CN105144558A - 电荷泵电路 - Google Patents

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Abstract

本发明包括：泵电容器(12)，该泵电容器(12)的一端经由二极管(7)与源极电源(B)侧相连接，另一端经由切换开关(3)(4)与两种电压源相连接；以及输出电容器(13)，该输出电容器(13)的一端经由二极管(8)与泵电容器的高电位端子相连接，另一端与源极电源相连接，在源极电源与二极管(7)之间具备由电阻(15)和电容器(11)构成的滤波器电路。

Description

电荷泵电路
技术领域
本发明涉及例如对多相电动机进行通电控制的开关元件的控制电压的提供单元，尤其涉及使电源电压升压从而产生升压电压的电荷泵电路。
背景技术
在对多相电动机进行通电控制的Nch型MOS开关元件中，为了使该Nch型MOS开关元件正常导通，需要提供高于源极电压规定值以上的栅极电压。
此时，为了获得高电压，已知有对电源电压进行升压从而获得升压电压的电荷泵电路。
并且，对于搭载于汽车的电子设备，要求对无线电噪声等电磁噪声进行抑制，通常而言，无线电噪声会在半导体开关闭合/断开时所产生的消耗电流发生变化时产生，并且具有电流变化越是急剧，噪声电平越大的倾向。
图3示出一般的电荷泵电路的结构，通过使切换开关的开关(SW3)3断开、开关(SW4)4闭合，从而利用由源极电源的B端子经由二极管(D1)7提供的电流对泵电容器(C2)12进行充电，通过使开关(SW3)3闭合、开关(SW4)4断开，从而使充电至泵电容器(C2)12的电荷经由二极管(D2)8向调谐电容器(tankcapacitor)(CU)13进行放电。
伴随着该电荷泵电路的动作，由于从B端子产生了急剧的电流变化，因此无线电噪声电平增大。
例如，在专利文献1中，公开有通过在电荷泵电路与电源之间设置滤波器来去除开关噪声的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平10-155270号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1中公开了在电荷泵电路的电源线路上设置滤波器，但没有公开关于电荷泵电路的电路结构。
图4是根据专利文献1预测得到的电荷泵电路的电路图，调谐电容器(CU)13的端子与从电源线路起通过滤波器后的部位相连接，该滤波器由电阻(Ri)15和电容器(Ci)构成。
此时，由于电荷泵的动作，通过滤波器后的部位处的电位不稳定，因此调谐电容器(CU)13的基准电位不稳定，从而有可能导致电荷泵的输出也变得不稳定。另外，图4中，与图3相同的标号表示相同或相当的部分，因此省略说明。
此外，若调谐电容器(CU)13与地(GND)相连接，则能够解决上述问题，但需要选定耐压较高的电容器。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够以低成本的结构来抑制并去除电荷泵电路的开关噪声，降低并去除无线电噪声的电荷泵电路。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的电荷泵电路具有泵电容器和输出电容器，所述泵电容器的一端经由第1防逆流元件与源极电源侧相连接，由此提供充电电流，所述泵电容器的另一端经由切换开关与两种电压源相连接，所述输出电容器的一端经由第2防逆流元件与所述泵电容器的高电位端子相连接，由此经由所述第2防逆流元件从所述泵电容器提供充电电流，所述输出电容器的另一端与所述源极电源相连接，在所述源极电源与所述第1防逆流元件之间具备由电阻和电容器构成的滤波器电路，所述滤波器电路的电阻和电容器的连接点与所述第1防逆流元件的一端相连接。
发明效果
根据本发明的电荷泵电路，能够获得电荷泵电路的开关噪声得以抑制和去除、无线电噪声得以降低和去除的电荷泵电路。
上述及其他的本发明的目的、特征、效果可通过下述实施方式的详细说明和附图的记载来得到进一步明确。
附图说明
图1是本发明实施方式1所涉及的电荷泵电路的电路结构图。
图2是本发明实施方式2所涉及的电荷泵电路的电路结构图。
图3是表示一般的电荷泵电路的一个示例的电路图。
图4是表示现有装置的一个其他示例的电荷泵电路的电路图。
图5是表示图3的电荷泵电路中的噪声电平的图。
图6是表示图2的电荷泵电路中的噪声电平的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的电荷泵电路的实施方式进行说明。另外，各图中，相同标号表示相同或相当的部分。
实施方式1.
图1是表示实施方式1中电荷泵电路的电路结构的图。
图1中，首先，从源极电源B线路提供的电流通过滤波器电路的电阻(Ri)15对电容器(Ci)11进行充电，该滤波器电路由电阻(Ri)15和电容器(Ci)11串联连接而构成。
在该状态下，若开关(SW3)3变为断开、开关(SW4)4变为闭合，则电荷从电容器(Ci)11经由作为第1防逆流元件的二极管(D1)7(以下也简称为二极管7。)向泵电容器(C2)12移动，由此对泵电容器(C2)12充电使其电压变为Bf-Vf。
