JP6589751B2 - Charge pump circuit - Google Patents

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本発明は、入力端子を通じて入力される入力電圧を昇圧して出力端子を介して出力するチャージポンプ回路に関する。   The present invention relates to a charge pump circuit that boosts an input voltage input through an input terminal and outputs the boosted voltage through an output terminal.

チャージポンプ回路では、出力端子が地絡すると、入力端子から逆流防止用のダイオードを介して出力端子へと至る主たる電力供給経路(以下、主経路と呼ぶ)に過大な電流(以下、過電流と呼ぶ)が流れる。そこで、従来、出力地絡時に主経路を遮断することで、上記過電流の発生を防止する技術が考えられている(例えば、特許文献1参照)。   In the charge pump circuit, when the output terminal is grounded, an excessive current (hereinafter referred to as an overcurrent) is generated in the main power supply path (hereinafter referred to as the main path) from the input terminal to the output terminal via the backflow prevention diode. Call). Therefore, conventionally, a technique for preventing the occurrence of the overcurrent by blocking the main path at the time of output ground fault has been considered (for example, see Patent Document 1).

特開2009−183111号公報JP 2009-183111 A

チャージポンプ回路の出力端子が地絡すると、入力端子から出力端子へと流れる過電流だけでなく、チャージポンプ回路のドライバの動作に伴い、ダイオード同士が接続された接続点に一方の端子が接続されたコンデンサから出力端子へと断続的に流れるリップル電流も発生する。   When the output terminal of the charge pump circuit is grounded, one terminal is connected not only to the overcurrent flowing from the input terminal to the output terminal, but also to the connection point where the diodes are connected with the operation of the driver of the charge pump circuit. A ripple current that flows intermittently from the capacitor to the output terminal is also generated.

上述した従来の技術では、出力が地絡した際、入力端子から出力端子へと流れる電流を低く抑えることはできるものの、リップル電流の発生を抑えることはできない。そのため、リップル電流によって、過電流の最大値が回路を構成する素子の耐圧を超えると、素子の故障を招くおそれがある。   In the conventional technique described above, when the output is grounded, the current flowing from the input terminal to the output terminal can be suppressed low, but the generation of ripple current cannot be suppressed. For this reason, when the maximum value of the overcurrent exceeds the withstand voltage of the elements constituting the circuit due to the ripple current, there is a possibility that the elements may fail.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、出力が地絡した場合に過大な電流が流れることを防止できるチャージポンプ回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a charge pump circuit capable of preventing an excessive current from flowing when an output is grounded.

請求項1に記載のチャージポンプ回路(1、31、41、51)は、入力端子(Pi)を通じて入力される入力電圧を昇圧して出力端子(Po)を介して出力するものであり、入力端子と出力端子との間に直列に接続された複数のスイッチング素子(D1、D2、D3)と、スイッチング素子同士が接続された各接続点に対しそれぞれ一方の端子が接続された複数のコンデンサ(C1、C2)と、駆動回路(2、32、52)と、を備える。駆動回路は、複数のコンデンサのそれぞれに対応して設けられ、コンデンサの他方の端子と第1電圧を供給する第1電源線(Li)との間に介在する第1トランジスタ(T1、T3、T51、T52、T53、T55)と、コンデンサの他方の端子と第1電圧より低い第2電圧を供給する第2電源線(Lg)との間に介在する第2トランジスタ(T2、T4)と、それら第1および第2トランジスタを相補的にオンオフする駆動部(7、53)とを含む。このような構成において、第1トランジスタは、Nチャネル型MOSトランジスタであり、駆動部は、出力端子を介して出力される出力電圧が与えられる電源ノード(N3、N31、N32)の電圧を用いて第1トランジスタをオン駆動するためのオン駆動電圧を生成する。   The charge pump circuit (1, 31, 41, 51) according to claim 1 boosts an input voltage input through an input terminal (Pi) and outputs the boosted voltage through an output terminal (Po). A plurality of switching elements (D1, D2, D3) connected in series between the terminal and the output terminal, and a plurality of capacitors each having one terminal connected to each connection point where the switching elements are connected to each other ( C1, C2) and a drive circuit (2, 32, 52). The drive circuit is provided corresponding to each of the plurality of capacitors, and the first transistor (T1, T3, T51) interposed between the other terminal of the capacitor and the first power supply line (Li) that supplies the first voltage. , T52, T53, T55) and a second transistor (T2, T4) interposed between the other terminal of the capacitor and a second power supply line (Lg) for supplying a second voltage lower than the first voltage, and And a drive unit (7, 53) for complementarily turning on and off the first and second transistors. In such a configuration, the first transistor is an N-channel MOS transistor, and the drive unit uses the voltage of the power supply node (N3, N31, N32) to which the output voltage output via the output terminal is applied. An on-drive voltage for driving on the first transistor is generated.

上記構成によれば、出力端子が地絡すると、電源ノードの電圧がほぼゼロとなり、駆動部はNチャネル型MOSトランジスタである第1トランジスタをオンするためのオン駆動電圧を生成することができなくなる。そのため、出力端子が地絡した際、コンデンサの他方の端子に第2電圧が与えられることはなく、コンデンサから出力端子へと断続的に流れるリップル電流は発生しない。したがって、上記構成によれば、出力が地絡した場合に過大な電流が流れることを防止できるという優れた効果が得られる。   According to the above configuration, when the output terminal is grounded, the voltage of the power supply node becomes almost zero, and the drive unit cannot generate an on-drive voltage for turning on the first transistor, which is an N-channel MOS transistor. . Therefore, when the output terminal is grounded, the second voltage is not applied to the other terminal of the capacitor, and a ripple current that flows intermittently from the capacitor to the output terminal is not generated. Therefore, according to the above configuration, it is possible to obtain an excellent effect of preventing an excessive current from flowing when the output is grounded.

第1実施形態に係るチャージポンプ回路の構成を模式的に示す図The figure which shows typically the structure of the charge pump circuit which concerns on 1st Embodiment. クロック信号、出力電圧および電源電流の波形を模式的に示すタイミングチャートTiming chart schematically showing waveforms of clock signal, output voltage and power supply current 第1比較例に係るチャージポンプ回路の構成を模式的に示す図The figure which shows typically the structure of the charge pump circuit which concerns on a 1st comparative example. 第1比較例に係るクロック信号、出力電圧および電源電流の波形を模式的に示すタイミングチャートTiming chart schematically showing waveforms of a clock signal, an output voltage, and a power supply current according to the first comparative example 第2比較例に係るチャージポンプ回路の構成を模式的に示す図The figure which shows typically the structure of the charge pump circuit which concerns on a 2nd comparative example. 第2実施形態に係るチャージポンプ回路の構成を模式的に示す図The figure which shows typically the structure of the charge pump circuit which concerns on 2nd Embodiment. 定電流回路の具体的な構成例を模式的に示す図A diagram schematically showing an example of a specific configuration of a constant current circuit 第3実施形態に係るチャージポンプ回路の構成を模式的に示す図The figure which shows typically the structure of the charge pump circuit which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係るチャージポンプ回路の構成を模式的に示す図The figure which shows typically the structure of the charge pump circuit which concerns on 4th Embodiment.

