JP2006014418A

JP2006014418A - 昇圧回路

Info

Publication number: JP2006014418A
Application number: JP2004184636A
Authority: JP
Inventors: Koji Suzuki; 幸司鈴木; Atsushi Tanaka; 淳田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】昇圧回路において昇圧用容量への突入電流の量が多くなり、早い制御周波数で動作すると入力電圧の電圧降下が起こり、出力電圧が起動しなくなるという課題がある。
【解決手段】入力電圧１００の変化を検出する入力電圧検出回路１０を有し、入力電圧検出回路１０が入力電圧の変化から電圧降下を検出した場合に、可変発振器４０の発振周波数を遅くして昇圧用容量３１への充電時間を長くすることにより、入力電圧１００の電圧降下を小さくすることで、安定して出力電圧が起動できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、昇圧出力、あるいは反転出力を得る昇圧回路に関するものであり、特に、起動時の入力電圧の電圧降下を抑えるための昇圧回路に関するものである。

従来の昇圧回路としてはチャージポンプ回路があり、例えば特許文献１に記載されているようなものがあった。

図６は従来の昇圧回路の構成を示す回路図であり、配線や電源内蔵の出力インピーダンス１０４の一端に電源装置１０５が存在し、他端に入力平滑用容量１０３が接続されており、その接続点を入力電圧１００とする回路があり、この回路にスイッチ６１，６４が直列に接続され、スイッチ６４の出力が出力電圧となる。入力電圧１００とスイッチ６１との間にスイッチ６５の一端が接続され、スイッチ６５の他端にはスイッチ６２および昇圧用容量３１の一端が接続され、昇圧用容量３１の他端はスイッチ６１とスイッチ６４との間に接続される。また、スイッチ６４の他端に出力平滑容量１０２が接続される。インバータ６６は発振器からの制御信号４１の位相を逆にするものであり、スイッチ６１，６２は発振器からの制御信号４１により、スイッチ６４，６５はインバータ６６からの制御信号４２により、それぞれ同時にＯＮ／ＯＦＦされる。

制御信号４１にはそのＯＮ／ＯＦＦを制御するために矩形波が使用され、各スイッチは制御信号４１がハイレベルの時ＯＮになる。スイッチ６１，６２がＯＮ状態、スイッチ６４，６５がＯＦＦ状態の場合、昇圧用容量３１へ電荷がチャージされ、昇圧用容量３１の端子間にはほぼ入力電圧１００に近い電圧が保持される。

その後、制御信号４１によりスイッチ６１，６２がＯＦＦ状態となり、スイッチ６４，６５がＯＮ状態となると、昇圧用容量３１の端子間に入力電圧１００に近い電圧が保持されたまま、入力電圧１００と出力電圧１０１間に昇圧用容量３１は接続され、出力平滑容量１０２に電荷がチャージされ、出力電圧１０１に入力電圧１００の２倍近い電圧が発生することになる。この際電圧降下は電源装置１０５のインピーダンス１０４及び、出力電流により変動する。その後スイッチ６１，６２がＯＮ、スイッチ６４，６５がＯＦＦとなり、以上の動作を繰り返すことで、入力電圧１００の２倍の電圧を出力電圧１０１に供給することができる。
特開平１０−１４２１８号公報

しかしながら、前記従来の昇圧回路では、昇圧用容量３１の初期値は電荷がゼロであるため、充電のために入力電圧１００から昇圧用容量３１に突入電流が発生する。さらに出力平滑容量１０２が大きくなると、昇圧用容量から出力平滑容量への電荷の移動が多くなり、昇圧用容量３１の電荷がほぼ零になるため、連続して突入電流が発生するので、入力電圧１００の電圧降下が大きくなる課題があった。

特に、入力電圧１００に高い出力インピーダンス１０４を持つシステムの場合、この突入電流により、入力電圧１００の電圧降下が大きくなり、通常回路２０の動作が不安定になるという問題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、入力電圧の降下を抑え、安定して出力電圧を供給することができる昇圧回路を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の昇圧回路は、入力電圧を、所定周期毎に充放電する容量の出力を利用して昇圧するチャージポンプ回路において、所定周期を可変発振器により作成する回路と入力電圧の電圧降下を検出する回路を含み、入力電圧が電圧降下により減少したときに、所定周期を遅らせることにより、入力電圧の電圧降下を抑える手段を設けたことを特徴とする。

本発明の昇圧回路は前記構成によって、突入電流による入力電圧の電圧降下によって発生する、通常回路の不安定動作を防止でき、安定して出力電圧を供給できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施の形態を示すブロック図、図２は図１におけるチャージポンプ回路の具体的な回路例を示す図である。電源装置１０５に配線や電源内蔵のインピーダンス１０４が存在し、配線や電源内蔵の出力インピーダンス１０４の一端に電源装置１０５が、出力インピーダンス１０４の他端に入力平滑用容量１０３が接続されており、チャージポンプ回路３０はその接続点を入力電圧１００としている。

