CN101102081A - 半导体集成电路 - Google Patents
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Abstract
本发明的半导体集成电路包括：电荷泵电路(1)，其与快速电容器(C1)和输出电容器(C2)连接，在对快速电容器(C1)充电了输入电压后，将快速电容器(C1)所充有的电荷转移到输出电容器(C2)，并将输出电容器(C2)的电压值作为输出电压，能够切换对输出电容器(C2)充电的能力；电路块(3)，其被供给正的电源和接地电位作为电源；和电路块(4)，其被供给正的电源和电荷泵电路的输出电压作为电源。在电荷泵电路(1)启动时抑制电荷泵电路(1)的充电能力。这样，本发明的半导体集成电路抑制电荷泵电路启动时的输出电压的急剧变化，抑制与电荷泵电路独立地动作的电路块的输出的过渡变位。
Description
技术领域
本发明涉及搭载了电荷泵电路的半导体集成电路。
背景技术
近年来，为了在电池驱动的便携设备中基于低耗电化来实现长时间动作，而正进行低电源电压化。另一方面，在半导体集成电路的信号处理电路中，要求输出与以往相同振幅的电压或振幅比以往大的电压。在由于低电源电压化而不能输出足够的信号振幅的电压时，通过用DC-DC转换器进行升压或降压，从而在设备内部产生所希望的DC电压，使用该DC电压输出足够的信号振幅的电压。
在便携设备中，作为DC-DC转换器，广泛使用采用了电荷泵电路的器件。另外，以减少安装面积为目的，将电荷泵电路和处理信号的电路块内置在同一基板上的半导体集成电路得到应用。
在专利文献1中，公开了内置有降压型电荷泵电路的现有的半导体集成电路。如图13所示，现有的半导体集成电路100包括：降压型电荷泵电路11；控制向电荷泵电路11的栅极端子施加的电压的栅极驱动电路2；在供给正的电压VCC和接地电位(以下称作“GND”)作为电源的状态下进行规定的信号处理的电路块3；在供给正的电压VCC和电荷泵电路11的输出电压VSS作为电源的状态下进行规定的信号处理的电路块4；以及通过使电荷泵电路11的输出与GND短路从而使电荷泵电路11的输出为低阻抗的开关5。半导体集成电路100的这些内部电路被集成在同一基板上。
电荷泵电路11与对电荷泵电路11充电时使用的快速(flying)电容器C1的两端连接，并与一端连接于GND的输出电容器C2的另一端连接。电荷泵电路11通过从栅极驱动电路2将成为时钟信号的驱动电压φ1、φ2、φ3、φ4输入到栅极端子来进行动作，输出负电压的输出电压VSS。
现有的半导体集成电路100在以降低消耗电流等为目的使电路块4停止而仅使电路块3动作时，使电路块4的动作成为省电状态，并且使电荷泵电路11停止。另外，在使电路块4动作时，启动电荷泵电路11。现有的半导体集成电路100为了在停止电荷泵电路11的动作时不产生闭锁，而设置了用于使电荷泵电路11的输出与GND间短路的开关5。图14表示切换电荷泵电路11的接通/断开时的电荷泵电路11的输出电压VSS和电路块3的输出电压Vout的波形。图14中，在时刻T1电荷泵电路11开始动作，在时刻T2电荷泵电路11停止动作。
在时刻T1，首先将开关5从接通切换到断开。在施加了输入电压VCC的状态下开始从栅极驱动电路2输入规定的时钟信号φ1、φ2、φ3、φ4，由此电荷泵电路11开始动作。电荷泵电路开始动作后，电荷泵电路11的输出电压VSS急剧下降，达到电压值(-VCC)。该输出电压VSS由于成为半导体集成电路100的基板电位，所以受到输出电压VSS急剧下降的影响，电路块3的输出电压Vout产生过渡的负的峰值电压Vn。
在时刻T2，若栅极驱动电路2停止将时钟信号φ1～Φ4输入到电荷泵电路11的栅极端子，则电荷泵电路11停止充放电的反复动作。电荷泵电路11的输出电压VSS上升到0V，受到其影响，电路块3的输出电压Vout产生过渡的正的峰值电压Vp。
专利文献1：特开2005-79828号公报