以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図5を参照して説明する。
図1に示すチャージポンプ回路1は、例えば車両に搭載される電子制御装置などに設けられるものであり、入力端子Piを通じて入力される入力電圧Viを昇圧して出力端子Poを介して出力する。
A plurality of embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, substantially the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
A charge pump circuit 1 shown in FIG. 1 is provided, for example, in an electronic control device mounted on a vehicle, and boosts an input voltage Vi input through an input terminal Pi and outputs the boosted voltage through an output terminal Po.

入力端子Piには、例えば車載のバッテリから出力されるバッテリ電圧や、そのバッテリ電圧から生成される電源電圧などが入力電圧Viとして供給される。出力端子Poから出力される出力電圧Voは、図示しない負荷回路に供給される。本実施形態では、チャージポンプ回路1の各構成要素のうち、コンデンサCoを除く構成は、半導体集積回路、つまりICとして構成されている。なお、コンデンサCoをICに内蔵した構成としてもよい。   For example, a battery voltage output from an in-vehicle battery, a power supply voltage generated from the battery voltage, or the like is supplied to the input terminal Pi as the input voltage Vi. The output voltage Vo output from the output terminal Po is supplied to a load circuit (not shown). In the present embodiment, among the components of the charge pump circuit 1, the configuration excluding the capacitor Co is configured as a semiconductor integrated circuit, that is, an IC. The capacitor Co may be built in the IC.

入力端子Piに接続される入力電源線Liと、出力端子Poに接続される出力電源線Loとの間には、入力電源線Li側をアノードとしてダイオードD1、D2、D3が直列に接続されている。ダイオードD1、D2同士が接続された接続点N1には、コンデンサC1の一方の端子が接続されている。ダイオードD2、D3同士が接続された接続点N2には、コンデンサC2の一方の端子が接続されている。ダイオードD3のカソード、つまり出力電源線Loと回路の基準電位、つまり0Vが与えられるグランド線Lgとの間には、平滑用のコンデンサCoが接続されている。   Between the input power supply line Li connected to the input terminal Pi and the output power supply line Lo connected to the output terminal Po, diodes D1, D2, and D3 are connected in series with the input power supply line Li side as an anode. Yes. One terminal of the capacitor C1 is connected to the connection point N1 where the diodes D1 and D2 are connected to each other. One terminal of a capacitor C2 is connected to a connection point N2 where the diodes D2 and D3 are connected to each other. A smoothing capacitor Co is connected between the cathode of the diode D3, that is, the output power supply line Lo, and the reference potential of the circuit, that is, the ground line Lg to which 0V is applied.

なお、ダイオードD1〜D3は、入力端子Piと出力端子Poとの間に直列に接続された複数のスイッチング素子に相当する。また、入力電圧Viが第1電圧に相当し、0Vが第1電圧より低い第2電圧に相当し、入力電源線Liが第1電源線に相当し、出力電源線Loが第2電源線に相当する。   The diodes D1 to D3 correspond to a plurality of switching elements connected in series between the input terminal Pi and the output terminal Po. The input voltage Vi corresponds to the first voltage, 0V corresponds to the second voltage lower than the first voltage, the input power supply line Li corresponds to the first power supply line, and the output power supply line Lo becomes the second power supply line. Equivalent to.

コンデンサC1、C2の各他方の端子には、駆動回路に相当するドライバ2の動作により、入力電圧Viおよび0Vが交互に与えられる。ドライバ2は、いずれもNチャネル型MOSトランジスタであるトランジスタT1〜T4と、反転バッファ3〜6からなる駆動部7とを備えている。   Input voltages Vi and 0 V are alternately applied to the other terminals of the capacitors C1 and C2 by the operation of the driver 2 corresponding to the drive circuit. The driver 2 includes transistors T1 to T4, which are all N-channel MOS transistors, and a drive unit 7 composed of inverting buffers 3 to 6.

トランジスタT1のドレインは入力電源線Liに接続され、そのソースはコンデンサC1の他方の端子に接続されている。トランジスタT2のドレインはコンデンサC1の他方の端子に接続され、そのソースはグランド線Lgに接続されている。つまり、トランジスタT1は、コンデンサC1に対応して設けられ、コンデンサC1の他方の端子と入力電源線Liとの間に介在する第1トランジスタに相当する。また、トランジスタT2は、コンデンサC1に対応して設けられ、コンデンサC1の他方の端子とグランド線Lgとの間に介在する第2トランジスタに相当する。   The drain of the transistor T1 is connected to the input power supply line Li, and the source thereof is connected to the other terminal of the capacitor C1. The drain of the transistor T2 is connected to the other terminal of the capacitor C1, and the source thereof is connected to the ground line Lg. That is, the transistor T1 is provided corresponding to the capacitor C1, and corresponds to a first transistor interposed between the other terminal of the capacitor C1 and the input power supply line Li. The transistor T2 is provided corresponding to the capacitor C1, and corresponds to a second transistor interposed between the other terminal of the capacitor C1 and the ground line Lg.

トランジスタT3のドレインは入力電源線Liに接続され、そのソースはコンデンサC2の他方の端子に接続されている。トランジスタT4のドレインはコンデンサC2の他方の端子に接続され、そのソースはグランド線Lgに接続されている。つまり、トランジスタT3は、コンデンサC2に対応して設けられ、コンデンサC2の他方の端子と入力電源線Liとの間に介在する第1トランジスタに相当する。また、トランジスタT4は、コンデンサC2に対応して設けられ、コンデンサC2の他方の端子とグランド線Lgとの間に介在する第2トランジスタに相当する。   The drain of the transistor T3 is connected to the input power supply line Li, and the source thereof is connected to the other terminal of the capacitor C2. The drain of the transistor T4 is connected to the other terminal of the capacitor C2, and its source is connected to the ground line Lg. That is, the transistor T3 corresponds to the first transistor provided corresponding to the capacitor C2 and interposed between the other terminal of the capacitor C2 and the input power supply line Li. The transistor T4 is provided corresponding to the capacitor C2, and corresponds to a second transistor interposed between the other terminal of the capacitor C2 and the ground line Lg.

駆動部7は、クロック端子Pcを通じて与えられるクロック信号CLKに従い、トランジスタT1、T2を相補的にオンオフするとともに、トランジスタT3、T4を相補的にオンオフする。なお、クロック信号CLKは、チャージポンプ回路1以外の他の回路でも使用されるものである。そのため、後述するようにチャージポンプ回路1において出力端子Poが地絡するなどの異常が生じた場合でも、クロック信号CLKの供給が直ちに停止されることはなく、その供給は継続されることになる。   The drive unit 7 complementarily turns on and off the transistors T1 and T2 and complementarily turns on and off the transistors T3 and T4 according to the clock signal CLK supplied through the clock terminal Pc. The clock signal CLK is also used in circuits other than the charge pump circuit 1. Therefore, even when an abnormality such as a ground fault occurs in the charge pump circuit 1 as described later, the supply of the clock signal CLK is not immediately stopped and the supply is continued. .

反転バッファ3は、クロック信号CLKを入力し、その反転信号を出力する。反転バッファ4、5は、反転バッファ3の出力信号を入力し、その反転信号を出力する。反転バッファ6は、反転バッファ4の出力信号を入力し、その反転信号を出力する。反転バッファ5の出力信号はトランジスタT1のゲートに与えられ、反転バッファ3の出力信号はトランジスタT2のゲートに与えられている。反転バッファ6の出力信号はトランジスタT3のゲートに与えられ、反転バッファ4の出力信号はトランジスタT4のゲートに与えられている。   The inverting buffer 3 receives the clock signal CLK and outputs the inverted signal. The inverting buffers 4 and 5 receive the output signal from the inverting buffer 3 and output the inverted signal. The inverting buffer 6 receives the output signal of the inverting buffer 4 and outputs the inverted signal. The output signal of the inverting buffer 5 is given to the gate of the transistor T1, and the output signal of the inverting buffer 3 is given to the gate of the transistor T2. The output signal of the inverting buffer 6 is given to the gate of the transistor T3, and the output signal of the inverting buffer 4 is given to the gate of the transistor T4.

