JP2010045943A - Voltage booster circuit and power supply apparatus using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力電圧を昇圧して所望の出力電圧を生成する昇圧回路、及び、これを用いた電源装置に関するものである。 The present invention relates to a booster circuit that boosts an input voltage to generate a desired output voltage, and a power supply device using the booster circuit.
図6は、昇圧型スイッチングレギュレータの一従来例を示す回路図である。図6に示ししたように、従来の昇圧型スイッチングレギュレータは、トランジスタN1、インダクタL1、ダイオードD1、及び、キャパシタC1から成るDC/DC変換部を備えており、一端に入力電圧Vinが印加されるインダクタL1の他端に接続されたトランジスタN1をオン/オフし、インダクタL1の他端から引き出されるパルス状のスイッチ電圧Vswを整流・平滑することにより、入力電圧Vinを昇圧して出力電圧Voutを生成する構成とされていた。 FIG. 6 is a circuit diagram showing a conventional example of a step-up switching regulator. As shown in FIG. 6, the conventional step-up switching regulator includes a DC / DC conversion unit including a transistor N1, an inductor L1, a diode D1, and a capacitor C1, and an input voltage Vin is applied to one end. The transistor N1 connected to the other end of the inductor L1 is turned on / off, and the pulsed switch voltage Vsw drawn from the other end of the inductor L1 is rectified and smoothed to boost the input voltage Vin to obtain the output voltage Vout. It was supposed to be generated.
また、上記従来の昇圧型スイッチングレギュレータは、抵抗R1及びR2、エラーアンプERR、直流電圧源E1、発振器OSC、コンパレータCMP、並びに、ドライバDRVから成る帰還制御部を備えており、出力電圧Voutに応じた帰還電圧Vfb(出力電圧Voutの分圧電圧)と、所定の基準電圧Vrefとが一致するように、トランジスタN1のオンデューティをPWM[Pulse Width Modulation]制御することで、出力電圧Voutを目標値に維持するように帰還制御を行う構成とされていた。 The conventional step-up switching regulator includes a feedback control unit including resistors R1 and R2, an error amplifier ERR, a DC voltage source E1, an oscillator OSC, a comparator CMP, and a driver DRV, and depends on the output voltage Vout. The on-duty of the transistor N1 is controlled by PWM [Pulse Width Modulation] so that the feedback voltage Vfb (divided voltage of the output voltage Vout) matches a predetermined reference voltage Vref, so that the output voltage Vout is set to the target value. Therefore, the feedback control is performed so as to maintain the current.
なお、上記に関連する従来技術の一例として、特許文献1を挙げることができる。
確かに、上記従来の昇圧型スイッチングレギュレータであれば、入力電圧Vinを昇圧して所望の出力電圧Voutを生成することが可能である。 Certainly, with the conventional step-up switching regulator, it is possible to boost the input voltage Vin and generate the desired output voltage Vout.
しかしながら、上記従来の昇圧型スイッチングレギュレータでは、出力電圧VoutよりダイオードD1の順方向降下電圧Vf分だけ高い電圧レベル(Vout+Vf)まで、スイッチ電圧Vswが上昇してしまうため、出力電圧Voutが高電圧である場合には、トランジスタN1のソース・ドレイン間耐圧を十分に高く設計しなければならず、素子サイズの増大が招来されていた。 However, in the conventional step-up switching regulator, the switch voltage Vsw rises to a voltage level (Vout + Vf) that is higher than the output voltage Vout by the forward drop voltage Vf of the diode D1, so that the output voltage Vout is a high voltage. In some cases, the breakdown voltage between the source and drain of the transistor N1 must be designed to be sufficiently high, resulting in an increase in element size.
また、上記従来の昇圧スイッチングレギュレータでは、低い入力電圧Vinから高い出力電圧Voutを得ようとしたときに、トランジスタN1のオンデューティを100%付近でPWM制御しなければならないため、極めて短いトランジスタN1のオフ期間を高精度に制御するために、帰還制御部を形成するエラーアンプERR、コンパレータCMP、及び、ドライバDRVの応答性を高めねばならず、その回路設計が非常に困難であった。 In the conventional step-up switching regulator, when the high output voltage Vout is to be obtained from the low input voltage Vin, the on-duty of the transistor N1 must be PWM controlled near 100%. In order to control the off period with high accuracy, the responsiveness of the error amplifier ERR, the comparator CMP, and the driver DRV that form the feedback control unit must be improved, and the circuit design is very difficult.
本発明は、上記の問題点に鑑み、DC/DC変換部の素子耐圧や帰還制御部の応答性を不必要に高めることなく、高い昇圧能力を得ることが可能な昇圧回路、及び、これを用いた電源装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a booster circuit capable of obtaining a high boosting capability without unnecessarily increasing the element breakdown voltage of the DC / DC converter and the responsiveness of the feedback controller, and An object is to provide a power supply device used.
上記の目的を達成するために、本発明に係る昇圧回路は、一端に入力電圧が印加されるエネルギ貯蔵素子の他端に接続された出力スイッチ素子をオン/オフし、前記エネルギ貯蔵素子の他端から引き出されるパルス状のスイッチ電圧を整流・平滑することにより、前記入力電圧から昇圧電圧を生成するDC/DC変換部と;前記DC/DC変換部の後段に接続され、前記スイッチ電圧を用いた電荷蓄積動作と電荷転送動作を繰り返すことで、前記昇圧電圧をさらに昇圧することにより、最終的な出力電圧を生成するm段(ただしmは1以上の整数)のチャージポンプ部と;前記出力電圧に応じた帰還電圧と所定の基準電圧とが一致するように、前記出力スイッチ素子のオン/オフ制御を行う帰還制御部と;を有して成る構成(第1の構成)とされている。 In order to achieve the above object, a booster circuit according to the present invention turns on / off an output switch element connected to the other end of an energy storage element to which an input voltage is applied at one end, and A DC / DC converter that generates a boosted voltage from the input voltage by rectifying and smoothing a pulsed switch voltage drawn from an end; and connected to a subsequent stage of the DC / DC converter, and using the switch voltage A charge pump unit of m stages (where m is an integer of 1 or more) that generates a final output voltage by further boosting the boosted voltage by repeating the charge storage operation and charge transfer operation performed; A feedback control unit that performs on / off control of the output switch element so that a feedback voltage corresponding to the voltage matches a predetermined reference voltage (first configuration); It has been.
