CN1267120A - 升压电路、升压方法和电子仪器 - Google Patents

升压电路、升压方法和电子仪器 Download PDF

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CN1267120A CN00103768A CN00103768A CN1267120A CN 1267120 A CN1267120 A CN 1267120A CN 00103768 A CN00103768 A CN 00103768A CN 00103768 A CN00103768 A CN 00103768A CN 1267120 A CN1267120 A CN 1267120A
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Abstract

可削减所需电容器数的升压电路。将辅助电容器C1的端子C1L与接地线连接,同时将C1的端子C1H与输入电压Vin的供给线连接,第2将辅助电容器C2的端子C2L与接地线连接,同时将C1的端子C1L切换为与输入电压Vin的供给线连接,并且将C1的C1H切换为与C2的C2H连接,第3将C2的C2L切换为与C1的端子C1H连接,同时将C2的C2H切换为与输出线连接。

Description

升压电路、升压方法和电子仪器
本发明涉及削减升压所需要的蓄电元件的个数的升压电路、升压方法和将该升压电路的输出作为电源使用的电子仪器。
例如，在液晶显示装置中，为了获得良好的显示特性，在驱动液晶元件时需要高电压的电源。因此，液晶显示装置使用的电源电路就是利用升压电路将输入电压进行升压后供给驱动液晶元件的驱动电路等的结构。
下面，以升压倍数为4倍的情况为例说明先有的升压电路的结构。图13是表示这种情况的升压电路138的结构的电路图，由晶体管Q1～Q8、辅助电容器C1、C2、C2p和输出电容器Cout构成。
图14是表示供给该升压电路138的控制信号的脉冲波形图。该图所示的控制信号a是将控制信号b的脉冲宽度变窄的信号，供给升压电路138作为其中的n沟道型晶体管Q2、Q4、Q6、Q8的栅极信号。另外，控制信号b供给升压电路138作为其中的p沟道型晶体管Q1、Q3、Q5、Q7的栅极信号。
这样的控制信号a、b供给升压电路138时，首先，在由图14中的①所示的期间，即在只有控制信号a为高电平的期间，晶体管Q2、Q4、Q6、Q8导通，而其他晶体管全部截止。因此，对于辅助电容器C1，如图15中的①所示的那样，端子C1H与输入电压Vin的供给线连接，同时端子C1L与接地线连接，所以，用输入电压Vin进行充电。另外，对于辅助电容器C2，在由其后的②所示的期间，与以2Vin充电的辅助电容器C2p并联连接进行充电。此后，晶体管Q1～Q8全部暂时截止。
其次，在由图14中的②所示的期间，即控制信号a、b都成为低电平的期间，晶体管Q1、Q3、Q5、Q7导通，而其他晶体管全部截止。因此，如图15中的②所示的那样，辅助电容器C1的端子C1L切换为与输入电压Vin的供给线连接，同时端子C1H与输入电压Vin的供给线分离，所以，端子C1H的电位成为将输入电压Vin偏置于辅助电容器C1的输出电压Vin的高电位侧的2Vin。另一方面，对于辅助电容器Cp，端子CpH与端子C1H连接，结果，用2Vin的电位差进行充电，所以，在上述①的期间，端子CpH的电位成为2Vin。此外，在上述①的期间，由于以2Vin进行充电的辅助电容器C2的端子C2L与端子C1H连接，所以，该辅助电容器C2的端子C2H的电位成为将作为端子C1H(CpH、C2L)的电位的2Vin偏置于辅助电容器C2的输出电压2Vin的高电位侧的4Vin，以后，就由输出电容器Cout进行平滑处理。这样，通过反复进行①、②的期间的处理，输入电压Vin便升压4倍后而输出。
此外，将升压倍数采用高倍率时，例如，将升压倍数采用16倍时，如图16所示的那样，就使用辅助电容器C1、C2、C2p、C3、C3p、C4、C4p等7个电容器，首先，如图16中的①所示的那样，辅助电容器C1用输入电压Vin进行充电，同时，辅助电容器C2在图16的②中，与以2Vin充电的辅助电容器C2p并联连接进行充电，同样，辅助电容器C3在图16的②中，与以4Vin充电的辅助电容器C3p并联连接进行充电，同样，辅助电容器C4在图16的②中，与以8Vin充电的辅助电容器C2p并联连接进行充电。
其次，如图16的②所示的那样，第1，辅助电容器C2p利用将输入电压Vin偏置于辅助电容器C1的输出电压Vin的高电位侧的2Vin进行充电，第2，辅助电容器C3p利用将辅助电容器C1的2Vin的电位偏置于辅助电容器C2的输出电压2Vin的高电位侧的4Vin进行充电，第3，辅助电容器C4p利用将辅助电容器C2的4Vin的电位偏置于辅助电容器C3的输出电压4Vin的高电位侧的8Vin进行充电，第4，通过将辅助电容器C3的8Vin的电位偏置于辅助电容器C4的输出电压8Vin的高电位侧，得到将输入电压Vin升压16倍的16Vin。
但是，在先有的升压电路中，除了平滑电容器Cout外，4倍升压需要3个辅助电容器，16倍升压需要7个辅助电容器，一般而言，2n倍的升压所需要的辅助电容器就是(2n-1)个。这里，将包含升压电路的电源电路进行集成时，难于将电容器这样的电容电路在半导体基板上形成，另外，即使可以形成，将招致电路尺寸的庞大化，所以，有时希望尽可能削减升压所需要的电容器的个数。
并且，在先有的升压电路中，最大的问题就是难于任意控制升压倍数。因此，为了将升压后的电压在所希望的值稳定，在升压电路的后级必须另外增加开关式稳压器等稳压电路，从而该部分将使电源电路的规模复杂化。
