JP3300317B2 - Semiconductor booster circuit - Google Patents

Semiconductor booster circuit

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JP3300317B2
JP3300317B2 JP33526199A JP33526199A JP3300317B2 JP 3300317 B2 JP3300317 B2 JP 3300317B2 JP 33526199 A JP33526199 A JP 33526199A JP 33526199 A JP33526199 A JP 33526199A JP 3300317 B2 JP3300317 B2 JP 3300317B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、多段のチャージ
ポンプ回路を備えてコイルレスで昇圧を行う半導体昇圧
回路に関し、詳しくは、チャージポンプ回路の各段ごと
にチャージ用のキックコンデンサが設けられるとともに
各段間に逆流阻止用の開閉手段が設けられている半導体
昇圧回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor booster circuit having a multi-stage charge pump circuit for boosting voltage without using a coil. More specifically, the present invention relates to a charge pump circuit in which a charge kick capacitor is provided for each stage. The present invention relates to a semiconductor booster circuit provided with opening / closing means for preventing backflow between stages.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7(a)に回路図を示した半導体昇圧
回路は、コイル等の非半導体素子を用いることなく電源
電圧Vddをより高い出力電圧Voに昇圧するために、
多段のチャージポンプ回路1と、それにクロック信号
φ,φ*を供給するクロック信号発生回路2とを具えて
いる。クロック信号φとクロック信号φ*とは、互いに
位相が180゜ずれていて、概ね反転した一対の信号と
なっている(図7(b)参照。なお、図では上付バーで
示した反転の記号を本明細書中では後付の*で記す)。
2. Description of the Related Art A semiconductor booster circuit whose circuit diagram is shown in FIG. 7A is used to boost a power supply voltage Vdd to a higher output voltage Vo without using a non-semiconductor element such as a coil.
It comprises a multi-stage charge pump circuit 1 and a clock signal generating circuit 2 for supplying clock signals φ and φ * thereto. The clock signal φ and the clock signal φ * are 180 ° out of phase with each other and are a pair of generally inverted signals (see FIG. 7B. In the figure, the inverted signal indicated by the superimposed bar is shown). The symbol is denoted by * at the end of the specification).

【0003】チャージポンプ回路1は、入力ラインに電
源電圧Vddを受けて出力ラインからは出力電圧Voに
昇圧した出力電流Ioを負荷回路3等に供給するため
に、入力ラインから出力ラインに至る導電ラインに対
し、各段ごとにキックコンデンサCkの一端が接続され
るとともに、導電ラインに対し初段や各段間のところで
MOSトランジスタM1〜M5が介挿接続されている。
MOSトランジスタM1〜M5は、それぞれダイオード
接続されていて、伝達すべく導電ラインを開閉する開閉
手段となっている。最終段のところは、整流のために導
電ラインの開閉を行うMOSトランジスタMrが介挿さ
れている。
A charge pump circuit 1 receives a power supply voltage Vdd on an input line and supplies an output current Io boosted to an output voltage Vo from an output line to a load circuit 3 and the like. One end of a kick capacitor Ck is connected to the line for each stage, and MOS transistors M1 to M5 are connected to the conductive line at the first stage and between the stages.
The MOS transistors M1 to M5 are diode-connected, and serve as opening / closing means for opening / closing a conductive line for transmission. At the last stage, a MOS transistor Mr for opening and closing a conductive line for rectification is inserted.

【0004】そして、各キックコンデンサCkの他端に
対しクロック信号φ,φ*の何れかが交互に供給される
と(図7の場合、左から1,3,5番目のCkにφが供
給され、2,4番目のCkにφ*が供給されている)、
MOSトランジスタM1,M3,M5と、MOSトラン
ジスタM2,M4,Mrとが、交互にオンオフし、その
度に電源電圧Vdd相当分だけ昇圧された方のキックコ
ンデンサCkからそうでない隣りのキックコンデンサC
kへ電荷が移されて(すなわちφがハイでφ*がローの
ときには、M2を介して1番目のCkから2番目のCk
へ両者の電位差に応じた電流が流れ、M4を介して3番
目のCkから4番目のCkへ両者の電位差に応じた電流
が流れ、Mrを介して5番目のCkから負荷回路3へ両
者の電位差に応じた電流が流れ、また、φがローでφ*
がハイのときには、M1を介して電源電圧Vddから1
番目のCkへ両者の電位差に応じた電流が流れ、M3を
介して2番目のCkから3番目のCkへ両者の電位差に
応じた電流が流れ、M5を介して4番目のCkから5番
目のCkへ両者の電位差に応じた電流が流れ)、出力電
圧Voは、図7の如く5段のものであれば(左から1番
目のCkの一端の電圧がφに同期して交互に電源電圧V
ddか2×Vddになり、2番目のCkの一端の電圧が
φ*に同期して交互に2×Vddか3×Vddになり、
3番目のCkの一端の電圧がφに同期して交互に3×V
ddか4×Vddになり、4番目のCkの一端の電圧が
φ*に同期して交互に4×Vddか5×Vddになり、
5番目のCkの一端の電圧がφに同期して交互に5×V
ddか6×Vddになり、さらにMrの整流作用によっ
て)理想的には6×Vddに達する。n段のものであれ
ば理想的には(n+1)×Vddの出力電圧Voが出力
される。
When one of the clock signals φ and φ * is alternately supplied to the other end of each kick capacitor Ck (in FIG. 7, φ is supplied to the first, third and fifth Ck from the left). And φ * is supplied to the second and fourth Ck),
The MOS transistors M1, M3, M5 and the MOS transistors M2, M4, Mr alternately turn on and off, and each time the kick capacitor Ck, which has been boosted by an amount corresponding to the power supply voltage Vdd, from the adjacent kick capacitor Ck, which is not so
k (ie, when φ is high and φ * is low, the second Ck from the first Ck via M2)
The current corresponding to the potential difference between the two flows through M4, the current corresponding to the potential difference flows from the third Ck to the fourth Ck via M4, and the current flows from the fifth Ck to the load circuit 3 via Mr. The current according to the potential difference flows, and when φ is low, φ *
Is high, the power supply voltage Vdd is
A current corresponding to the potential difference between the two flows through the third Ck via M3, a current corresponding to the potential difference between the two flows from the second Ck to the third Ck via M3, and a fifth current via the fifth Ck via M5. If the output voltage Vo has 5 stages as shown in FIG. 7 (the voltage at one end of the first Ck from the left is alternately synchronized with φ and the power supply voltage is alternately supplied to Ck). V
dd or 2 × Vdd, and the voltage at one end of the second Ck alternately becomes 2 × Vdd or 3 × Vdd in synchronization with φ *,
The voltage at one end of the third Ck is alternately 3 × V in synchronization with φ.
dd or 4 × Vdd, and the voltage at one end of the fourth Ck alternately becomes 4 × Vdd or 5 × Vdd in synchronization with φ *,
The voltage at one end of the fifth Ck is alternately 5 × V in synchronization with φ.
dd or 6 × Vdd, and ideally reaches 6 × Vdd (due to the rectification of Mr). In the case of n stages, an output voltage Vo of (n + 1) × Vdd is ideally output.

