JP5997535B2 - Charge pump - Google Patents

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Description

本発明は、整数倍でない昇圧倍率を持つ極性反転型のチャージポンプに関する。   The present invention relates to a polarity inversion type charge pump having a boosting factor that is not an integral multiple.

極性反転型(負出力型)のチャージポンプでは、電力効率を高めるために整数倍でない昇圧倍率(−1.5倍や−2.5倍など)を用いる場合がある。例えば、+5Vの入力電圧から−6Vの出力電圧を生成する場合、−2倍の昇圧電圧(=−10V)を電圧調整して−6Vを生成するよりも、−1.5倍の昇圧電圧(=−7.5V)を電圧調整して−6Vを生成した方が電力効率を高めることができる。   In a polarity inversion type (negative output type) charge pump, a boost factor (−1.5 times, −2.5 times, etc.) that is not an integral multiple may be used in order to increase power efficiency. For example, when generating an output voltage of −6V from an input voltage of + 5V, the boosted voltage (−1.5 times higher than generating −6V by adjusting the voltage of −2 times boosted voltage (= −10V) ( = −7.5V) to adjust the voltage to generate −6V can improve the power efficiency.

図7は、負チャージポンプの一従来例を示す回路図であり、図8は、負チャージポンプによる−1.5倍昇圧動作を説明するための図である。本従来例の負チャージポンプは、フライングコンデンサC1〜C3を入力電圧Vin(例えば+4V)の印加端と基準電圧Vss(例えば0V)の印加端との間に接続する期間Aと、フライングコンデンサC1〜C3を基準電圧Vss(例えば0V)の印加端と出力電圧Vout(例えば−6V)の印加端との間に接続する期間Bと、を交互に切り替えるようにオン/オフされるスイッチSW301〜SW310を有する。これらのスイッチのうち、スイッチSW305〜SW308は、整数倍でない昇圧倍率(ここでは−1.5倍)が得られるように期間Aと期間Bとの間でフライングコンデンサC1〜C3相互間の接続関係を直列/並列に切り替えるための直並切替スイッチに相当し、一般的には、PMOSスイッチとNMOSスイッチとを相補的に組み合わせたCMOSスイッチが用いられる。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional example of a negative charge pump, and FIG. 8 is a diagram for explaining a -1.5 times boosting operation by the negative charge pump. The negative charge pump of this conventional example includes a period A in which the flying capacitors C1 to C3 are connected between the application terminal of the input voltage Vin (for example, + 4V) and the application terminal of the reference voltage Vss (for example, 0V), and the flying capacitors C1 to C3. Switches SW301 to SW310 that are turned on / off to alternately switch between the period B in which C3 is connected between the application terminal of the reference voltage Vss (for example, 0V) and the application terminal of the output voltage Vout (for example, −6V). Have. Among these switches, the switches SW305 to SW308 are connected between the flying capacitors C1 to C3 between the period A and the period B so as to obtain a boosting factor that is not an integral multiple (here, -1.5). Is equivalent to a series-parallel switching switch for switching between serial and parallel, and a CMOS switch in which a PMOS switch and an NMOS switch are complementarily combined is generally used.

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1を挙げることができる。   As an example of the related art related to the above, Patent Document 1 can be cited.

特開2007−159356号公報JP 2007-159356 A

スイッチSW305〜SW308の両端に各々印加される電圧V32〜V36は、期間Aでは入力電圧Vin(例えば+4V)から基準電圧Vss(例えば0V)までの電圧となり、期間Bでは基準電圧Vss(例えば0V)から出力電圧Vout(例えば−6V)までの電圧となる。これを踏まえて、従来の負チャージポンプでは、スイッチSW305〜SW308のオン/オフ制御信号(ゲート信号)が入力電圧Vin(例えば+4V)と出力電圧Vout(例えば−6V)との間でパルス駆動されていた。   The voltages V32 to V36 applied to both ends of the switches SW305 to SW308 are voltages from the input voltage Vin (for example, +4 V) to the reference voltage Vss (for example, 0 V) in the period A, and the reference voltage Vss (for example, 0 V) in the period B. To an output voltage Vout (for example, −6 V). Based on this, in the conventional negative charge pump, the on / off control signal (gate signal) of the switches SW305 to SW308 is pulse-driven between the input voltage Vin (for example, + 4V) and the output voltage Vout (for example, -6V). It was.

この場合、スイッチSW305〜SW308には、最大で入力電圧Vinと出力電圧Voutとの差電圧(例えば10V)が印加される。そのため、従来の負チャージポンプでは、入力電圧Vinと出力電圧Voutがいずれも中耐圧素子の耐圧(例えば6.5V)以下であっても、スイッチSW305〜SW308としては、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの差電圧に耐え得る高耐圧素子(例えば耐圧28V)を用いる必要があった。   In this case, a maximum difference voltage (for example, 10 V) between the input voltage Vin and the output voltage Vout is applied to the switches SW305 to SW308. Therefore, in the conventional negative charge pump, even if the input voltage Vin and the output voltage Vout are both equal to or lower than the withstand voltage (for example, 6.5 V) of the medium withstand voltage element, the switches SW305 to SW308 have the input voltage Vin and the output voltage Vout. Therefore, it is necessary to use a high breakdown voltage element (for example, a breakdown voltage of 28 V) that can withstand the voltage difference between the two.

一般に、高耐圧素子は中耐圧素子に比べて面積が大きく、またオン抵抗も大きい。そのため、高耐圧素子を用いて中耐圧素子と同等の電流能力を得るためには、スイッチのサイズをより大型化する必要があり、回路面積の増大を招くという問題があった。また、スイッチのサイズを大型化すると、ゲートの寄生容量が大きくなるので、スイッチをオン/オフするための充放電電流が増加し、電力効率が低下するという問題もあった。   In general, a high voltage element has a larger area and a higher on-resistance than a medium voltage element. For this reason, in order to obtain a current capability equivalent to that of the medium withstand voltage element using the high withstand voltage element, it is necessary to increase the size of the switch, resulting in an increase in circuit area. Further, when the size of the switch is increased, the parasitic capacitance of the gate is increased, so that a charge / discharge current for turning on / off the switch is increased and power efficiency is lowered.

本発明は、本願の発明者により見出された上記の問題点に鑑み、整数倍でない昇圧倍率を持つ極性反転型のチャージポンプの小型化、電流能力の向上、ないしは、電力効率の向上を実現することを目的とする。   In view of the above-mentioned problems found by the inventors of the present application, the present invention realizes downsizing of a polarity inversion type charge pump having a boosting factor that is not an integral multiple, improving current capability, or improving power efficiency. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、本発明に係るチャージポンプは、複数のフライングコンデンサを入力電圧の印加端と基準電圧の印加端との間に接続する第1期間と、前記複数のフライングコンデンサを前記基準電圧の印加端と出力電圧の印加端との間に接続する第2期間と、を交互に切り替えるようにオン/オフされる複数のスイッチを有する極性反転型のチャージポンプであって、前記複数のスイッチのうち、整数倍でない昇圧倍率が得られるように前記第1期間と前記第2期間との間で各フライングコンデンサ相互間の接続関係を直列/並列に切り替える直並切替スイッチについては、前記第1期間でオンするスイッチがPMOSスイッチとされており、前記第2期間でオンするスイッチがNMOSスイッチとされており、かつ、前記直並切替スイッチの各ゲートには、いずれも前記基準電圧が固定的に印加されている構成(第1の構成)とされている。   In order to achieve the above object, a charge pump according to the present invention includes a first period in which a plurality of flying capacitors are connected between an application terminal for an input voltage and an application terminal for a reference voltage; A polarity inversion type charge pump having a plurality of switches that are turned on / off alternately to switch between a second period connected between a reference voltage application terminal and an output voltage application terminal. Among the switches, the series-parallel switch for switching the connection relationship between the flying capacitors in series / parallel between the first period and the second period so as to obtain a boosting factor that is not an integer multiple is described above. The switch turned on in the first period is a PMOS switch, the switch turned on in the second period is an NMOS switch, and the series-parallel switch The gates of the exchange switch is the both configurations the reference voltage is fixedly applied (first configuration).

なお、第1の構成から成るチャージポンプにおいて、前記直並切替スイッチは、いずれも、前記入力電圧と前記出力電圧との電圧差に耐え得る高耐圧素子ではなく、前記入力電圧と前記基準電圧との電圧差、ないしは、前記基準電圧と前記出力電圧との電圧差に耐え得る中耐圧素子である構成(第2の構成)にするとよい。   In the charge pump having the first configuration, each of the series-parallel changeover switches is not a high withstand voltage element that can withstand a voltage difference between the input voltage and the output voltage, but the input voltage and the reference voltage. It is preferable to adopt a configuration (second configuration) that is a medium withstand voltage element that can withstand a voltage difference of 1 or a voltage difference between the reference voltage and the output voltage.

また、第2の構成から成るチャージポンプにおいて、前記基準電圧は、接地電圧である構成(第3の構成)にするとよい。   In the charge pump having the second configuration, the reference voltage may be a ground voltage (third configuration).

また、第3の構成から成るチャージポンプは、第1〜第3フライングコンデンサを用いて−1.5倍昇圧を行う構成(第4の構成)にするとよい。   In addition, the charge pump having the third configuration may be configured (fourth configuration) to perform -1.5 times boosting using the first to third flying capacitors.

