JPH02276470A - スイッチングレギュレータｉｃ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、モノリシックＩＣ化された昇圧型のスイッチ
ングレギュレータに関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、モノリシックＩＣ上にスイッチングレギュレ
ータとチャージポンプ電圧コンバータを設け、スイッチ
ングレギュレータの中の制御トランジスタを駆動するゲ
ート電圧をチャージポンプ電圧コンバータの出力電圧か
ら供給し、かつスイッチングレギュレータの入力電圧と
出力電圧を比較することによって、入力電圧が出力電圧
より大きい時には、チャージポンプ電圧コンバータに入
力電圧を入力し、逆に出力電圧が大きい時には、チャー
ジポンプ電圧コンバータに出力電圧を供給することによ
って、高効率のスイッチングレギュレータＩＣを実現す
るものである。

（従来の技術〕 従来のスイッチングレギュレータの回路図を第２図に示
す、入力端子ｌから電圧Ｖｉｎが人力され、コ゛イルと
ダイオードを通して出力端子２に接続される。出力端子
２からは抵抗を介して、誤差増幅器に入力され、出力電
圧を制御する。・誤差増幅器の出力は、発振器２０とＡ
ＮＤゲートを介して制御トランジスタ３のゲートに入力
されている０本回路の動作原理は広く知られているため
、ここでは説明を省略する０本方式のスイッチングレギ
ュレータの効率を決める要素は、コイルの直流抵抗、ダ
イオードの順方向電圧とターンオンタイム及び制御トラ
ンジスタのＯＮ抵抗などがあげられる。

本回路をモノリシックＩＣ化する場合には、コイルとダ
イオードは除外されるため、効率をあげるためにＩＣに
要求される特性は制御トランジスタ３のＯＮ抵抗である
。ＯＮ抵抗が低ければ、この部分での損失が小さくなる
ため高効率なスイッチングレギュレータが得られる。し
かし、制御トランジスタ３を駆動するＡＮＤゲートの電
圧は、入力電圧Ｖｉｎから供給されるため、この電圧が
低い時には、ＯＮ抵抗を小さくするために制御トランジ
スタ３のＷ長を非常に大きくしなければならず、チップ
面積が大きくなってしまい非現実的である。

またＷ長を大きくするとリーク電流が増大するためコイ
ルに蓄えられたエネルギーが損失してしまい、逆に効率
が落ちてしまうという欠点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、従来の技術の課題を解決することを目的とし
、トランジスタサイズを大きくすることなく、高効率な
スイッチングレギュレータを実現することができた。

具体的には、スイッチングレギュレータとチャージポン
プ電圧コンバータを同一チップ上に設け、スイッチング
レギュレータの中の制御トランジスタのゲート電圧を決
めているＡＮＤゲートの電源電圧を、チャージポンプ電
圧コンバータの出力から供給し、かつ該チャージポンプ
電圧コンバータの入力を、トランジスタと電圧検出器か
ら構成されたスイッチ回路により、スイッチングレギュ
レータの入力電圧と出力電圧の高い方の電圧から供給す
ることによって、前記スイッチングレギュレータのゲー
ト電圧は、最大でスイッチングレギュレータの出力電圧
の２倍の電圧になるため、ＯＮ抵抗を低くすることがで
きる。

〔実施例〕

以下、図面に従って本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明によるスイッチングレギュレータのブロ
ック図である。スイッチングレギュレータの出力端子２
は電圧検出器４に入力され、電圧検出器４の出力は、出
力端子２が入力電圧Ｖｉｎ以下だとｌ、ｏｗレベル、逆
にＶｉｎ以上だとＨｉｇｈレベルに反転する。出力端子
２の出力は、トランジスタ５のゲート及びインバータ８
を通してトランジスタ６のゲートに入力される。トラン
ジスタ５と６のそれぞれの一端は、スイッチングレギュ
レータ１５の入力端子１と出力端子２にそれぞれ接続さ
れ、かつ他端はともに結線され、チャージポンプ電圧コ
ンバータ１６の入力端子７に接続される。