【0005】ところが、このような半導体昇圧回路で
は、そのままワンチップICに形成すると、開閉手段し
てのMOSトランジスタにおけるバックゲート部(ゲー
ト下のチャネル領域の更に深部)が共通接続された状態
であることから、サブストレート変調と呼ばれる不所望
な基板効果の影響を受けるので、後段のMOSトランジ
スタのオン特性が劣化する。このため、段数が多くなる
ほど段数を増やしてもなかなか所望の出力電圧が得られ
ない、という不都合がある。
However, in such a semiconductor booster circuit, if it is formed as it is on a one-chip IC, the back gate portion (further deep portion of the channel region below the gate) of the MOS transistor serving as the opening and closing means is in a state of being commonly connected. Therefore, the on-characteristics of the subsequent MOS transistor are degraded because of the influence of an undesired substrate effect called substrate modulation. Therefore, there is an inconvenience that a desired output voltage cannot be easily obtained even if the number of stages is increased as the number of stages is increased.

【0006】これに対しては、集積回路の基礎である素
子分離技術を適用して、例えば絶縁型基板を用いたり個
別ウェルを形成したりして各MOSトランジスタを分離
したうえでそれぞれのバックゲート部をフローティング
状態にしたりソース等にクランプ接続したりすること
が、直截的な対策として想定される(特開平7−298
607号公報、特開平7−327357号公報、特開平
8−83486号公報など参照)。そのような対策によ
れば、サブストレート変調の不具合が軽減されて、出力
電圧については改善されてきた。
In order to solve this problem, the MOS transistor is separated by applying an element isolation technique which is the basis of an integrated circuit, for example, by using an insulating substrate or forming an individual well, and then the respective back gates are separated. It is conceivable as a direct countermeasure that the section is brought into a floating state or connected to a source or the like by a clamp.
607, JP-A-7-327357, JP-A-8-83486, etc.). According to such measures, the problem of substrate modulation has been reduced, and the output voltage has been improved.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、負荷が
軽く而も安定しているような場合たとえば出力電流が数
μA程度でほぼ一定値になるような応用には、それだけ
でも足りるが、液晶デバイス(LCD)を駆動するよう
な場合、そうではないので、次のような問題がある。す
なわち、要求される出力電流が数mA程度で負荷が重い
うえ、表示データ等に応じて駆動状態が変化するため、
出力電流が頻繁に而も大きく変動するのである。そし
て、そのような出力変動の影響が出力ラインや導電ライ
ンを介してMOSトランジスタのゲート制御状態にも及
び、MOSトランジスタのオン特性を低下させる。その
影響は各段での昇圧が小さいほど大きく、その影響が大
きいほど出力電圧も大きく変動するうえ変動からの回復
も遅くなる。
However, in a case where the load is light and the condition is stable, for example, in an application in which the output current becomes almost constant at about several μA, the liquid crystal device ( In the case of driving an LCD (LCD), this is not the case, so there are the following problems. That is, the required output current is about several mA, the load is heavy, and the driving state changes according to display data and the like.
The output current frequently fluctuates greatly. Then, the influence of such output fluctuation also affects the gate control state of the MOS transistor via the output line or the conductive line, and deteriorates the ON characteristics of the MOS transistor. The effect is larger as the boosting at each stage is smaller, and the larger the effect is, the larger the output voltage fluctuates and the slower the recovery from the fluctuation.

【0008】そこで、出力負荷の状態が変動しても開閉
手段の制御状態は変動しない又は変動し難いように回路
構成を工夫することが技術的な課題となる。この発明
は、このような課題を解決するためになされたものであ
り、出力負荷変動に強い半導体昇圧回路を実現すること
を目的とする。
Therefore, it is a technical problem to devise a circuit configuration such that the control state of the switching means does not change or hardly changes even if the state of the output load changes. The present invention has been made to solve such a problem, and has as its object to realize a semiconductor booster circuit that is resistant to output load fluctuation.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、図7の回路と
同様の基本的なチャージポンプ回路を駆動用とし、特開
平7−298607号公報等記載の回路と同様のチャー
ジポンプ回路を制御用として使い分けるとともに、両者
の組み合わせに際して更なる工夫を加味する等のこと
で、上記の課題を解決しようとするものである。以下、
そのために発明された第1乃至第4の解決手段につい
て、その構成および作用効果を説明する。
According to the present invention, a basic charge pump circuit similar to the circuit shown in FIG. 7 is used for driving, and a charge pump circuit similar to the circuit described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-298607 is controlled. The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems by properly using them for different purposes and by taking further measures into consideration when combining the two. Less than,
The configuration, operation, and effect of the first to fourth solving means invented for that purpose will be described.

【0010】[第1の解決手段]第1の解決手段の半導
体昇圧回路は(、出願当初の請求項1に記載の如く)、
(負荷への)出力ラインに(対し最終の整流段および途
中の各段のうち)何れか(一つ又は複数)の段で接続さ
れて(昇圧後の電流を出力可能となって)いる多段の第
1チャージポンプ回路と、各段ごとに前記第1チャージ
ポンプ回路に接続され何れの段でも前記出力ラインに
(対し直接は又は電流出力可能な状態では)接続されて
いない多段の第2チャージポンプ回路とを備えている、
というものである。
[First Solution] The semiconductor booster circuit of the first solution (as described in claim 1 at the time of filing the application)
Multi-stage connected to the output line (to the load) at one or more stages (of the final rectification stage and each stage in the middle) (capable of outputting boosted current) And a multi-stage second charge connected to the first charge pump circuit for each stage and not connected to the output line at any stage (directly or in a state where current can be output). And a pump circuit.
That is.

【0011】ここで、上記の「チャージポンプ回路」
は、チャージ用のキックコンデンサが多段に設けられる
とともに各段間に逆流阻止用の開閉手段が設けられてい
るものであり、それぞれの「キックコンデンサ」は所定
のクロックを受けて一段分の昇圧・降圧を繰り返すコン
デンサであり、「多段」は、数段から十数段が現時点で
は最も実用的であり、数十段以上も当然に含むが、1段
や2段では効果が目立たないので、3段以上が該当す
る。
Here, the above-mentioned "charge pump circuit"
Is characterized in that a kick capacitor for charging is provided in multiple stages and an opening / closing means for preventing backflow is provided between each stage.Each "kick capacitor" receives a predetermined clock and boosts and boosts one stage. It is a capacitor that repeats step-down. The “multi-stage” is most practical at several stages to tens of stages at present, and naturally includes several tens or more stages, but the effect is not conspicuous at one or two stages. Corresponding to or higher.

【0012】このような第1の解決手段の半導体昇圧回
路にあっては、チャージポンプ回路が複列化されたう
え、第2チャージポンプ回路は、出力ラインから切り離
されて、駆動用の第1チャージポンプ回路に対する制御
用とされている。そのため、第1チャージポンプ回路が
出力ラインを介して負荷変動を受けても、第2チャージ
ポンプ回路はその影響を受けること無く安定して動作
し、その安定した各段の昇圧電圧に基づいて第1チャー
ジポンプ回路における各段の開閉手段が制御されるの
で、それらの制御状態は出力負荷変動に拘わらず安定す
ることとなる。
In the semiconductor booster circuit according to the first solving means, the charge pump circuit is divided into two rows, and the second charge pump circuit is separated from the output line to provide the first drive circuit. It is for controlling the charge pump circuit. Therefore, even if the first charge pump circuit receives a load change via the output line, the second charge pump circuit operates stably without being affected by the load change, and the second charge pump circuit operates based on the stabilized boosted voltage of each stage. Since the opening / closing means of each stage in one charge pump circuit is controlled, their control states are stabilized irrespective of output load fluctuations.

【0013】このように制御用と駆動用に分けて複列化
したことにより、出力負荷の状態が変動しても、そして
出力ラインに連なる駆動側のものであっても、開閉手段
の制御状態は、さほど変動しない。したがって、この発
明によれば、出力負荷変動に強い半導体昇圧回路を実現
することができる。
As described above, since the control and the drive are divided into two rows, even if the state of the output load fluctuates, and even if the drive side is connected to the output line, the control state of the opening / closing means is controlled. Does not vary much. Therefore, according to the present invention, a semiconductor booster circuit that is resistant to output load fluctuation can be realized.

