JP4858894B2 - 薄膜トランジスタを用いた集積チャージポンプのｄｃ／ｄｃ変換回路 - Google Patents

Description

本発明は、チャージポンプ回路に関し、特に、薄膜トランジスタを用いた集積したチャージポンプ回路に関するものである。

ディスプレイ集積回路では、ＤＣ−ＤＣコンバータをディスプレイパネルの中に統合することができ、システムインターフェースコントロールＩＣが必要とする供給電圧を低下させることで、コントロールＩＣの製造コストが減少される。例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた駆動回路の形成とディスプレイパネルへの統合によって、ディスプレイモジュールの製造コストと製品化までの時間を大きく短縮することができる。しかしながら、高しきい電圧（Ｖｔ）と低移動度といった貧弱なＴＦＴの特性から、ＭＯＳＦＥＴｓに比べ、低い電力効率のＤＣ−ＤＣコンバータとなる。

従来のＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチングレギュレータとチャージポンプ回路に分類される。チャージポンプ回路は、従来のスイッチングレギュレータがＲＬＣ回路であることから、高調波ノイズを生むため、スイッチングレギュレータよりも集積化に適する。チャージポンプ回路はまた、図１ａと１ｂに示されたように、Ｄｉｃｋｓｏｎ型とスイッチキャパシタ型に分けることができる。しかし、ＴＦＴの高しきい電圧（Ｖｔ）により、Ｄｉｃｋｓｏｎ型のチャージポンプ回路は、大きなトランジスタのスイッチングロスがあり、その全体の変換効率を減少する。改変したＤｉｃｋｓｏｎ型のチャージ回路が電力変換効率を向上させるために提案されているが、駆動が複雑である。

図２は、従来のチャージポンプ回路１０を示している。しかし、チャージポンプ回路１４のＴＦＴのゲートドライブ機能を促進させる増幅したクロック信号を提供し、電荷の逆流を防止する追加の電圧増幅回路１２が必要とされる。電圧増幅回路１２では、例えば、クロック信号と、チャージポンプ回路１４からの出力電圧Ｖｏｕｔに基づいた増幅したクロック信号を生成するレベルシフターが必要とされる。その結果として、回路の複雑性が増し、全体の電力変換効率は、追加の電圧増幅回路のために悪いままである。

本発明の目的は、チャージポンプＤＣ／ＤＣ変換回路の電力消費を減少し、電力変換効率を向上する。

本発明は、少なくとも２つの接続したチャージポンプ（ｅ.ｇ．薄膜トランジスタを含
む）を有するチャージポンプＤＣ／ＤＣ変換回路を提供する。チャージポンプは、増幅した電圧を交互に生成し、例えばＬＣＤディスプレイパネルに出力するようにコントロールされている。もう一つの側面では、一つのチャージポンプの出力がもう一つのチャージポンプに導かれ、もう一つのチャージポンプが二つのチャージポンプからの交互出力を影響しないようにし、制御信号（一つ、または一つ以上のクロック信号）は、チャージポンプの出力のタイミングをコントロールする。

ＤＣ／ＤＣ変換回路の一つの実施例では、変換回路は、入力電圧を出力電圧に変換し、例えば、ＬＣＤディスプレイパネルなどの負荷へ出力する。変換回路では、第一と第二チャージポンプ回路は、並列接続され、制御信号に基づいて変換回路の出力として、交互に第一と第二増幅電圧を出力する。もう一つの側面では、第一と第二チャージポンプ回路は
、制御信号に基づいて第一と第二信号を生成する。第一信号は、動作可能なように第二チャージポンプ回路に接続され、第二信号は、動作可能なように第一チャージポンプ回路に接続される。制御信号のコントロールに基づいて、第一信号が第二チャージポンプ回路の出力を無効にするか、または第二信号が第一チャージポンプ回路の出力を無効にする。

本発明では、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０は、従来のＤＣ／ＤＣ変換回路のような追加の電圧増幅回路を除いたディスプレイパネルなどの負荷に出力するために入力電圧ＶＤＤを増幅電圧ＶＬに変換することができる。よって、複雑性が減少され、全体の変換効率が向上される。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照しながら、詳細に説明する。

図３ａは、本発明に基づいたＤＣ／ＤＣ変換回路の略図である。ＤＣ／ＤＣ変換回路２０は、第一チャージポンプ回路２２と第二チャージポンプ回路２４を含み、並列接続している。ＤＣ／ＤＣ変換回路２０は、入力電圧を出力電圧に変換し、例えば、ＬＣＤディスプレイパネルの負荷へ出力する。制御信号（ＣＬＫ１とＣＬＫ２）に基づくと、第一チャージポンプ回路２２は、入力電圧ＶＤＤを第一増幅電圧に変換し、第一信号（ＦＣＳ）を生成し、第二チャージポンプ回路２４に出力する。制御信号（ＣＬＫ１とＣＬＫ２）に基づくと、第二チャージポンプ回路２４は、入力電圧ＶＤＤを第二増幅電圧に変換し、第二信号（ＳＣＳ）を生成し、第一チャージポンプ回路２２に出力する。第一と第二チャージポンプ回路は、制御信号（ＣＬＫ１とＣＬＫ２）に基づいて、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０の出力として、交互に第一と第二増幅電圧を出力する。制御信号のコントロールに基づいて、第一信号（ＦＣＳ）が第二チャージポンプ回路２４の出力を無効にするか、または第二信号（ＳＣＳ）が第一チャージポンプ回路２２の出力を無効にする。本発明では、第一と第二チャージポンプ回路２２と２４は、互いに他から出力された増幅した電圧信号によってコントロールすることができることで、追加の増幅電圧回路がＤＣ／ＤＣ変換回路で必要なくなる。
[実施例１]

図４ａは、本発明の実施例１に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの概略図である。図４ａに示すように、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ａは、第一チャージポンプ回路２２ａと第二チャージポンプ回路２４ａを含み、並列接続している。制御信号（ＣＬＫ１とＣＬＫ２）のコントロールに基づいて、第一と第二チャージポンプ回路２２ａと２４ａは、出力電圧を例えば、ＬＣＤディスプレイパネルなどの負荷（コンデンサＣＬとレジスタＲＬ）へ出力する。第一チャージポンプ回路２２ａでは、スイッチング素子Ｓ１は、入力電圧ＶＤＤとノードＮ１の間に接続され、スイッチング素子Ｓ２は、ノードＮ１と接地の間に接続される。コンデンサＣ１は、ノードＮ１とＮ２の間に接続され、スイッチング素子Ｓ３は、ノードＮ２と負荷（ＲＬとＣＬ）の間に接続され、スイッチング素子Ｓ４は、入力電圧ＶＤＤとノードＮ２の間に接続される。第二チャージポンプ回路２４ａでは、スイッチング素子Ｓ５は、入力電圧ＶＤＤとノードＮ３の間に接続され、スイッチング素子Ｓ６は、ノードＮ３と接地の間に接続される。コンデンサＣ２は、ノードＮ３とＮ４の間に接続され、スイッチング素子Ｓ７は、ノードＮ４と負荷（ＲＬとＣＬ）の間に接続され、スイッチング素子Ｓ８は、入力電圧ＶＤＤとノードＮ４の間に接続される。

スイッチング素子Ｓ１とＳ２の制御端子は、クロック信号ＣＬＫ１（図３ｂに示すように）に接続され、スイッチング素子Ｓ５とＳ６の制御端子は、クロック信号ＣＬＫ２（図３ｂに示すように）に接続される。この実施例では、第一信号としてのノードＮ４の電圧
Ｖ４がスイッチング素子Ｓ３とＳ４の制御端子に接続され、第二信号としてのノードＮ２の電圧Ｖ２がスイッチング素子Ｓ７とＳ８の制御端子に接続される。制御信号のコントロールに基づいて、第一信号（電圧Ｖ２）が第二チャージポンプ回路２４ａの出力を無効にするか、または第二信号（電圧Ｖ４）が第一チャージポンプ回路２２ａの出力を無効にする。この実施例では、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ８は、ＴＦＴであることができる。