本发明就是鉴于上述问题而提案的，目的旨在提供可以削减升压所需要的电容器这样的蓄电元件、简化结构同时可以比较自由地控制升压倍数的升压电路、升压方法和将该升压电路的输出作为电源使用的电子仪器。
为了达到上述目的，本发明的升压电路的特征在于：具有将第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1连接单元、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2连接单元、将上述第2蓄电元件的一边的端子切换为与上述第1蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第2蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第3连接单元。
按照本发明，首先，第1蓄电元件连接在第1和第2线连接，所以，将第1线作为基准电位时，第1蓄电元件的另一边的端子就成为与第2线等电位。其次，第1蓄电元件的一边的端子从第1线切换为与第2线连接时，第1蓄电元件的另一边的端子的电位就成为将第2线的电位在与向第1线施加的电位方向相反的方向以第1蓄电元件的输出电压偏置的电位，所以，成为第2线的2倍电位，这就是通过第2蓄电元件进行充电。并且，第2蓄电元件的一边的端子从第1线切换为与第1蓄电元件的另一边的端子连接同时第2蓄电元件的另一边的端子从第1蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接时，输出线的电位就成为将具有第2线的2倍电位的第1蓄电元件的另一边的端子的电位在与向第1线施加的方向相反的方向以第2蓄电元件的输出电压偏置的电位，所以，成为第2线的4倍电位。因此，将第1和第2线间的电位差升压4倍所需要的蓄电元件2个就够了，所以，可以简化结构。即，虽然电容等蓄电元件在进行集成时需要大的面积，另外也难于形成，但是，按照本发明，由于可以削减所需要的蓄电元件，所以，可以对简化结构有贡献。不论在第1线的电位高于第2线时还是第1线的电位低于第2线时，这样的结构都可以分别对应。另外，基准电位可以是第1线的电位也可以是第2线的电位。
这里，在本发明的升压电路中，最好具有将上述第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将另一边的端子与上述第2线连接的第4连接单元和排他地控制利用上述第2连接单元的上述第2蓄电元件的连接和利用上述第4连接单元的上述第2蓄电元件的连接的控制单元。
按照该结构，假定控制单元将利用第2连接单元的第2蓄电元件的连接期间控制为全期间而将利用第4连接单元的连接期间控制为0时，作为如上所述，输出线的电位就成为第2线的4倍电位。另一方面，控制单元将利用第2连接单元的第2蓄电元件的连接期间控制为0而将利用第4连接单元的第2蓄电元件的连接期间控制为全期间时，则第2蓄电元件的输出电压就不是成为第1线与第2线的电位差的2倍而是相等，所以，输出线的电位成为第2线的3倍电位。因此，控制连接期间的比例来平滑输出线的电位时，就可以将升压倍数在4倍～3倍之间无极地变化。
这时，在基于上述第2线的电位或上述输出线的电位的绝对值小于指定的值时，最好上述控制单元将利用上述第2连接单元的上述第2蓄电元件的连接期间控制为比利用上述第4连接单元的上述第2蓄电元件的连接期间长。这样，就可以使输出线的电位在第2线的电位的4倍～3倍之间一定。
另外，在本发明的升压电路中，最好具有在上述第1蓄电元件的一边的端子与上述第2线连接的状态下将上述第1蓄电元件的另一边的端子与上述输出线连接的第5连接单元和排他地控制利用上述第2或第4连接单元的上述第2蓄电元件的连接和利用上述第5连接单元的连接的控制单元。
按照该结构，假定控制单元将利用第2或第4连接单元的第2蓄电元件的连接期间控制为全期间而将利用第5连接单元的连接期间控制为0时，则输出线的电位就如上所述的那样成为第2线的4倍或3倍电位。另一方面，控制单元将利用第2或第4连接单元的第2蓄电元件的连接期间控制为0而将利用第5连接单元的连接期间控制为全期间时，输出线就成为与具有第2线的2倍电位的第1蓄电元件的另一端子相同的电位。因此，控制连接期间的比例、平滑输出线的电位时，就可以使升压倍数在4倍～2倍或3倍～2倍之间无极地变化。
这时，在基于上述第2线的电位或上述输出线的电位的绝对值小于指定的值时，上述控制单元最好将利用上述第2或第4的连接单元的上述第2蓄电元件的连接期间控制为比上述第5连接单元的连接期间长。这样，便可使输出线的电位在第2线的电位的4倍～2倍或3倍～2倍之间一定。
此外，在本发明的升压电路中，最好具有将上述第2线与上述输出线连接的第6连接单元和排他地控制利用上述第2或第4连接单元的上述第2蓄电元件的连接或利用上述第5连接单元的连接和利用上述第6连接单元的连接的控制单元。
按照该结构，假定控制单元将利用第2或第4连接单元的第2蓄电元件的连接期间或利用第5连接单元的连接期间控制为全期间而将利用第6连接单元的连接期间控制为0时，则输出线的电位就如上所述的那样成为第2线的4倍、3倍或2倍电位。另一方面，将利用第2或第4连接单元的第2蓄电元件的连接期间或利用第5连接单元的连接期间控制为0而将利用第6连接单元的连接期间控制为全期间时，则输出线就成为和第2线相同的电位。因此，控制连接期间的比例、平滑输出线的电位时，便可使升压倍数在4倍～1倍、3倍～1倍或2倍～1倍之间无极地变化。
这时，在基于上述第2线的电位或上述输出线的电位的绝对值小于指定的值时，上述控制单元最好将利用上述第2或第4的连接单元的上述第2蓄电元件的连接期间或利用上述第5连接单元的连接期间控制为比上述第6连接单元的连接期间长。这样，便可使输出线的电位在第2线的电位的4倍～1倍、3倍～1倍或2倍～1倍之间一定。
