JP2007049809A - Boosting circuit and camera module using the boosting circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、昇圧回路及びこの昇圧回路を用いたカメラモジュールに関する。 The present invention relates to a booster circuit and a camera module using the booster circuit.
図5は、従来のカメラ付携帯電話機に搭載されるCCDカメラモジュールの代表的なブロック構成図である。CCDイメージセンサ1には撮像レンズ2によって被写体の光像が結像され、CCDイメージセンサ1はこの光像の画像データを光電変換し、電気信号として撮像画像データがCCDイメージセンサ1から出力される。
FIG. 5 is a typical block diagram of a CCD camera module mounted on a conventional camera-equipped mobile phone. An optical image of a subject is formed on the
CCDイメージセンサ1から出力された電気信号はアナログフロントエンド(AFE)3によって信号処理がなされ、最終的にアナログ信号からデジタル信号へと変換され、デジタル画像処理LSIであるデジタルシグナルプロセッサ(DSP)4に出力される。
The electrical signal output from the
AFE3はアナログ回路であり、ダイナミックレンジが必要なことから、2.9V程度で数10mAの電源電圧VDDを必要とする場合が多い。また、DSP4は、完全なロジックLSIであるため、例えば0.13μmルールなど微細化されたプロセスで作られ、その電源電圧は1.5V程度であることが多い。このDSP4用の電源電圧VDSP(1.5V)は、装置本体である携帯電話機内のベースバンドでも使われるため、携帯電話機本体の電源回路5で生成され供給されると共に、DSP4も本体装置側に設けられることが多い。
Since the
一方、CCDイメージセンサ1を駆動するためには、H電極(水平レジスタ用の転送電極)駆動用にH電極ドライバ(HDR)6と、V電極(垂直レジスタ用の転送電極)駆動用にV電極ドライバ(VDR)7が必要となる。
On the other hand, in order to drive the
CCDイメージセンサ1を駆動するためのHDR6は、CCDイメージセンサ1の水平レジスタを転送駆動するためのドライバであり、CCDイメージセンサ1によって必要な電圧が決まるが、3.2Vで数l0mA程度の電源電圧VCCが要求されることが多い。
The
また、垂直レジスタは、VH,VM,VLという3値で駆動する必要があるため、その3つの電源電圧を必要とするが、VMは0Vで使うことが一般的なため、VDR7で必要な電源電圧としては、VH(+15V,数mA程度)とVL(−7.5V,数mA程度)が必要となる。この電源電圧VHは、水平レジスタ出力段に設けられるアンプにも供給される。 Further, since the vertical register needs to be driven with three values of VH, VM, and VL, the three power supply voltages are required. However, since VM is generally used at 0V, the power supply required for VDR7 is required. As voltages, VH (+15 V, about several mA) and VL (−7.5 V, about several mA) are required. This power supply voltage VH is also supplied to an amplifier provided in the horizontal register output stage.
以上の構成装置のうち、DSP4はカメラモジュールとして必ずしもCCDイメージセンサ1の近傍にある必要はないが、AFE3,HDR6,VDR7はカメラモジュール構成装置としてCCDイメージセンサ1近傍に配置されるため、カメラモジュール用の専用の電源装置(PWR)8を設けるのが普通である。
Of the above components, the
このPWR8は、装置本体に装着されるバッテリ9からバッテリ電圧VBAT(3.2V〜4.3V程度)をもらい、上述したVH(+15V),VL(−7.5V),VDD(2.9V),VCC(3.2V)を生成し、カメラモジュール各構成装置に供給する様になっている。
This
図6は、PWR8のブロック構成図である。PWR8は、バッテリ電圧VBATを入力としVDD電圧である2.9Vを出力する第1シリーズレギュレータ11と、第1シリーズレギュレータ11の出力電圧を取り込み6倍に昇圧する第1チャージポンプ回路12と、第1チャージポンプ回路12の出力電圧(2.9V×6=17.4V)を取り込みVH電圧である+15Vを出力する第2シリーズレギュレータ13と、第1シリーズレギュレータ11の出力電圧を取り込み−3倍に昇圧する第2チャージポンプ回路14と、第2チャージポンプ回路14の出力電圧(2.9V×(−3)=−8.7V)を取り込みVL電圧である−7.5Vを出力する第3シリーズレギュレータ15と、第1シリーズレギュレータ11の出力電圧を取り込み1.5倍に昇圧する第3チャージポンプ回路16と、第3チャージポンプ回路16の出力電圧(2.9V×(1.5)=4.35V)を取り込みVCC電圧である3.2Vを出力する第4シリーズレギュレータ17とを備える。