在现有的半导体集成电路中，在电路块3的动作中，若电荷泵电路11的输出电压VSS急剧变化，则半导体集成电路100的基板的电位也急剧变化。半导体集成电路100的基板是P型基板，在电路块3具有NPN晶体管的情况下，通过在半导体集成电路100的P型基板和NPN晶体管的集电极扩散层之间形成的寄生电容，电荷泵电路11的输出电压VSS的电位变化波及到NPN晶体管，电压VSS的电位变化叠加到电路块3的信号等上。例如，当电路块3是输出音频信号的电路的情况下，重叠了电压VSS的电位变化的信号通过放大电路等，通过图14的时刻T1和T2所示的输出电压Vout而产生过渡音(transient sound)等的不良情况。
尤其是，以需要电路块4作为负电源的高能力，提高电荷泵电路11供给的负电源的电流供给能力为目的，而增大电荷泵电路11内的晶体管的尺寸，或者为了抑制便携设备的安装面积而使用10μF以下的输出电容器C2的情况下，电荷泵电路11的输出电压VSS的充电坡度变陡，电路块3的过渡音等的不良情况更加显著。
虽然还取决于晶体管面积或放大器的增益，但例如一般的便携设备使用的包括音频信号输出电路的半导体集成电路的情况，电压VSS的充电坡度比3[V/ms]缓的情况，过渡音的变位变小，在听觉上大多不会有问题。但是，将适合便携设备的安装面积小的10μF以下的片型电容器用作电荷泵电路11的输出电容器C2的情况下，在现有的结构中难以实现比3[V/ms]缓的充电坡度。
发明内容
本发明为解决现有的问题而实现，其目的在于提供一种半导体集成电路，该半导体集成电路抑制电荷泵电路动作开始以及停止时的输出电压的急剧变化，抑制与电荷泵电路独立地动作的电路块的输出的过渡变位。
本发明的半导体集成电路包括：电荷泵电路，其与第一电容器和第二电容器连接，在对第一电容器充电了输入电压后，将第一电容器所充有的电荷转移到第二电容器，并将第二电容器的电压值作为输出电压，能够切换对第一或第二电容器进行充电的能力；第一电路块，其被供给正的电源和接地电位作为电源；和第二电路块，其被供给正的电源和电荷泵电路的输出电压作为电源。
通过在电荷泵电路从停止状态向动作状态转换时抑制电荷泵电路的充电能力，使电荷泵电路的输出电压的变位坡度变缓，从而减轻处于动作状态的第一电路块因电荷泵电路的输出电压的变位而受到的影响。由此，即使在同一半导体集成电路基板上集成了将正的电源和接地电位作为电源供给源的第一电路块、和将正的电源和电荷泵电路的输出电压作为电源供给源的第二电路块的情况下，第一电路块也能在不受电荷泵电路的启动/停止带来的影响的情况下进行动作。由此，能在同一半导体集成电路基板上集成第一电路块和第二电路块，能实现大幅降低了安装面积的半导体集成电路。
上述电荷泵电路包括：第一开关电路，其用于将第一电容器的一端与输入电压短路；第二开关电路，其用于将第一电容器的一端与接地电位短路；第三开关电路，其用于将第一电容器的另一端与接地电位短路；第四开关电路，其用于将第一电容器的另一端与第二电容器短路；和切换电路，其在第二电容器的充电开始时，增大第一～第四开关电路中的至少一个开关电路的电阻值。
上述电荷泵电路包括：第一开关晶体管，其用于将第一电容器的一端与输入电压短路；第二开关晶体管，其用于将第一电容器的一端与接地电位短路；第三开关晶体管，其用于将第一电容器的另一端与接地电位短路；和第四开关晶体管，其用于将第一电容器的另一端与第二电容器短路；半导体集成电路还包括栅极驱动电路，该栅极驱动电路输出驱动电压，来切换第一～第四开关晶体管的导通/截止，栅极驱动电路具有切换电路，该切换电路按照在第二电容器的充电开始时将电荷泵电路的第一～第四开关晶体管中的至少一个开关晶体管的导通占空比减小的方式，来切换驱动电压。通过栅极驱动电路改变时钟波形的占空比而输出驱动电压，从而抑制对与电荷泵电路的输出连接的电容器的充电电荷量，能使电荷泵电路的输出电压的变位的坡度变缓。