なお、上記第1の構成から成る昇圧回路において、前記n段のチャージポンプ部は、それぞれ、一端が前記スイッチ電圧の印加端に接続される第1キャパシタと;一端が前記DC/DC変換部の出力端、若しくは、直前段のチャージポンプ部の出力端に接続され、他端が第1キャパシタの他端に接続される第1ダイオードまたは第1スイッチと;一端が第1キャパシタの他端に接続され、他端が直後段のチャージポンプ部の入力端、若しくは、前記出力電圧の出力端に接続される第2ダイオードまたは第2スイッチと;一端が第2ダイオードまたは第2スイッチの他端に接続され、他端が接地端に接続される第2キャパシタと;を有して成る構成(第2の構成)にするとよい。 In the booster circuit having the first configuration, each of the n-stage charge pump units includes a first capacitor having one end connected to the switch voltage application terminal; and one end of the DC / DC conversion unit. A first diode or a first switch connected to the output terminal or the output terminal of the immediately preceding charge pump unit, the other end connected to the other end of the first capacitor; one end connected to the other end of the first capacitor A second diode or a second switch connected to the input terminal of the charge pump unit at the next stage or the output terminal of the output voltage; one end connected to the other end of the second diode or the second switch. And a second capacitor having the other end connected to the ground terminal (second configuration).
また、上記第1または第2の構成から成る昇圧回路にて、前記帰還制御部は、前記出力電圧を分圧して前記帰還電圧を生成する帰還電圧生成回路と;前記基準電圧を生成する基準電圧生成回路と;前記帰還電圧と前記基準電圧との差分を増幅して誤差電圧を生成するエラーアンプと;三角波状またはノコギリ波状のスロープ電圧を生成する発振回路と;前記誤差電圧と前記スロープ電圧とを比較してPWM信号を生成するコンパレータと;前記PWM信号に基づいて前記出力スイッチ素子の駆動信号を生成するドライバと;を有して成る構成(第3の構成)にするとよい。 In the booster circuit having the first or second configuration, the feedback control unit divides the output voltage to generate the feedback voltage; and a reference voltage to generate the reference voltage A generation circuit; an error amplifier that amplifies a difference between the feedback voltage and the reference voltage to generate an error voltage; an oscillation circuit that generates a triangular or sawtooth slope voltage; and the error voltage and the slope voltage And a comparator that generates a PWM signal based on the PWM signal; and a driver that generates a drive signal for the output switch element based on the PWM signal.
また、上記第3の構成から成る昇圧回路において、前記基準電圧生成回路は、入力されるデジタルデータをアナログ変換することで前記基準電圧を生成するデジタル/アナログ変換回路を有して成る構成(第4の構成)にするとよい。 Further, in the booster circuit having the third configuration, the reference voltage generation circuit includes a digital / analog conversion circuit that generates the reference voltage by converting the input digital data into analog (first). 4 configuration).
また、上記第3の構成から成る昇圧回路において、前記帰還電圧生成回路は、入力されるデジタルデータに応じて抵抗値が設定されるデジタルポテンショメータを用いて前記出力電圧を分圧する抵抗分割回路を有して成る構成(第5の構成)にするとよい。 Further, in the booster circuit having the third configuration, the feedback voltage generation circuit includes a resistance divider circuit that divides the output voltage using a digital potentiometer in which a resistance value is set according to input digital data. (5th configuration).
また、本発明に係る電源装置は、入力電圧を昇圧して所望の出力電圧を生成する上記第4または第5の構成から成る昇圧回路と、前記昇圧回路の出力設定に関する制御情報を前記デジタルデータとして揮発的に格納するレジスタ部と、を集積化して成る構成(第6の構成)とされている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a power supply device that boosts an input voltage to generate a desired output voltage, the booster circuit having the fourth or fifth configuration, and control information related to output settings of the booster circuit as the digital data. And a register unit for volatile storage as a configuration (sixth configuration).
なお、上記第6の構成から成る電源装置は、デジタルデータを不揮発的に格納するメモリ部と、前記電源装置が起動されたときに前記メモリ部に格納されたデジタルデータを自動的に読み出して前記レジスタ部に出力するオートリード機能部と、を集積化して成る構成(第7の構成)にするとよい。 The power supply device having the sixth configuration includes a memory unit that stores digital data in a nonvolatile manner, and automatically reads out the digital data stored in the memory unit when the power supply device is activated. A configuration (seventh configuration) in which the auto-read function unit that outputs to the register unit is integrated may be used.
また、上記の第6または第7の構成から成る電源装置は、前記電源装置外部から入力されるデジタルデータを前記レジスタ部に出力するインタフェイス部を集積化して成る構成(第8の構成)にするとよい。 Further, the power supply device having the sixth or seventh configuration described above has a configuration (eighth configuration) in which an interface unit that outputs digital data input from the outside of the power supply device to the register unit is integrated. Good.
本発明に係る昇圧回路及びこれを用いた電源装置であれば、DC/DC変換部の素子耐圧や帰還制御部の応答性を不必要に高めることなく、高い昇圧能力を得ることができる。 With the booster circuit and the power supply device using the same according to the present invention, a high boosting capability can be obtained without unnecessarily increasing the element breakdown voltage of the DC / DC converter and the responsiveness of the feedback controller.
