JP2000245140A - チャージポンプ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャージ電圧の立ち上げを犠牲にすることな
く、回路電力を負荷に依らず常に効果的に低減して低消
費電力を実現すること。 【解決手段】 電源オン時、出力部のチャージ電圧が低
い間、帰還回路はドライバーに高い駆動電圧を供給し
て、そこから出力される駆動パルスの振幅値を大きくし
て、大きなチャージ能力により、前記チャージ電圧を急
速に上昇させる。その後、前記チャージ電圧が高くなる
に伴い、帰還回路はドライバーに供給する駆動電圧を低
くし、ドライバーで消費される電力を絞り、チャージ電
圧が設定電圧に到達した以降、帰還回路はドライバーに
常に低い駆動電圧を供給して、ドライバーの消費電力を
抑えることにより、出力部で消費される電力を低減す
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、供給電圧よりも高
い設定電圧を発生するチャージポンプ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のチャージポンプ回路の構成
例を示した回路図である。チャージポンプはクロックを
生成するクロック生成回路１と、このクロック生成回路
１から出力されたクロックを入力して、電源端子３から
供給される電圧Ｖｃｃより高い設定電圧を発生する出力
部２から成る。出力部２から出力された設定電圧は負荷
４に供給される。

【０００３】出力部２は前記クロックを入力して駆動ク
ロックにするインバータＩＶ、このインバータＩＶから
出力される駆動クロックにより充放電を繰り返すコンデ
ンサＣ１、電源端子３から供給される電圧Ｖｃｃをコン
デンサＣ１に導入するダイオードＤ１、コンデンサＣ１
の電荷をコンデンサＣ２に導入するダイオードＤ２、チ
ャージ電圧を蓄電するコンデンサＣ２を有している。

【０００４】上記のような従来のチャージポンプ回路で
は、クロック生成回路１からクロックが出力部２のイン
バータＩＶに入力され出すと、コンデンサＣ２に蓄電さ
れる電圧が上昇し、供給電圧Ｖｃｃよりも高い設定電圧
まで上昇する。以降、この設定電圧が負荷４に供給され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のチ
ャージポンプ回路では、図６に示すように、クロックを
出力部に供給し始めた時点から、出力部の出力電圧が設
定電圧まで上昇し、更にそれ以降においても、チャージ
ポンプ回路には一定の電流が流れ続けるため、回路電力
（Ｗ）は変わらず、回路電力が大きいままであるという
問題があった。

【０００６】そこで、回路電力がクロック周波数に依存
することに着目し、回路電力を押さえるにはクロック周
波数を低くすれば良いが、クロック周波数を低くする
と、チャージポンプ回路の立ち上がり時間が長くなると
いう問題が出てくる。

【０００７】そこで、上記問題を回避するため、図７に
示すように、周波数が異なる２種類のクロックを発生す
るクロック生成回路１Ａ，１Ｂを用意し、当初、スイッ
チＳＷによりクロック生成回路１Ａから出力される高い
周波数Ｆ１のクロックを出力部２のインバータＩＶに入
力して、出力部２より発生されるチャージ電圧を急速に
設定電圧まで上昇させ、設定電圧まで上昇する。この時
点で、スイッチＳＷを切り換えて、クロック生成回路１
Ｂから出力される低い周波数Ｆ２のクロックを出力部２
のインバータＩＶに入力し、ダイオードＤ２からコンデ
ンサＣ２に流れるチャージ電流を小さくすることによ
り、回路の消費電力を低減させるチャージポンプ回路が
公知となっている。

【０００８】しかし、このチャージポンプ回路では、負
荷４によって前記クロックの周波数Ｆ１、Ｆ２を最適に
設定しないと、上記効果を有効に得ることができないた
め、チャージポンプ回路の負荷４が変わる度に、最適な
周波数Ｆ１、Ｆ２を発生するクロック生成回路１Ａ、１
Ｂを設計しなければならないという問題があった。

【０００９】本発明は、上述の如き従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的は、チャージ電圧の
立ち上げを犠牲にすることなく、回路電力を負荷に依ら
ず常に効果的に低減して低消費電力を実現することがで
きるチャージポンプ回路を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明の特徴は、クロックを発生するクロ
ック生成部と、このクロック生成部から入力されたクロ
ックを用いて内部のコンデンサをチャージアップするこ
とにより、供給電圧よりも高い設定電圧を発生する出力
部とを有するチャージポンプ回路において、前記出力部
から発生された出力電圧に応じて前記出力部を動作させ
るための駆動電圧を変化させる制御手段を具備すること
にある。