また、第4の構成から成るチャージポンプは、前記複数のスイッチとして、前記基準電圧の印加端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第1スイッチと、前記基準電圧の印加端と前記第1フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第2スイッチと、前記出力電圧の印加端と前記第2フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第3スイッチと、前記出力電圧の印加端と前記第1フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第4スイッチと、前記第1フライングコンデンサの第2端と前記第2フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第5スイッチと、前記第2フライングコンデンサの第2端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第6スイッチと、前記第1フライングコンデンサの第2端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第7スイッチと、前記第2フライングコンデンサの第2端と前記第3フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第8スイッチと、前記入力電圧の印加端と前記第3フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第9スイッチと、前記基準電圧の印加端と前記第3フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第10スイッチと、を含み、前記第1〜第3フライングコンデンサ相互間に接続された前記第5〜第8スイッチが前記直並切替スイッチに相当する構成(第5の構成)にするとよい。   In addition, the charge pump having the fourth configuration includes, as the plurality of switches, a first switch that conducts / cuts off between the application terminal of the reference voltage and the first terminal of the third flying capacitor, and the reference voltage A second switch for conducting / cutting off between the application terminal of the first flying capacitor and the first terminal of the first flying capacitor; and conducting / cutting off between the application terminal of the output voltage and the first terminal of the second flying capacitor. A third switch; a fourth switch that conducts / cuts off between the output voltage application terminal and the first terminal of the first flying capacitor; a second terminal of the first flying capacitor; and a second terminal of the second flying capacitor. A fifth switch for conducting / interrupting between the first end and a sixth switch for conducting / interrupting between the second end of the second flying capacitor and the first end of the third flying capacitor; A seventh switch for conducting / interrupting between the second end of the first flying capacitor and the first end of the third flying capacitor, the second end of the second flying capacitor, and the third flying An eighth switch for conducting / interrupting between the second end of the capacitor, a ninth switch for conducting / interrupting between the application end of the input voltage and the second end of the third flying capacitor, and the reference voltage And a tenth switch for conducting / interrupting between the application terminal of the third flying capacitor and the second terminal of the third flying capacitor, and the fifth to eighth switches connected between the first to third flying capacitors. Is a configuration (fifth configuration) corresponding to the series-parallel switch.

また、第5の構成から成るチャージポンプにおいて、前記第1期間では、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、前記第5スイッチ、前記第8スイッチ、及び、前記第9スイッチがオンされて、前記第3スイッチ、前記第4スイッチ、前記第6スイッチ、前記第7スイッチ、及び、前記第10スイッチがオフされ、前記第2期間では、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、前記第5スイッチ、前記第8スイッチ、及び、前記第9スイッチがオフされて、前記第3スイッチ、前記第4スイッチ、前記第6スイッチ、前記第7スイッチ及び、前記第10スイッチがオンされる構成(第6の構成)にするとよい。   In the charge pump having the fifth configuration, in the first period, the first switch, the second switch, the fifth switch, the eighth switch, and the ninth switch are turned on, The third switch, the fourth switch, the sixth switch, the seventh switch, and the tenth switch are turned off, and in the second period, the first switch, the second switch, the fifth switch, A configuration in which the eighth switch and the ninth switch are turned off and the third switch, the fourth switch, the sixth switch, the seventh switch, and the tenth switch are turned on (sixth Configuration).

また、第3の構成から成るチャージポンプは、第1〜第4フライングコンデンサを用いて−2.5倍昇圧を行う構成(第7の構成)にするとよい。   In addition, the charge pump having the third configuration may be configured (seventh configuration) to perform -2.5 times boosting using the first to fourth flying capacitors.

また、第7の構成から成るチャージポンプは、前記複数のスイッチとして、前記基準電圧の印加端と前記第4フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第1スイッチと、前記基準電圧の印加端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第2スイッチと、前記基準電圧の印加端と前記第1フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第3スイッチと、前記出力電圧の印加端と前記第2フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第4スイッチと、前記出力電圧の印加端と前記第1フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第5スイッチと、前記第1フライングコンデンサの第2端と前記第2フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第6スイッチと、前記第2フライングコンデンサの第2端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第7スイッチと、前記第1フライングコンデンサの第2端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第8スイッチと、前記第3フライングコンデンサの第2端と前記第4フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第9スイッチと、前記第3フライングコンデンサの第2端と前記第4フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第10スイッチと、前記第2フライングコンデンサの第2端と前記第4フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第11スイッチと、前記入力電圧の印加端と前記第4フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第12スイッチと、前記基準電圧の印加端と前記第4フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第13スイッチと、を含み、前記第1〜第4フライングコンデンサ相互間に接続された前記第6〜第11スイッチが前記直並切替スイッチに相当する構成(第8の構成)にするとよい。   In addition, the charge pump having the seventh configuration includes, as the plurality of switches, a first switch that conducts / cuts off between a reference voltage application terminal and a first terminal of the fourth flying capacitor, and the reference voltage A second switch for conducting / interrupting between the application terminal of the first flying capacitor and the first terminal of the third flying capacitor; and conducting / interrupting between the application terminal of the reference voltage and the first terminal of the first flying capacitor. A third switch; a fourth switch that conducts / cuts off between the application terminal of the output voltage and the first terminal of the second flying capacitor; and an application terminal of the output voltage and the first terminal of the first flying capacitor. A fifth switch for conducting / interrupting between the first flying capacitor, a sixth switch for conducting / interrupting between the second end of the first flying capacitor and the first end of the second flying capacitor, A seventh switch that conducts / cuts off between a second end of the flying capacitor and a first end of the third flying capacitor; a second end of the first flying capacitor; and a first end of the third flying capacitor. An eighth switch for conducting / cutting off between the second flying capacitor, a ninth switch for conducting / cutting off between the second end of the third flying capacitor and the first end of the fourth flying capacitor, and a third switch of the third flying capacitor. A tenth switch for conducting / interrupting between two ends and the second end of the fourth flying capacitor; and conducting / blocking between a second end of the second flying capacitor and a second end of the fourth flying capacitor. An eleventh switch for cutting off, a twelfth switch for conducting / cutting off between the application terminal of the input voltage and the second terminal of the fourth flying capacitor, and the reference voltage A sixteenth to eleventh switch connected between the first to fourth flying capacitors, and a thirteenth switch for conducting / cutting off between the application terminal of the first flying capacitor and the second end of the fourth flying capacitor May be configured (eighth configuration) corresponding to the series-parallel switch.

また、第8の構成から成るチャージポンプは、前記第1期間では、前記第1〜第3スイッチ、前記第6スイッチ、及び、前記第10〜第12スイッチがオンされて、前記第4スイッチ、前記第5スイッチ、前記第7〜第9スイッチ、及び、前記第13スイッチがオフされ、前記第2期間では、前記第1〜第3スイッチ、前記第6スイッチ、及び、前記第10〜第12スイッチがオフされて、前記第4スイッチ、前記第5スイッチ、前記第7〜第9スイッチ、及び、前記第13スイッチがオンされる構成(第9の構成)にするとよい。   The charge pump having the eighth configuration may be configured such that, in the first period, the first to third switches, the sixth switch, and the tenth to twelfth switches are turned on, the fourth switch, The fifth switch, the seventh to ninth switches, and the thirteenth switch are turned off. In the second period, the first to third switches, the sixth switch, and the tenth to twelfth switches. It is preferable that the fourth switch, the fifth switch, the seventh to ninth switches, and the thirteenth switch are turned on (a ninth configuration) when the switch is turned off.

また、本発明に係る液晶駆動装置は、第1〜第9いずれかの構成から成るチャージポンプと、前記チャージポンプの出力電圧を用いて液晶表示パネルの駆動信号を生成するドライバと、を有する構成(第10の構成)とされている。   The liquid crystal drive device according to the present invention includes a charge pump having any one of the first to ninth configurations, and a driver that generates a drive signal for the liquid crystal display panel using the output voltage of the charge pump. (Tenth configuration).

また、本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの駆動信号を生成する第10の構成から成る液晶駆動装置と、を有する構成(第11の構成)とされている。   The liquid crystal display device according to the present invention has a configuration (an eleventh configuration) including a liquid crystal display panel and a liquid crystal driving device having a tenth configuration for generating a driving signal for the liquid crystal display panel. .

また、本発明に係る電子機器は、第11の構成から成る液晶表示装置を有する構成(第12の構成)とされている。   Further, the electronic apparatus according to the present invention has a configuration (a twelfth configuration) having a liquid crystal display device having the eleventh configuration.

本発明によれば、整数倍でない昇圧倍率を持つ極性反転型のチャージポンプの小型化、電流能力の向上、ないしは、電力効率の向上を実現することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to reduce the size of a polarity inversion charge pump having a boosting factor that is not an integral multiple, improve the current capability, or improve the power efficiency.

液晶表示装置の一構成例を示すブロック図Block diagram showing one configuration example of a liquid crystal display device 負チャージポンプ11の第1構成例を示す回路図Circuit diagram showing a first configuration example of the negative charge pump 11 −1.5倍昇圧動作を説明するための図Diagram for explaining -1.5 times boosting operation 負チャージポンプ11の第2構成例を示す回路図Circuit diagram showing a second configuration example of the negative charge pump 11 −2.5倍昇圧動作を説明するための図Diagram for explaining −2.5 times boosting operation 液晶表示装置を備えた電子機器の一構成例を示す外観図External view showing one configuration example of an electronic apparatus provided with a liquid crystal display device 負チャージポンプの一従来例を示す回路図Circuit diagram showing a conventional example of a negative charge pump −1.5倍昇圧動作を説明するための図Diagram for explaining -1.5 times boosting operation

<液晶表示装置>
図1は、液晶表示装置の一構成例を示すブロック図である。本構成例の液晶表示装置1は、液晶駆動装置10と、液晶表示パネル20と、を有する。
<Liquid crystal display device>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a liquid crystal display device. The liquid crystal display device 1 of this configuration example includes a liquid crystal driving device 10 and a liquid crystal display panel 20.

液晶駆動装置10は、液晶表示パネル20の駆動信号(例えばゲート駆動信号SG)を生成するモノリシック半導体集積回路装置(いわゆる液晶ドライバIC)であり、負チャージポンプ11と、正チャージポンプ12と、ゲートドライバ13と、を含む。   The liquid crystal driving device 10 is a monolithic semiconductor integrated circuit device (so-called liquid crystal driver IC) that generates a driving signal (for example, a gate driving signal SG) of the liquid crystal display panel 20, and includes a negative charge pump 11, a positive charge pump 12, and a gate. And a driver 13.

負チャージポンプ11は、入力電圧Vinの印加端と基準電圧Vssの印加端との間に接続されており、基準電圧Vssを基準として入力電圧Vinを極性反転しつつ、整数倍でない所定の昇圧倍率で昇圧することにより、負の出力電圧VoutNを生成する。負チャージポンプ11の回路構成や動作については、後ほど詳細に説明する。   The negative charge pump 11 is connected between the application terminal of the input voltage Vin and the application terminal of the reference voltage Vss. The negative charge pump 11 reverses the polarity of the input voltage Vin with reference to the reference voltage Vss, and is a predetermined boost factor that is not an integral multiple. To generate a negative output voltage VoutN. The circuit configuration and operation of the negative charge pump 11 will be described in detail later.