図1は、本発明に係るシステム電源ICの一実施形態を示すブロック図である。図1に示したように、本実施形態のシステム電源IC10は、複数の電源部(第1電源部1−1〜第n電源部1−n)と、保護回路部2と、シーケンス制御部3と、レジスタ部4と、パワーオンリセット部5と、シリアルインタフェイス部6(以下、シリアルI/F部6と呼ぶ)と、メモリ部7と、を有して成り、負荷である液晶パネル20に対して、n系統の出力電圧V1〜Vnを供給する半導体装置である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a system power supply IC according to the present invention. As shown in FIG. 1, the
第1電源部1−1〜第n電源部1−nは、それぞれ、入力電圧Vinから所望の出力電圧V1〜Vnを生成して液晶パネル20に供給する手段であり、降圧型のLDOレギュレータやシリーズレギュレータ、或いは、降圧型または昇圧型のスイッチングレギュレータなどを用いることができる。なお、出力電圧V1〜Vnは、それぞれ、液晶パネル20のロジック電源、ソースドライバ電源、及び、ゲートドライバ電源などの用途に供される。
The first power supply unit 1-1 to the nth power supply unit 1-n are means for generating desired output voltages V1 to Vn from the input voltage Vin and supplying them to the
保護回路部2は、システム電源IC10の異常を検出して、所定の保護信号を生成する手段であり、過電流保護回路(OCP[Over Current Protection]回路)、過電圧保護回路(OVP[Over Voltage Protection]回路)、低電圧ロックアウト回路(UVLO[Under Voltage Lock-Out]回路)、サーマルシャットダウン回路(TSD[Thermal ShutDown]回路)などを挙げることができる。なお、上記に挙げた各種保護回路のうち、OCP回路やOVP回路については、第1電源部1−1〜第n電源部1−nのそれぞれに設けることが望ましい。
The
シーケンス制御部3は、第1電源部1−1〜第n電源部1−nの立上げ順序や立下げ順序に関するシーケンス制御を行うほか、保護回路部2から入力される保護信号に基づいて第1電源部1−1〜第n電源部1−nの異常保護制御(シャットダウン制御など)を行う手段である。上記のシーケンス制御の一例としては、例えば、液晶パネル20のロジック電源を立ち上げてから、ソースドライバ電源を立ち上げ、その後、ゲートドライバ電源を立ち上げる、といった立上げ順序を設定することが考えられる。
The
レジスタ4は、シリアルI/F部6から入力されるデジタルデータを揮発的に格納し、これを第1電源部1−1〜第n電源部1−n、保護回路部2、及び、シーケンス制御部3に対して、それぞれ出力する揮発性の一時記憶手段である。
The register 4 stores digital data input from the serial I / F unit 6 in a volatile manner, and stores the digital data in the first power supply unit 1-1 to the nth power supply unit 1-n, the
パワーオンリセット部5は、システム電源IC10が起動されたときに、パワーオンリセット信号を生成し、システム電源IC10の各部(図1の例ではシリアルI/F部6)を初期状態にリセットする手段である。
The power-on
シリアルI/F部6は、メモリ部7から読み出されるデジタルデータや、IC外部から入力されるデジタルデータをレジスタ部4に出力する手段である。なお、シリアルI/F部6は、IC外部との信号伝送経路(バス)として、3線シリアルバスやI2Cバスなどを有して成る。また、シリアルI/F部6は、メモリ部7に対するデジタルデータのリード/ライト機能も備えており、特に、パワーオンリセット信号を受けて初期状態にリセットされたときに、システム電源IC10が起動されたことを認識して、メモリ部7に格納されたデジタルデータを自動的に読み出す機能(オートリード機能)を備えている。 The serial I / F unit 6 is means for outputting digital data read from the memory unit 7 and digital data input from the outside of the IC to the register unit 4. The serial I / F unit 6 includes a 3-wire serial bus, an I 2 C bus, and the like as a signal transmission path (bus) to the outside of the IC. The serial I / F unit 6 also has a digital data read / write function with respect to the memory unit 7. In particular, the system power supply IC 10 is activated when the serial I / F unit 6 is reset to an initial state upon receiving a power-on reset signal. And has a function of automatically reading out the digital data stored in the memory unit 7 (auto-read function).
メモリ部7は、第1電源部1−1〜第n電源部の出力設定、保護回路部2の保護値、及び、シーケンス制御部3のシーケンス制御に関する制御情報をデジタルデータとして不揮発的に格納する手段であり、フラッシュメモリやEEPROM[Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory]などを有して成る。なお、メモリ部7に格納されるデジタルデータは、システム電源IC10の出荷前にメーカ側で予め書き込んでおいてもよいし、シリアルI/F部6を介してユーザ側で任意に書き込んでも構わない。
The memory unit 7 stores, as digital data, control information related to output settings of the first power supply unit 1-1 to the nth power supply unit, a protection value of the
次に、上記構成から成るシステム電源IC10の起動動作について、詳細に説明する。システム電源IC10に対して電源が投入されると、パワーオンリセット部5は、システム電源IC10の起動を検出して、パワーオンリセット信号を生成し、システム電源IC10の各部を初期状態にリセットする。このとき、シリアルI/F部6は、メモリ部7に格納されているデジタルデータを自動的に読み出して、レジスタ部4に出力する。レジスタ部4は、シリアルI/F部6から入力されるデジタルデータを揮発的に格納し、これを第1電源部1−1〜第n電源部1−n、保護回路部2、及び、シーケンス制御部3に対して、それぞれ出力する。
Next, the startup operation of the system
第1電源部1−1〜第n電源部1−nは、それぞれ、レジスタ部4から入力されるデジタルデータに基づいて、出力電圧V1〜Vnの電圧値を設定する。このような構成とすることにより、従来外付けされていた抵抗素子をシステム電源IC10の内部に取り込むことができるので、(1)出力電圧V1〜Vnの微調整が容易となる、(2)システム電源IC10に外付けされる部品点数が少なくなる、(3)システム電源IC10に内蔵される抵抗素子は、従来外付けされていた抵抗素子に比べて相対精度が高い、といった効果を享受することが可能となる。
The first power supply unit 1-1 to the n-th power supply unit 1-n set voltage values of the output voltages V <b> 1 to Vn based on the digital data input from the register unit 4, respectively. By adopting such a configuration, it is possible to take in a resistance element that has been conventionally externally attached to the system
保護回路部2は、レジスタ部4から入力されるデジタルデータに基づいて、システム電源IC10の異常検出時に用いる保護値(OCP回路の過電流検出閾値、OVP回路の過電圧検出閾値、UVLO回路の低電圧検出閾値、及び、TSD回路の上限温度閾値など)を設定する。このような構成とすることにより、第1電源部1−1〜第n電源部1−nの出力設定だけでなく、保護回路部2の保護値についても、外付け部品を要することなく、高精度に微調整を行うことが可能となる。
Based on the digital data input from the register unit 4, the
シーケンス制御部3は、レジスタ部4から入力されるデジタルデータに基づいて、第1電源部1−1〜第n電源部1−nの立上げ順序や立下げ順序を設定する。このような構成とすることにより、第1電源部1−1〜第n電源部1−nの出力設定だけでなく、その立上げ順序や立下げ順序についても、外付け部品を要することなく、任意に調整することが可能となる。
The
このように、本実施形態のシステム電源IC10であれば、メモリ部7に格納されるデジタルデータを任意に書き換えるだけで、システム電源IC10の設定変更を容易に実現することができるので、外付け部品の付け替え作業を行う必要がなくなり、延いては、システム電源IC10が搭載される基板の共通化を実現することが可能となる。
As described above, with the system
なお、メモリ部7に格納されるデジタルデータの書き換えについては、データ書込ソフトウェアを適宜変更するだけで足りるため、極めて容易に実現することができる。 Note that the rewriting of the digital data stored in the memory unit 7 can be realized very easily because it is sufficient to change the data writing software as appropriate.
