(57)【要約】【課題】入力電圧が低い場合でも、安定して所定値以上の電圧を出力することのできるハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路及びドライバ駆動電圧回路を提供する。【解決手段】ハイサイドチャージポンプ１００は、トランジスタ（Ｍ１、Ｍ２）、コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）、ダイオード（Ｄ１〜Ｄ３）を備える。コンデンサＣ１の高圧側は、ダイオードＤ１を介して負荷駆動用電源電圧ＶＭに接続される。コンデンサＣ１の低圧側は、トランジスタＭ１を介して負荷駆動用電源電圧ＶＭ、又は、トランジスタＭ１に同期して駆動されるトランジスタＭ２を介して接地される。コンデンサＣ１の高圧側は、ダイオードＤ３を介して、ローサイドチャージポンプ６０の出力電圧としてのローサイド側駆動電圧ＶＬが供給される。このコンデンサＣ１の高圧側は、ダイオードＤ２を介して、ハイサイドプリドライバ回路に接続されるハイサイド側駆動電圧ＶＨを出力する端子となっている。【選択図】図２
2006333694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブリッジ駆動回路に出力電圧を供給するローサイドスイッチ駆動用昇圧回路と併用し、ハイサイドスイッチ駆動回路に電圧を供給するハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路であって、
第１スイッチング素子と、
この第１スイッチング素子を介して入力電圧が供給される第１端子を備えたコンデンサと、
前記第１端子と出力端子とに接続される第２スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子の入力電圧の供給又は供給停止と同期して、前記コンデンサの第２端子を、接地又は前記入力電圧の供給を選択する第３スイッチング素子とを備え、
前記第１端子に接続され、前記ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧を供給する供給手段を設けたことを特徴とするハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路において、
前記第１、第２スイッチング素子はダイオードを含んで構成されていることを特徴とするハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路。
【請求項３】
請求項２に記載のハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路において、
前記供給手段は、ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧を、ダイオードを介して前記第１端子に供給することを特徴とするハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路において、
前記第１及び第３スイッチング素子を制御するチャージポンプ制御回路を備え、
前記チャージポンプ制御回路は、前記入力電圧が前記ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧よりも高い場合に、前記入力電圧に基づいて、前記ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧と前記第２スイッチング素子の電圧降下分とを加算した電圧に対応する電荷を前記コンデンサに充電するように、前記第１及び前記第３スイッチング素子を制御することを特徴とするハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路。
【請求項５】
駆動対象に接続する駆動出力端子への入力電圧の供給を制御するハイサイドスイッチ駆動回路と、
このハイサイドスイッチ駆動回路に電圧を供給するハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路と、
前記駆動出力端子の接地を制御するローサイドスイッチ駆動回路と、
このローサイドスイッチ駆動回路に電圧を供給するローサイドスイッチ駆動用昇圧回路とを備え、
