(57)【要約】【課題】回路規模が大きくなることを抑えることができる、チャージポンプ回路を提供すること。【解決手段】チャージポンプ（チャージポンプ１０）と、前記チャージポンプの出力電圧を検出する電圧検出部（電圧検出器２０）と、前記電圧検出部の出力に基づいて、前記出力電圧が目標電圧に到達するように前記チャージポンプを制御する制御部（制御回路３０）と、前記出力電圧が前記目標電圧に到達しない状態が所定時間以上継続する場合、前記チャージポンプの異常と判定する判定部（異常検知カウンタ５０）とを備える、チャージポンプ回路。【選択図】図１
2014117045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャージポンプと、
前記チャージポンプの出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の出力に基づいて、前記出力電圧が目標電圧に到達するように前記チャージポンプを制御する制御部と、
前記出力電圧が前記目標電圧に到達しない状態が所定時間以上継続する場合、前記チャージポンプの異常と判定する判定部とを備える、チャージポンプ回路。
【請求項２】
前記判定部は、前記電圧検出部の出力に基づいて、前記チャージポンプの異常を判定する、請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項３】
前記電圧検出部は、前記出力電圧と前記目標電圧との比較結果を出力する、請求項２に記載のチャージポンプ回路。
【請求項４】
前記判定部は、前記電圧検出部が、前記出力電圧と前記目標電圧のうち一方の電圧が他方の電圧よりも低いことを継続して出力する場合、前記チャージポンプの異常と判定する、請求項３に記載のチャージポンプ回路。
【請求項５】
前記判定部は、前記電圧検出部が、前記出力電圧が前記目標電圧よりも低いことを継続して出力する場合、前記チャージポンプの出力が前記目標電圧よりも低い電圧で短絡したと判定する、請求項４に記載のチャージポンプ回路。
【請求項６】
前記判定部は、前記電圧検出部が、前記目標電圧が前記出力電圧よりも低いことを継続して出力する場合、前記チャージポンプの出力が前記目標電圧よりも高い電圧で短絡したと判定する、請求項４又は５に記載のチャージポンプ回路。
【請求項７】
前記判定部は、前記電圧検出部の出力を監視するカウンタを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のチャージポンプ回路。
【請求項８】
チャージポンプと、
前記チャージポンプの出力電圧が目標電圧に到達するように前記チャージポンプを制御しても前記出力電圧が前記目標電圧に到達しない状態が所定時間以上継続する場合、前記チャージポンプの異常と判定する判定部とを備える、チャージポンプ回路。
【請求項９】
チャージポンプと、
前記チャージポンプの出力電圧が目標電圧に到達するように前記チャージポンプを制御しても前記出力電圧と前記目標電圧のうち一方の電圧が他方の電圧よりも低い状態が所定時間以上継続する場合、前記チャージポンプの異常と判定する判定部とを備える、チャージポンプ回路。
【請求項１０】
前記判定部は、前記出力電圧が前記目標電圧の上限値又は下限値に到達したタイミングからの経過時間が前記所定時間以上のとき、前記チャージポンプの異常と判定する、請求項１から９のいずれか一項に記載のチャージポンプ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャージポンプの異常を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
チャージポンプの異常を判定する技術に関する先行技術文献として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１に開示された電源装置は、チャージポンプの出力電圧の異常を検出するための専用の出力電圧監視回路を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術では、チャージポンプの出力電圧の異常を検出するために、チャージポンプを制御するための電圧検出回路とは別に、上述の出力電圧監視回路のような専用の電圧検出回路が必要なため、回路規模が大きくなりやすい。本発明は、回路規模が大きくなることを抑えることができる、チャージポンプ回路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、