另外，为了达到上述目的，本发明的升压电路的特征在于：具有将第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1连接单元、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2连接单元、将第m(m为满足3≤m≤n的整数)蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第(m-1)蓄电元件的一边的端子切换为与上述第(m-2)蓄电元件的另一边的端子连接并且将上述第(m-1)蓄电池元件的另一边的端子切换为与上述第m蓄电元件的另一边的端子连接的第3～第n连接单元和将第n蓄电元件的一边的端子切换为与第(n-1)的蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第n蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第(n+1)连接单元。
下面，例如取n为「4」进行说明，首先，第1蓄电元件连接在第1和第2线之间，所以，第1蓄电元件的另一边的端子就成为与第2线相等的电位。其次，第1蓄电元件的一边的端子切换为与第2线连接时，第1蓄电元件的另一边的的电位就成为第2线的2倍电位，这就是通过第2蓄电元件进行充电。此外，第2蓄电元件的一边的端子切换为与第1蓄电元件的另一边的端子连接时，第2蓄电元件的另一边的端子的电位就成为第2线的4倍电位，这就是通过第3蓄电元件进行充电。然后，第3蓄电元件的一边的端子切换为与第2蓄电元件的另一边的端子连接时，第3蓄电元件的另一边的端子的电位就成为第2线的8倍电位，这就是通过第4蓄电元件进行充电。并且，第4蓄电元件的一边的端子切换为与第3蓄电元件的另一边的端子连接时，第4蓄电元件的另一边的端子的电位就成为第2线的16倍电位。因此，在n为「4」时，使第1和第2线间的电位差升压24＝16倍所需要的蓄电元件用4个就够了，所以，可以简化结构。即，一般地考虑n为3以上的整数时，使第1和第2线间的电位差升压2n倍所需要的蓄电元件使用n个就够了，所以，特别是n值大时，要简化结构是非常理想的。
为了达到上述目的，本发明的升压方法的特征在于：包括将第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1过程、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2过程、将上述第2蓄电元件的一边的端子切换为与上述第1蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第2蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第3过程。
同样，为了达到上述目的，本发明的升压方法的特征在于：包括将至少具有n个(n为3以上的整数)蓄电元件中的第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1过程、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2过程、将第m(m为满足3≤m≤n的整数)蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第(m-1)蓄电元件的一边的端子切换为与上述第(m-2)蓄电元件的另一边的端子连接并且将上述第(m-1)蓄电池元件的另一边的端子切换为与上述第m蓄电元件的另一边的端子连接的第3～第n过程和将第n蓄电元件的一边的端子切换为与第(n-1)的蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第n蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第(n+1)过程。
此外，为了达到上述目的，本发明的电子仪器的特征在于：具有将第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1连接单元、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2连接单元、将上述第2蓄电元件的一边的端子切换为与上述第1蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第2蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第3连接单元，并将基于上述输出线的电位作为电源使用。
同样，为了达到上述目的，本发明的电子仪器的特征在于：包括至少具有n个(n为3以上的整数)蓄电元件的升压电路，该升压电路具有将第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1连接单元、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2连接单元、将第m(m为满足3≤m≤n的整数)蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第(m-1)蓄电元件的一边的端子切换为与上述第(m-2)蓄电元件的另一边的端子连接并且将上述第(m-1)蓄电池元件的另一边的端子切换为与上述第m蓄电元件的另一边的端子连接的第3～第n连接单元和将第n蓄电元件的一边的端子切换为与第(n-1)的蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第n蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第(n+1)连接单元，将基于上述输出线的电位作为电源使用。
