[go: up one dir, main page]

JP3456074B2 - DC-DC converter - Google Patents

DC-DC converter

Info

Publication number
JP3456074B2
JP3456074B2 JP29007095A JP29007095A JP3456074B2 JP 3456074 B2 JP3456074 B2 JP 3456074B2 JP 29007095 A JP29007095 A JP 29007095A JP 29007095 A JP29007095 A JP 29007095A JP 3456074 B2 JP3456074 B2 JP 3456074B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch circuit
power supply
capacitance
electrode
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP29007095A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09135567A (en
Inventor
光生 曽根田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP29007095A priority Critical patent/JP3456074B2/en
Priority to US08/743,825 priority patent/US5856918A/en
Priority to SG1996011077A priority patent/SG48486A1/en
Priority to KR1019960052632A priority patent/KR970031198A/en
Priority to EP96402383A priority patent/EP0773622A3/en
Priority to IDP963235A priority patent/ID18396A/en
Priority to CN96121658A priority patent/CN1061484C/en
Publication of JPH09135567A publication Critical patent/JPH09135567A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3456074B2 publication Critical patent/JP3456074B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

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、電源電圧をさらに
低電圧に変換するダウンコンバータ等のDC−DCコン
バータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC-DC converter such as a down converter for converting a power supply voltage into a lower voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、チップ間およびチップ内小振幅転
送等、LSI内部で電源電圧VCCと独立した低電圧(た
とえばVCC/m)電源への要求が高まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for a low voltage (for example, V CC / m) power supply which is independent of the power supply voltage V CC inside the LSI, such as inter-chip and intra-chip small-amplitude transfer.

【0003】従来、この種の低電圧電源としては、一般
的に図5に示すようなシリーズレギュレータが用いられ
ている。このシリーズレギュレータは、図5に示すよう
に、反転入力(−)が定電圧V L の供給ラインに接続さ
れたオペアンプ1と、ゲートがオペアンプ1の出力に、
ソースが電源電圧VCCの供給ラインに、ドレインがオペ
アンプ1の非反転入力(+)に接続されたpチャネルM
OSトランジスタ2により構成され、ノードN1から低
電圧VL を回路ブロック3に供給する。
Conventionally, as a low voltage power source of this type,
A series regulator as shown in Fig. 5 is used.
ing. This series regulator is shown in Figure 5.
The inverting input (-) is a constant voltage V LConnected to the supply line of
The operational amplifier 1 and the gate are connected to the output of the operational amplifier 1.
Source is power supply voltage VCCIn the supply line of the
P channel M connected to non-inverting input (+) of amplifier 1
It is composed of an OS transistor 2 and has a node N1To low
Voltage VLIs supplied to the circuit block 3.

【0004】ところで、上記シリーズレギュレータの電
力損失について考察すると、下記式で示すpチャネルM
OSトランジスタ2による損失PLSがある。
Now, considering the power loss of the series regulator, the p-channel M shown by the following equation
There is a loss P LS due to the OS transistor 2.

【数1】 PLS=(VCC−VL )・iL …(1) そして、VL <(VCC/2)のときは50%以上の損失
となり、LSIの低消費電力化の大きな妨げとなってい
た。特に、VCC用外部電源として、リチウムイオン電池
を用いた場合、VCCの変動は大きく、その電力損失が問
題となっていた。
## EQU1 ## P LS = (V CC −V L ) · i L (1) When VL <(V CC / 2), the loss is 50% or more, which is a large reduction in the power consumption of the LSI. It was an obstacle. In particular, the V CC Yogaibu supply, when using a lithium ion battery, the variation in V CC is large, the power loss becomes a problem.

【0005】そこで、ドライバとしてのMOSトランジ
スタを用いず、容量素子とスイッチ素子だけで構成した
所望の低電圧電源電位を得られるDC−DCコンバータ
が提案されている。
Therefore, there has been proposed a DC-DC converter which can obtain a desired low-voltage power supply potential composed of only a capacitive element and a switch element without using a MOS transistor as a driver.

【0006】図6は、この従来提案されたDC−DCコ
ンバータの構成例を示す回路図である。図に示すよう
に、このDC−DCコンバータ10は、スイッチ回路1
1〜13、キャパシタ21〜23により構成されてい
る。なお、スイッチ回路11〜13は、たとえばMOS
系トランジスタにより構成される。また、キャパシタ2
1,22としては、容量が同一のものが用いられる。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of this conventionally proposed DC-DC converter. As shown in FIG. 6 , this DC-DC converter 10 includes a switch circuit 1
1 to 13 and capacitors 21 to 23. The switch circuits 11 to 13 are, for example, MOS
It is composed of system transistors. In addition, the capacitor 2
The same capacity is used as 1 and 22.

【0007】スイッチ回路11の作動接点aは電源電圧
CCの供給ラインに接続され、作動接点bは出力ノード
NDOUT に接続され、固定接点cがキャパシタ21の一
方の電極に接続されている。スイッチ回路12の作動接
点aはスイッチ回路13の作動接点aに接続され、作動
接点bは接地され、固定接点cがキャパシタ21の他方
の電極に接続されている。スイッチ回路13の作動接点
bは出力ノードNDOUT に接続され、固定接点cがキャ
パシタ22の一方の電極に接続されている。そして、キ
ャパシタ22の他方の電極が接地されている。
The operating contact a of the switch circuit 11 is connected to the supply line of the power supply voltage V CC , the operating contact b is connected to the output node ND OUT , and the fixed contact c is connected to one electrode of the capacitor 21. The operation contact a of the switch circuit 12 is connected to the operation contact a of the switch circuit 13, the operation contact b is grounded, and the fixed contact c is connected to the other electrode of the capacitor 21. The operating contact b of the switch circuit 13 is connected to the output node ND OUT , and the fixed contact c is connected to one electrode of the capacitor 22. The other electrode of the capacitor 22 is grounded.

【0008】また、キャパシタ23は、出力ノードND
OUT と接地ラインとの間に接続され、負荷電流IL によ
り出力ノードNDOUT の電圧落ちを抑制する安定化させ
るための安定化キャパシタである。なお、この安定化キ
ャパシタ23は、出力電源ラインの寄生容量が大きい場
合には設ける必要はない。
The capacitor 23 is connected to the output node ND
A stabilizing capacitor connected between OUT and the ground line for stabilizing the voltage drop at the output node ND OUT due to the load current I L. The stabilizing capacitor 23 need not be provided when the parasitic capacitance of the output power supply line is large.

【0009】スイッチ回路11,12,13は、クロッ
ク信号φがVCCレベル(ハイレベル)のときは固定接点
cを作動接点aに接続し、クロック信号φが接地レベル
(ローレベル)のときは固定接点cを作動接点bに接続
する。
The switch circuits 11, 12, 13 connect the fixed contact c to the operating contact a when the clock signal φ is at the V CC level (high level), and when the clock signal φ is at the ground level (low level). The fixed contact c is connected to the working contact b.

