JP3139879B2 - Power supply voltage conversion circuit - Google Patents
Power supply voltage conversion circuitInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば1チップマイ
クロコンピュータ等の半導体集積回路に内蔵され、電源
電圧を所定の電圧に変換する電源電圧変換回路に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply voltage conversion circuit which is built in a semiconductor integrated circuit such as a one-chip microcomputer and converts a power supply voltage to a predetermined voltage.
【0002】[0002]
【従来技術】MOSトランジスタによって構成された1
チップマイクロコンピュータ等の半導体集積回路には、
動作消費電流Idd Idd=f・c・v (但し、f:動作周波数、c:内部容量、v:電源電
圧)が流れる。この動作消費電流を低減させるため、電
源電圧を動作周波数特性が満足できる範囲で低く抑える
といった設計がよく行なわれている。また、同一の集積
回路においても水晶発振回路などに代表される周波数の
比較的高い回路では、電源を分離して低い電源電圧を部
分的に供給するといった方策により、動作周波数特性と
低消費電流を両立させるようにしている。さらに、液晶
表示器を駆動するための液晶駆動回路を内蔵した集積回
路は、液晶表示素子の特性や液晶表示器の容量などによ
って駆動電圧が決定されるため、外部より印加される電
源電圧よりも高い電圧が必要になることもある。しかし
ながら、多くの1チップマイクロコンピュータでは、製
造コストを下げる目的からセット部品の点数削減を行な
っているため、集積回路外部から供給される電源電圧は
1種類に限られる場合が多い。このように、集積回路内
部で複数の電源電圧が必要となる場合は、外部より印加
された単一電源を元に電圧昇圧回路(以下、昇圧回路と
称す)や電圧降下回路(以下、降圧回路と称す)によっ
て所望の電圧に変換している。2. Description of the Related Art One of MOS transistors
Semiconductor integrated circuits such as chip microcomputers include:
Operational consumption current Idd Idd = fcv (where f: operating frequency, c: internal capacitance, v: power supply voltage) flows. In order to reduce the operation current consumption, a design is often performed in which the power supply voltage is kept low within a range where the operation frequency characteristics can be satisfied. In addition, even in the same integrated circuit, in a circuit with a relatively high frequency represented by a crystal oscillation circuit or the like, the operating frequency characteristics and the low current consumption are reduced by a measure of separating a power supply and partially supplying a low power supply voltage. I try to balance them. Further, in an integrated circuit having a built-in liquid crystal driving circuit for driving a liquid crystal display, the driving voltage is determined by the characteristics of the liquid crystal display element, the capacity of the liquid crystal display, and the like. Higher voltages may be required. However, in many one-chip microcomputers, the number of set components is reduced for the purpose of reducing the manufacturing cost, so that the power supply voltage supplied from outside the integrated circuit is often limited to one type. As described above, when a plurality of power supply voltages are required inside the integrated circuit, a voltage boosting circuit (hereinafter, referred to as a boosting circuit) or a voltage dropping circuit (hereinafter, a step-down circuit) is based on a single power supply externally applied. Is converted to a desired voltage.
【0003】ここで、昇圧回路と降圧回路の動作原理と
特性について簡単に説明する。図3はコンデンサカップ
リングを使用した降圧回路の一例を示すものである。図
中、C11は容量C1 の降圧用コンデンサ、C12は降
圧した電圧を平滑・保持する容量C2 の保持用コンデン
サである。今、初期状態として降圧用クロック信号CK
1が“1”の場合、トランジスタN11とP13がオ
ン、トランジスタP12とP14がオフであり、このと
き、コンデンサC11の電極A1には接地レベル(GN
D)が印加され、コンデンサC11の電極B1と降圧出
力V1 には任意の電位VS10 が保持されているものとす
る。次に、降圧用クロック信号CK1が“0”になる
と、トランジスタP12とP14がオン、トランジスタ
N11とP13がオフし、コンデンサC11の電極B1
にはVDDレベルが印加される。このとき、コンデンサC
11の電極A1および降圧出力V1 の電圧VS11 は、ク
ロックCK1=“1”の状態とクロックCK1=“0”
の状態で電荷が保存されるため、 (VDD−VS10 )・C1 +VS10 ・C2 =VS11 (C1 +C2 ) よって、 VS11 ={(VDD−VS10 )・C1 +VS10 ・C2 } /(C1 +C2 ) …(1.1) となる。Here, the operating principle and characteristics of the booster circuit and the step-down circuit will be briefly described. FIG. 3 shows an example of a step-down circuit using a capacitor coupling. In the figure, C11 is a step-down capacitor, the capacitance C 1 C12 is a storage capacitor of capacitance C 2 for smoothing and holding a voltage stepped down. Now, as an initial state, the step-down clock signal CK
When 1 is "1", the transistors N11 and P13 are on and the transistors P12 and P14 are off. At this time, the electrode A1 of the capacitor C11 is connected to the ground level (GN
D) is applied, the electrodes B1 and down output V 1 of the capacitor C11 shall be arbitrary potential V S10 is held. Next, when the step-down clock signal CK1 becomes "0", the transistors P12 and P14 are turned on, the transistors N11 and P13 are turned off, and the electrode B1 of the capacitor C11 is turned off.
Is applied with a VDD level. At this time, the capacitor C
11 and the voltage V S11 of the step-down output V 1 are in the state of the clock CK1 = “1” and the clock CK1 = “0”
Since the charge is stored in the state of (V DD -V S10 ) · C 1 + V S10 · C 2 = V S11 (C 1 + C 2 ), V S11 = {(VDD−V S10 ) · C 1 + V S10 C 2 } / (C 1 + C 2 ) (1.1)
【0004】次に、降圧用クロック信号CK1が“1”
になると、再びトランジスタN11とP13がオン、ト
ランジスタP12とP14がオフとなり、コンデンサC
11の電極A1には接地レベルが印加される。このと
き、コンデンサC11の電極B1および降圧出力V1 の
電圧、VS12 はクロック信号CK1=“0”の状態とク
ロック信号CK1=“1”の状態で電荷が保存されるた
め、 (VDD−VS11 )・C1 +VS11 ・C2 =VS12 (C1 +C2 ) よって、 VS12 ={(VDD−VS11 )・C1 +VS11 ・C2 } /(C1 +C2 ) …(1.2) となる。降圧用クロック信号CK1を与え続けると、式
(1.1)(1.2)よりV1 の電位は、 VS1n+1 ={(VDD−VS1n )・C1 +VS1n ・C2 } /(C1 +C2 ) =(C2 −C1 )VS1n /(C1 +C2 ) +C1 ・VDD/(C1 +C2 ) と表せる。一般に、an+1 =pan +q(n=1,2,
3,…)で表せる式は、|p|<1なる条件を満たすと
き、極限値Next, the step-down clock signal CK1 becomes "1".
, The transistors N11 and P13 are turned on again, the transistors P12 and P14 are turned off, and the capacitor C
A ground level is applied to the eleventh electrode A1. At this time, the electrodes B1 and down output V 1 of the voltage of the capacitor C11, V S12 is the charge state of the clock signal CK1 = "0" state and the clock signal CK1 = "1" is stored, (VDD-V S11) · C 1 + V S11 · C 2 = V S12 (C 1 + C 2) Therefore, V S12 = {(VDD- V S11) · C 1 + V S11 · C 2} / (C 1 + C 2) ... (1 .2) Continuing gave step-down clock signal CK1, the formula (1.1) (1.2) than the potential of V 1 was, V S1n + 1 = {( VDD-V S1n) · C 1 + V S1n · C 2} / (C 1 + C 2 ) = (C 2 −C 1 ) V S1n / (C 1 + C 2 ) + C 1 · VDD / (C 1 + C 2 ) In general, a n + 1 = pa n + q (n = 1,2,
The expression represented by (3,...) Is a limit value when | p | <1 is satisfied.
【0005】[0005]
【数1】 となるため、(Equation 1) Because
【0006】[0006]
【数2】 となり、VDD/2に収束する。(Equation 2) And converges to VDD / 2.
【0007】次に、図3に示す降圧回路の出力端V1 に
IV1なる負荷電流が流れた場合における出力端V1 の電
圧降下と降圧用クロック信号CK1の入力周波数fCK1
の関係ついて説明する。出力端V1 に一定の負荷電流が
流れると、出力端V1 の出力波形は図5に示すような鋸
歯状波となる。この鋸歯状波の電位の最大値をVH1、
最小値をVH2とし、クロック信号CK1は“1”の期
間と“0”の期間が等しいとすると、次の条件が成立す
る。Next, when a load current I V1 flows through the output terminal V 1 of the step-down circuit shown in FIG. 3, the voltage drop at the output terminal V 1 and the input frequency f CK1 of the step-down clock signal CK 1
Will be described. Flows a constant load current to the output terminal V 1, the output waveform of the output terminal V 1 was a saw-tooth wave as shown in FIG. The maximum value of the potential of this sawtooth wave is VH1,
Assuming that the minimum value is VH2 and the period of the clock signal CK1 is "1" and the period of "0" are equal, the following condition is satisfied.
【0008】(1)トランジスタP12,P14がオン
(またはトランジスタN11,P13がオン)の期間に
流出する電荷量と降圧用クロック信号CK1の1/2f
CK1の期間で消費される電荷量は等しいため、 (C1 +C2 )(VH1−VH2)=IV1/2fCK1 …(1.3) が導出される。(1) The amount of charge flowing out during the period when the transistors P12 and P14 are on (or the transistors N11 and P13 are on) and 1 / 2f of the step-down clock signal CK1
Since the amount of charge consumed is equal in period CK1, (C 1 + C 2 ) (VH1-VH2) = I V1 / 2f CK1 ... (1.3) is derived.
