JP5417722B2 - Charge pump circuit - Google Patents
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Description
この発明は、負の電圧を必要とする電子機器に設けられ、正電圧から負電圧を発生させるチャージポンプ回路に関するものである。 The present invention relates to a charge pump circuit that is provided in an electronic device that requires a negative voltage and generates a negative voltage from a positive voltage.
LCD(Liquid Crystal Display)パネルや有機EL(electroluminescense)ディスプレイにおいて負電圧を用いており、高精度な負電圧が様々なデバイスで要求されている。 Negative voltages are used in LCD (Liquid Crystal Display) panels and organic EL (Electroluminescence) displays, and high-accuracy negative voltages are required in various devices.
従来、負電圧発生回路としては、スイッチングレギュレータとチャージポンプの2つの構成がある。 Conventionally, there are two configurations of a negative voltage generation circuit, a switching regulator and a charge pump.
ところで、従来より、スイッチングレギュレータにおいては、起動時に出力コンデンサを充電するためのラッシュカレントによるスイッチングトランジスタやスイッチングレギュレータの負荷となるIC等の破壊や誤動作を防ぐために、ソフトスタート回路が採用されている。 By the way, conventionally, in a switching regulator, a soft start circuit is employed in order to prevent destruction or malfunction of a switching transistor or an IC serving as a load of the switching regulator due to a rush current for charging an output capacitor at start-up.
ソフトスタート機能を有する負電圧出力のスイッチングレギュレータが特許文献1に提案されている。 A negative voltage output switching regulator having a soft-start function has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707.
図13は、上記特許文献1に開示されたソフトスタート機能を有する負電圧出力のスイッチングレギュレータを用いたスイッチング電源を示す回路図である。図13に示すように、スイッチング電源(スイッチング回路)100は、ソフトスタート回路101、三角波発生回路102、誤差増幅器(誤差増幅回路)103、比較器(比較回路)104、駆動部(駆動回路)105、スイッチングトランジスタ(スイッチング素子)Tr1、ダイオードD、コイルL、コンデンサC1及びC2、並びに抵抗R1及びR2でなる分圧回路106を有している。ここで、スイッチング電源コントローラ107は、ソフトスタート回路101、三角波発生回路102、誤差増幅器103、比較器104及び駆動部105を備える。また、出力段108は、スイッチングトランジスタTr1、ダイオードD、コイルL及びコンデンサC1を備える。なお、ここでは、分圧回路106は、ソフトスタート回路101の出力電圧と出力端Voの出力電圧(Vo)とを分圧する機能を有している。また、コンデンサC2は、ソフトスタート期間調整回路である。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a switching power supply using a negative voltage output switching regulator having a soft start function disclosed in
上記のスイッチング電源によれば、ソフトスタート機能を備え、且つ安定した負電圧出力を提供することができる。また、電源起動直後から回路内のフィードバック機能を動作させることができ、電源起動時の負電圧出力の負側のオーバーシュートを防止することができ、負電圧が出力される負荷回側の回路素子にダメージを与えることを解消することができる。
上記した特許文献1に記載のように、負電圧を出力するスイッチングレギュレータにおいて、ソフトスタート機能を備えたものは提案されている。しかし、負電圧を出力する反転モードのチャージポンプ回路にソフトスタート機能を用いたものは知られていない。反転モードのチャージポンプ回路においても電源起動時の負電圧出力の負側のオーバーシュート等の問題がある。
As described in
この発明は、上述した問題点を解決するためになされたものにして、ソフトスタート機能を有するチャージポンプ回路を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a charge pump circuit having a soft start function in order to solve the above-described problems.
