個或多個切換狀態(tài)，來修改切換狀態(tài)的次序。
11.根據(jù)權利要求8至10中任一項所述的充電泵電路，其中所述控制信號包括下列中的至少一個：負載電流需求的指示或輸出電壓電平的指示。
12.根據(jù)權利要求8至11中任一項所述的充電泵電路，其中所述控制信號包括來自所述輸出節(jié)點（VP，VN）中的至少一個的信號反饋。
13.根據(jù)權利要求12所述的充電泵，包括用于生成差值電壓的裝置，以及一個對所述差值電壓進行濾波的濾波器。
14.根據(jù)權利要求12至13中任一項所述的充電泵，其中所述控制信號包括在所述輸出節(jié)點中的至少一個處的電壓壓降的指示。
15.根據(jù)權利要求12至14中任一項所述的充電泵，其中所述控制信號指示哪個輸出節(jié)點需要再充電。
16.根據(jù)權利要求15所述的充電泵，其中所述控制器被配置以修改切換狀態(tài)的次序，從而優(yōu)先考慮將為需要再充電的輸出節(jié)點再充電的切換狀態(tài)。
17.一種音頻輸出鏈，被配置為接收一個輸入音頻信號并且處理該音頻信號以驅(qū)動一個負載，所述負載包括下列中的至少一個：頭戴式受話器、揚聲器、線路負載、觸覺換能器、壓電換能器和超聲換能器，其中所述音頻輸出鏈包括根據(jù)任一項前述權利要求所述的充電泵電路。
18.根據(jù)權利要求17所述的音頻輸出鏈，其中所述控制器可操作，從而依賴于所述充電泵的輸出中的至少一個與一個閾值電平的比較，來控制所述開關的網(wǎng)絡的切換次序。
19.根據(jù)權利要求18所述的音頻輸出鏈，其中所述閾值電平獨立于所述輸入電壓（VV）。
20.根據(jù)權利要求18或19所述的音頻輸出鏈，還包括一個充電泵控制器（210），其中所述充電泵控制器（210）可操作以接收一個控制信號（208），所述閾值電平依賴于所述控制信號（208）。
21.根據(jù)權利要求21所述的音頻輸出鏈，其中所述控制信號（208）是一個增益信號或音量信號。
22.根據(jù)權利要求17至20中任一項所述的音頻輸出鏈，其中
當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的第一飛跨電容器（CF1）和第二飛跨電容器（CF2）一起使用時，第一儲存電容器（CRP）連接在所述第一輸出節(jié)點（VP）和所述參考節(jié)點（VG）之間，第二儲存電容器連接在所述參考節(jié)點（VG）和所述第二輸出節(jié)點（VN）之間；
所述控制器可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得當所述第一輸出（VP）的幅值小于第一閾值時，第一儲存電容器（CRP）被再充電，以及當所述第二輸出（VN）的幅值小于第二閾值時，所述第二儲存電容器（CRN）被再充電。
23.根據(jù)權利要求20至22中任一項所述的音頻輸出鏈，其中所述充電泵控制器（210）可操作以接收所述輸入音頻信號（212），以及其中所述閾值電平依賴于所述輸入信號（212）。
24.根據(jù)權利要求17所述的音頻輸出鏈，當從屬于權利要求8時，其中所述控制信號是一個增益信號或音量信號，和/或所述控制信號依賴于所述輸入信號。
25.根據(jù)權利要求24所述的音頻輸出鏈，其中所述控制信號由施加任何增益之前的所述輸入音頻信號得出，并且根據(jù)一個增益控制信號來調(diào)整所述控制信號。
26.一種集成電路，包括根據(jù)權利要求1-16中任一項所述的充電泵電路，或者包括根據(jù)權利要求17至25中任一項所述的音頻輸出鏈。
27.一種音頻設備，包括根據(jù)權利要求1至16中任一項所述的充電泵電路。
28.一種根據(jù)權利要求27所述的設備，其中所述設備是下列中的至少一個：電池供電設備、便攜式設備、個人音頻設備、個人視頻設備；移動電話、個人數(shù)字助理、游戲設備、便攜式計算設備、膝上型電腦，以及衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
29.一種控制充電泵電路來生成雙極性輸出電壓的方法，所述充電泵電路包括：一個輸入節(jié)點（VV），用于連接至一個輸入電壓；一對輸出節(jié)點（VP，VN），被布置為輸出所述雙極性輸出電壓；兩對飛跨電容器節(jié)點（CF1A，CF1B；CF2A，CF2B）；以及，一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；所述方法包括下列步驟：
控制所述切換網(wǎng)絡的切換，從而當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器一起使用時，選擇地提供第一模式和第二模式；
其中至少所述第一模式相應于+/-3VV、+/-VV/5或+/-VV/6的雙極性輸出電壓，其中VV是所述輸入電壓。
30.一種充電泵電路，可操作以輸出一個雙極性輸出電壓，包括：
一個輸入節(jié)點（VV）和一個參考節(jié)點（VG），用于連接至一個輸入電壓；
第一輸出節(jié)點（VP）和第二輸出節(jié)點（VN），被布置以輸出所述雙極性輸出電壓；
兩對飛跨電容器節(jié)點（CF1A，CF1B；CF2A，CF2B）;
一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；以及
一個控制器，可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的第一飛跨電容器（CF1）和第二飛跨電容器（CF2）一起使用時，提供+/-VV/4的雙極性輸出電壓，第一儲存電容器（CRP）連接在所述第一輸出節(jié)點（VP）和所述參考節(jié)點（VG）之間，第二儲存電容器連接在所述參考節(jié)點（VG）和所述第二輸出節(jié)點（VN）之間；
其中所述控制器可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得在第一切換狀態(tài)中，所述第二飛跨電容器（CF2）和所述第一儲存電容器（CRP）串聯(lián)連接，以及串聯(lián)連接的所述第二飛跨電容器（CF2）和所述第一儲存電容器（CRP）與所述第一飛跨電容器（CF1）并聯(lián)連接，所述第一飛跨電容器的一個節(jié)點連接至地；以及
在第二狀態(tài)，所述第二飛跨電容器（CF2）與所述儲存電容器（CRP，CRN）中的一個并聯(lián)連接。
31.一個充電泵電路，可操作以輸出一個雙極性輸出電壓，包括：
一個輸入節(jié)點（VV）和一個參考節(jié)點（VG），用于連接至一個輸入電壓；
第一輸出節(jié)點（VP）和第二輸出節(jié)點（VN），被布置以輸出所述雙極性輸出電壓；
兩對飛跨電容器節(jié)點（CF1A，CF1B；CF2A，CF2B）;
一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；以及
一個控制器，可操作以當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器一起使用時控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而選擇地提供+/-VV/6的雙極性輸出電壓，其中VV是所述輸入供應電壓。
32.根據(jù)權利要求31所述的充電泵電路，其中：
當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的第一飛跨電容器（CF1）和第二飛跨電容器（CF2）一起使用時，第一儲存電容器（CRP）連接在所述第一輸出節(jié)點（VP）和所述參考節(jié)點（VG）之間，第二儲存電容器連接在所述參考節(jié)點（VG）和所述第二輸出節(jié)點（VN）之間；
所述控制器可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得在第一切換狀態(tài)中，所述第二飛跨電容器（CF2）和所述第一儲存電容器（CRP）串聯(lián)連接，以及串聯(lián)連接的所述第二飛跨電容器（CF2）和所述第一儲存電容器（CRP）與所述第一飛跨電容器（CF1）并聯(lián)連接，所述第一飛跨電容器的一個節(jié)點被連接至地。
33.根據(jù)權利要求32所述的充電泵電路，其中所述第一飛跨電容器（CF1）上的穩(wěn)態(tài)電壓是VV/2，以及所述第二飛跨電容器（CF2）上的穩(wěn)態(tài)電壓是VV/3。
34.一種充電泵電路，可操作以輸出一個雙極性輸出電壓，包括：
一個輸入節(jié)點（VV）和一個參考節(jié)點（VG），用于連接至一個輸入電壓；
第一輸出節(jié)點（VP）和第二輸出節(jié)點（VN），被布置以輸出所述雙極性輸出電壓；
兩對飛跨電容器節(jié)點（CF1A，CF1B；CF2A，CF2B）;
一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；以及
一個控制器，可操作以當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器一起使用時控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而選擇地提供+/-VV/5的雙極性輸出電壓，其中VV是所述輸入供應電壓。
35.根據(jù)權利要求34所述的充電泵電路，其中：
當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的第一飛跨電容器（CF1）和第二飛跨電容器（CF2）一起使用時，第一儲存電容器（CRP）連接在所述第一輸出節(jié)點（VP）和所述參考節(jié)點（VG）之間，以及第二儲存電容器連接在所述參考節(jié)點（VG）和所述第二輸出節(jié)點（VN）之間；
所述控制器可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得在第一切換狀態(tài)中，所述第二飛跨電容器（CF2）、所述第一儲存電容器（CRP）和所述第二儲存電容器（CRN）串聯(lián)連接，且串聯(lián)連接的所述第二飛跨電容器（CF2）、所述第一儲存電容器（CRP）和所述第二儲存電容器（CRN）與所述第一飛跨電容器（CF1）并聯(lián)連接。
36.根據(jù)權利要求35所述的充電泵電路，其中所述第一飛跨電容器（CF1）的穩(wěn)態(tài)電壓是3VV/5，以及所述第二飛跨電容器（CF2）的穩(wěn)態(tài)電壓是VV/5。
37.一種充電泵電路，可操作以輸出一個雙極性輸出電壓，包括：
一個輸入節(jié)點（VV）和一個參考節(jié)點（VG），用于連接至一個輸入電壓；
第一輸出節(jié)點（VP）和第二輸出節(jié)點（VN），被布置以輸出所述雙極性輸出電壓；
兩對飛跨電容器節(jié)點（CF1A，CF1B；CF2A，CF2B）;
一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；以及
一個控制器，可操作以當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器一起使用時控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而選擇地提供+/-3*VV的雙極性輸出電壓，其中VV是所述輸入供應電壓。
38.根據(jù)權利要求37所述的充電泵電路，其中：
當與連接至第一和第二飛跨電容器節(jié)點（CF1A，CF1B）的第一飛跨電容器（CF1）和連接至第三和第四飛跨電容器節(jié)點（CF2A，CF2B）的第二飛跨電容器（CF2）一起使用時，第一儲存電容器（CRP）連接在所述第一輸出節(jié)點（VP）和所述參考節(jié)點（VG）之間，以及第二儲存電容器連接在所述參考節(jié)點（VG）和所述第二輸出節(jié)點（VN）之間；
所述控制器可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得在第一切換狀態(tài)中，所述第一飛跨電容器節(jié)點（CF1A）被連接至所述輸入節(jié)點（VV），以及所述第二飛跨電容器節(jié)點（CF1B）被連接至所述參考節(jié)點（VG）；以及
在第二狀態(tài)中，所述第二飛跨電容器節(jié)點（CF1B）被連接至所述輸入節(jié)點（VV），所述第一飛跨電容器節(jié)點（CF1A）被連接至所述第三飛跨電容器節(jié)點（CF2A），以及所述第四飛跨電容器節(jié)點（CF2B）被連接至所述參考節(jié)點（VG）。
39.根據(jù)權利要求30至38中任一項所述的充電泵電路，其中所述控制器還可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而選擇地提供第二輸出電壓，所述第二輸出電壓相應于由+/-3VV、+/-2VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6組成的組中的一個。
40.一種在此參考附圖所描述的充電泵電路。
41.一種在此參考附圖所描述的音頻鏈。
充電泵電路
[0002] 雙極性輸出電壓充電泵電路，即雙軌輸出電壓充電泵電路是DC-DC類型的轉(zhuǎn)換器，其將傳遞電容器（transfer capacitor）和存儲電容器（storage capacitor）用作分別傳遞和存儲能量的設備，使得所述轉(zhuǎn)換器能夠從單極性輸入電壓源，即單軌輸入電壓源提供雙極性輸出電壓，所述雙極性輸出電壓的值可以不同于單極性輸入電壓的值。
[0003] 在使用時，雙極性輸出電壓充電泵電路可包括通常稱為“儲存電容器（reservoir capacitor）”的輸出存儲電容器以及一個或多個通常稱為“飛跨電容器（flying capacitor）”的能量傳遞電容器。“儲存電容器”的端子或連接器永久連接至對應的輸出電壓端子或節(jié)點。相反，“飛跨電容器”的端子或連接器能夠以受控的次序（in a controlled sequence）被切換至輸入或輸出電壓端子或節(jié)點，或者被切換至其他飛跨電容器端子或節(jié)點。
[0004] 例如，一種已知的雙極性輸出電壓充電泵電路，如本發(fā)明申請人的共同未決英國專利申請GB2444985中所公開的，可以提供各自等于充電泵電路的單極性輸入電壓的幅值（magnitude）的一半的正和負雙極性輸出電壓（+/-VDD/2）。
[0005] 此外，通過合適的控制，該共同未決英國專利申請還可提供各自等于充電泵電路的單極性輸入電壓的幅值的正和負雙極性輸出電壓（+/-VDD）。
