JP2680517B2 - チャージポンプ型電源回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電源回路に関し、特に入
力電圧に応じた所定の高レベル出力電圧を発生するチャ
ージポンプ回路が設けられたチャージポンプ型電源回路
に関する。

【０００２】

【背景技術】チャージポンプ回路を用いて入力電圧を昇
圧し、入力電圧の整数倍の電圧レベルの出力電圧を発生
するチャージポンプを用いた電源回路が知られている。
かかるチャージポンプ型電源回路においてチャージポン
プ回路は例えばその入力電圧の整数倍の電圧レベルを有
する少なくとも一つの出力電圧を出力ライン上に発生
し、さらにこの出力ライン上の出力電圧がチャージポン
プ回路のための供給電圧とされるように構成されてい
る。かかるチャージポンプ回路においては他の電源回路
からの電源電圧を供給電圧とすることが考えられる。と
ころが、かかる電源電圧はチャージポンプ回路の出力電
圧に対して完全に独立して変化するため、該出力電圧に
比較して高電圧又は低電圧のいずれの場合も生じ得る。
故に、チャージポンプ回路への供給電圧として他の電源
回路からの電源電圧を用いることは適当でなく、チャー
ジポンプ回路の出力電圧をそれ自身への供給電圧として
用いるのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、チャージポンプ
型電源回路の起動時にはチャージポンプ回路から出力電
圧が発生していないためチャージポンプの出力端子にお
ける電圧は不定であり、該出力端子における電圧がチャ
ージポンプ回路の入力電圧以下となりチャージポンプ回
路の立ち上げが行われない可能性が有る。またチャージ
ポンプ回路の立ち上げのための電圧を発生するために別
なチャージポンプ回路等の電圧発生回路を設けた場合に
は回路構成が複雑化する問題が有った。

【０００４】本発明は上記の問題を解決し、簡単な構成
によりチャージポンプ回路を確実に起動させることが可
能なチャージポンプ型電源回路を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によるチャージポ
ンプ型電源回路は、電源出力ラインと、起動信号に応じ
て入力電圧と前記電源出力ラインに現れる出力電圧とに
基づいて前記入力電圧に対して定まる所定の高レベル出
力電圧を発生してこれを前記電源出力ラインに供給する
チャージポンプ回路とを含むチャージポンプ型電源回路
であって、前記起動信号の供給後の所定期間に亘って前
記電源出力ラインに前記入力電圧より高レベルの電源電
圧を供給する起動時電圧供給手段を有することが特徴で
ある。

【０００６】

【作用】本発明によるチャージポンプ型電源回路におい
ては起動信号の供給後の所定期間に亘って出力ラインに
入力電圧より高レベルの電源電圧が供給されるためチャ
ージポンプ回路が確実に立ち上がり、その後はチャージ
ポンプ回路の出力電圧が供給されるため、入力電圧に対
して定まるチャージポンプの出力電圧を短時間の内に安
定して出力させることが可能である。

【０００７】

【実施例】本発明によるチャージポンプ型電源回路の実
施例について、以下図面を参照して詳細に説明する。図
１は本発明によるチャージポンプ型電源回路の構成を示
すブロック図である。図において、参照番号１０はチャ
ージポンプ型電源回路を示し、電源回路１０はチャージ
ポンプ回路１１、起動回路１２、制御回路１３から構成
されている。チャージポンプ回路１１には入力端子１４
に供給された入力電圧Ｖｉｎがライン１５を介して供給
されており、出力端子１８に接続されたライン１９に入
力電圧Ｖｉｎを昇圧して得た出力電圧Ｖｏｕｔを供給す
る。チャージポンプ回路１１には一対の端子２０、２１
に接続されたコンデンサＣｐｍｐがライン２２、２３を
介して接続されており、制御回路１３からのタイミング
信号に応じて動作し、入力電圧ＶｉｎのレベルをＶ１と
するとき、例えば３倍のレベルＶ３を有する出力電圧Ｖ
ｏｕｔを発生すべく構成されている。また出力端子１８
には他端が最低電圧レベルＶｓｓに保持された出力コン
デンサＣｏｕｔが接続されており、出力端子１８におけ
る出力電圧が同一のライン１９を介してチャージポンプ
回路１１自身に供給される。

