[发明专利]一种低电压高转换效率电荷泵电路

说明书

本发明公开了一种低电压高转化效率电荷泵电路，通过调整传统交叉耦合电荷泵的四个MOS管各自的栅压时钟信号以减小泄漏电流和导通损耗，首先增加两个辅助电容和两个辅助时钟来产生驱动NMOS管的时钟从而避免电荷泵时钟交叠时引起的泄漏电流，其次增加两个反相器并改变反相器的最高电压和最低电压来实现高摆幅的驱动时钟去驱动PMOS管以减小导通损耗。从而使电荷泵电路可以工作在更低的电压下，同时得到更高的功率转换效率。

技术领域

本发明属于电荷泵电路领域，特别涉及一种能够实现低电压高转换效率的电荷泵电路。

背景技术

电荷泵模块在能量采集系统中是一个重要模块，在能量采集系统中电荷泵电路主要起到升压的作用。由于能量采集系统的输入电压低，能够采集到的能量非常有限，所以设计一款具有低输入电压高转换效率的电荷泵电路至关重要。因此本发明提出了一种可以实现低电压高转换效率的电荷泵电路，该电路可以运用到能量采集系统中。

现有的主流电荷泵电路有Dickson电荷泵和交叉耦合电荷泵。Dickson由于受到阈值损耗的影响使其输出电压较低并影响转换效率。交叉耦合电荷泵通过两条支路的交替导通消除了Dickson电荷泵中阈值损耗的影响，但是传统的交叉耦合电荷泵由于时钟交叠时会产生泄漏电流以及开关MOS管的VGS摆幅不够大而造成导通损耗会降低其转换效率。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提出一种能够实现低电压高转换效率电荷泵电路，该电路作为能量采集电路的基本单元，可实现具有低电压高转换效率电荷泵。

本发明提出一种低电压高转换效率电荷泵电路，设计的主要思想是增加两个辅助电容和两个辅助时钟来产生驱动NMOS管的时钟从而避免电荷泵时钟交叠时引起的泄漏电流，同时增加两个反相器并改变反相器的最高电压和最低电压来实现高摆幅的驱动时钟去驱动PMOS管以减小导通损耗。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种低电压高转换效率电荷泵电路，该电荷泵电路由交叉耦合电荷泵、第一反相器和第二反相器，第一和第二辅助电容以及第一和第二辅助NMOS管组成；

交叉耦合电荷泵由第一和第二NMOS管、第一和第二PMOS管以及第一和第二电容组成，第一反相器由第五NMOS管和第三PMOS管组成，第二反相器由第六NMOS管和第四PMOS管组成；

该电荷泵电路的输入端分别与第一NMOS管的漏极和衬底、第二NMOS管的漏极和衬底、第一辅助NMOS管的漏极和衬底、第二辅助NMOS管的漏极和衬底相连；第一NMOS管的源极分别与第一辅助NMOS管的栅极、第一PMOS管的源极、第四PMOS管的源极和第一电容的下极板相连；第一NMOS管的栅极分别与第一辅助NMOS管的源极和第一辅助电容的上极板相连；第一电容的上极板和第一时钟信号相连；第一辅助电容的下极板与第二辅助时钟信号相连；第五NMOS管的源极和衬底相接后和第二时钟信号相连；第五NMOS管的漏极和第三PMOS管的漏极相连后与第一PMOS管的栅极相连；第五NMOS管的栅极和第三PMOS管的栅极相连后与第一时钟信号相连；第二NMOS管的源极分别与第二辅助NMOS管的栅极、第二PMOS管的源极、第三PMOS管的源极和第二电容的上极板相连；第二NMOS管的栅极分别与第二辅助NMOS管的源极和第二辅助电容的上极板相连；第二辅助电容的下极板与第一辅助时钟信号相连；第二电容的下极板和第二时钟信号相连；第六NMOS管的源极和衬底相接后和第一时钟信号相连；第六NMOS管的漏极和第四PMOS管的漏极相连后与第二PMOS管的栅极相连；第六NMOS管的栅极和第四PMOS管的栅极相连后与第二时钟信号相连；第一PMOS管的衬底和漏极、第三PMOS管的衬底、第四PMOS管的衬底、第二PMOS管的漏极和衬底相接后和该电荷泵电路的输出端相接。

有益效果：与现有的技术相比，本发明具有以下优点：