JP2009055722A

JP2009055722A - チャージポンプ方式電源回路

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Publication number: JP2009055722A
Application number: JP2007220606A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yokota; 和彦横田
Original assignee: Seiko NPC Corp
Current assignee: Seiko NPC Corp
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】充電時に従来と比べてスイッチング素子の入力電圧を小さくして耐圧及びサイズを小さくし、放電時に、電流経路が降圧レギュレータを通らないようにして降圧レギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗による出力の電圧降下を少なくすることが可能なチャージポンプ方式電源回路を提供する。
【解決手段】基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子４からの帰還電圧に応じて電源電圧を降圧する降圧レギュレータ２と、降圧レギュレータの出力電圧ＶＲＥＧによって充電し、電源電圧ＶＩＮによって放電することで生ずる昇圧電圧を出力端子に供給するチャージポンプ回路部３とを有する。チャージポンプ回路部は、出力端子と降圧レギュレータとの間に直列に接続されるスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２と、電源と接地との間に直列に接続されるスイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４と、コンデンサＣとを有し、スイッチはＭＯＳトランジスタからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、降圧レギュレータに含まれる抵抗成分による出力の電圧降下を少なくするチャージポンプを用いた電源回路に関するものである。

従来のチャージポンプ方式の電源回路では、特許文献１に回路に流れる突入電流や消費電流を抑えた電源回路が開示されている。このチャージポンプ方式電源回路は、チャージポンプ回路の前段に降圧レギュレータが接続される構成を有しており、昇圧率制御回路が、チャージポンプ回路の昇圧率を１倍に設定し、ショートモードを実現するとき、チャージポンプ回路の内部の経路を短絡するとともに、第１トランジスタを完全にオンさせる。その結果、リチウムイオン電池の電池電圧からチャージポンプ回路へ突入電流が発生する。そこで、第１トランジスタをゆっくりオンさせるよう定電流回路を動作させる。さらに、ショートモードを実現するときに発振回路や演算増幅器の動作を停止させる。

また、特許文献２には、従来の所望の電圧を出力電圧として得る為に、充電時と放電時の入力電圧をそれぞれ異なる値にしたチャージポンプが複数接続され、後段に降圧レギュレータが接続された電源回路が開示されている。このチャージポンプ回路は、第１のクロックドライバーの電源電圧を入力端子に印加される入力電圧ＶＩＮ１と異なる電圧ＶＩＮ２とし、第２のクロックドライバーの電源電圧を入力電圧ＶＩＮ１と異なる電圧ＶＩＮ３とすることにより、チャージポンプ回路の出力電圧と所望の電圧との差を小さくして電力効率を向上させる。ＶＩＮ１、ＶＩＮ２、ＶＩＮ３はいずれも接地電圧ＧＮＤを基準として正の電圧である。このチャージポンプ方式電源回路は、降圧レギュレータによって降圧された電圧が最終的な出力として得られるため、所望の電圧を得るには、チャージポンプ回路によってそれ以上の電圧を生成しなければならない。即ち、チャージポンプ回路を構成するスイッチング素子の入力電圧が大きくなってしまう。そのため、スイッチング素子の耐圧は高く設定されなければならず、それに合わせて素子のサイズも大きくなってしまう。このように、従来の電源回路は、スイッチング素子のサイズが大きくなることによって回路規模が大きくなってしまうという問題があった。

図１０は、従来のチャージポンプ方式の電源回路において、チャージポンプ回路の前段に降圧レギュレータが接続される構成（特許文献１参照）を説明している。電源回路は、電源１０１から供給される入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧するチャージポンプ回路１０２、チャージポンプ回路１０２への入力電圧ＶＩＮを定電圧化するための降圧レギュレータ１０３、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２及び出力電圧を充電するコンデンサＣを備える。降圧レギュレータ１０３は、基準電圧源１０５からの基準電圧（Ｖｒｅｆ）１０５及び出力端子１０４からの帰還電圧を比較する演算増幅器１２１と、演算増幅器１２１の出力がゲートに接続されたＭＯＳトランジスタ１２２とを備えている。演算増幅器１２１の第１の入力（＋）は、出力端子１０４と接地（ＧＮＤ）との間に接続された分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２間に接続され、そこから帰還電圧が供給される。演算増幅器１２１の第２の入力（−）には、基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。ＭＯＳトランジスタ１２２の一端には、入力電圧ＶＩＮが接続され、他端にはチャージポンプ回路部１０２の入力が接続され、チャージポンプ回路部１０２の出力が出力端子１０４に接続される。コンデンサＣは、チャージポンプ回路１０２の出力と出力端子１０４との接続点に一端が接続され、他端が分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２間と演算増幅器１２１の第１の入力との間の接続点に接続されている。