【０００８】起動回路１２には入力端子２４に接続され
た電源電圧Ｖｄｄがライン２５を介して供給されてお
り、また起動回路１２の出力はライン１９に接続されて
いる。ここで、電源電圧Ｖｄｄは入力電圧Ｖｉｎより常
に高レベルの電圧である。かかる起動回路１２には制御
回路１３からのチャージポンプ起動信号を供給するため
のライン２６が接続されており、またタイミング信号発
生回路１３からは上述のタイミング信号がライン２７か
ら２９を介してチャージポンプ回路１１に供給される。
尚、本図においてはチャージポンプ型電源回路の出力電
圧が供給された一つのラインについてのみ図示されてい
る。

【０００９】上記の如く構成されたチャージポンプ型電
源回路において、電源回路の起動の時点においては所定
の電源オン信号が端子３０を介して制御回路１３に供給
される。この電源オン信号に応じて制御回路１３はライ
ン２６を介して所定時間起動回路１２にチャージポンプ
起動信号を供給する。起動回路１２はチャージポンプ起
動信号に応じて入力端子１８からの電源電圧Ｖｄｄをラ
イン１９に供給する。これによりライン１９における電
圧レベルはチャージポンプ回路の立ち上げに必要なレベ
ルに達し、チャージポンプ回路１１は入力電圧Ｖｉｎの
昇圧動作が可能になる。チャージポンプ起動信号の消滅
後、チャージポンプ回路１１はタイミング信号発生回路
１３からのタイミング信号に応じて出力電圧Ｖｏｕｔを
発生し、このチャージポンプ型電源回路１０からは入力
電圧Ｖｉｎに基づく出力電圧Ｖｏｕｔが安定して供給さ
れるのである。尚、上記起動回路１２及び制御回路１３
により起動電圧供給手段が構成される。

【００１０】次に、チャージポンプ回路１１及び起動回
路１２の具体例について図２を参照して説明する。尚、
図２において、図１のブロック図に図示された各部に対
応する部分は同一の参照番号を用いて示されている。図
２に示された回路を構成する素子は同一の集積回路基板
上に形成されている。この回路には図１に示された構成
部分に加えて入力端子１４及び出力端子１８間に第２の
出力端子１６が設けられており、更に入力端子１４に接
続されたライン１５及び出力端子１８に接続されたライ
ン１９間に出力端子１６に接続されたライン１７が設け
られている。また出力端子１８と最低電圧レベルＶｓｓ
との間には図１のコンデンサＣｏｕｔに対応するコンデ
ンサＣ３が接続されており、第２の出力端子１６と最低
電圧レベルＶｓｓとの間にはコンデンサＣ２が接続され
ている。次に、上記ライン１５、１７、１９及び端子２
０、２１に接続されたライン２２、２３の間にはチャー
ジポンプ回路１１が設けられており、破線で囲まれた領
域として示されている。尚、この回路には最低電圧レベ
ルＶｓｓに接続された端子３１が設けられており、後述
するチャージポンプ回路１１内のＦＥＴＱ３が端子３１
に接続されている。

【００１１】チャージポンプ回路１１はドライブ回路Ｄ
１に接続された一対のＦＥＴＱ１、Ｑ２及びＦＥＴＱ３
から成る第１の部分、ドライブ回路Ｄ２に接続されたＦ
ＥＴ対Ｑ４、Ｑ５及びＦＥＴ対Ｑ６、Ｑ７から成る第２
の部分、更にドライブ回路Ｄ３に接続されたＦＥＴ対Ｑ
８、Ｑ９及びＦＥＴ対Ｑ１０、Ｑ１１から成る第３の部
分とから構成されている。尚、第１から第３の部分にお
いて、上記の各ＦＥＴ対がＮ−ＭＯＳ及びＰ−ＭＯＳト
ランジスタから成るＣ−ＭＯＳスイッチ回路を形成して
いる。