前記駆動対象を駆動するドライバを駆動するためのドライバ駆動電圧回路であって、
前記ハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路が、
第１スイッチング素子と、
この第１スイッチング素子を介して入力電圧が供給される第１端子を備えたコンデンサと、
前記第１端子と出力端子とに接続される第２スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子の入力電圧の供給又は供給停止と同期して、前記コンデンサの第２端子を、接地又は前記入力電圧の供給を選択する第３スイッチング素子とを備え、
前記第１端子に接続され、前記ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧を供給する供給手段を設けたことを特徴とするドライバ駆動電圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ハーフブリッジやフルブリッジなどのブリッジ接続などに適用可能なハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路及びドライバ駆動電圧回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータなどを駆動するドライブ回路として、フルブリッジ接続やハーフブリッジ接続などが用いられる（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１には、電源電圧の広い範囲で有効に使用できるフルブリッジ（Ｈブリッジ）接続の駆動回路が開示されている。このような接続の駆動回路では、負荷駆動用電源電圧にドレイン端子が接続されたハイサイドのＭＯＳトランジスタと、ソース端子が接地されているローサイドのトランジスタとを用いる。そして、ハイサイドのＭＯＳトランジスタと、ローサイドのＭＯＳトランジスタとの接続ノードを駆動出力端子ＯＰとし、この駆動出力端子ＯＰに駆動対象が接続される。更に、各ＭＯＳトランジスタのゲートにプリドライバ回路が接続される。
【０００３】
これらのゲートに印加する電圧は、複数のコンデンサを用いたチャージポンプ回路により昇圧させて生成する場合がある。このようなチャージポンプ回路は、供給電圧より高い電圧を必要とするモータドライバ等の回路に利用される。このチャージポンプ回路の一例を図６に示す。このチャージポンプ回路は、コンデンサＣ１１，Ｃ１２と、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３を備える。時刻ＣＬＫにおいて、スイッチＳ１をオン、スイッチＳ２をオフ、スイッチＳ３を接地させて、コンデンサＣ１１に電荷を蓄積させてコンデンサの充電電圧Ｖｃにする。なお、この充電電圧Ｖｃは時刻ＣＬＫの長さにより制御することが可能であり、十分に長い場合にはＶｃ＝Ｖｉｎとなる。
【０００４】
次に、時刻ＣＬＫＢにおいて、スイッチＳ１をオフ、スイッチＳ２をオン、スイッチＳ３を入力電圧Ｖｉｎ側とすることにより、コンデンサＣ１１のコンデンサの充電電圧Ｖｃと入力電圧Ｖｉｎとを直列にして、出力電圧Ｖｏｕｔ＝Ｖｃ＋Ｖｉｎを出力させる。Ｖｃ＝Ｖｉｎの場合には、入力電圧の２倍の出力電圧（２Ｖｉｎ）を得ることができる。更に、ｎ段のコンデンサを用いる場合には（ｎ＋１）Ｖｉｎの出力電圧を得ることができる。
【０００５】
通常、このスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、オン抵抗の低いＭＯＳトランジスタにより構成される。しかし、負荷駆動用電源電圧が高いチャージポンプ回路の場合、ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電圧が非常に高くなり、ゲート酸化物のブレークダウンを引き起こす場合がある。このため、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３として、ＭＯＳトランジスタの代わりにダイオードを用いる場合がある。
