JPH0888967A - フィードバック制御を有するチャージポンプ回路 - Google Patents

フィードバック制御を有するチャージポンプ回路

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JPH0888967A
JPH0888967A JP7166098A JP16609895A JPH0888967A JP H0888967 A JPH0888967 A JP H0888967A JP 7166098 A JP7166098 A JP 7166098A JP 16609895 A JP16609895 A JP 16609895A JP H0888967 A JPH0888967 A JP H0888967A
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JP7166098A
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Inventor
Athos Canclini
キャンクリーニ アトス
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STMicroelectronics lnc USA
Original Assignee
SGS Thomson Microelectronics Inc
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Publication date
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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
    • H02M3/073—Charge pumps of the Schenkel-type

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  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 改良したチャージポンプ回路を提供する。 【構成】 負の電流フィードバックを有するチャージポ
ンプ回路が提供される。このチャージポンプ回路は、複
数個のチャージポンプ段を有しており、段間にスイッチ
回路が設けられ、且つスイッチ回路の導電度を制御する
ためのフィードバックループが設けられている。スイッ
チ回路の導電度はスイッチ回路の導電度を調節するバイ
アス電流を調節することにより制御される。導電度を制
御するためにフィードバックループを使用することによ
って、チャージポンプ回路の出力電圧を調整することが
可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチャージポンプ回路にお
ける改良に関するものであって、更に詳細には、チャー
ジポンプの出力電圧の調整における改良に関するもので
あり、更にチャージポンプのスイッチ回路を制御するた
めに負のフィードバックループを使用する技術に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】多くのエレクトロニクス適用場面におい
て、電源の電圧を一層高い電圧へ増加させることが望ま
しい。図１は電源の電圧を３倍とさせる典型的な回路で
あるチャージポンプ１０を示している。チャージポンプ
１０は電源からの供給電圧１２をとりそれをポンプした
電圧（Ｖｐ）１４へポンピングし、そのポンプした電圧
１４は供給電圧１２の２倍と３倍との間の電圧である。
【０００３】動作について説明すると、クロック信号２
６が高状態である場合にコンデンサ２２の第一プレート
がダイオード１６を介して電圧源レベルへ充電される。
クロック信号２６が低状態へ移行すると、インバータ２
８の出力がコンデンサ２２の第二プレートを電圧源レベ
ルへ駆動させる。従って、コンデンサ２２の第一プレー
ト上の電圧は、供給電圧１２を２倍したものからダイオ
ード１６を横断しての電圧降下を差し引いたものへポン
プされる。この時に、インバータ３２に対する出力は低
状態であって、従ってコンデンサ２４の第二プレートは
接地状態にある。コンデンサ２４上の電圧がコンデンサ
２２上の２倍とされた電圧よりも小さい場合には、コン
デンサ２２上の電荷が整流器１８を介してコンデンサ２
４上へ流れ、コンデンサ２４を前記２倍とされた電圧へ
充電させる。次のクロックサイクルで、インバータ３２
の出力は高状態へ移行し、そのことはコンデンサ２４の
第二プレートを電圧源の電圧へ駆動させる。コンデンサ
２４上の電圧は電圧源１２上の電圧の２倍であったの
で、コンデンサ２４の第一プレート上の電圧は今や電圧
源１２の電圧の３倍（−ダイオードの電圧降下）であ
