JP5444012B2 - Charge pump circuit - Google Patents

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本発明は、スイッチングノイズによる負荷デバイス或いは周辺回路への影響を抑制した
チャージポンプ回路に関する。なお、本発明は、目的とする出力電圧の大きさを制御できる、いわゆるチャージポンプレギュレータ回路もその範囲に含む。
The present invention relates to a charge pump circuit in which an influence on a load device or a peripheral circuit due to switching noise is suppressed. The present invention also includes a so-called charge pump regulator circuit capable of controlling the target output voltage level.

図5に、一般的なダブラ(2倍)チャージポンプ回路の回路図を示す。図5に示すチャージポンプ回路90は、出力電圧Voとして入力電圧Vinの2倍の電圧を得ることを目的とする回路である。   FIG. 5 shows a circuit diagram of a general doubler (double) charge pump circuit. The charge pump circuit 90 shown in FIG. 5 is a circuit intended to obtain a voltage twice as large as the input voltage Vin as the output voltage Vo.

チャージポンプ回路90は、フライコンデンサCfと、平滑用の出力コンデンサCoを備える。フライコンデンサCfの一方の電極はノードNaを形成し、他方の電極はノードNbを形成する。   The charge pump circuit 90 includes a fly capacitor Cf and a smoothing output capacitor Co. One electrode of the fly capacitor Cf forms a node Na, and the other electrode forms a node Nb.

ノードNaは、スイッチSW1を介して入力電圧Vinが印加され、スイッチSW4を介して出力コンデンサCoの一方の電極(出力端側)と接続する。出力コンデンサCoの他方の電極は接地線に接続している。また、ノードNbは、スイッチSW3を介して入力電圧Vinが印加され、スイッチSW2を介して接地線と接続する。なお、スイッチSW1〜SW4は、制御部10によってオンオフ制御が行われる。   The node Na is applied with the input voltage Vin via the switch SW1, and is connected to one electrode (output end side) of the output capacitor Co via the switch SW4. The other electrode of the output capacitor Co is connected to the ground line. The node Nb is applied with the input voltage Vin via the switch SW3 and is connected to the ground line via the switch SW2. The switches SW <b> 1 to SW <b> 4 are on / off controlled by the control unit 10.

このような構成の下、まず、図5(a)に示すように、スイッチSW3,SW4をオフ、SW1,SW2をオンにする。このとき、フライコンデンサCfの両電極間には、入力電圧Vinが印加され、当該電圧Vinが保持される。   Under such a configuration, first, as shown in FIG. 5A, the switches SW3 and SW4 are turned off and the switches SW1 and SW2 are turned on. At this time, the input voltage Vin is applied between both electrodes of the fly capacitor Cf, and the voltage Vin is held.

次に、図5(b)に示すように、スイッチSW1,SW2をオフにし、SW3,SW4をオンにする。このとき、フライコンデンサCfの低電圧側であるノードNbの電圧はVinとなるため、フライコンデンサCfに保持されたVinの電圧に、ノードNbの電圧Vinが足し合わされ、ノードNaには2Vinの電圧が発生する。スイッチSW4は接続しているため、このノードNaの電圧がそのまま出力電圧Voとして出力される。このようにして、出力電圧Voとして入力電圧Vinの2倍の電圧を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 5B, the switches SW1 and SW2 are turned off, and SW3 and SW4 are turned on. At this time, since the voltage of the node Nb on the low voltage side of the fly capacitor Cf is Vin, the voltage Vin of the node Nb is added to the voltage of Vin held in the fly capacitor Cf, and the voltage of 2 Vin is applied to the node Na. Will occur. Since the switch SW4 is connected, the voltage of the node Na is output as it is as the output voltage Vo. In this way, a voltage twice as large as the input voltage Vin can be obtained as the output voltage Vo.

図6に、任意の電圧を昇圧チャージポンプ動作によって実現するチャージポンプレギュレータ回路の回路図を示す。図6に示すチャージポンプ回路91では、制御部10として、PWM制御回路21及び誤差増幅器22を含む構成である。   FIG. 6 shows a circuit diagram of a charge pump regulator circuit that realizes an arbitrary voltage by a boost charge pump operation. The charge pump circuit 91 shown in FIG. 6 includes a PWM control circuit 21 and an error amplifier 22 as the control unit 10.

チャージポンプ回路91は、出力電圧Voをモニタリングし、このモニタ電圧と固定基準電圧Vrefを比較する誤差増幅器22によって誤差信号を増幅した後、PWM制御回路21に出力する。PWM制御回路21は、入力された誤差増幅信号に基づき、各スイッチSW1〜SW4の開閉制御を行うことで、フライコンデンサCfへの充電デューティ、或いはフライコンデンサCfから出力コンデンサCoへの放電デューティを制御している。図6において、(a)がフライコンデンサCfへのチャージ時、(b)がCfへのディスチャージ時における各スイッチの接続状態を示している。このような構成とすることで、出力電圧Voが目的とする固定基準電圧Vrefとなるように自動制御が行われる。   The charge pump circuit 91 monitors the output voltage Vo, amplifies the error signal by the error amplifier 22 that compares the monitor voltage and the fixed reference voltage Vref, and outputs the amplified error signal to the PWM control circuit 21. The PWM control circuit 21 controls the charging duty to the fly capacitor Cf or the discharging duty from the fly capacitor Cf to the output capacitor Co by performing opening / closing control of the switches SW1 to SW4 based on the input error amplification signal. doing. In FIG. 6, (a) shows the connection state of each switch when charging the fly capacitor Cf, and (b) shows the connection state of each switch when discharging to Cf. With this configuration, automatic control is performed so that the output voltage Vo becomes the target fixed reference voltage Vref.

図5及び図6の構成共に、フライコンデンサCfに蓄えられた電荷を出力コンデンサCoへ搬送するタイプである。これらの構成においては、電荷を保持したフライコンデンサCfをスイッチSW3,SW4を介して出力コンデンサCoに接続した場合に、スパイク状のノイズが発生し、接続されている負荷デバイスの破壊や周辺回路への特性異常を誘発するおそれがある。これは、主として回路に存在する寄生容量の影響によるものが大きい。   Both of the configurations of FIGS. 5 and 6 are of the type that conveys the charge stored in the fly capacitor Cf to the output capacitor Co. In these configurations, when the fly capacitor Cf holding the electric charge is connected to the output capacitor Co through the switches SW3 and SW4, spike noise is generated, and the connected load device is destroyed or the peripheral circuit is connected. May cause abnormal characteristics. This is largely due to the influence of parasitic capacitance existing in the circuit.

図6のようにフィードバック制御を行う構成とした場合であっても、このノイズの発生原因がフィードバックループ外の部分に存在するため、単にフィードバック制御を行うことで自動的にノイズを減衰させる効果を得ることはできない。このような効果を得るためには、制御部10内にノイズ抑制効果を有する構成要素(例えば定電流源)を含めることが考えられる。しかし、この方法によれば、チャージポンプ昇圧回路の負荷追従性を損なってしまう。また、フィードバック制御ループの遅延の存在もノイズの発生に影響を与える。   Even when the feedback control is configured as shown in FIG. 6, since the cause of the noise is present outside the feedback loop, the effect of automatically attenuating the noise by simply performing the feedback control is effective. I can't get it. In order to obtain such an effect, it is conceivable to include a component (for example, a constant current source) having a noise suppressing effect in the control unit 10. However, according to this method, the load followability of the charge pump booster circuit is impaired. The presence of a feedback control loop delay also affects the generation of noise.

このような問題に対処するため、下記特許文献1には、出力電圧が高くなってオーバーシュート電圧以上になると、出力端子とGND端子の間に接続されているトランジスタを接続することで、出力端子をディスチャージする構成が開示されている。これによって負荷デバイスを保護するだけではなく、安定化するまでのセトリングタイムを短くすることができるというものである。   In order to deal with such a problem, in Patent Document 1 below, when the output voltage becomes higher than the overshoot voltage, a transistor connected between the output terminal and the GND terminal is connected, so that the output terminal The structure which discharges is disclosed. This not only protects the load device, but also shortens the settling time until stabilization.

特開2009−177906号公報JP 2009-177906 A

しかしながら、この特許文献1に記載されている方法の場合、オーバーシュート電圧が発生した場合に、トランジスタを介して出力端子をGND線に向かってディスチャージさせる構成であるため、必然的にエネルギー損失が発生する。また、チャージポンプ後に持ち上がった電圧を固定基準電圧と比較する構成であるため、スイッチングの立ち上がりエッジ時に発生するノイズの吸収を行うことはできない。   However, in the case of the method described in Patent Document 1, when the overshoot voltage is generated, the output terminal is discharged toward the GND line through the transistor, so that energy loss inevitably occurs. To do. Further, since the voltage raised after the charge pump is compared with the fixed reference voltage, it is impossible to absorb noise generated at the rising edge of switching.

本発明は、上記の問題点に鑑み、エネルギー損失の抑制と、スイッチングノイズの影響の抑制の両立が可能なチャージポンプ回路を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a charge pump circuit capable of both suppressing energy loss and suppressing the influence of switching noise.

上記目的を達成するため、本発明のチャージポンプ回路は、
第1スイッチを介して入力電圧源と接続可能な第1電極と、第2スイッチを介して接地線に接続可能で、且つ第3スイッチを介して前記入力電圧源に接続可能な第2電極とを有するフライコンデンサと、
第4スイッチを介して前記フライコンデンサの第1電極に接続可能な第1電極と、接地線に接続した第2電極とを有する平滑用の出力コンデンサと、
前記フライコンデンサの第1電極に接続されるか、又はスイッチを介して接続可能である第1電極と、印加電圧の変更が可能な第2電極とを有するスナバコンデンサと、
前記各スイッチのオンオフ制御、並びに前記スナバコンデンサの第2電極に印加する電圧変更を行う制御部と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the charge pump circuit of the present invention comprises:
A first electrode connectable to an input voltage source via a first switch; a second electrode connectable to a ground line via a second switch and connectable to the input voltage source via a third switch; A fly capacitor having
A smoothing output capacitor having a first electrode connectable to the first electrode of the fly capacitor via a fourth switch, and a second electrode connected to the ground line;
A snubber capacitor having a first electrode connected to the first electrode of the fly capacitor or connectable via a switch, and a second electrode capable of changing an applied voltage;
And a control unit for changing the voltage applied to the second electrode of the snubber capacitor.