【特許文献１】特開２０００−８２９４６号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ダイオードの場合には、ＭＯＳトランジスタの場合と異なり、立ち上がり電圧（Ｖｄ）のために電圧降下が生じる。スイッチＳ１，Ｓ２の電圧降下を考慮すると、その電圧降下の値は２Ｖｄになる。通常の負荷駆動用電源電圧の場合には、２Ｖｄに比べて負荷駆動用電源電圧が大きいために問題にならない。しかし、負荷駆動用電源電圧が低くなった場合、ダイオードによる電圧降下によって、ハイサイドのチャージポンプ回路を駆動できなくなる。この場合には、ハイサイドのドライバトランジスタの閾値電圧を得ることができなくなり、スイッチングを安定して行なうことができなかった。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされ、その目的は、入力電圧が低い場合でも、安定
して所定値以上の電圧を出力することのできるハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路及びドライバ駆動電圧回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明は、ブリッジ駆動回路に出力電圧を供給するローサイドスイッチ駆動用昇圧回路と併用し、ハイサイドスイッチ駆動回路に電圧を供給するハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路であって、第１スイッチング素子と、この第１スイッチング素子を介して入力電圧が供給される第１端子を備えたコンデンサと、前記第１端子と出力端子とに接続される第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の入力電圧の供給又は供給停止と同期して、前記コンデンサの第２端子を、接地又は前記入力電圧の供給を選択する第３スイッチング素子とを備え、前記第１端子に接続され、前記ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧を供給する供給手段を設けたことを要旨とする。このため、入力電圧が降下したときには、供給手段を介してローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧が第１端子に供給されて、ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧に応じてコンデンサが充電される。そして、ハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路の出力端子の電圧は、このコンデンサの電圧と入力電圧とを加算した電圧となる。従って、ハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路は、入力電圧が変動し、例えばローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧よりも低くなるような場合であっても、より確実に所定電圧以上の電圧を出力することができる。
【０００９】
本発明のチャージポンプ回路において、前記第１、第２スイッチング素子はダイオードを含んで構成されていることを要旨とする。ダイオードを用いることにより、ＭＯＳトランジスタの場合とは異なり、高電圧においてゲート破壊を生じることなく、スイッチングを行なうことができる。
【００１０】
本発明のチャージポンプ回路において、前記供給手段は、ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧を、ダイオードを介して前記第１端子に供給することを要旨とする。このため、コンデンサの第１端子は、第１ダイオードを含む第１スイッチング素子を介して入力電圧に接続され、ダイオードを介してローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧に接続されている。従って、入力電圧及びローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧のうち大きい電圧に応じてコンデンサの電圧が充電されるので、簡単な構成で、チャージポンプ回路の出力電圧を、より確実に所定以上の電圧を維持することができる。
【００１１】
