(57)【要約】  電気的負荷（２）に電圧供給する電圧コンバータ（１）装置であって、カレント・シンク（３）、第1のコンパレータ（４）、第２のコンパレータ（５）、選択ロジック（６）を備える。  電圧コンバータ（１）の出力における電圧は倍率に依存している。選択ロジック（６）は、カレント・シンク電圧を下位閾値と、上位閾値とで、比較した結果に基づいて新たな倍率を決定する。倍率はカレント・シンク電圧を下位閾値より大きく、且つ、上位閾値より小さく倍率を設定するので、高い効率の電力消費を達成できる。結果として倍率は必要とする最大に設定されるが、超えることはない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的負荷（２）に電圧供給する電圧コンバータ（１）装置であって、
前記電圧コンバータ（１）は、その出力を直列回路の端子に接続され、前記電気的負荷（２）、及び、カレント・シンク（３）と、を接続する手段を備え、前記出力電圧は、入力電圧、及び、現在の倍率に依存し、
第1のコンパレータ（４）は、前記カレント・シンク（３）にカレント・シンク電圧を供給するサンプリング入力に接続され、また、カレント・シンク電圧を下位閾値と比較するために設定され、
第２のコンパレータ（５）は、前記カレント・シンク（３）に前記カレント・シンク電圧を供給するためにサンプリング入力に接続され、前記入力電圧より発生する信号を追加のサンプリング入力に供給され、前記現在の倍率と、新たなより小さい倍率と、前記予め設定された下位閾値と、前記入力電圧から発生する前記信号に依存した方法で上位閾値を決定するために設定され、また、前記上位閾値と前記カレント・シンク電圧とを比較するため設定される、そして
選択ロジック（６）は、
前記第１、及び、第２のコンパレータ（４、５）の出力に接続され、前記現在の倍率を予め決定するために前記電圧コンバータ（１）の制御入力に接続され、前記現在の倍率と、前記カレント・シンク電圧が前記下位閾値を下回った場合、一組の選択可能の前記倍率より現在の倍率と比較して選択される新たな、より大きな倍率を予め設定し、前記カレント・シンク電圧が前記上位閾値を超えた場合、前記新たな、より小さい倍率を予め設定するために設計される、
ことを特徴とする電圧コンバータ装置。
【請求項２】
前記下位閾値を予め設定する手段と、前記下位閾値が与えられ、前記下位閾値に依存する方法で前記上位閾値を設定する手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の電圧コンバータ装置。
【請求項３】
前記第２のコンパレータ（５）は、下記の式によって前記上位閾値を決定するために設定する。ここで、ｍPRESは、前記現在の倍率で、ｍＮＥＷは、前記新たなより小さい倍率で、UＩＮは、前記入力電圧で、UＵＳＷは、前記所定の下位閾値で、また、UＯＳＷは、前記上位閾値を意味する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電圧コンバータ装置。
UＯＳＷ =  UＵＳＷ  ＋  UＩＮ・（ｍPRES -  ｍＮＥＷ)
【請求項４】
少なくとも１個の追加の直列回路は、追加の電気的負荷（２’）と追加カレント・シンク（３’）とを接続する手段を備える前記電圧コンバータ（１）の出力端子に接続され、
少なくとも、1個の追加の第1のコンパレータ（４’）は、追加カレント・シンク電圧を供給する前記追加カレント・シンク（３’）のサンプリング入力で接続され、前記追加カレント・シンク電圧と、追加の下位閾値とを比較するために設定され、
少なくとも1個の追加の第２のコンパレータ（５’）は、追加カレント・シンク電圧を供給する前記追加カレント・シンク（３’）に第1のサンプリング入力で接続され、前記追加カレント・シンク電圧と、追加の上位閾値とを比較するために設定され、
前記選択ロジック（６）は、前記少なくとも1個の追加の第１と、前記少なくとも1個の追加の第2コンパレータ（４’、５’）の出力に接続され、前記第1と前記第２コンパレータ（４、５）と、前記少なくとも1個の追加の第１と前記少なくとも１個の追加の第２コンパレータ（４’、５’）と、の比較結果に依存する方法で前記新たな倍率を、予め設定するために設計される、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の電圧コンバータ装置。
【請求項５】
前記電圧コンバータ（１）は、第１のステージ（１１）を持ち、前記電圧コンバータ（１）の入力にその入力が接続され、第1のキャパシタ（１２）と、第1のスイッチング手段（１３）とを備え、
前記電圧コンバータ（１）は、第２のステージ（２１）を備え、第1ステージ（１１）の出力にその入力を接続され、また、その出力を前記電圧コンバータ（１）の出力に接続され、第２のキャパシタ（２２）と、第２のスイッチング手段（２３）とを備え、
前記電圧コンバータ（１）は、前記電圧コンバータ（１）の前記制御入力に接続される制御ユニット（７）を有し、前記第1及び前記第2スイッチング手段（１３、２３）に接続される、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の電圧コンバータ装置。
【請求項６】
前記第1のスイッチング手段（１３）は、
前記第1のキャパシタ（１２）の第1電極を前記第１ステージ（１１）の前記入力に接続される第１のトランスファ・スイッチ（１４）と、
前記第１のキャパシタ（１２）の第２電極を基準電位（８）の端子に接続される第１の基準電位スイッチ（１５）と、