このように構成されるとき、スイッチのオンオフ時に生じるスイッチングノイズがフライコンデンサの第1電極に接続されたノードの電圧に重畳した場合において、そのノイズを出力コンデンサで十分吸収できない場合であっても、スナバコンデンサで吸収することができる。これにより、出力端に接続される負荷デバイスに対して高周波ノイズを含む電圧が供給されるのを回避できる。   When configured in this way, when the switching noise generated when the switch is turned on and off is superimposed on the voltage of the node connected to the first electrode of the fly capacitor, even if the noise cannot be sufficiently absorbed by the output capacitor, Can be absorbed with a snubber capacitor. Thereby, it can avoid supplying the voltage containing a high frequency noise with respect to the load device connected to an output terminal.

また、あくまでノイズ成分をスナバコンデンサで吸収する構成であり、しかもこのスナバコンデンサはフライコンデンサの電極に接続可能な構成であるため、スナバコンデンサで吸収したノイズ由来の電荷を再びフライコンデンサの電荷に供給することが可能である。従って、従来のようにノイズ成分を含む電圧をそのまま接地線へ流出させる構成ではなく、従来と比べて消費電力の低減効果を得ることができる。   In addition, the noise component is absorbed by the snubber capacitor, and the snubber capacitor can be connected to the electrode of the fly capacitor, so the noise-derived charge absorbed by the snubber capacitor is supplied to the fly capacitor charge again. Is possible. Therefore, it is not a configuration in which a voltage including a noise component is directly discharged to the ground line as in the conventional case, and an effect of reducing power consumption can be obtained as compared with the conventional case.

本発明は、上記の特徴に加えて、
前記制御部が、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオンにし、前記第3スイッチ及び前記第4スイッチをオフにするチャージ動作と、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフにし、前記第3スイッチ及び前記第4スイッチをオンにするディスチャージ動作とを、交互に切り換えながら制御を行う構成であって、
前記ディスチャージ動作時に、前記スナバコンデンサの第2電極への印加電圧を、前記チャージ動作時よりも低下させることを特徴とする。
In addition to the features described above, the present invention
The control unit is
A charge operation for turning on the first switch and the second switch and turning off the third switch and the fourth switch;
The first switch and the second switch are turned off, and the discharge operation for turning the third switch and the fourth switch on is controlled while alternately switching,
In the discharging operation, a voltage applied to the second electrode of the snubber capacitor is made lower than that in the charging operation.

このようにすることで、ディスチャージ動作時にスナバコンデンサの第2電極の電圧が低下しているため、フライコンデンサの第1電極に接続されたノードの電圧にノイズ成分が含まれている場合であっても、この電圧は外部負荷よりも優先的にスナバコンデンサ側へと与えられやすくなる。よって、外部負荷に対してノイズ成分を含む電圧が供給されないようにする効果を、より高めることができる。   By doing so, since the voltage of the second electrode of the snubber capacitor is reduced during the discharge operation, the voltage of the node connected to the first electrode of the fly capacitor includes a noise component. However, this voltage is likely to be given to the snubber capacitor side preferentially over the external load. Therefore, the effect of preventing the voltage including the noise component from being supplied to the external load can be further enhanced.

本発明は、上記特徴に加えて、前記チャージ動作時に前記制御部が前記第1スイッチよりも前記第2スイッチを先にオンにする制御を行うことを特徴とする。   In addition to the above feature, the present invention is characterized in that the control unit performs control to turn on the second switch before the first switch during the charge operation.

このようにすることで、フライコンデンサの第2電極の電圧が予め低下しているため、チャージ動作時においてスナバコンデンサに保持された電荷を、フライコンデンサの第1電極に流出させやすくし、これによって入力電圧源から供給される電荷よりも優先的にスナバコンデンサに保持された電荷の回生動作を実行させることができる。   By doing so, since the voltage of the second electrode of the fly capacitor has been lowered in advance, the electric charge held in the snubber capacitor during the charge operation can be easily discharged to the first electrode of the fly capacitor. The regenerative operation of the charge held in the snubber capacitor can be executed with priority over the charge supplied from the input voltage source.

本発明は、上記特徴に加えて、前記スナバコンデンサの第2電極は、第5スイッチを介して前記入力電圧源に接続可能で、且つ第6スイッチを介して接地線に接続可能であり、
前記制御部は、
前記チャージ動作時に、前記第5スイッチをオンにし、前記第6スイッチをオフにし、
前記ディスチャージ動作時に、前記第5スイッチをオフにし、前記第6スイッチをオンにする制御を行うことを特徴とする。
In the present invention, in addition to the above feature, the second electrode of the snubber capacitor can be connected to the input voltage source via a fifth switch, and can be connected to a ground line via a sixth switch.
The controller is
During the charging operation, the fifth switch is turned on, the sixth switch is turned off,
In the discharge operation, the fifth switch is turned off and the sixth switch is turned on.

このようにすることで、チャージ動作時にはスナバコンデンサの第2電極が入力電圧源の出力電圧となり、ディスチャージ動作時にはスナバコンデンサの第2電極が接地電圧となる。これにより、ディスチャージ動作時に、スナバコンデンサの第2電極の電圧を低下させることができ、フライコンデンサの第1電極に保持された電圧に重畳するノイズ成分をスナバコンデンサによって吸収することができる。   By doing so, the second electrode of the snubber capacitor becomes the output voltage of the input voltage source during the charging operation, and the second electrode of the snubber capacitor becomes the ground voltage during the discharging operation. Thereby, the voltage of the 2nd electrode of a snubber capacitor can be reduced at the time of a discharge operation, and the noise component superimposed on the voltage hold | maintained at the 1st electrode of the fly capacitor can be absorbed by a snubber capacitor.

このとき、前記制御部は、前記チャージ動作時に、前記第2スイッチ及び前記第5スイッチをオンにした後に、前記第1スイッチをオンにする制御を行うのが好適である。 At this time, it is preferable that the control unit performs control to turn on the first switch after turning on the second switch and the fifth switch during the charging operation.

第2スイッチを第1スイッチよりも先にオンにすることの効果は上述した通りである。また、第5スイッチを第1スイッチよりも先にオンにすることで、フライコンデンサの第1電極には、入力電圧源よりも先にスナバコンデンサの第1電極が接続される。これにより、スナバコンデンサに保持された電荷を強制的にフライコンデンサに供給させることができる。従って、その後に第1スイッチをオンにした場合、入力電圧源の電圧よりもフライコンデンサの両電極間に保持されている電圧が不足している場合には、この不足分のみが入力電圧源からフライコンデンサの第1電極に電荷供給される。すなわち、スナバコンデンサからの回生動作によって不足している分のみを入力電圧源からの電流でまかなう構成であるため、入力電圧源からの電流によってフライコンデンサに対する全ての充電をまかなう場合に比べて消費電力量を低下させることができる。   The effect of turning on the second switch before the first switch is as described above. Further, by turning on the fifth switch before the first switch, the first electrode of the snubber capacitor is connected to the first electrode of the fly capacitor before the input voltage source. Thereby, the electric charge held in the snubber capacitor can be forcibly supplied to the fly capacitor. Therefore, when the first switch is turned on after that, if the voltage held between the two electrodes of the fly capacitor is insufficient compared to the voltage of the input voltage source, only this shortage is derived from the input voltage source. Charge is supplied to the first electrode of the fly capacitor. In other words, the current consumption from the input voltage source only covers the shortage due to the regenerative operation from the snubber capacitor, so the power consumption is higher than when charging the fly capacitor with the current from the input voltage source. The amount can be reduced.

また、ディスチャージ動作時においては、前記第3スイッチ及び前記第6スイッチをオンにした後に、前記第4スイッチをオンにする制御を行うのが好適である。   In the discharging operation, it is preferable to perform control to turn on the fourth switch after turning on the third switch and the sixth switch.

このようにすることで、第3スイッチがオンにされたことで重畳したノイズ電圧をいったんスナバコンデンサによって吸収することができる。よって、その後に第4スイッチをオンにすると、この第4スイッチをオンにすることで生じるノイズのみを考慮すれば良い。つまり、出力電圧Voを得るべく第4スイッチをオンにするタイミングで吸収すべきノイズ成分の量を減少することができる。   By doing so, the noise voltage superimposed by turning on the third switch can be once absorbed by the snubber capacitor. Therefore, when the fourth switch is subsequently turned on, only noise generated by turning on the fourth switch needs to be considered. That is, the amount of noise component to be absorbed at the timing when the fourth switch is turned on to obtain the output voltage Vo can be reduced.

また、本発明のチャージポンプ回路は、
前記制御部が、
入力端子に前記出力コンデンサの第1電極と可変基準電圧源が接続され、出力端子に前記スナバコンデンサの第2電極が接続され、前記出力コンデンサの第1電極の電圧と前記可変基準電圧源から出力される電圧の差分を増幅して前記スナバコンデンサの第2電極に与える誤差増幅器を有し、
前記チャージ動作から前記ディスチャージ動作時に切り替わる際、前記可変基準電圧源から出力される電圧値を低下させる制御を行うことを別の特徴とする。
The charge pump circuit of the present invention is
The control unit is
A first electrode of the output capacitor and a variable reference voltage source are connected to an input terminal, a second electrode of the snubber capacitor is connected to an output terminal, and an output from the voltage of the first electrode of the output capacitor and the variable reference voltage source An error amplifier that amplifies the difference between the voltages to be applied to the second electrode of the snubber capacitor,
When switching from the charge operation to the discharge operation, another feature is that control is performed to reduce the voltage value output from the variable reference voltage source.