【0009】(2)降圧用クロック信号CK1の1/2
fCK1 の期間において、コンデンサC11に充電される
電荷量と、降圧用クロック信号CK1の1/2fCK1 の
期間で消費される電荷量は等しいため、 2(VDD/2−VH2)・C1 =IV1/2fCK1 …(1.4) が導出される。よって式(1.4)より、 VH2={VDD−IV1/(2fCK1 ・C1 )}/2 …(1.5) 式(1.5)を式(1.3)に代入すると、 VH1=[VDD+(C1 −C2 )/{C1 ・(C1 +C2 )} ・IV1/2fCK1 ]/2 となる。よって最大値(VH1)・最小値(VH2)で
表される鋸歯状波の大きさは、 VH1−VH2=IV1/{(C1 +C2 )・2fCK1 } となり、無負荷時の出力電圧(VDD/2)−最小値(V
H2)で表される。最大電圧降下量は、 VDD/2−VH2=IV1/(4C1 ・fCK1 ) となる。この結果より、鋸歯状波の大きさおよび最大電
圧降下量は共に負荷電流IV1に比例し、降圧用クロック
信号CK1の入力周波数fCK1 に反比例することが解か
る。(2) 1/2 of the step-down clock signal CK1
In the period of f CK1, the amount of charge charged in the capacitor C11 is equal to the amount of charge consumed in the period of f f CK1 of the step-down clock signal CK1, so that 2 (VDD / 2−VH2) · C 1 = I V1 / 2f CK1 (1.4) is derived. Therefore, from equation (1.4), VH2 = {VDD- IV1 / (2f CK1 · C 1 )} / 2 (1.5) When equation (1.5) is substituted into equation (1.3), VH1 = a [VDD + (C 1 -C 2 ) / {C 1 · (C 1 + C 2)} · I V1 / 2f CK1] / 2. Therefore, the magnitude of the sawtooth wave represented by the maximum value (VH1) and the minimum value (VH2) is VH1−VH2 = I V1 / {(C 1 + C 2 ) · 2f CK1 }, and the output voltage at no load (VDD / 2)-minimum value (V
H2). The maximum voltage drop amount is VDD / 2−VH2 = I V1 / (4C 1 · f CK1 ). From this result, it is found that the magnitude of the sawtooth wave and the maximum voltage drop amount are both proportional to the load current I V1 and inversely proportional to the input frequency f CK1 of the step-down clock signal CK1.
【0010】図4は、コンデンサカップリングを使用し
た昇圧回路の一例を示すものである。図中C21は容量
C3 の昇圧用コンデンサ、C22は昇圧した電圧を平滑
・保持する容量C4 の保持用コンデンサである。今、初
期状態として昇圧用クロック信号CK2が“1”の場
合、トランジスタN21とP23がオン、トランジスタ
P22とP24がオフとなり、コンデンサC21の電極
A2には接地レベルが印加され、電極B2にはV1 の電
圧例えばVV1レベルが印加され、昇圧出力V2には任意
の電位VS20 が保持されているものとする。次に、昇圧
用クロック信号CK2が“0”になると、トランジタP
22とP24がオン、トランジスタN21とP23がオ
フし、コンデンサC21の電極A2にはVDDレベルが印
加される。このとき、コンデンサC21の電極B2およ
び昇圧出力V2 の電圧VS21はクロック信号CK2=
“1”の状態とCK2=“0”の状態で電荷が保存され
るため、 (VDD+VV1)C3 +VS20 ・C4 =VS21 (C3 +C4 ) よって、 VS21 ={(VDD+VV1)C3 +VS20 ・C4 }/(C3 +C4 ) …(1.6) 次に、昇圧用クロック信号CK2が“1”になると、再
びトランジスタN21とP23がオン、トランジスタP
22とP24がオフとなり、コンデンサC21の電極A
2には接地レベルが印加され、電極B2にはVV1が印加
される。このとき、昇圧出力V2 は、負荷電流が無い場
合、前の状態、つまりVS21 なる電圧を保持している。
昇圧用クロック信号CK2を与え続けると式(1.6)
よりV1の電位は、 VS2n+1 ={(VDD+VV1)C3 +VS2n ・C4 } /(C3 +C4 ) =C4 ・VS2n /(C3 +C4 ) +C3 (VDD+VV1)/(C3 +C4 ) よって、降圧回路と同様に、FIG. 4 shows an example of a booster circuit using a capacitor coupling. Step-up capacitor in the figure C21 is capacitance C 3, C22 is a storage capacitor of capacitance C 4 for smoothing and holding the voltage boosted. Now, when the boosting clock signal CK2 is "1" as an initial state, the transistors N21 and P23 are turned on, the transistors P22 and P24 are turned off, the ground level is applied to the electrode A2 of the capacitor C21, and V is applied to the electrode B2. It is assumed that a voltage of 1 , for example, V V1 level is applied, and the boosted output V 2 holds an arbitrary potential V S20 . Next, when the boosting clock signal CK2 becomes “0”, the transistor P
22 and P24 are turned on, the transistors N21 and P23 are turned off, and the VDD level is applied to the electrode A2 of the capacitor C21. At this time, the voltage V S21 electrode B2 and boost the output V 2 of the capacitor C21 is the clock signal CK2 =
Since the electric charge is stored in the state of “1” and the state of CK2 = “0”, (VDD + V V1 ) C 3 + V S20 · C 4 = V S21 (C 3 + C 4 ) Therefore, V S21 = {(VDD + V V1 ) C 3 + V S20 · C 4 } / (C 3 + C 4 ) (1.6) Next, when the boosting clock signal CK2 becomes “1”, the transistors N21 and P23 are turned on again, and the transistor P
22 and P24 are turned off, and the electrode A of the capacitor C21 is turned off.
2 is applied with the ground level, and V B1 is applied to the electrode B2. At this time, when there is no load current, the boosted output V 2 holds the previous state, that is, the voltage V S21 .
When the boosting clock signal CK2 is continuously applied, the equation (1.6) is obtained.
More potential of V 1 was, V S2n + 1 = {( VDD + V V1) C 3 + V S2n · C 4} / (C 3 + C 4) = C 4 · V S2n / (C 3 + C 4) + C 3 (VDD + V V1 ) / (C 3 + C 4 ) Therefore, like the step-down circuit,
【0011】[0011]
【数3】 となり、VDD+VV1の電圧に収束する。(Equation 3) And converges to the voltage of VDD + V V1 .
【0012】次に、図4に示す昇圧回路の出力V2 に−
IV2なる負荷電流が流れた場合におけるV2 の電圧降下
と昇圧用クロック信号CK2の入力周波数fCK2 の関係
ついて説明する。V2 に一定の負荷電流が流れると、V
2 の波形は図6に示すような鋸波形となる。この鋸状波
形の電圧の最大値をVD1、中間変化点をVD2、最小値を
VD3とし、クロック信号CK2は“1”の期間と“0”
の期間が等しいとすると、次の条件が成立する。Next, the output V 2 of the booster circuit shown in FIG.
For the relationship between the input frequency f CK2 of the voltage drop and boost clock signal CK2 of V 2 in the case where I V2 becomes the load current flows will be described. It flows a constant load current V 2, V
The waveform 2 is a sawtooth waveform as shown in FIG. The maximum value of the voltage of the sawtooth waveform is V D1 , the intermediate change point is V D2 , the minimum value is V D3 , and the clock signal CK2 has a period of “1” and a period of “0”.
Are equal, the following condition is satisfied.
【0013】(1) (C21の供給電荷)+(トランジ
スタP24がオンする直前のC22の保持電荷)と、(ト
ランジスタP24がオンした直後のC21)+(C22の保
持電荷)が等しいため、 C3 (VDD+VV1)+C4 ・VD3=(C3 +C4 )VD1 …(1.7) (2) P22,P24がオンの期間に流出する電荷量
と、P22,P24がオフの期間に流出する電荷量は等
しいため、 (C3 +C4 )(VD1−VD2)=C4 (VD2−VD3) …(1.8) (3) 昇圧用クロック信号CK2が1/fCK2 の期間
でC3 に充電される電荷量と、1/fCK2 の期間で消費
される電荷量は等しいため、 (VDD+VV1−VD2)C3 =IV2/fCK2 …(1.9) が導出される。よって式(1.9)より、 VD2=(VDD+VV1)−IV2/(C3 ・fCK2 ) また、式(1.8)、(1.9)より、 (C3 +C4 )VD1+C4 ・VD3 =(C3 +2C4 )(VDD+VV1) −IV2(C3 +2C4 )/(C3 ・fCK2 ) …(2.0) 式(1.7)より C4 ・VD3=(C3 +C4 )VD1−C3 (VDD+VV1) これを式(2.0)に代入すると、 VD1=(VDD+VV1) −(C3 +2C4 )IV2/{2C3 (C3 +C4 )fCK2 } これを式(1.7)に代入すると、 VD3=(VDD+VV1) −(C3 +2C4 )IV2/(2C3 ・C4 ・fCK2 ) となる。よって最大値(VD1)−最小値(VD3)で表さ
れる鋸歯状波の大きさは、 VD1−VD3=(C3 +2
C4 )IV2/{2C4 (C3 −C4 )fCK2 } となり、無負荷時の出力電圧(VDD−VV1)−最小値
(VD3)で表される最大電圧降下量は、 (VDD+VV1)−VD3=(C3 +2C4 )IV2/(2C3 ・C4 ・fCK2 ) となる。この結果より、鋸歯状波の大きさおよび最大電
圧降下量は共に負荷電流IV2に比例し、昇圧用クロック
信号CK2の入力周波数fCK2 に反比例することが分か
る。(1) (C 21 supply charge) + (C 22 immediately before transistor P 24 is turned on) and (C 21 immediately after transistor P 24 is turned on) + (C 22 held charge) Since they are equal, C 3 (VDD + V V1 ) + C 4 V D3 = (C 3 + C 4 ) V D1 (1.7) (2) The charge amount flowing out during the period when P22 and P24 are on and P22 and P24 are (C 3 + C 4 ) (V D1 −V D2 ) = C 4 (V D2 −V D3 ) (1.8) (3) The boosting clock signal CK 2 a charge amount stored in the C 3 in the period of 1 / f CK2, since the amount of charge consumed is equal in period 1 / f CK2, (VDD + V V1 -V D2) C 3 = I V2 / f CK2 ... ( 1.9) is derived. Therefore, from equation (1.9), V D2 = (VDD + V V1 ) −I V2 / (C 3 · f CK2 ) Also, from equations (1.8) and (1.9), (C 3 + C 4 ) V D1 + C 4 · V D3 = (C 3 + 2C 4) (VDD + V V1) -I V2 (C 3 + 2C 4) / (C 3 · f CK2) ... (2.0) C 4 · than formula (1.7) V D3 = (C 3 + C 4 ) V D1 −C 3 (VDD + V V1 ) By substituting this into the equation (2.0), V D1 = (VDD + V V1 ) − (C 3 + 2C 4 ) I V2 / {2C 3 (C 3 + C 4 ) f CK2 す る と By substituting this into equation (1.7), V D3 = (VDD + V V1 ) − (C 3 + 2C 4 ) I V2 / (2C 3 · C 4 · f CK2 ) . Therefore, the magnitude of the sawtooth wave represented by the maximum value (V D1 ) −the minimum value (V D3 ) is V D1 −V D3 = (C 3 +2)
C 4 ) I V2 / {2C 4 (C 3 −C 4 ) f CK2 }, and the maximum voltage drop expressed by the output voltage (VDD−V V1 ) −minimum value (V D3 ) at no load is (VDD + V V1) -V D3 = (C 3 + 2C 4) becomes I V2 / (2C 3 · C 4 · f CK2). From this result, it can be seen that the magnitude of the sawtooth wave and the maximum voltage drop are both proportional to the load current I V2 and inversely proportional to the input frequency f CK2 of the boosting clock signal CK2.
