JPH04372571A - 定電圧発生回路 - Google Patents

定電圧発生回路

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JPH04372571A
JPH04372571A JP14640491A JP14640491A JPH04372571A JP H04372571 A JPH04372571 A JP H04372571A JP 14640491 A JP14640491 A JP 14640491A JP 14640491 A JP14640491 A JP 14640491A JP H04372571 A JPH04372571 A JP H04372571A
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JP
Japan
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transistor
circuit
input
constant voltage
clamping
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Application number
JP14640491A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Soma
相馬 義孝
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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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】本発明は定電圧発生回路に関し、
特にMOS電界効果型を用いチャージポンピングにより
昇圧を行なう昇圧回路を有する定電圧発生回路に関する
【0002】
【従来の技術】従来の定電圧発生回路の一例の回路図を
図3に示す。図3を参照すると、この定電圧発生回路に
おいては、昇圧用クロック入力端子1に入力されたクロ
ック信号φがクロックバッファ3を介してカップリング
コンデンサ4に入力される。あわせて、電源供給用のN
チャンネルMOS電界効果型トランジスタ(以後NMO
Sトランジスタと記す)5のゲートにもクロック信号φ
が印加される。この電源供給用のNMOSトランジスタ
5のソースにチャージポンピング用スイッチNMOSト
ランジスタ6が2段直列に接続され、2段目のチャージ
ポンピング用NMOSトランジスタ6のソースが昇圧電
圧出力端子8となっている。このような構成によれば、
昇圧電圧出力端子8に出力される昇圧回路部12の出力
電圧値VB は、理想的には最大値(VBMAX)で、
VBMAX=3VDD−2VTN(但し、VDDは電源
供給用NMOSトランジスタ5のドレインに供給される
電源電圧値、VTNはチャージポンピング用NMOSト
ランジスタ6のしきい値電圧)となる。例えば、VDD
=5.0V,VTN=0.8Vとすると、VBMAX=
13.4Vとなる。
【0003】しかし、定電圧発生回路では、通常、所望
の定電圧値を得るために、昇圧電圧出力端子8と接地端
子との間にクランプ用のPチャンネルMOS電界効果型
トランジスタ(以後PMOSトランジスタと記す)7の
ソースおよびドレインを接続し、ゲートを電源電圧端子
2に接続して昇圧回路部12の出力電圧をクランプする
。これにより、昇圧電圧出力端子8の電圧値は、VB 
=VDD+|VTP|(但し、VTPはクランプ用PM
OSトランジスタ7のしきい値電圧)でクランプされる
ので、このしきい値電圧VTPをコントロールすること
により、所望の定電圧値を得ることができる。
【0004】しきい値電圧VTPのコントロールは、製
造工程中にPMOSトランジスタ7のゲート領域にn型
またはp型の不純物をイオン注入法などにより導入する
ことにより精度よく行なうことができる。又、PMOS
トランジスタ7のゲートを電源電圧端子2に接続するの
ではなく、これとは異なる電位源に接続してこのトラン
ジスタのゲート電位を変えることによっても定電圧値V
B をコントロールすることが可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の定電圧
発生回路には、消費電力が大きいという問題がある。以
下にその理由を説明する。
【0006】上に述べたように、従来の定電圧発生回路
には、昇圧回路部12によって昇圧され昇圧電圧出力端
子8に出力される昇圧電圧値をクランプするためのPM
OSトランジスタが設けられている。このため昇圧電圧
出力端子8の電圧値VB が、VB ≧VDD+|VT
P|になると、PMOSトランジスタ7がオンして昇圧
電圧出力端子8から接地端子に定常電流が流れる。この
定常電流を減らして回路全体の消費電力を下るには、P
MOSトランジスタ7に流れる電流を小さくすればよい
のであるが、クランプ用PMOSトランジスタ7の電流
能力をチャージポンピング用NMOSトランジスタ6の
電流能力よりも小さくすると、クランプ電圧値が(VD
D+|VTP|)のみで決まらなくなる。このため、P
MOSトランジスタ7の電流能力は小さくすることがで
きず、上記の定常電流を減らすことが難しい。更に、昇
圧電圧出力端子8の電圧がクランプされた後でもチャー
ジポンピングが行なわれるので、無駄な充放電電流が消
費されるということもあり、従来の定電圧発生回路では
全体として消費電力が大きくなってしまう。
【0007】本発明はこのような従来の定電圧発生回路
の問題点に鑑みてなされたものであって、従来の定電圧
発生回路に比べて消費電力が少ないような定電圧発生回
路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の定電圧発生回路
