JPH0998566A - Power supply circuit - Google Patents

Power supply circuit

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JPH0998566A
JPH0998566A JP7277169A JP27716995A JPH0998566A JP H0998566 A JPH0998566 A JP H0998566A JP 7277169 A JP7277169 A JP 7277169A JP 27716995 A JP27716995 A JP 27716995A JP H0998566 A JPH0998566 A JP H0998566A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate a desired step-up voltage stably and accurately by constituting a driver circuit such that the output signal voltage is controlled based on the output control signal from a detector and a clock signal. SOLUTION: A driver circuit 101 comprises an inverter constituted of a PMOS transistor P1 and an NMOS transistor N1. The transistor P1 has a gate receiving the output from an OR circuit 110 which receives a clock signal CLK and a control signal CTL from a detector 104 while the transistor N1 has a gate receiving the clock signal CLK. The inverter delivers an output voltage to node E1. Time lag of a first delay circuit 113 is substantially zero when V1 is inputted as one output CLKB of a flip-flop and a signal is produced as one input CLKMB2 of the flip-flop. When GND is inputted, a signal is outputted with a predetermined time lag.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は一定の電源電圧を昇
圧もしくは降圧するための電源回路に関し、特に負荷動
作時の電圧変動を抑制した低消費電力の電源回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply circuit for raising or lowering a constant power supply voltage, and more particularly to a low power consumption power supply circuit which suppresses voltage fluctuation during load operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、チャージポンプ回路を用いた電源
回路が提案されており、例えば特開平4−162560
号公報に示されたチャージポンプ回路を用いた昇圧電源
回路の基本構成を図5に示す。この電源回路は、外部か
ら供給される高電位側電源電圧V1よりも昇圧された電
圧V2を発生するものであり、発生された電圧V2と所
望の昇圧電圧V3からの変動を検出し、その結果に応じ
た制御信号を出力する検出器504と、その制御信号に
応じて発生されるクロック信号CLKの周期が変調され
る電圧制御発振器503と、発生されたクロック信号C
LKに基づいて出力ノードE1に電圧を出力するドライ
バ回路501と、このドライバ回路501の出力電圧を
昇圧するチャージポンプ回路502とで構成される。そ
して、このチャージポンプ回路502で発生された電圧
V2を保持容量C0で安定に保持し、負荷505に昇圧
電圧を供給する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply circuit using a charge pump circuit has been proposed, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-162560.
FIG. 5 shows a basic configuration of a booster power supply circuit using the charge pump circuit shown in the publication. This power supply circuit generates a voltage V2 that is boosted higher than the high-potential-side power supply voltage V1 supplied from the outside, detects a variation from the generated voltage V2 and a desired boosted voltage V3, and Detector 504 which outputs a control signal according to the control signal, a voltage controlled oscillator 503 in which a cycle of a clock signal CLK generated according to the control signal is modulated, and a generated clock signal C.
The driver circuit 501 outputs a voltage to the output node E1 based on LK, and the charge pump circuit 502 boosts the output voltage of the driver circuit 501. Then, the voltage V2 generated by the charge pump circuit 502 is stably held by the holding capacitor C0, and the boosted voltage is supplied to the load 505.

【0003】ここで、電圧制御発振器503は、PMO
SトランジスタP4と、NMOSトランジスタN4から
なるインバータ511を、例えば5個リング状に接続し
て構成する。そして、検出器504により発生されるV
2の設定値V3からの変位ΔV2に応じた制御信号CT
LによりN4のゲート電圧を制御し、インバータ511
の動作速度を変動させて、発振器503が発生するクロ
ック信号CLKの周期の変調を行う。また、ドライバ回
路501は、PMOSトランジスタP3と、NMOSト
ランジスタN3のインバータで構成される。さらに、チ
ャージポンプ回路502は、ダイオードD1,D2とポ
ンプアップ容量C1で構成される。
Here, the voltage-controlled oscillator 503 is a PMO.
For example, five S-transistors P4 and inverters 511 including NMOS transistors N4 are connected in a ring shape. And V generated by the detector 504
Control signal CT corresponding to the displacement ΔV2 from the set value V3 of 2
The gate voltage of N4 is controlled by L, and the inverter 511
By varying the operating speed of the clock signal CLK. The driver circuit 501 is composed of a PMOS transistor P3 and an inverter of an NMOS transistor N3. Further, the charge pump circuit 502 includes diodes D1 and D2 and a pump-up capacitor C1.

【0004】この電源回路において、発生される電圧V
2は、負荷105が消費する電流Iwと、電源回路が負
荷505に供給する電流Isを用いて、次式のように表
される。 V2=V3+ΔV2 =V3+1/C0・∫(Is−Iw)・dt …(1) 但し、V3はV2の目標設定値、ΔV2はV2のV3か
らの変動値を表す。
The voltage V generated in this power supply circuit
2 is expressed by the following equation using the current Iw consumed by the load 105 and the current Is supplied to the load 505 by the power supply circuit. V2 = V3 + ΔV2 = V3 + 1 / C0 · ∫ (Is−Iw) · dt (1) where V3 is the target set value of V2 and ΔV2 is the variation value of V2 from V3.