正チャージポンプ12は、入力電圧Vinの印加端と基準電圧Vssの印加端との間に接続されており、入力電圧Vinを所定の昇圧倍率で昇圧することにより、正の出力電圧VoutPを生成する。   The positive charge pump 12 is connected between the application terminal of the input voltage Vin and the application terminal of the reference voltage Vss, and generates the positive output voltage VoutP by boosting the input voltage Vin at a predetermined boosting factor. .

ゲートドライバ13は、出力電圧VoutP及びVoutNを用いて液晶表示パネル20のゲート駆動信号(垂直走査信号)SGを生成する。   The gate driver 13 generates a gate drive signal (vertical scanning signal) SG of the liquid crystal display panel 20 using the output voltages VoutP and VoutN.

なお、負チャージポンプ11及び正チャージポンプ12からゲートドライバ13への電力供給経路上には、それぞれ、出力電圧VoutP及びVoutNの電圧値を調整する電圧調整回路(レギュレータ)を設けてもよい。   Note that voltage adjustment circuits (regulators) that adjust the voltage values of the output voltages VoutP and VoutN may be provided on the power supply paths from the negative charge pump 11 and the positive charge pump 12 to the gate driver 13, respectively.

また、図2では明示されていないが、液晶駆動装置10には、液晶表示パネル20のソース駆動信号(映像信号)SSを生成するソースドライバを組み込んでもよい。   Although not explicitly shown in FIG. 2, the liquid crystal drive device 10 may incorporate a source driver that generates a source drive signal (video signal) SS of the liquid crystal display panel 20.

液晶表示パネル20は、液晶駆動装置10から入力されるゲート駆動信号SGやソース駆動信号SSに基づいて画像や文字などを出力する。   The liquid crystal display panel 20 outputs images, characters, and the like based on the gate drive signal SG and the source drive signal SS input from the liquid crystal drive device 10.

<負チャージポンプ>
図2は、負チャージポンプ11の第1構成例を示す回路図である。第1構成例の負チャージポンプ11は、入力電圧Vin(+4V)を−1.5倍昇圧することにより出力電圧VoutN(−6V)を生成する回路ブロックであり、スイッチSW101〜SW110と、フライングコンデンサC1〜C3と、出力コンデンサCoutと、を含む。なお、スイッチSW101〜SW110は、液晶駆動装置10に集積化される半導体素子であり、フライングコンデンサC1〜C3及び出力コンデンサCoutは、液晶駆動装置10に外付けされるディスクリート素子である。
<Negative charge pump>
FIG. 2 is a circuit diagram showing a first configuration example of the negative charge pump 11. The negative charge pump 11 of the first configuration example is a circuit block that generates an output voltage VoutN (−6 V) by boosting the input voltage Vin (+4 V) by −1.5 times, and includes switches SW101 to SW110, a flying capacitor C1-C3 and output capacitor Cout are included. The switches SW101 to SW110 are semiconductor elements integrated in the liquid crystal driving device 10, and the flying capacitors C1 to C3 and the output capacitor Cout are discrete elements externally attached to the liquid crystal driving device 10.

スイッチSW101は、ソース及びバックゲートが基準電圧Vss(0V)の印加端に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC3の第1端(V15)に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW101は、基準電圧Vss(0V)の印加端とフライングコンデンサC3の第1端との間を導通/遮断する第1スイッチに相当する。   The switch SW101 is a PMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the reference voltage Vss (0V) and whose drain is connected to the first terminal (V15) of the flying capacitor C3. The switch SW101 corresponds to a first switch that conducts / cuts off between the application terminal of the reference voltage Vss (0 V) and the first terminal of the flying capacitor C3.

スイッチSW102は、ソース及びバックゲートが基準電圧Vss(0V)の印加端に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC1の第1端(V11)に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW102は、基準電圧Vss(0V)の印加端とフライングコンデンサC1の第1端との間を導通/遮断する第2スイッチに相当する。   The switch SW102 is a PMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the reference voltage Vss (0V) and whose drain is connected to the first terminal (V11) of the flying capacitor C1. The switch SW102 corresponds to a second switch that conducts / cuts off between the application terminal of the reference voltage Vss (0V) and the first terminal of the flying capacitor C1.

スイッチSW103は、ソースとバックゲートが出力電圧VoutN(−6V)の印加端に接続され、ドレインがフライングコンデンサC2の第1端(V13)に接続されたNMOSスイッチである。スイッチSW103は、出力電圧VoutN(−6V)の印加端とフライングコンデンサC2の第1端との間を導通/遮断する第3スイッチに相当する。   The switch SW103 is an NMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the output voltage VoutN (−6V) and whose drain is connected to the first terminal (V13) of the flying capacitor C2. The switch SW103 corresponds to a third switch that conducts / cuts off between the application terminal of the output voltage VoutN (−6 V) and the first terminal of the flying capacitor C2.

スイッチSW104は、ソース及びバックゲートが出力電圧VoutN(−6V)の印加端に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC1の第1端に接続されたNMOSスイッチである。スイッチSW104は、出力電圧VoutN(−6V)の印加端とフライングコンデンサC1の第1端との間を導通/遮断する第4スイッチに相当する。   The switch SW104 is an NMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the output voltage VoutN (−6V) and whose drain is connected to the first terminal of the flying capacitor C1. The switch SW104 corresponds to a fourth switch that conducts / cuts off between the application terminal of the output voltage VoutN (−6V) and the first terminal of the flying capacitor C1.

スイッチSW105は、ソース及びバックゲートがフライングコンデンサC1の第2端(V12)に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC2の第1端に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW105は、フライングコンデンサC1の第2端とフライングコンデンサC2の第1端との間を導通/遮断する第5スイッチに相当する。   The switch SW105 is a PMOS switch whose source and back gate are connected to the second end (V12) of the flying capacitor C1, and whose drain is connected to the first end of the flying capacitor C2. The switch SW105 corresponds to a fifth switch that conducts / cuts off between the second end of the flying capacitor C1 and the first end of the flying capacitor C2.

スイッチSW106は、ドレインがフライングコンデンサC2の第2端(V14)に接続されて、ソース及びバックゲートがフライングコンデンサC3の第1端に接続されたNMOSスイッチである。スイッチSW106は、フライングコンデンサC2の第2端とフライングコンデンサC3の第1端との間を導通/遮断する第6スイッチに相当する。   The switch SW106 is an NMOS switch whose drain is connected to the second end (V14) of the flying capacitor C2, and whose source and back gate are connected to the first end of the flying capacitor C3. The switch SW106 corresponds to a sixth switch that conducts / cuts off between the second end of the flying capacitor C2 and the first end of the flying capacitor C3.

スイッチSW107は、ドレインがフライングコンデンサC1の第2端に接続されて、ソース及びバックゲートがフライングコンデンサC3の第1端に接続されたNMOSスイッチである。スイッチSW107は、フライングコンデンサC1の第2端とフライングコンデンサC3の第1端との間を導通/遮断する第7スイッチに相当する。   The switch SW107 is an NMOS switch whose drain is connected to the second end of the flying capacitor C1, and whose source and back gate are connected to the first end of the flying capacitor C3. The switch SW107 corresponds to a seventh switch that conducts / cuts off between the second end of the flying capacitor C1 and the first end of the flying capacitor C3.

スイッチSW108は、ドレインがフライングコンデンサC2の第2端に接続されて、ソース及びバックゲートがフライングコンデンサC3の第2端(V16)に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW108は、フライングコンデンサC2の第2端とフライングコンデンサC3の第2端との間を導通/遮断する第8スイッチに相当する。   The switch SW108 is a PMOS switch whose drain is connected to the second end of the flying capacitor C2, and whose source and back gate are connected to the second end (V16) of the flying capacitor C3. The switch SW108 corresponds to an eighth switch that conducts / cuts off between the second end of the flying capacitor C2 and the second end of the flying capacitor C3.

スイッチSW109は、ソース及びバックゲートが入力電圧Vin(+4V)の印加端に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC3の第2端に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW109は、入力電圧Vin(+4V)の印加端とフライングコンデンサC3の第2端との間を導通/遮断する第9スイッチに相当する。   The switch SW109 is a PMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the input voltage Vin (+ 4V) and whose drain is connected to the second terminal of the flying capacitor C3. The switch SW109 corresponds to a ninth switch that conducts / cuts off between the application terminal of the input voltage Vin (+4 V) and the second terminal of the flying capacitor C3.

スイッチSW110は、ソース及びバックゲートが基準電圧Vss(0V)の印加端に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC3の第2端に接続されたNMOSスイッチである。スイッチSW110は、基準電圧Vss(0V)の印加端とフライングコンデンサC3の第2端との間を導通/遮断する第10スイッチに相当する。   The switch SW110 is an NMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the reference voltage Vss (0V) and whose drain is connected to the second terminal of the flying capacitor C3. The switch SW110 corresponds to a tenth switch that conducts / cuts off between the application terminal of the reference voltage Vss (0 V) and the second terminal of the flying capacitor C3.

出力コンデンサCoutは、出力電圧VoutN(−6V)の印加端と基準電圧Vss(0V)の印加端との間に接続されており、出力電圧VoutNを平滑化する。   The output capacitor Cout is connected between the application terminal of the output voltage VoutN (−6 V) and the application terminal of the reference voltage Vss (0 V), and smoothes the output voltage VoutN.

第1構成例のチャージポンプ11では、フライングコンデンサC1〜C3を入力電圧Vin(+4V)の印加端と基準電圧Vss(0V)の印加端との間に接続する期間Aと、フライングコンデンサC1〜C3を基準電圧Vss(0V)の印加端と出力電圧VoutN(−6V)の印加端との間に接続する期間Bと、を交互に切り替えるように、スイッチSW101〜SW110のオン/オフ制御が行われる。なお、期間Aは入力電圧Vinを用いてフライングコンデンサC1〜C3をチャージする期間に相当し、期間BはフライングコンデンサC1〜C3に蓄えられた電荷を用いて出力コンデンサCoutをチャージすることにより出力電圧VoutNを出力する期間に相当する。   In the charge pump 11 of the first configuration example, the flying capacitor C1 to C3 is connected between the application terminal of the input voltage Vin (+ 4V) and the application terminal of the reference voltage Vss (0V), and the flying capacitors C1 to C3. ON / OFF control of the switches SW101 to SW110 is performed so as to alternately switch between the period B in which is connected between the application terminal of the reference voltage Vss (0V) and the application terminal of the output voltage VoutN (−6V). . Period A corresponds to a period in which the flying capacitors C1 to C3 are charged using the input voltage Vin, and period B is an output voltage obtained by charging the output capacitor Cout using charges stored in the flying capacitors C1 to C3. This corresponds to a period during which VoutN is output.

