JP2010288185A - Charge pump circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】短時間で出力電圧が昇圧規定電圧に達し、その後は小さいリップル幅を有するチャージポンプ回路を提供する。
【解決手段】チャージポンプ回路100は、制御部10と発振回路20と昇圧部30とを有する。発振回路20は、予め定められた周期のパルス信号を出力する。昇圧部30は、電圧を昇圧するn(n≧1)個の昇圧回路を備え、発振回路20から出力されるパルス信号に応じて電荷量を出力する。制御部10は、昇圧部30から出力される電圧と、予め定められた規定電圧とを比較し、昇圧部30から出力される電圧が規定電圧より大きくなると、昇圧部30からのパルス信号一周期あたりの供給電荷量を減少させる。
【選択図】図1Provided is a charge pump circuit in which an output voltage reaches a specified boost voltage in a short time and thereafter has a small ripple width.
A charge pump circuit includes a control unit, an oscillation circuit, and a boosting unit. The oscillation circuit 20 outputs a pulse signal having a predetermined period. The boosting unit 30 includes n (n ≧ 1) boosting circuits that boost the voltage, and outputs a charge amount according to the pulse signal output from the oscillation circuit 20. The control unit 10 compares the voltage output from the boosting unit 30 with a predetermined specified voltage, and when the voltage output from the boosting unit 30 becomes larger than the specified voltage, one cycle of the pulse signal from the boosting unit 30. The amount of charge supplied per unit is reduced.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、昇圧した電圧を出力するチャージポンプ回路に関する。 The present invention relates to a charge pump circuit that outputs a boosted voltage.
近年、フラッシュメモリなどに代表される不揮発性半導体メモリにおいては、不揮発性半導体メモリを構成する記憶セルに対して、供給される外部印加電圧(電源電圧)Vddよりも高い電圧を印加する必要がある。記憶セルに情報を記憶させる(書き込み)ときや、記憶セルに記憶されている情報を消す(消去)ときに用いられる電源電圧Vddより数倍高い電圧は、不揮発性半導体メモリに備えられた内部昇圧用チャージポンプ回路によって、電源電圧Vddを数倍高い電圧に昇圧して供給される。このようなチャージポンプ回路に関連した技術が、例えば、特許文献1及び特許文献2に記載されている。
In recent years, in a nonvolatile semiconductor memory typified by a flash memory or the like, it is necessary to apply a voltage higher than an externally applied voltage (power supply voltage) Vdd to be supplied to a memory cell constituting the nonvolatile semiconductor memory. . A voltage several times higher than the power supply voltage Vdd used when storing (writing) information in the memory cell or erasing (erasing) information stored in the memory cell is an internal booster provided in the nonvolatile semiconductor memory. The power supply voltage Vdd is boosted to a voltage several times higher and supplied by the charge pump circuit. Technologies related to such a charge pump circuit are described in, for example,
図10は、このような従来例に係るチャージポンプ回路900の構成を示す概略ブロック図である。チャージポンプ回路900は、制御部91と発振回路20と昇圧部93とを具備している。負荷容量Cloadは、チャージポンプ回路900の負荷となる容量である。例えば、チャージポンプ回路900が不揮発性半導体メモリの内部昇圧回路として用いられる場合、負荷容量Cloadは、記憶領域の大きさに比例して増加する。
制御部91は、外部から入力された昇圧開始信号により動作を開始すると共に、昇圧部93が出力する出力電圧Voutを検出して、パルス信号Tosを出力するか否かを示す動作信号Compoutを発振回路20に対して出力する。発振回路20は、外部から入力される昇圧開始信号と、制御部91が出力する動作信号Compoutとに基づいて、パルス信号Tosを昇圧部93に出力する。昇圧部93は、発振回路20が出力するパルス信号Tosを用いて電源電圧Vddを昇圧して出力電圧Voutを出力する。
FIG. 10 is a schematic block diagram showing the configuration of a
The
制御部91は、基準回路11と検出回路12とコンパレータ回路13とを備えている。基準回路11は、予め定められた基準電圧Vrefをコンパレータ回路13に出力する。検出回路12は、出力電圧Voutに応じて、上記基準電圧Vrefとの比較に用いる検出電圧Vaを出力する。また、検出回路12は、例えば、直列に接続された抵抗を用いた分圧回路からなり、出力電圧Voutを、出力電圧Voutに比例する比較用の検出電圧Vaに変換して出力する。ここで、基準電圧Vrefは、昇圧規定電圧Vload(規定電圧)に応じて定められ、出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadと一致するときの検出電圧Vaと同じ電圧となるように定められる。また、昇圧規定電圧Vloadとは、チャージポンプ回路900に求められる出力電圧である。
コンパレータ回路13は、基準回路11が出力する基準電圧Vrefと、検出回路12が検出した検出電圧Vaとを比較して、発振回路20に動作信号Compoutを出力する。
The
The
発振回路20は、コンパレータ回路13からLレベルの動作信号Compoutが入力されると、周期的にパルス信号Tosを出力する。発振回路20は、例えば、リング・オシレータ回路により構成される。
昇圧部93は、n個の昇圧回路931a1〜昇圧回路931anを備えている。昇圧回路931a1〜931anは、並列に接続されている。なお、昇圧回路931a1〜931anは、同じ構成を有しており、以下、昇圧回路931a1〜931anのいずれか1つ、あるいは、全てを代表して示すときには、昇圧回路931aという。各昇圧回路931aは、発振回路20が出力するパルス信号Tos(パルス信号ck)が入力され、入力されたパルス信号ckに応じて電源電圧Vddを昇圧して出力する。各昇圧回路931aの出力は、チャージポンプ回路900の出力端子94を介して負荷容量Cloadに接続される。
When the L level operation signal Compout is input from the
The booster unit 93 includes n booster circuits 931a1 to 931an. The booster circuits 931a1 to 931an are connected in parallel. Note that the booster circuits 931a1 to 931an have the same configuration. Hereinafter, when any one or all of the booster circuits 931a1 to 931an are shown as representatives, they are referred to as
次に、図11は、従来例に係る昇圧回路931aの構成を示した概略図である。昇圧回路931aは、図示するようにDickson方式の電圧を昇圧する回路である。昇圧回路931aは、i個の順方向に直列接続されたダイオード932a1〜ダイオード932aiと、ダイオード932a1〜932aiそれぞれの間の接続点に一端が接続されたコンデンサ933a1〜コンデンサ933ajと、入力されたパルス信号ckを反転するインバータ934とを含んで構成される。
直列接続されたダイオード932a1〜932aiの初段のダイオード932a1には、電源電圧Vddが供給される。また、直列接続されたダイオード932a1〜932aiの最終段(ダイオード932ai)からは、昇圧された電圧が出力される。コンデンサ933a1〜933ajの他端それぞれには、インバータ934が出力するパルス信号ckを反転した信号と、パルス信号ckとが交互に入力される。
このように構成された昇圧回路931aでは、入力されるパルス信号ckの電圧が変化するたびに、ダイオード932a1〜932aiのうちの1つを介して隣接するコンデンサ933a1〜933ajの間で蓄積された電荷が次のコンデンサへ移動し、移動するたびに出力電圧が昇圧される。
Next, FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of a
The power supply voltage Vdd is supplied to the first-stage diode 932a1 of the diodes 932a1 to 932ai connected in series. A boosted voltage is output from the last stage (diode 932ai) of the diodes 932a1 to 932ai connected in series. A signal obtained by inverting the pulse signal ck output from the
In the
次に、チャージポンプ回路900の動作を説明する。図12は、チャージポンプ回路900の動作を示した波形図である。図示するように、時刻t0において、検出回路12は、出力電圧Voutが0Vであるのに応じた検出電圧Vaを出力する。コンパレータ回路13は、昇圧開始信号がL(Low)レベルからH(High)レベルに変化すると、検出回路12が出力した検出電圧Vaと、基準回路11から出力される基準電圧Vrefとを比較することにより、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低いことを検出して、パルス信号Tosの出力を示すLレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。発振回路20は、コンパレータ回路13から出力されたLレベルの動作信号Compoutと昇圧開始信号とに応じて、一定周期のパルス信号Tosを出力する。昇圧回路931aでは、発振回路20から出力されたパルス信号Tosにより昇圧が行われて、チャージポンプ回路900の出力電圧Voutが上昇する。また、出力電圧Voutの上昇に伴い、検出電圧Vaも上昇する。
Next, the operation of the
時刻t1において、出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadより高くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高いことを検出して、Hレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。発振回路20は、Hレベルの動作信号Compoutが入力されると、Lレベルのパルス信号Tosを昇圧回路931aに出力する。昇圧回路931aは、入力されるパルス信号TosがLレベルの状態を維持するので、昇圧動作を停止する。昇圧回路931aが、昇圧動作を停止すると、負荷容量Cloadに蓄積された電荷がリークして、出力電圧Voutが徐々に低下する。
When the output voltage Vout becomes higher than the boost specified voltage Vload at time t1, the detection voltage Va output from the
時刻t2において、チャージポンプ回路900の出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadより低くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低いことを検出して、Lレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。発振回路20は、コンパレータ回路13から出力されたLレベルの動作信号Compoutに応じて、一定周期のパルス信号Tosを出力する。昇圧回路931aでは、発振回路20から出力されたパルス信号Tosにより昇圧が再び行われて、チャージポンプ回路900の出力電圧Voutが上昇する。また、出力電圧Voutの上昇に伴い、検出電圧Vaも上昇する。
When the output voltage Vout of the
時刻t3において、出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadより高くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高いことを検出して、Hレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。発振回路20は、Hレベルの動作信号Compoutが入力されると、Lレベルのパルス信号Tosを昇圧回路931aに出力する。昇圧回路931aは、入力されるパルス信号TosがLレベルの状態を維持するので、昇圧動作を停止する。昇圧回路931aが、昇圧動作を停止すると、負荷容量Cloadに蓄積された電荷がリークして、出力電圧Voutが徐々に低下する。
When the output voltage Vout becomes higher than the boost specified voltage Vload at time t3, the detection voltage Va output from the