チャージポンプと、
前記チャージポンプの出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の出力に基づいて、前記出力電圧が目標電圧に到達するように前記チャージポンプを制御する制御部と、
前記出力電圧が前記目標電圧に到達しない状態が所定時間以上継続する場合、前記チャージポンプの異常と判定する判定部とを備える、チャージポンプ回路を提供するものである。
【０００６】
また、上記目的を達成するため、本発明は、
チャージポンプと、
前記チャージポンプの出力電圧が目標電圧に到達するように前記チャージポンプを制御しても前記出力電圧が前記目標電圧に到達しない状態が所定時間以上継続する場合、前記チャージポンプの異常と判定する判定部とを備える、チャージポンプ回路を提供するものである。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、本発明は、
チャージポンプと、
前記チャージポンプの出力電圧が目標電圧に到達するように前記チャージポンプを制御しても、前記出力電圧と前記目標電圧のうち一方の電圧が他方の電圧よりも低い状態が所定時間以上継続する場合、前記チャージポンプの異常と判定する判定部とを備える、チャージポンプ回路を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回路規模が大きくなることを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るチャージポンプ回路のブロック図
【図２】チャージポンプ回路の動作波形の一例
【図３】一実施形態に係るチャージポンプ回路のブロック図
【図４】チャージポンプ回路の動作波形の一例
【図５】チャージポンプの一具体例
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、第１の実施形態に係るチャージポンプ回路１００の構成を示したブロック図である。図２は、チャージポンプ回路１００の動作波形の一例を示した図である。チャージポンプ回路１００は、集積回路によって構成されてもよいし、ディスクリート部品によって構成されてもよい。
【００１１】
チャージポンプ回路１００は、チャージポンプ１０と、電圧検出器２０と、制御回路３０と、異常検知カウンタ５０とを備えたチャージポンプ型電源回路である。チャージポンプ回路１００は、入力電圧Ｖｉｎを正の倍率で変圧した出力電圧Ｖｏｕｔを、出力ノード１２に接続された負荷４０に供給する。負荷４０は、抵抗成分を有する任意の負荷であり、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔの目標値である所定の目標電圧ＶＡ１よりも電圧の低い低電位部（例えば、グランドなど）に接続されるものである。
【００１２】
チャージポンプ１０は、クロック信号ＣＫに従って、入力ノード１１から入力される入力電圧Ｖｉｎを正の倍率で変圧することによって得られた出力電圧Ｖｏｕｔを、出力ノード１２を介して出力する回路である。チャージポンプ１０は、複数のキャパシタの互いの接続状態を半導体スイッチング素子等のスイッチにより切り替えることによって、入力電圧Ｖｉｎの電圧値よりも高い電圧値の出力電圧Ｖｏｕｔを生成可能な回路である。
【００１３】
電圧検出器２０は、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する電圧検出部であり、出力電圧Ｖｏｕｔを監視し、その電圧値を検出可能な回路である。電圧検出器２０は、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する回路として、出力ノード１２に接続された抵抗分圧回路を有している。図１には、このような抵抗分圧回路として、抵抗２３と抵抗２４とが直列に接続された回路が例示されている。抵抗２３の一端は、出力ノード１２に接続され、抵抗２３の他端は、抵抗２４の一端に接続され、抵抗２４の一端は、グランド等の低電位部に接続される。抵抗２３と抵抗２４との間の中間ノード２５から、出力電圧Ｖｏｕｔが抵抗分圧された検出電圧ＶＯ１が、出力電圧Ｖｏｕｔに対応する電圧として、出力される。
【００１４】