这里，Bf是电容器(Ci)11的电位，Vf是二极管7的电压降。
将该动作作为阶段1。
然后，若开关(SW3)3变为闭合、开关(SW4)4变为断开，则电荷泵(C2)12与电压源V1相连接，电荷从泵电容器(C2)12经由作为第2防逆流元件的二极管(D2)8(以下也简称为二极管8。)向输出电容器(CU)13移动，由此对输出电容器(CU)13进行充电使其电压变为Bf+V-2Vf。这里，V是电压源V1的电位，2Vf是二极管7和8的电压降。
将该动作作为阶段2。
这里，在阶段1时，由于向泵电容器(C2)12提供电荷的提供源为电容器(Ci)11，因此，源极电源B线路中不会发生急剧的电流变化。
噪声产生的主要原因是急剧的电流变化、或者电压变化，但根据本结构，如上所述，由于源极电源B线路中没有急剧的电流变化，因此源极电源B线路的噪声电平得以降低或去除。
这里，电容器(Ci)11的电容只要设定为足够补足由泵电容器(C2)12消耗的电流的电容即可，泵电容器(C2)12的电容越小、电荷泵动作频率越低，则电容器(Ci)11的电容就能够设定得越小。
此外，由于输出电容器(CU)13的低电压侧与源极电源B线路相连接，因此，输出电容器(CU)13处的电位差只要为利用电荷泵充电得到的电压即可，无需增高耐压。
实施方式2.
图2是表示本发明的实施方式2中电荷泵电路的电路结构的图。图2中，首先，从源极电源B线路提供的电流通过滤波器电路的电阻15对电容器11进行充电，该滤波器电路由电阻(Ri)15(以下也简称为电阻15。)和电容器(Ci)11(以下也简称为电容器11。)串联连接而构成。
在该状态下，若开关(SW3)3(以下也简称为开关3。)变为断开、开关(SW4)4(以下也简称为开关4。)变为闭合，则电荷从电容器11经由作为第1防逆流元件的二极管(D1)7(以下也简称为二极管7。)向泵电容器(C2)12移动，由此对泵电容器(C2)12充电使其电压变为Bf-Vf。这里，Bf是电容器11的电位，Vf是二极管7的电压降。
将该动作作为阶段1。
然后，若开关3闭合、开关4断开，则泵电容器(C2)12与电压源V1相连接，电荷从泵电容器(C2)12经由二极管8向作为临时电荷存储单元的电容器(C3)14移动，然后经由电阻16对输出电容器(CU)13充电，使其电压变为Bf+V-2Vf。
这里，V是电压源V1的电位，2Vf是二极管7和8的电压降。
将该动作作为阶段2。
这里，在本实施方式2中，在阶段1时，由于向泵电容器(C2)12提供电荷的提供源为电容器11，因此，源极电源B线路中不会发生急剧的电流变化。
噪声产生的主要原因是急剧的电流变化、或者电压变化，但根据本结构，如上所述，由于源极电源B线路中没有急剧的电流变化，因此源极电源B线路的噪声电平得以降低或去除。
并且，在阶段2时，当电荷向输出电容器(CU)13移动时，由于电荷存储于作为临时电荷存储单元的电容器(C3)14，因此，对于流向输出电容器(CU)13的电流，不会发生急剧的电流变化。
因此，在电荷向输出电容器(CU)13移动时，由于以独立于源极电源B线路的路径进行电流移动，因此，源极电源B线路中不会发生急剧的电流变化，从而能够降低或去除源极电源B线路的噪声电平。
图5是表示图3所示的现有电荷泵电路中的噪声电平的图。
电荷泵电路的动作频率设为200kHz，图中的200kHz、以及200kHz整数倍的频率的噪声电平变大。
另一方面，图6是表示本发明的实施方式2的电荷泵电路中噪声电平的图。
根据图5和图6可知，在电荷泵电路的动作频率200kHz下，在实施方式2的电荷泵电路中，噪声电平与现有的电荷泵电路的噪声电平相比降低约23dBuV，在200Hz整数倍的频率下，噪声电平约降低30dBuV。
如上述所说明的那样，根据本发明的电荷泵电路，能够以简单的结构来抑制并去除电荷泵的开关噪声，降低并去除无线电噪声。
工业上的实用性
本发明作为搭载于车辆的半导体开关元件的控制电压提供单元，适用于对电源电压进行升压从而产生升压电压的电荷泵电路。
标号说明
1、2开关，7、8二极管，11电容器，
12泵电容器，13输出电容器，
14电容器(电荷存储单元)，15、16电阻。

Claims (3)

1.一种电荷泵电路，该电荷泵电路具有泵电容器和输出电容器，所述泵电容器的一端经由第1防逆流元件与源极电源侧相连接，由此提供充电电流，所述泵电容器的另一端经由切换开关与两种电压源相连接，所述输出电容器的一端经由第2防逆流元件与所述泵电容器的高电位端子相连接，由此经由所述第2防逆流元件从所述泵电容器提供充电电流，所述输出电容器的另一端与所述源极电源相连接，
所述电荷泵电路的特征在于，
在所述源极电源与所述第1防逆流元件之间具备由电阻和电容器构成的滤波器电路，所述滤波器电路的电阻和电容器的连接点与所述第1防逆流元件的一端相连接。
2.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，
在所述第2防逆流元件与所述输出电容器的高电位端子之间设置有电荷存储单元。
3.如权利要求1或2所述的电荷泵电路，其特征在于，
根据开关频率和所述泵电容器的电容来确定所述滤波器电路的电容器的电容。
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