図3は、−1.5倍昇圧動作を説明するための図であり、上から順番に、フライングコンデンサC1〜C3の接続関係、スイッチSW101〜SW110のオン/オフ状態、及び、負チャージポンプ11各部のノード電圧V11〜V16が、期間A(紙面左側)と期間B(紙面右側)の各々について描写されている。   FIG. 3 is a diagram for explaining the -1.5-fold voltage boosting operation. From the top, the connection relationship of the flying capacitors C1 to C3, the on / off states of the switches SW101 to SW110, and the negative charge pump 11 are illustrated. The node voltages V11 to V16 of each part are depicted for each of period A (left side of the paper) and period B (right side of the paper).

期間Aでは、スイッチSW101、スイッチSW102、スイッチSW105、スイッチSW108、及び、スイッチSW109がオンされて、スイッチSW103、スイッチSW104、スイッチSW106、スイッチSW107、及び、スイッチSW110がオフされる。その結果、入力電圧Vinの印加端と基準電圧Vssの印加端との間には、フライングコンデンサC1及びC2が直列に接続される一方、これらに対して並列にフライングコンデンサC3が接続された状態となる。このとき、フライングコンデンサC1及びC2の両端間電圧はそれぞれVin/2となり、フライングコンデンサC3の両端間電圧はVinとなる(いずれもVss基準)。   In the period A, the switch SW101, the switch SW102, the switch SW105, the switch SW108, and the switch SW109 are turned on, and the switch SW103, the switch SW104, the switch SW106, the switch SW107, and the switch SW110 are turned off. As a result, the flying capacitors C1 and C2 are connected in series between the application terminal of the input voltage Vin and the application terminal of the reference voltage Vss, while the flying capacitor C3 is connected in parallel to these. Become. At this time, the voltage across the flying capacitors C1 and C2 is Vin / 2, and the voltage across the flying capacitor C3 is Vin (both are based on Vss).

一方、期間Bでは、スイッチSW101、スイッチSW102、スイッチSW105、スイッチSW108、及び、スイッチSW109がオフされて、スイッチSW103、スイッチSW104、スイッチSW106、スイッチSW107、及び、スイッチSW110がオンされる。その結果、入力電圧Vinの印加端と基準電圧Vssの印加端との間には、フライングコンデンサC1及びC2が並列に接続される一方、これらに対して直列にフライングコンデンサC3が接続された状態となる。このとき、フライングコンデンサC1〜C3の両端間電圧は、それぞれ期間Aでの電圧値に保持されるので、出力電圧VoutNは−1.5×Vin(Vss基準)となり、−1.5倍昇圧動作が実現される。   On the other hand, in the period B, the switch SW101, the switch SW102, the switch SW105, the switch SW108, and the switch SW109 are turned off, and the switch SW103, the switch SW104, the switch SW106, the switch SW107, and the switch SW110 are turned on. As a result, the flying capacitors C1 and C2 are connected in parallel between the application terminal of the input voltage Vin and the application terminal of the reference voltage Vss, while the flying capacitor C3 is connected in series to these. Become. At this time, since the voltages across the flying capacitors C1 to C3 are respectively held at the voltage values in the period A, the output voltage VoutN is −1.5 × Vin (Vss reference), and the boosting operation is −1.5 times. Is realized.

このように、整数倍でない昇圧倍率(−1.5倍)を得るためには、期間Aと期間Bとの間でフライングコンデンサC1〜C3相互間の接続関係を直列/並列に切り替える直並切替スイッチが必要となる。第1構成例の負チャージポンプ11では、スイッチSW101〜SW110のうち、フライングコンデンサC1〜C3相互間に接続されたスイッチSW105〜SW108が上記の直並切替スイッチに相当する。   Thus, in order to obtain a boosting factor (-1.5 times) that is not an integral multiple, serial-parallel switching is performed in which the connection relationship between the flying capacitors C1 to C3 is switched in series / parallel between the period A and the period B. A switch is required. In the negative charge pump 11 of the first configuration example, among the switches SW101 to SW110, the switches SW105 to SW108 connected between the flying capacitors C1 to C3 correspond to the series-parallel changeover switch.

ここで、従来構成と異なる第1の相違点は、スイッチSW105〜SW108として、PMOSスイッチとNMOSスイッチとを相補的に組み合わせたCMOSスイッチを用いるのではなく、期間AでオンするスイッチSW105及びSW108としてPMOSスイッチを用いる一方、期間BでオンするスイッチSW106及びSW107としてNMOSスイッチを用いた点である。また、第2の相違点は、スイッチSW105〜SW108のゲート信号を入力電圧Vin(+4V)と出力電圧VoutN(−6V)との間でパルス駆動するのではなく、各ゲートに対して基準電圧Vss(0V)を固定的に印加した点である。以下、これらの相違点に着目しながら、その作用効果について詳述する。   Here, a first difference different from the conventional configuration is that switches SW105 to SW108 are not used as CMOS switches in which PMOS switches and NMOS switches are complementarily combined, but as switches SW105 and SW108 that are turned on in period A. While using the PMOS switch, NMOS switches are used as the switches SW106 and SW107 that are turned on in the period B. The second difference is that the gate signals of the switches SW105 to SW108 are not pulse-driven between the input voltage Vin (+4 V) and the output voltage VoutN (-6 V), but the reference voltage Vss for each gate. This is a point where (0V) is fixedly applied. Hereinafter, the effect will be described in detail while paying attention to these differences.

期間Aにおいて、スイッチSW101、スイッチSW102、及び、スイッチSW109がオンされ、スイッチSW103、スイッチSW104、及び、スイッチSW110がオフされると、負チャージポンプ11の各部ノード(スイッチSW105〜SW108のソースないしドレインを含む)には、基準電圧Vssまたはこれよりも高いノード電圧V11〜V16が印加される。従って、PMOSスイッチであるスイッチSW105及びSW108はオンとなり、NMOSスイッチであるスイッチSW106及びSW107はオフとなる。   In the period A, when the switch SW101, the switch SW102, and the switch SW109 are turned on and the switch SW103, the switch SW104, and the switch SW110 are turned off, the respective nodes of the negative charge pump 11 (sources or drains of the switches SW105 to SW108). Are applied with the reference voltage Vss or node voltages V11 to V16 higher than the reference voltage Vss. Accordingly, the switches SW105 and SW108 that are PMOS switches are turned on, and the switches SW106 and SW107 that are NMOS switches are turned off.

一方、期間Bにおいて、スイッチSW101、スイッチSW102、及び、スイッチSW109がオフされ、スイッチSW103、スイッチSW104、及び、スイッチSW110がオンされると、負チャージポンプ11の各部ノード(スイッチSW105〜SW108のソースないしドレインを含む)には、基準電圧Vssまたはこれよりも低いノード電圧V11〜V16が印加される。従って、PMOSスイッチであるスイッチSW105及びSW108はオフとなり、NMOSスイッチであるスイッチSW106及びSW107はオンとなる。   On the other hand, in the period B, when the switch SW101, the switch SW102, and the switch SW109 are turned off and the switch SW103, the switch SW104, and the switch SW110 are turned on, the respective nodes of the negative charge pump 11 (sources of the switches SW105 to SW108). To the reference voltage Vss or node voltages V11 to V16 lower than the reference voltage Vss. Accordingly, the switches SW105 and SW108 that are PMOS switches are turned off, and the switches SW106 and SW107 that are NMOS switches are turned on.

このように、第1構成例の負チャージポンプ11であれば、スイッチSW105〜SW108のゲート信号を入力電圧Vin(+4V)と出力電圧VoutN(−6V)との間でパルス駆動しなくても、スイッチSW105〜SW108を適切にオン/オフ制御することができるので、スイッチSW105〜SW108の低耐圧化を実現することが可能となる。   As described above, in the negative charge pump 11 of the first configuration example, the gate signals of the switches SW105 to SW108 are not pulse-driven between the input voltage Vin (+4 V) and the output voltage VoutN (−6 V). Since the switches SW105 to SW108 can be appropriately controlled to be turned on / off, it is possible to reduce the withstand voltage of the switches SW105 to SW108.

具体的に述べると、スイッチSW105〜SW108としては、入力電圧Vinと出力電圧VoutNとの電圧差(10V)に耐え得る高耐圧素子ではなく、入力電圧Vinと基準電圧Vssとの電圧差(4V)ないしは基準電圧Vssと出力電圧VoutNとの電圧差(6V)に耐え得る中耐圧素子(例えば耐圧6.5V)を用いることが可能となる。   Specifically, the switches SW105 to SW108 are not high breakdown voltage elements that can withstand the voltage difference (10V) between the input voltage Vin and the output voltage VoutN, but the voltage difference (4V) between the input voltage Vin and the reference voltage Vss. Alternatively, it is possible to use a medium withstand voltage element (for example, withstand voltage 6.5 V) that can withstand a voltage difference (6 V) between the reference voltage Vss and the output voltage VoutN.

すなわち、入力電圧Vinと出力電圧VoutNがいずれも中耐圧素子の耐圧以下であれば、スイッチSW105〜SW108のゲート、ドレイン、ソース相互間の電圧差も中耐圧素子の耐圧以下となるので、スイッチSW105〜SW108として、高耐圧素子ではなく中耐圧素子を用いることが可能となる。   That is, if the input voltage Vin and the output voltage VoutN are both equal to or lower than the withstand voltage of the medium withstand voltage element, the voltage difference between the gates, drains, and sources of the switches SW105 to SW108 is also equal to or less than the withstand voltage of the medium withstand voltage element. It is possible to use medium withstand voltage elements instead of high withstand voltage elements as .about.SW108.

このように、第1構成例の負チャージポンプ11であれば、スイッチSW105〜SW108として中耐圧素子を用いることができるので、回路面積の縮小や電流能力の向上を図ることが可能となる。   As described above, in the negative charge pump 11 of the first configuration example, since the medium withstand voltage element can be used as the switches SW105 to SW108, it is possible to reduce the circuit area and improve the current capability.