この発明の電圧反転型のチャージポンプ回路は、電圧源と、接地と出力端子の間に直列に接続される第1と第2の整流素子と、前記出力端子に接続される出力コンデンサと、前記第1と第2の整流素子との接続点に接続されるフライングコンデンサと、交互にオンオフするスイッチ素子を備えた第1のスイッチ手段と、前記第1のスイッチ手段に接続される第2のスイッチ手段と、前記第1のスイッチ手段を駆動する駆動回路と、前記第2のスイッチ手段のオン抵抗を調整して前記出力コンデンサの出力電圧を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、出力電圧と目標値との誤差を増幅する誤差増幅器を有し、前記出力端子の出力電圧と基準電圧とを分圧して前記誤差増幅器の非反転側入力に与え、前記誤差増幅器の反転側入力にソフトスタート回路の出力を与え、前記ソフトスタート回路の出力が、基準電圧電位または接地電位から所定の負電圧電位まで一定の割合で下降することにより、前記出力端子の出力電圧が所定の負電圧として出力制御されることを特徴とする。 The voltage inversion type charge pump circuit according to the present invention includes a voltage source, first and second rectifier elements connected in series between a ground and an output terminal, an output capacitor connected to the output terminal, A flying capacitor connected to a connection point between the first and second rectifier elements, a first switch means having switch elements that are alternately turned on and off, and a second switch connected to the first switch means Means, a drive circuit for driving the first switch means, and a control circuit for adjusting the on-resistance of the second switch means to control the output voltage of the output capacitor, the control circuit having an output having an error amplifier for amplifying an error between the voltage and the target value, supplied to the non-inverting side input of said error amplifier and an output voltage and a reference voltage of the output terminal by dividing, soft to the inverting side input of said error amplifier The output of the output circuit is given as a predetermined negative voltage by giving the output of the start circuit and the output of the soft start circuit falling at a constant rate from the reference voltage potential or the ground potential to a predetermined negative voltage potential. It is controlled .
また、この発明は、前記第2のスイッチ手段は、前記第1のスイッチ手段と接地との間に設けられたNチャネル型MOSトランジスタであり、前記誤差増幅器の出力を前記Nチャネル型MOSトランジスタのゲートに与えるように構成できる。 According to the present invention, the second switch means is an N-channel MOS transistor provided between the first switch means and the ground, and the output of the error amplifier is connected to the N-channel MOS transistor. Can be configured to feed the gate.
また、この発明は、前記ソフトスタート回路の出力電圧と前記出力端子の出力電圧を分圧する分圧手段を備え、前記分圧手段からの出力を前記誤差増幅器へ入力される非反転側入力または反転側入力のどちらか一方に与えるように構成でき、さらに、前記ソフトスタート回路は、接地電位から基準電位まで一定の割合で上昇するように構成できる。 The present invention further includes voltage dividing means for dividing the output voltage of the soft start circuit and the output voltage of the output terminal , and the output from the voltage dividing means is input to the non-inverting side input or inverted. The soft start circuit can be configured to increase from a ground potential to a reference potential at a constant rate.
また、この発明は、前記第2のスイッチ手段は、前記第1のスイッチ手段と接地との間に設けられたNチャネル型MOSトランジスタであり、前記誤差増幅器の非反転側入力に前記分圧手段の出力を与え、前記反転側入力を接地電位に設定し、前記Nチャネル型MOSトランジスタのゲートに前記誤差増幅器の出力を与えるように構成できる。 According to the present invention, the second switch means is an N-channel MOS transistor provided between the first switch means and the ground, and the voltage dividing means is connected to the non-inverting side input of the error amplifier. And the inversion side input is set to the ground potential, and the output of the error amplifier is supplied to the gate of the N-channel MOS transistor.
また、この発明は、前記第2のスイッチ手段は、前記第1のスイッチ手段と電圧源との間に設けられたPチャネル型MOSトランジスタであり、前記誤差増幅器の反転側入力に前記分圧手段の出力を与え、前記非反転側入力を接地電位に設定し、前記Pチャネル型MOSトランジスタのゲートに前記誤差増幅器の出力を与えるように構成できる。 According to the present invention, the second switch means is a P-channel MOS transistor provided between the first switch means and a voltage source, and the voltage dividing means is connected to the inverting side input of the error amplifier. The non-inverting side input is set to the ground potential, and the output of the error amplifier is given to the gate of the P-channel MOS transistor.
