專利名稱：電荷泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電壓轉(zhuǎn)換器，尤其涉及一種電荷泵。
背景技術(shù)：
電荷泵是一種利用“快速”(flying)或“泵送”電容(而非電感或變壓器)來儲能 的DC/DC(變換器)，晶體管開關(guān)陣列以一定方式控制快速電容器的充電和放電，從而使輸 入電壓以一定因數(shù)(例如_1，0.5，2，3)倍增或降低，從而得到所需要的輸出電壓?，F(xiàn)有技 術(shù)中有許多電荷泵的電路結(jié)構(gòu)，例如申請?zhí)枮椤?2815860. 1”的中國專利公開的電荷泵。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常用的一種倍壓電荷泵原理電路結(jié)構(gòu)示意圖，該現(xiàn)有技術(shù)的電 荷泵包括電壓輸入端Vin，電壓源通過該電壓輸入端Vin向電荷泵提供電壓；電壓輸出端 Vout，用于輸出電壓，提供給相應的負載；快速電容CF，通過開關(guān)Sl和S2串聯(lián)于電壓輸入 端Vin和接地端之間，快速電容CF的第一電極板11通過開關(guān)Sl與電壓輸入端Vin電連接， 快速電容CF的第二電極板12通過開關(guān)S2與接地端電連接，且快速電容CF的第二電極板 還通過開關(guān)S4與電壓輸入端Vin電連接；儲能電容CR，串聯(lián)于電壓輸出端Vout和接地端 之間，儲能電容CR的第一電極板21與電壓輸出端Vout電連接，儲能電容CR的第二電極板 22與接地端電連接，用于向負載提供電壓，并且，該儲能電容CR的第一電極板21通過開關(guān) S3與快速電容CF的第一電極板11電連接。Clock時鐘脈沖用來控制開關(guān)S1、S2、S3和S4 的斷開、閉合，其中，S1/S2同時斷開、閉合，S3/S4同時斷開、閉合，當脈沖信號使開關(guān)S1/S2 閉合，S3/S4斷開時，電壓為V的電壓源通過電壓輸入端Vin給快速電容CF充電至電壓V ； 然后，Clock脈沖信號使開關(guān)S1/S2斷開，S3/S4閉合，快速電容CF的電勢被上移了 V，即從 V上升至2V，因此此時儲能電容CR兩端的總電壓為2V，電壓輸出端Vout的電壓為2V，通過 這樣的原理完成電荷泵的倍壓。然而，以上所述的電荷泵中使用的開關(guān)為MOS工藝中形成的晶體管開關(guān)，例如，薄 膜晶體管、場效應晶體管等，由于晶體管具有柵極、源極和漏極，受設(shè)計規(guī)則、關(guān)鍵尺寸(CD) 和布局等工藝因素的影響，這些晶體管會占據(jù)必要的布局面積，因此限制了電荷泵的小型 化和高度集成化。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的問題是提供一種電荷泵，以減小布局面積，實現(xiàn)電荷泵的小型 化和高度集成化。為解決上述問題，本實用新型提供一種電荷泵，第一電壓輸入端、第二電壓輸入 端、電壓輸出端、至少一快速電容、儲能電容、以及由控制信號控制的第一組MEMS開關(guān)、第 二組MEMS開關(guān)和第三組MEMS開關(guān)，其中，所述快速電容通過所述第一組MEMS開關(guān)與所述第一和第二電壓輸入端連接，并 通過所述第二組MEMS開關(guān)與所述第一或第二電壓輸入端連接；所述儲能電容通過所述第三組MEMS開關(guān)與所述快速電容連接，并連接電壓輸出端，所述儲能電容還與所述第二電壓輸入端連接；在所述控制信號控制所述第一組MEMS開關(guān)閉合、第二、三組MEMS開關(guān)斷開時，所 述快速電容通過所述第一、第二電壓輸入端充電；在所述控制信號控制所述第一組MEMS開關(guān)斷開、第二、三組MEMS開關(guān)閉合時，所 述儲能電容通過所述快速電容和所述第二電壓輸入端充電。可選的，所述每一 MEMS開關(guān)包括第一電極和第二電極；其中，所述第一電極，包括第一端和第二端；所述第二電極，包括導電體，所述時鐘脈沖信號控制所述第二電極相對于第一電 極移動，使所述第二電極的導電體導通所述第一電極的第一端和第二端。