JP2005039936A

JP2005039936A - 電源装置

Info

Publication number: JP2005039936A
Application number: JP2003274384A
Authority: JP
Inventors: Takahito Kushima; 貴仁串間; Kenji Miyake; 健二三宅
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-02-10
Also published as: TW200510846A; US20050012542A1; KR20050008541A; CN1576984A

Abstract

【課題】昇圧に必要な部品として設けるコンデンサの数を削減することができ、回路構成を簡易化するとともに、昇圧回路および昇圧回路からの電圧供給源として内蔵した電子機器の消費電流を削減することができる電源装置を提供する。
【解決手段】チャージポンプ回路である第１昇圧回路３０に対して、第１制御回路を接続して、１つのコンデンサＣ１を、出力端子Ｖｏｕｔ１からＶｉｎ（＝Ｖ１＝Ｖ３）の２倍昇圧出力である第１電源を生成する場合のチャージ動作用と、出力端子Ｖｏｕｔ２からＶｉｎ（＝Ｖ１）の−１倍昇圧出力である第２電源を生成する場合のチャージ動作用とに共用して、第１電源と第２電源を生成した後、第１制御回路との接続を第２制御回路との接続に切り替えることにより、第１電源と、出力端子Ｖｏｕｔ２からＶｉｎ（＝Ｖ１＝Ｖ３＝Ｖ７）の３倍昇圧出力である第３電源とを生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、チャージポンプ回路によるチャージ動作とポンプ動作により複数の電源を生成する電源装置に関するものである。

従来から、薄型で低消費電力という特徴を生かして表示装置として広く使用されている液晶表示装置においては、良好な表示特性を得るために、液晶素子を駆動する際に高電圧の電源を必要とする。このため、液晶表示装置に用いられる電源装置は、入力電圧を昇圧回路によって昇圧して、液晶素子を駆動する駆動回路等に供給する構成となっている。

このような従来の電源装置について以下に説明する。
図９は従来の電源装置の構成を示す回路図であり、電位Ｖ１７と電位Ｖ１８の和であるＶ１７＋Ｖ１８の電位を発生させる２倍昇圧回路を示す回路図である。図１０は従来の電源装置の昇圧回路に供給される制御信号を示すタイミングチャートである。ここで、制御信号ａと制御信号ｂの「Ｈ」区間は互いに重なり合わないように、パルス幅を調整した信号であり、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、この２つの信号により制御される。

このような制御信号ａ、制御信号ｂが図９に示される昇圧回路に供給された場合、まず、図１０のＰ１で示される区間では、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２がオンとなる一方、スイッチ素子Ｓ３とＳ４はオフとなる。すると、電位Ｖ１７とグランド電位（ＧＮＤ）の間にコンデンサＣ８が接続された構成になり、コンデンサＣ８にはＶ１７分の電荷が蓄えられることになる。コンデンサに十分な電荷が蓄えられた後、スイッチＳ１とスイッチＳ２をＯＦＦさせる。

次に、図１０のＰ２で示される区間においては、スイッチＳ３とスイッチＳ４をＯＮさせる。するとＶ１８からコンデンサＣ８、Ｃ９を通ってＧＮＤへと繋がるラインが形成され、コンデンサＣ９には、（Ｖ１７＋Ｖ１８）×Ｃ８／（Ｃ８＋Ｃ９）分の電荷が蓄えられる。コンデンサＣ９に十分な電荷が蓄えられた後、再び図１０のＰ１区間において、スイッチＳ３とスイッチＳ４をＯＦＦさせ、スイッチＳ１とスイッチＳ２をＯＮさせコンデンサＣ８に電荷を蓄えさせる。続くＰ２区間においては、スイッチＳ１とスイッチＳ２をＯＦＦ、スイッチＳ３とスイッチＳ４をＯＮさせ、コンデンサＣ９に電荷を蓄えさせる。

この一連の動作を繰り返すことにより、コンデンサＣ９に、Ｖ１７＋Ｖ１８分の電荷を蓄えさせ、電位Ｖｏｕｔ６を発生させる。Ｖ１７とＶ１８の電位が同電位でＶ１７＝Ｖ１８＝Ｖｉｎであり、コンデンサＣ８とＣ９の容量が等容量Ｃ８＝Ｃ９＝Ｃの場合、Ｖｏｕｔ６は２＊Ｖｉｎとなり、２倍の昇圧出力を得ることができる。

なお、図１０のＰ１の期間において、スイッチ素子Ｓ４はオフとなっており、コンデンサＣ９への電荷の転送はない。また、出力ラインＶｏｕｔ６に負荷が接続されていると、負荷に流れ出る電流によってコンデンサＣ９が放電されてしまうので、スイッチ素子Ｓ４がオフの期間は出力電圧Ｖｏｕｔ６が徐々に低下する。

次に、ＧＮＤ電位に対して基準電圧を反転させて出力させ、出力として負電位を得る場合の昇圧動作を説明する。
図１１は−１倍昇圧回路の構成を示す回路図である。

図１２はこの昇圧回路に供給される制御信号を示すタイミングチャートである。この図に示される制御信号ａとｂの「Ｈ」区間は互いに重なり合わないようパルス幅を調整した信号であり、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４はこの２つの信号により制御される。

このような制御信号ａ、制御信号ｂが図１１に示される昇圧回路に供給された場合、まず、図１２のＰ１で示される区間では、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２がオンとなる一方、スイッチ素子Ｓ３とＳ４はオフとなる。すると、電位Ｖ１９とＧＮＤの間にコンデンサＣ１０が接続された構成になり、コンデンサＣ１０には、Ｖ１９分の電荷が蓄えられることになる。コンデンサＣ１０に十分な電荷が蓄えられた後、スイッチＳ１とスイッチＳ２をＯＦＦさせる。