図４ａと４ｂを参照して、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ａの操作が説明される。第一周期中、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ａでは、クロック信号ＣＬＫ１とＣＬＫ２と、第一信号（Ｖ２）と第二信号（Ｖ４）に基づいて、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５とＳ７は、オンになるように設計され、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ６とＳ８は、オフになるように設計される。第一チャージポンプ回路２２ａでは、入力電圧ＶＤＤは、スイッチング素子Ｓ２とＳ４のオンとスイッチング素子Ｓ１とＳ３のオフによってコンデンサＣ１に蓄積される。また、第二チャージポンプ回路２４ａでは、出力電圧ＶＬとしての第二増幅電圧（２ＶＤＤ）は、入力電圧ＶＤＤと、スイッチング素子Ｓ５とＳ７のオンとスイッチング素子Ｓ６とＳ８のオフによりコンデンサＣ２に蓄積された電圧によって負荷（ＣＬとＲＬ）に出力される。

第二周期中、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ａでは、クロック信号ＣＬＫ１とＣＬＫ２と、第一信号（Ｖ２）と第二信号（Ｖ４）に基づいて、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５とＳ７は、オフになるように設計され、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ６とＳ８は、オンになるように設計される。第一チャージポンプ回路２２ａでは、出力電圧ＶＬとしての第二増幅電圧（２ＶＤＤ）は、入力電圧ＶＤＤと、スイッチング素子Ｓ１とＳ３のオンとスイッチング素子Ｓ２とＳ４のオフによりコンデンサＣ１に蓄積された電圧によって負荷（ＣＬとＲＬ）に出力される。また、第二チャージポンプ回路２４ａでは、入力電圧ＶＤＤは、スイッチング素子Ｓ６とＳ８のオンとスイッチング素子Ｓ５とＳ７のオフによってコンデンサＣ２に蓄積される。即ち、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ａでは、第一と第二チャージポンプ回路２２ａと２４ａは、出力電圧としての２ＶＤＤの電圧を負荷（ＣＬとＲＬ）に交互に出力する。よって、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ａは、入力電圧ＶＤＤを２ＶＤＤの増幅した電圧ＶＬに変換する。

即ち、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ａでは、第一と第二チャージポンプ回路２２ａと２４ａは、出力電圧ＶＬとしての２ＶＤＤの増幅した電圧を負荷（ＣＬとＲＬ）に交互に出力する。よって、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ａは、入力電圧ＶＤＤを２ＶＤＤの増幅した電圧ＶＬに変換する。また、制御信号（ＣＬＫ１とＣＬＫ２）のコントロールに基づいて、第一信号（Ｖ２）が第二チャージポンプ回路２４ａの出力を無効にするか、または第二信号（Ｖ４）が第一チャージポンプ回路２２ａの出力を無効にする。

図４ｂは、本発明の実施例１に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。図４ｂにＤＣ／ＤＣ変換回路２０ｂは、第一チャージポンプ回路２２ｂと第二チャージポンプ回路２４ｂを含み、並列接続している。制御信号（ＣＬＫ１とＣＬＫ２）のコントロールに基づいて、第一と第二チャージポンプ回路２２ｂと２４ｂは、出力電圧を例えば、ＬＣＤディスプレイパネルなどの負荷（コンデンサＣＬとレジスタＲＬ）へ出力する。第一と第二チャージポンプ回路２２ｂと２４ｂは、それぞれクロック信号ＣＬＫ１とＣＬＫ２に接続され、交互に増幅した電圧を負荷（ＣＬとＲＬ）に出力する。また、制御信号（ＣＬＫ１とＣＬＫ２）のコントロールに基づいて、第一信号（電圧Ｖ２）が第二チャージポンプ回路２４ｂの出力を無効にするか、または第二信号（電圧Ｖ４）が第一チャージポンプ回路２２ｂの出力を無効にする。

図４ｂに示すように、チャージポンプ回路２２ｂは、トランジスタＴ１とＴ２と一次チャージポンプユニットＰＣＵ１を含む。トランジスタＴ１とＴ２の制御端子は、クロック
信号ＣＬＫ１に接続される。一次チャージポンプユニットＰＣＵ１は、ノード１と負荷（ＲＬとＣＬ）に接続される。一次チャージポンプユニットＰＣＵ１では、コンデンサＣ１は、ノードＮ１とＮ２の間に接続される。トランジスタＴ３は、ノードＮ２とコンデンサＣＬの間に接続され、トランジスタＴ４は、入力電圧ＶＤＤとノードＮ２の間に接続される。

チャージポンプ回路２４ｂは、トランジスタＴ５とＴ６と一次チャージポンプユニットＰＣＵ２を含む。トランジスタＴ５とＴ６の制御端子は、クロック信号ＣＬＫ２に接続される。一次チャージポンプユニットＰＣＵ２は、ノード３とコンデンサＣＬに接続される。一次チャージポンプユニットＰＣＵ２では、コンデンサＣ２は、ノードＮ３とＮ４の間に接続される。トランジスタＴ７は、ノードＮ４とコンデンサＣＬの間に接続され、トランジスタＴ８は、入力電圧ＶＤＤとノードＮ４の間に接続される。トランジスタＴ３とＴ４の制御端子は、ノードＮ４に接続され、トランジスタＴ７とＴ８の制御端子は、ノードＮ２に接続される。ノードＮ２の電圧Ｖ２は、第一信号として機能し、ノードＮ４の電圧Ｖ４は、第二信号として機能する。トランジスタＴ１〜Ｔ８は、図４ａに示されたスイッチング装置Ｓ１〜Ｓ８に対応する。

図４ｂと４ｄを参照して、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ｂの操作が説明される。第一周期中、クロック信号ＣＬＫ１は高速であり、クロック信号ＣＬＫ２は低速である。トランジスタＴ１とＴ６はオフになり、トランジスタＴ２とＴ５はオンになることで、ノードＮ１の電圧Ｖ１は接地され、ノードＮ２の電圧Ｖ２はＶＤＤ、ノードＮ３の電圧Ｖ３はＶＤＤ、ノードＮ４の電圧Ｖ４は２ＶＤＤとなる。電圧Ｖ２がＶＤＤ、電圧Ｖ４が２ＶＤＤであることから、トランジスタＴ４とＴ７はオンになり、トランジスタＴ３とＴ８はオフになる。よって、２ＶＤＤの電圧Ｖ４は、増幅した電圧ＶＬの機能をし、負荷（ＲＬとＣＬ）に出力され、第一チャージポンプ回路２２ｂの出力は、第二信号（電圧Ｖ４）によって無効になる。

第二周期中、クロック信号ＣＬＫ１は高速であり、クロック信号ＣＬＫ２は低速である。トランジスタＴ２とＴ５はオフになり、トランジスタＴ１とＴ６はオンになることで、ノードＮ１の電圧Ｖ１はＶＤＤ、ノードＮ２の電圧Ｖ２は２ＶＤＤ、ノードＮ３の電圧Ｖ３は接地され、ノードＮ４の電圧Ｖ４はＶＤＤとなる。電圧Ｖ４がＶＤＤ、電圧Ｖ２が２ＶＤＤであることから、トランジスタＴ３とＴ８はオンになり、トランジスタＴ４とＴ７はオフになる。よって、２ＶＤＤの電圧Ｖ２は、増幅した電圧ＶＬの機能をし、負荷（ＲＬとＣＬ）に出力され、第二チャージポンプ回路２４ｂの出力は、第一信号（電圧Ｖ２）によって無効になる。