FIG. 6 is a block diagram of the PWR8. The
AFE3が必要とする電源電圧VDD(=2.9V)は、常に、バッテリ電圧VBATよりも低いため、第1シリーズレギュレータ11で発生させることができるが、それ以外の電源電圧VH,VL,VCCはVBAT電圧以上の電圧であるため、昇圧回路12,14,16とシリーズレギュレータ13,15,17との組み合わせとなる。
Since the power supply voltage VDD (= 2.9 V) required by the
昇圧回路として、トランスやコイルを用いたスイッチング電源を用いても良いが、下記特許文献1記載の様に、携帯電話機等で高い電圧が必要となる場合にコイルを用いたスイッチングレギュレータでは周囲に磁束が漏れてノイズを撒き散らす不具合があるため、コンデンサで実現できるチャージポンプ回路を昇圧回路として用いることが多い。
A switching power supply using a transformer or a coil may be used as the booster circuit. However, as described in
バッテリ9から供給される電圧VBATは、第1シリーズレギュレータ11に入力されて2.9Vが生成され、これがAFE3に供給される。一方、この2.9Vは各チャージポンプ回路12,14,16に入力され、それぞれ昇圧がなされた後に、シリーズレギュレータ13,15,17で電圧をドロップさせて所望の電源電圧VH,VL,VCCが得られる。
The voltage VBAT supplied from the
チャージポンプ回路12,14,16は、負荷による出力電圧変動およびクロック動作により出力電圧にリップルを発生させるため、後段にシリーズレギュレータ13,15,17を設けると、リップルが除去され、電源電圧VH,HL,VCCの安定化を図ることができる。
Since the
なお、チャージポンプ回路12,14,16に、バッテリ電圧VBATを直接入力させないのは、チャージポンプ回路12,14,16で使用するMOSトランジスタの耐圧を考慮しているためである。チャージポンプ回路12,14,16では、最大で入力電圧の2倍の電圧が各トランジスタに印加されるが、コンベンショナルなCMOSプロセスでは6V程度の耐圧を設定している場合が多く、バッテリの最大電圧である4.3Vが入力されると、MOSトランジスタに定格以上の電圧が印加されるので、レギュレーションされた電圧が必要となる。
The reason why the battery voltage VBAT is not directly input to the
一方で、一般的なシリーズレギュレータで生じる電圧降下量は0.2〜0.3V程度であり、両者の兼ね合いから、第1シリーズレギュレータ11の出力を2.9Vに設定している。チャージポンプ回路の段数は、それに接続されるレギュレータの出力電圧(Vout)と、レギュレータにおける入出力電圧差(△Vsr)、およびチャージポンプ回路の出力抵抗と負荷電流で決まる電圧降下分(△Vcp)によって、
VDD×n > Vout+△Vcp+△Vsr
となるように定められる。
On the other hand, the amount of voltage drop generated in a general series regulator is about 0.2 to 0.3V, and the output of the
VDD × n> Vout + ΔVcp + ΔVsr
It is determined to be.
この右辺と左辺の差(VDD×n−Vout−△Vcp−△Vsr)が大きくなると、その差分は電力損失になるため、nとして最適値を選択する必要がある。 When the difference between the right side and the left side (VDD × n−Vout−ΔVcp−ΔVsr) increases, the difference becomes a power loss, and therefore it is necessary to select an optimum value for n.
図7は、入力電圧を2倍にして出力するチャージポンプ回路の代表的回路図である。チャージポンプ回路はディクソンによって開発されダイオードを整流素子として用いる回路が有名であるが、昇圧効率を上げるためにダイオードの代わりにMOS型トランジスタを使うのが一般的である。 FIG. 7 is a typical circuit diagram of a charge pump circuit that doubles an input voltage for output. A charge pump circuit developed by Dixon and using a diode as a rectifying element is well known, but a MOS transistor is generally used instead of a diode in order to increase the boosting efficiency.