【0014】[第2の解決手段]第2の解決手段の半導
体昇圧回路は(、出願当初の請求項2に記載の如く)、
上記の第1の解決手段の半導体昇圧回路であって、前記
第1チャージポンプ回路における段間の開閉手段が何れ
もMOSトランジスタであり、前記第2チャージポンプ
回路から前記第1チャージポンプ回路への接続が前記M
OSトランジスタのゲートに対してなされている、とい
うものである。
[Second Solution] A semiconductor booster circuit according to a second solution (as described in claim 2 at the beginning of the application)
In the above-mentioned semiconductor booster circuit according to the first solution, all the switching means between the stages in the first charge pump circuit are MOS transistors, and the second charge pump circuit is connected to the first charge pump circuit. Connection is M
This is done for the gate of the OS transistor.

【0015】このような第2の解決手段の半導体昇圧回
路にあっては、制御用の第2チャージポンプ回路の負担
が極めて軽いのでその部分は小形化が容易であり、しか
も、負荷変動の影響が駆動用の第1チャージポンプ回路
を介して伝搬して来るのを確実に断てるので動作状態が
常に安定する。また、安定した適切な制御状態の下でM
OSトランジスタが確実にオンオフすることから、開閉
手段による電圧損失も少なくて済むうえ、それによって
電流駆動能力が高く維持されるので出力変動からの回復
能力も更に向上する。したがって、この発明によれば、
出力負荷変動に一層強い半導体昇圧回路を実現すること
ができる。
In the semiconductor booster circuit according to the second solution, the load on the second charge pump circuit for control is extremely light, so that the portion can be easily miniaturized, and furthermore, the influence of load fluctuations can be obtained. Is reliably stopped from propagating through the first charge pump circuit for driving, so that the operation state is always stable. Under stable and appropriate control conditions, M
Since the OS transistor is reliably turned on and off, the voltage loss due to the switching means can be reduced, and the current driving capability is maintained at a high level, so that the capability of recovering from output fluctuations is further improved. Therefore, according to the present invention,
A semiconductor booster circuit that is more resistant to output load fluctuations can be realized.

【0016】[第3の解決手段]第3の解決手段の半導
体昇圧回路は(、出願当初の請求項3に記載の如く)、
上記の第2の解決手段の半導体昇圧回路であって、前記
第2チャージポンプ回路における段間の開閉手段が何れ
もMOSトランジスタである、というものである。
[Third Solution] A semiconductor booster circuit according to a third solution (as described in claim 3 at the beginning of the application) is:
In the semiconductor booster circuit according to the second solution means, all the switching means between the stages in the second charge pump circuit are MOS transistors.

【0017】このような第3の解決手段の半導体昇圧回
路にあっては、第1チャージポンプ回路の各開閉手段だ
けでなく、第2チャージポンプ回路の各開閉手段も、総
て、MOSトランジスタで統一されている。これによ
り、各段の動作特性が良く揃うので、段数が多くなって
も、駆動側の開閉手段とその制御状態との間に不整合が
生じることは無い。したがって、この発明によれば、出
力負荷変動にも多段化にも一層強い半導体昇圧回路を実
現することができる。
In the semiconductor booster circuit of the third solution, not only the switching means of the first charge pump circuit but also the switching means of the second charge pump circuit are all MOS transistors. It is unified. As a result, the operating characteristics of each stage are well aligned, so that even if the number of stages is increased, no mismatch occurs between the drive-side opening / closing means and its control state. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a semiconductor booster circuit that is more resistant to output load fluctuation and multi-stage operation.

【0018】[第4の解決手段]第4の解決手段の半導
体昇圧回路は(、出願当初の請求項4に記載の如く)、
上記の第1〜第3の解決手段の半導体昇圧回路であっ
て、前記第1チャージポンプ回路における各段のキック
コンデンサは何れも前記第2チャージポンプ回路におけ
る各段のキックコンデンサより容量が大きい、というも
のである。
[Fourth Solution] The semiconductor booster circuit of the fourth solution (as described in claim 4 at the beginning of the application)
In the semiconductor booster circuit according to any one of the first to third solving means, each of the kick capacitors at each stage in the first charge pump circuit has a larger capacity than the kick capacitors at each stage in the second charge pump circuit. That is.

【0019】このような第4の解決手段の半導体昇圧回
路にあっては、第1チャージポンプ回路が大容量のキッ
クコンデンサにて大きな出力電流をサポートするととも
に、それに対し第2チャージポンプ回路にて安定した制
御がなされる。これにより、大きな電流を取り出して
も、そしてその電流値が大きく変化したとしても、安定
な制御の下で、安定した動作結果が得られて、駆動能力
が向上する。したがって、この発明によれば、大きな電
流を取り出せるうえ出力負荷変動にも強い半導体昇圧回
路を実現することができる。
In the semiconductor booster circuit according to the fourth solution, the first charge pump circuit supports a large output current with a large-capacity kick capacitor, while the second charge pump circuit supports a large output current. Stable control is performed. As a result, even if a large current is taken out and the current value greatly changes, a stable operation result can be obtained under stable control, and the driving capability is improved. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a semiconductor booster circuit capable of extracting a large current and resistant to output load fluctuation.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明の半導体昇圧回路について、これを実施するため
の具体的な形態を、以下の第1〜第3実施例により説明
する。図1〜図3に示した第1実施例、及び図4に示し
た第2実施例、図5に示した第3実施例は、何れも、上
述した第1〜第4の解決手段を具現化したものであり、
第1実施例と第2実施例との主な相違は、開閉手段とし
てのMOSトランジスタがpMOS(PチャネルMO
S)なのかnMOS(NチャネルMOS)なのかであ
り、それらと第3実施例との主な相違は、開閉手段とし
てのMOSトランジスタのバックゲートの接続先が別の
チャージポンプ回路になっていることである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments for implementing the semiconductor booster circuit of the present invention achieved by such a solution will be described with reference to the following first to third embodiments. The first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the second embodiment shown in FIG. 4, and the third embodiment shown in FIG. 5 all implement the above-described first to fourth solving means. And
The main difference between the first embodiment and the second embodiment is that the MOS transistor as the opening / closing means is a pMOS (P-channel MO).
S) or nMOS (N-channel MOS). The main difference between them and the third embodiment is that the connection destination of the back gate of the MOS transistor as the opening / closing means is another charge pump circuit. That is.

【0021】[0021]

【第1実施例】本発明の半導体昇圧回路の第1実施例に
ついて、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図1は、その回路図であり、図2は、クロック信号
の波形例である。
First Embodiment A first embodiment of a semiconductor booster according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram thereof, and FIG. 2 is a waveform example of a clock signal.