图1是表示应用本发明实施例1的升压电路的电源电路的结构的框图。
图2是表示本发明实施例1的升压电路的结构的电路图。
图3是表示在本发明的升压电路中4倍升压时的控制信号时序图。
图4是本发明升压电路的4倍升压时的动作说明图。
图5是表示在本发明的升压电路中3倍升压时的控制信号的脉冲波形图。
图6时本发明升压电路的3倍升压时的动作说明图。
图7是表示在本发明的升压电路中2倍升压时的控制信号的时序图。
图8时本发明印刷电路的2倍升压时的动作说明图。
图9是表示在本发明的升压电路中等倍升压时的控制信号的时序图。
图10是表示本发明实施例2的升压电路的结构的电路图。
图11是本发明升压电路的16倍升压时的动作说明图。
图12是表示将实施例的升压电路作为电源电路而应用的液晶显示装置的电气结构的框图。
图13是表示先有的升压电路的结构的电路图。
图14是表示在先有的升压电路中4倍升压时的控制信号的时序图。
图15是在先有的升压电路中4倍升压时的动作说明图。
图16是先有的升压电路的16倍升压时的动作说明图。
下面，说明本发明的实施例。
(实施例1)
首先，说明作为本发明的基本结构的实施例1。图1是表示应用本实施例的升压电路的电源电路的结构的框图。如图所示，电源电路100由电压检测电路110、升压控制电路120和升压电路130构成。其中，电压检测电路110用于检测例如升压电路130的输出电压Vout并将该检测结果供给升压控制电路120。升压控制电路120按照由电压检测电路110检测的输出电压Vout生成用于控制升压电路130的升压倍数的控制信号a、b、c1、c2、d。
下面，参照图2说明升压电路130的详细结构。该升压电路130按照由升压控制电路120生成的控制信号a、b、c1、c2、d将输入电压Vin在从1倍到4倍之间升压并作为输出电压Vout而输出，由作为开关元件的晶体管Q2～Q8、辅助电容器C1及C2和输出电容器Cout构成。
详细地说，就是辅助电容器C1的一边的端子C1L通过将控制信号a作为栅极信号的n沟道型晶体管Q4与具有基准电位的接地线连接，同时通过将控制信号b作为栅极信号的p沟道型晶体管Q3与输入电压Vin的供给线连接。
另一方面，辅助电容器C1的另一边的端子C1H按以下方式连接，即，端子C1H第1通过将控制信号a作为栅极信号的n沟道型晶体管Q2与输入电压Vin的供给线连接，第2通过将控制信号d作为栅极信号的p沟道型晶体管Q7与辅助电容器C2的一边的端子C2L连接，此外通过将控制信号C2作为栅极信号的n沟道型晶体管Q8与接地线连接，第3通过将控制信号C1作为栅极信号的n沟道型晶体管Q6与辅助电容器C2的另一边的端子C2H连接，此外通过将控制信号d作为栅极信号的p沟道型晶体管Q5与输出电压Vout的输出线连接。
并且，为了平滑输出电压Vout，输出电容器Cout并联连接在该输出线和接地线之间。
(实施例1的动作)
下面，说明上述结构的电源电路100的动作。升压控制电路120本来是根据输出电压Vout无极地控制升压电路130的升压倍数的，但是，为了便于说明，这里对将升压倍数分别取为4倍、3倍、2倍、1倍时的各动作进行说明，然后，说明升压倍数的无极控制。
<4倍升压>
这里，先说明升压电路130的升压倍数为4倍时的动作。这时，如图3的时序图所示的那样，升压控制电路120分别生成控制信号a、b、c1、c2、d。如图所示，控制信号a是将控制信号b的脉冲宽度变窄的信号。另外，控制信号c1、c2分别是将控制信号b反相后再进行1/2分频的信号。此外，控制信号d是将控制信号c1或c2反相后再延迟半个周期的信号。
这样的控制信号供给升压电路130时，首先，在由图3中的①所示的期间，即控制信号a、b、d为高电平而控制信号c1、c2为低电平的期间，晶体管Q2、Q4导通，而其他晶体管全部截止。因此，对于辅助电容器C1，如由图4中的①所示的那样，端子C1H与输入电压Vin的供给线连接，同时，端子C1L与接地线连接，所以，用输入电压Vin进行充电。此后，晶体管Q2～Q8暂时全部截止。
其次，在由图3中的②所示的期间，即控制信号c1、c2、d为高电平而控制信号a、b为低电平的期间，晶体管Q3、Q6、Q8导通，而其他晶体管全部截止。因此，如由图4中的②所示的那样，辅助电容器C1的端子C1L与输入电压Vin的供给线连接，同时端子C1H与输入电压Vin的供给线分离，所以，端子C1H的电位就成为将输入电压Vin偏置于辅助电容器C1的输出电压Vin的高电位侧的2Vin。另一方面，对于辅助电容器C2，端子C2H与端子C1H连接，同时端子C2L与接地线连接，所以，就以作为两端子间的电位差的2Vin进行充电。此后，晶体管Q2～Q8暂时全部截止。
并且，在由图3中的③所示的期间，即控制信号a、b、c1、c2、d全部成为低电平的期间，晶体管Q3、Q5、Q7导通，而其他晶体管全部截止。因此，若图4中的③所示的那样，在辅助电容器C1的端子C1L与输入电压Vin的供给线连接的状态下，端子C1H与端子C2L连接，同时，端子C2H与输出电压Vout的输出线连接。因此，端子C2H的电位就成为将2Vin即端子C1H(C2L)的电位偏置于辅助电容器C2的输出电压2Vin的高电位侧的4Vin，以后，就由输出电容器Cout进行平滑处理。将负载连接到输出线上时，就进行输出电容器Cout的放电，所以，输出电压Vout在晶体管Q5从截止到导通的期间从4Vin开始逐渐地降低。
