JP2020178483A - Charge pump circuit and control method of charge pump circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チャージポンプ回路、及び、チャージポンプ回路の制御方法に関する。 The present invention relates to a charge pump circuit and a method for controlling the charge pump circuit.
従来、入力電圧端子に印加された直流の入力電圧を昇圧し、得られた昇圧電圧を出力電圧端子に出力するチャージポンプ回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, there is known a charge pump circuit that boosts a DC input voltage applied to an input voltage terminal and outputs the obtained boosted voltage to an output voltage terminal (see, for example, Patent Document 1).
ここで、図５は、従来のチャージポンプ回路１００Ａの回路構成の一例を示す回路図である。
Here, FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the conventional
例えば、図５に示すように、従来のチャージポンプ回路１００Ａでは、電位差生成回路により設定される基準電圧を等倍していくが、入力電圧Ｖｉｎが低い場合には、当該基準電圧が低くなってしまう（図３、図４）。
For example, as shown in FIG. 5, in the conventional
さらに、基準電圧の下限をＶｉｎ‐ΔＶとしている場合、入力電圧Ｖｉｎが低下することで基準電圧がより低くなってしまい（基準電圧ΔＶ‘）、結果としてチャージポンプ回路の出力開始電圧および入力電圧Ｖｉｎが低い時の出力可能な電圧が低く（Ｖｏｕｔ−Ｖｉｎ＝３＊ΔＶ‘）なってしまう（図３、図４）。 Further, when the lower limit of the reference voltage is Vin-ΔV, the reference voltage becomes lower due to the decrease of the input voltage Vin (reference voltage ΔV'), and as a result, the output start voltage and the input voltage Vin of the charge pump circuit When the voltage is low, the voltage that can be output becomes low (Vout-Vin = 3 * ΔV') (FIGS. 3 and 4).
このように、従来のチャージポンプ回路１００Ａでは、入力電圧Ｖｉｎが低下した場合に基準電圧が低下することにより、昇圧電圧が低下し、発振回路や昇圧回路の電源を確保できず、動作可能な電圧範囲が狭くなる問題がある（図３、図４）。
As described above, in the conventional
そこで、本発明は、入力電圧が低下した場合にも基準電圧を所定範囲内に維持して昇圧電圧の低下を抑制しつつ、発振回路や昇圧回路の電源を確保して動作可能な電圧範囲を広くすることが可能なチャージポンプ回路を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, even when the input voltage drops, the reference voltage is maintained within a predetermined range to suppress the drop in the boosted voltage, and the power supply of the oscillation circuit and the booster circuit is secured to obtain an operable voltage range. It is an object of the present invention to provide a charge pump circuit which can be widened.
本発明の一態様に係るチャージポンプ回路は、
入力電圧端子に印加された直流の入力電圧を昇圧し、得られた昇圧電圧を出力電圧端子に出力するチャージポンプ回路であって、
前記入力電圧端子と共通電圧端子に接続され、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間の電位差である基準電圧が供給され、前記基準電圧に応じた振幅の発振信号を出力する発振回路と、
前記入力電圧端子と前記共通電圧端子に接続され、前記発振信号に応じて駆動し、前記基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を前記昇圧電圧として前記出力電圧端子に出力する昇圧回路と、
前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間に所定の電位差を生成させるために、前記入力電圧よりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を前記共通電圧端子に出力する電位差生成回路と、
前記共通電圧端子と前記入力電圧よりも低い固定電位である固定電位端子との間に接続されるとともに、オフすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を遮断し、一方、オンすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を導通する電圧制御スイッチと、
前記入力電圧端子に印加された前記入力電圧と前記共通電圧端子の電圧との電位差を検出し、検出した前記電位差の値に基づいて、前記電圧制御スイッチをオン又はオフに制御する制御部と、を備える
ことを特徴とする。
The charge pump circuit according to one aspect of the present invention is
A charge pump circuit that boosts the DC input voltage applied to the input voltage terminal and outputs the obtained boosted voltage to the output voltage terminal.
An oscillation circuit connected to the input voltage terminal and the common voltage terminal, supplied with a reference voltage which is a potential difference between the input voltage terminal and the common voltage terminal, and outputs an oscillation signal having an amplitude corresponding to the reference voltage. ,
A booster circuit that is connected to the input voltage terminal and the common voltage terminal, drives in response to the oscillation signal, boosts the reference voltage to the same magnification, and outputs the obtained voltage as the boost voltage to the output voltage terminal. When,
A potential difference generation circuit that outputs a set voltage lower than the input voltage by a preset value to the common voltage terminal in order to generate a predetermined potential difference between the input voltage terminal and the common voltage terminal.
By being connected between the common voltage terminal and the fixed potential terminal having a fixed potential lower than the input voltage and turning off, the common voltage terminal and the fixed potential terminal are cut off, while the common voltage terminal and the fixed potential terminal are cut off. When turned on, a voltage control switch that conducts between the common voltage terminal and the fixed potential terminal, and
A control unit that detects a potential difference between the input voltage applied to the input voltage terminal and the voltage of the common voltage terminal and controls the voltage control switch on or off based on the detected value of the potential difference. It is characterized by having.
前記チャージポンプ回路において、
前記制御部は、
検出した前記電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、前記電圧制御スイッチをオフし、
一方、検出した前記電位差が前記比較用閾値電圧未満である場合には、前記電圧制御スイッチをオンする
ことを特徴とする。
In the charge pump circuit
The control unit
If the detected potential difference is equal to or higher than the preset comparison threshold voltage, the voltage control switch is turned off.
On the other hand, when the detected potential difference is less than the comparison threshold voltage, the voltage control switch is turned on.
前記チャージポンプ回路において、
前記電圧制御スイッチがオフしている場合には、前記基準電圧は、前記電位差生成回路が生成する前記電位差になっており、
一方、前記電圧制御スイッチがオンしている場合には、強制的に前記共通電圧端子の電位が前記固定電位になり、前記基準電圧は、前記入力電圧と前記固定電位との電位差になる
ことを特徴とする。
In the charge pump circuit
When the voltage control switch is off, the reference voltage is the potential difference generated by the potential difference generation circuit.
On the other hand, when the voltage control switch is turned on, the potential of the common voltage terminal is forcibly set to the fixed potential, and the reference voltage is the potential difference between the input voltage and the fixed potential. It is a feature.
前記チャージポンプ回路において、
前記電位差生成回路は、
カソードが前記入力電圧端子に接続されたツェナーダイオードと、
一端が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、他端が前記固定電位端子に接続され、前記一端から前記他端に向けて定電流を流す定電流源と、
入力が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、出力が前記共通電圧端子に接続され、前記ツェナーダイオードのアノードの電圧に応じた電圧を出力するボルテージフォロア回路と、備える
ことを特徴とする。
In the charge pump circuit
The potential difference generation circuit is
With a Zener diode whose cathode is connected to the input voltage terminal,
A constant current source in which one end is connected to the anode of the Zener diode and the other end is connected to the fixed potential terminal, and a constant current flows from the one end to the other end.
It is characterized by including a voltage follower circuit in which an input is connected to the anode of the Zener diode, an output is connected to the common voltage terminal, and a voltage corresponding to the voltage of the anode of the Zener diode is output.
