JPH0695829B2 - 電荷ポンプ回路 - Google Patents
電荷ポンプ回路Info
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- JPH0695829B2 JPH0695829B2 JP63116778A JP11677888A JPH0695829B2 JP H0695829 B2 JPH0695829 B2 JP H0695829B2 JP 63116778 A JP63116778 A JP 63116778A JP 11677888 A JP11677888 A JP 11677888A JP H0695829 B2 JPH0695829 B2 JP H0695829B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
- H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
- H02M1/009—Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に、単一の供給電圧源を用いて正及び負
の電圧を発生するための電荷ポンプ回路に係り、より詳
細には、電荷ポンプ集積回路に係る。
の電圧を発生するための電荷ポンプ回路に係り、より詳
細には、電荷ポンプ集積回路に係る。
従来の技術 キャパシタを切り換え可能に充電すると共にキャパシタ
の端子を供給電圧源に対して変えることによって供給電
圧源からの電圧を2倍にする技術が知られている。この
ような電荷ポンプは、複数の電圧を回路素子に供給する
ことによって回路の動作に融通性が得られるようにす
る。
の端子を供給電圧源に対して変えることによって供給電
圧源からの電圧を2倍にする技術が知られている。この
ような電荷ポンプは、複数の電圧を回路素子に供給する
ことによって回路の動作に融通性が得られるようにす
る。
発明の構成 本発明は、個別のキャパシタと共に電荷ポンプとして働
いて電圧源からの電圧を2倍にすると共にそこから正及
び負の両方の電圧を供給するような集積回路に関する。
本発明の特徴は、飽和電圧の低いトランジスタスイッチ
を使用することにある。本発明の別の特徴は、電流を制
限し、ひいては、キャパシタを充電するときの供給電流
を制限するスイッチにある。
いて電圧源からの電圧を2倍にすると共にそこから正及
び負の両方の電圧を供給するような集積回路に関する。
本発明の特徴は、飽和電圧の低いトランジスタスイッチ
を使用することにある。本発明の別の特徴は、電流を制
限し、ひいては、キャパシタを充電するときの供給電流
を制限するスイッチにある。
本発明、その目的及び特徴は、添付図面を参照した以下
の詳細な説明及び特許請求の範囲から容易に明らかとな
ろう。
の詳細な説明及び特許請求の範囲から容易に明らかとな
ろう。
第1A図及び第1B図を参照し、本発明による電荷ポンプ集
積回路の動作について説明する。この回路は、キャパシ
タを充電し、そしてキャパシタからの電荷を転送すると
いう2段階の動作を行なって、単一の電圧源から正及び
負の電圧を発生する。この回路は、電圧源Vccに接続さ
れた端子と、回路のアース電位に接続された端子とを備
えている。2位相クロック10に応答して選択的に閉じる
8個のスイッチS1−S8により電圧源Vccとアース電位と
の間に4つの個別のキャパシタC1−C4が相互接続され
る。
積回路の動作について説明する。この回路は、キャパシ
タを充電し、そしてキャパシタからの電荷を転送すると
いう2段階の動作を行なって、単一の電圧源から正及び
負の電圧を発生する。この回路は、電圧源Vccに接続さ
れた端子と、回路のアース電位に接続された端子とを備
えている。2位相クロック10に応答して選択的に閉じる
8個のスイッチS1−S8により電圧源Vccとアース電位と
の間に4つの個別のキャパシタC1−C4が相互接続され
る。
第1A図に示すように、位相φ1の間には、スイッチS1及
びS2がキャパシタC1を電圧源Vccと回路のアースとの間
に直列に相互接続し、キャパシタC1にまたがってVccの
電圧が現われる。スイッチS7はキャパシタC2の一方の端
子をアースに接続し、スイッチS8はキャパシタC2の他方
の端子を−V端子に接続し、この端子には−2Vccの電圧
が発生される。
びS2がキャパシタC1を電圧源Vccと回路のアースとの間
に直列に相互接続し、キャパシタC1にまたがってVccの
電圧が現われる。スイッチS7はキャパシタC2の一方の端
子をアースに接続し、スイッチS8はキャパシタC2の他方