可選的，所述第一電極還包括與所述第一端、第二端絕緣的第一極板，所述第二電 極還包括與所述導電體絕緣的第二極板?？蛇x的，所述第一組MEMS開關(guān)中各個MEMS開關(guān)的第二電極形成于同一第一極 板；所述第二組開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)的第二電極形成于同一第二極板?？蛇x的，所述第一組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)層疊設(shè)置；所述第二組、第三組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)層疊設(shè)置。可選的，所述第一組MEMS開關(guān)、第二組MEMS開關(guān)和第三組MEMS開關(guān)中的各個 MEMS開關(guān)層疊設(shè)置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)方案以MEMS開關(guān)取代晶體管，具有以下優(yōu)占.
^ \\\ ·MEMS開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，受工藝因素的影響較小，因此占據(jù)的布局面積很小，采用 MEMS開關(guān)可以縮小電荷泵芯片的布局面積，進而實現(xiàn)電荷泵的小型化和高度集成化。進一步地，在本實用新型的具體實施例中，MEMS開關(guān)陣列中的各個MEMS開關(guān)可以 層疊在一起，這樣可以進一步縮小開關(guān)陣列的面積，提高電荷泵的開關(guān)陣列的集成度，進一 步節(jié)省芯片面積。MEMS開關(guān)的接觸電阻小，因此自身功耗小，可以提高電荷泵的能量轉(zhuǎn)化效率；且， MEMS開關(guān)不動作的時候(即處于導通狀態(tài)時)基本沒有功耗，這樣可以減小電荷泵的整體 功耗。MEMS開關(guān)的切換頻率可以很高，因此每次充電時快速電容上的電容可以很小，從 而可以利用小的電壓源，減小電荷泵的功耗。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電荷泵電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型具體實施例的倍壓電荷泵電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型具體實施例的負壓電荷泵電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型具體實施例的1. 5倍壓電荷泵電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型具體實施例的MEMS開關(guān)的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型具體實施例的倍壓電荷泵的第一組MEMS開關(guān)的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意 圖；[0031]圖7是本實用新型具體實施例的倍壓電荷泵的MEMS開關(guān)的俯視示意圖。
具體實施方式
