JP2000066747A - 定電圧回路及びその定電圧出力方法 - Google Patents

定電圧回路及びその定電圧出力方法

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JP2000066747A
JP2000066747A JP10234612A JP23461298A JP2000066747A JP 2000066747 A JP2000066747 A JP 2000066747A JP 10234612 A JP10234612 A JP 10234612A JP 23461298 A JP23461298 A JP 23461298A JP 2000066747 A JP2000066747 A JP 2000066747A
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constant voltage
voltage
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charge pump
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Manabu Kasahara
学 笠原
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望の定電圧を精度よく出力し、また必要最
低限の消費電流で動作させる。 【解決手段】 チャージポンプ回路部10は、帰還部3
0の出力したチャージポンプ回路の充電電流によって昇
圧動作を行い、定電圧を外部負荷及び定電圧出力検出部
20に出力する。定電圧出力検出部20は、チャージポ
ンプ回路部10の出力電圧を検出し、この検出値を帰還
部30に出力する。帰還部30は、検出された出力電圧
と基準値とを比較し、その代償関係によりを充電電流を
制御してチャージポンプ回路部10に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、所望の定電圧を出
力する定電圧回路に関し、特に低消費電流で動作する定
電圧回路及びその定電圧出力方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、チャージポンプ回路を用いた定電
圧回路が種々提案されている。一般的な構成の定電圧回
路について図を参照して説明する。図4は、従来のチャ
ージポンプ回路を用いた定電圧回路の回路図である。こ
の従来の定電圧回路は、昇圧動作を行い定電圧を出力す
るチャージポンプ回路部10と、チャージポンプ回路部
10の充電電流を設定する充電電流設定部40と、チャ
ージポンプ回路部10の過剰な昇圧電圧をクランプする
クランプ回路50とから構成されている。チャージポン
プ回路部10は、発振器11と、トランジスタQP1、
QN1と、ダイオードD1、D2と、コンデンサC1、
C2とから構成され、QP1、QN1のベースには充電
電流設定部40の出力が接続されている。充電電流設定
部40は、カレントミラー回路と、トランジスタQN
2、QN3、QN4、QN5、QN6、QN7、定電流
源ISとから構成され、発振器11の出力がQN2、Q
N5のベースに入力している。クランプ回路50は、例
えばツェナーダイオード等が使用されており、チャージ
ポンプ回路部10の出力端子に接続している。
【0003】このような構成の定電圧回路は、発振器1
1の生成する位相が180度異なる2相信号がそれぞ
れ、充電電流設定部40のQN2、QN5のベースに入
力されることにより充電電流のスイッチングを制御す
る。そしてチャージポンプ回路部10のQP1、QN1
より構成されるコンデンサの充電回路のスイッチングに
より昇圧動作が行われる。チャージポンプ回路部10の
出力の過剰な昇圧電圧を、クランプ回路50によってク
ランプすることで、定電圧出力を得ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
定電圧回路は、チャージポンプ回路部10により昇圧さ
れた出力電圧の過剰な電圧は、クランプ回路50を接続
して定電圧出力を得ていた。例えばクランプ回路にツェ
ナーダイオードが使用されている場合、出力電圧の精度
はツェナー電圧の精度により決まっていた。このため、
所望の定電圧出力を得ることが難しかった。また、IC
に内蔵化しようとすると高価になってしまうという問題
もあった。さらに、電源電圧の変動等を考慮すると、チ
ャージポンプ回路を多段で構成し、ツェナーダイオード