図7に図示するチャージポンプ回路は、基本的には入力電圧端子21と出力電圧端子22との間に2つの整流素子として機能する整流用トランジスタ23,24を直列に配置し、両トランジスタ23,24の接続点25にチャージポンプ用のコンデンサ26の一端を接続し、コンデンサ26の他端にクロックバッファ27の出力端を接続して構成される。尚、図7に示すトランジスタ28,29は、それぞれトランジスタ23,24の動作点を設定するトランジスタである。
The charge pump circuit shown in FIG. 7 basically has rectifying
斯かる構成のチャージポンプ回路で、入力電圧端子21に電圧VDDを印加し、クロックバッファ27の入力端にVDD振幅のクロックを印加すると、出力電圧端子22には、入力電圧端子21に印加した電圧VDDに、クロック振幅分の電圧VDDが重畳した電圧〔2×VDD〕が現れる。この様な2倍のチャージポンプ回路を多段に重ねることで、任意の整数倍の出力n*VDDが得られる。
When a voltage VDD is applied to the
電圧VHやVLは、その消費電流が少ないことから、nが整数であってもその損失分は無視できるオーダーである。しかし、大電流が流れる水平レジスタの駆動電圧(VHD)に関しては、整数倍してしまうと、電力損失が無視できなくなるほど大きくなる。そこで、従来は、特許文献2に記載されている様に、図8に等価回路を示す1.5倍のチャージポンプ回路を使用するのが普通になっている。
Since the voltages VH and VL consume little current, even if n is an integer, the loss can be ignored. However, regarding the horizontal register drive voltage (VHD) through which a large current flows, if it is multiplied by an integer, the power loss becomes so large that it cannot be ignored. Therefore, conventionally, as described in
図8の1.5倍チャージポンプ回路は、電圧VDDが印加される入力端子31と、出力端子32との間に、2つの整流用トランジスタ33,34が直列に接続され、両トランジスタ33,34の接続点35と電圧振幅VDDのクロックが入力されるクロックバッファ36との間に、チャージポンプ用の2つのコンデンサ37,38を切替スイッチ39を介して直列に接続し、直列接続された切替スイッチ39及びコンデンサ37をショートする切替スイッチ40と、直列接続された切替スイッチ39及びコンデンサ38をショートする切替スイッチ41とを設けてなる。
In the 1.5 times charge pump circuit of FIG. 8, two rectifying
斯かる構成の1.5倍チャージポンプ回路では、図9の左図に示す様に、クロックバッファ36の出力が0Vとなるときに、スイッチ39を「閉」、スイッチ40,41を「開」にすると、各コンデンサ37,38の両端の電位差は夫々VDD/2となる。次にクロックバッファ36の出力がハイレベルになるときにスイッチ39を「開」、スイッチ40,41を「閉」にすると、両コンデンサ37,38は、図9の右図に示す様に並列に接続され、入力端子31への印加電圧VDDに、コンデンサ37,38の両端電圧差VDD/2が重畳され、これが整流用トランジスタ34で整流される。これにより、出力端子32からは、VDD+VDD/2=1.5VDDが出力される。
In the 1.5 × charge pump circuit having such a configuration, as shown in the left diagram of FIG. 9, when the output of the
上述した様に、水平レジスタ駆動用の昇圧回路として、2倍ではなく1.5倍の昇圧回路を用いることで、電力損失は改善される。しかし、昨今のカメラモジュールは画素数が増大し、数百万画素になってきている。このように多画素化が進むと、CCDイメージセンサ1で消費される電流も大きくなり、特に水平レジスタのH電極については画素数が多くなると高いフレームレートが要求されるため、消費電流が増大し、1.5倍のチャージポンプ回路には極めて低い出力抵抗が要求されることになる。
As described above, the power loss is improved by using a 1.5 times booster circuit instead of 2 times as a booster circuit for driving the horizontal register. However, the number of pixels of recent camera modules has increased to millions of pixels. As the number of pixels increases in this way, the current consumed by the
このため、水平レジスタ駆動用の電源電圧VHDを発生させるチャージポンプ回路16(図6参照)はそのサイズが増大し、CCDイメージセンサを搭載するチップの製造コストが高くなる原因になっている。 For this reason, the size of the charge pump circuit 16 (see FIG. 6) for generating the power supply voltage VHD for driving the horizontal register is increased, which causes a high manufacturing cost of the chip on which the CCD image sensor is mounted.