このような構成によれば、トランジスタT1、T2は、一方がオンされるときには他方がオフされる、つまり相補的にオンオフされる。また、トランジスタT3、T4は、相補的にオンオフされる。なお、本明細書における「相補的にオンオフされる」とは、双方のトランジスタがオフする期間、いわゆるデッドタイムを設けるケースを除外するものではない。また、この場合、トランジスタT1およびT4のオンオフタイミングが同一となり、トランジスタT2およびT3のオンオフタイミングが同一となる。   According to such a configuration, when one of the transistors T1 and T2 is turned on, the other is turned off, that is, turned on and off in a complementary manner. The transistors T3 and T4 are turned on and off in a complementary manner. Note that “complementarily turned on / off” in this specification does not exclude a case where a so-called dead time is provided during a period in which both transistors are turned off. In this case, the on / off timings of the transistors T1 and T4 are the same, and the on / off timings of the transistors T2 and T3 are the same.

ここで、反転バッファ3、4は、入力電圧Viの供給を受けて動作するようになっており、反転バッファ5、6は、出力電源線Loに接続された電源ノードN3の電圧、つまり出力電圧Voの供給を受けて動作するようになっている。そのため、反転バッファ3、4の出力信号のハイレベルは入力電圧Viと同等の電圧レベルとなり、反転バッファ5、6の出力信号のハイレベルは出力電圧Voと同等の電圧レベルとなる。すなわち、反転バッファ3、4は、入力電圧Viを用いてトランジスタT2、T4をオン駆動するためのオン駆動電圧を生成し、反転バッファ5、6は、出力電圧Voを用いてトランジスタT1、T3をオン駆動するためのオン駆動電圧を生成する。   Here, the inverting buffers 3 and 4 are operated by receiving the input voltage Vi, and the inverting buffers 5 and 6 are voltages of the power supply node N3 connected to the output power supply line Lo, that is, output voltages. It operates by receiving the supply of Vo. For this reason, the high level of the output signal of the inverting buffers 3 and 4 becomes a voltage level equivalent to the input voltage Vi, and the high level of the output signal of the inverting buffers 5 and 6 becomes a voltage level equivalent to the output voltage Vo. That is, the inverting buffers 3 and 4 generate an on-drive voltage for turning on the transistors T2 and T4 using the input voltage Vi, and the inverting buffers 5 and 6 use the output voltage Vo to switch the transistors T1 and T3. An on drive voltage for on driving is generated.

次に、上記構成の作用について説明する。なお、以下の説明では、入力端子Piから出力端子Poへと流れる電流のことを「電源電流」と呼ぶこととする。
[1]正常時の各部の状態
図2に示すように、時刻t1以前の何ら異常が生じていない正常時には、出力電圧Voは所望する範囲の電圧値となっている。また、この場合、電源電流は、クロック信号CLKが反転するタイミングで生じる極僅かな脈動を有する波形となっているものの、その電流値は定常時に流れる範囲の値となる。
Next, the operation of the above configuration will be described. In the following description, the current flowing from the input terminal Pi to the output terminal Po is referred to as “power supply current”.
[1] State of Each Part at Normal Time As shown in FIG. 2, the output voltage Vo has a voltage value in a desired range at the normal time when no abnormality occurs before time t1. In this case, the power supply current has a waveform with a slight pulsation that occurs at the timing when the clock signal CLK is inverted, but the current value is a value in a range that flows in a steady state.

[2]出力地絡時の各部の状態
図2の時刻t1の時点において、出力端子Poとグランドとの間が短絡する地絡が生じると、出力電圧Voは0Vとなる。また、この場合、入力端子PiからダイオードD1〜D3を経由して出力端子Poへと過大な電流が流れるため、電源電流は定常時に流れる範囲の値に比べて高い電流となる。しかし、出力端子Poが地絡すると、出力電源線Lo、ひいては電源ノードN3の電圧が0Vとなり、駆動部7はハイサイド側のトランジスタT1、T3をオンすることができなくなる。そのため、出力端子Poが地絡した際、コンデンサC1、C2の他方の端子に入力電圧Viが与えられることはない。
[2] State of each part at the time of output ground fault When a ground fault occurs between the output terminal Po and the ground at time t1 in FIG. 2, the output voltage Vo becomes 0V. In this case, since an excessive current flows from the input terminal Pi to the output terminal Po via the diodes D1 to D3, the power supply current is higher than the value in the range that flows in the steady state. However, when the output terminal Po is grounded, the voltage of the output power supply line Lo and hence the power supply node N3 becomes 0V, and the drive unit 7 cannot turn on the high-side transistors T1 and T3. Therefore, when the output terminal Po is grounded, the input voltage Vi is not applied to the other terminals of the capacitors C1 and C2.

したがって、出力地絡時、コンデンサC1、C2の他方の端子に入力電圧Viおよび0Vが交互に与えられることにより生じるコンデンサC1、C2から出力端子Poへと断続的に流れるリップル電流が発生しない。そのため、図2に示すように、電源電流は、過大な電流となるものの、上記リップル電流に伴う変動が生じることはない。   Therefore, at the time of the output ground fault, the ripple current that intermittently flows from the capacitors C1 and C2 to the output terminal Po generated by alternately applying the input voltages Vi and 0V to the other terminals of the capacitors C1 and C2 does not occur. Therefore, as shown in FIG. 2, the power supply current becomes an excessive current, but the fluctuation accompanying the ripple current does not occur.

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態のチャージポンプ回路1では、駆動部7のハイサイド側のトランジスタT1、T3をNチャネル型MOSトランジスタにするとともに、それらトランジスタT1、T3を出力電源線Loに接続された電源ノードN3の電圧の供給を受けて動作する反転バッファ5、6により駆動する構成となっている。このような構成によれば、出力端子Poが地絡すると、駆動部7はトランジスタT1、T3をオン駆動するためのオン駆動電圧を生成することができなくなる。そのため、出力地絡時、コンデンサC1、C2の他方の端子に入力電圧Viが与えられることはなく、コンデンサC1、C2から出力端子Poへと断続的に流れるリップル電流は発生しない。したがって、本実施形態によれば、出力が地絡した場合に過大な電流が流れることを防止できるという優れた効果が得られる。
According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.
In the charge pump circuit 1 of the present embodiment, the transistors T1 and T3 on the high side of the driving unit 7 are N-channel MOS transistors, and the transistors T1 and T3 are connected to the output power supply line Lo. It is configured to be driven by inversion buffers 5 and 6 that operate upon receiving a voltage supply. According to such a configuration, when the output terminal Po is grounded, the drive unit 7 cannot generate an on-drive voltage for driving the transistors T1 and T3 on. Therefore, at the time of an output ground fault, the input voltage Vi is not applied to the other terminals of the capacitors C1 and C2, and a ripple current that intermittently flows from the capacitors C1 and C2 to the output terminal Po does not occur. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain an excellent effect of preventing an excessive current from flowing when the output is grounded.