[0006] 這種已知的雙極性輸出電壓充電泵電路使用一種開關布置——即一種開關網(wǎng)絡，即開關矩陣——來控制兩個儲存電容器的端子（即，兩個輸出電壓端子）和飛跨電容器的端子的連接。飛跨電容器端子可通過這些開關而被連接至：輸入電壓端子（即，單極性輸入電壓）、輸出電壓端子（即，雙極性輸出電壓）、參考端子（即，地電位）；以及被連接至彼此，從而獲得雙極性輸出電壓+/-VDD/2或+/-VDD。
[0007] 圖1示意性示出了一種已知的利用充電泵12的音頻輸出鏈10。該音頻輸出鏈10接收輸入音頻信號數(shù)據(jù)14，之后通過放大器16處理（未示出）和放大該音頻信號，輸出音頻信號18。音頻信號18可能經(jīng)由連接器（未示出）——例如單聲道插頭或立體聲插頭——輸出至一個負載20，例如頭戴式受話器、揚聲器或線路負載。
[0008] 如從圖1可以看到的，充電泵電路12接收輸入供應電壓VV和參考電壓VG（也就是，地，即零伏），并且通過時鐘信號CK被定時。充電泵電路還具有飛跨電容器22。充電泵12的輸出電壓VP、VN可以是+/-α.VV，其中α可以是1或0.5。這樣，從放大器16輸出的輸出信號數(shù)據(jù)18可被平衡在參考VG（在該情形中，地）附近。
[0009] 充電泵電路（例如，圖1中所示的充電泵電路12）廣泛用在便攜式電子設備中，其中減小電力消耗從而延長電池放電時間變得越來越重要。對于例如驅(qū)動16Ω的頭戴式受話器的音頻鏈，安靜環(huán)境中的典型聽力水平要求僅100μW（對于16Ω的頭戴式受話器，40mV rms或者2.5mA rms）。但是，如果該電流由+/-1.5V供應來供應（要求驅(qū)動50mW的峰值，以在較嘈雜環(huán)境中可聽見），則源自1.5V供應的2.5mA rms消耗3.3mW，即效率為100μW/3.3mV=3%。即使使用上文描述的已知充電泵可將供應電壓（VP，VN）減半，效率仍然很低，且減小電力供應還使得實際上難以從前置驅(qū)動器（未示出）得到足夠的電壓擺動以適當?shù)仳?qū)動放大器16的輸出晶體管。
[0010] 此外，尤其在低信號電平時，切換充電泵的切換設備所要求的電力可能大到足以削弱效率。
[0011] 另外，為了驅(qū)動諸如壓電換能器、觸覺換能器的換能器或例如背光源，可能要求大于VV的雙極性輸出電壓。在一些用途實例中，可能要求同一輸出鏈來驅(qū)動所述負載，隨后要求具有大于VV的雙極性輸出級供應電壓的操作模式。
[0012] 在可提供不同的供應電壓的各個應用中，期望的是能夠操作一個特定的充電泵電路，尤其是一個集成電路裝置。為了在不同的輸入供應電壓時維持相似的性能，期望的是可提供一個步降和步進比例范圍。
[0013] 生成具有一個輸出電壓范圍的充電泵可具有多個飛跨電容器。這些飛跨電容器通常太大而不能容納在芯片上，所以在封裝上要求專用引腳以及在PCB上要求占用區(qū)域。期望的是最小化飛跨電容器的數(shù)目，以降低成本、封裝尺寸和板面積。
[0014] 因而，期望的是提供一個音頻輸出鏈和一個合適的充電泵，其可供應寬范圍的輸出級雙極性供應電壓，以減小或最小化寬范圍的輸出信號電平和輸入供應上的電力消耗，同時提供低成本和小的物理尺寸。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種可操作以輸出一個雙極性輸出電壓的充電泵電路，包括：一個輸入節(jié)點和一個參考節(jié)點，用于連接至一個輸入電壓；一對輸出節(jié)點，被布置以輸出所述雙極性輸出電壓；兩對飛跨電容器節(jié)點；一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；以及，一個控制器，可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器一起使用時，選擇地提供第一模式和第二模式，其中至少所述第一模式相應于+/-3VV、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6的雙極性輸出電壓，其中VV是所述輸入電壓。
[0016] 至少所述第一模式可以相應于+/-VV/5或+/-VV/6的雙極性輸出電壓。
[0017] 所述第二模式可以相應于來自由+/-3VV、+/-2VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6組成的組中的雙極性輸出電壓。
[0018] 所述第二模式可以相應于+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6的雙極性輸出電壓。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種可操作以輸出一個雙極性輸出電壓的充電泵電路，包括：一個輸入節(jié)點和一個參考節(jié)點，用于連接至一個輸入電壓；第一輸出節(jié)點和第二輸出節(jié)點，被布置以輸出所述雙極性輸出電壓；兩對飛跨電容器節(jié)點；一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；以及，一個控制器，可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的第一飛跨電容器和第二飛跨電容器一起使用時，提供+/-VV/4的雙極性輸出電壓，第一儲存電容器連接在所述第一輸出節(jié)點和所述參考節(jié)點之間，第二儲存電容器連接在所述參考節(jié)點和所述第二輸出節(jié)點之間，其中所述控制器可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得在第一切換狀態(tài)，所述第二飛跨電容器和所述第一儲存電容器串聯(lián)連接，以及串聯(lián)連接的所述第二飛跨電容器和所述第一儲存電容器與所述第一飛跨電容器并聯(lián)連接，所述第一飛跨電容器的一個節(jié)點連接至地；以及，在第二狀態(tài)，所述第二飛跨電容器與所述儲存電容器中的一個并聯(lián)連接。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種可操作以輸出一個雙極性輸出電壓的充電泵電路，包括：一個輸入節(jié)點和一個參考節(jié)點，用于連接至一個輸入電壓；第一輸出節(jié)點和第二輸出節(jié)點，被布置以輸出所述雙極性輸出電壓；兩對飛跨電容器節(jié)點；一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；以及，一個控制器，可操作以當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器一起使用時控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而選擇地提供+/-VV/6的雙極性輸出電壓，其中VV是所述輸入供應電壓。
[0021] 當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的第一飛跨電容器和第二飛跨電容器、連接在所述第一輸出節(jié)點和所述參考節(jié)點之間的第一儲存電容器和連接在所述參考節(jié)點和所述第二輸出節(jié)點之間的第二儲存電容器一起使用時，所述控制器可以可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得在第一切換狀態(tài)，所述第二飛跨電容器和所述第一儲存電容器串聯(lián)連接，以及串聯(lián)連接的第二飛跨電容器和第一儲存電容器與所述第一飛跨電容器并聯(lián)連接，所述第一飛跨電容器的一個節(jié)點連接至地。
[0022] 所述第一飛跨電容器上的穩(wěn)態(tài)電壓可以是VV/2，以及所述第二飛跨電容器上的穩(wěn)態(tài)電壓可以是VV/3。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種可操作以輸出一個雙極性輸出電壓的充電泵電路，包括：一個輸入節(jié)點和一個參考節(jié)點，用于連接至一個輸入電壓；第一輸出節(jié)點和第二輸出節(jié)點（VN），被布置以輸出所述雙極性輸出電壓；兩對飛跨電容器節(jié)點；一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；以及，一個控制器，可操作以當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器一起使用時控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而選擇地提供+/-VV/5的雙極性輸出電壓，其中VV是所述輸入供應電壓。
[0024] 當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的第一飛跨電容器和第二飛跨電容器、連接在所述第一輸出節(jié)點和所述參考節(jié)點之間的第一儲存電容器和連接在所述參考節(jié)點和所述第二輸出節(jié)點之間的第二儲存電容器一起使用時，所述控制器可以可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得在第一切換狀態(tài)，所述第二飛跨電容器、所述第一儲存電容器和所述第二儲存電容器串聯(lián)連接，以及串聯(lián)連接的第二飛跨電容器、第一儲存電容器和第二儲存電容器與所述第一飛跨電容器并聯(lián)連接。
[0025] 所述第一飛跨電容器的穩(wěn)態(tài)電壓可以是3VV/5，以及所述第二飛跨電容器的穩(wěn)態(tài)電壓可以是VV/5。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種可被操作以輸出一個雙極性輸出電壓充電泵電路，包括：一個輸入節(jié)點和一個參考節(jié)點，用于連接至一個輸入電壓；第一輸出節(jié)點和第二輸出節(jié)點，被布置以輸出所述雙極性輸出電壓；兩對飛跨電容器節(jié)點；一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；以及，一個控制器，可操作以當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器一起使用時控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而選擇地提供+/-3*VV的雙極性輸出電壓，其中VV是所述輸入供應電壓。
[0027] 當與連接至第一和第二飛跨電容器節(jié)點的第一飛跨電容器和連接至第三和第四飛跨電容器節(jié)點的第二飛跨電容器、連接在所述第一輸出節(jié)點和所述參考節(jié)點之間的第一儲存電容器和連接在所述參考節(jié)點和所述第二輸出節(jié)點之間的第二儲存電容器一起使用時，所述控制器可以可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得在第一切換狀態(tài)，所述第一飛跨電容器節(jié)點（CF1A）連接至所述輸入節(jié)點（VV）以及所述第二飛跨電容器節(jié)點（CF1B）連接至所述參考節(jié)點（VG），以及在第二狀態(tài)，所述第二飛跨電容器節(jié)點連接至所述輸入節(jié)點，所述第一飛跨電容器節(jié)點連接至所述第三飛跨電容器節(jié)點，以及所述第四飛跨電容器節(jié)點連接至所述參考節(jié)點。
[0028] 所述控制器還可以可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，從而選擇地提供第二輸出電壓，所述第二輸出電壓相應于由+/-3VV、+/-2VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6組成的組中的一個。
[0029] 至少所述第一輸出電壓與一個閾值電平進行比較，或者所述兩個輸出節(jié)點之間的差值電壓與所述閾值電平進行比較。所述閾值可獨立于所述輸入電壓VV。
[0030] 當與連接在所述第一輸出節(jié)點和所述參考節(jié)點之間的第一儲存電容器和連接在所述參考節(jié)點和所述第二輸出節(jié)點之間的第二儲存電容器一起使用時，所述控制器可以可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得當所述第一輸出的幅值小于第一閾值時，第一儲存電容器被再充電，以及當所述第二輸出的幅值小于第二閾值時，所述第二儲存電容器被再充電。
[0031] 所述控制器可以可操作以響應于一個控制信號將所述切換狀態(tài)的次序從一個循環(huán)修改為另一循環(huán)。所述控制器可通過改變一個循環(huán)中的切換狀態(tài)的次序和/或數(shù)目，或者通過省去和/或替換在一個循環(huán)中的一個或多個切換狀態(tài)，來修改切換狀態(tài)的次序。所述控制信號可包括下列中的至少一個：負載電流需求的指示或輸出電壓電平的指示，并且可以是來自所述輸出節(jié)點中的至少一個的信號反饋?？赡艽嬖谟糜谏刹钪惦妷旱难b置，以及一個對所述差值電壓進行濾波的濾波器。所述控制信號可包括在至少一個所述輸出節(jié)點處的電壓壓降的指示，并且可以指示哪個輸出節(jié)點需要再充電。所述控制器可被配置以修改切換狀態(tài)的次序，從而優(yōu)先考慮將為需要再充電的輸出節(jié)點再充電的切換狀態(tài)。
[0032] 還提供了一種音頻輸出鏈，被配置為接收一個輸入音頻信號并且處理該音頻信號以驅(qū)動一個負載，所述負載包括下列中的至少一個：頭戴式受話器、揚聲器、線路負載、觸覺換能器、壓電換能器和超聲換能器，所述音頻輸出鏈包括根據(jù)任一項前述權利要求所述的充電泵電路。
[0033] 所述控制器可以可操作以依賴于所述充電泵的輸出中的至少一個與一個閾值電平的比較，來控制所述開關的網(wǎng)絡的切換次序。所述閾值電平可獨立于所述輸入電壓。
[0034] 所述音頻輸出鏈還可包括一個充電泵控制器，其中所述充電泵控制器可操作以接收一個控制信號，所述閾值電平依賴于所述控制信號。所述控制信號可以是一個增益信號或音量信號。
[0035] 當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的第一飛跨電容器和第二飛跨電容器、連接在所述第一輸出節(jié)點和所述參考節(jié)點之間的第一儲存電容器和連接在所述參考節(jié)點和所述第二輸出節(jié)點之間的第二儲存電容器一起使用時，所述控制器可以可操作以控制所述切換路徑的網(wǎng)絡，使得當所述第一輸出的幅值小于第一閾值時，第一儲存電容器被再充電，以及當所述第二輸出的幅值小于第二閾值時，所述第二儲存電容器被再充電。
[0036] 所述充電泵控制器可以可操作以接收一個輸入音頻信號，所述閾值電平依賴于所述輸入信號。