【0010】このような構成において、クロック信号φ
がハイレベルの場合には、電源電圧VCCの供給ラインと
接地ラインとの間に、2つのキャパシタ21,22が直
列に接続され、各キャパシタ21,22に対する電荷の
充電が行われる。クロック信号φがローレベルの場合に
は、2つのキャパシタ21,22が並列に接続され、放
電が行われる。そして、キャパシタ21,22は容量が
同一のもので構成されていることから、上述した充放電
作用により、出力ノードNDOUT に現れる出力電圧Va
はVCC/2となり、この低電圧VCC/2で動作する回路
ブロック30に供給される。
In such a configuration, the clock signal φ
Is at a high level, the two capacitors 21 and 22 are connected in series between the supply line of the power supply voltage V CC and the ground line, and the capacitors 21 and 22 are charged with electric charges. When the clock signal φ is at the low level, the two capacitors 21 and 22 are connected in parallel and discharging is performed. Since the capacitors 21 and 22 have the same capacitance, the output voltage Va appearing at the output node ND OUT is caused by the charging / discharging operation described above.
Becomes V CC / 2 and is supplied to the circuit block 30 operating at this low voltage V CC / 2.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図6に示す
ダウンコンバータでは、ノードND1,ND2をそれぞ
れ電源電圧VCC、0.5VCCから0.5VCC、0Vに放
電するとき次式で示す電力Pdが消費される。
By the way, in the down converter shown in FIG. 6, when the nodes ND1 and ND2 are discharged from the power supply voltages V CC , 0.5V CC to 0.5V CC , 0V, respectively, the electric power expressed by the following equation is obtained. Pd is consumed.

【0012】[0012]

【数2】 Pd=(1/2) ・(Cs1+Cs2)・(VCC/2)2 ・(1/τ) …(2) ここで、Cs1,Cs2はノードND1,ND2の寄生容量
である。
[Number 2] Pd = (1/2) · (Cs1 + Cs2) · (V CC / 2) 2 · (1 / τ) ... (2) here, Cs1, Cs2 is a parasitic capacitance of the node ND1, ND2.

【0013】同様に、充電時も同量の電力が消費され、
結果として合計次式で示す電力Pが消費される。
Similarly, the same amount of power is consumed during charging,
As a result, the total power P shown by the following equation is consumed.

【数3】 P=(1/4) ・(Cs1+Cs2)・(VCC/τ)2 …(3)[Formula 3] P = (1/4) · (Cs1 + Cs2) · (V CC / τ) 2 (3)

【0014】しかし、上記(3)式で示す電力消費量で
は、LSIの低消費電力化の要求を十分に満足させるも
のではなく、さらに低い電力損失で安定な出力電圧を得
られるDC−DCコンバータの実現が望まれている。
However, the power consumption shown by the equation (3) does not sufficiently satisfy the demand for low power consumption of the LSI, and a DC-DC converter capable of obtaining a stable output voltage with lower power loss. Realization of is desired.

【0015】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、低い電力損失で安定な出力電圧
を得られるDC−DCコンバータを提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a DC-DC converter capable of obtaining a stable output voltage with low power loss.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数の容量素子を、外部電源と基準電源
間に直列に接続して充電した後、上記複数の容量素子を
出力ノードと上記基準電源間に並列に接続して放電させ
て外部電源電圧と基準電源電圧との間の値の出力電圧を
得るDC−DCコンバータであって、上記基準電源電圧
より高く上記外部電源電圧より低い電位用電源と、上記
複数の容量素子のうちの一つの容量素子の一方の電極と
上記外部電源または上記出力ノードを作動的に接続する
第1スイッチ回路と、上記一つの容量素子の他方の電極
と他の上記容量素子の一方の電極、上記低い電位用電
源、または上記基準電源とを作動的に接続する第2スイ
ッチ回路と、上記充電時は、上記第1スイッチ回路に上
記一つの容量素子の一方の電極を上記外部電源と接続さ
せ、上記第2スイッチ回路に上記他方の電極を上記他の
容量素子の一方の電極と接続させ、上記放電時は、上記
他の容量素子を上記出力ノードと上記基準電源間に並列
に接続させた状態で、上記第1スイッチ回路をオフにし
て、上記第2スイッチ回路に上記他方の電極を上記他の
容量素子の一方の電極に代えて上記低い電位用電源と接
続させ、上記第2スイッチ回路に上記一つの容量素子の
他方の電極を上記低い電位用電源に代えて上記基準電源
と接続させた後、上記第1スイッチ回路に上記一つの容
量素子の上記一方の電極を上記出力ノードと接続させて
放電を行わせる手段とを有する。また、上記一つの容量
素子の一方の電極と上記出力ノードを接続している第1
スイッチ回路をオフにし、上記第2スイッチ回路に上記
一つの容量素子の他方の電極を上記基準電源に代えて上
記低い電位用電源に接続させた後、上記第2スイッチ回
路をオフにして上記第1スイッチ回路に上記一つの容量
素子の一方の電極を上記外部電源に接続させて上記一つ
容量素子の充電を行わせる手段を、さらに有する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method of connecting a plurality of capacitive elements in series between an external power source and a reference power source and charging the capacitive elements.
A DC-DC converter that is connected in parallel between an output node and the reference power supply to discharge to obtain an output voltage having a value between an external power supply voltage and the reference power supply voltage.
A power supply for a potential higher than the above external power supply voltage , and above
One electrode of one of the plurality of capacitors and
Operatively connect the external power supply or the output node
First switch circuit and the other electrode of the one capacitance element
And the other electrode of the above-mentioned capacitive element,
Source, or a second switch for operatively connecting the reference power source.
Switch circuit and the above-mentioned first switch circuit when charging
Connect one electrode of one capacitive element to the above external power source.
The other electrode to the second switch circuit.
Connected to one electrode of the capacitive element,
Connect another capacitor in parallel between the output node and the reference power supply.
And turn off the first switch circuit.
The other electrode of the second switch circuit to the other electrode.
Connect to the low potential power source in place of one electrode of the capacitive element.
To the second switch circuit, and
The other electrode is replaced with the low potential power source, and the reference power source is used.
Connected to the first switch circuit,
Connect one of the electrodes of the measuring element to the output node
And means for causing discharge . Also, the above capacity
A first electrode connecting one electrode of the element and the output node
The switch circuit is turned off, and the second switch circuit is connected to the above.
Replace the other electrode of one capacitive element with the above reference power source.
After connecting to the low potential power supply, turn the second switch
The path is turned off and the one capacitance is added to the first switch circuit.
One of the electrodes is connected to the external power source
Means for causing the charging of the capacitor element and organic in further.

【0017】また、本発明のDC−DCコンバータは、
容量素子の直列接続と並列接続との切り換えがクロック
信号に基づいて行われる上記複数の容量素子の配列を少
なくとも2系統有し、少なくとも2系統に、逆相のクロ
ック信号が供給される。
The DC-DC converter of the present invention is
There is at least two systems of the plurality of arrays of the plurality of capacitors in which switching between the series connection and the parallel connection of the capacitive elements is performed based on the clock signal, and the clock signal of the opposite phase is supplied to at least two systems.

【0018】また、本発明のDC−DCコンバータで
は、上記容量素子が、強誘電体容量、高誘電体容量、M
IM(金属−絶縁物−金属)構成の容量、DRAMのト
レンチおよびスタック容量、プレーナ容量、外付け容
量、またはMOSのゲート容量のうちいずれかの素子に
より構成されている。
Further, in the DC-DC converter of the present invention, the capacitance element is a ferroelectric capacitance, a high dielectric capacitance, M
It is composed of any one of an IM (metal-insulator-metal) structure capacitor, a DRAM trench and stack capacitor, a planar capacitor, an external capacitor, and a MOS gate capacitor.