次に、図１２のＰ２で示される区間においては、スイッチＳ３とスイッチＳ４をＯＮさせる。するとＧＮＤからコンデンサＣ１０、Ｃ１１を通ってＧＮＤへと繋がるラインが形成され、コンデンサＣ１１には、（０−Ｖ１９）×Ｃ１０／（Ｃ１０＋Ｃ１１）分の電荷が蓄えられる。コンデンサＣ１１に十分な電荷が蓄えられた後、再び図１２のＰ１区間においてスイッチＳ３とスイッチＳ４をＯＦＦさせ、スイッチスイッチＳ１とスイッチＳ２をＯＮさせ、コンデンサＣ１０に電荷を蓄えさせる。

続く図１２のＰ２区間においては、スイッチＳ１とスイッチＳ２をＯＦＦ、スイッチＳ３とスイッチＳ４をＯＮさせ、コンデンサＣ１１に電荷を蓄えさせる。この一連の動作を繰り返すことにより、コンデンサＣ１１に−Ｖ１９分の電荷を蓄えさせ、電位Ｖｏｕｔ７を発生させる。

従来の電源装置は、上記の構成で昇圧動作を行い液晶駆動用の電源電圧を作り出している。
特開平０６−３２７２３６号公報

しかしながら上記のような従来の電源装置では、昇圧動作に必要なコンデンサの個数は、２倍昇圧回路では２個、３倍昇圧回路では３個、−１倍昇圧回路では２個必要であり、一般的に言えば、正電圧を発生させる場合のｍ倍昇圧回路に必要なコンデンサはｍ個、負電位を発生させる場合の−ｎ倍昇圧回路に必要なコンデンサは（ｎ＋１）個となる。更にこれら正と負の電位を同時に生成しようとした場合、例えば２倍昇圧電圧と−１倍昇圧電圧が必要な場合には４個のコンデンサが必要となる。一般的には、正のｍ倍昇圧電位と負のｎ倍昇圧電位を同時に昇圧させて出力させる場合、ｍ＋ｎ＋１個のコンデンサが必要になる。

これらのコンデンサは出力電圧の安定化のため大容量のものを用いるが、ここで昇圧回路を含む電源装置を集積するような場合、このような大容量のコンデンサを半導体基板上に形成するのは困難であり、また、形成可能であるとしても回路サイズの増大を招く。

また、コンデンサを外付け部品とする場合でも、ＬＳＩ実装の際、部品点数の増加はモジュール全体の面積増大を招く。このため、昇圧回路に必要なコンデンサの数はできるだけ減らしたいという事情がある。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、昇圧に必要な部品として設けるコンデンサの数を削減することができ、回路構成を簡易化するとともに外付け部品点数を削減し、かつ昇圧回路および昇圧回路からの電圧供給源として内蔵した電子機器の消費電流を削減することができる電源装置を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の電源装置は、チャージ動作とポンプ動作を行うチャージポンプ回路を有し、そのチャージポンプ回路による前記チャージ動作と前記ポンプ動作により、複数の電源を生成する電源装置であって、前記チャージポンプ回路に、前記チャージ動作を行うためのコンデンサを備え、前記コンデンサを、前記複数の電源のうち第１電源を生成する場合のチャージ動作と、前記複数の電源のうち第２電源を生成する場合のチャージ動作とに、共用するよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の電源装置は、チャージ動作とポンプ動作を行うチャージポンプ回路を有し、そのチャージポンプ回路による前記チャージ動作と前記ポンプ動作により、複数の電源を生成する電源装置であって、前記チャージポンプ回路に、前記複数の電源のうち第１電源を生成する場合のチャージ動作と前記複数の電源のうち第２電源を生成する場合のチャージ動作とに共用するコンデンサと、前記第１電源と前記第２電源の生成を制御する第１制御回路と、前記第１制御回路とは異なる第２制御回路と、前記第１制御回路と前記第２制御回路とを切り替える手段とを備え、前記切り替え手段は、前記第１制御回路から前記第２制御回路へ切り替えて、前記第１電源と、前記第１電源および前記第２電源とは出力電圧の異なる第３電源を生成するよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の電源装置は、請求項１または請求項２記載の電源装置であって、前記チャージ動作を行うためのコンデンサを複数設け、前記複数のコンデンサのうち第１のコンデンサの一方の端子を所定の電位を有する第１の電位に接続するとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位とは異なる所定の電位を有する第２の電位に接続する第１の接続手段と、前記第１のコンデンサの一方の端子の接続を前記第１の電位から第１のラインへ切り替えるとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子の接続を前記第１の電位および前記第２の電位とは異なる所定の電位を有する第３の電位に切り替え、かつ、前記複数のコンデンサのうち第２のコンデンサの一方の端子を前記第１のラインに接続するとともに、前記第２のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位とは異なる所定の電位を有する第４の電位に接続する第２の接続手段と、前記第１のコンデンサの一方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位および前記第４の電位とは異なる所定の電位を有する第５の電位に接続するとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１のラインとは異なる第２のラインに接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第３のコンデンサの一方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位および前記第４の電位および前記第５の電位とは異なる所定の電位を有する第６の電位に接続するとともに、前記第３のコンデンサの他方の端子を前記第２のラインに接続する第３の接続手段と、前記第１の接続手段による接続動作のあとに、前記第２の接続手段による切り替え動作および接続動作を実行し、再び前記第１の接続手段による接続動作のあとに前記第３の接続手段による接続動作を実行する制御手段とを備えた構成としたことを特徴とする。

