JP2001309642A - 可変昇圧回路 - Google Patents

可変昇圧回路

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JP2001309642A
JP2001309642A JP2000125094A JP2000125094A JP2001309642A JP 2001309642 A JP2001309642 A JP 2001309642A JP 2000125094 A JP2000125094 A JP 2000125094A JP 2000125094 A JP2000125094 A JP 2000125094A JP 2001309642 A JP2001309642 A JP 2001309642A
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switches
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switch
unit circuit
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Akira Yajima
昭 矢嶋
Takao Makiko
高雄 牧子
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New Japan Radio Co Ltd
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New Japan Radio Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変昇圧回路を実現し、出力端子に対するス
イッチ数を削減する。 【解決手段】 コンデンサC1、スイッチS1,S2,
S3から単位回路10を構成する。ある単位回路のノー
ドDに別の単位回路のノードA,Bを、ノードCにノー
ドEを接続することにより2以上の単位回路を縦属接続
する。初段の単位回路のノードA,BにVCCを、ノー
ドCにGNDを接続すると共に終段の単位回路のノード
DにS19を介して出力端子3を接続する。単位回路を
N段(N≧2の偶数)縦属接続し、各単位回路のS1〜
S3,S19をオン/オフすることにより、N+1倍、
N/2+1倍、3倍、2倍ののうちのいずれか1つの昇
圧電圧を選択的に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力電圧を切り替
えることができるようにした可変昇圧回路に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図7にこの種の可変昇圧回路を示す。C
51,C52はコンデンサ、S51〜S58はスイッチ
である。1は高電位電源(VCC)端子、2は低電位電
源(GND)端子、3は出力端子である。本昇圧回路で
は、3倍昇圧と2倍昇圧が可能である。
【0003】(3倍昇圧動作:図8)この3倍昇圧のと
きは、スイッチS54はオフに固定しておく。
【0004】(a)・・スイッチS52,S53,S5
6,S57をオンさせ、スイッチS51,S55,S5
8をオフさせる。
【0005】(b)・・スイッチS52,S53,S5
6,S57をオフさせ、スイッチS51,S55,S5
8をオンさせる。
【0006】(a)のように各スイッチを切り替えると、
図8の(a)に示すような回路となり、コンデンサC5
1,C52に電源電圧VCCが図示の極性で充電され
る。次に(b)に示すように各スイッチを切り替えると、
図8の(b)に示すような回路となり、電源端子1の電圧
に対してコンデンサC51の電圧とC52の電圧が同極
性で加算されて、出力端子3に3VCCの電圧が発生す
る。したがって、図8の(a)と(b)のスイッチ切替状態を
交互に繰り返すことによって、安定した3VCCの電圧
を出力端子3から取り出すことができる。
【0007】(2倍昇圧動作:図9)この2倍昇圧のと
きは、スイッチS55,S58をオフに固定し、スイッ
チS56,S57をオン又はオフに固定しておく。
【0008】(a)・・スイッチS52,S53をオン
し、スイッチS51,S54をオフさせる。
【0009】(b)・・スイッチS52,S53をオフ
し、スイッチS51,S54をオンさせる。
【0010】(a)のように各スイッチを切り替えると、
図9の(a)に示すような回路となり、コンデンサC51
に電源電圧VCCが図示の極性で充電される。次に(b)
に示すように各スイッチを切り替えると、図9の(b)に
示すような回路となり、電源端子1の電圧に対してコン
デンサC51の電圧が同極性で加算されて、出力端子3