以降、上述した時刻t1より時刻t3までの動作が繰り返される。上述のように、チャージポンプ回路900は、出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadを含む範囲で変化し、負荷容量Cloadに電荷を供給する。なお、時刻t0から時刻t1までのチャージポンプ回路900の状態を昇圧動作状態といい、時刻t1以降のチャージポンプ回路900の状態を昇圧後電圧維持状態という。また、昇圧後電圧維持状態における、出力電圧Voutの変動幅をリップルという。
Thereafter, the operation from time t1 to time t3 described above is repeated. As described above, the
例えば、負荷容量Cload=100pF、昇圧規定電圧Vload=7V、昇圧時間Tload≦2.8μs、発振回路20の出力するパルス信号Tosの周期Tosc=200nsの場合のリップル幅を求めると以下のようになる。
負荷容量Cload=(負荷電荷Qload/昇圧規定電圧Vload)=(昇圧電流Icharge×昇圧時間Tload)/昇圧規定電圧Vloadより、
昇圧電流Icharge=(負荷容量Cload×昇圧規定電圧Vload/昇圧時間Tload)=(100pF×7V/2.8μs)=250μAとなる。
よって、負荷電荷Qload=(昇圧電流Icharge×昇圧時間Tload)=(250μA×2.8μs)=700pCとなる。
一方、昇圧時間Tload(2.8μs)のうち、周期Tosc(200ns)で動作する昇圧回路931aは、14回(=2.8μs/200ns)動作する。昇圧時間Tload(2.8μs)を満たすために、チャージポンプ回路900がパルス信号Tosの1周期で出力する電荷量(出力電荷Qpump)は、50pC(=負荷電荷Qload/14回=700pC/14回)である必要がある。
For example, the ripple width in the case of load capacitance Cload = 100 pF, boost specified voltage Vload = 7 V, boost time Tload ≦ 2.8 μs, and period Tosc = 200 ns of the pulse signal Tos output from the
Load capacitance Cload = (load charge Qload / boosting specified voltage Vload) = (boosting current Icharge × boosting time Tload) / boosting specified voltage Vload,
Boosting current Icharge = (load capacitance Cload × boosting specified voltage Vload / boosting time Tload) = (100 pF × 7 V / 2.8 μs) = 250 μA.
Therefore, load charge Qload = (boost current Icharge × boost time Tload) = (250 μA × 2.8 μs) = 700 pC.
On the other hand, in the boosting time Tload (2.8 μs), the
出力電荷Qpumpが50pCの場合、昇圧後電圧維持状態においてパルス信号Tosの1周期あたりの出力電圧Voutの変化量ΔVloadは、負荷電荷Qload/負荷容量Cload=50pC/100pF=0.5Vとなる。このとき、チャージポンプ回路900は、昇圧規定電圧Vloadに対して、7.1%のリップル幅を有する電圧を供給する。また、上述の計算過程から分かるように、昇圧時間Tloadを短くすると、リップル幅が大きくなる。
When the output charge Qpump is 50 pC, the change amount ΔVload of the output voltage Vout per cycle of the pulse signal Tos in the post-boosting voltage maintaining state is load charge Qload / load capacitance Cload = 50 pC / 100 pF = 0.5V. At this time, the
チャージポンプ回路900は、昇圧動作状態の期間、すなわち、昇圧開始信号がLレベルからHレベルに変化して昇圧動作が開始されてから、出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadに到達するまでに要する時間間隔は、昇圧時間として定められ、一般的に短いことが要求される。一方、昇圧後電圧維持状態におけるリップルの幅は、チャージポンプ回路900が供給する電圧により変化し、また動作する記憶セルなどの回路特性によりリップルの幅が規定され、一般的に、小さいことが要求される。
チャージポンプ回路900の設計では、昇圧時間を満たすように昇圧部93が出力する電荷量を定める。ここで、昇圧動作状態の期間を短くするには、パルス信号Tosの1周期あたりに昇圧部93が出力する電荷量を多くする。しかし、パルス信号Tosの1周期あたりに昇圧部93が出力する電荷量を多くすると、昇圧後電圧維持状態におけるリップル幅が大きくなる。このように、昇圧時間を短くすることとリップル幅を小さくすることとは、相反する関係である。
The
In the design of the
上述のように、短時間のうちに出力電圧Voutを昇圧規定電圧Vloadにすることと、リップル幅を小さくするということの両方を共に満たすことは、相反するために難しいという問題がある。 As described above, there is a problem that it is difficult to satisfy both of the fact that the output voltage Vout is set to the specified boost voltage Vload in a short time and that the ripple width is reduced.
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、昇圧動作状態においては短時間で出力電圧が昇圧規定電圧に達し、昇圧後電圧維持状態においては小さいリップル幅を有するチャージポンプ回路を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a charge pump having an output voltage that reaches a specified boost voltage in a short time in a boosting operation state and a small ripple width in a voltage maintaining state after boosting. It is to provide a circuit.
上記問題を解決するために、本発明は、予め定められた周期のパルス信号を出力する発振回路と、電圧を昇圧するn(n≧1)個の並列に接続された昇圧回路を備え、前記パルス信号が入力されると昇圧された電圧を出力する昇圧部と、前記昇圧部から出力される昇圧された電圧と、予め定められた規定電圧とを比較し、前記昇圧部から出力される電圧が前記規定電圧を超えると、以降の昇圧動作における前記パルス信号一周期あたりの前記昇圧部から出力される電荷量を減少させる制御部と、を有することを特徴とするチャージポンプ回路である。 In order to solve the above problem, the present invention includes an oscillation circuit that outputs a pulse signal having a predetermined period, and n (n ≧ 1) boosting circuits connected in parallel to boost the voltage, A booster that outputs a boosted voltage when a pulse signal is input, a boosted voltage that is output from the booster, and a voltage that is output from the booster by comparing a predetermined specified voltage. And a control unit that reduces the amount of charge output from the boosting unit per one period of the pulse signal in a subsequent boosting operation when the voltage exceeds the specified voltage.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記n個の昇圧回路は、予め定められた、第1の電圧と第1の電圧より低い第2の電圧とのいずれか一方を出力する電源回路を有し、前記電源回路から出力される電圧を用いて昇圧し、前記制御部は、前記昇圧部から出力される電圧が前記規定電圧を超えると、前記n個の昇圧回路が有する前記電源回路が出力する電圧を前記第1の電圧から前記第2の電圧に切り替えさせ、前記電源回路は、非反転入力端子に予め定められた基準電圧が入力され、反転入力端子には出力電圧を分圧した電圧が入力される第1の増幅器と、非反転入力端子に前記第1の増幅器の出力電圧が入力され、反転入力端子には前記第2の電圧が入力される第2の増幅器と、前記第1の電圧が供給される電源端子と、前記第2の電圧が出力される出力端子に接続され、かつゲート端子が前記第2の増幅器の出力に接続される駆動トランジスタとを有し、前記制御部からの切り替え要求に応じて前記第1の電圧又は前記第2の電圧のいずれかを前記出力端子へ出力することを特徴とする。 According to the present invention, in the above-described invention, the n booster circuits output either one of a predetermined first voltage and a second voltage lower than the first voltage. And a booster using a voltage output from the power supply circuit, and when the voltage output from the booster exceeds the specified voltage, the control unit includes the power supply included in the n booster circuits. The voltage output from the circuit is switched from the first voltage to the second voltage, and the power supply circuit receives a predetermined reference voltage at the non-inverting input terminal and the output voltage at the inverting input terminal. A first amplifier to which the compressed voltage is input, a second amplifier to which the output voltage of the first amplifier is input to a non-inverting input terminal, and the second voltage is input to an inverting input terminal; A power supply terminal to which the first voltage is supplied; And a driving transistor whose gate terminal is connected to the output of the second amplifier, and in response to a switching request from the control unit, the first voltage or One of the second voltages is output to the output terminal.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記n個の昇圧回路は、前記パルス信号に応じて、相補な第1、第2のクロックを生成するクロック生成回路と、電源ノードと出力ノードとの間に直列に接続される複数の整流素子と、前記複数の整流素子の複数の接続ノードにそれぞれ一端が接続された容量素子と、を有し、前記複数の接続ノードの前記電源ノードから奇数番目の接続ノードに接続される前記容量素子の他端は前記第1のクロック信号を受け、前記複数の接続ノードの前記電源ノードから偶数番目の接続ノードに接続される前記容量素子の他端は前記第2のクロック信号を受け、前記制御部は、前記昇圧部から出力される電圧が前記規定電圧を超えると、前記クロック生成回路の駆動能力を下げることを特徴とする。 According to the present invention, in the invention described above, the n booster circuits generate a complementary first and second clock according to the pulse signal, a power supply node, and an output node. A plurality of rectifying elements connected in series with each other, and capacitive elements each having one end connected to a plurality of connection nodes of the plurality of rectifying elements, and from the power supply node of the plurality of connection nodes The other end of the capacitive element connected to the odd-numbered connection node receives the first clock signal, and the other end of the capacitive element connected to the even-numbered connection node from the power supply node of the plurality of connection nodes. Receives the second clock signal, and the controller reduces the driving capability of the clock generation circuit when the voltage output from the booster exceeds the specified voltage.