電圧検出器２０は、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の目標電圧ＶＡ１とを比較し、その比較結果を表す比較判定信号ＶＣを出力する比較回路を有している。図１には、このような比較回路として、出力電圧Ｖｏｕｔに対応する検出電圧ＶＯ１と目標電圧ＶＡ１に対応する所定の基準電圧とを比較して、２値（ハイレベル及びローレベル）の比較判定信号ＶＣを出力するヒステリシスコンパレータ２１が例示されている。ヒステリシスコンパレータ２１には、一定の基準電圧ＶＲ１を出力する定電圧源２２が接続される。基準電圧ＶＲ１の電圧値は、目標電圧ＶＡ１の電圧値に応じて設定される。
【００１５】
図１の場合、ヒステリシスコンパレータ２１の非反転入力端子には、定電圧源２２が接続され、目標電圧ＶＡ１に対応する基準電圧ＶＲ１が入力される。ヒステリシスコンパレータ２１の反転入力端子には、中間ノード２５が接続され、出力電圧Ｖｏｕｔに応じて変化する検出電圧ＶＯ１が入力される。
【００１６】
例えば、ヒステリシスコンパレータ２１は、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇に伴い、検出電圧ＶＯ１が基準電圧ＶＲ１よりも高くなったことを検知すると、比較判定信号ＶＣをローレベルにする。そして、ヒステリシスコンパレータ２１は、比較判定信号ＶＣをローレベルにした後、出力電圧Ｖｏｕｔの低下に伴い、検出電圧ＶＯ１が基準電圧ＶＲ１'よりも低くなると、比較判定信号ＶＣをハイレベルにする。基準電圧ＶＲ１'は、基準電圧ＶＲ１よりも低い一定の設定電圧である。基準電圧ＶＲ１と基準電圧ＶＲ１'との差が、ヒステリシスコンパレータ２１のヒステリシスＨ１に相当する。
【００１７】
図２では、目標電圧ＶＡ１は、その上限値ＶＡ１ａとその下限値ＶＡ１ｂとの間の電圧範囲である目標電圧域で表されている。上限値ＶＡ１ａと下限値ＶＡ１ｂとの差が、ヒステリシスコンパレータ２１のヒステリシスＨ１に一致する。上限値ＶＡ１ａは、基準電圧ＶＲ１に対応する目標上限電圧であり、下限値ＶＡ１ｂは、基準電圧ＶＲ１'に対応する目標下限電圧である。
【００１８】
また、図１において、制御回路３０は、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する電圧検出部の出力に基づいて、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１に到達するようにチャージポンプ１０の動作を制御する制御部である。制御回路３０は、電圧検出器２０のヒステリシスコンパレータ２１の比較判定信号ＶＣに基づいて、チャージポンプ１０の動作を制御するためのクロック信号ＣＫを生成する。
【００１９】
制御回路３０は、比較判定信号ＶＣがハイレベルの場合、ハイレベルとローレベルが一定の周期Ｔで繰り返されるクロック信号ＣＫをチャージポンプ１０に供給する。これにより、制御回路３０は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１の上限値ＶＡ１ａに到達するように、チャージポンプ１０の動作を制御できる（図２参照）。
【００２０】
一方、制御回路３０は、比較判定信号ＶＣがローレベルの場合、チャージポンプ１０へのクロック信号ＣＫの供給を停止する。これにより、制御回路３０は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１の下限値ＶＡ１ｂに到達するように、チャージポンプ１０の動作を制御できる（図２参照）。
【００２１】
なお、クロック信号ＣＫの供給を停止するとは、例えば、クロック信号ＣＫをハイレベルかローレベルのいずれか一方のレベルに固定することである。図２の場合、クロック信号ＣＫがローレベルに固定された状態で、クロック信号ＣＫの供給が停止している。
【００２２】
チャージポンプ１０は、クロック信号ＣＫの供給と停止が繰り返されることによって、入力電圧Ｖｉｎから、入力電圧Ｖｉｎを任意の正の倍率で変圧した出力電圧Ｖｏｕｔを生成し、出力電圧Ｖｏｕｔを目標電圧ＶＡ１内に収束させることができる。また、ヒステリシスコンパレータ２１のヒステリシスＨ１の大きさやクロック信号ＣＫの周期Ｔの長さ等を調整することによって、入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔに変圧するときの正の倍率を調整できる。
【００２３】
なお、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１に到達するように制御するとは、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１の上限値ＶＡ１ａに到達するように制御することと、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１の下限値ＶＡ１ｂに到達するように制御することとが含まれる。
