CN102751865B - 电荷泵型的升压系统以及半导体芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电荷泵型的升压系统以及半导体芯片，其在将调节器的输出电压不仅向电荷泵电路、还向其它电路供给的情况下能不使其它电路的工作不稳定并且电荷泵电路能进行泵工作。具备：输出恒定电压的调节器和对调节器的输出端子的电压进行升压的电荷泵电路，调节器的输出级从调节器的起动到经过第一规定时间为止比第一规定时间经过后使内部电阻变高，限制从电源电压的施加端子流向第一电容器的电流，电荷泵电路作为升压工作执行将调节器的输出端子的电压经由第一开关单元施加到第二电容器来使第二电容器蓄电的第一步骤，和将第一电容器的两端电压和第二电容器的两端电压的电压之和经由第二开关单元施加到第三电容器来使第三电容器蓄电的第二步骤，第一开关单元在从升压工作开始起到经过第二规定时间为止与第二规定时间经过后相比使导通电阻变高，限制从输出端子流向第二电容器的电流。
Description
技术领域
本发明涉及电荷泵（chargepump）型的升压系统以及半导体芯片。
背景技术
在液晶显示装置中，为了驱动液晶面板而需要比电源电压高的电压，在构成液晶面板的驱动电路的半导体集成电路内具备对电源电压进行升压的电荷泵型的升压系统。
图1示出了现有的电荷泵型的升压系统的结构。该现有的升压系统具备调节器（regulator）11和电荷泵电路12。调节器11为了生成并输出恒定电压而具备运算放大器15以及电阻Rl、R2。运算放大器15以电源电压VDD进行工作，向运算放大器15的非反相输入端子施加电压源14的基准电压Vref。在运算放大器15的输出端子和基准电位（接地）端子之间串联连接有电阻Rl、R2。电阻Rl、R2构成分压电路，将电阻Rl、R2的连接点的电压作为分压电压。将分压电压供给到运算放大器15的反相输入端子。电荷泵电路12具备开关元件SW1～SW4和外部连接的电容器（电容）C1～C3。此外，电荷泵电路12具有连接端子A1～A4，连接端子A1与运算放大器15的输出端子连接。开关元件SWl连接在连接端子A1和连接端子A3之间，开关元件SW2连接在连接端子A1和连接端子A4之间，开关元件SW3连接在连接端子A2和连接端子A3之间，开关元件SW4连接在连接端子A4和基准电位端子之间。电容器C1连接在连接端子A1和基准电位端子之间，电容器C2连接在连接端子A2和基准电位端子之间，电容器C3连接在连接端子A3和A4之间。
在这样的现有的升压系统中，在调节器11中运算放大器15的输出电压VL1被电阻Rl、R2分压，将该分压电压供给到运算放大器15的反相输入端子。由于运算放大器15以分压电压与被施加到非反相输入端子的基准电压Vref相等的方式进行工作，所以输出电压VL1稳定。由于将输出电压VL1施加到电荷泵电路12的电容器C1，所以在电容器C1对电荷进行蓄电。由此，能够进一步谋求输出电压VL1的稳定化。
在电荷泵电路12中，如图2所示那样，开关元件SW1～SW4导通截止。即，在开关元件SWl、SW4导通的第一步骤期间，开关元件SW2、SW3截止。另一方面，在开关元件SWl、SW4截止的第二步骤期间，开关元件SW2、SW3导通。在第一步骤以及第二步骤中向电容器C1施加运算放大器15的输出电压VL1。在第一步骤中，由于当开关元件SWl、SW4导通时，将输出电压VL1施加到电容器C3，泵电流流过，在电容器C3对电荷进行蓄电，所以电容器C3的两端间电压为VL1。在第二步骤中，当开关元件SWl、SW4截止而代替地是开关元件SW2、SW3导通时，向电容器C2施加电容器C3和电容器C1的电压之和，电容器C3的电荷流入电容器C2。通过重复该第一步骤和第二步骤，从而电容器C2即连接端子A2的电压VL2为电压VL1的2倍。
另一方面，在专利文献1中公开了如下技术：为了防止在设置于电荷泵的后级的调节器的起动时由电荷泵进行升压后的电压由于平滑电容器而降低，而在调节器内并联设置开关并且从导通电阻高的开关起依次导通。
专利文献
专利文献1：日本特开2005-44203号公报。