前記第1のキャパシタ（１２）の前記第２電極に前記入力電圧を供給する第１の昇圧スイッチ（１６）と、
そして、前記第１のステージ（１１）の前記出力と、前記第１のキャパシタ（１２）の前記第１電極と、の接続箇所と、を備え、
そして前記制御ユニット（７）は次の方法で設定される、
第１のクロック位相で、前記第1の昇圧スイッチ（１６）が開放され、また、前記第１のトランスファ・スイッチ（１４）と前記第１の基準電位スイッチ（１５）を閉じ、
次に、第２のクロック位相で、前記第１トランスファ・スイッチ（１４）、前記第１基準電位スイッチ（１５）、及び、前記第１の昇圧スイッチ（１６）は、前記第１クロック位相に対してコンプリメンタリ・スイッチング状態となる、
ことを特徴とする請求項５に記載の電圧コンバータ装置。
【請求項７】
前記第２のスイッチング手段（２３）は、
第２のトランスファ・スイッチ（２４）は、前記第２のキャパシタ（２２）の第１電極と前記第２ステージ（２１）の前記入力とを接続し、
第２の基準電位スイッチ（２５）は、前記第２のキャパシタ（２２）の第２電極と前記基準電位（８）の端子とを接続し、
第２の昇圧スイッチ（２６）は、前記入力電圧を前記第２のキャパシタ（２２）の前記第２電極の入力電圧に供給し、
前記第２のステージ（２１）の前記出力と前記第２のキャパシタ（２２）の前記第１電極との接続箇所を備え、
そして前記制御ユニット（７）は次の方法で設定される、
前記第１のクロック位相において、前記第２のトランスファ・スイッチ（２４）と前記第２の基準電位スイッチ（２５）を開放し、前記第２の昇圧スイッチ（２６）を閉じ、
次に、前記第２のクロック位相で、前記第２トランスファ・スイッチ（２４）、前記第２基準電位スイッチ（２５）、及び、前記第２の昇圧スイッチ（２６）は、前記第１クロック位相に対してコンプリメンタリ・スイッチング状態となる、
ことを特徴とする請求項５に記載の電圧コンバータ装置。
【請求項８】
前記第２のスイッチング手段（７３）は、
第２のトランスファ・スイッチ（７４）は、前記第２のキャパシタ（７２）の第１電極と前記第２ステージ（７１）の前記入力とを接続し、
前記第２のキャパシタ（７２）の第２電極と前記基準電位（８）の端子との接続箇所と、
また、前記第２のキャパシタ（７２）の前記第１電極と前記第２のステージ（７１）の前記出力と、の接続箇所を備え、
そして前記制御ユニット（７）は次の方法で設定される、
前記第１のクロック位相において、前記第２のトランスファ・スイッチ（７４）を開放し、
次に、前記第２のクロック位相で、前記第２トランスファ・スイッチ（７４）は、前記第１クロック位相に対してコンプリメンタリ・スイッチング状態となる、
ことを特徴とする請求項５に記載の電圧コンバータ装置。
【請求項９】
前記制御ユニット（７）は、前記新たな、より小さい倍率を有効にするために、前記第１及び前記第２クロック位相において、前記第２トランスファ・スイッチ（２４）を閉じるために設定される、ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の電圧コンバータ装置。
【請求項１０】
前記制御ユニット（７）は、前記新たな、より大きい倍率を有効にするために、前記第１及び前記第２クロック位相において、前記第２トランスファ・スイッチ（２４）を異なるスイッチング状態に設定される、ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか1項に記載の電圧コンバータ装置。
【請求項１１】
前記トランスファ、基準電位、及び、昇圧スイッチ（１４、１５、１６、２４、２５、２６、７４）のそれぞれはフィールド・エフェクト・トランジスタによって構成される、ことを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか1項に記載の電圧コンバータ装置。
【請求項１２】
電圧を有する電気的負荷（２）を供給する方法は
直列回路に前記電圧供給する電圧コンバータ（１）の出力電圧を発生し、
前記電気的負荷（２）に前記電気的負荷と前記電気的負荷とカレント・シンク（３）とを接続する手段と、を備え、前記出力電圧は、入力電圧と、現在の倍率と、に依存し、
前記カレント・シンク（３）を流れるカレント・シンク電圧の降圧を下位閾値と比較し、
前記現在の倍率と、新たな、より小さい倍率と、前記予め設定する下位閾値と、前記入力電圧より発生する信号と、に依存する方法で上位閾値を決定し、
前記カレント・シンク（３）を流れる前記カレント・シンク電圧の降圧を前記上位閾値と比較し、
前記カレント・シンク電圧が前記下位閾値より下回った場合、選択可能な一組の前記倍率の値より前記電圧コンバータ（１）に新たな、より大きな倍率を予め決定し、
また、前記カレント・シンク電圧が前記上位閾値を上回った場合、新たな、より小さい倍率を予め決定する、
ステップを備えることを特徴とする電圧コンバータ装置の制御方法。
【請求項１３】
前記下位閾値を予め決定し、前記下位閾値に依存する方法で前記上位閾値を決定する方法、を特徴とする請求項１２に記載の電圧コンバータ装置の制御方法。
【請求項１４】
前記上位閾値は、下記の式に基づいて決定する。ここで、ｍPRESは、前記現在の倍率で、ｍＮＥＷは、前記新たなより小さい倍率で、UＩＮは、前記入力電圧で、UＵＳＷは、前記所定の下位閾値で、また、UＯＳＷは、前記上位閾値を意味する、ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の制御方法。
UＯＳＷ =  UＵＳＷ  ＋  UＩＮ・（ｍPRES -  ｍＮＥＷ)
【請求項１５】