前記チャージポンプ回路において、
前記ボルテージフォロア回路は、
非反転入力が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、反転入力及び出力が前記共通電圧端子に接続されたアンプ回路である
ことを特徴とする。
In the charge pump circuit
The voltage follower circuit is
It is an amplifier circuit in which a non-inverting input is connected to the anode of the Zener diode and an inverting input and an output are connected to the common voltage terminal.
前記チャージポンプ回路において、
前記比較用閾値電圧の値は、前記ツェナーダイオードの降伏電圧の値であることを特徴とする。
In the charge pump circuit
The value of the comparative threshold voltage is a value of the yield voltage of the Zener diode.
前記チャージポンプ回路において、
前記電圧制御スイッチは、
一端が前記共通電圧端子に接続され、他端が前記固定電位端子に接続され、前記制御部によりゲート電圧が制御されるＭＯＳトランジスタである
ことを特徴とする。
In the charge pump circuit
The voltage control switch is
One end is connected to the common voltage terminal, the other end is connected to the fixed potential terminal, and the gate voltage is controlled by the control unit.
前記チャージポンプ回路において、
前記ＭＯＳトランジスタの耐圧は、前記昇圧回路を構成するトランジスタの耐圧よりも、高くなるように設定されている
ことを特徴とする。
In the charge pump circuit
The withstand voltage of the MOS transistor is set to be higher than the withstand voltage of the transistors constituting the booster circuit.
前記チャージポンプ回路において、
前記比較用閾値電圧は、前記昇圧回路が出力する前記昇圧電圧が予め設定された目標値になるように、設定されている
ことを特徴とする。
In the charge pump circuit
The comparison threshold voltage is characterized in that the boost voltage output by the boost circuit is set so as to be a preset target value.
前記チャージポンプ回路において、
前記昇圧回路は、
入力が前記入力電圧端子に接続された第１の整流素子と、
入力が前記第１の整流素子の出力に接続された第２の整流素子と、
入力が前記第２の整流素子の出力に接続され、出力が前記出力電圧端子に接続された第３の整流素子と、
前記発振信号が入力されるとともに、前記発振信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第１の信号を、出力する第１のインバータと、
一端が前記第１のインバータの出力に接続され、他端が前記第２の整流素子の入力に接続された第１のコンデンサと、
前記発振信号が入力されるとともに、前記発振信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第２の信号を、出力する第２のインバータと、
前記第２の信号が入力されるとともに、前記第２の信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第３の信号を、出力する第３のインバータと、
一端が前記第３のインバータの出力に接続され、他端が前記第３の整流素子の入力に接続された第２のコンデンサと、を備える
ことを特徴とする。
In the charge pump circuit
The booster circuit
A first rectifying element whose input is connected to the input voltage terminal,
A second rectifying element whose input is connected to the output of the first rectifying element,
A third rectifying element whose input is connected to the output of the second rectifying element and whose output is connected to the output voltage terminal.
A first inverter that inputs the oscillation signal and outputs a first signal that is an inverted waveform of the oscillation signal and has an amplitude based on the reference voltage.
A first capacitor having one end connected to the output of the first inverter and the other end connected to the input of the second rectifying element.
A second inverter that inputs the oscillation signal and outputs a second signal that is an inverted waveform of the oscillation signal and has an amplitude based on the reference voltage.
A third inverter that inputs the second signal and outputs a third signal that is a signal obtained by inverting the waveform of the second signal and has an amplitude based on the reference voltage.
One end is connected to the output of the third inverter, and the other end is provided with a second capacitor connected to the input of the third rectifying element.
前記チャージポンプ回路において、
前記ＭＯＳトランジスタの耐圧は、前記第１ないし第３のインバータを構成するトランジスタの耐圧よりも、高くなるように設定されている
ことを特徴とする。
In the charge pump circuit
The withstand voltage of the MOS transistor is set to be higher than the withstand voltage of the transistors constituting the first to third inverters.
前記チャージポンプ回路において、
前記第１のコンデンサの容量は、前記第２のコンデンサの容量と同じであることを特徴とする。
In the charge pump circuit
The capacity of the first capacitor is the same as the capacity of the second capacitor.
前記チャージポンプ回路において、
前記第１の整流素子は、アノードが前記入力電圧端子に接続され、カソードが前記第１のコンデンサの他端に接続された第１のダイオードであり、
前記第２の整流素子は、アノードが前記第１のダイオードのカソードに接続され、カソードが前記第２のコンデンサの他端に接続された第２のダイオードであり、
前記第３の整流素子は、アノードが前記第２のダイオードのカソードに接続され、カソードが前記出力電圧端子に接続されたに接続された第３のダイオードである
ことを特徴とする。
In the charge pump circuit
The first rectifying element is a first diode whose anode is connected to the input voltage terminal and whose cathode is connected to the other end of the first capacitor.
The second rectifying element is a second diode whose anode is connected to the cathode of the first diode and whose cathode is connected to the other end of the second capacitor.
The third rectifying element is characterized in that the anode is a third diode connected to the cathode of the second diode and the cathode is connected to the output voltage terminal.
前記チャージポンプ回路において、
前記固定電位は、接地電位であることを特徴とする。
In the charge pump circuit
The fixed potential is a ground potential.
本発明の一態様に係るチャージポンプ回路の制御方法は、
入力電圧端子に印加された直流の入力電圧を昇圧し、得られた昇圧電圧を出力電圧端子に出力するチャージポンプ回路であって、前記入力電圧端子と共通電圧端子に接続され、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間の電位差である基準電圧が供給され、前記基準電圧に応じた振幅の発振信号を出力する発振回路と、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子に接続され、前記発振信号に応じて駆動し、前記基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を前記昇圧電圧として前記出力電圧端子に出力する昇圧回路と、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間に所定の電位差を生成させるために、前記入力電圧よりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を前記共通電圧端子に出力する電位差生成回路と、前記共通電圧端子と前記入力電圧よりも低い固定電位である固定電位端子との間に接続されるとともに、オフすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を遮断し、一方、オンすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を導通する電圧制御スイッチと、前記入力電圧端子に印加された前記入力電圧と前記共通電圧端子の電圧との電位差を検出し、検出した前記電位差の値に基づいて、前記電圧制御スイッチをオン又はオフに制御する制御部と、を備えるチャージポンプ回路の制御方法であって、
前記制御部は、
検出した前記電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、前記電圧制御スイッチをオフし、
一方、検出した前記電位差が前記比較用閾値電圧未満である場合には、前記電圧制御スイッチをオンすることを特徴とする。
The method for controlling the charge pump circuit according to one aspect of the present invention is as follows.