【0022】この半導体昇圧回路は、制御用のチャージ
ポンプ回路4(第2チャージポンプ回路)と、駆動用の
チャージポンプ回路5(第1チャージポンプ回路)と、
クロック信号発生回路6とをワンチップIC内に備えて
おり、電源電圧Vddを入力ラインに受けてそれを出力
電圧Voまで昇圧して出力ラインから供給するものであ
る。昇圧後の電流を負荷へ供給するため出力ラインには
適宜の負荷回路7が接続されるが、負荷回路7がLCD
駆動回路などで、その等価抵抗Rが小さく容量Cが大き
いため大きな出力電流Ioが要求される応用にも対応で
きるよう、チャージポンプ回路が制御用と駆動用とに分
けられ、出力ラインに接続されているチャージポンプ回
路5は十分な駆動能力が確保されたものとなっている。
This semiconductor booster circuit includes a control charge pump circuit 4 (second charge pump circuit), a driving charge pump circuit 5 (first charge pump circuit),
A clock signal generation circuit 6 is provided in a one-chip IC, receives a power supply voltage Vdd on an input line, boosts it to an output voltage Vo, and supplies the output voltage Vo from the output line. An appropriate load circuit 7 is connected to the output line to supply the boosted current to the load.
In a driving circuit or the like, the charge pump circuit is divided into a control circuit and a driving circuit, and is connected to an output line so as to be applicable to an application requiring a large output current Io due to its small equivalent resistance R and large capacitance C. The charge pump circuit 5 has a sufficient driving capability.

【0023】詳述すると、電源電圧Vddの6倍弱の出
力電圧Voを得るために、チャージポンプ回路5には、
5個のキックコンデンサCkが設けられ、それぞれの一
端が入力ラインから出力ラインに至る導電ラインに対し
て接続される。また、入力ラインと初段のキックコンデ
ンサCkとの間と、それぞれの接続点の間すなわち導電
ラインにおける段間のところと、5段目のキックコンデ
ンサCkと出力ラインとの間とで、上記導電ラインに対
して順に一つずつ開閉手段としてpMOSトランジスタ
M1,M2,M3,M4,M5,Mrが介挿接続されて
いる。
More specifically, in order to obtain an output voltage Vo that is slightly less than six times the power supply voltage Vdd, the charge pump circuit 5 includes:
Five kick capacitors Ck are provided, and one end of each is connected to a conductive line from an input line to an output line. In addition, the conductive line between the input line and the first stage kick capacitor Ck, between respective connection points, that is, between stages in the conductive line, and between the fifth stage kick capacitor Ck and the output line. , PMOS transistors M1, M2, M3, M4, M5, and Mr are sequentially inserted as opening / closing means.

【0024】そのうち出力ラインに接続された最後段の
MOSトランジスタMrは、出力電流Io整流用のもの
であり、これため、開閉用トランジスタは、キックコン
デンサCkより一つ多くなっている。それらのトランジ
スタM1〜Mrは、個別のウェル領域に形成され、何れ
も、ドレインが入力側・前段側に接続されソースが後段
側・出力側に接続される(なお、ドレインとソースは、
便宜上、決めたものであり、MOSトランジスタは対称
のため、逆になっていても構わない。以下の記述につい
ても同様である。)。そのゲート及びバックゲート部は
後述するようにチャージポンプ回路4における対応段の
ところに接続されている。
The last MOS transistor Mr connected to the output line is used for rectifying the output current Io. Therefore, the number of switching transistors is one more than the kick capacitor Ck. The transistors M1 to Mr are formed in individual well regions, and all have a drain connected to the input side / front stage and a source connected to the rear stage / output side.
It is determined for the sake of convenience, and since the MOS transistors are symmetrical, they may be reversed. The same applies to the following description. ). The gate and the back gate are connected to corresponding stages in the charge pump circuit 4 as described later.

【0025】チャージポンプ回路4は、制御対象のMO
SトランジスタM1〜Mrが6個有るのに対応して6段
となっており、各段ごとにキックコンデンサCaが設け
られ、それぞれの一端が入力ラインから延びた別の導電
ラインに対して接続されている。また、入力ラインと初
段のキックコンデンサCaとの間と、それぞれの接続点
の間すなわちその別の導電ラインにおける段間のところ
とで、導電ラインに対して順に一つずつ開閉手段として
pMOSトランジスタQ1,Q2,Q3,Q4,Q5,
Qrが介挿接続されている。
The charge pump circuit 4 controls the MO to be controlled.
Six stages are provided corresponding to the six S transistors M1 to Mr. A kick capacitor Ca is provided for each stage, and one end of each is connected to another conductive line extending from the input line. ing. Further, between the input line and the kick capacitor Ca in the first stage and between the respective connection points, that is, between the stages in the other conductive lines, the pMOS transistor Q1 is used as an opening / closing means for the conductive lines one by one. , Q2, Q3, Q4, Q5
Qr is interposed and connected.

【0026】これらのトランジスタQ1〜Qrも、個別
のウェル領域に形成され、何れも、ドレインが入力側・
前段側に接続されソース及びバックゲート部が後段側・
出力側に接続される。もっとも、こちらの開閉用トラン
ジスタの個数はキックコンデンサCaと同数になってお
り、出力ラインに対する整流用トランジスタ等の接続は
無い。すなわち、最後段に限らず途中のどの段でも、出
力ラインに至る直接接続はされておらず、出力ラインへ
電流を出力可能な状態での接続も全くなされていない。
These transistors Q1 to Qr are also formed in individual well regions, and all have drains on the input side.
The source and back gate are connected to the front stage,
Connected to output side. However, the number of switching transistors is the same as that of the kick capacitor Ca, and there is no connection of a rectifying transistor or the like to the output line. That is, not only at the last stage but also at any stage in the middle, no direct connection to the output line is made, and no connection is made at all in a state where current can be output to the output line.

【0027】また、各段ごとに、チャージポンプ回路4
とチャージポンプ回路5とが接続されている。具体的に
は、MOSトランジスタQ1のゲートとMOSトランジ
スタM1のゲートとが接続され、MOSトランジスタM
1のバックゲート部とMOSトランジスタQ1のバック
ゲート部とMOSトランジスタQ1のソースとが接続さ
れている。他のMOSトランジスタQ2〜Qr,M2〜
Mrについてもそれぞれ同様の接続がなされている。
The charge pump circuit 4 is provided for each stage.
And the charge pump circuit 5 are connected. Specifically, the gate of MOS transistor Q1 and the gate of MOS transistor M1 are connected, and MOS transistor M1
1 is connected to the back gate of the MOS transistor Q1 and the source of the MOS transistor Q1. Other MOS transistors Q2-Qr, M2-
Similar connections are made for each of Mr.

【0028】さらに、各段ごとに、もう一つのpMOS
トランジスタP1〜Prと、そのドレインに一端が接続
されたコンデンサCbとが設けられ、その接続ラインが
MOSトランジスタQ1〜Qr,M1〜Mrのゲート同
士の接続ラインに接続され、MOSトランジスタP1〜
Prのソース及びバックゲート部がそれぞれの段におけ
るキックコンデンサCaの一端に接続される即ちMOS
トランジスタQ1〜Qrのソースに接続される。また、
2段目以降のMOSトランジスタP2〜Prはゲートが
それぞれの段におけるMOSトランジスタQ2〜Qrの
ドレインに接続される即ち一段前のMOSトランジスタ
Q1〜Q5のソースに接続されている。
Further, for each stage, another pMOS
Transistors P1 to Pr and a capacitor Cb having one end connected to the drain thereof are provided. The connection line is connected to the connection line between the gates of MOS transistors Q1 to Qr and M1 to Mr.
The source and back gate of Pr are connected to one end of a kick capacitor Ca in each stage, ie, MOS
Connected to the sources of transistors Q1-Qr. Also,
The gates of the MOS transistors P2 to Pr in the second and subsequent stages are connected to the drains of the MOS transistors Q2 to Qr in the respective stages, that is, to the sources of the MOS transistors Q1 to Q5 in the immediately preceding stage.