また、第1構成例の負チャージポンプ11であれば、スイッチSW105〜SW108のゲート信号を基準電圧Vssに固定したまま、適切なオン/オフ制御を実現することができるので、スイッチSW105〜SW108をオン/オフするための充放電電流が不要となり、電力効率を高めることが可能となる。   Also, with the negative charge pump 11 of the first configuration example, appropriate on / off control can be realized while the gate signals of the switches SW105 to SW108 are fixed to the reference voltage Vss. Charging / discharging current for turning on / off is not necessary, and power efficiency can be improved.

なお、スイッチSW101、スイッチSW102、及び、スイッチSW104については、各々のゲート信号を基準電圧Vss(0V)と出力電圧VoutN(−6V)との間でパルス駆動すればよい。また、スイッチSW109及びSW110については、各々のゲート信号を入力電圧Vin(+4V)と基準電圧Vss(0V)との間でパルス駆動すればよい。このようなゲート駆動を行うことにより、各スイッチに印加される電圧を低く抑えることができるので、各スイッチとして中耐圧素子を用いることが可能となる。   Note that for the switch SW101, the switch SW102, and the switch SW104, each gate signal may be pulse-driven between the reference voltage Vss (0 V) and the output voltage VoutN (−6 V). For the switches SW109 and SW110, each gate signal may be pulse-driven between the input voltage Vin (+4 V) and the reference voltage Vss (0 V). By performing such gate driving, the voltage applied to each switch can be kept low, so that a medium withstand voltage element can be used as each switch.

一方、スイッチSW103については、そのソース・ドレイン間に中耐圧素子の耐圧を上回る電圧(8V)が印加されるので、高耐圧素子(例えば耐圧28V)を用いる必要がある。そこで、スイッチSW103については、そのゲート信号を入力電圧Vin(+4V)と出力電圧VoutN(−6V)との間でパルス駆動すればよい。このようなゲート駆動を行うことにより、ゲート信号のハイレベルを基準電圧Vss(0V)とした場合に比べて、スイッチSW103のオン抵抗値を低下させることができるので、負チャージポンプ11の電流能力や電力効率を高めることが可能となる。   On the other hand, since a voltage (8 V) exceeding the withstand voltage of the medium withstand voltage element is applied between the source and drain of the switch SW103, it is necessary to use a high withstand voltage element (for example, withstand voltage of 28 V). Therefore, the switch SW103 may be pulse-driven with the gate signal between the input voltage Vin (+4 V) and the output voltage VoutN (−6 V). By performing such gate driving, the on-resistance value of the switch SW103 can be reduced as compared with the case where the high level of the gate signal is set to the reference voltage Vss (0 V). And power efficiency can be improved.

図4は、負チャージポンプ11の第2構成例を示す回路図である。第2構成例の負チャージポンプ11は、入力電圧Vin(+2.5V)を−2.5倍昇圧することにより出力電圧VoutN(−6.25V)を生成する回路ブロックであり、スイッチSW201〜SW213と、フライングコンデンサC1〜C4と、出力コンデンサCoutとを含む。なお、スイッチSW201〜SW213は、液晶駆動装置10に集積化される半導体素子であり、フライングコンデンサC1〜C4及び出力コンデンサCoutは、液晶駆動装置10に外付けされるディスクリート素子である。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a second configuration example of the negative charge pump 11. The negative charge pump 11 of the second configuration example is a circuit block that generates the output voltage VoutN (−6.25 V) by boosting the input voltage Vin (+2.5 V) by −2.5 times, and switches SW201 to SW213. And flying capacitors C1 to C4 and an output capacitor Cout. The switches SW201 to SW213 are semiconductor elements integrated in the liquid crystal driving device 10, and the flying capacitors C1 to C4 and the output capacitor Cout are discrete elements externally attached to the liquid crystal driving device 10.

スイッチSW201は、ソース及びバックゲートが基準電圧Vss(0V)の印加端に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC4の第1端(V27)に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW201は、基準電圧Vss(0V)の印加端とフライングコンデンサC4の第1端との間を導通/遮断する第1スイッチに相当する。   The switch SW201 is a PMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the reference voltage Vss (0V) and whose drain is connected to the first terminal (V27) of the flying capacitor C4. The switch SW201 corresponds to a first switch that conducts / cuts off between the application terminal of the reference voltage Vss (0V) and the first terminal of the flying capacitor C4.

スイッチSW202は、ソース及びバックゲートが基準電圧Vss(0V)の印加端に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC3の第1端(V25)に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW202は、基準電圧Vss(0V)の印加端とフライングコンデンサC3の第1端との間を導通/遮断する第2スイッチに相当する。   The switch SW202 is a PMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the reference voltage Vss (0V) and whose drain is connected to the first terminal (V25) of the flying capacitor C3. The switch SW202 corresponds to a second switch that conducts / cuts off between the application terminal of the reference voltage Vss (0 V) and the first terminal of the flying capacitor C3.

スイッチSW203は、ソース及びバックゲートが基準電圧Vss(0V)の印加端に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC1の第1端(V21)に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW203は、基準電圧Vss(0V)の印加端とフライングコンデンサC1の第1端との間を導通/遮断する第3スイッチに相当する。   The switch SW203 is a PMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the reference voltage Vss (0V) and whose drain is connected to the first terminal (V21) of the flying capacitor C1. The switch SW203 corresponds to a third switch that conducts / cuts off between the application terminal of the reference voltage Vss (0V) and the first terminal of the flying capacitor C1.

スイッチSW204は、ソースとバックゲートが出力電圧VoutN(−6.25V)の印加端に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC2の第1端(V23)に接続されたNMOSスイッチである。スイッチSW204は、出力電圧VoutN(−6.25V)の印加端とフライングコンデンサC2の第1端との間を導通/遮断する第4スイッチに相当する。   The switch SW204 is an NMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the output voltage VoutN (−6.25 V) and whose drain is connected to the first terminal (V23) of the flying capacitor C2. The switch SW204 corresponds to a fourth switch that conducts / cuts off between the application terminal of the output voltage VoutN (−6.25V) and the first terminal of the flying capacitor C2.

スイッチSW205は、ソースとバックゲートが出力電圧VoutN(−6.25V)の印加端に接続されドレインがフライングコンデンサC1の第1端に接続されたNMOSスイッチである。スイッチSW205は、出力電圧VoutN(−6.25V)の印加端とフライングコンデンサC1の第1端との間を導通/遮断する第5スイッチに相当する。   The switch SW205 is an NMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the output voltage VoutN (−6.25V) and whose drain is connected to the first terminal of the flying capacitor C1. The switch SW205 corresponds to a fifth switch that conducts / cuts off between the application terminal of the output voltage VoutN (−6.25V) and the first terminal of the flying capacitor C1.

スイッチSW206は、ソース及びバックゲートがフライングコンデンサC1の第2端(V22)に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC2の第1端に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW206は、フライングコンデンサC1の第2端とフライングコンデンサC2の第1端との間を導通/遮断する第6スイッチに相当する。   The switch SW206 is a PMOS switch whose source and back gate are connected to the second end (V22) of the flying capacitor C1, and whose drain is connected to the first end of the flying capacitor C2. The switch SW206 corresponds to a sixth switch that conducts / cuts off between the second end of the flying capacitor C1 and the first end of the flying capacitor C2.

スイッチSW207は、ドレインがフライングコンデンサC2の第2端(V24)に接続されて、ソース及びバックゲートがフライングコンデンサC3の第1端に接続されたNMOSスイッチである。スイッチSW207は、フライングコンデンサC2の第2端とフライングコンデンサC3の第1端との間を導通/遮断する第7スイッチに相当する。   The switch SW207 is an NMOS switch whose drain is connected to the second end (V24) of the flying capacitor C2, and whose source and back gate are connected to the first end of the flying capacitor C3. The switch SW207 corresponds to a seventh switch that conducts / cuts off between the second end of the flying capacitor C2 and the first end of the flying capacitor C3.

スイッチSW208は、ドレインがフライングコンデンサC1の第2端に接続されて、ソース及びバックゲートがフライングコンデンサC3の第1端に接続されたNMOSスイッチである。スイッチSW208は、フライングコンデンサC1の第2端とフライングコンデンサC3の第1端との間を導通/遮断する第8スイッチに相当する。   The switch SW208 is an NMOS switch whose drain is connected to the second end of the flying capacitor C1, and whose source and back gate are connected to the first end of the flying capacitor C3. The switch SW208 corresponds to an eighth switch that conducts / cuts off between the second end of the flying capacitor C1 and the first end of the flying capacitor C3.

スイッチSW209は、ドレインがフライングコンデンサC3の第2端(V26)に接続されて、ソース及びバックゲートがフライングコンデンサC4の第1端に接続されたNMOSスイッチである。スイッチSW209は、フライングコンデンサC3の第2端とフライングコンデンサC4の第1端との間を導通/遮断する第9スイッチに相当する。   The switch SW209 is an NMOS switch whose drain is connected to the second end (V26) of the flying capacitor C3, and whose source and back gate are connected to the first end of the flying capacitor C4. The switch SW209 corresponds to a ninth switch that conducts / cuts off between the second end of the flying capacitor C3 and the first end of the flying capacitor C4.

スイッチSW210は、ドレインがフライングコンデンサC3の第2端に接続されて、ソース及びバックゲートがフライングコンデンサC4の第2端(V28)に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW210は、フライングコンデンサC3の第2端とフライングコンデンサC4の第2端との間を導通/遮断する第10スイッチに相当する。   The switch SW210 is a PMOS switch whose drain is connected to the second end of the flying capacitor C3 and whose source and back gate are connected to the second end (V28) of the flying capacitor C4. The switch SW210 corresponds to a tenth switch that conducts / cuts off between the second end of the flying capacitor C3 and the second end of the flying capacitor C4.

スイッチSW211は、ドレインがフライングコンデンサC2の第2端に接続されて、ソース及びバックゲートがフライングコンデンサC4の第2端に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW211は、フライングコンデンサC2の第2端とフライングコンデンサC4の第2端との間を導通/遮断する第11スイッチに相当する。   The switch SW211 is a PMOS switch whose drain is connected to the second end of the flying capacitor C2, and whose source and back gate are connected to the second end of the flying capacitor C4. The switch SW211 corresponds to an eleventh switch that conducts / cuts off between the second end of the flying capacitor C2 and the second end of the flying capacitor C4.