の端子を−V端子に接続し、この端子には−2Vccの電圧
が発生される。
第1B図に示すように、位相φ2の間には、スイッチS1、
S2、S7及びS8が開けられ、そしてスイッチS3が電圧源Vc
cをキャパシタC1の負の端子に接続する。キャパシタC1
の正の端子は、スイッチS4を通して+V端子に接続さ
れ、キャパシタC3を、供給電圧の2倍の電圧、即ち2Vcc
に充電する。この2倍の供給電圧即ち2Vccは、スイッチ
S5を経てキャパシタC2の端子に送られ、その他方の端子
はスイッチS6を経てアースされている。従って、2Vccの
電圧がキャパシタC2及びキャパシタC3に蓄積される。
S2、S7及びS8が開けられ、そしてスイッチS3が電圧源Vc
cをキャパシタC1の負の端子に接続する。キャパシタC1
の正の端子は、スイッチS4を通して+V端子に接続さ
れ、キャパシタC3を、供給電圧の2倍の電圧、即ち2Vcc
に充電する。この2倍の供給電圧即ち2Vccは、スイッチ
S5を経てキャパシタC2の端子に送られ、その他方の端子
はスイッチS6を経てアースされている。従って、2Vccの
電圧がキャパシタC2及びキャパシタC3に蓄積される。
クロックの次の位相φ1の際には、キャパシタC2の正の
端子がスイッチS7を経てアースされ、キャパシタC2に蓄
積された2倍の電圧がキャパシタC2の負の端子に現われ
るようにする。この2倍の負の電圧は、スイッチS8を経
てキャパシタC4に蓄積される。従って、2VccのV+電圧
と−2VccのV−電圧が、各々、キャパシタC3及びC4にま
たがって形成される。
端子がスイッチS7を経てアースされ、キャパシタC2に蓄
積された2倍の電圧がキャパシタC2の負の端子に現われ
るようにする。この2倍の負の電圧は、スイッチS8を経
てキャパシタC4に蓄積される。従って、2VccのV+電圧
と−2VccのV−電圧が、各々、キャパシタC3及びC4にま
たがって形成される。
第1A図及び第1B図の回路(キャパシタC1−C4を除く)を
集積回路形態で設計する際には、スイッチS3を構成する
トランジスタを低い飽和電圧のものとし且つ動作中に電
流制限するものとすることが重要である。スイッチS3に
飽和電圧の低いトランジスタを使用することにより、ス
イッチS3が閉じたときのキャパシタC1への供給電圧の損
失を最小にすることができる。また、スイッチS3に飽和
電圧の低いトランジスタを使用すれば、スイッチS3の電
流が制限されることになり、後述するトランジスタQ1に
ベース電流を与えるに際してキャパシタC3の放電を最小
に抑えることができ、この放電による損失を減少させる
ことができる。これは、第1A図及び第1B図の回路に対応
する第2図の回路において達成される。この回路におい
ては、ショットキーダイオードD1がスイッチS1として働
き、トランジスタQ4がスイッチS2として働き、二重エミ
ッタのトランジスタQ1がスイッチS3として働き、ショッ
トキーダイオードD2がスイッチS4として働き、トランジ
スタQ5がスイッチS5として働き、ショットキーダイオー
ドD3がスイッチS6として働き、トランジスタQ6がスイッ
チS7として働きそしてショットキーダイオードD4がスイ
ッチS8として働く。
集積回路形態で設計する際には、スイッチS3を構成する
トランジスタを低い飽和電圧のものとし且つ動作中に電
流制限するものとすることが重要である。スイッチS3に
飽和電圧の低いトランジスタを使用することにより、ス
イッチS3が閉じたときのキャパシタC1への供給電圧の損
失を最小にすることができる。また、スイッチS3に飽和
電圧の低いトランジスタを使用すれば、スイッチS3の電
流が制限されることになり、後述するトランジスタQ1に
ベース電流を与えるに際してキャパシタC3の放電を最小
に抑えることができ、この放電による損失を減少させる
ことができる。これは、第1A図及び第1B図の回路に対応
する第2図の回路において達成される。この回路におい
ては、ショットキーダイオードD1がスイッチS1として働
き、トランジスタQ4がスイッチS2として働き、二重エミ
ッタのトランジスタQ1がスイッチS3として働き、ショッ
トキーダイオードD2がスイッチS4として働き、トランジ
スタQ5がスイッチS5として働き、ショットキーダイオー
ドD3がスイッチS6として働き、トランジスタQ6がスイッ
チS7として働きそしてショットキーダイオードD4がスイ
ッチS8として働く。
この実施例においては、二重エミッタのトランジスタQ1
がNPNトランジスタであり、PNPトランジスタを使用する
こともできるが、サイズの大きなものとなる。NPNトラ
ンジスタは飽和状態で閉スイッチとして働く。NPNトラ