チャージポンプ回路３０は、図２に示すように、可変発振器４０からの制御信号４１で制御される充電スイッチ２０１，２０２と、制御信号４１の反転信号である制御信号４２により制御される昇圧スイッチ２０３，２０４から構成されている。チャージポンプ回路３０は、制御信号４１がハイレベルの時は充電用のスイッチ２０１，２０２がオンし、チャージポンプ回路３０に接続されている昇圧用容量３１を入力電圧と等しい電圧まで充電し、ローレベルの時は昇圧用のスイッチ２０３，２０４がオンし、昇圧用容量を入力電圧１００と出力電圧１０１の間に接続することにより出力電圧１０１に入力電圧１００のほぼ２倍の電圧に昇圧する、という制御をする。

入力電圧検出回路１０は、図１に示すように、入力電圧１００に一端が接続される抵抗４と、この抵抗４の他端に一端が直列に接続されかつ他端が接地される抵抗５と、抵抗４と抵抗５との接続点からの電圧と、基準電圧７とを入力とする比較器１と、同様に抵抗４と抵抗５との接続点からの電圧と、基準電圧８とを入力とする比較器２と、抵抗４と抵抗５の接続点と基準電圧９を入力とする比較器３で構成される。基準電圧７、基準電圧８および基準電圧９はそれぞれ異なる電圧である。また、比較器１、比較器２および比較器３の各出力は可変発振器４０の入力端子に接続される。

比較器１，２，３の出力がすべてローレベルなら可変発振器４０の出力はハイレベル・ローレベルの期間がｔ_１対ｔ_１であるが、比較器１の出力がハイレベルなら可変発振器の出力信号はハイレベルの時間がｔ_１の３倍になり、比較器２の出力レベルがハイレベルなら可変発振器の出力信号はハイレベルの時間がｔ_１の７倍になり、比較器３の出力レベルがハイレベルなら可変発振器の出力信号はハイレベルの時間がｔ_１の１５倍になることにより、昇圧用容量３１への充電時間が長くなることにより入力電圧１００が元の電圧に回復することができるため入力電圧１００の電圧降下を抑えることができる。

図４は本実施形態の昇圧回路としてのチャージポンプ型回路の動作波形を示すものである。なお、比較のために、図３に従来の昇圧回路の回路構成を示し、図５に図３に示す従来構成の動作を示す。なお、図３において、４５は発振器を示す。図３，図５において、チャージポンプ回路３０が動作をはじめると、昇圧用容量３１の初期値は電荷がゼロであるため、充電のために入力電圧１００から昇圧用容量３１に突入電流が発生する。連続して突入電流が発生すると入力電圧１００が低下し続けてしまう。

図１に示す本発明の実施の形態においては、図４に示すように、入力電圧１００が低下したとき、入力電圧１００のモニター信号６が基準電圧７より小さくなると、昇圧用容量３１への充電時間が３倍になり、さらに基準電圧８より小さくなると、昇圧用容量３１への充電時間が７倍になることにより、昇圧用容量３１への充電時間を大きくすることができる。その結果、充電完了後に入力電圧１００が元の電圧に回復することができ、入力電圧１００の電圧降下を抑制できる。そして、出力電圧１０１が目標値に近づいてくると昇圧用容量３１への突入電流が減少することにより入力電圧１００の電圧降下がなくなり、通常制御周波数に戻っても入力電圧１００が電圧降下することによる起動不良はなくなる。

本発明は起動回路を有しており、昇圧回路において安定して起動できる電源として有用である。

本発明の実施の形態におけるチャージポンプ型昇圧回路の図図１のチャージポンプ回路の具体構成を示す図従来のチャージポンプ型昇圧回路のブロック図本実施形態の回路の実施時における動作波形図従来のチャージポンプ型昇圧回路の動作波形図従来のチャージポンプ型昇圧回路の構成図

符号の説明

１，２，３比較器
４，５抵抗
６，４１,４２制御信号
７，８，９基準電圧
１０入力電圧検出回路
２０通常回路
３０チャージポンプ制御回路
３１昇圧用容量
４０可変発振器
１００入力電圧
１０１出力電圧
１０２入力平滑容量
１０３出力平滑容量
１０４出力インピーダンス
１０５電源装置
２０１，２０２，２０３，２０４スイッチ
ｔ_１通常制御信号ハイレベル時間

Claims

入力電圧を、所定周期毎に充放電する容量の出力を利用して昇圧するチャージポンプ回路において、所定周期を可変発振器により作成する回路と入力電圧の電圧降下を検出する回路を含み、入力電圧が電圧降下により減少したときに、所定周期を遅らせることにより、入力電圧の電圧降下を抑える手段を設けたことを特徴とする昇圧回路。