以上により、チャージポンプ回路内で、１つのコンデンサを、一方の出力端子から第１電源を生成する場合のチャージ動作用と、他方の出力端子から第２電源を生成する場合のチャージ動作用とに共用し、第１の接続手段の接続動作により第１のコンデンサに第１の電位を充電したあとに、第２の接続手段の切り替え動作および接続動作により、ポンプ動作で第１のコンデンサに蓄えられていた電荷を第２のコンデンサに電荷再配分し、更にその後、第１の接続手段の接続動作により第１のコンデンサに第１の電位を充電したあとに、第３の接続手段の接続動作により、ポンプ動作で第１のコンデンサに蓄えられていた電荷を第３のコンデンサに電荷再配分し、これら４つの接続動作を繰り返して第７の電位と第８の電位を得ることを可能にすることにより、これまで必要だった２個のコンデンサを１個にすることができる。

また、本発明の請求項４に記載の電源装置は、請求項１または請求項２記載の電源装置であって、前記チャージ動作を行うためのコンデンサを複数設け、前記複数のコンデンサのうち第１のコンデンサの一方の端子を所定の電位を有する第１の電位に接続するとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位とは異なる所定の電位を有する第２の電位に接続する第１の接続手段と、前記第１のコンデンサの一方の端子の接続を前記第１の電位から第１のラインへ切り替えるとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位とは異なる所定の電位を有する第３の電位に接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第２のコンデンサの一方の端子を前記第１のラインに接続するとともに、前記第２のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位とは異なる所定の電位を有する第４の電位に接続する第２の接続手段と、前記第２のコンデンサの一方の端子を第３のラインに接続するとともに、前記第２のコンデンサの他方の端子を前記第３の電位を有するラインに接続する第４の接続手段と、前記第１の接続手段による接続動作のあとに、前記第２の接続手段による切り替え動作および接続動作を実行し、再び前記第１の接続手段による接続動作のあとに前記第４の接続手段による接続動作を実行する制御手段とを備えた構成としたことを特徴とする。

以上により、チャージポンプ回路内で、１つのコンデンサを、一方の出力端子から第１電源を生成する場合のチャージ動作用と、他方の出力端子から第２電源を生成する場合のチャージ動作用とに共用し、第１の接続手段の接続動作により第１のコンデンサに第１の電位を充電したあとに、第２の接続手段の切り替え動作および接続動作により、ポンプ動作で第１のコンデンサに蓄えられていた電荷を第２のコンデンサに電荷再配分し、更にその後、第１の接続手段の接続動作により第１のコンデンサに第１の電位を充電したあとに、第４の接続手段の接続動作により、ポンプ動作で第２のコンデンサに蓄えられていた電荷を第３のコンデンサに電荷再配分し、これら４つの接続動作を繰り返して第９の電位と第１０の電位を得ることを可能にすることにより、これまで必要だった２個のコンデンサを１個にすることができる。

また、本発明の請求項５に記載の電源装置は、請求項１または請求項２記載の電源装置であって、前記チャージ動作を行うためのコンデンサを複数設け、前記複数のコンデンサのうち第１のコンデンサの一方の端子を所定の電位を有する第１の電位に接続するとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位とは異なる所定の電位を有する第２の電位に接続する第１の接続手段と、前記第１のコンデンサの一方の端子の接続を前記第１の電位から第１のラインへ切り替えるとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子の接続を前記第１の電位および前記第２の電位とは異なる所定の電位を有する第３の電位に切り替え、かつ、前記複数のコンデンサのうち第２のコンデンサの一方の端子を前記第１のラインに接続するとともに、前記第２のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位とは異なる所定の電位を有する第４の電位に接続する第２の接続手段と、前記第１のコンデンサの一方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位および前記第４の電位とは異なる所定の電位を有する第５の電位に接続するとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１のラインとは異なる第２のラインに接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第３のコンデンサの一方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位および前記第４の電位および前記第５の電位とは異なる所定の電位を有する第６の電位に接続するとともに、前記第３のコンデンサの他方の端子を前記第２のラインに接続する第３の接続手段と、前記第２のコンデンサの一方の端子を第３のラインに接続するとともに、前記第２のコンデンサの他方の端子を前記第３の電位を有するラインに接続する第４の接続手段と、前記第１の接続手段による接続動作のあとに、前記第２の接続手段による切り替え動作および接続動作を実行し、再び前記第１の接続手段による接続動作のあとに前記第３の接続手段による接続動作を実行する第１の制御手段と、前記第１の接続手段による接続動作のあとに、前記第２の接続手段による切り替え動作および接続動作を実行し、再び前記第１の接続手段による接続動作のあとに前記第４の接続手段による接続動作を実行する第２の制御手段とを備え、前記第１の制御手段と前記第２の制御手段とを、複数の電源のうち必要とする電源に対応させて切り替え可能に構成したことを特徴とする。

以上により、チャージポンプ回路内で、１つのコンデンサを、一方の出力端子から第１電源を生成する場合のチャージ動作用と、他方の出力端子から第２電源を生成する場合のチャージ動作用とに共用し、第１の接続手段による接続動作のあとに、第２の接続手段による切り替え動作および接続動作し、更にその後、第１の接続手段による接続動作のあとに、第３の接続手段による接続動作して、第７の電位と第８の電位を得るための制御と、第１の接続手段による接続動作のあとに、第２の接続手段による切り替え動作および接続動作し、更にその後、第１の接続手段による接続動作のあとに、第４の接続手段による接続動作して、第９の電位と第１０の電位を得るための制御とを必要に応じて切り替えて、出力電圧として、異なる電位による２種類の組み合わせの出力を得ることを可能にすることにより、これまで必要だった２個のコンデンサを１個にすることができる。