一般的に、チャージポンプ回路は、大電流(数10mA以上)を取り出す用途には不向きである。従来は、携帯電話機用としてはCCDイメージセンサの画素数も少なく消費電流的にデジタルカメラなどに比べると少なかったため、図6に示すチャージポンプ回路16でも間に合っていたが、近年の多画素化に対応するためには、1.5倍のチャージポンプ回路に極めて低い出力抵抗が要求され、実現が困難になってきている。
Generally, the charge pump circuit is not suitable for an application that takes out a large current (several tens of mA or more). Conventionally, the number of pixels of a CCD image sensor for a cellular phone is small and the current consumption is less than that of a digital camera. Therefore, the
しかし、特許文献2に開示されているチャージポンプ回路の場合には、ポンピングコンデンサ37,38の組み替えをスイッチ39,40,41で行うため、スイッチ39〜41のオン抵抗が問題となる。すなわち、大電流が必要となるチャージポンプ回路ではその出力抵抗を下げる必要があるが、そのためにはポンピング用のクロックバッファ36から出力に至る経路の直列抵抗が充分に低くなる必要がある。
However, in the case of the charge pump circuit disclosed in
つまり、クロックバッファ36の出力抵抗を下げるのは勿論のこと、組み替え用のスイッチ39〜41にも低オン抵抗が要求される。スイッチ39,40,41はMOSトランジスタを使って実現されるが、オン抵抗を下げるためにはこのMOSトランジスタの面積を大きくする必要があり、チップコストが高くなるという問題が生じる。
That is, not only the output resistance of the
本発明の目的は、チップ面積が小さくしかも出力抵抗の小さな低コストの昇圧回路と、この昇圧回路を用いたカメラモジュールを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a low-cost booster circuit having a small chip area and a small output resistance, and a camera module using the booster circuit.
本発明の昇圧回路は、第1の電圧が印加されるDC電圧入力端子と、第2の電圧と接地電位との間で振幅するクロック信号が入力されるクロック入力端子とを備え、前記第1の電圧と前記第2の電圧を重畳した電圧を出力する昇圧回路において、前記第1の電圧を前記第2の電圧より低く設定したことを特徴とする。 The booster circuit according to the present invention includes a DC voltage input terminal to which a first voltage is applied, and a clock input terminal to which a clock signal that swings between a second voltage and a ground potential is input. In the booster circuit that outputs a voltage obtained by superimposing the second voltage and the second voltage, the first voltage is set lower than the second voltage.
本発明のカメラモジュールは、装置本体に取り付けられるカメラモジュールにおいて、装置本体側の電源回路が装置電源から該装置電源の電圧より低い第1の電圧を生成し、カメラモジュール側の電源回路が装置電源から該装置電源よりも低くかつ前記第1の電圧よりも高い第2の電圧を生成し、それぞれが前記昇圧回路に入力されることを特徴とする。 According to the camera module of the present invention, in the camera module attached to the apparatus main body, the power supply circuit on the apparatus main body side generates a first voltage lower than the voltage of the apparatus power supply from the apparatus power supply. To generate a second voltage lower than the apparatus power supply and higher than the first voltage, and each of the second voltages is input to the booster circuit.
本発明のカメラモジュールの前記第1の電圧はスイッチング型電源回路で生成されることを特徴とする。 The first voltage of the camera module of the present invention is generated by a switching power supply circuit.
本発明のカメラモジュールの前記第2の電圧はシリーズレギュレータ型電源回路で生成されることを特徴とする。 The second voltage of the camera module of the present invention is generated by a series regulator type power supply circuit.
本発明の昇圧回路は、入力された第3の電圧から、該第3の電圧よりも低い第4の電圧を生成して出力する降圧手段と、該降圧手段の出力端子と接地電位との間に設けられたバイパスコンデンサと、前記第4の電圧が印加されるDC電圧入力端子と、第2の電圧と接地電位との間で振幅するクロック信号が入力されるクロック入力端子とを備え、前記第4の電圧と前記第2の電圧を重畳した電圧を出力することを特徴とする。 The step-up circuit according to the present invention includes a step-down means for generating and outputting a fourth voltage lower than the third voltage from the input third voltage, and between the output terminal of the step-down means and the ground potential. Provided with a bypass capacitor, a DC voltage input terminal to which the fourth voltage is applied, and a clock input terminal to which a clock signal that swings between the second voltage and the ground potential is input, A voltage obtained by superimposing the fourth voltage and the second voltage is output.