本實用新型實施方式的電荷泵以微機電系統(tǒng)(MEMS，Micro ElectroMechanical systems)開關(guān)取代晶體管作為開關(guān)元件，MEMS開關(guān)可以整合(merge)在一起。MEMS技術(shù)是建立在微米/納米技術(shù)(micro/nanotechnology)基礎(chǔ)上的21世紀前 沿技術(shù)，是指對微米/納米材料進行設(shè)計、加工、制造、測量和控制的技術(shù)。MEMS技術(shù)利用微 電子技術(shù)和微加工技術(shù)相結(jié)合的制造工藝，可將機械構(gòu)件、光學系統(tǒng)、驅(qū)動部件、電控系統(tǒng) 集成為一個整體單元的微型系統(tǒng)。MEMS開關(guān)是MEMS技術(shù)的一種應用，利用半導體硅加工工 藝制成的超微型機械開關(guān)。本實用新型實施方式的電荷泵包括第一電壓輸入端、第二電壓輸入端、電壓輸出 端、至少一快速電容、儲能電容、以及由控制信號控制的第一組MEMS開關(guān)、第二組MEMS開關(guān) 和第三組MEMS開關(guān)，其中，所述快速電容通過所述第一組MEMS開關(guān)與所述第一和第二電 壓輸入端電連接，并通過所述第二組MEMS開關(guān)與第一或第二電壓輸入端電連接；所述儲能 電容通過所述第三組MEMS開關(guān)與所述快速電容連接，并連接電壓輸出端，所述儲能電容還 與所述第二電壓輸入端連接；在所述控制信號控制所述第一組MEMS開關(guān)閉合、第二、三組 MEMS開關(guān)斷開時，所述快速電容通過所述第一、第二電壓輸入端充電；在所述控制信號控 制所述第一組MEMS開關(guān)斷開、第二、三組MEMS開關(guān)閉合時，所述儲能電容通過所述快速電 容和所述第二電壓輸入端充電。在本實用新型的具體實施例中，控制信號為時鐘脈沖信號。圖2是本實用新型具體實施例的倍壓電荷泵電路結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖2，該具體 實施例的電荷泵包括一快速電容CF，其包括第一電極板11和第二電極板12，一儲能電容 CR，其包括第一電極板21和第二電極板22，四個MEMS開關(guān)，分別為第一 MEMS開關(guān)S11、第 二 MEMS開關(guān)S12、第三MEMS開關(guān)S21和第四MEMS開關(guān)S31。其中，第一組MEMS開關(guān)包括第 一 MEMS開關(guān)Sll和第二 MEMS開關(guān)S12，第二組MEMS開關(guān)包括第三MEMS開關(guān)S21，第三組 MEMS開關(guān)包括第四MEMS開關(guān)S31。所述快速電容CF的第一電極板11通過第一 MEMS開關(guān) Sll與第一電壓輸入端Vin電連接，快速電容CF的第二電極板12通過第二 MEMS開關(guān)S12 與第二電壓輸入端電連接，且通過第三MEMS開關(guān)S21與第一電壓輸入端Vin電連接，在該 具體實施例中，第二電壓輸入端為公共接地端；所述儲能電容CR的第一電極板21通過第四 MEMS開關(guān)S31與所述快速電容CF的第一電極板11電連接，且與電壓輸出端Vout連接，所 述儲能電容CR的第二電極板22與第二電壓輸入端電連接，用于向負載提供電壓。Clock時 鐘脈沖(控制信號)用來控制開關(guān)Sll、S12、S21和S31的斷開、閉合，其中，S11/S12同時 斷開、閉合，S21/S31同時斷開、閉合，當Clock時鐘脈沖信號使開關(guān)S11/S12閉合，S21/S31 斷開時，電壓為V的電壓源通過電壓輸入端Vin給快速電容CF充電至電壓V ；然后，Clock 脈沖信號使開關(guān)S11/S12斷開，S21/S31閉合，快速電容CF的電勢被上移了 V，即從V上升 至2V，因此此時儲能電容CR兩端的總電壓為2V，電壓輸出端Vout的電壓為2V，通過這樣的 原理完成電荷泵的倍壓。