【００１１】請求項２の発明の前記制御手段は、前記出
力部の出力電圧が高くなるに伴い、前記出力部を動作さ
せるための駆動電圧を低くし、前記出力電圧が設定電圧
になると、これ以降の前記駆動電圧を最も低い値に制御
する。

【００１２】請求項３の発明の特徴は、クロックを発生
するクロック生成部と、このクロック生成部から入力さ
れたクロックをドライバーを通して駆動クロックとし、
この駆動クロックを用いて内部のコンデンサをチャージ
アップすることによって供給電圧よりも高い設定電圧を
発生する出力部とを有するチャージポンプ回路におい
て、前記出力部から発生された出力電圧を入力し、この
出力電圧が高くなるに伴い、前記ドライバーを動作させ
るための駆動電圧を低くし、前記出力電圧が設定電圧に
到達すると、これ以降、最も低い駆動電圧を前記ドライ
バーに供給する帰還回路を具備することにある。

【００１３】この発明によれば、チャージポンプ回路の
出力電圧が低い間は、高い駆動電圧を出力部に供給し
て、大きいチャージアップ能力で前記コンデンサを急速
にチャージアップして出力電圧を上昇させ、出力電圧が
上昇するに伴い、出力部に供給する駆動電圧を低くし、
出力部で消費される電力を低減することにより、低消費
電力を実現している。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明のチャージポンプ
回路の一実施の形態を示した回路図である。但し、従来
例と同一の部分には同一符号を用いて説明し、適宜その
説明を省略する。チャージポンプ回路はクロックを生成
するクロック生成回路１と、このクロック生成回路１か
ら出力されたクロックを入力して、電源端子３から供給
される電圧Ｖｃｃより高い設定電圧を発生する出力部２
と、この出力部２の出力電圧に対応して変化する電圧を
ドライバー２１の駆動電圧として供給する帰還アンプな
どで構成される帰還回路５をから成っている。

【００１５】出力部２は前記クロックを入力して駆動ク
ロックにするドライバー２１、このドライバー２１から
出力される駆動クロックにより充放電を繰り返すコンデ
ンサＣ１、電源端子３から供給される電圧Ｖｃｃをコン
デンサＣ１に導入するダイオードＤ１、コンデンサＣ１
の電荷をコンデンサＣ２に導入するダイオードＤ２及び
チャージ電圧を蓄電するコンデンサＣ２を有している。
尚、ドライバー２１としては、インバータやバッファ等
が用いられ、また、帰還回路５は帰還アンプなどにより
構成されている。

【００１６】次に本実施の形態の動作について説明す
る。電源オン時、クロック生成回路１からクロックが出
力部２のドライバー２１に入力され出すと、コンデンサ
Ｃ２に蓄電される電圧が上昇し、供給電圧Ｖｃｃよりも
高い設定電圧まで上昇する。以降、この設定電圧が負荷
４に供給される。

【００１７】この際、帰還回路５はコンデンサＣ２に蓄
電されるチャージ電圧を入力し、図２に示すような駆動
電圧を発生する。先ず、電源オン時、チャージポンプ電
圧はＶＣＣ−２ＶＦ（ダイオード電圧）となっていて、
この時、帰還回路５はドライバー２１に供給する駆動電
圧（Ｖｄ）をＶｃｃとする。

【００１８】これにより、ドライバー２１から出力され
る駆動パルスの振幅値は最大となって、チャージアップ
能力は最大となり、コンデンサＣ２を急速にチャージア
ップする。こうして、チャージ電圧が上昇するにつれ
て、帰還回路５は駆動電圧（Ｖｄ）を次第に下げてい
き、チャージ電圧が設定電圧に到達した時には非常に低
い電圧とする。

【００１９】従って、ドライバー２１には、出力部２の
チャージ電圧に応じて、当初、Ｖｃｃの駆動電圧が供給
され、これが次第に低下して、チャージ電圧が設定電圧
に到達した時には、前記Ｖｃｃよりかなり低い電圧が駆
動電圧として供給されることになる。

【００２０】このため、ドライバー２１から出力される
駆動パルスの振幅電圧Ｖａは図３に示すように、当初の
Ｖｃｃで、コンデンサＣ２を急速にチャージアップし、
その後、このチャージ電圧の上昇に伴って、次第に下が
り、チャージ電圧が設定電圧に到達したｔｏ時点には、
低い電圧となっている。