【００２４】
図５は、チャージポンプ１０の一具体例であるチャージポンプ１０Ａの構成を示した回路図である。チャージポンプ１０Ａは、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４と、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３とを備えたスイッチトキャパシタである。
【００２５】
スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４は、オンオフの切り替えが可能なスイッチであり、例えば、制御回路３０が形成される同じ１つの半導体チップ上に形成されている。スイッチング素子の具体例として、ＭＯＳＦＥＴが挙げられる。当該チップ上には、図１に例示した電圧検出器２０（特には、ヒステリシスコンパレータ２１、定電圧源２２など）や異常検知カウンタ５０がレイアウトされてもよい。
【００２６】
スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２との間の中間ノードには、当該チップの一方の充放電端子６を介して、キャパシタＣ１の一端が接続され、スイッチング素子ＳＷ３とスイッチング素子ＳＷ４との間の中間ノードには、当該チップの他方の充放電端子５を介して、キャパシタＣ１の他端が接続される。
【００２７】
スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ４との間の中間ノードには、当該チップの入力端子２を介して、入力ノード１１に接続されたキャパシタＣ２の一端が接続される。キャパシタＣ２の他端は、グランド等の低電位部に接続される。スイッチング素子ＳＷ２のスイッチング素子ＳＷ１とは反対側の一端には、当該チップの出力端子１を介して、出力ノード１２に接続されたキャパシタＣ３の一端が接続される。キャパシタＣ３の他端は、グランド等の低電位部に接続される。スイッチング素子ＳＷ３のスイッチング素子ＳＷ４とは反対側の一端は、グランド等の低電位部に接続される。
【００２８】
制御回路３０は、上述の比較判定信号ＶＣがハイレベルの場合、周期Ｔのクロック信号ＣＫと反転クロック信号／ＣＫによって、チャージポンプ１０Ａの動作を、キャパシタＣ１の充電制御動作と放電制御動作とに周期Ｔ毎に切り替える。反転クロック信号／ＣＫとは、クロック信号ＣＫのレベルを反転回路３１で反転させた信号である。
【００２９】
キャパシタＣ１の充電制御動作とは、スイッチング素子ＳＷ１及びスイッチング素子ＳＷ３をオン状態にし、且つ、スイッチング素子ＳＷ２及びスイッチング素子ＳＷ４をオフ状態にする、チャージポンプ１０Ａの動作である。キャパシタＣ１の放電制御動作とは、スイッチング素子ＳＷ１及びスイッチング素子ＳＷ３をオフ状態にし、且つ、スイッチング素子ＳＷ２及びスイッチング素子ＳＷ４をオン状態にする、チャージポンプ１０Ａの動作である。また、キャパシタＣ１の充電制御動作と放電制御動作とを周期Ｔ毎に切り替える動作を、「充放電制御動作」という。
【００３０】
一方、制御回路３０は、上述の比較判定信号ＶＣがローレベルの場合、クロック信号ＣＫ及び反転クロック信号／ＣＫの出力を停止して、チャージポンプ１０Ａの動作を、上記の充電制御動作のみに設定する。図５の場合、制御回路３０は、クロック信号ＣＫをローレベルに固定し、反転クロック信号／ＣＫをハイレベルに固定して、クロック信号ＣＫ及び反転クロック信号／ＣＫの出力を停止させる。
【００３１】
チャージポンプ１０Ａが充電制御動作を行うことによって、キャパシタＣ１は充電され、その充電電圧は入力電圧Ｖｉｎ（キャパシタＣ２の両端電圧）となる。この充電制御動作中、キャパシタＣ３の放電電流が出力ノード１２に接続される負荷に向かって流れるため、出力電圧Ｖｏｕｔは低下する（例えば、図２の期間ｔ２−ｔ３，ｔ４−ｔ５参照）。
【００３２】
一方、チャージポンプ１０Ａが放電制御動作を行うことによって、キャパシタＣ１の負極性側がキャパシタＣ２に接続される。このため、チャージポンプ１０Ａが充電制御動作を行っていたときは零であったキャパシタＣ１の負極性側の電位がＶｉｎになる。それに伴い、チャージポンプ１０Ａが充電制御動作を行っていたときはＶｉｎであったキャパシタＣ１の正極性側の電位が、２×Ｖｉｎになる。このように、放電制御動作中は、２倍に昇圧された電圧がキャパシタＣ３に供給され、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。
