JPH0759336A - 負電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成が小形化、簡単化され、かつ出力電流の
大容量化を図ることができる負電源装置を提供する。 【構成】 負電源装置１１は、直流電源１２と、直流電
源１２に並列に接続されたコンデンサＣ１と、直流電源
１２の正極にコレクタが接続されたトランジスタＱ１
と、トランジスタＱ１のエミッタにコレクタが接続さ
れ、エミッタが直流電源１２の負極に接続されたトラン
ジスタＱ２とを備える。トランジスタＱ２と並列にコン
デンサＣ３とダイオ−ドＤ１との直列回路が接続され
る。ダイオ−ドＤ１のアノ−ドはコンデンサＣ３に接続
され、カソ−ドは直流電源１２の負極に接続される。直
流電源１２の負極に正極が接続され、負極が負電源ライ
ン１３に接続されたコンデンサＣ２が配置される。負電
源ライン１３とコンデンサＣ３との間にダイオ−ドＤ２
が接続される。ダイオ−ドＤ２のアノ−ドは、電源ライ
ン１３に接続され、カソ−ドはコンデンサＣ３に接続さ
れる。前記ダイオ−ドＤ１のカソ−ドと負電源ライン１
３との間に負荷１４が接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例として各種集積回路
素子の負電源端子に供給される負極の電源電圧を発生す
る負電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例として演算増幅器やその他の種類の集
積回路素子（以下、ＩＣ）は、正極及び負極の電源端子
をそれぞれ有しており、正極の正電源装置及び負極の負
電源装置とがそれぞれ必要である。前記負電源装置とし
て、トランスやインダクタを用いると構成が大型にな
り、集積化が困難であり、またコストアップになるとい
う問題点を有している。

【０００３】図６は他の従来例の負電源装置１の回路図
である。この負電源装置１は、ＦＥＴ（電界効果トラン
ジスタ）などで構成される双方向性スイッチを用いたチ
ャ−ジポンプ方式の電源装置である。負電源装置１は、
直流電源２と、直流電源２に並列に接続されたコンデン
サ３とを備える。コンデンサ３の正極の出力は、アナロ
グマルチプレクサ（以下、マルチプレクサ）４の駆動電
力端子ＶＤＤに供給されると共に、マルチプレクサ４に
内蔵されるＦＥＴからなるスイッチ６の一方の個別接点
に供給される。また、マルチプレクサ４には、発振回路
５からのクロック信号が供給される。このクロック信号
は、前記スイッチ６及びやはりマルチプレクサ４に内蔵
され、ＦＥＴからなるスイッチ７のオン／オフ制御信号
として、各スイッチ６、７に同相で供給される。

【０００４】各スイッチ６、７の各共通接点の間には、
外付けの抵抗８とコンデンサ９との直列回路が接続され
る。スイッチ６の他方の個別接点は、接地電位に接続さ
れる。スイッチ７の一方の個別接点とスイッチ６の前記
他方の個別接点とは共通に接続されてコンデンサ１０の
正極に接続される。スイッチ７の他方の個別接点は、コ
ンデンサ１０の負極に接続される。

【０００５】前記スイッチ６、７が同相で交互にオン／
オフすることにより、直流電源２の正電圧がコンデンサ
９の正極に供給され、コンデンサ９の負極の負電圧がコ
ンデンサ１０の正極に供給される。また、コンデンサ
９、１０の負極から、負電源電圧が取り出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなＦＥＴから
なるスイッチ６、７を用いる負電源装置１において、前
記スイッチ６、７のオン抵抗が比較的大きく、負電源装
置１の出力電流の容量を大きくすることが困難であると
いう問題点がある。