少なくとも1個の追加の直列回路は、前記追加の電気的負荷（２’）と追加カレント・シンク（３’）とを接続する追加の手段を備え、前記電圧コンバータ（１）より前記出力電圧を供給し、
前記追加カレント・シンク（３’）を流れる追加カレント・シンク電圧の降圧を、追加の下位閾値と、比較する、
前記追加カレント・シンク電圧と追加の上位閾値とを比較する、
前記カレント・シンク電圧と前記下位及び前記上位閾値とを比較した結果と、前記少なくとも1個の追加のカレント・シンク電圧と前記少なくとも1個の追加の下位閾値と前記少なくとも1個の追加の上位閾値と、の比較に依存した方法で新たな倍率を予め決定する、
ことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか1項に記載の電圧コンバータ装置の制御方法。
【請求項１６】
前記電圧コンバータ（１）の第１のステージ（１１）を形成する第１のスイッチング手段（１３）と共に第１のキャパシタ（１２）を充電し、放電する、第１のステージの入力は前記電圧コンバータ（１）の入力に接続し、
前記電圧コンバータ（１）の第２のステージ（２１）を形成する第２のスイッチング手段（２３）と共に第２のキャパシタ（２２）を充電し、放電する、前記第２のステージ（２１）の入力は前記第１ステージ（１１）の出力に接続し、前記第２ステージ（２１）の出力は、前記電圧コンバータ（１）の出力に接続し、そして
前記現在の倍率に依存する方法で前記第１、及び、前記第２スイッチング手段（１３、２３）を制御する、
ことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の電圧コンバータ装置の制御方法。
【請求項１７】
第1と、第２クロック位相の間で周期的に前記第１のスイッチング手段（１３）を切り替え、例えば、前記第１クロック位相では、
第１の昇圧スイッチ（１６）は、前記入力電圧を前記第１のキャパシタ（１２）の第２の電極に供給し、開放され、
第１のトランスファ・スイッチ（１４）は、前記第１のキャパシタ（１２）の第１の電極と、前記第１ステージ（１１）の前記入力とを接続し、閉ざされ、
第１の基準電位スイッチ（１５）は、前記基準電位を前記第１のキャパシタ（１２）の前記第２電極に供給し、閉ざされ、
次に、前記第２クロックの位相では、前記第１のトランスファ・スイッチ（１４）、前記第１の基準電位スイッチ（１５）、及び、前記第１の昇圧スイッチ（１６）は、前記第１のクロック位相に対してコンプリメンタリ・スイッチング状態に切り替え、
また、前記第１のキャパシタ（１２）の前記第１電極に発生する電位は、前記第１、及び、前記第２クロック位相において前記第１ステージ（１１）の前記出力に存在する、ことを特徴とする請求項１６に記載の電圧コンバータ装置の制御方法。
【請求項１８】
前記第1と、前記第２クロック位相の間で周期的に前記第２のスイッチング手段（２３）を切り替え、例えば、前記第１クロック位相では、
第２のトランスファ・スイッチ（２４）は、前記第２のキャパシタ（２２）の第１の電極と、前記第２ステージ（２１）の前記入力とを接続し、開放され、
第２の基準電位スイッチ（２５）は、前記基準電位を前記第２のキャパシタ（２２）の第２電極に供給し、開放され、
第２の昇圧スイッチ（２６）は、前記入力電圧を前記第２のキャパシタ（２２）の前記第２の電極に供給し、閉ざされ、
次に、前記第２クロックの位相では、前記第２のトランスファ・スイッチ（２４）、前記第２の基準電位スイッチ（２５）、及び、前記第２の昇圧スイッチ（２６）は、前記第１のクロック位相に対してコンプリメンタリ・スイッチング状態に切り替え、
また、前記第２のキャパシタ（２２）の前記第１電極に発生する電位は、前記第１、及び、前記第２クロック位相において前記第２ステージ（２１）の前記出力に存在する、ことを特徴とする請求項１６に記載の電圧コンバータ装置の制御方法。
【請求項１９】
前記第1と、前記第２クロック位相の間で、周期的に前記第２のスイッチング手段（７３）を切り替え、例えば、前記第１クロック位相では、開放している第２のトランスファ・スイッチ（７４）は、前記第２のキャパシタ（７２）の第１の電極と、前記第２ステージ（７１）の前記入力と、を接続し、次に、前記第２クロックの位相では、前記第２のトランスファ・スイッチ（７４）は、前記第１のクロック位相に対してコンプリメンタリ・スイッチング状態に切り替え、また、前記第２のキャパシタ（７２）の前記第１電極に発生する電位は、前記第１、及び、前記第２クロック位相において前記第２ステージ（７１）の前記出力に存在する、ことを特徴とする請求項１６に記載の電圧コンバータ装置の制御方法。
【請求項２０】
前記新たなより小さい倍率を有効にするために、前記第２のトランスファ・スイッチ（２４）を、前記第１、及び、前記第２クロック位相において閉じる、ことを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか1項に記載の電圧コンバータ装置の制御方法。
【請求項２１】
前記新たな、より大きい倍率を有効にするために、前記第２のトランスファ・スイッチ（２４）を前記第１、及び、前記第２クロック位相において異なるスイッチング状態に設定する、ことを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか1項に記載の電圧コンバータ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的負荷に電圧を供給する電圧コンバータを備える装置、及び、その電気的負荷に電圧を供給する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この装置は、携帯電話、および、電子カメラ等に使用されているＬＥＤとして略称される発光ダイオードに供給する場合に利用される。