【0014】このように、昇圧回路または降圧回路の出
力電圧は、無負荷つまり出力電流がゼロのとき所望の電
位が出力されるよう設計されている。この状態から負荷
電流を増加させていくと、出力電圧は所望の値から降下
し、これと同時に前記鋸歯状波で示される電源ノイズを
発生するようになる。As described above, the output voltage of the booster circuit or the step-down circuit is designed so that a desired potential is output when there is no load, that is, when the output current is zero. When the load current is increased from this state, the output voltage drops from a desired value, and at the same time, power supply noise indicated by the sawtooth wave is generated.
【0015】図2は、昇圧回路、降圧回路を有し、単一
電源電圧から複数の電源電圧を供給可能とした従来の電
源電圧変換回路を示すものである。図2において、電源
電位VDDと接地電位GNDはそれぞれ集積回路の外部よ
り供給される唯一の電源であり、電源電位VDDは例えば
3.0 V、接地電位は例えば0Vが供給されているものと
する。FIG. 2 shows a conventional power supply voltage conversion circuit having a booster circuit and a step-down circuit and capable of supplying a plurality of power supply voltages from a single power supply voltage. In FIG. 2, a power supply potential VDD and a ground potential GND are the only power supplies supplied from outside the integrated circuit.
It is assumed that 3.0 V and a ground potential of, for example, 0 V are supplied.
【0016】同図において、クロック発振器G10は降
圧用クロック信号CK1と昇圧用クロック信号CK2を
出力する。これら降圧用クロック信号CK1と昇圧用ク
ロック信号CK2は固定された周波数fCK1 とfCK2 を
有し、降圧回路S11、昇圧回路S21にそれぞれ入力
される。降圧回路S11には、降圧用コンデンサC11
が接続されている。この降圧回路S11は接地電位を基
準として、電源電位VDDから降圧用コンデンサC11の
カップリング動作により電圧降下を行ない、降圧電圧V
1 を出力する。この場合、降圧電圧V1 は例えば1.5 V
である。また、昇圧回路S21には昇圧用コンデンサC
21が接続されている。この昇圧回路S21は、接地電
位を基準として降圧回路S11から出力される降圧電圧
V1 と電源電位VDDから、昇圧用コンデンサC21のカ
ップリング動作により電圧昇圧を行ない昇圧電圧V2 を
出力する。この場合、昇圧電圧V2 は例えば4.5 Vであ
る。前記降圧回路S11の出力端には平滑コンデンサC
12が接続され、昇圧回路S21の出力端には平滑コン
デンサC22が接続されており、前記降圧電圧V1,昇
圧電圧V2 は、平滑コンデンサC12,C22によって
それぞれ平滑され保持されるとともに、水晶発振回路R
11、液晶駆動回路R21にそれぞれ供給される。前記
降圧回路S11および昇圧回路S21の詳細は図3、図
4に示す通りである。In FIG. 1, a clock oscillator G10 outputs a step-down clock signal CK1 and a step-up clock signal CK2. The step-down clock signal CK1 and the step-up clock signal CK2 have fixed frequencies f CK1 and f CK2 and are input to the step-down circuit S11 and the step-up circuit S21, respectively. The step-down circuit S11 includes a step-down capacitor C11.
Is connected. The step-down circuit S11 drops the voltage from the power supply potential VDD by the coupling operation of the step-down capacitor C11 with reference to the ground potential, and
Outputs 1 . In this case, the step-down voltage V 1 is, for example, 1.5 V
It is. The boosting circuit S21 has a boosting capacitor C
21 are connected. The booster circuit S21 from the step-down voltage V 1 and the power supply potential VDD is outputted from the step-down circuit S11 with reference to the ground potential, and outputs the boosted voltage V 2 performs voltage boosted by coupling operation of the step-up capacitor C21. In this case, the boosted voltage V 2 is, for example, 4.5 V. A smoothing capacitor C is connected to an output terminal of the step-down circuit S11.
12 is connected to the output terminal of the booster circuit S21 is connected to a smoothing capacitor C22, the step-down voltage V 1, the boosted voltage V 2 is is held is smoothed respectively by the smoothing capacitor C12, C22, crystal oscillator Circuit R
11, and supplied to the liquid crystal drive circuit R21. Details of the step-down circuit S11 and the step-up circuit S21 are as shown in FIGS.
【0017】図2において、降圧電圧V1 は、水晶発振
回路R11と昇圧回路S21で消費され、昇圧電圧V2
は液晶駆動回路R21で消費される。これら回路R1
1、R21に流れる負荷電流により降圧電圧V1 、昇圧
電圧V2 はそれぞれ降下し、電源ノイズが発生する。そ
の大きさは前記した通り負荷電流の大きさによる。製品
設計にあたってはこの電圧降下量と電源ノイズを仕様の
範囲内に抑えるよう、昇圧用コンデンサC21、降圧用
コンデンサC11の容量と昇圧用クロック信号CK2、
降圧用クロック信号CK1の周波数を設定する必要があ
る。In FIG. 2, the step-down voltage V 1 is consumed by the crystal oscillation circuit R11 and the step-up circuit S21, and the step-up voltage V 2
Is consumed by the liquid crystal drive circuit R21. These circuits R1
1, the step-down voltage V 1 and the step-up voltage V 2 decrease due to the load current flowing through R21, and power supply noise occurs. The magnitude depends on the magnitude of the load current as described above. In designing the product, the capacity of the boosting capacitor C21, the capacity of the step-down capacitor C11 and the voltage of the boosting clock signal CK2,
It is necessary to set the frequency of the step-down clock signal CK1.
【0018】しかし、昇圧または降圧用コンデンサは、
集積回路の外部に設置する場合、小型化のため、より小
さな容量にしなければならなかったり、セットコストを
抑えるため、割安な容量値の部品が選ばれることが多
く、使用できる容量値が限定される。また、集積回路内
部に設置する場合であっても、チップサイズを縮小し集
積回路の製造コストを抑えるためには、パターン面積を
縮小することが必要であり、コンデンサの容量を小さく
設計する必要がある。これらの制約において、負荷電流
に対する昇圧回路または降圧回路の電圧降下量を仕様の
範囲内に抑えるためには、使用可能なコンデンサの容量
に合わせて昇圧または降圧用クロック信号の周波数を適
宜設定すればよい。However, the step-up or step-down capacitor is
When installed outside an integrated circuit, smaller capacitance must be used for miniaturization, and inexpensive components are often selected to reduce set cost, which limits the available capacitance. You. Even in the case of being installed inside an integrated circuit, it is necessary to reduce the pattern area and to design the capacitor with a small capacitance in order to reduce the chip size and the manufacturing cost of the integrated circuit. is there. Under these constraints, in order to suppress the voltage drop of the booster circuit or the step-down circuit with respect to the load current within the specification range, the frequency of the step-up or step-down clock signal should be appropriately set according to the capacity of the available capacitor. Good.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
半導体集積回路では、前述したように負荷電流の大きさ
により昇圧または降圧用クロック信号に適した周波数が
決定される。すなわち、どのような動作状態において
も、最低限の電源ノイズに対する仕様を満足できるよう
に、負荷電流が最大となる動作状態で昇圧または降圧用
クロック信号の周波数を決めていた。この場合、平均的
な動作状態での負荷電流が比較的少ない集積回路であっ
ても、負荷電流の最大値が大きい場合、非常に高い周波
数の昇圧または降圧用クロック信号を与え続けなければ
ならない。しかし、昇圧回路や降圧回路の動作周波数が
高い場合、昇圧用コンデンサの接続端子やトランジスタ
のゲート電極などに寄生する寄生容量への充放電電流が
増加し、動作消費電流が増加する。この充放電電流Iは
クロック周波数fを1MHz、寄生容量Cを5PF、電
源電圧Vを5Vとした場合I=f・C・Vより0.025 m
Aにもなる。By the way, in the above-mentioned conventional semiconductor integrated circuit, as described above, the frequency suitable for the clock signal for step-up or step-down is determined by the magnitude of the load current. That is, in any operating state, the frequency of the clock signal for step-up or step-down is determined in the operating state where the load current is maximized so as to satisfy the specification for the minimum power supply noise. In this case, even if the integrated circuit has a relatively small load current in an average operation state, if the maximum value of the load current is large, it is necessary to continue to supply a very high frequency step-up or step-down clock signal. However, when the operating frequency of the booster circuit or the step-down circuit is high, the charge / discharge current to the parasitic capacitance at the connection terminal of the boosting capacitor or the gate electrode of the transistor increases, and the operation current consumption increases. The charge / discharge current I is 0.025 m from I = f · C · V when the clock frequency f is 1 MHz, the parasitic capacitance C is 5 PF, and the power supply voltage V is 5 V.
A.
【0020】近年、時計、電卓用LSIに代表される低
消費電力LSIの動作消費電流は、一般に数μAオーダ
であり、集積回路全体の消費電流から見るとこの充放電
電流は無視できない値である。In recent years, the operating current consumption of low power consumption LSIs typified by LSIs for watches and calculators is generally on the order of several μA, and this charging / discharging current cannot be ignored from the viewpoint of the current consumption of the entire integrated circuit. .