【００１２】ドライブ回路Ｄ１にはライン２７を介して
タイミング信号Ｓａｃが供給されており、タイミング信
号Ｓａｃが高レベルの時にＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３をオ
ンせしめる。これによりＦＥＴＱ１、Ｑ２を介してライ
ン２２がライン１５に接続されるとともにＦＥＴＱ３を
介してライン２３が端子３１の最低電圧レベルＶｓｓに
接続される。その結果入力端子１４に供給された入力電
圧Ｖ１がライン１５、ＦＥＴＱ１及びＱ２、ライン２２
からなる経路を経て端子２０に供給されるとともに端子
２１の電圧が最低電圧レベルＶｓｓに等しくなされ、端
子２０及び２１に接続されたコンデンサＣｐｍｐには入
力電圧Ｖ１に応じた電荷が蓄積される。

【００１３】また、ドライブ回路Ｄ２にはライン２８を
介してタイミング信号Ｓｂが供給されており、タイミン
グ信号Ｓｂが高レベルの時にＦＥＴＱ４、Ｑ５、Ｑ６、
Ｑ７をオンせしめる。これによりＦＥＴＱ４、Ｑ５を介
してライン２２がライン１７に接続されるとともにＦＥ
ＴＱ６、ＦＥＴＱ７を介してライン２３がライン１５に
接続される。この時点でコンデンサＣｐｍｐに蓄積され
た電荷はライン２２、ＦＥＴＱ４、Ｑ５、ライン１７か
ら成る経路及びライン２３、ＦＥＴＱ６、Ｑ７、ライン
１５から成る経路を経て入力端子１４及び出力端子１６
間に放出されるが、入力端子１４における電圧は入力電
圧Ｖ１に保持されている。このため出力端子１６におけ
る電圧は入力電圧Ｖ１にコンデンサの端子電圧Ｖ１が加
算された入力電圧の２倍の電圧Ｖ２に等しくなり、出力
電圧Ｖ２としてコンデンサＣ２に蓄積される。

【００１４】一方、ドライブ回路Ｄ３にはライン２９を
介してタイミング信号Ｓｄが供給されており、タイミン
グ信号Ｓｄが高レベルの時にＦＥＴＱ８、Ｑ９、Ｑ１
０、Ｑ１１をオンせしめる。これによりＦＥＴＱ８、Ｑ
９を介してライン２２がライン１９に接続されるととも
にＦＥＴＱ１０、ＦＥＴＱ１１を介してライン２３がラ
イン１７に接続される。この時点でコンデンサＣｐｍｐ
に蓄積された電荷はライン２２、ＦＥＴ８、９、ライン
１９から成る経路及びライン２３、ＦＥＴ１０、１１、
ライン１７から成る経路を経て出力端子１６及び出力端
子１８間に放出されるが、出力端子１６における電圧は
コンデンサＣ２により出力電圧Ｖ２に保持されているた
め出力端子１８における電圧は出力電圧Ｖ２にコンデン
サの端子電圧Ｖ１が加算された入力電圧Ｖ１の３倍の電
圧Ｖ３に等しくなり、出力電圧Ｖ３としてコンデンサＣ
３に蓄積される。

【００１５】上記の各部分により構成されたチャージポ
ンプ回路１１に加えて、図２において同じく破線で囲ま
れたブロックにて示された起動回路１２が同一の基板上
に設けられており、ライン１７、１９及び電源電圧Ｖｄ
ｄが供給された入力端子２４に接続したラインの間に挿
入されている。起動回路１２はライン１９と入力端子２
４との間に接続されたＭＯＳ−ＦＥＴＱ１２とライン１
７と入力端子２４との間に接続されたＭＯＳ−ＦＥＴＱ
１３とからなり、共通接続されたそれぞれのゲートには
制御回路１３からの起動信号Ｓｂｏｏｔが供給されてい
る。起動信号Ｓｂｏｏｔが高レベルの時にＦＥＴＱ１２
及びＱ１３がオンし、ライン１７及び１９に電源電圧Ｖ
ｄｄが供給される。

