JP3102588B2 - 昇圧回路 - Google Patents

昇圧回路

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JP3102588B2
JP3102588B2 JP03272137A JP27213791A JP3102588B2 JP 3102588 B2 JP3102588 B2 JP 3102588B2 JP 03272137 A JP03272137 A JP 03272137A JP 27213791 A JP27213791 A JP 27213791A JP 3102588 B2 JP3102588 B2 JP 3102588B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単一直流電源からその
電源電圧の2倍(正又は負)の電圧を発生させる昇圧回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、入力電源電圧の±2倍の電圧を必
要とする際、それを実施する昇圧回路を構成するとき、
出力電圧を取り出すコンデンサへの充電が1周期の内の
半周期置き毎に行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このため、1周期の内
の半周期しか充電が行われないので、昇圧の変換効率が
良くないという問題があった。
【0004】本発明の目的は、毎回のスイッチタイミン
グ時に出力用のコンデンサに充電が行われるようにし、
上記した問題を解決した昇圧回路を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため第1の発明の昇
圧回路は、第1のコンデンサ(C1)、第2のコンデン
サ(C2)、一端が電源端子(1)に接続され他端が第
1の出力端子(3)に接続された第3のコンデンサ(C
3)、第4のコンデンサ(C4)、および一端が接地
(2)に接続され他端が第2の出力端子(4)に接続さ
れた第5のコンデンサ(C5)と、第1のタイミングで
前記第1のコンデンサを前記電源端子と前記接地との間
に接続する第1,第4のスイッチ手段(S1,S4)
と、前記第1のタイミングで前記第2、第3のコンデン
サを閉ループ状に接続する第6,第7のスイッチ手段
(S6,S7)と、前記第1のタイミングと交互に発生
する第2のタイミングで前記第2のコンデンサを前記電
源端子と前記接地との間に接続する第5,第8のスイッ
チ手段(S5,S8)と、前記第2のタイミングで前記
第1,第3のコンデンサを閉ループ状に接続する第2,
第3のスイッチ手段(S2,S3)と、前記第1のタイ
ミングと前記第2のタイミングの一方のタイミングで前
記第3,第4のコンデンサを前記電源端子と接地との間
に直列接続する第9,第12のスイッチ手段(S9,S
12)と、前記第1のタイミングと前記第2のタイミン
グの他方のタイミングで前記第4,第5のコンデンサを
閉ループ状に接続する第10,第11のスイッチ手段
(S10,S11)とを具備し、前記第1のタイミング
で前記第1のコンデンサを前記電源端子の電圧で充電す
ると共に前記第3のコンデンサを前記第2のコンデンサ
の電圧で充電し、且つ前記第2のタイミングで前記第2
のコンデンサを前記電源端子の電圧で充電すると共に前
記第3のコンデンサを前記第1のコンデンサの電圧で充
電して、前記第1の出力端子から前記電源端子の電圧の
2倍の電圧を出力し、前記一方のタイミングで前記第4
のコンデンサを前記第1の出力端子の電圧で充電し、且
つ前記他方のタイミングで前記第5のコンデンサを前記
第4のコンデンサの電圧で充電して、前記第2の出力端
子から前記電源端子の電圧の−2倍の電圧を出力するよ
うよう構成した。
【0006】第2の発明の昇圧回路は、第1のコンデン
サ(C1)、第2のコンデンサ(C2)、一端が電源端
子(1)に接続され他端が第1の出力端子(3)に接続
された第3のコンデンサ(C3)、第4のコンデンサ
(C4)、一端が接地(2)に接続され他端が第2の出
力端子(4)に接続された第5のコンデンサ(C5)、
および第6のコンデンサ(C6)と、第1のタイミング
で前記第1のコンデンサを前記電源端子と前記接地との
間に接続する第1、第4のスイッチ手段(S1,S4)
と、前記第1のタイミングで前記第2、第3のコンデン
サを閉ループ状に接続する第6,第7のスイッチ手段
(S6,S7)と、前記第1のタイミングと交互に発生
する第2のタイミングで前記第2のコンデンサを前記電
源端子と前記接地との間に接続する第5,第8のスイッ
チ手段(S5,S8)と、前記第2のタイミングで前記
第1,第3のコンデンサを閉ループ状に接続する第2,
第3のスイッチ手段(S2,S3)と、前記第1のタイ
ミングで前記第3,第4のコンデンサを前記電源端子と