【０００７】本発明の目的は、上述の技術的課題を解決
し、構成が小形化、簡単化され、かつ出力電流の大容量
化を図ることができる負電源装置を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、直流電源と、
直流電源の正極に接続されたバイポ−ラ型の第１スイッ
チ手段と、該第１スイッチ手段と該直流電源の負極との
間に接続されたバイポ−ラ型の第２スイッチ手段と、該
第２スイッチ手段に並列に接続された第１蓄電手段と、
該第１蓄電手段と該直流電源の負極との間に接続され、
第１蓄電手段から該負極に向かう方向を順方向とする第
１整流手段と、該第１蓄電手段と負電源の出力端子との
間に接続され、該出力端子から該第１蓄電手段に向かう
方向を順方向とする第２整流手段と、該出力端子と該直
流電源の負極との間に接続された第２蓄電手段とを備
え、該第１スイッチ手段と第２スイッチ手段とを交互に
オン／オフ駆動することによって、第２蓄電手段に蓄電
された負電荷を該出力端子から出力するようにした負電
源装置である。

【０００９】また、本発明は、直流電源と、該直流電源
にそれぞれ並列に接続された複数の負電荷供給手段であ
って、各負電荷供給手段は、直流電源の正極に接続され
たバイポ−ラ型の第１スイッチ手段と、該第１スイッチ
手段と該直流電源の負極との間に接続されたバイポ−ラ
型の第２スイッチ手段と、該第２スイッチ手段に並列に
接続された第１蓄電手段と、該第１蓄電手段と該直流電
源の負極との間に接続され、第１蓄電手段から該負極に
向かう方向を順方向とする第１整流手段と、該第１蓄電
手段と負電源の出力端子との間に接続され、該出力端子
から該第１蓄電手段に向かう方向を順方向とする第２整
流手段とをそれぞれ備え、該複数の負電荷供給手段の各
出力端子を共通に接続する負電源ラインと該直流電源の
負極との間に接続された第２蓄電手段とを備え、複数の
負電荷供給手段のそれぞれの該第１スイッチ手段と第２
スイッチ手段とを交互に、かつ各負電荷供給手段毎に逆
極性でオン／オフ駆動することによって、第２蓄電手段
に蓄電された負電荷を該負電源端子から出力するように
した負電源装置である。

【００１０】

【作 用】本発明に従えば、直流電源に並列に接続され
た第１スイッチ手段と第２スイッチ手段とを、交互にオ
ン／オフ駆動することによって、まず直流電源と第１ス
イッチ手段と第１蓄電手段と第１整流手段とからなる閉
回路が構成され、第１蓄電手段に蓄電される。次ぎに、
該第１蓄電手段と第２スイッチ手段と第２蓄電手段とか
らなる閉回路が構成され、第１蓄電手段の負電荷が、第
２蓄電手段の正極に供給される。このとき、第２蓄電手
段の負極の負電荷が、出力端子から取り出される。

【００１１】従って、簡単で小形化された構成によっ
て、容量の大きな負電源装置を提供することができる。

【００１２】また、本発明に従えば、上記作用が複数の
負電荷供給手段に於いて、交互に実行される。これによ
り、第２蓄電手段に常時、負電荷が蓄電され、負電源ラ
インから取り出される負電源の容量の大容量化を図るこ
とができる。

【００１３】即ち、本発明に於いて、前述した利点に加
え、負電源の容量を更に大容量化することができる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例の負電源装置１
１の基本的構成を説明する回路図である。負電源装置１
１は、直流電源１２と、直流電源１２に並列に接続され
たコンデンサＣ１と、直流電源１２の正極にコレクタが
接続されたバイポ−ラ型のトランジスタＱ１と、トラン
ジスタＱ１のエミッタにコレクタが接続され、エミッタ
が直流電源１２の負極に接続されたバイポ−ラ型のトラ
ンジスタＱ２とを備える。トランジスタＱ２と並列にコ
ンデンサＣ３とダイオ−ドＤ１との直列回路が接続され
る。ダイオ−ドＤ１のアノ−ドはコンデンサＣ３に接続
され、カソ−ドは直流電源１２の負極に接続される。