スイッチSW212は、ソース及びバックゲートが入力電圧Vin(+2.5V)の印加端に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC4の第2端に接続されたPMOSスイッチである。スイッチSW212は、入力電圧Vin(+2.5V)の印加端とフライングコンデンサC4の第2端との間を導通/遮断する第12スイッチに相当する。   The switch SW212 is a PMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the input voltage Vin (+ 2.5V) and whose drain is connected to the second terminal of the flying capacitor C4. The switch SW212 corresponds to a twelfth switch that conducts / cuts off between the application terminal of the input voltage Vin (+2.5 V) and the second terminal of the flying capacitor C4.

スイッチSW213は、ソース及びバックゲートが基準電圧Vss(0V)の印加端に接続されて、ドレインがフライングコンデンサC4の第2端に接続されたNMOSスイッチである。スイッチSW213は、基準電圧Vss(0V)の印加端とフライングコンデンサC4の第2端との間を導通/遮断する第13スイッチに相当する。   The switch SW213 is an NMOS switch whose source and back gate are connected to the application terminal of the reference voltage Vss (0 V) and whose drain is connected to the second terminal of the flying capacitor C4. The switch SW213 corresponds to a thirteenth switch that conducts / cuts off between the application terminal of the reference voltage Vss (0 V) and the second terminal of the flying capacitor C4.

出力コンデンサCoutは、出力電圧VoutN(−6.25V)の印加端と基準電圧Vss(0V)の印加端との間に接続されており、出力電圧VoutNを平滑化する。   The output capacitor Cout is connected between the application terminal of the output voltage VoutN (−6.25 V) and the application terminal of the reference voltage Vss (0 V), and smoothes the output voltage VoutN.

第2構成例のチャージポンプ11では、フライングコンデンサC1〜C4を入力電圧Vin(+2.5V)の印加端と基準電圧Vss(0V)の印加端との間に接続する期間Aと、フライングコンデンサC1〜C4を基準電圧Vss(0V)の印加端と出力電圧VoutN(−6.25V)の印加端との間に接続する期間Bとを交互に切り替えるように、スイッチSW201〜SW213のオン/オフ制御が行われる。なお、期間Aは入力電圧Vinを用いてフライングコンデンサC1〜C4をチャージする期間に相当し、期間BはフライングコンデンサC1〜C4に蓄えられた電荷を用いて出力コンデンサCoutをチャージすることにより出力電圧VoutNを出力する期間に相当する。   In the charge pump 11 of the second configuration example, a period A in which the flying capacitors C1 to C4 are connected between the application terminal of the input voltage Vin (+2.5 V) and the application terminal of the reference voltage Vss (0 V), and the flying capacitor C1 ON / OFF control of the switches SW201 to SW213 so that the period B in which .about.C4 is connected between the application terminal of the reference voltage Vss (0 V) and the application terminal of the output voltage VoutN (−6.25 V) is alternately switched. Is done. The period A corresponds to a period in which the flying capacitors C1 to C4 are charged using the input voltage Vin, and the period B is an output voltage obtained by charging the output capacitor Cout using the charges stored in the flying capacitors C1 to C4. This corresponds to a period during which VoutN is output.

図5は、−2.5倍昇圧動作を説明するための図であり、上から順番に、フライングコンデンサC1〜C4の接続関係、スイッチSW201〜SW213のオン/オフ状態、及び、電圧V21〜V28の電圧値が、期間A(紙面左側)と期間B(紙面右側)の各々について描写されている。   FIG. 5 is a diagram for explaining a -2.5 times boosting operation. From the top, the connection relationship of the flying capacitors C1 to C4, the on / off states of the switches SW201 to SW213, and the voltages V21 to V28 are illustrated. Are depicted for each of period A (left side of the paper) and period B (right side of the paper).

期間Aでは、スイッチSW201〜SW203、スイッチSW206、及び、スイッチSW210〜SW212がオンされて、スイッチSW204、スイッチSW205、スイッチSW207〜SW209、及び、スイッチSW213がオフされる。その結果、入力電圧Vinの印加端と基準電圧Vssの印加端との間には、フライングコンデンサC1及びC2が直列に接続される一方、これらに対して並列にフライングコンデンサC3及びC4が接続された状態となる。このとき、フライングコンデンサC1及びC2の両端間電圧はそれぞれVin/2となり、フライングコンデンサC3及びC4の両端間電圧はそれぞれVinとなる(いずれもVss基準)。   In the period A, the switches SW201 to SW203, the switch SW206, and the switches SW210 to SW212 are turned on, and the switch SW204, the switch SW205, the switches SW207 to SW209, and the switch SW213 are turned off. As a result, the flying capacitors C1 and C2 are connected in series between the application terminal of the input voltage Vin and the application terminal of the reference voltage Vss, while the flying capacitors C3 and C4 are connected in parallel to these. It becomes a state. At this time, the voltage across the flying capacitors C1 and C2 is Vin / 2, and the voltage across the flying capacitors C3 and C4 is Vin (both are based on Vss).

一方、期間Bでは、スイッチSW201〜SW203、スイッチSW206、及び、スイッチSW210〜SW212がオフされ、スイッチSW204、スイッチSW205、スイッチSW207〜SW209、及び、スイッチSW213がオンされる。その結果、入力電圧Vinの印加端と基準電圧Vssの印加端との間には、フライングコンデンサC1及びC2が並列に接続される一方、これらに対して直列にフライングコンデンサC3及びC4が接続された状態となる。このとき、フライングコンデンサC1〜C4の両端間電圧は、それぞれ期間Aでの電圧値に保持されるので、出力電圧VoutNは−2.5×Vin(Vss基準)となり、−2.5倍昇圧動作が実現される。   On the other hand, in the period B, the switches SW201 to SW203, the switch SW206, and the switches SW210 to SW212 are turned off, and the switch SW204, the switch SW205, the switches SW207 to SW209, and the switch SW213 are turned on. As a result, the flying capacitors C1 and C2 are connected in parallel between the application terminal of the input voltage Vin and the application terminal of the reference voltage Vss, while the flying capacitors C3 and C4 are connected in series to these. It becomes a state. At this time, since the voltages across the flying capacitors C1 to C4 are held at the voltage values in the period A, the output voltage VoutN is −2.5 × Vin (Vss reference), and the boosting operation is −2.5 times. Is realized.

このように、整数倍でない昇圧倍率(−2.5倍)を得るためには、期間Aと期間Bとの間でフライングコンデンサC1〜C4相互間の接続関係を直列/並列に切り替える直並切替スイッチが必要となる。第2構成例の負チャージポンプ11では、スイッチSW201〜SW213のうち、フライングコンデンサC1〜C4相互間に接続されたスイッチSW206〜SW211が上記の直並切替スイッチに相当する。   In this way, in order to obtain a boosting factor (−2.5 times) that is not an integral multiple, serial-parallel switching that switches the connection relationship between the flying capacitors C1 to C4 between the period A and the period B in series / parallel. A switch is required. In the negative charge pump 11 of the second configuration example, among the switches SW201 to SW213, the switches SW206 to SW211 connected between the flying capacitors C1 to C4 correspond to the series-parallel changeover switch.

ここで、従来構成と異なる第1の相違点は、スイッチSW206〜SW211として、PMOSスイッチとNMOSスイッチとを相補的に組み合わせたCMOSスイッチを用いるのではなく、期間AでオンするスイッチSW206、スイッチSW210、及び、スイッチSW211としてPMOSスイッチを用いる一方、期間BでオンするスイッチSW207〜SW209としてNMOSスイッチを用いた点である。また、第2の相違点は、スイッチSW206〜SW211のゲート信号を入力電圧Vin(+2.5V)と出力電圧VoutN(−6.25V)との間でパルス駆動するのではなく、各ゲートに対して基準電圧Vss(0V)を固定的に印加した点である。以下、これらの相違点に着目しながらその作用効果について詳述する。   Here, the first difference from the conventional configuration is that the switches SW206 to SW211 do not use CMOS switches in which PMOS switches and NMOS switches are complementarily combined, but are switches SW206 and SW210 that are turned on in the period A. In addition, a PMOS switch is used as the switch SW211 and an NMOS switch is used as the switches SW207 to SW209 that are turned on in the period B. The second difference is that the gate signals of the switches SW206 to SW211 are not pulse-driven between the input voltage Vin (+2.5 V) and the output voltage VoutN (−6.25 V), but to each gate. The reference voltage Vss (0 V) is fixedly applied. Hereinafter, the effects will be described in detail while paying attention to these differences.

期間Aにおいて、スイッチSW201〜SW203、及び、スイッチSW212がオンされ、スイッチSW204、スイッチSW205、及び、スイッチSW213がオフされると、負チャージポンプ11の各部ノード(スイッチSW206〜SW211のソースないしドレインを含む)には、基準電圧Vssまたはこれよりも高いノード電圧V21〜V28が印加される。従って、PMOSスイッチであるスイッチSW206、スイッチSW210、及び、スイッチSW211はオンとなり、NMOSスイッチであるスイッチSW207〜SW209はオフとなる。   In the period A, when the switches SW201 to SW203 and the switch SW212 are turned on and the switches SW204, SW205 and SW213 are turned off, the respective nodes of the negative charge pump 11 (sources or drains of the switches SW206 to SW211 are switched). In addition, the reference voltage Vss or node voltages V21 to V28 higher than the reference voltage Vss are applied. Accordingly, the switches SW206, SW210, and SW211 that are PMOS switches are turned on, and the switches SW207 to SW209 that are NMOS switches are turned off.

一方、期間Bにおいて、スイッチSW201〜SW203、及び、スイッチSW212がオフされ、スイッチSW204、スイッチSW205、及び、スイッチSW213がオンされると、負チャージポンプ11の各部ノード(スイッチSW206〜SW211のソースないしドレインを含む)には、基準電圧Vssまたはこれよりも低いノード電圧V21〜V28が印加される。従って、PMOSスイッチであるスイッチSW206、スイッチSW210、及び、スイッチSW211はオフとなり、NMOSスイッチであるスイッチSW207〜SW209はオンとなる。   On the other hand, in the period B, when the switches SW201 to SW203 and the switch SW212 are turned off and the switch SW204, the switch SW205 and the switch SW213 are turned on, the respective nodes of the negative charge pump 11 (sources or switches of the switches SW206 to SW211). The node voltage V21 to V28 is applied to the reference voltage Vss or lower than the reference voltage Vss. Accordingly, the switches SW206, SW210, and SW211 that are PMOS switches are turned off, and the switches SW207 to SW209 that are NMOS switches are turned on.