上述电荷泵电路包括：第一开关晶体管，其用于将第一电容器的一端与输入电压短路；第二开关晶体管，其用于将第一电容器的一端与接地电位短路；第三开关晶体管，其用于将第一电容器的另一端与接地电位短路；第四开关晶体管，其用于将第一电容器的另一端与第二电容器短路；第五晶体管，其漏极和栅极与第一～第四开关晶体管的至少一个栅极连接，源极与第一～第四开关晶体管的至少一个源极连接；电流源，其向第五晶体管的漏极供给电流；和切换电路，其切换电流源的电流流入第五晶体管的漏极的期间。电荷泵电路的开关晶体管的任意一个以上的开关晶体管为电流反射镜结构，当电荷泵电路从停止状态向动作状态转换时，通过切换后的定电流限制从电荷泵电路向输出电容器的充放电量，从而能使电荷泵电路的输出电压的变位坡度变缓。
第二电容器是在电荷泵电路的输出与接地电位之间连接的10μF以下的电容器，此时，电荷泵电路可以在第二电容器的充电坡度比3V/ms缓的状态下开始第二电容器的充电。由此，能抑制第一电路块的输出电压的电位变位。
上述半导体集成电路还可具备以低阻抗连接电荷泵电路的输出与接地电位之间的开关。该开关在电荷泵电路从动作状态向停止状态转换时并不立即接通，通过流入电荷泵电路的输出端子的空载电流等而逐渐使输出电容器放电，在电荷泵电路的输出端子的电位十分接近GND电平之后使开关接通，从而可以使电荷泵电路的输出电压的坡度变缓。由此，即使在电荷泵电路从动作状态向停止状态转换时，也能抑制第一电路块的电位变位。
第一电路块可以输出音频信号。另外，第二电路块可以输出视频信号。
(发明效果)
根据本发明，能抑制电荷泵电路的动作开始以及停止时的输出电压的急剧变化，能实现与电荷泵电路独立地动作的电路块的输出的过渡变位。由此，可防止电荷泵电路的输出电压的变化对处于动作状态的电路块造成的影响、或因电荷泵电路的状态转换时产生过渡音。由此，能在同一半导体集成电路基板上集成将电荷泵电路的输出电压用电源供给端子的电路块、和与电荷泵电路独立地动作的电路块，能大幅削减安装面积。另外，即使在将适于便携设备的10μF以下的片型电容器用作电荷泵电路的输出电容器的情况下，也能实现比3[V/ms]缓的充电坡度。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式～第三实施方式的半导体集成电路的框图。
图2是表示第一实施方式的栅极驱动电路的内部结构的电路图。
图3是第一实施方式的栅极驱动电路的动作波形图。
图4是表示第一实施方式的电荷泵电路的内部结构的电路图。
图5是本发明的半导体集成电路中包含电路块中使用的NPN晶体管的剖面图。
图6是表示第一实施方式的电荷泵电路从停止状态移至动作状态时的电荷泵电路的输出电压VSS、在同一基板上的电源和GND间动作的电路块的输出电压Vout的过渡特性的波形图。
图7是表示第一实施方式的电荷泵电路的内部结构的其他例子的电路图。
图8是表示第二实施方式的栅极驱动电路的内部结构的电路图。
图9是表示第二实施方式的栅极驱动电路的动作波形图。
图10是表示第三实施方式的电荷泵电路的内部结构的电路图。
图11是表示第三实施方式的电荷泵电路从停止状态移至动作状态时的电荷泵电路的输出电压VSS、与在同一基板上的电源和GND间动作的电路块的输出电压Vout的过渡特性的波形图。
图12是表示第一实施方式～第三实施方式的电荷泵电路启动或停止时的电荷泵电路的输出电压VSS、与在同一基板上的电源和GND间动作的电路块的输出电压Vout的过渡特性的波形图。
图13是表示以往的半导体集成电路的结构的框图。
图14是表示以往的电荷泵电路从停止状态移至动作状态时的电荷泵电路的输出电压VSS、与在同一基板上的电源和GND间动作的电路块的输出电压Vout的过渡特性的波形图。
图中：1、1a-电荷泵电路；2、2a-栅极驱动电路；3-电路块；4-电路块；5-开关；6-开关；10-半导体集成电路；20-振荡器；21～28-反相器；30-NAND电路；31-NOR电路；32-开关；40-电流源；41、42-开关；51-P型基板；52-P型扩散层；53-基极扩散层；54-发射极扩散层；55-集电极扩散层；56-寄生电容器；C1-快速电容器；C2-输出电容器；M1、M2、M3、M4、M5-开关晶体管；C11、C12-电容器；M11、M12-晶体管；M20-N型MOS晶体管；R11、R12、R13-电阻；11-现有的电荷泵电路；100-现有的半导体集成电路。