【0019】本発明のDC−DCコンバータによれば
複数の容量素子が外部電源と基準電源間に直列に接続さ
れて、次に、並列に接続されるとともに、外部電源に接
続されたスイッチ手段から接続、非接続状態を順次切り
換えて充電、放電が行われ、外部電源電圧と基準電源電
圧との間の値の出力電圧が得られる。
According to the DC-DC converter of the present invention ,
A plurality of capacitive elements are connected in series between the external power source and the reference power source, and then connected in parallel, and the charging / discharging is performed by sequentially switching the connection / disconnection state from the switch means connected to the external power source. The output voltage having a value between the external power supply voltage and the reference power supply voltage is obtained.

【0020】また、容量素子の直列接続と並列接続との
切り換えがクロック信号に基づいて行われ、かつ複数の
容量素子の2系統がそれぞれ逆相のクロック信号により
駆動される。これにより、負荷電流に伴うリップルを低
下させることができる。
Further, switching between series connection and parallel connection of the capacitive elements is performed based on the clock signal, and two systems of the plurality of capacitive elements are respectively driven by clock signals of opposite phases. This makes it possible to reduce the ripple associated with the load current.

【0021】また、容量素子が強誘電体容量等の比誘電
率の高い素子により構成されることにより、電力損失が
低減される。
Further, since the capacitive element is composed of an element having a high relative dielectric constant such as a ferroelectric capacitor, power loss can be reduced.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るDC−DC
コンバータの第1の実施形態を示す回路図である。ま
た、図2は図1の回路のタイミングチャートである。図
1に示すように、このDC−DCコンバータ10aは、
スイッチ回路11a〜13a、キャパシタ21,22,
23、電源電圧VCCの外部電源40、0.25VCC用電
源50、および図2に示すタイミングでクロック信号φ
1〜φ7を生成するタイミング生成回路60により構成
されている。
1 is a block diagram of a DC-DC system according to the present invention.
It is a circuit diagram which shows 1st Embodiment of a converter. FIG. 2 is a timing chart of the circuit shown in FIG. As shown in FIG. 1, the DC-DC converter 10a is
Switch circuits 11a to 13a, capacitors 21, 22,
23, the power supply voltage V CC external power 40,0.25V CC power source 50, and the clock signal φ at the timing shown in FIG. 2
It is configured by a timing generation circuit 60 that generates 1 to φ7.

【0023】スイッチ回路(第1スイッチ回路)11a
は、2つのオン・オフスイッチ111,112の固定接
点c1,c2がキャパシタ21の一方の電極に対して並
列に接続され、スイッチ111の作動接点a1が外部電
源40に接続され、スイッチ112の作動接点a2が出
力ノードNDOUT に接続されている。そして、スイッチ
111はクロック信号φ1によりオン・オフ制御され、
スイッチ112はクロック信号φ5によりオン・オフ制
御される。具体的には、スイッチ111,112は、ク
ロック信号がハイレベルのときオン状態となり、ローレ
ベルのときオフ状態となる。これらのオン・オフは相補
的に行われる。
Switch circuit (first switch circuit) 11a
The fixed contacts c1 and c2 of the two on / off switches 111 and 112 are connected in parallel to one electrode of the capacitor 21, the operating contact a1 of the switch 111 is connected to the external power source 40, and the operation of the switch 112 is The contact a2 is connected to the output node ND OUT . The switch 111 is on / off controlled by the clock signal φ1,
The switch 112 is on / off controlled by a clock signal φ5. Specifically, the switches 111 and 112 are turned on when the clock signal has a high level and turned off when the clock signal has a low level. These on / off operations are performed complementarily.

【0024】スイッチ回路(第2スイッチ回路)12a
は、3つのオン・オフスイッチ121,122,123
の固定接点c1,c2,c3がキャパシタ21の他方の
電極に対して並列に接続され、スイッチ121の作動接
点a1がスイッチ回路13aのスイッチ131の作動接
点a1に接続されている。スイッチ122の作動接点a
2は0.25VCC用電源50に接続され、スイッチ12
3の作動接点a3が接地されている。そして、スイッチ
121はクロック信号φ2によりオン・オフ制御され、
スイッチ122はクロック信号φ6によりオン・オフ制
御され、スイッチ123はクロック信号φ7によりオン
・オフ制御される。具体的には、スイッチ121,12
2,123は、クロック信号がハイレベルのときオン状
態となり、ローレベルのときオフ状態となる。これらス
イッチ121,122,123のオン・オフは順次に行
われる。
Switch circuit (second switch circuit) 12a
Are three on / off switches 121, 122, 123
Fixed contacts c1, c2, c3 are connected in parallel to the other electrode of the capacitor 21, and the operating contact a1 of the switch 121 is connected to the operating contact a1 of the switch 131 of the switch circuit 13a. Actuating contact a of switch 122
2 is connected to the 0.25V CC power supply 50, and the switch 12
The operating contact a3 of 3 is grounded. The switch 121 is on / off controlled by the clock signal φ2,
The switch 122 is on / off controlled by a clock signal φ6, and the switch 123 is on / off controlled by a clock signal φ7. Specifically, the switches 121 and 12
2, 123 are in the ON state when the clock signal is at the high level, and are in the OFF state when the clock signal is at the low level. The switches 121, 122, 123 are sequentially turned on and off.

【0025】スイッチ回路13aは、2つのオン・オフ
スイッチ131,132の固定接点c1,c2がキャパ
シタ22の一方の電極に対して並列に接続され、スイッ
チ132の作動接点a2が出力ノードNDOUT に接続さ
れている。そして、スイッチ131はクロック信号φ3
によりオン・オフ制御され、スイッチ112はクロック
信号φ4によりオン・オフ制御される。具体的には、ス
イッチ131,132は、クロック信号がハイレベルの
ときオン状態となり、ローレベルのときオフ状態とな
る。これらのオン・オフは相補的に行われる。また、キ
ャパシタ22の他方の電極は接地されている。
In the switch circuit 13a, the fixed contacts c1 and c2 of the two on / off switches 131 and 132 are connected in parallel to one electrode of the capacitor 22, and the operation contact a2 of the switch 132 is connected to the output node ND OUT . It is connected. Then, the switch 131 causes the clock signal φ3.
ON / OFF is controlled by the switch 112, and the switch 112 is controlled by the clock signal φ4. Specifically, the switches 131 and 132 are turned on when the clock signal is at a high level and turned off when the clock signal is at a low level. These on / off operations are performed complementarily. The other electrode of the capacitor 22 is grounded.

【0026】なお、スイッチ回路11a〜13aは、た
とえばMOS系トランジスタにより構成される。
The switch circuits 11a to 13a are composed of, for example, MOS transistors.