ンジスタQ1のコレクタとエミッタとの間にキャパシタC1
を接続した構成において、キャパシタC1への供給電圧の
損失を最小にするためには、NPNトランジスタQ1を飽和
電圧が低いものとする必要がある。NPNトランジスタが
飽和電圧の低いものであるためには、トランジスタのベ
ースを、そのコレクタ電圧より大きい電圧で駆動しなけ
ればならない。これは、第2図においては、トランジス
タQ2及びQ3を備えたベース駆動回路によって行なわれ、
これらのトランジスタは、自己発生のV+電源(2Vcc)
に接続されており、トランジスタQ1にコレクタ電圧(Vc
c)より高いベース電圧が供給される。従って、二重エ
ミッタのトランジスタQ1は、キャパシタC1に接続したコ
レクタとエミッタとの間で低い飽和電圧で機能する。
がNPNトランジスタであり、PNPトランジスタを使用する
こともできるが、サイズの大きなものとなる。NPNトラ
ンジスタは飽和状態で閉スイッチとして働く。NPNトラ
ンジスタQ1のコレクタとエミッタとの間にキャパシタC1
を接続した構成において、キャパシタC1への供給電圧の
損失を最小にするためには、NPNトランジスタQ1を飽和
電圧が低いものとする必要がある。NPNトランジスタが
飽和電圧の低いものであるためには、トランジスタのベ
ースを、そのコレクタ電圧より大きい電圧で駆動しなけ
ればならない。これは、第2図においては、トランジス
タQ2及びQ3を備えたベース駆動回路によって行なわれ、
これらのトランジスタは、自己発生のV+電源(2Vcc)
に接続されており、トランジスタQ1にコレクタ電圧(Vc
c)より高いベース電圧が供給される。従って、二重エ
ミッタのトランジスタQ1は、キャパシタC1に接続したコ
レクタとエミッタとの間で低い飽和電圧で機能する。
回路設計の性質上、V+電位から引き出される電流は、
Vccからの供給電流の半分となる。従って、供給電流を
その最低値に維持するためには、トランジスタQ1が電流
制限されねばらなない。これは、トランジスタQ1の1つ
のエミッタを、トランジスタQ2及びQ3より成るベース駆
動回路に接続することによって行なわれる。従って、ト
ランジスタQ1が飽和したときには、第2のエミッタがコ
レクタとして働き、ベース駆動を制限し、電流制限を生
じさせ、ベース駆動回路を駆動する際の端子V+におけ
る電圧損失を最小にする。
Vccからの供給電流の半分となる。従って、供給電流を
その最低値に維持するためには、トランジスタQ1が電流
制限されねばらなない。これは、トランジスタQ1の1つ
のエミッタを、トランジスタQ2及びQ3より成るベース駆
動回路に接続することによって行なわれる。従って、ト
ランジスタQ1が飽和したときには、第2のエミッタがコ
レクタとして働き、ベース駆動を制限し、電流制限を生
じさせ、ベース駆動回路を駆動する際の端子V+におけ
る電圧損失を最小にする。
本発明による電荷ポンプ回路は、集積回路において特に
効果的であることが分かった。前記したように、この回
路は、低い飽和電圧で働くと共に電流制限され、供給電
流を制限する。特定の実施例について本発明を説明した
が、これは本発明のを解説するものであって、本発明を
これに限定するものではない。特許請求の範囲に規定さ
れた本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、
種々の変更や応用がなされ得ることが当業者に明らかと
なろう。
効果的であることが分かった。前記したように、この回
路は、低い飽和電圧で働くと共に電流制限され、供給電
流を制限する。特定の実施例について本発明を説明した
が、これは本発明のを解説するものであって、本発明を
これに限定するものではない。特許請求の範囲に規定さ
れた本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、
種々の変更や応用がなされ得ることが当業者に明らかと
なろう。
第1A図及び第1B図は、本発明による電荷ポンプ集積回路
の動作を説明するための回路図、そして 第2図は、本発明による電荷ポンプ集積回路の一実施例
を示す回路図である。 S1−S8……スイッチ C1−C4……キャパシタ Vcc……電圧源 10……2位相クロック
の動作を説明するための回路図、そして 第2図は、本発明による電荷ポンプ集積回路の一実施例
を示す回路図である。 S1−S8……スイッチ C1−C4……キャパシタ Vcc……電圧源 10……2位相クロック
Claims (4)
- 【請求項1】電圧源(Vcc)に接続するための供給端子
と、 アース電位に接続するためのアース端子と、 上記供給端子と上記アース端子との間で第1及び第2の