チャージポンプ回路部１０２は、内部に設けられたスイッチのオン／オフ動作により昇圧用コンデンサを選択的に充放電して、入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧して、出力電圧Ｖｏｕｔを出力する昇圧回路である。演算増幅器１２１は、基準電圧源１０５からの基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子からの帰還電圧とを大小比較し、その誤差電圧に応じてＭＯＳトランジスタ１２２を制御する。これにより降圧レギュレータ１２１は、入力電圧ＶＩＮを調整して、目標電圧値に安定化し、チャージポンプ回路部１２２に供給する。これにより、出力端子からの帰還電圧と基準電圧Ｖｒｅｆの差が０になるように制御でき、チャージポンプ回路部１２２は、入力電圧ＶＩＮを目標電圧値に定電圧化して出力電圧Ｖｏｕｔを得る。
この図１０に示すチャージポンプ方式電源回路は、充放電用のスイッチング素子のオン抵抗や前段に接続される回路（降圧レギュレータ）のトランジスタ抵抗等のために電圧降下が発生し、設定された昇圧比に対して所望の出力電圧が得られないという問題があった。また、従来の電源回路は、スイッチング素子のサイズが大きくなることによって回路規模が大きくなってしまうという問題があった。
特開２００５−３１８７８６号公報特開２００６−２８０１６０号公報

本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、充電時に、従来と比べてスイッチング素子の入力電圧を小さくして耐圧及びサイズを小さくし、放電時に、電流経路が降圧レギュレータを通らないようにして降圧レギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗による出力の電圧降下を少なくすることが可能なチャージポンプ方式電源回路を提供する。

本発明のチャージポンプ方式電源回路は、基準電圧と出力端子からの帰還電圧に応じて電源電圧を降圧する降圧レギュレータと、前記降圧レギュレータの出力電圧によって充電し、前記電源電圧によって放電することで生ずる昇圧電圧を前記出力端子に供給するチャージポンプ回路部とを具備したことを特徴としている。前記チャージポンプ回路部は、前記出力端子と前記降圧レギュレータとの間に直列に接続される第１のスイッチ及び第２のスイッチと、電源と接地端との間に直列に接続される第３のスイッチ及び第４のスイッチと、一端が前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの接続点に接続されると共に他端が前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの接続端に接続されるコンデンサとを有し、前記第１乃至第４のスイッチは、ＭＯＳトランジスタからなるようにしても良い。前記チャージポンプ回路部は、前記電源と前記出力端子との間に複数並列接続されたチャージポンプ回路から構成され、前記複数並列接続されたチャージポンプ回路間にはそれぞれスイッチが設けられているようにしても良い。

本発明は、以上の構成により、充電時に従来と比べてスイッチング素子の入力電圧を小さくして、耐圧及びサイズを小さくすることによって回路規模を小さく出来、放電時に電流経路が降圧レギュレータを通らないようにして、降圧レギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗による出力の電圧降下を少なくすることが可能になる。また、放電時の電圧降下を避ける構成であるので昇圧比を可変にする構成にしても出力の電圧降下を少なくすることが出来る。

以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。

まず、図１を参照して実施例１を説明する。
図１は、チャージポンプ方式電源回路の回路図である。この実施例のチャージポンプ方式電源回路は、基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子４からの帰還電圧に応じて電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを降圧する降圧レギュレータ２と、降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧによって充電し、入力電圧ＶＩＮによって放電することで生ずる昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力端子４に供給するチャージポンプ回路部３とを具備している。
チャージポンプ方式電源回路は、電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧するチャージポンプ回路部３、チャージポンプ回路部３への入力電圧ＶＩＮを定電圧化するための降圧レギュレータ２、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２及び出力電圧Ｖｏｕｔを充電するコンデンサＣを備える。