このような本実施形態により得られる効果は、従来技術の構成と比較することで一層明確になる。そこで、以下では、従来技術の構成に相当する2つの比較例について説明するとともに、それらの比較例と本実施形態との比較を行う。なお、各比較例において本実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。   Such an effect obtained by the present embodiment is further clarified by comparing with the configuration of the prior art. Therefore, in the following, two comparative examples corresponding to the configuration of the prior art will be described, and those comparative examples and the present embodiment will be compared. In each comparative example, the same reference numerals are given to substantially the same configurations as those of the present embodiment, and the description thereof is omitted.

<第1比較例>
図3に示すように、第1比較例のチャージポンプ回路11のドライバ12では、ハイサイド側のトランジスタT11、T13がPチャネル型MOSトランジスタとなっている。また、駆動部13は、入力電圧Viの供給を受けて動作する反転バッファ14〜16を備えている。
<First comparative example>
As shown in FIG. 3, in the driver 12 of the charge pump circuit 11 of the first comparative example, the high-side transistors T11 and T13 are P-channel MOS transistors. The drive unit 13 includes inversion buffers 14 to 16 that operate by receiving the supply of the input voltage Vi.

反転バッファ14、15はクロック信号CLKを入力し、その反転信号を出力する。反転バッファ16は、反転バッファ15の出力信号を入力し、その反転信号を出力する。反転バッファ14の出力信号はトランジスタT11、T2のゲートに与えられ、反転バッファ16の出力信号はトランジスタT13、T4のゲートに与えられている。   The inverting buffers 14 and 15 receive the clock signal CLK and output the inverted signal. The inverting buffer 16 receives the output signal of the inverting buffer 15 and outputs the inverted signal. The output signal of the inverting buffer 14 is given to the gates of the transistors T11 and T2, and the output signal of the inverting buffer 16 is given to the gates of the transistors T13 and T4.

<第1比較例と本実施形態との比較>
第1比較例では、出力端子Poが地絡した場合でも、駆動部13はハイサイド側のトランジスタT11、T13を含む全てのトランジスタを通常時と同様にオンオフすることができる。そのため、出力地絡時にも、コンデンサC1、C2の他方の端子に入力電圧Viおよび0Vが交互に与えられてしまい、コンデンサC1、C2から出力端子Poへと断続的に流れるリップル電流が発生する。その結果、図4に示すように、出力地絡時、電源電流には、上記リップル電流の成分に相当する大きな変動が生じてしまう。このような電源電流の大きな変動は、回路を構成する素子が故障する問題や放射ノイズが増加する問題などに繋がる可能性がある。
<Comparison between the first comparative example and this embodiment>
In the first comparative example, even when the output terminal Po is grounded, the drive unit 13 can turn on and off all the transistors including the high-side transistors T11 and T13 in the same manner as in the normal state. For this reason, the input voltages Vi and 0V are alternately applied to the other terminals of the capacitors C1 and C2 even during an output ground fault, and a ripple current that flows intermittently from the capacitors C1 and C2 to the output terminal Po is generated. As a result, as shown in FIG. 4, a large fluctuation corresponding to the ripple current component occurs in the power supply current at the time of output ground fault. Such large fluctuations in the power supply current may lead to problems such as failure of elements constituting the circuit and increase in radiation noise.

これに対し、本実施形態のチャージポンプ回路1では、出力端子Poが地絡した際、上記リップル電流が発生しない。そのため、出力地絡時、入力端子Piから出力端子Poへと定常時よりも大きい電流は流れるものの、その電流がさらに大きく変動することはない。したがって、本実施形態によれば、出力地絡時、回路を構成する素子の故障を防止することができるとともに、放射ノイズが増加するといったエミッションの問題が発生することを抑制できる。   On the other hand, in the charge pump circuit 1 of the present embodiment, when the output terminal Po is grounded, the ripple current is not generated. Therefore, during an output ground fault, a larger current flows from the input terminal Pi to the output terminal Po than during a steady state, but the current does not fluctuate further. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the failure of the elements constituting the circuit at the time of the output ground fault and to suppress the occurrence of an emission problem such as an increase in radiation noise.

<第2比較例>
図5に示すように、第2比較例のチャージポンプ回路21のドライバ22は、第1比較例のドライバ12と同様の構成となっている。ただし、この場合、出力地絡検出回路23、フィルタ回路24、NOR回路25および遮断スイッチ26が追加されている。出力地絡検出回路23は、出力電圧Voを監視することにより出力端子Poの地絡を検出するもので、地絡検出時にハイレベルとなる検出信号を出力する。
<Second Comparative Example>
As shown in FIG. 5, the driver 22 of the charge pump circuit 21 of the second comparative example has the same configuration as the driver 12 of the first comparative example. However, in this case, an output ground fault detection circuit 23, a filter circuit 24, a NOR circuit 25, and a cutoff switch 26 are added. The output ground fault detection circuit 23 detects a ground fault at the output terminal Po by monitoring the output voltage Vo, and outputs a detection signal that becomes a high level when a ground fault is detected.

出力地絡検出回路23から出力される検出信号は、フィルタ回路24を通してNOR回路25の一方の入力端子に与えられる。NOR回路25の他方の端子にはクロック信号CLKが与えられており、その出力信号は反転バッファ14、15の入力端子に与えられる。遮断スイッチ26は、入力端子PiとダイオードD1のアノードとの間に介在するもので、フィルタ回路24の出力信号がロウレベルの期間にはオンとなり、ハイレベルの期間にはオフとなる。   The detection signal output from the output ground fault detection circuit 23 is given to one input terminal of the NOR circuit 25 through the filter circuit 24. The other terminal of the NOR circuit 25 is supplied with the clock signal CLK, and the output signal is supplied to the input terminals of the inverting buffers 14 and 15. The cutoff switch 26 is interposed between the input terminal Pi and the anode of the diode D1, and is turned on when the output signal of the filter circuit 24 is at the low level and turned off when the output signal is at the high level.

<第2比較例と本実施形態との比較>
第2比較例では、出力電圧Voを監視して出力地絡時に駆動部13によるハイサイド側のトランジスタT11、T13のオン駆動を停止させるとともに、入力端子Piから出力端子Poへと至る主たる電力供給経路を遮断するようになっている。しかし、この場合、フィルタ回路24におけるフィルタ時間の設定が必要となる。そして、フィルタ時間を短い値に設定すると起動時に誤検出を招くおそれがあり、フィルタ時間を長い値に設定すると地絡してから検出するまでに比較的長い時間を要してしまい、その間に回路素子が故障するおそれがある。つまり、第2比較例のチャージポンプ回路21では、起動時における誤検出の防止と、検出精度の向上とを両立することが困難である。
<Comparison between the second comparative example and this embodiment>
In the second comparative example, the output voltage Vo is monitored to stop the on-drive of the high-side transistors T11 and T13 by the drive unit 13 in the event of an output ground fault, and the main power supply extends from the input terminal Pi to the output terminal Po. The route is cut off. However, in this case, the filter time in the filter circuit 24 needs to be set. If the filter time is set to a short value, there is a risk of erroneous detection at start-up. If the filter time is set to a long value, a relatively long time is required until detection after a ground fault. There is a risk of device failure. That is, in the charge pump circuit 21 of the second comparative example, it is difficult to achieve both prevention of erroneous detection at startup and improvement of detection accuracy.