圖3是本實用新型具體實施例的負壓電荷泵電路結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖3，本實用新 型具體實施例的負壓電壓泵包括一快速電容CF'，其包括第一電極板11'和第二電極板 12'，一儲能電容CR'，其包括第一電極板21'和第二電極板22'；第一組MEMS開關(guān)包括第一 MEMS開關(guān)Sll'和第二 MEMS開關(guān)S12'，第二組MEMS開關(guān)包括第三MEMS開關(guān)S21 ‘， 第三組MEMS開關(guān)包括第四MEMS開關(guān)S31'；所述快速電容CF'的第一電極板11'通過第 一 MEMS開關(guān)Sll'與所述第一電壓輸入端Vin電連接，所述快速電容CF'的第二電極板 12'通過第二MEMS開關(guān)S12'與所述第二電壓輸入端電連接、且通過第三MEMS開關(guān)S21 ‘ 與所述第二電壓輸入端電連接，在該具體實施例中，所述第二電壓輸入端為公共接地端；所 述儲能電容CR'的第一電極板21'通過第四MEMS開關(guān)S31'與所述快速電容CF'的第二 電極板22'電連接，且與所述電壓輸出端Vout電連接，所述儲能電容CR'的第二電極板 22 ‘與所述第二電壓輸入端電連接，在該具體實施例中，所述第二電壓輸入端為公共接地 端。Clock時鐘脈沖用來控制開關(guān)Sll'、S12'、S21'和S31'的斷開、閉合，其中，Sll ‘ / S12'同時斷開、閉合，S21' /S31'同時斷開、閉合，當脈沖信號使開關(guān)Sll' /S12'閉合， S21' /S31'斷開時，電壓為V的電壓源通過電壓輸入端Vin給快速電容CF'充電至電壓 V;然后，Clock脈沖信號使開關(guān)Sll' /S12'斷開，S21' /S31'閉合，快速電容CF'的電 勢被反轉(zhuǎn)，即從V變?yōu)?V，因此此時儲能電容CR兩端的總電壓為-V，電壓輸出端Vout的電 壓為-V，通過這樣的原理完成電荷泵的負壓。本實用新型具體實施例的電荷泵，快速電容不限于一個，可以為多個，實現(xiàn)不同因 數(shù)的倍壓或降壓。圖4是本實用新型具體實施例的1. 5倍壓電荷泵電路結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖4，本實 用新型的1. 5倍壓電荷泵包括兩個快速電容，分別為第一快速電容CFl和第二快速電容 CF2，一儲能電容CR"，第一快速電容CFl包括第一電極板11〃和第二電極板12〃，第二快 速電容CF2包括第一電極板31和第二電極板32，儲能電容電容CR"包括第一電極板21" 和第二電極板22〃 ；第一組MEMS開關(guān)包括第一 MEMS開關(guān)Sll"、第二 MEMS開關(guān)S12 “和第 三MEMS開關(guān)S13"；第二組MEMS開關(guān)包括第四MEMS開關(guān)S21"和第五MEMS開關(guān)S22 〃 ；第 三組MEMS開關(guān)包括第六MEMS開關(guān)S31〃、第七MEMS開關(guān)S32〃 ；所述第一快速電容CFl的第 一電極板11"通過第一 MEMS開關(guān)Sll"與所述第一電壓輸入端Vin電連接，所述快速電容 CFl的第二電極板12〃通過第二MEMS開關(guān)S12"與所述第二快速電容CF2的第一電極板31 電連接、且通過第四MEMS開關(guān)S21"與所述第一電壓輸入端Vin電連接；所述第二快速電 容CF2的第二電極板32通過所述第三MEMS開關(guān)S13 〃與所述第二電壓輸入端電連接、且通 過第五MEMS開關(guān)S22 “與所述第一電壓輸入端Vin電連接，在該具體實施例中，所述第二電 壓輸入端為公共接地端；所述儲能電容CR"的第一電極板21"通過第六MEMS開關(guān)S31" 與所述第一快速電容CFl的第一電極板11"電連接、且與所述電壓輸出端Vout電連接，所 述儲能電容CR"的第一電極板21"通過第七MEMS開關(guān)S32"與所述第二快速電容CF2的 第一電極板31電連接、且與所述電壓輸出端Vout電連接，所述儲能電容CR"的第二電極板 22〃與所述第二電壓輸入端電連接。Clock時鐘脈沖用來控制開關(guān)Sll"、S12〃、S13"， S21"，S22"，S31"，S32"的斷開、閉合，當輸入時鐘脈沖信號CLK時，Sll 〃，S12"，S13" 同時斷開、閉合，S21"，S22"，S31"，S32"同時斷開、閉合。