具体实施方式
下面，参照附图对用于实施本发明的最佳实施方式进行说明。
《第一实施方式》
(半导体集成电路的结构)
图1表示本发明的第一实施方式的半导体集成电路。本实施方式的半导体集成电路10包括：降压型电荷泵电路1；控制向电荷泵电路1的栅极端子施加的电压的栅极驱动电路2；在将正的电压VCC和接地电位(以下称作“GND”)作为电源供给源，进行规定的信号处理的电路块3；将正的电压VCC和电荷泵电路1的输出电压VSS作为电源供给源进行规定的信号处理的电路块4；以及通过使电荷泵电路1的输出与GND短路从而使电荷泵电路1的输出为低阻抗的开关5。设置于半导体集成电路10的上述内部电路被集成在同一基板上。
电荷泵电路1与对电荷泵电路11充电时使用的快速电容器C1的两端连接，并与一端连接于GND的输出电容器C2的另一端连接。在本实施方式中，输出电容器C2是适于便携设备的10μF以下的片型电容器。
在本实施方式中，电路块3是输出音频信号的电路。电路块4构成能使信号输出在正负间切换并主要输出视频信号的视频输出电路等的无输出电容器的输出电路。
(栅极驱动电路的结构)
图2表示栅极驱动电路2的结构。栅极驱动电路2包括：产生矩形波电压V1的振荡器20；与振荡器20连接的电阻13和电容器C11所构成的一次低通滤波器(以下称作“一次LPF”)；输入一次LPF的输出电压V2的反相电路21；与反相电路21连接的反相电路22；输入振荡器20的输出电压V1和反相电路22的输出电压V3的NAND电路30以及NOR电路31；与NAND电路30连接的反相电路23；由与反相电路23连接的晶体管M12和电阻R12构成的电平移动电路；与NOR电路31连接的反相电路24；由与反相电路24连接的晶体管M11和电阻R11构成的电平移动电路；以及与这些电平移动电路连接的反相电路25～28。
栅极驱动电路2输出连接于晶体管M11和电阻R11的连接点的反相电路26的输出作为驱动电压φ1。另外，将经电平移动电路27连接于晶体管M11和电阻R11的连接点的电平移动电路28的输出作为驱动电压φ2而进行输出。进一步，栅极驱动电路2输出连接于晶体管M12和电阻R12的连接点的反相电路25的输出作为驱动电压φ3以及驱动电压φ4。
图3表示振荡器20的输出电压V1、一次LPF的输出电压V2、反相电路22的输出电压V3、以及栅极驱动电路2输出的驱动电压φ1～φ4的波形。如图3所示，栅极驱动电路2按照驱动电压φ3、φ4不与驱动电压φ1的低电平(以下记做“L”)和驱动电压φ2的高电平(以下记做“H”)同时成为H的方式设置时间差(以下称作“死时间(dead time)”)td1、td2。
(电荷泵电路的结构)
图4表示本实施方式的电荷泵电路1的结构。本实施方式的电荷泵电路1包括：用于使快速电容器C1的一端与输入电压VCC短路的开关晶体管M1；用于使快速电容器C1的一端与GND短路的开关晶体管M3；用于使快速电容器C1的另一端与GND短路的开关晶体管M2；以及用于使快速电容器C1的另一端与输出电容器C2短路的开关晶体管M4。
本实施方式的电荷泵电路1进一步包括：栅极与驱动电压φ4连接，漏极和源极以相同电位连接于开关晶体管M4的漏极和源极的开关晶体管M5；以及切换是将开关晶体管M4的栅极与驱动电压φ4连接，还是将其与开关晶体管M4的源极连接的开关6。开关晶体管M5的导通电阻与开关晶体管M4相比非常高。开关晶体管M4和开关晶体管M5构成一个开关电路，在输出电容器C2充电时能通过作为切换电路的开关6切换开关电路的电阻值。
通过从栅极驱动电路2将成为时钟信号的驱动电压φ1、φ2、φ3、φ4输入到电荷泵电路1的栅极端子，由此电荷泵电路1的开关晶体管M1～M5动作。在驱动电压φ1为L、φ2为H、φ3和φ4为L时，开关晶体管M1以及M2均导通，开关晶体管M3、M4以及M5均截止，在正的输入电压VCC和GND之间对快速电容器C1进行充电。在驱动电压φ1为H、φ2为L、φ3和φ4为H时，开关晶体管M1以及M2均截止，开关晶体管M3、M4以及M5均导通，充入快速电容器C1中的电荷转移到输出电容器C2。