これに対し、本実施形態のチャージポンプ回路1では、出力端子Poが地絡すると、それに伴い電源ノードN3の電圧が0Vとなることにより、自動的に、ハイサイド側のトランジスタT1、T3をオン駆動することが不可能となる構成を採用している。つまり、本実施形態では、出力電圧Voなどに基づく地絡検出を行うとともにその検出結果に基づいてドライバの動作を停止する、といった制御が必要な構成ではないため、第2比較例のようなフィルタ時間の設定に関する各種の問題が生じることはない。   On the other hand, in the charge pump circuit 1 of the present embodiment, when the output terminal Po is grounded, the voltage of the power supply node N3 becomes 0 V accordingly, and thus the high-side transistors T1 and T3 are automatically turned on. A configuration in which driving is impossible is adopted. In other words, in the present embodiment, since the ground fault detection based on the output voltage Vo or the like and the control of stopping the operation of the driver based on the detection result are not necessary, the filter as in the second comparative example is not used. Various problems related to time setting do not occur.

また、本実施形態によれば、第2比較例において必要となる出力端子Poの地絡を検出するための回路、その検出信号を2値化するためのコンパレータなどが不要であるため、第2比較例に対し、簡素な回路構成で出力地絡時における過電流の抑制を実現することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the circuit for detecting the ground fault of the output terminal Po, which is necessary in the second comparative example, the comparator for binarizing the detection signal, and the like are unnecessary. Compared to the comparative example, it is possible to realize suppression of overcurrent at the time of output ground fault with a simple circuit configuration.

(第2実施形態)
以下、第2実施形態について図6および図7を参照して説明する。
図6に示すように、本実施形態のチャージポンプ回路31のドライバ32は、第1実施形態のドライバ2が備える構成に加え、さらに、一定の電流を流す定電流回路33〜36およびダイオードD31、D32を備えている。定電流回路33〜36は、その端子間に流れる電流を一定に制御する。なお、ダイオードD31、D32は整流素子に相当するものであり、出力端子Poから入力端子Piへの逆流を阻止するために設けられている。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
As shown in FIG. 6, the driver 32 of the charge pump circuit 31 according to the present embodiment includes, in addition to the configuration included in the driver 2 according to the first embodiment, constant current circuits 33 to 36 that flow a constant current, a diode D31, D32 is provided. The constant current circuits 33 to 36 control the current flowing between the terminals to be constant. The diodes D31 and D32 correspond to rectifying elements and are provided to prevent backflow from the output terminal Po to the input terminal Pi.

定電流回路33、35の一方の端子は出力電源線Loに接続され、定電流回路34、36の一方の端子は入力電源線Liに接続されている。定電流回路33の他方の端子は、電源ノードN31に接続されている。定電流回路34の他方の端子は、ダイオードD31を順方向に介して電源ノードN31に接続されている。定電流回路35の他方の端子は、電源ノードN32に接続されている。定電流回路36の他方の端子は、ダイオードD32を順方向に介して電源ノードN32に接続されている。   One terminal of the constant current circuits 33 and 35 is connected to the output power supply line Lo, and one terminal of the constant current circuits 34 and 36 is connected to the input power supply line Li. The other terminal of the constant current circuit 33 is connected to the power supply node N31. The other terminal of the constant current circuit 34 is connected to the power supply node N31 via the diode D31 in the forward direction. The other terminal of the constant current circuit 35 is connected to the power supply node N32. The other terminal of the constant current circuit 36 is connected to the power supply node N32 via the diode D32 in the forward direction.

このような構成により、電源ノードN31、N32には、出力電圧Voが与えられるとともに、入力電圧ViがダイオードD31、D32を順方向に介して与えられるようになっている。そして、この場合、反転バッファ5、6は、それぞれ電源ノードN31、N32の電圧の供給を受けて動作するようになっている。   With such a configuration, the output voltage Vo is applied to the power supply nodes N31 and N32, and the input voltage Vi is applied via the diodes D31 and D32 in the forward direction. In this case, the inverting buffers 5 and 6 operate by receiving the voltages supplied from the power supply nodes N31 and N32.

このような構成において、定電流回路33〜36は、入力端子Piまたは出力端子Poから反転バッファ5、6に供給される電流を制限する。また、定電流回路34、36は、例えば出力端子Poが地絡したときなどに、入力端子PiからダイオードD1〜D3を経由しない経路を介して出力端子Poへと流れる電流を制限するという機能を有するもので、電流制限部に相当する。   In such a configuration, the constant current circuits 33 to 36 limit the current supplied to the inverting buffers 5 and 6 from the input terminal Pi or the output terminal Po. The constant current circuits 34 and 36 have a function of limiting the current flowing from the input terminal Pi to the output terminal Po through a path not passing through the diodes D1 to D3, for example, when the output terminal Po is grounded. It has and corresponds to a current limiting part.

さらに、定電流回路33、35は、反転バッファ5、6に供給する電圧を低くするという機能も有する。すなわち、定電流回路33、35が無いと、出力電圧Voそのものが電源ノードN31、N32に与えられる。出力電圧Voは入力電圧Viを昇圧した電圧であるため、その電圧値は比較的高い。そのため、定電流回路33、35を設けない場合、反転バッファ5、6を高耐圧化する必要が生じる。これに対し、本実施形態のように、定電流回路33、35を設ければ、その電圧降下により出力電圧Voよりも低い電圧が電源ノードN31、N32に与えられるため、反転バッファ5、6を高耐圧化する必要がない。   Furthermore, the constant current circuits 33 and 35 also have a function of reducing the voltage supplied to the inverting buffers 5 and 6. That is, if the constant current circuits 33 and 35 are not provided, the output voltage Vo itself is supplied to the power supply nodes N31 and N32. Since the output voltage Vo is a voltage obtained by boosting the input voltage Vi, its voltage value is relatively high. Therefore, when the constant current circuits 33 and 35 are not provided, it is necessary to increase the breakdown voltage of the inverting buffers 5 and 6. On the other hand, if the constant current circuits 33 and 35 are provided as in this embodiment, a voltage lower than the output voltage Vo is applied to the power supply nodes N31 and N32 due to the voltage drop, so that the inverting buffers 5 and 6 are provided. There is no need to increase the breakdown voltage.

定電流回路33〜36の具体的な構成としては、例えば図7に示すような構成を採用することができる。図7(a)の構成は、トランジスタT31、T32および電流源37を備えている。トランジスタT31、T32は、いずれもPチャネル型のMOSトランジスタである。トランジスタT31、T32のソース・ドレイン間には、それらの寄生素子であるダイオードD33、D34が、ソース側をアノードとして接続されている。   As a specific configuration of the constant current circuits 33 to 36, for example, a configuration as shown in FIG. 7 can be adopted. The configuration of FIG. 7A includes transistors T31 and T32 and a current source 37. The transistors T31 and T32 are both P-channel MOS transistors. Between the sources and drains of the transistors T31 and T32, diodes D33 and D34, which are parasitic elements thereof, are connected with the source side as an anode.

なお、ダイオードD33、D34は、トランジスタT31、T32の寄生素子でなくともよく、別途素子を設けてもよい。また、ダイオードD34は、電圧制限部に相当する。さらに、この具体的構成を定電流回路34、36に適用する場合には、ダイオードD33、D34は省いてもよい。   The diodes D33 and D34 do not have to be parasitic elements of the transistors T31 and T32, and separate elements may be provided. The diode D34 corresponds to a voltage limiting unit. Furthermore, when this specific configuration is applied to the constant current circuits 34 and 36, the diodes D33 and D34 may be omitted.