降圧レギュレータ２は、演算増幅器２１と、演算増幅器２１の出力がゲートに接続されたＭＯＳトランジスタ２２とを備えている。演算増幅器２１は、基準電圧源５からの基準電圧Ｖｒｅｆ及び出力端子４からの帰還電圧を大小比較し、その誤差電圧に応じてＭＯＳトランジスタ２２を制御する。演算増幅器２１の第１の入力（＋）は、出力端子４と接地（ＧＮＤ）との間に直列接続された分圧抵抗Ｒ１とＲ２との接続点に接続され、そこから帰還電圧が供給される。演算増幅器２１の第２の入力（−）には、基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。ＭＯＳトランジスタ２２の一端には、入力電圧ＶＩＮが接続され、他端にはチャージポンプ回路２の第１の入力が接続される。チャージポンプ回路部３の出力は、電源回路の出力端子４に接続される。
コンデンサＣは、チャージポンプ回路部３の出力と出力端子４との間の接続点に一端が接続され、他端が直列接続された分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点及び演算増幅器２１の第１の入力（＋）間にある接続点に接続されている。
チャージポンプ回路部３は、内部に設けられたスイッチのオン／オフ動作により昇圧用コンデンサを選択的に充放電して、入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧して出力電圧Ｖｏｕｔを出力する昇圧回路である。

チャージポンプ回路部３は、出力端子４と降圧レギュレータ２を構成するＰチャネルＭＯＳトランジスタ２２の出力端との間に直列に接続された第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２と、電源１と接地端との間に直列に接続された第３のスイッチＳＷ３及び第４のスイッチＳＷ４と、一端が第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２の接続点に接続されると共に他端が第３のスイッチＳＷ３と第４のスイッチＳＷ４との接続点に接続される昇圧用コンデンサＣ１とから構成されている。これら第１乃至第４のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、ＭＯＳトランジスタから構成されている。降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧが入力されるチャージポンプ回路部３の第１の入力端は、第１のスイッチＳＷ１に接続され、電源１から供給される入力電圧ＶＩＮが入力される第２の入力端は、第３のスイッチＳＷ３に接続される。降圧レギュレータを構成する演算増幅器２１は、基準電圧源５からの基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子４からの帰還電圧とを大小比較し、その差電圧に応じてＭＯＳトランジスタ２２を制御する。これにより降圧レギュレータ２は、入力電圧ＶＩＮを調整して、目標電圧値に安定化し、チャージポンプ回路部３に供給する。これにより、出力端子４からの帰還電圧と基準電圧Ｖｒｅｆの差が０になるように制御でき、チャージポンプ回路部３は、入力電圧ＶＩＮを目標電圧値に定電圧化して出力電圧Ｖｏｕｔを得る。

このように、チャージポンプ回路部３の前段に出力端子４からの帰還電圧に応じて電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを降圧する降圧レギュレータ２が接続され、充電時のみ降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧがチャージポンプ回路部３の昇圧用コンデンサＣ１に供給されるように構成されている。
チャージポンプ回路部３に含まれるコンデンサＣ１は、降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧが一端に印加されることによって充電され、電源１からの入力電圧ＶＩＮが他端に印加されることによって放電される。充電時には、降圧レギュレータ２を構成するＭＯＳトランジスタ２２の出力端からの出力電圧ＶＲＥＧは、第１の入力端からオン状態の第１のスイッチＳＷ１を通って昇圧用コンデンサＣ１に充電される。この時、第２のスイッチＳＷ２及び第３のスイッチＳＷ３は、オフ状態であり、第４のスイッチＳＷ４は、オン状態である。放電時には、電源１から供給される入力電圧ＶＩＮは、第２の入力端からオン状態の第３のスイッチＳＷ３を通り、昇圧用コンデンサＣ１の充電電圧ＶＲＥＧを付加しオン状態の第２のスイッチＳＷ２を通って出力端子４から出力電圧Ｖｏｕｔとして出力する。この出力は、例えば、白色ＬＥＤを発光させる電源として用いられる。この時、第１のスイッチＳＷ１及び第４のスイッチＳＷ４は、オフ状態にある。