この発明によれば、ソフトスタート機能を有する反転型のチャージポンプが実現でき、電源起動直後から回路内のフィードバック機能を動作させることがで、電源起動時の負電圧出力の負側のオーバーシュートを防止することができ、負電圧が出力される負荷回側の回路素子にダメージを与えることが防止できる。 According to the present invention, an inversion type charge pump having a soft start function can be realized, and the feedback function in the circuit is operated immediately after the power supply is started, so that a negative overshoot on the negative voltage output at the time of power supply start-up can be achieved. Therefore, it is possible to prevent damage to the circuit element on the load circuit side where a negative voltage is output.
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in order to avoid duplication of description.
図1は、この発明の第1の実施の形態における負電圧を出力する反転モードを採用したチャージポンプ回路を示したブロック回路図である。 FIG. 1 is a block circuit diagram showing a charge pump circuit adopting an inversion mode for outputting a negative voltage in the first embodiment of the present invention.
図1において、反転モード型のチャージポンプ回路は、電源電圧VDDに接続された第1のスイッチ手段13、一端がスイッチ手段13に接続され、他端が接地(GND)された第2のスイッチ手段14、ダイオード21、ダイオード22、フライングコンデンサ12、出力コンデンサ11、発振回路16、誤差増幅器15、帰還抵抗19、帰還抵抗20よりなる分圧回路、基準電源18及びソフトスタート回路17と、を備える。
In FIG. 1, an inversion mode type charge pump circuit includes a first switch means 13 connected to a power supply voltage VDD, a second switch means having one end connected to the switch means 13 and the other end grounded (GND). 14, a
フライングコンデンサ12の正側の端子は第1のスイッチ手段13を介して電源電圧VDDに接続され、負側の端子はダイオード21を介して接地されている。出力コンデンサの正側の端子はダイオード22を介してフライングコンデンサ12の負側の端子に接続され、負側の端子は接地されている。
The positive terminal of the
前記第1のスイッチ手段13は、図示しないが、2つのスイッチ素子が設けられ、発振回路16の信号により、2つのスイッチ素子が交互にオンオフする。この2つのスイッチ素子は、例えば、電源電圧側にPチャネル型(以下、P型という。)MOSトランジスタ、接地(GND)側にNチャネル型(以下、N型という。) MOSトランジスタを設けて、構成され、発振回路16の信号により、交互にオンオフする。
Although not shown, the first switch means 13 is provided with two switch elements, and the two switch elements are alternately turned on and off by a signal from the
第2のスイッチ手段14は、例えばN型MOSトランジスタで構成され、第1のスイッチ手段13の接地側のスイッチがオンになるとアクティブになり、第1のスイッチ手段13により動作が制御される。後述するように、この第2のスイッチ手段14を構成するN型MOSトランジスタのゲートには、誤差増幅器15からの信号が与えられ、誤差増幅器15の信号により、N型MOSトランジスタのオン抵抗が調整される。
The second switch means 14 is composed of, for example, an N-type MOS transistor, and becomes active when the ground-side switch of the first switch means 13 is turned on, and the operation is controlled by the first switch means 13. As will be described later, a signal from the
帰還抵抗19は出力端Voと接続され、帰還抵抗20は基準電源(Vref)18と接続されている。
The
誤差増幅器15、帰還抵抗19、20、基準電源18、ソフトスタート回路17は、出力電圧を制御する制御回路を構成する。
The error amplifier 15, the
第1のスイッチ手段13、第2のスイッチ手段14により、フライングコンデンサ12への充電と、フライングコンデンサ12に充電された電圧を反転して出力コンデンサ11するに充電する動作を制御する。
The first switch means 13 and the second switch means 14 control the charging of the
第1のスイッチ手段13が発振回路16からの信号により、その電源側のスイッチ素子がオン、接地側のスイッチ素子がオフし、そして、第2のスイッチ手段としてのMOSトランジスタ14がオフしているとき、第1のスイッチ手段13を介して電源電圧VDDとフライングコンデンサ12が直列に接続され、第1のスイッチ手段13とダイオード21を介してフライングコンデンサ12が充電される。