可是，在上述的现有的升压系统中，由于运算放大器15的输出端子经由连接端子A1与电容器C1连接，所以在对运算放大器15施加电源电压VDD稍后，为了使电容器C1蓄电而从运算放大器15向电容器C1流入冲击电流。此外，在开关元件SWl、SW4导通的第一步骤开始稍后，为了使电容器C3蓄电而从运算放大器15经由开关元件SWl向电容器C3流入冲击电流。当流过这样的冲击电流时，由冲击电流引起的电源电压VDD的降低特别是在电池等的容量小的电源中发生。存在电源电压VDD的降低引起共用电源的装置内的驱动电路等的其它电路的错误工作的可能性。
在此，本申请的发明者研究了如下技术：为了抑制在调节器11起动稍后由电荷泵引起的电源电压的降低，而在调节器11内并联设置多个晶体管并且从导通电阻高的晶体管起依次进行工作。
可是，在该情况下，需要在电荷泵电路中流过第一步骤中如图1所示那样的使电容器C3蓄电的电流，因此为了抑制由该第一步骤的工作引起的电源电压的降低，需要在每次使电容器C3蓄电时对调节器的2个晶体管的工作定时进行控制，但在该情况下，每次调节器的驱动能力会降低。因此明确了在利用调节器的输出电压的其它电路存在的情况下，产生使该其它电路的工作不稳定的新的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种升压系统以及半导体芯片，在将调节器的输出电压不仅向电荷泵电路供给而且还向其它电路供给的情况下不会使其它电路的工作不稳定并且电荷泵电路能进行泵工作。
本发明的电荷泵型的升压系统，具备：输出恒定电压的调节器和对所述调节器的输出端子的电压进行升压的电荷泵电路，其特征在于，所述调节器具备：差动放大部，将基于所述输出端子的电压的反馈电压和基准电压作为差动输入；以及输出级，具有一端连接于电源电压的施加端子、另一端连接于所述输出端子并根据所述差动放大部的输出信号而被控制的PN结元件，所述电荷泵电路具备：被施加来自所述输出端子的电压来进行蓄电的第一电容器、第二电容器、第三电容器、第一开关单元、以及第二开关单元，作为升压工作，依次执行如下第一步骤和第二步骤，在所述第一步骤中，所述第一开关单元变为导通，所述第二开关单元变为截止，将所述输出端子的电压经由所述第一开关单元施加到第二电容器来使所述第二电容器蓄电，在所述第二步骤中，所述第一开关单元变为截止，所述第二开关单元变为导通，将所述第一电容器的两端电压和所述第二电容器的两端电压的电压之和经由所述第二开关单元施加到第三电容器来使所述第三电容器蓄电，所述PN结元件在从所述调节器的起动时起到经过第一规定时间为止与所述第一规定时间经过后相比使内部电阻变高，限制从所述电源电压的施加端子流向所述第一电容器的电流，所述第一开关单元在从所述升压工作开始起到经过第二规定时间为止与所述第二规定时间经过后相比使导通电阻变高，限制从所述输出端子流向所述第二电容器的电流。
本发明的半导体芯片，具备：输出恒定电压的调节器和对所述调节器的输出端子的电压进行升压的电荷泵电路，其特征在于，所述调节器具备：差动放大部，将基于所述输出端子的电压的反馈电压和基准电压作为差动输入；以及输出级，具有一端与电源电压的施加端子连接、另一端与所述输出端子连接并根据所述差动放大部的输出信号而被控制的PN结元件，所述电荷泵电路具备：外部连接被施加来自所述输出端子的电压来进行蓄电的第一电容器的一端的第一端子、用于外部连接第二电容器的两端的第二端子和第三端子、用于外部连接第三电容器的第四端子、第一开关单元、以及第二开关单元，作为升压工作依次执行如下第一步骤和第二步骤，在所述第一步骤中，所述第一开关单元变为导通，所述第二开关单元变为截止，将所述输出端子的电压经由所述第一开关单元施加到第二电容器来使所述第二电容器蓄电，在所述第二步骤中，所述第一开关单元变为截止，所述第二开关单元变为导通，将所述第一电容器的两端电压和所述第二电容器的两端电压的电压之和经由所述第二开关单元施加到第三电容器来使所述第三电容器蓄电，所述PN结元件在从所述调节器的起动时起到经过第一规定时间为止与所述第一规定时间经过后相比使内部电阻变高，限制从所述电源电压的施加端子流向所述第一电容器的电流，所述第一开关单元在从所述升压工作开始起到经过第二规定时间为止与所述第二规定时间经过后相比使导通电阻变高，限制从所述输出端子流向所述第二电容器的电流。