以上のように本発明によれば、チャージポンプ回路内で、１つのコンデンサを、一方の出力端子から例えばＶｉｎの２倍昇圧出力である第１電源を生成する場合のチャージ動作用と、他方の出力端子から例えばＶｉｎの−１倍昇圧出力である第２電源を生成する場合のチャージ動作用とに共用し、かつチャージポンプ回路に対して、第１制御回路を接続して第１電源と第２電源を生成するとともに、チャージポンプ回路と第１制御回路との接続を、第２制御回路との接続に切り替えることにより、第１電源と、第２電源を生成した出力端子から例えばＶｉｎの３倍昇圧出力である第３電源を生成することができる。

以上のため、昇圧に必要な部品として設けるコンデンサの数を削減することができ、回路構成を簡易化するとともに外付け部品点数を削減し、かつ昇圧回路および昇圧回路からの電圧供給源として内蔵した電子機器の消費電流を削減することができる。

以下、本発明の実施の形態を示す電源装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の電源装置を説明する。ここでは、正電位２倍昇圧出力と負電位−１倍昇圧出力を得る場合と、正電位２倍昇圧出力と正電位３倍昇圧出力とを得る場合を例にとって説明する。

図１は本実施の形態１の電源装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態１の電源装置は、第１制御回路１０と、第２制御回路２０と、第１昇圧回路（チャージポンプ回路）３０とから構成される。ここで、図１に示す第１制御回路１０あるいは第２制御回路２０と第１昇圧回路３０とをつなぐスイッチは上側に倒れており、第１昇圧回路３０には第１制御回路１０が接続されているとする。

図２は本実施の形態１の電源装置における第１昇圧回路３０についての詳細な回路図を示す。図３はこの昇圧回路を駆動する第１制御回路１０の信号である。この図３に示される制御信号ａとｂとｃの「Ｈ」区間は互いに重なり合わないように、パルス幅を調整した信号である。図２と図３を用いて詳細な動作を説明する。

まず、図３のＰ１区間（波形の「Ｈ」および「Ｌ」とスイッチの「ＯＮ」および「ＯＦＦ」との関係は、従来例での説明と同じとする）では、端子Ｌ１が電源Ｖ１に接続され、Ｌ２が電源Ｖ２に接続される。この接続によりＣ１にはＶ１−Ｖ２の電圧が充電される。次に図３のＰ２区間において、Ｌ２は電源Ｖ３に接続され、Ｌ１は出力端子Ｖｏｕｔ１に接続される。つまり、Ｖ３からコンデンサＣ１、Ｃ２を通ってＶ４へと繋がるラインが形成され、出力端子Ｖｏｕｔ１は、電圧Ｖ３に、コンデンサＣ１に蓄えられている電位Ｖ１−Ｖ２が加えられた電位Ｖ３＋Ｖ１−Ｖ２となる。ここで、Ｖ１＝Ｖ３＝Ｖｉｎとし、Ｖ２＝Ｖ４＝０（接地電位（ＧＮＤ））とすると、Ｖｏｕｔ１＝２＊Ｖｉｎとなり２倍昇圧が実現できる。

次に図３のＰ３区間においては、Ｐ１区間と同様に、端子Ｌ１が電源Ｖ１に接続され、Ｌ２が電源Ｖ２に接続される。この接続により、Ｃ１には、Ｖ１−Ｖ２の電圧が充電される。次にＰ４区間においては、端子Ｌ１が電源Ｖ５に接続され、Ｌ２は出力端子Ｖｏｕｔ２に接続される。このときＶｏｕｔ２の電位は、Ｖ５電位からコンデンサＣ１に蓄えらたＶ１−Ｖ２の電圧を差し引いたものとなり、Ｖｏｕｔ２はＶ５−Ｖ１＋Ｖ２となる。ここでＶ１＝Ｖｉｎとし、Ｖ２＝Ｖ５＝０とすると、Ｖｏｕｔ２＝−Ｖｉｎとなり、−１倍昇圧が実現できる。

次に、図１に示す第１制御回路１０あるいは第２制御回路２０と第１昇圧回路３０とをつなぐスイッチが下に倒れており、第１昇圧回路３０に第２制御回路２０が接続されている場合について説明する。図４はこの昇圧回路を駆動する第２制御回路２０の信号である。

まず、図４のＰ１区間では、端子Ｌ１が電源Ｖ１に接続され、Ｌ２が電源Ｖ２に接続される。この接続により、Ｃ１には、Ｖ１−Ｖ２の電圧が充電される。次に図４のＰ２区間において、Ｌ２は電源Ｖ３に接続され、Ｌ１は出力端子Ｖｏｕｔ１に接続される。つまり、Ｖ３からコンデンサＣ１、Ｃ２を通ってＶ４へと繋がるラインが形成され、出力端子Ｖｏｕｔ１は、電圧Ｖ３に、コンデンサＣ１に蓄えられている電位Ｖ１−Ｖ２が加えられた電位Ｖ３＋Ｖ１−Ｖ２となる。

次に図４のＰ３区間においては、Ｐ１区間と同様に、端子Ｌ１が電源Ｖ１に接続され、Ｌ２が電源Ｖ２に接続される。
次に図４のＰ４区間においては、端子Ｌ３が電源Ｖ７に接続され、出力端子Ｖｏｕｔ１が出力端子Ｖｏｕｔ２に接続される。これにより、電源Ｖ７からコンデンサＣ２、Ｃ３を通って電源Ｖ６へと繋がるラインが形成され、出力端子Ｖｏｕｔ２は、電圧Ｖ７に、コンデンサＣ２に蓄えられている電位Ｖ３＋Ｖ１−Ｖ２が加えられた電位Ｖ７＋Ｖ３＋Ｖ１−Ｖ２となる。ここで、Ｖ１＝Ｖ３＝Ｖ７＝Ｖｉｎとし、Ｖ２＝０とすると、Ｖｏｕｔ１＝３＊Ｖｉｎとなり、３倍昇圧が実現できる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の電源装置を説明する。ここでは、正電位３倍昇圧と負電位−１倍昇圧の出力を得る場合と、正電位３倍昇圧と正電位４倍昇圧の出力を得る場合を例にとって説明する。

