JP2001268894A - 昇圧回路 - Google Patents
昇圧回路Info
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Abstract
プル電圧を減少させる。 【解決手段】チヤ−ジ・ポンプ方式による昇圧回路にお
いて、リップル電圧の増減に応じて、チヤ−ジ・ポンプ
クロックの繰り返し周波数をかえて最適なリップル電圧
を得られるようにした
Description
ットベル、ページャーのような主に低消費電力型機器に
用いられるチヤ−ジ・ポンプ方式による昇圧回路に関す
る。
圧回路の構成を図2に示す。ここでは3倍昇圧を例にと
り説明する。チヤ−ジ・ポンプクロックCL1は、イン
バ−タ回路hで反転された信号と反転されない信号とと
もにレルシベフト回路8でレルシベフトされチヤ−ジ・
ポンプ方式の昇圧回路9を駆動し昇圧出力電圧Vout
を発生させる。昇圧出力電圧Voutには負荷(RL)
10が接続されている。前記昇圧回路9のg1からg8
はチヤ−ジ・ポンプ用のコンデンサC1,C2の電荷の
チヤ−ジとポンプを切り替えるアナログスイッチ群であ
る。奇数番号が付加されているアナログスイッチは電荷
のチヤ−ジ用であり、偶数番号が付加されていのアナロ
グスイッチは電荷のポンプ用である。この時に電源VD
Dが2倍、3倍と昇圧され昇圧出力電圧Voutが発生
する。昇圧出力電圧Voutは平滑コンデンサC3にチ
ヤ−ジされ負荷10の電圧となる。
るチヤ−ジ・ポンプ方式による昇圧回路では負荷RLが
小さくなり負荷電流が増加すると、昇圧回路9の平滑コ
ンデンサC3にチヤ−ジされた電荷がチヤ−ジ・ポンプ
クロックCL1のチヤ−ジ期間t1で放電しその時定数
t2は、ほぼ t2=C3*等価負荷抵抗値[sec] となり、t1>t2になると昇圧出力電圧Voutにリ
ップル電圧が発生する。このリップル電圧を減少させる
為ためには、 [例1]チヤ−ジ・ポンプ用のコンデンサC1,C2と
平滑コンデンサC3の容量を増加させる。
の周波数を上げる。 等が考えられるが、[例1]においてはコストアップと
消費電力の増加,実装領域の拡大、[例2]においては
周波数を上げることによる消費電力の増加などが発生し
携帯電話、ポケットベル、ページャーのような低消費電
力型機器にはデメリットとなる。したがってコストアッ
プ、実装領域の拡大、消費電力の増加等を極力抑制して
昇圧回路のリップル電圧が少ないチヤ−ジ・ポンプ方式
による昇圧回路が必要とされる。
にこの発明は、昇圧出力電圧Voutに一定値以上のリ
ップル電圧が発生した時のみリップル電圧を検出し、チ
ヤ−ジ・ポンプクロックの周波数を上げ、リップル電圧
を減少させるようにした。
方式による昇圧回路においては、昇圧回路は一定値以上
のリップル電圧が発生した時のみリップル電圧を減少さ
せるように動作するため低消費電力型機器の大幅なコス
トアップ、実装領域の拡大、消費電力の増加等無しにリ
ップル電圧を減少させることが可能であり、従来のチヤ
−ジ・ポンプ方式による昇圧回路に比べて精度良いチヤ
−ジ・ポンプ方式による昇圧回路を提供できる。
方式による昇圧回路の具体的実施例を図面に基づいて説
明する。
よる昇圧回路の実施例である。ここでは説明のため電源
電圧VDDの3倍昇圧の例を挙げてある。ここで後述す
るレベルシフト回路2は既知の技術であるので回路は図
示しない。また昇圧回路3も既知の技術であるので詳細
な回路説明は省略する。チヤ−ジ・ポンプ方式による昇
圧回路はすでに広く使われているように。チヤ−ジ・ポ
ンプ用のコンデンサに電源電圧VDDの電荷をチヤ−ジ
とポンプをチヤ−ジ・ポンプクロックで繰り返し行い電
源電圧の昇圧を得るものである。
2がチヤ−ジ・ポンプ用のコンデンサに相当する。コン
デンサC1、C2の両端はアナログスイッチg1〜g8
に接続されており、奇数番号が付加されているアナログ
スイッチは電荷のチヤ−ジ用で、偶数番号が付加された
アナログスイッチは電荷のポンプ用として動作する。奇
数番号が付加されているアナログスイッチのゲ−トはチ
ヤ−ジ・ポンプクロックS2に、偶数番号が付加されて
いるアナログスイッチのゲ−トはチヤ−ジ・ポンプクロ
ックS1にそれぞれ接続されておりチヤ−ジ・ポンプク
ロックS1、S2はクロック切り替え回路1のインバ−