【０００３】
電圧コンバータは直流／直流コンバータに関し、ＤＣ／ＤＣコンバータとして略称され、一般に低電圧より高電圧に変換するために使用される。出力電圧に対する入力電圧の比率は、多くの場合、倍率を選ぶことで決定している。電圧コンバータは、例えば、ＬＥＤの点滅光を発生させたり、ディスプレイのバックライトとして採用されている。
【０００４】
携帯装置は、通常バッテリーを使用して作動される、従って、例えば、ＬＥＤといった電気的負荷を供給するための安定した電圧を持っていない。一方、降下する入力電圧によってこの電気的負荷の機能が影響されるべきではない。この理由によって倍率を決定するために電圧コンバータに追加回路を加えることで電圧コンバータを動作させることが可能である。
【０００５】
複数個の異なる仕様の場合、または、製造許容公差のＬＥＤを並列に動作させる場合、ＬＥＤは高い閾電圧を持ち、ＬＥＤを動作させるために倍率を増大させる必要となる状況が発生する。このことは、装置全体の効率を低下させる結果となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、より高い電圧を必要とする１個、または、１個以上の負荷に電圧供給する装置を改善した効率で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この目的は次の手段を備える装置によって達成される。
電圧コンバータは、その出力を直列回路の端子に接続され、電気的負荷と、カレント・シンクと、入力電圧と、現在の倍率に依存する出力電圧と、を接続する手段を備えている。
第１のコンパレータは、カレント・シンク電圧に供給するためにカレント・シンクのサンプリング入力に接続し、下位閾値と、カレント・シンク電圧とを比較するために設定される。
第２のコンパレータは、カレント・シンクにカレント・シンク電圧を供給するためにサンプリング入力でカレント・シンクに接続され、入力電圧から発生される信号は、追加サンプリング入力に供給し、現在の倍率と、新しい、より小さな倍率と、予め設定された下位閾値と、入力電圧から発生される信号と、に依存する方法で、上位閾値を決定するために設定し、また、カレント・シンク電圧を上位閾値と比較するために設定される。
選択ロジックは、第１、および、第２のコンパレータの出力に接続され、また、現在の倍率を予め決定するために電圧コンバータの制御入力に接続されており、カレント・シンク電圧が下位閾値よりも下回った場合、一組の選択可能の前記倍率より現在の倍率と比較して選択される新たな、より大きな倍率を予め設定し、また、カレント・シンク電圧が上位閾値を超えたような場合、新たな、より小さい倍率を予め決定するように設計されている。
【０００８】
電圧コンバータは、電気的負荷とカレント・シンクとを流れる出力電圧が降圧したときに出力電圧を発生する。従って、理想的な方法として下記の式が成り立つ。
ＵＯＵＴ  ＝  ｍＵＩＮ、及び、ＵＯＵＴ  ＝  ＵＳＩＮＫ  ＋  ＵＬ
ここで、ＵＯＵＴは、電圧コンバータの出力電圧、ｍは倍率、ＵＩＮは電圧コンバータの入力電圧、ＵＳＩＮＫはカレント・シンクを流れる電圧で、本発明では、カレント・シンク電圧と呼ぶ、をそれぞれ意味し、また、ＵＬは電気的負荷を流れる電圧を意味する。電気的負荷とは、直列に接続されている複数の電気的部品（ＬＥＤ）を備える。
【０００９】
電気的負荷を流れる電流はカレント・シンク手段で一定に保たれる。電圧コンバータの電圧が上昇した場合、カレント・シンクは、過剰な電圧を吸収するように機能する。このことで、電気的負荷を流れる電圧と、電気的負荷を流れる電流の上昇を回避できる。したがって、電気的負荷を流れる電圧と、電流は、実際上一定に保たれる。
【００１０】
倍率を設定するために、カレント・シンク電圧をコンパレータに供給し、カレント・シンク電圧が下位閾値を下回った場合、信号を出す。下位閾値は選択し、実施したカレント・ソースに依存する。この場合、電気的負荷は、十分な限度までもはや供給されないので倍率を増加させる。
【００１１】
カレント・シンク電圧は、同様に、第２のコンパレータに供給されカレント・シンク電圧は上位閾値と比較される。カレント・シンク電圧が上位閾値超えた場合、第２のコンパレータは、その信号とともに電圧コンバータの下位倍率を設定し、その結果を出力する。この倍率の低減は電圧供給の効率を向上させる、なぜなら、選択される倍率は必要とする上限までで、この上限を超えることはないように設定されるためである。
【００１２】
電圧コンバータは、追加のスイッチ費用を発生させることなく整数の倍率を発生するように設定されることが好ましい。
【００１３】
開発の一つとして、追加の電気的負荷が、追加カレント・シンクに接続され、カレント・シンク、を備える直列回路を並列に動作される場合、電圧コンバータからの電気的負荷と、二つのカレント・シンクの間で電圧降下が発生し、熱に変換されてしまう。追加の電気的負荷と、電気的負荷の直列接続の手段による、追加カレント・シンクのために空間は不要で電力消費部品としての追加カレント・シンクは削減できる。直列接続する電気的負荷と、複数個の倍率を有する1個の電圧コンバータと、を組み合わせ、さらに装置効率を高めることができる。
【００１４】