【0005】ここで、供給電流Isについて説明する。 (A)CLK=GNDの場合 電圧制御発振器503の出力CLKが接地電圧(以下、
GND)に遷移した場合の、各ノードの動作波形を図6
(a)に示す。初期状態ではCLK=V1であり、従っ
てドライバ回路501の出力ノードE1の電位がGND
であり、チャージポンプ回路502の内部ノードE2は
D1を通してV1−Vdまで電荷が充電されている。こ
こで、Vdはダイオードにおける電圧降下である。CL
K=GNDが与えられると、P3がオン、N3がオフ
し、E1へ電荷が充電される。C1の両側で起こるカッ
プリングにより、まずE1,E2は、それぞれV2−V
1+2Vd,V2+Vdまで上昇する。そして、E2が
V2+Vd以上に上昇するとD2がオンし、電荷がV2
へ供給される。この時同じ量の電荷が、P3を通してE
1に充電される。最終的にE1がV1に達するまで電荷
の供給が行われ、この1回の動作で供給される全電荷量
Qsは次式のように与えられる。 Qs=C1・(2・V1−V2−2・Vd) …(2)
Now, the supply current Is will be described. (A) When CLK = GND The output CLK of the voltage controlled oscillator 503 is the ground voltage (hereinafter,
Figure 6 shows the operation waveforms of each node when transitioning to GND).
(A). In the initial state, CLK = V1, and therefore the potential of the output node E1 of the driver circuit 501 is GND.
Therefore, the internal node E2 of the charge pump circuit 502 is charged up to V1-Vd through D1. Where Vd is the voltage drop across the diode. CL
When K = GND is given, P3 is turned on, N3 is turned off, and E1 is charged. Due to the coupling that occurs on both sides of C1, first, E1 and E2 are V2-V
It rises to 1 + 2Vd and V2 + Vd. Then, when E2 rises above V2 + Vd, D2 turns on, and the electric charge becomes V2.
Supplied to At this time, the same amount of charge is transferred to E through P3.
Charged to 1. Charges are supplied until E1 finally reaches V1, and the total amount of charges Qs supplied by this one operation is given by the following equation. Qs = C1. (2.V1-V2-2.Vd) (2)

【0006】(B)CLK=V1の場合 CLK=V1へ遷移した場合の各ノードの動作波形を図
6(b)に示す。初期状態ではCLK=GNDであり、
よってE1の電位はV1であり、D2を通して行われる
負荷への電荷の供給が終了し、E2はV2+Vdとなっ
ている。ここで、CLK=V1が与えられると、P3が
オフ、N3がオンし、E1の電荷の放電が行われる。E
1は最終的にGNDまで降下するが、C1の両端で起こ
るカップリングにより、E2がV1−Vd以下まで下降
するとD1がオンし、E2に電荷が充電され、E2はV
1−Vdを保つ。この時の充電、放電のそれぞれの全電
荷量は、Qsと等しい。
(B) In the case of CLK = V1 FIG. 6 (b) shows the operation waveform of each node in the case of transition to CLK = V1. In the initial state, CLK = GND,
Therefore, the potential of E1 is V1, the supply of charges to the load performed through D2 is completed, and E2 becomes V2 + Vd. Here, when CLK = V1 is given, P3 is turned off, N3 is turned on, and the electric charge of E1 is discharged. E
1 finally drops to GND, but due to the coupling that occurs at both ends of C1, when E2 drops below V1-Vd, D1 turns on and E2 is charged, and E2 is V
Keep 1-Vd. At this time, the total charge amount of charge and discharge is equal to Qs.

