JPH04304161A - 昇圧回路 - Google Patents

昇圧回路

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JPH04304161A
JPH04304161A JP9323491A JP9323491A JPH04304161A JP H04304161 A JPH04304161 A JP H04304161A JP 9323491 A JP9323491 A JP 9323491A JP 9323491 A JP9323491 A JP 9323491A JP H04304161 A JPH04304161 A JP H04304161A
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Akio Tamagawa
秋雄 玉川
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は昇圧回路に関し、特にキ
ャパシタとスイッチとで構成された2倍昇圧回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の2倍電圧昇圧回路は、図6に示す
ように、平滑用キャパシタ1と、供給用キャパシタ2と
、第1,第2,第3及び第4のスイッチ4,5,6,7
とを有している。電源平滑用キャパシタ1は電源端子(
VCC)12と出力端子(VDD)14との間に接続さ
れる。電源供給用キャパシタ2の一方の端子は第1スイ
ッチ4を介して電源端子12に接続されると共に、第3
スイッチ6を介して出力端子14に接続され、他方の端
子は第2スイッチ5を介して接地端子13に接続される
と共に、第4スイッチ7を介して電源端子12に接続さ
れている。第1,第2スイッチ4,5と、第3,第4ス
イッチ6,7は互いに逆相で開閉する。出力端子14に
は負荷抵抗15が接続されている。
【0003】上述のように構成された従来の2倍昇圧回
路の動作を図8を用いて説明する。クロック信号のサイ
クルの前半では、図8(a)に示すように、第1,第2
スイッチ4,5が閉じ、第3,第4スイッチ6,7が開
いているため、供給用キャパシタ2は電源電圧Vccま
で充電される。クロック信号のサイクルの後半では、図
8(b)に示すように、第1,第2スイッチ4,5が開
き、第3,第4スイッチ6,7が閉じるため、供給用キ
ャパシタ2は平滑用キャパシタ1に対して並列に接続さ
れる。この結果、負荷抵抗15には、電源端子12から
、平滑用キャパシタ1を介して電流が流れると共に、電
源端子12から、第4スイッチ7、供給用キャパシタ2
、及び第3スイッチ6を介して電流が流れる。このため
、クロック信号を入力し続けることにより、図9に示す
ように平滑用キャパシタ1は電源電圧VCCの2倍まで
昇圧される。
【0004】このような2倍昇圧回路を相補型MOS回
路(CMOS回路)で実現するには、図7に示すように
、スイッチをMOSトランジスタで置き換えればよい。 入力されるクロック信号のロウレベル及びハイレベルは
それぞれ0V及び電源電圧VCCに設定される。スイッ
チ用のMOSトランジスタのゲート電圧は昇圧された出
力電圧VDDの振幅が必要である。このため、レベルシ
フト回路18によりレベル変換が行われる。さらに、レ
ベルシフト回路18自身も昇圧された出力電圧で動作さ
せる必要あるため、レベルシフト回路18の電源ライン
は、昇圧回路の出力端子14に接続される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の2倍電圧昇圧回
路は図4(a)に示すように、出力電圧のリップルが大
きいという問題点があった。以下、図8を参照して詳述
する。図8(b)に示す通り、クロック信号の半周期の
期間は、平滑用キャパシタ1と供給用キャパシタ2の両
方が負荷抵抗15に対して電流を供給ことができる。し
かしながら、図8(a)に示すように、クロック信号の
別の半周期の期間では、供給用キャパシタ2は充電期間
中であり、平滑用キャパシタ1だけしか負荷抵抗15に
対して電流を供給することができない。
【0006】出力電圧のリップルを図4(a)を参照し
て見積もると次のように計算される。ここで式を簡略化
するため、平滑用キャパシタ1と供給用キャパシタ2の
容量は共にCであるとする。CR回路の電圧ー時間特性
は、VPをピーク電圧、τ=CRを時定数として次式の
ように指数関数で表される。
【0007】
【数1】V=VPexp(−t/τ) ここで、時定数τ=CRに対して短い時間の場合、前記
数式1はV≒VP(1ーt/τ)で近似される。平滑用
キャパシタ1と供給用キャパシタ2が共に負荷抵抗15
に対して電流を供給している時の時定数はτ1=2CR
Lである。また、平滑用キャパシタ1だけが負荷抵抗1
5に対して電流を供給している時の時定数はτ2=CR
Lである。クロック信号の周期Tがこれらの時定数に比