る。そのために、このチャージポンプ回路１０は通常電
圧３倍器と呼称される。この３倍とされた電圧はフィル
タコンデンサ３４及びフィルタ抵抗３６によってフィル
タされ且つライン１４を介して負荷へ与えられる。
【０００４】図２は、大略図１と同様なチャージポンプ
回路を示しているが、ダイオード１６，１８，２０は夫
々スイッチ回路４０，４２，４４で置換されている。ス
イッチ回路４０，４２，４４は、当該技術分野において
公知の如く、ダイオード１６，１８，２０が夫々ターン
オンするのと同一時刻にターンオンするように構成させ
ることが可能である。図２はスイッチ回路４０，４２，
４４の制御要素へ接続されたタイミング制御回路４６を
示しており、且つ整流を行なうのに必要な信号を供給す
る。従って、チャージポンプ回路４８は図１のチャージ
ポンプ回路１０と類似した態様で動作する。然しなが
ら、チャージポンプ回路４８は、スイッチ４０，４２，
４４を横断しての電圧損失がダイオード１６，１８，２
０を横断しての電圧損失よりも著しく小さいので一層有
利である。
【０００５】より詳細に説明すると、電圧源１２がスイ
ッチ回路４０の入力端へ接続している。スイッチ回路４
０の出力端はスイッチ回路４２の入力端へ接続しており
且つコンデンサ２２の正側へ接続している（スイッチ回
路の入力端及び出力端はスイッチが導通状態にある場合
のスイッチ上の電圧のことを言及している）。スイッチ
回路４２の出力端はスイッチ回路４４の入力端へ接続し
ており且つコンデンサ２４の第一プレートへ接続してい
る。クロック信号２６がインバータ２８及び３０の入力
へ供給される。インバータ２８の出力はコンデンサ２２
の第二プレートへ接続しており且つインバータ３０の出
力はインバータ３２の入力へ接続している。インバータ
３２の出力はコンデンサ２４の第二プレートへ接続して
いる。スイッチ４４の出力端はフィルタコンデンサ３
４、フィルタ抵抗３６、出力電圧Ｖｐ１４へ接続してい
る。
【０００６】動作について説明すると、クロック信号２
６が高状態であると、コンデンサ２２の第一プレートが
スイッチ回路４０を介して電圧源レベルへ充電される。
クロック信号２６が低状態へ移行すると、インバータ２
８の出力がコンデンサ２２の第二プレートを電圧源レベ
ルへ駆動させる。従って、コンデンサ２２の第一プレー
ト上の電圧は、供給電圧１２を２倍したものからスイッ
チ回路４０を横断しての電圧降下を差し引いたものへポ
ンプされる。この時に、インバータ３２の出力は低状態
であり、従ってコンデンサ２４の第二プレートは接地状
態にある。コンデンサ２４上の電圧がコンデンサ２２上
の２倍とされた電圧よりも小さい場合には、コンデンサ
２２上の電荷がスイッチ回路４２を介してコンデンサ２
４へ流れ、コンデンサ２４を前記２倍とした電圧へ充電
させる。次のクロックサイクルで、インバータ３２の出
力は高状態へ移行し、そのことはコンデンサ２４の第二
プレートを電圧源の電圧へ駆動させる。コンデンサ２４
上の電圧は電圧源１２上の電圧の２倍であったので、コ
ンデンサ２４の第一プレート上の電圧は、今や、電圧源
１２の電圧の３倍したもの（−スイッチの電圧降下）で
ある。図２における出力電圧は、図１における出力電圧
よりも一層高い。何故ならば、スイッチ回路を横断して
の電圧降下はダイオードを横断しての電圧降下よりも少
なくとも１０倍良好だからである。
【０００７】多くのバッテリ駆動型消費者製品は、例え
ばバッテリ等の非調整型電源を有している。これらの製
品においては、電源が高々４０％変化することも珍しい
ことではない。例えば、５Ｖバッテリはそれが３Ｖ程度
に低下するまで充電されない場合がある。電圧３倍器の
出力は電圧源における変動に比例して変動する。半導体
装置における高入力電圧がスイッチングトランジスタに
おいてブレークダウンを発生させ且つラッチアップ及び
／又は信頼性問題を発生させる場合があることが観察さ
れている。より詳細に説明すると、例えば１．２ミクロ
ンＢｉＣＭＯＳプロセス等の幾つかの製造処理技術は、
例えばチャージポンプ回路において存在するような「ホ
ットエレクトロン」（大電圧）によって影響される。
【０００８】電源が３Ｖから５Ｖへ変化すると、３倍さ
れた電圧は約９Ｖから約１５Ｖへ変化し、その変化の程
度は約６Ｖである。チャージポンプの３倍とされた電圧
はその適用において９Ｖにおいて充分に高い場合があ
り、且つ１５Ｖにおいては危険な程度に高い場合があ
る。従って、３倍とされた電圧が所定の技術に対して安
全であると考えられているレベルを超えることを防止す
るために電圧３倍器の出力電圧を調整することが望まし
い。
【０００９】従来の装置では、３倍とされた電圧を危険
であると考えられる電圧より低いレベルにツェナーダイ
オードでクランプすることによりこのような変動を補償
していた。このようなクランプ要素は過剰電圧期間中に