[0037] 在所述控制器被布置為響應于一個控制信號來修改所述切換狀態(tài)的次序的情況下，所述控制信號可以是一個增益信號或音量信號，和/或依賴于所述輸入信號。所述控制信號可以在施加任何增益之前從所述輸入音頻信號得出，并且根據(jù)一個增益控制信號來調(diào)整所述控制信號。
[0038] 還提供了一種集成電路，包括上述的充電泵電路或上述的音頻輸出鏈。
[0039] 還提供了一種音頻設備，包括上述的充電泵電路。所述設備可以是下列中的至少一個：電池供電設備、便攜式設備、個人音頻設備、個人視頻設備；移動電話、個人數(shù)字助理、游戲設備、便攜式計算設備、膝上型電腦，以及衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種控制充電泵電路來生成雙極性輸出電壓的方法，所述充電泵電路包括：一個輸入節(jié)點，用于連接至一個輸入電壓；一對輸出節(jié)點，被布置為輸出所述雙極性輸出電壓；兩對飛跨電容器節(jié)點；以及，一個切換路徑的網(wǎng)絡，用于互連所述節(jié)點；所述方法包括下列步驟：控制所述切換網(wǎng)絡的切換，從而當與連接至所述飛跨電容器節(jié)點的兩個飛跨電容器連接時選擇地提供第一模式和第二模式；其中至少所述第一模式相應于+/-3VV、+/-VV/5或+/-VV/6的雙極性輸出電壓，其中VV是所述輸入電壓。
[0042] 圖1示意性示出了現(xiàn)有技術的音頻輸出鏈；
[0043] 圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的充電泵電路；
[0044] 圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的開關矩陣的電路圖；
[0045] 圖3b示出了圖3a的開關矩陣中的切換路徑的網(wǎng)絡規(guī)劃；
[0046] 圖4a示出了第一操作模式的切換狀態(tài)；
[0047] 圖4b是一個表，指示在第一操作模式中，圖3a中的哪些切換路徑被閉合；
[0048] 圖4c示出了第一操作模式的各階段的次序；
[0049] 圖5a示出了第二操作模式的切換狀態(tài)；
[0050] 圖5b是一個表，指示在第二操作模式中，圖3a中的哪些切換路徑被閉合；
[0051] 圖5c示出了第二操作模式的各階段的次序；
[0052] 圖6a示出了第三操作模式的切換狀態(tài)；
[0053] 圖6b是一個表，指示在第三操作模式中，圖3a中的哪些切換路徑被閉合；
[0054] 圖6c示出了第三操作模式的各階段的次序；
[0055] 圖7a示出了第四操作模式的切換狀態(tài)；
[0056] 圖7b是一個表，指示在第四操作模式中，圖3a中的哪些切換路徑被閉合；
[0057] 圖8a示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的開關矩陣的電路圖；
[0058] 圖8b示出了圖8a的開關矩陣中的切換路徑的網(wǎng)絡規(guī)劃；
[0059] 圖9a示出了第五操作模式的切換狀態(tài)；
[0060] 圖9b是一個表，指示在第五操作模式中，圖8a中的哪些切換路徑被閉合；
[0061] 圖10a示出了第六操作模式的切換狀態(tài)；
[0062] 圖10b是一個表，指示在第六操作模式中，圖8a中的哪些切換路徑被閉合；
[0063] 圖11a示出了第七操作模式的切換狀態(tài)；
[0064] 圖11b是一個表，指示在第七操作模式中，圖8a中的哪些切換路徑被閉合；
[0065] 圖11c示出了第七操作模式中的各階段的次序；
[0066] 圖12a示出了第八操作模式的切換狀態(tài)；
[0067] 圖12b是一個表，指示在第八操作模式中，圖8a中的哪些切換路徑被閉合；
[0068] 圖12c示出了第八操作模式中的各階段的次序；
[0069] 圖13a示出了第九操作模式的切換狀態(tài)；
[0070] 圖13b是一個表，指示在第九操作模式中，圖8a中的哪些切換路徑被閉合；
[0071] 圖14a示出了第十操作模式的切換狀態(tài)；
[0072] 圖14b是一個表，指示在第十操作模式中，圖8a中的哪些切換路徑被閉合；
[0073] 圖14c示出了第十操作模式中的各階段的次序；
[0074] 圖15a示出了第十一操作模式的切換狀態(tài)；
[0075] 圖15b是一個表，指示在第十一操作模式中，圖8a中的哪些切換路徑被閉合；
[0076] 圖16a示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的開關矩陣的電路圖；
[0077] 圖16b示出了圖16a的開關矩陣中的切換路徑的網(wǎng)絡規(guī)劃；
[0078] 圖17a示出了第十二操作模式的切換狀態(tài)；
[0079] 圖17b是一個表，指示在第十二操作模式中，圖16a中的哪些切換路徑被閉合；
[0080] 圖18示出了具有替代的輸入供應電壓的圖16a的開關矩陣的電路圖；
[0081] 圖19a示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的、具有被提供以減小應力的附加的切換路徑的開關矩陣的電路圖；
[0082] 圖19b示出了圖19a的開關矩陣中的切換路徑的網(wǎng)絡規(guī)劃；
[0083] 圖20a示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的包括充電泵電路的輸出鏈；
[0084] 圖20b示意性示出了實現(xiàn)充電泵控制的反饋電路；
[0085] 圖20c示出了一個輸入信號波形以及相應的包絡，以及充電泵輸出電壓波形；
[0086] 圖21示出了圖20a的輸出鏈的立體聲實施方式；
[0087] 圖22a示出了NMOS開關的剖視圖；
[0088] 圖22b示出了配置有對應的主體連接（body connection）的VN開關；
[0089] 圖22c示出了一個NMOS輸出級；以及
[0090] 圖22d示出了一個CMOS輸出級。
[0091] 圖2示意性示出了一個充電泵電路100，該充電泵電路100包括：多個節(jié)點和一個切換路徑的網(wǎng)絡，即一個開關矩陣或切換網(wǎng)絡或開關的網(wǎng)絡，110，用于選擇地連接所述多個節(jié)點；以及，一個控制器120，用于控制所述切換路徑的網(wǎng)絡。所述充電泵電路100包括：一個輸入節(jié)點VV，用于接收輸入電壓；一個參考節(jié)點VG，用于接收參考電壓；第一飛跨電容器節(jié)點CF1A和第二飛跨電容器節(jié)點CF1B，用于與第一飛跨電容器CF1連接；第三飛跨電容器節(jié)點CF2A和第四飛跨電容器節(jié)點CF2B，用于與第二飛跨電容器CF1連接；以及，一對輸出節(jié)點，包括第一輸出節(jié)點VP和第二輸出節(jié)點VN。
[0092] 如圖2以及所有圖所示，通過帶有黑叉號的白框示出輸入節(jié)點VV。同樣地，通過帶有白叉號的黑框示出參考節(jié)點VG。應理解，輸入節(jié)點VV、參考節(jié)點VG、第一和第二輸出節(jié)點VP、VN，以及第一至第四飛跨電容器節(jié)點CF1A、CF1B、CF2A、CF2B是充電泵電路上的節(jié)點，用于連接至充電泵外部的部件/輸入。
[0093] 圖2示出了使用中的充電泵電路100，即其中第一飛跨電容器CF1連接至第一和第二飛跨電容器節(jié)點CF1A、CF1B，以及第二飛跨電容器CF2連接至第三和第四飛跨電容器節(jié)點CF2A、CF2B。第一儲存電容器CRP連接至第一輸出節(jié)點VP，第二儲存電容器CRN連接至第二輸出節(jié)點VN。所述儲存電容器被布置為使得，在使用時，第一儲存電容器CRP的負極端子以及第二儲存電容器CRN的正極端子連接至參考電壓VG。
[0094] 盡管這些電容器上的正極端子和負極端子——即在正常操作時相對于彼此為正極和負極的端子——被如此標識，但是根據(jù)正常設計選擇，這些電容器可以是極化（例如，電解質(zhì)）電容器或者非極化（例如，陶瓷）電容器。
[0095] 在圖2示出的實施例中，參考電壓VG是地，即零伏，但本領域普通技術人員應理解，參考電壓可以是不同于地電壓的電壓。
[0096] 控制器120可控制切換路徑的網(wǎng)絡110，使得充電泵電路100可操作以在所述一對輸出節(jié)點提供一個雙極性輸出電壓。術語“雙極性電壓”應當被理解為意指，相對于某一參考電壓（通常為地電壓）具有相反極性的兩個電壓。雙極性電壓可以以地為中心是對稱的，即是一對相等且相反的電壓，或者可以是非對稱的，即一對不相等但是相反極性的電壓。但是，將會理解，如果使用非地的參考電壓，則對稱的雙極性輸出電壓可以參考電壓為中心。
[0097] 下文所描述的充電泵的大多數(shù)實施方案可操作以產(chǎn)生具有相等標稱幅值的對稱的雙極性電壓，即在第一輸出節(jié)點（VP）的一個正輸出電壓，在第二輸出節(jié)點（VN）的一個負輸出電壓。
[0098] 通過控制器120控制切換路徑的網(wǎng)絡110，充電泵電路100可以可操作以在第一和第二輸出節(jié)點（VP，VN）提供一個雙極性輸出電壓，所述雙極性輸出電壓是+/-3VV、+/-2VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6中的一個，其中VV是所述輸入電壓。
[0099] 此外，控制器120可選擇地控制切換網(wǎng)絡110，以在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供一個可選擇或可變的雙極性輸出電壓。切換網(wǎng)絡110可被控制，使得所述雙極性輸出可被選擇為+/-3VV、+/-2VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6中的一個或多個。
[0100] 借助于如所示出的控制信號（CP_Control），可直接或間接地選擇上述電壓?？刂菩盘朇P_Control可在包含充電泵100的音頻輸出鏈內(nèi)生成，或者可在外部生成。充電泵還可接收一個外部供應的時鐘CK，或者可內(nèi)部生成一個時鐘。
[0101] 應理解，上述電壓都是標稱電壓。每一標稱電壓與所述開關矩陣的一個特定控制相關聯(lián)，使得在理想情況中，將實現(xiàn)該標稱輸出電壓。然而，實際上，實際的輸出電壓可被例如開關電阻和負載電流的效應所減小。在一些實施方案中，充電泵100可被調(diào)節(jié)，以供應略微減小的電壓，可能地與獨立于VV的參考電壓（例如，帶隙（bandgap）電壓）有關，該參考電壓還可隨時間改變，例如該參考電壓根據(jù)某一音頻信號的包絡而改變，即使沒有通過調(diào)節(jié)的所述減小，充電泵將也能夠生成上述標稱電壓，即仍將操作在相應于標稱電壓之一的一個模式下。在一些實施方案中，對充電泵的調(diào)節(jié)可使得輸出電壓非對稱，盡管在其他情況下充電泵輸出是一個對稱的雙極性輸出電壓。
[0102] 圖3a示出了開關矩陣的電路圖，其中明確地示出了切換路徑的網(wǎng)絡的一個實施方案。如同圖2，圖3a示出的開關矩陣具有用于接收輸入供應電壓的輸入節(jié)點（VV）、地參考節(jié)點（VG）、第一輸出節(jié)點（VP）和第二輸出節(jié)點（VN）。如同圖2，圖3a示出了與連接至第一、第二、第三和第四飛跨電容器節(jié)點（CF1A，CF1B，CF2A，CF2B）的兩個飛跨電容器CF1和CF2一起使用的開關矩陣。盡管飛跨電容器和儲存電容器自身并非是所限定的開關矩陣的一部分，且通常并非集成在同一集成電路上，但是在使用時它們連接至開關矩陣。然而，設想在具體的實施方式中，尤其是對于具有非常快速切換頻率的非常小的負載，所述電容器可集成在與開關矩陣和充電泵電路的其他元件相同的集成電路中。
[0103] 為清楚起見，從圖3a中省去了第一和第二儲存電容器（CRP，CRN），但本領域技術人員將理解，在使用時：第一儲存電容器（CRP）將連接在第一輸出節(jié)點（VP）和參考節(jié)點（VG）之間；以及，第二儲存電容器（CRN）將連接在參考節(jié)點（VG）和第二輸出節(jié)點（VN）之間。
[0104] 圖3a中的切換路徑的網(wǎng)絡包括用于將各個節(jié)點連接在一起的十個切換路徑。盡管圖3a中的每一切換路徑被示出為包括單個元件，但是如本領域普通技術人員應理解的，每一切換路徑可包括若干分立開關，例如多個單一MOS開關或多個MOS傳輸門，或者可以是T開關等，例如包括所述分立開關。圖3a中所提供的切換路徑為：
[0105] ●第一切換路徑S1AVV，用于將第一飛跨電容器節(jié)點CF1A連接至輸入節(jié)點VV；
[0106] ●第二切換路徑S1BVG，用于將第二飛跨電容器節(jié)點CF1B連接至參考節(jié)點VG；
[0107] ●第三切換路徑S1A2A，用于將第一飛跨電容器節(jié)點CF1A連接至第三飛跨電容器節(jié)點CF2A；
[0108] ●第四切換路徑S1B2A，用于將第二飛跨電容器節(jié)點CF1B連接至第三飛跨電容器節(jié)點CF2A；
[0109] ●第五切換路徑S2AVP，用于將第三飛跨電容器節(jié)點（CF2A）連接至第一輸出節(jié)點VP；
[0110] ●第六切換路徑S2AVV，用于將第三飛跨電容器節(jié)點CF2A連接至輸入節(jié)點VV；
[0111] ●第七切換路徑S2AVG，用于將第三飛跨電容器節(jié)點CF2A連接至參考節(jié)點VG；
[0112] ●第八切換路徑S2BVN，用于將第四飛跨電容器節(jié)點CF2B連接至第二輸出節(jié)點VN；
[0113] ●第九切換路徑S2BVP，用于將第四飛跨電容器節(jié)點CF2B連接至第一輸出節(jié)點VP；以及
[0114] ●第十切換路徑S2BVG，用于將第四飛跨電容器節(jié)點CF2B連接至參考節(jié)點VG。
[0115] 可選地，第十一切換路徑SVVVP可被提供用于將輸入節(jié)點VV連接至第一輸出節(jié)點VP。
[0116] 盡管圖3a示出為具有上文所列舉的十個切換路徑，但是如果在提供所期望的功能時不需要，即，如果在具體的實施方式所預期的任何操作模式中不需要，則可從該電路去除所述切換路徑中的一個或多個。具體地，如下文所描述的，SVVVP切換路徑SVVVP是可選的，當要求雙極性輸出電壓+/-VV時，提供一個更直接的路徑以在輸出節(jié)點VP得到+VV。
[0117] 圖3b示出了圖3a的開關矩陣中的切換路徑的網(wǎng)絡規(guī)劃。本質(zhì)上，圖3b更清楚地示出了其間提供了對應的切換路徑的節(jié)點對。
[0118] 下文解釋了充電泵電路系統(tǒng)100在各種操作模式中的各個實施方案的操作。一種操作模式指示一類實施方案，該類實施方案使用一組特定的切換路徑來生成某一雙極性電壓。
[0119] 每一操作模式涉及在各個操作階段（稱為Ph1、Ph2等）中的次序，其中每一階段采用可用切換路徑中的一些或者全部。