當輸入時鐘脈沖信號CLK有 效時(例如CLK為高電平)，Sll"，S12"，S13"同時閉合，當輸入時鐘脈沖信號CLKB有效 時(例如CLKB為高電平)，MEMS開關(guān)S21"、S22〃、S31〃、S32〃同時閉合。當開關(guān)Sll"、 S12〃、S13〃閉合，S21〃、S22〃、S31〃、S32〃斷開時，電壓為V的電壓源通過電壓輸入 端Vin給第一快速電容CFl和第二快速電容CF2充電，當開關(guān)Sll"、S12〃、S13〃斷開，S21"、S22〃、S31〃、S32〃閉合時，第一快速電容CFl和第二快速電容CF2并聯(lián)，并連接在 第一電壓輸入端Vin和電壓輸出端Vout之間，因為電容兩端的電壓不能突變，因此電壓輸 出端Vout的電壓為1. 5V。圖5為本實用新型具體實施例的MEMS開關(guān)的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖5，每個 MEMS開關(guān)包括第一電極El，該第一電極El具有第一端nl和第二端n2，第一端nl和第二 端n2分別作為開關(guān)的兩個觸點；第二電極E2，該第二電極具有導電體nO，當?shù)谝浑姌OEl和 第二電極E2之間具有電勢差時，第一電極El和第二電極E2相對移動，使第二電極E2的導 電體nO與第一電極El的第一端nl和第二端n2接觸，使所述第一電極El的第一端nl和第 二端π2導通，此時MEMS開關(guān)處于導通狀態(tài)；當?shù)谝浑姌OEl和第二電極E2之間沒有電勢差 時，第一電極El和第二電極Ε2相對移動，使第二電極Ε2的導電體nO與第一電極El的第 一端nl和第二端π2不接觸，使所述第一電極El的第一端nl和第二端n2斷開，此時MEMS 開關(guān)處于斷開狀態(tài)；繼續(xù)參考圖5，本實施例的MEMS開關(guān)的第一電極El形成于基板30上，基板30包 括襯底30a (例如硅襯底)和襯底30a表面的第一絕緣層30b (例如二氧化硅絕緣層)，第一 絕緣層30b具有開口。第一電極El包括相互絕緣的第一極板(例如鋁極板)E11、第一端 nl和第二端π2。其中，第一極板Ell形成于基板30的第一絕緣層30b表面，第一端nl和 第二端n2分別形成于基板30的第一絕緣層30b開口的側(cè)面。繼續(xù)參考圖5，第二電極E2與第一電極El相對設(shè)置，第二電極E2包括第二極板 (例如鋁極板)E21、導電體nO以及第二絕緣層(例如氮化硅絕緣層)31a，第二極板E21和 導電體nO通過第二絕緣層31a相互絕緣。其中，第二極板E21和第一極板Ell相對設(shè)置， 第二絕緣層31a形成于第二極板E21相對于第一極板Ell的表面、并且暴露出第二極板E21 對應于第一極板Ell的表面E21a。第二電極E2的導電體nO與第一電極El的第一端nl、 第二端π2之間具有垂直距離h，在MEMS開關(guān)沒有被選通時，導電體nO與第一端nl、第二端 n2不接觸，在MEMS開關(guān)被選通時，導電體nO與第一端nl、第二端n2接觸，第一端nl和第 二端n2之間導通。圖6是本實用新型具體實施例的倍壓電荷泵的第一組MEMS開關(guān)的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意 圖，在本實用新型的該具體實施例中，第一 MEMS開關(guān)和第二 MEMS開關(guān)同時導通同時斷開， 可以形成于同一行，由同一時鐘脈沖信號控制；第三MEMS開關(guān)和第四MEMS開關(guān)同時導通同 時斷開，可以形成于同一行，由同一時鐘脈沖信號控制；參考圖6，圖中顯示第一 MEMS開關(guān) 和第二 MEMS開關(guān)，所述第一 MEMS開關(guān)的第二電極和第二 MEMS開關(guān)的第二電極形成于同一 第一極板Ell ；所述第三MEMS開關(guān)的第二電極和第四MEMS開關(guān)的第二電極形成于同一第 二極板E21 ；當通過Clock時鐘脈沖信號給第二極板E21或第一極板Ell施加電壓，使第一 極板E21和第二極板Ell之間存在電勢差時，第一極板E21和第二極板Ell之間由于電勢 