このように構成した場合においても、ディスチャージ動作時に、スナバコンデンサの第2電極の電圧を低下させることができ、フライコンデンサの第1電極に保持された電圧に重畳するノイズ成分をスナバコンデンサによって吸収することができる。   Even in such a configuration, the voltage of the second electrode of the snubber capacitor can be reduced during the discharge operation, and the noise component superimposed on the voltage held in the first electrode of the fly capacitor is absorbed by the snubber capacitor. be able to.

また、本発明のチャージポンプ回路は、上記の特徴に加えて、
前記制御部が、
入力端子に前記出力コンデンサの第1電極と固定基準電圧源が接続され、出力端子にPWM制御回路が接続され、前記出力コンデンサの第1電極の電圧と前記固定基準電圧源から出力される電圧の差分を増幅して前記PWM制御回路に与えるフィードバック制御用誤差増幅器を有し、
前記PWM制御回路が、前記フィードバック制御用誤差増幅器の出力電圧に応じて前記各スイッチのデューティ比を決定することを別の特徴とする。
In addition to the above features, the charge pump circuit of the present invention includes:
The control unit is
A first electrode of the output capacitor and a fixed reference voltage source are connected to the input terminal, a PWM control circuit is connected to the output terminal, and the voltage of the first electrode of the output capacitor and the voltage output from the fixed reference voltage source An error amplifier for feedback control that amplifies the difference and gives it to the PWM control circuit;
Another feature is that the PWM control circuit determines the duty ratio of each switch in accordance with the output voltage of the error amplifier for feedback control.

このように構成することで、消費電力の抑制とノイズ成分の吸収とを両立させたチャージポンプレギュレータ回路を実現することができる。   With this configuration, a charge pump regulator circuit that achieves both suppression of power consumption and absorption of noise components can be realized.

また、本発明のチャージポンプ回路は、上記の特徴に加えて、
第1端子に前記スナバコンデンサの第1電極が接続され、第2端子に前記フライコンデンサの第1電極が直接又はスイッチを介して接続されたスナバ抵抗を有し、
前記スナバコンデンサの第1電極が、前記スナバ抵抗を介して前記フライコンデンサの第1電極と接続可能に構成されていることを別の特徴とする。
In addition to the above features, the charge pump circuit of the present invention includes:
A snubber resistor having a first terminal connected to the first electrode of the snubber capacitor and a second terminal connected to the first electrode of the fly capacitor directly or via a switch;
Another feature is that the first electrode of the snubber capacitor is configured to be connectable to the first electrode of the fly capacitor via the snubber resistor.

スイッチングノイズには、寄生インダクタンス成分由来の共振を有する場合がある。ノイズに共振成分が存在すると、スナバコンデンサによって当該ノイズを吸収するのに時間を要する結果となる。このため、スナバコンデンサと直列にスナバ抵抗を設けることで、ノイズの共振を強制的に減衰させ、スナバコンデンサによるノイズ吸収を速やかに実行させることができる。   The switching noise may have resonance derived from a parasitic inductance component. If a resonance component exists in noise, it takes time to absorb the noise by the snubber capacitor. For this reason, by providing a snubber resistor in series with the snubber capacitor, the resonance of noise can be forcibly attenuated, and the noise absorption by the snubber capacitor can be executed quickly.

このとき、前記スナバ抵抗と並列に形成されたバイパススイッチを有し、
前記制御部が、前記チャージ動作時に前記バイパススイッチをオンに制御することで、前記スナバ抵抗を迂回し前記バイパススイッチを介した電流経路を形成する構成とするのが好適である。
At this time, it has a bypass switch formed in parallel with the snubber resistor,
It is preferable that the control unit controls the bypass switch to be turned on during the charging operation, thereby bypassing the snubber resistor and forming a current path via the bypass switch.

ディスチャージ動作時にノイズ吸収することでスナバコンデンサに蓄積された電荷を、チャージ動作時にフライコンデンサに回生させる際、スナバ抵抗を介して電流が流れると当該抵抗で電力消費が発生してしまう。このため、チャージ動作時にバイパススイッチを介してスナバコンデンサとフライコンデンサを接続することで、スナバ抵抗に電流を流すことなく回生動作を行うことができ、消費電力の低下が図られる。   When the charge accumulated in the snubber capacitor is regenerated in the fly capacitor during the charge operation by absorbing noise during the discharge operation, power consumption occurs in the resistor when a current flows through the snubber resistor. For this reason, by connecting the snubber capacitor and the fly capacitor via the bypass switch during the charge operation, the regenerative operation can be performed without passing a current through the snubber resistor, and the power consumption can be reduced.

また、本発明のチャージポンプ回路は、上記の特徴に加えて、
前記スナバコンデンサの静電容量値及び前記スナバ抵抗の抵抗値がそれぞれ可変に構成され、
前記出力コンデンサの第電極に印加されている電圧の波形を観測し、リンギング周波数を計測するモニタ回路を備え、
前記制御部が、前記スナバコンデンサの静電容量値と前記リンギング周波数から所定の演算を行って前記スナバ抵抗の抵抗値を決定することを特徴とする。
In addition to the above features, the charge pump circuit of the present invention includes:
The capacitance value of the snubber capacitor and the resistance value of the snubber resistor are each configured to be variable,
A monitor circuit for observing a waveform of a voltage applied to the first electrode of the output capacitor and measuring a ringing frequency;
The control unit may perform a predetermined calculation from the capacitance value of the snubber capacitor and the ringing frequency to determine a resistance value of the snubber resistor.

このようにすることで、寄生インダクタンス由来の共振を含むノイズ成分に対し、電圧振動を強制的に減衰させることができ、スナバコンデンサによるノイズ吸収の高速化を実現することができる。   By doing so, voltage oscillation can be forcibly attenuated with respect to noise components including resonance derived from parasitic inductance, and high speed noise absorption by the snubber capacitor can be realized.

本発明の構成によれば、平滑用の出力コンデンサの電荷保持許容量が不足している場合であっても、スイッチングノイズをスナバコンデンサによって吸収することができるため、ノイズ成分を含む電圧が外部負荷デバイスに供給されるのを防ぐことができる。更に、スナバコンデンサに保持した電荷を再びフライコンデンサへの充電に利用できるため、ノイズ成分を含む電圧を接地線へと流出させていた従来構成と比べて電力消費の低下を図ることができる。   According to the configuration of the present invention, the switching noise can be absorbed by the snubber capacitor even when the charge holding allowable amount of the smoothing output capacitor is insufficient. It can be prevented from being supplied to the device. Furthermore, since the electric charge held in the snubber capacitor can be used again to charge the fly capacitor, the power consumption can be reduced as compared with the conventional configuration in which the voltage including the noise component is discharged to the ground line.

本発明のチャージポンプ回路の回路図Circuit diagram of charge pump circuit of the present invention 本発明のチャージポンプ回路の別の回路図Another circuit diagram of the charge pump circuit of the present invention 本発明にチャージポンプ回路の別の回路図Another circuit diagram of the charge pump circuit according to the present invention チャージポンプ回路の各ノードの電圧変化タイミング図Voltage change timing diagram of each node of charge pump circuit 従来のダブラチャージポンプ回路の回路図Circuit diagram of conventional doubler charge pump circuit 従来のチャージポンプレギュレータ回路の回路図Circuit diagram of conventional charge pump regulator circuit

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して詳細に説明する。なお、図5〜図6と同一の構成要素については同一の符号を付している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as FIGS.

[第1実施形態]
本発明のチャージポンプ回路の第1実施形態の回路図を図1に示す。図1に示すチャージポンプ回路1は、図5に示す従来のチャージポンプ回路90と比較して、追加的にスイッチSW5,SW6、スナバコンデンサCrを備える構成である。図1において(a)がチャージ動作、(b)がディスチャージ動作を示している。
[First Embodiment]
A circuit diagram of a first embodiment of the charge pump circuit of the present invention is shown in FIG. The charge pump circuit 1 shown in FIG. 1 is configured to additionally include switches SW5 and SW6 and a snubber capacitor Cr as compared with the conventional charge pump circuit 90 shown in FIG. In FIG. 1, (a) shows a charge operation, and (b) shows a discharge operation.

図1(a)に示すように、図5(a)の場合と同様、スイッチSW3,SW4をオフにし、SW1,SW2をオンにする。これによって、フライコンデンサCfの両端間に入力電圧Vinが印加され、同コンデンサに充電される。この動作を、「チャージ動作」と呼ぶ。   As shown in FIG. 1A, as in the case of FIG. 5A, the switches SW3 and SW4 are turned off and the switches SW1 and SW2 are turned on. As a result, the input voltage Vin is applied across the fly capacitor Cf, and the capacitor is charged. This operation is called “charging operation”.

次に、図1(b)に示すように、図5(b)の場合と同様、スイッチSW1,SW2をオフにし、SW3,SW4をオンにする。これによって、フライコンデンサCfの低電圧側であるノードNbの電圧がGNDレベルからVinレベルまで持ち上がり、この結果、フライコンデンサCfの高電圧側であるノードNaには2Vinの電圧が発生する。スイッチSW4が接続されているため、このノードNaの電圧がそのまま出力電圧Voとして出力される。この動作を、「ディスチャージ動作」と呼ぶ。チャージ動作、ディスチャージ動作に関しては、図5の場合と全く同じである。   Next, as shown in FIG. 1B, as in the case of FIG. 5B, the switches SW1 and SW2 are turned off, and the switches SW3 and SW4 are turned on. As a result, the voltage at the node Nb on the low voltage side of the fly capacitor Cf rises from the GND level to the Vin level. As a result, a voltage of 2 Vin is generated at the node Na on the high voltage side of the fly capacitor Cf. Since the switch SW4 is connected, the voltage at the node Na is output as it is as the output voltage Vo. This operation is called “discharge operation”. The charge operation and discharge operation are exactly the same as those in FIG.

次に、課題となっているスイッチングノイズに関して説明する。   Next, switching noise that is a problem will be described.