这样，通过反复经过①、②、③的期间，输入电压Vin就在升压4倍后而输出。
<3倍升压>
下面，说明升压电路130的升压倍数为3倍时的动作。这时，升压控制电路120分别生成由图5的时序图所示的控制信号a、b、c1、c2、d。这里，控制信号a、b如图所示，是与4倍升压时相同的信号。另外，控制信号c1、c2是与控制信号a相同的信号，同样，控制信号d是与控制信号b相同的信号。
这样的控制信号供给升压电路130时，首先，在由图5中的①所示的期间，即，控制信号a、b、c1、c2、d全部为高电平的期间，晶体管Q2、Q4、Q6、Q8导通，而其他晶体管全部截止。因此，辅助电容器C1、C2如图6的①所示的那样，端子C1H和端子C2H与输入电压Vin的供给线并联连接，端子C1L和端子C2L与接地线并联连接，所以，辅助电容器C1、C2分别用输入电压Vin进行充电。此后，晶体管Q2～Q8暂时全部截止。
其次，到达图5中的②所示的期间时，即到达控制信号a、b、c1、c2、d全部成为低电平时，晶体管Q3、Q5、Q7导通，而其他晶体管全部截止。因此，如图6的②所示的那样，辅助电容器C1的端子C1L与输入电压Vin的供给线连接，所以，端子C1H的电位就成为将输入电压Vin偏置于辅助电容器C1的输出电压Vin的高电位侧的2Vin。此外，在该状态下，端子C1H与辅助电容器C2的端子C2L连接，同时，端子C2H与输出电压Vout的输出线连接，所以，端子C2H的电位就成为将2Vin即端子C1H(C2L)的电位偏置于辅助电容器C2的输出电压Vin的高电位侧的3Vin。将负载连接到输出线上时，就进行输出电容器Cout的放电，所以，输出电压Vout在晶体管Q5从截止到导通的期间从3Vin开始逐渐地降低。
这样，通过反复经过①、②的期间，输入电压Vin就在升压3倍后而输出。
<2倍升压>
下面，说明升压电路130的升压倍数为2倍时的动作。这时，升压控制电路120分别生成例如由图7的时序图所示的控制信号a、b、c1、c2、d。这里，控制信号a、b如图所示的那样，是与4倍和3倍升压时相同的信号。另外，控制信号c1是将控制信号b反相后的信号，控制信号c2总是低电平的信号。另一方面，控制信号d是与控制信号b相同的信号。
这样的控制信号供给升压电路130时，首先，在由图7中的①所示的期间，即，在控制信号c2以外的控制信号a、b、c1、d为高电平的期间，和4倍升压的①的期间一样，晶体管Q2、Q4导通，其他晶体管全部截止，所以，如图8的①所示的那样，辅助电容器C1就以电压Vin进行充电。此后，晶体管Q2～Q8暂时全部截止。
其次，到达图7的②所示的期间时，即到达控制信号c1为高电平而控制信号a、b、c2、d为低电平的期间时，晶体管Q3、Q5、Q6、Q7导通，而其他晶体管全部截止。因此，如图8的②所示的那样，辅助电容器C1的端子C1L与输入电压Vin的供给线连接，同时，端子C1H与输出电压Vout的输出线连接，所以，输出电压Vout就成为将输入电压Vin偏置于辅助电容器C1的输出电压Vin的高电位侧的2Vin。
在该期间，端子C2L和端子C2H短路，所以，辅助电容器C2不进行充电。另外，将负载连接到输出线上时，就进行输出电容器Cout的放电，所以，输出电压Vout在晶体管Q5从截止到导通的期间从Vin开始逐渐地降低。
这样，通过反复经过①、②的期间，输入电压Vin就在升压2倍后而输出。
<1倍升压>
下面，说明升压电路130的升压倍数为1倍时的动作。这时，升压控制电路120分别生成由图9的时序图所示的控制信号a、b、c1、c2、d。这里，控制信号a如图所示，和4倍、3倍、2倍升压时一样。另外，控制信号b总是高电平的信号。另一方面，控制信号c1是与控制信号a相同的信号。此外，控制信号c2总是高电平的信号。而控制信号d是将控制信号a或c1反相后的信号。
这样的控制信号供给升压电路130时，在由图5中的①所示的期间，即，控制信号a、b为高电平而控制信号d为低电平的期间，晶体管Q2、Q4、Q5、Q6、Q7导通，而其他晶体管全部截止。因此，输入电压Vin的供给线与输出线连接，所以，输入电压Vin直接就成为输出电压Vout。在该期间，端子C2L和端子C2H短路，所以，辅助电容器C2不进行充电。另外，将负载连接到输出线上时，就进行输出电容器Cout的放电，所以，输出电压Vout在晶体管Q5从截止到导通的期间从Vin开始逐渐地降低。
这样，通过①的期间，输入电压Vin就直接作为输出电压Vout而输出。
<4倍～1倍的无极升压>
这样满足本实施例的升压电路中，首先可以进行4倍、3倍、2倍、1倍的升压，但是，对于升压倍数，并不限于此，实际上在从4倍到1倍之间可以无极地升压。即，升压控制电路120可以分时供给不同的升压倍数的控制信号，通过控制该供给期间的比例而将升压倍数设定为该不同的倍数间的值。
例如，如果分别在相同的期间交替地供给4倍升压时的控制信号和3倍升压时的控制信号，则由输出电容器Cout平滑处理后的输出电压Vout就成为输入电压Vin的3.5倍，实际上就可以将升压倍数定为3.5倍。另外，例如，如果分别交替地在25％的期间供给4倍升压时的控制信号而在75％的期间供给3倍升压时的控制信号，则实际上就可以将升压倍数定为3.25倍。不论哪种情况，控制信号a、b都是一样的，所以，仅改变控制信号c1(c2)和控制信号d就可以了。
这里，在本实施例中，如上所述，是分时控制辅助电容器C1、C2的连接来得到4Vin、3Vin、2Vin、Vin各电压的，所以，控制控制信号的供给期间的比例就是分时排他地控制得到各电压所需要的连接形式。