【００１５】直流電源１２の負極に正極が接続され、負
極が負電源ライン１３に接続されたコンデンサＣ２が配
置される。負電源ライン１３とコンデンサＣ３との間に
ダイオ−ドＤ２が接続される。ダイオ−ドＤ２のアノ−
ドは、電源ライン１３に接続され、カソ−ドはコンデン
サＣ３に接続される。前記ダイオ−ドＤ１のカソ−ドと
負電源ライン１３との間に負荷１４が接続される。各ト
ランジスタＱ１，Ｑ２は相互に逆相で、かつ交互にオン
／オフ駆動される。

【００１６】負電源装置１１において、トランジスタＱ
１がオン、トランジスタＱ２がオフのとき、直流電源１
２、トランジスタＱ１、コンデンサＣ３及びダイオ−ド
Ｄ１の閉回路が構成され、電流ｉ１が流れ、コンデンサ
Ｃ３が直流電源１２によって充電される。次ぎに、トラ
ンジスタＱ１がオフ、トランジスタＱ２がオンのとき、
コンデンサＣ３、トランジスタＱ２、コンデンサＣ２及
びダイオ−ドＤ２の閉回路が構成され、電流ｉ２が流
れ、コンデンサＣ３の正極及び負極とコンデンサＣ２の
正極及び負極とがそれぞれ接続される。この閉回路を電
流ｉ２が流れ、コンデンサＣ２がコンデンサＣ３によっ
て充電される。このとき、負電源ライン１３に、コンデ
ンサＣ２の負極からの負電圧が供給される。

【００１７】このようにして、本実施例の負電源装置１
１において、トランスやインダクタを用いること無く、
前記バイポ−ラトランジスタＱ１、Ｑ２などの一方向性
スイッチ素子とダイオ−ド及び受動素子としてコンデン
サを用いる簡単で小形化された構成によって、負電源装
置１１を構成することができた。また、負電源装置１１
の構成は、集積回路化が可能であり、コストダウンを図
ることができる。また、バイポ−ラ型のオン抵抗が低い
スイッチ素子を用いることができるので、負電源装置１
１の出力電流の大容量化を図ることができる。

【００１８】図２は、図１の原理的構成に対応する実際
の回路例の負電源回路１１ａを示す回路図である。図１
の構成に対応する部分には、同一の参照符号を付す。負
電源装置１１ａにおいて、パルス状のクロック信号を発
生する発振回路１５が用いられ、該クロック信号はトラ
ンジスタＱ３のベ−スに入力される。このトランジスタ
Ｑ３のコレクタは、前記トランジスタＱ１のベ−スに接
続され、エミッタは直流電源１２の負極に接続される。
また、クロック信号が反転回路１６で反転された反転ク
ロック信号は、前記トランジスタＱ２のベ−スに入力さ
れる。

【００１９】このような回路構成によっても、図１に示
した構成の負電源装置１１の動作と同一の動作を達成す
ることができ、前記効果と同一の効果を達成することが
できる。

【００２０】図３は、本発明の第２実施例の負電源装置
２１の原理的構成を説明する回路図である。本実施例は
前記実施例と類似し、対応する部分には同一の参照符号
を付す。本実施例の特徴は、直流電源１２に並列に、２
つの負電荷供給回路２２、２３を設けたことである。本
実施例の負電源装置２１において、負電荷供給回路２２
は、直流電源１２に並列に接続されたコンデンサＣ１
と、直流電源１２の正極にエミッタが接続されたバイポ
−ラ型のトランジスタＱ１１と、トランジスタＱ１１の
コレクタにコレクタが接続され、エミッタが直流電源１
２の負極に接続されたバイポ−ラ型のトランジスタＱ１
２とを備える。

【００２１】トランジスタＱ１１のベ−スは、抵抗を介
してトランジスタＱ１５のコレクタに接続され、トラン
ジスタＱ１５のエミッタは、直流電源１２の負極に接続
される。トランジスタＱ１５のベ−スに、抵抗を介し
て、負電荷供給回路２２、２３の外部に設けられた発振
回路１５からのクロック信号が供給される。トランジス
タＱ１２と並列にコンデンサＣ３とダイオ−ドＤ１１と
の直列回路が接続される。ダイオ−ドＤ１１のアノ−ド
はコンデンサＣ３に接続され、カソ−ドは直流電源１２
の負極に接続される。トランジスタＱ１２のベ−スに前
記クロック信号が反転回路１６で反転された反転クロッ
ク信号が供給される。