[0120] 在每一階段中所采用的該組切換路徑被描述為一種切換狀態(tài)，指示為例如P1、P2a或P37c，或者可能地切換狀態(tài)的組合，指示為例如P1+P2a、P3x+P37c。一種切換狀態(tài)可在多于一種的模式中使用：依賴于每一模式中所使用的該組切換狀態(tài)，每一所述模式中的部件兩端的穩(wěn)態(tài)電壓可以不同。
[0122] 在下面的描述中，在圖例如圖4a中示意性示出了每一模式中所涉及的切換狀態(tài)。表例如圖4b還被提供以示出，對于一種模式中的每一切換狀態(tài)，哪些切換路徑被使用（以“1”標記）以及哪些切換路徑未被使用（以“0”標記）。然后，表例如圖4c示出了多個階段的可能次序，即以各種順序的切換狀態(tài)的組合。在圖例如圖3a中示出了切換路徑的各種網(wǎng)絡，適于操作在各組模式中。如果在使用時料想一些可能的模式是不期望的，則可能存在從未被采用的切換路徑：這些切換路徑可能僅總是被斷開，或者可以從實施方式中被物理地去除，從而留下一個較少的切換路徑組，節(jié)省了空間和成本。
[0123] 在每一模式中，用代數(shù)方法導出輸出電壓。命名V(CF1)用于CF1的正極板和負極板之間的電壓，對于V(CF2)是類似的。為簡單起見，輸入供應節(jié)點電壓僅稱為VV，參考電壓節(jié)點VG被假設為地，即零伏。為簡單起見，輸出供應節(jié)點電壓僅稱為VP、VN等，但是可被認為是V（CRP）、-V（CRN）等。
[0124] 在第一操作模式中，圖3a的開關矩陣可被操作為在第一和第二輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV/4的雙極性輸出電壓。
[0125] 圖4a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點提供上述雙極性電壓的圖3a的開關矩陣的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖4a示出了在每一狀態(tài)中所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0126] 在第一狀態(tài)中，在圖4a中標注為PA，第一飛跨電容器CF1、第二飛跨電容器CF2和第一儲存電容器CRP串聯(lián)連接在輸入節(jié)點VV和參考節(jié)點VG之間。這是通過閉合S1AVV切換路徑、S1B2A切換路徑和S2BVP切換路徑來實現(xiàn)的。
[0127] 在標注為PB的第二狀態(tài)中，第一飛跨電容器CF1連接在參考節(jié)點VG和第二飛跨電容器CF2的一個節(jié)點CF2A之間，第二飛跨電容器CF2的另一節(jié)點CF2B連接至所述第一輸出節(jié)點VP，即儲存電容器CRP的非接地端子。換句話說，在第二狀態(tài)中，第二飛跨電容器CF2和第一儲存電容器CRP串聯(lián)連接，以及第一飛跨電容器CF1與串聯(lián)連接的第二飛跨電容器CF2和第一儲存電容器CRP并聯(lián)連接；第二飛跨電容器端子CF1B連接至地。這是通過閉合S1A2A切換路徑、S1BVG切換路徑和S2BVP切換路徑來實現(xiàn)的。
[0128] 在第三狀態(tài)PP中，第二飛跨電容器CF2和第一儲存電容器CRP并聯(lián)連接在第一輸出節(jié)點VP和參考節(jié)點VG之間。這是通過閉合S2BVG切換路徑和S2AVP切換路徑來實現(xiàn)的。
[0129] 在第四狀態(tài)PN中，第二飛跨電容器CF2和第二儲存電容器CRN并聯(lián)連接在第二輸出節(jié)點VN和參考節(jié)點VG之間。這是通過閉合S2BVN切換路徑和S2AVG切換路徑來實現(xiàn)的。
[0130] 根據(jù)圖4a的檢驗，通過假設在每一電容器上存在可忽略的壓降（droop），可如下得出穩(wěn)態(tài)輸出電壓，從而每個電容器兩端的電壓在各個階段保持恒定。
[0131] 根 據(jù) 狀 態(tài)PB，V(CF1)=V(CF2)+VP，但 是 根 據(jù) 狀 態(tài) PP，V(CF2)=VP，所 以V(CF1)=2*VP。
[0132] 根據(jù)狀態(tài)PA，VP+V(CF2)+V(CF1)=VV；
[0133] 替換V(CF1)和V(CF2)，得出VP+VP+2*VP=VV，從而VP=VV/4。
[0134] 最后，根據(jù)狀態(tài)PN，VN=-V(CF2)，所以VN=-VV/4。
[0135] 圖4b是一個表，示出了在該模式的每一上述狀態(tài)中，圖3a的開關矩陣中的哪些切換路徑被使用。
[0136] 與其他操作模式一樣，各種狀態(tài)可以各種方式來排序，圖4c是一個表，示出了這些階段的可能的次序a、b、c......。
[0137] 例如，每一狀態(tài)可被按次序排序，如在次序a的每個循環(huán)中，每個切換階段具有一個狀態(tài)PA、PB、PP、PN，或者甚至這四個狀態(tài)的任何其他順序。由于PA是唯一從輸入供應取得能量的狀態(tài)，所以PA可被包括在每一循環(huán)的多于一個的階段中，從而允許來自輸入供應VV的更頻繁的再充電，例如以減小每次從供應所取得的電流尖峰，如在6階段的次序b中所示出的。
[0138] 此外，根據(jù)負載需求和壓降，在特定的循環(huán)中一些狀態(tài)可被省去或替換。例如，根據(jù)次序c，PA和PB可在3階段循環(huán)的前兩個階段中被排序，以及根據(jù)VP或VN中的哪個壓降得最多，低于其標稱電壓，來選擇PP還是PN用于第三個階段。甚至，如果假定VP和VN上都存在很小的壓降，則PP和PN都不需要被選定，直至壓降積聚得足以使得它值得耗費所涉及的切換能量。
[0139] 在第二操作模式中，圖3a的開關矩陣還可操作為在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV/3的雙極性輸出電壓。
[0140] 圖5a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點處提供上述雙極性電壓的圖5a的開關矩陣的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖5a示出了在每一狀態(tài)所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0141] 應注意，在圖5a中標注為PA和PN的第一狀態(tài)和第三狀態(tài)與圖4a中類似標注的第一狀態(tài)和第四狀態(tài)相同。
[0142] 在第二狀態(tài)中，在圖5a中標注為PP1A，第一飛跨電容器CF1、第二飛跨電容器CF2和第一飛跨儲存電容器CRP彼此并聯(lián)連接在第一輸出節(jié)點VP和參考節(jié)點VG之間。
[0143] 可通過類似于應用至第一模式的分析，得出所述穩(wěn)態(tài)輸出電壓。
[0144] 根據(jù)狀態(tài)PP1A，V(CF1)=V(CF2)=VP，但是根據(jù)狀態(tài)PA，VP+V(CF2)+V(CF1)=VV，所以替換V(CF1)和V(CF2)，得出VP+VP+VP=VV，從而VP=VV/3。
[0145] 最后，根據(jù)狀態(tài)PN，VN=-V(CF2)，所以VN=-VV/3。
[0146] 圖5b是一個表，示出了在該模式的每一上述狀態(tài)中，圖3a的開關矩陣中的哪些切換路徑被使用。
[0147] 與上述第一操作模式一樣，各種狀態(tài)可以各種方式來排序，圖5c是一個表，示出了這些階段的可能的次序a、b、c......。
[0148] 例如，每一狀態(tài)可按次序被排序，在每個循環(huán)中，每個切換階段具有一個狀態(tài)PA、PP1A、PN，或者甚至這四個狀態(tài)的任何其他順序。由于PA是唯一從輸入供應取得能量的狀態(tài)，所以PA可被包括在每一循環(huán)的多于一個的階段中，如在4階段的次序b中所示出的，從而允許來自輸入供應VV的更頻繁的再充電，例如以減小每次從供應取得的電流尖峰。
[0149] 與上述其他操作模式一樣，根據(jù)負載需求和壓降，在特定的循環(huán)中一些狀態(tài)可被省去或替換。例如，根據(jù)次序c，PA可被排序作為2階段循環(huán)的前兩個階段，以及根據(jù)VP或VN中的哪個壓降得最多，低于其標稱電壓，來選擇PP1A還是PN用于第二階段。甚至，如果假定VP和VN上都存在很小的壓降，則PP和PP1A都不需要被選定，直至壓降積聚得足以使得它值得耗費所涉及的切換能量，所以同時開關矩陣可保持處于狀態(tài)PA。
[0150] 在第三操作模式中，圖3a的開關矩陣可操作以在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV/2的雙極性輸出電壓。
[0151] 圖6a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點處提供上述雙極性電壓的圖5a的開關矩陣的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖6a示出了在每一狀態(tài)中所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0152] 應注意，在圖6a中標注為PP和PN的第二狀態(tài)和第三狀態(tài)與上文所描述的模式中類似標注的狀態(tài)PP和PN相同。
[0153] 在第一狀態(tài)中，在圖6a中標注為PD，第二飛跨電容器CF2和第一儲存電容器CRP串聯(lián)連接在輸入節(jié)點VV和參考節(jié)點VG之間。這是通過閉合S2AVV切換路徑和S2BVP切換路徑來實現(xiàn)的。
[0154] 可通過類似于應用至第一模式的分析，來得出所述穩(wěn)態(tài)輸出電壓。
[0155] 根據(jù)狀態(tài)PP，V(CF2)=VP，但是根據(jù)狀態(tài)PA，VP+V(CF2)=VV，所以替換V(CF2)，得出VP+VP=VV，從而VP=VV/2。最后，從狀態(tài)PN，VN=-V(CF2)，所以VN=-VV/2。
[0156] 圖6b是一個表，示出了在該模式的每一上述狀態(tài)中，圖3a的開關矩陣中的哪些切換路徑被使用。
[0157] 與其他操作模式一樣，各種狀態(tài)可以各種方式來排序。圖6c是一個表，示出了這些階段的可能的次序a、b、c......，示出了類似于關于第二模式所描述的那些3階段次序、4階段次序和自適應2階段次序。
[0158] 在第四操作模式中，圖3a的開關矩陣可操作以在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV的雙極性輸出電壓。
[0159] 圖7a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點處提供上述雙極性電壓的圖3a的開關矩陣的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖7a示出了在每一狀態(tài)中所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0160] 在圖7a中標注為PN的第二狀態(tài)與上述操作模式的類似標注的切換狀態(tài)相同。
[0161] 在第一狀態(tài)中，在圖7a中標注為PE，第二飛跨電容器CF2和第一儲存電容器并聯(lián)連接在輸入節(jié)點VV和參考節(jié)點VG之間。這是通過閉合S2AVV、S2AVP和S2BVG切換路徑實現(xiàn)的。替代地，這可通過閉合可選的SVVVP切換路徑連同S2AVV和S2AVP切換路徑中的一個或這兩個，以及連同S2BVG切換路徑來實現(xiàn)。
[0162] 在操作時，在狀態(tài)PE中，第二飛跨電容器CF2被充電至VV，然后在狀態(tài)PN中被施加至第二儲存電容器CRN兩端，所以VN=-V(CF2)=-VV。
[0163] 圖7b是一個表，示出了在該模式的每一上述狀態(tài)中，圖3a的開關矩陣中的哪些切換路徑被使用。
[0164] 由于在該操作模式中僅存在兩個狀態(tài)，所以只能在狀態(tài)PE和PN之間交替，然而在任一狀態(tài)中可停止該次序，直至VN壓降得足以需要對CRN的顯著的再充電。甚至，尤其如果CF2類似于CRN的電容，或者大于CRN的電容，則優(yōu)選的是CF2維持在狀態(tài)CN，使得這兩個電容器都操作為儲存電容器，以減小電壓壓降的速率。
[0165] 在狀態(tài)PE中示出了一個可選、額外的切換路徑SVVP。如果存在，則除了從輸入供應VV經(jīng)由S2AVV和S2AVP至第一輸出節(jié)點VP的間接路徑外，這提供了從輸入供應VV至第一輸出節(jié)點VP的直接路徑，從而對VP上的任何負載都呈現(xiàn)了較低的輸出阻抗。如果在該模式中預計VP上是一個高電流負載，其中VV=VP，則在額外開關的代價下，這將給出整個該開關矩陣的較少的電壓損耗。然而，在一些應用中，切換路徑S2AVV和S2AVP的輸出阻抗是可接受的，例如在如下情形中：其中假定第三模式（VP=VV/2）可供應充裕的驅(qū)動至頭戴式受話器負載以提供最大輸出聲音功率且較高電壓的驅(qū)動僅要求驅(qū)動高阻抗負載例如線路輸入，在這種情形中，要求用來實施這些額外的切換路徑的額外的物理開關將是不值得的。
[0166] 還注意到，在該第四模式中，SVVVP可被持續(xù)連接，即當狀態(tài)PN被激活時還被連接，但在圖7a中未示出。
[0167] 如上文的第一、第二、第三和第四模式中所描述的，圖3a的開關矩陣可操作為在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3或+/-VV/4的一個雙極性電壓。
[0168] 盡管上文描述了當利用圖3a中示出的網(wǎng)絡的特定切換路徑時提供單個輸出電壓的情形，但應當明了的是，當圖3a的所有切換路徑被提供時，開關矩陣可以可操作以在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供一個雙極性電壓，所述雙極性電壓可由控制器從+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3或+/-VV/4的組中選擇。這個可選擇電壓的范圍使用僅兩個飛跨電容器和十個主切換路徑來實現(xiàn)。
[0169] 當在上述第一和第二模式中用于提供+/-VV/3或+/-VV/4時，第一飛跨電容器和第二飛跨電容器都被采用。當使用與圖3a的開關矩陣相同的開關矩陣來生成+/-VV或+/-VV/2時，僅使用一個飛跨電容器。