前記接地との間に前記第6のスイッチを介して直列接続
する第17、第12のスイッチ手段(S17,S12)
と、前記第1のタイミングで前記第5,第6のコンデン
サを閉ループ状に接続する第14,第15のスイッチ手
段(S14,S15)と、前記第2のタイミングで前記
第3,第6のコンデンサを前記電源端子と前記接地との
間に前記第2のスイッチを介して直列接続する第13,
第16のスイッチ手段(S13,S16)と、前記第2
のタイミングで前記第4,第5のコンデンサを閉ループ
状に接続する第11,第18のスイッチ手段(S11,
S18)とを具備し、前記第1のタイミングで前記第1
のコンデンサを前記電源端子の電圧で充電すると共に前
記第3のコンデンサを前記第2のコンデンサの電圧で充
電し、且つ前記第2のタイミングで前記第2のコンデン
サを前記電源端子の電圧で充電すると共に前記第3のコ
ンデンサを前記第1のコンデンサの電圧で充電して、前
記第1の出力端子から前記電源端子の電圧の2倍の電圧
を出力し、前記第1のタイミングで前記第4のコンデン
サを前記第1の出力端子の電圧で充電すると共に前記第
2のタイミングで前記第5のコンデンサを前記第4のコ
ンデンサの電圧で充電し、前記第2のタイミングで前記
第6のコンデンサを前記第1の出力端子の電圧で充電す
ると共に前記第1のタイミングで前記第5のコンデンサ
を前記第6のコンデンサの電圧で充電して、前記第2の
出力端子から前記電源端子の電圧の−2倍の電圧を出力
するよう構成した。
【0007】
【0008】
【実施例】以下、本発明について詳細に説明する。図1
はその第1の実施例の昇圧回路の原理回路図である。1
は電源端子(入力端子)、2は接地(GND)、3は第
1出力端子、4は第2出力端子、C1〜C5はコンデン
サ、S1〜S12はスイッチである。
【0009】この回路では、次のシーケンスでスイッチ
S1〜S12のオン/オフを制御する。 (1).S1、S4、S6、S7、S9、S12をオン
し、残りのS2、S3、S5、S8、S10、S11を
オフする。 (2).S2、S3、S5、S8、S10、S11をオ
ンし、残りのS1、S4、S6、S7、S9、S12を
オフする。 (1)と(2)を繰り返す。
【0010】この結果、(1)のステップでは、コンデ
ンサC1が電源端子1と接地2との間に接続されるの
で、そのコンデンサC1に電源電圧Vccが図示の極性
で充電される。またコンデンサC2が電源端子1を介し
てコンデンサC3とループ接続される。このとき、コン
デンサC2の負極側にも電源電圧Vccが印加するの
で、そのコンデンサC2の正極側は2Vccとなってこ
の電圧の電荷がコンデンサC3、C4に放電する。
【0011】(2)のステップでは、上記ステップ
(1)と逆に、コンデンサC2に電源電圧Vccが図示
の極性で充電される。またコンデンサC1が電源端子1
を介してコンデンサC3とループ接続される。このとき
コンデンサC1の負極側にも電源電圧Vccが印加する
ので、そのコンデンサC1の正極側は2Vccとなっ
て、この電圧の電荷がコンデンサC3に放電する。更
に、図示の極性で2Vccが充電されていたコンデンサ
C4がコンデンサC5とループ接続されるので、コンデ
ンサC5に接地側を正とする電圧−2Vccが充電され
る。
【0012】以上から、第1出力端子3には電圧2Vc
cが出力し、第2出力端子4には電圧−2Vccが出力
する。この間、コンデンサC3にはステップ(1)、
(2)においてコンデンサC1とC2から交互に電荷が
充電されるので、変換効率が高くなる。なお、−2Vc
cを取り出すコンデンサC5にはステップ(2)の期間
だけ充電が行われる。
【0013】図1の回路では、次のシーケンスでも昇圧
ができる。 (1′).S1、S4、S6、S7、S10、S11を
オンし、残りのS2、S3、S5、S8、S9、S12
をオフする。 (2′).S2、S3、S5、S8、S9、S12をオ
ンし、残りのS1、S4、S6、S7、S10、S11
をオフする。 (1′)と(2′)を繰り返す。
【0014】このシーケンスでは、ステップ(1′)で
コンデンサC5への−2Vccの充電が行われ、ステッ
プ(2′)でコンデンサC4への2Vccの充電が行わ
れる点が前記シーケンスと異なる。
【0015】図2は上記図1の回路を具体化した昇圧回
路である。ここでは、スイッチS1〜S3、S5〜S
7、S9をPチャンネルMOSトランジスタで、またス
イッチS4、S8、S10〜S12をNチャンネルMO
Sトランジスタで構成したものである。5はインバー
タ、6のクロック入力端子である。
【0016】この回路では、クロック入力端子6のクロ
ックが”H”レベルのとき、MP1、MN4、MP6、
MP7、MN10、MN11のみがオンして上記後者の
シーケンスの(1′)のステップが実行される。ま
た、”L”レベルのときMP2、MP3、MP5、MN