【００２２】このような構成の負電荷供給回路２２に対
して、直流電源１２の負極に正極が接続され、負極が負
電源ライン１３に接続されたコンデンサＣ２が配置され
る。負電源ライン１３とコンデンサＣ３との間にダイオ
−ドＤ１２が接続される。ダイオ−ドＤ１２のアノ−ド
は、負電源ライン１３に接続され、カソ−ドはコンデン
サＣ３に接続される。前記ダイオ−ドＤ１１のカソ−ド
と負電源ライン１３との間に負荷１４が接続される。各
トランジスタＱ１１、Ｑ１２は相互に逆相で、かつ交互
にオン／オフ駆動される。

【００２３】また、負電荷供給回路２３は、前記負電荷
供給回路２２のトランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１５、
コンデンサＣ３及びダイオ−ドＤ１１、Ｄ１２にそれぞ
れ対応するトランジスタＱ１３、Ｑ１４、Ｑ１６、コン
デンサＣ４及びダイオ−ドＤ１３、Ｄ１４を備えてお
り、これらの回路素子の接続は、負電荷供給回路２２の
対応する回路素子の前述した接続状態と同様である。特
に、トランジスタＱ１６のベ−スに前記反転クロック信
号が供給され、トランジスタＱ１４のベ−スに前記クロ
ック信号が供給される。

【００２４】負電源装置２１において、トランジスタＱ
１１がオン、トランジスタＱ１２がオフのとき、トラン
ジスタＱ１３はオフ、トランジスタＱ１４はオンであ
る。このとき、前記第１実施例の回路動作と同様な回路
動作によって、電流ｉ１１、ｉ１４が流れ、コンデンサ
Ｃ３が直流電源１２によって充電される。また、コンデ
ンサＣ２がコンデンサＣ４に蓄電されていた電荷によっ
て蓄電される。このとき、負電源ライン１３にコンデン
サＣ２の負極からの負電圧が出力される。

【００２５】次ぎに、トランジスタＱ１１がオフ、トラ
ンジスタＱ１２がオンのとき、トランジスタＱ１３はオ
ン、トランジスタＱ１４はオフである。このとき、前記
第１実施例の回路動作と同様な回路動作によって、電流
ｉ１２、ｉ１３が流れ、コンデンサＣ４が直流電源１２
によって充電される。また、コンデンサＣ２がコンデン
サＣ３に蓄電されていた電荷によって蓄電される。この
とき、負電源ライン１３にコンデンサＣ２の負極からの
負電圧が出力される。

【００２６】以上のように、本実施例の負電源装置２１
において、コンデンサＣ２を常時、充電状態にすること
ができ、前記第１実施例で述べた効果を達成できるに加
え、負電源装置２１が出力する負電源電力の容量の大容
量化を図ることができる。

【００２７】図４は、図３の原理的構成に対応する実際
の回路例の負電源装置２１ａを示す回路図であり、図５
は、負電源装置２１ａの動作を説明するタイムチャ−ト
である。図３の構成に対応する部分には、同一の参照符
号を付す。負電源装置２１ａにおいて、前記クロック信
号及び反転クロック信号は、発振回路１５の出力端及び
反転回路１６の出力端にそれぞれ接続されたデッドタイ
ム回路２４、２５によって、図５に示すデッドタイムｔ
ｄが付与される。これにより、各デッドタイム回路２
４、２５から出力され、トランジスタのストレージタイ
ム等の影響によりトランジスタＱ１１、Ｑ１２が同時に
オン、またはトランジスタＱ１３、Ｑ１４が同時にオン
となる状態を防止することができる。