【００３３】
このように、制御回路３０は、比較判定信号ＶＣのレベルに従って、充放電制御動作と充電制御動作とを繰り返す動作を行うことによって、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１に到達するようにチャージポンプ１０Ａの動作を制御できる。
【００３４】
次に、チャージポンプ回路１００の異常判定について説明する。
【００３５】
例えば、図１において、出力ノード１２が目標電圧ＶＡ１よりも低い電圧で短絡する異常（例えば、負荷４０の短絡、出力ノード１２の地絡など）が発生した場合、出力電圧Ｖｏｕｔは低下する（図２参照）。この場合、制御回路３０が、チャージポンプ１０にクロック信号ＣＫを供給することによって、出力電圧Ｖｏｕｔを目標電圧ＶＡ１に到達するようにチャージポンプ１０の動作を制御しても、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇せず目標電圧ＶＡ１には到達しない。
【００３６】
そこで、チャージポンプ回路１００は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１に到達するようにチャージポンプ１０の動作を制御しても出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１に到達しない状態が所定時間以上継続する場合、チャージポンプ１０の異常と判定する。及び／又は、チャージポンプ回路１００は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１に到達するようにチャージポンプ１０の動作を制御しても出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧ＶＡ１のうち一方の電圧が他方の電圧よりも低い状態が所定時間以上継続する場合、チャージポンプ１０の異常と判定してもよい。
【００３７】
図１には、チャージポンプ１０の異常をこのように判定する判定部として、異常検知カウンタ５０が例示されている。異常検知カウンタ５０は、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１に到達させる動作が行われている期間に出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１に到達しない状態が所定時間以上継続する場合、チャージポンプ１０の異常と判定する。及び／又は、異常検知カウンタ５０は、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１に到達させる動作が行われている期間に出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧ＶＡ１のうち一方の電圧が他方の電圧よりも低い状態が所定時間以上継続する場合、チャージポンプ１０の異常と判定してもよい。
【００３８】
異常検知カウンタ５０は、例えば、電圧検出器２０の出力に基づいて、チャージポンプ１０の異常を判定する。例えば、異常検知カウンタ５０は、電圧検出器２０から制御回路３０に供給される共通の比較判定信号ＶＣに基づいて、チャージポンプ１０の異常を判定する。
【００３９】
異常検知カウンタ５０は、例えば、電圧検出器２０が、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１よりも低いことを所定時間以上継続して出力する場合（比較判定信号ＶＣがハイレベルで固定されている場合）、チャージポンプ１０の出力ノード１２が目標電圧ＶＡ１よりも低い電圧で短絡したと判定する。及び／又は、異常検知カウンタ５０は、例えば、電圧検出器２０が、目標電圧ＶＡ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低いことを所定時間以上継続して出力する場合（比較判定信号ＶＣがローレベルで固定されている場合）、チャージポンプ１０の出力ノード１２が目標電圧ＶＡ１よりも高い電圧で短絡したと判定する。図２には、前者の方が図示されている。
【００４０】