出力コンデンサCoの電荷が残っていない場合、このコンデンサのESR(Equivalent Series Resistance:等価直列抵抗)及び配線のインピーダンスが低抵抗であれば、スイッチングノイズが発生しても出力コンデンサCoによって吸収されるため、出力端子に接続された負荷デバイス側へノイズが流出せず、負荷デバイスに影響が及ぶということはない。しかしながら、出力コンデンサCoに電荷が十分保持されている場合であれば、スイッチングノイズを出力コンデンサCoで十分吸収することができず、その残りが出力端子から負荷デバイスの方へ流出してしまい、この結果負荷デバイスに悪影響が及ぶ。   If there is no charge left in the output capacitor Co, if the ESR (Equivalent Series Resistance) and wiring impedance of this capacitor are low, even if switching noise occurs, it will be absorbed by the output capacitor Co. The noise does not flow out to the load device connected to the output terminal, and the load device is not affected. However, if the charge is sufficiently held in the output capacitor Co, the switching noise cannot be sufficiently absorbed by the output capacitor Co, and the rest flows out from the output terminal toward the load device. As a result, the load device is adversely affected.

本発明のチャージポンプ回路1は、この問題に対処すべく、スナバコンデンサCrを備えている。以下、このスナバコンデンサCrを備えることで、スイッチングノイズの負荷デバイスへの影響を抑制できる点につき説明する。   The charge pump circuit 1 of the present invention includes a snubber capacitor Cr in order to cope with this problem. Hereinafter, description will be made on the point that the influence of the switching noise on the load device can be suppressed by providing the snubber capacitor Cr.

図1(a)に示すように、チャージ動作時において、スイッチSW5をオンにし、スイッチSW6をオフにする。この時点において、スナバコンデンサCrの両電極間に電圧差は生じておらず、電荷は保持されていない。なお、この時点において、ノードNcの電圧はVinである。また、この時点において出力コンデンサCoには電荷がほとんど蓄積されていないものとする。   As shown in FIG. 1A, the switch SW5 is turned on and the switch SW6 is turned off during the charging operation. At this time, there is no voltage difference between the two electrodes of the snubber capacitor Cr, and no electric charge is retained. At this time, the voltage of the node Nc is Vin. At this time, it is assumed that almost no charge is accumulated in the output capacitor Co.

次に、図1(b)に示すように、ディスチャージ動作時において、スイッチSW5をオフにし、スイッチSW6をオンにする。上述したように、ディスチャージ動作時においてノードNaの電圧は2Vinに突き上げられている。ここで、スイッチSW6を接続すると、ノードNcの電圧は0Vとなるため、スナバコンデンサCrには2Vinの電圧が与えられる。   Next, as shown in FIG. 1B, in the discharging operation, the switch SW5 is turned off and the switch SW6 is turned on. As described above, the voltage of the node Na is pushed up to 2 Vin during the discharge operation. Here, when the switch SW6 is connected, the voltage of the node Nc becomes 0V, so that a voltage of 2Vin is applied to the snubber capacitor Cr.

ところで、ディスチャージ動作時において、スナバコンデンサCrのノードNc側の端子がVinから0Vに低下すると、スナバコンデンサCrの静電容量の比率に応じてノードNaの電圧は低下するが、一方で、ディスチャージ動作時においてスイッチSW3,SW4をオンにすると、ノードNaにはスパイク状のノイズが瞬間的に重畳する。よって、これらが打ち消され、ディスチャージ動作実行後の定常状態においてノードNaの電圧がほぼ2Vinとなるように、スナバコンデンサCrの静電容量を決定する必要がある。スナバコンデンサCrの静電容量を大きくしすぎると、ディスチャージ動作実行後の定常状態において、ノードNaの電圧が2Vinに大きく到達しない値となり得る。一方で、あまりに小さくすると、前記スパイクノイズを打ち消す効果が得られない。このため、ノイズの大きさと、ノードNaの総寄生容量(特にはフライコンデンサCfの静電容量)を考慮して、適切なスナバコンデンサCrの静電容量が決定される。一例としては、スナバコンデンサCrの静電容量を、フライコンデンサCfの静電容量の1/10程度とすることができる。   By the way, when the terminal on the node Nc side of the snubber capacitor Cr decreases from Vin to 0 V during the discharge operation, the voltage at the node Na decreases in accordance with the capacitance ratio of the snubber capacitor Cr. When the switches SW3 and SW4 are turned on at the time, spike noise is instantaneously superimposed on the node Na. Therefore, it is necessary to determine the electrostatic capacitance of the snubber capacitor Cr so that these are canceled out and the voltage of the node Na becomes approximately 2 Vin in the steady state after the discharge operation is performed. If the capacitance of the snubber capacitor Cr is too large, the voltage at the node Na may not reach 2 Vin in a steady state after executing the discharge operation. On the other hand, if it is too small, the effect of canceling the spike noise cannot be obtained. For this reason, an appropriate capacitance of the snubber capacitor Cr is determined in consideration of the magnitude of noise and the total parasitic capacitance of the node Na (particularly, the capacitance of the fly capacitor Cf). As an example, the capacitance of the snubber capacitor Cr can be set to about 1/10 of the capacitance of the fly capacitor Cf.

そして、このノードNaの電圧が、スイッチSW4を介して出力電圧Voとして得られる。この時点では出力コンデンサCoには電荷が蓄積されていないため、仮にスナバコンデンサCrによるノードNaの電圧引き下げ効果よりもスパイクノイズ成分が大きい場合であっても、このノイズ成分は出力コンデンサCoによって吸収され、出力端子からノイズ成分が外部に流出することはない。   The voltage at the node Na is obtained as the output voltage Vo through the switch SW4. At this time, since no charge is accumulated in the output capacitor Co, even if the spike noise component is larger than the voltage reduction effect of the node Na by the snubber capacitor Cr, this noise component is absorbed by the output capacitor Co. The noise component does not flow out from the output terminal.

次に、再びチャージ動作に戻る。すなわち、スイッチSW3,SW4,SW6をオフにし、スイッチSW1,SW2,SW5をオンにする。このとき、ノードNcの電圧は0Vから入力電圧Vinに上昇する。このため、ノードNaの電圧は2Vinから突き上げられる。このとき、過渡的には3Vin程度にまで突き上げられた後、定常的には入力電圧Vinにまで低下する。この突き上げられたノードNaの電圧は、フライコンデンサCfの電荷蓄積に貢献する。すなわち、スナバコンデンサCrに保持された電荷をフライコンデンサCfに移すことができる。   Next, the operation returns to the charge operation again. That is, the switches SW3, SW4, and SW6 are turned off, and the switches SW1, SW2, and SW5 are turned on. At this time, the voltage of the node Nc rises from 0V to the input voltage Vin. For this reason, the voltage of the node Na is pushed up from 2Vin. At this time, after transiently being pushed up to about 3 Vin, it is steadily lowered to the input voltage Vin. The pushed voltage of the node Na contributes to the charge accumulation of the fly capacitor Cf. That is, the charge held in the snubber capacitor Cr can be transferred to the fly capacitor Cf.

ここで、特にスイッチSW1よりもSW5を先にオンにすることで、電源電圧Vin由来の電荷がフライコンデンサCfに保持される前に、スナバコンデンサCrからの電荷が保持される。これにより、スナバコンデンサCrに保持されていた電荷を有効にフライコンデンサCfへの充電に利用することができ、従来構成よりも消費電力の低減を図ることができる。   Here, especially by turning on SW5 before the switch SW1, the charge from the snubber capacitor Cr is held before the charge derived from the power supply voltage Vin is held in the fly capacitor Cf. Thereby, the electric charge held in the snubber capacitor Cr can be effectively used for charging the fly capacitor Cf, and the power consumption can be reduced as compared with the conventional configuration.

なお、本実施形態において、チャージ動作時にスイッチSW2,SW5,SW1の順にオンにし、ディスチャージ動作時にSW3,SW6,SW4の順にオンにする制御を行うのが好適である。   In the present embodiment, it is preferable that the switches SW2, SW5, and SW1 are turned on in the order of the charge operation, and the switches SW3, SW6, and SW4 are turned on in the order of the discharge operation.

チャージ動作時において、スイッチSW2をSW1,SW5に先駆けてオンにすることで、ノードNbの電圧を低下させ、予めフライコンデンサCfに対してスナバコンデンサCrに保持された電荷を保持可能な状態にしておく狙いがある。その後、スイッチSW5をSW1よりも先にオンにすることで、入力電圧Vinよりも先にスナバコンデンサCrに保持された電荷をフライコンデンサCfに供給する。これによって、スナバコンデンサCrに保持された電荷を、フライコンデンサCfの充電に有効に活用することができる。特に、スナバコンデンサCrから与えられた電荷によってフライコンデンサCfが満充電状態となった場合、入力電圧VinからスイッチSW1を介して電流が流れないこととなり、消費電力を大きく削減することができる。   During the charging operation, the switch SW2 is turned on prior to SW1 and SW5, thereby reducing the voltage at the node Nb so that the charge previously held in the snubber capacitor Cr can be held in the fly capacitor Cf. There is an aim. Thereafter, the switch SW5 is turned on before SW1, thereby supplying the charge held in the snubber capacitor Cr before the input voltage Vin to the fly capacitor Cf. Thereby, the electric charge held in the snubber capacitor Cr can be effectively utilized for charging the fly capacitor Cf. In particular, when the fly capacitor Cf is fully charged by the electric charge applied from the snubber capacitor Cr, no current flows from the input voltage Vin via the switch SW1, and the power consumption can be greatly reduced.

次に、ディスチャージ動作時において、スイッチSW3をオンにしてノードNaの電圧を突き上げた後、スイッチSW4をオンにする前にスイッチSW6をオンにすることで、ノードNaに重畳していたノイズ成分を出力電圧Voとして出力させる前にスナバコンデンサCrで吸収することができる。   Next, in the discharge operation, after the switch SW3 is turned on to increase the voltage at the node Na, the switch SW6 is turned on before the switch SW4 is turned on, so that the noise component superimposed on the node Na is removed. Before being output as the output voltage Vo, it can be absorbed by the snubber capacitor Cr.