【0029】ここで、各コンデンサの容量について述べ
ると、キックコンデンサCkは数千pFと最も大きく、
キックコンデンサCaはそれより小容量の数pFであ
り、コンデンサCbは更に小容量でキックコンデンサC
aに対して数分の1程度であり、出力電流Ioとして数
mAが取り出せるようになっている。もっとも、出力電
流Ioがそれより少なくて足りるのであれば、IC化が
楽なように、キックコンデンサCkの容量は適宜減らし
て良く、例えばキックコンデンサCaと同等レベルまで
減らしても出力変動に強いという利点は維持される。な
お、MOSトランジスタM1〜Mrの駆動能力もキック
コンデンサCkの容量に準じて適宜設定される。すなわ
ち、この例の場合、MOSトランジスタM1〜Mrは、
MOSトランジスタQ1〜Qrに比べて、駆動能力が大
きく、オン抵抗が小さいものとなっている。
Here, the capacitance of each capacitor will be described. The kick capacitor Ck has the largest value of several thousand pF.
The kick capacitor Ca has a smaller capacity of several pF, and the capacitor Cb has a smaller capacity and a kick capacitor CF.
This is about a fraction of a, and several mA can be taken out as the output current Io. However, if the output current Io is smaller than that, the capacity of the kick capacitor Ck may be reduced as appropriate to facilitate the IC integration. For example, even if the kick capacitor Ck is reduced to the same level as the kick capacitor Ca, it is strong against output fluctuation. The benefits are maintained. Note that the driving capabilities of the MOS transistors M1 to Mr are also set appropriately according to the capacity of the kick capacitor Ck. That is, in the case of this example, the MOS transistors M1 to Mr
As compared with the MOS transistors Q1 to Qr, the driving capability is large and the on-resistance is small.

【0030】クロック信号発生回路6は、チャージポン
プ回路4,5で必要とされる4種類のクロック信号φ
1,φ2,φ3,φ4を生成するものであり、クロック
信号φ1〜φ4は、いずれも、数MHzの同一周波数で
繰り返しオンオフ変化する。オン状態ではほぼ電源電圧
Vddとなり、オフ状態ではほぼ接地GNDの0Vとな
る(図2参照)。そのうち、クロック信号φ1はデュー
ティ比が50%弱で(期間t2〜t4だけオンする)、
クロック信号φ2もデューティ比が50%弱であるがク
ロック信号φ1とは重ならないよう位相が約180゜ず
れている(期間t6〜t8だけオンする)。また、クロ
ック信号φ3は、クロック信号φ2がオンしている期間
の一部分(期間t7)でだけオフし、クロック信号φ4
は、クロック信号φ1がオンしている期間の一部分(期
間t3)でだけオフするようになっている。。
The clock signal generating circuit 6 generates four types of clock signals φ required by the charge pump circuits 4 and 5.
1, φ2, φ3, φ4, and all of the clock signals φ1 to φ4 are repeatedly turned on and off at the same frequency of several MHz. In the on state, the power supply voltage becomes almost equal to Vdd, and in the off state, it becomes almost 0 V of the ground GND (see FIG. 2). Among them, the clock signal φ1 has a duty ratio of less than 50% (turns on only during the period t2 to t4),
The clock signal φ2 also has a duty ratio of slightly less than 50%, but has a phase shift of about 180 ° so as not to overlap with the clock signal φ1 (turns on only during the period t6 to t8). The clock signal φ3 is turned off only during a part (period t7) of the period during which the clock signal φ2 is turned on, and the clock signal φ4 is turned off.
Is turned off only in a part (period t3) of the period when the clock signal φ1 is on. .

【0031】さらに、クロック信号φ1は、初段と3段
目と5段目のキックコンデンサCa及びキックコンデン
サCkの他端に送出され、クロック信号φ2は、2段目
と4段目と最終段のキックコンデンサCaの他端と、2
段目と4段目のキックコンデンサCkの他端と、MOS
トランジスタP1のゲートに対して送出され、クロック
信号φ3は初段と3段目と5段目のコンデンサCbの他
端に送出され、クロック信号φ4は2段目と4段目と最
終段のコンデンサCbの他端に送出されるようになって
いる。なお、初段にクロック信号φ2を印加したときは
上述が全て逆になる。
Further, the clock signal φ1 is sent to the other ends of the first, third and fifth kick capacitors Ca and Ck, and the clock signal φ2 is output to the second, fourth and final stages. The other end of the kick capacitor Ca and 2
The other ends of the kick capacitors Ck of the fourth and fourth stages and the MOS
The clock signal φ3 is sent to the gate of the transistor P1, the clock signal φ3 is sent to the other end of the first, third and fifth stage capacitors Cb, and the clock signal φ4 is sent to the second, fourth and last stage capacitors Cb. To the other end. Note that when the clock signal φ2 is applied to the first stage, the above is all reversed.

【0032】この第1実施例の半導体昇圧回路につい
て、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明す
る。図3は、その動作状態を示す各部の電圧波形例であ
る。なお、MOSトランジスタM1,Q1のゲート電圧
Vaと、MOSトランジスタQ1のソース電圧すなわち
初段キックコンデンサCaの一端の電圧Vbと、MOS
トランジスタM1のソース電圧すなわち初段キックコン
デンサCkの一端の電圧Vcと、MOSトランジスタM
2,Q2のゲート電圧Waと、MOSトランジスタQ2
のソース電圧すなわち2段目キックコンデンサCaの一
端の電圧Wbと、MOSトランジスタM2のソース電圧
すなわち2段目キックコンデンサCkの一端の電圧Wc
とについて、1周期分の波形を図示した。また、その図
示や、以下の説明でも、簡明化等のため、開閉用MOS
トランジスタのオン抵抗や導電ラインの寄生素子などは
無視する。
The usage and operation of the semiconductor booster circuit of the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is an example of a voltage waveform of each part showing the operation state. The gate voltage Va of the MOS transistors M1 and Q1, the source voltage of the MOS transistor Q1, ie, the voltage Vb at one end of the first-stage kick capacitor Ca,
The source voltage of the transistor M1, that is, the voltage Vc at one end of the first-stage kick capacitor Ck and the MOS transistor M
2, the gate voltage Wa of Q2 and the MOS transistor Q2
, Ie, the voltage Wb at one end of the second-stage kick capacitor Ca, and the source voltage of the MOS transistor M2, ie, the voltage Wc at one end of the second-stage kick capacitor Ck.
With respect to and, a waveform for one cycle is illustrated. In the drawings and the following description, for simplicity and the like, a switching MOS
The on-resistance of the transistor and the parasitic element of the conductive line are ignored.

【0033】先ず、理想的な定常状態では、クロック信
号φ1のオンオフに伴い、キックコンデンサCkを介す
るキックがなされるので、電圧Vcは、電源電圧Vdd
分だけ上下して、クロック信号φ1がオンのとき(期間
t2〜t4)電圧値が(2×Vdd)となり、クロック
信号φ1がオフのとき(期間t1,t5〜t8)電圧値
が(Vdd)となる。電圧Vbも、キックコンデンサC
aの介在によって、同じになる。これに対し、電圧Va
は、クロック信号φ2,φ3と電圧Vbとの大小関係で
決まり、クロック信号φ3がオンの間は(期間t1〜t
6,t8)電圧Vbと同じになるが、クロック信号φ3
がオフのときは(期間t7)電圧Vbよりも電源電圧V
ddの分だけ低くなる。こうして、そのときだけMOS
トランジスタQ1,M1はオンして開状態すなわち導通
状態となる。
First, in an ideal steady state, a kick is made via a kick capacitor Ck as the clock signal φ1 is turned on and off, so that the voltage Vc is equal to the power supply voltage Vdd.
When the clock signal φ1 is on (period t2 to t4), the voltage value becomes (2 × Vdd), and when the clock signal φ1 is off (period t1, t5 to t8), the voltage value is (Vdd). Becomes The voltage Vb is also the kick capacitor C
It becomes the same by the intervention of a. On the other hand, the voltage Va
Is determined by the magnitude relationship between the clock signals φ2 and φ3 and the voltage Vb, and while the clock signal φ3 is on (period t1 to t1).
6, t8) The same as the voltage Vb, but the clock signal φ3
Is off (period t7), the power supply voltage V is higher than the voltage Vb.
dd. Thus, only then MOS
The transistors Q1 and M1 are turned on to be in an open state, that is, a conductive state.