The signal from the first switch means 13 is oscillating
第1のスイッチ手段13が発振回路16からの信号により、その電源側のスイッチ素子がオフし、接地側のスイッチ素子がオンすると、第2のスイッチ14がアクティブ(オン)になり、フライングコンデンサ12の正側の端子が第1のスイッチ手段13、第2のスイッチ手段14を介して接地され、フライングコンデンサ12に充電された電圧が反転されて第2のスイッチ14、ダイオード22を介して出力コンデンサ11に充電され負の電圧が発生する。
When the first switch means 13 is turned off by the signal from the
この第2のスイッチ手段14としてのN型MOSトランジスタのゲートには、誤差増幅器15の出力が与えられる。誤差増幅器15は、出力電圧と目標値との誤差を増幅した制御信号を出力する。
The output of the
この第1の実施形態においては、誤差増幅器15の非反転入力には、出力端Voの出力電圧Voと基準電源18の基準電圧Vrefとを分圧した出力が与えられ、反転入力にはソフトスタート回路17の出力が与えられる。このソフトスタート回路17は、ソフトスタート期間に基準電圧Vrefレベルから接地(GND)レベルまで一定の割合で下降する。
In the first embodiment, the non-inverting input of the
図2は、図1に示す回路におけるソフトスタート回路の一例を示すブロック回路図である。ソフトスタート回路17は、定電流源171、スイッチングトランジスタ172、基準電圧源173、スイッチ174及びコンデンサC2を含む。コンデンサC2は、ソフトスタート期間を調整するものであり、ソフトスタート調整期間として機能する。
FIG. 2 is a block circuit diagram showing an example of a soft start circuit in the circuit shown in FIG. The
ソフトスタート回路17において、スイッチ174は電源起動前はコンデンサC2が基準電圧源173側に接続し、電源起動後はコンデンサC2が定電流源171に接続するように制御される。このソフトスタート回路17においては、電源起動時はコンデンサC2は基準電圧Vrefに充電されている。コンデンサC2の上側の電位はVrefである。電源起動後は、定電流源171からコンデンサC2に一定の電流で負の電圧が充電されていくので、コンデンサC2の電位は図3に示すように、一定の割合で時間に比例して下降してゆく。この電圧が接地(GND)に到達すると、一定電圧(GND)に維持される。
In the
誤差増幅器15の反転入力(基準側)をソフトスタート回路17の出力とする場合、通常、ソフトスタート後の定常時には、反転入力(基準側)をGNDレベルに設定する。出力端Voの出力電圧と基準電位Vrefとの電位差は、帰還抵抗19と帰還抵抗20によって分圧され、その出力が誤差増幅器15の非反転入力に与えられる。
When the inverting input (reference side) of the
誤差増幅器15の出力により、第2のスイッチ14のオン抵抗が制御され、出力電圧が目標値の電圧になるように制御される。
The on-resistance of the
図3は、ソフトスタート回路17の出力と出力電圧Voとの関係を示す図である。図3に示すように、ソフトスタート回路17の出力が一定の割合で下降していくに従い、誤差増幅器15の反転入力の値が一定の割合で変化していく。その結果、誤差増幅器15の出力により、第2のスイッチ14のオン抵抗が制御され、出力電圧Voは制御され、一定の割合で負の電位が大きくなる。そして、ソフトスタート回路17が一定電圧になると、この電圧に従い出力電圧Voの出力電圧が所定の負電圧として出力制御される。このフィードバック制御により、ソフトスタート機能を有する反転型のチャージポンプが実現できる。また、電源起動直後から回路内のフィードバック機能を動作させることができ、電源起動時の負電圧出力の負側のオーバーシュートを防止することができ、負電圧が出力される負荷回側の回路素子にダメージを与えることが防止できる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the output of the
ところで、上記したように、誤差増幅器15の反転入力(基準側)をソフトスタート回路17の出力とし、ソフトスタート後の定常時には、基準側をGNDレベルに設定した場合、以下の問題が生じる場合がある。すなわち、定常時に、基準電圧(Vref)を接地(GND)とする場合が多い負電圧出力とするチャージポンプ回路において、ソフトスタート回路17の出力がVrefからGNDレベルに下降していく時、誤差増幅器15の反転入力(基準側)がGNDレベルに近い電圧でインピーダンスが高い場合ノイズの影響を受けやすく、出力電圧が変動する場合がある。
By the way, as described above, when the inverting input (reference side) of the
そこで、この発明の第2の実施形態は、上記第1の実施形態の難点を解消したものである。図4は、この発明の第2の実施の形態における負電圧を出力する反転モードを採用したチャージポンプ回路を示したブロック回路図である。なお、図1と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を割愛する。 Therefore, the second embodiment of the present invention solves the difficulty of the first embodiment. FIG. 4 is a block circuit diagram showing a charge pump circuit adopting an inversion mode for outputting a negative voltage in the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIG. 1, and the description of an overlapping part is omitted.