[0170] 圖8a示出了類似于圖3a的另一開關矩陣的電路圖，其中明確地示出了切換路徑的網(wǎng)絡。該開關矩陣包括圖3a的開關矩陣的所有切換路徑，但是具有三個附加的切換路徑：S1AVG，設置在第一飛跨電容器端子CF1A和參考輸入節(jié)點VG之間；以及，S1BVN，設置在第二飛跨電容器端子CF1B和第二輸出節(jié)點VN之間；以及，S1AVP，設置在第一飛跨電容器端子CF1A和第一輸出節(jié)點VP之間。
[0171] 圖8b示出了圖8a的開關矩陣中的切換路徑的網(wǎng)絡規(guī)劃。本質(zhì)上，圖8b更清楚地示出了其間提供了對應的切換路徑的節(jié)點對。
[0172] 如將理解，由于圖8a的開關矩陣包含圖3a的開關矩陣中的所有切換路徑，所以可能的是，控制圖8a的開關矩陣以提供如上文所描述的第一、第二、第三和第四模式。
[0173] 然而，通過提供附加的切換路徑S1A2B、S1BVN和S1AVP，圖8a的開關矩陣還能以第五和第六模式操作，以在第一和第二輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV/5或+/-2*VV的雙極性輸出電壓。
[0174] 額外的切換路徑還允許用于生成+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4的替代模式。這些在輸出阻抗或效率方面具有優(yōu)勢。
[0175] 圖9a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV/5的雙極性電壓的圖8a的開關矩陣在第五操作模式中的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖9a示出了在每一狀態(tài)中所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0176] 分別標注為PA、PP和PN的第一狀態(tài)、第三狀態(tài)和第四狀態(tài)與前述模式中類似標注的狀態(tài)相同。
[0177] 在第二狀態(tài)中，在圖9a中標注為PF，第二飛跨電容器CF2、第一儲存電容器CRP和第二儲存電容器CRN彼此串聯(lián)連接，第一飛跨電容器CF1與串聯(lián)連接的第二飛跨電容器CF2、第一儲存電容器CRP和第二儲存電容器CRN并聯(lián)連接。
[0178] 狀態(tài)PF的使用允許使用僅兩個飛跨電容器和九個切換路徑來生成+/-VV/5。它還允許使用僅比圖3a的開關矩陣中多一個切換路徑（S1BVN）的開關矩陣來生成+/-VV/5。
[0179] 通過類似于前述模式的分析，在狀態(tài)PF中，V(CF1)=V(CF2)+VP-VN。但是，根據(jù)狀態(tài)PP，V(CF2)=VP，以及根據(jù)狀態(tài)PN，-VN=V(CF2)。所以替換VP和VN,V(CF1)=V(CF2)+V(CF2)+V(CF2)=3*V(CF2)。
[0180] 此外，根據(jù)狀態(tài)PA，V(CF1)+V(CF2)+VP=VV。由上文替換VP和V(CF1),3*V(CF2)+V(CF2)+V(CF2)=VV，從而V(CF2)=VV/5。
[0181] 因此，VP=V(CF2)=VV/5，以及VN=-V(CF2)=-VV/5。
[0182] 在狀態(tài)PF中，第一飛跨電容器CF1、第二飛跨電容器CF2、第一儲存電容器CRP和第二儲存電容器CRN被連接在一起，使得第一飛跨電容器CF1上的電壓是3*VV/5以及第二飛跨電容器上的電壓是VV/5。
[0183] 圖9b是一個表，示出了在該模式的每一上述狀態(tài)中，圖8a的開關矩陣的哪些切換路徑被使用。這些狀態(tài)可以任何順序排序，例如PA、PF、PP、PN......或者PA、PP、PA、PN、PA、PF；或者，在一些循環(huán)中一些狀態(tài)被省去，例如如果VN上暫時存在小的負載。
[0184] 圖10a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點提供+/-2*VV的雙極性電壓的圖8a的開關矩陣在第六模式中的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖10a示出了在每一狀態(tài)中所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0185] 在標注為PG的第一狀態(tài)中，兩個飛跨電容器（CF1，CF2）并聯(lián)連接在輸入供應電壓（VV）和地（VG）之間。
[0186] 在標注為PH的第二狀態(tài)中，這兩個飛跨電容器串聯(lián)連接，這個串聯(lián)組合并聯(lián)連接在第一儲存電容器CRP的兩端。
[0187] 在標注為PJ的第三狀態(tài)中，這個串聯(lián)組合并聯(lián)連接在第二儲存電容器CRN的兩端。
[0188] 通過類似于前述模式的分析，在狀態(tài)PG中，第一和第二飛跨電容器CF1和CF2都被充電至VV。在狀態(tài)PH中，VP=V(CF1)+V(CF2)=2*VDD。在狀態(tài)PJ中，VN=-（V(CF1)+V(CF2)）=-2*VV。
[0189] 圖10b是一個表，示出了在該模式的每一上述狀態(tài)中，圖10a的開關矩陣的哪些切換路徑被使用。這些狀態(tài)可以任何順序排序，例如PA、PF、PP、PN......或者PA、PP、PA、PN、PA、PF；或者在一些循環(huán)中一些狀態(tài)被省去，例如如果VN上暫時存在小的負載。
[0190] 圖11a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV/4的雙極性電壓的圖8a的開關矩陣在第七操作模式中的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖11a示出了在每一狀態(tài)中所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0191] 在上文所描述的生成+/-VV/4的第一操作模式中，當狀態(tài)PN或PP被激活時，CF1未被使用。在圖8a的開關矩陣中所增加的附加的切換路徑S1AVP和S1BVN允許第七模式中的一個額外的切換狀態(tài)，在圖11a中標注為PK，這允許有益地采用CF1。圖11a還重復如上文關于前述模式所描述的狀態(tài)PA、PB、PP和PN。
[0192] 在狀態(tài)PK中，第一飛跨電容器CF1的兩個端子連接至對應的輸出節(jié)點VP和VN。
[0193] 如在第一模式的分析中所示出的，PA、PB、PP和PN的組合得出VP=VV/4，VN=-VV/4，以及V(CF1)=VDD/2。狀態(tài)PK與這些穩(wěn)態(tài)電壓一致。
[0194] 圖11b是一個表，示出了在該第七模式的每一上述狀態(tài)中，圖8a的開關矩陣的哪些路徑被使用。
[0195] 狀態(tài)PA、PB、PP、PN足以產(chǎn)生所要求的輸出電壓，但是狀態(tài)PK允許CF1參與CRN以及CRP的充電，在出于效率目的的優(yōu)化切換次序時給予了更大的靈活性。圖11c示出了這些狀態(tài)的一些可能的次序。所有五個狀態(tài)可按順序排序，如在次序a中，或者以一個不同的順序排序，或者如在次序b中具有附加的PA階段。但是優(yōu)選地，狀態(tài)PK與狀態(tài)PP或PN同時被激活，如在次序c中所示出的。此外，如果輸出電壓壓降被監(jiān)控，則在處于運行的特定循環(huán)中，狀態(tài)PP或PN可被交換或省去，或者狀態(tài)PK可被省去，如次序d和e中所示。
[0196] 圖12a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點處提供+/-VV/2的雙極性電壓的圖8a的開關矩陣在第八操作模式中的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖12a示出了在每一狀態(tài)中所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0197] 在上文所描述的生成+/-VV/2的第三模式中，由于不存在合適的切換路徑，所以CF1未被使用。在圖8a的開關矩陣中所包括的附加的切換路徑S1AVP和S1BVN允許第八模式中的一個額外的切換狀態(tài)，在圖12a中標注為PK，這允許在第八模式中有效地采用CF1。圖14a還示出了標注為PL的另一切換狀態(tài)，這允許CF1從VV充電。圖12a還重復第三模式的狀態(tài)PA、PB、PP和PN。
[0198] 在狀態(tài)PK中，第一飛跨電容器CF1的兩個端子連接至對應的輸出節(jié)點VP和VN。這是借助于切換路徑S1AVP和S1BVN來實現(xiàn)的。
[0199] 在狀態(tài)PL中，第一飛跨電容器CF1的兩個端子分別連接至輸入供應節(jié)點VV和參考節(jié)點VG。這是借助于切換路徑S1AVV和S1BVG來實現(xiàn)的。
[0200] 如在第三模式的分析中所示出的，狀態(tài)PD、PP和PN中由CF2做出的連接給出了穩(wěn)態(tài)輸出電壓VP=VV/2以及VN=-VV/2。狀態(tài)PL將CF1充電最高至電壓VV，在狀態(tài)PK中，V(CF1)=VP-VN，這等于VV/2+VV/2，即VV，所以狀態(tài)PK與這些穩(wěn)態(tài)電壓一致。狀態(tài)PK用于幫助充電CRP和CRN，以在VP和VN之間給出一個總電壓VV。
[0201] 圖12b是一個表，示出了在該模式的每一上述狀態(tài)中，圖8a的開關矩陣的哪些切路徑被使用。
[0202] 狀態(tài)PD、PP和PN足以產(chǎn)生所要求的輸出電壓，但是狀態(tài)PK允許CF1參與CRN以及CRP的充電。圖12c示出了這些狀態(tài)的一些可能的次序。所有五個狀態(tài)可按順序排序，如在次序a中，或者以一個不同的順序排序，或者如在次序b中具有附加的PD階段。但是，優(yōu)選地，狀態(tài)PK與狀態(tài)PP或PN被同時激活，如次序c中所示?？赡艿?，如次序d中所示的具有額外的充電階段PD+PL。PD可與PK而非與PL組合，如在次序e中所示出的。此外，如果輸出電壓壓降被監(jiān)控，則在充電狀態(tài)PD+PL之后，緊隨狀態(tài)PD+PL，狀態(tài)PK+PP或PK+PN可被交換或可被省去，如同在次序f中，或者緊隨狀態(tài)PD+PK，狀態(tài)PL+PN、PL+PP或者僅僅PL被選定。其他組合是可能的。
[0203] 在第九操作模式中，圖8a的開關矩陣可以可操作為在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV/3的雙極性輸出電壓。
[0204] 圖13a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點處提供上述雙極性電壓的圖8a的開關矩陣的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖13a示出了在每一狀態(tài)中所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0205] 在圖13a中標注為PA的第一狀態(tài)與上文所描述的類似標注的狀態(tài)相同。
[0206] 在圖13a中標注為PP1的第二狀態(tài)與圖5a的狀態(tài)PP1a在連接方面類似且在操作方面等效，因為CF1和CF2都并聯(lián)連接在VP和VG之間。然而，在圖13a的狀態(tài)PP1中，直接地經(jīng)由切換路徑S1AVP而非間接地經(jīng)由串聯(lián)的S1A2A和S2AVP來實現(xiàn)CF1A和VP之間的連接。
[0207] 在第三狀態(tài)中，在圖13a中標注為狀態(tài)PN1，第一飛跨電容器CF1、第二飛跨電容器CF2和第二儲存電容器CRN并聯(lián)連接在參考節(jié)點VG和第二輸出節(jié)點VN之間。這是通過閉合S1AVG、S1BVN、S2AVG和S2BVN切換路徑來實現(xiàn)的。
[0208] 注意，如所示出的，切換路徑S1A2A還可在狀態(tài)PP1或PN1中被激活，以生成這些狀態(tài)的其他變體。此外，在對應狀態(tài)的等效變體中，僅要求（S1AVP，S2AVP，S1A2A）或（S1AVG，S2AVG，S1A2A）的三個中的兩個。這是切換路徑的不同組合可如何產(chǎn)生相同狀態(tài)的等效變體的一個實施例。
[0209] 可通過類似于應用至第二模式的分析得出穩(wěn)態(tài)輸出電壓，并且這些分析將不再重復。
[0210] 圖13b是一個表，示出了在該模式的每一上述狀態(tài)中，圖8a的開關矩陣的哪些路徑被使用。
[0211] 狀態(tài)PA、PP1和PN1可以各種方式來排序，類似于關于第二模式的對應狀態(tài)PA、PP1a和PN所描述的次序。
[0212] 在第十操作模式中，圖8a的開關矩陣可以可操作為在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV的雙極性輸出電壓。
[0213] 圖14a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點提供上述雙極性電壓的圖8a的開關矩陣的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖14a示出了在每一狀態(tài)中所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0214] 在圖14a中標注為PE和PN的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)與上面所描述的類似標注的狀態(tài)相同。
[0215] 在第三狀態(tài)中，在圖14a中標注為P1E，第一飛跨電容器CF1和第一儲存電容器CRP并聯(lián)連接在第一輸出節(jié)點VP和參考節(jié)點VG之間。這是通過閉合S1AVV、S1AVP和S1BVG切換路徑來實現(xiàn)的。
[0216] 在第四狀態(tài)中，在圖14a中標注為P1N，第一飛跨電容器CF1和第二儲存電容器CRN并聯(lián)連接在參考節(jié)點VG和第二輸出節(jié)點VN之間。這是通過閉合S1AVG和S1BVN切換路徑來實現(xiàn)的。
[0217] 圖14b是一個表，示出了在該第十模式的每一上述狀態(tài)中，圖8a的開關矩陣的哪些切路徑被使用。
[0218] 在操作時，第二飛跨電容器CF2在狀態(tài)PE中可被充電最高至VV，然后在狀態(tài)PN中被施加在第二儲存電容器CRN的兩端，所以VN=-V(CF2)=-VV。此外，第一飛跨電容器CF1在狀態(tài)P1E中被充電最高至VV，然后在狀態(tài)P1N中被施加在第二儲存電容器CRN的兩端，所以VN=-V(CF1)=-VV。