実施例の一つとして、電気的負荷は基準電位の端子に接続される。電圧コンバータの出力電圧端子の電位と直列回路の回路ノードの電位との間の電位差に基づいてカレント・シンク電圧が発生し、それは電気的負荷とカレント・シンク間に形成される。
【００１５】
好ましい実施例の一つとして、電気的負荷は電圧コンバータの出力に接続される。この場合、カレント・シンク電圧は、直列回路の回路ノードとの電位差に基づいており、それは、電気的負荷と、カレント・シンクと、基準電位との間に形成される。第１のコンパレータによって下位閾値とカレント・シンク電圧とを比較し、第２のコンパレータによって上位閾値と、カレント・シンク電圧とを比較させることで簡単に実施できる効果がある。
【００１６】
下位閾値、および、上位閾値のそれぞれの値は、予め決定される。しかしながら、上位閾値は下位閾値に基づいて効果的に設定できる。下位閾値は必要とする電流と、カレント・シンク実現のための関数である。
上位閾値は下記のように効果的に設定できる。
UＯＳＷ   =  UＵＳＷ  ＋  UＩＮ・（ｍPRES -  ｍＮＥＷ)
ここで、UＯＳＷ は、上位閾値で、UＵＳＷは、下位閾値で、UＩＮは、入力電圧で、ｍPRESは、現在の倍率で、ｍＮＥＷは、新たな、より小さな倍率を意味している。本発明に基づいた装置の一つの効果は、倍率の切り替え後にカレント・シンク電圧が上位閾値に達した場合、カレント・シンク電圧は下位閾値と同等である。
【００１７】
倍率が整数で連続する数字が１より大きいか、等しい場合、現在の倍率と、新たな、より小さい倍率との差異は１に等しくなる。このことは、簡単な等式で結論でき、上位閾値は、下位閾値と入力電圧との合計に等しくなる。
【００１８】
追加の電気的負荷が異なる負荷電流を必要とする場合、または、一時的に独立した電気的負荷で動作を意図する場合、装置の好ましい開発の一例として、効果的に追加の直列回路を動作させるために追加カレント・シンクと追加の電気的負荷とを接続する手段を備える設計ができる。この目的のために、さらに追加の第１のコンパレータと追加の第２のコンパレータによって装置は補足される。この追加の第１のコンパレータは、追加カレント・シンク電圧と、追加の下位閾値とを比較することで効果的に下位閾値との差異を予測できる。追加の第２のコンパレータは、追加カレント・シンク電圧と、追加の上位閾値とを比較する。選択ロジックは、異なるコンパレータの結果を統合し、そこから新しい倍率を決定する。
【００１９】
他の開発の一つとして、複数個の追加の電気的負荷と、関連する複数個の追加の直列回路とを接続可能で同様の方法で動作可能である。
【００２０】
開発の一つとして、カレント・シンク電圧が下位閾値よりも小さい場合で、追加カレント・シンク電圧が、追加の下位閾値よりも小さい場合、新しい倍率は、より高い倍率の設定によって決定できる。
【００２１】
開発の一つとして、カレント・シンク電圧が上位閾値よりも大きい場合で、追加カレント・シンク電圧が、追加の上位閾値よりも大きい場合、新しい倍率は、より低い倍率を設定することにより決定できる。
【００２２】
この電圧コンバータによって複数の異なる負荷を動作させる場合、同様のやり方でそれぞれの負荷を考慮しなくてよい効果がある、むしろ、新しい倍率を予め決定させる場合、重要な電気的負荷を考慮した優先順位に基づくべきである。
【００２３】
電圧コンバータは下記を備えることが好ましい：
第１ステージでは、電圧コンバータの入力に、その入力が接続し、第１のキャパシタと、第１のスイッチング手段を備える。
第２ステージでは、第１ステージの出力にその入力が接続されており、その出力は電圧コンバータの出力に接続されており、第２のキャパシタと、第２のスイッチング手段を備える。
制御ユニットは、電圧コンバータの制御入力に接続し、第１、第２スイッチング手段に接続される。
【００２４】
好ましくは、電圧コンバータは、従って、同一の方法で構成されるステージを持つ。第１のステージを電圧コンバータの入力電圧に接続し、第２のステージをその出力に接続することで、他の追加のステージが実施できる。これらのステージで達成されるべき倍率が十分に大きい場合、簡単な接続で実現できる。この接続は、スイッチング手段を備えることで達成できる。
【００２５】
簡単な接続によって構成するかわりに効果的な方法として、接続はローパスフィルタとして動作するキャパシタによる平滑回路によって形成されることもできる。高順位ローパスフィルタよって動作する回路によって効果的に接続が形成される。
【００２６】
電圧源からキャパシタに電力を出力し、その後、キャパシタを電圧源より分離し、電力を回路の他の場所へ出力するために最大４個のスイッチが必要となる。電圧コンバータの1個のステージにおけるスイッチング手段は３個のスイッチを持つことが効果的である。この場合、第１のキャパシタの第１の電極は第１のトランスファ・スイッチを経由して第１ステージの入力に、スイッチなしで接続し、第１ステージの出力に接続している。第１キャパシタの第２の電極は、第１の基準電位スイッチによって基準電位の端子に接続し、また、電圧コンバータの入力電圧の端子に第１の昇圧スイッチによって接続されている。第１クロックの位相で制御ユニットは、第１の昇圧スイッチを開放のスイッチング状態に切り替え、第１のトランスファ・スイッチと、第１の基準電位スイッチを閉じたスイッチング状態にする。第２のクロック位相で制御ユニットは、第１のトランスファ・スイッチと、第１の基準電位スイッチを開放のスイッチング状態とし、第１の昇圧スイッチを閉じたスイッチング状態にする。
【００２７】