【0007】ここで、図7に示すように、ある周期Tで
負荷がQs/2,Qs/3の電荷を消費する場合をそれ
ぞれ仮定する。式(1)より、V2の目標設計値からの
変動ΔV2をできるだけ小さくするためには、負荷消費
電流Iwと電源回路供給電流Isを一致させなければな
らない。また、上記動作原理より、クロック信号CLK
の1周期間に電源回路が負荷に供給する全電荷量はQs
である。したがって、この電源回路では、電圧制御発振
器503を用いて、クロック信号CLKの周期をそれぞ
れT,2T,3Tに変調することによりΔV2が最小と
なる。
Here, it is assumed that the load consumes charges of Qs / 2 and Qs / 3 in a certain cycle T, as shown in FIG. From the equation (1), in order to minimize the variation ΔV2 of V2 from the target design value, the load consumption current Iw and the power supply circuit supply current Is must be matched. Further, according to the above operation principle, the clock signal CLK
The total amount of charge that the power supply circuit supplies to the load during one cycle of
It is. Therefore, in this power supply circuit, ΔV2 is minimized by using the voltage controlled oscillator 503 to modulate the cycle of the clock signal CLK into T, 2T, and 3T, respectively.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電
源回路では、ドライバ回路501を駆動するクロック信
号CLKの周期を制御して、式(1)のIwとIsを一
致させ設定値V3に近い昇圧電圧V2の発生制御を行っ
ていた。しかしながら、この回路動作では、電圧制御発
振器503から発生されるクロック信号CLKの1周期
内においては、負荷の消費電流Iwが急に変化しても、
これに対する昇圧電圧の制御を原理的に行うことができ
なかった。このような場合の昇圧電圧変動の最大量は、
負荷が突如電流Iwの消費を中止したが、チャージポン
プ回路502は動作を停止できずポンピング動作一回分
の電荷を負荷に供給した場合に起こり、ΔV2の最大値
は次式のように与えられる。 ΔV2(max)=1/C0・∫Is・dt =Qs/C0 =C1/(C0+C1)・(2・V1−V2−2・Vd) …(3)
As described above, in the conventional power supply circuit, the period of the clock signal CLK for driving the driver circuit 501 is controlled so that Iw and Is in the equation (1) are made equal to each other and set to the set value V3. The generation control of the near boosted voltage V2 was performed. However, in this circuit operation, even if the load consumption current Iw suddenly changes within one cycle of the clock signal CLK generated from the voltage controlled oscillator 503,
In principle, it was not possible to control the boosted voltage. In such a case, the maximum amount of boost voltage fluctuation is
This occurs when the load suddenly stops consuming the current Iw, but the charge pump circuit 502 cannot stop its operation and supplies the charge for one pumping operation to the load, and the maximum value of ΔV2 is given by the following equation. ΔV2 (max) = 1 / C0 · ∫Is · dt = Qs / C0 = C1 / (C0 + C1) · (2 · V1-V2-2 · Vd) (3)

【0009】また一般には、電圧制御発振器503での
精度の良いCLK周期の決定は困難であり、突発的な負
荷電流の変化が生じなくても、昇圧電圧V2の目標設定
値V3から変位は常時生じてしまうため、これに加えて
式(3)で示す変位が重複した場合などは、ΔV2の最
大値はC1/(C0+C1)・(2・V1−V2−2・
Vd)よりさらに大きくなってしまう。さらに、従来の
電圧制御発振器はリング型であるため、消費電力が大き
いものとなっている。本発明の目的は、以上のような従
来の電源回路の問題点を改善し、所望の昇圧電圧を安定
にかつより正確に発生することが可能な電源回路を提供
することにある。
In general, it is difficult for the voltage controlled oscillator 503 to accurately determine the CLK cycle, and even if there is no sudden change in the load current, the displacement of the boosted voltage V2 from the target set value V3 is always constant. In addition to this, in the case where the displacements shown in equation (3) overlap, the maximum value of ΔV2 is C1 / (C0 + C1) · (2 · V1-V2-2 ·
Vd) will be even larger. Furthermore, since the conventional voltage controlled oscillator is a ring type, it consumes a large amount of power. An object of the present invention is to provide a power supply circuit that can solve the problems of the conventional power supply circuit as described above and can stably and more accurately generate a desired boosted voltage.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の電源回路は、ク
ロック信号を発生する発振器と、このクロック信号に応
答しドライバ信号電圧として電源電圧と接地電圧を交互
に出力するドライバ回路と、このドライバ信号電圧によ
り充電されて所定の電圧を出力するチャージポンプ回路
と、前記チャージポンプ回路から出力されて負荷に供給
される電圧の変動を検出してこれに対応した制御信号を
出力する検出器とを備えており、ドライバ回路は検出器
の出力制御信号とクロック信号とに基づいて出力信号電
圧が制御される構成としたことを特徴とする。
A power supply circuit of the present invention includes an oscillator for generating a clock signal, a driver circuit for alternately outputting a power supply voltage and a ground voltage as a driver signal voltage in response to the clock signal, and the driver. A charge pump circuit that is charged by a signal voltage and outputs a predetermined voltage, and a detector that detects a change in the voltage output from the charge pump circuit and is supplied to a load and outputs a control signal corresponding to the change. The driver circuit is characterized in that the output signal voltage is controlled based on the output control signal of the detector and the clock signal.