本発明の昇圧回路は、前記第2の電圧と前記第3の電圧とを同一とし、前記第4の電圧を前記第2あるいは前記第3の電圧の0.5倍とすることで、前記第2あるいは前記第3の電圧の1.5倍の出力電圧を得ることを特徴とする。 In the booster circuit of the present invention, the second voltage and the third voltage are the same, and the fourth voltage is 0.5 times the second voltage or the third voltage. 2 or 1.5 times the third voltage is obtained.
本発明の昇圧回路の前記降圧手段はコンデンサとスイッチを用いて構成したことを特徴とする。 The step-down means of the step-up circuit of the present invention is characterized by using a capacitor and a switch.
本発明のカメラモジュールは、装置本体に取り付けられるカメラモジュールにおいて、該カメラモジュールの駆動で必要となる複数の電源電圧を生成するカメラモジュール側電源装置の構成回路のうち、消費電力が最大となる電源電圧を生成する構成回路に上記記載の昇圧回路を用いたことを特徴とする。 The camera module of the present invention is a power supply that maximizes power consumption among the constituent circuits of a camera module-side power supply device that generates a plurality of power supply voltages required for driving the camera module in a camera module attached to the apparatus body. The step-up circuit described above is used as a constituent circuit for generating a voltage.
本発明のカメラモジュールの撮像素子がCCD型イメージセンサであり、消費電力が最大となる電源がCCDの水平転送レジスタを駆動する電源であることを特徴とする。 The imaging device of the camera module of the present invention is a CCD image sensor, and the power source maximizing power consumption is a power source for driving a horizontal transfer register of the CCD.
本発明よれば、スイッチ等を構成するMOSトランジスタを小面積としても、バイパスコンデンサを用いることで出力インピーダンスを下げることができるため、出力抵抗を下げることが可能となる。 According to the present invention, the output impedance can be lowered by using the bypass capacitor even if the MOS transistor constituting the switch or the like has a small area, so that the output resistance can be lowered.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るカメラモジュール搭載装置のカメラモジュール周りのブロック構成図である。本実施形態のCCDカメラモジュール内の基本的構成は、図5で説明した従来の構成と同じであるため、その詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block configuration diagram around a camera module of the camera module mounting apparatus according to the first embodiment of the present invention. Since the basic configuration in the CCD camera module of the present embodiment is the same as the conventional configuration described in FIG. 5, detailed description thereof will be omitted, and only different portions will be described.
本実施形態のカメラモジュール搭載装置では、装置本体側に設けられる本体電源回路50が、電圧VDSP(1.5V)を生成するが、この電圧1.5Vを、カメラモジュール用電源装置(PWR)51にも供給する構成となっている。
In the camera module mounting apparatus of the present embodiment, the main body