另外，将升压倍数设定在4倍～3倍之间时，对于所使用的控制信号，除了4倍升压时的控制信号与3倍升压时的控制信号的组合外，也可以将4倍升压时的控制信号与2倍或1倍升压时的控制信号进行组合。如果以上述3.5倍的升压倍数为例进行说明，则可分别交替地在75％的期间供给4倍升压时的控制信号而在25％的期间供给2倍升压时的控制信号，另外，与可以分别交替地在83.3％的期间供给4倍升压时的控制信号而在16.7％的期间供给1倍升压时的控制信号。
同样，将升压倍数设定在3倍～2倍之间时，对于所使用的控制信号，除了3倍升压时的控制信号与2倍升压时的控制信号的组合外，也可以将4倍升压时的控制信号与2倍或1倍升压时的控制信号进行组合，此外，也可以将3倍升压时的控制信号与1倍升压时的控制信号进行组合。同样，将升压倍数设定在2倍～1倍之间时，丢所使用的控制信号，除了2倍升压时的控制信号与1倍升压时的控制信号的组合外，也可以将3倍升压时的控制信号与1倍升压时的控制信号进行组合。但是，应该注意，将升压倍数差大的控制信号组合时，由于输出电容器Cout要将电位差大的电压进行平滑处理，所以，输出电压的脉动将增大。
实际上，如果输出电压Vout的绝对值大于目标电压Vref，这样的控制就使高倍升压时的控制信号的供给期间比低倍升压时的控制信号的供给期间短，相反，如果输出电压Vout的绝对值小于电压Vref，就使高倍升压时的控制信号的供给期间比低倍升压时的控制信号的供给期间长。这样，输出电压Vout就用电压Vref来均衡，维持在某一一定的范围内。
因此，按照这样的控制，利用升压电路本身就可以使输出电压一定，所以，具有可以不必在后级设置稳压电路的优点。此外，即使输入电压Vin例如随时间而降低，输出电压Vout也可以通过提高升压倍数而在Vin～4Vin之间保持一定，所以，可以扩大负载的工作时间。
这里，是根据目标电压Vref与输出电压Vout的比较，分时供给各升压倍数的控制信号，利用控制其供给期间的比例这样的反馈控制来使输出电压Vout保持一定的，但是，本发明并不限于此。例如，也可以采用升压控制电路120根据与输入电压Vin的比较而分时供给各升压倍数的控制信号，利用控制其供给期间的比例这样的反馈控制使输出电压Vout保持一定的结构。
(实施例2)
下面，说明本发明实施例2的升压电路。在上述实施例1中，是将升压倍数取为4倍～1倍，在本实施例中，则取为16倍。图10是表示本实施例的升压电路132的结构的电路图。图示的升压电路132是置换图1的印刷电路130作为电源电路100来应用，如图所示，该升压电路132将实施例1的印刷电路130作为基本电路，附加上辅助电容器C3、C4而成的电路，详细情况如下。
即，辅助电容器C2的端子C2H第1通过将控制信号f作为栅极信号的p沟道型晶体管Q10与辅助电容器C3的一边的端子C3L连接，并进而通过将控制信号e作为栅极信号的n沟道型晶体管Q11与接地线连接，第2通过将控制信号e作为栅极信号的n沟道型晶体管Q9与辅助电容器C3的另一边的端子C3H连接。
此外，辅助电容器C3的端子C3H第1通过将控制信号g作为栅极信号的p沟道型晶体管Q14与辅助电容器C4的一边的端子C4L连接，并进而通过将控制信号h2作为栅极信号的n沟道型晶体管Q15与接地线连接，第2通过将控制信号h1作为栅极信号的n沟道型晶体管Q13与辅助电容器C4的另一边的端子C4H连接，并进而通过将控制信号g作为栅极信号的p沟道型晶体管Q12与输出电压Vout的输出线连接。并且，输出电容器Cout和实施例一样，为了平滑输出电压Vout，并联连接在该输出线和接地线之间。
在这样的结构中，进行16倍的升压时，升压控制电路120分为下述①～⑤的期间供给控制信号，控制升压电路130的各晶体管Q2～Q15的通断。
即，第1，如图11的①所示的那样，升压控制电路120将端子C1H与输入电压Vin的供给线连接，同时将端子C1L与接地线连接。这样，辅助电容器C1就以Vin进行充电。
第2，如图11的②所示的那样，升压控制电路120将端子C1L与输入电压Vin的供给线连接，将端子C1H与端子C2H连接，此外，将端子C2L与接地线连接。这样，端子C1H的电位就成为将输入电压Vin偏置于辅助电容器C1的输出电压Vin的高电位侧的2Vin，于是，辅助电容器C2就以2Vin进行充电。
第3，如图11的③所示的那样，升压控制电路120在将端子C1L与输入电压Vin的供给线连接的状态下，控制将端子C1H与端子C2L连接，将端子C2H与端子C3H连接，此外，将端子C3L与接地线连接。这样，端子C2H的电位就成为将端子C1H(C2L)的电位偏置于辅助电容器C2的输出电压2Vin的高电位侧的4Vin，于是，辅助电容器C3就以4Vin进行充电。
第4，如图11的④所示的那样，升压控制电路120控制就端子C1L与输入电压Vin的供给线连接，在将端子C1H与端子C2L连接的状态下，控制将端子C2H与端子C3L连接，将端子C3H与端子C4H连接，此外，将端子C4L与接地线连接。这样，端子C3H的电位就成为将端子C2H(C3L)的电位4Vin偏置于辅助电容器C3的输出电压4Vin的高电位侧的8Vin，于是，辅助电容器C4就以8Vin进行充电。
第5，如图11的⑤所示的那样，升压控制电路120控制就端子C1L与输入电压Vin的供给线连接，就端子C1H与端子C2L连接，此外，在将端子C2H与端子C3L连接的状态下，将端子C3H与端子C4L连接，将端子C4H与输出电压Vout的输出线连接。这样，输出线的电位就成为将端子C3H(C4L)的电位8Vin偏置于辅助电容器C4的输出电压8Vin的高电位侧的16Vin。这样，利用4个辅助电容器C1～C4就可以进行16倍的升压。