本発明のチャージポンプ回路において、前記第１及び第３スイッチング素子を制御するチャージポンプ制御回路を備え、前記チャージポンプ制御回路は、前記入力電圧が前記ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧よりも高い場合に、前記入力電圧に基づいて、前記ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧と前記第２スイッチング素子の電圧降下分とを加算した電圧に対応する電荷を前記コンデンサに充電するように、前記第１及び前記第３スイッチング素子を制御することを要旨とする。チャージポンプ回路は、チャージポンプ制御回路により、入力電圧がローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧よりも高い場合に、入力電圧に基づいて、ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧と第２スイッチング素子の電圧降下分を加算した電圧に対応する電荷をコンデンサに充電させて出力する。このため、供給手段を追加するだけで、入力電圧が低い場合であっても、チャージポンプ回路の出力電圧を、より確実に所定以上の電圧に維持することができる。
【００１２】
上記問題点を解決するために、本発明は、駆動対象に接続する駆動出力端子への入力電圧の供給を制御するハイサイドスイッチ駆動回路と、このハイサイドスイッチ駆動回路に電圧を供給するハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路と、前記駆動出力端子の接地を制御するローサイドスイッチ駆動回路と、
このローサイドスイッチ駆動回路に電圧を供給するローサイドスイッチ駆動用昇圧回路
とを備え、前記駆動対象を駆動するドライバを駆動するためのドライバ駆動電圧回路であって、前記ハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路が、第１スイッチング素子と、この第１スイッチング素子を介して入力電圧が供給される第１端子を備えたコンデンサと、前記第１端子と出力端子とに接続される第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の入力電圧の供給又は供給停止と同期して、前記コンデンサの第２端子を、接地又は前記入力電圧の供給を選択する第３スイッチング素子とを備え、前記第１端子に接続され、前記ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧を供給する供給手段を設けたことを要旨とする。このため、ハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路は、入力電圧が降下したときには、供給手段を介して供給されるローサイドスイッチ駆動用昇圧回路の出力電圧に応じて充電されたコンデンサの電圧と、入力電圧とを加算した電圧を出力電圧とする。従って、ハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路は、入力電圧が低い場合であっても、所定電圧以上の電圧を、ハイサイドスイッチ駆動回路に供給することができるので、ハイサイドスイッチ駆動回路を駆動させて、駆動対象物を駆動させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、入力電圧が低い場合でも、安定して所定値以上の電圧を出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態では、本発明のハイサイドチャージポンプ回路１００を、図１に示すようにブリッジ駆動回路としてのハーフブリッジ接続の駆動回路１０に用いた場合について説明する。
【００１５】
まず、図１に示すハーフブリッジ接続の駆動回路１０について説明する。この駆動回路１０は、トップドライバ（ハイサイドスイッチ）を構成するＭＯＳトランジスタＴＤと、ボトムドライバ（ローサイドスイッチ）を構成するＭＯＳトランジスタＢＤとを含む。これらＭＯＳトランジスタ（ＴＤ，ＢＤ）は、ＮチャンネルのパワーＭＯＳトランジスタを用いて構成する。
【００１６】