在本实施方式中，当电荷泵电路1从动作停止状态移至动作状态时，将开关6与开关晶体管M4的源极连接。即，使开关晶体管M4的栅极-源极间电压为0，使开关晶体管M4截止。在该状态下，通过驱动电压φ4使开关晶体管M5导通，通过导通电阻高的开关晶体管M5开始充电。经过规定时间后，通过将开关6与驱动电压φ4连接，使开关晶体管M4导通，通过导通电阻低的开关晶体管M4继续充电。
通过进行所述一系列动作，从而电荷泵电路1输出负电压的输出电压VSS。电荷泵电路1将输入电压VCC输入时的输出电压VSS的理想值为-VCC。
(在电路块中使用的NPN晶体管的结构例)
图5表示在电路块3和电路块4中作为代表而使用的NPN晶体管的纵结构图。在图5中，P型基板51是图1的半导体集成电路10的基板。包含于电路块3以及4中的NPN晶体管具有基极扩散层53、发射极扩散层54以及集电极扩散层55，这些扩散层分别连接于基极端子B、发射极端子E以及集电极端子C。包含于电路块3以及4中的各NPN晶体管通过用于将安装于半导体集成电路10的元件彼此分离的P型扩散层52而被分离。另外，在P型基板51和集电极扩散层55之间存在寄生电容器(N-epi)56。
(半导体集成电路的动作)
对如上所述构成的本实施方式的半导体集成电路10的动作进行说明。从同时使电路块3和电路块4动作的状态，以降低消耗电流为目的而使电路块4和电荷泵电路1停止的情况下，使电路块4的动作成为省电状态，栅极驱动电路2停止向电荷泵电路1的栅极端子供给驱动电压φ1～φ4。电荷泵电路停止充放电的反复动作。在电荷泵电路1停止动作后，电荷泵电路1的输出电压VSS变为高阻抗，半导体集成电路10的基板电位即电压VSS高于GND从而产生闭锁，为了防止该闭锁产生，将用于使GND和输出电压VSS短路的开关5从断开切换至接通。
从仅使电路块3动作的状态，再次使电荷泵电路1和电路块4同时动作的情况下，将开关5从开切换至关。栅极驱动电路2将驱动电压φ1、φ2、φ3、φ4供给到电荷泵电路1。电荷泵电路1开始动作。在本实施方式中，在从电荷泵电路1的停止状态进入到动作状态时，通过将图4所示的开关6与开关晶体管4的源极连接而使开关晶体管M4截止，通过导通电阻高的开关晶体管M5开始充电。
用图6的实线表示此时的电荷泵电路1的输出电压VSS和电路块3的输出电压Vout的过渡特性。在图6中，在不使用开关晶体管M5而从动作开始时使用开关晶体管M4的情况下，即作为例子用虚线表示现有的电荷泵电路11的输出电压VSS和电路块3的输出电压Vout的过渡特性。时刻T1表示电荷泵电路11开始动作的时刻。
如图6的实线所示，电荷泵电路1的输出电压VSS的过渡响应与现有的用虚线表示的响应相比，电荷泵电路1启动时的充电坡度较缓。电荷泵电路1的输出电压VSS的电压变化通过在半导体集成电路10的P型基板51和电路块3的NPN晶体管的集电极扩散层55之间形成的寄生电容器56，而传播到NPN晶体管，并叠加到电路块3的信号等。但是，在本实施方式中，由于输出电压VSS的充电坡度较缓，所以如图6所示，将电压VCC和GND作为电源供给源的电路块3的输出电压Vout成为小的负的峰值电压值Vn，与由现有的虚线所示的电压值比较，抑制电位变位。由此，能防止电路块3产生过渡音等的不良情况。
电荷泵电路1的开关6在经过规定时间后，例如在输出电压VSS达到(-VCC)后与驱动电压φ4连接，提升电荷泵电路1的充电能力，使将电荷泵电路1的输出电压VSS和电压VCC作为电源供给源的电路块4的动作开始。
如上所述，根据本实施方式，从正的电压VCC和电荷泵电路1的输出电压VSS供给电源的电路块4、和从正的电源VCC和GND供给电源的电路块3被集成在同一芯片上，在这样的半导体集成电路10中，以降低耗电等为目的，通过用导通电阻高的开关晶体管M5开始充电，而将从仅使电路块3动作的状态使电路块3和电路块4同时动作的情况下进行的电荷泵电路1启动时的输出电压VSS的变动坡度变缓，从而不会对动作中的电路块3造成影响。