【0027】また、出力ノードNDOUT と接地ラインと
の間には、負荷電流IL により出力ノードNDOUT の電
圧落ちを抑制する安定化キャパシタ23が接続されてい
る。なお、この安定化キャパシタ23は、出力電源ライ
ンの寄生容量が大きい場合には設ける必要はない。ま
た、キャパシタ21,22としては、容量が同一のもの
が用いられる。
A stabilizing capacitor 23 is connected between the output node ND OUT and the ground line to suppress the voltage drop at the output node ND OUT due to the load current I L. The stabilizing capacitor 23 need not be provided when the parasitic capacitance of the output power supply line is large. The capacitors 21 and 22 having the same capacitance are used.

【0028】図は、0.25VCC用電源50の構成例
を示す回路図である。この0.25VCC用電源50は、
図2に示すように、スイッチ回路511〜517、キャ
パシタ521〜525により構成されている。なお、ス
イッチ回路511〜517は、たとえばMOS系トラン
ジスタにより構成される。また、キャパシタ521〜5
24としては、容量が同一のものが用いられる。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the 0.25V CC power supply 50. This 0.25V CC power supply 50 is
As shown in FIG. 2, it is composed of switch circuits 511 to 517 and capacitors 521 to 525. The switch circuits 511 to 517 are composed of, for example, MOS transistors. Also, the capacitors 521 to 5
As 24, those having the same capacity are used.

【0029】スイッチ回路511の作動接点aは電源電
圧VCCの供給ラインに接続され、作動接点bは出力ノー
ドNDOUT に接続され、固定接点cがキャパシタ521
の一方の電極に接続されている。スイッチ回路512の
作動接点aはスイッチ回路513の作動接点aに接続さ
れ、作動接点bは接地され、固定接点cがキャパシタ5
21の他方の電極に接続されている。スイッチ回路51
3の作動接点bは出力ノードNDOUT に接続され、固定
接点cがキャパシタ522の一方の電極に接続されてい
る。スイッチ回路514の作動接点aはスイッチ回路5
15の作動接点aに接続され、作動接点bは接地され、
固定接点cがキャパシタ522の他方の電極に接続され
ている。スイッチ回路515の作動接点bは出力ノード
NDOUT に接続され、固定接点cがキャパシタ523の
一方の電極に接続されている。スイッチ回路516の作
動接点aはスイッチ回路517の作動接点aに接続さ
れ、作動接点bは出力ノードNDOUT に接続され、固定
接点cがキャパシタ524の一方の電極に接続されてい
る。そして、キャパシタ524の他方の電極が接地され
ている。
The operating contact a of the switch circuit 511 is connected to the supply line of the power supply voltage V CC , the operating contact b is connected to the output node ND OUT , and the fixed contact c is the capacitor 521.
Connected to one of the electrodes. The operating contact a of the switch circuit 512 is connected to the operating contact a of the switch circuit 513, the operating contact b is grounded, and the fixed contact c is the capacitor 5.
21 is connected to the other electrode. Switch circuit 51
The operating contact b of No. 3 is connected to the output node ND OUT , and the fixed contact c is connected to one electrode of the capacitor 522. The operating contact a of the switch circuit 514 is the switch circuit 5
15 is connected to the working contact a, and the working contact b is grounded,
The fixed contact c is connected to the other electrode of the capacitor 522. The operating contact b of the switch circuit 515 is connected to the output node ND OUT , and the fixed contact c is connected to one electrode of the capacitor 523. The operation contact a of the switch circuit 516 is connected to the operation contact a of the switch circuit 517, the operation contact b is connected to the output node ND OUT , and the fixed contact c is connected to one electrode of the capacitor 524. The other electrode of the capacitor 524 is grounded.

【0030】また、キャパシタ525は、出力ノードN
OUT と接地ラインとの間に接続され、負荷電流IL
より出力ノードNDOUT の電圧落ちを抑制する安定化さ
せるための安定化キャパシタである。なお、この安定化
キャパシタ525は、出力電源ラインの寄生容量が大き
い場合には設ける必要はない。
The capacitor 525 is connected to the output node N
It is a stabilizing capacitor connected between D OUT and the ground line for stabilizing the voltage drop of the output node ND OUT due to the load current I L. The stabilizing capacitor 525 need not be provided when the parasitic capacitance of the output power supply line is large.

【0031】スイッチ回路511〜517は、クロック
信号φ50がVCCレベル(ハイレベル)のときは固定接点
cを作動接点aに接続し、クロック信号φ50が接地レベ
ル(ローレベル)のときは固定接点cを作動接点bに接
続する。
The switch circuits 511 to 517 connect the fixed contact c to the operating contact a when the clock signal φ 50 is at the V CC level (high level), and when the clock signal φ 50 is at the ground level (low level). The fixed contact c is connected to the working contact b.

【0032】このような構成を有する電源50において
は、クロック信号φ50がハイレベルの場合には、電源電
圧VCCの供給ラインと接地ラインとの間に、4つのキャ
パシタ521,522,523,524が直列に接続さ
れ、各キャパシタ521〜524に対する電荷の充電が
行われる。クロック信号φ50がローレベルの場合には、
4つのキャパシタ421〜424が並列に接続され、放
電が行われる。そして、キャパシタ521〜524は容
量が同一のもので構成されていることから、上述した充
放電作用により、出力ノードNDOUT に現れる出力電圧
VaはVCC/4=0.25VCCとなり、図1の回路にお
けるスイッチ回路12aのスイッチ122の作動接点a
2に供給される。
In power supply 50 having such a structure, when clock signal φ 50 is at a high level, four capacitors 521, 522, 523 are provided between the supply line of power supply voltage V CC and the ground line. 524 are connected in series to charge the capacitors 521 to 524 with electric charges. When the clock signal φ 50 is low level,
The four capacitors 421 to 424 are connected in parallel and discharged. Then, since the capacitor 521 to 524 is configured in what capacity is the same, the charge and discharge action described above, the output voltage Va appearing at the output node ND OUT is V CC /4=0.25V CC, and the FIG. 1 Of the switch 122 of the switch circuit 12a in the circuit
2 is supplied.