電流をシンクし、電圧を許容可能なレベルへ降下させ
る。この解決方法における問題は、過剰電圧をシンクす
ることによりエネルギを浪費するということである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
述した如き従来技術の欠点を解消し、改良したチャージ
ポンプ回路を提供することを目的とする。本発明の別の
目的とするところは、調整された出力電圧を有するチャ
ージポンプ回路を提供することである。本発明の更に別
の目的とするところは、ポンプされた電圧を調整するた
めに負のフィードバックループを具備するチャージポン
プ回路を提供することである。本発明の更に別の目的と
するところは、出力電圧に応答してスイッチ回路の導電
度を調節することによりチャージポンプ回路の出力を調
整することである。本発明の更に別の目的とするところ
は、ホットエレクトロンによって影響を受けることのな
いチャージポンプ回路を提供することである。本発明の
更に別の目的とするところは、信頼性を増加させたチャ
ージポンプ回路を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の広義の側面によ
れば、負のフィードバックを具備するチャージポンプ回
路が提供される。本チャージポンプ回路は、スイッチ回
路によって接続された複数個のチャージポンプ段を有し
ており、該スイッチ回路はチャージポンプ段の間におい
て電流を整流させる。チャージポンプ出力電圧は該スイ
ッチへフィードバックされてその導電度を調節する。そ
の結果得られるフィードバックループはチャージポンプ
の出力を調整する。
【００１２】本発明の別の広義の側面によれば、負のフ
ィードバックを具備するバイアス電流回路が提供され
る。このバイアス電流回路は、スイッチ回路に対してバ
イアス電流を供給し、その電流はチャージポンプの出力
に対して逆比例している。
【００１３】
【実施例】図３は大略図２に示したものと同一のチャー
ジポンプ回路を示しているが、図３におけるスイッチ回
路はフィードバックループ３９、バイアス回路４１，４
３，４５及びタイミング制御回路４６により制御され
る。従って、チャージポンプ回路４９は図１のチャージ
ポンプ回路１０と類似した態様で動作する。然しなが
ら、チャージポンプ回路４９は、その出力電圧がフィー
ドバックループ３９及びバイアス回路４１，４３，４５
を使用して調整されるので有利である。
【００１４】更に詳細に説明すると、電圧源１２がスイ
ッチ回路４０の入力端へ接続されている。スイッチ回路
４０の出力端はスイッチ回路４２の入力端へ接続される
と共にコンデンサ２２の入力端へ接続されている（尚、
スイッチ回路の入力端及び出力端とはスイッチが導通状
態にある場合のスイッチ上の電圧のことを言及してい
る）。スイッチ回路４２の出力端はスイッチ回路４４の
入力端へ接続すると共にコンデンサ２４の第一プレート
へ接続している。クロック信号２６がインバータ２８及
び３０の入力へ供給される。インバータ２８の出力はコ
ンデンサ２２の第二プレートへ接続されており、且つイ
ンバータ３０の出力はインバータ３２の入力へ接続して
いる。インバータ３２の出力はコンデンサ２４の第二プ
レートへ接続している。スイッチ４４の出力端はフィル
タコンデンサ３４、フィルタ抵抗３６、出力電圧Ｖｐ１
４へ接続している。出力電圧１４はフィードバックルー
プ３９を介してバイアス回路４１，４３，４５へフィー
ドバックされる。バイアス回路４１，４３，４５はスイ
ッチ回路４０，４２，４４の電流バイアス要素６４へ夫
々接続されている。
【００１５】動作について説明すると、クロック信号２
６が高状態であると、コンデンサ２２の第一プレートが
スイッチ回路４０を介して電源レベルへ充電される。ク
ロック信号２６が低状態へ移行すると、インバータ２８
の出力がコンデンサ２２の第二プレートを電源レベルへ
駆動させる。従って、コンデンサ２２の第一プレート上
の電圧は電源からの供給電圧１２を２倍したものからス
イッチ回路４０を横断しての電圧降下を差し引いたもの
へポンプされる。この時に、インバータ３２の出力は低
状態であり、従ってコンデンサ２４の第二プレートは接
地状態にある。コンデンサ２４上の電圧がコンデンサ２
２上の前記２倍とされた電圧よりも小さい場合には、コ
ンデンサ２２上の電荷がスイッチ回路４２を介してコン
デンサ２４へ流れ、コンデンサ２４をその２倍とされた
電圧へ充電させる。次のクロックサイクルで、インバー
タ３２の出力は高状態へ移行し、そのことはコンデンサ
２４の第二プレートを電源の電圧へ駆動させる。コンデ
ンサ２４上の電圧は電源１２上の電圧を２倍したもので
あったので、コンデンサ２４の第一プレート上の電圧
は、今や、電源１２の電圧を３倍したもの（−スイッチ
の電圧降下）である。本発明の好適実施例によれば、出
力電圧１４はバイアス回路４１，４３，４５へフィード
