JP2611465B2 - 昇圧回路 - Google Patents

昇圧回路

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JP2611465B2
JP2611465B2 JP471090A JP471090A JP2611465B2 JP 2611465 B2 JP2611465 B2 JP 2611465B2 JP 471090 A JP471090 A JP 471090A JP 471090 A JP471090 A JP 471090A JP 2611465 B2 JP2611465 B2 JP 2611465B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、昇圧回路に関し、特にN型電界効果トラン
ジスタ4個で構成されたHブリッジ回路を出力段に持
ち、さらにコントロール系電源と、モーター系電源が異
なるFDD、HDD(フロッピィディスク装置,ハードディス
ク装置)内に使用されるモータドライブ用半導体集積回
路内に用いられる昇圧回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の回路には、ダイオードとコンデンサと
発振回路を組み合わせた昇圧回路があった。すなわち、
第5図に示す様に、電源9で駆動される発振回路10の出
力をインバータ3とダイオード7,8,18とを直列に介して
出力回路12のNチャンネルトランジスタのゲートに接続
するとともに、コンデンサ6を介して接地し、インバー
タ3の入力側とダイオード7と8との接続点との間にコ
ンデンサ4を接続し、さらにインバータ3の出力側とダ
イオード8と18との接続点との間にコンデンサ5を接続
して、ダイオード18とコンデンサ6との接続点に昇圧さ
れた電圧を得ていた。発振回路10は具体的には、第6図
に示される様にインバータ19,20,21が直列に接続されイ
ンバータ19の入力と出力の間に抵抗23が接続され、さら
にインバータ20の出力とインバータ19の入力との間にコ
ンデンサ22が接続される回路が用いられる。次に従来回
路の動作について説明する。発振回路10からは方形波が
出力されそれをインバータ3を通す事により逆相の方形
波を作っている。ダイオード7,8,18は電流が逆流するの
を防止する働きをしている。初めダイオード7と8の接
点(a)が電源ライン9の電位(通常5V)になりコンデ
ンサ4,5には5Vの電荷が蓄えられているため、発振回路
の出力が5Vの場合接点(a)の電位は10Vに持ち上げら
れる。よってダイオード8と18の接点(b)は10Vまで
昇圧される。インバータの出力が5Vになった時は、前記
と同様の働きで接点(b)は15Vになりダイオード18の
出力点(c)は15Vまで昇圧される。この従来回路で問
題になる点として、発振回路が動きだしてからコンデン
サに電荷を蓄え始めるためその時間がかかり昇圧スピー
ドが遅い事及び昇圧電圧として電源電圧の3倍の高い電
圧がかかるため、出力トランジスタがMOS型であるので
信号切り換え時にスパイクノイズが発生し出力トランジ
スタのゲート電極が破壊してしまう事があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述した従来技術の昇圧回路は、第1に電源を投入し
てから出力トランジスタを駆動するのに必要な電圧まで
昇圧する時間が長い事、及び昇圧電圧として電源の3倍
まで持ち上げる為電源電圧の変動及びサージ等による過
電圧が出力トランジスタのゲートに印加された場合、出
力トランジスタが破壊に至る欠点がある。又第2に従来
技術の昇圧回路は、発振回路10の電源電圧VCの3倍まで
昇圧していたが、これはN型電界効果トランジスタのオ
ン抵抗を下げるため、出力回路の電源電圧VMより昇圧す
る必要があるからである。具体的には、VCとVMが5Vの場
合昇圧電圧は、15Vになり出力回路を駆動するのに十分
な電圧を得るがしかし、VCよりVMが高い場合例えばFDD,
HDD等で用いられる様にコントロール電源と出力回路電
源が5Vと12Vとそれぞれ異なる場合VCが5VでVMが12Vにな
りこの場合VMからの昇圧電圧が3V程度になりオン抵抗が
増加してしまう欠点がある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の昇圧回路は、第1の問題点を解決するために
電源端子と、電源端子に接続された発振回路と、この発
振回路の出力を受けるインバータと、このインバータの
出力を受ける第1のコンデンサと、第1及び第2のダイ
オードとの直列接続回路と、この直列接続回路の出力に
接続された出力回路及び第2のコンデンサと、前記イン
バータの入力側と、前記第1と第2のダイオードの接続
点との間に接続された第3のコンデンサと、前記第1の
コンデンサと前記第1のダイオードとの接続点と前記電
源端子との間に接続された第1のツェナーダイオード
と、前記電源端子と、前記第1および第2のダイオード
の接続点との間に接続された第2のツェナーダイオード
とを含んで構成されている。すなわち、本発明の昇圧回
路は、従来、電源とコンデンサを直接結んでいなかった
ものをダイオードを用いて接続し、電源電圧までコンデ