図５は本実施の形態２の電源装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態２の電源装置は、第３制御回路４０と、第４制御回路５０と、第２昇圧回路６０とから構成される。ここで図５に示す第３制御回路４０あるいは第４制御回路５０と第２昇圧回路６０とをつなぐスイッチは上側に倒れており、第２昇圧回路６０には第３制御回路４０が接続されているとする。

次に、第２昇圧回路６０についての詳細な回路図を図６に示す。図７はこの昇圧回路を駆動する第３制御回路４０の信号である。この図７に示される制御信号ａとｂとｃとｄの「Ｈ」区間は互いに重なり合わないように、パルス幅を調整した信号である。図６と図７を用いて詳細な動作を説明する。

まず、図７のＰ１区間では、端子Ｌ４が電源Ｖ８に接続され、Ｌ５が電源Ｖ９に接続される。この接続により、Ｃ４には、Ｖ８−Ｖ９の電圧が充電される。次に図７のＰ２区間において、Ｌ５は電源Ｖ１０に接続され、Ｌ４は出力端子Ｖｏｕｔ３に接続される。つまり、Ｖ１０からコンデンサＣ４、Ｃ５を通ってＶ１１へと繋がるラインが形成され、Ｖｏｕｔ３はコンデンサＣ４に蓄えられている電位Ｖ８−Ｖ９に、Ｖ１０が加えられたＶ１０＋Ｖ８−Ｖ９となる。

次に図７のＰ３区間において、出力端子Ｖｏｕｔ３は出力端子Ｖｏｕｔ４に接続され、端子Ｌ６は電源Ｖ１２に接続され、端子Ｌ７は電源Ｖ１３に接続される。つまり、電源Ｖ１２からコンデンサＣ５、Ｃ６を通ってＶ１３へと繋がるラインが形成され、出力端子Ｖｏｕｔ３は、コンデンサＣ５に蓄えられている電位Ｖ１０＋Ｖ８−Ｖ９に電圧Ｖ１２が加えられたＶ１２＋Ｖ１０＋Ｖ８−Ｖ９となる。ここでＶ８＝Ｖ１９＝Ｖ１２＝Ｖｉｎとし、Ｖ９＝０とすると、出力電圧Ｖｏｕｔ３は３＊Ｖｉｎとなり３倍昇圧が実現できる。また、端子Ｌ４が電源Ｖ８に接続され、Ｌ５が電源Ｖ９に接続されることにより、Ｃ４にはＶ８−Ｖ９の電圧が充電される。

次に図７のＰ４区間においては、端子Ｌ４が電源Ｖ１４に接続され、Ｌ５は出力端子Ｖｏｕｔ５に接続される。このときＶｏｕｔ５の電位は、電位Ｖ１４からコンデンサＣ４に蓄えらたＶ８−Ｖ９の電圧を差し引いたものとなり、Ｖｏｕｔ５は、Ｖ１４−Ｖ８＋Ｖ９となる。ここでＶ８＝Ｖｉｎとし、Ｖ９＝Ｖ１４＝０とすると、Ｖｏｕｔ５＝−Ｖｉｎとなり、−１倍昇圧が実現できる。

次に、図５に示す第３制御回路４０あるいは第４制御回路５０と第２昇圧回路６０とをつなぐスイッチが下に倒れており、第２昇圧回路６０には第４制御回路５０が接続されている場合について説明する。

図８はこの昇圧回路を駆動する第４制御回路５０の信号である。まず、図８のＰ１区間では、端子Ｌ４が電源Ｖ８に接続され、Ｌ５が電源Ｖ９に接続される。この接続により、Ｃ４には、Ｖ８−Ｖ９の電圧が充電される。次に図８のＰ２区間において、Ｌ５は電源Ｖ１０に接続され、Ｌ４は出力端子Ｖｏｕｔ３に接続される。つまり、Ｖ１０からコンデンサＣ４、Ｃ５を通ってＶ１１へと繋がるラインが形成され、Ｖｏｕｔ３は、Ｖ１０に、コンデンサＣ４に蓄えられている電位Ｖ８−Ｖ９が加えられたＶ１０＋Ｖ８−Ｖ９となる。

次に図８のＰ３区間において、出力端子Ｖｏｕｔ３は出力端子Ｖｏｕｔ４に接続され、端子Ｌ６は電源Ｖ１２に接続され、端子Ｌ７は電源Ｖ１３に接続される。つまり、電源Ｖ１２からコンデンサＣ５、Ｃ６を通ってＶ１３へと繋がるラインが形成され、出力端子Ｖｏｕｔ３は、電圧Ｖ１２に、コンデンサＣ５に蓄えられている電位Ｖ１０＋Ｖ８−Ｖ９が加えられたＶ１２＋Ｖ１０＋Ｖ８−Ｖ９となる。