在本实施例中，作为实施例1的发展，是可以分别用以下的电位对辅助电容器C1～C4进行充电。
即，对于辅助电容器C1，可以用Vin进行充电，对于辅助电容器C2，可以用Vin或2Vin进行充电，对于辅助电容器C3，可以用Vin、2Vin、3Vin或4Vin进行充电，此外，对于辅助电容器C4，可以用0、Vin、2Vin、……、7Vin或8Vin进行充电。因此，通过将供给输入电压Vin的供给线利用将辅助电容器C1～C4适当地组合的输出电压进行偏置，便可获得Vin、2Vin、3Vin、……、16Vin的输出电压Vout。
升压控制电路1 20通过分时供给规定给升压倍数的控制信号，控制该供给期间的比例，便可将升压倍数在16倍～1倍之间无极地控制，同时，通过根据输出电压Vout与目标电压Vref的比较结果控制供给期间的比例，便可使输出电压Vout在16Vin～Vin之间保持一定。
此外，对于本发明，通过扩展实施例1和实施例2，即通过采用同样追加辅助电容器的结构，便可以32倍、64倍、……、2n倍将输入电压Vin升压。这时，升压所需要的辅助电容器的个数使用n个就够了，所以，精加工可以简化。此外，可以使升压倍数在2n～1倍之间无极地变化，并且可以使输出电压Vout在此区间的电压中保持一定。
另外，对于上述实施例1和实施例2，在进行充电同时又进行偏置的结构中，使用了辅助电容器，但是，对于本发明，并不限于此，例如，也可以使用二次电池。
此外，对于实施例1和实施例2，说明的是输入电压Vin相对于基准电位为正侧、并将偏置的方向采用相同的正极侧的正电源的情况，但是，本发明不限于此，也可以应用于将输入电压相对于基准电位采用负侧不将偏置的方向采用负侧的负电源的情况。
对于实施例1和实施例2，采用的是用晶体管进行辅助电容器的连接或切换的结构，但是，也可以采用利用模拟开关或传输门等各种开关来进行辅助电容器的连接或切换的结构。
<使用电源电路的电子仪器>
实施例1的升压电路130和实施例2的升压电路132以及将它们扩展的升压电路可以作为例如向液晶显示装置的各部分供给电源的电源电路来应用。图12是表示液晶显示装置的电气结构的框图。如图所示，在液晶显示面板200上，在i条数据线X1～Xi与j条扫描线Y1～Yj的各交点形成液晶元件202，各液晶元件202是液晶显示要素(液晶层)204和薄膜二极管(Thin Film Diode：以后称为「TFD」)元件206串联连接的结构。
并且，各扫描线Y1～Yj由扫描信号驱动电路210进行驱动，各数据线X1～Xi由数据信号驱动电路220进行驱动。此外，扫描信号驱动电路210和数据信号驱动电路220由驱动控制电路230进行控制。图12中，是TFD元件206与扫描线一侧连接，液晶层204与数据线一侧连接，但是，与此相反，也可以是将TFD元件206设置在数据线一侧而将液晶层204设置在扫描线一侧的结构。
电源电路100是控制输入电压Vin的升压倍数而输出在扫描信号驱动电路210中使用的各种选择电压、在数据信号驱动电路220中使用的数据信号的电压和在驱动控制电路230中使用的电压等各种输出电压的电路，是应用上述升压电路130的电路。
使用这样的电源电路100时，即使通过增加导通的像素等而增大负载时，输出电压也被抑制在一定的范围内变动，所以，可以防止显示品质降低。此外，即使输入电压Vin随时间而降低，由于输出电压被抑制在一定的范围内变动，所以，可以长时间工作。
作为液晶显示装置，可以采用使用TFT(Thin FilmTransistor：薄膜晶体管)的有源矩阵方式或不使用TFD或TFT等的开关元件的无源矩阵方式等各种显示装置。此外，不限于液晶显示装置，也可以应用于在被覆了EL(electroluminescence)层的绝缘层上形成行电极和列电极的EL显示装置的电源电路。此外，也不限于显示装置，还可以应用于投影仪、微机、呼机、液晶电视、取景器式或监视器直视式的摄像机、汽车驾驶导航装置、电子记事簿、计算器、文字处理器、工作站、手机、可视电话、POS终端、具有触摸屏的装置等电子仪器。
如上所述，按照本发明，升压2n倍所需要的蓄电元件有n个就够了，所以，可以简化结构，同时可以比较自由地控制升压倍数。

Claims (12)

1.一种升压电路，其特征在于：具有将第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1连接单元、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2连接单元、将上述第2蓄电元件的一边的端子切换为与上述第1蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第2蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第3连接单元。
2.按权利要求1所述的升压电路，其特征在于：具有将上述第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将另一边的端子与上述第2线连接的第4连接单元和排他地控制利用上述第2连接单元的上述第2蓄电元件的连接和利用上述第4连接单元的上述第2蓄电元件的连接的控制单元。
3.按权利要求2所述的升压电路，其特征在于：上述控制单元在基于上述第2线的电位或上述输出线的电位的绝对值小于指定的值时，将利用上述第2连接单元的上述第2蓄电元件的连接期间控制为比利用上述第4连接单元的上述第2蓄电元件的连接期间长。
4.按权利要求1或2所述的升压电路，其特征在于：具有在上述第1蓄电元件的一边的端子与上述第2线连接的状态下将上述第1蓄电元件的另一边的端子与上述输出线连接的第5连接单元和排他地控制利用上述第2或第4连接单元的上述第2蓄电元件的连接和利用上述第5连接单元的连接的控制单元。