電源１は、例えば、リチウム電池を用いると、３〜４．２Ｖ程度の電力を有する。白色ＬＥＤは、４．５〜５Ｖ程度で駆動するので、この電源回路は、必要に応じて電源電圧を昇圧して白色ＬＥＤを駆動する出力電圧Ｖｏｕｔを生成する。電源が消耗した場合にもこのチャージポンプ回路分を利用して適正な出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
このチャージポンプ回路部３において、昇圧比が２倍のときの出力は、ＶＲＥＧ＋ＶＩＮである。入力電圧ＶＩＮの上昇に伴ってチャージポンプ回路部３の出力が上がると降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧは減少するため、入力電圧ＶＩＮにかかわらず出力電圧Ｖｏｕｔは、昇圧比に対して一定である。
以上、この実施例では、チャージポンプ回路部の前段に接続される降圧レギュレータの出力電圧ＶＲＥＧで充電するため、従来例と比べてスイッチング素子の入力電圧が小さくなる。そのため、耐圧およびサイズを小さくすることができ、回路規模を小さくすることができる。放電時の電流経路は、降圧レギュレータを通らないため、降圧レギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗による出力の電圧降下を少なくすることが出来るギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗による出力の電圧降下を少なくすることが可能になる。

次に、図２乃至図９を参照して実施例２を説明する。
図２は、チャージポンプ方式電源回路の回路図、図３乃至図９は、チャージポンプ方式電源回路の充放電方法を説明する概略回路図である。
この実施例は、チャージポンプ回路部の構成が実施例１とは相違する。この実施例のチャージポンプ方式電源回路は、基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子４からの帰還電圧に応じて電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを降圧する降圧レギュレータ２と、降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧによって充電し、入力電圧ＶＩＮによって放電することで生ずる昇圧電圧（出力電圧）Ｖｏｕｔを出力端子４に供給するチャージポンプ回路部６とを具備している。
チャージポンプ方式電源回路は、電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧するチャージポンプ回路部６、チャージポンプ回路部６への入力電圧ＶＩＮを定電圧化するための降圧レギュレータ２、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２及び出力電圧Ｖｏｕｔを充電するコンデンサＣを備える。

降圧レギュレータ２及びコンデンサＣは、実施例１と同じ構成である。
チャージポンプ回路部６は、実施例１と同様に内部に設けられたスイッチのオン／オフ動作により昇圧用コンデンサを選択的に充放電して、入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧して出力電圧Ｖｏｕｔを出力する昇圧回路である。
チャージポンプ回路部６は、電源１と出力端子４との間に複数並列接続（この実施例では２つの回路を用いる）されたチャージポンプ回路６１、６２から構成され、チャージポンプ回路６１、６２間にはそれぞれスイッチが設けられている（この実施例では第５のスイッチＳＷ５を用いる）ことを特徴としている。
第１のチャージポンプ回路６１は、出力端子４と降圧レギュレータ２を構成するＭＯＳトランジスタ２２の出力端との間に直列に接続された第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２と、電源１と接地端との間に直列に接続された第３のスイッチＳＷ３及び第４のスイッチＳＷ４と、一端が第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２の接続点に接続されると共に他端が第３のスイッチＳＷ３と第４のスイッチＳＷ４との接続点に接続される昇圧用コンデンサＣ１とから構成されている。これら第１乃至第４のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、例えば、ＭＯＳトランジスタから構成されている。

電源１から供給される入力電圧ＶＩＮが入力される第１のチャージポンプ回路６１の第２の入力端６４には、第３のスイッチＳＷ３が接続され、降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧが入力される第１の入力端６３には、第１のスイッチＳＷ１が接続される。
第２のチャージポンプ回路６２は、出力端子４とＭＯＳトランジスタ２２の出力端との間に直列に接続された第６のスイッチＳＷ６及び第７のスイッチＳＷ７と、電源１と接地端との間に直列に接続された第８のスイッチＳＷ８及び第９のスイッチＳＷ９と、一端が第６のスイッチＳＷ６と第７のスイッチＳＷ７の接続点に接続されると共に他端が第８のスイッチＳＷ８と第９のスイッチＳＷ９との接続点に接続される昇圧用コンデンサＣ２とから構成されている。これら第６乃至第９のスイッチＳＷ６〜ＳＷ９は、例えば、ＭＯＳトランジスタから構成されている。入力電圧ＶＩＮが入力される第２のチャージポンプ回路６２の第２の入力端６６には、第８のスイッチＳＷ８が接続され、出力電圧ＶＲＥＧが入力される第１の入力端６５は、第６のスイッチＳＷ６に接続される。
このように、チャージポンプ回路部６の前段に出力端子４からの帰還電圧に応じて電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを降圧する降圧レギュレータ２が接続され、充電時のみ降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧがチャージポンプ回路部６の昇圧用コンデンサＣ１又はＣ２もしくは双方に供給されるように構成されている。