根据本发明的升压系统以及半导体芯片，在调节器起动稍后，在调节器的输出级中限制输出电流，因此即使将调节器的输出电压施加到第一电容器，冲击电流也不会变大，能防止电源电压的电压降低。此外，由于在电荷泵电路的升压工作（泵工作）的第一步骤开始稍后第一开关单元的导通电阻变高，所以使第二电容器蓄电的电流被第一开关单元限制。因此，在第一步骤开始稍后用于第二电容器蓄电的冲击电流不会变大，能防止电源电压VDD的电压降低。其结果，调节器的输出电压稳定，因此防止被供给该调节器的输出电压的液晶驱动电路等的其它电路变得不稳定或错误工作的情况。
附图说明
图1是表示现有的升压系统的结构的电路图。
图2是表示图1的系统中的电荷泵电路的开关元件的导通截止定时的图。
图3是表示本发明的实施例1的电路图。
图4是表示图3的系统内的电荷泵电路的开关元件的导通截止定时的图。
图5是表示本发明的实施例2的电路图。
图6是表示作为本发明的另一实施例的图3的系统中的输出级以及开关元件的内部结构的电路图。
图7是表示作为本发明的另一实施例的图3的系统内的电荷泵电路的开关元件的内部结构的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例详细地进行说明。
图3（a）～（d）示出了作为本发明的实施例1的电荷泵型的升压系统的结构。在该本发明的升压系统中，如图3所示那样，具备调节器11和电荷泵电路12。调节器11具备运算放大器16以及电阻Rl、R2。运算放大器16以电源电压VDD进行工作，向运算放大器16的非反相输入端子施加电压源14的基准电压Vref。在运算放大器16的输出端子和基准电位（接地）端子之间串联连接有电阻Rl、R2。电阻Rl、R2构成分压电路，将电阻Rl、R2的连接点的电压作为分压电压。将分压电压作为反馈电压向运算放大器16的反相输入端子供给。
电荷泵电路12具备开关元件（第一开关元件～第四开关元件）SW1、SW2、SW3、SW4a和外部连接的电容器C1～C3。开关元件SWl、SW4a相当于第一开关单元，开关元件SW2、SW3相当于第二开关单元。电容器C1相当于第一电容器，电容器C2相当于第三电容器，电容器C3相当于第二电容器。
电荷泵电路12具有连接端子A1～A4，连接端子A1（第一端子）与运算放大器16的输出端子连接。开关元件SWl连接在连接端子A1和连接端子A3（第二端子）之间，开关元件SW2连接在连接端子A1和连接端子A4（第三端子）之间，开关元件SW3连接在连接端子A2（第四端子）和连接端子A3之间，开关元件SW4a连接在连接端子A4和基准电位（固定电位）端子之间。电容器C1连接在连接端子A1和基准电位端子之间，电容器C2连接在连接端子A2和基准电位端子之间，电容器C3连接在连接端子A3和A4之间。
此外，本发明的升压系统例如具备由CPU构成的控制部13。也可以具备该控制部13来作为液晶显示装置的驱动电路的控制部。控制部13生成通过后面叙述的控制工作而使各开关元件SWl、SW4a导通截止的第一开关信号和使各开关元件SW2、SW3导通截止的第二开关信号。
运算放大器16如图3（b）所示那样，至少具备差动放大部24、输出级20、以及电流源25。差动放大部24的反相输入端子和非反相输入端子与图3（a）的运算放大器16的反相输入端子和非反相输入端子对应，生成与分压电压和基准电压Vref的差电压对应的输出信号。输出级20与差动放大部24和电流源25连接，根据差动放大部24的输出信号，向输出端子out生成输出电压VL1。电流源25向输出级20供给电流。
输出级20如图3（b）所示那样，具备2个PMOS（P沟道型MOS）晶体管21、22和切换开关SW5（第一切换开关）。PMOS晶体管21（第二MOS晶体管）的源极/漏极间的导通电阻（饱和时的内部电阻）比PMOS晶体管22（第一MOS晶体管）的源极/漏极间的导通电阻（饱和时的内部电阻）高。各晶体管21、22的源极连接于电源电压VDD的连接线，漏极连接于运算放大器16的输出端子out。晶体管21的栅极连接于差动放大部24的输出。切换开关SW5根据来自控制部13的第一切换控制信号的电平将晶体管22的栅极与差动放大部24的输出和电源电压VDD的连接线中的任一方电连接。切换开关SW5在未接入电源电压VDD的初始状态下处于将晶体管22的栅极连接到电源电压VDD的连接线的状态，在电源电压VDD接入后，经过第一规定时间时，根据第一切换控制信号将晶体管22的栅极连接于差动放大部24的输出。