図4に示す第2の実施形態は、チャージポンプ回路の出力電圧Voとソフトスタート回路17aの出力を分圧して、電圧を帰還させるように構成している。
In the second embodiment shown in FIG. 4, the output voltage Vo of the charge pump circuit and the output of the
この図4に示す第2の実施形態は、帰還抵抗20にソフトスタート回路17aが接続され、ソフトスタート回路17aの出力電圧と出力電圧端Voの出力電圧(Vo)とを帰還抵抗19、20により分圧する。
In the second embodiment shown in FIG. 4, a
この第2の実施形態においては、誤差増幅器15の非反転入力には、出力端Voの出力電圧Voとソフトスタート回路17aの分圧した出力が与えられ、反転入力には基準電圧として接地(GND)が与えられる。このソフトスタート回路17aは、ソフトスタート期間に接地(GND)レベルから基準電圧(Vref)レベルまで一定の割合で上昇する。
In the second embodiment, the non-inverting input of the
図5は、図4のソフトスタート回路の一例を示すブロック回路図である。ソフトスタート回路17aは、定電流源171a、スイッチングトランジスタ172、クランプ回路175及びコンデンサC2を含む。コンデンサC2は、ソフトスタート期間を調整するものであり、ソフトスタート調整期間として機能する。
FIG. 5 is a block circuit diagram showing an example of the soft start circuit of FIG. The
ソフトスタート回路17において、電源起動時はコンデンサC2に蓄積されている電荷はゼロであるから、コンデンサC2の上側の電位は0Vである。電源起動後は、定電流源171aからコンデンサC2に一定の電流で電荷が充電されていくので、コンデンサC2の電位は図7に示すように、一定の割合で時間に比例して上昇してゆく。この電圧がVrefに到達すると、クランプ回路175の働きにより、一定電圧(Vref)に維持されることになる。
In the
図6に図5に示すクランプ回路175の一例を示す。クランプ回路175は、演算増幅器176及びスイッチングトランジスタ177を有している。演算増幅器の非反転入力(+)には、コンデンサC2の上側の電位Vclが入力される。演算増幅器176の出力は、スイッチングトランジスタ177を駆動する。スイッチングトランジスタ177は、演算増幅器176の出力を受けて、所定の電圧Vrefの電圧源からの電圧出力をコントロールし、出力電圧Vcoとして出力する。また、出力電圧Vcoは、演算増幅器176の反転入力(−)へフィードバックされる。
FIG. 6 shows an example of the
クランプ回路175においては、ソフトスタート回路17aの出力電圧がVrefを超えることがないように制御している。
The
誤差増幅器15の出力により、第2のスイッチ14のオン抵抗が制御され、出力電圧を目標値の電圧になるように制御される。
The on-resistance of the
図7は、ソフトスタート回路17aの出力と出力電圧Voとの関係を示す図である。図7に示すように、ソフトスタート回路17aの出力が一定の割合で上昇していくに従い、誤差増幅器15の非反転入力の値が一定の割合で変化していく。その結果、誤差増幅器15の出力により、出力電圧Voは制御され、一定の割合で負の電位が大きくなる。そして、ソフトスタート回路17aが一定電圧(Vref)になると、この電圧に従い出力電圧Voの出力電圧が所定の負電圧として出力制御される。このフィードバック制御により、ソフトスタート機能を有する反転型のチャージポンプが実現できる。また、電源起動直後から回路内のフィードバック機能を動作させることができ、電源起動時の負電圧出力の負側のオーバーシュートを防止することができ、負電圧が出力される負荷側の回路素子にダメージを与えることが防止できる。また、定常時には、誤差増幅器15の基準側(反転)入力には、GND電位、非反転入力には、出力端Voの出力電圧VoとVrefの分圧した出力が与えられるので、ノイズの影響を受けにくく、出力電圧の変動を防止できる。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the output of the
図8は、この発明の第3の実施の形態における負電圧を出力する反転モードを採用したチャージポンプ回路を示したブロック回路図である。なお、図1と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を割愛する。 FIG. 8 is a block circuit diagram showing a charge pump circuit adopting an inversion mode for outputting a negative voltage in the third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIG. 1, and the description of an overlapping part is omitted.