ボトムドライバのＭＯＳトランジスタＢＤは、接地との接続を制御する。このＭＯＳトランジスタＢＤは、そのソース端子（電流出力端子）は接地され、ドレイン端子は駆動出力端子ＯＰに接続される。この駆動出力端子ＯＰには駆動対象（図示せず）が接続される。更に、ＭＯＳトランジスタＢＤのゲート端子（以下、ボトムゲートＢＧという。）には、ローサイドスイッチ駆動回路としてのローサイドプリドライバ回路５０が接続される。ローサイドプリドライバ回路５０は、ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路としてのローサイドチャージポンプ回路６０に接続され、ローサイド側駆動電圧ＶＬが供給される。このローサイド側駆動電圧ＶＬは、プリドライバ制御回路７０からの制御信号に応じた所定のタイミングでボトムゲートＢＧに供給される。このローサイドプリドライバ回路５０からのローサイド側駆動電圧ＶＬがボトムゲートＢＧに印加されると、ＭＯＳトランジスタＢＤはオンし、駆動出力端子ＯＰを接地電位にする。
【００１７】
ローサイドチャージポンプ回路６０には、電源電圧ＶＤＤが供給される。ローサイドチャージポンプ回路６０は、図６を用いて説明したように電源電圧ＶＤＤから昇圧された電圧をローサイド側駆動電圧ＶＬとして出力する。
【００１８】
一方、トップドライバを構成するＭＯＳトランジスタＴＤは、ソース端子が駆動出力端子ＯＰ、及びＭＯＳトランジスタＢＤのドレイン端子（電流入力端子）に接続される。このＭＯＳトランジスタＴＤのドレイン端子には、入力電圧としての負荷駆動用電源電圧ＶＭが供給される。また、このＭＯＳトランジスタＴＤのゲート端子（以下、トップゲートＴＧという。）には、ハイサイドスイッチ駆動回路としてのハイサイドプリドライバ回路
８０が接続される。ハイサイドプリドライバ回路８０は、ハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路としてのハイサイドチャージポンプ回路１００に接続され、ハイサイド側駆動電圧ＶＨが供給される。このハイサイド側駆動電圧ＶＨは、プリドライバ制御回路７０からの制御信号に応じた所定のタイミングでトップゲートＴＧに供給される。このトップゲートＴＧに印加されるハイサイド側駆動電圧ＶＨが、ソース端子電圧に対して閾値以上の電圧であれば、ＭＯＳトランジスタＴＤはオンし、負荷駆動用電源電圧ＶＭが駆動出力端子ＯＰに供給される。
【００１９】
なお、本実施形態においては、ローサイドプリドライバ回路５０、ローサイドチャージポンプ回路６０、プリドライバ制御回路７０、ハイサイドプリドライバ回路８０及びハイサイドチャージポンプ回路１００が、ドライバ駆動電圧回路を構成する。
【００２０】
次に、本願発明に関わるハイサイドチャージポンプ回路１００の構成について、図２を用いて説明する。
ハイサイドチャージポンプ回路１００は、２つのトランジスタＭ１，Ｍ２を有している。本実施形態では、トランジスタＭ１，Ｍ２としてＮチャンネルのパワーＭＯＳトランジスタを用いる。
【００２１】
トランジスタＭ１のドレイン端子には負荷駆動用電源電圧ＶＭが供給され、ダイオードＤ１のアノードに接続される。このトランジスタＭ１のソース端子はノードＣＬを介してトランジスタＭ２のドレイン端子に接続される。トランジスタＭ２のソース端子は接地される。なお、本実施形態では、第１スイッチング素子は、ダイオードＤ１から構成され、第３スイッチング素子は、トランジスタＭ１，Ｍ２から構成される。
【００２２】
このダイオードＤ１のカソードには、ノードＣＨを介してコンデンサＣ１の第１端子が接続される。このコンデンサＣ１の第２端子は、ノードＣＬを介してトランジスタＭ１のソース端子及びトランジスタＭ２のドレイン端子に接続される。
【００２３】
ノードＣＨには、更に供給手段が接続されている。具体的には、ノードＣＨには、ダイオードＤ３のカソードが接続されおり、このダイオードＤ３のアノードは、ローサイドチャージポンプ回路６０の出力端子に接続され、ローサイド側駆動電圧ＶＬが供給される。
【００２４】
また、ノードＣＨには、第２スイッチング素子としてのダイオードＤ２のアノードが接続される。このダイオードＤ２のカソードには、コンデンサＣ２を介して負荷駆動用電源電圧ＶＭが供給される。そして、ダイオードＤ２のカソードの電位が、ハイサイドチャージポンプ回路１００の出力としてのハイサイド側駆動電圧ＶＨとして出力され、図１のハイサイドプリドライバ回路８０に供給される。
【００２５】
