間的第三電容器C3、以及耦合在頂部節點NT與第二中間節點N2之間的頂部電容器CT。
[0075]一般而言，在電容器網絡中的每個電容器的正極端子均與頂部節點NT或者中間節點耦合。例如，頂部電容器CT的正極端子與頂部節點NT耦合，第一電容器Cl的正極端子與第一中間節點NI耦合，第二電容器C2的正極端子與第二中間節點N2耦合等。在電容器網絡中的每個電容器的負極端子均與在電容器網絡內的處于比其正極端子更低的電壓下的任何其他電容器端子耦合。
[0076]除了在圖4A至圖4C中示出的前面描述的三個優選實施例之外，存在具有四個電容器的新穎電容器網絡的眾多其他可能配置。電容器網絡的可能配置的數量為N階乘，其中N是電容器網絡中的電容器的數量。這包括在圖2A中示出的串聯情況和在圖2B中示出的并聯情況。因此，新穎電容器網絡配置的數量為N階乘減二。
[0077]在圖5A至圖8A中圖示了四個通用級聯倍增器16A。在圖5B至圖8B中示出了利用新穎電容器網絡的每個通用級聯倍增器16A的具體實現。在每個實現中，泵電容器24A、24B、26A、26B使用在圖2C和圖4A至圖4C中圖示的四個新穎電容器網絡中的一個。而且，在圖5B中的DC電容器網絡28A使用在圖4A中示出的新穎電容器網絡。
[0078]在圖5A中圖示了包括在圖1A中的電路作為一個種類的通用單相級聯倍增器16A的框圖。該通用單相級聯倍增器16A包括至少四個部件:開關網絡22A、泵電容器網絡24A、DC電容器網絡28A以及相位泵6A1。另外，控制器20可以用于生成合適的控制信號。
[0079]開關網絡22A的輸入與電壓源14親合，而開關網絡22A的輸出與負載18親合。開關網絡22A包括串聯連接的一串開關。至少一個電容器與在開關網絡22k中的相鄰開關之間的節點耦合。
[0080]在泵電容器網絡24A中，每個電容器的一側均通過泵總線BAl與開關網絡22A耦合。每個泵電容器的另一側均在泵節點PAl處與相位泵6A1耦合。相似地，在DC電容器網絡28A中，每個DC電容器的一側均通過DC總線BZA與開關網絡22A耦合。每個DC電容器的另一側均與DC電壓耦合。一個方便的DC電壓選擇來自級聯倍增器16A的輸出。
[0081]相位泵6A1具有第一狀態和第二狀態。在第一狀態中，相位泵6A1的輸出為低，并且在第二狀態中，相位泵6A1的輸出為高。在操作期間，相位泵6A1以特定頻率在第一狀態與第二狀態之間循環。
[0082]使開關網絡22A和相位泵6A1同步，從而使得隨著泵電容器網絡24A通過相位泵6A1重復地充電和放電，電荷的封裝沿著開關網絡22A穿梭。電荷在泵電容器網絡24A與DC電容器網絡28A之間來回轉移。初始電荷從電壓源14到達負載18需要多次循環。泵電容器網絡24A提供電壓變換，而DC電容器網絡28A充當用于泵電容器網絡24A的中間存儲
目.ο
[0083]在圖5A中示出的通用單相級聯倍增器16A是在圖1A中的級聯倍增器16A的泛化。在圖5A中的每個部件均對應于在圖1A中的對應部分。在圖5A中的開關網絡22A對應于在圖1A中的二極管D1-D6的串聯連接。在圖5A中的泵電容器網絡24A對應于在圖1A中的泵電容器CA11-CA13的串聯配置。在圖5A中的DC電容器網絡28A對應于在圖1A中的DC電容器CZ1-CZ3的串聯配置。另外，在圖5A中的相位泵6A1在圖1A中未示出。
[0084]在以下情況下可以用開關替代在圖1A中的二極管D1-D6。當它們對應的二極管會使電流流動時，接通開關，并且當它們的對應二極管抑制電流流動時，斷開開關。如在本文中使用的，電流的抑制指消除或者衰減電流的流動。