【0011】ここで、ドライバ回路は2つのMOSトラ
ンジスタを縦続接続したインバータとして構成され、う
ち一方のMOSトランジスタのゲートにクロック信号が
入力され、他方のMOSトランジスタのゲートにクロッ
ク信号と検出器の出力制御信号の論理積または論理和信
号が入力される構成とされる。また、発振器は、クロッ
ク信号の高レベルと低レベルの状態を切り替える回路
と、クロック信号が高レベルから低レベルに切り替える
信号を出力する第1の遅延素子と、低レベルから高レベ
ルに切り替える信号を出力する第2の遅延素子とを備
え、前記第2の遅延素子は、ドライバ回路の出力と所定
電圧とを比較した比較結果により切り替え信号を出力
し、第1の遅延素子はクロック信号の状態変化の後一定
の時間後に切り替え信号を出力する構成とされる。
Here, the driver circuit is constructed as an inverter in which two MOS transistors are connected in series, and a clock signal is input to the gate of one of the MOS transistors, and the clock signal and the output of the detector are input to the gate of the other MOS transistor. A logical product or a logical sum signal of the control signals is input. The oscillator also includes a circuit for switching the high level and low level states of the clock signal, a first delay element for outputting a signal for switching the clock signal from the high level to the low level, and a signal for switching the low level to the high level. A second delay element for outputting, the second delay element outputs a switching signal according to a comparison result obtained by comparing the output of the driver circuit and a predetermined voltage, and the first delay element changes the state of the clock signal. After that, a switching signal is output after a fixed time.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明を昇圧電源回路に適用
した実施形態の回路図である。検出器104、チャージ
ポンプ回路102、保持容量C0は図5に示した従来回
路と同じ構成とされており、検出器104は電源回路が
発生する昇圧電圧V2と、所望の昇圧電圧V3からの変
動を検出し、制御信号CTLを出力する。また、チャー
ジポンプ回路102は、ダイオードD1,D2とポンプ
アップ容量C1で構成され、ノードE1の電圧をV2に
昇圧する。さらに、保持容量C0はV2を安定に保持す
るために用いられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a boost power supply circuit. The detector 104, the charge pump circuit 102, and the storage capacitor C0 have the same configuration as the conventional circuit shown in FIG. 5, and the detector 104 has the boosted voltage V2 generated by the power supply circuit and the fluctuation from the desired boosted voltage V3. Is detected and the control signal CTL is output. The charge pump circuit 102 includes diodes D1 and D2 and a pump-up capacitor C1 and boosts the voltage of the node E1 to V2. Further, the storage capacitor C0 is used to stably hold V2.

【0013】そして、クロック信号CLKを発生する発
振器103と、前記検出器104から出力される制御信
号CTLと発振器103からのクロック信号CLKを用
いて前記チャージポンプ回路102を駆動するドライバ
回路101とを備えている。なお、ドライバ回路10
1,チャージポンプ回路102,発振器103には電源
電圧としてV1が与えられる。また、負荷105には電
圧V2及び電流Isが供給され、この負荷は電流Iwを
消費する。
An oscillator 103 for generating a clock signal CLK and a driver circuit 101 for driving the charge pump circuit 102 using the control signal CTL output from the detector 104 and the clock signal CLK from the oscillator 103 are provided. I have it. The driver circuit 10
1, V1 is supplied as a power supply voltage to the charge pump circuit 102 and the oscillator 103. Further, the load 105 is supplied with the voltage V2 and the current Is, and the load consumes the current Iw.

【0014】前記ドライバ回路101は、PMOSトラ
ンジスタP1とNMOSトランジスタN1とでインバー
タが構成され、P1のゲートには、前記クロック信号C
LKと検出器104からの制御信号CTLとを入力とす
るOR回路110の出力が入力され、N1のゲートには
クロック信号CLKが入力される。そして、このインバ
ータの出力が前記ノードE1に対して電圧を出力する。
In the driver circuit 101, an inverter is composed of a PMOS transistor P1 and an NMOS transistor N1, and the clock signal C is provided at the gate of P1.
The output of the OR circuit 110 that receives LK and the control signal CTL from the detector 104 is input, and the clock signal CLK is input to the gate of N1. Then, the output of this inverter outputs a voltage to the node E1.

【0015】また、前記発振器はNAND回路111を
たすき掛け接続したフリップフロップと、このフリップ
フロップの一方の出力と入力との間に接続される第1遅
延素子113と、他方の入力に接続される第2遅延素子
114とで構成される。図2にその動作を示すように、
第1遅延素子113は、フリップフロップの一方の出力
CLKBとしてV1が入力された場合に時間遅れがほと
んどなくフリップフロップの一方の入力CLKB2とし
て信号を出力し、またGNDが入力された場合に一定時
間遅れて信号を出力し、それぞれの信号によりフリップ
フロップの出力状態を切り替える。
Further, the oscillator is connected to a flip-flop in which a NAND circuit 111 is connected and connected, a first delay element 113 connected between one output and an input of the flip-flop, and the other input. And a second delay element 114. As shown in FIG.
The first delay element 113 outputs a signal as one input CLKB2 of the flip-flop with almost no time delay when V1 is input as one output CLKB of the flip-flop, and has a constant time when GND is input. A signal is output with a delay, and the output state of the flip-flop is switched according to each signal.