第3の実施形態は、負電圧出力を−電源としたソフトスタート回路17bにより、負電圧出力を基準としたソフトスタート出力を誤差増幅器15の反転側(基準側)の入力としている。
In the third embodiment, a
すなわち、誤差増幅器15の非反転入力には、出力端Voの出力電圧Voを分圧した出力が与えられ、反転入力にはソフトスタート回路17bの出力が与えられる。このソフトスタート回路17bは、ソフトスタート期間に基準電圧(Vref)レベルから所定の負電圧レベルまで一定の割合で下降する。
That is, an output obtained by dividing the output voltage Vo of the output terminal Vo is given to the non-inverting input of the
図9は、図8のソフトスタート回路の一例を示すブロック回路図である。ソフトスタート回路17bは、定電流源171b、スイッチ174、スイッチングトランジスタ172、クランプ回路175b及びコンデンサC2を含む。コンデンサC2は、ソフトスタート期間を調整するものであり、ソフトスタート調整期間として機能する。
FIG. 9 is a block circuit diagram showing an example of the soft start circuit of FIG. The
ソフトスタート回路17bにおいて、スイッチ174は、電源起動直後まではコンデンサC2が基準電圧源173側に接続し、その後コンデンサC2が定電流源171bに接続するように制御される。このソフトスタート回路17bにおいては、電源起動時は、コンデンサC2は基準電圧Vrefに充電されているので、コンデンサC2の上側の電位はVrefである。電源起動後は、負電源からコンデンサC2に定電流源171bで負の電圧に充電されていくので、コンデンサC2の電位は図10に示すように、一定の割合で時間に比例して下降してゆく。この電圧が一定の負電圧に到達すると、クランプ回路175bの働きにより、一定の負電圧に維持されることになる。
In the
図10は、ソフトスタート回路17bの出力と出力電圧Voとの関係を示す図である。図10に示すように、ソフトスタート回路17bの出力が一定の割合で下降していくに従い、誤差増幅器15の反転入力の値が一定の割合で変化していく。その結果、誤差増幅器15の出力により、出力電圧Voは制御され、一定の割合で負の電位が大きくなる。そして、ソフトスタート回路17bが一定の負電圧になると、この電圧に従い出力電圧Voの出力電圧が所定の負電圧として出力制御される。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the output of the
このフィードバック制御により、ソフトスタート機能を有する反転型のチャージポンプが実現できる。また、電源起動直後から回路内のフィードバック機能を動作させることができ、電源起動時の負電圧出力の負側のオーバーシュートを防止することができ、負電圧が出力される負荷回路側の回路素子にダメージを与えることが防止できる。また、定常時には、誤差増幅器15の基準側(反転)入力には、負電圧電位、非反転入力には、出力端Voの出力電圧Voを分圧した出力が与えられるので、ノイズの影響を受けにくく、出力電圧の変動を防止できる。
By this feedback control, an inversion type charge pump having a soft start function can be realized. In addition, it is possible to operate the feedback function in the circuit immediately after starting the power supply, to prevent negative overshoot of the negative voltage output at the time of power supply startup, and to prevent the negative voltage output circuit element on the load circuit side Can be prevented from being damaged. In a steady state, a negative voltage potential is applied to the reference side (inverted) input of the
図11は、この発明の第4の実施の形態における負電圧を出力する反転モードを採用したチャージポンプ回路を示したブロック回路図である。なお、図1及び図2と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を割愛する。 FIG. 11 is a block circuit diagram showing a charge pump circuit adopting an inversion mode for outputting a negative voltage in the fourth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to FIG.1 and FIG.2 and an identical configuration part, and description of an overlapping part is omitted.