また、本発明は、前記制御部は、前記昇圧部から出力される電圧が前記規定電圧を超えると、前記発振回路から出力される前記パルス信号の周波数を下げ、前記昇圧部へ供給することを特徴とする。 Further, according to the present invention, when the voltage output from the boosting unit exceeds the specified voltage, the control unit lowers the frequency of the pulse signal output from the oscillation circuit and supplies the pulse signal to the boosting unit. Features.
この発明によれば、昇圧動作状態において、昇圧部が供給する電荷量をチャージポンプ回路に要求される昇圧時間を満たすように設定し、昇圧後電圧維持状態において、昇圧部が供給する電荷量をチャージポンプ回路に要求されるリップル幅を満たすように設定することができる。その結果、チャージポンプ回路は、上述の昇圧時間とリップル幅との相反する要求を満たすことが可能となる。 According to the present invention, in the boosting operation state, the charge amount supplied by the boosting unit is set to satisfy the boosting time required for the charge pump circuit, and in the post-boosting voltage maintaining state, the charge amount supplied by the boosting unit is set. The ripple width required for the charge pump circuit can be set. As a result, the charge pump circuit can satisfy the conflicting requirements between the above-described boost time and ripple width.
(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態によるチャージポンプ回路につき、図面を参照して説明する。
図1は、第1実施形態に係るチャージポンプ回路100の構成を示す概略ブロック図である。この図において、図10の各部と対応する部分には同一の符号を付し、当該部分の説明を省略する。図示するように、チャージポンプ回路100は、制御部10と発振回路20と昇圧部30とを具備している。負荷容量Cloadは、チャージポンプ回路100の負荷となる容量である。
制御部10は、外部から入力された昇圧開始信号により動作を開始すると共に、昇圧部30が出力する出力電圧Voutを検出して、パルス信号Tosを出力するか否か示す動作信号Compoutを発振回路20に出力する。また、制御部10は、昇圧動作状態と昇圧後電圧維持状態とを切り替える昇圧信号Contを昇圧部30に出力する。
発振回路20は、外部から入力される昇圧開始信号と、制御部10が出力する動作信号Compoutとに基づいて、パルス信号Tosを昇圧部30に出力する。昇圧部30は、発振回路20が出力するパルス信号Tosと、制御部10が出力する昇圧信号Contとを用いて昇圧した電圧を出力する。
(First embodiment)
Hereinafter, a charge pump circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of the
The
The
制御部10は、基準回路11、検出回路12、コンパレータ回路13、フリップフロップ14及びインバータ15を備えている。フリップフロップ14は、セット・リセット−フリップフロップであり、セット端子Sに昇圧開始信号の論理反転信号が入力され、リセット端子Rにコンパレータ回路13から出力される動作信号Compoutが入力され、出力端子Qが昇圧部30に接続されており、昇圧信号Contを昇圧部30に対して出力する。
The
昇圧部30は、複数の昇圧回路31a1〜昇圧回路31anを備えている。昇圧回路31a1〜31anは、並列に接続され、それぞれに発振回路20から出力されるパルス信号Tos(パルス信号ck)が入力され、制御部10から出力される昇圧信号Cont(ゲート信号gate)が入力される。なお、昇圧回路31a1〜31anは、同じ構成を有しており、以下、昇圧回路31a1〜31anのいずれか1個、あるいは、全てを代表して示すときには、昇圧回路31aという。
The
次に、図2は、第1実施形態に係る昇圧回路31aの構成を示した概略図である。昇圧回路31aは、図示するように、Dickson方式の電圧を昇圧する回路である。昇圧回路31aは、Nチャネル型トランジスタ311a1〜Nチャネル型トランジスタ311ai、コンデンサ312a1〜コンデンサ312aj、インバータ313、インバータ314及び電源回路34から構成される。
Nチャネル型トランジスタ311a1〜311aiは、ソース及びドレインのいずれか一方とゲートが接続されたダイオード素子として用いられ、順方向に直列接続されている。順方向に直列接続されたNチャネル型トランジスタ311a1〜311aiの最終段であるNチャネル型トランジスタ311aiは、ソース及びドレインのうちゲートと接続されていない一方が出力端子Poutと接続されている。Nチャネル型トランジスタ311a1は、ソース及びドレインのいずれか一方に電源電圧Vddが入力され、他方がNチャネル型トランジスタ311a2のゲートと接続され、ゲートに電源回路34の出力端子345が接続されている。コンデンサ312a1〜312ajは、一端がNチャネル型トランジスタ311a1〜311aiそれぞれの間の接続点に接続され、他端にインバータ313、314のいずれか一方の出力端が交互に接続される。なお、以下において、Nチャネル型トランジスタ311a1〜311aiのいずれか1個、あるいは、全てを代表して示すときには、Nチャネル型トランジスタ311aという。また、コンデンサ312a1〜312ajのいずれか1個、あるいは、全てを代表して示すときには、コンデンサ312aという。
Next, FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the
The N-channel transistors 311a1 to 311ai are used as diode elements in which one of the source and the drain and the gate are connected, and are connected in series in the forward direction. The N-channel transistor 311ai, which is the final stage of the N-channel transistors 311a1 to 311ai connected in series in the forward direction, has one of the source and drain not connected to the gate connected to the output terminal Pout. In the N-channel transistor 311a1, the power supply voltage Vdd is input to one of a source and a drain, the other is connected to the gate of the N-channel transistor 311a2, and the
インバータ313及びインバータ314は、電源端子が電源回路34の出力端子345と接続されている。これにより、インバータ313は、入力されるパルス信号ckを反転すると共に、波高値を電源回路34から入力される電圧に変換(レベルシフト)したパルス信号を出力する。また、インバータ314は、インバータ313から入力されるパルス信号を反転すると共に、波高値を電源回路34から入力される電圧に変換(レベルシフト)したパルス信号を出力する。
電源回路34は、入力されるゲート信号gateの論理レベルにより、電源電圧Vdd(第1の電圧)とそれより低い電圧(第2の電圧)とのいずれかを選択して出力する。
The
The
また、電源回路34は、コンパレータ回路340、抵抗341、抵抗342、コンパレータ回路343、Pチャネル型トランジスタ344、インバータ346、インバータ347、スイッチSW1及びスイッチSW2を有している。コンパレータ回路340(第1の増幅器)は、非反転入力端子に基準電圧Vref2が入力され、反転入力端子に抵抗341及び抵抗342の間の接続点J2の電圧が入力される。接続点J2の電圧は、コンパレータ回路340とコンパレータ回路343との接続点J3の電圧を、抵抗341及び抵抗342により分圧した電圧である。コンパレータ回路343(第2の増幅器)は、非反転入力端子にコンパレータ回路340の接続点J3の電圧が入力され、反転入力端子に接続点J1の電圧が入力され、出力電圧がPチャネル型トランジスタ344のゲート電圧となる。Pチャネル型トランジスタ344は、ソース及びドレインのいずれか一方に電源電圧Vddが印加され、他方に接続点J1の電圧が印加される。
ここで、抵抗341、抵抗342の抵抗値を、それぞれRx、Ryとすると、分圧電圧(接続点J2の電圧)は、接続点J3の電圧×Ry/(Rx+Ry)となる。コンパレータ回路340は、非反転入力端子及び反転入力端子の電圧が等しくなるように、出力電圧(接続点J3の電圧)を決定するので、接続点J3の電圧=基準電圧Vref2×(Rx+Ry)/Ryとなる。また、コンパレータ回路343も、非反転入力端子及び反転入力端子の電圧が等しくなるように、出力電圧(Pチャネル型トランジスタ344のゲート電圧)を決定するので、接続点J1の電圧=基準電圧Vref2×(Rx+Ry)/Ryとなる。
スイッチSW1は、一端に電源電圧Vddが入力され、他端に出力端子345の電圧が入力される。スイッチSW2は、一端に接続点J1の電圧が入力され、他端に出力端子345の電圧が入力される。スイッチSW1及びスイッチSW2は、インバータ346、インバータ347、及び入力されるゲート信号gateの論理レベルにより切り替えられる。ゲート信号gateがLレベルのとき、スイッチSW2がオン、スイッチSW1がオフし、ゲート信号gateがHレベルのとき、スイッチSW2がオフ、スイッチSW1がオンする。すなわち、電源回路34は、Hレベルのゲート信号gateが入力されると、出力端子345へ電源電圧Vdd(第1の電圧)を出力する。また、Lレベルのゲート信号gateが入力されると、Vref2×(Rx+Ry)/Ryの電圧(降圧電圧Vrr:第2の電圧)を出力する。
The
Here, when the resistance values of the resistor 341 and the resistor 342 are Rx and Ry, respectively, the divided voltage (the voltage at the connection point J2) is the voltage at the connection point J3 × Ry / (Rx + Ry). Since the
The switch SW1 has the power supply voltage Vdd input at one end and the voltage of the
上述のように構成された昇圧回路31aにおいては、入力されるゲート信号gateがHレベルの場合、入力されるパルス信号ckの電圧が電源電圧Vddと接地電圧の間で変化するたびに、インバータ313は接続点JI1の電圧を、接地電圧と電源電圧Vddの間で変化させる。また、インバータ314は、接続点JI1の電圧を反転させ、電源電圧Vddと接地電圧の間で出力電圧を変化させる。これにより、Nチャネル型トランジスタ311a(ダイオード素子)を1つ介して隣接するコンデンサ312aの間で蓄積された電荷が移動する。また、電荷が移動するたびに、Nチャネル型トランジスタ311aの各接続点の電圧は、流入される電荷により電源電圧Vdd分ずつ加算され昇圧される。