[0219] 狀態(tài)PE、PN、PE1、P1N可以各種方式來排序。如果僅使用狀態(tài)PE和PN，則操作是關于第四模式所描述的；如果僅使用狀態(tài)PE1和P1N，則操作類似于第四模式，除了使用CF1和相關聯(lián)的切換路徑，而非使用CF2及其相關聯(lián)的開關。在低負載電流需求的情形中，可能的是，僅使用一組這樣的狀態(tài)，或者接連地循環(huán)這四種狀態(tài)，如圖14c中的次序a所示。然而，對于較低的輸出阻抗，優(yōu)選的是一次采用這兩個飛跨電容器，或者是同時進行飛跨電容器充電階段PE和PE1，之后同時進行儲存電容器（CRN）充電階段PN和P1N（次序b），或者是替代地這些階段交錯，使得這兩個飛跨電容器工作在反階段（次序c）中。
[0220] 與其他模式一樣，根據(jù)檢測到的電壓壓降或其他預料的負載信息，可中斷次序。
[0221] 與上文的第四模式一樣，一個額外的切換路徑SVVP可連接在輸入供應節(jié)點VV和第一輸出節(jié)點VP之間，從而在這些節(jié)點之間給出一個直接路徑。
[0222] 上文所描述的任何模式都不要求V在第二飛跨電容器端子CF1B和輸入供應節(jié)點VV之間包括切換路徑S1BVV。然而，如果包括了或者實現(xiàn)了該切換路徑，則圖8a的開關矩陣還可以第十一模式操作，從而在所述一對輸出節(jié)點（VP,VN）提供+/-3*VV的雙極性輸出電壓。
[0223] 圖15a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點提供上述雙極性電壓的包括路徑S1BVV時的圖8a的開關矩陣的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖15a示出了在每一狀態(tài)中所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0224] 在標注為PW的第一狀態(tài)中，第一飛跨電容器節(jié)點CF1A連接至輸入供應節(jié)點VV，第二飛跨電容器節(jié)點CF1B連接至參考節(jié)點VG，使得（對于輸入節(jié)點VV處的相對于VG的正電壓），相比于第一飛跨電容器的連接至第二飛跨電容器節(jié)點CF1B的另一個板，第一飛跨電容器的連接至第一飛跨電容器節(jié)點CF1A的板更正（more positive）。
[0225] 在標注為PV的第二狀態(tài)中，第二飛跨電容器節(jié)點CF1B連接至輸入供應節(jié)點VV，更正的第一飛跨電容器節(jié)點CF1A連接至第三飛跨電容器節(jié)點CF2A，第四飛跨電容器節(jié)點CF2B連接至參考節(jié)點VG。
[0226] 第三狀態(tài)PJ和第四狀態(tài)PH類似于前述關于圖10a所討論的第六模式的類似標注的狀態(tài)。
[0227] 根據(jù)圖15a的檢驗，可類似于上文的分析來得出穩(wěn)態(tài)輸出電壓。
[0228] 在狀態(tài)PW中，V(CF1)被充電至VV。在狀態(tài)PV中，CF2被充電至VV+V(CF1)=2*VV。
[0229] 在狀態(tài)PH中，CRP被充電至V(CF1)+V(CF2)=VV+2*VV，所以VP=3*VV。
[0230] 在狀態(tài)PJ中，CRN被充電至-V(CF1)-V(CF2)=-VV-2*VV，所以VN=-3*VV。
[0231] 狀態(tài)PV對于允許將CF2充電至2*VV是重要的，使得CF2隨之可與CF1（在狀態(tài)PW中充電至VV）串聯(lián)應用，從而在狀態(tài)PJ中生成-3*VV。
[0232] 圖15a是一個表，示出了在該第十一模式的每一上述狀態(tài)中，圖8a的開關矩陣的哪些切換路徑被使用。
[0233] 與其他操作模式一樣，各種狀態(tài)可以任何順序來排序，根據(jù)負載電流需求和壓降，在一些循環(huán)中一些狀態(tài)可被省去。
[0234] 圖8a的開關矩陣，即使不包括可選的SVVVP和S1BVV切換路徑，也包含圖3a的開關矩陣中的所有切換路徑，所以可操作在第一至第四模式，從而在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供一個雙極性電壓，所述雙極性電壓是+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3或+/-VV/4中的一個。圖8a的開關矩陣，即使不包括可選的SVVVP和S1BVV切換路徑，還提供了附加的切換路徑S1A2B、S1BVN和S1AVP，所以還可操作在第五和第六模式，從而在第一和第二輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV/5或+/-2*VV的雙極性輸出電壓。額外的切換路徑，即額外的開關，還允許替代的模式（第七至第十模式），用于生成+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4。
[0235] 如果包括了S1BVV切換路徑，則圖8a的開關矩陣還可操作以提供第十一模式，用于在第一和第二輸出節(jié)點（VP，VN）生成+/-3*VV。
[0236] 盡管上文描述了在使用圖8a中所示出的網(wǎng)絡的特定切換路徑時來提供不同的固定雙極性輸出電壓的情形，但是應明了，當圖8a的切換路徑被提供時，即使在不具有可選的SVVVP和S1BVV切換路徑的情況下，開關矩陣可以可操作以在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供一個雙極性電壓，所述雙極性電壓可由控制器從+/-2*VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4或+/-VV/5的組中選擇。該可選擇的輸出電壓的范圍可使用僅兩個飛跨電容器和十三個切換路徑來實現(xiàn)。
[0237] 如果包括了切換路徑S1BVV，則圖8a的開關矩陣還可以可操作以提供可選擇的第十一模式，用于使用總共十四個切換路徑在輸出節(jié)點生成+/-3*VV。
[0238] 圖16a示出了開關矩陣的另一實施方案的電路圖，包括圖8a的開關矩陣的所有切換路徑，但是設有兩個附加的切換路徑：S2AVN，設置在第三飛跨電容器節(jié)點CF2A和第二輸出節(jié)點VN之間；以及，S1B2B，設置在第二飛跨電容器節(jié)點CF1B和第四飛跨電容器節(jié)點CF2B之間。
[0239] 圖16b示出了圖16a的開關矩陣中的切換路徑的網(wǎng)絡規(guī)劃。本質(zhì)上，圖16b更清楚地示出了其間提供了對應的切換路徑的節(jié)點對。
[0240] 通過提供附加的切換路徑S1B2B和S2AVN，圖16a的開關矩陣可以第十二模式操作，從而在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV/6的雙極性輸出電壓。
[0241] 如將理解的，由于圖16a的開關矩陣包含圖8a的開關矩陣中的所有切換路徑，所以還可能的是控制圖16a的開關矩陣以提供如上文所述的前十個模式。
[0242] 如上所述，如果期望+/-3*VV的雙極性輸出電壓，則僅需要S1BVV切換路徑，使用第十一模式來生成，當在VP輸出節(jié)點生成電壓VV時，可選地使用SVVVP切換路徑。
[0243] 在第十二操作模式中，圖16a的開關矩陣可以可操作以在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV/6的雙極性輸出電壓。
[0244] 圖17a示出了可用于在所述一對輸出節(jié)點處提供上述雙極性電壓的圖16a的開關矩陣的多種切換狀態(tài)的一個實施方案。圖17a示出了在每一狀態(tài)中所激活的切換路徑，以及所形成的對應的電路拓撲。
[0245] 第一狀態(tài)PA和第二狀態(tài)PB與已經(jīng)描述的具有那些名稱的狀態(tài)相同。
[0246] 在標注為PT的第三狀態(tài)中，第一飛跨電容器節(jié)點CF1A連接至參考節(jié)點VG，第二飛跨電容器節(jié)點CF1B連接至第四飛跨電容器節(jié)點CF2B，第三飛跨電容器節(jié)點CF2A連接至第二輸出節(jié)點VN，即儲存電容器CRN的非地節(jié)點。
[0247] 在標注為PS的第四狀態(tài)中，第二飛跨電容器CF2連接在輸出節(jié)點VP和VN的兩端，即在兩個儲存電容器CRP和CRN的未連接至參考節(jié)點VG的那些節(jié)點之間。
[0248] 通過與上面模式類似的分析，
[0249] 在狀態(tài)PB中，VP=V(CF1)-V(CF2)，而在狀態(tài)PT中，VN=-(V(CF1)-V(CF2))，所以VN=-VP。
[0250] 但是在狀態(tài)PS中，V(CF2)=VP-VN，所以V(CF2)=VP-（-VP）=2*VP。
[0251] 返回狀態(tài)PB，V(CF1)=V(CF2)+VP，所以V(CF2)=2*VP+VP=3*VP。
[0252] 但是在狀態(tài)PA中，VV=VP+V(CF2)+V(CF1)=VP+2*VP+3*VP=6*VP，所以VP=VV/6，從而VN=-VP=-VV/6。
[0253] 圖17b是一個表，示出了在該模式的每一上述狀態(tài)中，圖4a的開關矩陣的哪些切換路徑被使用。
[0254] 各種狀態(tài)可以各種方式來排序。此外，狀態(tài)PA可在一個次序中交錯一次以上。此外，與上文的其他操作模式一樣，根據(jù)負載需求和壓降，在特定的循環(huán)中一些狀態(tài)可被省去。
[0255] 如在上文的第十二模式所描述的，即使不包括可選的SVVVP和S1BVV切換路徑，圖16a的開關矩陣也包含了圖8a的開關矩陣的所有切換路徑，因此可操作在第一至第十模式，從而在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供一個雙極性電壓，所述雙極性電壓是+/-2*VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5中的一個。即使不包括可選的SVVVP和S1BVV切換路徑，圖16a的開關矩陣還提供附加的切換路徑S1B2B和S2AVN，所以還可操作在第十二模式，從而在第一和第二輸出節(jié)點（VP，VN）提供+/-VV/6的雙極性輸出電壓。如果包括了S1BVV切換路徑，則圖16a的開關矩陣還可以可操作以提供第十一模式，用于在輸出節(jié)點生成+/-3*VV。
[0256] 盡管上文描述了在使用圖16a中所示出的網(wǎng)絡的特定切換路徑時提供不同的固定雙極性輸出電壓的情形，但是應明了，當至少圖10a的切換路徑被提供時，即使在不包括可選的SVVVP和S1BVV切換路徑的情況下，開關矩陣可以可操作以在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供一個雙極性電壓，所述雙極性電壓可由控制器從+/-2*VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6的組中選擇。該可選擇的輸出電壓的范圍可使用僅兩個飛跨電容器和十五個切換路徑來實現(xiàn)。
[0257] 如果提供了切換路徑S1BVV，則該開關矩陣可以可操作以在所述一對輸出節(jié)點（VP，VN）提供一個雙極性電壓，所述雙極性電壓可由控制器從+/-3*VV、+/-2*VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6的組中選擇。該可選擇的輸出電壓的范圍可使用僅兩個飛跨電容器和十六個切換路徑來實現(xiàn)。
[0258] 圖18示出了類似于圖16a的另一開關矩陣的電路圖，其中明確地示出了切換路徑的網(wǎng)絡。該開關矩陣包括圖16a的開關矩陣，但是包括附加的電壓輸入節(jié)點VW，以及切換路徑S1AVW和S2AVW以及可選的S1BVW或SVWVP。
[0259] 在控制器選擇附加的輸入電壓VW而非輸入電壓VV的情形中，切換路徑S1AVV和S2AVV（以及，在可用時，S1BVV或SVVVP）在上文描述的第一至第十二切換模式的所有切換階段中打開，以及切換路徑S1AVW和S2AVW（以及，在可用時，S1BVW或SVWVP）代替它們而被使用。
[0260] 這些附加的切換路徑允許開關矩陣從VV或VW供應。如果VV和VW同時可用，但是VV和VW是不同的電壓時，這允許更寬范圍的輸出電壓，即從VV所得出的那些輸出電壓和從VW所得出的那些輸出電壓的組合。在一些情形中，一次僅可選擇一個，例如在主機設備從5V的USB端口供電的情形中，或者在缺少USB連接的情況下，主機設備從3V的源自電池的供應供電的情形中。
[0261] 在任一情形中，優(yōu)選的是使用這些并聯(lián)的開關，而非使用VV和VW之間的上游選擇器開關，以避免由開關的串聯(lián)連接而發(fā)生的歐姆損耗。
[0262] 但是如本領域普通技術人員將理解的，盡管僅示出了單個附加的輸入電壓VW，通過提供合適的附加切換路徑，類似于S1AVW和S2AVW（并且，如果必要，S1BVW），可使用任何數(shù)目的附加輸入電壓。
[0263] 盡管在圖18中僅示出了基于圖16a的開關矩陣的一個開關矩陣，但是應當明了，可以類似的方式修改圖3a和圖8a的開關矩陣，以提供一個附加的輸入電壓。
[0264] 如上面所提及的，切換路徑可包括單個開關，或者可能地包括多個開關的等效網(wǎng)。圖19a示出了包括所述網(wǎng)的開關矩陣的電路圖，其中明確地示出了切換路徑的網(wǎng)絡。圖19b示出了圖19a的開關矩陣中的切換路徑的網(wǎng)絡規(guī)劃。
[0265] 通過比較圖19b和圖16b，可以最清楚地標識額外的路徑。所示出的網(wǎng)絡是類似的，但是圖19b示出了那些將連接至切換路徑的飛跨電容器端子CF1B、CF2B和CF2A連接至VN的額外的切換路徑，圖19b還示出附加的節(jié)點XX、YY、ZZ，先前連接至這些端子的切換路徑現(xiàn)在終止于附加的節(jié)點XX、YY、ZZ處。例如，在圖19b中，CF2的正極板（節(jié)點CF2A）仍經(jīng)由一個切換路徑直接連接至VN，但是還經(jīng)由一個附加的切換路徑和節(jié)點ZZ連接至其他切換路徑，先前連接至CF2A的其他切換路徑現(xiàn)在終止于節(jié)點ZZ處。
[0266] 附加的切換路徑用于減小連接至第二輸出節(jié)點VN的切換路徑上的應力。具體地，如果在對應的電容器端子（例如，CF2A）被切換至VN的狀態(tài)期間這些額外的切換路徑未被激活，則至高電壓節(jié)點VV或VP的其他打開的切換路徑（例如，S2AVP、S2AVV）的附近端子不再連接至負極電壓VN，從而不再受制于最大電壓應力（例如，VV-VN）。在這樣的狀態(tài)中，節(jié)點ZZ將被連接至地（例如，通過S2AVG），將應力減小至VN-VG。換句話說，附加的切換路徑用于減小任何一個切換路徑及其部件的物理開關兩端的最大電壓，允許使用更小或更簡單的切換結構來實施這些切換路徑，這是有利的。