また、本実施形態のシステム電源IC10であれば、基板への実装後に、出力電圧V1〜Vnの設定値を任意に変更することができるので、モジュールとしての減電圧テストや過電圧テストを容易に実施することが可能となる。
Also, with the system
また、本実施形態のシステム電源IC10は、シリアルI/F部6の機能として、システム電源IC10が起動されたときに、メモリ部7に格納されたデジタルデータを自動的に読み出してレジスタ部4に出力するオートリード機能を備えているので、IC外部からの制御を要することなく、システム電源IC10単独で、上記各種の設定動作を自己完結することが可能となる。
The system
また、本実施形態のシステム電源IC10は、IC外部から入力されるデジタルデータをレジスタ部4に出力するシリアルI/F部6を有しているので、システム電源IC10の起動時だけでなく、その動作中においても、システム電源IC10の設定変更を任意に行うことが可能である。その際には、IC外部から入力されるデジタルデータを直接的にレジスタ部4へ書き込んでも構わないし、或いは、IC外部から入力されるデジタルデータを一旦メモリ部7に書き込んだ後、メモリ部7に格納されたデジタルデータを読み出してレジスタ部4へ書き込んでも構わない。
In addition, the system
なお、図1では、メモリ部7をシステム電源IC10の内部に組み込んだ構成を例示したが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、メモリ部7をIC外部に設けても構わない。また、システム電源IC10における各種の設定動作をIC単独で自己完結させる必要がない場合には、メモリ部7を除いて、IC外部からシリアルI/F部6を介して逐一デジタルデータを受け取る構成としてもよい。逆に、システム電源IC10における各種の設定動作をIC外部から制御する必要がない場合には、シリアルI/F部6を除いて、メモリ部7のみからデジタルデータを読み出す構成としてもよい。
1 illustrates the configuration in which the memory unit 7 is incorporated in the system
図2は、第1電源部1−1〜第n電源部1−nの少なくとも一として用いられる昇圧回路の一構成例を示す回路図である。図2に示すように、本構成例の昇圧回路は、DC/DC変換部A1と、帰還制御部A2と、m段(ただしmは1以上の整数)のチャージポンプ部A31〜A3mと、を有して成る。なお、本構成例の昇圧回路は、第1電源部1−1〜第n電源部1−nのうち、入力電圧Vinよりも高い出力電圧Vout(例えば、液晶パネル20のゲート電圧)を生成する電源部として、好適に用いることができる。 FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a booster circuit used as at least one of the first power supply unit 1-1 to the nth power supply unit 1-n. As shown in FIG. 2, the booster circuit of this configuration example includes a DC / DC converter A1, a feedback controller A2, and m stages (where m is an integer of 1 or more) of charge pump units A31 to A3m. Have. Note that the booster circuit of this configuration example generates an output voltage Vout (for example, a gate voltage of the liquid crystal panel 20) higher than the input voltage Vin among the first power supply unit 1-1 to the nth power supply unit 1-n. As a power supply part, it can use suitably.
DC/DC変換部A1は、エネルギ貯蔵素子としてのインダクタL1と、出力スイッチ素子としてのNチャネル型MOS[Metal Oxide Semiconductor]電界効果トランジスタN1と、整流素子としてのダイオードD1と、平滑素子としてのキャパシタC1と、を有して成る。インダクタL1の一端は、入力電圧Vinの印加端に接続されている。トランジスタN1のドレインは、インダクタL1の他端に接続されている。トランジスタN1のソースは、接地端に接続されている。トランジスタN1のゲートは、帰還制御部A2の駆動信号出力端(ドライバDRVの出力端)に接続されている。ダイオードD1のアノードは、インダクタL1の他端に接続されている。ダイオードD1のカソードは、DC/DC変換部A1の出力端として、直後段(1段目)のチャージポンプ部A31の入力端に接続されている。キャパシタC1の一端は、ダイオードD1のカソードに接続されている。キャパシタC1の他端は、接地端に接続されている。 The DC / DC converter A1 includes an inductor L1 as an energy storage element, an N-channel MOS [Metal Oxide Semiconductor] field effect transistor N1 as an output switch element, a diode D1 as a rectifier element, and a capacitor as a smoothing element. C1. One end of the inductor L1 is connected to the application end of the input voltage Vin. The drain of the transistor N1 is connected to the other end of the inductor L1. The source of the transistor N1 is connected to the ground terminal. The gate of the transistor N1 is connected to the drive signal output terminal (output terminal of the driver DRV) of the feedback control unit A2. The anode of the diode D1 is connected to the other end of the inductor L1. The cathode of the diode D1 is connected to the input terminal of the charge pump unit A31 at the next stage (first stage) as the output terminal of the DC / DC converter A1. One end of the capacitor C1 is connected to the cathode of the diode D1. The other end of the capacitor C1 is connected to the ground terminal.
上記構成から成るDC/DC変換部A1は、一端に入力電圧Vinが印加されるインダクタL1の他端に接続されたトランジスタN1のオン/オフを行い、インダクタL1の他端から引き出されるパルス状(矩形波状)のスイッチ電圧VswをダイオードD1とキャパシタC1で整流・平滑することにより、入力電圧Vinから昇圧電圧Vaを生成する。 The DC / DC converter A1 having the above-described configuration turns on / off the transistor N1 connected to the other end of the inductor L1 to which the input voltage Vin is applied at one end, and is in a pulse shape drawn from the other end of the inductor L1 ( The boosted voltage Va is generated from the input voltage Vin by rectifying and smoothing the switch voltage Vsw having a rectangular wave shape with the diode D1 and the capacitor C1.
帰還制御部A2は、チャージポンプ部A31〜A3mを介して最終的に出力される出力電圧Vout(図1で示す電圧V1〜Vnの少なくとも一)に応じた帰還電圧Vfbと所定の基準電圧Vrefとが一致するように、トランジスタN1のオン/オフ制御を行う手段であり、出力電圧Voutを分圧して帰還電圧Vfbを生成する帰還電圧生成回路(抵抗R1及びR2)と、基準電圧Vrefを生成する基準電圧生成回路(直流電圧源E1)と、帰還電圧Vfbと基準電圧Vrefとの差分を増幅して誤差電圧Verrを生成するエラーアンプERRと、三角波状またはノコギリ波状のスロープ電圧Vslopeを生成する発振回路OSCと、誤差電圧Verrとスロープ電圧Vslopeとを比較してPWM信号を生成するコンパレータCMPと、前記PWM信号に基づいてトランジスタN1の駆動信号を生成するドライバDRVと、を有して成る。 The feedback control unit A2 includes a feedback voltage Vfb and a predetermined reference voltage Vref according to the output voltage Vout (at least one of the voltages V1 to Vn shown in FIG. 1) that is finally output via the charge pump units A31 to A3m. Is a means for performing on / off control of the transistor N1, so that the output voltage Vout is divided to generate a feedback voltage Vfb, and a reference voltage Vref is generated. A reference voltage generation circuit (DC voltage source E1), an error amplifier ERR that amplifies the difference between the feedback voltage Vfb and the reference voltage Vref to generate an error voltage Verr, and an oscillation that generates a triangular or sawtooth slope voltage Vslope Comparator for generating PWM signal by comparing circuit OSC with error voltage Verr and slope voltage Vslope And MP, comprising a, a driver DRV for generating a drive signal of the transistor N1 based on the PWM signal.
上記構成から成る帰還制御部A2において、エラーアンプERRは、抵抗R1、R2の接続ノードから引き出される帰還電圧Vfbと、直流電圧源E1で生成される基準電圧Vrefとの差分を増幅して誤差電圧Verrを生成する。すなわち、誤差電圧Verrの電圧レベルは、出力電圧Voutがその目標値よりも低いほど、高レベルとなる。 In the feedback control unit A2 configured as described above, the error amplifier ERR amplifies the difference between the feedback voltage Vfb drawn from the connection node of the resistors R1 and R2 and the reference voltage Vref generated by the DC voltage source E1 to generate an error voltage. Generate Verr. That is, the voltage level of the error voltage Verr becomes higher as the output voltage Vout is lower than the target value.