图3（c）示出了开关元件SW4a的结构。开关元件SW4a具备2个NMOS（N沟道型MOS）晶体管31、32和切换开关SW6（第二切换开关）。在开关元件SW4a中，由于对其一端施加正电位，对另一端施加基准电位（0V），所以使用NMOS晶体管31、32。NMOS晶体管31（第四MOS晶体管）的漏极/源极间的导通电阻比NMOS晶体管32（第三MOS晶体管）的漏极/源极间的导通电阻高。各晶体管31、32的漏极连接于连接端子A4的连接线，源极连接于接地端子。从控制部13向晶体管31的栅极供给开关信号。切换开关SW6根据来自控制部13的第二切换控制信号的电平将晶体管32的栅极与晶体管31的栅极和接地端子的任一方电连接。
图3（d）示出了开关元件SWl的具体的结构。开关元件SWl具备反相器（inverter）35、NMOS晶体管36和PMOS晶体管37。NMOS晶体管36和PMOS晶体管37并联设置在与连接端子A1连接的线和与连接端子A3连接的线之间。反相器35配置为使供给到NMOS晶体管36的栅极的第一开关信号反相，并向PMOS晶体管37的栅极供给。通过该结构，在从控制部13供给了表示导通的第一开关信号时，NMOS晶体管36和PMOS晶体管37的至少一方变为导通，在供给了表示截止的第一开关信号时，NMOS晶体管36和PMOS晶体管37的双方变为截止。再有，开关SW2和SW3各自的结构与开关元件SWl的结构相同。此外，在各开关SW1～SW3中，由于存在双方端子的电位的大小关系逆转的情况，所以具备沟道型不同的NMOS晶体管和PMOS晶体管，在要导通时该NMOS晶体管和PMOS晶体管的任一方导通。
控制部13产生上述的第一以及第二开关信号，并且产生上述第一以及第二切换控制信号。
再有，调节器11的电源14以外的部分、以及电荷泵12的电容器C1～C3以外的部分作为半导体芯片一体形成。此外，在该半导体芯片中包含控制部13也可。
此外，包含生成电源电压VDD的电源是电池的情况。
在这样的本发明的升压系统中，在起动时，切换开关SW5将晶体管22的栅极连接于电源电压VDD的连接线。因此，当电源电压VDD被接入本升压系统时，在运算放大器16中根据差动放大部24的输出信号而输出级20的晶体管21变为导通，此外晶体管22根据向栅极的电源电压VDD而变为截止。在运算放大器16的输出级20中，由于仅是导通电阻高的晶体管21进行电流输出工作，所以电流输出能力被抑制。即，由于晶体管21的饱和电流比晶体管22的饱和电流低，所以从输出级20输出的电流被限制。因此，即使将运算放大器16的输出电压VL1施加到未蓄电的电容器C1，冲击电流也不会变大，能防止电源电压VDD的电压降低。之后，控制部13使第一切换控制信号的电平变化，对切换开关SW5进行切换控制，当晶体管22的栅极连接于差动放大部24的输出时，晶体管22变为导通，晶体管21、22一起输出电流，因此运算放大器16的电流输出能力变高。
接着，电荷泵电路12开始工作，如图4所示那样，当处于第一步骤时，控制部13向开关元件SWl、SW4a供给表示导通的第一开关信号，向开关元件SW2、SW3供给表示截止的第二开关信号。开关元件SWl变为导通，开关元件SW2、SW3变为截止。在开关元件SW4a中，导通电阻高的晶体管31变为导通，此外晶体管32由于其栅极经由切换开关SW6接地，所以变为截止。因此，从第一步骤开始时到第二规定时间为止，电流从运算放大器16的输出线经由开关元件SWl、电容器C3和开关元件SW4a的晶体管31流到接地，在电容器C3使电荷蓄电。此时，在开关元件SW4a中，由于仅是导通电阻高的晶体管31进行电流输出工作，所以电流输出能力被抑制。因此，即使将运算放大器16的输出电压VL1向未蓄电的电容器C1施加，冲击电流也不会变大，能防止电源电压VDD的电压降低。
在从表示导通的第一开关信号开始产生的时间点起经过第二规定时间之后，控制部13对切换开关SW6进行切换控制，通过切换开关SW6将晶体管32的栅极连接于晶体管31的栅极。晶体管32根据向晶体管31的栅极供给的表示导通的第一开关信号而变为导通，晶体管31、32一起将电流输出到接地，因此若对电容器C3的蓄电处于途中，则能迅速地使该蓄电结束，由此电容器C3的两端间电压变为VL1。