また、昇圧回路31aにおいては、入力されるゲート信号gateがLレベルの場合、入力されるパルス信号ckの電圧が電源電圧Vddと接地電圧の間で変化するたびに、インバータ313は接続点JI1の電圧を、接地電圧と降圧電圧Vrrの間で変化させる。また、インバータ314は、接続点JI1の電圧を反転させ、降圧電圧Vrrと接地電圧の間で出力電圧を変化させる。これにより、Nチャネル型トランジスタ311を1つ介して隣接するコンデンサ312aの間で蓄積された電荷が移動する。また、電荷が移動するたびに、Nチャネル型トランジスタ311aの各接続点の電圧は、流入される電荷により降圧電圧Vrr分ずつ加算され昇圧される。
In the
Further, in the
次に、チャージポンプ回路100の動作を説明する。図3は、第1実施形態に係るチャージポンプ回路100の動作を示した波形図である。横軸方向は、時間を示し、縦軸方向は、それぞれの信号の電圧(レベル)を示す。
Next, the operation of the
図示するように、時刻t0において、検出回路12は、出力電圧Voutが0Vであるのに応じた検出電圧Vaを出力する。コンパレータ回路13は、昇圧開始信号がL(Low)レベルからH(High)レベルに変化すると、検出回路12が出力した検出電圧Vaと、基準回路11から出力される基準電圧Vrefとを比較することにより、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低いことを検出して、パルス信号Tosの出力を示すLレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。フリップフロップ14は、昇圧開始信号がLレベルからHレベルに遷移したのに応じてセット状態となり、出力端子QからHレベルの昇圧信号Contを出力する。
発振回路20は、コンパレータ回路13から出力されたLレベルの動作信号Compoutと昇圧開始信号のHレベルに応じて、一定周期のパルス信号Tosを出力する。このとき、昇圧回路31a1〜31aiは、パルス信号Tos(パルス信号ck)が入力される。
As shown in the drawing, at time t0, the
The
昇圧部30に備えられた昇圧回路31aにおいては、発振回路20から出力されたパルス信号Tosにより昇圧が行われて、チャージポンプ回路100の出力電圧Voutが上昇する。ここで、昇圧回路31aでは、入力される昇圧信号ContがHレベルであるので、入力されるパルス信号Tosの電圧が電源電圧Vddと接地電圧の間で変化するたびに、インバータ313は接続点JI1の電圧を、接地電圧と電源電圧Vddの間で変化させる。また、インバータ314は、接続点JI1の電圧を反転させ、電源電圧Vddと接地電圧の間で出力電圧を変化させる。これにより、Nチャネル型トランジスタ311aを1つ介して隣接するコンデンサ312aの間で蓄積された電荷が移動する。また、電荷が移動するたびに、Nチャネル型トランジスタ311aの接続点の電圧は、流入される電荷により電源電圧Vdd分ずつ加算され昇圧される。そして、出力電圧Voutが上昇し、これに伴い検出回路12の検出電圧Vaも上昇する。
In the
時刻t1において、チャージポンプ回路100の出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vload(規定電圧)より高くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高いことを検出して、Hレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。フリップフロップ14は、動作信号CompoutがLレベルからHレベルに遷移したのに応じて、リセット状態に変化して、出力端子QからLレベルの昇圧信号Contを出力する。
発振回路20は、Hレベルの動作信号Compoutが入力されると、Lレベルのパルス信号Tosを昇圧回路31aに出力する。昇圧回路31aは、入力されるパルス信号TosがLレベルの状態を維持するので、昇圧動作を停止する。昇圧回路31aが、昇圧動作を停止すると、検出回路12などのDC電流パスにより、負荷容量Cloadに蓄積された電荷がリークして、出力電圧Voutが徐々に低下する。
また、昇圧回路31aにおいては、入力される昇圧信号ContがLレベルとなるので、電源回路34のスイッチSW1がオフし、スイッチSW2がオンする。これにより、インバータ313及びインバータ314の電源電圧は降圧電圧Vrrとなる。
When the output voltage Vout of the
When the H-level operation signal Compout is input, the
In the
時刻t2において、チャージポンプ回路100の出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadより低くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低いことを検出して、Lレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。発振回路20は、コンパレータ回路13から出力されたLレベルの動作信号Compoutに応じて、一定周期のパルス信号Tosを出力する。このとき、昇圧回路31aにおいては、入力される昇圧信号ContがLレベルであるので、入力されるパルス信号Tosの電圧が電源電圧Vddと接地電圧の間で変化するたびに、インバータ313は接続点JI1の電圧を、接地電圧と降圧電圧Vrrの間で変化させる。また、インバータ314は、接続点JI1の電圧を反転させ、降圧電圧Vrrと接地電圧の間で出力電圧を変化させる。これにより、Nチャネル型トランジスタ311を1つ介して隣接するコンデンサ312aの間で蓄積された電荷が移動する。また、電荷が移動するたびに、Nチャネル型トランジスタ311aの接続点の電圧は、流入される電荷により降圧電圧Vrr分ずつ加算され昇圧される。
しかし、出力電圧Voutの上昇は、昇圧部30から出力される電荷がVrr/Vddとなるため、昇圧動作状態に比べ緩やかな上昇となる。また、出力電圧Voutの緩やかな上昇に伴い、検出電圧Vaも緩やかに上昇する。
When the output voltage Vout of the
However, the increase in the output voltage Vout is a gradual increase compared to the boosting operation state because the charge output from the boosting
時刻t3において、出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadより高くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高いことを検出して、Hレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。発振回路20は、Hレベルの動作信号Compoutが入力されると、Lレベルのパルス信号Tosを昇圧回路31aに出力する。昇圧回路31aは、入力されるパルス信号TosがLレベルの状態を維持するので、昇圧動作を停止する。昇圧回路31aが昇圧動作を停止することにより、検出回路12などのDC電流パスにより、負荷容量Cloadに蓄積された電荷がリークして、出力電圧Voutが徐々に低下する。
When the output voltage Vout becomes higher than the boost specified voltage Vload at time t3, the detection voltage Va output from the
以降、上述した時刻t1より時刻t3までの動作が繰り返される。上述のように、チャージポンプ回路100は、出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadを含む範囲で変化し、負荷容量Cloadに電荷を供給する。
上述したように、チャージポンプ回路100は、昇圧後電圧維持状態において昇圧回路31aが昇圧に用いる電圧を、昇圧動作状態に対して(Vrr/Vdd)倍にすることで、負荷容量Cloadに出力される電荷量を、昇圧動作状態の(Vrr/Vdd)倍にする。これにより、昇圧後電圧維持状態において発生するリップルの幅を小さくすることができる。
Thereafter, the operation from time t1 to time t3 described above is repeated. As described above, the
As described above, the
このような構成を用いることで、昇圧動作状態における昇圧時間の要求を満たすために、パルス信号Tosの1周期あたりに昇圧部30が出力する電荷量を増やしても、昇圧後電圧維持状態における昇圧部30が出力するパルス信号Tosの1周期あたり電荷量を、昇圧動作状態の(Vrr/Vdd)倍に減らすことが可能となり、昇圧後電圧維持状態において、出力電圧Voutの昇圧規定電圧Vloadを越える分の電圧値を小さいものとすることができる。例えば、上述した昇圧後電圧維持状態において電荷量を減らさない場合(従来技術)との比較を行うと次のようになる。上述の従来技術においては、負荷容量Cload=100pF、昇圧規定電圧Vload=7V、昇圧時間Tload≦2.8μs、発振回路20の出力するパルス信号Tosの周期Tosc=200nsの場合、リップル幅が0.5Vであると述べた。この場合、昇圧規定電圧Vloadを越える電圧は0.49Vであった。第1実施形態のチャージポンプ回路100を同一条件でシミュレーションにより算出したところ(Vdd=3.9V、Vrr=3.0V)、昇圧規定電圧Vloadを越える電圧は0.20Vとなり、従来技術に比べて約60%の振幅改善効果を示した。
By using such a configuration, even if the amount of charge output from the
なお、チャージポンプ回路100は、抵抗341、抵抗342の分圧比により、昇圧後電圧維持状態における出力する電荷量を変更することができる。これにより、チャージポンプ回路100は、第1の実施形態に比べ細やかなリップル幅の調整を行うことが可能である。
また、電源回路34を増幅器2段からなる構成としたため、電源電圧(第1の電圧)の電圧変動に対する影響を少ないものとすることができる。すなわち、コンパレータ回路343の非反転入力端子に、電源電圧と接地電圧の間に直列接続された抵抗341及び抵抗342から構成される分圧回路の分圧電圧を直接入力する構成とした場合、電源電圧Vddの変動の影響が分圧回路の分圧ノード(抵抗の接続点)を介して、降圧電圧Vrrに伝わる。しかし、本実施形態における電源回路34においては、コンパレータ回路343の非反転入力端子には、コンパレータ回路340の出力電圧が入力される構成とし、分圧回路はコンパレータ回路340の出力と接地端子の間に設ける構成としている。そのため、分圧回路の分圧電圧(接続点J2の電圧)はVddの電圧変動の影響を受けないため、電源電圧Vddの電圧変動による降圧電圧Vrrの電圧変動を少なくすることができる。
Note that the
In addition, since the
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態に係るチャージポンプ回路200の構成を示す概略ブロック図である。この図において、図1の各部と対応する部分には同一の符号を付し、当該部分の説明を省略する。図示するように、チャージポンプ回路200は、制御部10aと発振回路20と昇圧部40とを具備している。負荷容量Cloadは、チャージポンプ回路200の負荷となる容量である。
制御部10aは、外部から入力された昇圧開始信号により動作を開始すると共に、昇圧部40が出力する出力電圧Voutを検出して、パルス信号Tosを出力するか否か示す動作信号Compoutを発振回路20に出力する。また、制御部10aは、昇圧動作状態と昇圧後電圧維持状態とを切り替える昇圧信号Contを昇圧部40に出力する。