また、チャージポンプ電圧コンバータ１６の出力端子９
は、スイッチングレギュレータ１５の中の制御トランジ
スタ３（第２図参照）を駆動しているＡＮＤゲートの電
源に接続される。ここで、第３図に２倍の出力電圧が出
てくる第１図に示すチャージポンプ電圧コンバータ１６
の回路図を示す。

なお、７は入力端子、９は出力端子、２０は発振器であ
る。この回路の動作原理は広く知られているため、ここ
では説明を省略する。

入力端子ｌから電圧Ｖｉｎが入力された直後は、コンデ
ンサ１０には電荷が蓄積されていないため、出力端子２
の電圧は入力電圧Ｖｉｎより低い、したがって、電圧検
出器４の出力はＬｏｗレベルになっているため、トラン
ジスタ６はＯＮし、トランジスタ５はＯＦＦする。この
結果、チャージポンプ電圧コンバータ１６の入力端子７
は、入力電圧Ｖｉｎが印加される。チャージポンプ電圧
コンバータ１６の出力端子９は、やはりコンデンサ１０
に電荷が蓄積されていないので出力電圧はゼロであるが
、時間と共に電圧Ｖｉｎの２倍の電圧まで上昇する。

したがって、この時点ではスイッチングレギュレータ１
５の制御トランジスタ３（第２図参照）のゲートは電圧
Ｖｉｎの２倍の電圧で駆動されることになる。この状態
でさらに時間が経過すると、スイッチングレギュレータ
１５の出力端子２の電圧もゼロから上昇してくるため、
その電圧が電圧Ｖｉｎより大きくなった時には、電圧検
出器４の出力端子はＨｉｇｈレベルに反転する。すると
トランジスタ６は０ＦＦＬトランジスタ５がＯＮする。

この結果、チャージポンプ電圧コンバータ１６の入力端
子７には、スイッチングレギュレータ１５の出力電圧が
印加される。したがって、チャージポンプ電圧コンバー
タ１６の出力端子９には、スイッチングレギュレータ１
５の出力電圧の２倍の電圧が出てくる。電圧検出器４が
り、ｏｗからＨｉｇｈレベルに反転した直後は、スイッ
チングレベルの出力電圧はおよそＶｉｎであるため、電
圧Ｖｉｎの２倍の電圧がチャージポンプ電圧コンバータ
１６の出力端子９から出力されるが、時間経過と共にス
イッチングレギュレータ１５の出力電圧が電圧Ｖｉｎの
２倍の電圧まで上昇するためこの時点では、チャージポ
ンプ電圧コンバータ１６の出力端子９にば電圧Ｖｉｎの
４倍のＶｉｎが出力される。したがって、スイッチング
レギュレータ１５のゲートは、最大電圧Ｖｉｎの４倍の
電圧で駆動される。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、スイッチングレギュ
レータを構成する制御トランジスタを駆動するＡＮＤゲ
ートの電源を、最大、入力電圧の４倍の電圧にすること
ができるため、制御トランジスタのＯＮ抵抗を低くする
ことができる。この結果、入力電圧が低い用途でも、高
効率なスイッチングレギュレータを実現できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスイッチングレギュレータのブロック
図、第２図は従来のスイッチングレギュレータの回路図
、第３図はチャージポンプ電圧コンバータの回路図であ
る。 ３・・・制御トランジスタ ４・・・電圧検出器 ５．６・・・トランジスタ 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　林　　敬　之　助

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御トランジスタと誤差増幅器と抵抗とゲート回路と基
   準電圧回路からなるモノリシックＩＣ化されたスイッチ
   ングレギュレータＩＣの制御トランジスタを駆動する電
   圧を、スイッチトランジスタとコンデンサからなるチャ
   ージポンプ電圧コンバータの出力端子から供給し、かつ
   該チャージポンプ電圧コンバータの入力端子には、該ス
   イッチングレギュレータの入力電圧あるいは出力電圧の
   どちらか一方の高い電圧が供給されることを特徴とした
   スイッチングレギュレータＩＣ。