次に図８のＰ４区間においては、端子Ｌ７が電源Ｖ１６に接続され、出力端子Ｖｏｕｔ４が出力端子Ｖｏｕｔ５に接続される。これにより、Ｖ１６からコンデンサＣ６、Ｃ７を通ってＶ１５へと繋がるラインが形成され、出力端子Ｖｏｕｔ５は、電圧Ｖ１６にコンデンサＣ６に蓄えられている電位Ｖ１２＋Ｖ１０＋Ｖ８−Ｖ９が加えられたＶ１６＋Ｖ１２＋Ｖ１０＋Ｖ８−Ｖ９となる。ここでＶ８＝Ｖ１０＝Ｖ１２＝Ｖ１６＝Ｖｉｎとし、Ｖ９＝０とすると、出力電圧Ｖｏｕｔ５は４＊Ｖｉｎとなり、４倍昇圧が実現できる。

なお、上記の各実施の形態において、制御回路１０もしくは制御回路４０を用いた例として、２倍昇圧と−１倍昇圧を出力する場合と３倍昇圧と−１倍昇圧を出力する場合の２通りについて説明したが、正電位ｎ倍昇圧出力と負電位−１倍昇圧出力を同時に得る（ｎ＋１）個のコンデンサを用いた昇圧回路においては、基準電圧Ｖｉｎのｎ−１倍である（ｎ−１）＊Ｖｉｎが蓄えられた電荷をｎ番目のコンデンサに蓄えるポンプ動作を行なうことによってｎ倍昇圧出力であるｎ＊Ｖｉｎを得ることも可能である。以上のことから、本発明においてｎ倍昇圧と−１倍昇圧出力が同時に得ることが可能となる。ここでｎは２以上の整数とする。

また、上記の各実施の形態において、制御回路２０もしくは制御回路５０を用いた例として、２倍昇圧と３倍昇圧を出力する場合と３倍昇圧と４倍昇圧を出力する場合の２通りについても説明したが、正電位を昇圧出力する回路であるｉ個のコンデンサを用いたｉ倍昇圧回路においては、基準電圧Ｖｉｎのｉ−１倍が蓄えられた電荷をｉ番目のコンデンサに蓄えることによってｉ倍昇圧出力とすることも可能である。以上のことから、本発明において正電圧ｉ倍昇圧出力と正電圧ｉ−１倍昇圧出力を同時に得ることができる。ここでｉは２以上の整数とする。

また、上記の各実施の形態のスイッチは、Ｎチャネル型トランジスタ、あるいはＰチャネル型トランジスタ、あるいはＮチャネル型トランジスタとＰチャネル型トランジスタの両方を用いたスイッチング回路で構成してもよく、同様の効果が得られる。

本発明の実施の形態１の電源装置の構成を示すブロック図同実施の形態１の電源装置の構成を示す回路図同実施の形態１の電源装置における制御信号（１）のタイムチャート同実施の形態１の電源装置における制御信号（２）のタイムチャート本発明の実施の形態２の電源装置の構成を示すブロック図同実施の形態２の電源装置の構成を示す回路図同実施の形態２の電源装置における制御信号（１）のタイムチャート同実施の形態２の電源装置における制御信号（２）のタイムチャート従来の電源装置における２倍昇圧回路の構成を示す回路図従来の電源装置における２倍昇圧回路の制御信号のタイムチャート従来の電源装置における−１倍昇圧回路の構成を示す回路図従来の電源装置における−１倍昇圧回路の制御信号のタイムチャート

符号の説明

１０第１制御回路
２０第２制御回路
３０第１昇圧回路
４０第３制御回路
５０第４制御回路
６０第２昇圧回路
Ｖ１〜Ｖ１９電源（電位）
Ｃ１〜Ｃ１１コンデンサ
Ｓ１〜Ｓ１２スイッチ素子
Ｌ１〜Ｌ７接続端子
Ｖｏｕｔ１出力端子（昇圧電圧）
Ｖｏｕｔ２出力端子（昇圧電圧）
Ｖｏｕｔ３出力端子（昇圧電圧）
Ｖｏｕｔ４出力端子（昇圧電圧）
Ｖｏｕｔ５出力端子（昇圧電圧）
Ｖｏｕｔ６出力端子（昇圧電圧）
Ｖｏｕｔ７出力端子（昇圧電圧）
ＧＮＤグランド端子（グランド電位）