A charge pump circuit that boosts the DC input voltage applied to the input voltage terminal and outputs the obtained boosted voltage to the output voltage terminal. It is connected to the input voltage terminal and the common voltage terminal, and is connected to the input voltage terminal. A reference voltage, which is a potential difference between the and the common voltage terminal, is supplied, and an oscillation circuit that outputs an oscillation signal having an amplitude corresponding to the reference voltage is connected to the input voltage terminal and the common voltage terminal, and the oscillation is performed. Between the booster circuit that drives in response to a signal, boosts the reference voltage to the same magnification, and outputs the obtained voltage as the boost voltage to the output voltage terminal, and between the input voltage terminal and the common voltage terminal. A potential difference generation circuit that outputs a set voltage lower than the input voltage by a preset value to the common voltage terminal in order to generate a predetermined potential difference, and a fixed potential lower than the common voltage terminal and the input voltage. By being connected to the fixed voltage terminal and turned off, the common voltage terminal and the fixed potential terminal are cut off, while by turning on, the common voltage terminal and the fixed potential are cut off. The voltage control switch that conducts between the terminals, the potential difference between the input voltage applied to the input voltage terminal and the voltage of the common voltage terminal is detected, and the voltage control is performed based on the detected value of the potential difference. A control method for a charge pump circuit including a control unit that controls a switch on or off.
The control unit
If the detected potential difference is equal to or higher than the preset comparison threshold voltage, the voltage control switch is turned off.
On the other hand, when the detected potential difference is less than the comparison threshold voltage, the voltage control switch is turned on.
本発明の一態様に係るチャージポンプ回路は、入力電圧端子に印加された直流の入力電圧を昇圧し、得られた昇圧電圧を出力電圧端子に出力するチャージポンプ回路であって、入力電圧端子と共通電圧端子に接続され、入力電圧端子と共通電圧端子との間の電位差である基準電圧が供給され、基準電圧に応じたに応じた振幅の発振信号を出力する発振回路と、入力電圧端子と共通電圧端子に接続され、発振信号に応じて駆動し、基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を昇圧電圧として出力電圧端子に出力する昇圧回路と、入力電圧端子と共通電圧端子との間に所定の電位差を生成させるために、入力電圧よりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を共通電圧端子に出力する電位差生成回路と、共通電圧端子と入力電圧よりも低い固定電位である固定電位端子との間に接続されるとともに、オフすることにより、共通電圧端子と固定電位端子との間を遮断し、一方、オンすることにより、共通電圧端子と固定電位端子との間を導通する電圧制御スイッチと、入力電圧端子に印加された入力電圧と共通電圧端子の電圧との電位差を検出し、検出した電位差の値に基づいて、電圧制御スイッチをオン又はオフに制御する制御部と、を備える。 The charge pump circuit according to one aspect of the present invention is a charge pump circuit that boosts the DC input voltage applied to the input voltage terminal and outputs the obtained boosted voltage to the output voltage terminal. An oscillation circuit that is connected to the common voltage terminal, supplies a reference voltage that is the potential difference between the input voltage terminal and the common voltage terminal, and outputs an oscillation signal with an amplitude corresponding to the reference voltage, and the input voltage terminal. A booster circuit that is connected to the common voltage terminal, drives according to the oscillation signal, boosts the reference voltage to the same magnification, and outputs the obtained voltage as the boost voltage to the output voltage terminal, and the input voltage terminal and the common voltage terminal. In order to generate a predetermined potential difference between the two, a potential difference generation circuit that outputs a set voltage lower than the input voltage by a preset value to the common voltage terminal, and a fixed potential lower than the common voltage terminal and the input voltage. It is connected to a certain fixed potential terminal, and when it is turned off, it cuts off between the common voltage terminal and the fixed potential terminal, while when it is turned on, it cuts off between the common voltage terminal and the fixed potential terminal. A control unit that detects the potential difference between the conducting voltage control switch and the input voltage applied to the input voltage terminal and the voltage of the common voltage terminal, and controls the voltage control switch on or off based on the detected potential difference value. And.
特に、制御部は、入力電圧が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、電圧制御スイッチをオフし、一方、入力電圧が比較用閾値電圧未満である場合には、電圧制御スイッチをオンする。 In particular, the control unit turns off the voltage control switch when the input voltage is equal to or higher than the preset comparison threshold voltage, and turns off the voltage control switch when the input voltage is lower than the comparative threshold voltage. Turn on.
これにより、電圧制御スイッチがオフしている場合には、基準電圧は、電位差生成回路が生成する電位差であり、一方、電圧制御スイッチがオンしている場合には、強制的に共通電圧端子の電位が固定電位になり、基準電圧は、入力電圧と固定電位との電位差になる。 As a result, when the voltage control switch is off, the reference voltage is the potential difference generated by the potential difference generation circuit, while when the voltage control switch is on, the common voltage terminal is forcibly The potential becomes a fixed potential, and the reference voltage becomes the potential difference between the input voltage and the fixed potential.
すなわち、本発明の一態様に係るチャージポンプ回路によれば、入力電圧が低下した場合にも基準電圧を所定範囲内に維持して昇圧電圧の低下を抑制しつつ、発振回路や昇圧回路の電源を確保して動作可能な電圧範囲を広くすることができる。 That is, according to the charge pump circuit according to one aspect of the present invention, even when the input voltage drops, the reference voltage is maintained within a predetermined range to suppress the drop in the boost voltage, and the power supply of the oscillation circuit or the boost circuit is suppressed. It is possible to secure and widen the operable voltage range.
以下、本発明に係るチャージポンプ回路について、図面とともに説明する。 Hereinafter, the charge pump circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路１００の回路構成の一例を示す回路図である。また、図２は、図１に示すチャージポンプ回路１００の電位差生成回路Ｘの構成の一例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of the
図１に示すチャージポンプ回路１００は、入力電圧端子ＴＩＮに印加された直流の入力電圧Ｖｉｎを昇圧し、得られた昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力電圧端子ＴＯＵＴに出力するようになっている。
The
このチャージポンプ回路１００は、例えば、図１に示すように、入力電圧端子ＴＩＮと、固定電位端子（接地電位端子）ＴＧＮＤと、共通電圧端子ＴＭと、出力電圧端子ＴＯＵＴと、発振回路ＯＳＣと、昇圧回路Ｂと、電位差生成回路Ｘと、電圧制御スイッチＳＷと、制御部ＣＮＴと、を備える。
As shown in FIG. 1, the
そして、入力電圧端子ＴＩＮは、既述のように、入力電圧ＶＩＮが印加されるようになっている。 Then, as described above, the input voltage VIN is applied to the input voltage terminal TIN.
また、固定電位端子ＴＧＮＤは、その電位が固定電位ＶＧＮＤになっている。なお、当該固定電位ＶＧＮＤは、本実施例では、例えば、接地電位である。 Further, the potential of the fixed potential terminal TGND is a fixed potential VGND. In this embodiment, the fixed potential VGND is, for example, a ground potential.
また、共通電圧端子ＴＭは、後述のように、電圧制御スイッチＳＷのオン／オフにより、固定電位端子（接地電位端子）ＴＧＮＤと導通／遮断されるようになっている。 Further, as described later, the common voltage terminal TM is made conductive / cut off from the fixed potential terminal (ground potential terminal) TGND by turning on / off the voltage control switch SW.
また、出力電圧端子ＴＯＵＴは、既述のように、チャージポンプ回路１００の出力電圧として、昇圧電圧Ｖｏｕｔが出力されるようになっている。
Further, as described above, the output voltage terminal TOUT outputs a boosted voltage Vout as the output voltage of the
また、発振回路ＯＳＣは、例えば、図１に示すように、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭに接続されている。 Further, the oscillation circuit OSC is connected to the input voltage terminal TIN and the common voltage terminal TM, for example, as shown in FIG.