【0034】また、クロック信号φ2のオンオフに伴
い、キックコンデンサCkを介するキックがなされるの
で、電圧Wcは、電源電圧Vdd分だけ上下して、クロ
ック信号φ2がオンのとき(期間t6〜t8)電圧値が
(3×Vdd)となり、クロック信号φ2がオフのとき
(期間t1〜t5)電圧値が(2×Vdd)となる。電
圧Wbも、キックコンデンサCaの介在によって、同じ
になる。これに対し、電圧Waは、クロック信号φ4と
電圧Vbと電圧Wbとの大小関係で決まり、クロック信
号φ4がオンの間は(期間t1,t2,t4〜t8)電
圧Wbと同じになるが、クロック信号φ4がオフのとき
は(期間t3)電圧Wbよりも電源電圧Vddの分だけ
低くなる。こうして、そのときだけMOSトランジスタ
Q2,M2はオンして開状態すなわち導通状態となる。
In addition, since the kick via the kick capacitor Ck is performed as the clock signal φ2 is turned on and off, the voltage Wc rises and falls by the power supply voltage Vdd, and the clock signal φ2 is turned on (period t6 to t8). When the voltage value is (3 × Vdd) and the clock signal φ2 is off (period t1 to t5), the voltage value is (2 × Vdd). The voltage Wb also becomes the same due to the presence of the kick capacitor Ca. On the other hand, the voltage Wa is determined by the magnitude relationship between the clock signal φ4, the voltage Vb, and the voltage Wb. While the clock signal φ4 is on, it becomes the same as the voltage Wb (period t1, t2, t4 to t8). When the clock signal φ4 is off (period t3), the voltage becomes lower than the voltage Wb by the power supply voltage Vdd. Thus, only at that time, the MOS transistors Q2 and M2 are turned on to be in an open state, that is, a conductive state.

【0035】同様にして、チャージ電圧は後段に進むほ
ど電源電圧Vdd分ずつ高くなるが、MOSトランジス
タM3,M5,Q3,Q5は、MOSトランジスタM
1,Q1と同じタイミングでオンする。また、MOSト
ランジスタM4,Mr,Q4,Qrは、MOSトランジ
スタM2,Q2と同じタイミングでオンする。そして、
チャージポンプ回路5では、各周期の前半(期間t3)
と後半(期間t7)とで一段おきに、キックされて高く
なった前段のキックコンデンサCkの一端とキックされ
ずに低くなっている後段のキックコンデンサCkの一端
とに亘る導電ラインが導通させられる(すなわち図1の
場合、t3ではM2,M4,Mrのところの導電ライン
が導通し、t4ではM1,M3,M5のところの導電ラ
インが導通する)。
Similarly, the charge voltage increases by the power supply voltage Vdd as it goes to the subsequent stage, but the MOS transistors M3, M5, Q3 and Q5
1 and at the same timing as Q1. Further, the MOS transistors M4, Mr, Q4, Qr are turned on at the same timing as the MOS transistors M2, Q2. And
In the charge pump circuit 5, the first half of each cycle (period t3)
Every other stage in the second half (period t7), the conductive line extending between one end of the kick capacitor Ck of the preceding stage, which has been kicked and increased, and one end of the kick capacitor Ck of the subsequent stage, which has been lowered without being kicked, is made conductive. (That is, in the case of FIG. 1, at t3, the conductive lines at M2, M4, and Mr conduct, and at t4, the conductive lines at M1, M3, and M5 conduct.)

【0036】その際、出力電流Ioが出力ラインから取
り出されて後段のキックコンデンサCkのチャージ量が
減っていると、その分だけ後段側の電圧が後段側の電圧
より低下するので、MOSトランジスタM1〜M5の導
通時に前段側のキックコンデンサCkから後段側のキッ
クコンデンサCkへ電荷が移動してチャージ量の補充が
なされる。こうして、チャージポンプ回路5では、各段
を経て電源電圧Vddが出力電圧Voまで昇圧されると
ともに、昇圧後の出力電流Ioが出力ラインから取り出
されて負荷回路7に供給される。
At this time, if the output current Io is taken out from the output line and the amount of charge of the subsequent kick capacitor Ck is reduced, the voltage of the subsequent stage is lower than the voltage of the subsequent stage. During the conduction of .about.M5, the charge moves from the kick capacitor Ck on the preceding stage to the kick capacitor Ck on the subsequent stage, and the charge amount is replenished. Thus, in the charge pump circuit 5, the power supply voltage Vdd is boosted to the output voltage Vo via each stage, and the boosted output current Io is taken out from the output line and supplied to the load circuit 7.

【0037】また、チャージポンプ回路4でも、各周期
の前半(期間t3)と後半(期間t7)とで一段おき
に、キックされて高くなった前段のキックコンデンサC
aの一端とキックされずに低くなっている後段のキック
コンデンサCaの一端とに亘る導電ラインが導通させら
れて(すなわち図1の場合、t3ではQ2,Q4,Qr
のところの導電ラインが導通し、t4ではQ1,Q3,
Q5のところの導電ラインが導通して)、各段ごとに電
源電圧Vddずつ昇圧がなされるが、各キックコンデン
サCaとコンデンサCbにチャージされた電荷がMOS
トランジスタM1〜Mrのゲート等を制御するのに用い
られる程度で、負荷回路7へ供給する等の明示的な電流
の取出は行われないので、定常状態では、各キックコン
デンサCaとコンデンサCbのチャージ量そして端子電
圧は安定して一定差を保ちながらクロック信号φ1,φ
2に追従する。
In the charge pump circuit 4 as well, the kick capacitor C of the previous stage which has been kicked and increased in the first half (period t3) and the second half (period t7) of each cycle is provided every other stage.
a, and a conductive line extending to one end of a kick capacitor Ca at the subsequent stage, which is lowered without being kicked, is made conductive (that is, Q2, Q4, Qr at t3 in FIG. 1).
At t4, Q1, Q3, Q3
The conductive line at Q5 becomes conductive), and the power supply voltage Vdd is boosted by each stage, but the electric charge charged in each of the kick capacitors Ca and Cb is MOS
Since it is only used to control the gates and the like of the transistors M1 to Mr, an explicit current extraction such as supply to the load circuit 7 is not performed, and in a steady state, the charging of each kick capacitor Ca and the capacitor Cb is performed. The clock signal φ1, φ1
Follow 2

【0038】そして、そのような安定した電圧Vb,W
b等とクロック信号φ3,φ4とに基づいて生成された
電圧Va,Wa等は変化すべきときには明確に変化する
安定した電圧信号となり、それらの電圧信号をゲートや
バックゲート部に受けて動作するMOSトランジスタM
1〜Mrも、サブストレート変調の影響等を脱して、常
に安定な非飽和状態で動作する。そのため、上記説明で
は割愛したMOSトランジスタM1〜Mr,Q1〜Qr
のオン抵抗が、それぞれ0.1V〜0.2V程度の小さ
な値で、ほぼ一定のものとなるので、出力電圧Voは明
りょうに確定し設計時点での算出も容易である。こうし
て、定常状態では、所望の出力電圧Voまで昇圧した十
分な量の出力電流Ioが負荷回路7へ供給される。
Then, such stable voltages Vb, W
The voltages Va, Wa, etc. generated based on the clock signals .phi.3, .phi.4 and the like become stable voltage signals that clearly change when they should change, and operate by receiving those voltage signals at the gate and the back gate unit. MOS transistor M
1 to Mr always operate in a stable unsaturated state, excluding the influence of the substrate modulation. Therefore, the MOS transistors M1 to Mr, Q1 to Qr omitted in the above description
Are substantially constant at small values of about 0.1 V to 0.2 V, respectively, so that the output voltage Vo is clearly determined and the calculation at the time of design is easy. Thus, in the steady state, a sufficient amount of output current Io boosted to the desired output voltage Vo is supplied to the load circuit 7.