次に、この実施例のチャージポンプ方式電源回路の充放電方法について説明する。例えば、チャージポンプ回路部にチャージポンプ回路が２つ並列接続されている場合、各々第１〜第９のスイッチのオンオフ制御によって、１倍（ＶＲＥＧ）、１．５倍（１／２ＶＲＥＧ＋ＶＩＮ）、２倍（ＶＲＥＧ＋ＶＩＮ）、３倍（２ＶＲＥＧ＋ＶＩＮ）等の出力を得ることができる。
図３に示すように、出力が１倍（ＶＲＥＧ）モードの場合は、降圧レギュレータ２の出力（ＶＲＥＧ）を出力電圧Ｖｏｕｔとする。第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２、第６のスイッチＳＷ６及び第７のスイッチＳＷ７をオン状態とし、他のスイッチはオフ状態に制御すると、降圧レギュレータ２の出力から出力端子３まで２つの放電経路がある。第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２を通る経路と第６のスイッチＳＷ６及び第７のスイッチＳＷ７を通る経路の２つがある。この出力が１倍モードの場合、降圧レギュレータ２は、単にスイッチとして作用する（例えば、ＶＩＮが２．７〜４．６Ｖで、Ｖｏｕｔを４．９Ｖと設定した場合）。この場合、スイッチングがないので、出力電圧Ｖｏｕｔにはリップルが発生しない。

図４は、出力が１．５倍（１／２ＶＲＥＧ＋ＶＩＮ）モードの充電方法を説明する概略回路図であり、図５は、出力が１．５倍モードの放電方法を説明する概略回路図である。充電経路は、第１のスイッチＳＷ１、第５のスイッチＳＷ５及び第９のスイッチＳＷ９をオン状態にし、他のスイッチをオフにする。この充電方法により、充電用コンデンサＣ１、Ｃ２の容量に降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧの電圧まで充電される。コンデンサＣ１、Ｃ２には、各１／２ＶＲＥＧの電圧がかかる。第２のスイッチＳＷ２、第７のスイッチＳＷ７がオフとなり、コンデンサＣ３の電荷だけで電流を供給する。そのため出力端子４の電圧が負荷電流により低下する。
放電経路は、第２のスイッチＳＷ２、第３のスイッチＳＷ３、第７のスイッチＳＷ７及び第８のスイッチＳＷ８をオン状態にし、他のスイッチをオフにする。この充電方法により、電源（ＶＩＮ）と出力端子４との間に第２のスイッチＳＷ２及び第３のスイッチＳＷ３を通る経路と、第７のスイッチＳＷ７及び第８のスイッチＳＷ８を通る経路の２つの放電経路が形成される。

図６は、出力が２．０倍（ＶＲＥＧ＋ＶＩＮ）モードの充電方法を説明する概略回路図であり、図７は、出力が２．０倍モードの放電方法を説明する概略回路図である。充電経路は、第１のスイッチＳＷ１、第４のスイッチＳＷ４、第６のスイッチＳＷ６及び第９のスイッチＳＷ９をオン状態にし、他のスイッチをオフにする。この充電方法により、充電用コンデンサＣ１、Ｃ２の容量に降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧの電圧まで充電される。コンデンサＣ１、Ｃ２には、各ＶＲＥＧの電圧がかかる。第２のスイッチＳＷ２、第７のスイッチＳＷ７がオフとなり、コンデンサＣ３の電荷だけで電流を供給する。そのため出力端子４の出力電圧Ｖｏｕｔが負荷電流により低下する。
放電経路は、第２のスイッチＳＷ２、第３のスイッチＳＷ３、第７のスイッチＳＷ７及び第８のスイッチＳＷ８をオン状態にし、他のスイッチをオフにする。この放電方法により、電源（ＶＩＮ）と出力端子４との間に第２のスイッチＳＷ２及び第３のスイッチＳＷ３を通る経路と、第７のスイッチＳＷ７及び第８のスイッチＳＷ８を通る経路の２つの放電経路が形成される。充放電時において、コンデンサＣ１、Ｃ２を繋ぐ第５のスイッチＳＷ５は常にオフ状態になっている。２つの放電経路が出力端子４で合成されて、ＶＲＥＧ＋ＶＩＮの出力電圧Ｖｏｕｔが上昇して出力する。