【００２８】このような回路構成によっても、図３に示
した構成の負電源装置２１の動作と同一の動作を達成す
ることができ、前記効果と同一の効果を達成することが
できる。更に、前記デッドタイムｔｄを設定することに
より、負電源装置２１ａの動作の信頼性を向上すること
ができる。

【００２９】また、前記実施例において、負電荷供給回
路２４、２５を２段で構成した例を示したが、本発明は
２段の構成に限定されず、３段以上の複数段で構成して
も良い。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明に従えば、直流電源
に並列に接続された第１スイッチ手段と第２スイッチ手
段とを、交互にオン／オフ駆動することによって、第２
蓄電手段の負極の負電荷が、出力端子から取り出され
る。従って、簡単で小形化された構成によって、容量の
大きな負電源装置を提供することができる。

【００３１】本発明に従えば、上記作用が複数の負電荷
供給手段に於いて、交互に実行される。これにより、第
２蓄電手段に常時、負電荷が蓄電され、負電源ラインか
ら取り出される負電源の容量の大容量化を図ることがで
きる。即ち、本発明に於いて、前述した利点に加え、負
電源の容量を更に大容量化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の負電源装置１１の基本的
構成を説明する回路図である。

【図２】図１の原理的構成に対応する実際の回路例の負
電源回路１１ａを示す回路図である。

【図３】本発明の第２実施例の負電源装置２１の原理的
構成を説明する回路図である。

【図４】図３の原理的構成に対応する実際の回路例の負
電源装置２１ａを示す回路図であり、

【図５】図５は、負電源装置２１ａの動作を説明するタ
イムチャ−トである。

【図６】他の従来例の負電源装置１の回路図である。

【符号の説明】

１１、１１ａ、２１、２１ａ 負電源装置 １２ 直流電源 Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ コンデンサ Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４、
Ｑ１５、Ｑ１６ トランジスタ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４ ダイオ
−ド ２４、２５ デッドタイム回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源と、 直流電源の正極に接続されたバイポ−ラ型の第１スイッ
   チ手段と、 該第１スイッチ手段と該直流電源の負極との間に接続さ
   れたバイポ−ラ型の第２スイッチ手段と、 該第２スイッチ手段に並列に接続された第１蓄電手段
   と、 該第１蓄電手段と該直流電源の負極との間に接続され、
   第１蓄電手段から該負極に向かう方向を順方向とする第
   １整流手段と、 該第１蓄電手段と負電源の出力端子との間に接続され、
   該出力端子から該第１蓄電手段に向かう方向を順方向と
   する第２整流手段と、 該出力端子と該直流電源の負極との間に接続された第２
   蓄電手段とを備え、 該第１スイッチ手段と第２スイッチ手段とを交互にオン
   ／オフ駆動することによって、第２蓄電手段に蓄電され
   た負電荷を該出力端子から出力するようにした負電源装
   置。
2. 【請求項２】直流電源と、 該直流電源にそれぞれ並列に接続された複数の負電荷供
   給手段であって、各負電荷供給手段は、 直流電源の正極に接続されたバイポ−ラ型の第１スイッ
   チ手段と、 該第１スイッチ手段と該直流電源の負極との間に接続さ
   れたバイポ−ラ型の第２スイッチ手段と、 該第２スイッチ手段に並列に接続された第１蓄電手段
   と、 該第１蓄電手段と該直流電源の負極との間に接続され、
   第１蓄電手段から該負極に向かう方向を順方向とする第
   １整流手段と、 該第１蓄電手段と負電源の出力端子との間に接続され、
   該出力端子から該第１蓄電手段に向かう方向を順方向と
   する第２整流手段とをそれぞれ備え、 該複数の負電荷供給手段の各出力端子を共通に接続する
   負電源ラインと該直流電源の負極との間に接続された第
   ２蓄電手段とを備え、 複数の負電荷供給手段のそれぞれの該第１スイッチ手段
   と第２スイッチ手段とを交互に、かつ各負電荷供給手段
   毎に逆極性でオン／オフ駆動することによって、第２蓄
   電手段に蓄電された負電荷を該負電源端子から出力する
   ようにした負電源装置。