バックされ、該バイアス回路は出力電圧１４に応答して
それらの夫々のスイッチ回路の導電度を調節する。出力
電圧１４が、所望の電圧と相対的に高状態であると、バ
イアス回路４１，４３，４５はそれらの夫々のスイッチ
回路へのバイアス電流６４を減少させ、その際にスイッ
チ回路４０，４２，４４の導電度を減少させる。従っ
て、出力電圧が所望の電圧と相対的に低状態である場合
には、バイアス回路４１，４３，４５はそれらの夫々の
スイッチ回路へのバイアス電流６４を増加させ、その際
にスイッチ回路４０，４２，４４の導電度を増加させ
る。従って、出力電圧１４は所望の電圧に調整される。
【００１６】図３は２段チャージポンプを示しており、
その場合に、第一段２１はクロック２６と、インバータ
２８と、コンデンサ２２とから構成されており、且つ電
源１２からの電圧を２倍とした電圧へ増加させ、且つ第
二段２３は、クロック２６と、インバータ３０と、イン
バータ３２と、コンデンサ２４とから構成されている。
第一段が電源電圧Ｖｓ１２からの電圧を２倍とさせ、一
方第二段がその２倍とされた電圧に対して更にＶｓ電圧
を付加させ、その際に電源電圧Ｖｓ１２を３倍とさせ
る。図３は２つの段を有するに過ぎないが、本発明は任
意の数の段とすることが可能なものであることを理解す
べきである。
【００１７】図４は図３のスイッチ回路４０，４２，４
４の好適実施例を示している。概略的に、図３に示した
如く、制御ノード６０及びバイアス電流ノード６４上の
電圧に応答して入力５２から出力５４へ電流が流れる。
より詳細に説明すると、この回路は、ソースを出力５２
へ接続しドレインを入力５４へ接続したＰチャンネルト
ランジスタ５０を有している。トランジスタ５０のゲー
トはＰチャンネルトランジスタ５６のゲート及びドレイ
ンへ接続している。トランジスタ５６のソースはトラン
ジスタ５０のソースへ接続している。トランジスタ５６
のドレイン及びゲート及びトランジスタ５０のゲートは
Ｎチャンネルトランジスタ５８のドレインへ接続してい
る。トランジスタ５８のゲートはタイミング制御信号６
０へ接続している。トランジスタ５８のソースはＮチャ
ンネルトランジスタ６２のドレインへ接続している。ト
ランジスタ６２のゲートはバイアス信号６４へ接続して
おり、且つトランジスタ６２のドレインは基準電圧６６
へ接続している。このターンオフ回路は、トランジスタ
７０，７２，７４，７６及びインバータ７８から構成さ
れている。Ｐチャンネルトランジスタ７０のソースはト
ランジスタ５０のソースへ接続しており、且つトランジ
スタ７０のドレインはトランジスタ５０及び５６のゲー
トへ接続している。トランジスタ７０のゲートはＰチャ
ンネルトランジスタ７２のゲート及びドレイン及びＮチ
ャンネルトランジスタ７４のドレインへ接続している。
トランジスタ７２のソースはトランジスタ５０のソース
へ接続している。インバータ７８の入力はタイミング制
御信号へ接続され且つトランジスタ５８のゲートへ接続
されている。インバータ７８の出力はトランジスタ７４
のゲートへ接続している。トランジスタ７４のソースは
Ｎチャンネルトランジスタ７６のドレインへ接続してい
る。トランジスタ７６のゲートはバイアス信号８０へ接
続され且つそのソースは基準電圧６６へ接続している。
【００１８】動作について説明すると、タイミング制御
信号６０が高状態であると、トランジスタ５０を介して
入力５４から出力５２へ電流が導通される。逆に、タイ
ミング制御信号６０が低状態であると、トランジスタ５
０を介して入力５４から出力５２への電流の流れは阻止
される。より詳細に説明すると、タイミング制御信号６
０が高状態であると、トランジスタ５８がターンオンす
る。バイアス信号６４は定電流源としてトランジスタ６
２をオン状態に維持する。従って、トランジスタ５６が
ターンオンされ、そのことはトランジスタ５０を強制的
にオンさせ、従って入力５４から出力５２へ電流が流れ
ることを許容する。この時に、インバータ７８の出力は
低状態であり、従ってトランジスタ７４はオフ状態であ
る。この状態はトランジスタ７０及び７２をオフ状態に
維持する。トランジスタ５８は本回路に対するスイッチ
ングトランジスタとして作用すると共に、トランジスタ
６２のドレイン上の電圧が高電圧に到達することを防止
するカスコードトランジスタとしても作用する。
【００１９】逆に、タイミング制御信号６０が低状態で
あるとトランジスタ５８はターンオフされる。このこと
は、トランジスタ５６をターンオフさせる。更に、イン
バータ７８の出力が高状態であり、トランジスタ７４が
オン状態となり、トランジスタ７０及び７４は導通状態
となる。トランジスタ７０がオン状態となると、トラン
ジスタ５０のゲート対ソース容量は迅速に放電され、そ
のことはそのターンオフ動作を容易とさせる。又、トラ
ンジスタ５８は本回路に対するスイッチングトランジス