Claims

チャージ動作とポンプ動作を行うチャージポンプ回路を有し、そのチャージポンプ回路による前記チャージ動作と前記ポンプ動作により、複数の電源を生成する電源装置であって、前記チャージポンプ回路に、前記チャージ動作を行うためのコンデンサを備え、前記コンデンサを、前記複数の電源のうち第１電源を生成する場合のチャージ動作と、前記複数の電源のうち第２電源を生成する場合のチャージ動作とに、共用するよう構成したことを特徴とする電源装置。
チャージ動作とポンプ動作を行うチャージポンプ回路を有し、そのチャージポンプ回路による前記チャージ動作と前記ポンプ動作により、複数の電源を生成する電源装置であって、前記チャージポンプ回路に、前記複数の電源のうち第１電源を生成する場合のチャージ動作と前記複数の電源のうち第２電源を生成する場合のチャージ動作とに共用するコンデンサと、前記第１電源と前記第２電源の生成を制御する第１制御回路と、前記第１制御回路とは異なる第２制御回路と、前記第１制御回路と前記第２制御回路とを切り替える手段とを備え、前記切り替え手段は、前記第１制御回路から前記第２制御回路へ切り替えて、前記第１電源と、前記第１電源および前記第２電源とは出力電圧の異なる第３電源を生成するよう構成したことを特徴とする電源装置。
請求項１または請求項２記載の電源装置であって、前記チャージ動作を行うためのコンデンサを複数設け、前記複数のコンデンサのうち第１のコンデンサの一方の端子を所定の電位を有する第１の電位に接続するとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位とは異なる所定の電位を有する第２の電位に接続する第１の接続手段と、前記第１のコンデンサの一方の端子の接続を前記第１の電位から第１のラインへ切り替えるとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子の接続を前記第１の電位および前記第２の電位とは異なる所定の電位を有する第３の電位に切り替え、かつ、前記複数のコンデンサのうち第２のコンデンサの一方の端子を前記第１のラインに接続するとともに、前記第２のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位とは異なる所定の電位を有する第４の電位に接続する第２の接続手段と、前記第１のコンデンサの一方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位および前記第４の電位とは異なる所定の電位を有する第５の電位に接続するとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１のラインとは異なる第２のラインに接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第３のコンデンサの一方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位および前記第４の電位および前記第５の電位とは異なる所定の電位を有する第６の電位に接続するとともに、前記第３のコンデンサの他方の端子を前記第２のラインに接続する第３の接続手段と、前記第１の接続手段による接続動作のあとに、前記第２の接続手段による切り替え動作および接続動作を実行し、再び前記第１の接続手段による接続動作のあとに前記第３の接続手段による接続動作を実行する制御手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
請求項１または請求項２記載の電源装置であって、前記チャージ動作を行うためのコンデンサを複数設け、前記複数のコンデンサのうち第１のコンデンサの一方の端子を所定の電位を有する第１の電位に接続するとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位とは異なる所定の電位を有する第２の電位に接続する第１の接続手段と、前記第１のコンデンサの一方の端子の接続を前記第１の電位から第１のラインへ切り替えるとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位とは異なる所定の電位を有する第３の電位に接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第２のコンデンサの一方の端子を前記第１のラインに接続するとともに、前記第２のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位とは異なる所定の電位を有する第４の電位に接続する第２の接続手段と、前記第２のコンデンサの一方の端子を第３のラインに接続するとともに、前記第２のコンデンサの他方の端子を前記第３の電位を有するラインに接続する第４の接続手段と、前記第１の接続手段による接続動作のあとに、前記第２の接続手段による切り替え動作および接続動作を実行し、再び前記第１の接続手段による接続動作のあとに前記第４の接続手段による接続動作を実行する制御手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
請求項１または請求項２記載の電源装置であって、前記チャージ動作を行うためのコンデンサを複数設け、前記複数のコンデンサのうち第１のコンデンサの一方の端子を所定の電位を有する第１の電位に接続するとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位とは異なる所定の電位を有する第２の電位に接続する第１の接続手段と、前記第１のコンデンサの一方の端子の接続を前記第１の電位から第１のラインへ切り替えるとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子の接続を前記第１の電位および前記第２の電位とは異なる所定の電位を有する第３の電位に切り替え、かつ、前記複数のコンデンサのうち第２のコンデンサの一方の端子を前記第１のラインに接続するとともに、前記第２のコンデンサの他方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位とは異なる所定の電位を有する第４の電位に接続する第２の接続手段と、前記第１のコンデンサの一方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位および前記第４の電位とは異なる所定の電位を有する第５の電位に接続するとともに、前記第１のコンデンサの他方の端子を前記第１のラインとは異なる第２のラインに接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第３のコンデンサの一方の端子を前記第１の電位および前記第２の電位および前記第３の電位および前記第４の電位および前記第５の電位とは異なる所定の電位を有する第６の電位に接続するとともに、前記第３のコンデンサの他方の端子を前記第２のラインに接続する第３の接続手段と、前記第２のコンデンサの一方の端子を第３のラインに接続するとともに、前記第２のコンデンサの他方の端子を前記第３の電位を有するラインに接続する第４の接続手段と、前記第１の接続手段による接続動作のあとに、前記第２の接続手段による切り替え動作および接続動作を実行し、再び前記第１の接続手段による接続動作のあとに前記第３の接続手段による接続動作を実行する第１の制御手段と、前記第１の接続手段による接続動作のあとに、前記第２の接続手段による切り替え動作および接続動作を実行し、再び前記第１の接続手段による接続動作のあとに前記第４の接続手段による接続動作を実行する第２の制御手段とを備え、前記第１の制御手段と前記第２の制御手段とを、複数の電源のうち必要とする電源に対応させて切り替え可能に構成したことを特徴とする電源装置。