タ回路eで互いに位相が180°異なっている。また、
レベルシフト回路2はアナログスイッチg1からg8が
十分オンオフするように電源電圧VDDから昇圧出力電
圧Voutにレベルシフトされている。奇数番号のアナ
ログスイッチがオンになるとコンデンサC1、C2は電
源電圧VDDにチヤ−ジされると同時に後述する昇圧出
力電圧Voutの平滑コンデンサC3はアナログスイッ
チg8により切り離され負荷7により平滑コンデンサC
3の電荷は放電を開始する。他方、偶数番号のアナログ
スイッチがオンになるとコンデンサC1、C2はそれぞ
れ電源電圧VDDの2倍、3倍昇圧を行うと同時にアナ
ログスイッチg8がオンになり、コンデンサC1、C2
の電荷が平滑コンデンサC3にチヤ−ジされる。
ジされた電荷がアナログスイッチがオフになるチヤ−ジ
・ポンプクロックS1、S2のチヤ−ジ期間t1で放電
しその時定数t2は、ほぼ t2=C3*負荷7の等価
負荷抵抗値[sec] となり、t1>t2 もしく
は、負荷7の等価負荷抵抗値が小さくなり負荷電流が増
加すると昇圧出力電圧Voutにリップル電圧が発生す
る。このリップル電圧は低消費電力型機器のチヤ−ジ・
ポンプ方式による昇圧回路の安定度や精度に悪影響をあ
たえる。
回路4のコンデンサC4,抵抗R1で昇圧出力電圧Vo
utのリップル電圧のみがオペアンプOP1でインピ−
ダンス変換されリップル電圧VRIP になる。リップル電
圧VRIP はロ−パスフィルタ回路5のコンデンサC5,
抵抗R2で高周波成分をカットされ直流電圧VDCに変換
される。直流電圧VDCはコンパレ−タ回路6に行きコン
パレ−タ回路6の抵抗R3,可変抵抗RV1により構成
されたリファレンス電圧VREFと比較され、もし、直
流電圧VDC>リファレンス電圧VREFなら切り替え信
号S3をVssレベルに、直流電圧VDC<リファレンス
電圧VREFならVDDレベルにする。切り替え信号S
3はクロック切り替え回路1のインバ−タ回路dとアン
ド回路aに行く。クロック切り替え回路1のアンド回路
aとアンド回路bの一端にはチヤ−ジ・ポンプクロック
CL1及びチヤ−ジ・ポンプクロックCL2が接続され
ている。切り替え信号S3がVssレベルならチヤ−ジ
・ポンプクロックCL1はアンド回路aにより禁止さ
れ、他方、切り替え信号S3はインバ−タ回路dで反転
されるためアンド回路bをとおしてオア回路c及びイン
バ−タ回路eでレベルシフト回路2で昇圧回路3のアナ
ログスイッチg1からg8が動作できる電圧レベルにレ
ベルシフトされ昇圧回路3のチヤ−ジ・ポンプクロック
S1、クロックS2になる。
ロックS1の繰り返し周波数より早く設定しておき,負
荷7の負荷電流が増加した時,昇圧出力電圧Voutの
リップル電圧が増えるので、切り替え信号S3はVss
レベルなり、昇圧回路3のチヤ−ジ・ポンプクロックS
1、クロックS2は繰り返し周波数が高いチヤ−ジ・ポ
ンプクロックS2が選択される。この結果,昇圧回路3
の平滑コンデンサC3の電荷放電期間が短縮されるの
で,昇圧出力電圧Voutのリップル電圧が減少する。
圧出力電圧Voutのリップル電圧が減るので、切り替
え信号S3はVDDレベルなり、昇圧回路3のチヤ−ジ
・ポンプクロックS1、S2は繰り返し周波数が低いチ
ヤ−ジ・ポンプクロックS1が選択される。
リップル電圧が増えるとチヤ−ジ・ポンプクロックの繰
り返し周波数を高くしてリップル電圧を減少させるよう
にチヤ−ジ・ポンプ方式による昇圧回路が動作する。し
かしチヤ−ジ・ポンプクロックの繰り返し周波数を高く
したためシステムの消費電力が増加するので昇圧出力電
圧Voutのリップル電圧がリファレンス電圧VREF
より下がると再びチヤ−ジ・ポンプクロックの繰り返し
周波数を下げてもとのリップル電圧をに戻すにシステム
が動作する。このようにして、チヤ−ジ・ポンプ方式に
よる昇圧回路の消費電力増加を抑制しながら昇圧出力電
圧Voutのリップル電圧を減少させることができ携帯
電話、ポケットベル、ページャーのような低消費電力型
機器にはデメリットとなる。コンデンサの容量増加によ
る実装領域の拡大、や消費電力増加などを極力抑制しな
がらリップル電圧の少ない安定度と精度の良いチヤ−ジ
・ポンプ方式による昇圧回路を提供できる。