のクランプ電圧以上に昇圧する必要があり、消費電流が
増大するという問題があった。
【0005】上記問題点に鑑み、本発明は、所望の定電
圧を精度よく出力し、また必要最低限の消費電流で動作
する定電圧回路及びその定電圧出力方法、を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のうち、請求項1に記載の発明は、昇圧動作
を行い定電圧を出力するチャージポンプ回路と、前記チ
ャージポンプ回路の出力する定電圧を検出する定電圧検
出部と、前記定電圧検出部により検出された検出電圧に
応じてチャージポンプ回路の充電電流を設定する帰還部
と、から成る定電圧回路、であることを特徴とする。ま
た、本発明のうち、請求項2に記載の発明は、前記定電
圧検出部は、抵抗を接続した検出回路である請求項1記
載の定電圧回路、であることを特徴とする。また、本発
明のうち、請求項3に記載の発明は、前記帰還部は、前
記検出電圧と基準電圧を入力する差動増幅器と、差動増
幅器の出力に応じてチャージポンプ回路の充電電流を変
化させる充電電流制御回路とから成る請求項1記載の定
電圧回路、であることを特徴とする。また、本発明のう
ち、請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3に
記載の発明がさらに、前記定電圧検出部はチャージポン
プ回路出力端子と電源端子間に接続され、前記帰還部の
基準電圧源は電源端子に接続されている定電圧回路であ
ることを特徴とする。
【0007】また、本発明のうち、請求項5に記載の発
明は、所望の定電圧を出力する定電圧回路の定電圧出力
方法において、直列に接続された抵抗から成る定電圧検
出部によりチャージポンプ回路が出力した電圧を検出
し、前記検出された電圧値と基準電圧値とを入力する差
動増幅器と充電電流制御回路により検出電圧と基準電圧
値との大小関係に応じてチャージポンプ回路へ入力する
充電電流を制御し、チャージポンプ回路で前記充電電流
に応じて昇圧動作を制御し、前記基準電圧に応じた定電
圧を出力する手順から成る定電圧回路の定電圧出力方
法、であることを特徴とする。また、本発明のうち、請
求項6に記載の発明は、前記定電圧検出部の抵抗にさら
に電源端子を接続してチャージポンプ回路出力電圧と電
源電圧の差に比例した電圧を前記差動増幅器に入力し、
前記基準電圧値にさらに電源電圧値を加えた基準電圧値
を前記差動増幅器に入力する手順を有する請求項5記載
の定電圧回路の定電圧出力方法、であることを特徴とす
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の形態で
ある定電圧回路の構成図である。本発明の一実施の形態
である定電圧回路は、昇圧動作を行い定電圧を出力する
チャージポンプ回路部10と、このチャージポンプ回路
部10の出力する電圧を検出する定電圧検出部20と、
定電圧検出部20により検出された電圧に応じてチャー
ジポンプ回路部10の充電電流を設定する帰還部30と
から構成される。
【0009】このような構成の定電圧回路の動作を説明
する。チャージポンプ回路部10は、帰還部30の生成
した充電電流に従って昇圧動作を行い、定電圧を外部負
荷及び定電圧出力検出部20に出力する。定電圧出力検
出部20は、チャージポンプ回路部10の出力電圧を検
出し、この検出値を帰還部30に出力する。帰還部30
は、検出された出力電圧と基準電圧値とを比較し、その
大小関係に応じてチャージポンプ回路の充電電流を制御
してチャージポンプ回路部10に出力する。
【0010】次に、このような構成の定電圧回路を詳細
に説明する。図2は、本発明の一実施の形態である定電
圧回路の回路図である。チャージポンプ回路部10は、
発振器11と、トランジスタQP1、QN1と、ダイオ
ードD1、D2と、コンデンサC1、C2とから構成さ
れ、QP1、QN1のベースには帰還部30の出力が接
続されている。定電圧出力検出部20は、チャージポン
プ回路部10の出力に、抵抗R1、R2を直列に接続
し、その接続点電圧を帰還部30の差動増幅器AMPの
非反転入力端子に出力する。帰還部30は、非反転入力
端子に定電圧検出部20の出力で反転入力端子に基準電
圧VREFが入力される差動増幅器AMPと、差動増幅
器AMPの出力に応じて充電電流を変化させる充電電流
制御回路である、カレントミラー回路と、トランジスタ
QN2、QN3、QN4、QN5、QN6、QN7、Q
N8、定電流源ISと、から構成されている。
【0011】チャージポンプ回路部10は、発振器11
より出力される位相が180度異なる2相信号をそれぞ