よって、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ｂでは、第一と第二チャージポンプ回路２２ｂと２４ｂは、増幅電圧ＶＬとしての２ＶＤＤの電圧を負荷（ＲＬとＣＬ）に交互に出力し、第一と第二チャージポンプ回路２２ｂと２４ｂは、第一と第二信号によって交互に無効にすることができる。即ち、電圧ダブラーとしてのＤＣ／ＤＣ変換回路２０ｂは、入力電圧ＶＤＤを２ＶＤＤの増幅した電圧ＶＬに変換する。図４ｃは、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ｂの出力波形図を示しており、入力電圧ＶＤＤは３.３Ｖ、増幅電圧ＶＬは約６.２Ｖである。

図５ａは、本発明に基づいた実施例２の概略図である。図５ａに示すように、ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ａは、第一チャージポンプ回路３２ａと第二チャージポンプ回路３４ａを含み、並列接続している。

ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ａでは、第一チャージポンプ回路３２ａは、二次チャージポンプユニットＳＣＵ１の追加を除いて、図４ａのチャージポンプ回路２２ａと似ており、第二チャージポンプ回路３４ａは、二次チャージポンプユニットＳＣＵ２の追加を除いて、
図４ａのチャージポンプ回路２４ａと似ている。追加のチャージポンプユニットＳＣＵは、一次チャージポンプユニットＰＣＵに縦一列になって接続される。簡略のために、類似構造の説明を省く。

二次チャージポンプユニットＳＣＵ１では、スイッチング素子Ｓ９は、スイッチング装置Ｓ３とノードＮ５の間に接続され、スイッチング素子Ｓ１０は、ノードＮ５と負荷（ＲＬとＣＬ）の間に接続される。コンデンサＣ３は、第二チャージポンプ回路３４ａのノードＮ５とノードＮ３の電圧Ｖ３の間に接続される。二次チャージポンプユニットＳＣＵ２では、スイッチング素子Ｓ１１は、スイッチング装置Ｓ７とノードＮ６の間に接続され、スイッチング素子Ｓ１２は、ノードＮ６と負荷（ＲＬとＣＬ）の間に接続される。コンデンサＣ４は、第一チャージポンプ回路３２ａのノードＮ６とノードＮ１の電圧Ｖ１の間に接続される。

スイッチング素子Ｓ９とＳ１０の制御端子は、第二チャージポンプ回路３４ａのノードＮ６の電圧Ｖ６に接続され、スイッチング素子１１とＳ１２の制御端子は、第一チャージポンプ回路３２ａのノードＮ５の電圧Ｖ５に接続される。この実施例では、第一信号としてのノードＮ２の電圧Ｖ２とノードＮ５の電圧Ｖ５は、第二チャージポンプ回路３４ａに接続され、第二信号としてのノードＮ４の電圧Ｖ４とノードＮ６の電圧Ｖ６は、第一チャージポンプ回路３２ａに接続される。スイッチング素子Ｓ９とＳ１１は、選択が自由で、スイッチング素子Ｓ９は、スイッチング素子Ｓ１０がオフになった時、オンになるように、スイッチング素子Ｓ１０がオンになった時、オフになるように設計されている。スイッチング素子Ｓ１１は、スイッチング素子Ｓ１２がオフになった時、オンになるように、スイッチング素子Ｓ１２がオンになった時、オフになるように設計されている。

ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ａの操作は、図５ａと５ｄを参照して、下記のように説明される。
第一周期中、クロック信号ＣＬＫ１とＣＬＫ２と、電圧Ｖ２とＶ５を含む第一信号と、電圧Ｖ４とＶ６を含む第二信号に基づいて、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ１０とＳ１１は、オンになるように設計され、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９とＳ１２は、オフになるように設計されている。

第一チャージポンプ回路３２ａでは、電圧ＶＤＤは、スイッチング素子Ｓ１とＳ３のオフとスイッチング素子Ｓ２とＳ４のオンによってコンデンサＣ１に蓄積される。入力電圧ＶＤＤによって生成された３ＶＤＤの第一増幅電圧と、コンデンサＣ３（２ＶＤＤ）に蓄積された電圧は、スイッチング素子Ｓ１０のオンによって負荷（ＣＬとＲＬ）に出力される。第二チャージポンプ回路３４ａでは、２ＶＤＤは、入力電圧ＶＤＤと、スイッチング素子Ｓ５、Ｓ７とＳ１１のオンと、スイッチング素子Ｓ６、Ｓ８とＳ１２のオフによりコンデンサＣ２（ＶＤＤ）に蓄積された電圧によってコンデンサＣ４に蓄積される。

第二周期中、ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ａでは、クロック信号ＣＬＫ１とＣＬＫ２と、電圧Ｖ２とＶ５を含む第一信号と、電圧Ｖ４とＶ６を含む第二信号に基づいて、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ１０とＳ１１は、オフになるように設計され、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９とＳ１２は、オンになるように設計されている。

第一チャージポンプ回路３２ａでは、２ＶＤＤは、入力電圧ＶＤＤと、スイッチング素子Ｓ１とＳ３のオンと、スイッチング素子Ｓ２とＳ４のオフによりコンデンサＣ１（ＶＤＤ）に蓄積された電圧によってコンデンサＣ３に蓄積される。第二チャージポンプ回路２４ａでは、入力電圧ＶＤＤは、スイッチング素子Ｓ６とＳ８のオンと、スイッチング素子Ｓ５とＳ７のオフによってコンデンサＣ２に蓄積される。また、入力電圧ＶＤＤによって
生成された３ＶＤＤの第二増幅電圧と、コンデンサＣ４（２ＶＤＤ）に蓄積された電圧は、スイッチング素子Ｓ１２のオンによって、負荷（ＣＬとＲＬ）に出力される。即ち、ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ａでは、第一と第二チャージポンプ回路３２ａと３４ａは、出力電圧ＶＬとしての３ＶＤＤの増幅した電圧を負荷（ＣＬとＲＬ）に交互に出力する。よって、ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ａは、入力電圧ＶＤＤを３ＶＤＤの増幅した電圧ＶＬに変換する。また、制御信号（ＣＬＫ１とＣＬＫ２）のコントロールに基づいて、第一信号（Ｖ２とＶ５）が第二チャージポンプ回路３４ａの出力を無効にするか、または第二信号（Ｖ４とＶ６）が第一チャージポンプ回路３２ａの出力を無効にする。

図５ｂは、本発明に基づいた実施例２の回路図である。ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ｂは、第一チャージポンプ回路３２ｂと第二チャージポンプ回路３４ｂを含み、並列接続され、第一入力電圧ＶＤＤと負荷（ＣＬとＲＬ）の間に接続されている。第一と第二チャージポンプ回路３２ｂと３４ｂは、それぞれクロック信号ＣＬＫ１とＣＬＫ２に接続され、交互に増幅電圧ＶＬを負荷（ＣＬとＲＬ）に出力する。

図５ｂに示すように、第一チャージポンプ回路３２ｂは、チャージポンプユニットＰＣＵ１と負荷（ＲＬとＣＬ）の間に接続した二次チャージポンプユニットＳＣＵ１の追加を除いて、図４ｂのチャージポンプ回路２２ｂと似ている。第二チャージポンプ回路３４ｂは、チャージポンプユニットＰＣＵ２と負荷（ＲＬとＣＬ）の間に接続した二次チャージポンプユニットＳＣＵ２の追加を除いて、図４ｂのチャージポンプ回路２４ｂと似ている。簡略のために、類似構造の説明を省く。