【0033】タイミング生成回路6は、図2に示すよ
うに、まず、クロック信号φ1〜φ3をハイレベルに設
定して、スイッチ111,121,131をオン状態に
保持させて外部電源40と接地ラインとの間に、2つの
キャパシタ21,22を直列に接続させ、各キャパシタ
21,22に対する電荷の充電を行わせる。次いで、時
刻t1においてクロック信号φ1〜φ3をローレベルに
切り換え、れ、クロック信号φ4およびφ6をハイレベ
ルに設定してノードND2を0.25VCC用電源50に
接続させ、ノードND2に接続された側のキャパシタ2
1の電荷電源0に放電させる。そして、所定時間後
の時刻t2においてクロック信号φ6ローレベルに切
り換えられ、クロック信号φ7をハイレベルに設定して
ノードND2を接地ラインに接続させて、ノードND1
が0.5VCCに、ノードND2が0Vとなるようにキャ
パシタ21の電荷の放電を行わせる。次に、時刻t3に
おいてクロック信号φ5をハイレベルに設定してノード
ND1を出力ノードNDOUT に接続させて0.5V
CC(VCC/2)を出力ノードNDOUT に供給させる。さ
らに、時刻t4においてクロック信号φ5,φ7をロー
レベルに切り換えて、クロック信号φ6をハイレベルに
設定して、ノードND2を0.25VCC用電源50に接
続させ、ノードND1が0.5VCCから0.75V
CCに、ノードND2が0Vから0.25となるようにキ
ャパシタ21へ電荷の充電を行わせる。次に、時刻t5
において、クロック信号φ6をローレベルに切り換え、
クロック信号φ1をハイレベルに設定して、ノードND
1を外部電源40に接続させ、ノードND1をVCCに、
ノードND2が0.5VCCとなるようにキャパシタ21
に対する電荷の充電を行わせる。
The timing generating circuit 6 0, as shown in FIG. 2, initially, sets the clock signal φ1~φ3 the high level, the external power source 40 by holding the switch 111, 121, 131 in the ON state ground Two capacitors 21 and 22 are connected in series with the line to charge the capacitors 21 and 22 with electric charges. Next, at time t1, the clock signals φ1 to φ3 are switched to the low level, the clock signals φ4 and φ6 are set to the high level, the node ND2 is connected to the 0.25V CC power supply 50, and the node ND2 is connected. Side capacitor 2
Discharging the first charge to the power supply 5 0. Then, at time t2 after a predetermined time, the clock signal φ6 is switched to the low level, the clock signal φ7 is set to the high level, the node ND2 is connected to the ground line, and the node ND1 is connected.
Causes 0.5V CC to discharge the charge of the capacitor 21 so that the node ND2 becomes 0V. Next, at time t3, the clock signal φ5 is set to the high level to connect the node ND1 to the output node ND OUT , and 0.5 V is applied.
CC (V CC / 2) is supplied to the output node ND OUT . Further, at time t4, the clock signals φ5 and φ7 are switched to the low level, the clock signal φ6 is set to the high level, the node ND2 is connected to the 0.25V CC power supply 50, and the node ND1 changes from 0.5V CC to 0.5V CC. 0.75V
The CC is made to charge the capacitor 21 so that the node ND2 changes from 0V to 0.25. Next, time t5
, The clock signal φ6 is switched to the low level,
The clock signal φ1 is set to the high level and the node ND
1 is connected to the external power supply 40, the node ND1 is connected to V CC ,
The capacitor 21 so that the node ND2 becomes 0.5V CC
Charge the electric charge for.

【0034】次に、上記構成による動作を、図2のタイ
ミングチャートを参照しつつ説明する。まず、タイミン
グ生成回路60でクロック信号φ1〜φ7のうちクロッ
ク信号φ1,φ2,φ3がハイレベルに設定され、クロ
ック信号φ1がスイッチ回路11aのスイッチ111
に、クロック信号φ2がスイッチ回路12aのスイッチ
121に、クロック信号φ3がスイッチ回路131にそ
れぞれ供給される。これにより、スイッチ111,12
1,131がオン状態となり外部電源40と接地ライン
との間に、2つのキャパシタ21,22が直列に接続さ
れ、各キャパシタ21,22に対する電荷の充電が行わ
れる。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to the timing chart of FIG. First, in the timing generation circuit 60, the clock signals φ1, φ2, and φ3 of the clock signals φ1 to φ7 are set to the high level, and the clock signal φ1 is set to the switch 111 of the switch circuit 11a.
The clock signal φ2 is supplied to the switch 121 of the switch circuit 12a, and the clock signal φ3 is supplied to the switch circuit 131. As a result, the switches 111 and 12
1, 131 are turned on, two capacitors 21 and 22 are connected in series between the external power supply 40 and the ground line, and the capacitors 21 and 22 are charged with electric charges.

【0035】次に、時刻t1において、タイミング生成
回路60でクロック信号φ1〜φ3がローレベルに切り
換えられ、クロック信号φ4およびφ6がハイレベルに
設定されて、クロック信号φ4がスイッチ回路13aの
スイッチ132に、クロック信号φ6がスイッチ回路1
2aのスイッチ122にそれぞれ供給される。これによ
り、スイッチ111,121,131がオフ状態とな
り、スイッチ132および122がオン状態となり、キ
ャパシタ23および回路ブロック30へのVCC/2の供
給が開始される。
Next, at time t1, the timing generation circuit 60 switches the clock signals φ1 to φ3 to the low level, sets the clock signals φ4 and φ6 to the high level, and sets the clock signal φ4 to the switch 132 of the switch circuit 13a. And the clock signal φ6 is the switch circuit 1
It is supplied to the switch 122 of 2a, respectively. As a result, switches 111, 121 and 131 are turned off, switches 132 and 122 are turned on, and supply of V CC / 2 to capacitor 23 and circuit block 30 is started.

【0036】スイッチ122がオン状態となったことに
伴い、ノードND2が0.25VCC用電源50に接続さ
れ、ノードND2に接続された側のキャパシタ21の電
荷が電源50に放電される。ここで、スイッチ122を
介して電源0へ0.25VCC(Cs1+CS2)の電荷が
流入する。このときのノードND1のレベルは0.75
CCである。この場合に、スイッチ122では、次式で
示す電力消費が行われる。
As the switch 122 is turned on, the node ND2 is connected to the 0.25V CC power supply 50, and the capacitor 21 on the side connected to the node ND2 is discharged to the power supply 50. Here, the charge of 0.25V CC (Cs1 + CS2) flows through the switch 122 to the power supply 5 0. At this time, the level of the node ND1 is 0.75
V CC . In this case, the switch 122 consumes the power represented by the following equation.

【0037】[0037]

【数4】 P111 =(1/2) ・(Cs1+Cs2)・(VCC/4)2 ・(1/τ)…(4) ここで、Cs1,Cs2はノードND1、ND2の寄生容量
であり、キャパシタ21の容量C21とは、C21>>Cs
1,CS2とする。
Equation 4] P 111 = (1/2) · ( Cs1 + Cs2) · (V CC / 4) 2 · (1 / τ) ... (4) Here, Cs1, Cs2 is parasitic capacitance of the node ND1, ND2 , The capacitance C 21 of the capacitor 21 is C 21 >> Cs
1 and CS2.

【0038】次に、時刻t2において、タイミング生成
回路60でクロック信号φ6がローレベルに切り換えら
れ、クロック信号φ7がハイレベルに設定されて、クロ
ック信号φ7がスイッチ回路12aのスイッチ123に
供給される。これにより、スイッチ122がオフ状態と
なり、スイッチ123がオン状態となる。
Next, at time t2, the timing generation circuit 60 switches the clock signal φ6 to the low level, sets the clock signal φ7 to the high level, and supplies the clock signal φ7 to the switch 123 of the switch circuit 12a. . As a result, the switch 122 is turned off and the switch 123 is turned on.

【0039】スイッチ123がオン状態したことに伴
い、ノードND2が接地ラインに接続される。その結
果、ノードND1が0.5VCCに、ノードND2が0V
となるようにキャパシタ21の電荷の放電が行われる。
この場合に、スイッチ123では、上記(4)式で示す
電力と同等の電力が消される。そして、時刻t3におい
て、タイミング生成回路60でクロック信号φ5がハイ
レベルに設定されて、スイッチ回路11aのスイッチ1
12に供給される。これにより、スイッチ112がオ
状態となり、0.5VCC(VCC/2)が出力ノードND
OUT に供給される。
As the switch 123 is turned on, the node ND2 is connected to the ground line. As a result, node ND1 is at 0.5V CC and node ND2 is at 0V
The electric charge of the capacitor 21 is discharged so that
In this case, the switch 123 turns off the electric power equivalent to the electric power expressed by the equation (4). Then, at time t3, the clock signal φ5 is set to the high level by the timing generation circuit 60, and the switch 1 of the switch circuit 11a is switched.
12 are supplied. Thus, the switch 112 becomes Gao emissions <br/> state, 0.5V CC (V CC / 2 ) is the output node ND
Supplied on OUT .