タとして作用すると共に、トランジスタ６２のドレイン
上の電圧が高電圧に到達することを防止するカスコード
トランジスタとしても作用する。更に、トランジスタ７
４は本回路に対する相補的スイッチングトランジスタと
して作用すると共に、トランジスタ７６のドレイン上の
電圧が高電圧に到達することを防止するカスコードトラ
ンジスタとしても作用する。この実施例は、トランジス
タ５０のドレイン対ゲート電圧を制限するトランジスタ
５６によって及びトランジスタ６２のドレイン対ゲート
電圧を制限するトランジスタ５８によって、ホットエレ
クトロンによって影響を受けることがなく且つ高いゲー
ト対ドレイン電圧に耐えることの可能な、電圧降下を減
少させたスイッチ回路を提供するという利点を与えてい
る。更に、この実施例は、トランジスタ５０の迅速なタ
ーンオフ動作を容易とさせるターンオフ回路を提供して
いる。
【００２０】図４は、更に、トランジスタ５０及び５６
のソースとゲートとの間に接続したオプションとしての
ツェナーダイオード５５を示している。このツェナーダ
イオード５５は付加的なゲート対ソースブレークダウン
電圧保護を与える。更に詳細に説明すると、トランジス
タ５０のドレイン及びソースは例えば１５Ｖを超えるよ
うな高電圧に到達する場合がある。このような高電圧に
おいては、ゲート対ソース電圧を例えば５．６Ｖ等のツ
ェナーダイオード８２のブレークダウン電圧にクランプ
することが望ましい場合がある。ツェナーダイオード５
６は、トランジスタ５０及び５６が決して過剰な電圧へ
露呈されることがないことを確保しており、そのことは
本回路の信頼性を増加させている。
【００２１】図４に示したスイッチ回路は、トランジス
タ６２のゲートへ接続したバイアス電流６４を示してい
る。バイアス電流６４は、典型的には、トランジスタ６
２が１０μＡ電流源として作用するのに必要なバイアス
を与えるように設計されている。図５は、トランジスタ
６２が１０μＡ電流源として作用するのに必要なバイア
スを提供し且つポンプした電圧が安全なレベルを超える
場合にスイッチ回路の導電度を減少させるためにスイッ
チ回路に対して負のフィードバックを与えるバイアス電
流６４を発生させるバイアス電流回路８５の好適な実施
例を示している。
【００２２】図５は図３のバイアス回路４１，４３，４
５の好適な実施例を示している。概略的には、バイアス
電流回路８５はチャージポンプ出力電圧１４（Ｖｐ）を
受取り、且つＶｐに逆比例するバイアス電流６４を発生
する。これは、出力電圧Ｖｐ１４が増幅器１１０によっ
て電流へ増幅される場合に発生する。その電流は、次い
で、カレントミラー１１２によって反転され且つ定電流
源１０６によって供給される電流から差し引かれる。従
って、バイアス電流６４は、定電流源１０６によって供
給される電流から増幅器１１０の反転された電流を差し
引いたものである。バイアス電流６４は、典型的には、
スイッチが完全なる導電度を必要とする場合に１０μＡ
電流源として図４のトランジスタ６２が作用するのに必
要なバイアスを与え、且つポンプした電圧が安全レベル
を超える場合には負のフィードバックをスイッチ回路へ
与えるのに必要な１０μＡを与えるべく設計されてい
る。更に詳細に説明すると、ポンプされた電圧（Ｖｐ）
１４は、ツェナーダイオード８４のカソード、ＰＮＰバ
イポーラトランジスタ９０のエミッタ、ＰＮＰバイポー
ラトランジスタ９２のエミッタを介してバイアス電流回
路８５へ供給される。ツェナーダイオード８６のアノー
ドは抵抗８８へ接続されると共にＮＰＮバイポーラトラ
ンジスタ９４のベースへ接続されている。抵抗８８の他
方の端部は接地へ接続している。トランジスタ９０のベ
ースはそのコレクタ、トランジスタ９４のコレクタ及び
トランジスタ９２のベースへ接続している。トランジス
タ９４のエミッタは電流源へ接続すると共にダイオード
９８のカソードへ接続している。電流源９６の他方の端
部は基準電圧へ接続している。トランジスタ９２のコレ
クタはトランジスタ１００のコレクタ及びベースへ接続
すると共にトランジスタ１０２のベースへ接続してい
る。ＮＰＮバイポーラトランジスタ１００及び１０２の
エミッタ及びＮチャンネルトランジスタ１０４のソース
は接地へ接続している。トランジスタ１０２のコレクタ
はトランジスタ１０４のゲート及びドレインへ接続する
と共に電流源１０６のソースへ接続している。ダイオー
ド９８のアノード及び電流源１０６のドレインは電圧源
１０８（Ｖｓ）へ接続している。
【００２３】動作について説明すると、バイアス電流回
路８５は出力電圧１４に逆比例するバイアス電流を供給
することにより出力電圧１４（Ｖｐ）を調整する。更に
詳細に説明すると、出力電圧１４は増幅器１１０によっ
て電流へ変換され、その場合に、トランジスタ９４のベ
ースが以下の条件の場合にアンチリーク抵抗８８によっ