トランジスタＭ１，Ｍ２のそれぞれのゲート端子は、チャージポンプ制御回路２００に接続される。このチャージポンプ制御回路２００は、トランジスタＭ１，Ｍ２のゲート端子に信号を供給し、トランジスタＭ１，Ｍ２を制御することにより、コンデンサＣ１に充電する電荷量を制御する。
【００２６】
また、チャージポンプ制御回路２００には、ローサイドチャージポンプ回路６０から出力されるローサイド側駆動電圧ＶＬ、負荷駆動用電源電圧ＶＭ及びハイサイドチャージポンプ回路１００から出力されるハイサイド側駆動電圧ＶＨが供給される。チャージポンプ制御回路２００は、検出した各電圧に基づいて、トランジスタＭ１，Ｍ２の駆動タイミングを調整する。本実施形態では、チャージポンプ制御回路２００は、負荷駆動用電源電圧ＶＭがローサイド側駆動電圧ＶＬ以上のとき（すなわちＶＭ≧ＶＬのとき）には、ハイサイド側駆動電圧ＶＨがローサイド側駆動電圧ＶＬと負荷駆動用電源電圧ＶＭとを加えた電
圧（すなわちＶＨ＝ＶＬ＋ＶＭ）となるように調整する。
【００２７】
以上のように構成されたハイサイドチャージポンプ回路１００の動作について図３〜図５を用いて説明する。なお、本実施形態では、各ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３における電圧降下は、すべて同じ値（Ｖｄ）であるとして説明する。
【００２８】
（負荷駆動用電源電圧ＶＭ≧ローサイド側駆動電圧ＶＬの場合）
まず、負荷駆動用電源電圧ＶＭがローサイド側駆動電圧ＶＬ以上の場合について説明する。
【００２９】
チャージポンプ制御回路２００は、まず、トランジスタＭ１，Ｍ２を同期させて制御する。具体的には、トランジスタＭ１をオフ、トランジスタＭ２をオンさせる。この場合、ノードＣＬは接地され、コンデンサＣ１には負荷駆動用電源電圧ＶＭが供給され、ノードＣＨの最大電圧は、負荷駆動用電源電圧ＶＭからダイオードＤ１の電圧降下を差し引いた（ＶＭ−Ｖｄ）となる。この場合、コンデンサＣ１には、この最大電圧（ＶＭ−Ｖｄ）までの電圧に対応する電荷量の電荷が蓄積される。
【００３０】
そして、チャージポンプ制御回路２００は、トランジスタＭ１，Ｍ２を同期させて制御する。具体的には、トランジスタＭ２をオフし、トランジスタＭ１をオンにする。これにより、ノードＣＬには、トランジスタＭ１を介して負荷駆動用電源電圧ＶＭが供給される。この場合、ノードＣＨの最大電圧は、負荷駆動用電源電圧ＶＭとコンデンサＣ１における充電電圧Ｖｃとを加えたＶＭ＋Ｖｃ＝２ＶＭ−Ｖｄが出力される。
【００３１】
これにより、ノードＣＨの電圧が高くなるので、ダイオードＤ１がオフし、ダイオードＤ２がオンする。このため、ノードＣＨからコンデンサＣ２に電流が流れ、ハイサイド側駆動電圧ＶＨは、負荷駆動用電源電圧ＶＭとコンデンサＣ２における電圧とを加えた電位となる。本実施形態は、チャージポンプ制御回路２００は、ハイサイド側駆動電圧ＶＨが、ローサイド側駆動電圧ＶＬに負荷駆動用電源電圧ＶＭを加えた電圧（ＶＨ＝ＶＬ＋ＶＭ）となるように、トランジスタＭ１，Ｍ２の駆動タイミングを調整する。
【００３２】
従って、図１に示すハイサイドプリドライバ回路８０は、ハイサイドチャージポンプ回路１００から供給されるハイサイド側駆動電圧ＶＨをトップゲートＴＧに印加することができる。このため、駆動回路１０のＭＯＳトランジスタＴＤは、そのドレイン端子に負荷駆動用電源電圧ＶＭが印加されても、ゲート端子に印加される電圧が負荷駆動用電源電圧ＶＭよりも高いために、より確実にスイッチング動作を行なわせることができる。
【００３３】
ここで、図３及び図４に、負荷駆動用電源電圧ＶＭがローサイド側駆動電圧ＶＬ以上の場合の電圧特性を示す。
図３は、負荷駆動用電源電圧ＶＭは１８Ｖ、電源電圧ＶＤＤが５．５Ｖのときのハイサイド側駆動電圧ＶＨ、ローサイド側駆動電圧ＶＬのシミュレーション結果である。また、ローサイド側駆動電圧ＶＬは、電源電圧ＶＤＤに基づいて昇圧され、プリドライバ制御回路７０を駆動させない無負荷状態の場合には約１１Ｖ、プリドライバ制御回路７０を駆動させた負荷状態の場合には約１０Ｖとなっている。そして、ハイサイド側駆動電圧ＶＨは、負荷駆動用電源電圧ＶＭとローサイド側駆動電圧ＶＬとを加算した値とほぼ同じになっている。
【００３４】