れQN2、QN5のベースに入力することにより、QP
1、QN1より構成されるコンデンサの充電回路のスイ
ッチングにより昇圧動作が行われる。定電圧出力検出部
20は、抵抗R1とR2により電圧を検出する。帰還部
30の差動増幅器AMPの非反転端子に入力する電圧
は、定電圧をV0とすると次の式で表わされる。 R1/(R1+R2)×V0 帰還部30は、非反転入力端子に定電圧検出部20の出
力が接続され、反転入力端子に基準電圧VREFが接続
された差動増幅器AMPにより、チャージポンプ回路部
10の出力電圧の基準電圧との大小関係を検出し、これ
に応じたチャージポンプ回路部10の充電電流を生成す
る。
【0012】このような構成の定電圧回路の動作を説明
する。電源投入時、チャージポンプ回路部10の出力で
ある定電圧出力V0は十分に立ち上がっていないため、
帰還部30の差動増幅器AMPの非反転入力端子に入力
する電圧「R1/(R1+R2)×V0」は、反転入力
端子に接続される基準電圧VREFよりも低い電圧であ
り、AMPの出力はL、QN8はOFFとなる。その場
合、QN6、QN7によりカレントミラー回路IN端子
に、定電流源ISと同等の電流を流す。カレントミラー
回路は、IN端子にISと同等の電流が流れることでO
UT1、OUT2にISと同等の電流を流す。この電流
はそれぞれQP1、QN1のベース電流となり、発振器
OSCによりQN2、QN5をスイッチングさせて、Q
P1、QN1よりなるコンデンサの充電回路を動作さ
せ、出力電圧V0が上昇する。
【0013】出力電圧V0が上昇し、「R1/(R1+
R2)×V0>VREF」となった時点で、帰還部30
の差動増幅器AMPの出力はHとなる。この場合、QN
8はONとなり、QN6、QN7がオフし、カレントミ
ラー回路IN端子には、電流源ISの電流が流れ込まな
い。このため、チャージポンプ回路部10への充電電流
がゼロとなり、チャージポンプ回路部10の昇圧動作が
停止する。これにより、定電圧出力V0が低下する。再
び、「R1/(R1+R2)×V0<VREF」となっ
た場合には、チャージポンプ回路部10に充電電流が流
れ、昇圧動作が行われる。
【0014】このように、検出された電圧「R1/(R
1+R2)×V0」の値が、基準電圧VREFより小さ
い場合には、チャージポンプ回路部10の昇圧動作が行
われ、「R1/(R1+R2)×V0」の値が、基準電
圧VREFより大きい場合には、チャージポンプ回路部
10の昇圧動作が停止される。以上の動作を繰り返すこ
とにより、定電圧出力V0は、「V0=R1/(R1+
R2)×VREF」で決まる電圧に安定化される。
【0015】以上、説明した定電圧回路は、GND電位
に対して定電圧を出力するための回路であったが、電源
電圧VCCに対して安定化された出力電圧を得る定電圧
回路とすることもできる。このような、本発明の他の実
施の形態である定電圧回路について図を参照して説明す
る。図3は、本発明の他の実施の形態である定電圧回路
の回路図である。チャージポンプ回路部10は、発振器
11と、トランジスタQP1、QN1と、ダイオードD
1、D2と、コンデンサC1、C2とから構成され、Q
P1、QN1のベースには帰還部30の出力が接続され
ている。定電圧出力検出部20は、チャージポンプ回路
部10の出力に、抵抗R1、R2を直列に接続し、さら
に電源端子VCCに接続している。そのR1とR2の接
続点電圧を帰還部30の差動増幅器AMPの非反転入力
端子に出力する。帰還部30は、非反転入力端子に定電
圧検出部20の出力が接続され、反転入力端子に基準電
圧VREF+電源端子VCCの電圧が入力される差動増
幅器AMPと、差動増幅器AMPの出力に応じて充電電
流を変化させる充電電流制御回路である、カレントミラ
ー回路と、トランジスタQN2、QN3、QN4、QN
5、QN6、QN7、QN8、定電流源ISと、から構
成されている。ここで、図2に示した定電圧回路と同じ
ものについては、同じ番号を付し、説明を省略する。
【0016】このような構成の定電圧回路の動作及びそ
の定電圧出力方法を説明する。チャージポンプ回路部1
0の出力電圧V0を定電圧検出部20で検出し、帰還部
30の差動増幅器AMPの非反転入力端子に入力する。
非反転入力端子に接続される電圧が、この場合の基準電
圧値より低い場合、AMPの出力はL、QN8はOFF
となり、QN6、QN7によりカレントミラー回路IN
端子に、定電流源ISと同等の電流を流す。カレントミ
ラー回路は、IN端子にISと同等の電流が流れること
でOUT1、OUT2にISと同等の電流を流す。この