第２のスイッチング手段は、第１のスイッチング手段に対応する等価的方法で効果的に構成される。第２のスイッチング手段は、従って、第２のトランスファ・スイッチ、第２の基準電位スイッチと、第２の昇圧スイッチを備えている。制御ユニットは、第１のクロック位相で第２のトランスファ・スイッチを接続し、第２の基準電位スイッチを開放のスイッチング状態とし、第２の昇圧スイッチを閉じたスイッチング状態にする。この第２のクロック位相では、制御ユニットは第２のトランスファ・スイッチを接続し、第２の基準電位スイッチを閉じた状態にし、第２の昇圧スイッチを開放したスイッチング状態にする。
【００２８】
このように、第１のクロックの位相では、第１のキャパシタが充電され、第１電極は入力電圧の電位に接続され、第２の電極は基準電位に接続される。第２のクロックの位相では、第１のキャパシタの第２の電極は入力電圧の電位に昇圧される。キャパシタを流れる電圧は、スイッチング動作中であっても連続的な線形を持つため、第１のキャパシタの第１の電極は、したがって、入力電圧の電位の２倍となる。第２のトランスファ・スイッチを開放することで充電は第１のキャパシタから第２のキャパシタへと切り替えができる。この動作は、例えば、連続するクロック位相において第１のステージの出力は、入力電圧の２倍となり、第２ステージの出力は、入力電圧の３倍となるように定期的に繰り返される。
【００２９】
電圧コンバータに、２個以上のステージを提供することが可能である。Ｎ個の倍率を達成させするために、Ｎ−１個のステージが必要になる。
【００３０】
第２のスイッチング手段が後続のステージなしに電圧コンバータの出力に接続されている場合、この第２スイッチング手段は、１個のスイッチのみを効果的に備えることになる。第２のキャパシタの第１電極は、第２キャパシタの第１電極を第２ステージの入力に接続するトランスファ・スイッチ、及び、第２ステージの出力に第１電極を接続するための接続によって第１のスイッチング手段と等価的に提供される。第２のキャパシタの第２電極は、入力電圧に接続できる。入力電圧は変動することを条件とするので、第２の電極は、基準電位の端子に効果的に接続される。制御ユニットは、第１のクロック位相で第２のトランスファ・スイッチを開放スイッチング状態に切り替え、そして第２のクロック位相で閉じた状態に切り替える。この接続による場合、第２のスイッチング手段は、複数個のスイッチを備えるスイッチング手段と比べて、出力電圧の変動は低くなる。
【００３１】
制御ユニット手段により、第１、第２クロック位相の第２のトランスファ・スイッチを閉じることで、新たな、より小さい倍率を設定できる。第１のクロック位相では、第１、第２の両方のキャパシタは第１ステージの入力電圧によって充電している。第２のクロック位相では第１、及び、第２基準電位スイッチを並列に開放した結果、また、第１、及び、第２昇圧スイッチを並列に閉じた結果、第１、及び、第２キャパシタの第２電極が昇圧され、その充電は、第１、第２キャパシタから第２ステージの出力へ出力される。
【００３２】
第２のトランスファ・スイッチは、第１、第２クロック位相では閉じているので、第１のキャパシタは効果的に閉鎖される。このことは、例えば、第１のキャパシタを閉じる目的で、第１の昇圧スイッチと、第１の基準電位スイッチを開放した状態にすることで達成できる。このようなスイッチング動作で達成できることは、第１キャパシタの第２電極は入力電圧に充電されないことであり、その後、基準電位に供給されることである。
結果として、電力利用の効率は第１キャパシタを閉鎖する効果により増大する。
【００３３】
効果的な方法として、しかしながら、第２電極の電位を確定でき、かつ、昇圧スイッチを閉じて、基準電位スイッチを開放する手段に原因する変動のまま放置しないことである。
入力電圧の負荷は、基準電位スイッチの代わりに昇圧スイッチを開放し、かつ、昇圧スイッチの代わりに基準電位スイッチを閉じることで、さらに効果的に低減できる。
【００３４】
等価的な方法として、第１キャパシタの代わりに第２キャパシタもまた閉鎖させることができるので、効率を向上できる。
【００３５】
より大きな数のステージを持つ場合、第２のトランスファ・スイッチを閉じることで新しい、より小さな倍率を有効にし、このカスケード状に連なる複数のステージを、異なる場所で実行させる。好ましくは、電圧コンバータの出力に最も近いステージが遮断される。
【００３６】
現在の倍率の数値をＮの値より小さく、単に１によってではなく、Ｌの値によって設定し、また、Ｎ−１ステージの手段を備える電圧コンバータによって達成されるＮ値によって達成される、Ｌステージのトランスファ・スイッチは、第１、及び、第２クロック位相において閉じている必要がある。
【００３７】
直接隣り合うステージのトランスファ・スイッチが閉じる前に、まず、直接隣り合うことのないトランスファ・スイッチを効果的に閉じる。
【００３８】
第２のトランスファ・スイッチが、新しいより小さな倍率を有効にするために閉じられた時、制御ユニットは、後続のステージのクロック位相を切り替える。
【００３９】
新しい、より大きい倍率を有効にするため、新しい、より小さい倍率を設定する手段は中止する必要がある。この場合、第２のトランスファ・スイッチは、1個のクロック位相で開放され、他のクロック位相で閉じるといった動作をするように切り替えられる。
【００４０】
効果的な方法として、各種のスイッチは、高い電力効率を達成できるように一時的な順番によって起動される。重複しない時間に従うことで、1個のクロック位相で開放されるべきトランスファ・スイッチの開放は、同じクロック位相で閉じるべきトランスファ・スイッチが閉じる前に終了される。これにより、キャパシタの電力が1個のステージでステージの出力の代わりにステージの入力に出力されることを防ぐことができる。