トランジスタT31、T32は、カレントミラー回路を構成するように接続されている。トランジスタT31のソースは、電流源37を介してグランド線Lgに接続されている。トランジスタT31、T32のドレインは、端子P31に接続されている。トランジスタT32のソースは、端子P32に接続されている。なお、端子P31、P32のうち、端子P32が電源ノードN31、N32側の端子となる。このような構成によれば、端子P31、P32間に流れる電流が、電流源37の電流値に等しくなるように制御される。   The transistors T31 and T32 are connected so as to constitute a current mirror circuit. The source of the transistor T31 is connected to the ground line Lg via the current source 37. The drains of the transistors T31 and T32 are connected to the terminal P31. The source of the transistor T32 is connected to the terminal P32. Of the terminals P31 and P32, the terminal P32 is a terminal on the power supply nodes N31 and N32 side. According to such a configuration, the current flowing between the terminals P31 and P32 is controlled to be equal to the current value of the current source 37.

図7(b)の構成は、トランジスタT33、T34および電流源38を備えている。トランジスタT33、T34は、いずれもPNP形のバイポーラトランジスタである。トランジスタT33、T34のコレクタ・エミッタ間には、それらの寄生素子であるダイオードD35、D36が、コレクタ側をアノードとして接続されている。   The configuration of FIG. 7B includes transistors T33 and T34 and a current source 38. The transistors T33 and T34 are both PNP type bipolar transistors. Between the collectors and emitters of the transistors T33 and T34, diodes D35 and D36, which are their parasitic elements, are connected with the collector side as an anode.

なお、ダイオードD35、D36は、トランジスタT33、T34の寄生素子でなくともよく、別途素子を設けてもよい。また、ダイオードD36は、電圧制限部に相当する。さらに、この具体的構成を定電流回路34、36に適用する場合には、ダイオードD35、D36は省いてもよい。   Note that the diodes D35 and D36 do not have to be parasitic elements of the transistors T33 and T34 but may be provided separately. The diode D36 corresponds to a voltage limiting unit. Furthermore, when this specific configuration is applied to the constant current circuits 34 and 36, the diodes D35 and D36 may be omitted.

トランジスタT33、T34は、カレントミラー回路を構成するように接続されている。トランジスタT33のコレクタは、電流源38を介してグランド線Lgに接続されている。トランジスタT33、T34のエミッタは、端子P33に接続されている。トランジスタT34のコレクタは、端子P34に接続されている。なお、端子P33、P34のうち、端子P34が電源ノードN31、N32側の端子となる。このような構成によれば、端子P33、P34間に流れる電流が、電流源38の電流値に等しくなるように制御される。   The transistors T33 and T34 are connected so as to constitute a current mirror circuit. The collector of the transistor T33 is connected to the ground line Lg via the current source 38. The emitters of the transistors T33 and T34 are connected to the terminal P33. The collector of the transistor T34 is connected to the terminal P34. Of the terminals P33 and P34, the terminal P34 is a terminal on the power supply nodes N31 and N32 side. According to such a configuration, the current flowing between the terminals P33 and P34 is controlled to be equal to the current value of the current source 38.

第1実施形態の構成は、起動時、入力電圧ViによりコンデンサCoが充電されて出力電圧Voが十分に上昇するまでの期間、ハイサイド側のトランジスタT1、T3をオン駆動することができないため、その立ち上がり速度において改善の余地があった。このような点を改善するため、本実施形態のチャージポンプ回路31では、電源ノードN31、N32への電圧供給が2重化されている。   In the configuration of the first embodiment, since the capacitor Co is charged by the input voltage Vi and the output voltage Vo is sufficiently increased at startup, the high-side transistors T1 and T3 cannot be turned on, There was room for improvement in the rising speed. In order to improve such a point, in the charge pump circuit 31 of this embodiment, voltage supply to the power supply nodes N31 and N32 is duplicated.

すなわち、チャージポンプ回路31では、起動時などにおいて出力電圧Voが低い期間でも、電源ノードN31、N32には、入力電圧Viより若干低い電圧、具体的には下記(1)式に示す電圧Vsが供給されている。ただし、定電流回路34、36による電圧降下をVdとし、ダイオードD31、D32の順方向電圧をVfとする。
Vs=Vi−Vd−Vf …(1)
That is, in the charge pump circuit 31, a voltage slightly lower than the input voltage Vi, specifically, the voltage Vs shown in the following equation (1) is applied to the power supply nodes N31 and N32 even when the output voltage Vo is low at the time of startup or the like. Have been supplied. However, the voltage drop by the constant current circuits 34 and 36 is Vd, and the forward voltage of the diodes D31 and D32 is Vf.
Vs = Vi−Vd−Vf (1)

そのため、起動時、出力電圧Voが十分に上昇するまでの期間であっても、電圧Vsが、反転バッファ5、6がオン駆動電圧を生成可能な電圧となるまで入力電圧Viが上昇すれば、ハイサイド側のトランジスタT1、T3をオン駆動することができる。したがって、本実施形態によれば、起動時、出力電圧Voが所望する電圧値に達するまでの時間を短くする、つまり起動時における立ち上がり速度が向上するという効果が得られる。   Therefore, even when the output voltage Vo rises sufficiently at the time of startup, if the input voltage Vi rises until the voltage Vs becomes a voltage at which the inversion buffers 5 and 6 can generate the on-drive voltage, The high-side transistors T1 and T3 can be turned on. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to shorten the time required for the output voltage Vo to reach a desired voltage value at the start-up, that is, to increase the rising speed at the start-up.

また、本実施形態では、入力端子Piから電源ノードN31、N32のそれぞれに至る経路に定電流回路34、36が設けられている。そのため、出力端子Poが地絡した際、入力端子Piから電源ノードN31を通って出力端子Poへと至る経路と、入力端子Piから電源ノードN32を通って出力端子Poへと至る経路とを流れる電流を制限することができる。   In the present embodiment, the constant current circuits 34 and 36 are provided in the paths from the input terminal Pi to the power supply nodes N31 and N32. Therefore, when the output terminal Po is grounded, it flows through a path from the input terminal Pi through the power supply node N31 to the output terminal Po and a path from the input terminal Pi through the power supply node N32 to the output terminal Po. The current can be limited.

さらに、本実施形態では、定電流回路33、35には、図7に示すように、端子P31、P33側、つまり出力端子Po側がカソードとなるダイオードD34、D36が設けられている。このような構成によれば、出力端子Poが地絡した際、「入力端子Pi→定電流回路34→ダイオードD31→電源ノードN31→定電流回路33のダイオードD34またはD36→出力端子Po」という経路と、「入力端子Pi→定電流回路36→ダイオードD32→電源ノードN32→定電流回路35のダイオードD34またはD36→出力端子Po」という経路とに電流が流れる。   Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the constant current circuits 33 and 35 are provided with diodes D34 and D36 whose cathodes are on the terminals P31 and P33 side, that is, on the output terminal Po side. According to such a configuration, when the output terminal Po is grounded, a path “input terminal Pi → constant current circuit 34 → diode D31 → power source node N31 → diode D34 or D36 of constant current circuit 33 → output terminal Po”. Then, a current flows through a path “input terminal Pi → constant current circuit 36 → diode D32 → power supply node N32 → diode D34 or D36 of constant current circuit 35 → output terminal Po”.