二次チャージポンプユニットＳＣＵ１は、２つのトランジスタＴ９とＴ１０とコンデンサＣ３を含む。トランジスタＴ９は、トランジスタＴ３とノードＮ５の間に接続され、トランジスタＴ１０は、ノード５と負荷（ＲＬとＣＬ）の間に接続され、コンデンサＣ３は、ノード５と電圧Ｖ３の間に接続される。二次チャージポンプユニットＳＣＵ２は、２つのトランジスタＴ１１とＴ１２とコンデンサＣ４を含む。トランジスタＴ１１は、トランジスタＴ７とノードＮ６の間に接続され、トランジスタＴ１２は、ノード６と負荷（ＲＬとＣＬ）の間に接続され、コンデンサＣ４は、ノード６と電圧Ｖ１の間に接続される。トランジスタＴ１〜Ｔ１２は、図５ａのスイッチング装置Ｓ１〜Ｓ１２に対応する。

ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ｂの操作は、図５ｂと５ｄを参照して、下記のように説明される。
第一周期中、第一クロック信号ＣＬＫ１は高速であり、第二クロック信号ＣＬＫ２は低速である。トランジスタＴ１とＴ６はオフになり、トランジスタＴ２とＴ５はオンになることで、ノードＮ１の電圧Ｖ１は接地され、ノードＮ２の電圧Ｖ２はＶＤＤ、ノードＮ３の電圧Ｖ３はＶＤＤ、ノードＮ４の電圧Ｖ４は２ＶＤＤとなる。電圧Ｖ２がＶＤＤ、電圧Ｖ４が２ＶＤＤであることから、トランジスタＴ４とＴ７はオンになり、トランジスタＴ３とＴ８はオフになる。

ノードＮ５の電圧Ｖ５は、ノードＮ３のＶＤＤの電圧Ｖ３と、コンデンサＣ４に蓄積された電圧により、３ＶＤＤであることができ、ノードＮ６の電圧Ｖ６は、ノードＮ１の接地の電圧Ｖ１と、コンデンサＣ４に蓄積された電圧により、２ＶＤＤであることができる。電圧Ｖ５が３ＶＤＤ、電圧Ｖ６が２ＶＤＤであることから、トランジスタＴ９とＴ１２はオフになり、トランジスタＴ１０とＴ１１はオンになる。よって、３ＶＤＤの電圧Ｖ５が負荷（ＲＬとＣＬ）に出力され、電圧Ｖ４によってコンデンサＣ４を２ＶＤＤで維持することができる。この時、第二チャージポンプ回路３４ｂの出力は、トランジスタＴ１２が第一チャージポンプ回路３２ｂからの電圧Ｖ５によってオフにされたことから、無効になる。

第二周期中、第一クロック信号ＣＬＫ１は高速であり、第二クロック信号ＣＬＫ２は低速である。トランジスタＴ２とＴ５はオフになり、トランジスタＴ１とＴ６はオンになることで、ノードＮ１の電圧Ｖ１はＶＤＤ、ノードＮ２の電圧Ｖ２は２ＶＤＤ、ノードＮ３の電圧Ｖ３は接地され、ノードＮ４の電圧Ｖ４はＶＤＤとなる。

ノードＮ６の電圧Ｖ６は、ノードＮ１のＶＤＤの電圧Ｖ１と、コンデンサＣ４に蓄積された電圧により、３ＶＤＤであることができ、ノードＮ５の電圧Ｖ５は、ノードＮ３の接地の電圧Ｖ３と、コンデンサＣ３に蓄積された電圧により、２ＶＤＤであることができる。電圧Ｖ６が３ＶＤＤ、電圧Ｖ５が２ＶＤＤであることから、トランジスタＴ９とＴ１２はオンになり、トランジスタＴ１０とＴ１１はオフになる。よって、３ＶＤＤの電圧Ｖ６が負荷（ＲＬとＣＬ）に出力され、電圧Ｖ２によってコンデンサＣ３を２ＶＤＤで維持することができる。この時、第一チャージポンプ回路３２ｂの出力は、トランジスタＴ１２が第二チャージポンプ回路３４ｂからの電圧Ｖ６によってオフにされたことから、無効になる。

よって、ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ｂでは、第一と第二チャージポンプ回路３２ｂと３４ｂは、出力電圧ＶＬとしての３ＶＤＤの増幅した電圧を負荷（ＲＬとＣＬ）に交互に出力する。第一と第二チャージポンプ回路３２ｂと３４ｂの出力は、第一と第二信号のコントロールに基づいて、交互に無効にすることができる。即ち、ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ｂは、入力電圧ＶＤＤを３ＶＤＤの増幅した電圧ＶＬに変換する。図５ｃは、ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ｂの出力波形を示しており、入力電圧ＶＤＤは３.３Ｖ、増幅電圧ＶＬは約８.８Ｖである。

図６ａは、本発明に基づいた実施例３の概略図である。図６ａに示すように、ＤＣ／ＤＣ変換回路４０ａは、第一チャージポンプ回路４２ａと第二チャージポンプ回路４４ａを含み、並列接続され、第一入力電圧ＶＤＤと負荷（ＣＬとＲＬ）の間に接続されている。

ＤＣ／ＤＣ変換回路４０ａでは、第一チャージポンプ回路４２ａは、ＳＣＵ１に縦一列になって接続された二次チャージポンプユニットＳＣＵ３の追加を除いて、図５ａのチャージポンプ回路３２ａと似ており、第二チャージポンプ回路４４ａは、ＳＣＵ２に縦一列になって接続された二次チャージポンプユニットＳＣＵ４の追加を除いて、図５ａのチャージポンプ回路３４ａと似ている。簡略のために、類似構造の説明を省く。

実施例では、第一信号は、ノードＮ２の電圧Ｖ２、ノードＮ５の電圧Ｖ５とノードＮ７の電圧Ｖ７を含み、第二チャージポンプ回路３４ａに接続される。第二信号は、ノードＮ４の電圧Ｖ４、ノードＮ６の電圧Ｖ６とノードＮ８の電圧Ｖ８を含み、第一チャージポンプ回路３２ａに接続される。スイッチング素子Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１３とＳ１５は、選択が自由で、スイッチング素子Ｓ９は、スイッチング素子Ｓ１０がオフになった時、オンになるように、スイッチング素子Ｓ１０がオンになった時、オフになるように設計されている。スイッチング素子Ｓ１１は、スイッチング素子Ｓ１２がオフになった時、オンになるように、スイッチング素子Ｓ１２がオンになった時、オフになるように設計されている。スイッチング素子Ｓ１３は、スイッチング素子Ｓ１４がオフになった時、オンになるように、スイッチング素子Ｓ１４がオンになった時、オフになるように設計されている。スイッチング素子Ｓ１５は、スイッチング素子Ｓ１６がオフになった時、オンになるように、スイッチング素子Ｓ１６がオンになった時、オフになるように設計されている。

ＤＣ／ＤＣ変換回路４０ａの操作は、図６ａと６ｃを参照して、下記のように説明される。
第一周期中、ＤＣ／ＤＣ変換回路４０ａでは、クロック信号ＣＬＫ１とＣＬＫ２と、第
一信号（Ｖ２、Ｖ５とＶ７）と、第二信号（Ｖ４、Ｖ６とＶ８）に基づいて、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１３とＳ１６は、オンになるように設計され、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１２、Ｓ１４とＳ１５は、オフになるように設計されている。

第一チャージポンプ回路４２ａでは、入力電圧ＶＤＤは、スイッチング素子Ｓ１とＳ３のオフとスイッチング素子Ｓ２とＳ４のオンによってコンデンサＣ１に蓄積される。３ＶＤＤは、入力電圧ＶＤＤと、スイッチング素子Ｓ５、Ｓ７とＳ１１のオンと、スイッチング素子Ｓ６、Ｓ８とＳ１２のオフによりコンデンサＣ３（２ＶＤＤ）に蓄積された電圧によってコンデンサＣ５に蓄積される。