5.按权利要求4所述的升压电路，其特征在于：上述控制单元在基于上述第2线的电位或上述输出线的电位的绝对值小于指定的值时，将利用上述第2或第4的连接单元的上述第2蓄电元件的连接期间控制为比上述第5连接单元的连接期间长。
6.按权利要求1、2或4所述的升压电路，其特征在于：具有将上述第2线与上述输出线连接的第6连接单元和排他地控制利用上述第2或第4连接单元的上述第2蓄电元件的连接或利用上述第5连接单元的连接和利用上述第6连接单元的连接的控制单元。
7.按权利要求6所述的升压电路，其特征在于：上述控制单元在基于上述第2线的电位或上述输出线的电位的绝对值小于指定的值时，将利用上述第2或第4的连接单元的上述第2蓄电元件的连接期间或利用上述第5连接单元的连接期间控制为比上述第6连接单元的连接期间长。
8.一种具有至少n个(n为3以上的整数)蓄电元件的升压电路，其特征在于：具有将第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1连接单元、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2连接单元、将第m(m为满足3≤m≤n的整数)蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第(m-1)蓄电元件的一边的端子切换为与上述第(m-2)蓄电元件的另一边的端子连接并且将上述第(m-1)蓄电池元件的另一边的端子切换为与上述第m蓄电元件的另一边的端子连接的第3～第n连接单元和将第n蓄电元件的一边的端子切换为与第(n-1)的蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第n蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第(n+1)连接单元。
9.一种升压方法，其特征在于：包括将第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1过程、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2过程、将上述第2蓄电元件的一边的端子切换为与上述第1蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第2蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第3过程。
10.一种升压方法，其特征在于：包括将至少具有n个(n为3以上的整数)蓄电元件中的第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1过程、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2过程、将第m(m为满足3≤m≤n的整数)蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第(m-1)蓄电元件的一边的端子切换为与上述第(m-2)蓄电元件的另一边的端子连接并且将上述第(m-1)蓄电  元件的另一边的端子切换为与上述第m蓄电元件的另一边的端子连接的第3～第n过程和将第n蓄电元件的一边的端子切换为与第(n-1)的蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第n蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第(n+1)过程。
11.一种电子仪器，其特征在于：具有将第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1连接单元、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2连接单元、将上述第2蓄电元件的一边的端子切换为与上述第1蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第2蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第3连接单元，并将基于上述输出线的电位作为电源使用。
12.一种电子仪器，是至少具有n个(n为3以上的整数)蓄电元件的升压电路，其特征在于：该升压电路具有将第1蓄电元件的一边的端子与具有指定的电位的第1线连接同时将上述第1蓄电元件的另一边的端子与具有和上述第1线不同的电位的第2线连接的第1连接单元、将第2蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第1蓄电元件的一边的端子切换为与上述第2线连接并且将上述第1蓄电元件的另一边的端子切换为与上述第2蓄电元件的另一边的端子连接的第2连接单元、将第m(m为满足3≤m≤n的整数)蓄电元件的一边的端子与上述第1线连接同时将上述第(m-1)蓄电元件的一边的端子切换为与上述第(m-2)蓄电元件的另一边的端子连接并且将上述第(m-1)蓄电池元件的另一边的端子切换为与上述第m蓄电元件的另一边的端子连接的第3～第n连接单元和将第n蓄电元件的一边的端子切换为与第(n-1)的蓄电元件的另一边的端子连接同时将上述第n蓄电元件的另一边的端子切换为与输出线连接的第(n+1)连接单元，将基于上述输出线的电位作为电源使用。
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