そのため、出力地絡時、電源ノードN31、N32の電圧は、0VよりもダイオードD34またはD36の順方向電圧だけ高い電圧に制限され、駆動部7はトランジスタT1、T3をオン駆動するためのオン駆動電圧を生成することができなくなる。したがって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果、つまり出力が地絡した場合に過大な電流が流れることを防止できるという効果が得られる。   Therefore, at the time of output ground fault, the voltage of the power supply nodes N31 and N32 is limited to a voltage higher than 0V by the forward voltage of the diode D34 or D36, and the drive unit 7 is turned on to drive the transistors T1 and T3 on. The voltage cannot be generated. Therefore, according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment, that is, an effect that an excessive current can be prevented from flowing when the output is grounded can be obtained.

(第3実施形態)
以下、第3実施形態について図8を参照して説明する。
図8に示すように、本実施形態のチャージポンプ回路41は、第2実施形態のチャージポンプ回路31に対し、主経路電流制限部に相当する電流リミット回路42が追加されている。電流リミット回路42は、入力電源線LiとダイオードD1のアノードとの間に直列に介在するように設けられている。電流リミット回路42は、入力端子PiからダイオードD1〜D3を介して出力端子Poへと至る主経路の電流を制限する。
(Third embodiment)
The third embodiment will be described below with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, the charge pump circuit 41 of the present embodiment has a current limit circuit 42 corresponding to the main path current limiting unit added to the charge pump circuit 31 of the second embodiment. The current limit circuit 42 is provided so as to be interposed in series between the input power supply line Li and the anode of the diode D1. The current limit circuit 42 limits the current of the main path from the input terminal Pi to the output terminal Po via the diodes D1 to D3.

このような構成によれば、出力端子Poが地絡した際、入力端子PiからダイオードD1〜D3を介して出力端子Poへと流れる電流が制限される。また、この場合も、第1実施形態と同様、出力地絡時、コンデンサC1、C2から出力端子Poへと断続的に流れるリップル電流は発生しない。したがって、本実施形態によれば、出力が地絡した場合に流れる電源電流を一層低く抑えることができる。   According to such a configuration, when the output terminal Po is grounded, the current flowing from the input terminal Pi to the output terminal Po via the diodes D1 to D3 is limited. Also in this case, as in the first embodiment, a ripple current that intermittently flows from the capacitors C1 and C2 to the output terminal Po does not occur during an output ground fault. Therefore, according to this embodiment, the power supply current that flows when the output is grounded can be further reduced.

(第4実施形態)
以下、第4実施形態について図9を参照して説明する。
図9に示すように、本実施形態のチャージポンプ回路51のドライバ52は、第1実施形態のドライバ2に対し、ハイサイド側の構成が変更されている。すなわち、ハイサイド側のトランジスタT51、T52は、いずれもPチャネル型のMOSトランジスタとなっている。トランジスタT51のソースは入力電源線Liに接続され、そのドレインはコンデンサC1の他方の端子に接続されている。トランジスタT52のソースは入力電源線Liに接続され、そのドレインはコンデンサC2の他方の端子に接続されている。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 9, the driver 52 of the charge pump circuit 51 of the present embodiment has a configuration on the high side that is different from the driver 2 of the first embodiment. That is, the high-side transistors T51 and T52 are both P-channel MOS transistors. The source of the transistor T51 is connected to the input power supply line Li, and the drain thereof is connected to the other terminal of the capacitor C1. The source of the transistor T52 is connected to the input power supply line Li, and the drain thereof is connected to the other terminal of the capacitor C2.

トランジスタT51のソース・ゲート間には、抵抗R51が接続されている。トランジスタT51のゲートは、Nチャネル型のMOSトランジスタであるトランジスタT53のドレインが接続されている。トランジスタT53のソースは、グランド線Lgに接続されている。   A resistor R51 is connected between the source and gate of the transistor T51. The gate of the transistor T51 is connected to the drain of the transistor T53, which is an N-channel MOS transistor. The source of the transistor T53 is connected to the ground line Lg.

トランジスタT53のゲートは、抵抗R52を介して電源ノードN3に接続されるとともに、Nチャネル型のMOSトランジスタであるトランジスタT54のドレインに接続されている。トランジスタT54のソースはグランド線Lgに接続され、そのゲートには反転バッファ3の出力信号が与えられている。   The gate of the transistor T53 is connected to the power supply node N3 via the resistor R52, and is connected to the drain of the transistor T54 which is an N-channel type MOS transistor. The source of the transistor T54 is connected to the ground line Lg, and the output signal of the inverting buffer 3 is given to the gate thereof.

トランジスタT52のソース・ゲート間には、抵抗R53が接続されている。トランジスタT52のゲートは、Nチャネル型のMOSトランジスタであるトランジスタT55のドレインが接続されている。トランジスタT55のソースは、グランド線Lgに接続されている。   A resistor R53 is connected between the source and gate of the transistor T52. The gate of the transistor T52 is connected to the drain of the transistor T55, which is an N-channel MOS transistor. The source of the transistor T55 is connected to the ground line Lg.

トランジスタT55のゲートは、抵抗R54を介して電源ノードN3に接続されるとともに、Nチャネル型のMOSトランジスタであるトランジスタT56のドレインに接続されている。トランジスタT56のソースはグランド線Lgに接続され、そのゲートには反転バッファ4の出力信号が与えられている。   The gate of the transistor T55 is connected to the power supply node N3 via the resistor R54, and is connected to the drain of the transistor T56, which is an N-channel MOS transistor. The source of the transistor T56 is connected to the ground line Lg, and the output signal of the inverting buffer 4 is given to the gate thereof.

なお、この場合、トランジスタT51およびT53がコンデンサC1に対応して設けられた第1トランジスタに相当し、トランジスタT52およびT55がコンデンサC2に対応して設けられた第1トランジスタに相当する。また、反転バッファ3、4、トランジスタT54、T56および抵抗R52、R54により、駆動部53が構成されている。   In this case, transistors T51 and T53 correspond to the first transistor provided corresponding to capacitor C1, and transistors T52 and T55 correspond to the first transistor provided corresponding to capacitor C2. The inversion buffers 3 and 4, the transistors T54 and T56, and the resistors R52 and R54 constitute a drive unit 53.

このような構成によれば、出力端子Poが地絡すると、駆動部53は、トランジスタT53、T55をオン駆動するためのオン駆動電圧を生成することができなくなり、ひいてはトランジスタT51、T52をオン駆動することができなくなる。そのため、出力地絡時、コンデンサC1、C2の他方の端子に入力電圧Viが与えられることなく、コンデンサC1、C2から出力端子Poへと断続的に流れるリップル電流は発生しない。したがって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様、出力が地絡した場合に過大な電流が流れることを防止できるという効果が得られる。   According to such a configuration, when the output terminal Po is grounded, the drive unit 53 cannot generate an on-drive voltage for turning on the transistors T53 and T55, and thus the transistors T51 and T52 are turned on. Can not do. Therefore, at the time of an output ground fault, the input voltage Vi is not applied to the other terminals of the capacitors C1 and C2, and a ripple current that intermittently flows from the capacitors C1 and C2 to the output terminal Po does not occur. Therefore, also in the present embodiment, as in the first embodiment, it is possible to prevent an excessive current from flowing when the output is grounded.