カメラモジュール用電源装置(PWR)51は、図6で説明したのと同様に、バッテリ9からバッテリ電圧VBATの供給を受け、第1シリーズレギュレータ11がバッテリ電圧から電源電圧VDD(2.9V)を生成し、この電圧VDDから電源電圧VH(+15V),VL(−7.5V)を生成するが、本実施形態の電源装置51では、水平レジスタのH電極に供給する電源電圧VCC(3.2V)を、後述する昇圧回路52とシリーズレギュレータ17で生成する。
The camera module power supply (PWR) 51 receives the supply of the battery voltage VBAT from the
図3は、図2に示す昇圧回路52の詳細回路図である。この昇圧回路52の構成は、図7で説明した2倍チャージポンプ回路の構成と同じである。このため、同一回路要素には同一符号を付してその説明は省略する。
FIG. 3 is a detailed circuit diagram of the
本実施形態の昇圧回路52は、第1シリーズレギュレータ11が生成した電圧VDDと、本体電源回路50から供給された電圧VDSPとから、電圧VDDのほぼ1.5倍の電圧を生成する。
The
即ち、本実施形態では、図3に示す入力電圧端子21に、電圧1.5V(本体電源回路20がDSP4用として生成した電圧)を印加し、クロックバッファ27の入力端子に電圧VDD振幅のクロックを印加する。
That is, in this embodiment, a voltage of 1.5 V (voltage generated by the main body power supply circuit 20 for the DSP 4) is applied to the
これにより、出力端子22からは、1.5V+VDD(=2.9V)=4.4Vの電圧が出力され、これが図2に示すシリーズレギュレータ17により3.2Vに降圧され、HDR6(図1参照)に供給される。
As a result, a voltage of 1.5 V + VDD (= 2.9 V) = 4.4 V is output from the
今、クロックバッファ(クロックドライバ)27の出力をCLKlとし、転送トランジスタ23のゲートに印加されるクロックをCLK2とし、転送トランジスタ24のゲートに印加されるクロックをCLK3とする。
Now, the output of the clock buffer (clock driver) 27 is CLK1, the clock applied to the gate of the
入力端子21に1.5Vが印加された状態で、CLK1を0V、CLK2も0V、CLK3をVDDすなわち2.9Vに設定すると、トランジスタ23がオンし、コンデンサ26に電荷が充電される。
When CLK1 is set to 0V, CLK2 is set to 0V, and CLK3 is set to VDD, that is, 2.9V with 1.5V applied to the
この場合、CLK1すなわちクロックバッファ27の出力が0Vなので、コンデンサ26の両端の電圧差は1.5Vとなる。また、動作点設定用トランジスタ28は、ソースが1.5V、ゲートにも1.5Vが印加されているので、オフ状態になっている。
In this case, since the CLK1, that is, the output of the
更に、動作点設定用トランジスタ29およびトランジスタ24に注目すれば、CLK1が0Vであるので、動作点設定用トランジスタ29はオンしており、トランジスタ24のゲートとソースが同電位となるため、トランジスタ24はオフし、入力からの電荷はコンデンサ26のみに蓄えられ、かつ出力側からの電荷の逆流が防止される。
Further, paying attention to the operating
次に、CLK1を0Vから2.9V、CLK2も0Vから2.9V、そしてCLK3を2.9Vから0Vへ変化させる。CLKlが2.9Vになるので、コンデンサ26と接続されているトランジスタ23のソース、トランジスタ24のドレイン、および動作点設定トランジスタ28のソースは、4.4V(VDD+VDSP)になる。
Next, CLK1 is changed from 0V to 2.9V, CLK2 is also changed from 0V to 2.9V, and CLK3 is changed from 2.9V to 0V. Since CLKl becomes 2.9V, the source of the
ここで、トランジスタ24に注目すると、CLK3が0Vになるのでトランジスタ24はオンし、出力端子22に4.4V(2.9V+1.5V)が出力される。また、動作点設定トランジスタ28に注目すれば、ソースが4.4Vであり、ゲート電圧は1.5Vとなるので、オン状態となる。このため、トランジスタ23のゲートとソースが同電位になり、トランジスタ23はオフする。これにより、電荷の逆流が防止される。
Here, paying attention to the
本実施形態の昇圧回路は、図8に示す1.5倍チャージポンプ回路に比較して切替スイッチが無いため、切替スイッチ用のMOSトランジスタの面積を大きくとる必要がなく、チップ面積を小さくできる。 Since the booster circuit of this embodiment does not have a selector switch as compared with the 1.5 times charge pump circuit shown in FIG. 8, it is not necessary to increase the area of the MOS transistor for the selector switch, and the chip area can be reduced.