根据本实施方式，由于能防止电荷泵电路1状态转移时的电路块3的过渡音的产生等，所以能将通过电荷泵电路1的输出电压驱动的电路块4、和与电荷泵电路1独立地动作的电路块3集成在同一半导体基板上，能大幅降低安装面积。另外，即使将适于便携设备的10μF以下的片型电容器用于电荷泵电路1的输出电容器C2，也能实现比3[V/ms]更缓的充电坡度。
另外，本实施方式的电荷泵电路1中，并联设置开关晶体管M5和开关晶体管M4，通过开关晶体管M5和开关晶体管M4构成一个开关电路，当并不限定于此，也可以通过将开关晶体管M5与开关晶体管M1～M4的至少一个并联连接，由此来抑制电荷泵电路1的输出电压VSS的电位变位。
另外，也可以具备开关晶体管M4、漏极以及源极公共连接的多个晶体管、和将各晶体管的栅极的电位切换到驱动电压φ4和GND的多个开关，通过使充电能力逐渐增大，从而具有缩短电压变成(-VCC)为止所需的充电时间的功能。
另外，如图7所示，电荷泵电路1也可以是不设置开关晶体管M5和开关6的结构。此时，通过比通常进一步抑制开关晶体管M4的栅极的电压φ4的H电平，从而使电荷泵电路1启动时的输出电压VSS的过渡响应变缓，抑制电路块3的输出电压Vout的电位变位。
《第二实施方式》
图8表示本发明的半导体集成电路中包含的栅极驱动电路的其他结构例。本实施方式的栅极驱动电路2a采用的结构是：将电容器C12和开关32追加到第一实施方式的图2所示的结构中。电容器C12和开关32构成切换电路，其切换驱动电压φ3和φ4，使得电荷泵电路1的开关晶体管M3和M4的导通占空比变小。在本实施方式的半导体集成电路中，除栅极驱动电路2a以外的结构与第一实施方式的图1相同，电荷泵电路1的内部电路是图7所示的结构。
在栅极驱动电路2a中，电容器C12的一端与电容器C11的一端连接，电容器C12的另一端与开关32的一端连接，开关32的另一端与GND连接。在本实施方式中，一次LPF通过电阻R13、电容器C11以及电容器C12构成。
本实施方式的栅极驱动电路2a在从图7所示的电荷泵电路1的停止状态变换为动作状态时，使开关32短路，降低由电阻R13、电容器C11以及电容器C12构成的一次LPF的截止频率。图9表示该状态下的栅极驱动电路2a的振荡器20的输出电压V1、一次LPF的输出电压V2、反相电路22的输出电压V3以及栅极驱动电路2的驱动电压φ1～φ4的波形。
如图9所示，一次LPF的输出电压V2的弧度(rounding)比第一实施方式图3的大，死时间td1、td2的时间长。即，驱动电压φ3、φ4的导通占空比下降。使驱动电压φ3、φ4的导通占空比下降，将驱动电压φ1～φ4输入到电荷泵电路1的情况下的电荷泵电路1启动时的输出电压VSS的充电坡度如图6所示变缓。这样，通过使死时间td1、td2变长，使电荷泵电路1的开关晶体管M3和M4的导通占空比下降，从而能使电荷泵电路1启动时的输出电压VSS的充电坡度变缓，能抑制将电压VCC和GND作为电源而供给的电路块3的输出电压Vout的电位变位。
另外，在电荷泵电路1从停止状态移至动作状态后，使将电荷泵电路1的输出电压VSS和电压VCC作为电源而供给的电路4的动作开始时，为了提高充电能力，使开关32断开，提高驱动电压φ3、φ4的导通占空比，提高电荷泵电路1的充电效率。
另外，在本实施方式中，虽然减小了电荷泵电路1的开关晶体管M3和M4的导通占空比，但并非限定于此，也可以是栅极驱动电路2a设置切换电路，来输出驱动电压φ1～φ4，该切换电路包括使开关晶体管M1～M4的至少一个开关晶体管的导通占空比减小的电容器12和开关32。
另外，在本实施方式中，虽然将一组电容器C12和开关32，与电容器C11并联连接，但也可以将多个电容器和多个开关，与电容器C11并联连接，通过分为多个阶段来改变导通占空比，从而具有缩短电压达到-VCC为止所需的充电时间的功能。