・ポンプ方式による昇圧回路の消費電力増加を抑制しな
がら昇圧出力電圧Voutのリップル電圧を減少させる
ことができ携帯電話、ポケットベル、ページャーのよう
な低消費電力型機器にはデメリットとなる。コンデンサ
の容量増加による実装領域の拡大や消費電力増加などを
極力抑制しながらリップル電圧の少ない安定度と精度の
良いチヤ−ジ・ポンプ方式による昇圧回路を提供でき
る。
の具体的実施の図である。
圧の構成を示す図。
切り替え回路 2 昇圧回路3の動作電圧レベルに変換するレベルシ
フト回路 3 昇圧回路 4 昇圧電圧のリップル電圧を検出するリップル電圧
検出回路 5 ロ−パスフィルタ回路 6 設定されたリファレンス電圧以上になるとクロッ
ク切り替え信号を発生せるコンパレ−タ回路 7 昇圧回路のチヤ−ジ・ポンプクロックを切り替え
るクロック切り替え回路
Claims (7)
- 【請求項1】 昇圧回路と、昇圧電圧のリップル電圧を
検出するリップル電圧検出回路と、前記リップル電圧検
出回路の出力電圧を直流電圧に変換するロ−パスフィル
タ回路と、前記直流電圧とリファレンス電圧を比較し、
前記直流電圧が前記リファレンス電圧以上になるとクロ
ック切り替え信号を発生せるコンパレ−タ回路と、前記
クロック切り替え信号に応じてチヤ−ジ・ポンプ方式に
よる昇圧回路のチヤ−ジ・ポンプクロックを切り替える
クロック切り替え回路と、前記チヤ−ジ・ポンプクロッ
クの電圧レベルをチヤ−ジ・ポンプ方式による昇圧回路
の動作電圧レベルに変換するレベルシフト回路と、を備
えることを特徴とする昇圧回路。 - 【請求項2】 前記リップル電圧検出回路に電圧利得を
持たせたことを特徴とする請求項1に記載の昇圧回路。 - 【請求項3】 前記コンパレ−タ回路のリファレンス電
圧を可変にしたことを特徴とする請求項1に記載の昇圧
回路。 - 【請求項4】 前記コンパレ−タ回路のリファレンス電
圧を複数個にしたことを特徴とする請求項1に記載の昇
圧回路。 - 【請求項5】 前記クロック切り替え回路の切り替える
クロック数を複数個にしたことを特徴とする請求項1に
記載の昇圧回路。 - 【請求項6】 前記クロック切り替え回路のクロック切
り替え信号を任意のトリガ信号にしたことを特徴とする
請求項1に記載の昇圧回路。 - 【請求項7】 前記コンパレ−タ回路のリファレンス電
圧をコンピ−タのソフト操作で読み書きできるようにし
たことを特徴とする請求項1に記載の昇圧回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000080727A JP2001268894A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 昇圧回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000080727A JP2001268894A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 昇圧回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001268894A true JP2001268894A (ja) | 2001-09-28 |
JP2001268894A5 JP2001268894A5 (ja) | 2007-03-01 |
Family
ID=18597792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000080727A Withdrawn JP2001268894A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 昇圧回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001268894A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-03-22 JP JP2000080727A patent/JP2001268894A/ja not_active Withdrawn
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