[发明专利]电荷泵电路和微机电系统传感器

说明书

本发明实施例公开了一种电荷泵电路和微机电系统传感器。电荷泵电路包括：电源信号输入端、电源信号输出端以及串联在电源信号输入端与电源信号输出端之间的n个电荷泵模块；电荷泵模块包括第一输入端、第一输出端、第一充电控制单元、第二充电控制单元、第一存储单元、第二存储单元、第一输出单元和第二输出单元。本发明实施例的技术方案，通过第一输出单元和第二输出单元交替导通，将第一节点或第二节点的电压交替输出，使得电荷泵电路在整个时钟周期内均可输出泵升的电压，与现有技术相比，提升了电荷泵电路的输出效率。

技术领域

本发明实施例涉及微机电系统技术领域，尤其涉及一种电荷泵电路和微机电系统传感器。

背景技术

电荷泵也称为开关电容式电压转换器，或DC-DC(直流-直流)转换器，它能够使输入电压升高至目标电压值。电荷泵广泛应用于微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)，例如电荷泵可应用于MEMS陀螺仪中，该陀螺仪包括三轴陀螺仪以及惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)。电荷泵的输出电压能够为MEMS陀螺仪提供稳定的驱动力，以确保其驱动环路(drive loop)正常起振，避免其受到外界电压、环境等因素影响。

现有技术中，应用于微机电系统的电荷泵电路由多个场效应晶体管金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)和电容组成，现有电荷泵电路在每个时钟周期中只有半个周期在传输电荷，单级输出电压较低，升压速度慢，无法满足MEMS陀螺仪的快速启动对时间的需求。另外，现有电荷泵电路多采用N型金属氧化物半导体(Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor，NMOS)晶体管，然而，在电荷泵电路的制作工艺中，所有NMOS管均需制作在同一衬底上，使得电荷泵电路中的NMOS管存在衬底偏置效应。为避免衬片效应，现有技术多采用多阱工艺来生产NMOS管，然而其制作工艺复杂，增加了电荷泵电路的生产成本，进一步增加了微机电系统的生产成本。

发明内容

本发明实施例提供一种电荷泵电路和微机电系统传感器，以提高电荷泵电路的输出效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种电荷泵电路，包括：电源信号输入端、电源信号输出端以及串联在所述电源信号输入端与所述电源信号输出端之间的n个电荷泵模块，其中n为大于或等于1的整数；

所述电荷泵模块包括第一输入端、第一输出端、第一充电控制单元、第二充电控制单元、第一存储单元、第二存储单元、第一输出单元和第二输出单元；所述第一充电控制单元和所述第二充电控制单元连接所述第一输入端，所述第一输出单元和所述第二输出单元连接所述第一输出端；

所述第一充电控制单元连接所述第一输出单元，所述第一存储单元连接在所述第一充电控制单元与所述第一输出单元之间的第一节点，所述第一充电控制单元的控制端和所述第一存储单元输入第一时钟信号，所述第一充电控制单元用于根据所述第一时钟信号导通或关断，并且在导通时为所述第一存储单元充电，所述第一存储单元用于在所述第一充电控制单元或所述第一时钟信号的控制下充电；

所述第二充电控制单元连接所述第二输出单元，所述第二存储单元连接在所述第二充电控制单元与所述第二输出单元之间的第二节点，所述第二充电控制单元的控制端和所述第二存储单元输入第二时钟信号，所述第二充电控制单元用于根据所述第二时钟信号导通或关断，并且在导通时为所述第二存储单元充电，所述第二存储单元用于在所述第二充电控制单元或所述第二时钟信号的控制下充电；

所述第一输出单元的控制端连接所述第二节点，所述第一输出单元用于根据所述第二节点的电位导通或关断，并且在导通时将所述第一节点的电位输出至所述第一输出端；