【００４１】
入力電圧の短絡を防ぐために、ステージの昇圧スイッチと、基準電位スイッチは、これらが同時に閉じることのないように起動される。
【００４２】
効率的な方法として、トランスファ・スイッチ、基準電位スイッチ、昇圧スイッチのそれぞれのスイッチは、フィールド・エフェクト・トランジスタによって構成される。フィールド・エフェクト・トランジスタの閾値電圧、及び、チャージ・タイプは、昇圧トランジスタを経由し、及び、基準電位トランジスタを経由する入力電圧から基準電位への電流の流れを極端に小さく保つことで効果的に選択される。この例では、昇圧スイッチ、および、基準電位スイッチをＣＭＯＳ技術と称する、コンプリメンタリ・メタル・オキサイド半導体技術で製造されるインバータを用いて実施する場合である。
【００４３】
この方法と、この方法の開発に関しては、上記に記載の動作モード、及び、請求項を参照されたい。
【００４４】
要約すると、提案の原理は次の効果を持つ：
電力配置を著しく改善する効率をもたらす、
カレント・シンクの削減の結果、チップ上の面積利用を改善できる。
【００４５】
本発明の従属項の主題は、提案する装置と、提案する方法、の効果的構成と、さらなる詳細と効果的な改良を記載している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
図面を参照して本発明の複数の実施例に基づいてさらに詳細な説明を下記に述べる。
【００４７】
図１は、電圧コンバータ１を示し、第１の入力に入力電圧ＵＩＮに接続し、また、出力に直列回路を接続している。電圧コンバータ１の出力電圧ＵＯＵＴは、第１の入力電圧ＵＩＮと、倍率ｍに依存する。直列回路は電気的負荷２と、カレント・シンク３を接続する手段を備える。図１において、電気的負荷２は、さらに、電圧コンバータ１の出力に接続され、また、カレント・シンク３は、基準電位８の端子に接続している。
【００４８】
カレント・シンク電圧ＵＳＩＮＫは第１のコンパレータ４によって下位閾値ＵＳＷと比較し、また、第２のコンパレータ５によって上位閾値ＵＯＳＷと比較される。二つのコンパレータ４，５の結果は選択ロジック６に送られ、現在の倍率ｍを電圧コンバータ１に送られる。
【００４９】
上位閾値ＵＯＳＷは、下位閾値ＵＵＳＷの関数であり、入力電圧ＵＩＮより発生する変数であり、倍率は調節可能である。図１では、入力電圧ＵＩＮは、第２のコンパレータ５に供給される。この目的で、第２のコンパレータ５は、選択ロジック６に接続し、選択ロジック６は、電圧コンバータ１の第１の入力に接続されている。
【００５０】
他の実施例として、第２のコンパレータ５は、入力電圧ＵＩＮに直接接続される。出力電圧ＵＯＵＴは入力電圧ＵＩＮの関数なので、さらなる代りの実施例として、出力電圧ＵＯＵＴは、第２のコンパレータ５に供給されるようにしてもよい。
【００５１】
より小さい倍率ｍの設定は、電圧供給の電力消費の効率を向上させる。
【００５２】
図２の装置は、図１の装置をさらに発展させた例を示す。図２の装置は図１に基づいた装置に大部分が対応しているのでその関連についてここに繰り返して記載しない。図２に関連する実施例として、３個の直列回路のそれぞれは電気的負荷２、２’、２’’を接続する手段を備え、関連するカレント・シンク３、３’、３’’は電圧コンバータ１に接続されている。３個のカレント・シンク電圧は、第１のコンパレータ４、４’、４’’、および、第２のコンパレータ５、５’、５’’にそれぞれ供給される。第１のコンパレータ４、４’、４’’、および、第２のコンパレータ５、５’、５’’は選択ロジック６に接続され、現在の倍率ｍを電圧コンバータ１に供給される。
【００５３】
第１のコンパレータ４、４’、４’’、および、第２のコンパレータ５、５’、５’’からの信号に基づいて倍率ｍを決定し、電気的負荷２、２’、２’’の電圧供給を確定し、効率を最適化される。この目的のために、用途に応じて選択ロジック６は異なる尺度に基づいて実施できる。この尺度は、電気的負荷２、２’、２’’の優先順位付けを効果的に含めることができる。
【００５４】
図３は、入力電圧ＵＩＮの上昇とその後の降下によるセクションごとの例を示す。この例では、倍率ｍの選択は、整数によって選択される。カレント・シンク電圧ＵＳＩＮＫは、入力電圧ＵＩＮが上昇するに伴い上昇し、上位閾値ＵＯＳＷに達する。このことでこの装置の倍率ｍを下方に切り替える原因となる、この場合、６から５に下降し、次のセクションでは、５から４に下降する。
【００５５】
入力電圧ＵＩＮの上昇が直線的であったとしても、カレント・シンク電圧ＵＳＩＮＫは、異なる倍率の場合であっても、それぞれのセクションでは同様に直線的に上昇する、しかしその勾配は倍率ｍよりも大きい。したがって、入力電圧の最大値に達するまでの入力電圧が一定であったとしてもカレント・シンク電圧の勾配は異なる。このことは、下記の等式によって表され、最初の近似値として有効である：
ＵＳＩＮＫ  ＝  ＵＩＮ  −  ＵＬ
ここで、ＵＳＩＮＫはカレント・シンク３を流れる電圧で、ｍは、倍率で、ＵＩＮは、入力電圧で、ＵＬは、電気的負荷２を流れる電圧である。電気的負荷２に流れる電圧ＵＬは、動作中は実質的に一定となる。
【００５６】
入力電圧ＵＩＮが減少した場合、カレント・シンク電圧ＵＳＩＮＫは、下位閾値ＵＳＷに達し、倍率ｍは、最初４から５に増加し、その後、５から６に増加する。
【００５７】
上位閾値はＵＯＳＷは、効果的に一定ではなく、むしろ、変数で、下記の式で入力電圧ＵＩＮに依存している