【0016】また、図2に示すように、第2遅延素子1
14は、ドライバ回路101の出力E1とV1とを比較
する差動アンプ112で構成され、E1<V1、すなわ
ちチャージポンプ回路102が負荷への電荷供給能力を
有する場合と、E1=V1、すなわちチャージポンプ回
路102が負荷に電荷を供給し終えてポンプアップ容量
C1への充電が必要となった場合とでそれぞれ信号を出
力し、フリップフロップの出力状態を切り替える。これ
により、第1の遅延素子113は、CLK=V1となる
時間T1を決定すし、第2の遅延素子114は、CLK
=GNDとなる時間T2を決定することになる。
Further, as shown in FIG. 2, the second delay element 1
Reference numeral 14 is composed of a differential amplifier 112 for comparing the output E1 of the driver circuit 101 with V1, and E1 <V1, that is, the case where the charge pump circuit 102 has a charge supply capability to the load, and E1 = V1, that is, charge. When the pump circuit 102 finishes supplying the electric charge to the load and the pump-up capacitor C1 needs to be charged, a signal is output and the output state of the flip-flop is switched. As a result, the first delay element 113 determines the time T1 when CLK = V1, and the second delay element 114 determines the time CLK.
The time T2 when = GND is determined.

【0017】以上の構成の電源回路の動作を、図2を参
照して説明する。ここで、検出器104は、V2>V3
の場合にV1を出力し、V2≦V3の場合にGNDを出
力すると仮定する。このような検出器は、一般的に用い
られる差動アンプを用い容易に構成することができる。
The operation of the power supply circuit having the above configuration will be described with reference to FIG. Here, the detector 104 has V2> V3
It is assumed that V1 is output in the case of and GND is output in the case of V2 ≦ V3. Such a detector can be easily configured by using a commonly used differential amplifier.

【0018】(a)CLK=GND,CTL=GNDの
場合(V2≦V3) OR回路110はGNDを出力するため、P1はオン、
N1がオフし、P1を通してE1に電荷の供給が行われ
る。これにより、従来例と同様、E2からダイオードD
2を通し負荷105に電荷(電流Is)が供給される。
電荷の供給に応じ、E1の電位はGNDからV1へ向け
上昇する。
(A) When CLK = GND and CTL = GND (V2≤V3) Since the OR circuit 110 outputs GND, P1 is turned on,
N1 is turned off, and electric charge is supplied to E1 through P1. As a result, as in the conventional example, E2 to diode D
The electric charge (current Is) is supplied to the load 105 through No. 2.
In response to the supply of electric charges, the potential of E1 rises from GND toward V1.

【0019】(b)CLK=GND,CTL=V1の場
合(V2>V3) OR回路110はV1を出力するため、P1,N1を共
にオフし、P1を通したE1への電荷の供給が一時停止
される。したがって、E2から負荷への電荷の供給も一
時的に停止する。その間、E1の電位はGNDとV1の
中間の一定値に保持される。
(B) When CLK = GND and CTL = V1 (V2> V3) Since the OR circuit 110 outputs V1, both P1 and N1 are turned off, and the charge is temporarily supplied to E1 through P1. Be stopped. Therefore, the supply of charges from E2 to the load is also temporarily stopped. Meanwhile, the potential of E1 is held at a constant value in the middle of GND and V1.

【0020】(c)CLK=V1の場合 OR回路110はV1を出力するため、P1はオフ、N
1はオンし、N1を通してE1から電荷の放電が行われ
る。この間、E2は従来例と同様D1を通しV1−Vd
まで充電され、上記1)の動作時のためのポンプアップ
容量C1の充電を行う。
(C) When CLK = V1 Since the OR circuit 110 outputs V1, P1 is off and N
1 is turned on, and the electric charge is discharged from E1 through N1. During this period, E2 passes through D1 as in the conventional example to V1-Vd.
Is charged, and the pump-up capacity C1 for the operation of the above 1) is charged.

【0021】このように、この実施形態の電源回路にお
いては、クロック信号CLKが一定のGND時、つまり
CLK信号の一周期内に相当するタイミングにおいて
も、検出器104によるV2と昇圧電圧設定値V3との
比較結果CTLに応じ、(a)と(b)の動作モードを
切り替えることができる。すなわち、従来不可能であっ
た、クロック信号CLKの一周期内においても、電源回
路から負荷への電荷の供給、供給一時停止の切り換えが
可能となったため、昇圧電圧の制御をより高精度に行う
ことが可能となった。
As described above, in the power supply circuit of this embodiment, even when the clock signal CLK is at a constant GND, that is, at a timing corresponding to one cycle of the CLK signal, V2 by the detector 104 and the boosted voltage set value V3 are set. The operation modes of (a) and (b) can be switched according to the comparison result CTL of. That is, since it is possible to switch the supply of the electric charge from the power supply circuit to the load and the suspension of the supply within one cycle of the clock signal CLK, which has been impossible in the past, it is possible to control the boosted voltage with higher accuracy. It has become possible.