[第2実施形態]
本発明のチャージポンプ回路の第2実施形態の回路図を図2に示す。図2に示すチャージポンプ回路1aは、制御部10として、出力電圧Voの電圧波形を観測するモニタ回路11a、ノードNaの電圧波形を観測するモニタ回路11b、両モニタ回路による結果に基づいて各スイッチのオンオフ制御を実行するプレドライバー12を備える。
[Second Embodiment]
A circuit diagram of a second embodiment of the charge pump circuit of the present invention is shown in FIG. The charge pump circuit 1a shown in FIG. 2 includes, as the control unit 10, a monitor circuit 11a that observes the voltage waveform of the output voltage Vo, a monitor circuit 11b that observes the voltage waveform of the node Na, and switches based on the results of both monitor circuits. Is provided with a pre-driver 12 for executing on / off control.

更に、チャージポンプ1aは、スナバ抵抗R、スイッチSW7,SW8を設けている。スナバ抵抗Rは、一端がスナバコンデンサCrの一方の電極に接続され、他端はスイッチSW7を介してノードNaに接続される。また、スイッチSW8はスナバ抵抗Rに並列に接続され、このスイッチSW8がオンすることでスナバ抵抗Rに電流が流れないようにするバイパス機能を有している。   Furthermore, the charge pump 1a is provided with a snubber resistor R and switches SW7 and SW8. Snubber resistor R has one end connected to one electrode of snubber capacitor Cr and the other end connected to node Na via switch SW7. The switch SW8 is connected in parallel to the snubber resistor R, and has a bypass function that prevents current from flowing through the snubber resistor R when the switch SW8 is turned on.

第1実施形態で上述したノイズ成分は、各トランジスタの寄生容量の影響によるところが大きいが、これに加えて、寄生インダクタンスの影響も受ける場合がある。寄生インダクタンスの影響を受けると、スイッチングノイズに共振波形が形成される。このとき、スイッチングノイズが出力コンデンサCoのESRによって安定的に減衰するのに時間を要することとなる。本実施形態では、この対策としてスナバ抵抗Rを設け、減衰動作を加速化させている。   The noise component described above in the first embodiment is largely affected by the parasitic capacitance of each transistor. In addition, the noise component may also be affected by parasitic inductance. When affected by the parasitic inductance, a resonance waveform is formed in the switching noise. At this time, it takes time for the switching noise to be stably attenuated by the ESR of the output capacitor Co. In this embodiment, a snubber resistor R is provided as a countermeasure to accelerate the damping operation.

ところで、第1実施形態で上述したように、本発明の特徴の一つとして、ノイズ成分を含む電荷をスナバコンデンサCrで吸収した後、この電荷をフライコンデンサCfのチャージ動作に利用する(回生させる)点が挙げられ、これによって消費電力の低減が図られるという効果を有している。しかし、図2のようにスナバ抵抗Rを備える構成とした場合、この回生動作中に生じる電流がスナバ抵抗Rに流れると、ここで電力消費が発生してしまい、本発明の有する消費電力の低減効果を薄くしてしまう。このため、本実施形態の構成では、スナバ抵抗RをバイパスするためのスイッチSW8を備え、回生動作中においては、このスイッチSW8をオンにすることで、スナバ抵抗Rにおける電力消費を回避している。   By the way, as described above in the first embodiment, as one of the features of the present invention, after the electric charge including the noise component is absorbed by the snubber capacitor Cr, this electric charge is used (regenerated) for the charging operation of the fly capacitor Cf. This has the effect of reducing power consumption. However, when the snubber resistor R is configured as shown in FIG. 2, if a current generated during the regenerative operation flows to the snubber resistor R, power consumption occurs here, and the power consumption of the present invention is reduced. The effect is diminished. For this reason, in the configuration of the present embodiment, the switch SW8 for bypassing the snubber resistor R is provided, and the power consumption in the snubber resistor R is avoided by turning on the switch SW8 during the regenerative operation. .

なお、スナバ抵抗Rの抵抗値を制御部10による制御によって変化させることができる構成とし、回生動作中に当該抵抗値を大幅に低下させる制御を行うものとしても、同様の効果を得ることができる。この場合はスイッチSW8を備えなくても良い。更にこのとき、スナバ抵抗RをスイッチSW7のオン抵抗で代用することも可能である。この場合、スイッチSW7として複数のスイッチを並列に設けることで、各スイッチのオン抵抗の合成抵抗によって等価的に実現されるスナバ抵抗Rの抵抗値を可変にすることができる。   The same effect can be obtained even if the resistance value of the snubber resistor R is changed by the control by the control unit 10 and control is performed to greatly reduce the resistance value during the regenerative operation. . In this case, the switch SW8 may not be provided. Furthermore, at this time, the snubber resistor R can be replaced by the on-resistance of the switch SW7. In this case, by providing a plurality of switches in parallel as the switch SW7, the resistance value of the snubber resistor R that is equivalently realized by the combined resistance of the on-resistances of the switches can be made variable.

図2の構成において、ディスチャージ動作時に、スイッチSW3をオンにした後、スイッチSW6及びSW7をオンにし、その後にスイッチSW4をオンにするのが好適である。第1実施形態の構成の場合、常にスナバコンデンサCrの一方の電極はノードNaに接続しているため、ノードNaの電圧を上昇させるべくスイッチSW3がオンにすると、一部の電荷がスナバコンデンサCrの電極に蓄積されるため、ノードNaの電圧上昇はその分だけ緩やかとなる。これに対し、本実施形態の場合において、スイッチSW3をオンにする時点でスイッチSW7をオフにしておくことで、ノードNaにはスナバコンデンサCr或いはスナバ抵抗Rといった素子が接続されていないため、電圧の上昇速度を上げることができる。   In the configuration of FIG. 2, it is preferable to turn on the switches SW6 and SW7 after turning on the switch SW3 and then turn on the switch SW4 after the switch SW3 is turned on. In the case of the configuration of the first embodiment, one electrode of the snubber capacitor Cr is always connected to the node Na. Therefore, when the switch SW3 is turned on to increase the voltage at the node Na, a part of the charge is converted into the snubber capacitor Cr. Therefore, the voltage rise at the node Na is moderated accordingly. On the other hand, in the case of the present embodiment, the switch SW7 is turned off when the switch SW3 is turned on, so that no element such as the snubber capacitor Cr or the snubber resistor R is connected to the node Na. You can increase the climb speed.

そして、その後にスイッチSW6とSW7をオンにすると、電圧上昇したノードNaからスナバコンデンサCrに対して電荷が供給され、急速な充電が可能となる。   Thereafter, when the switches SW6 and SW7 are turned on, electric charges are supplied from the node Na whose voltage has increased to the snubber capacitor Cr, and rapid charging becomes possible.

また、図2に示すように、本実施形態のチャージポンプ回路1aは、モニタ回路11a、11bを備えている。以下、このモニタ回路の役割について説明する。   Further, as shown in FIG. 2, the charge pump circuit 1a of the present embodiment includes monitor circuits 11a and 11b. The role of this monitor circuit will be described below.

本実施形態の場合、スナバ抵抗Rを備える構成である。前述したように、回生動作時においてはこのスナバ抵抗Rに電流を流さないようにすることで追加的な電力消費を回避することができるが、ディスチャージ動作時におけるフライコンデンサCrでのノイズ吸収時には、インダクタンス成分を含むノイズの共振を減衰させるべくスナバ抵抗Rを設けた関係上、このスナバ抵抗Rには必然的に電流が流れる。よって、その限りにおいては第1実施形態より追加的な電力消費を余儀なくされる。   In the case of this embodiment, it is the structure provided with the snubber resistance R. As described above, additional power consumption can be avoided by preventing current from flowing through the snubber resistor R during the regenerative operation. However, when noise is absorbed by the fly capacitor Cr during the discharge operation, Since a snubber resistor R is provided to attenuate resonance of noise including an inductance component, a current inevitably flows through the snubber resistor R. Therefore, as long as this is the case, additional power consumption is unavoidable compared to the first embodiment.

ところで、本発明が問題としているのは、ノイズ成分を含む電圧が出力電圧Voとして外部の負荷デバイスに供給される点にある。そしてこのような問題は、出力コンデンサCoの許容量が少なく、ノイズ成分を含む電圧を出力コンデンサCoによって吸収しきれない場合に生じる。つまり、逆にいえば、ノイズ成分を含む電圧を出力コンデンサCoによって十分吸収できる場合には、スナバコンデンサCrを用いて吸収する必要はない。   By the way, the present invention has a problem in that a voltage including a noise component is supplied as an output voltage Vo to an external load device. Such a problem occurs when the allowable amount of the output capacitor Co is small and a voltage including a noise component cannot be absorbed by the output capacitor Co. In other words, in other words, when the voltage including the noise component can be sufficiently absorbed by the output capacitor Co, it is not necessary to absorb it using the snubber capacitor Cr.

本実施形態は、このことを踏まえ、ノイズ成分を含む電圧を出力コンデンサCoによって十分吸収できる場合には、スイッチSW7をオンにせず、出力コンデンサCoによって吸収しきれない場合にのみスイッチSW7をオンにしてスナバコンデンサCrによる吸収を行う。そして、出力コンデンサCoによってノイズ成分を含む電圧を十分吸収できるか否かの判断のために、モニタ回路11a,11bを備えている。   In this embodiment, based on this fact, when the voltage including the noise component can be sufficiently absorbed by the output capacitor Co, the switch SW7 is not turned on, and only when the output capacitor Co cannot fully absorb the voltage, the switch SW7 is turned on. Absorption by the snubber capacitor Cr. Monitor circuits 11a and 11b are provided to determine whether or not the voltage including the noise component can be sufficiently absorbed by the output capacitor Co.