そして、この発振回路ＯＳＣは、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭとの間の電位差ΔＶである基準電圧が供給され、当該基準電圧に応じた振幅の発振信号ＳＡを出力するようになっている。 Then, this oscillation circuit OSC is supplied with a reference voltage having a potential difference ΔV between the input voltage terminal TIN and the common voltage terminal TM, and outputs an oscillation signal SA having an amplitude corresponding to the reference voltage. ..
また、昇圧回路Ｂは、例えば、図１に示すように、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭに接続されている。 Further, the booster circuit B is connected to the input voltage terminal TIN and the common voltage terminal TM, for example, as shown in FIG.
この昇圧回路Ｂは、発振信号ＳＡに応じて駆動し、当該基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を昇圧電圧Ｖｏｕｔとして出力電圧端子ＴＯＵＴに出力するようになっている。 The booster circuit B is driven in response to the oscillation signal SA, boosts the reference voltage to the same magnification, and outputs the obtained voltage as a booster voltage Vout to the output voltage terminal TOUT.
この昇圧回路Ｂは、例えば、図１に示すように、第１の整流素子（第１のダイオード）Ｄ１と、第２の整流素子（第２のダイオード）Ｄ２と、第３の整流素子（第３のダイオード）Ｄ３と、第１のインバータＩＮＶ１と、第１のコンデンサＣ１と、第２のインバータＩＮＶ２と、第３のインバータＩＮＶ３と、第２のコンデンサＣ２と、を備える。 In this booster circuit B, for example, as shown in FIG. 1, a first rectifying element (first diode) D1, a second rectifying element (second diode) D2, and a third rectifying element (third rectifying element) 3 diode) D3), a first inverter INV1, a first capacitor C1, a second inverter INV2, a third inverter INV3, and a second capacitor C2.
そして、第１の整流素子Ｄ１は、例えば、図１に示すように、入力が入力電圧端子ＴＩＮに接続されている。 The input of the first rectifying element D1 is connected to the input voltage terminal TIN, for example, as shown in FIG.
この第１の整流素子Ｄ１は、例えば、図１に示すように、アノードが入力電圧端子ＴＩＮに接続され、カソードが第１のコンデンサＣ１の他端に接続された第１のダイオードＤ１である。 The first rectifying element D1 is, for example, as shown in FIG. 1, a first diode D1 in which the anode is connected to the input voltage terminal TIN and the cathode is connected to the other end of the first capacitor C1.
また、第２の整流素子Ｄ２は、例えば、図１に示すように、入力が第１の整流素子Ｄ１の出力に接続されている。 Further, in the second rectifying element D2, for example, as shown in FIG. 1, the input is connected to the output of the first rectifying element D1.
この第２の整流素子Ｄ２は、例えば、図１に示すように、アノードが第１のダイオードＤ１のカソードに接続され、カソードが第２のコンデンサＣ２の他端に接続された第２のダイオードＤ２である。 In the second rectifying element D2, for example, as shown in FIG. 1, the anode is connected to the cathode of the first diode D1, and the cathode is connected to the other end of the second capacitor C2. Is.
また、第３の整流素子Ｄ３は、例えば、図１に示すように、入力が第２の整流素子Ｄ２の出力に接続され、出力が出力電圧端子ＴＯＵＴに接続されている。 Further, in the third rectifying element D3, for example, as shown in FIG. 1, the input is connected to the output of the second rectifying element D2, and the output is connected to the output voltage terminal TOUT.
この第３の整流素子Ｄ３は、例えば、図１に示すように、アノードが第２のダイオードＤ２のカソードに接続され、カソードが出力電圧端子ＴＯＵＴに接続されたに接続された第３のダイオードである。 The third rectifying element D3 is, for example, a third diode whose anode is connected to the cathode of the second diode D2 and whose cathode is connected to the output voltage terminal TOUT, as shown in FIG. is there.
また、第１のインバータＩＮＶ１は、例えば、図１に示すように、発振信号ＳＡが入力されるとともに、発振信号ＳＡの波形を反転した信号であって基準電圧に基づいた振幅を有する第１の信号Ｓ１を、出力するようになっている。 Further, the first inverter INV1 is, for example, as shown in FIG. 1, a first signal in which the oscillation signal SA is input and the waveform of the oscillation signal SA is inverted and has an amplitude based on a reference voltage. The signal S1 is output.
また、第１のコンデンサＣ１は、例えば、図１に示すように、一端が第１のインバータＩＮＶ１の出力に接続され、他端が第２の整流素子Ｄ２の入力に接続されている。 Further, for example, as shown in FIG. 1, one end of the first capacitor C1 is connected to the output of the first inverter INV1 and the other end is connected to the input of the second rectifying element D2.
また、第２のインバータＩＮＶ２は、例えば、図１に示すように、発振信号ＳＡが入力されるとともに、当該発振信号ＳＡの波形を反転した信号であって基準電圧に基づいた振幅を有する第２の信号Ｓ２を、出力するようになっている。 Further, in the second inverter INV2, for example, as shown in FIG. 1, the oscillation signal SA is input, and the second inverter INV2 is a signal in which the waveform of the oscillation signal SA is inverted and has an amplitude based on the reference voltage. Signal S2 is output.
また、第３のインバータＩＮＶ３は、例えば、図１に示すように、第２の信号Ｓ２が入力されるとともに、当該第２の信号Ｓ２の波形を反転した信号であって基準電圧に基づいた振幅を有する第３の信号を、出力するようになっている。 Further, in the third inverter INV3, for example, as shown in FIG. 1, the second signal S2 is input and the waveform of the second signal S2 is inverted, and the amplitude is based on the reference voltage. A third signal having the above is output.
また、第２のコンデンサＣ２は、例えば、図１に示すように、一端が第３のインバータＩＮＶ３の出力に接続され、他端が第３の整流素子Ｄ３の入力に接続されている。 Further, as shown in FIG. 1, for example, one end of the second capacitor C2 is connected to the output of the third inverter INV3, and the other end is connected to the input of the third rectifying element D3.
なお、第１のコンデンサＣ１の容量は、例えば、第２のコンデンサＣ２の容量と同じになるように設定されている。 The capacitance of the first capacitor C1 is set to be the same as the capacitance of the second capacitor C2, for example.
このような構成を有するこの昇圧回路Ｂは、既述のように、発振信号ＳＡに応じて駆動し、当該基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を昇圧電圧Ｖｏｕｔとして出力電圧端子ＴＯＵＴに出力するようになっている。 As described above, the booster circuit B having such a configuration is driven in response to the oscillation signal SA, boosts the reference voltage to the same magnification, and uses the obtained voltage as the boost voltage Vout to output voltage terminal TOUT. It is designed to output to.
また、電位差生成回路Ｘは、例えば、図１に示すように、入力電圧端子ＴＩＮ、共通電圧端子ＴＭ、及び固定電位端子ＴＧＮＤに接続されている。 Further, the potential difference generation circuit X is connected to, for example, the input voltage terminal TIN, the common voltage terminal TM, and the fixed potential terminal TGND, as shown in FIG.