【0022】このように、本実施形態の電源回路では、
従来技術の項で説明した原理に基づき、チャージポンプ
回路102においてD2を通してV2に供給される電荷
量が、ドライバ回路101のP1を通してE1に充電さ
れる電荷量とが等しいことを利用し、ドライバ回路10
1のP1のゲート電圧をCTL信号で制御して、E1へ
供給する電荷量、すなわち負荷105へ供給する電荷量
(電流量Is)を制御していることになる。したがっ
て、本発明においては、検出器104の出力によりドラ
イバ回路101の出力電流を制御し、これにより電源回
路の負荷105への供給電流の制御を行っていることに
なる。
As described above, in the power supply circuit of this embodiment,
Based on the principle described in the section of the prior art, the charge pump circuit 102 utilizes the fact that the amount of charge supplied to V2 through D2 is equal to the amount of charge charged to E1 through P1 of the driver circuit 101. 10
This means that the gate voltage of P1 of 1 is controlled by the CTL signal to control the charge amount supplied to E1, that is, the charge amount (current amount Is) supplied to the load 105. Therefore, in the present invention, the output current of the driver circuit 101 is controlled by the output of the detector 104, and thereby the supply current to the load 105 of the power supply circuit is controlled.

【0023】なお、前記した電源回路において、実際に
発生された電圧V2と、所望の昇圧電圧V3の関係で、
V2>V3と、V2≦V3との関係が逆転してから、電
源回路が電流供給の停止、もしくは開始を行うまでの遅
れ時間をt0と仮定する。そして、時間t1毎に、負荷
の消費電流が0とI0とを繰り返す場合を考察する。従
来電源回路の場合、式(3)より最大C1/(C0+C
1)・(2V1−V2−2Vd)だけV2は変動する。
一方、本実施形態の電源回路の場合、遅れ時間t0の存
在により、V2を挟んで±I0・t0/C0だけV2は
変動する。ここで、C1・(2V1−V2−2Vd)は
I0・t2で表すことができる。但し、t2は電源回路
内の発振器の最大周期であり、通常t0の10倍以上で
ある。また、C0≫C1であるため、従来電源回路のV
2変動は、I0・t2/C0となり、実施例1の電源回
路のV2変動の2・I0・t0/C0の5倍以上であ
る。したがって、本発明によりV2は従来の変動量の1
/5程度に低減可能となる。
In the power supply circuit described above, the relationship between the actually generated voltage V2 and the desired boosted voltage V3,
It is assumed that the delay time from when the relationship between V2> V3 and V2 ≦ V3 is reversed until the power supply circuit stops or starts the current supply is t0. Then, consider a case where the current consumption of the load repeats 0 and I0 every time t1. In the case of the conventional power supply circuit, the maximum C1 / (C0 + C)
1) V2 varies by (2V1-V2-2Vd).
On the other hand, in the case of the power supply circuit of the present embodiment, due to the existence of the delay time t0, V2 varies by ± I0 · t0 / C0 across V2. Here, C1 * (2V1-V2-2Vd) can be represented by I0 * t2. However, t2 is the maximum period of the oscillator in the power supply circuit, and is usually 10 times or more than t0. Further, since C0 >> C1, V of the conventional power supply circuit is
2 fluctuations are I0 · t2 / C0, which is more than 5 times 2 · I0 · t0 / C0 of the V2 fluctuations of the power supply circuit of the first embodiment. Therefore, according to the present invention, V2 is 1 of the conventional variation amount.
It can be reduced to about / 5.

【0024】ここで、前記(c)の動作モード、すなわ
ちCLK=V1時では、V1からD1を通しポンプアッ
プ容量C1へ電荷を充電しており、この期間は負荷への
電流の供給が不能な状態である。したがって図1の構成
では、この期間中にV2がV3を下回っても、昇圧電圧
の制御を行うことができなくなる。このため、図3に示
すように、ドライバ回路101とチャージポンプ回路1
02の組を複数組(n組,nは2以上の整数))設置
し、かつこれらに位相が異なる多相のクロック信号を与
える発振器201を備えればよい。最も単純な場合はn
=2の時であり、ドライバ回路101とチャージポンプ
回路102を2組用意し、それらに180度位相が異な
ったクロック信号CLKを与える。これにより1組目の
ドライバ回路が(c)の動作モードでも、他の組のドラ
イバ回路は(a)、または(b)の動作モードとするこ
とができ、常時いずれかの組のチャージポンプが負荷へ
電流を供給することが可能となる。
In the operation mode (c), that is, when CLK = V1, the pump-up capacitor C1 is charged through V1 through D1, and current cannot be supplied to the load during this period. It is in a state. Therefore, in the configuration of FIG. 1, even if V2 falls below V3 during this period, the boosted voltage cannot be controlled. Therefore, as shown in FIG. 3, the driver circuit 101 and the charge pump circuit 1
A plurality of sets of 02 (n sets, n is an integer of 2 or more) may be installed, and an oscillator 201 may be provided to provide multiphase clock signals having different phases. N in the simplest case
= 2, two sets of driver circuit 101 and charge pump circuit 102 are prepared, and clock signals CLK having phases different by 180 degrees are given to them. As a result, even if the driver circuit of the first set is in the operation mode of (c), the driver circuits of the other set can be set to the operation mode of (a) or (b), and the charge pump of either set is always operated. It becomes possible to supply current to the load.