また、異常検知カウンタ５０は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１の上限値ＶＡ１ａ又は下限値ＶＡ１ｂに到達したタイミングからの経過時間が所定時間以上のとき、チャージポンプ１０の異常と判定してもよい。図２の場合、ｔ１〜ｔ７の各タイミングが、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ１の上限値ＶＡ１ａ又は下限値ＶＡ１ｂに到達したタイミングである。異常検知カウンタ５０は、ｔ１〜ｔ７の各タイミングを起点に、経過時間をカウントする。
【００４１】
例えば、異常検知カウンタ５０は、比較判定信号ＶＣがローレベルからハイレベルに切り替わったことをトリガーに、カウントアップを行い、カウンタ値が検出閾値ＴＨ１を超えた場合に、出力ノード１２が目標電圧ＶＡ１よりも低い電圧で短絡したと判定する。及び／又は、異常検知カウンタ５０は、比較判定信号ＶＣがハイレベルからローレベルに切り替わったことをトリガーに、カウントアップを行い、カウンタ値が検出閾値ＴＨ１を超えた場合に、出力ノード１２が目標電圧ＶＡ１よりも高い電圧で短絡したと判定する。図２には、前者の方が図示されている。カウントの開始時点ｔ７から検出閾値ＴＨ１の到達時点ｔ８までの時間が、異常検出が確定するまでの時間Ａに相当する。
【００４２】
また、異常検知カウンタ５０は、例えば、チャージポンプ１０を異常と判定した場合、その異常を外部に知らせる信号を出力する。これにより、チャージポンプ１０の異常が発生しても、その異常発生を外部に速やかに知らせることができる。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、チャージポンプ１０を制御するための電圧検出器２０とは別に、チャージポンプ１０の異常を判定するための専用の電圧検出回路が無くても、チャージポンプ１０の異常を判定できる。これにより、チャージポンプ１０の異常判定機能を設けても、チャージポンプ回路１００の回路規模が大きくなることを抑えることができる。これにより、例えば、チャージポンプ回路１００の一部又は全部が実装される半導体チップの面積が大きくなることを抑えることができる。
【００４４】
また、異常検知カウンタ５０は、デジタル回路で構成できるため、異常検知カウンタ５０を設けても、チャージポンプ回路１００の回路規模が大きくなることを、アナログ回路で異常判定機能を構成するよりも抑えることができる。
【００４５】
図３は、第２の実施形態に係るチャージポンプ回路２００の構成を示したブロック図である。図４は、チャージポンプ回路２００の動作波形の一例を示した図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、省略又は簡略する。
【００４６】
チャージポンプ回路２００は、チャージポンプ６０と、電圧検出器７０と、制御回路３０と、異常検知カウンタ５０とを備えたチャージポンプ型電源回路である。チャージポンプ回路２００は、入力電圧Ｖｉｎを負の倍率で変圧した出力電圧Ｖｏｕｔを、出力ノード６２に接続された負荷９０に供給する。負荷９０は、抵抗成分を有する任意の負荷であり、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔの目標値である所定の目標電圧ＶＡ２よりも電圧の高い高電位部（例えば、電源ＶＢの正極など）に接続されるものである。
【００４７】
チャージポンプ６０は、クロック信号ＣＫに従って、入力ノード６１から入力される正の入力電圧Ｖｉｎを負の倍率で変圧することによって得られた負の出力電圧Ｖｏｕｔを、出力ノード６２を介して出力する回路である。チャージポンプ６０は、複数のキャパシタの互いの接続状態を半導体スイッチング素子等のスイッチにより切り替えることによって、絶対値が入力電圧Ｖｉｎよりも大きい負の出力電圧Ｖｏｕｔを生成可能な回路である。
【００４８】
電圧検出器７０は、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する電圧検出部であり、出力電圧Ｖｏｕｔを監視し、その電圧値を検出可能な回路である。電圧検出器７０は、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する回路として、出力ノード６２に接続された抵抗分圧回路を有している。図３には、このような抵抗分圧回路として、抵抗７２と抵抗７３とが直列に接続された回路が例示されている。抵抗７３の一端は、出力ノード６２に接続され、抵抗７３の他端は、抵抗７２の一端に接続され、抵抗７２の一端は、正の定電圧を出力する定電圧源７１に接続される。抵抗７３と抵抗７２との間の中間ノード７６から、出力電圧Ｖｏｕｔが抵抗分圧された検出電圧ＶＯ２が、出力電圧Ｖｏｕｔに対応する電圧として、出力される。