【0039】これに対し、負荷回路7の状態変動によ
り、出力電流Ioが一時的であっても過大になったとす
ると、最後段のキックコンデンサCkのチャージ量が急
減して出力電圧Voが低下し始める。そして、その現象
が後段側から順に前段側へ伝搬するが、そのようなチャ
ージポンプ回路5側の状態とは無関係にチャージポンプ
回路4では常時適切な電圧レベルの制御信号が生成さ
れ、それでMOSトランジスタM1〜Mrのゲート等が
制御されるので、チャージポンプ回路5側にあってソー
スやドレインの電圧が出力電圧Voの変動に伴って変動
するMOSトランジスタM1〜Mrでも、定常状態と同
様に安定して動作する。しかも、それらのオン抵抗も小
さな値に維持されるため、各キックコンデンサCk間で
前段側から後段側へチャージ量の不足分が速やかに補充
される。そして、出力電圧Voは迅速に回復する。こう
して、負荷回路7へはその状態変動の如何に拘わらず、
出力電圧Voで安定している出力電流Ioが、常時十分
に供給される。
On the other hand, if the output current Io becomes excessive due to the state fluctuation of the load circuit 7 even if it is temporary, the charge amount of the last-stage kick capacitor Ck sharply decreases and the output voltage Vo decreases. start. Then, the phenomenon propagates from the subsequent stage to the preceding stage in order. Regardless of the state of the charge pump circuit 5 side, the charge pump circuit 4 always generates a control signal of an appropriate voltage level. Since the gates and the like of M1 to Mr are controlled, the MOS transistors M1 to Mr on the side of the charge pump circuit 5 whose source and drain voltages fluctuate with the fluctuation of the output voltage Vo are stable as in the steady state. Works. In addition, since their on-resistance is also maintained at a small value, the shortage of the charge amount is quickly replenished between the kick capacitors Ck from the former stage to the latter stage. Then, the output voltage Vo recovers quickly. Thus, regardless of the state change, the load circuit 7
An output current Io that is stable at the output voltage Vo is always sufficiently supplied.

【0040】[0040]

【第2実施例】本発明の半導体昇圧回路の第2実施例に
ついて、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図4は、その回路図であり、上述の図1に対応して
いる。
Second Embodiment A specific configuration of a semiconductor booster circuit according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a circuit diagram corresponding to FIG. 1 described above.

【0041】この半導体昇圧回路が上述した第1実施例
のものと相違するのは、入力ラインが接地された点と、
各MOSトランジスタM1〜Mr,Q1〜Qr,P1〜
PrがpMOSからnMOSになった点と、クロック信
号φ1〜φ4がそれぞれ反転信号であるクロック信号φ
1*〜φ4*になった点である(なお、図では上付バー
で示した反転の記号を本明細書中では後付の*で記
す)。
This semiconductor booster circuit differs from that of the first embodiment in that the input line is grounded,
Each MOS transistor M1-Mr, Q1-Qr, P1-
The point where Pr is changed from pMOS to nMOS and the clock signals φ1 to φ4 are clock signals φ
1 * to φ4 * (in the figure, the inverted symbol shown by the superscript bar is indicated by the asterisk * in the present specification).

【0042】この場合、電圧の正負が反転する以外は、
上述したのと同様に動作するので、出力電圧Voは負側
に昇圧されることとなる。こうして、正の出力電圧に限
らず負の出力電圧についても、確実に昇圧するととも
に、十分な電流を負荷変動によらず安定供給することが
できる。
In this case, except that the polarity of the voltage is reversed,
Since the operation is performed in the same manner as described above, the output voltage Vo is boosted to the negative side. In this way, not only the positive output voltage but also the negative output voltage can be reliably boosted and a sufficient current can be stably supplied regardless of the load fluctuation.

【0043】[0043]

【第3実施例】本発明の半導体昇圧回路の第3実施例に
ついて、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図5は、その回路図であり、上述の図1に対応して
いる。
Third Embodiment A specific configuration of a third embodiment of the semiconductor booster circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a circuit diagram corresponding to FIG. 1 described above.

【0044】この半導体昇圧回路が上述した第1実施例
のものと相違するのは、各MOSトランジスタM1〜M
5,Mr,Q1〜Q5,Qr,P1〜P5,Prのバッ
クゲート部の接続先がチャージポンプ回路4からチャー
ジポンプ回路5に移った点である。具体的には、チャー
ジポンプ回路5内の各段ごとに、該当キックコンデンサ
Ckの一端に接続される即ちMOSトランジスタM1〜
M5,Mrのソースに接続されている。
The difference between this semiconductor booster circuit and the first embodiment is that each of the MOS transistors M1 to M
5, Mr, Q1 to Q5, Qr, P1 to P5, and the connection destination of the back gate section has moved from the charge pump circuit 4 to the charge pump circuit 5. Specifically, each stage in the charge pump circuit 5 is connected to one end of the corresponding kick capacitor Ck, that is, the MOS transistor M1
It is connected to the sources of M5 and Mr.

【0045】この場合、各MOSトランジスタが導電ラ
インやそれぞれのバックゲート部を介して、出力負荷変
動の影響を或る程度は受けることになるが、キックコン
デンサCkが十分大きい容量であることとMOSトラン
ジスタM1〜Mrのオン抵抗が非常に小さくなっている
ため及びいずれのMOSトランジスタもゲートにはチャ
ージポンプ回路4側から安定した制御信号を受けるの
で、その動作状態は、それなりに、安定し、出力負荷変
動にも耐える。こうして、この場合も、確実な昇圧と十
分な電流の安定供給がなされる。
In this case, although each MOS transistor is affected to some extent by the output load fluctuation via the conductive lines and the respective back gate portions, it is necessary that the kick capacitor Ck has a sufficiently large capacity. Since the on-resistances of the transistors M1 to Mr are very small, and the gates of all the MOS transistors receive a stable control signal from the charge pump circuit 4 side, the operation state is stable and the output is moderate. Withstands load fluctuations. Thus, also in this case, reliable boosting and stable supply of sufficient current are performed.

【0046】[0046]

【その他】なお、上記の各実施例では、チャージポンプ
回路5の段数を、図示しやすい5段にしたが、これに限
られるものでなく、3段でも4段でも良く、あるいは要
求される昇圧レベルに応じて6段以上の多段にしても良
い。段数を増やすとほぼ比例して出力電圧Voも上昇す
る(図6のグラフを参照、同図では横軸にチャージポン
プ回路の段数を採り、縦軸に出力電圧Voを採ってい
る)。
[Others] In each of the above embodiments, the number of stages of the charge pump circuit 5 is five, which is easy to illustrate. However, the number of stages is not limited to this, and three or four stages may be used. The number of stages may be six or more depending on the level. As the number of stages increases, the output voltage Vo also increases substantially in proportion (see the graph of FIG. 6, where the horizontal axis indicates the number of stages of the charge pump circuit and the vertical axis indicates the output voltage Vo).