8、MP9、MN12のみがオンして(2′)のステッ
プが実行される。ここでは、クロックの半周期毎にコン
デンサC3に電位差Vccの電荷が充電され、第1出力
端子3に+2Vccが出力される。また、コンデンサC
5には半周期置きに−2Vccが充電され、第2出力端
子4に−2Vccが出力される。
【0017】図3は別の実施例の昇圧回路の原理回路図
である。図1におけるものと同一のものには同一の符号
を付した。C6はコンデンサ、S13〜S18はスイッ
チである。
【0018】この回路では、次のシーケンスでスイッチ
S1〜S18のオン/オフを制御する。 (A).S2、S3、S5、S8、S11、S13、S
16、S18をオンして、残りのS1、S4、S6、S
7、S12、S14、S15、S17をオフする。 (B).S1、S4、S6、S7、S12、S14、S
15、S17をオンして、残りのS2、S3、S5、S
8、S11、S13、S16、S18をオフする。 (C).ステップ(A)と(B)を繰り返す。
【0019】この結果、(A)のステップでは、コンデ
ンサC2へのVccの充電が行われる。また、このとき
はコンデンサC3、C6に電源端子1の電圧にコンデン
サC1の電圧を加算した電圧2Vccが図示の極性で充
電される。更に、コンデンサC4に図示の極性で充電さ
れていた2Vccの電荷がコンデンサC5に図示の極性
で放電され。
【0020】(B)のステップでは、コンデンサC1へ
の充電が行われる。また、このときはコンデンサC3、
C4に電源端子1の電圧にコンデンサC2の電圧を加算
した電圧2Vccが図示の極性で充電される。更に、コ
ンデンサC6に図示の極性で充電されていた2Vccの
電荷がコンデンサC5に図示の極性で放電される。
【0021】このため、第1出力端子3には2Vccが
現れる。また、第2出力端子4には−2Vccが現れ
る。このとき、コンデンサC3にはステップ(A)、
(B)において、コンデンサC1とC2の電荷が交互に
充電される。またコンデンサC5にはステップ(A)、
(B)において、コンデンサC6とC4の電荷が交互に
充電される。
【0022】図4は図3の回路を具体化した昇圧回路で
ある。ここでは、スイッチS1〜S3、S5、S6、S
7、S13、S15、S16をPチャンネルMOSトラ
ンジスタで構成し、スイッチS4、S8、S11、S1
2、S14、S17、S18をNチャンネルMOSトラ
ンジスタで構成している。
【0023】この回路では、クロック入力端子6のクロ
ックが”L”レベルのとき、MP2、MP3、MP5、
MN8、MN11、MP13、MN16、MN18がオ
ンして上記したステップ(A)が実行され、”H”レベ
ルのとき、MP1、MN4、MP6、MP7、MN1
2、MN14、MN15、MN17がオンしてステップ
(B)が実行される。ここでは、クロックの半周期毎
に、コンデンサC3にVccが充電されるとともに、コ
ンデンサC5に−2Vccが充電される。
【0024】おな、上記各実施例ではスイッチS1〜S
18をMOSトランジスタで構成したが、通常のバイポ
ーラトランジスタで構成することもできる。
【0025】
【発明の効果】以上から、本発明では単一電源から、そ
の電源電圧の2倍の出力電圧を得ることができ、このと
き出力用コンデンサには常時充電が行われるので、変換
効率が高くなるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の昇圧回路の原理説明
用の回路図である。
【図2】 該第1実施例の昇圧回路の具体的回路図で
ある。
【図3】 本発明の第2実施例の昇圧回路の原理説明
用の回路図である。
【図4】 該第2実施例の昇圧回路の具体的回路図で
ある。
【符号の説明】
1:電源端子(入力端子)、2:接地(GND)、3:
第1出力端子、4:第2出力端子、5:インバータ、
6:クロック入力端子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/07

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1のコンデンサ(C1)、第2のコンデ
    ンサ(C2)、一端が電源端子(1)に接続され他端が
    第1の出力端子(3)に接続された第3のコンデンサ
    (C3)、第4のコンデンサ(C4)、および一端が接
    地(2)に接続され他端が第2の出力端子(4)に接続
    された第5のコンデンサ(C5)と、 第1のタイミングで前記第1のコンデンサを前記電源端
    子と前記接地との間に接続する第1,第4のスイッチ手
    段(S1,S4)と、 前記第1のタイミングで前記第2、第3のコンデンサを
    閉ループ状に接続する第6,第7のスイッチ手段(S
    6,S7)と、 前記第1のタイミングと交互に発生する第2のタイミン