発振回路20は、外部から入力される昇圧開始信号と、制御部10aが出力する動作信号Compoutとに基づいて、パルス信号Tosを昇圧部40に出力する。昇圧部40は、発振回路20が出力するパルス信号Tosと、制御部10aが出力する昇圧信号Contとを用いて昇圧した電圧を出力する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic block diagram showing the configuration of the
The
The
制御部10aは、基準回路11、検出回路12、コンパレータ回路13、フリップフロップ14及びインバータ15を備えている。フリップフロップ14は、セット・リセット−フリップフロップであり、セット端子Sに昇圧開始信号の論理反転信号が入力され、リセット端子Rにコンパレータ回路13から出力される動作信号Compoutが入力され、出力端子Qが昇圧部40に接続されており、昇圧信号Contを昇圧部40に対して出力する。
The
昇圧部40は、複数の昇圧回路41a1〜昇圧回路41anを備えている。昇圧回路41a1〜41anは、並列に接続され、それぞれに発振回路20から出力されるパルス信号Tos(パルス信号ck)、制御部10aから出力される昇圧信号Cont(ゲート信号gate)が入力される。なお、昇圧回路41a1〜41anは、同じ構成を有しており、以下、昇圧回路41a1〜41anのいずれか1個、あるいは、全てを代表して示すときには、昇圧回路41aという。
The boosting
次に、図5は、第2実施形態に係る昇圧回路41aの構成を示した概略図である。昇圧回路41aは、図示するように、Dickson方式の電圧を昇圧する回路である。昇圧回路41aは、電源電圧Vddが供給される電源端子と出力端子Poutとの間に順方向に直列接続されたi個のNチャネル型トランジスタ311a1〜Nチャネル型トランジスタ311ai、Nチャネル型トランジスタ311a1〜311aiそれぞれの間の接続点に一端が接続されたコンデンサ312a1〜コンデンサ312aj、インバータ315、インバータ316、インバータ317、インバータ318、スイッチSW3及びスイッチSW4から構成される。Nチャネル型トランジスタ311a1〜311aiは、ソース及びドレインのいずれか一方とゲートとが接続されて、ダイオード素子として用いられている。
Next, FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the
順方向に直列接続されたNチャネル型トランジスタ311a1〜311aiの初段のNチャネル型トランジスタ311a1は、アノードに電源電圧Vddが供給される。また、順方向に直列接続されたNチャネル型トランジスタ311a1〜311aiの最終段(Nチャネル型トランジスタ311ai)のカソードから昇圧された電圧が出力される。コンデンサ312a1〜312ajの他端それぞれには、インバータ315及びインバータ316、或いはインバータ315のみが出力するパルス信号ckを反転した信号と、インバータ317及びインバータ318、或いはインバータ318のみが出力するパルス信号ckと同相の信号とが交互に入力される。
スイッチSW3は、一端にインバータ316の出力電圧が入力され、他端に接続点JI2の電圧(インバータ315の出力電圧)が入力される。また、スイッチSW4は、一端にインバータ318の出力電圧が入力され、他端に接続点JI2aの電圧(インバータ317の出力電圧)が入力される。スイッチSW3及びスイッチSW4は、入力される昇圧信号Contの論理レベルにより切り替えられる。昇圧信号ContがLレベルのとき、スイッチSW3、スイッチSW4はいずれもオフし、昇圧信号ContがHレベルのとき、スイッチSW3、スイッチSW4はいずれもオンする。
The power supply voltage Vdd is supplied to the anode of the first N-channel transistor 311a1 of the N-channel transistors 311a1 to 311ai connected in series in the forward direction. In addition, a boosted voltage is output from the cathode of the final stage (N-channel transistor 311ai) of N-channel transistors 311a1 to 311ai connected in series in the forward direction. At the other end of each of the capacitors 312a1 to 312aj, a signal obtained by inverting the pulse signal ck output only from the
In the switch SW3, the output voltage of the
すなわち、順方向に直列接続されたNチャネル型トランジスタ311a1〜311aiの接続ノードのうちの奇数番目の接続ノードに接続される容量素子(コンデンサ312a1、312a3…)の他端は、Hレベルの昇圧信号Contが入力されると、インバータ315及びインバータ316により、パルス信号ckを反転した信号が入力される。また、偶数番目の接続ノードに接続される容量素子(コンデンサ312a2、312a4…)の他端は、インバータ317及びインバータ318により、パルス信号ckと同相の信号が入力される。
一方、順方向に直列接続されたNチャネル型トランジスタ311a1〜311aiの接続ノードのうちの奇数番目の接続ノードに接続される容量素子(コンデンサ312a1、312a3…)の他端は、Lレベルの昇圧信号Contが入力されると、インバータ315のみにより、パルス信号ckを反転した信号が入力される。また、偶数番目の接続ノードに接続される容量素子(コンデンサ312a2、312a4…)の他端は、インバータ317のみにより、パルス信号ckと同相の信号が入力される。従って、スイッチSW3及びスイッチSW4がオフする場合、コンデンサ312a1〜312ajの他端を駆動するインバータの駆動能力は、スイッチSW3及びスイッチSW4がオンする場合に比べて、下がった状態となる。これにより、接続点JI2及び接続点JI2aの電圧変化は緩やかになり、Nチャネル型トランジスタ311a1〜311aiの接続ノード間における蓄積された電荷の移動速度は遅くなる。
That is, the other end of the capacitive element (capacitor 312a1, 312a3...) Connected to the odd-numbered connection node among the connection nodes of the N-channel transistors 311a1 to 311ai connected in series in the forward direction is an H level boost signal. When Cont is input, a signal obtained by inverting the pulse signal ck is input by the
On the other hand, the other end of the capacitive element (capacitor 312a1, 312a3...) Connected to the odd-numbered connection node among the connection nodes of the N-channel transistors 311a1 to 311ai connected in series in the forward direction is an L level boost signal. When Cont is input, a signal obtained by inverting the pulse signal ck is input only by the
上述のように構成された昇圧回路31aにおいては、入力されるゲート信号gateがHレベルの場合、入力されるパルス信号ckの電圧が電源電圧Vddと接地電圧の間で変化するたびに、インバータ315及びインバータ316は、接続点JI2の電圧を、接地電圧と電源電圧Vddの間で変化させる。また、インバータ317及びインバータ318は、接続点JI2の電圧を反転させ、接続点JI2aの電圧を電源電圧Vddと接地電圧の間で出力電圧を変化させる。これにより、Nチャネル型トランジスタ311aを1つ介して隣接するコンデンサ312aの間で蓄積された電荷が移動する。また、電荷が移動するたびに、Nチャネル型トランジスタ311aの接続点の電圧は、流入される電荷により電源電圧Vdd分ずつ加算され昇圧される。
また、昇圧回路31aにおいては、入力されるゲート信号gateがLレベルの場合、入力されるパルス信号ckの電圧が電源電圧Vddと接地電圧の間で変化するたびに、インバータ315のみが、接続点JI2の電圧を、接地電圧と電源電圧Vddの間で変化させる。また、インバータ317のみが、接続点JI2の電圧を反転させ、接続点JI2aの電圧を電源電圧Vddと接地電圧の間で出力電圧を変化させる。これにより、Nチャネル型トランジスタ311aを1つ介して隣接するコンデンサ312aの間で蓄積された電荷が移動するが、Hレベルの昇圧信号Contが入力される場合に比べて、コンデンサを駆動するインバータの駆動能力が下がるため、コンデンサ間の電荷の移動速度が遅くなり、加算される電圧が緩やかに上昇することとなる。また、電荷が移動するたびに、Nチャネル型トランジスタ311aの接続点の電圧は、流入される電荷により電源電圧Vdd分ずつ加算され昇圧される。これにより、Nチャネル型トランジスタ311aiのカソード(出力端子Pout)から出力される昇圧された電圧も緩やかに上昇することとなる。
In the
Further, in the
次に、チャージポンプ回路200の動作を説明する。図6は、第2実施形態に係るチャージポンプ回路200の動作を示した波形図である。横軸方向は、時間を示し、縦軸方向は、それぞれの信号の電圧(レベル)を示す。
Next, the operation of the
図示するように、時刻t0において、検出回路12は、出力電圧Voutが0Vであるのに応じた検出電圧Vaを出力する。コンパレータ回路13は、昇圧開始信号がL(Low)レベルからH(High)レベルに変化すると、検出回路12が出力した検出電圧Vaと、基準回路11から出力される基準電圧Vrefとを比較することにより、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低いことを検出して、パルス信号Tosの出力を示すLレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。フリップフロップ14は、昇圧開始信号がLレベルからHレベルに遷移したのに応じてセット状態となり、出力端子QからHレベルの昇圧信号Contを出力する。
発振回路20は、コンパレータ回路13から出力されたLレベルの動作信号Compoutと昇圧開始信号のHレベルに応じて、一定周期のパルス信号Tosを出力する。このとき、昇圧回路41a1〜41aiは、パルス信号Tos(パルス信号ck)が入力される。
昇圧部40に備えられた昇圧回路41aでは、発振回路20から出力されたパルス信号ck(パルス信号Tos)により昇圧が行われて、チャージポンプ回路200の出力電圧Voutが上昇する。ここで、昇圧回路41aでは、入力される昇圧信号ContがHレベルであるので、インバータ315及びインバータ316は、接続点JI2の電圧を、接地電圧と電源電圧Vddの間で変化させる。また、インバータ317及びインバータ318は、接続点JI2の電圧を反転させ、接続点JI2aの電圧を電源電圧Vddと接地電圧の間で出力電圧を変化させる。これにより、Nチャネル型トランジスタ311aを1つ介して隣接するコンデンサ312aの間で蓄積された電荷が移動する。また、電荷が移動するたびに、Nチャネル型トランジスタ311aの接続点の電圧は、流入される電荷により電源電圧Vdd分ずつ加算され昇圧される。そして、出力電圧Voutが上昇し、これに伴い検出回路12の検出電圧Vaも上昇する。
As shown in the drawing, at time t0, the
The
In the