そして、この電位差生成回路Ｘは、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭとの間に所定の電位差を生成させるために、入力電圧ＶＩＮよりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を共通電圧端子ＴＭに出力するようになっている。 Then, in this potential difference generation circuit X, in order to generate a predetermined potential difference between the input voltage terminal TIN and the common voltage terminal TM, the common voltage terminal sets a set voltage lower than the input voltage VIN by a preset value. It is designed to output to TM.
ここで、この電位差生成回路Ｘは、例えば、図２に示すように、ツェナーダイオードＸ１と、定電流源Ｘ２と、ボルテージフォロア回路Ｘ３と、備える。 Here, the potential difference generation circuit X includes, for example, a Zener diode X1, a constant current source X2, and a voltage follower circuit X3, as shown in FIG.
そして、ツェナーダイオードＸ１は、例えば、図２に示すように、カソードが入力電圧端子ＴＩＮに接続されている。 The cathode of the Zener diode X1 is connected to the input voltage terminal TIN, for example, as shown in FIG.
また、定電流源Ｘ２は、例えば、図２に示すように、一端がツェナーダイオードＸ１のアノードに接続され、他端が固定電位端子ＴＧＮＤに接続されている。 Further, as shown in FIG. 2, for example, one end of the constant current source X2 is connected to the anode of the Zener diode X1, and the other end is connected to the fixed potential terminal TGND.
この定電流源Ｘ２は、例えば、当該一端から当該他端に向けて定電流を流すようになっている。 The constant current source X2 is adapted to flow a constant current from, for example, from one end to the other end.
また、ボルテージフォロア回路Ｘ３は、例えば、図２に示すように、入力がツェナーダイオードＸ１のアノードに接続され、出力が共通電圧端子ＴＭに接続されている。 Further, in the voltage follower circuit X3, for example, as shown in FIG. 2, the input is connected to the anode of the Zener diode X1 and the output is connected to the common voltage terminal TM.
このボルテージフォロア回路Ｘ３は、ツェナーダイオードのアノードの電圧に応じた電圧を出力するようになっている。 The voltage follower circuit X3 outputs a voltage corresponding to the voltage of the anode of the Zener diode.
このボルテージフォロア回路Ｘ３は、例えば、図２に示すように、非反転入力がツェナーダイオードＸ１のアノードに接続され、反転入力及び出力が共通電圧端子ＴＭに接続されたアンプ回路である。 As shown in FIG. 2, the voltage follower circuit X3 is, for example, an amplifier circuit in which a non-inverting input is connected to the anode of a Zener diode X1 and an inverting input and an output are connected to a common voltage terminal TM.
このような構成を有する電位差生成回路Ｘは、既述のように、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭとの間に所定の電位差を生成させるために、入力電圧ＶＩＮよりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を共通電圧端子ＴＭに出力するようになっている。 As described above, the potential difference generation circuit X having such a configuration is set in advance of the input voltage VIN in order to generate a predetermined potential difference between the input voltage terminal TIN and the common voltage terminal TM. The set voltage lower by the value is output to the common voltage terminal TM.
また、電圧制御スイッチＳＷは、例えば、図１に示すように、共通電圧端子ＴＭと入力電圧ＶＩＮよりも低い固定電位ＶＧＮＤである固定電位端子（接地電位端子）ＴＧＮＤとの間に接続されている。 Further, as shown in FIG. 1, the voltage control switch SW is connected between the common voltage terminal TM and the fixed potential terminal (ground potential terminal) TGND which is a fixed potential VGND lower than the input voltage VIN. ..
そして、例えば、この電圧制御スイッチＳＷは、オフすることにより、共通電圧端子ＴＭと固定電位端子ＴＧＮＤとの間を遮断するようになっている。 Then, for example, the voltage control switch SW is turned off to cut off between the common voltage terminal TM and the fixed potential terminal TGND.
一方、この電圧制御スイッチＳＷは、オンすることにより、共通電圧端子ＴＭと固定電位端子ＴＧＮＤとの間を導通するようになっている。 On the other hand, when the voltage control switch SW is turned on, the common voltage terminal TM and the fixed potential terminal TGND are made conductive.
この電圧制御スイッチＳＷは、例えば、図１に示すように、一端（ドレイン）が共通電圧端子ＴＭに接続され、他端（ソース）が固定電位端子ＴＧＮＤに接続され、制御部によりゲート電圧が制御されるＭＯＳトランジスタＳＷである。 As shown in FIG. 1, for example, in this voltage control switch SW, one end (drain) is connected to the common voltage terminal TM, the other end (source) is connected to the fixed potential terminal TGND, and the gate voltage is controlled by the control unit. MOS transistor SW to be used.
このＭＯＳトランジスタＳＷの耐圧は、例えば、昇圧回路Ｂを構成するトランジスタ（図示せず）の耐圧よりも、高くなるように設定されている。 The withstand voltage of the MOS transistor SW is set to be higher than the withstand voltage of the transistor (not shown) constituting the booster circuit B, for example.
特に、ＭＯＳトランジスタの耐圧は、昇圧回路Ｂの第１ないし第３のインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２、ＩＮＶ３を構成するトランジスタ（図示せず）の耐圧よりも、高くなるように設定されている。 In particular, the withstand voltage of the MOS transistor is set to be higher than the withstand voltage of the transistors (not shown) constituting the first to third inverters INV1, INV2, and INV3 of the booster circuit B.
このように、共通電圧端子ＴＭの電位を制御するための電圧制御スイッチＳＷとして、耐圧が高く設定されたＭＯＳトランジスタを用いることで、チャージポンプ回路１００の破壊を抑制しつつ、所定の動作を実行されることができる。
In this way, by using a MOS transistor with a high withstand voltage as the voltage control switch SW for controlling the potential of the common voltage terminal TM, a predetermined operation is executed while suppressing the destruction of the
また、制御部ＣＮＴは、例えば、図１に示すように、入力電圧端子ＴＩＮ及び共通電圧端子ＴＭに接続されている。 Further, the control unit CNT is connected to the input voltage terminal TIN and the common voltage terminal TM, for example, as shown in FIG.
そして、この制御部ＣＮＴは、入力電圧端子ＴＩＮに印加された入力電圧ＶＩＮと共通電圧端子ＴＭの電圧との電位差を検出するようになっている。 Then, the control unit CNT is adapted to detect the potential difference between the input voltage VIN applied to the input voltage terminal TIN and the voltage of the common voltage terminal TM.
そして、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差の値に基づいて、電圧制御スイッチＳＷをオン又はオフに制御するようになっている。 Then, the control unit CNT controls the voltage control switch SW on or off based on the detected potential difference value.
より詳しくは、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差の値と予め設定した比較用閾値電圧とを比較した結果に基づいて、電圧制御スイッチＳＷをオン又はオフに制御するようになっている。 More specifically, the control unit CNT controls the voltage control switch SW on or off based on the result of comparing the detected potential difference value with the preset comparison threshold voltage.
例えば、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオフするようになっている。 For example, the control unit CNT turns off the voltage control switch SW when the detected potential difference is equal to or higher than the preset comparison threshold voltage.