図８は、出力が３．０倍（２ＶＲＥＧ＋ＶＩＮ）モードの充電方法を説明する概略回路図であり、図９は、出力が３．０倍モードの放電方法を説明する概略回路図である。
充電経路は、第１のスイッチＳＷ１、第４のスイッチＳＷ４、第６のスイッチＳＷ６及び第９のスイッチＳＷ９をオン状態にし、他のスイッチをオフにする。この充電方法により、充電用コンデンサＣ１、Ｃ２の容量に降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧの電圧まで充電される。コンデンサＣ１、Ｃ２には、各ＶＲＥＧの電圧がかかる。
放電経路は、第２のスイッチＳＷ２、第５のスイッチＳＷ５及び第８のスイッチＳＷ８をオン状態にし、他のスイッチをオフにする。この放電方法により、電源（ＶＩＮ）と出力端子４との間に第８のスイッチＳＷ８及び第５のスイッチＳＷ５及び第２のスイッチＳＷ２を通る放電経路が形成される。充放電時において、コンデンサＣ１、Ｃ２を繋ぐ第５のスイッチＳＷ５は常にオン状態になっている。コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧が合成されて、２ＶＲＥＧ＋ＶＩＮの出力電圧Ｖｏｕｔが出力する。

このチャージポンプ方式電源回路では、この他に、一方のコンデンサ（Ｃ１又はＣ２）を充電し、他方のコンデンサ（Ｃ２又はＣ１）を放電状態にすることができる（Ｐｕｓｈｐｕｌｌモード）。この場合はリップルを発生することが少ない。
以上、この実施例では、チャージポンプ回路部の前段に接続される降圧レギュレータの出力電圧ＶＲＥＧで充電するため、従来例と比べてスイッチング素子の入力電圧が小さくなる。そのため、耐圧及びサイズを小さくすることができ、回路規模を小さくすることができる。放電時の電流経路は、降圧レギュレータを通らないため、降圧レギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗による出力の電圧降下を少なくすることが出来るレギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗による出力の電圧降下を少なくすることが可能になる。
放電時の電圧降下を避ける構成であるため、昇圧比を可変する構成にしても出力の電圧降下を少なくすることが出来る。

実施例１に係るチャージポンプ方式電源回路の回路図。実施例２に係るチャージポンプ方式電源回路の回路図。図２のチャージポンプ方式電源回路の充放電方法を説明する概略回路図。図２のチャージポンプ方式電源回路の充放電方法を説明する概略回路図。図２のチャージポンプ方式電源回路の充放電方法を説明する概略回路図。図２のチャージポンプ方式電源回路の充放電方法を説明する概略回路図。図２のチャージポンプ方式電源回路の充放電方法を説明する概略回路図。図２のチャージポンプ方式電源回路の充放電方法を説明する概略回路図。図２のチャージポンプ方式電源回路の充放電方法を説明する概略回路図。従来のチャージポンプ方式電源回路の回路図。

符号の説明

１・・・電源
２・・・降圧レギュレータ
３、６・・・チャージポンプ回路部
４・・・出力端子
５・・・基準電圧源
２１・・・演算増幅器
２２・・・ＭＯＳトランジスタ
６１、６２・・・チャージポンプ回路
６３−６６・・・入力端

Claims

基準電圧と出力端子からの帰還電圧に応じて電源からの電圧を降圧する降圧レギュレータと、前記降圧レギュレータの出力電圧によって充電し、前記電源電圧によって放電することで生ずる昇圧電圧を前記出力端子に供給するチャージポンプ回路部とを具備したことを特徴とするチャージポンプ方式電源回路。
前記チャージポンプ回路部は、前記出力端子と前記降圧レギュレータの出力端との間に直列に接続される第１のスイッチ及び第２のスイッチと、前記電源と接地との間に直列に接続される第３のスイッチ及び第４のスイッチと、一端が前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの接続点に接続されると共に他端が前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの接続点に接続されるコンデンサとを有し、前記第１乃至第４のスイッチは、ＭＯＳトランジスタからなることを特徴とする請求項１に記載されたチャージポンプ方式電源回路。
前記チャージポンプ回路部は、前記電源と前記出力端子との間に複数並列接続されたチャージポンプ回路から構成され、前記複数並列接続されたチャージポンプ回路間にはそれぞれスイッチが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャージポンプ方式電源回路。