[0267] 在某些節(jié)點處的連接中所涉及的這些附加的切換路徑，不會影響在每一切換狀態(tài)中飛跨電容器節(jié)點到電壓節(jié)點VP、VN、VQ、VM、VV和VG的連接性。所描述的這些T開關布置僅用作用于實施這些節(jié)點的所要求的互連的變體方法。
[0268] 盡管僅提供了三個附加切換路徑來減小負載，但是應明了，在不同的實施方案中可提供少于或多于三個的附加切換路徑，從而減小開關矩陣的切換元件兩端的應力。
[0269] 圖20a示意性示出了包括充電泵電路202的一個音頻輸出鏈200，所述充電泵電路202可操作在上文所描述的第一至第十二模式中的任何一個或多個。
[0270] 如可從圖20a看到的，充電泵電路202包括：一個開關矩陣或切換路徑的網(wǎng)絡204,；以及，一個開關控制器206，用于控制開關矩陣204的各種切換路徑的打開（即，啟用）和閉合（即，禁用），從而提供期望的輸出電壓。開關矩陣204可操作以將各個節(jié)點選擇地連接在一起。這些節(jié)點可以是充電泵電路上的端子，用于在充電泵電路被使用時，與輸入供應電壓VV、參考電壓或地電壓VG、第一和第二飛跨電容器CF2、CF1以及一對輸出節(jié)點（VP，VN）連接。在使用時，第一和第二儲存電容器（CRP，CRN）被布置用于硬線連接至所述對輸出節(jié)點，如上面所描述的。
[0271] 控制數(shù)據(jù)208被提供至充電泵控制塊210，所述充電泵控制塊210可操作以控制充電泵電路202的開關控制器206?？刂茢?shù)據(jù)208可以是音量控制信號，即增益信號?？刂茢?shù)據(jù)還可包括關斷/啟動信號。
[0272] 信號數(shù)據(jù)212被提供至信號路徑塊214。該信號數(shù)據(jù)可以是數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)，并且可已經(jīng)經(jīng)歷了某一上游（模擬或數(shù)字）增益。此外，信號數(shù)據(jù)212可以是音頻數(shù)據(jù)。
[0273] 信號路徑塊214在輸入213處接收信號數(shù)據(jù)212，并且將該信號數(shù)據(jù)耦合至輸出驅(qū)動器218。輸出驅(qū)動器218包括至少一個輸出級222，所述至少一個輸出級222從充電泵202的供應VP、VN供電。在該所示的實施例中，還包括在前放大器級（preceding amplifier stage）220，所述在前放大器級220可從供應VV、VG供電。
[0274] 其他電路216，例如DAC或前置放大器增益級，可被設置在從輸入213至輸出驅(qū)動器218的路徑中。在一些實施方案中，該在前電路216中的一些以及218的在前級中的一些或者全部可從VV、VG供應。
[0275] 盡管在圖20a中未示出，但是可提供這樣的另一電路，該另一電路系統(tǒng)可以從或者可以不從充電泵電路或VV和VG供電。例如，該另一電路可包括可以從數(shù)字供應DVDD和DVSS供電的數(shù)字濾波或數(shù)字延遲級。
[0276] 此外，通過控制數(shù)據(jù)208所控制的增益/音量調(diào)整，可被包括在信號路徑塊214中?？蓴?shù)字執(zhí)行增益/音量調(diào)整，即在DAC（未示出）之前，或者在模擬的非最終級中以模擬方式執(zhí)行，或在輸出驅(qū)動器218中/附近執(zhí)行。
[0277] 信號路徑塊214的輸出被提供至一個負載（未示出），所述負載可以是頭戴式受話器、揚聲器、線路負載，或者另一類型的換能器，諸如一個觸覺或壓電換能器或一個超聲換能器，可能地經(jīng)由連接器（未示出）——例如單聲道插頭或立體聲插頭——提供至負載。因而，應理解，音頻信號可包括轉(zhuǎn)換為可聽見聲音的數(shù)據(jù)/從可聽見聲音轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，所述可聽見聲音例如為音樂和語音等，但是音頻信號可附加地或替代地包括用于驅(qū)動觸覺換能器等的超聲數(shù)據(jù)和/或波形，術語“音頻”、“音頻信號”和“音頻輸出鏈”應當被相應地理解。
[0278] 如上面第一至第十二模式中所描述的，標稱的充電泵雙極性輸出電壓可以選擇為+/-3*VV、+/-2*VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6中的一個。換句話說，開關控制器可以可操作以驅(qū)動所述開關矩陣，從而選擇地提供相應于這些電壓的模式。
[0279] 可基于輸入控制數(shù)據(jù)208經(jīng)由充電泵控制塊210選擇來自充電泵電路202的輸出電壓（VP，VN）。輸入控制數(shù)據(jù)208可以是例如音量控制信號，可獨立于信號數(shù)據(jù)212。然后，充電泵輸出電壓可被設置以允許充足的動態(tài)余量，從而避免削波，甚至對于指定增益時的最大輸入信號212。然而，如果輸入信號始終小于期望的最大幅度，則充電泵輸出電壓將不必要地過大，因此浪費電力。因而，有利的是，使得充電泵輸出電壓以及可能地其他可操作參數(shù)可能地除了控制數(shù)據(jù)208還依賴于輸入信號212。
[0280] 因而，充電泵控制210可包括包絡檢測電路，以得出指示輸入信號212的大小的信號Venv。該包絡檢測電路可以例如峰值檢測輸入信號，對信號幅值中的任何增大進行快速響應，具有相對短的上升時間（attack time），但是對輸入信號中的任何減小反應較緩慢，具有較長的衰減時間。充電泵控制210可從信號Venv得出一個充電泵控制信號CPC，并且將該充電泵控制信號CPC輸出至充電泵電路202的開關控制器206。
[0281] 因而，控制信號CPC可指示信號數(shù)據(jù)212的包絡的大小。然后，可基于該控制信號CPC來控制充電泵電路202，從而供應相應的輸出電壓VP、VN。因此，充電泵電路202的輸出電壓可隨著控制信號CPC改變，使得相對大的包絡將導致充電泵電路供應相對高的電壓，相反，小的包絡將導致充電泵電路供應相對小的電壓。如果該包絡檢測器電路采用相對短的上升時間，則這將確保信號數(shù)據(jù)212中的快速尖峰會導致包絡檢測電路的快速反應，從而可做出快速響應，以增大供應電壓，然而長的衰減時間將避免控制信號CPC的不必要的切換，因為極有可能的是，一個高幅度信號峰值之后將緊跟著另一高幅度信號峰值。
[0282] 包絡檢測電路的另一實施例可包括一個檢測器，以檢測輸入信號的包絡Venv并且將該輸入信號的包絡Venv與某一閾值進行比較。如果檢測到的包絡低于所述閾值，則充電泵電路202可被控制以提供相對低的電壓，如果檢測到的包絡高于所述閾值，則充電泵電路202將提供相對高的電壓。為了避免充電泵電壓電平之間的可能浪費的能量比節(jié)省的能量多的無價值切換，可能存在施加至該比較的某一滯后，或者可能存在一個施加的最小超時，之后充電泵202才被允許經(jīng)由控制信號CPC接到指示，以減小其輸出電壓。
[0283] 更一般地，包絡檢測電路系統(tǒng)可以不包含一個明確的峰值檢測器或者實際的信號Venv，而是可由其他裝置生成充電泵控制信號CPC，例如在沒有峰值檢測的情況下耦合至輸入信號數(shù)據(jù)212的比較器，該比較器具有滯后和/或超時，從而有效地提供一種類型的包絡檢測，并且生成充電泵控制信號CPC。
[0284] 依賴于上升時間常數(shù)和衰減時間常數(shù)，或者滯后或超時，來自包絡檢測器的信號Venv輸出可較緊密地或者較不緊密地跟隨瞬時輸入信號212。本質(zhì)上，它可跟蹤瞬時輸入信號。
[0285] 如上文所陳述的，輸出驅(qū)動器218和/或塊216的元件可包括用于向那些變?yōu)檩敵鲂盘柕氖┘釉鲆娴难b置。包絡檢測器優(yōu)選地在這些增益塊之前采集信號數(shù)據(jù)，使得輸入信號在輸出驅(qū)動器218中或輸出驅(qū)動器218前的任何電路216中經(jīng)受任何處理延遲之前被采樣。具體地，電路216可在過采樣DAC（未示出）前包括一個數(shù)字插值濾波器（未示出），該數(shù)字插值濾波器可向該信號引入處理延遲。任何這樣的延遲會使對任何峰值檢測器的上升時間的要求變松，給予充電泵202更多的時間來及時斜升至其輸出電壓，從而避免由于突然的信號尖峰所引起的過載。該包絡檢測器可包括一個非對稱延遲，允許對信號電平中的任何增大進行快速響應，但是在其輸出被允許開始衰減之前具有一個延遲，以避免在該信號傳播通過上述處理延遲之前，充電泵輸出衰減。
[0286] 然而，由于來自驅(qū)動器218的輸出信號的擺動受制于該可變增益，因此上游采樣的信號并非直接代表輸出信號。從信號是從哪里分出以應用至包絡檢測器的角度，存在多種方式來校正下游所施加的這個增益的效應：等效增益可被插入所施加的輸入信號212和充電泵控制塊210內(nèi)的包絡檢測器之間的路徑中；包絡檢測器輸出信號的幅度可被調(diào)整為允許在信號路徑中所施加的增益；施加至包絡檢測器輸出信號的閾值電平可被調(diào)整以補償程控增益。
[0287] 換句話說，在施加增益控制或音量信號所控制的增益之前，充電泵202可被從輸入音頻信號得出的充電泵控制信號所控制，充電泵控制信號根據(jù)該增益控制或音量信號來調(diào)整。
[0288] 充電泵控制塊210還可具有一個輸出，用于控制放大器塊218的偏置電流級。例如，假定以輸入信號大小或音量設置為基礎，如果可以預測從驅(qū)動器級218輸出的信號是小的，則可在不造成太多或者甚至任何失真的情況下減小至少輸出級的偏置。如果輸出驅(qū)動器被設置為低增益，則可減少在前級對總輸出噪聲的貢獻，因此在不顯著影響該輸出噪聲的情況下，可減小這些級的輸入級偏置。這些偏置可方便地經(jīng)由充電泵控制塊210來控制。
[0289] 來自充電泵控制塊210的控制信號被提供至開關控制器206。開關控制器206輸出用于充電泵202的開關矩陣204中的開關的驅(qū)動信號。
[0290] 開關控制器206可基于來自充電泵控制210的控制信號，來控制開關矩陣204，以提供必要的開關選擇和階段，從而在（VP，VN）生成一個選定的雙極性輸出電壓值。如上文所描述的，標稱雙極性輸出電壓可被選擇為+/-3VV、+/-2VV、+/-VV、+/-VV/2、+/-VV/3、+/-VV/4、+/-VV/5或+/-VV/6。
[0291] 此外，開關控制器206可基于控制數(shù)據(jù)208（例如，音量控制信號）或者包絡檢測器輸出信號來控制開關矩陣204，以改變充電泵的其他操作參數(shù)，例如開關矩陣204中的開關的切換的頻率或次序，從而當預料是小負載時減少切換活動，但是當預料是大負載時不產(chǎn)生過度的脈動。
[0292] 因而，可根據(jù)從開關控制器前饋的控制信號來調(diào)制充電泵202的開關的切換頻率，或狀態(tài)的次序或選擇，或者其他操作參數(shù)。然而，在一些實施方案中，開關的切換或其他操作參數(shù)可受到從充電泵輸出節(jié)點反饋的信號的影響。
[0293] 參考圖20b，示出充電泵控制塊210控制充電泵202，該充電泵202包括由開關控制塊206所控制的開關矩陣204，即開關的網(wǎng)絡，從而生成一個合適的充電泵雙極性輸出電壓（VP，VN）。在圖20b中，明確地示出了開關控制塊206的一個實施方案的更多細節(jié)。示出開關控制塊206包括一個定序器（sequencer）250，該定序器250在控制邏輯塊252的控制下驅(qū)動開關矩陣中的開關，該控制邏輯塊252可為時鐘分頻器（clock divider）254選擇一個分頻比（division ratio）N，該時鐘分頻器254在進入時鐘CK被施加至定序器250之前分割該進入時鐘CK的頻率，以及該時鐘分頻器254可為定序器250選擇所存儲的各種次序中的一種以排序通過?？刂七壿?52還根據(jù)各種其他輸入由各種其他輸出來控制定序器輸出，這將在下面進行描述。
[0294] 如上文所提及的，在切換開關時由充電泵202所消耗的電力可通過中斷切換次序而減小，僅當儲存電容器（CRP，CRN）上的電壓具有足夠的壓降，以使得它值得耗費切換必要開關所涉及的能量時才激活這些開關?？赏ㄟ^如下方式來檢測電壓壓降：比較實際輸出電壓與一比較電壓，等于也就是，電壓小于目標一個等于可容許電壓壓降的量，以及，將所述比較的結果作為比較控制信號傳送至開關控制器206中的控制邏輯252，以中斷該排序。
[0295] 在圖20b中，示出充電泵輸出電壓VP輸入至比較器256，其中輸入至比較器256的充電泵輸出電壓VP與一個比較電壓Vcomp進行比較，該比較電壓Vcomp選自多輸入、多輸出的多路器258的多個比較電壓（VenvP，VenvN，Vref1，Vref2，VV/2-50mV，VV/4.2）輸入中的一個。比較器輸出信號Vco被輸入至控制邏輯塊252中的一個邏輯。這個控制邏輯塊可經(jīng)由標注為“Stop”的輸入來命令該定序器停止排序。
[0296] 可通過等效裝置執(zhí)行該比較。例如，可通過差分放大器級（未示出）來生成差值電壓，該差值電壓代表標稱輸出電壓和實際輸出電壓之間的差，該差值電壓可與代表類似于比較器256的比較器可允許的壓降的參考進行比較。
[0297] 類似地，差值輸出電壓，即VP-VN，可通過差分放大器級（未示出）來生成，該差值電壓與一個閾值電壓進行比較。
[0298] 在任一情形中，該差值電壓的生成可包括某一低通濾波以平滑掉切換尖峰，或者可包括某一高通濾波，以使得該比較對壓降的斜率（slope）中的任何增大都靈敏，從而試圖預料負載中的任何增大。
[0299] 上文所描述的充電泵電路的標稱輸出電壓是輸入供應電壓的一個有理分數(shù)，或者可能地不合適，或者是輸入供應電壓的倍數(shù)，從而比較電壓Vcomp可被設置為略微低于供應電壓的該分數(shù)，例如標注為“VV/2-50mV”或“VV/4.2”的自釋性多路器輸入。替代地，該比較電壓Vcomp可被設置成一個絕對值，例如標注為Vref1和Vref2的多路器輸入，可能地從獨立于供應的電壓參考（例如帶隙電壓參考）得出，尤其是如果最大放大器輸出信號按照絕對電壓被明確限定，而非自身是供應電壓的一個分數(shù)。
[0300] 當以相應于一個特定的標稱雙極性輸出電壓——假定+/-VV/2——的模式操作時，如果參考被設置為一個獨立于供應的值以及所施加的供應電壓增大到其最小值或者其標稱值以上，則輸出電壓因此會穩(wěn)定為一個較低的電壓，可能地一個顯著較低的電壓。然而，充電泵可仍被認為以相應于與一個模式相關聯(lián)的標稱輸出電壓的該模式操作。