【0025】また、本発明を降圧電源回路に適用した場
合の実施形態のうち、ドライバ回路と、発振回路の第2
遅延素子である差動アンプ112の回路接続状態を図4
に示す。ドライバ回路は、E1を充電するP2と、E1
を放電するN2と、CTL,CLKを入力とするAND
回路115で構成される。但し、AND回路115は、
CTL,CLKの一方がGNDの場合、GNDを出力
し、共にV1の場合、V1を出力する。CLK=V1時
に、検出器104の出力CTLに応じて、N2に流れる
電流の停止、再開が可能である。また、第2遅延素子1
14Aとして機能する差動アンプ112は、E1とGN
Dを比較して、E1=GNDの場合に一致信号を出力す
る。
The second embodiment of the driver circuit and the oscillator circuit in the embodiment in which the present invention is applied to the step-down power supply circuit.
FIG. 4 shows a circuit connection state of the differential amplifier 112 which is a delay element.
Shown in The driver circuit uses P2 for charging E1 and E1
AND that inputs N2 and CTL and CLK
It is composed of a circuit 115. However, the AND circuit 115
When one of CTL and CLK is GND, GND is output, and when both are V1, V1 is output. When CLK = V1, the current flowing through N2 can be stopped and restarted according to the output CTL of the detector 104. In addition, the second delay element 1
The differential amplifier 112 functioning as 14A includes E1 and GN.
D is compared and a coincidence signal is output when E1 = GND.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、チャージ
ポンプ回路に対して電源電圧と接地電圧を交互に出力し
てチャージポンプ回路から所定の電圧を出力させるため
のドライバ回路を、チャージポンプ回路から出力されて
負荷に供給される電圧の変動を検出してこれに対応した
制御信号を出力する検出器からの出力制御信号と、発振
器で発生されるクロック信号とに基づいて制御する構成
としているので、クロック信号の一周期内においても、
電源回路から負荷への電荷の供給、供給一時停止の切り
替えが可能となり、電圧の制御をより高精度に行うこと
ができ、出力電圧の安定化を図ることができる。また、
発振器を従来の電圧制御発振器のようなリング型回路で
構成する必要がないため、低消費電力化に有効となる。
さらに、クロック信号が入力されるドライバ回路の出力
を利用して遅延素子を動作させるため、精度の良い周期
の決定が可能となる。
As described above, the present invention provides a driver circuit for alternately outputting the power supply voltage and the ground voltage to the charge pump circuit so that the charge pump circuit outputs a predetermined voltage. It is configured to control based on the output control signal from the detector that detects the fluctuation of the voltage that is output from the device and is supplied to the load and outputs the control signal corresponding to this, and the clock signal generated by the oscillator. Therefore, even within one cycle of the clock signal,
It is possible to switch the supply of electric charges from the power supply circuit to the load and the suspension of the supply, the voltage can be controlled with higher accuracy, and the output voltage can be stabilized. Also,
Since it is not necessary to configure the oscillator with a ring-type circuit like the conventional voltage controlled oscillator, it is effective in reducing power consumption.
Further, since the delay element is operated by using the output of the driver circuit to which the clock signal is input, it is possible to accurately determine the cycle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の電源回路の一実施形態の回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a power supply circuit of the present invention.

【図2】発振回路のクロック信号及び検出器の制御信号
とドライバ出力との関係を示す信号波形図である。
FIG. 2 is a signal waveform diagram showing a relationship between a clock signal of an oscillator circuit, a control signal of a detector, and a driver output.

【図3】本発明を改良した実施形態の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of an improved embodiment of the present invention.

【図4】本発明を降圧電源回路に適用した実施形態の一
部の回路図である。
FIG. 4 is a partial circuit diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a step-down power supply circuit.

【図5】従来の電源回路の一例の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of an example of a conventional power supply circuit.

【図6】図5の電源回路におけるクロック信号と出力と
の関係を示す信号波形図である。
6 is a signal waveform diagram showing a relationship between a clock signal and an output in the power supply circuit of FIG.