在第二步骤中，当开关元件SWl、SW4a（晶体管31、32）截止而相代替地是开关元件SW2、SW3导通时，向电容器C2施加电容器C3和电容器C1的电压之和，电容器C3的电荷流入电容器C2。
重复该第一步骤和第二步骤，由此电容器C2即连接端子A2的电压VL2变为电压VL1的2倍。将升压电压VL2从连接端子A2供给到其它电路。此外，在第二步骤中，开关SW6根据来自控制部13的第二切换控制信号的电平将晶体管32的栅极连接于晶体管31的栅极。
像这样根据实施例1，由于在本升压系统调节器11起动稍后，在运算放大器16的输出级20中仅是导通电阻高的晶体管21进行电流输出工作，输出电流被限制，所以即使将运算放大器16的输出电压VL1施加到电容器C1，冲击电流也不会变大，能防止电源电压VDD的电压降低。此外，在电荷泵电路12的升压工作的第一步骤开始稍后，来自运算放大器16的输出线的使电容器C3蓄电的电流被开关元件SW4a的导通电阻高的晶体管31抑制。即，输出级20的PN结元件在从调节器11的起动时起到经过第一规定时间为止与第一规定时间经过后相比使内部电阻变高，限制从电源电压的施加端子流向第一电容器C1的电流，第一开关单元在从升压工作开始起到经过第二规定时间为止与第二规定时间经过后相比使导通电阻变高，抑制从输出端子流向第二电容器C3的电流。因此，在第一步骤开始稍后为了使电容器C3蓄电的冲击电流不会变大，能防止电源电压VDD的电压降低。根据以上，即使在使用设置于调节器11的后级的电荷泵12来进行电压的升压的情况下，调节器11也总是能进行稳定的工作，因此能防止被供给调节器11的输出电压的其它电路变得不稳定等的错误工作。
再有，虽然在上述的实施例1的输出级20中作为多个晶体管具备2个晶体管21、22，但是本发明并不限定于此，也可以通过并联设置多于2个的晶体管并对它们进行切换，从而使内部电阻变化。同样地，虽然在开关SW4a中作为多个开关元件具备2个晶体管31、32，但是本发明并不限定于此，也可以通过并联设置多于2个的晶体管并对它们进行切换，从而使导通电阻变化。
此外，虽然在上述的实施例1中，每次执行电荷泵电路12的升压工作的第一步骤时，从第一步骤开始起到经过第二规定时间为止使开关元件SW4a的导通电阻变高，但是本发明并不限定于此，仅从电荷泵电路12的升压工作开始（开始执行最初的第一步骤）起到经过第二规定时间为止使开关元件SW4a的导通电阻变高也可。
图5示出了作为本发明的实施例2的电荷泵型的升压系统的结构。图5的升压系统除了在图3（a）中示出的实施例1的结构以外，还具备比较器17和电阻R3、R4。电阻R3、R4构成分压电路，对基准电压Vref进行分压，生成阈值电压。比较器17将运算放大器16的输出线的电压VL1与阈值电压进行比较。比较器17的输出连接于控制部13。
其它的运算放大器16、电阻Rl、R2、开关元件SWl、SW2、SW3、SW4a、电容器C1～C3和在图3（a）中示出的实施例1的结构相同。
在该结构的实施例2中，通过比较器17将运算放大器16的输出线的电压VL1与阈值电压进行比较。在本升压系统的起动时，在电压VL1比阈值电压低时，比较器17的输出电平变为高电平，控制部13根据该高电平对切换开关SW5进行切换，使晶体管22的栅极连接到电源电压VDD的连接线。在运算放大器16中根据差动放大部24的输出信号而输出级20的晶体管21变为导通，此外晶体管22由于向栅极的电源电压VDD而变为截止。在运算放大器16的输出级20中，由于仅是导通电阻高的晶体管21进行电流输出工作，所以电流输出能力被抑制。因此，即使将运算放大器16的输出电压VL1施加到未蓄电的电容器C1，冲击电流也不会变大，能防止电源电压VDD的电压降低。之后，当电压VL1变为阈值电压以上时，比较器17的输出电平变为低电平，控制部13根据该低电平使第一切换控制信号的电平变化，对切换开关SW5进行切换控制。由此晶体管22的栅极连接于差动放大部24的输出，因此晶体管22变为导通，由于晶体管21、22一起输出电流，所以运算放大器16的电流输出能力变高。