【００４９】
電圧検出器７０は、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の目標電圧ＶＡ２とを比較し、その比較結果を表す比較判定信号ＶＣを出力する比較回路を有している。図３には、このような比較回路として、出力電圧Ｖｏｕｔに対応する検出電圧ＶＯ２と目標電圧ＶＡ２に対応する所定の基準電圧とを比較して、２値（ハイレベル及びローレベル）の比較判定信号ＶＣを出力するヒステリシスコンパレータ７８が例示されている。ヒステリシスコンパレータ７８には、一定の基準電圧ＶＲ２を出力する定電圧回路が接続される。基準電圧ＶＲ２を出力する定電圧回路として、図３には、抵抗７４と抵抗７５とが直列に接続された回路が例示されている。抵抗７５の一端は、グランド等の低電位部に接続され、抵抗７５の他端は、抵抗７４の一端に接続され、抵抗７４の他端は、定電圧源７１に接続される。抵抗７４と抵抗７５との間の中間ノード７７から、定電圧源７１の定電圧が抵抗分圧された基準電圧ＶＲ２が出力される。基準電圧ＶＲ２の電圧値は、目標電圧ＶＡ２の電圧値に応じて設定される。
【００５０】
図３の場合、ヒステリシスコンパレータ７８の反転入力端子には、中間ノード７７が接続され、目標電圧ＶＡ２に対応する基準電圧ＶＲ２が入力される。ヒステリシスコンパレータ７８の非反転入力端子には、中間ノード７６が接続され、出力電圧Ｖｏｕｔに応じて変化する検出電圧ＶＯ２が入力される。
【００５１】
例えば、ヒステリシスコンパレータ７８は、出力電圧Ｖｏｕｔの低下に伴い、検出電圧ＶＯ２が基準電圧ＶＲ２よりも低くなったことを検知すると、比較判定信号ＶＣをローレベルにする。そして、ヒステリシスコンパレータ７８は、比較判定信号ＶＣをローレベルにした後、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇に伴い、検出電圧ＶＯ２が基準電圧ＶＲ２'よりも高くなると、比較判定信号ＶＣをハイレベルにする。基準電圧ＶＲ２'は、基準電圧ＶＲ２よりも高い一定の設定電圧である。基準電圧ＶＲ２と基準電圧ＶＲ２'との差が、ヒステリシスコンパレータ７８のヒステリシスＨ２に相当する。
【００５２】
図４では、目標電圧ＶＡ２は、その上限値ＶＡ２ａとその下限値ＶＡ２ｂとの間の電圧範囲である目標電圧域で表されている。上限値ＶＡ２ａと下限値ＶＡ２ｂとの差が、ヒステリシスコンパレータ７８のヒステリシスＨ２に一致する。上限値ＶＡ２ａは、基準電圧ＶＲ２'に対応する目標上限電圧であり、下限値ＶＡ２ｂは、基準電圧ＶＲ２に対応する目標下限電圧である。
【００５３】
また、図３において、制御回路３０は、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する電圧検出部の出力に基づいて、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ２に到達するようにチャージポンプ６０の動作を制御する制御部である。制御回路３０の制御動作の説明については、上述と同様のため、省略する。
【００５４】
次に、チャージポンプ回路２００の異常判定について説明する。
【００５５】
例えば、図３において、出力ノード６２が目標電圧ＶＡ２よりも高い電圧で短絡する異常（例えば、負荷９０の短絡、出力ノード６２の地絡など）が発生した場合、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する（図４参照）。この場合、制御回路３０が、チャージポンプ１０にクロック信号ＣＫを供給することによって、出力電圧Ｖｏｕｔを目標電圧ＶＡ２に到達するようにチャージポンプ６０の動作を制御しても、出力電圧Ｖｏｕｔが低下せず目標電圧ＶＡ２には到達しない。
【００５６】
そこで、チャージポンプ回路２００は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ２に到達するようにチャージポンプ６０の動作を制御しても出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ２に到達しない状態が所定時間以上継続する場合、チャージポンプ６０の異常と判定する。及び／又は、チャージポンプ回路２００は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ２に到達するようにチャージポンプ６０の動作を制御しても出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧ＶＡ２のうち一方の電圧が他方の電圧よりも低い状態が所定時間以上継続する場合、チャージポンプ６０の異常と判定してもよい。これらの異常判定の方法も上述と同様である。