【図7】電源回路における負荷に対する制御方法を説明
するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a control method for a load in the power supply circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ドライバ回路 102 チャージポンプ回路 103 発振器 104 検出器 105 負荷 110 OR回路 111 NAND回路 112 差動アンプ 113 第1の遅延素子 114 第2の遅延素子 P1,N1 MOSトランジスタ V1 電源電圧 C1 ポンプアップ容量 101 driver circuit 102 charge pump circuit 103 oscillator 104 detector 105 load 110 OR circuit 111 NAND circuit 112 differential amplifier 113 first delay element 114 second delay element P1, N1 MOS transistor V1 power supply voltage C1 pump-up capacitance

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クロック信号を発生する発振器と、この
クロック信号に応答しドライバ信号電圧として電源電圧
と接地電圧を交互に出力するドライバ回路と、このドラ
イバ信号電圧により充電されて所定の電圧を出力するチ
ャージポンプ回路と、前記チャージポンプ回路から出力
されて負荷に供給される電圧の変動を検出してこれに対
応した制御信号を出力する検出器とを備え、前記ドライ
バ回路は前記検出器の出力制御信号と前記クロック信号
とに基づいて前記出力信号電圧が制御される構成とした
ことを特徴とする電源回路。
1. An oscillator that generates a clock signal, a driver circuit that alternately outputs a power supply voltage and a ground voltage as driver signal voltages in response to the clock signal, and a predetermined voltage that is charged by the driver signal voltage and that outputs a predetermined voltage. And a detector that detects a change in the voltage output from the charge pump circuit and supplied to the load and outputs a control signal corresponding to the change, and the driver circuit outputs the output of the detector. A power supply circuit characterized in that the output signal voltage is controlled based on a control signal and the clock signal.
【請求項2】 ドライバ回路は2つのMOSトランジス
タを縦続接続したインバータとして構成され、うち一方
のMOSトランジスタのゲートにクロック信号が入力さ
れ、他方のMOSトランジスタのゲートにクロック信号
と検出器の出力制御信号の論理積または論理和信号が入
力される請求項1の電源回路。
2. The driver circuit is configured as an inverter in which two MOS transistors are connected in cascade, one of the MOS transistors receives a clock signal at its gate, and the other MOS transistor has its gate controlled by the clock signal and the output control of the detector. The power supply circuit according to claim 1, wherein a logical product or a logical sum signal of the signals is input.
【請求項3】 発振器は、クロック信号の高レベルと低
レベルの状態を切り替える回路と、クロック信号を高レ
ベルから低レベルに切り替える信号を出力する第1の遅
延素子と、低レベルから高レベルに切り替える信号を出
力する第2の遅延素子とを備え、前記第2の遅延素子
は、ドライバ回路の出力と所定電圧とを比較した比較結
果により切り替え信号を出力し、第1の遅延素子はクロ
ック信号の状態変化の後一定の時間後に切り替えグ信号
を出力する請求項1または2の電源回路。
3. The oscillator comprises a circuit for switching between a high level and a low level of a clock signal, a first delay element for outputting a signal for switching the clock signal from a high level to a low level, and a low level to a high level. A second delay element for outputting a switching signal, wherein the second delay element outputs a switching signal according to a comparison result obtained by comparing the output of the driver circuit with a predetermined voltage, and the first delay element is a clock signal. 3. The power supply circuit according to claim 1 or 2, wherein a switching signal is output after a certain period of time after the state change.
【請求項4】 第2の遅延素子は、ドライバ回路の出力
と電源電圧とを比較し、電源電圧が出力電圧よりも高電
圧となったときに切り替え信号を出力し、チャージポン
プ回路は電源電圧よりも昇圧された電圧を出力し得るよ
うに構成されてなる請求項1ないし3のいずれかの電源
回路。
4. The second delay element compares the output of the driver circuit with the power supply voltage, outputs a switching signal when the power supply voltage becomes higher than the output voltage, and the charge pump circuit has the power supply voltage. 4. The power supply circuit according to claim 1, wherein the power supply circuit is configured to output a boosted voltage.
【請求項5】 第2の遅延素子は、ドライバ回路の出力
と接地電圧とを比較し、接地電圧が出力電圧よりも低電
圧となったときに切り替え信号を出力し、チャージポン
プ回路は接地電圧よりも降圧された電圧を出力し得るよ
うに構成されてなる請求項1ないし3のいずれかの電源
回路。
5. The second delay element compares the output of the driver circuit with the ground voltage, outputs a switching signal when the ground voltage becomes lower than the output voltage, and the charge pump circuit outputs the switching signal. The power supply circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the power supply circuit is configured to be able to output a voltage that is lower than that.
【請求項6】 ドライバ回路及びチャージポンプ回路の
組を複数組並列接続し、各ドライバ回路にはそれぞれ位
相が異なるクロック信号を入力させる請求項1ないし5
のいずれかの電源回路。
6. A plurality of sets of driver circuits and charge pump circuits are connected in parallel, and clock signals having different phases are input to the respective driver circuits.
Either power circuit.
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