て接地へプルされる。
【００２４】Ｖｐ−Ｖｓ＜Ｖｚ＋Ｖｂｅ 尚、Ｖｐ＝ポンプした電圧 Ｖｓ＝供給電圧 Ｖｚ＝ツェナーダイオード電圧 Ｖｂｅ＝ベース対エミッタターンオン電圧 該ベースが接地へプルされない場合には、導通状態にあ
るツェナーによって駆動され電流がトランジスタ９４内
へ流れる。トランジスタ９４の電流の流れはトランジス
タ９０及び９２によって構成されるカレントミラーによ
ってミラー動作される。従って、該増幅器の出力はノー
ド９９における電流である。ノード９９における電流は
ＮＰＮバイポーラトランジスタ１００及び１０２によっ
て形成されるカレントミラー１１２によって反転され
る。トランジスタ１０２のミラー動作された電流はバイ
アス電流接続部６４へ接続する固定電流源１０６によっ
て供給される電流から差し引かれる。バイアス電流６４
が減少すると、図４のスイッチ回路を横断しての電圧降
下が増加され、それはチャージポンプ回路の出力を減少
させ、その際に負のフィードバックループを完成する。
【００２５】本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、それらの実施例は端に例示的なものであって、
本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が
可能であることは勿論である。図面中のトランジスタは
例えばバイポーラトランジスタ又は電界効果トランジス
タ等の通常使用されている任意のタイプのトランジスタ
とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 典型的な従来のチャージポンプ回路を示した
概略図。
【図２】 スイッチを使用する従来のチャージポンプ回
路を示した概略図。
【図３】 フィードバックを具備するチャージポンプ回
路を示した概略図。
【図４】 チャージポンプスイッチ回路の好適実施例を
示した概略図。
【図５】 バイアス電流回路の好適実施例を示した概略
図。
【符号の説明】 １０ チャージポンプ回路 １２ 電源 ２２，２４，３４ コンデンサ ２８，３０，３２ インバータ ３９ フィードバックループ ４１，４３，４５ バイアス回路 ４６ タイミング制御回路

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チャージポンプ回路における出力電圧を
    調整する方法において、 第一コンデンサを所定の電圧へ充電し、 前記第一コンデンサを一層高い電圧へポンピングし、 前記第一コンデンサから第二コンデンサへスイッチ回路
    を介して電流を導通させ、 前記チャージポンプ回路の出力電圧に応答して前記スイ
    ッチ回路の導電度を調節する、上記各ステップを有する
    ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記導電度を調節す
    るステップが、前記出力電圧を電流バイアス回路へフィ
    ードバックさせ且つ前記スイッチ回路の導電度が前記出
    力電圧に応答して調節されるように前記電流バイアスを
    調節することを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項２において、前記フィードバック
    が負のフィードバックであることを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１において、前記電流を調節する
    ステップが、前記チャージポンプ回路の出力電圧を検知
    し、前記出力電圧が所望の電圧を超えて上昇する場合に
    前記スイッチ回路の導電度を減少させ、前記出力電圧が
    所望の電圧以下に降下する場合に前記スイッチ回路の導
    電度を増加させる、ことを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 請求項３において、前記スイッチ回路の
    導電度を減少させる場合に前記スイッチ回路へのバイア
    ス電流を減少させることを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 チャージポンプにおけるスイッチ回路の
    導電度を調節するバイアス電流回路において、 出力電圧を受取るための入力を具備すると共に出力を具
    備する増幅器、 スイッチ回路へバイアス電流を供給するために前記スイ
    ッチ回路へ接続した出力を具備する定電流源、 前記増幅器の出力へ接続した制御要素を具備すると共に
    前記出力電圧に応答して前記スイッチ回路のバイアス電
    流を調節するために前記定電流源の出力へ接続された電
    流排出要素を具備する電流源、を有することを特徴とす
    るバイアス電流回路。