【0021】また、クロック周波数が高い場合、集積回
路内でクロックバッファのスイッチングによる電源ノイ
ズや、集積回路内部の配線間の寄生容量などにより、誤
動作やラッチアップを引き起こし易くなる。これは集積
回路の信頼性を損なう結果となり好ましくない。When the clock frequency is high, malfunction or latch-up is likely to occur due to power supply noise due to switching of a clock buffer in the integrated circuit, parasitic capacitance between wirings inside the integrated circuit, and the like. This undesirably results in loss of the reliability of the integrated circuit.
【0022】また、図2に示すように、降圧回路S11
と昇圧回路S21を直列接続し、前段の降圧回路S11
の出力電源V1 を次段の昇圧回路S21の電源として使
用するような構成の場合、すなわち、3V、0Vから
1.5Vを作り、この1.5Vより3V+1.5V=
4.5Vを作り出すような場合、次段の昇圧回路S21
の負荷電流IV2が増加すると、前段の降圧回路S11の
負荷電流IV1も影響を受けて増加することとなる。この
ため、降圧回路S11の出力電圧V1 が低下し、電源ノ
イズを発するようになる。つまり、負荷電流IV2の変動
により、降圧回路S11の出力電圧V1 が変動してしま
う。これは、例えばV1 を電源として供給される回路、
この場合、水晶発振回路R11の電源が所望の電圧1.
5Vから降下し、且つノイズが混入するということを意
味する。多くの1チップマイクロコンピュータでは、消
費電流の削減を目的として、図2に示すように水晶発振
回路R11に降圧回路S11によって降圧した電圧を供
給するシステムを用いている。As shown in FIG. 2, the step-down circuit S11
And a booster circuit S21 connected in series, and a step-down circuit S11
For such use constitutes the output power V 1 as a power source for the next stage of the booster circuit S21, i.e., 3V, make 1.5V from 0V, than the 1.5V 3V + 1.5V =
In the case of generating 4.5 V, the next stage booster circuit S21
When the load current I V2 is increased, so that the load current I V1 of the pre-stage of the step-down circuit S11 is also increased under the influence. Therefore, the output voltage V 1 of the step-down circuit S11 is reduced, it will emit the power supply noise. That is, the variation of the load current I V2, the output voltage V 1 of the step-down circuit S11 is varies. This is, for example, a circuit supplied with V 1 as a power supply,
In this case, the power supply of the crystal oscillation circuit R11 has the desired voltage 1.
It means that the voltage drops from 5V and noise is mixed. Many one-chip microcomputers use a system that supplies a voltage stepped down by a step-down circuit S11 to a crystal oscillation circuit R11 as shown in FIG. 2 in order to reduce current consumption.
【0023】図7は、水晶発振回路R11の一般的な回
路例である。図7において、水晶発振子XTの一方電極
はコンデンサCX1を介して接地され、他方電極はコンデ
ンサCX2を介して接地されている。さらに、水晶発振子
XTの一方電極はインバータアンプAMPを構成するP
型MOSトランジスタPX1とN型MOSトランジスタN
X1のゲートに接続され、これらトランジスタPX1、NX1
のドレイン、すなわち、インバータアンプAMPの出力
端は抵抗RX を介して水晶発振子XTの他方電極に接続
されている。前記トランジスタPX1のソースには降圧回
路S11の出力電圧V1 が供給され、トランジスタNX1
のドレインは接地されている。FIG. 7 is a general circuit example of the crystal oscillation circuit R11. In FIG. 7, one electrode of the crystal oscillator XT is grounded via a capacitor C X1 , and the other electrode is grounded via a capacitor C X2 . Further, one electrode of the crystal oscillator XT is a P-electrode constituting the inverter amplifier AMP.
MOS transistor P X1 and N-type MOS transistor N
X1 connected to the gates of these transistors Px1 and Nx1
The drain, i.e., the output terminal of the inverter amplifier AMP is connected to the other electrode of the crystal oscillator XT via a resistor R X. The source of the transistor P X1 is supplied with the output voltage V 1 of the step-down circuit S11, the transistor N X1
Drain is grounded.
【0024】前記インバータアンプAMPの入力端はフ
ィートバック抵抗Rfbを構成するP型MOSトランジ
スタPX2とN型MOSトランジスタNX2の電流通路の一
端に接続され、これらトランジスタPX2、NX2の電流通
路の他端はインバータアンプAMPの出力端に接続され
ている。前記トランジスタNX2のゲートは、前記トラン
ジスタPX1のソースに接続され、前記トランジスタPX2
のゲートは、前記トランジスタNX1のソースに接続され
ている。An input terminal of the inverter amplifier AMP is connected to one end of a current path of a P-type MOS transistor P X2 and an N-type MOS transistor N X2 which constitute a feedback resistor Rfb, and a current path of the transistors P X2 and N X2 is connected. Is connected to the output terminal of the inverter amplifier AMP. The gate of the transistor N X2 is connected to the source of the transistor P X1 , and the transistor P X2
Is connected to the source of the transistor N X1 .
【0025】前記インバータアンプAMPは、水晶発振
子XTからその閾値電圧近傍の微少な振幅のサイン波を
受けてこれを反転増幅する。このとき、このインバータ
アンプAMPの閾値電圧と、増幅利得およびフィートバ
ック抵抗Rfbの値を一定に保つことにより、この水晶
発振回路R11は安定した動作を持続する。つまり、周
波数変動の少ない動作を行なう。しかし、電源V1 に電
圧降下やノイズが生じると、このインバータアンプAM
Pの閾値電圧や増幅利得およびフィードバック抵抗Rf
bの抵抗値が変動する。したがって、安定した増幅作用
が損なわれ発振が不安定になる。これは水晶発振回路R
11の最大の特長である周波数安定性を損なうことにな
る。The inverter amplifier AMP receives a sine wave having a small amplitude near the threshold voltage from the crystal oscillator XT and inverts and amplifies the sine wave. At this time, by keeping the threshold voltage of the inverter amplifier AMP, the amplification gain, and the value of the feedback resistor Rfb constant, the crystal oscillation circuit R11 maintains a stable operation. That is, an operation with little frequency fluctuation is performed. However, the voltage drop or noise occurs in the power supply V 1, the inverter amplifier AM
P threshold voltage, amplification gain and feedback resistance Rf
The resistance value of b fluctuates. Therefore, stable amplification is lost and oscillation becomes unstable. This is the crystal oscillator circuit R
This impairs frequency stability, which is the eleventh feature.
【0026】図2に示した従来例において、降圧回路S
11の出力電圧V1 は電源電位VDDが3Vの場合1.5
Vとなり、インバータアンプAMPを構成するトランジ
スタのVGS(ゲート・ソース間電圧)は最大でも1.5
Vにしかならない。よって、弱反転領域でトランジスタ
が動作することになり、電源の微少な変化に対するトラ
ンジスタ能力の変化が著しく大きくなる。つまり、前述
した閾値電圧や増幅利得およびフィードック抵抗値の変
動が一層大きくなる。よって発振が不安定になり、最小
動作保持電圧特性を悪化させ、最悪の場合発振動作が停
止する。水晶発振回路R11は、集積回路においてシス
テムロック源として使用されることが多く、発振が不安
定になったり、停止するようなことがあると集積回路全
体が機能しなくなることは言うまでもない。In the conventional example shown in FIG.
Output voltage V 1 of the 11 cases the power supply potential VDD is 3V 1.5
V, and VGS (gate-source voltage) of the transistor constituting the inverter amplifier AMP is 1.5 at the maximum.
It can only be V. Therefore, the transistor operates in the weak inversion region, and the change in the transistor performance with respect to a minute change in the power supply is significantly increased. That is, the above-described fluctuations in the threshold voltage, the amplification gain, and the feedback resistance are further increased. Therefore, the oscillation becomes unstable, and the minimum operation holding voltage characteristic is deteriorated. In the worst case, the oscillation operation stops. The crystal oscillation circuit R11 is often used as a system lock source in an integrated circuit, and it goes without saying that the entire integrated circuit will not function if the oscillation becomes unstable or stops.
【0027】通常、集積回路に形成される全ての回路
は、安定した電源の供給により信頼性が確保されてお
り、電源の変動は信頼性や特性を劣化させる最大の原因
となる。この負荷電流IV2に対する降圧回路S11の出
力電圧V1 の変動を抑えるためには、降圧回路S11に
供給する降圧用クロック信号CK1の周波数を高くする
必要があるが、この場合も前述したように、動作消費電
流の増加や信頼性の低下を招くといった問題を生じる。Normally, all circuits formed in an integrated circuit are secured with a stable supply of power, and fluctuations in the power supply are the greatest causes of deterioration in reliability and characteristics. In order to suppress the fluctuation of the output voltage V 1 of the step-down circuit S11 for the load current I V2, as it is necessary to increase the frequency of the voltage-falling clock signal CK1 is supplied to the step-down circuit S11, and in this case also above This causes problems such as an increase in operation current consumption and a decrease in reliability.
【0028】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、動作消費
電流の増加を抑えて、電源電圧から安定に所定の電圧を
変換することが可能であり、しかも、ノイズが少なく、
信頼性の高い電源電圧変換回路を提供しようとするもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. It is an object of the present invention to convert a predetermined voltage from a power supply voltage stably while suppressing an increase in operation current consumption. And with less noise,
An object is to provide a highly reliable power supply voltage conversion circuit.
【0029】[0029]
【課題を解決するための手段】この発明は、第1のクロ
ック信号を発生する第1のクロック発生手段と、前記第
1のクロック信号より低い周波数の第2のクロック信号
を発生する第2のクロック発生手段と、クロック信号の
レベルに応じて導通制御される複数のスイッチング素
子、および、これらスイッチング素子の導通状態に応じ
て、第1の電源電圧とこれより高い第2の電源電圧とか
ら変換される、前記第1の電源電圧よりも高く、前記第
2の電源電圧よりも低い第3の電源電圧を蓄える降圧用
コンデンサを有し、前記降圧用コンデンサに蓄えられた
前記第3の電源電圧を第1の負荷に供給する第1の電圧
変換手段と、クロック信号のレベルに応じて導通制御さ
れる複数のスイッチング素子、および、これらスイッチ
ング素子の導通状態に応じて、前記第1〜第3の電源電
圧から変換される、前記第3の電源電圧よりも高い第4
の電源電圧を蓄える昇圧用コンデンサを有し、前記昇圧
用コンデンサに蓄えられた前記第4の電源電圧を、前記
第1の負荷とは異なる種類の第2の負荷に供給する第2
の電圧変換手段と、前記第2の負荷が動作時に、前記第
1のクロック発生手段によって発生された第1のクロッ
ク信号を前記第1、第2の電圧変換手段に供給し、前記
第2の負荷が停止時に、前記第2のクロック発生手段に
よって発生された第2のクロック信号を前記第1、第2
の電圧変換手段に供給する信号切替え手段とを具備し、
前記第1,第2の負荷に対する電源電圧の供給に伴う電
源ノイズの低減と負荷に応じた消費電流の最適化とを可
能にしたことを特徴とする。According to the present invention, a first clock generating means for generating a first clock signal and a second clock generating means for generating a second clock signal having a lower frequency than the first clock signal are provided. Clock generation means and clock signal
Multiple switching elements whose conduction is controlled according to the level
And the conduction state of these switching elements.