【００１６】次に、図１に示された制御回路１３はその
回路構成の詳細についての説明は省略するが、フリップ
プロップ、論理ゲート等の組み合わせにより構成されて
おり、端子３０に供給される電源オン信号Ｓｏｎに応じ
て図３に示された如き各パルス状信号を起動信号Ｓｂｏ
ｏｔ、３つのタイミング信号Ｓａｃ、Ｓｂ、Ｓｄとして
出力する。

【００１７】図３に示された如く、電源オン信号Ｓｏｎ
が立ち上がると同時に起動信号Ｓｂｏｏｔが発生し、所
定時間ｔ０の間持続する。起動信号Ｓｂｏｏｔの消滅後
タイミング信号Ｓａｃ、Ｓｂ、Ｓｄが発生するが、これ
らのタイミング信号は時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４・・
・においてＳａｃ、Ｓｂ、Ｓａｃ、Ｓｄの順序でくり返
し高レベルとなる信号であり、以後一定のサイクルでく
り返して出力される。

【００１８】再び図２を参照して電源オン信号Ｓｏｎの
立ち上げ直後の動作を説明する。上述の如く起動信号Ｓ
ｂｏｏｔが高レベルになると起動回路１２のＦＥＴＱ１
２、Ｑ１３はともにオンし、入力端子２４からの電源電
圧Ｖｄｄがライン１７、１９に供給される。これに応じ
てコンデンサＣ２、Ｃ３の端子電圧がＶｄｄに等しくな
るとともに電源電圧Ｖｄｄがライン１９に接続されたラ
インを介してＰ−ＭＯＳ型ＦＥＴＱ２、Ｑ５、Ｑ７、Ｑ
９、Ｑ１１のウェル領域に印加される。尚、入力端子１
４に接続されたライン１５における電圧は入力電圧Ｖ１
であり、電源電圧Ｖｄｄを越えることはない。この結
果、ＦＥＴＱ２、Ｑ５、Ｑ７、Ｑ９、Ｑ１１においてウ
ェル領域の電位がソース、ドレイン領域における電位以
下になることが防止され、ライン１５に供給された入力
電圧Ｖ１及びライン２２又は２３におけるコンデンサＣ
ｐｍｐの端子電圧がＦＥＴＱ２、Ｑ７のウェル領域を介
してライン１９に流れ込むことが防止されるのである。
同様にしてＦＥＴＱ５、Ｑ９、Ｑ１１についてもウェル
領域を介してそのソース又はドレイン電圧がライン１９
に流れ込むことが防止される。

【００１９】以上の起動回路の動作によりチャージポン
プ回路１１は制御回路からのタイミング信号Ｓａｃ、Ｓ
ｂ、Ｓｄに応じた昇圧動作が可能になる。即ち、制御回
路１３からの図３に示された如きタイミング信号Ｓａ
ｃ、Ｓｂ、Ｓｄが図２に示されたドライブ回路Ｄ１、Ｄ
２、Ｄ３に順次供給されることにより、チャージポンプ
回路１１からは前述した昇圧動作により入力電圧Ｖ１の
それぞれ２倍及び３倍に等しいレベルの出力電圧Ｖ２及
びＶ３が発生し、ライン１７、１９を介して端子１６、
１８に出力され、コンデンサＣ２、Ｃ３の端子電圧はそ
れぞれＶ２、Ｖ３に等しくなるのである。