に2VCCの電圧が発生する。したがって、図9の(a)
と(b)のスイッチ切替状態を交互に繰り返すことによっ
て、安定した2VCCの電圧を出力端子3から取り出す
ことができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この昇圧回
路では、出力端子3に接続するコンデンサC51,C5
2の切替用にスイッチS54,S58が必要となってい
る。昇圧回路を半導体集積回路内に作り込む場合、スイ
ッチとして機能するトランジスタは論理ゲート等のトラ
ンジスタに比べてサイズが大きくなるので、スイッチ数
が増大するとチップ面積増大を招く。また、2倍昇圧時
では1個のコンデンサC51が昇圧に寄与しておらず、
コンデンサの利用効率が悪い。
【0012】本発明の目的は、出力端子に接続するコン
デンサを切り替えるスイッチが必要ないようにして、チ
ップ面積増大を抑え、また昇圧動作に全部のコンデンサ
が寄与できるようにして昇圧効率を高くした可変昇圧回
路を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、コンデンサと、該コンデンサの一端に一端
が接続された第1のスイッチと、前記コンデンサの他端
に一端が接続された第2、第3のスイッチとから単位回
路を構成し、且つ前記第1のスイッチの他端をノード
A、前記第2のスイッチの他端をノードB、前記第3の
スイッチの他端をノードC、前記コンデンサの一端をノ
ードD、前記コンデンサの他端をノードEとして、ある
単位回路のノードDに別の単位回路のノードA、Bを、
ノードEにノードCを接続することにより2以上の単位
回路を縦属接続して、初段の単位回路のノードA,Bに
高電位電源端子を接続し、ノードCに低電位電源端子を
接続し、終段の単位回路のノードDに第4のスイッチを
介して出力端子を接続してなり、各単位回路の第1、第
2,第3のスイッチ及び前記第4のスイッチのオン/オ
フを制御することにより、前記単位回路の数をN(2以
上の偶数)としたとき、前記出力端子から前記高電位電
源端子の電圧の2倍、3倍、N/2+1倍、N+1倍の
うちのいずれか1つの昇圧した電圧を選択的に出力する
ようにした。
【0014】
【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]図1は本発
明の第1の実施の形態の可変昇圧回路の回路図である。
C1〜C6はコンデンサ、S1〜S19はスイッチ、1
は高電位電源(VCC)端子、2は低電位電源(GN
D)端子、3は出力端子である。10はコンデンサC
1,スイッチS1〜S3よりなる単位回路であり、本可
変昇圧回路はこの単位回路10を6段縦属接続(カスケ
ード接続)したものである。初段の単位回路10はその
ノードA,Bを電源端子1に、ノードCを低電位電源端
子2に各々接続し、ノードDを次段の単位回路のノード
A,Bに、ノードEを次段の単位回路のノードCに接続
している。また、終段の単位回路はそのノードDをスイ
ッチS19を介して出力端子3に接続している。
【0015】本昇圧回路では、スイッチS1〜S19の
切り替えによって、7倍、4倍、3倍、2倍の昇圧が可
能である。
【0016】(7倍昇圧動作:図2と図3) (a)・・スイッチS1,S3,S4,S6,S7,S
9,S10,S12,S13,S15,S16,S18
をオンさせ、残りのスイッチをオフさせる。これによっ
て、図2に示すように各コンデンサC1〜C6に個々に
電源電圧VCCが充電される。
【0017】(b)・・各スイッチを上記と逆に切り替え
る。これによって、図3に示すようにコンデンサC1〜
C6が電源端子1と出力端子3の間に直列接続され、各
コンデンサC1〜C6の電圧VCCに電源端子1の電圧
VCCが同極性で加算された7VCCの電圧が出力端子
3に現れる。
【0018】よって、図2のスイッチ状態と図3のスイ
ッチ状態を交互に切り替えることによって、出力端子3
に安定した7倍昇圧の電圧が得られる。
【0019】(4倍昇圧動作:図2と図4) (c)・・図2の状態に切り替えた後、スイッチS2,S
4,S6,S8,S10,S12,S14,S16,S
18,S19をオンさせ残りをオフにする。これによっ
て図4に示すようにコンデンサC1とC2、C3とC
4,C5とC6が各々並列接続され且つこれらが電源端
子1と出力端子3の間に直列接続され、4VCCの電圧
が出力端子3に現れる。
【0020】よって、図2のスイッチ状態と図4のスイ
ッチ状態を交互に切り替えることによって、出力端子3
に安定した4倍昇圧の電圧が得られる。このとき、各コ
ンデンサC1〜C6は2個ずつ並列接続されるので、そ
の昇圧容量が大きくなり、大きな負荷に耐えることがで