    グで前記第2のコンデンサを前記電源端子と前記接地と
    の間に接続する第5,第8のスイッチ手段(S5,S
    8)と、 前記第2のタイミングで前記第1,第3のコンデンサを
    閉ループ状に接続する第2,第3のスイッチ手段(S
    2,S3)と、 前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの一方の
    タイミングで前記第3,第4のコンデンサを前記電源端
    子と接地との間に直列接続する第9,第12のスイッチ
    手段(S9,S12)と、 前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの他方の
    タイミングで前記第4,第5のコンデンサを閉ループ状
    に接続する第10,第11のスイッチ手段(S10,S
    11)とを具備し、 前記第1のタイミングで前記第1のコンデンサを前記電
    源端子の電圧で充電すると共に前記第3のコンデンサを
    前記第2のコンデンサの電圧で充電し、且つ前記第2の
    タイミングで前記第2のコンデンサを前記電源端子の電
    圧で充電すると共に前記第3のコンデンサを前記第1の
    コンデンサの電圧で充電して、前記第1の出力端子から
    前記電源端子の電圧の2倍の電圧を出力し、 前記一方のタイミングで前記第4のコンデンサを前記第
    1の出力端子の電圧で充電し、且つ前記他方のタイミン
    グで前記第5のコンデンサを前記第4のコンデンサの電
    圧で充電して、前記第2の出力端子から前記電源端子の
    電圧の−2倍の電圧を出力するようにしたことを特徴と
    する昇圧回路。
  2. 【請求項2】第1のコンデンサ(C1)、第2のコンデ
    ンサ(C2)、一端が電源端子(1)に接続され他端が
    第1の出力端子(3)に接続された第3のコンデンサ
    (C3)、第4のコンデンサ(C4)、一端が接地
    (2)に接続され他端が第2の出力端子(4)に接続さ
    れた第5のコンデンサ(C5)、および第6のコンデン
    サ(C6)と、 第1のタイミングで前記第1のコンデンサを前記電源端
    子と前記接地との間に接続する第1、第4のスイッチ手
    段(S1,S4)と、 前記第1のタイミングで前記第2、第3のコンデンサを
    閉ループ状に接続する第6,第7のスイッチ手段(S
    6,S7)と、 前記第1のタイミングと交互に発生する第2のタイミン
    グで前記第2のコンデンサを前記電源端子と前記接地と
    の間に接続する第5,第8のスイッチ手段(S5,S
    8)と、 前記第2のタイミングで前記第1,第3のコンデンサを
    閉ループ状に接続する第2,第3のスイッチ手段(S
    2,S3)と、 前記第1のタイミングで前記第3,第4のコンデンサを
    前記電源端子と前記接地との間に前記第6のスイッチを
    介して直列接続する第17、第12のスイッチ手段(S
    17,S12)と、 前記第1のタイミングで前記第5,第6のコンデンサを
    閉ループ状に接続する第14,第15のスイッチ手段
    (S14,S15)と、 前記第2のタイミングで前記第3,第6のコンデンサを
    前記電源端子と前記接地との間に前記第2のスイッチを
    介して直列接続する第13,第16のスイッチ手段(S
    13,S16)と、 前記第2のタイミングで前記第4,第5のコンデンサを
    閉ループ状に接続する第11,第18のスイッチ手段
    (S11,S18)とを具備し、 前記第1のタイミングで前記第1のコンデンサを前記電
    源端子の電圧で充電すると共に前記第3のコンデンサを
    前記第2のコンデンサの電圧で充電し、且つ前記第2の
    タイミングで前記第2のコンデンサを前記電源端子の電
    圧で充電すると共に前記第3のコンデンサを前記第1の
    コンデンサの電圧で充電して、前記第1の出力端子から
    前記電源端子の電圧の2倍の電圧を出力し、 前記第1のタイミングで前記第4のコンデンサを前記第
    1の出力端子の電圧で充電すると共に前記第2のタイミ
    ングで前記第5のコンデンサを前記第4のコンデンサの
    電圧で充電し、前記第2のタイミングで前記第6のコン
    デンサを前記第1の出力端子の電圧で充電すると共に前
    記第1のタイミングで前記第5のコンデンサを前記第6
    のコンデンサの電圧で充電して、前記第2の出力端子か
    ら前記電源端子の電圧の−2倍の電圧を出力するように
    したことを特徴とする昇圧回路。
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