【0040】また、時刻t4において、タイミング生成
回路60でクロック信号φ5,φ7がローレベルに切り
換えられ、クロック信号φ6がハイレベルに設定され
て、クロック信号φ6がスイッチ回路12aのスイッチ
122に供給される。これにより、スイッチ112,1
23がオフ状態となり、スイッチ122がオン状態とな
る。
At time t4, the timing generation circuit 60 switches the clock signals φ5 and φ7 to low level, sets the clock signal φ6 to high level, and supplies the clock signal φ6 to the switch 122 of the switch circuit 12a. It As a result, the switches 112, 1
23 is turned off and the switch 122 is turned on.

【0041】スイッチ122がオン状態したことに伴
い、ノードND2が0.25VCC用電源50に接続され
る。その結果、ノードND1が0.5VCCから0.75
CCに、ノードND2が0Vから0.25VCCとなるよ
うにキャパシタ21へ電荷の充電が行われる。この場合
に、スイッチ122では、上記(4)式で示す電力と同
等の電力が消される。ここで、スイッチ122を介して
電源50から0.25VCC(Cs1+Cs2)の電荷が流出
する。このように0.25VCC用電源50では、放電、
充電により0.25VCC(Cs1+Cs2)の流出入があ
り、電荷はリサイクルされる。このため、電源50用の
クロック信号φ50の周波数は低くてよく、図1の回路に
よる電力損失はほとんどない。
With the switch 122 turned on, the node ND2 is connected to the 0.25V CC power supply 50. As a result, node ND1 goes from 0.5V CC to 0.75
To V CC, the node ND2 is charged charges to the capacitor 21 so as to be 0.25 V CC from 0V is performed. In this case, the switch 122 turns off the power equivalent to the power expressed by the equation (4). At this time, the electric charge of 0.25 V CC (Cs1 + Cs2) flows from the power source 50 through the switch 122. Thus, with the 0.25V CC power supply 50, discharge,
There is an inflow / outflow of 0.25 V CC (Cs1 + Cs2) due to charging, and the charge is recycled. Therefore, better frequency of the clock signal phi 50 of power source 50 is low, there is little power loss due to the circuit of FIG.

【0042】次に、時刻t5において、タイミング生成
回路60でクロック信号φ6がローレベルに切り換えら
れ、クロック信号φ1がハイレベルに設定されて、クロ
ック信号φ1がスイッチ回路11aのスイッチ111に
供給される。これにより、スイッチ122がオフ状態と
なり、スイッチ111がオン状態となる。
Next, at time t5, the timing generation circuit 60 switches the clock signal φ6 to the low level, sets the clock signal φ1 to the high level, and supplies the clock signal φ1 to the switch 111 of the switch circuit 11a. . As a result, the switch 122 is turned off and the switch 111 is turned on.

【0043】スイッチ111がオン状態になったことに
伴い、ノードND1が外部電源40に接続される。その
結果、ノードND1がVCCに、ノードND2が0.5V
CCとなるようにキャパシタ21に対する電荷の充電が行
われる。この場合に、スイッチ111では、上記(4)
式で示す電力と同等の電力が消される。
As the switch 111 is turned on, the node ND1 is connected to the external power supply 40. As a result, node ND1 is at V CC and node ND2 is at 0.5 V
The capacitor 21 is charged with electric charges so as to be CC . In this case, the switch 111 uses the above (4)
The power equivalent to the power shown in the formula is extinguished.

【0044】上述した一連の放電、充電動作で消費され
る電力PTは次式で与えられえる。
The electric power PT consumed by the series of discharging and charging operations described above can be given by the following equation.

【数5】 PT=4×(1/2) ・(Cs1+Cs2)・(VCC/4)2 ・(1/τ) =4×(1/8) ・(Cs1+Cs2)・VCC 2 ・(1/τ) …(5)[Formula 5] PT = 4 × (1/2) ・ (Cs1 + Cs2) ・ (V CC / 4) 2・ (1 / τ) = 4 × (1/8) ・ (Cs1 + Cs2) ・ V CC 2・ (1 / Τ) (5)

【0045】この電力消費量は、従来回路の消費電力P
=(1/4) ・(Cs1+CS2)・(VCC/τ)2 の1/2で
ある。
This power consumption is the power consumption P of the conventional circuit.
= (1/4) · (Cs1 + CS2) · is 1/2 of (V CC / τ) 2.

【0046】以上説明したように、本第1の実施形態に
よれば、2つのキャパシタ21,22を、クロック信号
φ1〜φ3により外部電源と基準電源(グランド)間に
直列に接続して充電し、並列に接続して外部電源電圧と
基準電源電圧との間の値の出力電圧Vaを得るDC−D
Cコンバータにおいて、外部電源40VCCより低い電位
用電源0、および接地電源を設け、外部電源40およ
び低い電位用電源50とキャパシタ21とをそれぞれ作
動的に接続するスイッチ121,122,123と、外
部電源に接続されたスイッチ側から接続、非接続状態を
順次切り換えてキャパシタ21の充電、放電を行わせ、
接地電源側に接続されたスイッチ側から接続、非接続状
態を順次切り換えてキャパシタ21の充電を行わせる回
路50とを設け、いわゆる断熱充電を行わせるようにし
たので、低い電力損失で安定な出力電圧Vaを得られる
低電圧電源を実現できる利点がある。
As described above, according to the first embodiment, the two capacitors 21 and 22 are connected in series between the external power source and the reference power source (ground) by the clock signals φ1 to φ3 to charge them. , DC-D connected in parallel to obtain an output voltage Va of a value between the external power supply voltage and the reference power supply voltage
In C converter, an external power supply 40V CC lower potential power source 5 0, and provided ground power supply, switch 121, 122 and 123 for connecting the external power source 40 and low potential power source 50 and the capacitor 21 and the operatively respectively, From the switch side connected to the external power supply, the connection and disconnection states are sequentially switched to charge and discharge the capacitor 21,
Since the circuit 50 for charging the capacitor 21 by sequentially switching the connection / non-connection state from the switch side connected to the ground power source side is provided and so-called adiabatic charging is performed, stable output with low power loss is provided. There is an advantage that a low voltage power supply that can obtain the voltage Va can be realized.

【0047】なお、本実施形態では、いわゆる2ステッ
プ充電法を用いたが、さらにスイッチ回路12aのスイ
ッチ数をn個に増やしたnステップ充電法を採用するこ
とにより、電力損失を従来の1/nに低減することがで
きる。
In the present embodiment, the so-called two-step charging method is used, but by adopting the n-step charging method in which the number of switches of the switch circuit 12a is increased to n, the power loss is reduced to 1 / the conventional value. can be reduced to n.