(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
第2実施形態において、定電流回路33〜36の具体的構成は、図7に示すものに限らずともよく、適宜変更可能である。また、定電流回路33〜36に代えて抵抗素子を設け、その抵抗素子により電流を制限する構成としてもよい。さらに、反転バッファ5、6の高耐圧化が許容されるのであれば、定電流回路33、35は省いてもよい。
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited to each embodiment described above and described in drawing, In the range which does not deviate from the summary, it can change, combine or expand arbitrarily.
In the second embodiment, the specific configuration of the constant current circuits 33 to 36 is not limited to that shown in FIG. 7 and can be changed as appropriate. Further, a resistor element may be provided instead of the constant current circuits 33 to 36, and the current may be limited by the resistor element. Further, the constant current circuits 33 and 35 may be omitted if the inversion buffers 5 and 6 are allowed to have a high breakdown voltage.

入力端子Piと出力端子Poとの間に直列に接続された複数のスイッチング素子としては、ダイオードD1〜D3に限らずともよく、例えばMOSトランジスタなどのスイッチング素子であってもよい。   The plurality of switching elements connected in series between the input terminal Pi and the output terminal Po are not limited to the diodes D1 to D3, and may be switching elements such as MOS transistors, for example.

第2実施形態のチャージポンプ回路31および第4実施形態のチャージポンプ回路51に対し、電流リミット回路42を追加してもよい。
本発明は、入力端子を通じて入力される入力電圧を昇圧して出力端子を介して出力するチャージポンプ回路全般に適用することができる。したがって、チャージポンプの段数は2段に限らずともよく、3段以上であってもよい。
A current limit circuit 42 may be added to the charge pump circuit 31 of the second embodiment and the charge pump circuit 51 of the fourth embodiment.
The present invention can be applied to all charge pump circuits that boost the input voltage input through the input terminal and output the boosted voltage through the output terminal. Therefore, the number of stages of the charge pump is not limited to two, and may be three or more.

1、31、41、51…チャージポンプ回路、2、32、52…ドライバ、7、53…駆動部、C1、C2…コンデンサ、D1〜D3…ダイオード、Lg…グランド線、Li…入力電源線、N3、N31、N32…電源ノード、T1〜T4、T51、T52、T53、T55…トランジスタ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 31, 41, 51 ... Charge pump circuit 2, 32, 52 ... Driver, 7, 53 ... Drive part, C1, C2 ... Capacitor, D1-D3 ... Diode, Lg ... Ground line, Li ... Input power supply line, N3, N31, N32... Power supply node, T1 to T4, T51, T52, T53, T55.

Claims (8)

入力端子(Pi)を通じて入力される入力電圧を昇圧して出力端子(Po)を介して出力するチャージポンプ回路(1、31、41、51)であって、
前記入力端子と前記出力端子との間に直列に接続された複数のスイッチング素子(D1、D2、D3)と、
前記スイッチング素子同士が接続された各接続点に対しそれぞれ一方の端子が接続された複数のコンデンサ(C1、C2)と、
前記複数のコンデンサのそれぞれに対応して設けられ、前記コンデンサの他方の端子と第1電圧を供給する第1電源線(Li)との間に介在する第1トランジスタ(T1、T3、T51、T52、T53、T55)と、前記コンデンサの他方の端子と前記第1電圧より低い第2電圧を供給する第2電源線(Lg)との間に介在する第2トランジスタ(T2、T4)と、それら第1および第2トランジスタを相補的にオンオフする駆動部(7、53)とを含む駆動回路(2、32、52)と、
を備え、
前記第1トランジスタは、Nチャネル型MOSトランジスタであり、
前記駆動部は、前記出力端子を介して出力される出力電圧が与えられる電源ノード(N3、N31、N32)の電圧を用いて前記第1トランジスタをオン駆動するためのオン駆動電圧を生成するチャージポンプ回路。
A charge pump circuit (1, 31, 41, 51) that boosts an input voltage input through an input terminal (Pi) and outputs the boosted voltage through an output terminal (Po),
A plurality of switching elements (D1, D2, D3) connected in series between the input terminal and the output terminal;
A plurality of capacitors (C1, C2) each having one terminal connected to each connection point where the switching elements are connected;
A first transistor (T1, T3, T51, T52) provided corresponding to each of the plurality of capacitors and interposed between the other terminal of the capacitor and a first power supply line (Li) for supplying a first voltage. , T53, T55) and a second transistor (T2, T4) interposed between the other terminal of the capacitor and a second power supply line (Lg) for supplying a second voltage lower than the first voltage, and A drive circuit (2, 32, 52) including a drive unit (7, 53) that complementarily turns on and off the first and second transistors;
With
The first transistor is an N-channel MOS transistor,
The driving unit generates a charge for generating an on-drive voltage for driving the first transistor on using a voltage of a power supply node (N3, N31, N32) to which an output voltage output through the output terminal is applied. Pump circuit.
前記電源ノード(N31、N32)には、前記出力電圧が与えられるとともに、前記入力電圧が整流素子(D31、D32)を順方向に介して与えられる請求項1に記載のチャージポンプ回路。   The charge pump circuit according to claim 1, wherein the output voltage is supplied to the power supply nodes (N31, N32), and the input voltage is supplied through a rectifying element (D31, D32) in a forward direction. さらに、前記入力端子から前記スイッチング素子を経由しない経路を介して前記出力端子へと流れる電流を制限する電流制限部(34、36)を備える請求項2に記載のチャージポンプ回路。   The charge pump circuit according to claim 2, further comprising a current limiting unit (34, 36) configured to limit a current flowing from the input terminal to the output terminal through a path not passing through the switching element. 前記電流制限部は、一定の電流を流す定電流回路により構成される請求項3に記載のチャージポンプ回路。   The charge pump circuit according to claim 3, wherein the current limiting unit includes a constant current circuit that allows a constant current to flow. 前記電流制限部は、抵抗素子により構成される請求項3に記載のチャージポンプ回路。   The charge pump circuit according to claim 3, wherein the current limiting unit includes a resistance element. 前記入力端子から前記スイッチング素子を経由しない経路を介して前記出力端子へと電流が流れる際、前記電源ノードの電圧を、前記第1トランジスタをオン駆動するために必要な電圧より低い電圧値に制限する電圧制限部(D34、D36)を備える請求項3から5のいずれか一項に記載のチャージポンプ回路。   When a current flows from the input terminal to the output terminal through a path not passing through the switching element, the voltage of the power supply node is limited to a voltage value lower than a voltage necessary for driving the first transistor on. The charge pump circuit according to any one of claims 3 to 5, further comprising a voltage limiting unit (D34, D36). さらに、前記入力端子から前記スイッチング素子を経由した経路を介して前記出力端子へと流れる電流を制限する主経路電流制限部(42)を備える請求項1から6のいずれか一項に記載のチャージポンプ回路。   The charge according to any one of claims 1 to 6, further comprising a main path current limiting unit (42) configured to limit a current flowing from the input terminal to the output terminal via a path via the switching element. Pump circuit. 前記駆動部は、クロック信号に従い前記第1および第2トランジスタをオンオフするようになっており、
前記クロック信号は、前記出力端子が地絡する異常が生じている異常時にも供給される請求項1から7のいずれか一項に記載のチャージポンプ回路。
The drive unit turns on and off the first and second transistors according to a clock signal,
The charge pump circuit according to any one of claims 1 to 7, wherein the clock signal is supplied even in an abnormality in which an abnormality in which the output terminal has a ground fault occurs.
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