きる。
【0021】(3倍昇圧動作:図2と図5) (d)・・図2の状態に切り替えた後、スイッチS2,S
4,S6,S7,S9,S11,S13,S15,S1
6,S18,S19をオンさせ残りをオフにする。これ
によって図5に示すようにコンデンサC1とC2とC
3、C4とC5とC6が各々並列接続され且つこれらが
電源端子1と出力端子3の間に直列接続され、3VCC
の電圧が出力端子3に現れる。
【0022】よって、図2のスイッチ状態と図5のスイ
ッチ状態を交互に切り替えることによって、出力端子3
に安定した3倍昇圧の電圧が得られる。このとき、各コ
ンデンサC1〜C6は3個ずつ並列接続されるので、そ
の昇圧容量が大きくなり、大きな負荷に耐えることがで
きる。
【0023】(2倍昇圧動作:図2と図6) (e)・・図2の状態に切り替えた後、スイッチS2,S
4,S6,S7,S9,S10,S12,S13,S1
5,S16,S18,S19をオンさせ残りをオフにす
る。これによって図6に示すようにコンデンサC1〜C
6が並列接続され且つこれらが電源端子1と出力端子3
の間に同極性で直列接続され、2VCCの電圧が出力端
子3に現れる。
【0024】よって、図2のスイッチ状態と図6のスイ
ッチ状態を交互に切り替えることによって、出力端子3
に安定した2倍昇圧の電圧が得られる。このとき、各コ
ンデンサC1〜C6はその全部が並列接続されるので、
その昇圧容量が大きくなり、大きな負荷に耐えることが
できる。
【0025】なお、以上では単位回路10を6段縦属接
続して、7倍,4倍,3倍,2倍昇圧を実現したが、8
段にすると9倍,5倍,3倍,2倍昇圧が、10段にす
ると11倍,6倍,3倍,2倍昇圧が可能となる。つま
り、この単位回路では、単位回路をN段(2以上の偶
数)縦属接続することにより、N+1倍、N/2+1
倍、3倍、2倍の可変昇圧が実現できる。
【0026】
【発明の効果】以上から本発明によれば、コンデンサを
出力端子に対して接続するスイッチは1個で済む。ま
た、単位回路をN段(2以上の偶数)縦属接続すること
により、N+1倍、N/2+1倍、3倍、2倍の可変昇
圧が実現でき、広範囲の用途に使用可能となる。さら
に、各段のコンデンサを無駄なく昇圧動作に供すること
ができるので、昇圧電力も大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態の昇圧回路の回路図である。
【図2】 図1の回路の各コンデンサへの充電の説明図
である。
【図3】 図1の回路の7倍昇圧の説明図である。
【図4】 図1の回路の4倍昇圧の説明図である。
【図5】 図1の回路の3倍昇圧の説明図である。
【図6】 図1の回路の2倍昇圧の説明図である。
【図7】 従来の昇圧回路の回路図である。
【図8】 図7の回路の3倍昇圧の説明図である。
【図9】 図7の回路の2倍昇圧の説明図である。
【符号の説明】
10:単位回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H730 AA11 AA16 AS04 BB02 BB57 BB86 BB88 BB89 BB98 DD01 DD12 DD26 DD32 FD01 FG01 FG16 FG22

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンデンサと、該コンデンサの一端に一端
    が接続された第1のスイッチと、前記コンデンサの他端
    に一端が接続された第2、第3のスイッチとから単位回
    路を構成し、且つ前記第1のスイッチの他端をノード
    A、前記第2のスイッチの他端をノードB、前記第3の
    スイッチの他端をノードC、前記コンデンサの一端をノ
    ードD、前記コンデンサの他端をノードEとして、 ある単位回路のノードDに別の単位回路のノードA、B
    を、ノードEにノードCを接続することにより2以上の
    単位回路を縦属接続して、初段の単位回路のノードA,
    Bに高電位電源端子を接続し、ノードCに低電位電源端
    子を接続し、終段の単位回路のノードDに第4のスイッ
    チを介して出力端子を接続してなり、 各単位回路の第1、第2,第3のスイッチ及び前記第4
    のスイッチのオン/オフを制御することにより、前記単
    位回路の数をN(2以上の偶数)としたとき、前記出力
    端子から前記高電位電源端子の電圧の2倍、3倍、N/
    2+1倍、N+1倍のうちのいずれか1つの昇圧した電
    圧を選択的に出力するようにしたことを特徴とする可変
    昇圧回路。
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