  7. 【請求項７】 請求項６において、前記増幅器が、 出力電圧を受取るためのカソードを具備すると共にアノ
    ードを具備するツェナーダイオード、 前記ツェナーダイオードのアノードへ接続したベースを
    具備し、コレクタを具備し、且つエミッタを具備するＮ
    ＰＮバイポーラトランジスタ、 前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのエミッタへ接続し
    たドレインを具備すると共に基準電圧へ接続したソース
    を具備する電流源、 前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのコレクタと前記出
    力電圧との間に接続した電流経路を具備し且つ前記出力
    電流が前記出力電圧に対して比例するように出力を具備
    する第一カレントミラー、を有することを特徴とするバ
    イアス電流回路。
  8. 【請求項８】 請求項７において、前記第一カレントミ
    ラーが、更に、 前記出力電圧へ接続したエミッタを具備すると共に前記
    ＮＰＮバイポーラトランジスタへ接続したコレクタを具
    備する第一ＰＮＰバイポーラトランジスタ、 前記出力電圧へ接続したエミッタを具備し、前記第一Ｐ
    ＮＰバイポーラトランジスタのベースへ接続したベース
    を具備し、前記増幅器の電流を出力するコレクタを具備
    する第二ＰＮＰバイポーラトランジスタ、を有すること
    を特徴とするバイアス電流回路。
  9. 【請求項９】 請求項６において、前記電流源が、 前記定電流源のソースへ接続したドレインを具備し、基
    準電圧へ接続したソースを具備し、且つ前記定電流源の
    ソースへ接続したゲートを具備するＮチャンネルトラン
    ジスタ、 前記増幅器の出力と基準電圧との間に接続した第一電流
    経路を具備し且つ前記定電流源のソースと基準電圧との
    間に接続したミラー電流経路を具備し、前記増幅器の出
    力に応答して前記スイッチング回路へのバイアス電流を
    減少させる第二カレントミラー、を有することを特徴と
    するバイアス電流回路。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、前記第二カレント
    ミラーが、 前記増幅器の出力へ接続したゲート及びコレクタを具備
    し且つ接地へ接続したエミッタを具備する第一ＮＰＮバ
    イポーラトランジスタ、 接地へ接続したエミッタを具備し、前記第一ＮＰＮバイ
    ポーラトランジスタのベースへ接続したベースを具備
    し、前記定電流源のソースへ接続したコレクタを具備す
    る第二ＮＰＮバイポーラトランジスタ、を有することを
    特徴とするバイアス電流回路。
  11. 【請求項１１】 チャージポンプにおける電流を整流す
    る回路において、 第一チャージポンプ段と第二チャージポンプ段との間の
    電流経路を具備し且つバイアス電流を受取るための電流
    バイアス要素を具備するスイッチ回路、 前記スイッチ回路の電流バイアス要素へ接続されており
    前記チャージポンプへの出力に応答して前記スイッチ回
    路の導電度を調節するためのバイアス回路、を有するこ
    とを特徴とする回路。
  12. 【請求項１２】 請求項１１において、更に、 前記出力電圧へ接続した入力を具備し且つ出力を具備す
    る増幅器、 前記スイッチ回路へバイアス電流を供給するために前記
    スイッチ回路の電流バイアス要素へ接続した出力を具備
    する定電流源、 前記増幅器の出力へ接続した制御要素を具備しており且
    つ前記定電流源の出力へ接続した電流排出要素を具備し
    ており前記出力電圧に応答して前記スイッチ回路のバイ
    アス電流を調節するための電流源、を有することを特徴
    とする回路。
  13. 【請求項１３】 請求項１１において、前記増幅器が、 ポンプされた電圧を受取るためのカソードを具備し且つ
    アノードを具備するツェナーダイオード、 前記ツェナーダイオードのアノードへ接続したベースを
    具備しており、コレクタ及びエミッタを具備しているＮ
    ＰＮバイポーラトランジスタ、 前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのエミッタへ接続し
    たドレインを具備しており且つ基準電圧へ接続したソー
    スを具備している電流源、 前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのコレクタと前記出
    力電圧との間に接続した電流経路を具備しており且つ前
    記電流出力が前記出力電圧に対して比例するように出力
    を具備する第一カレントミラー、を有することを特徴と