このように、第2構成例の負チャージポンプ11であれば、スイッチSW206〜SW211のゲート信号を入力電圧Vin(+2.5V)と出力電圧VoutN(−6.25V)との間でパルス駆動しなくても、スイッチSW206〜SW211を適切にオン/オフ制御することができるので、スイッチSW206〜SW211の低耐圧化を実現することが可能となる。   Thus, in the negative charge pump 11 of the second configuration example, the gate signals of the switches SW206 to SW211 are pulse-driven between the input voltage Vin (+2.5 V) and the output voltage VoutN (−6.25 V). Even if not, the switches SW206 to SW211 can be appropriately turned on / off, so that the switches SW206 to SW211 can be reduced in breakdown voltage.

具体的に述べると、スイッチSW206〜SW211としては、入力電圧Vinと出力電圧VoutNとの電圧差(8.75V)に耐え得る高耐圧素子ではなく、入力電圧Vinと基準電圧Vssとの電圧差(2.5V)ないしは基準電圧Vssと出力電圧VoutNとの電圧差(6.25V)に耐え得る中耐圧素子(例えば耐圧6.5V)を用いることが可能となる。   Specifically, the switches SW206 to SW211 are not high withstand voltage elements that can withstand the voltage difference (8.75 V) between the input voltage Vin and the output voltage VoutN, but the voltage difference between the input voltage Vin and the reference voltage Vss ( 2.5V) or a medium withstand voltage element (for example, withstand voltage 6.5V) that can withstand a voltage difference (6.25V) between the reference voltage Vss and the output voltage VoutN can be used.

すなわち、入力電圧Vinと出力電圧VoutNがいずれも中耐圧素子の耐圧以下であれば、スイッチSW206〜SW211のゲート、ドレイン、ソース相互間の電圧差も中耐圧素子の耐圧以下となるので、スイッチSW206〜SW211として、高耐圧素子ではなく中耐圧素子を用いることが可能となる。   That is, if the input voltage Vin and the output voltage VoutN are both equal to or lower than the withstand voltage of the medium withstand voltage element, the voltage difference between the gates, drains, and sources of the switches SW206 to SW211 is also equal to or less than the withstand voltage of the medium withstand voltage element. It is possible to use medium withstand voltage elements instead of high withstand voltage elements as .about.SW211.

このように、第2構成例の負チャージポンプ11であれば、スイッチSW206〜SW211として中耐圧素子を用いることができるので、回路面積の縮小や電流能力の向上を図ることが可能となる。   Thus, in the case of the negative charge pump 11 of the second configuration example, the medium withstand voltage element can be used as the switches SW206 to SW211. Therefore, the circuit area can be reduced and the current capability can be improved.

また、第2構成例の負チャージポンプ11であれば、スイッチSW206〜SW211のゲート信号を基準電圧Vssに固定したまま、適切なオン/オフ制御を実現することができるので、スイッチSW206〜SW211をオン/オフするための充放電電流が不要となり、電力効率を高めることが可能となる。   In the negative charge pump 11 of the second configuration example, appropriate on / off control can be realized while fixing the gate signals of the switches SW206 to SW211 to the reference voltage Vss. Charging / discharging current for turning on / off is not necessary, and power efficiency can be improved.

なお、スイッチSW201〜SW203、及び、スイッチSW205については、各々のゲート信号を基準電圧Vss(0V)と出力電圧VoutN(−6.25V)との間でパルス駆動すればよい。また、スイッチSW212及びSW213については、各々のゲート信号を入力電圧Vin(+2.5V)と基準電圧Vss(0V)との間でパルス駆動すればよい。このようなゲート駆動を行うことにより、各スイッチに印加される電圧を低く抑えることができるので、各スイッチとして中耐圧素子を用いることが可能となる。   For the switches SW201 to SW203 and the switch SW205, each gate signal may be pulse-driven between the reference voltage Vss (0 V) and the output voltage VoutN (−6.25 V). For the switches SW212 and SW213, each gate signal may be pulse-driven between the input voltage Vin (+2.5 V) and the reference voltage Vss (0 V). By performing such gate driving, the voltage applied to each switch can be kept low, so that a medium withstand voltage element can be used as each switch.

一方、スイッチSW204については、そのソース・ドレイン間に中耐圧素子の耐圧を上回る電圧(7.5V)が印加されるので、高耐圧素子(例えば、耐圧28V)を用いる必要がある。そこで、スイッチSW204については、そのゲート信号を入力電圧Vin(+2.5V)と出力電圧VoutN(−6.25V)との間でパルス駆動すればよい。このようなゲート駆動を行うことにより、ゲート信号のハイレベルを基準電圧Vss(0V)とした場合に比べて、スイッチSW204のオン抵抗値を低下させることができるので、負チャージポンプ11の電流能力や電力効率を高めることが可能となる。   On the other hand, since a voltage (7.5 V) exceeding the withstand voltage of the medium withstand voltage element is applied between the source and drain of the switch SW204, it is necessary to use a high withstand voltage element (for example, withstand voltage of 28 V). Therefore, the switch SW204 may be pulse-driven with its gate signal between the input voltage Vin (+2.5 V) and the output voltage VoutN (−6.25 V). By performing such gate driving, the on-resistance value of the switch SW204 can be reduced as compared with the case where the high level of the gate signal is set to the reference voltage Vss (0 V). And power efficiency can be improved.

<電子機器への適用>
図6は、先出の液晶表示装置1を備えた携帯電話(スマートフォン)の外観図である。携帯電話(スマートフォン)Xは、液晶表示装置1の搭載対象となり得る電子機器の一具体例であり、外観的には、本体の前面や背面に搭載される撮像部X1と、ユーザ操作を受け付ける操作部X2(各種ボタンなど)と、文字や映像を表示する表示部X3と、を有する。なお、大型の表示部X3には、ユーザのタッチ操作を受け付けるためのタッチパネル機能が搭載されている。
<Application to electronic devices>
FIG. 6 is an external view of a mobile phone (smart phone) provided with the above-described liquid crystal display device 1. The mobile phone (smart phone) X is a specific example of an electronic device that can be mounted on the liquid crystal display device 1. In terms of appearance, the imaging unit X1 mounted on the front surface or the back surface of the main body and an operation for accepting a user operation It has a part X2 (such as various buttons) and a display part X3 that displays characters and video. The large display unit X3 is equipped with a touch panel function for accepting a user's touch operation.

上記の表示部X3として、先出の液晶表示装置1を備えることにより、携帯電話(スマートフォン)Xの小型化や軽薄化、ないしは、バッテリ寿命の向上などを実現することが可能となる。   By providing the above-described liquid crystal display device 1 as the display unit X3, the mobile phone (smartphone) X can be reduced in size and weight, or the battery life can be improved.

<その他の変形例>
なお、上記の実施形態では、液晶駆動装置用の負チャージポンプに本発明を適用した構成を例に挙げて詳細な説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、本発明は、整数倍でない昇圧倍率を持つ極性反転型のチャージポンプ全般に広く適用することができる。
<Other variations>
In the above embodiment, the detailed description has been given by taking the configuration in which the present invention is applied to the negative charge pump for the liquid crystal driving device as an example. However, the application target of the present invention is not limited to this. The present invention can be widely applied to all polarity inversion type charge pumps having a step-up ratio that is not an integral multiple.

また、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。   Various technical features disclosed in the present specification can be variously modified within the scope of the technical creation in addition to the above-described embodiment.

例えば、上記実施形態では、基準電圧Vssを0V(接地電圧)とした構成を例に挙げて説明を行ったが、基準電圧Vssはこれに限定されるものではなく、その他の電圧値に設定しても構わない。   For example, in the above-described embodiment, the reference voltage Vss has been described as an example of a configuration in which the reference voltage Vss is 0 V (ground voltage). It doesn't matter.

また、上記実施形態では、−1.5倍昇圧型の第1構成例(図2及び図3を参照)と、−2.5倍昇圧型の第2構成例(図4及び図5を参照)を例に挙げて説明を行ったが、昇圧倍率についてはこれに限定されるものではなく、その他の昇圧倍率を持つチャージポンプについても、上記と同様の回路構成を採用し得ることは言うまでもない。   Further, in the above-described embodiment, the first configuration example of the −1.5 times boost type (see FIGS. 2 and 3) and the second configuration example of the −2.5 times boost type (see FIGS. 4 and 5). However, the step-up ratio is not limited to this, and it goes without saying that a circuit configuration similar to the above can also be adopted for charge pumps having other step-up ratios. .

すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。   That is, the above-described embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and the technical scope of the present invention is indicated not by the description of the above-described embodiment but by the scope of the claims. It should be understood that all modifications that fall within the meaning and range equivalent to the terms of the claims are included.

本発明は、整数倍でない昇圧倍率を持つ極性反転型のチャージポンプの小型化、電流能力の向上、ないしは、電力効率の向上を実現するために利用することが可能である。   The present invention can be used to reduce the size of a polarity inversion type charge pump having a step-up ratio that is not an integral multiple, improve current capability, or improve power efficiency.