図11に示す第4の実施形態は、第2の実施形態と同様にチャージポンプ回路の出力電圧Voとソフトスタート回路17aの出力を分圧して、電圧を帰還させるように構成している。
As in the second embodiment, the fourth embodiment shown in FIG. 11 is configured to divide the output voltage Vo of the charge pump circuit and the output of the
この第4の実施形態が第2の実施形態と相違するところは、電源側に第2のスイッチ手段14aとしてのP型MOSトランジスタが設けられ、接地側に第1のスイッチ手段13が設けられている。電源側に第2のスイッチ手段としてのトランジスタを設けているので、このゲートに制御信号を与える誤差増幅器15は、反転入力が接地(GND)され、非反転入力に出力端Voの出力電圧Voとソフトスタート回路17aの分圧した出力が与えられる。このソフトスタート回路17aは、ソフトスタート期間に接地(GND)レベルから基準電圧(Vref)レベルまで一定の割合で上昇する。
The fourth embodiment is different from the second embodiment in that a P-type MOS transistor as the second switch means 14a is provided on the power supply side, and the first switch means 13 is provided on the ground side. Yes. Since the transistor as the second switch means is provided on the power supply side, the
この図11に示す第4の実施形態の動作は第2の実施形態と同様である。 The operation of the fourth embodiment shown in FIG. 11 is the same as that of the second embodiment.
図12は、この発明の第5の実施の形態における負電圧を出力する反転モードを採用したチャージポンプ回路を示したブロック回路図である。なお、図1及び図2と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を割愛する。 FIG. 12 is a block circuit diagram showing a charge pump circuit employing an inversion mode for outputting a negative voltage according to the fifth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to FIG.1 and FIG.2 and an identical configuration part, and description of an overlapping part is omitted.
図12において、反転型のチャージポンプ回路は、電圧源VDDと、出力コンデンサ11と、フライングコンデンサ12と、電圧源VDDとフライングコンデンサ12を並列に接続する第1のスイッチ回路25と、出力コンデンサ11とフライングコンデンサ12を並列に接続する第2のスイッチ回路30と、第1のスイッチ回路25と第2のスイッチ回路30を交互にオンオフする駆動回路40と、第1のスイッチ回路25又は第2のスイッチ回路30のオン時インピーダンスを調整して出力コンデンサ11の出力電圧を制御する制御回路50と、を備えて構成される。この第5の実施の形態では、制御回路50は、第2のスイッチ回路30のオン時インピーダンスを調整する。
In FIG. 12, the inverting charge pump circuit includes a voltage source VDD, an output capacitor 11, a flying
駆動回路40は、所定の周波数のパルス信号を生成する発振回路16及び発振出力を反転するインバータ16aから構成される。
The
第1のスイッチ回路25は、電圧源VDDとフライングコンデンサ12の正側端子の間に接続された第1のスイッチ22と、接地電位とフライングコンデンサ12の負側端子の間に接続された第1の整流手段としてスイッチ21とから構成される。また、第2のスイッチ回路30は、接地電位とフライングコンデンサ12の正側端子の間に接続された第2のスイッチ32と、出力コンデンサ11とフライングコンデンサ12の負側端子の間に接続された第2の整流手段としてのスイッチ31とから構成される。第1及び第2のスイッチ22、32及び第1及び第2の整流素子21、31は、例えばMOSトランジスタ等により構成される。第1のスイッチ22及び第1の整流素子21は、駆動回路40の発振回路16の出力によりオンオフし、第2のスイッチ32及び第2の整流素子31は、発振回路16の出力を反転したインバータ16aによりオンオフする。
The
制御回路50は、出力電圧と目標値との誤差を増幅する誤差増幅器15、帰還抵抗19、帰還抵抗20、及び基準電圧を発生するソフトスタート回路17aを備えて構成される。
The