接着，当电荷泵电路12开始工作而变成第一步骤时，控制部13向开关元件SWl、SW4a供给表示导通的第一开关信号，向开关元件SW2、SW3供给表示截止的第二开关信号。开关元件SWl变为导通，开关元件SW2、SW3变为截止。在该第一步骤开始时无论开关元件SW4a内的切换开关SW6为哪一种连接状态，在第一步骤开始稍后电压VL1都会比阈值电压下降，因此比较器17的输出电平变为高电平，控制部13根据该高电平对切换开关SW6进行切换，晶体管32由于其栅极经由切换开关SW6接地所以变为截止。因此，电流从运算放大器16的输出线经由开关元件SWl、电容器C3和开关元件SW4a的晶体管31流到接地，在电容器C3使电荷蓄电。此时，在开关元件SW4a中，由于仅是导通电阻高的晶体管31进行电流输出工作，所以电流输出能力被抑制。
之后，当通过对电容器3的蓄电而电压VL1达到阈值电压时，比较器17的输出电平变为低电平，控制部13根据该低电平使第二切换控制信号的电平变化，对切换开关SW6进行切换控制。通过切换开关SW6将晶体管32的栅极连接到晶体管31的栅极。晶体管32根据向晶体管31的栅极供给的表示导通的第一开关信号而变为导通，晶体管31、32一起将电流输出到接地，因此若对电容器C3的蓄电处于途中，则能迅速地使该蓄电结束，由此电容器C3的两端间电压变为VL1。
在第二步骤中，当根据表示截止的第一开关信号以及表示导通的第二开关信号，开关元件SWl、SW4a（晶体管31、32）截止而代替地是开关元件SW2、SW3导通时，向电容器C2施加电容器C3和电容器C1的电压之和，电容器C3的电荷流入电容器C2，这与实施例1是同样的。
在实施例2中，从电源电压VDD接入时起到电压VDl超过阈值电压为止是第一规定时间，从第一步骤开始时起到电压VDl超过阈值电压为止是第二规定时间。
像这样根据实施例2，由于在本升压系统起动稍后，电压VL1比阈值电压下降，所以由比较器17对此进行检测，在运算放大器16的输出级20中仅是导通电阻高的晶体管21进行电流输出工作。因此，即使在起动稍后将运算放大器16的输出电压VL1施加到电容器C1，冲击电流也不会变大，能防止由于大的冲击电流导致的电源电压VDD的电压降低。此外，由于在电荷泵电路12的泵工作的第一步骤开始稍后，电压VL1比阈值电压下降，所以由比较器17对此进行检测，对切换开关SW6进行切换，由此来自运算放大器16的输出线的使电容器C3蓄电的电流被开关元件SW4a的导通电阻高的晶体管31抑制。因此，在第一步骤开始稍后为了使电容器C3蓄电的冲击电流不会变大，能防止电源电压VDD的电压降低。根据以上，即使在使用设置于调节器的后级的电荷泵来进行电压的升压的情况下，调节器11也总是能进行稳定的工作，因此能防止被供给调节器11的输出电压的其它电路变得不稳定等的错误工作。
虽然在上述的实施例1和2中，在调节器的输出级以及电荷泵电路的第一开关单元中将并联连接的2个开关晶体管中的一方设为导通电阻大的晶体管，但本发明并不限定于此。例如，如图6（a）所示那样，使输出级20成为在PMOS晶体管38的漏极连接有电阻R6和导通截止开关元件SW7的并联电路的结构，从升压系统起动时起到第一规定时间为止使开关元件SW7截止，在该第一规定时间经过后使其导通也可。同样地，如图6（b）所示那样，使开关元件4a成为在NMOS晶体管39的漏极连接有电阻R7和导通截止开关元件SW8的并联电路的结构，从第一步骤开始时起到第二规定时间为止使开关元件SW8截止，在该第二规定时间经过后使其导通也可。
此外，虽然在上述的实施例1和2中，利用开关元件SW4a来抑制在第一步骤开始稍后使电容器C3蓄电的电流，但是代替开关元件SW4a仅使开关元件SWl具有这样的抑制功能，或者使双方开关元件SW4a、SWl具有抑制功能也可。图7示出了使图3（a）的开关元件SWl具有抑制功能的开关元件SWla的结构。开关元件SWla具备反相器41、NMOS晶体管42、43、PMOS晶体管44、45、以及切换开关SW9、SW10。NMOS晶体管42的漏极/源极间的导通电阻比NMOS晶体管43的漏极/源极间的导通电阻高。PMOS晶体管44的源极/漏极间的导通电阻比PMOS晶体管45的源极/漏极间的导通电阻高。再有，在图3（a）的开关SW4a的位置配置图1的开关SW4。该开关SW4能用1个NMOS晶体管构成。