そして、このように電圧制御スイッチＳＷがオフしている場合には、当該基準電圧は、電位差生成回路Ｘが生成する電位差ΔＶになる。 Then, when the voltage control switch SW is turned off in this way, the reference voltage becomes the potential difference ΔV generated by the potential difference generation circuit X.
一方、制御部ＣＮＴは、検出した電位差が当該比較用閾値電圧未満である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオンするようになっている。 On the other hand, the control unit CNT turns on the voltage control switch SW when the detected potential difference is less than the comparison threshold voltage.
そして、このように電圧制御スイッチＳＷがオンしている場合には、強制的に共通電圧端子ＴＭの電位が固定電位ＶＧＮＤになり、当該基準電圧は、入力電圧ＶＩＮと固定電位ＶＧＮＤとの電位差（Ｖｉｎ−ＶＧＮＤ）になる。 When the voltage control switch SW is turned on in this way, the potential of the common voltage terminal TM is forcibly set to the fixed potential VGND, and the reference voltage is the potential difference between the input voltage VIN and the fixed potential VGND ( Vin-VGND).
なお、既述の比較用閾値電圧は、例えば、昇圧回路Ｂが出力する昇圧電圧Ｖｏｕｔが予め設定された目標値になるように、設定されている。 The above-mentioned comparison threshold voltage is set so that, for example, the boost voltage Vout output by the boost circuit B becomes a preset target value.
この比較用閾値電圧の値は、本実施例では、例えば、電位差生成回路Ｘを構成するツェナーダイオードＸ１の降伏電圧の値であるが、必要に応じて、他の値に設定されていてもよい。 In this embodiment, the value of the threshold voltage for comparison is, for example, the value of the yield voltage of the Zener diode X1 constituting the potential difference generation circuit X, but may be set to another value if necessary. ..
次に、以上のような構成を有するチャージポンプ回路１００の制御方法の例について説明する。
Next, an example of a control method of the
ここで、図３は、実施例１に係るチャージポンプ回路および従来のチャージポンプ回路の電位差ΔＶと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係の一例を示す特性図である。また、図４は、実施例１に係るチャージポンプ回路および従来のチャージポンプ回路の各電圧を比較する図である。 Here, FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the potential difference ΔV and the output voltage Vout of the charge pump circuit according to the first embodiment and the conventional charge pump circuit. Further, FIG. 4 is a diagram comparing the voltages of the charge pump circuit and the conventional charge pump circuit according to the first embodiment.
既述のように、制御部ＣＮＴは、入力電圧端子ＴＩＮに印加された入力電圧ＶＩＮと共通電圧端子ＴＭの電圧との電位差を検出する。 As described above, the control unit CNT detects the potential difference between the input voltage VIN applied to the input voltage terminal TIN and the voltage of the common voltage terminal TM.
そして、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差の値に基づいて、電圧制御スイッチＳＷをオン又はオフに制御する。 Then, the control unit CNT controls the voltage control switch SW on or off based on the detected potential difference value.
より詳しくは、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差の値と予め設定した比較用閾値電圧とを比較した結果に基づいて、電圧制御スイッチＳＷをオン又はオフに制御する。 More specifically, the control unit CNT controls the voltage control switch SW to be turned on or off based on the result of comparing the detected potential difference value with the preset comparison threshold voltage.
例えば、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオフする（図３）。 For example, the control unit CNT turns off the voltage control switch SW when the detected potential difference is equal to or higher than the preset comparison threshold voltage (FIG. 3).
そして、このように電圧制御スイッチＳＷがオフしている場合には、当該基準電圧は、電位差生成回路Ｘが生成する電位差ΔＶになる（図３、図４）。 Then, when the voltage control switch SW is turned off in this way, the reference voltage becomes the potential difference ΔV generated by the potential difference generation circuit X (FIGS. 3 and 4).
一方、制御部ＣＮＴは、検出した電位差が当該比較用閾値電圧未満である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオンする（図３）。 On the other hand, the control unit CNT turns on the voltage control switch SW when the detected potential difference is less than the comparison threshold voltage (FIG. 3).
そして、このように電圧制御スイッチＳＷがオンしている場合には、強制的に共通電圧端子ＴＭの電位が固定電位ＶＧＮＤになり、当該基準電圧は、入力電圧ＶＩＮと固定電位ＶＧＮＤとの電位差（Ｖｉｎ−ＶＧＮＤ）になる（図３、図４）。 When the voltage control switch SW is turned on in this way, the potential of the common voltage terminal TM is forcibly set to the fixed potential VGND, and the reference voltage is the potential difference between the input voltage VIN and the fixed potential VGND ( Vin-VGND) (FIGS. 3 and 4).
すなわち、チャージポンプ回路１００によれば、入力電圧ＶＩＮが低下した場合にも基準電圧を所定範囲内に維持して昇圧電圧Ｖｏｕｔの低下を抑制しつつ、発振回路や昇圧回路Ｂの電源を確保して動作可能な電圧範囲を広くすることができる。
That is, according to the
以上のように、本実施例１に係るチャージポンプ回路は、本発明の一態様に係るチャージポンプ回路は、入力電圧端子ＴＩＮに印加された直流の入力電圧Ｖｉｎを昇圧し、得られた昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力電圧端子ＴＯＵＴに出力するチャージポンプ回路であって、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭに接続され、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭとの間の電位差である基準電圧が供給され、基準電圧に応じたに応じた振幅の発振信号ＳＡを出力する発振回路ＯＳＣと、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭに接続され、発振信号ＳＡに応じて駆動し、基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を昇圧電圧Ｖｏｕｔとして出力電圧端子ＴＯＵＴに出力する昇圧回路Ｂと、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭとの間に所定の電位差を生成させるために、入力電圧ＶＩＮよりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を共通電圧端子ＴＭに出力する電位差生成回路Ｘと、共通電圧端子ＴＭと入力電圧ＶＩＮよりも低い固定電位（接地電位ＶＧＮＤ）である固定電位端子（接地電位端子）ＴＧＮＤとの間に接続されるとともに、オフすることにより、共通電圧端子ＴＭと固定電位端子ＴＧＮＤとの間を遮断し、一方、オンすることにより、共通電圧端子ＴＭと固定電位端子ＴＧＮＤとの間を導通する電圧制御スイッチＳＷと、入力電圧端子ＴＩＮに印加された入力電圧ＶＩＮと共通電圧端子ＴＭの電圧との電位差を検出し、検出した電位差の値に基づいて、電圧制御スイッチＳＷをオン又はオフに制御する制御部ＣＮＴと、を備える。 As described above, in the charge pump circuit according to the first embodiment, the charge pump circuit according to one aspect of the present invention boosts the DC input voltage Vin applied to the input voltage terminal TIN, and the obtained boosted voltage is obtained. A charge pump circuit that outputs Vout to the output voltage terminal TOUT, which is connected to the input voltage terminal TIN and the common voltage terminal TM, and supplies a reference voltage that is the potential difference between the input voltage terminal TIN and the common voltage terminal TM. , The oscillation circuit OSC that outputs the oscillation signal SA with the amplitude according to the reference voltage, and the input voltage terminal TIN and the common voltage terminal TM are connected and driven according to the oscillation signal SA to make the reference voltage the same magnification. From the input voltage VIN in order to generate a predetermined potential difference between the booster circuit B which boosts the voltage and outputs the obtained voltage as the boost voltage Vout to the output voltage terminal TOUT and the input voltage terminal TIN and the common voltage terminal TM. The potential difference generation circuit X that outputs a set voltage lower than the preset set value to the common voltage terminal TM, and the fixed potential terminal (grounding potential VGND) that is lower than the common voltage terminal TM and the input voltage VIN. Potential terminal) Connected to TGND and turned off to cut off the common voltage terminal TM and fixed potential terminal TGND, while turning it on to cut off the common voltage terminal TM and fixed voltage terminal TGND. The voltage control switch SW that conducts between the voltage control switch SW and the voltage control switch SW that detects the potential difference between the input voltage VIN applied to the input voltage terminal TIN and the voltage of the common voltage terminal TM and is based on the detected potential difference value. It is provided with a control unit CNT that controls the on or off.