べて非常に短いとすると、リップル電圧ΔVは次のよう
に求められる。
【0008】
【数2】   ΔV=ΔV1+ΔV2≒VP(T/2)/(τ1)
+VP(T/2)/(τ2)      =VP(T/
2){(1/2CRL)+(1/CRL)}     
 =(3/4)VP(T/CRL)       上記
数式2から明らかなように、従来の昇圧回路の出力電圧
はかなりのリップルを有している。
【0009】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、リップルを減少させると共に、出力電流を
増大させることができる昇圧回路を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る2倍電圧昇
圧回路は、従来の2倍電圧昇圧回路に対して、第2供給
キャパシタと、第5,第6,第7,第8スイッチとを追
加している。第1,第2,第7,第8スイッチと、第3
,第4,第5,第6スイッチとを互いに逆相で開閉させ
ることにより、第1,第2供給用キャパシタを互いに逆
相で充放電させる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。
【0012】図1は本発明の基本等価回路を示す回路図
である。図1に示す回路の図示の左半分は図6に示す従
来の2倍電圧昇圧回路と同様の構成であるので同一物に
は同符号を付す。図6の図示の右半分には、第2供給用
キャパシタ3及び第5,第6,第7,第8スイッチ8,
9,10,11を備えている。第2供給用キャパシタ3
の一方の端子は第5スイッチ8を介して電源端子12に
接続されると共に、第7スイッチ10を介して出力端子
14に接続される。第2供給用キャパシタ3の他方の端
子は第6スイッチ9を介して接地端子13に接続される
と共に、第8スイッチ11を介して電源端子12に接続
される。この実施例においては、第1,第2,第7,第
8のスイッチ4,5,10,11と、第3,第4,第5
,第6のスイッチ6,7,8,9を互いに逆相で開閉す
ることにより、第1,第2の供給用キャパシタを逆相で
動作させている。
【0013】以下、図3を参照して、図1に示す実施例
の動作について説明する。
【0014】クロック信号のサイクルの前半では、図3
(a)に示すように、第1,第2スイッチ4,5が閉じ
、第3,第4スイッチ6,7を開くように制御する。 この結果、第1供給用キャパシタ2は電源電圧VCCま
で充電される。第1供給キャパシタ2が充電されている
間、平滑用キャパシタ1と第2供給用キャパシタ3は負
荷抵抗15に対して電流を供給する。クロック信号のサ
イクルの後半では、図3(b)に示すように、第5,第
6スイッチ8,9が閉じ、第7,第8スイッチ10,1
1が開くように制御される。この結果、第2供給用キャ
パシタ3は電源電圧VCCまで充電される。第2供給キ
ャパシタ3が充電されている間、平滑用キャパシタ1と
第1供給用キャパシタ2が負荷抵抗15に対して電流を
供給する。このように、本発明の2倍電圧昇圧回路では
全周期にわたり電荷が供給されるので、出力電圧のリッ
プルを小さくすることができる。また、出力電流も従来
に場合の2倍流すことができる。
【0015】次に、本発明の2倍電圧昇圧回路の出力電
圧のリップルの計算を図4(b)を参照して説明する。 全周期にわたり、平滑用キャパシタ1と、第1,第2供
給用キャパシタ2,3のいずれか1つは並列接続されて
いるので、時定数はτ=2CRLである。従って、リッ
プル電圧ΔVは次式のように計算される。
【0016】   ΔV≒Vp(T/2)/τ  =  Vp(T/2
)(1/2CRL)  =(1/4)Vp(T/CRL
) ここで、従来の回路のリップルと本発明の回路のリップ
ルを比較すると、(本発明の回路のリップル)/(従来
の回路のリップル)={(1/4)Vp(T/CRL)
}/{(3/4)Vp(T/CRL)}=1/3となる
。キャパシタの数を2個から3個に変えただけで出力の
リップルは1/3に改善される。
【0017】図2は本発明の昇圧回路をCMOS回路で
構成した場合の回路図である。第1乃至第8のスイッチ
4,5,6,7,8,9,10,11がMOSトランジ
スタで構成されている。スイッチ用MOSトランジスタ
4乃至11のゲート電圧は昇圧された出力電圧VDDの
振幅が必要であるため、レベルシフト回路18により、
昇圧された出力電圧VDDの振幅を有するクロック信号
にレベル変換が行われる。クロック入力端子16に供給
されたクロック信号はレベルシフト回路18により所定
電圧に昇圧され、インバータ19及び20を介して夫々
第1及び第2クロック信号21,22が出力される。第
1クロック信号は第1,第2,第7,第8スイッチ4,
5,10,11に供給され、第2クロック信号22は第
3,第4,第5,第6スイッチ6,7,8,9に供給さ
れてスイッチングが行われる。
【0018】図5は本発明の第2実施例を示す回路図で
ある。なお、図5において、図2と同一物には同一符号