請求項１または請求項２記載の電源装置であって、前記チャージ動作を行うためのコンデンサを複数設け、前記複数のコンデンサのうち第４のコンデンサの一方の端子を、所定の電位を有する第８の電位に接続するとともに、前記第４のコンデンサの他方の端子を所定の電位を有する第９の電位に接続する第４の接続手段と、前記第４のコンデンサの一方の端子を第３のラインに接続するとともに、前記第４のコンデンサの他方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位とは異なる所定の電位を有する第１０の電位に接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第５のコンデンサの一方の端子を前記第３のラインに接続するとともに、前記第５のコンデンサの他方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位とは異なる所定の電位を有する第１１の電位に接続する第５の接続手段と、前記第５のコンデンサの一方の端子を第５のラインから第６のラインに切り替えるとともに、前記第５のコンデンサの他方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位および前記第１１の電位とは異なる所定の電位を有する第１２の電位に接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第６のコンデンサの一方の端子を前記第６のラインに接続するとともに、前記第６のコンデンサの他方の端子を前記第１１の電位に接続する第６の接続手段と、前記第４のコンデンサの一方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位および前記第１１の電位および前記第１２の電位とは異なる所定の電位を有する第１４の電位に接続するとともに、前記第４のコンデンサの他方の端子を第４のラインに接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第７のコンデンサの一方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位および前記第１１の電位および前記第１２の電位および前記第１４の電位とは異なる所定の電位を有する第１５の電位に接続するとともに、前記第７のコンデンサの他方の端子の接続を前記第２のラインに切り替える第７の接続手段と、前記第４の接続手段による接続動作のあとに、前記第５の接続手段による接続動作を実行し、再び前記第４の接続手段と前記第６の接続手段による接続動作を同時に実行したあとに、前記第７の接続手段による接続動作を実行する制御手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
請求項１または請求項２記載の電源装置であって、前記チャージ動作を行うためのコンデンサを複数設け、前記複数のコンデンサのうち第４のコンデンサの一方の端子を、所定の電位を有する第８の電位に接続するとともに、前記第４のコンデンサの他方の端子を所定の電位を有する第９の電位に接続する第４の接続手段と、前記第４のコンデンサの一方の端子の接続を前記第８の電位から第３のラインに切り替えるとともに、前記第４のコンデンサの他方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位とは異なる所定の電位を有する第１０の電位に接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第５のコンデンサの一方の端子を前記第３のラインに接続するとともに、前記第５のコンデンサの他方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位とは異なる所定の電位を有する第１１の電位に接続する第５の接続手段と、前記第５のコンデンサの一方の端子を第５のラインから第６のラインに切り替えるとともに、前記第５のコンデンサの他方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位および前記第１１の電位とは異なる所定の電位を有する第１２の電位に接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第６のコンデンサの一方の端子を前記第６のラインに接続するとともに、前記第６のコンデンサの他方の端子を前記第１１の電位に接続する第６の接続手段と、前記第６のコンデンサの一方の端子を前記第６のラインに接続するとともに、前記第６のコンデンサの他方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位および前記第１１の電位および前記第１２の電位とは異なる所定の電位を有する第１６の電位に接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第７のコンデンサの一方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位および前記第１１の電位および前記第１２の電位および前記第１６の電位とは異なる所定の電位を有する第１５の電位に接続するとともに、前記第７のコンデンサの他方の端子の接続を前記第６のラインに切り替える第８の接続手段と、前記第４の接続手段による接続動作のあとに、前記第５の接続手段による切り替え動作および接続動作を実行し、その後、前記第６の接続手段による接続動作のあとに前記第８の接続手段による接続動作を実行する制御手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
請求項１または請求項２記載の電源装置であって、前記チャージ動作を行うためのコンデンサを複数設け、前記複数のコンデンサのうち第４のコンデンサの一方の端子を、所定の電位を有する第８の電位に接続するとともに、前記第４のコンデンサの他方の端子を所定の電位を有する第９の電位に接続する第４の接続手段と、前記第４のコンデンサの一方の端子の接続を前記第８の電位から第３のラインに切り替えるとともに、前記第４のコンデンサの他方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位とは異なる所定の電位を有する第１０の電位に接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第５のコンデンサの一方の端子を前記第３のラインに接続するとともに、前記第５のコンデンサの他方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位とは異なる所定の電位を有する第１１の電位に接続する第５の接続手段と、前記第５のコンデンサの一方の端子を第５のラインから第６のラインに切り替えるとともに、前記第５のコンデンサの他方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位および前記第１１の電位とは異なる所定の電位を有する第１２の電位に接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第６のコンデンサの一方の端子を前記第６のラインに接続するとともに、前記第６のコンデンサの他方の端子を前記第１１の電位に接続する第６の接続手段と、前記第４のコンデンサの一方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位および前記第１１の電位および前記第１２の電位とは異なる所定の電位を有する第１４の電位に接続するとともに、前記第４のコンデンサの他方の端子を第４のラインに接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第７のコンデンサの一方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位および前記第１１の電位および前記第１２の電位および前記第１４の電位とは異なる所定の電位を有する第１５の電位に接続するとともに、前記第７のコンデンサの他方の端子の接続を前記第２のラインに切り替える第７の接続手段と、前記第６のコンデンサの一方の端子を前記第６のラインに接続するとともに、前記第６のコンデンサの他方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位および前記第１１の電位および前記第１２の電位とは異なる所定の電位を有する第１６の電位に接続し、かつ、前記複数のコンデンサのうち第７のコンデンサの一方の端子を、前記第８の電位および前記第９の電位および前記第１０の電位および前記第１１の電位および前記第１２の電位および前記第１６の電位とは異なる所定の電位を有する第１５の電位に接続するとともに、前記第７のコンデンサの他方の端子の接続を前記第６のラインに切り替える第８の接続手段と、前記第４の接続手段による接続動作のあとに、前記第５の接続手段による接続動作を実行し、再び前記第４の接続手段と前記第６の接続手段による接続動作を同時に実行したあとに、前記第７の接続手段による接続動作を実行する第３の制御手段と、前記第４の接続手段による接続動作のあとに、前記第５の接続手段による切り替え動作および接続動作を実行し、その後、前記第６の接続手段による接続動作のあとに前記第８の接続手段による接続動作を実行する第４の制御手段とを備え、前記第３の制御手段と前記第４の制御手段とを、複数の電源のうち必要とする電源に対応させて切り替え可能に構成したことを特徴とする電源装置。
請求項３から請求項８のいずれかに記載の電源装置であって、接続手段は、回路の接続をオンオフするスイッチ素子で構成したことを特徴とする電源装置。
請求項９に記載の電源装置であって、スイッチは、Ｎチャネル型トランジスタ、あるいはＰチャネル型トランジスタ、あるいはＮチャネル型トランジスタとＰチャネル型トランジスタの両方を用いて構成したことを特徴とする電源装置。
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の電源装置であって、各電源を、液晶への印加電圧のスイッチングにより情報を表示する液晶表示装置に接続し、前記情報表示のために供給するよう構成したことを特徴とする電源装置。