このようにすることで、必ずしもスナバコンデンサCrによる電圧吸収を要しない場合にはノードNaからスナバ抵抗Rに電流が流れるのを回避でき、無駄な電力消費を抑制する効果を得ることができる。   In this way, when voltage absorption by the snubber capacitor Cr is not necessarily required, current can be avoided from flowing from the node Na to the snubber resistor R, and an effect of suppressing wasteful power consumption can be obtained.

プレドライバー12は、スイッチSW3をオンした時点におけるノードNaの電圧をモニタ回路11bの出力電圧によって認識する。そして、この時点において、モニタ回路11aの出力電圧を読み出し、出力コンデンサCoの両端に保持されている電圧を認識する。そして、現時点でノードNaに重畳しているノイズ成分を十分出力コンデンサCoで吸収できると判断した場合には、スイッチSW7をオンにすることなくスイッチSW4をオンにする。一方、出力コンデンサCoでは吸収しきれないと判断した場合には、まずスイッチSW6及びSW7をオンにしてノードNaの高電圧ノイズ成分をスナバコンデンサCrで吸収させた後、スイッチSW4をオンにする。   The pre-driver 12 recognizes the voltage of the node Na at the time when the switch SW3 is turned on by the output voltage of the monitor circuit 11b. At this time, the output voltage of the monitor circuit 11a is read and the voltage held at both ends of the output capacitor Co is recognized. If it is determined that the noise component currently superimposed on the node Na can be sufficiently absorbed by the output capacitor Co, the switch SW4 is turned on without turning on the switch SW7. On the other hand, when it is determined that the output capacitor Co cannot absorb it, the switches SW6 and SW7 are first turned on to absorb the high voltage noise component of the node Na with the snubber capacitor Cr, and then the switch SW4 is turned on.

なお、プレドライバー12内には、モニタ回路11a及び11bの出力電圧を比較するための比較器を備え、この比較結果に応じて前記の判断を行う構成とすることができる。この場合において、出力電圧Voの供給先である負荷デバイスが、入力電圧として要求されるリプル条件が厳格な場合には、当該リプル率も考慮して前記判断(スイッチSW7のオンオフ制御)を行うものとすれば良い。   Note that a comparator for comparing the output voltages of the monitor circuits 11a and 11b may be provided in the pre-driver 12, and the above determination may be made according to the comparison result. In this case, when the load condition to which the output voltage Vo is supplied is a strict ripple condition required as the input voltage, the determination (the switch SW7 on / off control) is performed in consideration of the ripple rate. What should I do?

一方で、負荷デバイスが、入力電圧として厳格なリプル条件を要求しない場合であれば、モニタ回路11bを備えずにモニタ回路11aの結果のみによってプレドライバー12がスイッチSW7のオンオフ制御を行う構成とすることもできる。この場合、プレドライバー12が、モニタ回路11aによって測定された電圧とスイッチSW7をオンにする必要があると判断する指標となる所定の基準電圧とが入力される比較器を備え、モニタ回路11aによる測定結果がこの基準電圧を上回ればスイッチSW7をオンにするという制御を行うものとすることができる。   On the other hand, if the load device does not require a strict ripple condition as the input voltage, the pre-driver 12 performs on / off control of the switch SW7 only by the result of the monitor circuit 11a without including the monitor circuit 11b. You can also. In this case, the pre-driver 12 includes a comparator to which the voltage measured by the monitor circuit 11a and a predetermined reference voltage serving as an index for determining that the switch SW7 needs to be turned on are input. If the measurement result exceeds this reference voltage, control can be performed to turn on the switch SW7.

なお、本実施形態のように、出力電圧Voを観測するモニタ回路11aを備えている場合には、制御部10において、モニタ回路11bがこの電圧波形のリンギング周波数を計測し、プレドライバー12がこの周波数に基づいてスナバコンデンサCrの静電容量、及びスナバ抵抗Rの抵抗値を決定する構成としても良い。このようにすることで、共振を防止することができ、更にノイズ成分を抑えることができる。具体的な方法の一例としては、スナバコンデンサCrの静電容量を例えば0から徐々に増加させながらリンギング周波数を観測する。そして、リンギング周波数の低下率とスナバコンデンサCrの静電容量の関係から寄生容量を導出し、この寄生容量に基づいて寄生インダクタンスをいわゆる共振条件の式から算出する。そして、寄生容量と寄生インダクタンスから共振インピーダンスを算出し、得られた値でもってスナバ抵抗Rの抵抗値とする。
When the monitor circuit 11a for observing the output voltage Vo is provided as in the present embodiment, the monitor circuit 11b measures the ringing frequency of this voltage waveform in the control unit 10, and the predriver 12 A configuration may be used in which the capacitance of the snubber capacitor Cr and the resistance value of the snubber resistor R are determined based on the frequency. By doing so, resonance can be prevented and noise components can be further suppressed. As an example of a specific method, the ringing frequency is observed while gradually increasing the capacitance of the snubber capacitor Cr from, for example, 0. Then, a parasitic capacitance is derived from the relationship between the ringing frequency reduction rate and the capacitance of the snubber capacitor Cr, and the parasitic inductance is calculated from a so-called resonance condition formula based on this parasitic capacitance. Then, the resonance impedance is calculated from the parasitic capacitance and the parasitic inductance, and the obtained value is used as the resistance value of the snubber resistor R.

なお、ディスチャージ動作時において、出力コンデンサCoの電荷許容量とは無関係にスナバコンデンサCrに対してノイズ吸収を実行させる構成とした場合であっても、ノイズ成分を含む電圧を負荷デバイスに供給しないようにするという本発明の目的は達成し得る。このため、本実施形態の構成においてモニタ回路11a,11bを備えない構成としても良い。ただし上述したように、これらのモニタ回路を備えることで、出力コンデンサCoの電荷許容量が十分存在する場合にはディスチャージ動作時にスイッチSW7をオフにすることができ、このときスナバ回路Rでの電力消費が抑制される。よって、電力消費量の削減という観点からすれば、モニタ回路11a,11bを備えることがより好ましい。   Even when the snubber capacitor Cr is configured to perform noise absorption regardless of the allowable charge amount of the output capacitor Co during the discharge operation, a voltage including a noise component is not supplied to the load device. The object of the present invention can be achieved. For this reason, it is good also as a structure which is not provided with the monitor circuits 11a and 11b in the structure of this embodiment. However, as described above, by providing these monitor circuits, the switch SW7 can be turned off during the discharge operation when there is a sufficient charge capacity of the output capacitor Co. At this time, the power in the snubber circuit R can be turned off. Consumption is suppressed. Therefore, from the viewpoint of reducing power consumption, it is more preferable to include the monitor circuits 11a and 11b.

[第3実施形態]
本発明のチャージポンプ回路の第3実施形態の回路図を図3に示す。図3は、図6と同様、出力電圧Voを制御部10にフィードバックさせ、この値に応じて各スイッチのオンオフ制御を行う構成であり、所望する出力電圧Voの大きさを制御できる、いわゆるチャージポンプレギュレータ回路を構成している。
[Third Embodiment]
A circuit diagram of a third embodiment of the charge pump circuit of the present invention is shown in FIG. FIG. 3 is a configuration in which the output voltage Vo is fed back to the control unit 10 and the on / off control of each switch is performed according to this value, as in FIG. 6, so-called charge that can control the magnitude of the desired output voltage Vo. A pump regulator circuit is configured.

具体的には、出力電圧Voと固定基準電圧Vrefが入力され、この差分を増幅して出力する誤差増幅器22aを備えている。また、出力電圧Voと固定基準電圧Vrefが入力され、この差分を増幅して出力する誤差増幅器22bを備えている。PWM制御回路21は、誤差増幅器22bの出力電圧に基づいてスイッチングデューティを決定し、各スイッチのオンオフ制御を実行する。   Specifically, an error amplifier 22a is provided which receives an output voltage Vo and a fixed reference voltage Vref and amplifies and outputs the difference. In addition, an error amplifier 22b is provided which receives the output voltage Vo and the fixed reference voltage Vref and amplifies and outputs the difference. The PWM control circuit 21 determines a switching duty based on the output voltage of the error amplifier 22b, and executes on / off control of each switch.

スイッチングデューティの決定方法の一例としては、PWM制御回路21内に有する発振回路が出力する発振信号の周期毎に誤差増幅器22bの出力電圧をサンプリングする。そして、前記発振信号の周波数に同期したのこぎり波又は三角波と誤差増幅器22bの出力電圧を比較し、この差分に応じてスイッチングデューティを決定する。   As an example of a method for determining the switching duty, the output voltage of the error amplifier 22b is sampled every period of the oscillation signal output from the oscillation circuit included in the PWM control circuit 21. Then, the sawtooth wave or triangular wave synchronized with the frequency of the oscillation signal is compared with the output voltage of the error amplifier 22b, and the switching duty is determined according to this difference.

出力電圧Voをフィードバックさせて各スイッチのオンオフ制御を行うことで、出力電圧Voが所望の固定基準電圧Vrefとなるように自動的に制御される。この点については、図6に示した従来のチャージポンプレギュレータ回路と同じである。   By controlling the on / off of each switch by feeding back the output voltage Vo, the output voltage Vo is automatically controlled so as to become a desired fixed reference voltage Vref. This is the same as the conventional charge pump regulator circuit shown in FIG.

上述したように、図6の構成の場合、出力電圧Voとして観測している電圧は、既にチャージポンプ後に持ち上がった状態のノードNaから供給される電圧である。このため、誤差増幅器22bには、スイッチングの立ち上がりエッジに発生するノイズ成分を既に含んだ電圧が入力されてしまい、このノイズ成分を吸収する効果までは得ることができない。   As described above, in the case of the configuration of FIG. 6, the voltage observed as the output voltage Vo is a voltage supplied from the node Na that has already been lifted after the charge pump. For this reason, a voltage that already contains a noise component generated at the rising edge of switching is input to the error amplifier 22b, and the effect of absorbing this noise component cannot be obtained.