另外，在数据驱动电路2a中，即使不设置电容器C12和开关32，不改变电容器11和电阻R13的值，而提高振荡器20的振荡频率由此使导通占空比下降，也能得到与本实施方式同样的效果。
另外，本实施方式的半导体集成电路也可以取代图7所示的电荷泵电路1而具有图4所示的电荷泵电路1。
《第三实施方式》
图10表示本发明的半导体集成电路中包含的电荷泵电路的其他构成例。在本实施方式的半导体集成电路中，除图10所示的电荷泵电路1a以外的结构与第一实施方式的图1相同。
本实施方式的电荷泵电路1a除图7所示的结构以外，还具有：电流源40；一端与电流源40连接，另一端与电荷泵电路1a的输出端子连接的N型MOS晶体管M20；与N型MOS晶体管M20并联连接并连接于电流源40和电荷泵电路1a的输出端子之间的开关41；以及开关42，其切换是将开关晶体管M4的栅极与从栅极驱动电路2输出的驱动电压φ4连接，还是将其与N型MOS晶体管M20的栅极连接。
在电荷泵电路1a从停止状态向动作状态转换时，电荷泵电路1a将开关42与N型MOS晶体管M20的栅极连接，以与驱动电压φ4反相的信号控制开关41的接通/断开。在本实施方式的电荷泵电路1a中，根据电流源40的电流量φ4’、开关41的断开时间、以及开关晶体管M4和N型MOS晶体管M20的栅极宽W/栅极长L之比，确定向输出电容器C2的充电量。
用图11的实线表示开关42与N型MOS晶体管M20的栅极连接的状态下开始动作的电荷泵电路1a的输出电压VSS的过渡响应、和电路块3的输出电压Vout的过渡响应。另外，作为例子用虚线表示在开关42与驱动电压φ4连接的状态下开始动作时的电荷泵电路1a的输出电压VSS的过渡响应、和电路块3的输出电压Vout的过渡响应。
如图11的实线所示，在电荷泵电路1a从停止状态向动作状态变换时T1，将开关42与N型MOS晶体管M20的栅极连接后，利用根据电流源40的电流量、开关41的断开时间、以及开关晶体管M4和N型MOS晶体管M20的栅极宽W/栅极长L之比而决定的小的充电量，开始对输出电容器C2充电，所以电荷泵电路1a启动时的输出电压VSS的充电坡度变缓。由此，能够抑制将图1的电压VCC和GND作为电源而供给的电路块3的输出电压Vout的电位变位。
另外，在电荷泵电路1从停止状态变换为动作状态后，在将电荷泵电路1 a的输出电压VSS和电压VCC作为电源而供给的电路块4的动作开始时，为了提高充电能力，而将开关42与驱动电压φ4侧连接。
这样，根据本实施方式的电荷泵电路1a的结构，将开关晶体管M4用作电流反射镜的二次侧Tr，并将充电时的电流限制为固定值，从而能抑制电荷泵电路从停止状态向动作状态转换时T1的电荷泵电路1a的输出电压VSS的电位变位。由此，能抑制将电压VCC和GND作为电源而供给的电路块3的输出电压Vout的电位变位。
另外，在电荷泵电路1从停止状态转换为动作状态后，开始电路块4的动作时，也可以取代将开关42连接于驱动电压φ4一侧，而增大电流源40的电流量。
另外，上述第一实施方式～第三实施方式的半导体集成电路还可以具有延迟电路，其从电荷泵电路1或1a自动作状态切换到停止状态时具有延迟时间地使图1的开关5接通。例如，通过流入电荷泵电路1或1a的输出端子的空载(idling)电流等逐渐使输出电容器C2放电，使电荷泵电路1或1a的输出电压VSS的电位充分接近GND电平后使开关5接通。图1 2表示此时的电荷泵电路1或1a的输出电压VSS和电路块3的输出电压Vout的波形。如图12所示，电荷泵电路1或1a从动作状态向停止状态切换时T2的电荷泵电路1或1a的输出电压VSS和电位变位，与图14所示的以往的坡度相比变缓。图12的电路块3的输出电压Vout的正的峰值电压Vp与图14的峰值电压Vp相比进一步被抑制。这样，通过从电荷泵电路1或1a自动作状态切换到停止状态时具有延迟时间地使图1的开关5接通，从而能抑制电荷泵电路1或1a从动作状态向停止状态切换时T2的输出电压VSS和电路块3的输出电压Vout的电位变位。