[0085]圖5B是在圖5A中更一般化圖示的級聯倍增器16A的新穎實現。級聯倍增器16A從電壓源14接收輸入電壓VIN，并且產生是該輸入電壓VIN五分之一的輸出電壓VO。泵電容器網絡24A和DC電容器網絡28A利用在圖4A中示出的電容器網絡配置。泵電容器網絡24A包括負責提供電壓變換的第一、第二、第三和第四泵電容器CA11、CA12、CA13、CA14。相反，DC電容器網絡28A包括負責生成DC電壓電平的第一、第二、第三和第四DC電容器CAZ1、CAZ2、CAZ3、CAZ40
[0086]在開關網絡22A和相位泵6A1中的所有器件通過使用開關實現。相位泵6A1以特定頻率在第一間隔與第二間隔之間循環。在泵節點PAl處的電壓在第一間隔期間接地。相反，在泵節點PAl處的電壓在第二間隔期間為輸出電壓W。
[0087]假設輸入電壓VIN等于5伏特，電路的操作如下。在第一間隔期間，標記為“I”的開關閉合，標記為“2”的開關斷開，以及在泵節點PAl處的電壓為O伏特。結果，泵電容器CA11-CA14正在放電，而DC電容器CAZ1-CAZ4正在充電。
[0088]在第一間隔之后的第二間隔期間，標記為“I”的開關斷開，標記為“2”的開關閉合，以及在泵節點PAl處的電壓為I伏特。結果，泵電容器CA11-CA14正在充電，而DC電容器CAZ1-CAZ4正在放電。
[0089]通過第二泵電容器CA12和第二 DC電容器CAZ2的電壓應力為2伏特，而通過每一個余下的電容器的電壓應力為I伏特。結果，最大電壓應力為2伏特，電壓應力非常均勻地分布在泵電容器CA11-CA14和DC電容器CAZ1-CAZ4之間。
[0090]通過用如圖6A圖示的第二泵電容器網絡26A和第二相位泵6A2替換在圖5A中的DC電容器網絡28A來構成另一通用單相級聯倍增器16A的框圖。除了第二泵電容器網絡26A和第二相位泵6A2之外，由此產生的通用單相級聯倍增器16A包括開關網絡22A、第一泵電容器網絡24A和第一相位泵6A1。另外，控制器20可以用于生成合適的控制信號。
[0091]開關網絡22A的輸入與電壓源14耦合，而開關網絡22A的輸出與負載18耦合。開關網絡22A包括串聯連接的一串開關。至少一個電容器與在開關網絡22k中的相鄰開關之間的節點耦合。
[0092]在第一泵電容器網絡24A中的每個電容器的一側均通過泵總線BAl與開關網絡22A耦合。在第一泵電容器網絡24A中的每個泵電容器的另一側均在第一泵節點PAl處與第一相位泵6A1耦合。相似地，在第二泵電容器網絡26A中的每個電容器的一側均通過第二泵總線BA2與開關網絡22A耦合。在第二泵電容器網絡26A中的每個泵電容器的另一側均在第二泵節點PA2處與第二相位泵6A2耦合。
[0093]第一和第二相位泵6A1、6A2具有第一狀態和第二狀態。在第一狀態中，第一相位泵6A1的輸出為低，并且第二相位泵6A2的輸出為高。在第二狀態中，第一相位泵6A1的輸出為高，并且第二相位泵6A2的輸出為低。在操作期間，相位泵6A1、6A2以特定頻率在第一狀態與第二狀態之間循環。
[0094]使開關網絡22A、第一相位泵6A1和第二相位泵6A2同步，從而使得隨著第一和第二泵電容器網絡24A、26A分別通過第一和第二相位泵6A1、6A2重復地充電和放電，電荷的封裝沿著開關網絡22A穿梭。電荷在第一泵電容器網絡24A與第二泵電容器網絡26A之間來回轉移。初始電荷從電壓源14到達負載18需要多次循環。