また、図４においては、負荷駆動用電源電圧ＶＭは１８Ｖ、電源電圧ＶＤＤが２．７Ｖのときのシミュレーション結果である。この場合も、ローサイド側駆動電圧ＶＬは、電源電圧ＶＤＤに基づいて昇圧され、プリドライバ制御回路７０を駆動させない無負荷状態の場合には約８Ｖ、プリドライバ制御回路７０を駆動させた負荷状態の場合には約７Ｖとな
っている。そして、ハイサイド側駆動電圧ＶＨは、負荷駆動用電源電圧ＶＭとローサイド側駆動電圧ＶＬとを加算した値とほぼ同じになっている。
【００３５】
（負荷駆動用電源電圧ＶＭ＜ローサイド側駆動電圧ＶＬの場合）
次に、負荷駆動用電源電圧ＶＭがローサイド側駆動電圧ＶＬよりも低い場合について説明する。
【００３６】
図２に示すように、チャージポンプ制御回路２００は、上述の場合と同様に、トランジスタＭ１，Ｍ２を同期させて制御する。具体的には、トランジスタＭ１をオフし、トランジスタＭ２をオンにする。ここで、負荷駆動用電源電圧ＶＭがローサイド側駆動電圧ＶＬより低くなった場合、ダイオードＤ１がオフし、ノードＣＨには、ローサイド側駆動電圧ＶＬがダイオードＤ３を介して供給される。このため、コンデンサＣ２には、ノードＣＨの電圧からダイオードＤ３の電圧降下分を差し引いた値（ＶＬ−Ｖｄ）になるまで電荷が蓄積される。
【００３７】
このときのハイサイド側駆動電圧ＶＨが、ノードＣＨの電位より低い場合には、ダイオードＤ２を介して電流が流れ、コンデンサＣ２に電荷が蓄積される。
その後、チャージポンプ制御回路２００は、トランジスタＭ１，Ｍ２を同期させて制御する。具体的には、トランジスタＭ２をオフにし、トランジスタＭ１をオンにする。これにより、ノードＣＬには、トランジスタＭ１を介して負荷駆動用電源電圧ＶＭが供給される。従って、ノードＣＨは、負荷駆動用電源電圧ＶＭとコンデンサＣ１における充電電圧（ＶＬ−Ｖｄ）とを加えた電圧（ＶＭ＋ＶＬ−Ｖｄ）が出力される。そこで、ダイオードＤ２を介してノードＣＨからコンデンサＣ２に電流が流れ、ハイサイド側駆動電圧ＶＨは、負荷駆動用電源電圧ＶＭとコンデンサＣ２における電圧とを加えた電位となる。
【００３８】
ただし、コンデンサＣ１には、電位（ＶＬ−Ｖｄ）に対応する電荷量しか蓄積できない。このため、ハイサイド側駆動電圧ＶＨは、ノードＣＨの電圧（ＶＭ＋ＶＬ−Ｖｄ）から、ダイオードＤ２の電圧降下を差し引いた電圧（ＶＭ＋ＶＬ−２Ｖｄ）となる。従って、負荷駆動用電源電圧ＶＭが低い場合においても、トップドライバのＭＯＳトランジスタＴＤを駆動するためのハイサイド側駆動電圧ＶＨを、所定以上の電圧として供給することができる。
【００３９】
ここで、図５に、負荷駆動用電源電圧ＶＭがローサイド側駆動電圧ＶＬより低い場合の電圧特性を示す。
図５においては、負荷駆動用電源電圧ＶＭは２Ｖで、電源電圧ＶＤＤは２．７Ｖのときのハイサイド側駆動電圧ＶＨ、ローサイド側駆動電圧ＶＬのシミュレーション結果である。ローサイド側駆動電圧ＶＬは、電源電圧ＶＤＤの約３倍であり、プリドライバ制御回路７０を駆動させない無負荷状態の場合には約７．７Ｖ、プリドライバ制御回路７０を駆動させた負荷状態の場合には約６．６Ｖとなっている。ここで、ダイオードＤ３，Ｄ２のそれぞれの電圧降下を約０．８Ｖとすると、ハイサイド側駆動電圧ＶＨは、負荷駆動用電源電圧ＶＭとローサイド側駆動電圧ＶＬとを加算した値からダイオードＤ３，Ｄ２の抵抗電圧を減算した値（ＶＬ＋ＶＭ−２Ｖｄ）とほぼ同じになる。具体的には、無負荷状態の場合には約８Ｖ、負荷状態のときは約７Ｖとなっている。
【００４０】
なお、ダイオードＤ３を介してのローサイド側駆動電圧ＶＬの供給がない場合には、コンデンサＣ１の蓄積電圧は、負荷駆動用電源電圧ＶＭの２Ｖ、ノードＣＨの電圧は４Ｖとなり、ダイオードＤ３の電圧降下を考慮すると、ハイサイド側駆動電圧ＶＨは３．２Ｖしか出力できないことになる。
【００４１】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
・  本実施形態では、ハイサイドチャージポンプ回路１００のコンデンサＣ１が接続されるノードＣＨには、ダイオードＤ３を介して、ローサイドチャージポンプ回路６０が出力するローサイド側駆動電圧ＶＬが供給される。負荷駆動用電源電圧ＶＭが変動し、負荷駆動用電源電圧ＶＭがローサイド側駆動電圧ＶＬより低下した場合にも、ローサイド側駆動電圧ＶＬを利用して、所定電圧以上のハイサイド側駆動電圧ＶＨを確保することができる。通常、負荷駆動用電源電圧ＶＭが低下することを想定していない回路においても、既存のチャージポンプ回路にダイオードＤ３を設けるという簡単な構成で、ハイサイド側駆動電圧ＶＨを確保することができる。このため、ドレイン端子が負荷駆動用電源電圧ＶＭに接続されているトップドライバのＭＯＳトランジスタＴＤを、より確実にスイッチング動作を行なわせることができる。