差而靜電吸合，從而使第一 MEMS開關(guān)、第二 MEMS開關(guān)的導電體nO與第一端nl和第二端n2 接觸，第一端nl和第二端π2導通，即第一 MEMS開關(guān)和第二 MEMS開關(guān)導通，此時電壓源可 以通過電壓輸入端Vin向快速電容CF充電，充電完成后，Clock時鐘脈沖信號停止向第一 極板E21或者第二極板Ell施加電壓，第一極板Ell和第二極板E21之間的靜電吸合力消 失，第二極板E21將恢復原位，導電體nO與第一端nl和第二端n2不再接觸，第一端nl和 第二端n2不導通，第一 MEMS開關(guān)和第二 MEMS開關(guān)斷開。[0043]圖7是本實用新型具體實施例的倍壓電荷泵的MEMS開關(guān)的俯視示意圖，結(jié)合參考 圖6和圖7，該具體實施例中，第二極板E21由支撐體31b連接至基板30，使得第二極板E21 可以相對于基板30移動。當Clock時鐘脈沖信號選通第一 MEMS開關(guān)Sll和第二 MEMS開 關(guān)S12時，第二極板E21向基板30移動，即第一 MEMS開關(guān)Sll和第二 MEMS開關(guān)S12的第 二電極E2向第一電極El移動，使第二電極E2的導電體nO導通所述第一電極El的第一端 nl和第二端n2 ；當?shù)谝?MEMS開關(guān)Sll和第二 MEMS開關(guān)S12沒有選通時，第二極板E21脫 離基板30。在本實用新型的其他實施例中，所述第一組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)層疊設(shè) 置，以本實用新型倍壓電壓泵的四個MEMS開關(guān)為例，第一MEMS開關(guān)上形成第二MEMS開關(guān)； 所述第二組、第三組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)層疊設(shè)置，以本實用新型倍壓電壓泵的四 個MEMS開關(guān)為例，第三MEMS開關(guān)上形成第四MEMS開關(guān)。所述第一組MEMS開關(guān)、第二組MEMS開關(guān)和第三組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)層 疊設(shè)置。以本實用新型倍壓電壓泵的四個MEMS開關(guān)為例，第一 MEMS開關(guān)上形成第二 MEMS 開關(guān)，第二 MEMS開關(guān)上形成第三MEMS開關(guān)，第三MEMS開關(guān)上形成第四MEMS開關(guān)，在此為 了理解和解釋的需要，僅列出各個MEMS開關(guān)的層疊形式，在具體應用中，各個MEMS開關(guān)的 層疊順序可以任意排列。在本實用新型的其他因數(shù)的電荷泵的實施例中，第一組MEMS開關(guān)中各個MEMS開 關(guān)的第二電極形成于同一第一極板；第二組、第三組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)的第二電 極形成于同一第二極板。也可以是，第一組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)層疊設(shè)置；所述第 二組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)層疊設(shè)置；所述第三組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)層 疊設(shè)置?；蛘咭部梢允?，所述第一組MEMS開關(guān)、第二組MEMS開關(guān)和第三組MEMS開關(guān)中的 各個MEMS開關(guān)層疊設(shè)置。本實用新型的電荷泵，用MEMS開關(guān)取代晶體管，由于MEMS開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，受工藝 因素的影響較小，因此占據(jù)的布局面積很小，采用MEMS開關(guān)可以縮小電荷泵芯片的布局面 積，進而實現(xiàn)電荷泵的小型化和高度集成化。