ンサの電位を高くしておく事で昇圧時間を従来のものに
比べて短くし、さらにこのダイオードをツェナーダイオ
ードにする事で昇圧回路自体に過電圧保護機能を持た
せ、出力回路として構成される出力トランジスタのゲー
ト電極の過電圧破壊を防止できる。さらに第2の問題も
合わせて解決するため前記した昇圧回路をさらに発展さ
せた昇圧回路として、第1の電源端子VCに接続された発
振回路と、この発振回路の出力を受けるインバータと、
このインバータの出力を受ける第1のコンデンサと、第
1及び第2のダイオードとの直列接続回路と、この直列
接続回路の出力に接続された出力回路及び第2のコンデ
ンサと、インバータの入力側と第1と第2のダイオード
の接続点との間に接続された第3のコンデンサと、第1
のコンデンサと第1のダイオードとの接続点と第2の電
源端子との間に接続された第1のツェナーダイオード
と、第2の電源端子と前記第1及び第2のダイオードの
接続点との間に接続された第2のツェナーダイオードを
含みさらに第1の電源端子VCと前記第2の電源端子の間
に接続された第3のツェナーダイオードと前記第2の電
源端子と第3の電源端子VMの間に接続された第4のツェ
ナーダイオードで構成されている。すなわち、本発明の
昇圧回路は、従来、電源とコンデンサを直接結んでいな
かったものをダイオードを用いて接続し、さらにこの電
源ラインと発振回路等のコントロール電源VCと出力回路
の電源VMをダイオードを用いて接続し、昇圧電圧VCがVM
より高い時はVCの3倍まで又、VCがVMより低い時VM+2
倍のVCにする事で常に出力回路の電源より10V程度高く
なる様にして、出力回路電圧がコントロール電源より高
くても出力回路の低オン抵抗化を可能にしている。この
本発明の回路では、従来回路の第1及び第2の問題点を
解決する事ができる。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する 第1図は、本発明を説明するための参照例を示す昇圧
回路の回路図である。発振回路10は電源ライン9で駆動
されている。発振回路10の出力はインバータ3,コンデン
サ4,ダイオード7およびダイオード8の直列回路を介し
て出力回路12内の出力トランジスタのゲートに接続され
るとともにコンデンサ6に接続されている。コンデンサ
5は、インバータ3の入力端とダイオード7と8との接
続点との間に接続されている。ダイオード7の両端は、
それぞれツェナーダイオード1,2を介して電源ライン9
に接続されている。すなわち、ツェナーダイオード2に
よってダイオード8を介してコンデンサ6は予め電源電
圧まで充電されているので、昇圧時間を短くする事を可
能としている。ダイオード7,8、ツェナーダイオード1,2
は電流の逆流防止であり回路動作としては従来回路と同
じである。又ツェナー電圧を所定の電圧に選ぶ事で昇圧
電圧が一定以上に上がらない過電圧防止回路の機能も持
ち合わせている。よって新たに過電圧防止回路を付け加
える必要がないため必要最小限の素子で高速でなおかつ
過電圧防止回路の機能も持ち合わせた昇圧回路を実現で
きる。第2図は第1図の回路をさらに発展させた本発明
の一実施例を示す昇圧回路の回路図である。発振回路10
は、電源ライン9で駆動されている。発振回路10の出力
は、インバータ3,コンデンサ4,ダイオード7,およびダイ
オード8の直列回路を介して出力回路12に接続されると
ともに、コンデンサ6に接続されている。コンデンサ5
はインバータ3の入力端とダイオード7と8との接続点
との間に接続されている。ダイオード7の両端は、それ
ぞれツェナーダイオード1,2を介して電源ライン15に接
続されている。電源ライン15はダイオード13,14を介し
てそれぞれ電源ライン9及び電源ライン11に接続されて
いる。よって電源ライン15は、電源ライン9および11の
うち電圧の高い電位になるため、第1図の場合と同様に
この電圧を基準にさらに電源ライン9の電圧の2倍まで
の昇圧可能になる。FDD,HDDシステムでは電源ライン9
が5V,電源ライン11が12Vが一般的に用いられる。
第3図は、本発明の他の実施例の回路である。基本動
作は、第2図の場合と同じであり、特に、コンデンサー
6が短絡破壊した時の電源保護の為にツェナーダイオー
ド1,2と電源ライン15との間にそれぞれ抵抗16,17を入れ
ている。この様にすると動作は、第2図の実施例と変わ
りなくさらに電源保護機能を含んだ昇圧回路を構成でき
る。
第2図〜第3図に示した本発明の回路は全て2段構成
の昇圧回路例を示してある。これはFDD,HDD内で用いら
れる5V/12V系電源の場合この回路構成が用いられるため
である。第4図に第3図の場合の1段構成の昇圧回路を
示す。この様に昇圧回路の段数を必要に応じて可変する
のが可能である。
出力回路12として具体的には、第7図で示されるNチ
ャンネルトランジスタ30,31,32,33で構成されるHブリ
ッジ構造の場合と第8図及び第9図で示される様な電源
側にNチャンネルトランジスタ30を構成する場合及び接
地端子側にNチャンネルトランジスタ30を構成する場合
等が用いられる。3つの回路とも昇圧電圧入力端子24で
昇圧電圧を受け出力トランジスタのゲートへ印加して入