【0048】なお、キャパシタの接続数等は本例に限定
されるものではなく、種々の態様が可能であることはい
うまでもない。また、スイッチ回路としては、たとえば
CMOSタイプの転送ゲートで構成することができる
が、転送電位に対応してpチャネルMOSトランジスタ
およびnチャネルMOSトランジスタを選択して用いる
ことが望ましい。
It is needless to say that the number of capacitors connected is not limited to this example, and various modes are possible. Further, the switch circuit can be composed of, for example, a CMOS type transfer gate, but it is desirable to select and use a p-channel MOS transistor and an n-channel MOS transistor according to the transfer potential.

【0049】また、電力損失を低減するために、キャパ
シタとして、外付けキャパシタ、高誘電体容量、MIM
(金属−絶縁物−金属)構造の容量、DRAM用トレン
チ、スタック容量、プレーナ容量、強誘電体キャパシタ
等を用いることが望ましい。特に、PZT等の強誘電体
は、その比誘電率がSiO2 より2桁以上大きく、寄生
容量を十分小さくできる。
Further, in order to reduce power loss, an external capacitor, a high dielectric capacity, MIM is used as a capacitor.
It is desirable to use a capacitor having a (metal-insulator-metal) structure, a trench for DRAM, a stack capacitor, a planar capacitor, a ferroelectric capacitor and the like. In particular, the ferroelectric substance such as PZT has a relative permittivity larger than that of SiO 2 by two digits or more, and the parasitic capacitance can be sufficiently reduced.

【0050】図4は、本発明に係るDC−DCコンバー
タの第2の実施形態を示す回路図である。本第2の実施
形態が上述した第1の実施形態と異なる点は、A系統と
B系統のスイッチ回路およびキャパシタ列を並列に接続
し、それぞれ逆相(τ/2位相ずらした)のクロック信
号φ1〜φ7および/φ1〜/φ7(ただし、/は反転
を示す)で駆動するようにしたことにある。なお、回路
自体の基本的な動作は上述した第1の実施形態と同様で
あるため、ここではその説明を省略する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the DC-DC converter according to the present invention. The second embodiment is different from the above-described first embodiment in that the A-system and B-system switch circuits and the capacitor arrays are connected in parallel, and clock signals of opposite phases (shifted by τ / 2 phase) are used. The driving is performed by φ1 to φ7 and / φ1 to / φ7 (where / indicates inversion). Since the basic operation of the circuit itself is the same as that of the first embodiment described above, its description is omitted here.

【0051】このような構成においては、A系統の回路
においては、たとえばノードND1A,ND2Aをそれ
ぞれVCC、0.5VCCから0.75VCC、0.25VCC
へスイッチ122Aを介して0.25VCC用電源50へ
放電するとき、B系統の回路においては、逆に同じ電荷
量だけ充電動作が行われることから両者はキャンセルさ
れる。したがって、0.25VCC用電源50からの電荷
の供給は0で、0.25VCC用電源50は非常に安定す
る利点がある。負荷電流IL に伴う出力ノードNDOUT
のリップルを低下させることができる。
[0051] In such a configuration, the circuit of system A, for example node Nd1A, respectively ND2A V CC, 0.75V CC from 0.5V CC, 0.25 V CC
When discharging to the 0.25V CC power source 50 via the switch 122A, in the circuit of the B system, conversely, the charging operation is performed by the same amount of charge, so that both are canceled. Therefore, the supply of electric charges from the 0.25V CC power supply 50 is 0, and the 0.25V CC power supply 50 has the advantage of being very stable. Output node ND OUT accompanying load current I L
Can reduce the ripple.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低い電力損失で安定な出力電圧を得られる利点がある。
また、容量素子の直列接続と並列接続との切り換えがク
ロック信号に基づいて行われ、かつ複数の容量素子の2
系統をそれぞれ逆相のクロック信号により駆動すること
により、チャージ・リサイクリング電源の負担を大幅に
低減でき、また、負荷電流に伴うリップルを低下させる
ことができる。また、容量素子を強誘電体容量等の比誘
電率の高い素子により構成することにより、電力損失を
低減できる。
As described above, according to the present invention,
There is an advantage that a stable output voltage can be obtained with low power loss.
Further, switching between the series connection and the parallel connection of the capacitive elements is performed based on the clock signal, and the number of the capacitive elements is 2 or more.
By driving the systems with clock signals of opposite phases, the load on the charge / recycling power supply can be significantly reduced, and the ripple associated with the load current can be reduced. Further, the power loss can be reduced by configuring the capacitive element with an element having a high relative dielectric constant such as a ferroelectric capacitance.

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

【図1】本発明に係るDC−DCコンバータの第1の実
施例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a DC-DC converter according to the present invention.

【図2】図1の回路のタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart of the circuit of FIG.

【図3】本発明に係る0.25VCC用電源の構成例を示
す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of a 0.25V CC power supply according to the present invention.

【図4】本発明に係るDC−DCコンバータの第2の実
施例を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the DC-DC converter according to the present invention.

【図5】従来のダウンコンバータとしてのシリーズレギ
ュレータの基本構成を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a basic configuration of a series regulator as a conventional down converter.

【図6】従来のDC−DCコンバータの構成例を示す回
路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional DC-DC converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,10a…DC−DCコンバータ 11a〜13a,11A〜13A,11B〜13B…ス
イッチ回路 21〜23,21A〜23A,21B〜23B…キャパ
シタ 40…外部電源 50…0.25VCC用電源 60…タイミング生成回路
10, 10a ... DC-DC converters 11a to 13a, 11A to 13A, 11B to 13B ... Switch circuits 21 to 23, 21A to 23A, 21B to 23B ... Capacitor 40 ... External power supply 50 ... 0.25V CC power supply 60 ... Timing Generation circuit