另外，在上述第一实施方式～第三实施方式的半导体集成电路中，虽然电荷泵电路1或1a是降压型，但即使是升压型的电荷泵电路，通过抑制启动时的输出电压的电位变位，也能抑制与电荷泵电路独立地动作的电路块的输出电压的电位变位。
(工业上的可利用性)
本发明的半导体集成电路具有能抑制电荷泵电路动作开始时以及动作停止时的输出电压的急剧变化的效果，可以用于将由电荷泵电路的输出电压驱动的电路块和不需要电荷泵电路的输出电压的电路块集成于同一基板上的便携设备等。
Claims (8)
1.一种半导体集成电路，其中包括：
电荷泵电路，其与第一电容器和第二电容器连接，在对所述第一电容器充入了输入电压后，将所述第一电容器所充有的电荷转移到所述第二电容器，并将所述第二电容器的电压值作为输出电压，能够切换对所述第一或第二电容器进行充电的能力；
第一电路块，其被供给正的电源和接地电位作为电源；和
第二电路块，其被供给正的电源和所述电荷泵电路的输出电压作为电源。
2.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述电荷泵电路包括：
第一开关电路，其用于将所述第一电容器的一端与所述输入电压短路；
第二开关电路，其用于将所述第一电容器的一端与接地电位短路；
第三开关电路，其用于将所述第一电容器的另一端与接地电位短路；
第四开关电路，其用于将所述第一电容器的另一端与所述第二电容器短路；和
切换电路，其在所述第二电容器的充电开始时，增大所述第一～第四开关电路中的至少一个开关电路的电阻值。
3.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述电荷泵电路包括：第一开关晶体管，其用于将所述第一电容器的一端与所述输入电压短路；第二开关晶体管，其用于将所述第一电容器的一端与接地电位短路；第三开关晶体管，其用于将所述第一电容器的另一端与接地电位短路；和第四开关晶体管，其用于将所述第一电容器的另一端与所述第二电容器短路，
所述半导体集成电路还包括栅极驱动电路，该栅极驱动电路输出驱动电压，来切换所述第一～第四开关晶体管的导通/截止，
所述栅极驱动电路具有切换电路，该切换电路按照在所述第二电容器的充电开始时将所述电荷泵电路的第一～第四开关晶体管中的至少一个开关晶体管的导通占空比减小的方式，来切换所述驱动电压。
4.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述电荷泵电路包括：
第一开关晶体管，其用于将所述第一电容器的一端与所述输入电压短路；
第二开关晶体管，其用于将所述第一电容器的一端与接地电位短路；
第三开关晶体管，其用于将所述第一电容器的另一端与接地电位短路；
第四开关晶体管，其用于将所述第一电容器的另一端与所述第二电容器短路；
第五晶体管，其漏极和栅极与所述第一～第四开关晶体管中的任一个的栅极连接，源极与所述第一～第四开关晶体管中的任一个的源极连接；
电流源，其向所述第五晶体管的漏极供给电流；和
切换电路，其切换所述电流源的电流流入所述第五晶体管的漏极的期间。
5.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述第二电容器是在所述电荷泵电路的输出与接地电位之间连接的10μF以下的电容器，
所述电荷泵电路在所述第二电容器的充电坡度比3V/ms缓的状态下开始所述第二电容器的充电。
6.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
还具备以低阻抗连接所述电荷泵电路的输出与接地电位之间的开关。
7.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述第一电路块输出音频信号。
8.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述第二电路块输出视频信号。
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