【００５７】
異常検知カウンタ５０は、例えば、電圧検出器７０の出力に基づいて、チャージポンプ６０の異常を判定する。例えば、異常検知カウンタ５０は、電圧検出器７０から制御回路３０に供給される共通の比較判定信号ＶＣに基づいて、チャージポンプ６０の異常を判定する。
【００５８】
異常検知カウンタ５０は、例えば、電圧検出器７０が、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ２よりも低いことを所定時間以上継続して出力する場合（比較判定信号ＶＣがローレベルで固定されている場合）、チャージポンプ６０の出力ノード６２が目標電圧ＶＡ２よりも低い電圧で短絡したと判定する。及び／又は、異常検知カウンタ５０は、例えば、電圧検出器７０が、目標電圧ＶＡ２が出力電圧Ｖｏｕｔよりも高いことを所定時間以上継続して出力する場合（比較判定信号ＶＣがハイレベルで固定されている場合）、チャージポンプ６０の出力ノード６２が目標電圧ＶＡ２よりも高い電圧で短絡したと判定する。図４には、後者の方が図示されている。
【００５９】
また、異常検知カウンタ５０は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ２の上限値ＶＡ２ａ又は下限値ＶＡ２ｂに到達したタイミングからの経過時間が所定時間以上のとき、チャージポンプ６０の異常と判定してもよい。図４の場合、ｔ１１〜ｔ１７の各タイミングが、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＡ２の上限値ＶＡ２ａ又は下限値ＶＡ２ｂに到達したタイミングである。異常検知カウンタ５０は、ｔ１１〜ｔ１７の各タイミングを起点に、経過時間をカウントする。
【００６０】
例えば、異常検知カウンタ５０は、比較判定信号ＶＣがローレベルからハイレベルに切り替わったことをトリガーに、カウントアップを行い、カウンタ値が検出閾値ＴＨ２を超えた場合に、出力ノード６２が目標電圧ＶＡ２よりも高い電圧で短絡したと判定する。及び／又は、異常検知カウンタ５０は、比較判定信号ＶＣがハイレベルからローレベルに切り替わったことをトリガーに、カウントアップを行い、カウンタ値が検出閾値ＴＨ２を超えた場合に、出力ノード６２が目標電圧ＶＡ２よりも低い電圧で短絡したと判定する。図４には、前者の方が図示されている。カウントの開始時点ｔ１７から検出閾値ＴＨ２の到達時点ｔ１８までの時間が、異常検出が確定するまでの時間Ｂに相当する。
【００６１】
このように、本実施形態によれば、チャージポンプ６０を制御するための電圧検出器７０とは別に、チャージポンプ６０の異常を判定するための専用の電圧検出回路が無くても、チャージポンプ６０の異常を判定できる。これにより、チャージポンプ６０の異常判定機能を設けても、チャージポンプ回路２００の回路規模が大きくなることを抑えることができる。これにより、例えば、チャージポンプ回路２００の一部又は全部が実装される半導体チップの面積が大きくなることを抑えることができる。
【００６２】
以上、チャージポンプ回路を実施形態例により説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではない。他の実施形態例の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【００６３】
例えば、チャージポンプの一例として、図５を例示したが、本発明は図５の例示に限られず、他の形態のチャージポンプでもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１０Ａ，６０  チャージポンプ
１１，６１  入力ノード
１２，６２  出力ノード
２０，７０  電圧検出器
２１，７８  ヒステリシスコンパレータ
３０  制御回路
４０，９０  負荷
５０  異常検知カウンタ
１００，２００  チャージポンプ回路
ＶＡ１，ＶＡ２  目標電圧
ＶＣ  比較判定信号
Ｖｉｎ  入力電圧
Ｖｏｕｔ  出力電圧
【図１】
2014117045.tif 000003
【図２】
2014117045.tif 000004
【図３】
2014117045.tif 000005
【図４】
2014117045.tif 000006
【図５】
2014117045.tif 000007