第二チャージポンプ回路４４ａでは、２ＶＤＤは、入力電圧ＶＤＤと、スイッチング素子Ｓ５、Ｓ７とＳ１１のオンと、スイッチング素子Ｓ６、Ｓ８とＳ１２のオフによりコンデンサＣ２（ＶＤＤ）に蓄積された電圧によってコンデンサＣ４に蓄積される。入力電圧ＶＤＤによって生成された４ＶＤＤの第二増幅電圧と、コンデンサＣ６（３ＶＤＤ）に蓄積された電圧は、スイッチング素子Ｓ１６のオンとスイッチング素子Ｓ１５のオフによって負荷（ＣＬとＲＬ）に出力される。

第二周期中、ＤＣ／ＤＣ変換回路４０ａでは、クロック信号ＣＬＫ１とＣＬＫ２と、第一信号（Ｖ２、Ｖ５とＶ７）と、第二信号（Ｖ４、Ｖ６とＶ８）に基づいて、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１３とＳ１６は、オフになるように設計され、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１２、Ｓ１４とＳ１５は、オンになるように設計されている。

第一チャージポンプ回路４２ａでは、２ＶＤＤは、入力電圧ＶＤＤと、スイッチング素子Ｓ１とＳ３のオンと、スイッチング素子Ｓ２とＳ４のオフによりコンデンサＣ１（ＶＤＤ）に蓄積された電圧によってコンデンサＣ３に蓄積される。入力電圧ＶＤＤによって生成された４ＶＤＤの第一増幅電圧と、コンデンサＣ５（３ＶＤＤ）に蓄積された電圧は、スイッチング素子Ｓ１４のオンとスイッチング素子Ｓ１３のオフによって負荷（ＲＬとＣＬ）に出力される。

第二チャージポンプ回路４４ａでは、入力電圧ＶＤＤは、スイッチング素子Ｓ６とＳ８のオンと、スイッチング素子Ｓ５とＳ７のオフによってコンデンサＣ２に蓄積される。また、３ＶＤＤは、入力電圧ＶＤＤと、スイッチング素子Ｓ１２とＳ１５のオンと、スイッチング素子Ｓ１１とＳ１６のオフによりコンデンサＣ４（２ＶＤＤ）に蓄積された電圧によってコンデンサＣ６に蓄積される。即ち、ＤＣ／ＤＣ変換回路４０ａでは、第一と第二チャージポンプ回路４２ａと４４ａは、出力電圧ＶＬとしての４ＶＤＤの増幅した電圧を負荷（ＣＬとＲＬ）に交互に出力する。よって、ＤＣ／ＤＣ変換回路４０ａは、入力電圧ＶＤＤを４ＶＤＤの増幅した電圧ＶＬに変換する。また、制御信号（ＣＬＫ１とＣＬＫ２）のコントロールに基づいて、第一信号（Ｖ２、Ｖ５とＶ７）が第二チャージポンプ回路４４ａの出力を無効にするか、または第二信号（Ｖ４、Ｖ６とＶ８）が第一チャージポンプ回路４２ａの出力を無効にする。

図６ｂ（図６ｂ−１、６ｂ−２）は、本発明に基づいた実施例３の回路図である。図６ｂに示すように、第一チャージポンプ回路４２ｂは、二次チャージポンプユニットＳＣＵ１と負荷（ＲＬとＣＬ）の間に接続した二次チャージポンプユニットＳＣＵ３の追加を除いて、図５ｂのチャージポンプ回路３２ｂと似ている。第二チャージポンプ回路４４ｂは、二次チャージポンプユニットＳＣＵ２と負荷（ＲＬとＣＬ）の間に接続した二次チャージポンプユニットＳＣＵ４の追加を除いて、図５ｂのチャージポンプ回路３４ｂと似ている。簡略のために、類似構造の説明を省く。トランジスタＴ１〜Ｔ１６は、図６ａのスイ
ッチング装置Ｓ１〜Ｓ１６に対応する。

ＤＣ／ＤＣ変換回路４０ｂの操作は、図６ｂと６ｃを参照して、下記のように説明される。
第一周期中、第一クロック信号ＣＬＫ１は高速であり、第二クロック信号ＣＬＫ２は低速である。トランジスタＴ１とＴ６はオフになり、トランジスタＴ２とＴ５はオンになることで、ノードＮ１の電圧Ｖ１は接地され、ノードＮ２の電圧Ｖ２はＶＤＤ、ノードＮ３の電圧Ｖ３はＶＤＤ、ノードＮ４の電圧Ｖ４は２ＶＤＤとなる。電圧Ｖ２がＶＤＤ、電圧Ｖ４が２ＶＤＤであることから、トランジスタＴ４とＴ７はオンになり、トランジスタＴ３とＴ８はオフになる。

ノードＮ５の電圧Ｖ５は、ノードＮ３のＶＤＤの電圧Ｖ３と、コンデンサＣ４に蓄積された電圧により、３ＶＤＤであることができ、ノードＮ６の電圧Ｖ６は、ノードＮ１の接地の電圧Ｖ１と、コンデンサＣ４に蓄積された電圧により、２ＶＤＤであることができる。電圧Ｖ５が３ＶＤＤ、電圧Ｖ６が２ＶＤＤであることから、トランジスタＴ９とＴ１２はオフになり、トランジスタＴ１０とＴ１１はオンになる。ノードＮ７の電圧Ｖ７は、ノードＮ１の接地の電圧Ｖ１と、コンデンサＣ５に蓄積された電圧により、３ＶＤＤであることができ、ノードＮ８のＶＤＤの電圧Ｖ８は、コンデンサＣ６に蓄積された電圧と、ノードＮ３のＶＤＤの電圧Ｖ３により、４ＶＤＤであることができる。電圧Ｖ８が４ＶＤＤ、電圧Ｖ７が３ＶＤＤであることから、トランジスタＴ１３とＴ１６はオンになり、トランジスタＴ１４とＴ１５はオフになる。よって、４ＶＤＤの電圧Ｖ８が負荷（ＲＬとＣＬ）に出力され、電圧Ｖ５によってコンデンサＣ５を３ＶＤＤに維持することができる。この時、第一チャージポンプ回路４２ｂの出力は、トランジスタＴ１４が第二チャージポンプ回路４４ｂからの電圧Ｖ８によってオフにされることから、無効になる。

第二周期中、第一クロック信号ＣＬＫ１は高速であり、第二クロック信号ＣＬＫ２は低速である。トランジスタＴ２とＴ５はオフになり、トランジスタＴ１とＴ６はオンになることで、ノードＮ１の電圧Ｖ１はＶＤＤ、ノードＮ２の電圧Ｖ２は２ＶＤＤ、ノードＮ３の電圧Ｖ３は接地され、ノードＮ４の電圧Ｖ４はＶＤＤとなる。

ノードＮ６の電圧Ｖ６は、ノードＮ１のＶＤＤの電圧Ｖ１と、コンデンサＣ４に蓄積された電圧により、３ＶＤＤであることができ、ノードＮ５の電圧Ｖ５は、ノードＮ３の接地の電圧Ｖ３と、コンデンサＣ３に蓄積された電圧により、２ＶＤＤであることができる。電圧Ｖ６が３ＶＤＤ、電圧Ｖ５が２ＶＤＤであることから、トランジスタＴ９とＴ１２はオンになり、トランジスタＴ１０とＴ１１はオフになる。
ノードＮ８の電圧Ｖ８は、ノードＮ３の接地の電圧Ｖ３と、コンデンサＣ６に蓄積された電圧により、３ＶＤＤであることができ、ノードＮ７の電圧Ｖ１は、コンデンサＣ５に蓄積された電圧と、ノードＮ１のＶＤＤの電圧Ｖ１により、４ＶＤＤであることができる。電圧Ｖ７が４ＶＤＤ、電圧Ｖ８が３ＶＤＤであることから、トランジスタＴ１３とＴ１６はオフになり、トランジスタＴ１４とＴ１５はオンになる。よって、４ＶＤＤの電圧Ｖ７が負荷（ＲＬとＣＬ）に出力され、電圧Ｖ６によってコンデンサＣ６を３ＶＤＤで維持することができる。この時、第二チャージポンプ回路４４ｂの出力は、トランジスタＴ１６が第一チャージポンプ回路４２ｂからの電圧Ｖ７によってオフにされることから、無効になる。