【００２０】尚、上述の回路例においては起動回路１２
はＦＥＴＱ１２に加えてライン１７に接続された第２の
ＦＥＴＱ１３が設けられているが、第１のＦＥＴＱ１２
のみを設けた場合にもチャージポンプ回路１１を起動さ
せ得ることは明らかである。上記例においては第２のＦ
ＥＴＱ１３は起動信号Ｓｂｏｏｔが供給されている間第
２の出力電圧Ｖ２が接続されるライン１７の電圧レベル
を電源電圧Ｖｄｄに等しくするため、チャージポンプ型
電源回路の動作が安定するとともに、チャージポンプ回
路の起動までに要する時間を短縮させる効果が有る。な
お、チャージポンプ回路１１及び起動回路１２は図２に
示した構成に限らず、種々の回路を用いてチャージポン
プ回路起動時の所定時間チャージポンプ回路の出力電圧
ラインに電源電圧を供給する回路を構成し得ることは明
らかである。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によるチャー
ジポンプ型電源回路はチャージポンプ回路の出力電圧が
入力電圧とともに供給される構成であり、チャージポン
プ回路の立ち上げ時には起動回路を介して所定時間に亘
って入力電圧より高レベルの電源電圧が供給される。こ
のため、チャージポンプ回路が確実に起動されるととも
に、短時間にチャージポンプ回路の起動が終了し所定の
出力電圧を得ることができる。更に、チャージポンプ回
路の立ち上げのための電圧を発生するために別途チャー
ジポンプ回路等の昇圧回路を設ける必要が無く、回路の
複雑化、チップ面積の増加等の問題が回避される利点が
有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるチャージポンプ型電源回路の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１に示されたチャージポンプ型電源回路にお
けるチャージポンプ回路及び起動回路の構成の一例を示
す回路図である。

【図３】制御回路により生成される制御信号を示すタイ
ミング図である。

【主要部分の符号の説明】

１１ チャージポンプ回路 １２ 起動回路 １３ 制御回路 Ｃｐｍｐ コンデンサ Ｃｏｕｔ 出力コンデンサ

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源出力ラインと、起動信号に応じて入
   力電圧と前記電源出力ラインに現れる出力電圧とに基づ
   いて前記入力電圧に対して定まる所定の高レベル出力電
   圧を発生してこれを前記電源出力ラインに供給するチャ
   ージポンプ回路とを含むチャージポンプ型電源回路であ
   って、 前記起動信号の供給後の所定期間に亘って前記電源出力
   ラインに前記入力電圧より高レベルの電源電圧を供給す
   る起動時電圧供給手段を有することを特徴とするチャー
   ジポンプ型電源回路。
2. 【請求項２】 第２の電源出力ラインを有し、前記チャ
   ージポンプ回路は前記入力電圧に対して定まる第２の高
   レベル出力電圧を発生してこれを前記第２の電源出力ラ
   インに供給し、前記起動時電圧供給手段は前記起動信号
   の供給後の前記所定期間に亘って前記第２の電源出力ラ
   インに前記入力電圧より高レベルの前記電源電圧を供給
   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
   型電源回路。
3. 【請求項３】 前記起動時電圧供給手段は前記電源出力
   ラインと前記電源電圧の供給路との間に挿入されたスイ
   ッチ回路と、前記所定期間に亘って前記スイッチ回路を
   導通せしめる制御手段を含むことを特徴とする請求項１
   に記載のチャージポンプ型電源回路。
4. 【請求項４】 前記チャージポンプ回路はポンプ電圧蓄
   積用のコンデンサを接続すべき一対のラインを少なくと
   も前記入力電圧の供給ラインと前記電源出力ラインとを
   含む複数のラインに順次接続する複数のスイッチ回路
   と、前記複数のスイッチ回路の各々に制御信号を供給す
   る制御手段とから成ることを特徴とする請求項１に記載
   のチャージポンプ型電源回路。
5. 【請求項５】 前記チャージポンプ回路の前記複数のス
   イッチ回路はＣ−ＭＯＳスイッチ回路から成ることを特
   徴とする請求項４に記載のチャージポンプ型電源回路。
6. 【請求項６】 前記起動時電圧供給手段の前記スイッチ
   回路はＭＯＳＦＥＴからなることを特徴とする請求項５
   に記載のチャージポンプ型電源回路。
7. 【請求項７】 前記起動時電圧供給手段の前記スイッチ
   回路及び前記複数のスイッチ回路を含む前記チャージポ
   ンプ回路は同一の集積回路基板上に形成されていること
   を特徴とする請求項６に記載のチャージポンプ型電源回
   路。