The first power supply voltage and the higher second power supply voltage
Higher than the first power supply voltage,
For step-down storing a third power supply voltage lower than the second power supply voltage
Having a capacitor, stored in the step-down capacitor
A first voltage conversion means for supplying the third power supply voltage to the first load, the conduction control of in accordance with the level of the clock signal
Switching elements, and these switches
The first to third power supplies according to the conduction state of the switching element.
A fourth voltage higher than the third power supply voltage,
A boost capacitor for storing the power supply voltage of the
Supplying the fourth power supply voltage stored in the first capacitor to a second load of a type different from the first load.
Supplying the first clock signal generated by the first clock generating means to the first and second voltage converting means when the second load operates and the second load; When the load is stopped, the second clock signal generated by the second clock generation means is transmitted to the first and second clock signals.
Signal switching means for supplying to the voltage conversion means,
It is characterized in that it is possible to reduce power supply noise accompanying supply of a power supply voltage to the first and second loads and to optimize current consumption according to the load.
【0030】また、この発明は、第1のクロック信号を
分周し、第1のクロック信号より低い周波数の第2のク
ロック信号を生成する分周手段と、クロック信号のレベ
ルに応じて導通制御される複数のスイッチング素子、お
よび、これらスイッチング素子の導通状態に応じて、第
1の電源電圧とこれより高い第2の電源電圧とから変換
される、前記第1の電源電圧よりも高く、前記第2の電
源電圧よりも低い第3の電源電圧を蓄える降圧用コンデ
ンサを有し、前記降圧用コンデンサに蓄えられた前記第
3の電源電圧を第1の負荷に供給する第1の電圧変換手
段と、クロック信号のレベルに応じて導通制御される複
数のスイッチング素子、および、これらスイッチング素
子の導通状態に応じて、前記第1〜第3の電源電圧から
変換される、前記第3の電源電圧よりも高い第4の電源
電圧を蓄える昇圧用コンデンサを有し、前記昇圧用コン
デンサに蓄えられた前記第4の電源電圧を、前記第1の
負荷とは異なる種類の第2の負荷に供給する第2の電圧
変換手段と、前記第2の負荷が動作時に、前記第1のク
ロック信号を前記第1、第2の電圧変換手段に供給し、
前記第2の負荷が停止時に、前記分周手段によって発生
された第2のクロック信号を前記第1、第2の電圧変換
手段に供給する信号切替え手段とを具備し、前記第1,
第2の負荷に対する電源電圧の供給に伴う電源ノイズの
低減と負荷に応じた消費電流の最適化とを可能にしたこ
とを特徴とする。Further, the present invention provides a frequency dividing means for dividing a first clock signal to generate a second clock signal having a lower frequency than the first clock signal, and a level of the clock signal.
A plurality of switching elements whose conduction is controlled according to the
And depending on the conduction state of these switching elements,
Conversion from one power supply voltage to a higher second power supply voltage
And the second power supply voltage is higher than the first power supply voltage.
Step-down capacitor for storing a third power supply voltage lower than the power supply voltage
The step-down capacitor stored in the step-down capacitor.
The third power supply voltage and a first voltage conversion means for supplying a first load, double that conduction is controlled according to the level of the clock signal
Number of switching elements and these switching elements
From the first to third power supply voltages according to the conduction state of the
A fourth power supply that is converted and that is higher than the third power supply voltage
A boost capacitor for storing a voltage;
A second voltage conversion unit that supplies the fourth power supply voltage stored in the capacitor to a second load of a type different from the first load, and a second voltage conversion unit that operates when the second load operates. Is supplied to the first and second voltage conversion means,
Signal switching means for supplying a second clock signal generated by the frequency dividing means to the first and second voltage converting means when the second load is stopped;
It is characterized in that it is possible to reduce power supply noise accompanying supply of a power supply voltage to the second load and optimize current consumption according to the load.
【0031】さらに、この発明は、第1のクロック信号
を分周し、第1のクロック信号より低い周波数の第2の
クロック信号を生成する分周手段と、クロック信号を分
周する分周回路、この分周回路の出力信号によって導通
制御される複数のスイッチング素子、これらスイッチン
グ素子の導通状態に応じて、第1の電源電圧とこれより
高い第2の電源電圧とから変換される、前記第1の電源
電圧よりも高く、前記第2の電源電圧よりも低い第3の
電源電圧、および、前記第1〜第3の電源電圧から変換
される、前記第3の電源電圧よりも高い第4の電源電圧
を蓄える昇降用コンデンサを有し、前記昇降用コンデン
サに蓄えられた前記第3の電源電圧を第1の負荷に、前
記昇降用コンデンサに蓄えられた前記第4の電源電圧を
前記第1の負荷とは異なる種類の第2の負荷に供給する
電圧変換手段と、前記第2の負荷が動作時に、前記第1
のクロック信号を電圧変換手段に供給し、前記第2の負
荷が停止時に、前記第2のクロック信号を前記電圧変換
手段に供給する信号切替え手段とを具備し、前記第1,
第2の負荷に対する電源電圧の供給に伴う電源ノイズの
低減と負荷に応じた消費電流の最適化とを可能にしたこ
とを特徴とする。Further, the present invention provides a frequency dividing means for dividing the first clock signal to generate a second clock signal having a lower frequency than the first clock signal, and dividing the clock signal.
Dividing circuit, conducting by the output signal of this dividing circuit
Controlled switching elements, these switching elements
The first power supply voltage and the
Said first power supply converted from a high second power supply voltage
A third voltage higher than the voltage and lower than the second power supply voltage;
Power supply voltage and conversion from the first to third power supply voltages
A fourth power supply voltage higher than the third power supply voltage
A lifting capacitor for storing the
Said third power supply voltage stored in the service to the first load, before
Voltage conversion means for supplying the fourth power supply voltage stored in the raising / lowering capacitor to a second load of a type different from the first load, and the first load when the second load operates.
And a signal switching means for supplying the second clock signal to the voltage conversion means when the second load is stopped.
It is characterized in that it is possible to reduce power supply noise accompanying supply of a power supply voltage to the second load and optimize current consumption according to the load.
【0032】また、前記電圧変換手段は、前記信号切替
え手段から供給されたクロック信号を分周する分周手段
と、第1の電源とこれより高い第2の電源の相互間に接
続され、前記分周手段の出力信号によって導通制御され
る複数のスイッチング素子と、これらスイッチング素子
の相互間に接続され、スイッチング素子の導通に応じて
電荷を蓄え、前記第2の電源より高い電圧または第2の
電源より低い電圧を出力するキャパシタとを具備してい
るThe voltage converting means is connected between a frequency dividing means for dividing a clock signal supplied from the signal switching means and a first power supply and a second power supply higher than the first power supply. A plurality of switching elements whose conduction is controlled by an output signal of the frequency dividing means, and a plurality of switching elements connected between the switching elements and storing electric charge in accordance with the conduction of the switching elements; a voltage higher than the second power supply or a second voltage; And a capacitor that outputs a voltage lower than the power supply.
【0033】[0033]
【作用】すなわち、信号切替え手段は第2の負荷が動作
時に、第1のクロック発生手段によって発生された第1
のクロック信号を第1、第2の電圧変換手段に供給し、
第2の負荷が停止時に、第2のクロック発生手段によっ
て発生された第1のクロック信号より低い周波数の第2
のクロック信号を第1、第2の電圧変換手段に供給して
いる。したがって、第1、第2の電圧変換手段に供給さ
れるクロック信号の周波数を第2の負荷の状態に応じて
切替えているため、第1,第2の負荷に対する電流の供
給量を最適化をすることができ、しかも、電圧の降下お
よび電源ノイズを小さく抑えることができる。In other words, the signal switching means operates the first load generated by the first clock generating means when the second load operates.
Is supplied to the first and second voltage conversion means,
When the second load is stopped, the second clock having a lower frequency than the first clock signal generated by the second clock generation means.
Is supplied to the first and second voltage conversion means. Therefore, since the frequency of the clock signal supplied to the first and second voltage conversion means is switched according to the state of the second load , the amount of current supplied to the first and second loads can be optimized. In addition, the voltage drop and the power supply noise can be reduced.
【0034】また、分周手段によって第1のクロック信
号を分周し、第1のクロック信号より低い周波数の第2
のクロック信号を生成することにより、クロック発生手
段の数を削減することができる。Further, the frequency of the first clock signal is divided by the frequency dividing means, and the frequency of the second clock having a lower frequency than that of the first clock signal is reduced.
, The number of clock generating means can be reduced.
【0035】さらに、1つのキャパシタを第1、第2の
電圧変換手段で共用し、このキャパシタを分周されたク
ロック信号によって導通制御される複数のスイッチング
素子によって時分割制御することにより、第1、第2の
電圧変換手段を1つの電圧変換手段とすることができ
る。Further, one capacitor is shared by the first and second voltage conversion means, and this capacitor is time-divisionally controlled by a plurality of switching elements whose conduction is controlled by the frequency-divided clock signal. , The second voltage converting means can be one voltage converting means.
【0036】[0036]
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
して説明する。図1は、この発明の第1の実施例を示す
ものである。なお、図1において図2と同一部分には同
一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same portions as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and only different portions will be described.