[0095]在圖6A中示出的通用單相級聯倍增器16A是在圖1B中的級聯倍增器16A的泛化。在圖6A中的每個部件對應于在圖1B中的對應部分。在圖6A中的開關網絡22A對應于在圖1B中的二極管D1-D6的串聯連接。在圖6A中的第一泵電容器網絡24A對應于在圖1B中的泵電容器CA11-CA13的并聯配置。在圖6A中的第二泵電容器網絡26A對應于在圖1B中的泵電容器CA21-CA23的并聯配置。最后，在圖6A中的第一和第二相位泵6A1、6A2在圖1B中未示出。
[0096]在圖1B中的二極管D1-D7是開關的特定實現。同開關一樣，二極管具有導通狀態和斷開狀態。為了產生更一般的表現，可以用開關替代在圖1B中的二極管D1-D7。需要恰當地控制每個開關以便級聯倍增器16A進行操作。
[0097]圖6B是在圖6A中更一般化圖示的級聯倍增器16A的新穎實現。級聯倍增器16A從電壓源14接收輸入電壓VIN，并且產生是該輸入電壓VIN八分之一的輸出電壓VO。第一泵電容器網絡24A利用在圖4C中的電容器網絡配置，而第二泵電容器網絡26A利用在圖2C中示出的電容器網絡配置。第一泵電容器網絡24A包括第一、第二、第三和第四泵電容器CA11、CA12、CA13、CA14。同樣，第二泵電容器網絡26A包括第五、第六和第七泵電容器CA21、CA22、CA230
[0098]在開關網絡22A、第一相位泵6A1和第二相位泵6A2中的所有器件通過使用開關實現。第一和第二相位泵6A1、6A2以特定頻率在第一和第二間隔之間循環。在第一間隔期間，在第一泵二極管PAl處的電壓為接地，并且在第二泵節點PA2處的電壓為輸出電壓W。相反，在第二間隔期間，在第一泵二極管PAl處的電壓為輸出電壓V0，并且在第二泵節點PA2處的電壓為接地。
[0099]假設輸入電壓VIN等于8伏特，電路的操作如下。在第一間隔期間，標記為“I”的開關閉合，標記為“2”的開關斷開，在第一泵節點PAl處的電壓為O伏特，以及在第二泵節點PA2處的電壓為I伏特。結果，泵電容器CA11-CA14正在放電，而泵電容器CA21-CA23正在充電。
[0100]在第一間隔之后的第二間隔期間，標記為“I”的開關斷開，標記為“2”的開關閉合，在第一泵節點PAl處的電壓為I伏特，以及在第二泵節點PA2處的電壓為O伏特。結果，泵電容器CA11-CA14正在充電，而泵電容器CA21-CA23正在放電。
[0101]通過第一、第二、第五和第七泵電容器CA11、CA12、CA21、CA23的電壓應力分別地為I伏特、3伏特、2伏特和2伏特。而通過每一個余下的泵電容器的電壓應力為4伏特。結果，最大電壓應力為4伏特，電壓應力適中地分布在泵電容器中。
[0102]在圖5A和圖6A中圖示的單相級聯倍增器16A中，存在電壓源14不與負載18耦合的時間段。然而，如果兩個單相級聯倍增器16A并聯操作并且180度反相，那么電壓源14在任何給定時間處總是與負載18耦合。該配置稱為兩相或者雙相級聯倍增器16A。
[0103]基于在圖5A中的通用單相級聯倍增器16A，通用單相級聯倍增器16A可以構成為如圖7A所示。通用單相級聯倍增器16A包括第一開關網絡22A、第二開關網絡22B、第一泵電容器網絡24A、第二泵電容器網絡24B、第一相位泵6A1、第二相位泵6B2、第一 DC電容器網絡28A以及第二 DC電容器網絡28B。另外，控制器20可以用于生成合適的控制信號。
[0104]第一泵電容器網絡24A在第一泵節點PAl處