【0047】また、上記の各実施例では、最終の整流段
からだけ出力を取り出したが、出力の取出は最終段に限
られない。電流駆動能力限界等の制約を満たせば、途中
の各段のうち何れか一つ又は複数の段に対しても別個の
整流手段や出力ラインを接続して、昇圧レベルの異なる
各種の電圧を取り出すことも可能である。
Further, in each of the above embodiments, the output is extracted only from the final rectification stage, but the output extraction is not limited to the final stage. If the current drive capability limit is satisfied, separate rectifiers and output lines are connected to any one or more of the intermediate stages to extract various voltages with different boost levels. It is also possible.

【0048】さらに、クロック信号φ1〜φ4,φ1*
〜φ4*を複数の半導体昇圧回路で共用しうる場合や、
他の回路向けのクロック信号を流用できるような場合、
クロック信号が半導体昇圧回路のICの外から供給され
るような場合などでも、本発明の半導体昇圧回路は動作
しうるので、クロック信号発生回路6は必須では無い。
Further, clock signals φ1 to φ4, φ1 *
~ Φ4 * can be shared by multiple semiconductor booster circuits,
If you can use the clock signal for other circuits,
Even when the clock signal is supplied from outside the IC of the semiconductor booster circuit, the semiconductor booster circuit of the present invention can operate, so that the clock signal generating circuit 6 is not essential.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第1の解決手段の半導体昇圧回路にあっては、チャー
ジポンプ回路を制御用と駆動用に分けて複列化したこと
により、出力負荷変動に強い半導体昇圧回路を実現する
ことができたという有利な効果が有る。
As is apparent from the above description, in the semiconductor booster circuit according to the first solution of the present invention, the charge pump circuit is divided into a control circuit and a drive circuit in a double row, There is an advantageous effect that a semiconductor booster circuit resistant to output load fluctuation can be realized.

【0050】また、本発明の第2の解決手段の半導体昇
圧回路にあっては、制御対象をMOSトランジスタのゲ
ート部にしたことにより、出力負荷変動に一層強い半導
体昇圧回路を実現することができたという有利な効果を
奏する。
Further, in the semiconductor booster circuit according to the second solution of the present invention, since the control target is the gate portion of the MOS transistor, a semiconductor booster circuit that is more resistant to output load fluctuation can be realized. It has the advantageous effect that

【0051】さらに、本発明の第3の解決手段の半導体
昇圧回路にあっては、制御側でも駆動側でも開閉手段の
特性が揃うようにしたことにより、出力負荷変動にも多
段化にも一層強い半導体昇圧回路を実現することができ
たという有利な効果が有る。
Further, in the semiconductor booster circuit according to the third solution of the present invention, the characteristics of the opening and closing means are made uniform on both the control side and the drive side, so that both the output load fluctuation and multi-stage can be achieved. There is an advantageous effect that a strong semiconductor booster circuit can be realized.

【0052】また、本発明の第4の解決手段の半導体昇
圧回路にあっては、チャージポンプ回路を制御用と駆動
用とに分けて複列化するとともに駆動側を大出力に叶う
ようにしたことにより、大きな電流を取り出せるうえ出
力負荷変動にも強い半導体昇圧回路を実現することがで
きたという有利な効果を奏する。
Further, in the semiconductor booster circuit according to a fourth solution of the present invention, the charge pump circuit is divided into a control circuit and a drive circuit to form a double row, and the drive side has a large output. As a result, there is an advantageous effect that a semiconductor booster circuit capable of extracting a large current and resistant to fluctuations in output load can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体昇圧回路の第1実施例について
の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of a semiconductor booster circuit of the present invention.

【図2】 そのクロック信号の波形例である。FIG. 2 is a waveform example of the clock signal.

【図3】 その動作状態を示す電圧波形例である。FIG. 3 is a voltage waveform example showing an operation state thereof.

【図4】本発明の半導体昇圧回路の第2実施例について
の回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a second embodiment of the semiconductor booster circuit of the present invention.

【図5】本発明の半導体昇圧回路の第3実施例について
の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a third embodiment of the semiconductor booster circuit of the present invention.

【図6】本発明の半導体昇圧回路について、第1,第2
チャージポンプにおけるキックコンデンサ等の段数を変
え、それぞれの出力電圧Voを測定して得られたグラフ
である。
FIG. 6 shows first and second semiconductor booster circuits according to the present invention;
5 is a graph obtained by changing the number of stages of a kick capacitor and the like in a charge pump and measuring each output voltage Vo.

【図7】従来の半導体昇圧回路を示し、(a)が回路
図、(b)がクロック信号の波形例である。
7A and 7B show a conventional semiconductor booster circuit, FIG. 7A is a circuit diagram, and FIG. 7B is a waveform example of a clock signal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チャージポンプ回路(単列形) 2 クロック信号発生回路 3 負荷回路(軽負荷) 4 チャージポンプ回路(第2チャージポンプ回路、制
御専用側、複列形) 5 チャージポンプ回路(第1チャージポンプ回路、負
荷駆動側、複列形) 6 クロック信号発生回路 7 負荷回路(重負荷)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charge pump circuit (single-row type) 2 Clock signal generation circuit 3 Load circuit (light load) 4 Charge pump circuit (second charge pump circuit, dedicated control side, double-row type) 5 Charge pump circuit (first charge pump circuit) , Load drive side, double row type) 6 Clock signal generation circuit 7 Load circuit (heavy load)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−248239(JP,A) 特開 平6−217527(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/07 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-10-248239 (JP, A) JP-A-6-217527 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 3/07

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】出力ラインに何れかの段で接続されている
多段の第1チャージポンプ回路と、各段ごとに前記第1
チャージポンプ回路に接続され何れの段でも前記出力ラ
インに接続されていない多段の第2チャージポンプ回路
とを備え、前記第1チャージポンプ回路における段間の
開閉手段が何れもMOSトランジスタであり、前記第2
チャージポンプ回路から前記第1チャージポンプ回路へ
の接続が前記MOSトランジスタのゲートに対してなさ
れていることを特徴とするLCD用半導体昇圧回路。
1. A multistage first charge pump circuit connected to an output line at any stage, and the first charge pump circuit for each stage.
E Bei a second charge pump circuit of a multi-stage not connected to the output line in the connected one stage to the charge pump circuit, both the opening and closing means between stages before Symbol first charge pump circuit has a MOS transistor , The second
A semiconductor booster circuit for an LCD, wherein a connection from a charge pump circuit to the first charge pump circuit is made to a gate of the MOS transistor.
【請求項2】前記第2チャージポンプ回路における段間
の開閉手段が何れもMOSトランジスタであることを特
徴とする請求項1記載のLCD用半導体昇圧回路。
2. A semiconductor booster circuit for an LCD according to claim 1, wherein the switching means between the stages in the second charge pump circuit are all MOS transistors.
【請求項3】前記第1チャージポンプ回路における各段
のキックコンデンサは何れも前記第2チャージポンプ回
路における各段のキックコンデンサより容量が大きいこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載されたLC
D用半導体昇圧回路。
3. The kick capacitor of each stage in the first charge pump circuit has a larger capacity than the kick capacitor of each stage in the second charge pump circuit. LC
Semiconductor booster circuit for D.
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