進一步地，在本實用新型的具體實施例中， MEMS開關(guān)陣列中的各個MEMS開關(guān)可以層疊在一起，這樣可以進一步縮小開關(guān)的面積，提高 電荷泵的開關(guān)的集成度，進一步節(jié)省芯片面積。另外，MEMS開關(guān)的接觸電阻小，因此自身功耗小，可以提高電荷泵的能量轉(zhuǎn)化效 率；且，MEMS開關(guān)不動作的時候(即處于導通狀態(tài)時)基本沒有功耗，這樣可以減小電荷泵 的整體功耗。MEMS開關(guān)的切換頻率可以很高，因此每次充電時快速電容上的電容可以很小，從 而可以利用小的電壓源，減小電荷泵的功耗。以上所述僅為本實用新型的具體實施例，為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本實 用新型的精神，然而本實用新型的保護范圍并不以該具體實施例的具體描述為限定范圍， 任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實用新型精神的范圍內(nèi)，可以對本實用新型的具體實施 例做修改，而不脫離本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種電荷泵，其特征在于，包括第一電壓輸入端、第二電壓輸入端、電壓輸出端、至少一快速電容、儲能電容、以及由控制信號控制的第一組MEMS開關(guān)、第二組MEMS開關(guān)和第三組MEMS開關(guān)，其中，所述快速電容通過所述第一組MEMS開關(guān)與所述第一和第二電壓輸入端連接，并通過所述第二組MEMS開關(guān)與所述第一或第二電壓輸入端連接；所述儲能電容通過所述第三組MEMS開關(guān)與所述快速電容連接，并連接電壓輸出端，所述儲能電容還與所述第二電壓輸入端連接；在所述控制信號控制所述第一組MEMS開關(guān)閉合、第二、三組MEMS開關(guān)斷開時，所述快速電容通過所述第一、第二電壓輸入端充電；在所述控制信號控制所述第一組MEMS開關(guān)斷開、第二、三組MEMS開關(guān)閉合時，所述儲能電容通過所述快速電容和所述第二電壓輸入端充電。
2.如權(quán)利要求1所述的電荷泵，其特征在于，包括一快速電容；第一組MEMS開關(guān)包括第一 MEMS開關(guān)和第二 MEMS開關(guān)，第二組MEMS開關(guān)包括第三MEMS 開關(guān)，第三組MEMS開關(guān)包括第四MEMS開關(guān)；所述快速電容的第一電極板通過第一 MEMS開關(guān)與所述第一電壓輸入端電連接，所 述快速電容的第二電極板通過第二 MEMS開關(guān)與所述第二電壓輸入端電連接、且通過第三 MEMS開關(guān)與所述第一電壓輸入端電連接；所述儲能電容的第一電極板通過第四MEMS開關(guān)與所述快速電容的第一電極板電連 接，所述儲能電容的第二電極板與所述第二電壓輸入端電連接。
3.如權(quán)利要求1所述的電荷泵，其特征在于，包括一快速電容；第一組MEMS開關(guān)包括第一 MEMS開關(guān)和第二 MEMS開關(guān)，第二組MEMS開關(guān)包括第三MEMS 開關(guān)，第三組MEMS開關(guān)包括第四MEMS開關(guān)；所述快速電容的第一電極板通過第一 MEMS開關(guān)與所述第一電壓輸入端電連接，所 述快速電容的第二電極板通過第二 MEMS開關(guān)與所述第二電壓輸入端電連接、且通過第三 MEMS開關(guān)與所述第二電壓輸入端電連接；所述儲能電容的第一電極板通過第四MEMS開關(guān)與所述快速電容的第二電極板電連 接，且與所述電壓輸出端電連接，所述儲能電容的第二電極板與所述第二電壓輸入端電連 接。