よって、ＤＣ／ＤＣ変換回路４０ｂでは、第一と第二チャージポンプ回路４２ｂと４４ｂは、出力電圧ＶＬとしての４ＶＤＤの増幅した電圧を負荷（ＲＬとＣＬ）に交互に出力する。即ち、ＤＣ／ＤＣ変換回路４０ｂは、入力電圧ＶＤＤを４ＶＤＤの増幅した電圧ＶＬに変換する。

図７ａは、本発明に基づいた実施例４の概略図である。図７ａに示すように、ＤＣ／ＤＣ変換回路５０ａでは、第一チャージポンプ回路５２ａは、スイッチング素子Ｓ１がノードＮ１と接地の間に接続され、スイッチング素子Ｓ２がノードＮ１と入力電圧ＶＤＤの間に接続されているのを除いて、図４ａのチャージポンプ回路２２ａと似ている。第二チャージポンプ回路５４ａは、スイッチング素子Ｓ５がノードＮ３と接地の間に接続され、スイッチング素子Ｓ６がノードＮ３と入力電圧ＶＤＤの間に接続されているのを除いて、図４ａのチャージポンプ回路２４ａと似ている。簡略のために、類似構造の説明を省く。

第一周期中、ＤＣ／ＤＣ変換回路５０ａでは、クロック信号ＣＬＫ１とＣＬＫ２と、第一信号（Ｖ２）と、第二信号（Ｖ４）に基づいて、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５とＳ７は、オンになるように設計され、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ６とＳ８は、オフになるように設計されている。
第一チャージポンプ回路５２ａでは、−ＶＤＤは、入力電圧ＶＤＤと、スイッチング素子Ｓ２とＳ４のオンとスイッチング素子Ｓ１とＳ３のオフによってコンデンサＣ１に蓄積される。また、第二チャージポンプ回路５４ａでは、コンデンサＣ２に蓄積された−ＶＤＤの増幅した電圧は、スイッチング素子Ｓ５とＳ７のオンと、スイッチング素子Ｓ６とＳ８のオフによって負荷（ＲＬとＣＬ）に出力される。

第二周期中、ＤＣ／ＤＣ変換回路５０ａでは、クロック信号ＣＬＫ１とＣＬＫ２と、第一信号（Ｖ２）と、第二信号（Ｖ４）に基づいて、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５とＳ７は、オフになるように設計され、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ６とＳ８は、オンになるように設計されている。第一チャージポンプ回路５２ａでは、コンデンサＣ１に蓄積された−ＶＤＤは、スイッチング素子Ｓ１とＳ３のオンと、スイッチング素子Ｓ２とＳ４のオフによって負荷（ＲＬとＣＬ）に出力される。また、第二チャージポンプ回路５４ａでは、−ＶＤＤは、入力電圧ＶＤＤと、スイッチング素子Ｓ６とＳ８のオンと、スイッチング素子Ｓ５とＳ７のオフによってコンデンサＣ２に蓄積される。
即ち、ＤＣ／ＤＣ変換回路５０ａでは、第一と第二チャージポンプ回路５２ａと５４ａは、出力電圧ＶＬとしての−ＶＤＤの増幅した電圧を負荷（ＲＬとＣＬ）に交互に出力する。よって、ＤＣ／ＤＣ変換回路５０ａは、入力電圧ＶＤＤを−ＶＤＤの増幅した電圧ＶＬに変換する。また、制御信号（ＣＬＫ１とＣＬＫ２）のコントロールに基づいて、第一信号（Ｖ２）が第二チャージポンプ回路５４ａの出力を無効にするか、または第二信号（Ｖ４）が第一チャージポンプ回路５２ａの出力を無効にする。

図７ｂは、本発明に基づいた実施例５の回路図である。図７ｂに示すように、ＤＣ／ＤＣ変換回路５０ｂでは、第一チャージポンプ回路５２ｂは、トランジスタＴ１がノードＮ１と接地の間に接続され、トランジスタＴ２がノードＮ１と入力電圧ＶＤＤの間に接続されているのを除いて、図４ｂのチャージポンプ回路２２ｂと似ている。第二チャージポンプ回路５４ｂは、トランジスタＴ５がノードＮ３と接地の間に接続され、トランジスタＴ６がノードＮ３と入力電圧ＶＤＤの間に接続されているのを除いて、図４ａのチャージポンプ回路２４ａと似ている。簡略のために、類似構造の説明を省く。トランジスタＴ１〜Ｔ８は、図７ａのスイッチング装置Ｓ１〜Ｓ８に対応する。

ＤＣ／ＤＣ変換回路５０ｂの操作は、図７ｂと７ｄを参照して、下記のように説明される。
第一周期中、第一クロック信号ＣＬＫ１は高速であり、第二クロック信号ＣＬＫ２は低速である。トランジスタＴ２とＴ５はオンになり、トランジスタＴ１とＴ６はオフになることで、ノードＮ１の電圧Ｖ１はＶＤＤ、ノードＮ２の電圧Ｖ２は接地され、ノードＮ３の電圧Ｖ３は接地され、ノードＮ４の電圧Ｖ４は−ＶＤＤとなる。電圧Ｖ４が−ＶＤＤ、電圧Ｖ２が接地であることから、トランジスタＴ３とＴ８はオフになり、トランジスタＴ４とＴ７はオンになる。よって、−ＶＤＤの電圧Ｖ４は、増幅した電圧ＶＬの機能をし、負荷（ＲＬとＣＬ）に出力され、第一チャージポンプ回路５２ｂの出力は、トランジスタＴ３が第二チャージポンプ回路５４ｂからの電圧Ｖ４によってオフにされることから、無効になる。

第二周期中、第一クロック信号ＣＬＫ１は高速であり、第二クロック信号ＣＬＫ２は低速である。トランジスタＴ１とＴ６はオンになり、トランジスタＴ２とＴ５はオフになることで、ノードＮ１の電圧Ｖ１は接地、ノードＮ２の電圧Ｖ２は−ＶＤＤ、ノードＮ３の電圧Ｖ３はＶＤＤ、ノードＮ４の電圧Ｖ４は接地となる。電圧Ｖ２が−ＶＤＤ、電圧Ｖ４が接地であることから、トランジスタＴ４とＴ７はオフになり、トランジスタＴ３とＴ８はオンになる。よって、−ＶＤＤの電圧Ｖ２は、増幅した電圧ＶＬの機能をし、負荷（ＲＬとＣＬ）に出力され、第二チャージポンプ回路５４ｂの出力は、トランジスタＴ７が第一チャージポンプ回路５２ｂからの電圧Ｖ２によってオフにされることから、無効になる。

よって、ＤＣ／ＤＣ変換回路５０ｂでは、第一と第二チャージポンプ回路５２ｂと５４ｂは、出力電圧ＶＬとしての−ＶＤＤの増幅した電圧を負荷（ＲＬとＣＬ）に交互に出力する。即ち、ＤＣ／ＤＣ変換回路５０ｂは、入力電圧ＶＤＤを−ＶＤＤの増幅した電圧ＶＬに変換する。図７ｃは、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ｂの出力波形を示しており、入力電圧ＶＤＤは３.３Ｖ、増幅電圧ＶＬは約−２．９７Ｖである。