【0037】図1において、1チップマイクロコンピュ
ータMCに内蔵された第1のクロック発振器G11は低
い周波数のクロック信号CK11、CK12を発振し、
第2のクロック発振器G21は高い周波数のクロック信
号CK21、CK22を発振する。クロック信号CK1
1とCK12は同一周波数でも異なる周波数でもよい。
また、クロック信号CK21とCK22は同一周波数で
も異なる周波数でもよい。第1のクロック発振器G11
から出力されるクロック信号CK11と第2のクロック
発振器G21から出力されるクロック信号CK21は第
1の信号切替え回路K11の入力端に供給され、第1の
クロック発振器G11から出力されるクロック信号CK
12と第2のクロック発振器G21から出力されるクロ
ック信号CK22は第2の信号切替え回路K21の入力
端に供給される。第1、第2の信号切替え回路K11、
K21は、1チップマイクロコンピュータMCのCPU
10から出力される切替え信号SW1によって切替えら
れる。第1の信号切替え回路K11の出力端は前記降圧
回路S11の入力端に接続され、第2の信号切替え回路
K21の出力端は前記昇圧回路S21の入力端に接続さ
れている。In FIG. 1, a first clock oscillator G11 built in the one-chip microcomputer MC oscillates low-frequency clock signals CK11 and CK12,
The second clock oscillator G21 oscillates high frequency clock signals CK21 and CK22. Clock signal CK1
1 and CK12 may be the same frequency or different frequencies.
The clock signals CK21 and CK22 may have the same frequency or different frequencies. First clock oscillator G11
The clock signal CK11 output from the second clock oscillator G21 and the clock signal CK21 output from the second clock oscillator G21 are supplied to the input terminal of the first signal switching circuit K11, and the clock signal CK output from the first clock oscillator G11.
12 and the clock signal CK22 output from the second clock oscillator G21 are supplied to the input terminal of the second signal switching circuit K21. The first and second signal switching circuits K11,
K21 is a CPU of a one-chip microcomputer MC
The switching is performed by a switching signal SW1 output from the switch 10. The output terminal of the first signal switching circuit K11 is connected to the input terminal of the step-down circuit S11, and the output terminal of the second signal switching circuit K21 is connected to the input terminal of the boost circuit S21.
【0038】上記構成において、動作について説明す
る。液晶駆動回路R21は、停止状態つまり非表示状態
のとき出力が固定され、負荷電流IV2が“0”となる。
また、動作状態、つまり表示状態のときは負荷電流IV2
が流れる。The operation of the above configuration will be described. The output of the liquid crystal drive circuit R21 is fixed when the liquid crystal driving circuit R21 is stopped, that is, in the non-display state, and the load current I V2 becomes “0”.
In the operating state, that is, in the display state, the load current I V2
Flows.
【0039】CPU10は、液晶駆動回路R21が停止
状態のとき、“0”レベルの切替え信号SW1を出力す
る。第2の信号切替え回路K21はこの切替え信号SW
1に応じて、クロック信号CK12を選択し、昇圧回路
S21に供給する。また、第1の信号切替え回路K11
は、切替え信号SW1に応じて、クロック信号CK11
を選択し、降圧回路S11に供給する。このとき、負荷
電流IV2は前述したように“0”であるため、昇圧回路
S21は流出する電荷が無く、電流消費は昇圧回路自体
のスイッチング電流と昇圧回路に寄生するゲート容量の
みとなるため、殆ど“0”に近い値となる。したがっ
て、降圧回路S11の負荷電流IV1は水晶発振回路R1
1の消費電流に限定される。これは、液晶駆動回路R2
1が動作している場合の消費電流と比較して非常に少な
い。このため、低い周波数のクロック信号CK11によ
り降圧回路S11を駆動しても、その電圧降下およびノ
イズ量は低く抑えられ、所定の仕様を充分に満たすこと
が可能である。When the liquid crystal drive circuit R21 is in a stopped state, the CPU 10 outputs a "0" level switching signal SW1. The second signal switching circuit K21 outputs the switching signal SW
According to 1, the clock signal CK12 is selected and supplied to the booster circuit S21. Further, the first signal switching circuit K11
Is a clock signal CK11 according to the switching signal SW1.
And supplies it to the step-down circuit S11. At this time, since the load current I V2 is “0” as described above, there is no charge flowing out of the booster circuit S21, and the current consumption is only the switching current of the booster circuit itself and the gate capacitance parasitic on the booster circuit. Is almost a value close to “0”. Therefore, the load current I V1 of the step-down circuit S11 is
It is limited to one current consumption. This is the liquid crystal drive circuit R2
1 is very small compared to the current consumption when it is operating. Therefore, even if the step-down circuit S11 is driven by the low-frequency clock signal CK11, the voltage drop and the amount of noise are suppressed low, and it is possible to sufficiently satisfy the predetermined specifications.
【0040】一方、CPU10は、液晶駆動回路R21
が動作状態のとき、“1”レベルの切替え信号SW1を
出力する。このとき、第2の信号切替え回路K21は、
この切替え信号SW1に応じてクロック信号CK22を
選択し、昇圧回路S21に供給する。また、第1の信号
切替え回路K11は、この切替え信号SW1に応じてク
ロック信号CK21を選択し、降圧回路S11に供給す
る。よって、昇圧回路S21および降圧回路S11には
高い周波数のクロック信号CK22、CK21が供給さ
れる。したがって、液晶駆動回路R21の消費電流が増
加しても、昇圧回路S21の電流供給能力が向上するた
め、出力電圧V2の電圧降下およびノイズ量は低く抑え
られる。また、負荷電流IV2の増加に伴ない昇圧回路S
21の消費電流が増加し、IV1が増加するが、降圧回路
S11の電流供給能力も向上しているため、出力電圧V
1も安定し、電圧降下および電源ノイズを低減できる。On the other hand, the CPU 10 has a liquid crystal driving circuit R21.
Outputs an "1" level switching signal SW1 when is in the operating state. At this time, the second signal switching circuit K21
The clock signal CK22 is selected according to the switching signal SW1, and supplied to the booster circuit S21. Further, the first signal switching circuit K11 selects the clock signal CK21 according to the switching signal SW1, and supplies the clock signal CK21 to the step-down circuit S11. Therefore, the high-frequency clock signals CK22 and CK21 are supplied to the booster circuit S21 and the step-down circuit S11. Therefore, even if the current consumption of the liquid crystal driving circuit R21 increases, the current supply capability of the booster circuit S21 improves, so that the voltage drop of the output voltage V2 and the noise amount can be suppressed low. In addition, the booster circuit S increases as the load current IV2 increases.
21 increases, and I V1 increases. However, since the current supply capability of the step-down circuit S11 is also improved, the output voltage V
1 is also stable, and voltage drop and power supply noise can be reduced.
【0041】上記実施例によれば、液晶駆動回路R21
が動作状態のときは、昇圧回路S21および降圧回路S
11に高い周波数のクロック信号を供給し、液晶駆動回
路R21が停止状態のときは、昇圧回路S21および降
圧回路S11に低い周波数のクロック信号を供給してい
る。したがって、液晶駆動回路R21が停止状態のとき
は、消費電流および電源ノイズを低減でき、液晶駆動回
路R21が動作状態のときは、出力電圧の降下を低減で
きる。According to the above embodiment, the liquid crystal driving circuit R21
Is in the operating state, the booster circuit S21 and the step-down circuit S
11 is supplied with a high frequency clock signal, and when the liquid crystal drive circuit R21 is stopped, a low frequency clock signal is supplied to the booster circuit S21 and the step-down circuit S11. Therefore, when the liquid crystal drive circuit R21 is stopped, current consumption and power supply noise can be reduced, and when the liquid crystal drive circuit R21 is operating, a drop in output voltage can be reduced.
【0042】図8は、この発明の第2の実施例である。
図8において、図1と同一部分には同一符号を付す。図
8は、クロック信号の入力端子11を有し、この入力端
子11に集積回路外部からクロック信号CK3が入力さ
れる。この入力端子11は第1の信号切替え回路K12
に接続されるとともに、分周回路B11を介して第1の
信号切替え回路K12に接続されている。分周回路B1
1はクロック信号CK3を分周し、低い周波数とする。
第1の信号切替え回路K12はオア回路OR1、OR
2、アンド回路AND1、インバータ回路IN1によっ
て構成されている。オア回路OR1の一方入力端は前記
入力端子11に接続され、出力端はアンド回路AND1
の一方入力端に接続されている。前記オア回路OR2の
一方入力端は前記分周回路B11の出力端に接続され他
方入力端はCPU10の出力端に接続されると共に、イ
ンバータ回路IN1を介して前記オア回路OR1の他方
入力端に接続されている。オア回路OR2の出力端は前
記アンド回路AND1の一方入力端に接続されている。
このアンド回路AND1の出力端は前記降圧回路S11
に接続されている。さらに、入力端子11は第2の信号
切替え回路を構成するアンド回路AND2の一方入力端
に接続されている。このアンド回路AND2の他方入力
端はCPU10の出力端に接続され、出力端は前記昇圧
回路S21に接続されている。FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention.
8, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. FIG. 8 has a clock signal input terminal 11 to which a clock signal CK3 is input from outside the integrated circuit. This input terminal 11 is connected to a first signal switching circuit K12.
, And to the first signal switching circuit K12 via the frequency dividing circuit B11. Dividing circuit B1
1 divides the clock signal CK3 to a lower frequency.
The first signal switching circuit K12 includes OR circuits OR1, OR
2. It is composed of an AND circuit AND1 and an inverter circuit IN1. One input terminal of the OR circuit OR1 is connected to the input terminal 11, and the output terminal is an AND circuit AND1.
Is connected to one of the input terminals. One input terminal of the OR circuit OR2 is connected to the output terminal of the frequency dividing circuit B11, and the other input terminal is connected to the output terminal of the CPU 10 and connected to the other input terminal of the OR circuit OR1 via the inverter circuit IN1. Have been. An output terminal of the OR circuit OR2 is connected to one input terminal of the AND circuit AND1.
The output terminal of the AND circuit AND1 is connected to the step-down circuit S11.
It is connected to the. Further, the input terminal 11 is connected to one input terminal of an AND circuit AND2 constituting a second signal switching circuit. The other input terminal of the AND circuit AND2 is connected to the output terminal of the CPU 10, and the output terminal is connected to the booster circuit S21.