コンパレータCMPは、誤差電圧Verrとスロープ電圧Vslopeとを比較してPWM信号を生成する。このとき、出力電圧Voutがその目標値よりも低いほど、誤差電圧Verrが高くなるので、PWM信号のハイレベル期間が長くなり、出力電圧Voutがその目標値に近付くにつれて、誤差電圧Verrが低くなるので、PWM信号のハイレベル期間が短くなる。 The comparator CMP compares the error voltage Verr and the slope voltage Vslope to generate a PWM signal. At this time, as the output voltage Vout is lower than the target value, the error voltage Verr becomes higher. Therefore, the high level period of the PWM signal becomes longer, and the error voltage Verr becomes lower as the output voltage Vout approaches the target value. Therefore, the high level period of the PWM signal is shortened.
ドライバDRVは、PWM信号がハイレベルであるときにトランジスタN1をオンし、PWM信号がローレベルであるときにトランジスタN1をオフするように、トランジスタN1のオン/オフ制御を行う。従って、トランジスタN1のオンデューティ(単位期間に占めるトランジスタN1のオン期間の比)は、誤差電圧Verrとスロープ電圧Vslopeとの相対的な高低に応じて逐次変動する形となる。具体的に述べると、出力電圧Voutがその目標値よりも低いほど、PWM信号のハイレベル期間が長くなるので、トランジスタN1のオンデューティが大きくなり、出力電圧Voutがその目標値に近付くにつれて、PWM信号のハイレベル期間が短くなるので、トランジスタN1のオンデューティが小さくなる。 The driver DRV performs on / off control of the transistor N1 so that the transistor N1 is turned on when the PWM signal is at a high level and the transistor N1 is turned off when the PWM signal is at a low level. Accordingly, the on-duty of the transistor N1 (ratio of the on-period of the transistor N1 to the unit period) is sequentially changed according to the relative level of the error voltage Verr and the slope voltage Vslope. Specifically, as the output voltage Vout is lower than its target value, the high level period of the PWM signal becomes longer, so that the on-duty of the transistor N1 increases and as the output voltage Vout approaches its target value, the PWM Since the high level period of the signal is shortened, the on-duty of the transistor N1 is decreased.
上記したように、本構成例の昇圧回路では、帰還制御部A2を用いた出力帰還制御により、出力電圧Voutをその目標値に合わせ込むことが可能となる。 As described above, in the booster circuit of this configuration example, the output voltage Vout can be adjusted to the target value by the output feedback control using the feedback control unit A2.
チャージポンプ部A31〜A3mは、DC/DC変換部A1の後段に直列接続され、スイッチ電圧Vswを用いた電荷蓄積動作と電荷転送動作を繰り返すことで、昇圧電圧Vaをさらに昇圧することにより、最終的な出力電圧Voutを生成する手段である。 The charge pump units A31 to A3m are connected in series to the subsequent stage of the DC / DC converter A1, and repeat the charge accumulation operation and the charge transfer operation using the switch voltage Vsw, thereby further boosting the boosted voltage Va. This is a means for generating a typical output voltage Vout.
1段目のチャージポンプ部A31は、キャパシタC11及びC12と、ダイオードD11及びD12と、を有して成る。キャパシタC11の一端は、スイッチ電圧Vswの印加端に接続されている。ダイオードD11のアノードは、チャージポンプ部A31の入力端として、DC/DC変換部A1の出力端に接続されている。ダイオードD11のカソードは、キャパシタC11の他端に接続されている。ダイオードD12のアノードは、キャパシタC11の他端に接続されている。ダイオードD12のカソードは、チャージポンプ部A31の出力端として、直後段(2段目)のチャージポンプ部A32の入力端に接続されている。キャパシタC12の一端は、ダイオードD12のカソードに接続されている。キャパシタC12の他端は、接地端に接続されている。 The first-stage charge pump unit A31 includes capacitors C11 and C12 and diodes D11 and D12. One end of the capacitor C11 is connected to the application terminal of the switch voltage Vsw. The anode of the diode D11 is connected to the output terminal of the DC / DC converter A1 as the input terminal of the charge pump unit A31. The cathode of the diode D11 is connected to the other end of the capacitor C11. The anode of the diode D12 is connected to the other end of the capacitor C11. The cathode of the diode D12 is connected to the input terminal of the charge pump unit A32 at the next stage (second stage) as the output terminal of the charge pump unit A31. One end of the capacitor C12 is connected to the cathode of the diode D12. The other end of the capacitor C12 is connected to the ground terminal.
2段目以降のチャージポンプ部A32〜A3mについても、基本的には、1段目のチャージポンプ部A31と同様の構成から成る。ただし、2段目以降のチャージポンプ部A32〜A3mについては、各々の入力端に相当するダイオードD21〜Dm1のアノードがそれぞれ直前段のチャージポンプ部の出力端に接続されている。また、m段目のチャージポンプ部A3mについては、その出力端に相当するダイオードDm2のカソードが最終的な出力電圧Voutの出力端に接続されている。 The charge pump units A32 to A3m on and after the second stage basically have the same configuration as that of the charge pump part A31 on the first stage. However, for the charge pump units A32 to A3m in the second and subsequent stages, the anodes of the diodes D21 to Dm1 corresponding to the respective input terminals are connected to the output terminals of the immediately preceding charge pump unit. For the m-th stage charge pump unit A3m, the cathode of the diode Dm2 corresponding to the output terminal is connected to the output terminal of the final output voltage Vout.
上記構成から成るチャージポンプ部A31において、スイッチ電圧Vswがローレベルとされているとき、ダイオードD11が導通状態となり、ダイオードD12が非導通状態となるので、キャパシタC11の一端にはスイッチ電圧Vswのローレベル電位(接地電圧GND)が印加され、他端には昇圧電圧VaからダイオードD11の順方向降下電圧Vf分を差し引いた電圧(Va−Vf)が印加される。その結果、キャパシタC11は、その両端間電圧が(Va−Vf)となるまで充電される。 In the charge pump unit A31 configured as described above, when the switch voltage Vsw is at a low level, the diode D11 is in a conductive state and the diode D12 is in a non-conductive state, so that one end of the capacitor C11 has a low switch voltage Vsw. A level potential (ground voltage GND) is applied, and a voltage (Va−Vf) obtained by subtracting the forward drop voltage Vf of the diode D11 from the boosted voltage Va is applied to the other end. As a result, the capacitor C11 is charged until the voltage between both ends becomes (Va−Vf).