図８ａは、本発明に基づいた実施例５の概略図である。図８ａに示すように、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０ａでは、第一チャージポンプ回路６２ａは、二次チャージポンプユニットＳＣＵ１の追加を除いて、図７ａのチャージポンプ回路５２ａと似ている。第二チャージポンプ回路６４ａは、二次チャージポンプユニットＳＣＵ２の追加を除いて、図７ａのチャージポンプ回路５４ａと似ている。簡略のために、類似構造の説明を省く。

この実施例では、第一信号としてのノードＮ２の電圧Ｖ２とノードＮ５の電圧Ｖ５は、第二チャージポンプ回路６４ａに接続され、第二信号としてのノードＮ４の電圧Ｖ４とノードＮ６の電圧Ｖ６は、第一チャージポンプ回路６２ａに接続される。スイッチング素子Ｓ９とＳ１１は、選択が自由で、スイッチング素子Ｓ９は、スイッチング素子Ｓ１０がオフになった時、オンになるように、スイッチング素子Ｓ１０がオンになった時、オフになるように設計されている。スイッチング素子Ｓ１１は、スイッチング素子Ｓ１２がオフになった時、オンになるように、スイッチング素子Ｓ１２がオンになった時、オフになるように設計されている。

ＤＣ／ＤＣ変換回路６０ａの操作は、図８ａと８ｄを参照して、下記のように説明される。
第一周期中、ＤＣ／ＤＣ変換回路３０ａにおいて、クロック信号ＣＬＫ１とＣＬＫ２と、第一信号（Ｖ２とＶ５）と、第二信号（Ｖ４とＶ６）に基づいて、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ１０とＳ１１は、オンになるように設計され、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９とＳ１２は、オフになるように設計されている。

ＤＣ／ＤＣ変換回路６０ａでは、第一と第二チャージポンプ回路６２ａと６４ａは、出力電圧ＶＬとしての−２ＶＤＤの増幅した電圧を負荷（ＲＬとＣＬ）に交互に出力する。すなわち、ＤＣ／ＤＣ交換回路６０ａにおいては、第一及び第二チャージポンプ回路６２ａ及び６４ａが、出力電圧としての−２ＶＤＤの増幅した電圧を負荷（ＣＬ及びＲＬ）に交互に出力する。よって、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０ａは、入力電圧ＶＤＤを２−ＶＤＤの増幅した電圧ＶＬに変換する。また、制御信号（ＣＬＫ１とＣＬＫ２）のコントロールに基づいて、第一信号（Ｖ２とＶ５）が第二チャージポンプ回路６４ａの出力を無効にする
か、または第二信号（Ｖ４とＶ６）が第一チャージポンプ回路６２ａの出力を無効にする。

図８ｂは、本発明に基づいた実施例５の回路図である。図８ｂに示すように、第一チャージポンプ回路６２ｂは、チャージポンプユニットＰＣＵ１と蓄積コンデンサの間に接続された二次チャージポンプユニットＳＣＵ１の追加を除いて、図７ｂのチャージポンプ回路５２ｂと似ている。第二チャージポンプ回路６４ｂは、チャージポンプユニットＰＣＵ２と蓄積コンデンサの間に接続された二次チャージポンプユニットＳＣＵ２の追加を除いて、図７ｂのチャージポンプ回路５４ｂと似ている。簡略のために、類似構造の説明を省く。トランジスタＴ１〜Ｔ１２は、図８ａのスイッチング装置Ｓ１〜Ｓ１２に対応する。

ＤＣ／ＤＣ変換回路６０ｂの操作は、図８ｂと８ｄを参照して、下記のように説明される。
第一周期中、第一クロック信号ＣＬＫ１は高速であり、第二クロック信号ＣＬＫ２は低速である。トランジスタＴ２とＴ５はオンになり、トランジスタＴ１とＴ６はオフになることで、ノードＮ１の電圧Ｖ１はＶＤＤ、ノードＮ２の電圧Ｖ２は接地され、ノードＮ３の電圧Ｖ３は接地され、ノードＮ４の電圧Ｖ４は−ＶＤＤとなる。電圧Ｖ４が−ＶＤＤ、電圧Ｖ２が接地であることから、トランジスタＴ３とＴ８はオフになり、トランジスタＴ４とＴ７はオンになる。ノードＮ５の電圧Ｖ５は、電圧Ｖ３の接地とコンデンサＣ３に蓄積された電圧によって−２ＶＤＤであることができ、ノードＮ６の電圧Ｖ６は、電圧Ｖ１のＶＤＤとコンデンサＣ４に蓄積された電圧によって−ＶＤＤであることができる。電圧Ｖ５が−２ＶＤＤ、電圧Ｖ６が−ＶＤＤ、トランジスタＴ９とＴ１２がオフで、トランジスタＴ１１とＴ１０がオンであることから、−２ＶＤＤの電圧Ｖ５は、増幅した電圧ＶＬの機能をし、負荷（ＲＬとＣＬ）に出力され、電圧Ｖ４によって電圧Ｖ６を−ＶＤＤで維持することができる。また、第二チャージポンプ回路６４ｂの出力は、トランジスタＴ１２が第一チャージポンプ回路６２ｂからの電圧Ｖ５によってオフにされることから、無効になる。

第二周期中、第一クロック信号ＣＬＫ１は高速であり、第二クロック信号ＣＬＫ２は低速である。トランジスタＴ１とＴ６はオンになり、トランジスタＴ２とＴ５はオフになることで、ノードＮ１の電圧Ｖ１は接地、ノードＮ２の電圧Ｖ２は−ＶＤＤ、ノードＮ３の電圧Ｖ３はＶＤＤ、ノードＮ４の電圧Ｖ４は接地となる。電圧Ｖ２が−ＶＤＤ、電圧Ｖ４が接地であることから、トランジスタＴ４とＴ７はオフになり、トランジスタＴ３とＴ８はオンになる。ノードＮ５の電圧Ｖ５は、ノードＮ３の電圧Ｖ３とコンデンサＣ３に蓄積された電圧によって−ＶＤＤであることができ、ノードＮ６の電圧Ｖ６は、ノードＮ１で接地の電圧とコンデンサＣ４に蓄積された電圧によって−２ＶＤＤであることができる。電圧Ｖ５が−ＶＤＤ、電圧Ｖ６が−２ＶＤＤ、トランジスタＴ９とＴ１２がオンで、トランジスタＴ１０とＴ１１がオフであることから、−２ＶＤＤの電圧Ｖ６は、増幅した電圧ＶＬの機能をし、負荷（ＲＬとＣＬ）に出力され、電圧Ｖ２によってノードＮ５の電圧Ｖ５を−ＶＤＤで維持することができる。また、第一チャージポンプ回路６２ｂの出力は、トランジスタＴ１０が第二チャージポンプ回路６４ｂからの電圧Ｖ６によってオフにされることから、無効になる。

本発明において、ＤＣ／ＤＣ変換回路２０は、従来のＤＣ／ＤＣ変換回路における追加の電圧増幅回路なしのディスプレイパネルのように、入力電圧ＶＤＤを負荷に出力する増幅電圧に変換する。よって、回路の複雑さは減り、全体の変換効率は改良されている。

よって、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０ｂでは、第一と第二チャージポンプ回路６２ｂと６４ｂは、出力電圧ＶＬとしての−２ＶＤＤの増幅した電圧を負荷（ＲＬとＣＬ）に交互に出力する。即ち、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０ｂは、入力電圧ＶＤＤを−２ＶＤＤの増幅した電
圧ＶＬに変換する。図８ｃは、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０ｂの出力波形を示しており、入力電圧ＶＤＤは３.３Ｖ、増幅電圧ＶＬは約５.８２Ｖである。