【0043】上記構成において、液晶駆動回路R21が
動作状態のとき、CPU10は“1”レベルの切替え信
号SW1を出力する。このとき、第1の信号切替え回路
K12および第2の切替え回路としてのアンド回路AN
D2は、切替え信号SW1に応じてクロック信号CK3
を選択し、降圧回路S11および昇圧回路S21に供給
する。このため、降圧回路S11および昇圧回路S21
には高い周波数のクロック信号が入力されることとな
り、水晶発振回路R11および液晶駆動回路R21の負
荷電流を充分供給することができ、出力電源V1および
V2の電圧降下を低く抑えることができる。In the above configuration, when the liquid crystal driving circuit R21 is in the operating state, the CPU 10 outputs the "1" level switching signal SW1. At this time, the first signal switching circuit K12 and the AND circuit AN as the second switching circuit
D2 is a clock signal CK3 according to the switching signal SW1.
Is supplied to the step-down circuit S11 and the step-up circuit S21. Therefore, the step-down circuit S11 and the step-up circuit S21
Is supplied with a clock signal of a high frequency, the load current of the crystal oscillation circuit R11 and the liquid crystal drive circuit R21 can be sufficiently supplied, and the voltage drop of the output power sources V1 and V2 can be suppressed low.
【0044】また、液晶駆動回路R21が停止状態のと
き、CPU10は“0”レベルの切替え信号SW1を出
力する。このとき、第1の信号切替え回路K12は、切
替え信号SW1に応じて分周回路B11から出力される
クロック信号CK31を選択し、降圧回路S11に供給
する。第2の切替え回路としてのアンド回路AND2
は、クロック信号を出力しない。したがって、昇圧回路
S21は停止し、降圧回路S11には低い周波数のクロ
ック信号が供給される。このとき、液晶駆動回路R21
および昇圧回路S21を流れる負荷電流は“0”となる
ため、降圧回路S11の負荷電流IV1は水晶発振回路R
11のみとなり、出力電圧V1の降下およびノイズ量が
低く抑えられ、水晶発振回路R11を安定して動作させ
ることができる。しかも、昇圧回路S21の動作を停止
させ、降圧回路S11を低い周波数で動作させているた
め、消費電流を削減することができる。When the liquid crystal driving circuit R21 is in a stopped state, the CPU 10 outputs a "0" level switching signal SW1. At this time, the first signal switching circuit K12 selects the clock signal CK31 output from the frequency dividing circuit B11 according to the switching signal SW1, and supplies the clock signal CK31 to the step-down circuit S11. AND circuit AND2 as second switching circuit
Does not output a clock signal. Therefore, the booster circuit S21 is stopped, and a low-frequency clock signal is supplied to the step-down circuit S11. At this time, the liquid crystal driving circuit R21
And the load current flowing through the booster circuit S21 becomes “0”, so that the load current I V1 of the step-down circuit S11 is
11, the drop of the output voltage V1 and the amount of noise are suppressed low, and the crystal oscillation circuit R11 can be operated stably. Moreover, since the operation of the booster circuit S21 is stopped and the step-down circuit S11 is operated at a low frequency, current consumption can be reduced.
【0045】図9は、この発明の第3の実施例を示すも
のである。同図において、図1、図8と同一部分には同
一符号を付す。この実施例は、図8における降圧回路S
11と昇圧回路S21を1つにまとめ昇降圧回路S31
としたものである。この昇降圧回路S31の入力端に
は、信号切替え回路K31が接続され、第1の出力端に
は前記水晶発振回路R11が接続され、第2の出力端に
は液晶駆動回路R21が接続されている。さらに、昇降
圧回路S31には昇降用コンデンサC31が接続されて
いる。この昇降用コンデンサC31は図8に示すコンデ
ンサC11、C21を1つにまとめたものであり、時分
割して使用される。FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIGS. 1 and 8 are denoted by the same reference numerals. This embodiment is different from the step-down circuit S in FIG.
And the step-up / down circuit S31
It is what it was. A signal switching circuit K31 is connected to an input terminal of the step-up / step-down circuit S31, the crystal oscillation circuit R11 is connected to a first output terminal, and a liquid crystal drive circuit R21 is connected to a second output terminal. I have. Further, a buck-boost capacitor C31 is connected to the buck-boost circuit S31. This elevating capacitor C31 combines the capacitors C11 and C21 shown in FIG. 8 into one and is used in a time-division manner.
【0046】図10は、昇降圧回路S31の一例を示す
ものである。カウンタCNT1は切替え回路K31の出
力信号を分周し、図11に示すような信号CT1、CT
2、CT3を出力する。接地と電源VDDの相互間にはN
チャネルトランジスタN11、Pチャネルトランジスタ
P12、P13、P14の電流通路が直列接続されてい
る。トランジスタP13のゲートには前記信号CT1が
供給され、トランジスタN11のゲートにはインバータ
回路IN31を介して信号CT1が供給されている。ト
ランジスタP12、P14のゲートには前記信号CT2
が供給されている。降圧出力電圧V1 はトランジスタP
12とP13の相互間から出力される。前記昇降用コン
デンサC31の一方電極A3はトランジスタN11とP
12の相互間に接続され、他方電極B3はトランジスタ
P13、P14の相互間に接続されている。昇降用コン
デンサC31の一方電極A3と電源VDDの相互間にはP
チャネルトランジスタP15の電流通路が接続され、他
方電極B3にはPチャネルトランジスタP16の電流通
路の一端が接続されている。このトランジスタP16の
電流通路の他端から昇圧出力電圧V2 が出力される。こ
れらトランジスタP15、P16のゲートには前記信号
CT3が供給されている。FIG. 10 shows an example of the step-up / step-down circuit S31. The counter CNT1 divides the frequency of the output signal of the switching circuit K31, and outputs signals CT1 and CT as shown in FIG.
2. Output CT3. N between ground and power supply VDD
The current paths of the channel transistor N11 and the P-channel transistors P12, P13, P14 are connected in series. The signal CT1 is supplied to the gate of the transistor P13, and the signal CT1 is supplied to the gate of the transistor N11 via the inverter circuit IN31. The signal CT2 is connected to the gates of the transistors P12 and P14.
Is supplied. The step-down output voltage V 1 is the transistor P
12 and P13 are output from each other. One electrode A3 of the raising / lowering capacitor C31 is connected to the transistors N11 and P3.
12, and the other electrode B3 is connected between the transistors P13 and P14. There is a P between the electrode A3 of the raising / lowering capacitor C31 and the power supply VDD.
The current path of the channel transistor P15 is connected, and one end of the current path of the P-channel transistor P16 is connected to the other electrode B3. The boosted output voltage V 2 from the other end of the current path of the transistor P16 is output. The signal CT3 is supplied to the gates of the transistors P15 and P16.
【0047】上記構成の昇降圧回路S31は、カウンタ
CNT1から出力される信号CT1、CT2、CT3に
よってトランジスタN11、P12、P13、P14が
制御され、昇降用コンデンサC31の一方電極A3と他
方電極B3に供給される電圧が切替えられる。すなわ
ち、昇降圧回路S31は図11に示すように、トランジ
スタN11,P13がオンの期間における電圧とトラン
ジスタP12,P14がオンの期間における電圧を昇降
用コンデンサC12に保持することにより、VDD/2の
降圧電圧をV1に出力し、トランジスタP15,P16
がオンの期間における電圧B3を電圧保持用コンデンサ
C22に保持することにより、3VDD/2の昇圧電圧を
V2に出力する。In the step-up / step-down circuit S31 having the above-described configuration, the transistors N11, P12, P13, and P14 are controlled by signals CT1, CT2, and CT3 output from the counter CNT1, and the one electrode A3 and the other electrode B3 of the step-up / down capacitor C31 are connected. The supplied voltage is switched. That is, as shown in FIG. 11, the step-up / step-down circuit S31 holds the voltage when the transistors N11 and P13 are on and the voltage when the transistors P12 and P14 are on in the capacitor C12 for raising and lowering VDD / 2. The step-down voltage is output to V1, and transistors P15 and P16 are output.
Holds the voltage B3 during the ON period in the voltage holding capacitor C22, thereby outputting a boosted voltage of 3VDD / 2 to V2.
【0048】上記昇降圧回路S31の出力電圧V1、V
2および供給可能電流は、昇降圧回路S31に供給され
るクロック信号CK4の周波数に比例する。このため、
切替え信号SW1に応じて、信号切替え回路K31によ
りクロックCK3と分周回路B11によって分周された
クロックCK31を切替えて昇降圧回路S31に供給す
ることにより、液晶駆動回路R21が動作している場合
と、停止している場合において、上記第1、第2の実施
例と同様に、信頼性を確保しつつ低消費電力化を図るこ
とができる。尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、発明の要旨を変えない範囲において、種々
変形実施可能なことは勿論である。The output voltages V1, V of the step-up / step-down circuit S31
2 and the supplyable current are proportional to the frequency of the clock signal CK4 supplied to the step-up / step-down circuit S31. For this reason,
In response to the switching signal SW1, the signal switching circuit K31 switches the clock CK3 and the clock CK31 frequency-divided by the frequency dividing circuit B11 and supplies the clock CK31 to the step-up / step-down circuit S31. In the case of a stop, as in the first and second embodiments, it is possible to reduce power consumption while ensuring reliability. Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、動作消費電流の増加を抑えて、電源電圧から安定に
所定の電圧を変換することが可能であり、しかも、ノイ
ズを削減でき、信頼性の高い電源電圧変換回路を提供し
ようとするものである。As described above, according to the present invention, it is possible to stably convert a power supply voltage to a predetermined voltage while suppressing an increase in operating current consumption, and to reduce noise. It is an object of the present invention to provide a highly reliable power supply voltage conversion circuit.
【図1】この発明の第1の実施例を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】従来の電源電圧変換回路の一例を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a conventional power supply voltage conversion circuit.
【図3】図2に示す降圧回路の一例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a step-down circuit shown in FIG. 2;
【図4】図2に示す昇圧回路の一例を示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an example of a booster circuit illustrated in FIG. 2;
【図5】図3に示す降圧回路の動作を説明するために示
す波形図。FIG. 5 is a waveform chart for explaining the operation of the step-down circuit shown in FIG. 3;
【図6】図4に示す昇圧回路の動作を説明するために示
す波形図。FIG. 6 is a waveform chart for explaining the operation of the booster circuit shown in FIG. 4;
【図7】図2に示す水晶発振回路の一例を示す回路図。7 is a circuit diagram showing an example of the crystal oscillation circuit shown in FIG.