時刻t1において、チャージポンプ回路200の出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vload(規定電圧)より高くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高いことを検出して、Hレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。フリップフロップ14は、動作信号CompoutがLレベルからHレベルに遷移したのに応じて、リセット状態に変化して、出力端子QからLレベルの昇圧信号Contを出力する。
発振回路20は、Hレベルの動作信号Compoutが入力されると、Lレベルのパルス信号Tosを昇圧回路41aに出力する。昇圧回路41aは、入力されるパルス信号TosがLレベルの状態を維持するので、昇圧動作を停止する。昇圧回路41aが、昇圧動作を停止すると、検出回路12などのDC電流パスにより、負荷容量Cloadに蓄積された電荷がリークして、出力電圧Voutが徐々に低下する。
また、昇圧回路41aにおいては、入力される昇圧信号ContがLレベルとなるので、スイッチSW3及びスイッチSW4がオフし、接続点JI2にはインバータ315のみが、接続点JI2aにはインバータ316のみが接続される。すなわち、クロック生成回路の駆動能力が昇圧動作状態に比べて下がることとなる。
When the output voltage Vout of the
When the H level operation signal Compout is input, the
In the
時刻t2において、チャージポンプ回路200の出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadより低くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低いことを検出して、Lレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。発振回路20は、コンパレータ回路13から出力されたLレベルの動作信号Compoutに応じて、一定周期のパルス信号ck(パルス信号Tos)を出力する。このとき、昇圧回路41aでは、入力される昇圧信号ContがLレベルであるので、入力されるゲート信号gateがLレベルの場合、入力されるパルス信号ckの電圧が電源電圧Vddと接地電圧の間で変化するたびに、インバータ315のみが、接続点JI2の電圧を、接地電圧と電源電圧Vddの間で変化させる。また、インバータ317のみが、接続点JI2の電圧を反転させ、接続点JI2aの電圧を電源電圧Vddと接地電圧の間で出力電圧を変化させる。すなわち、クロック生成回路の駆動能力を下げることで、接続点JI2及びJI2aの電圧変化を、図6に示すように昇圧動作状態に比べて緩やかなものとする。これにより、Nチャネル型トランジスタ311aを1つ介して隣接するコンデンサ312aの間で蓄積された電荷が移動するが、Hレベルの昇圧信号Contが入力される場合に比べて、コンデンサ間の電荷の移動速度が遅くなり、加算される電圧が緩やかに上昇することとなる。また、電荷が移動するたびに、Nチャネル型トランジスタ311aの接続点の電圧は、流入される電荷により電源電圧Vdd分ずつ加算され昇圧されるが、その電圧変化も緩やかなものとなる。これにより、Nチャネル型トランジスタ311aiのカソード(出力端子Pout)から出力される昇圧された電圧も緩やかに上昇することとなる。
At time t2, when the output voltage Vout of the
時刻t3において、出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadより高くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高いことを検出して、Hレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。発振回路20は、Hレベルの動作信号Compoutが入力されると、Lレベルのパルス信号Tosを昇圧回路41aに出力する。昇圧回路41aは、入力されるパルス信号TosがLレベルの状態を維持するので、昇圧動作を停止する。昇圧を停止すると、検出回路12などのDC電流パスにより、負荷容量Cloadに蓄積された電荷がリークして、出力電圧Voutが徐々に低下する。
When the output voltage Vout becomes higher than the boost specified voltage Vload at time t3, the detection voltage Va output from the
以降、上述した時刻t1より時刻t3までの動作が繰り返される。上述のように、チャージポンプ回路200は、出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadを含む範囲で変化し、負荷容量Cloadに電荷を供給する。
上述したように、チャージポンプ回路200は、昇圧後電圧維持状態において昇圧回路41aが昇圧に用いるコンデンサを駆動するクロック生成回路の駆動能力を下げることで、負荷容量Cloadに出力される電荷量を下げる。これにより、昇圧後電圧維持状態において発生するリップルの幅を小さくすることができる。
Thereafter, the operation from time t1 to time t3 described above is repeated. As described above, the
As described above, the
このような構成を用いることで、昇圧動作状態における昇圧時間の要求を満たすため、パルス信号Tosの1周期あたりに昇圧部40が出力する電荷量を増やしても、昇圧後電圧維持状態における昇圧部40が出力するパルス信号Tosの1周期あたり電荷量を、昇圧動作状態の電荷量に比べて減らすことが可能となり、昇圧後電圧維持状態において、出力電圧Voutの昇圧規定電圧Vloadを越える分の電圧値を小さいものとすることができる。例えば、第1実施形態と同様に、第2実施形態のチャージポンプ回路200を同一条件でシミュレーションにより算出したところ(インバータ駆動能力を下げるためインバータ回路のチャンネル幅Wを1/2倍にした)、昇圧規定電圧Vloadを越える電圧は0.30Vとなり、従来技術に比べて約39%の振幅改善効果を示した。
By using such a configuration, even if the amount of charge output from the boosting
なお、チャージポンプ回路200は、クロック生成回路を構成するインバータの駆動能力の比率を適宜変えることで、インバータ昇圧後電圧維持状態における出力する電荷量を変更することができる。例えば、トランジスタのゲート幅(W)とゲート長(L)との比率W/Lを、インバータ316とインバータ315との間、インバータ318とインバータ317との間の各々においてm:nとし、クロック生成回路の駆動力を、昇圧動作状態と昇圧後電圧維持状態で(m+n):nとすることで、細やかなリップル幅の調整を行うことが可能である。
Note that the
(第3実施形態)
図7は、第3実施形態に係るチャージポンプ回路300の構成を示す概略ブロック図である。この図において、図1の各部と対応する部分には同一の符号を付し、当該部分の説明を省略する。図示するように、チャージポンプ回路300は、制御部10bと発振回路20と昇圧部50とを具備している。負荷容量Cloadは、チャージポンプ回路300の負荷となる容量である。
制御部10bは、外部から入力された昇圧開始信号により動作を開始すると共に、昇圧部50が出力する出力電圧Voutを検出して、パルス信号Tosを出力するか否か示す動作信号Compoutを発振回路20に出力する。
発振回路20は、外部から入力される昇圧開始信号と、制御部10bが出力する動作信号Compoutとに基づいて、パルス信号Tosを分周回路21等に出力する。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a schematic block diagram showing the configuration of the
The
The
制御部10bは、基準回路11、検出回路12、コンパレータ回路13、フリップフロップ14、インバータ15、分周回路21、NAND回路22、NAND回路23、インバータ24及びNAND回路25を備えている。フリップフロップ14は、セット・リセット−フリップフロップであり、セット端子Sに昇圧開始信号の論理反転信号が入力され、リセット端子Rにコンパレータ回路13から出力される動作信号Compoutが入力され、出力端子Qが分周回路21、NAND回路22及びインバータ24に接続されており、昇圧信号Contをこれらの回路に対して出力する。分周回路21は、昇圧信号Contの論理レベルに応じて、パルス信号Tosの周波数を下げたパルス信号TosHLFをNAND回路23に対して出力する。すなわち、分周回路21、NAND回路22、NAND回路23、インバータ24及びNAND回路25から構成される回路は、昇圧信号Contの論理レベルがHレベルの場合、パルス信号Tosと同一周波数のパルス信号Tos2を出力し、昇圧信号Contの論理レベルがLレベルの場合、パルス信号Tosを低周波数化したパルス信号Tos2を昇圧部50に出力する。
The
昇圧部50は、NAND回路25が出力するパルス信号Tos2を用いて昇圧した電圧を出力する。
昇圧部50は、複数の昇圧回路51a1〜昇圧回路51anを備えている。昇圧回路51a1〜51anは、並列に接続され、それぞれに制御部10bから出力されるパルス信号Tos2(パルス信号ck)が入力される。なお、昇圧回路51a1〜51anは、同じ構成を有しており、以下、昇圧回路51a1〜51anのいずれか1個、あるいは、全てを代表して示すときには、昇圧回路51aという。
The
The boosting
次に、図8は、第3実施形態に係る昇圧回路51aの構成を示した概略図である。昇圧回路51aは、図示するように、Dickson方式の電圧を昇圧する回路である。昇圧回路51aは、電源電圧Vddが供給される電源端子と出力端子Poutとの間に、順方向に直列接続されたi個のNチャネル型トランジスタ311a1〜Nチャネル型トランジスタ311ai、Nチャネル型トランジスタ311a1〜311aiそれぞれの間の接続点に一端が接続されたコンデンサ312a1〜コンデンサ312ajから構成される。Nチャネル型トランジスタ311a1〜311aiは、ソース及びドレインのいずれか一方とゲートとが接続されて、ダイオード素子として用いられている。
順方向に直列接続されたNチャネル型トランジスタ311a1〜311aiの初段のNチャネル型トランジスタ311a1は、アノードに電源電圧Vddが供給される。また、順方向に直列接続されたNチャネル型トランジスタ311a1〜311aiの最終段(Nチャネル型トランジスタ311ai)のカソードから昇圧された電圧が出力される。コンデンサ312a1〜312ajの他端それぞれには、インバータ319が出力するパルス信号ckを反転した信号と、インバータ319、320を介したパルス信号ckと同相の信号とが交互に入力される。
Next, FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the
The power supply voltage Vdd is supplied to the anode of the first N-channel transistor 311a1 of the N-channel transistors 311a1 to 311ai connected in series in the forward direction. In addition, a boosted voltage is output from the cathode of the final stage (N-channel transistor 311ai) of N-channel transistors 311a1 to 311ai connected in series in the forward direction. A signal obtained by inverting the pulse signal ck output from the
上述のように構成された昇圧回路51aにおいては、上述の昇圧信号Contの論理レベルがHレベルの場合、入力されるパルス信号ckの電圧が電源電圧Vddと接地電圧の間で変化するたびに、インバータ319は接続点JI3の電圧を、接地電圧と電源電圧Vddの間で変化させる。また、インバータ320は、接続点JI3の電圧を反転させ、電源電圧Vddと接地電圧の間で出力電圧を変化させる。これにより、Nチャネル型トランジスタ311aを1つ介して隣接するコンデンサ312aの間で蓄積された電荷が移動する。また、電荷が移動するたびに、Nチャネル型トランジスタ311aの接続点の電圧は、流入される電荷により電源電圧Vdd分ずつ加算され昇圧される。
また、昇圧回路51aにおいては、上述の昇圧信号Contの論理レベルがLレベルの場合、入力されるパルス信号ckの周波数が下がり、接続点JI3が接地電圧と電源電圧との間で繰り返す電圧変化の繰返し周期は伸びる。これにより、コンデンサ間の電荷の移動速度が遅くなり、電源電圧Vddに加算される電圧が緩やかに上昇することとなり、結果としてNチャネル型トランジスタ311aiのカソードから出力される昇圧された電圧も緩やかに上昇することとなる。
In the
Further, in the
次に、チャージポンプ回路300の動作を説明する。図9は、第3実施形態に係るチャージポンプ回路300の動作を示した波形図である。横軸方向は、時間を示し、縦軸方向は、それぞれの信号の電圧(レベル)を示す。
Next, the operation of the
図示するように、時刻t0において、検出回路12は、出力電圧Voutが0Vであるのに応じた検出電圧Vaを出力する。コンパレータ回路13は、昇圧開始信号がL(Low)レベルからH(High)レベルに変化すると、検出回路12が出力した検出電圧Vaと、基準回路11から出力される基準電圧Vrefとを比較することにより、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低いことを検出して、パルス信号Tosの出力を示すLレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。フリップフロップ14は、昇圧開始信号がLレベルからHレベルに遷移したのに応じてセット状態となり、出力端子QからHレベルの昇圧信号Contを出力する。
発振回路20は、コンパレータ回路13から出力されたLレベルの動作信号Compoutと昇圧開始信号のHレベルに応じて、一定周期のパルス信号Tosを、分周回路21に対して出力する。
制御部10bは、昇圧信号Contの論理レベルがHレベルであるので、パルス信号Tosと同一周波数のパルス信号Tos2を昇圧部50に対して出力する。
昇圧部50に備えられた昇圧回路51aでは、制御部10bから出力されたパルス信号Tos2により昇圧が行われて、チャージポンプ回路300の出力電圧Voutが上昇する。また、出力電圧Voutの上昇に伴い、検出回路12の検出電圧Vaも上昇する。
As shown in the drawing, at time t0, the
The
Since the logical level of the boost signal Cont is H level, the
In the
時刻t1において、チャージポンプ回路300の出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vload(規定電圧)より高くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高いことを検出して、Hレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。フリップフロップ14は、動作信号CompoutがLレベルからHレベルに遷移したのに応じて、リセット状態に変化して、出力端子QからLレベルの昇圧信号Contを出力する。
発振回路20は、Hレベルの動作信号Compoutが入力されると、Lレベルのパルス信号Tosを制御部10bに出力する。制御部10bは、パルス信号Tos2の論理レベルをLレベルにする。
昇圧回路51aは、入力されるパルス信号Tos2がLレベルの状態を維持するので、昇圧動作を停止する。昇圧回路51aが、昇圧動作を停止すると、検出回路12などのDC電流パスにより、負荷容量Cloadに蓄積された電荷がリークして、出力電圧Voutが徐々に低下する。
When the output voltage Vout of the
When the H-level operation signal Compout is input, the
The
時刻t2において、チャージポンプ回路300の出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadより低くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより低いことを検出して、Lレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。発振回路20は、コンパレータ回路13から出力されたLレベルの動作信号Compoutに応じて、一定周期のパルス信号Tosを出力する。制御部10bは、昇圧信号ContがLレベルであるので、パルス信号Tosを低周波数化したパルス信号Tos2を昇圧部50に出力する。このとき、昇圧回路51aでは、入力されるパルス信号Tos2の電圧が変化するたびに、Nチャネル型トランジスタ311aを1つ介して隣接するコンデンサ312aの間で蓄積された電荷が移動する。また、電荷が移動するたびに、Nチャネル型トランジスタ311aの接続点の電圧は、流入される電荷により電源電圧Vdd分ずつ加算され昇圧される。
しかし、出力電圧Voutの上昇は、入力されるパルス信号Tos2の周波数が昇圧動作状態に比べ下がり、接続点JI3が接地電圧と電源電圧との間で繰り返す電圧変化の繰返し周期は伸びる。これにより、電圧昇圧部50から単位時間あたり(パルス信号Tosの1周期あたり)に出力される電荷量が減少し、昇圧動作状態に比べ緩やかな上昇となる。また、出力電圧Voutの緩やかな上昇に伴い、検出電圧Vaも緩やかに上昇する。
At time t2, when the output voltage Vout of the
However, the increase in the output voltage Vout causes the frequency of the input pulse signal Tos2 to be lower than that in the step-up operation state, and the repetition period of the voltage change that the node JI3 repeats between the ground voltage and the power supply voltage is extended. As a result, the amount of charge output from the
時刻t3において、出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadより高くなると、検出回路12から出力される検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高くなる。コンパレータ回路13は、検出電圧Vaが基準電圧Vrefより高いことを検出して、Hレベルの動作信号Compoutを発振回路20に出力する。発振回路20は、Hレベルの動作信号Compoutが入力されると、Lレベルのパルス信号Tosを制御部10bに出力する。制御部10bはLレベルのパルス信号Tos2を昇圧回路51aに出力する。昇圧回路51aは、入力されるパルス信号Tos2がLレベルの状態を維持するので、昇圧動作を停止する。昇圧回路51aが、昇圧動作を停止すると、検出回路12などのDC電流パスにより、負荷容量Cloadに蓄積された電荷がリークして、出力電圧Voutが徐々に低下する。
When the output voltage Vout becomes higher than the boost specified voltage Vload at time t3, the detection voltage Va output from the
以降、上述した時刻t1より時刻t3までの動作が繰り返される。上述のように、チャージポンプ回路300は、出力電圧Voutが昇圧規定電圧Vloadを含む範囲で変化し、負荷容量Cloadに電荷を供給する。
上述したように、チャージポンプ回路300は、昇圧後電圧維持状態において、昇圧部50から単位時間あたり(パルス信号Tosの1周期あたり)に出力される電荷量が減少するため、負荷容量Cloadに出力される電荷量を下げる。これにより、昇圧後電圧維持状態において発生するリップルの幅を小さくすることができる。
Thereafter, the operation from time t1 to time t3 described above is repeated. As described above, the
As described above, the
このような構成を用いることで、昇圧動作状態における昇圧時間の要求を満たすため、パルス信号Tosの1周期あたりに昇圧部50が出力する電荷量を増やしても、昇圧後電圧維持状態における昇圧部50が出力するパルス信号Tosの1周期あたり電荷量を、昇圧動作状態の電荷量に比べて減らすことが可能となり、昇圧後電圧維持状態において、出力電圧Voutの昇圧規定電圧Vloadを越える分の電圧値を小さいものとすることができる。例えば、第1実施形態、第2実施形態と同様に、第3実施形態のチャージポンプ回路300を同一条件でシミュレーションにより算出したところ(分周回路21によりパルス信号Tosの周波数を1/2倍にした)、昇圧規定電圧Vloadを越える電圧は0.24Vとなり、従来技術に比べて約50%の振幅改善効果を示した。
By using such a configuration, even if the amount of charge output from the boosting
なお、チャージポンプ回路300は、昇圧動作状態と昇圧後電圧維持状態の間で、分周回路21の周波数変更度合いを変えることで、昇圧後電圧維持状態における出力する電荷量を変更することができる。これにより、チャージポンプ回路300は、従来に比べ細やかなリップル幅の調整を行うことが可能である。
Note that the
なお、第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態のチャージポンプ回路を適宜組み合わせる構成としてもよい。例えば、第1実施形態における電源回路、第2実施形態におけるインバータ駆動能力の変更、第3実施形態における低周波数化を組み合わせる構成としてもよい。この構成の効果を確認するため、従来技術と同一条件でシミュレーションにより算出したところ、昇圧規定電圧Vloadを越える電圧は0.14Vとなり、従来技術に比べて約72%の振幅改善効果を示した。これにより、リップル幅をさらに小さくすることが実証された。 Note that the charge pump circuits of the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment may be appropriately combined. For example, the power supply circuit in the first embodiment, the change in the inverter driving capability in the second embodiment, and the reduction in frequency in the third embodiment may be combined. In order to confirm the effect of this configuration, a simulation was performed under the same conditions as in the conventional technique. As a result, the voltage exceeding the specified boost voltage Vload was 0.14 V, which showed an amplitude improvement effect of about 72% compared to the conventional technique. This proved to further reduce the ripple width.
100,200,300,900…チャージポンプ回路、
10,10a,10b,91…制御部、
11…基準回路、12…検出回路、13…コンパレータ回路、
14…フリップフロップ、15…インバータ、20…発振回路、
30,40,50,93…昇圧部、
Compout…動作信号、Cont…昇圧信号、Tos,TosHLF,Tos2…パルス信号、
ck…パルス信号、Q,Pout…出力端子、gate…ゲート信号、
31a,31a1,31an…昇圧回路、
312a,312a1,312a2,312aj…コンデンサ、
311,311a,311a1,311a2,311ai…Nチャネル型トランジスタ、
313,314,346,347…インバータ、
341,342…抵抗、340,343…コンパレータ回路、
345…出力端子、J1,J2,J3,JI1,JI2,JI2a,JI3…接続点、
SW1,SW2…スイッチ、34…電源回路、
344…Pチャネル型トランジスタ、
41a,41a1,41an…昇圧回路、
315,316,317,318…インバータ、
SW3,SW4…スイッチ、
21…分周回路、22,23,25…NAND回路、24…インバータ、
51a,51a1,51an…昇圧回路、
319,320…インバータ、
931a,931a1,931an…昇圧回路、
932a1,932ai…ダイオード、
933a1,933aj…コンデンサ、
934…インバータ、94…出力端子、
Vload…昇圧規定電圧、Va…検出電圧、Vrr…降圧電圧
100, 200, 300, 900 ... charge pump circuit,
10, 10a, 10b, 91 ... control unit,
11 ... reference circuit, 12 ... detection circuit, 13 ... comparator circuit,
14 ... flip-flop, 15 ... inverter, 20 ... oscillation circuit,
30, 40, 50, 93 ... boosting unit,
Compout ... operation signal, Cont ... boost signal, Tos, TosHLF, Tos2 ... pulse signal,
ck ... pulse signal, Q, Pout ... output terminal, gate ... gate signal,
31a, 31a1, 31an ... booster circuit,
312a, 312a1, 312a2, 312aj ... capacitors,
311, 311a, 311a1, 311a2, 311ai ... N-channel transistors,
313, 314, 346, 347 ... inverter,
341, 342 ... resistors, 340, 343 ... comparator circuits,
345 ... Output terminal, J1, J2, J3, JI1, JI2, JI2a, JI3 ... Connection point,
SW1, SW2 ... switch, 34 ... power supply circuit,
344 ... P-channel transistor,
41a, 41a1, 41an ... booster circuit,
315, 316, 317, 318 ... inverter,
SW3, SW4 ... switch,
21 ... frequency divider, 22, 23, 25 ... NAND circuit, 24 ... inverter,
51a, 51a1, 51an ... booster circuit,
319, 320 ... inverter,
931a, 931a1, 931an ... booster circuit,
932a1, 932ai ... diodes,
933a1, 933aj ... capacitors,
934 ... inverter, 94 ... output terminal,
Vload: step-up voltage, Va: detection voltage, Vrr: step-down voltage
Claims (4)
電圧を昇圧するn(n≧1)個の並列に接続された昇圧回路を備え、前記パルス信号が入力されると昇圧された電圧を出力する昇圧部と、
前記昇圧部から出力される昇圧された電圧と、予め定められた規定電圧とを比較し、前記昇圧部から出力される電圧が前記規定電圧を超えると、以降の昇圧動作における前記パルス信号一周期あたりの前記昇圧部から出力される電荷量を減少させる制御部と、
を有することを特徴とするチャージポンプ回路。 An oscillation circuit that outputs a pulse signal having a predetermined period;
A booster that includes n (n ≧ 1) booster circuits connected in parallel to boost the voltage, and that outputs a boosted voltage when the pulse signal is input;
The boosted voltage output from the boosting unit is compared with a predetermined specified voltage. When the voltage output from the boosting unit exceeds the specified voltage, one cycle of the pulse signal in the subsequent boosting operation A control unit that reduces the amount of charge output from the boosting unit around,
A charge pump circuit comprising:
予め定められた、第1の電圧と第1の電圧より低い第2の電圧とのいずれか一方を出力する電源回路を有し、
前記電源回路から出力される電圧を用いて昇圧し、
前記制御部は、
前記昇圧部から出力される電圧が前記規定電圧を超えると、前記n個の昇圧回路が有する前記電源回路が出力する電圧を前記第1の電圧から前記第2の電圧に切り替えさせ、
前記電源回路は、
非反転入力端子に予め定められた基準電圧が入力され、反転入力端子には出力電圧を分圧した電圧が入力される第1の増幅器と、
非反転入力端子に前記第1の増幅器の出力電圧が入力され、反転入力端子には前記第2の電圧が入力される第2の増幅器と、
前記第1の電圧が供給される電源端子と、前記第2の電圧が出力される出力端子に接続され、かつゲート端子が前記第2の増幅器の出力に接続される駆動トランジスタとを有し、
前記制御部からの切り替え要求に応じて前記第1の電圧又は前記第2の電圧のいずれかを前記出力端子へ出力することを特徴とする請求項1記載のチャージポンプ回路。 The n booster circuits are:
A power supply circuit that outputs either one of a predetermined first voltage and a second voltage lower than the first voltage;
Boosting using the voltage output from the power supply circuit,
The controller is
When the voltage output from the booster exceeds the specified voltage, the voltage output from the power supply circuit included in the n booster circuits is switched from the first voltage to the second voltage,
The power supply circuit is
A first amplifier to which a predetermined reference voltage is input to the non-inverting input terminal, and a voltage obtained by dividing the output voltage is input to the inverting input terminal;
A second amplifier in which an output voltage of the first amplifier is input to a non-inverting input terminal, and the second voltage is input to an inverting input terminal;
A power supply terminal to which the first voltage is supplied; and a drive transistor connected to an output terminal from which the second voltage is output and a gate terminal connected to the output of the second amplifier;
The charge pump circuit according to claim 1, wherein either the first voltage or the second voltage is output to the output terminal in response to a switching request from the control unit.
前記パルス信号に応じて、相補な第1、第2のクロックを生成するクロック生成回路と、
電源ノードと出力ノードとの間に直列に接続される複数の整流素子と、
前記複数の整流素子の複数の接続ノードにそれぞれ一端が接続された容量素子と、を有し、
前記複数の接続ノードの前記電源ノードから奇数番目の接続ノードに接続される前記容量素子の他端は前記第1のクロック信号を受け、
前記複数の接続ノードの前記電源ノードから偶数番目の接続ノードに接続される前記容量素子の他端は前記第2のクロック信号を受け、
前記制御部は、
前記昇圧部から出力される電圧が前記規定電圧を超えると、前記クロック生成回路の駆動能力を下げることを特徴とする請求項1または請求項2記載のチャージポンプ回路。 The n booster circuits are:
A clock generation circuit for generating complementary first and second clocks in response to the pulse signal;
A plurality of rectifying elements connected in series between the power supply node and the output node;
A capacitive element having one end connected to a plurality of connection nodes of the plurality of rectifying elements,
The other end of the capacitive element connected to the odd-numbered connection node from the power supply node of the plurality of connection nodes receives the first clock signal,
The other end of the capacitive element connected to the even-numbered connection node from the power supply node of the plurality of connection nodes receives the second clock signal,
The controller is
3. The charge pump circuit according to claim 1, wherein when the voltage output from the boosting unit exceeds the specified voltage, the driving capability of the clock generation circuit is lowered.
前記昇圧部から出力される電圧が前記規定電圧を超えると、前記発振回路から出力される前記パルス信号の周波数を下げ、前記昇圧部へ供給することを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のチャージポンプ回路。 The controller is
4. The frequency of the pulse signal output from the oscillation circuit is lowered and supplied to the booster when the voltage output from the booster exceeds the specified voltage. Charge pump circuit.
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Cited By (1)
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