キャパシタC11の充電完了後、スイッチ電圧Vswがハイレベルとされると、キャパシタC11の一端電圧は、スイッチ電圧Vswのローレベル電位(接地電圧GND)からスイッチ電圧Vswのハイレベル電位(Va+Vf)まで引き上げられる。ここで、キャパシタC11の両端間には、先の充電によって(Va−Vf)に等しい電位差が与えられているため、キャパシタC11の一端電圧が(Va+Vf)まで引き上げられると、それに伴い、キャパシタC11の他端電圧も2Va(=C11の一端電圧(Va+Vf)+C11の両端間電圧(Va−Vf))まで引き上げられる。 When the switch voltage Vsw is set to the high level after the charging of the capacitor C11 is completed, the one-end voltage of the capacitor C11 is raised from the low level potential (ground voltage GND) of the switch voltage Vsw to the high level potential (Va + Vf) of the switch voltage Vsw. It is done. Here, since a potential difference equal to (Va−Vf) is given between both ends of the capacitor C11 by the previous charge, when the one end voltage of the capacitor C11 is raised to (Va + Vf), the capacitor C11 The other end voltage is also raised to 2Va (= one end voltage of C11 (Va + Vf) + a voltage across C11 (Va−Vf)).
また、このとき、ダイオードD11が非導通状態となり、ダイオードD12が導通状態となるので、キャパシタC12の一端には、キャパシタC11の他端電圧(2Va)からダイオードD12の順方向降下電圧Vf分を差し引いた電圧(2Va−Vf)が印加される。また、キャパシタC12の他端には、接地電圧GNDが印加されている。その結果、キャパシタC12は、その両端間電圧が(2Va−Vf)となるまで充電され、これが直後段(2段目)のチャージポンプ部A32の入力端に印加される。すなわち、チャージポンプ部A31では、DC/DC変換部A1で生成された昇圧電圧Vaがほぼ2倍に昇圧されて出力される。 At this time, the diode D11 becomes non-conductive and the diode D12 becomes conductive. Therefore, the forward voltage drop Vf of the diode D12 is subtracted from the other end voltage (2Va) of the capacitor C11 at one end of the capacitor C12. Voltage (2Va-Vf) is applied. The ground voltage GND is applied to the other end of the capacitor C12. As a result, the capacitor C12 is charged until the voltage between both ends reaches (2Va−Vf), and this is applied to the input terminal of the charge pump unit A32 at the immediately subsequent stage (second stage). That is, in the charge pump unit A31, the boosted voltage Va generated by the DC / DC conversion unit A1 is boosted approximately twice and output.
2段目以降のチャージポンプ部A32〜A3mについても、上記と同様の充放電動作がスイッチ電圧Vswに基づいて周期的に繰り返され、最終的には、m段目のチャージポンプ部A3mを形成するキャパシタCm2の一端から、昇圧電圧Vaをほぼ(m+1)倍に昇圧した出力電圧Vout(=(m+1)×Va−m×Vf)が引き出される。 For the charge pump units A32 to A3m in the second and subsequent stages, the same charge / discharge operation as described above is periodically repeated based on the switch voltage Vsw, and finally the m-th charge pump part A3m is formed. An output voltage Vout (= (m + 1) × Va−m × Vf) obtained by boosting the boosted voltage Va approximately (m + 1) times is extracted from one end of the capacitor Cm2.
なお、上記構成から成る昇圧回路において、トランジスタN1のドレインに印加されるスイッチ電圧Vswのハイレベル電位は、下記の(1)式で求めることができる。 In the booster circuit configured as described above, the high level potential of the switch voltage Vsw applied to the drain of the transistor N1 can be obtained by the following equation (1).
このように、本構成例の昇圧回路では、DC/DC変換部A1とチャージポンプ部A31〜A3mを組み合わせて出力電圧Voutが生成されるので、DC/DC変換部A1のみを用いて出力電圧Voutが生成されていた従来の構成に比べて、スイッチ電圧Vswのハイレベル電位を大幅に引き下げることができる。 As described above, in the booster circuit of this configuration example, the output voltage Vout is generated by combining the DC / DC conversion unit A1 and the charge pump units A31 to A3m. Therefore, the output voltage Vout is obtained using only the DC / DC conversion unit A1. Compared with the conventional configuration in which is generated, the high level potential of the switch voltage Vsw can be greatly reduced.
従って、本構成例の昇圧回路であれば、トランジスタN1のソース・ドレイン間耐圧を不必要に高く設計せずに済み、素子サイズを縮小することが可能となる。また、本構成例の昇圧回路であれば、チャージポンプ部のみを用いて出力電圧Voutを生成する従来の構成に比べて効率が良い、という効果も享受することができる。 Therefore, with the booster circuit of this configuration example, it is not necessary to design the source-drain breakdown voltage of the transistor N1 unnecessarily high, and the element size can be reduced. In addition, the booster circuit of this configuration example can also enjoy the effect that the efficiency is higher than that of the conventional configuration in which the output voltage Vout is generated using only the charge pump unit.
また、本構成例の昇圧回路であれば、DC/DC変換部A1で生成されるスイッチ電圧Vswを用いて、チャージポンプ部A31〜A3mの充放電動作(キャパシタC11〜Cm1とキャパシタC12〜Cm2との間における電荷蓄積動作と電荷転送動作)が制御されるので、充放電制御用のクロック信号を別途用意する必要がなく、回路規模を不要に増大せずに済む。 Further, in the booster circuit of this configuration example, the charge / discharge operation of the charge pump units A31 to A3m (capacitors C11 to Cm1 and capacitors C12 to Cm2) is performed using the switch voltage Vsw generated by the DC / DC conversion unit A1. Charge storage operation and charge transfer operation) are controlled, it is not necessary to separately prepare a clock signal for charge / discharge control, and the circuit scale is not increased unnecessarily.
また、本構成例の昇圧回路であれば、低い入力電圧Vinから高い出力電圧Voutを得ようとしたときであっても、トランジスタN1のオンデューティを100%付近でPWM制御する必要はないので、帰還制御部A2を形成するエラーアンプERR、コンパレータCMP、及び、ドライバDRVの応答性を不必要に高めずに済む。 Further, with the booster circuit of this configuration example, even when trying to obtain a high output voltage Vout from a low input voltage Vin, it is not necessary to perform PWM control with the on-duty of the transistor N1 near 100%. It is not necessary to unnecessarily increase the responsiveness of the error amplifier ERR, the comparator CMP, and the driver DRV that form the feedback control unit A2.
なお、キャパシタC11〜Cm1の各一端に印加するクロック信号として、DC/DC変換部A1で生成されるスイッチ電圧Vswではなく、例えば、接地電圧(GND)と入力電圧(Vin)との間でパルス駆動される別途のクロック信号を用いた構成、言い換えれば、DC/DC変換部A1とチャージポンプ部A31〜A3mを連係させることなく、単純に両者を直列接続した構成であっても、スイッチ電圧Vswのハイレベル電位を引き下げることは可能である。 The clock signal applied to each end of the capacitors C11 to Cm1 is not a switch voltage Vsw generated by the DC / DC converter A1, but, for example, a pulse between the ground voltage (GND) and the input voltage (Vin). Even if the configuration using a separate clock signal to be driven, in other words, the DC / DC conversion unit A1 and the charge pump units A31 to A3m are not linked to each other but simply connected in series, the switch voltage Vsw It is possible to lower the high-level potential.