    する回路。
  14. 【請求項１４】 請求項１３において、前記第一カレン
    トミラーが、 前記出力電圧へ接続したエミッタを具備しており且つ前
    記ＮＰＮバイポーラトランジスタへ接続したベース及び
    コレクタを具備している第一ＰＮＰバイポーラトランジ
    スタ、 前記出力電圧へ接続したエミッタを具備しており、前記
    第一ＰＮＰバイポーラトランジスタのベースへ接続した
    ベースを具備しており、且つ前記増幅器の電流を出力す
    るコレクタを具備している第二ＰＮＰバイポーラトラン
    ジスタ、を有することを特徴とする回路。
  15. 【請求項１５】 請求項１２において、前記電流源が、 前記定電流源のソースへ接続したドレインを具備してお
    り、基準電圧へ接続したソースを具備しており、且つ前
    記定電流源のソースへ接続したゲートを具備しているＮ
    チャンネルトランジスタ、 前記増幅器の出力と基準電圧との間に接続した第一電流
    経路を具備しており且つ前記定電流源のソースと基準電
    圧との間に接続したミラー電流経路を具備しており前記
    増幅器の出力に応答して前記スイッチング回路へのバイ
    アス電流を減少させる第二カレントミラー、を有するこ
    とを特徴とする回路。
  16. 【請求項１６】 チャージポンプ回路において、 複数個のチャージポンプ段、 チャージポンプ段間に電流経路を具備しており且つバイ
    アス電流を受取るための電流バイアス要素を具備してい
    る複数個のスイッチ回路、 前記スイッチ回路の電流バイアス要素へ接続されており
    前記チャージポンプ回路の出力に応答して前記スイッチ
    回路の導電度を調節するための複数個のバイアス回路、
    を有することを特徴とするチャージポンプ回路。
  17. 【請求項１７】 請求項１６において、 前記出力電圧へ接続した入力を具備しており且つ出力を
    具備している増幅器、前記スイッチ回路へバイアス電流
    を供給するために前記スイッチ回路の電流バイアス要素
    へ接続した出力を具備している定電流源、 前記増幅器の出力へ接続した制御要素を具備しており且
    つ前記定電流源の出力へ接続した電流排出要素を具備し
    ており前記出力電圧に応答して前記スイッチ回路のバイ
    アス電流を調節するための電流源、を有することを特徴
    とするチャージポンプ回路。
  18. 【請求項１８】 請求項１６において、前記増幅器が、 ポンプした電圧を受取るためのカソードを具備しており
    且つアノードを具備しているツェナーダイオード、 前記ツェナーダイオードのアノードへ接続したベースを
    具備しており、コレクタ及びエミッタを具備しているＮ
    ＰＮバイポーラトランジスタ、 前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのエミッタへ接続し
    たドレインを具備しており且つ基準電圧へ接続したソー
    スを具備している電流源、 前記ＮＰＮバイポーラトランジスタのコレクタと出力電
    圧との間に接続した電流経路を具備しており且つ前記電
    流出力が前記出力電圧に対して比例的であるように出力
    を具備する第一カレントミラー、を有することを特徴と
    するチャージポンプ回路。
  19. 【請求項１９】 請求項１８において、前記第一カレン
    トミラーが、 前記出力電圧へ接続したエミッタを具備しており且つ前
    記ＮＰＮバイポーラトランジスタへ接続したコレクタ及
    びベースを具備している第一ＰＮＰバイポーラトランジ
    スタ、 前記出力電圧へ接続したエミッタを具備しており、前記
    第一ＰＮＰバイポーラトランジスタのベースへ接続した
    ベースを具備しており、且つ前記増幅器の電流を出力す
    るためのコレクタを具備している第二ＰＮＰバイポーラ
    トランジスタ、を有することを特徴とするチャージポン
    プ回路。
  20. 【請求項２０】 請求項１７において、前記電流源が、 前記定電流源のソースへ接続したドレインを具備してお
    り、基準電圧へ接続したソースを具備しており、且つ前
    記定電流源のソースへ接続したゲートを具備しているＮ
    チャンネルトランジスタ、 前記増幅器の出力と基準電圧との間に接続した第一電流
    経路を具備しており且つ前記定電流源のソースと基準電
    圧との間に接続したミラー電流経路を具備しており前記
    増幅器の出力に応答して前記スイッチング回路へのバイ
    アス電流を減少させるための第二カレントミラー、を有
    することを特徴とするチャージポンプ回路。
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