在使用了开关元件SWla的升压系统中，从第一步骤开始时起到第二规定时间为止电流从运算放大器16的输出线经由开关元件SWla的晶体管42或44、电容器C3和开关元件SW4流到接地，在电容器C3使电荷蓄电。此时，在开关元件SWl中由于仅是导通电阻高的晶体管42或44进行电流输出工作，所以电流输出能力被抑制。因此，即使将运算放大器16的输出电压VL1施加到未蓄电的电容器C1，冲击电流也不会变大，能防止电源电压VDD的电压降低。在第二规定时间经过后，控制部13对切换开关SW9和SW10进行切换控制，通过切换开关SW9将晶体管42的栅极连接到晶体管43的栅极，晶体管43根据向晶体管42的栅极供给的表示导通的第一开关信号而变为导通。此外，通过切换开关SW10将晶体管44的栅极连接到晶体管45的栅极，晶体管44根据向晶体管44的栅极供给的利用反相器41的第一开关信号的反相信号而变为导通。由此能向电容器C3供给充分的电流，推进该蓄电。
附图标记的说明
11调节器；
12电荷泵电路；
13控制部；
15、16运算放大器；
20输出级；
A1～A4连接端子；
C1～C3电容器。
Claims (12)
1.一种升压系统，具备：输出恒定电压的调节器和对所述调节器的输出端子的电压进行升压的电荷泵电路，其特征在于，
所述调节器具备：差动放大部，将基于所述输出端子的电压的反馈电压和基准电压作为差动输入；以及输出级，具有一端连接于电源电压的施加端子、另一端连接于所述输出端子并根据所述差动放大部的输出信号而被控制的PN结元件，
所述电荷泵电路具备：被施加来自所述输出端子的电压来进行蓄电的第一电容器、第二电容器、第三电容器、第一开关单元、以及第二开关单元，
作为升压工作，依次执行如下第一步骤和第二步骤，
在所述第一步骤中，所述第一开关单元变为导通，所述第二开关单元变为截止，将所述输出端子的电压经由所述第一开关单元施加到第二电容器来使所述第二电容器蓄电，
在所述第二步骤中，所述第一开关单元变为截止，所述第二开关单元变为导通，将所述第一电容器的两端电压和所述第二电容器的两端电压的电压之和经由所述第二开关单元施加到第三电容器来使所述第三电容器蓄电，
所述PN结元件在从所述调节器的起动时起到经过第一规定时间为止与所述第一规定时间经过后相比使内部电阻变高，限制从所述电源电压的施加端子流向所述第一电容器的电流，
所述第一开关单元在从所述升压工作开始起到经过第二规定时间为止与所述第二规定时间经过后相比使导通电阻变高，限制从所述输出端子流向所述第二电容器的电流。
2.根据权利要求1所述的升压系统，其特征在于，
所述第一开关单元具备并联连接的多个开关元件，
所述导通电阻通过所述多个开关元件的切换而变高。
3.根据权利要求1或2所述的升压系统，其特征在于，
所述PN结元件具备并联连接的多个晶体管，
所述内部电阻通过所述晶体管的切换而变高。
4.根据权利要求1所述的升压系统，其特征在于，
所述电荷泵电路重复执行所述第一步骤和所述第二步骤，
所述开关单元在每次执行所述第一步骤时，在从所述第一步骤开始起到经过第二规定时间为止与所述第二规定时间经过后相比使导通电阻变高，限制从所述输出端子流向所述第二电容器的电流。
5.根据权利要求1、2以及4的任一项所述的升压系统，其特征在于，
所述第一开关单元具有：第一开关元件，连接在连接了所述第一电容器的一端的所述输出端子和所述第二电容器的一端之间；以及第四开关元件，连接在所述第二电容器的另一端和接地之间，
所述第二开关单元具有：第二开关元件，连接在所述输出端子和所述第二电容器的另一端之间；以及第三开关元件，连接在所述第三电容器的一端和所述第二电容器的一端之间，
所述第一电容器的另一端以及所述第三电容器的另一端与接地连接，
所述升压系统具有控制部，该控制部向所述第一开关元件以及所述第四开关元件供给第一开关信号，其中该第一开关信号是在所述第一步骤的期间使所述第一开关元件以及所述第四开关元件导通，并且在所述第二步骤的期间使所述第一开关元件以及所述第四开关元件截止的信号，所述控制部向所述第二开关元件以及所述第三开关元件供给第二开关信号，其中该第二开关信号是在所述第一步骤的期间使所述第二开关元件以及所述第三开关元件截止，并且在所述第二步骤的期间使所述第二开关元件以及所述第三开关元件导通的信号，
所述第一开关元件或所述第四开关元件在从所述第一步骤开始起的所述第二规定时间中使导通电阻比所述第二规定时间经过后变高。
6.根据权利要求1所述的升压系统，其特征在于，
所述PN结元件包括：P沟道的第一MOS晶体管，源极与所述电源电压的施加端子连接，漏极与所述输出端子连接；以及P沟道的第二MOS晶体管，源极与所述电源电压的施加端子连接，漏极与所述输出端子连接，向栅极供给所述差动放大部的输出信号，并且导通电阻比所述第一MOS晶体管高，