【００４２】
・  本実施形態では、ノードＣＨは、ダイオードＤ１を介して負荷駆動用電源電圧ＶＭに、ダイオードＤ２を介してローサイド側駆動電圧ＶＬに接続される。このため、入力電圧及びローサイド駆動回路用チャージポンプ回路の出力電圧のうち大きい電圧に応じてコンデンサが充電されるので、簡単な構成で、チャージポンプ回路の出力電圧を、より確実に所定以上の電圧にすることができる。
【００４３】
・  本実施形態では、負荷駆動用電源電圧ＶＭから出力端子の間にダイオードを用いたので、ＭＯＳトランジスタの場合とは異なり、高電圧においてゲート破壊を生じることなく、スイッチングを行なうことができる。
【００４４】
また、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態においては、負荷駆動用電源電圧ＶＭとノードＣＨとの間に、第１のスイッチング素子を構成するダイオードＤ１を設けた。このダイオードＤ１の代わりに、オン抵抗が大きい他のスイッチング素子を用いてハイサイドチャージポンプ回路１００を構成してもよい。
【００４５】
○上記実施形態においては、ハイサイドチャージポンプ回路１００とともに、駆動回路１０のボトムドライバのＭＯＳトランジスタＢＤに電圧を供給し駆動するローサイドスイッチ駆動用昇圧回路として、ローサイドチャージポンプ回路６０を用いた。これに限らず、ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路は、例えば、ステップアップコンバータなど、チャージポンプ以外の他の回路を用いて、ローサイド側駆動電圧ＶＬを生成するような構成の回路を用いてもよい。
【００４６】
○上記実施形態においては、ハイサイドチャージポンプ回路１００を、ハーフブリッジ接続の駆動回路１０のトップゲートＴＧに電圧を印加するために用いた。これに限らず、他のブリッジ接続の駆動回路、例えば、フルブリッジ接続の駆動回路に用いてもよい。
【００４７】
○上記実施形態においては、ハイサイドチャージポンプ回路１００を、ブリッジ接続の駆動回路のトップゲートに印加する電圧を生成するために用いた。これに限らず、変動範囲が大きい電圧と、それよりも通常は電圧が小さい電圧とを加算した出力電圧を常に一定以上に維持したい場合であれば、上述した構成のハイサイドチャージポンプ回路１００を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態におけるハーフブリッジ接続の駆動回路の配線回路図。
【図２】本発明の実施形態におけるハイサイドチャージポンプ回路の配線回路図。
【図３】駆動回路用電源電圧がローサイド側駆動電圧以上のときの電圧特性図。
【図４】駆動回路用電源電圧がローサイド側駆動電圧以上のときの電圧特性図。
【図５】駆動回路用電源電圧がローサイド側駆動電圧より低いときの電圧特性図。
【図６】チャージポンプ回路の昇圧原理を示す回路説明図。
【符号の説明】
【００４９】
Ｃ１…コンデンサ、Ｄ１…第１スイッチング素子を構成するダイオード、Ｄ２…第２スイッチング素子としてのダイオード、Ｄ３…供給手段を構成するダイオード、Ｍ１…第３スイッチング素子を構成するトランジスタ、Ｍ２…第３スイッチング素子を構成するトランジスタ、ＯＰ…駆動出力端子、ＶＭ…入力電圧としての負荷駆動用電源電圧、１０…駆動回路、５０…ローサイドスイッチ駆動回路としてのローサイドプリドライバ回路、６０…ローサイドスイッチ駆動用昇圧回路としてのローサイドチャージポンプ回路、８０…ハイサイドスイッチ駆動回路としてのハイサイドプリドライバ回路、１００…ハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路としてのハイサイドチャージポンプ回路、２００…チャージポンプ制御回路。
【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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