1 液晶表示装置
10 液晶駆動装置
11 負チャージポンプ
12 正チャージポンプ
13 ゲートドライバ
20 液晶表示パネル
SW101〜110 スイッチ(SW105〜108:直並切替スイッチ)
SW201〜213 スイッチ(SW206〜211:直並切替スイッチ)
C1〜C4 フライングコンデンサ
Cout 出力コンデンサ
X 携帯電話(スマートフォン)
X1 撮像部
X2 操作部
X3 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal display device 10 Liquid crystal drive device 11 Negative charge pump 12 Positive charge pump 13 Gate driver 20 Liquid crystal display panel SW101-110 switch (SW105-108: Series parallel switch)
SW201 to 213 switches (SW206 to 211: Series-parallel switch)
C1-C4 Flying capacitor Cout Output capacitor X Mobile phone (smartphone)
X1 imaging unit X2 operation unit X3 display unit

Claims (12)

複数のフライングコンデンサを入力電圧の印加端と基準電圧の印加端との間に接続する第1期間と、前記複数のフライングコンデンサを前記基準電圧の印加端と出力電圧の印加端との間に接続する第2期間と、を交互に切り替えるようにオン/オフされる複数のスイッチを有する極性反転型のチャージポンプであって、
前記複数のスイッチのうち、整数倍でない昇圧倍率が得られるように前記第1期間と前記第2期間との間で各フライングコンデンサ相互間の接続関係を直列/並列に切り替える直並切替スイッチについては、前記第1期間でオンするスイッチがPMOSスイッチとされており、前記第2期間でオンするスイッチがNMOSスイッチとされており、かつ、前記直並切替スイッチの各ゲートには、いずれも前記基準電圧が固定的に印加されていることを特徴とするチャージポンプ。
A first period in which a plurality of flying capacitors are connected between an input end of an input voltage and an application end of a reference voltage; and a plurality of flying capacitors are connected between an end of application of the reference voltage and an application end of an output voltage A polarity inversion type charge pump having a plurality of switches that are turned on / off to alternately switch between the second period and
Of the plurality of switches, a series-parallel switch that switches the connection relationship between the flying capacitors in series / parallel between the first period and the second period so as to obtain a boosting factor that is not an integral multiple. The switch that is turned on in the first period is a PMOS switch, the switch that is turned on in the second period is an NMOS switch, and each of the gates of the series-parallel changeover switch has the reference A charge pump in which a voltage is fixedly applied.
前記直並切替スイッチは、いずれも、前記入力電圧と前記出力電圧との電圧差に耐え得る高耐圧素子ではなく、前記入力電圧と前記基準電圧との電圧差、ないしは、前記基準電圧と前記出力電圧との電圧差に耐え得る中耐圧素子であることを特徴とする請求項1に記載のチャージポンプ。   Each of the series-parallel changeover switches is not a high withstand voltage element that can withstand a voltage difference between the input voltage and the output voltage, but a voltage difference between the input voltage and the reference voltage, or the reference voltage and the output The charge pump according to claim 1, wherein the charge pump is a medium withstand voltage element capable of withstanding a voltage difference from the voltage. 前記基準電圧は、接地電圧であることを特徴とする請求項2に記載のチャージポンプ。   The charge pump according to claim 2, wherein the reference voltage is a ground voltage. 第1〜第3フライングコンデンサを用いて−1.5倍昇圧を行うことを特徴とする請求項3に記載のチャージポンプ。   4. The charge pump according to claim 3, wherein the boosting is performed by -1.5 times using the first to third flying capacitors. 前記複数のスイッチとして、
前記基準電圧の印加端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第1スイッチと、
前記基準電圧の印加端と前記第1フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第2スイッチと、
前記出力電圧の印加端と前記第2フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第3スイッチと、
前記出力電圧の印加端と前記第1フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第4スイッチと、
前記第1フライングコンデンサの第2端と前記第2フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第5スイッチと、
前記第2フライングコンデンサの第2端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第6スイッチと、
前記第1フライングコンデンサの第2端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第7スイッチと、
前記第2フライングコンデンサの第2端と前記第3フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第8スイッチと、
前記入力電圧の印加端と前記第3フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第9スイッチと、
前記基準電圧の印加端と前記第3フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第10スイッチと、
を含み、
前記第1〜第3フライングコンデンサ相互間に接続された前記第5〜第8スイッチが前記直並切替スイッチに相当することを特徴とする請求項に記載のチャージポンプ。
As the plurality of switches,
A first switch for conducting / cutting off between the application terminal of the reference voltage and the first terminal of the third flying capacitor;
A second switch for conducting / cutting off between the application terminal of the reference voltage and the first terminal of the first flying capacitor;
A third switch for conducting / cutting off between the application terminal of the output voltage and the first terminal of the second flying capacitor;
A fourth switch for conducting / cutting off between the application terminal of the output voltage and the first terminal of the first flying capacitor;
A fifth switch for conducting / interrupting between the second end of the first flying capacitor and the first end of the second flying capacitor;
A sixth switch for conducting / blocking between a second end of the second flying capacitor and a first end of the third flying capacitor;
A seventh switch for conducting / blocking between the second end of the first flying capacitor and the first end of the third flying capacitor;
An eighth switch that conducts / cuts off between the second end of the second flying capacitor and the second end of the third flying capacitor;
A ninth switch that conducts / cuts off between the application terminal of the input voltage and the second terminal of the third flying capacitor;
A tenth switch that conducts / cuts off between the application terminal of the reference voltage and the second terminal of the third flying capacitor;
Including
5. The charge pump according to claim 4 , wherein the fifth to eighth switches connected between the first to third flying capacitors correspond to the series-parallel changeover switch.
前記第1期間では、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、前記第5スイッチ、前記第8スイッチ、及び、前記第9スイッチがオンされて、前記第3スイッチ、前記第4スイッチ、前記第6スイッチ、前記第7スイッチ、及び、前記第10スイッチがオフされ、前記第2期間では、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、前記第5スイッチ、前記第8スイッチ、及び、前記第9スイッチがオフされて、前記第3スイッチ、前記第4スイッチ、前記第6スイッチ、前記第7スイッチ、及び、前記第10スイッチがオンされることを特徴とする請求項5に記載のチャージポンプ。   In the first period, the first switch, the second switch, the fifth switch, the eighth switch, and the ninth switch are turned on, and the third switch, the fourth switch, and the sixth switch are turned on. The switch, the seventh switch, and the tenth switch are turned off. In the second period, the first switch, the second switch, the fifth switch, the eighth switch, and the ninth switch are 6. The charge pump according to claim 5, wherein the charge pump is turned off, and the third switch, the fourth switch, the sixth switch, the seventh switch, and the tenth switch are turned on. 第1〜第4フライングコンデンサを用いて−2.5倍昇圧を行うことを特徴とする請求項3に記載のチャージポンプ。   4. The charge pump according to claim 3, wherein the boosting is performed by -2.5 times using the first to fourth flying capacitors. 前記複数のスイッチとして、
前記基準電圧の印加端と前記第4フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第1スイッチと、
前記基準電圧の印加端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第2スイッチと、
前記基準電圧の印加端と前記第1フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第3スイッチと、
前記出力電圧の印加端と前記第2フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第4スイッチと、
前記出力電圧の印加端と前記第1フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第5スイッチと、
前記第1フライングコンデンサの第2端と前記第2フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第6スイッチと、
前記第2フライングコンデンサの第2端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第7スイッチと、
前記第1フライングコンデンサの第2端と前記第3フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第8スイッチと、
前記第3フライングコンデンサの第2端と前記第4フライングコンデンサの第1端との間を導通/遮断する第9スイッチと、
前記第3フライングコンデンサの第2端と前記第4フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第10スイッチと、
前記第2フライングコンデンサの第2端と前記第4フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第11スイッチと、
前記入力電圧の印加端と前記第4フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第12スイッチと、
前記基準電圧の印加端と前記第4フライングコンデンサの第2端との間を導通/遮断する第13スイッチと、
を含み、
前記第1〜第4フライングコンデンサ相互間に接続された前記第6〜第11スイッチが前記直並切替スイッチに相当することを特徴とする請求項7に記載のチャージポンプ。
As the plurality of switches,
A first switch that conducts / cuts off between the application terminal of the reference voltage and the first terminal of the fourth flying capacitor;
A second switch for conducting / cutting off between the application terminal of the reference voltage and the first terminal of the third flying capacitor;
A third switch for conducting / interrupting between the application terminal of the reference voltage and the first terminal of the first flying capacitor;
A fourth switch for conducting / cutting off between the application terminal of the output voltage and the first terminal of the second flying capacitor;
A fifth switch for conducting / cutting off between the application terminal of the output voltage and the first terminal of the first flying capacitor;
A sixth switch that conducts / cuts off between the second end of the first flying capacitor and the first end of the second flying capacitor;
A seventh switch for conducting / interrupting between the second end of the second flying capacitor and the first end of the third flying capacitor;
An eighth switch for conducting / blocking between the second end of the first flying capacitor and the first end of the third flying capacitor;
A ninth switch that conducts / cuts off between the second end of the third flying capacitor and the first end of the fourth flying capacitor;
A tenth switch for conducting / blocking between a second end of the third flying capacitor and a second end of the fourth flying capacitor;
An eleventh switch for conducting / blocking between a second end of the second flying capacitor and a second end of the fourth flying capacitor;
A twelfth switch that conducts / cuts off between the application terminal of the input voltage and the second terminal of the fourth flying capacitor;
A thirteenth switch for conducting / cutting off between the application terminal of the reference voltage and the second terminal of the fourth flying capacitor;
Including
8. The charge pump according to claim 7, wherein the sixth to eleventh switches connected between the first to fourth flying capacitors correspond to the series-parallel changeover switch.
前記第1期間では、前記第1〜第3スイッチ、前記第6スイッチ、及び、前記第10〜第12スイッチがオンされて、前記第4スイッチ、前記第5スイッチ、前記第7〜第9スイッチ、及び、前記第13スイッチがオフされ、前記第2期間では、前記第1〜第3スイッチ、前記第6スイッチ、及び、前記第10〜第12スイッチがオフされて、前記第4スイッチ、前記第5スイッチ、前記第7〜第9スイッチ、及び、前記第13スイッチがオンされることを特徴とする請求項8に記載のチャージポンプ。   In the first period, the first to third switches, the sixth switch, and the tenth to twelfth switches are turned on, and the fourth switch, the fifth switch, and the seventh to ninth switches And the thirteenth switch is turned off, and in the second period, the first to third switches, the sixth switch, and the tenth to twelfth switches are turned off, and the fourth switch, 9. The charge pump according to claim 8, wherein the fifth switch, the seventh to ninth switches, and the thirteenth switch are turned on. 請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載のチャージポンプと、前記チャージポンプの出力電圧を用いて液晶表示パネルの駆動信号を生成するドライバと、を有することを特徴とする液晶駆動装置。   10. A liquid crystal drive device comprising: the charge pump according to claim 1; and a driver that generates a drive signal for a liquid crystal display panel using an output voltage of the charge pump. . 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの駆動信号を生成する請求項10に記載の液晶駆動装置と、を有することを特徴とする液晶表示装置。   A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal display panel; and the liquid crystal driving device according to claim 10 which generates a driving signal for the liquid crystal display panel. 請求項11に記載の液晶表示装置を有することを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to claim 11.
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