4.如權(quán)利要求1所述的電荷泵，其特征在于，所述快速電容為兩個，分別為第一快速電 容和第二快速電容；第一組MEMS開關(guān)包括第一 MEMS開關(guān)、第二 MEMS開關(guān)和第三MEMS開關(guān)； 第二組MEMS開關(guān)包括第四MEMS開關(guān)和第五MEMS開關(guān)；第三組MEMS開關(guān)包括第六MEMS開關(guān)、第七MEMS開關(guān)；所述第一快速電容的第一電極 板通過第一 MEMS開關(guān)與所述第一電壓輸入端電連接，所述快速電容的第二電極板通過第 二 MEMS開關(guān)與所述第二快速電容的第一電極板電連接、且通過第四MEMS開關(guān)與所述第一 電壓輸入端電連接；所述第二快速電容的第二電極板通過所述第三MEMS開關(guān)與所述第二 電壓輸入端電連接、且通過第五MEMS開關(guān)與所述第一電壓輸入端電連接；所述儲能電容的第一電極板通過第六MEMS開關(guān)與所述第一快速電容的第一電極板電 連接、且與所述電壓輸出端電連接，所述儲能電容的第一電極板通過第七MEMS開關(guān)與所述第二快速電容的第一電極板電連接、且與所述電壓輸出端電連接，所述儲能電容的第二電 極板與所述第二電壓輸入端電連接。
5.如權(quán)利要求1 4任一項所述的電荷泵，其特征在于，所述每一MEMS開關(guān)包括第 一電極和第二電極；其中，所述第一電極，包括第一端和第二端；所述第二電極，包括導電體，所述時鐘脈沖信號控制所述第二電極相對于第一電極移 動，使所述第二電極的導電體導通所述第一電極的第一端和第二端。
6.如權(quán)利要求5所述的電荷泵，其特征在于，所述第一電極還包括與所述第一端、第二 端絕緣的第一極板，所述第二電極還包括與所述導電體絕緣的第二極板。
7.如權(quán)利要求6所述的電荷泵，其特征在于，所述第一組MEMS開關(guān)中各個MEMS開關(guān)的 第二電極形成于同一第一極板；所述第二組開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)的第二電極形成于同一第二極板。
8.如權(quán)利要求5所述的電荷泵，其特征在于，所述第一組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān) 層疊設(shè)置；所述第二組、第三組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)層疊設(shè)置。
9.如權(quán)利要求5所述的電荷泵，其特征在于，所述第一組MEMS開關(guān)、第二組MEMS開關(guān) 和第三組MEMS開關(guān)中的各個MEMS開關(guān)層疊設(shè)置。
10.如權(quán)利要求1所述的電荷泵，其特征在于，所述第二電壓輸入端為公共接地端。
專利摘要一種電荷泵，包括第一電壓輸入端、第二電壓輸入端、電壓輸出端、至少一快速電容、儲能電容、由控制信號控制的第一組MEMS開關(guān)、第二組MEMS開關(guān)和第三組MEMS開關(guān)，快速電容通過第一組MEMS開關(guān)與第一和第二電壓輸入端連接，并通過第二組MEMS開關(guān)與第一或第二電壓輸入端連接；儲能電容通過第三組MEMS開關(guān)與快速電容連接，并連接電壓輸出端，儲能電容還與第二電壓輸入端連接；在控制信號控制第一組MEMS開關(guān)閉合、第二、三組MEMS開關(guān)斷開時，快速電容通過第一、第二電壓輸入端充電；在控制信號控制第一組MEMS開關(guān)斷開、第二、三組MEMS開關(guān)閉合時，儲能電容通過快速電容和第二電壓輸入端充電。實現(xiàn)電荷泵的小型化和高度集成化，提高能量轉(zhuǎn)化效率，減小功耗。
文檔編號H02M3/07GK201682416SQ20102015315
公開日2010年12月22日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者唐德明, 張鐳 申請人:江蘇麗恒電子有限公司