は、縦列接続された第1導電型の第1のMOS電界効果
型トランジスタからなり、クロック入力端に入力された
クロック信号を用いてチャージポンピングにより昇圧を
行なう昇圧回路と、制御電極が固定電位源に接続された
第2導電型のクランプ用トランジスタと、ゲート電極が
前記固定電位源に接続された第1導電型の第2のMOS
電界効果型トランジスタとが前記昇圧回路の出力端と接
地端子との間に直列に接続されてなるクランプ回路と、
入力端が前記クランプ用トランジスタと前記第2のMO
S電界効果型トランジスタとの接続点に接続され、出力
端が前記昇圧回路のクロック入力端に接続された制御回
路とを含み、前記制御回路は、前記クランプ用トランジ
スタと前記第2のMOS電界効果型トランジスタとの接
続点の電位により、前記クランプ用トランジスタが遮断
状態の時には外部からのクロック信号を前記昇圧回路の
クロック入力端に伝達して前記昇圧回路を動作させ、前
記クランプ用トランジスタが導通状態の時には前記外部
からの入力クロック信号を遮断して前記昇圧回路の動作
を停止させるように動作することを特徴とする。
【0009】
【実施例】次に、本発明の最適な実施例について、図面
を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施例の
回路図である。図1を参照すると、本実施例が図3に示
す従来の定電圧発生回路と異なっているのは、クランプ
回路21の部分と制御回路22の部分である。
【0010】本実施例のクランプ回路21では、昇圧回
路部12の出力端としての昇圧電圧出力端子8にクラン
プ用のPMOSトランジスタ7のソースが接続され、ゲ
ートが電源電圧端子2に接続されている。更に、このP
MOSトランジスタ7と接地端子との間にNMOSトラ
ンジスタ9が設けられており、ドレインがクランプ用P
MOSトランジスタ7のドレインに接続され、ゲートが
電源電圧端子2に接続されている。
【0011】又、本実施例の制御回路22は、インバー
タ10と2入力のNAND回路11とからなっている。 インバータ10は、入力端がクランプ用のPMOSトラ
ンジスタ7とNMOSトランジスタ9の接続点Aに接続
され、出力端が2入力のNAND回路11の一方の入力
端に接続されている。2入力のNAND回路11は、一
方の入力端がインバータ10の出力端に接続され、他方
の入力端が昇圧用クロック入力端子1に接続され、出力
端が昇圧回路部12のクロック入力端に接続されている
【0012】以下に、本実施例の動作について述べる。 初期状態の電源投入時には、クランプ用PMOSトラン
ジスタ7のドレインの接続点Aの電位は接地電位であり
、インバータ10の出力レベルは電源電圧VDDである
。従って、2入力のNAND回路11は昇圧クロック入
力端子1に入力されたクロック信号φの反転信号を出力
する。昇圧回路部12はこの信号を受けてチャージポン
ピングを行ない昇圧を始める。仮りに、クランプ用PM
OSトランジスタ7のゲート・ドレイン間オーバーラッ
プ容量CGDP によって、ある時刻に接続点Aが電源
電圧VDDにチャージアップされていたとしても、この
場合には、NMOSトランジスタ9がオンするので、接
続点Aの電位は、CGDP ×RON(但しRONはN
MOSトランジスタ9のオン抵抗)の時定数に従って接
地電位になってゆく。
【0013】次に、昇圧電圧出力端子8の電圧値VB 
が、VB ≧VDD+|VTP|となると、クランプ用
PMOSトランジスタ7がオンする。この場合、クラン
プ用PMOSトランジスタ7の電流能力をNMOSトラ
ンジスタ9の電流能力よりも大きくしておくと、接続点
Aの電位は、インバータ10の論理しきい値を越えてほ
ぼ電源電圧VDDとなる。従ってインバータ10の出力
レベルが接地電位となり、2入力のNAND回路11の
出力レベルは、外部からのクロック信号φに関りなく電
源電圧VDDに固定される。このため外部からのクロッ
ク信号φは昇圧回路部12には入力されず、チャージポ
ンピングは停止される。すなわち、従来の定電圧発生回
路とは異なって、無駄にチャージポンピングが行なわれ
ることはない。
【0014】次に、昇圧回路部12のチャージポンピン
グ停止後、負荷電流により昇圧電圧出力端子8の出力電
圧VB が、VB <VDD+|VTP|になると、ク
ランプ用PMOSトランジスタ7がオフとなり、接続点
Aの電位はNMOSトランジスタ9を介して接地電位に
なる。このため、インバータ10の出力レベルが電源電
圧VDDとなり、再び2入力NAND回路11の出力に
クロック信号φの反転信号がでて昇圧回路部12がチャ
ージポンピングを開始する。
【0015】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図2は、本発明の第2の実施例の回路図である。
【0016】図2を参照すると、本実施例が図1に示す
第1の実施例と異なるのはクランプ用のトランジスタで
ある。本実施例では、クランプ用のトランジスタとして
PNP型バイポーラトランジスタ13が用いられている
。そして、このトランジスタは、エミッタが昇圧電圧出
力端子8に接続され、ベースが電源電圧端子2に接続さ
れている。コレクタと接地端子との間にはNMOSトラ
ンジスタ9が接続されている。ここで、上記のPNPバ
イポーラトランジスタ13について、これを導電型の観
点から見ると、エミッタ・コレクタ間を流れる電流が正
孔による電流であることから、図1に示す第1の実施例
におけるクランプ用のPMOSトランジスタと同じ導電
型のものであるということができる。
【0017】本実施例は、前述した第1の実施例と同様
の動作を行なって、昇圧電圧出力端子8に定電圧を出力
する。但し本実施例の場合、クランプ用のPNP型バイ
ポーラトランジスタのオン・オフは、このバイポーラト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧をVBE,昇圧電