この第5の実施形態は、帰還抵抗20にソフトスタート回路17aが接続され、ソフトスタート回路17aの出力電圧と出力電圧端Voの出力電圧(Vo)とを帰還抵抗19、20により分圧する。
In the fifth embodiment, a
誤差増幅器15の非反転入力には、出力端Voの出力電圧Voとソフトスタート回路17aの分圧した出力が与えられ、反転入力には基準電圧として接地(GND)が与えられる。このソフトスタート回路17aは、ソフトスタート期間に接地(GND)レベルから基準電圧(Vref)レベルまで一定の割合で上昇する。
The non-inverting input of the
制御回路50は、第1のスイッチ25のオン時の抵抗値又は第2のスイッチ30のオン時の抵抗値を調整する。または第1のスイッチ25内のスイッチ21、22のうちいずれかのオン時の抵抗値、第2のスイッチ30内のスイッチ31、32のうちいずれかのオン時の抵抗値を調整する。
The
以下、図12に示すように構成された反転型のチャージポンプ回路の動作について説明する。まず、基本動作について述べる。 The operation of the inverting charge pump circuit configured as shown in FIG. 12 will be described below. First, the basic operation will be described.
電圧源VDDから供給された直流電圧は、第1のスイッチ22がオンし、第2のスイッチ32がオフすることで、第1のスイッチ22と第1の整流素子21を通してフライングコンデンサ12に電圧が充電される。次に、第1のスイッチ22がオフし、第2のスイッチ32がオンすることでフライングコンデンサ12に充電された電圧が反転され、第2のスイッチ32と第2の整流素子31を通して出力コンデンサ11に充電され負の電圧が発生する。
The DC voltage supplied from the voltage source VDD is supplied to the flying
上記基本動作時、制御回路50から第2のスイッチ回路30の第2の整流素子31に対して制御信号が出力され、第2の整流素子31は、制御回路50の出力を受けてオン抵抗が調整される。第2のスイッチ回路30のオン抵抗を調整することにより、出力電圧を制御することができ、出力電圧を一定に保持することができる。このフィードバック制御機構により反転型のチャージポンプを実現している。これにより、電圧源VDDの変動及び負荷電流の変動に対して出力電圧を一定に保持するように制御される。また、起動時はソフトスタート回路17aにより、GNDレベルからVrefレベルに電圧が上昇していくので、オーバーシュート等を防止できる。そして、定常時には、誤差増幅器15の基準側(反転)入力には、GND電位、非反転入力には、出力端Voの出力電圧VoとVrefの分圧した出力が与えられるので、ノイズの影響を受けにくく、出力電圧の変動を防止できる。
During the basic operation, a control signal is output from the
上記した第1のスイッチ22はP型MOSトランジスタ、第2のスイッチ32はN型MOSトランジスタ、第1の整流素子21、第2の整流素子31が、N型MOSトランジスタで構成することができる。
The
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
11 出力コンデンサ、12 フライングコンデンサ、13 第1のスイッチ手段、14 第2のスイッチ手段、15 誤差増幅器、16 発振回路、17 ソフトスタート回路、18 基準電源、19、20 帰還抵抗、VDD 電圧源、GND 接地。 11 output capacitor, 12 flying capacitor, 13 first switch means, 14 second switch means, 15 error amplifier, 16 oscillation circuit, 17 soft start circuit, 18 reference power supply, 19, 20 feedback resistor, VDD voltage source, GND ground.
Claims (4)
The second switch means is an N-channel MOS transistor provided between the first switch means and ground, and provides an output of the voltage dividing means to a non-inverting side input of the error amplifier, 4. The voltage inversion type charge pump circuit according to claim 3, wherein an inversion side input is set to a ground potential and an output of the error amplifier is given to a gate of the N channel type MOS transistor.
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