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の容量素子を、外部電源と基準電源
間に直列に接続して充電した後、上記複数の容量素子を
出力ノードと上記基準電源間に並列に接続して放電させ
て外部電源電圧と基準電源電圧との間の値の出力電圧を
得るDC−DCコンバータであって、上記基準電源電圧より高く 上記外部電源電圧より低い電
位用電源と、 上記複数の容量素子のうちの一つの容量素子の一方の電
極と上記外部電源または上記出力ノードを作動的に接続
する第1スイッチ回路と、 上記一つの容量素子の他方の電極と他の上記容量素子の
一方の電極、上記低い電位用電源、または上記基準電源
とを作動的に接続する第2スイッチ回路と、 上記充電時は、上記第1スイッチ回路に上記一つの容量
素子の一方の電極を上記外部電源と接続させ、上記第2
スイッチ回路に上記他方の電極を上記他の容量素子の一
方の電極と接続させ、上記放電時は、上記他の容量素子
を上記出力ノードと上記基準電源間に並列に接続させた
状態で、上記第1スイッチ回路をオフにして、上記第2
スイッチ回路に上記一つの容量素子の他方の電極を上記
他の容量素子の一方の電極に代えて上記低い電位用電源
と接続させ、上記第2スイッチ回路に上記他方の電極を
上記低い電位用電源に代えて上記基準電源と接続させた
後、上記第1スイッチ回路に上記一つの容量素子の上記
一方の電極を上記出力ノードと接続させて放電を行わせ
る手段と を有するDC−DCコンバータ。
1. A plurality of capacitance elements are connected in series between an external power source and a reference power source for charging, and then the plurality of capacitance elements are connected.
A DC-DC converter that is connected in parallel between an output node and the reference power supply to discharge and obtain an output voltage having a value between an external power supply voltage and a reference power supply voltage, wherein the external power supply is higher than the reference power supply voltage. The power supply for the potential lower than the voltage and one of the capacitive elements among the above capacitive elements.
Actively connect the pole to the external power supply or the output node
Of the first switch circuit, the other electrode of the one capacitance element, and the other capacitance element
One electrode, the power source for the low potential, or the reference power source
And a second switch circuit that operatively connects the first switch circuit and the first switch circuit when charging.
One electrode of the element is connected to the external power source,
In the switch circuit, the other electrode is connected to the other capacitive element.
Connect to the other electrode, and during the above discharge, the other capacitive element
Connected in parallel between the output node and the reference power supply
In this state, the first switch circuit is turned off and the second switch circuit is turned off.
The other electrode of the one capacitive element is
Power source for the above low potential in place of one electrode of the other capacitive element
And the other electrode to the second switch circuit.
Connected to the reference power source instead of the low potential power source
Then, in the first switch circuit, the one capacitive element
Connect one of the electrodes to the output node to cause discharge.
And a DC-DC converter having means .
【請求項2】 上記一つの容量素子の一方の電極と上記
出力ノードを接続している第1スイッチ回路をオフに
し、上記第2スイッチ回路に上記一つの容量素子の他方
の電極を上記基準電源に代えて上記低い電位用電源に接
続させた後、上記第2スイッチ回路をオフにして上記第
1スイッチ回路に上記一つの容量素子の一方の電極を上
記外部電源に接続させて上記一つの容量素子の充電を行
わせる手段を有する請求項1記載のDC−DCコンバー
タ。
2. A first switch circuit connecting one electrode of the one capacitive element and the output node is turned off, and the other electrode of the one capacitive element is connected to the second switch circuit by the reference power source. Instead of connecting to the low-potential power supply, the second switch circuit is turned off, and the first switch circuit is connected to one electrode of the one capacitance element to the external power supply to connect the one capacitance. The DC-DC converter according to claim 1, further comprising means for charging the element.
【請求項3】 容量素子の直列接続と並列接続との切り
換えがクロック信号に基づいて行われる上記複数の容量
素子の配列を少なくとも2系統有し、 上記少なくとも2系統に、逆相のクロック信号が供給さ
れる請求項1記載のDC−DCコンバータ。
3. At least two systems of the array of the plurality of capacitors, wherein switching between the series connection and the parallel connection of the capacitive elements is performed based on a clock signal, at least two systems are provided, and clock signals of opposite phases are provided in the at least two systems. The DC-DC converter according to claim 1, which is supplied.
【請求項4】 上記容量素子が、強誘電体容量、高誘電
体容量、MIM(金属−絶縁物−金属)構成の容量、D
RAMのトレンチおよびスタック容量、プレーナ容量、
外付け容量、またはMOSのゲート容量のうちいずれか
の素子により構成されている請求項1記載のDC−DC
コンバータ。
4. The capacitance element is a ferroelectric capacitance, a high dielectric capacitance, a capacitance of MIM (metal-insulator-metal) configuration, D
RAM trench and stack capacitance, planar capacitance,
2. The DC-DC device according to claim 1, wherein the DC-DC device is configured by an element of either an external capacitance or a MOS gate capacitance.
converter.
JP29007095A 1995-11-08 1995-11-08 DC-DC converter Expired - Fee Related JP3456074B2 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29007095A JP3456074B2 (en) 1995-11-08 1995-11-08 DC-DC converter
US08/743,825 US5856918A (en) 1995-11-08 1996-11-05 Internal power supply circuit
KR1019960052632A KR970031198A (en) 1995-11-08 1996-11-07 Internal Power Supply Circuit
SG1996011077A SG48486A1 (en) 1995-11-08 1996-11-07 Internal power supply circuit
EP96402383A EP0773622A3 (en) 1995-11-08 1996-11-08 Internal power supply circuit
IDP963235A ID18396A (en) 1995-11-08 1996-11-08 PROCEDURES FOR MAKING CIVIL TUBE CATES
CN96121658A CN1061484C (en) 1995-11-08 1996-11-08 Internal power supply circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29007095A JP3456074B2 (en) 1995-11-08 1995-11-08 DC-DC converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09135567A JPH09135567A (en) 1997-05-20
JP3456074B2 true JP3456074B2 (en) 2003-10-14

Family

ID=17751407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29007095A Expired - Fee Related JP3456074B2 (en) 1995-11-08 1995-11-08 DC-DC converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3456074B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002315308A (en) 2001-04-10 2002-10-25 Fujitsu Ltd DC-DC converter and storage device
JP2011188641A (en) * 2010-03-09 2011-09-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Voltage generating circuit
US8724353B1 (en) 2013-03-15 2014-05-13 Arctic Sand Technologies, Inc. Efficient gate drivers for switched capacitor converters
US8619445B1 (en) 2013-03-15 2013-12-31 Arctic Sand Technologies, Inc. Protection of switched capacitor power converter
US10193441B2 (en) * 2015-03-13 2019-01-29 Psemi Corporation DC-DC transformer with inductor for the facilitation of adiabatic inter-capacitor charge transport
WO2017007991A1 (en) 2015-07-08 2017-01-12 Arctic Sand Technologies, Inc. Switched-capacitor power converters

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09135567A (en) 1997-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5856918A (en) Internal power supply circuit
US5532916A (en) Voltage converting circuit and multiphase clock generating circuit used for driving the same
US5606491A (en) Multiplying and inverting charge pump
JP3150127B2 (en) Boost circuit
US7408330B2 (en) Voltage up-conversion circuit using low voltage transistors
CN1674444B (en) Charge pump circuit
US5939935A (en) Charge pump
KR100524985B1 (en) Effective boosting circuit, boosting power unit having it and providing for automatically load-dependent boosting, and power boosting control method thereof
US7986131B2 (en) Booster power supply circuit and control method therefor and driver IC
KR970004464B1 (en) Efficient Negative Charge Pump
JP4040467B2 (en) Programmable charge pump device
KR900008187B1 (en) Voltage multiplier circuit
JP2003511003A (en) Method and apparatus for reducing stress between terminals of a capacitor used in an integrated circuit
WO2007066587A1 (en) Charge pump circuit, lcd driver ic, and electronic device
US7071765B2 (en) Boost clock generation circuit and semiconductor device
JP2815293B2 (en) High efficiency n-channel charge pump
JP3456074B2 (en) DC-DC converter
US20060028266A1 (en) Voltage generating circuit
JPS6144414B2 (en)
US20190044438A1 (en) Negative charge pump and audio asic with such negative charge pump
JPH0947018A (en) Dc-dc converter
JP2000165161A (en) Differential amplifier circuit
WO2009047715A1 (en) Low-power dickson charge pump
US11329554B2 (en) Charge pump circuit arrangement
JPH07194098A (en) Booster circuit and controller for booster circuit

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees