(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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電圧反転型のチャージポンプ回路。
【請求項２】
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ことを特徴とする請求項１に記載の電圧反転型のチャージポンプ回路。
【請求項３】
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ソフトスタート回路に基づく出力を用い、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更に備え、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、前記ソフトスタート回路の出力が、接地電位から基準電位まで一定の割合で上昇することにより、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電圧反転型のチャージポンプ回路。
【請求項４】
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ことを特徴とする請求項３に記載の電圧反転型のチャージポンプ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【特許文献１】特開２００６−１５８０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】この発明の第１の実施の形態におけるソフトスタート回路の出力と出力電圧Ｖｏとの関係を示す図である。
【図４】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。
【図５】図４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。
【図６】図５に示すソフトスタート回路におけるクランプ回路の一例を示すブロック回路図である。
【図７】この発明の第２の実施の形態におけるソフトスタート回路の出力と出力電圧Ｖｏとの関係を示す図である。
【図８】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。
【図９】図８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。
【図１０】この発明の第３の実施の形態におけるソフトスタート回路の出力と出力電圧Ｖｏとの関係を示す図である。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】従来の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。
【符号の説明】
【００７５】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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