【００２１】従って、出力部２から出力されるチャージ
電圧が設定電圧に到達した以降は、ドライバー２１から
出力される駆動パルスの振幅電圧は低いため、回路の電
力消費も低くなっている。

【００２２】図４は上記した本例のチャージポンプ回路
の回路電力の変化を示した図である。チャージポンプ回
路の出力部２の回路電力は、コンデンサＣ２に流れるチ
ャージ電流に比例する。チャージ電流は、前記クロック
の周波数をＦ、駆動クロックの振幅電圧をＶ、コンデン
サＣ２の容量をＣ２で表すと、Ｆ×Ｖ×Ｃ２に比例し、
チャージ電圧の上昇に伴い前記Ｖが低くなる。それ故、
チャージポンプ回路が動作を開始した直後は回路電力は
大きいが、それがチャージ電圧の上昇と伴い次第に低減
し、チャージ電圧が設定電圧に達したｔｏ時には、非常
に小さくなっている。

【００２３】本実施の形態によれば、チャージ電圧が高
くなるにつれて出力部２に供給する駆動電圧を低くし、
チャージ電圧が設定値に達した以降は常に低い駆動電圧
を供給して回路電力を低下させ、消費電力を低減するこ
とができる。しかも、チャージ電圧が低い間は、出力部
２に供給する駆動電圧は高くして、高いチャージ能力を
維持して、急速にチャージアップするため、チャージポ
ンプの立上がりを遅くすることなく、上記効果を得るこ
とができる。

【００２４】また、出力部２に供給する駆動電圧の制御
は負荷４の大きさなどに拘らず行われるため、どのよう
な負荷であっても、効果的に消費電力を低減することが
できる。従って、チャージポンプの負荷に応じて、回路
を何度も設計しなくてよくなり、その分、チャージポン
プ回路のコストを低減することができる。

【００２５】更に、低消費電力対策として、従来のよう
に２種類の周波数のクロックを生成する必要がなく、ク
ロック生成回路の回路規模を小さくできる分、チップサ
イズを縮小することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のチ
ャージポンプ回路によれば、チャージ電圧の立ち上げを
犠牲にすることなく、回路電力を負荷に依らず常に効果
的に低減して低消費電力を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチャージポンプ回路の一実施の形態を
示した回路図である。

【図２】図１に示した出力部のチャージ電圧と帰還回路
から供給される駆動電圧との関係を示した特性図であ
る。

【図３】図１に示したドライバーの出力振幅電圧の時間
変化を示した特性図である。

【図４】図１に示した出力部が消費する回路電力の時間
変化を示した特性図である。

【図５】従来のチャージポンプ回路の構成例を示した回
路図である。

【図６】図５に示したチャージポンプ回路の回路電力の
時間変化を示した特性図である。

【図７】従来のチャージポンプ回路の他の構成例を示し
た回路図である。

【符号の説明】

１ クロック生成回路 ２ 出力部 ３ 電源端子 ４ 負荷 ５ 帰還回路 ２１ ドライバー Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ Ｄ１、Ｄ２ ダイオード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロックを発生するクロック生成部と、 このクロック生成部から入力されたクロックを用いて内
   部のコンデンサをチャージアップすることにより、供給
   電圧よりも高い設定電圧を発生する出力部とを有するチ
   ャージポンプ回路において、 前記出力部から発生された出力電圧に応じて前記出力部
   を動作させるための駆動電圧を変化させる制御手段を具
   備することを特徴とするチャージポンプ回路。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記出力部の出力電圧
   が高くなるに伴い、前記出力部を動作させるための駆動
   電圧を低くし、前記出力電圧が設定電圧になると、これ
   以降の前記駆動電圧を最も低い値に制御することを特徴
   とする請求項１記載のチャージポンプ回路。
3. 【請求項３】 クロックを発生するクロック生成部と、 このクロック生成部から入力されたクロックをドライバ
   ーを通して駆動クロックとし、この駆動クロックを用い
   て内部のコンデンサをチャージアップすることによって
   供給電圧よりも高い設定電圧を発生する出力部とを有す
   るチャージポンプ回路において、 前記出力部から発生された出力電圧を入力し、この出力
   電圧が高くなるに伴い、前記ドライバーを動作させるた
   めの駆動電圧を低くし、前記出力電圧が設定電圧に到達
   すると、これ以降、最も低い駆動電圧を前記ドライバー
   に供給する帰還回路を具備することを特徴とするチャー
   ジポンプ回路。