ただし、このような構成では、DC/DC変換部A1で得られた昇圧電圧Vaと、ほぼm倍に昇圧された入力電圧Vinと、を単純に足し合わせた出力電圧Vout(=Va+m×Vin−2m×Vf)が得られるだけであり、スイッチ電圧Vswのハイレベル電位を引き下げる効果が弱くなるため、本構成例を採用する方が望ましい。 However, in such a configuration, the output voltage Vout (= Va + m × Vin−) obtained by simply adding the boosted voltage Va obtained by the DC / DC conversion unit A1 and the input voltage Vin boosted approximately m times. 2m × Vf) is obtained, and the effect of lowering the high level potential of the switch voltage Vsw is weakened. Therefore, it is desirable to adopt this configuration example.
図3は、第1電源部1−1〜第n電源部1−nの少なくとも一として用いられる昇圧回路の別の一構成例を示す回路図である。なお、本構成例の昇圧回路は、図2で示した構成例とほぼ同様であり、DC/DC変換部A1を形成する整流素子として、ダイオードD1ではなく、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタP1を用いることにより、DC/DC変換部A1を同期整流方式に変更した点と、チャージポンプ部A31〜A3mを形成するダイオードD11〜Dm1、及び、ダイオードD12〜Dm2に代えて、スイッチSW11〜SWm1、及び、スイッチSW12〜SWm2を用いた点に特徴を有している。 FIG. 3 is a circuit diagram showing another configuration example of the booster circuit used as at least one of the first power supply unit 1-1 to the nth power supply unit 1-n. Note that the booster circuit of this configuration example is substantially the same as the configuration example shown in FIG. 2, and instead of the diode D1, a P-channel MOS field effect transistor P1 is used as a rectifying element that forms the DC / DC converter A1. By using the switch SW11 to SWm1 instead of the point that the DC / DC conversion unit A1 is changed to the synchronous rectification method, the diodes D11 to Dm1 and the diodes D12 to Dm2 that form the charge pump units A31 to A3m, and The switches SW12 to SWm2 are characterized in that they are used.
本構成例の昇圧回路において、DC/DC変換部A1を形成するトランジスタN1、P1は、いずれもドライバDRVからの駆動信号に基づいて、互いに排他的にオン/オフされる。また、チャージポンプ部A31〜A3mを形成するスイッチSW11〜SWm1には、ドライバDRVからスイッチ駆動信号が入力されており、スイッチ電圧Vswがローレベルとされるときにオンされ、スイッチ電圧Vswがハイレベルとされるときにオフされる。一方、スイッチSW12〜SWm2には、インバータINVを介して前記スイッチ駆動信号の論理反転信号が入力されており、スイッチ電圧Vswがローレベルとされるときにオフされ、スイッチ電圧Vswがハイレベルとされるときにオンされる。 In the booster circuit of this configuration example, the transistors N1 and P1 forming the DC / DC converter A1 are both turned on / off exclusively based on the drive signal from the driver DRV. Further, the switches SW11 to SWm1 forming the charge pump units A31 to A3m receive a switch drive signal from the driver DRV and are turned on when the switch voltage Vsw is at a low level, so that the switch voltage Vsw is at a high level. When turned off. On the other hand, a logical inversion signal of the switch drive signal is input to the switches SW12 to SWm2 via the inverter INV, and is turned off when the switch voltage Vsw is set to the low level, and the switch voltage Vsw is set to the high level. It is turned on when
このように、本構成例の昇圧回路では、ダイオードよりも降下電圧の小さいトランジスタP1やスイッチSW11〜SWm1、SW12〜SWm2を用いることにより、DC/DC変換部A1とチャージポンプ部A31〜A3mを組み合わせたときの昇圧倍率をさらに高めて、スイッチ電圧Vswをより一層引き下げることが可能となる。 As described above, in the booster circuit of this configuration example, the DC / DC conversion unit A1 and the charge pump units A31 to A3m are combined by using the transistor P1 and the switches SW11 to SWm1 and SW12 to SWm2 having a lower voltage drop than the diode. It is possible to further reduce the switch voltage Vsw by further increasing the boosting magnification at that time.
図4は、上記の昇圧回路における出力可変機構の一構成例を示す回路図であり、特に、帰還制御部A2を形成するエラーアンプERRの入力部分を示している。図4に示すように、本構成例の昇圧回路では、エラーアンプERRの非反転入力端(+)に接続される基準電圧生成回路として、レジスタ部4から読み出されたデジタルデータDDをアナログ変換することで基準電圧Vrefを生成するデジタル/アナログ変換回路E1aが用いられている。このような構成とすることにより、レジスタ部4から入力されるデジタルデータDDに基づいて、基準電圧Vrefの電圧値をフレキシブルに調整することができ、延いては、出力電圧Voutの目標値を任意に設定することが可能となる。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the output variable mechanism in the booster circuit, and particularly shows an input portion of the error amplifier ERR forming the feedback control unit A2. As shown in FIG. 4, in the booster circuit of this configuration example, the digital data DD read from the register unit 4 is converted into an analog signal as a reference voltage generation circuit connected to the non-inverting input terminal (+) of the error amplifier ERR. Thus, the digital / analog conversion circuit E1a that generates the reference voltage Vref is used. By adopting such a configuration, the voltage value of the reference voltage Vref can be flexibly adjusted based on the digital data DD input from the register unit 4, and the target value of the output voltage Vout can be arbitrarily set. It becomes possible to set to.
図5は、上記の昇圧回路における出力可変機構の別の一構成例を示す回路図であり、特に、帰還制御部A2を形成するエラーアンプERRの入力部分を示している。図5に示すように、本構成例の昇圧回路では、エラーアンプERRの反転入力端(−)に接続される帰還電圧生成回路として、レジスタ部4から入力されるデジタルデータDDに応じて抵抗値が設定されるデジタルポテンショメータR1a、R1bを用いて出力電圧Voutの分圧電圧(帰還電圧Vfb)を生成する抵抗分割回路が用いられている。このような構成とすることにより、レジスタ部4から入力されるデジタルデータDDに基づいて、抵抗分割回路の分圧比をフレキシブルに調整することができ、延いては、出力電圧Voutの目標値を任意に設定することが可能となる。 FIG. 5 is a circuit diagram showing another configuration example of the output variable mechanism in the booster circuit, and particularly shows an input portion of the error amplifier ERR forming the feedback control unit A2. As shown in FIG. 5, in the booster circuit of this configuration example, a resistance value corresponding to digital data DD input from the register unit 4 is used as a feedback voltage generation circuit connected to the inverting input terminal (−) of the error amplifier ERR. Is used to generate a divided voltage (feedback voltage Vfb) of the output voltage Vout using digital potentiometers R1a and R1b. With such a configuration, the voltage dividing ratio of the resistor divider circuit can be flexibly adjusted based on the digital data DD input from the register unit 4, and the target value of the output voltage Vout can be arbitrarily set. It becomes possible to set to.