本発明では、各ＤＣ／ＤＣ変換回路２０ａ〜６０ａと２０ｂ〜６０ｂは、統合され、パネルに形成することができる。図９に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ９１、タイミング制御装置９３、水平装置９５、垂直装置９７とディスプレイ素子９９がディスプレイパネル９０に統合される。例えば、タイミング制御装置９３は、制御クロック信号をＤＣ／ＤＣコンバータ９１、水平装置９５、垂直装置９７に提供することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力電圧を望む電圧に変換し、タイミング制御装置９３、水平装置９５と垂直装置９７を動かす。水平装置９５と垂直装置９７は、タイミング制御装置９３からの制御クロック信号に基づいてディスプレイ素子９９を駆動する。本発明では、全てのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ２０とトランジスタＴ１〜Ｔ１６は、ディスプレイ素子９９のものと同じ薄膜トランジスタであることができる。

図１０は、上述のようなＤＣ／ＤＣコンバータ９１を有するディスプレイパネル９０を配備した電子装置１００を概略的に示している。電子装置１００は、ＰＤＡ、ノート型パソコン、卓上コンピュータ、携帯電話、画面装置などの携帯機器である。一般的に、電子装置１００は、ハウジング９２、ＤＣ／ＤＣコンバータ９１とディスプレイ素子９９を含むパネル９０のディスプレイシステムと、ユーザーインターフェース９４などを含む。また、本発明に基づいた各ＤＣ／ＤＣ変換回路は、ディスプレイ素子とユーザーインターフェースを動かす出力電圧を提供するように配備することができる。

発明のＤＣ／ＤＣコンバータは、ＬＣＤディスプレイシステムに関連して説明されているが、例えば、プラズマディスプレイ装置、有機発光ディスプレイ、またはブラウン管ディスプレイ装置などを配備するその他のディスプレイシステムに配備することができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来のＤｉｃｋｓｏｎ型チャージポンプ回路を示している。 従来のＤｉｃｋｓｏｎ型チャージポンプ回路を示している。 従来のチャージポンプ回路を示している。 本発明に基づいたＤＣ／ＤＣ変換回路の略図である。 本発明に基づいた第一と第二クロック信号を示す波形図である。 本発明の実施例１に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの概略図である。 本発明の実施例１に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。 本発明の実施例１に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの出力波形図である。 本発明の実施例１に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータのタイミング図である。 本発明の実施例２に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの概略図である。 本発明の実施例２に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。 本発明の実施例２に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの出力波形図である。 本発明の実施例２に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータのタイミング図である。 本発明の実施例３に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの概略図である。 本発明の実施例３に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。 本発明の実施例３に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。 本発明の実施例３に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータのタイミング図である。 本発明の実施例４に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの概略図である。 本発明の実施例４に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。 本発明の実施例４に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの出力波形図である。 本発明の実施例４に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータのタイミング図である。 本発明の実施例５に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの概略図である。 本発明の実施例５に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。 本発明の実施例５に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータの出力波形図である。 本発明の実施例５に基づいたＤＣ／ＤＣコンバータのタイミング図である。 本発明のＤＣ／ＤＣ変換回路を含むシステムオンパネルの概略図である。 本発明のＤＣ／ＤＣ変換回路を備えたディスプレイパネルを含む電子装置の概略図である。

符号の説明

１０、２０ チャージポンプ回路
１２ 電圧増幅回路
１４ チャージポンプ回路
２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ ＤＣ／ＤＣ変換回路
２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ、６０ｂ ＤＣ／ＤＣ変換回路
２２、２２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ、６２ａ 第一チャージポンプ回路
２４、２４ａ、３４ａ、４４ａ、５４ａ、６４ａ 第二チャージポンプ回路
２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ、５２ｂ、６２ｂ 第一チャージポンプ回路
２４ｂ、３４ｂ、４４ｂ、５４ｂ、６４ｂ 第二チャージポンプ回路
ＣＬＫ１、ＣＬＫ２ 制御信号（クロック信号）
ＦＣＳ 第一信号
ＳＣＳ 第二信号
ＶＤＤ 入力電圧
ＶＬ 増幅した電圧
ＣＬ コンデンサ
ＲＬ レジスタ
Ｓ１〜Ｓ２０ スイッチング素子
Ｎ１〜Ｎ６ ノード
Ｃ１〜Ｃ６ コンデンサ
Ｔ１〜Ｔ１６ トランジスタ
Ｖ２、Ｖ５、Ｖ７ 電圧（第一信号）
Ｖ４、Ｖ６、Ｖ８ 電圧（第二信号）
ＰＣＵ、ＰＣＵ１、ＰＣＵ２ 一次チャージポンプユニット
ＳＣＵ、ＳＣＵ１、ＳＣＵ２、ＳＣＵ３、ＳＣＵ４ 二次チャージポンプユニット
９０ ディスプレイパネル
９１、９２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
９２ ハウジング
９４ ユーザーインターフェース
９３ タイミング制御装置
９５ 水平装置
９７ 垂直装置
９９ ディスプレイ素子
１００ 電子装置

Claims (1)

1. 入力電圧を出力電圧に変換するＤＣ／ＤＣ変換回路であって、前記入力電圧を第一の増幅した出力電圧に変換する第一チャージポンプ回路、および前記入力電圧を第二の増幅した出力電圧に変換する第二チャージポンプ回路を含み、
   前記第一チャージポンプ回路は、
   第一端および第二端を有し、第一信号により制御される第一スイッチング素子、
   前記第一スイッチング素子の第二端に接続され、前記第一信号により制御される第二スイッチング素子、
   第一端および前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力に接続される第二端を有する第三スイッチング素子、
   前記第一スイッチング素子の第一端に接続される第一端および前記第三スイッチング素子の第一端に接続される第二端を有する第四スイッチング素子、および
   前記第一スイッチング素子の第二端および前記第三スイッチング素子の第一端の間に接続される第一コンデンサから構成され、
   前記第二チャージポンプ回路は、
   第一端および第二端を有し、第二信号により制御される第五スイッチング素子、
   前記第五スイッチング素子の第二端に接続され、前記第二信号により制御される第六スイッチング素子、
   第一端および前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力に接続される第二端を有する第七スイッチング素子、
   前記第五スイッチング素子の第一端に接続される第一端および前記第七スイッチング素子の第一端に接続される第二端を有する第八スイッチング素子、および
   前記第五スイッチング素子の第二端および前記第七スイッチング素子の第一端の間に接続される第二コンデンサから構成され、
   前記第一と第二チャージポンプ回路は、少なくとも前記第一信号及び前記第二信号のコントロールに基づいて前記出力電圧として、前記第一と第二増幅電圧を交互に出力し、
   前記第一および第六スイッチング素子がオンとなり、前記第二および第五スイッチング素子がオフとなるとき、前記第一チャージポンプ回路が前記第一の増幅した出力電圧を前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力端に出力するように、前記第三スイッチング素子がオンとなり、かつ前記第四スイッチング素子がオフとなり、また、前記第二および第五スイッチング素子がオンとなり、前記第一および第六スイッチング素子がオフとなるとき、前記第二チャージポンプ回路が前記第二の増幅した出力電圧を前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力端に出力するように、前記第七スイッチング素子がオンとなり、かつ前記第八スイッチング素子がオフとなり、
   前記入力電圧は、前記第一スイッチング素子の第一端および前記第二スイッチング素子の第二端の間に接続され、かつ前記入力電圧は、前記第五スイッチング素子の第一端および前記第六スイッチング素子の第二端の間に接続され、
   前記第一チャージポンプ回路は、少なくとも、前記第三スイッチング素子の第二端と前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力の間に供給される第一チャージポンプユニットをさらに含み、前記第二チャージポンプ回路は、少なくとも、前記第七スイッチング素子の第二端と前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力の間に供給される第二チャージポンプユニットをさらに含むＤＣ／ＤＣ変換回路。

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