電流はそれぞれQP1、QN1のベース電流となり、発
振器OSCによりQN2、QN5をスイッチングさせ
て、QP1、QN1よりなるコンデンサの充電回路を動
作させ、出力電圧V0が上昇する。また、非反転入力端
子の電圧が、この場合の基準電圧値より高い場合、AM
Pの出力はH、QN8はONとなり、QN6、QN7が
オフし、カレントミラー回路IN端子には、電流源IS
の電流が流れ込まない。このため、チャージポンプ回路
部10への充電電流がゼロとなり、チャージポンプ回路
部10の昇圧動作が停止する。これにより、定電圧出力
V0が低下する。以上の動作を繰り返すことにより、出
力電圧V0は「V0=VREF×(R1+R2)/R1
+VCC」となるように安定化される。
【0017】このように、本発明のその他の実施の形態
である定電圧回路が出力する定電圧V0は、「V0=V
REF×(R1+R2)/R1+VCC」で安定化さ
れ、この時の出力電圧は、電源電圧VCCに対して安定
化されている。
【0018】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の定電圧
回路によれば、定電圧出力の出力電圧に応じて、チャー
ジポンプ回路の充電電流を制御するように帰還回路を設
けたことにより、少ない消費電流により、精度の高い定
電圧出力を得ることができる。また、帰還部の差動増幅
器の各入力端子を電源電圧に接続することによって、同
様の構成で、電源電圧に対して安定化された定電圧出力
を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である定電圧回路の構成
図である。
【図2】本発明の一実施の形態である定電圧回路の回路
図である。
【図3】本発明のその他の実施の形態である定電圧回路
の回路図である。
【図4】従来の定電圧回路の回路図である。
【符号の説明】
10 チャージポンプ回路部 11 発振器 20 定電圧出力検出部 30 帰還部 40 充電電流設定部 50 クランプ回路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 昇圧動作を行い定電圧を出力するチャー
    ジポンプ回路と、前記チャージポンプ回路の出力する定
    電圧を検出する定電圧検出部と、前記定電圧検出部によ
    り検出された検出電圧に応じてチャージポンプ回路の充
    電電流を設定する帰還部と、から成ることを特徴とする
    定電圧回路。
  2. 【請求項2】 前記定電圧検出部は、抵抗を接続した検
    出回路であることを特徴とする請求項1記載の定電圧回
    路。
  3. 【請求項3】 前記帰還部は、前記検出電圧と基準電圧
    を入力する差動増幅器と、差動増幅器の出力に応じてチ
    ャージポンプ回路の充電電流を変化させる充電電流制御
    回路とから成ることを特徴とする請求項1記載の定電圧
    回路。
  4. 【請求項4】 前記定電圧検出部はチャージポンプ回路
    出力端子と電源端子間に接続され、前記帰還部の基準電
    圧源は電源端子に接続されていることを特徴とする請求
    項1、2、3記載の定電圧回路。 【請求項4】 前記定電圧検出部はチャージポンプ回路
    出力端子と電源端子間に接続され、前記帰還部の基準電
    圧源は電源端子に接続されていることを特徴とする請求
    項3記載の定電圧回路。
  5. 【請求項5】 所望の定電圧を出力する定電圧回路の定
    電圧出力方法において、直列に接続された抵抗から成る
    定電圧検出部によりチャージポンプ回路が出力した電圧
    を検出し、前記検出された電圧値と基準電圧値とを入力
    する差動増幅器と充電電流制御回路により検出電圧と基
    準電圧値との大小関係に応じてチャージポンプ回路へ入
    力する充電電流を制御し、チャージポンプ回路で前記充
    電電流に応じて昇圧動作を制御し、 前記基準電圧に応
    じた定電圧を出力する手順から成ることを特徴とする定
    電圧回路の定電圧出力方法。
  6. 【請求項6】 前記定電圧検出部の抵抗にさらに電源端
    子を接続してチャージポンプ回路出力電圧と電源電圧の
    差に比例した電圧を前記差動増幅器に入力し、前記基準
    電圧値にさらに電源電圧値を加えた基準電圧値を前記差
    動増幅器に入力する手順を有することを特徴とする請求
    項5記載の定電圧回路の定電圧出力方法。
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