なお、上記の実施形態では、液晶パネルに対して複数の電源電圧を供給するシステム電源ICに本発明を適用した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、その他の電源装置にも広く適用することが可能である。 In the above embodiment, the configuration in which the present invention is applied to the system power supply IC that supplies a plurality of power supply voltages to the liquid crystal panel has been described as an example, but the scope of application of the present invention is limited to this. However, the present invention can be widely applied to other power supply devices.
また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。 The configuration of the present invention can be variously modified within the scope of the present invention in addition to the above embodiment.
本発明は、入力電圧を昇圧して所望の出力電圧を生成する昇圧回路全般に利用可能な技術であり、例えば、液晶パネルに対して複数の電源電圧を供給するシステム電源ICに好適な技術である。 The present invention is a technique that can be used in general boosting circuits that boost the input voltage to generate a desired output voltage. For example, the technique is suitable for a system power supply IC that supplies a plurality of power supply voltages to a liquid crystal panel. is there.
10 システム電源IC
20 液晶パネル
1−1〜1−n 第1電源部〜第n電源部
2 保護回路部
3 シーケンス制御部
4 レジスタ部
5 パワーオンリセット部
6 シリアルインタフェイス部(シリアルI/F部)
7 メモリ部
A1 DC/DC変換部
A2 帰還制御部
A31、A32、…、A3m チャージポンプ部
L1 インダクタ(エネルギ貯蔵素子)
N1 Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ(出力スイッチ素子)
D1 ダイオード(整流素子)
C1 キャパシタ
R1、R2 抵抗
ERR エラーアンプ
E1 直流電圧源
OSC 発振回路
CMP コンパレータ
DRV ドライバ
C11、C21、…、Cm1 第1キャパシタ
C12、C22、…、Cm2 第2キャパシタ
D11、D21、…、Dm1 第1ダイオード
D12、D22、…、Dm2 第2ダイオード
P1 Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ(同期整流素子)
SW11、SW21、…、SWm1 第1スイッチ
SW12、SW22、…、SWm2 第2スイッチ
INV インバータ
E1a デジタル/アナログ変換回路(DAC)
R1a、R2a デジタルポテンショメータ
10 System power IC
DESCRIPTION OF
7 Memory part A1 DC / DC conversion part A2 Feedback control part A31, A32, ..., A3m Charge pump part L1 Inductor (energy storage element)
N1 N-channel MOS field effect transistor (output switch element)
D1 Diode (rectifier element)
C1 capacitor R1, R2 resistance ERR error amplifier E1 DC voltage source OSC oscillation circuit CMP comparator DRV driver C11, C21, ..., Cm1 first capacitor C12, C22, ..., Cm2 second capacitor D11, D21, ..., Dm1 first diode D12, D22,..., Dm2 Second diode P1 P-channel MOS field effect transistor (synchronous rectifier)
SW11, SW21,..., SWm1 first switch SW12, SW22,..., SWm2 second switch INV inverter E1a Digital / analog conversion circuit (DAC)
R1a, R2a Digital potentiometer
Claims (8)
前記DC/DC変換部の後段に接続され、前記スイッチ電圧を用いた電荷蓄積動作と電荷転送動作を繰り返すことで、前記昇圧電圧をさらに昇圧することにより、最終的な出力電圧を生成するm段(ただしmは1以上の整数)のチャージポンプ部と;
前記出力電圧に応じた帰還電圧と所定の基準電圧とが一致するように、前記出力スイッチ素子のオン/オフ制御を行う帰還制御部と;
を有して成ることを特徴とする昇圧回路。 By turning on / off the output switch element connected to the other end of the energy storage element to which the input voltage is applied to one end, rectifying and smoothing the pulsed switch voltage drawn from the other end of the energy storage element, A DC / DC converter for generating a boosted voltage from the input voltage;
M stages connected to the subsequent stage of the DC / DC converter and generating a final output voltage by further boosting the boosted voltage by repeating a charge storage operation and a charge transfer operation using the switch voltage. (Where m is an integer greater than or equal to 1) charge pump unit;
A feedback control unit that performs on / off control of the output switch element so that a feedback voltage corresponding to the output voltage matches a predetermined reference voltage;
A booster circuit comprising:
一端が前記スイッチ電圧の印加端に接続される第1キャパシタと;
一端が前記DC/DC変換部の出力端、若しくは、直前段のチャージポンプ部の出力端に接続され、他端が第1キャパシタの他端に接続される第1ダイオードまたは第1スイッチと;
一端が第1キャパシタの他端に接続され、他端が直後段のチャージポンプ部の入力端、若しくは、前記出力電圧の出力端に接続される第2ダイオードまたは第2スイッチと;
一端が第2ダイオードまたは第2スイッチの他端に接続され、他端が接地端に接続される第2キャパシタと;
を有して成ることを特徴とする請求項1に記載の昇圧回路。 The n-stage charge pump units are respectively
A first capacitor having one end connected to the switch voltage application end;
A first diode or a first switch, one end of which is connected to the output terminal of the DC / DC conversion unit or the output terminal of the immediately preceding charge pump unit and the other end connected to the other end of the first capacitor;
A second diode or a second switch having one end connected to the other end of the first capacitor and the other end connected to the input end of the charge pump unit at the next stage or the output end of the output voltage;
A second capacitor having one end connected to the other end of the second diode or the second switch and the other end connected to the ground;
The booster circuit according to claim 1, comprising:
前記出力電圧を分圧して前記帰還電圧を生成する帰還電圧生成回路と;
前記基準電圧を生成する基準電圧生成回路と;
前記帰還電圧と前記基準電圧との差分を増幅して誤差電圧を生成するエラーアンプと;
三角波状またはノコギリ波状のスロープ電圧を生成する発振回路と;
前記誤差電圧と前記スロープ電圧とを比較してPWM信号を生成するコンパレータと;
前記PWM信号に基づいて前記出力スイッチ素子の駆動信号を生成するドライバと;
を有して成ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の昇圧回路。 The feedback control unit
A feedback voltage generation circuit that divides the output voltage to generate the feedback voltage;
A reference voltage generating circuit for generating the reference voltage;
An error amplifier that amplifies a difference between the feedback voltage and the reference voltage to generate an error voltage;
An oscillation circuit that generates a triangular or sawtooth slope voltage;
A comparator that compares the error voltage with the slope voltage to generate a PWM signal;
A driver that generates a drive signal for the output switch element based on the PWM signal;
The booster circuit according to claim 1, wherein the booster circuit comprises:
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