圧出力端子8の電圧をVB ,電源電圧をVDDとする
と、VB が(VDD+VBE)を越えるか越えないか
によって決まる。
【0018】なお、以上説明した第1の実施例および第
2の実施例では、チャージポンピング用のMOSトラン
ジスタとしてNチャンネル型のものを用い、昇圧電圧出
力端子8に出力される定電圧出力として正電圧のものを
得ていたが、チャージポンピング用のMOSトランジス
タにPチャンネル型のものを用いて、負電位の定電圧出
力を得ることもできる。この場合には、図1に示す第1
の実施例または図2に示す第2の実施例において、昇圧
回路部12内のNMOSトランジスタ5および6,クラ
ンプ用のPMOSトランジスタ7またはPNPバイポー
ラトランジスタ13並びにNMOSトランジスタ9を反
対導電型のものに替え、電源電圧端子2の電圧を−VD
Dとし、クロックバッファ3ならびに制御回路22内の
インバータ10および2入力NAND回路11の電源を
負電源にする。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、クラン
プ用トランジスタと、このクランプ用トランジスタと接
地端子との間にあってこのクランプ用トランジスタの導
通状態を検出するMOSトランジスタと、クランプ用ト
ランジスタの導通状態に応じて外部からのクロック信号
を昇圧回路部に伝達して昇圧回路部の動作を制御する制
御回路とによって、クランプ用トランジスタがオンした
時点の昇圧電圧地で昇圧回路部の動作を停止するように
している。従って、無駄な充放電電流を消費することが
なく、しかも前述のMOSトランジスタの電流能力を極
力低くしてもクランプ電圧値には影響がないので、従来
の定電圧発生回路に比べて消費電力を大幅に抑えること
ができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の定電圧発生回路の回路
図である。
【図2】本発明の第2の実施例の定電圧発生回路の回路
図である。
【図3】従来の定電圧発生回路の一例の回路図である。
【符号の説明】
1    昇圧クロック入力端子 2    電源電圧端子 3    クロックバッファ 4    カップリングコンデンサ 5,6,9,    NMOSトランジスタ7    
PMOSトランジスタ 8    昇圧電圧出力端子 10    インバータ 11    NAND回路 12    昇圧回路部 13    PNPバイポーラトランジスタ21   
 クランプ回路 22    制御回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  縦列に接続された第1導電型の第1の
    MOS電界効果型トランジスタからなり、クロック入力
    端に入力されたクロック信号を用いてチャージポンピン
    グにより昇圧を行なう昇圧回路と、制御電極が固定電位
    源に接続された第2導電型のクランプ用トランジスタと
    、ゲート電極が前記固定電位源に接続された第1導電型
    の第2のMOS電界効果型トランジスタとが前記昇圧回
    路の出力端と接地端子との間に直列に接続されてなるク
    ランプ回路と、入力端が前記クランプ用トランジスタと
    前記第2のMOS電界効果型トランジスタとの接続点に
    接続され、出力端が前記昇圧回路のクロック入力端に接
    続された制御回路とを含み、前記制御回路は、前記クラ
    ンプ用トランジスタと前記第2のMOS電界効果型トラ
    ンジスタとの接続点の電位により、前記クランプ用トラ
    ンジスタが遮断状態の時には外部からのクロック信号を
    前記昇圧回路のクロック入力端に伝達して前記昇圧回路
    を動作させ、前記クランプ用トランジスタが導通状態の
    時には前記外部からの入力クロック信号を遮断して前記
    昇圧回路の動作を停止させるように動作することを特徴
    とする定電圧発生回路。
  2. 【請求項2】  前記制御回路は、前記入力端に、前記
    クランプ用トランジスタと前記第2のMOS電界効果型
    トランジスタとの接続点の電位が入力されるように接続
    された反転回路と、一方の入力端に前記反転回路の出力
    信号が入力され、他方の入力端に前記外部からのクロッ
    ク信号が入力され、出力端からの出力信号が前記昇圧回
    路のクロック入力端に入力されるように接続された2入
    力のNAND回路とからなることを特徴とする請求項1
    記載の定電圧発生回路。
  3. 【請求項3】  前記クランプ用トランジスタが、第2
    導電型のMOS電界効果型トランジスタであることを特
    徴とする請求項1または請求項2記載の定電圧発生回路
  4. 【請求項4】  前記クランプ用トランジスタが、第2
    導電型のバイポーラトランジスタであることを特徴とす
    る請求項1または請求項2記載の定電圧発生回路。
JP14640491A 1991-06-19 1991-06-19 定電圧発生回路 Pending JPH04372571A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5499183A (en) * 1993-11-30 1996-03-12 Nec Corporation Constant voltage generating circuit having step-up circuit

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0265269A (ja) * 1988-07-06 1990-03-05 Sgs Thomson Microelettronica Spa 電圧増幅器の出力電圧調整回路

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980310