そこで、本実施形態では、第2実施形態と同様に、スイッチSW7とスナバコンデンサCrを備え、ディスチャージ動作時においてスイッチSW4をオンする前にスイッチSW7をオンにして、ノイズ成分をスナバコンデンサCrによって予め吸収させる。そして、このノイズ吸収後のノードNaの電圧を誤差増幅器22bに入力させ、この電圧に基づいてフィードバック制御を実行する。なお、本実施形態でも、第2実施形態と同様にスナバ抵抗Rを設ける構成としたが、このスナバ抵抗Rはノイズ成分が振動することによる減衰速度の低下を防ぐ目的で設けられるものである。従って、この振動周波数が十分小さい場合にはスナバ抵抗Rを備えない構成とすることもできる。   Therefore, in this embodiment, as in the second embodiment, the switch SW7 and the snubber capacitor Cr are provided. The switch SW7 is turned on before the switch SW4 is turned on during the discharge operation, and the noise component is preliminarily generated by the snubber capacitor Cr. Absorb. Then, the voltage of the node Na after absorbing the noise is input to the error amplifier 22b, and feedback control is executed based on this voltage. In this embodiment, the snubber resistance R is provided as in the second embodiment. However, the snubber resistance R is provided for the purpose of preventing a decrease in attenuation rate due to vibration of noise components. Accordingly, when the vibration frequency is sufficiently low, the snubber resistance R may not be provided.

また、本実施形態では、出力電圧Voと可変基準電圧Vr1が入力される誤差増幅器22aを備えている。この誤差増幅器22aの出力電圧は、ノードNcに供給される。   In the present embodiment, an error amplifier 22a to which the output voltage Vo and the variable reference voltage Vr1 are input is provided. The output voltage of the error amplifier 22a is supplied to the node Nc.

制御部10は、チャージ動作時において可変基準電圧Vr1の電圧値を高レベルとし、ディスチャージ動作時において可変基準電圧Vr1の電圧値を低レベルとする。ディスチャージ動作時に可変基準電圧Vr1の電圧値を低レベルとすることで、ノードNcの電圧を低レベルとしておく。これにより、第2実施形態と同様、ディスチャージ動作時に突き上げられたノードNaとノードNcに十分な電圧差が設けられ、ノードNaの電圧に含まれるノイズ成分を十分吸収することができる。   The control unit 10 sets the voltage value of the variable reference voltage Vr1 to a high level during the charging operation, and sets the voltage value of the variable reference voltage Vr1 to a low level during the discharging operation. By setting the voltage value of the variable reference voltage Vr1 to a low level during the discharge operation, the voltage of the node Nc is set to a low level. Thereby, as in the second embodiment, a sufficient voltage difference is provided between the node Na pushed up during the discharge operation and the node Nc, and the noise component included in the voltage of the node Na can be sufficiently absorbed.

スイッチングノイズは、スイッチSW4のオン時に最も大きく発生する。このため、スイッチSW4のオンタイミングに合わせて可変基準電圧Vr1の電圧値を最小にするのが好適である。これにより、スイッチSW4のオン時に発生したノイズ成分も、スナバコンデンサCrによって吸収できる。   Switching noise is generated most greatly when the switch SW4 is turned on. For this reason, it is preferable to minimize the voltage value of the variable reference voltage Vr1 in accordance with the ON timing of the switch SW4. Thereby, the noise component generated when the switch SW4 is turned on can also be absorbed by the snubber capacitor Cr.

図4にノードNa,Nb,Ncの各電圧の変化タイミングを模式的に示している。可変基準電圧Vr1の電圧値を低レベルに変更したタイミングでノードNcが低下し(図中B)、この直後にノードNaの電圧に重畳しているノイズ成分がスナバコンデンサCrに急激に吸収されて、ノードNaの電圧が低下する(図中A)。その後、可変基準電圧Vr1の値を上昇させ、ノードNcの電圧を上昇させる。これは、スナバコンデンサCrはあくまで重畳ノイズの吸収が目的であって、必要以上にスナバコンデンサCrに充電が行われるとせっかく入力電圧Vinをチャージアップした電圧が低下してしまい、目的とする電圧を得られなくなるためである。スイッチングノイズはスイッチへの制御を行った直後に発生し、特にスイッチSW4をオンにした直後に最も大きなノイズが重畳する。よって、スイッチSW4のオン時に可変基準電圧Vr1を最小にし、その直後にVr1の大きさを徐々に増大させている。ノードNcの電圧が急激に低下した後、徐々に増加しているのは、このことを示している。   FIG. 4 schematically shows change timings of the voltages at the nodes Na, Nb, and Nc. The node Nc decreases at the timing when the voltage value of the variable reference voltage Vr1 is changed to a low level (B in the figure), and immediately after this, the noise component superimposed on the voltage of the node Na is rapidly absorbed by the snubber capacitor Cr. The voltage at the node Na drops (A in the figure). Thereafter, the value of the variable reference voltage Vr1 is increased, and the voltage of the node Nc is increased. This is because the snubber capacitor Cr is only for the purpose of absorbing superimposed noise, and if the snubber capacitor Cr is charged more than necessary, the voltage charged up to the input voltage Vin will decrease, and the target voltage will be reduced. This is because it cannot be obtained. Switching noise is generated immediately after the switch is controlled, and the largest noise is superimposed immediately after the switch SW4 is turned on. Therefore, the variable reference voltage Vr1 is minimized when the switch SW4 is turned on, and immediately after that, the magnitude of Vr1 is gradually increased. This is indicated by the fact that the voltage at the node Nc gradually increases after abruptly decreasing.

なお、可変基準電圧Vr1の値を最小値に低下させた後、一気に上昇させずに徐々に上昇させているのは、急激に電圧を増加させることでノードNcにノイズが生じ、その影響がノードNaに生じるのを防ぐためである。   The reason why the value of the variable reference voltage Vr1 is decreased to the minimum value and then gradually increased without increasing at once is that noise is generated at the node Nc due to a sudden increase in voltage, and the influence is increased by the node. This is to prevent it from occurring in Na.

スイッチSW4をオンにした時点で、ノードNcの電圧を十分低くしておくことで、ノイズ成分が重畳したノードNaの電圧は、スイッチSW4を介して出力電圧Voとして外部負荷デバイスへと供給されるよりも優先して、スナバコンデンサCrへの充電に寄与する。これにより、ノードNaの電圧が急激に低下し、その後スナバコンデンサCr、出力コンデンサCoへの充電を行いつつ、外部負荷デバイスへの電圧供給がなされる。ノイズ成分がスナバコンデンサCrによって吸収された後、ノードNaの電圧が徐々に低下しているのは、出力コンデンサCo或いはスナバコンデンサCrに充電されていることを表わしている。しかし、その電圧変動は、ノイズ吸収時に比べれば微小であり、この変動による負荷デバイスへの影響を考慮しなくても良い。   When the switch SW4 is turned on, the voltage of the node Nc is sufficiently lowered, so that the voltage of the node Na on which the noise component is superimposed is supplied to the external load device as the output voltage Vo through the switch SW4. This contributes to the charging of the snubber capacitor Cr with higher priority. As a result, the voltage at the node Na rapidly decreases, and then the voltage is supplied to the external load device while charging the snubber capacitor Cr and the output capacitor Co. After the noise component is absorbed by the snubber capacitor Cr, the voltage at the node Na gradually decreases, indicating that the output capacitor Co or the snubber capacitor Cr is charged. However, the voltage fluctuation is very small compared to when absorbing noise, and it is not necessary to consider the influence on the load device due to this fluctuation.

出力電圧Voが固定基準電圧Vrefに達すると、スイッチSW4をオフにし、チャージ動作に移行する。このとき、スイッチSW1をオンにする前にスナバコンデンサCrに保持されている電荷をフライコンデンサCfの充電に利用することで、第1,第2実施形態と同様に消費電力の低減効果を得られる。   When the output voltage Vo reaches the fixed reference voltage Vref, the switch SW4 is turned off and the charging operation is started. At this time, by using the electric charge held in the snubber capacitor Cr before turning on the switch SW1 for charging the fly capacitor Cf, an effect of reducing power consumption can be obtained as in the first and second embodiments. .

なお、スナバコンデンサCrによってノイズ成分を除去した後の状態において、出力電圧Voが固定基準電圧Vrefに達していない場合には、出力電圧VoがVrefに達するまで可変基準電圧Vr1の値を増加させ、達した段階でチャージ動作に移行すれば良い。   If the output voltage Vo has not reached the fixed reference voltage Vref in the state after the noise component is removed by the snubber capacitor Cr, the value of the variable reference voltage Vr1 is increased until the output voltage Vo reaches Vref, It is only necessary to shift to the charge operation at the reached stage.

以上説明したように、本発明のチャージポンプ回路(チャージポンプレギュレータ回路を含む)の各実施形態の構成によれば、出力コンデンサCoの許容量が不足している場合であっても、スナバコンデンサCrによってスイッチングノイズを吸収することができるため、負荷デバイスに対して当該ノイズ成分が重畳した電圧が供給されるのを防ぐことができる。また、チャージポンプレギュレータ回路においては、ノイズ成分が吸収された後の出力電圧に基づいてフィードバック制御がなされるため、前記ノイズ成分による影響を受けることなく所望する出力電圧を得ることができる。   As described above, according to the configuration of each embodiment of the charge pump circuit (including the charge pump regulator circuit) of the present invention, even if the allowable amount of the output capacitor Co is insufficient, the snubber capacitor Cr Therefore, switching noise can be absorbed, so that a voltage on which the noise component is superimposed can be prevented from being supplied to the load device. In the charge pump regulator circuit, since feedback control is performed based on the output voltage after the noise component is absorbed, a desired output voltage can be obtained without being affected by the noise component.

なお、上記実施形態では、ノードNcの電圧を誤差増幅器22aの出力電圧によって直接制御する図3の構成についてのみ、出力電圧Voと固定基準電圧Vrefの差分に応じてスイッチングデューティの制御を行うチャージポンプレギュレータ回路としたが、当然に第1,第2実施形態の構成においても、誤差増幅器22b及びPWM制御回路21を備えることでチャージポンプレギュレータ回路とすることができる。   In the above embodiment, only for the configuration of FIG. 3 in which the voltage of the node Nc is directly controlled by the output voltage of the error amplifier 22a, the charge pump that controls the switching duty according to the difference between the output voltage Vo and the fixed reference voltage Vref. Although the regulator circuit is used, as a matter of course, the configuration of the first and second embodiments can be a charge pump regulator circuit by including the error amplifier 22b and the PWM control circuit 21.