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係る昇圧回路52の構成図である。本実施形態の昇圧回路52は、第1回路部55と、第2回路部56と、両回路部55,56間の接続点(第1回路部55の出力端子、兼、第2回路部56の入力端子)とアースとの間に接続されたバイパスコンデンサ57とからなる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram of the
第1回路部55は、入力端子61と出力端子62との間に直列に接続された2つのトランジスタ63,64と、両トランジスタ63,64の接続点65とアースとの間に直列接続されたコンデンサ66,切替スイッチ67,コンデンサ68と、直列接続されたコンデンサ66及びスイッチ67をショートする切替スイッチ69と、直列接続されたスイッチ67及びコンデンサ68をショートする切替スイッチ70とを備えて構成される。
The
第2回路部56は、入力端子62と出力端子71との間に直列に接続された2つの転送トランジスタ72,73と、両トランジスタ72,73間の接続点74とクロックバッファ75の出力端子との間に設けたチャージ用コンデンサ76とを備え、クロックバッファ75にVDD振幅のクロックが入力される。図示するトランジスタ77は、転送トランジスタ72の動作点を設定するトランジスタであり、トランジスタ78はトランジスタ77の動作点を設定するトランジスタであり、トランジスタ79は転送トランジスタ73の動作点を設定するトランジスタである。
The
第1回路部55は、図8で説明した1.5倍チャージポンプ回路と類似する回路構成であるが、図8のクロックバッファ36は設けず、この位置をアースとしているため、入力電圧を0.5倍にする機能を有する。第1回路部55は、スイッチドキャパシタで構成され、出力インピーダンスは大きいが、バイパスコンデンサ57によってインピーダンスを下げることができる。このため、スイッチのオン抵抗が大きくても、必要な電荷が供給できればよい。
The
第2回路部56は、図7で説明した2倍チャージポンプ回路と類似する回路構成で、トランジスタ77の動作点を決めるトランジスタ78が付加されている点が異なるが、基本的には、入力端子62の印加電圧に、クロックバッファ75の出力電圧を加算して出力端子71に供給する機能を有する。第2回路部56は、第1回路部55と異なり、切替スイッチが無いため、クロックバッファ75のオン抵抗だけを極小化すればよい。
The
本実施形態の昇圧回路52では、第1回路部55の入力端子61に電源電圧VDD(2.9V)が印加される。転送トランジスタ63のゲートに印加されるクロックをCLK10、転送トランジスタ64のゲートに印加されるクロックをCLK11とする。
In the
CLK10を0V、CLK11を2.9V、スイッチ67をオン、スイッチ69,70をオフとし、2個のコンデンサ66,68を直列接続にする。直列接続されたコンデンサ66,68は2.9V電源により電荷が充電されるが、この場合、2個のコンデンサ66,68には同じだけ電流が流れるので、各コンデンサ66,68に蓄えられる電荷は等しくなり、結果的に、各コンデンサ66,68の夫々の端子間電圧は等しく1.45Vとなる。
CLK10 is set to 0V, CLK11 is set to 2.9V, the switch 67 is turned on, the
次に、CLK10とCLK11を2.9Vにし、2つの転送トランジスタ63,64をオフし、スイッチ67をオフ、スイッチ69,70をオンにすると、コンデンサ66,68が並列接続される。転送トランジスタ63のソースと転送トランジスタ64のドレインのノードは1.45Vとなっている。最後に、CLK10を2.9V、CLK11を0Vにすると、転送トランジスタ64がオンし、1.45Vが第1回路部55の出力端子(第2回路部56の入力端子)62に出力される。
Next, when CLK10 and CLK11 are set to 2.9 V, the two
この第1回路部55による電圧ダウンコンバートでは、各ノード電圧が電源電圧2.9Vを上回ることがないので、動作点設定用トランジスタが不要となる。電圧ダウンコンバータ(第1回路部55)から出力された1.45Vの電圧は、次段のチャージポンプ回路(第2回路部56)の入力電圧となる。
In the voltage down-conversion by the
この第2回路部56の動作は、第1実施形態と同じであるため、その説明は省略するが、結果として、第1回路部55の出力電圧1.45Vに、クロックバッファ75の入力クロック電圧VDDが重畳された電圧4,35V(1.45V+2.9V)が出力端子71に出力される。
Since the operation of the
本実施形態の昇圧回路52では、第1回路部55と第2回路部56との間にバイパスコンデンサ57が付加されているため、第1回路部55の出力インピーダンスは無視できる程度に小さくなり、図7で説明した従来の1.5倍チャージポンプ回路に比べ高効率を達成でき、チップ面積を増大させる必要がなくなる。
In the
また、第1実施形態が2種類の電圧を本体電源回路50から供給されるのに対し、本実施形態では、本体電源回路50から1種類の電圧VBATだけをもらえばよいため、本体側との接続が簡単になる。
Further, while the first embodiment supplies two types of voltages from the main body
本発明に係る昇圧回路は、チップ面積が小さくしかも出力抵抗の小さな低コストの昇圧回路を提供できるため、画素数が多いカメラモジュールに搭載すると有用である。 Since the booster circuit according to the present invention can provide a low-cost booster circuit having a small chip area and a small output resistance, it is useful to be mounted on a camera module having a large number of pixels.
1 CCDイメージセンサ
50 本体側電源回路
51 カメラモジュール側電源装置
52 昇圧回路
55 第1回路部
56 第2回路部
57 バイパスコンデンサ
DESCRIPTION OF
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