【図8】この発明の第2の実施例を示す構成図。FIG. 8 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図9】この発明の第3の実施例を示す構成図。FIG. 9 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図10】図9に示す昇降圧回路の一例を示す回路図。FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a step-up / step-down circuit shown in FIG. 9;
【図11】図10に示す昇降圧回路の動作を説明するた
めに示す波形図。FIG. 11 is a waveform chart for explaining the operation of the step-up / step-down circuit shown in FIG. 10;
10…CPU、MC…1チップマイクロコンピュータ、
S11…降圧回路、S21…昇圧回路、R11…水晶発
振回路、R21…液晶駆動回路、G11、G21…第
1、第2のクロック発振器、K11、K21…第1、第
2の信号切替え回路、B11…分周回路、11…入力端
子、CK3、CK4…クロック信号、K12…第1の信
号切替え回路、AND2…アンド回路(第2の信号切替
え回路)、S31…昇降圧回路、K31…信号切替え回
路、CNT1…カウンタ。10: CPU, MC: 1-chip microcomputer,
S11: step-down circuit, S21: step-up circuit, R11: crystal oscillator circuit, R21: liquid crystal drive circuit, G11, G21: first and second clock oscillators, K11, K21: first and second signal switching circuits, B11 ... Frequency divider circuit, 11 input terminal, CK3, CK4 clock signal, K12 first signal switching circuit, AND2 AND circuit (second signal switching circuit), S31 step-up / step-down circuit, K31 signal switching circuit , CNT1... Counter.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茂木 宏之 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会 社内 (56)参考文献 特開 平4−222455(JP,A) 特開 平6−62562(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Hiroyuki Mogi 25-1, Ekimae Honcho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa In-house Toshiba Microelectronics Corporation (56) References JP-A-4-222455 (JP, A) JP-A Heihei 6-62562 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 3/07
Claims (4)
ロック発生手段と、 前記第1のクロック信号より低い周波数の第2のクロッ
ク信号を発生する第2のクロック発生手段と、クロック信号のレベルに応じて導通制御される複数のス
イッチング素子、および、これらスイッチング素子の導
通状態に応じて、第1の電源電圧とこれより高い第2の
電源電圧とから変換される、前記第1の電源電圧よりも
高く、前記第2の電源電圧よりも低い第3の電源電圧を
蓄える降圧用コンデンサを有し、前記降圧用コンデンサ
に蓄えられた前記第3の電源電圧を 第1の負荷に供給す
る第1の電圧変換手段と、クロック信号のレベルに応じて導通制御される複数のス
イッチング素子、および、これらスイッチング素子の導
通状態に応じて、前記第1〜第3の電源電圧から変換さ
れる、前記第3の電源電圧よりも高い第4の電源電圧を
蓄える昇圧用コンデンサを有し、前記昇圧用コンデンサ
に蓄えられた前記第4の電源電圧を、 前記第1の負荷と
は異なる種類の第2の負荷に供給する第2の電圧変換手
段と、 前記第2の負荷が動作時に、前記第1のクロック発生手
段によって発生された第1のクロック信号を前記第1、
第2の電圧変換手段に供給し、前記第2の負荷が停止時
に、前記第2のクロック発生手段によって発生された第
2のクロック信号を前記第1、第2の電圧変換手段に供
給する信号切替え手段とを具備し、 前記第1,第2の負荷に対する電源電圧の供給に伴う電
源ノイズの低減と負荷に応じた消費電流の最適化とを可
能にしたことを特徴とする電源電圧変換回路。A first clock signal generating means for generating a first clock signal; a second clock signal generating means for generating a second clock signal having a lower frequency than the first clock signal; Multiple switches whose conduction is controlled according to the level
Switching elements and the conduction of these switching elements.
The first power supply voltage and the second power supply voltage
The first power supply voltage converted from the power supply voltage
A third power supply voltage which is higher and lower than the second power supply voltage.
Having a step-down capacitor for storing, said step-down capacitor
A first voltage conversion means for supplying the third power supply voltage stored in the first power supply to a first load, and a plurality of switches which are controlled to be conductive according to the level of a clock signal.
Switching elements and the conduction of these switching elements.
Converted from the first to third power supply voltages in accordance with the communication state.
A fourth power supply voltage higher than the third power supply voltage.
Having a boosting capacitor for storing the boosting capacitor
A second voltage converting means for supplying the fourth power supply voltage stored in the second load to a second load of a type different from the first load; and The first clock signal generated by the clock generation means,
A signal for supplying to the second voltage converting means and supplying the second clock signal generated by the second clock generating means to the first and second voltage converting means when the second load is stopped. A power supply voltage conversion circuit, comprising: switching means for reducing power supply noise accompanying supply of a power supply voltage to the first and second loads and optimizing a current consumption according to the load. .
ロック信号より低い周波数の第2のクロック信号を生成
する分周手段と、クロック信号のレベルに応じて導通制御される複数のス
イッチング素子、および、これらスイッチング素子の導
通状態に応じて、第1の電源電圧とこれより高い第2の
電源電圧とから変換される、前記第1の電源電圧よりも
高く、前記第2の電源電圧よりも低い第3の電源電圧を
蓄える降圧用コンデンサを有し、前記降圧用コンデンサ
に蓄えられた前記第3の電源電圧を 第1の負荷に供給す
る第1の電圧変換手段と、クロック信号のレベルに応じて導通制御される複数のス
イッチング素子、および、これらスイッチング素子の導
通状態に応じて、前記第1〜第3の電源電圧から変換さ
れる、前記第3の電源電圧よりも高い第4の電源電圧を
蓄える昇圧用コンデンサを有し、前記昇圧用コンデンサ
に蓄えられた前記第4の電源電圧を、 前記第1の負荷と
は異なる種類の第2の負荷に供給する第2の電圧変換手
段と、 前記第2の負荷が動作時に、前記第1のクロック信号を
前記第1、第2の電圧変換手段に供給し、前記第2の負
荷が停止時に、前記分周手段によって発生された第2の
クロック信号を前記第1、第2の電圧変換手段に供給す
る信号切替え手段とを具備し、 前記第1,第2の負荷に対する電源電圧の供給に伴う電
源ノイズの低減と負荷に応じた消費電流の最適化とを可
能にしたことを特徴とする電源電圧変換回路。2. A frequency dividing means for dividing a first clock signal to generate a second clock signal having a lower frequency than the first clock signal, and a plurality of conduction control means for controlling conduction according to a level of the clock signal. S
Switching elements and the conduction of these switching elements.
The first power supply voltage and the second power supply voltage
The first power supply voltage converted from the power supply voltage
A third power supply voltage which is higher and lower than the second power supply voltage.
Having a step-down capacitor for storing, said step-down capacitor
A first voltage conversion means for supplying the third power supply voltage stored in the first power supply to a first load, and a plurality of switches which are controlled to be conductive according to the level of a clock signal.
Switching elements and the switching elements
Converted from the first to third power supply voltages in accordance with the communication state.
A fourth power supply voltage higher than the third power supply voltage.
Having a boosting capacitor for storing the boosting capacitor
A second voltage converting means for supplying the fourth power supply voltage stored in the second load to a second load of a type different from the first load; and A clock signal is supplied to the first and second voltage converting means, and when the second load is stopped, a second clock signal generated by the frequency dividing means is supplied to the first and second voltage converting means. Signal switching means for supplying power to the first and second loads, thereby reducing power supply noise and optimizing current consumption according to the load. Power supply voltage conversion circuit.
ロック信号より低い周波数の第2のクロック信号を生成
する分周手段と、クロック信号を分周する分周回路、この分周回路の出力
信号によって導通制御される複数のスイッチング素子、
これらスイッチング素子の導通状態に応じて、第1の電
源電圧とこれより高い第2の電源電圧とから変換され
る、前記第1の電源電圧よりも高く、前記第2の電源電
圧よりも低い第3の電源電圧、および、前記第1〜第3
の電源電圧から変換される、前記第3の電源電圧よりも
高い第4の電源電圧を蓄える昇降用コンデンサを有し、
前記昇降用コンデンサに蓄えられた 前記第3の電源電圧
を第1の負荷に、前記昇降用コンデンサに蓄えられた前
記第4の電源電圧を前記第1の負荷とは異なる種類の第
2の負荷に供給する電圧変換手段と、 前記第2の負荷が動作時に、前記第1のクロック信号を
電圧変換手段に供給し、前記第2の負荷が停止時に、前
記第2のクロック信号を前記電圧変換手段に供給する信
号切替え手段とを具備し、 前記第1,第2の負荷に対する電源電圧の供給に伴う電
源ノイズの低減と負荷に応じた消費電流の最適化とを可
能にしたことを特徴とする電源電圧変換回路。3. A frequency dividing means for dividing a first clock signal to generate a second clock signal having a lower frequency than the first clock signal, a frequency dividing circuit for dividing the clock signal, and a frequency dividing circuit. Circuit output
A plurality of switching elements whose conduction is controlled by a signal,
The first power supply depends on the conduction state of these switching elements.
Source voltage and a higher second power supply voltage
The second power supply voltage higher than the first power supply voltage.
A third power supply voltage lower than the first voltage and
Than the third power supply voltage converted from the power supply voltage
A lifting capacitor for storing a high fourth power supply voltage;
The third power supply voltage stored in the raising / lowering capacitor is stored in a first load, and the fourth power supply voltage stored in the raising / lowering capacitor is stored in a different type from the first load. A voltage converting means for supplying the second clock to the second load, supplying the first clock signal to the voltage converting means when the second load is operating, and supplying the second clock when the second load is stopped. Signal switching means for supplying a signal to the voltage conversion means, enabling reduction of power supply noise accompanying supply of power supply voltage to the first and second loads and optimization of current consumption according to the load. A power supply voltage conversion circuit, comprising:
ンサと昇圧用コンデンサとからなり、時分割して使用さ
れることを特徴とする請求項3記載の電源電圧変換回
路。 4. The step-up / down capacitor comprises a step-down capacitor.
And a boost capacitor.
Power supply voltage converting circuit according to claim 3, characterized in that.
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JP05095738A JP3139879B2 (en) | 1993-04-22 | 1993-04-22 | Power supply voltage conversion circuit |
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---|---|---|---|
JP05095738A JP3139879B2 (en) | 1993-04-22 | 1993-04-22 | Power supply voltage conversion circuit |
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JPH06311731A JPH06311731A (en) | 1994-11-04 |
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