1,1a,1b :本発明のチャージポンプ回路
10 :制御部
11a,11b :モニタ回路
12 :プレドライバー
21 :PWM制御回路
22,22a,22b :誤差増幅器
90 :従来のチャージポンプ回路
91 :従来のチャージポンプレギュレータ回路
Cf :フライコンデンサ
Co :出力コンデンサ
Cr :スナバコンデンサ
Na,Nb、Nc :ノード
R :スナバ抵抗
SW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6,SW7,SW8 :スイッチ
Vin :入力電圧
Vo :出力電圧
Vref :固定基準電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b: Charge pump circuit of this invention 10: Control part 11a, 11b: Monitor circuit 12: Pre-driver 21: PWM control circuit 22, 22a, 22b: Error amplifier 90: Conventional charge pump circuit 91: Conventional Charge pump regulator circuit Cf: fly capacitor Co: output capacitor Cr: snubber capacitor Na, Nb, Nc: node R: snubber resistance SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6, SW7, SW8: switch Vin: input voltage Vo: Output voltage Vref: Fixed reference voltage

Claims (12)

第1スイッチを介して入力電圧源と接続可能な第1電極と、第2スイッチを介して接地線に接続可能で、且つ第3スイッチを介して前記入力電圧源に接続可能な第2電極とを有するフライコンデンサと、
第4スイッチを介して前記フライコンデンサの第1電極に接続可能な第1電極と、接地線に接続した第2電極とを有する平滑用の出力コンデンサと、
前記フライコンデンサの第1電極に接続されるか、又はスイッチを介して接続可能である第1電極と、印加電圧の変更が可能な第2電極とを有するスナバコンデンサと、
前記各スイッチのオンオフ制御、並びに前記スナバコンデンサの第2電極に印加する電圧変更を行う制御部と、を備えたことを特徴とするチャージポンプ回路。
A first electrode connectable to an input voltage source via a first switch; a second electrode connectable to a ground line via a second switch and connectable to the input voltage source via a third switch; A fly capacitor having
A smoothing output capacitor having a first electrode connectable to the first electrode of the fly capacitor via a fourth switch, and a second electrode connected to the ground line;
A snubber capacitor having a first electrode connected to the first electrode of the fly capacitor or connectable via a switch, and a second electrode capable of changing an applied voltage;
A charge pump circuit comprising: a control unit that performs on / off control of each switch and voltage change applied to the second electrode of the snubber capacitor.
前記制御部が、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオンにし、前記第3スイッチ及び前記第4スイッチをオフにするチャージ動作と、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチをオフにし、前記第3スイッチ及び前記第4スイッチをオンにするディスチャージ動作とを、交互に切り換えながら制御を行う構成であって、
前記ディスチャージ動作時に、前記スナバコンデンサの第2電極への印加電圧を、前記チャージ動作時よりも低下させることを特徴とする請求項1に記載のチャージポンプ回路。
The control unit is
A charge operation for turning on the first switch and the second switch and turning off the third switch and the fourth switch;
The first switch and the second switch are turned off, and the discharge operation for turning the third switch and the fourth switch on is controlled while alternately switching,
2. The charge pump circuit according to claim 1, wherein a voltage applied to the second electrode of the snubber capacitor is lowered during the discharge operation as compared with that during the charge operation.
前記制御部は、前記チャージ動作時に、前記第1スイッチよりも前記第2スイッチを先にオンにすることを特徴とする請求項2に記載のチャージポンプ回路   3. The charge pump circuit according to claim 2, wherein the control unit turns on the second switch before the first switch during the charging operation. 前記スナバコンデンサの第2電極は、第5スイッチを介して前記入力電圧源に接続可能で、且つ第6スイッチを介して接地線に接続可能であり、
前記制御部は、
前記チャージ動作時に、前記第5スイッチをオンにし、前記第6スイッチをオフにし、
前記ディスチャージ動作時に、前記第5スイッチをオフにし、前記第6スイッチをオンにする制御を行うことを特徴とする請求項2又は3に記載のチャージポンプ回路。
A second electrode of the snubber capacitor can be connected to the input voltage source via a fifth switch and can be connected to a ground line via a sixth switch;
The controller is
During the charging operation, the fifth switch is turned on, the sixth switch is turned off,
4. The charge pump circuit according to claim 2, wherein control is performed to turn off the fifth switch and turn on the sixth switch during the discharge operation. 5.
前記制御部は、前記チャージ動作時に、前記第2スイッチ及び前記第5スイッチをオンにした後に、前記第1スイッチをオンにすることを特徴とする請求項4に記載のチャージポンプ回路。 5. The charge pump circuit according to claim 4 , wherein the controller turns on the first switch after turning on the second switch and the fifth switch during the charge operation. 6. 前記制御部は、前記ディスチャージ動作時に、前記第3スイッチ及び前記第6スイッチをオンにした後に、前記第4スイッチをオンにする制御を行うことを特徴とする請求項4又は5に記載のチャージポンプ回路。   6. The charge according to claim 4, wherein the control unit performs control to turn on the fourth switch after turning on the third switch and the sixth switch during the discharge operation. 7. Pump circuit. 前記制御部は、
入力端子に前記出力コンデンサの第1電極と可変基準電圧源が接続され、出力端子に前記スナバコンデンサの第2電極が接続され、前記出力コンデンサの第1電極の電圧と前記可変基準電圧源から出力される電圧の差分を増幅して前記スナバコンデンサの第2電極に与える誤差増幅器を有し、
前記チャージ動作から前記ディスチャージ動作時に切り替わる際、前記可変基準電圧源から出力される電圧値を低下させる制御を行うことを特徴とする請求項2又は3に記載のチャージポンプ回路。
The controller is
A first electrode of the output capacitor and a variable reference voltage source are connected to an input terminal, a second electrode of the snubber capacitor is connected to an output terminal, and an output from the voltage of the first electrode of the output capacitor and the variable reference voltage source An error amplifier that amplifies the difference between the voltages to be applied to the second electrode of the snubber capacitor,
4. The charge pump circuit according to claim 2, wherein when switching from the charge operation to the discharge operation, control is performed to reduce a voltage value output from the variable reference voltage source. 5.
前記制御部は、
入力端子に前記出力コンデンサの第1電極と固定基準電圧源が接続され、出力端子にPWM制御回路が接続され、前記出力コンデンサの第1電極の電圧と前記固定基準電圧源から出力される電圧の差分を増幅して前記PWM制御回路に与えるフィードバック制御用誤差増幅器を有し、
前記PWM制御回路が、前記フィードバック制御用誤差増幅器の出力電圧に応じて前記各スイッチのデューティ比を決定することを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項に記載のチャージポンプ回路。
The controller is
A first electrode of the output capacitor and a fixed reference voltage source are connected to the input terminal, a PWM control circuit is connected to the output terminal, and the voltage of the first electrode of the output capacitor and the voltage output from the fixed reference voltage source An error amplifier for feedback control that amplifies the difference and gives it to the PWM control circuit;
8. The charge pump circuit according to claim 2, wherein the PWM control circuit determines a duty ratio of each switch in accordance with an output voltage of the feedback control error amplifier. 9.
第1端子に前記スナバコンデンサの第1電極が接続され、第2端子に前記フライコンデンサの第1電極が直接又はスイッチを介して接続されたスナバ抵抗を有し、
前記スナバコンデンサの第1電極が、前記スナバ抵抗を介して前記フライコンデンサの第1電極と接続可能に構成されていることを特徴とする請求項2〜8のいずれか1項に記載のチャージポンプ回路。
A snubber resistor having a first terminal connected to the first electrode of the snubber capacitor and a second terminal connected to the first electrode of the fly capacitor directly or via a switch;
The charge pump according to any one of claims 2 to 8, wherein the first electrode of the snubber capacitor is configured to be connectable to the first electrode of the fly capacitor via the snubber resistor. circuit.
前記スナバ抵抗と並列に形成されたバイパススイッチを有し、
前記制御部が、前記チャージ動作時に前記バイパススイッチをオンに制御することで、前記スナバ抵抗を迂回し前記バイパススイッチを介した電流経路を形成することを特徴とする請求項9に記載のチャージポンプ回路。
A bypass switch formed in parallel with the snubber resistor;
10. The charge pump according to claim 9, wherein the control unit controls the bypass switch to be turned on during the charging operation, thereby bypassing the snubber resistor and forming a current path through the bypass switch. 11. circuit.
前記スナバコンデンサの静電容量値及び前記スナバ抵抗の抵抗値がそれぞれ可変に構成され、
前記出力コンデンサの第電極に印加されている電圧の波形を観測し、リンギング周波数を計測するモニタ回路を備え、
前記制御部が、前記スナバコンデンサの静電容量値と前記リンギング周波数から所定の演算を行って前記スナバ抵抗の抵抗値を決定することを特徴とする請求項2〜10のいずれか1項に記載のチャージポンプ回路。
The capacitance value of the snubber capacitor and the resistance value of the snubber resistor are each configured to be variable,
A monitor circuit for observing a waveform of a voltage applied to the first electrode of the output capacitor and measuring a ringing frequency;
The said control part performs predetermined calculation from the electrostatic capacitance value of the said snubber capacitor, and the said ringing frequency, and determines the resistance value of the said snubber resistance, The any one of Claims 2-10 characterized by the above-mentioned. Charge pump circuit.
前記スナバコンデンサの静電容量は、前記フライコンデンサの静電容量よりも小さいことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のチャージポンプ回路。   The charge pump circuit according to claim 1, wherein a capacitance of the snubber capacitor is smaller than a capacitance of the fly capacitor.
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