[0301] 該比較電壓Vcomp可以是固定的，或者在使用時可被改變，例如根據(jù)所選定的充電泵的輸出電壓，例如通過更改多路器連接的控制邏輯，或者所接收的參考電壓的某一其他更改。
[0302] 該比較電壓Vcomp可以是可變的，例如基于圖20b中所示出的包絡檢測器的輸出Venv。如果輸入音頻信號212變小，則儲存電容器將被允許放電至一個同樣小的值或者某一最小動態(tài)余量動態(tài)余量電壓，之后被再充電，從而節(jié)省了切換能量。
[0303] 每一儲存電容器電壓（VP，VN）可相對于對應的比較電壓被獨立監(jiān)控。示出充電泵輸出電壓VN輸入至第二比較器260，以生成供控制邏輯塊252使用的第二比較器輸出信號Vco2。為方便起見，如所示出的，VN可被反相，之后輸入比較器260，這方便地允許如果期望的是對稱響應，則一個共同的比較電壓被兩個比較器使用。
[0304] 然后，開關控制器206中的合適的邏輯可從Vco和Vco2確定哪個儲存電容器或哪些儲存電容器需要再充電，從而可相應地調(diào)制切換次序，進而有效地處理非對稱負載?？刂七壿?52輸入控制信號PP和PN，控制信號PP和PN指示定序器優(yōu)先考慮那些會分別為儲存電容器CRP或CRN再充電的切換狀態(tài)。如果任何一個儲存電容器都不需要再充電，則可中斷切換次序，即停止，直至儲存電容器（CRP，CRN）中的一個上的電壓的壓降確實足以值得耗費為其再充電所需要的切換能量。
[0305] 如果充電泵控制210中的包絡檢測器提供了對輸入信號212的幅值的指示，則該共同的幅值信號Venv可被用于正充電泵輸出電壓VP和負充電泵輸出電壓VN。如果包絡檢測器提供對輸入信號的正包絡和負包絡的單獨指示，示出為VenvP和VenvN，則用于正充電泵輸出電壓和負充電泵輸出電壓的比較電壓可被獨立控制，并且可不再被平衡在地附近，尤其如果輸入信號212是非對稱的。換句話說，至少在一些時間，實際的雙極性輸出電壓可以是非對稱的，縱然在充電泵操作模式的標稱雙極性電壓是對稱的情況下。
[0306] 圖20c示出了一個輸入信號波形以及相應的包絡，以及針對該情形的充電泵輸出電壓波形。該正包絡VenvP跟隨信號的快速正斜坡，但是在峰值之后僅緩慢地衰減，直至到達下一個較小的峰值。負包絡VenvN衰減至一個預設的最小值，直至信號變得相當負。這些包絡還從輸入信號移位一個預定的動態(tài)余量容差。隨著每次VP衰減降至包絡VenvP儲存電容器CRP被再充電，充電泵輸出電壓VP跳起，之后以依賴于信號幅度（即，依賴于負載電流）的速率衰減降回至包絡VenvP。
[0307] 儲存電容器的放電所引起的輸出電壓的這種衰減稱為輸出電壓的“壓降”，該術語還用于包括由于開關上的電阻和類似效應所導致的與標稱的任何電壓差值。
[0308] 因而，當VP為正斜坡時，存在頻繁的再充電事件，但是當VP為負斜坡或負壓降時（具體地，當信號減小至零附近或者負時），再充電事件相對少。（即使對于負信號，仍可從CRP取得某一電流，從而為放大器輸出級的元件供電。）類似地，僅當相應的信號和包絡VenvN為負斜坡或負壓降時，CRN被頻繁地再充電。
[0309] 在最大的再充電速率處，輸出電壓可上升至接近于所采用的一組狀態(tài)（即，模式）的標稱輸出電壓。例如，該最大充電泵輸出電壓可以是+/-VV/2。為了允許偶然突發(fā)的較大信號，或者為了在信號在一個時間段變小時增大效率，可更改可用的該組狀態(tài)（即，充電泵的基本操作模式），例如根據(jù)基于檢測到的包絡的控制信號CPC。例如，大的包絡可導致將模式改變?yōu)橐环N能夠生成+/-VV的模式，或者小的包絡可導致將模式改變?yōu)橐环N能夠生成至多+/-VV/4的模式。在這種情形中，充電泵的操作將受到前饋控制信號和反饋控制信號二者的影響。
[0310] 因而，開關控制器206可基于經(jīng)由從充電泵輸出電壓所得出的一個比較控制信號或多個比較控制信號的反饋，來控制開關矩陣204，從而調(diào)制充電泵202的操作參數(shù)。因而，開關控制器206可基于經(jīng)由充電泵控制器210前饋的控制信號，或者可基于經(jīng)由與充電泵輸出電壓的比較反饋的控制信號，來控制開關矩陣204。開關控制器206可基于反饋控制信號或前饋控制信號（包括使用這兩種組合的可能性）來控制開關矩陣204，從而調(diào)制充電泵202的操作參數(shù)。
[0311] 開關控制器206還可基于反饋控制信號或前饋控制信號來控制開關矩陣204，以改變所使用的一些或者全部開關的尺寸，從而在大負載時最小化供應壓降，而在小負載時，減小每一開關轉(zhuǎn)變所要求的能量?？赏ㄟ^激活或者不激活開關的平行元件（例如，MOS開關的平行段）的切換來改變有效的開關尺寸（在MOS晶體管開關的情形中與總的晶體管寬度成比例）。通過示出定序器具有邏輯輸入“As”以指示期望大的開關還是小的開關，以及，例如控制每一開關（例如，MOS開關）S1的對應部分的S1A和S1B的兩個控制線，圖20b示出了這種可能性。通常，S1A和S1B將通過相同的信號來驅(qū)動，當要求時，激活S1的這兩個部分。但是如果控制邏輯252斷言定序器的輸入“As”，則可不激活相應于S1B的開關元件，從而減小S1的有效尺寸。其他開關例如Sn的有效尺寸可類似地經(jīng)由類似的成對的控制線SnA和SnB而被控制。可通過相同的輸入“As”來影響所有開關的尺寸，或者經(jīng)由類似的輸入單獨地控制所有開關的尺寸，或者一些開關的尺寸可維持恒定。
[0312] 開關控制器206還可基于反饋控制信號或前饋控制信號來控制開關矩陣204，以改變施加至輸入時鐘的邊緣的高頻抖動（dither）的幅值，該輸入時鐘控制切換階段的定時。該高頻抖動信號可被包括，從而在小負載時減小輸出中的偽音調(diào)（spurious tone），但是在大負載時保持負載循環(huán)和輸出阻抗，其中任何這樣的音調(diào)將往往被所施加的信號隨機化?？赏ㄟ^從控制邏輯輸出至生成由定序器所使用的時鐘CLK的時鐘鏈中的某一電路的控制信號來控制該高頻抖動?？刂七壿嬁烧{(diào)制一個因子N，時鐘分頻器254通過該因子N來對輸入時鐘CK分頻，或者可通過某一更復雜的上游電路（未示出）來生成該高頻抖動，例如通過已知技術使得該高頻抖動頻譜噪聲成形（noise shape）。
[0313] 充電泵202的輸出電流還可被監(jiān)控，從而來調(diào)制充電泵的操作參數(shù)，例如根據(jù)負載改變充電泵202的切換頻率。
[0314] 在一個實施方案中，如果檢測到高電流（指示連接低阻抗），則可推斷是頭戴式受話器的負載，在這種情形中，音量應當被限制以避免頭戴式受話器或使用者過載，從而來自充電泵202的輸出級供應電壓（VP，VN）可被減小，或者如果在一時間段期間僅檢測到低電流（指示僅連接高阻抗負載），則可假設是線路負載，在這種情形中，要求最大輸出擺動以最大化信噪比，隨后要求充電泵202輸出相對高的供應電壓同時輸出負載電流相對低，或者該設備可被假設為由外部周邊設備或附件（例如擴展塢）供電，線路輸出連接至所述外部周邊設備或附件，因此功率效率較不重要。
[0315] 電流感測塊可監(jiān)控一個或多個開關兩端的電壓壓降，例如開關矩陣204中的MOS開關的漏極-源極電壓。在圖20b的實施方案中，示出信號VsnsP和VsnsP從開關矩陣出現(xiàn)，代表矩陣的MOS開關的每一端子處的電壓。然后，示出了通過比較器262將它們的差值與一個閾值信號進行比較，以生成供控制邏輯252使用的相應的邏輯信號，從而調(diào)制充電泵輸出電壓或其他操作參數(shù)。
[0316] 電流還可通過輸出驅(qū)動器放大器內(nèi)的電路來感測?？赡艿?，這還可用于諸如檢測驅(qū)動器放大器輸出上對地的短路的功能。在該情形中，感測電流或者從該感測電流得出的指示過量電流的邏輯信號可被傳輸至充電泵控制210而非控制邏輯252，或者除了傳輸至控制邏輯252之外可被傳輸至充電泵控制210。這在圖20b中通過輸入至充電泵控制的輸出狀態(tài)檢測信號來示出。這樣的輸出狀態(tài)檢測信號還可接收自其他源，例如接收自用于將驅(qū)動器放大器連接至負載的輸出插頭插孔上的插頭檢測觸點。
[0317] 盡管圖20a中所示的系統(tǒng)僅示出了來自信號路徑塊214的單個輸出路徑，但是應理解，圖20a的系統(tǒng)可通過提供具有合適的控制裝置的如圖21中所示的附加的信號路徑塊214’（未示出）來適配用于立體聲輸出。實際上，假定左通道和右通道可能相關，不值得耗費供應具有獨立輸出的兩個充電泵，所以相應于最大需求的共同控制將被施加至一個公用充電泵。通常，多個通道，例如環(huán)繞聲格式，諸如2.1、5.1或7.1，可共享具有充電泵控制信號的合適組合的共同的充電泵。
[0318] 如上文所陳述的，供應至充電泵控制塊210的控制數(shù)據(jù)可包括啟動/關斷命令。這些可經(jīng)由開關控制器206來施加，以更改切換階段的次序或持續(xù)時間或者所使用的開關的有效尺寸或電阻（例如，通過調(diào)制施加至MOS開關的門驅(qū)動電壓）。
[0319] 控制數(shù)據(jù)還可包括一些命令，以忽略任何包絡檢測或音量控制數(shù)據(jù)，以及直接控制開關控制器206的設置，例如可能地在系統(tǒng)啟動期間設置一個固定的充電泵步降比例，或者在輸出信號是已知的（例如是一個固定的幅度音調(diào)）時允許包絡檢測器掉電。該控制數(shù)據(jù)可源自某一傳感器，可能地源自一個機械開關或某一接近檢測器，該接近檢測器檢測移動設備何時被連接至擴展塢。負載可以已知為線路負載，因此優(yōu)選地輸出信號將被增大，以最大化信噪比，且在任何情形中，該設備可從擴展塢供電，使得輸出級效率不再如此重要。因而，可通過硬件或軟件來設置控制數(shù)據(jù)，以禁用和忽略任何包絡檢測電路。
[0320] 盡管圖32b示出的電路實現(xiàn)了對反饋信號的所有各種響應，但是可能地，一個具體的實施方案將僅要求這些響應的子集，從而該電路可被簡化，例如通過一個簡單的硬線參考電壓連接來替換多路器以及其參考電壓輸入的大部分。
[0321] 開關矩陣204中的切換路徑可被實施作為MOS開關。具體地，切換路徑例如S2AVN和S2BVN可被實施作為NMOS開關。圖22a示出了一個NMOS開關的剖視圖。
[0322] 在操作時，NMOS的源極、漏極會經(jīng)受負電壓VN。如果這些電壓中的任一個比p襯底更負，則結將前向偏置，且將節(jié)點鉗制為從襯底電壓下降的二極管。還存在一個可能的鎖定以及將電荷注入到不期望的節(jié)點中，例如經(jīng)由寄生npn行動（action）。為避免此，襯底可被連接至芯片上最負的電壓，可能地VN。然而，這將更改芯片上每一NMOS的閾值電壓，隨著VN改變而改變，并且耦合芯片的VN上的任何噪聲。此外，在一些切換狀態(tài)（例如，第十二模式，狀態(tài)PT，圖17a），節(jié)點例如CF2B可實際上比VN更負，所以在這個階段，這個節(jié)點將需要將整個襯底泵為負的。
[0323] 為了避免此，并且為了允許對于電路的其余部分襯底為地，可使用深阱（deep-well）（或“三重阱（triple-well）”）選項來絕緣VN開關下方的襯底，所述深阱（或“三重阱”）可利用現(xiàn)代集成電路制造工藝提供。圖22b示出了配置有對應的主體連接的VN。橫向n阱和下方的深n阱植入物使這些區(qū)域絕緣。如果V阱是芯片上最正的電位，則到這些阱的結不能夠最終前向偏置。
[0324] 對于S2AVN，NMOS主體可被硬線連接至VN，這是因為2A從未變得低于VN。然而，S2BVN呈現(xiàn)了更多的困難性?？紤]例如在第十二模式中的操作，在狀態(tài)PT中，節(jié)點2B比VN負2*VV/6，在其他階段，它比VN更正：附加的開關需要被添加以將S2BVN的主體切換至源極或漏極，依賴于源極或漏極中的哪個更負。這些將借助于每個階段中來自開關控制器的額外線路而被控制，但是可能的是，實施如下一個電路，該電路比較兩個節(jié)點電壓并且自發(fā)地將主體切換至更負的一個。
[0325] 類似地，在放大器內(nèi)部還存在從會需要類似的NMOS主體連接的VN供電的NMOS。圖22c示出了一個NMOS輸出級。如果VB是常數(shù)，則存在一個類別A的源極跟隨器，或者可通過A上的輸入信號來調(diào)制MN2門電壓，以實施一個類別AB的輸出級。在該情形中，MN2的p主體在VN處偏置，所以環(huán)繞的n阱可被偏置在地處，不具有前向偏置的風險。然而，MN1的p主體被連接至Vout，Vout可被拉高至VP附近，因此環(huán)繞該p主體的n阱需要被偏置至VP（或者更高）。
[0326] 圖22d示出了一個COMS輸出級，再次可能地在A和B之間具有鍵合（linkage），以給出一個類別AB的輸出級。如果PMOS阱與絕緣n阱都連接至VP，則PMOS阱可與絕緣n阱聯(lián)合（參看圖，標注為A），或者如果MN2絕緣阱連接至例如VG，則PMOS阱與絕緣n阱分立（參看圖，標注為B）。
[0327] 上文的描述總體涉及切換路徑，應當理解，每一切換路徑可包含單個開關。替代地，每一切換路徑可根據(jù)期望包含任何數(shù)目的分立開關，從而有效地管理每一切換路徑兩端的電壓應力。
[0329] 切換路徑可使用替代的切換結構，例如MEMS中繼。
[0330] 可能方便的是，出于物理布局原因或出于供應噪聲管理原因，提供多于一個的物理端子（例如，封裝管腳、引線或錫球）用于輸入供應和地，或者可能地充電泵輸出節(jié)點，其中在使用時，考慮的端子在底層襯底或印刷電路板上被連接在一起。然后，這些端子將構成單個節(jié)點。在一些情形中，所述連接可與該集成電路相距某一距離，從而為印刷電路板提供一個星形地聯(lián)接點，但是仍構成單個節(jié)點。
[0331] 上述實施方案使用兩個飛跨電容器和相關聯(lián)的開關矩陣或開關的網(wǎng)絡。在其他實施方案中，所描述的充電泵可構成更大的開關的網(wǎng)絡的一部分，或者使用多于兩個飛跨電容器，例如生成其他電壓。然而，如果這些附加的切換路徑或飛跨電容器被移除，則剩余的電路仍可按上述實施方案所描述的那樣被操作。
[0332] 上文所描述的實施方案中的電容器和輸出上的電壓的極性已假設為將一個正的輸入供應電壓VV（或VW）施加至充電泵。通過負的輸入供應電壓，通過隨后對電壓的極性進行調(diào)節(jié)，等效的電路和操作也是可能的。
[0333] 總之，本發(fā)明的實施方案提供了來自充電泵的一對雙極性輸出電壓，充電泵是低功率、低成本的充電泵，尤其適合于電池供電設備。所描述的實施方案還可適用于更高功率的放大器，其中驅(qū)動器上的減小的功率耗散而非消耗是問題，音頻贗象的消除或至少最小化是關鍵的。
[0334] 盡管上文關于音頻放大器描述了本發(fā)明，但是如普通技術人員將明了，本發(fā)明還可適用于其他系統(tǒng)，尤其是那些加載有類似頻率的信號的那些驅(qū)動，例如觸覺換能器驅(qū)動和超聲驅(qū)動器。
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