力信号端子25,26の信号によりゲートを切り換えるよう
になっている。第7図のHブリッジの場合はモータ負荷
を駆動する場合又、第8,第9図はソレノイド負荷を駆動
する場合にそれぞれ用いられる。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明は、昇圧回路に新たにツェ
ナーダイオードを用いて電源とコンデンサーを接続する
事により、昇圧時間を第10図に示すように従来回路に比
べて1/5程度に短くする効果がある。又、一定電圧以上
に電圧が昇圧するのを防止する過電圧防止機能を持った
昇圧回路を実現できる。又、さらにコントロール電源
と、出力回路の電源が異なるシステムにおいては、発振
回路のコントロール電源と出力回路の電源と昇圧回路を
新たにツェナーダイオードを用いて接続することによ
り、第11図に示すように出力回路の電源VMを基準にさら
にコントロール電源VCの2倍まで昇圧する事が可能にな
る。これにより例えば出力回路にN型電界効果トランジ
スタ4個で構成されたHブリッジ回路を用いた時、第12
図に示すように従来の回路では出力回路の電源電圧が高
くなると出力回路のオン抵抗が急激に高くなるが本発明
の回路は、出力回路の電源電圧が高くなってもほぼ一定
のオン抵抗にする事が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を説明するための参照例であり、第2,
3,4図はそれぞれ本発明による昇圧回路の回路図であ
り、第5図は、従来技術の昇圧回路の回路図である。第
6図は本発明で用いられる発振回路の具体的な回路図で
あり、第7,8,9図は、それぞれ出力回路の具体的な構成
例を示す図である。第10,11図はそれぞれ昇圧時間と、
昇圧電圧との関係を示す図、第12図は出力回路の電源電
圧と出力回路のオン抵抗との関係を示す図である。 1……ツェナーダイオード、2……ツェナーダイオー
ド、3……インバータ、4……コンデンサー、5……コ
ンデンサー、6……コンデンサー、7……ダイオード、
8……ダイオード、9……電源ライン、10……発振回
路、11……電源ライン、12……出力回路、13……ツェナ
ーダイオード、14……ツェナーダイオード、15……電源
ライン、16……抵抗、17……抵抗、18……ダイオード、
19……インバータ、20……インバータ、21……インバー
タ、22……コンデンサ、23……抵抗、24……昇圧電圧入
力端子、25……入力信号端子1、26……入力信号端子
2、27……レベルシフト回路、28……出力端子、29……
出力端子、30……出力トランジスタ、31……出力トラン
ジスタ、32……出力トランジスタ、33……出力トランジ
スタ。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の電源端子と、該第1の電源端子に接
    続された発振回路と、該発振回路の出力を受けるインバ
    ータとこのインバータの出力を受ける第1のコンデンサ
    と第1及び第2のダイオードとの直列接続回路と、この
    直列接続回路の出力に接続された出力回路及び第2のコ
    ンデンサと、前記インバータの入力側と前記第1と第2
    のダイオードの接続点との間に接続された第3のコンデ
    ンサと、前記第1のコンデンサと前記第1のダイオード
    との接続点と第2の電源端子との間に接続された第1ツ
    ェナーダイオードと、前記第2の電源端子と前記第1及
    び第2のダイオードの接続点との間に接続された第2の
    ツェナーダイオードと、前記第1の電源端子と前記第2
    の電源端子との間に接続された第3のツェナーダイオー
    ドと前記第2の電源端子と第3の電源端子の間に接続さ
    れた第4のツェナーダイオードとを含むことを特徴とす
    る昇圧回路。
  2. 【請求項2】前記第1及び第2のツェナーダイオードに
    それぞれ直列に抵抗が接続されていることを特徴とする
    請求項1記載の昇圧回路。
  3. 【請求項3】第1の電源端子と、前記第1の電源端子に
    接続された発振回路と、第2の電源端子と、前記第2の
    電源端子に接続された出力回路と、前記発振回路の出力
    に一端が接続された第1のコンデンサと、前記第1のコ
    ンデンサの他端と前記出力回路とに接続されたダイオー
    ドと、前記ダイオードと前記出力回路との接続点に接続
    された第2のコンデンサと、前記第1の電源端子に接続
    された第1のツェナーダイオードと、前記第1のツェナ
    ーダイオードと前記第2の電源端子との間に接続された
    第2のツェナーダイオードと、前記第1及び第2のツェ
    ナーダイオードの接続点と前記第1のコンデンサと前記
    ダイオードとの接続点との間に接続された第3のツェナ
    ーダイオードとを含むことを特徴とする昇圧回路。
  4. 【請求項4】前記第1及び第2のツェナーダイオードの
    接続点と前記第3のツェナーダイオードとの間に抵抗が
    接続されていることを特徴とする請求項3記載の昇圧回
    路。
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