特に、制御部ＣＮＴは、入力電圧Ｖｉｎが予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオフし、一方、入力電圧ＶＩＮが比較用閾値電圧未満である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオンする。 In particular, the control unit CNT turns off the voltage control switch SW when the input voltage Vin is equal to or higher than the preset comparison threshold voltage, while the control unit CNT turns off the voltage control switch SW when the input voltage VIN is lower than the comparison threshold voltage. Turn on the voltage control switch SW.
これにより、電圧制御スイッチＳＷがオフしている場合には、基準電圧は、電位差生成回路Ｘが生成する電位差ΔＶであり、一方、電圧制御スイッチＳＷがオンしている場合には、強制的に共通電圧端子ＴＭの電位が固定電位ＶＧＮＤになり、基準電圧は、入力電圧ＶＩＮと固定電位との電位差（Ｖｉｎ−ＶＧＮＤ）になる。 As a result, when the voltage control switch SW is off, the reference voltage is the potential difference ΔV generated by the potential difference generation circuit X, while when the voltage control switch SW is on, it is forcibly forced. The potential of the common voltage terminal TM becomes the fixed potential VGND, and the reference voltage becomes the potential difference (Vin-VGND) between the input voltage VIN and the fixed potential.
すなわち、本発明の一態様に係るチャージポンプ回路によれば、入力電圧ＶＩＮが低下した場合にも基準電圧を所定範囲内に維持して昇圧電圧Ｖｏｕｔの低下を抑制しつつ、発振回路や昇圧回路Ｂの電源を確保して動作可能な電圧範囲を広くすることができる。 That is, according to the charge pump circuit according to one aspect of the present invention, even when the input voltage VIN drops, the reference voltage is maintained within a predetermined range to suppress the drop in the boost voltage Vout, and the oscillation circuit and the boost circuit The power supply of B can be secured and the operable voltage range can be widened.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention as well as the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
１００ チャージポンプ回路
ＴＩＮ 入力電圧端子
ＴＧＮＤ 固定電位端子（接地電位端子）
ＴＭ 共通電圧端子
ＴＯＵＴ 出力電圧端子
ＯＳＣ 発振回路
Ｂ 昇圧回路
Ｘ 電位差生成回路
ＳＷ 電圧制御スイッチ
ＣＮＴ 制御部
Ｄ１ 第１の整流素子（第１のダイオード）
Ｄ２ 第２の整流素子（第２のダイオード）
Ｄ３ 第３の整流素子（第３のダイオード）
ＩＮＶ１ 第１のインバータ
Ｃ１ 第１のコンデンサ
ＩＮＶ２ 第２のインバータ
ＩＮＶ３ 第３のインバータ
Ｃ２ 第２のコンデンサ
Ｘ１ ツェナーダイオード
Ｘ２ 定電流源
Ｘ３ ボルテージフォロア回路
100 Charge pump circuit TIN Input voltage terminal TGND Fixed potential terminal (ground potential terminal)
TM Common voltage terminal TOUT Output voltage terminal OSC Oscillator circuit B Booster circuit X Potential difference generation circuit SW Voltage control switch CNT Control unit D1 First rectifier element (first diode)
D2 Second rectifying element (second diode)
D3 3rd rectifying element (3rd diode)
INV1 1st inverter C1 1st capacitor INV2 2nd inverter INV3 3rd inverter C2 2nd capacitor X1 Zener diode X2 Constant current source X3 Voltage follower circuit
Claims (15)
前記入力電圧端子と共通電圧端子に接続され、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間の電位差である基準電圧が供給され、前記基準電圧に応じた振幅の発振信号を出力する発振回路と、
前記入力電圧端子と前記共通電圧端子に接続され、前記発振信号に応じて駆動し、前記基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を前記昇圧電圧として前記出力電圧端子に出力する昇圧回路と、
前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間に所定の電位差を生成させるために、前記入力電圧よりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を前記共通電圧端子に出力する電位差生成回路と、
前記共通電圧端子と前記入力電圧よりも低い固定電位である固定電位端子との間に接続されるとともに、オフすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を遮断し、一方、オンすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を導通する電圧制御スイッチと、
前記入力電圧端子に印加された前記入力電圧と前記共通電圧端子の電圧との電位差を検出し、検出した前記電位差の値に基づいて、前記電圧制御スイッチをオン又はオフに制御する制御部と、を備える
ことを特徴とするチャージポンプ回路。 A charge pump circuit that boosts the DC input voltage applied to the input voltage terminal and outputs the obtained boosted voltage to the output voltage terminal.
An oscillation circuit connected to the input voltage terminal and the common voltage terminal, supplied with a reference voltage which is a potential difference between the input voltage terminal and the common voltage terminal, and outputs an oscillation signal having an amplitude corresponding to the reference voltage. ,
A booster circuit that is connected to the input voltage terminal and the common voltage terminal, drives in response to the oscillation signal, boosts the reference voltage to the same magnification, and outputs the obtained voltage as the boost voltage to the output voltage terminal. When,
A potential difference generation circuit that outputs a set voltage lower than the input voltage by a preset value to the common voltage terminal in order to generate a predetermined potential difference between the input voltage terminal and the common voltage terminal.
By being connected between the common voltage terminal and the fixed potential terminal having a fixed potential lower than the input voltage and turning off, the common voltage terminal and the fixed potential terminal are cut off, while the common voltage terminal and the fixed potential terminal are cut off. When turned on, a voltage control switch that conducts between the common voltage terminal and the fixed potential terminal, and
A control unit that detects a potential difference between the input voltage applied to the input voltage terminal and the voltage of the common voltage terminal and controls the voltage control switch on or off based on the detected value of the potential difference. A charge pump circuit characterized by being equipped with.
検出した前記電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、前記電圧制御スイッチをオフし、
一方、検出した前記電位差が前記比較用閾値電圧未満である場合には、前記電圧制御スイッチをオンする
ことを特徴とする請求項１に記載のチャージポンプ回路。 The control unit
If the detected potential difference is equal to or higher than the preset comparison threshold voltage, the voltage control switch is turned off.
On the other hand, the charge pump circuit according to claim 1, wherein when the detected potential difference is less than the comparative threshold voltage, the voltage control switch is turned on.