所述输出级具备第一切换开关，该第一切换开关在所述第一规定时间中向所述第一MOS晶体管的栅极施加所述电源电压，在所述第一规定时间经过后，向所述第一MOS晶体管的栅极供给所述差动放大部的输出信号。
7.根据权利要求5所述的升压系统，其特征在于，
所述第四开关元件包括：N沟道的第三MOS晶体管，漏极与所述第二电容器的另一端连接，源极与所述接地连接；N沟道的第四MOS晶体管，漏极与所述第二电容器的另一端连接，源极与所述接地连接，向栅极供给所述第一开关信号并且导通电阻比所述第三MOS晶体管高；以及第二切换开关，在所述第二规定时间中向所述第三MOS晶体管的栅极施加所述接地的电位，在所述第二规定时间经过后，向所述第三MOS晶体管的栅极供给所述第一开关信号。
8.根据权利要求1所述的升压系统，其特征在于，所述调节器具有第一分压电路，所述第一分压电路对所述输出端子的电压进行分压，生成所述反馈电压。
9.根据权利要求1所述的升压系统，其特征在于，
所述调节器具备：第二分压电路，对所述基准电压进行分压，生成阈值电压；以及
比较器，将所述输出端子的电压与所述阈值电压进行比较，
将从所述电源电压接入时起到所述输出端子的电压超过所述阈值电压为止设为所述第一规定时间，将从所述第一步骤开始时起到所述输出端子的电压超过所述阈值电压为止设为所述第二规定时间。
10.根据权利要求1所述的升压系统，其特征在于，生成所述电源电压的电源是电池。
11.一种半导体芯片，具备：输出恒定电压的调节器和对所述调节器的输出端子的电压进行升压的电荷泵电路，其特征在于，
所述调节器具备：差动放大部，将基于所述输出端子的电压的反馈电压和基准电压作为差动输入；以及输出级，具有一端与电源电压的施加端子连接、另一端与所述输出端子连接并根据所述差动放大部的输出信号而被控制的PN结元件，
所述电荷泵电路具备：外部连接被施加来自所述输出端子的电压来进行蓄电的第一电容器的一端的第一端子、用于外部连接第二电容器的两端的第二端子和第三端子、用于外部连接第三电容器的第四端子、第一开关单元、以及第二开关单元，
作为升压工作依次执行如下第一步骤和第二步骤，
在所述第一步骤中，所述第一开关单元变为导通，所述第二开关单元变为截止，将所述输出端子的电压经由所述第一开关单元施加到第二电容器来使所述第二电容器蓄电，
在所述第二步骤中，所述第一开关单元变为截止，所述第二开关单元变为导通，将所述第一电容器的两端电压和所述第二电容器的两端电压的电压之和经由所述第二开关单元施加到第三电容器来使所述第三电容器蓄电，
所述PN结元件在从所述调节器的起动时起到经过第一规定时间为止与所述第一规定时间经过后相比使内部电阻变高，限制从所述电源电压的施加端子流向所述第一电容器的电流，
所述第一开关单元在从所述升压工作开始起到经过第二规定时间为止与所述第二规定时间经过后相比使导通电阻变高，限制从所述输出端子流向所述第二电容器的电流。
12.根据权利要求11所述的半导体芯片，其特征在于，
所述第一开关单元具有：第一开关元件，连接在所述第一端子和所述第二端子之间；以及第四开关元件，连接在所述第三端子和接地之间，
所述第二开关单元具有：第二开关元件，连接在所述第一端子和所述第三端子之间；以及第三开关元件，连接在所述第四端子和所述第二端子之间，
所述第一电容器的另一端以及所述第三电容器的另一端在外部与接地连接，
所述半导体芯片具有控制部，该控制部向所述第一开关元件以及所述第四开关元件供给第一开关信号，其中该第一开关信号是在所述第一步骤的期间使所述第一开关元件以及所述第四开关元件导通，并且在所述第二步骤的期间使所述第一开关元件以及所述第四开关元件截止的信号，所述控制部向所述第二开关元件以及所述第三开关元件供给第二开关信号，其中该第二开关信号是在所述第一步骤的期间使所述第二开关元件以及所述第三开关元件截止，并且在所述第二步骤的期间使所述第二开关元件以及所述第三开关元件导通的信号，
所述第一开关元件或所述第四开关元件在从所述第一步骤开始起的所述第二规定时间中与所述第二规定时间经过后相比使导通电阻变高。
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