を付す。この第2実施例は2相クロック発生回路を備え
ている。レベルシフト変換回路18でレベル変換された
クロック信号は2相クロック発生回路23に入力される
。2相クロック信号を用いてMOSトランジスタ4乃至
11をスイッチングすることにより、第1スイッチ4と
第3スイッチ6とが同時にオンするのを防止することが
できる。この結果、昇圧効率を更に一層高めることがで
きる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の昇圧回路
は、第1,第2キャパシタ2,3を逆相で動作させるこ
とにより、出力電圧のリップルを1/3にすることがで
きる。また、全周期にわたり電荷を負荷抵抗に供給する
ことができるので、出力電流も従来の回路に場合の2倍
流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る昇圧回路の一実施例を示す回路図
である。
【図2】図1に示す実施例をCMOS回路で構成した場
合の回路図である。
【図3】図1に示す実施例の動作を説明するための図で
ある。
【図4】従来と本発明における出力電圧のリップルの説
明図である。
【図5】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図6】従来の昇圧回路を示す回路図である。
【図7】図6の回路をCMOS回路で構成した場合の回
路図である。
【図8】図6に示す回路の動作を説明するための図であ
る。
【図9】図6に示す昇圧回路の出力電圧と時間との関係
を示す特性図である。
【符号の説明】
1;平滑用キャパシタ 2;第1供給用キャパシタ 3;第2供給用キャパシタ 4,5,6,7,8,9,10,11;スイッチ12;
電源端子 13;接地端子 14;出力端子 15;負荷抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  電源端子と出力端子との間に接続され
    た平滑用キャパシタと、第1乃至第4スイッチと、一方
    の端子が前記第1スイッチを介して前記電源端子に接続
    されると共に、前記第3スイッチを介して前記出力端子
    に接続され、他方の端子が前記第2スイッチを介して接
    地端子に接続されると共に、前記第4スイッチを介して
    前記電源端子に接続された電源供給用第1キャパシタと
    を備えた昇圧回路において、第5乃至第8のスイッチと
    、一方の端子が前記第5スイッチを介して前記電源端子
    と接続されると共に、前記第7スイッチを介して前記出
    力端子に接続され、他方の端子が前記第7スイッチを介
    して前記出力端子に接続されると共に、前記第8スイッ
    チを介して前記電源端子に接続された電源供給用第2キ
    ャパシタと、前記第1,第2,第7,第8のスイッチに
    第1のクロック信号を供給すると共に、前記第3,第4
    ,第5,第6のスイッチに前記第1クロック信号と逆相
    の第2クロック信号を供給する手段とを備え、前記第1
    ,第2,第7,第8スイッチと、前記第3,第4,第5
    ,第6スイッチとが互いに逆相で開閉し、前記第1、第
    2電源供給用キャパシタが互いに逆相で充放電すること
    により、前記出力端子に昇圧電圧を出力することを特徴
    とする昇圧回路。
  2. 【請求項2】前記第1クロック信号と第2クロック信号
    を供給する手段は、前記第1乃至第8スイッチをスイッ
    チングするための2相クロック信号発生回路で構成され
    ることを特徴とする請求項1に記載の昇圧回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5870295A (en) * 1996-05-22 1999-02-09 Nec Corporation Simple charge-pump circuit with variable conduction path for changing boosting ratio and step-up circuit using the same
JP2002369500A (ja) * 2001-06-04 2002-12-20 Sony Corp 昇圧回路
KR100466487B1 (ko) * 2001-07-24 2005-01-15 엘피다 메모리, 아이엔씨. 종래 모드와 저소비 전류 모드 사이에서 전환 가능한 승압회로

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100466487B1 (ko) * 2001-07-24 2005-01-15 엘피다 메모리, 아이엔씨. 종래 모드와 저소비 전류 모드 사이에서 전환 가능한 승압회로

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