一方、前記電圧制御スイッチがオンしている場合には、強制的に前記共通電圧端子の電位が前記固定電位になり、前記基準電圧は、前記入力電圧と前記固定電位との電位差になる
ことを特徴とする請求項２に記載のチャージポンプ回路。 When the voltage control switch is off, the reference voltage is the potential difference generated by the potential difference generation circuit.
On the other hand, when the voltage control switch is turned on, the potential of the common voltage terminal is forcibly set to the fixed potential, and the reference voltage is the potential difference between the input voltage and the fixed potential. The charge pump circuit according to claim 2.
カソードが前記入力電圧端子に接続されたツェナーダイオードと、
一端が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、他端が前記固定電位端子に接続され、前記一端から前記他端に向けて定電流を流す定電流源と、
入力が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、出力が前記共通電圧端子に接続され、前記ツェナーダイオードのアノードの電圧に応じた電圧を出力するボルテージフォロア回路と、備える
ことを特徴とする請求項３に記載のチャージポンプ回路。 The potential difference generation circuit is
With a Zener diode whose cathode is connected to the input voltage terminal,
A constant current source in which one end is connected to the anode of the Zener diode and the other end is connected to the fixed potential terminal, and a constant current flows from the one end to the other end.
The third aspect of claim 3 is characterized by comprising a voltage follower circuit in which an input is connected to the anode of the Zener diode, an output is connected to the common voltage terminal, and a voltage corresponding to the voltage of the anode of the Zener diode is output. The charge pump circuit described.
非反転入力が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、反転入力及び出力が前記共通電圧端子に接続されたアンプ回路である
ことを特徴とする請求項４に記載のチャージポンプ回路。 The voltage follower circuit is
The charge pump circuit according to claim 4, wherein the non-inverting input is connected to the anode of the Zener diode, and the inverting input and the output are connected to the common voltage terminal.
一端が前記共通電圧端子に接続され、他端が前記固定電位端子に接続され、前記制御部によりゲート電圧が制御されるＭＯＳトランジスタである
ことを特徴とする請求項４に記載のチャージポンプ回路。 The voltage control switch is
The charge pump circuit according to claim 4, wherein one end is connected to the common voltage terminal, the other end is connected to the fixed potential terminal, and the gate voltage is controlled by the control unit.
ことを特徴とする請求項７に記載のチャージポンプ回路。 The charge pump circuit according to claim 7, wherein the withstand voltage of the MOS transistor is set to be higher than the withstand voltage of the transistors constituting the booster circuit.
ことを特徴とする請求項３に記載のチャージポンプ回路。 The charge pump circuit according to claim 3, wherein the comparison threshold voltage is set so that the boost voltage output by the boost circuit becomes a preset target value.
入力が前記入力電圧端子に接続された第１の整流素子と、
入力が前記第１の整流素子の出力に接続された第２の整流素子と、
入力が前記第２の整流素子の出力に接続され、出力が前記出力電圧端子に接続された第３の整流素子と、
前記発振信号が入力されるとともに、前記発振信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第１の信号を、出力する第１のインバータと、
一端が前記第１のインバータの出力に接続され、他端が前記第２の整流素子の入力に接続された第１のコンデンサと、
前記発振信号が入力されるとともに、前記発振信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第２の信号を、出力する第２のインバータと、
前記第２の信号が入力されるとともに、前記第２の信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第３の信号を、出力する第３のインバータと、
一端が前記第３のインバータの出力に接続され、他端が前記第３の整流素子の入力に接続された第２のコンデンサと、を備える
ことを特徴とする請求項７に記載のチャージポンプ回路。 The booster circuit
A first rectifying element whose input is connected to the input voltage terminal,
A second rectifying element whose input is connected to the output of the first rectifying element,
A third rectifying element whose input is connected to the output of the second rectifying element and whose output is connected to the output voltage terminal.
A first inverter that inputs the oscillation signal and outputs a first signal that is an inverted waveform of the oscillation signal and has an amplitude based on the reference voltage.
A first capacitor having one end connected to the output of the first inverter and the other end connected to the input of the second rectifying element.
A second inverter that inputs the oscillation signal and outputs a second signal that is an inverted waveform of the oscillation signal and has an amplitude based on the reference voltage.
A third inverter that inputs the second signal and outputs a third signal that is a signal obtained by inverting the waveform of the second signal and has an amplitude based on the reference voltage.
The charge pump circuit according to claim 7, wherein one end is connected to the output of the third inverter and the other end is connected to a second capacitor connected to the input of the third rectifying element. ..
ことを特徴とする請求項１０に記載のチャージポンプ回路。 The charge pump circuit according to claim 10, wherein the withstand voltage of the MOS transistor is set to be higher than the withstand voltage of the transistors constituting the first to third inverters.
前記第２の整流素子は、アノードが前記第１のダイオードのカソードに接続され、カソードが前記第２のコンデンサの他端に接続された第２のダイオードであり、
前記第３の整流素子は、アノードが前記第２のダイオードのカソードに接続され、カソードが前記出力電圧端子に接続されたに接続された第３のダイオードである
ことを特徴とする請求項１０に記載のチャージポンプ回路。 The first rectifying element is a first diode whose anode is connected to the input voltage terminal and whose cathode is connected to the other end of the first capacitor.
The second rectifying element is a second diode whose anode is connected to the cathode of the first diode and whose cathode is connected to the other end of the second capacitor.
10. The third rectifying element is a third diode whose anode is connected to the cathode of the second diode and whose cathode is connected to the output voltage terminal. The charge pump circuit described.
前記制御部は、
検出した前記電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、前記電圧制御スイッチをオフし、
一方、検出した前記電位差が前記比較用閾値電圧未満である場合には、前記電圧制御スイッチをオンすることを特徴とするチャージポンプ回路の制御方法。 A charge pump circuit that boosts the DC input voltage applied to the input voltage terminal and outputs the obtained boosted voltage to the output voltage terminal. It is connected to the input voltage terminal and the common voltage terminal, and is connected to the input voltage terminal. A reference voltage, which is a potential difference between the and the common voltage terminal, is supplied, and an oscillation circuit that outputs an oscillation signal having an amplitude corresponding to the reference voltage is connected to the input voltage terminal and the common voltage terminal, and the oscillation is performed. Between the booster circuit that drives in response to a signal, boosts the reference voltage to the same magnification, and outputs the obtained voltage as the boost voltage to the output voltage terminal, and between the input voltage terminal and the common voltage terminal. A potential difference generation circuit that outputs a set voltage lower than the input voltage by a preset value to the common voltage terminal in order to generate a predetermined potential difference, and a fixed potential lower than the common voltage terminal and the input voltage. By being connected to the fixed voltage terminal and turned off, the common voltage terminal and the fixed potential terminal are cut off, while by turning on, the common voltage terminal and the fixed potential are cut off. The voltage control switch that conducts between the terminals, the potential difference between the input voltage applied to the input voltage terminal and the voltage of the common voltage terminal is detected, and the voltage control is performed based on the detected value of the potential difference. A control method for a charge pump circuit including a control unit that controls a switch on or off.
The control unit
If the detected potential difference is equal to or higher than the preset comparison threshold voltage, the voltage control switch is turned off.
On the other hand, when the detected potential difference is less than the comparison threshold voltage, the charge pump circuit control method is characterized in that the voltage control switch is turned on.
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