スイッチ手段に直列に接続された第1キャパシタと、 上記第1スイッチ手段及び第1キャパシタと並列に接続
された第3スイッチ手段と、 上記第1スイッチ手段及び上記第1キャパシタの共通の
端子と、上記アース端子との間で第4及び第5スイッチ
手段と直列に接続された第2キャパシタと、 上記第1スイッチ手段及び第1キャパシタの共通の端子
と、上記アースとの間で第6スイッチ手段に直列に接続
された第3キャパシタとを具備し、上記第3キャパシタ
及び第6スイッチ手段の共通の端子は、正電圧(+2Vc
c)端子に接続され、 更に、上記第2キャパシタ及び第5スイッチ手段の共通
の端子と、上記アースとの間で第7スイッチ手段に直列
に接続された第4キャパシタを具備し、この第4キャパ
シタ及び第7スイッチ手段の共通の端子は、負電圧(−
2Vcc)端子に接続され、そして 更に、上記第2キャパシタ及び第5スイッチ手段に並列
に接続された第8スイッチ手段を具備し、 これにより、第1の作動段階中に、上記第1、第2、第
7及び第8スイッチ手段を閉じると、上記第1キャパシ
タにまたがって電圧(Vcc)が発生され、そして第2の
作動段階中に、上記第3、第4、第5及び第6スイッチ
手段を閉じると、電圧(+2Vcc)が上記第2及び第3の
キャパシタに転送され、そして更に、それに続く第1の
作動段階中に、電圧(−2Vcc)が上記第4キャパシタに
転送されることを特徴とする電荷ポンプ回路。 - 【請求項2】上記第3スイッチ手段はバイポーラトラン
ジスタを含み、そして更に上記正の電圧(+2Vcc)を上
記バイポーラトランジスタのベースに相互接続して上記
パイポーラトランジスタの飽和電圧を低いものとするバ
イアス回路を更に備えた請求項1に記載の電荷ポンプ回
路。 - 【請求項3】上記バイポーラトランジスタは二重エミッ
タのトランジスタであり、その一方のエミッタは上記バ
イアス回路に接続され、これにより、上記トランジスタ
の飽和によりベース駆動が制限されると共に、上記トラ
ンジスタに電流制限作用が生じる請求項2に記載の電荷
ポンプ回路。 - 【請求項4】上記回路は、集積回路と、個別のキャパシ
タとで構成される請求項3に記載の電荷ポンプ回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/050,896 US4812961A (en) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | Charge pump circuitry having low saturation voltage and current-limited switch |
US50896 | 1987-05-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6477465A JPS6477465A (en) | 1989-03-23 |
JPH0695829B2 true JPH0695829B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=21968138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63116778A Expired - Lifetime JPH0695829B2 (ja) | 1987-05-15 | 1988-05-13 | 電荷ポンプ回路 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4812961A (ja) |
EP (1) | EP0292148B1 (ja) |
JP (1) | JPH0695829B2 (ja) |
DE (1) | DE3882591T2 (ja) |
SG (1) | SG26293G (ja) |
Families Citing this family (58)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US4797899A (en) | 1986-12-15 | 1989-01-10 | Maxim Integrated Products, Inc. | Integrated dual charge pump power supply including power down feature and rs-232 transmitter/receiver |
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