ＵＯＳＷ  ＝  ＵＵＳＷ  ＋  ＵＩＮ
ここで、ＵＯＳＷは、上位閾値で、ＵＵＳＷは、下位閾値で、ＵＩＮは、入力電圧を意味している。この等式は、連続する整数から選択される倍率である場合に当てはめることができる。このように、入力電圧ＵＩＮが上昇した場合、それに伴う倍率ｍの切り替えにより、カレント・シンク電圧ＵＳＩＮＫは直接、上位閾値ＵＯＳＷから、下位閾値ＵＵＳＷに降圧する。
【００５８】
上位閾値ＵＯＳＷは、上記の式において高めに選択されることが効果的である、そうすることで、倍率ｍの切り替え時にカレント・シンク電圧ＵＳＩＮＫは下位閾値ＵＵＳＷに正確に降圧させることはない。このことで、倍率ｍの隣り合う値のあいだでの発振を避けることができる。
【００５９】
図４Ａは、図１、及び図２の電圧コンバータ１の第１ステージ１１と第２ステージ２１の回路図の例を示している。第１ステージ１１は、第１のキャパシタ１２、第１のトランスファ・スイッチ１４、第１の基準電位スイッチ１５、及び、第１の昇圧スイッチ１６を備える。第１キャパシタ１２の第１電極は第１トランスファ・スイッチ１４を経由して第１ステージ１１の入力に接続され、また、第１ステージの出力に配線により接続されている。第１キャパシタの第２の電極は、第１基準電位スイッチ１５の端子を経由して基準電位８の端子に接続されている。入力電圧ＵＩＮは、第１の昇圧スイッチ１６を経由して第２の電極に供給される。第１ステージ１１の入力は、電圧コンバータ１の入力に接続している。
【００６０】
第２ステージ２１は第２のキャパシタ２２、第２のトランスファ・スイッチ２４、第２の基準電位スイッチ２５、および、第２の昇圧スイッチ２６を備える。第２のキャパシタ２２の第１の電極は、第２ステージ２１の入力に接続され、第２のトランスファ・スイッチ２４を経由して第１ステージ１１の出力に接続され、また、配線により第２ステージ２１の出力に接続している。第２のキャパシタ２２の第２電極は第２の基準電位スイッチ２５の端子を経由して基準電位８の端子に接続している。入力電圧ＵＩＮは、第２の昇圧スイッチ２６を経由して第２の電極に供給される。第２ステージ２１の出力は電圧コンバータ１の出力に接続されている。
【００６１】
図４Ａでは、第１クロックの位相での最初のスイッチング状態を示している。この図の状態で第１のステージ１１では、第１キャパシタ１２は、第１トランスファ・スイッチ１４を経由して入力電圧ＵＩＮによって充電される。この図の状態で、第１キャパシタ１２の第２電極は、第１の基準電位スイッチ１５が閉じており基準電位にある。第１の昇圧スイッチ１６は、開放されている。
【００６２】
第２のトランスファ・スイッチ２４は最初のクロック位相では開放であるので、第１のキャパシタ１２の第１電極と、第２のキャパシタ２２の第１電極は、第１のクロック位相では電気的に導通していない。しかしながら、第２ステージ２１の出力時には第２キャパシタの充電は得られる。第２キャパシタ２２の下部の第２電極は、入力電圧電位ＵＩＮにある、なぜなら、第２の昇圧スイッチ２６は閉じており、第２の基準電位スイッチ２５は開放となっているためである。
【００６３】
制御ユニット７を全てのスイッチ１４、１５、１６、２４、２５、２６に接続させることで第１のスイッチング状態にする。
【００６４】
図４Ｂは、図４Ａに基づく装置の第２クロック位相における第２のスイッチング状態を示している。第２のクロック位相では、第１のキャパシタ１２は第１のトランスファ・スイッチ１４が開放している事実に原因して第１ステージ１１の入力からは遮断している。第１の昇圧スイッチ１６は閉じており、昇圧スイッチを閉じた直後、第１のキャパシタ１２の第１電極の充電は、入力電圧ＵＩＮの２倍の電位にある。第１の基準電位スイッチ１５は開放となっている。
【００６５】
第２のトランスファ・スイッチ２４は閉じているので、充電は、第１のステージ１１から第２のステージ２１に移る。第２キャパシタ２２の第２電極は、第２の基準電位スイッチ２５が閉じているため基準電位にある。第２の昇圧スイッチ２６は開放している。
【００６６】
第２のトランスファ・スイッチ２４の開放時には、第１の近似値に対する第１のキャパシタ１２の第１電極と、第２のキャパシタ２２の第１電極にかかる充電の和は変化することがない。均等化動作の後、第１のキャパシタ１２の第１電極の電位と、第２のキャパシタ２２の第１電極の電位は、第１の近似値に一致している。均等化動作の終わりで第２のキャパシタ２２を流れる電圧は、第１のキャパシタ１２を流れる電圧と、入力電圧ＵＩＮとの和になる。充電保持の均等と、電圧としての均等、及び、第１と第２のキャパシタ１２、２２のコンポネントの均等は、第２クロック位相の終わりでの第２のキャパシタ２２を流れる電圧Ｕ２２の第１近似値に従う。
【００６７】
第１のキャパシタ１２を流れる電圧Ｕ１２は、漸近的に、仮定する理想的な状態である入力電圧値ＵＩＮに達されるまで、上昇する、そして、第２のキャパシタ２２を流れる電圧Ｕ２２は、入力電圧ＵＩＮの値の２倍の値に達するまで上昇する、このようにして第１クロックと、第２クロックの位相は周期的に交互に入れ替わる。理想的には、第２のトランスファ・スイッチが閉じている時に入力電圧ＵＩＮの値を２倍したものが第１ステージ１１の出力に供給され、また、第３ステージの第３のトランスファ・スイッチが閉じている時に入力電圧ＵＩＮの値を３倍したものが第２ステージ１１の出力に供給される。
【００６８】
倍率ｍは、電圧コンバータ１に供給されるが、図４Ａは、第１のスイッチング状態を示しており、図４Ｂは、第２のスイッチング状態を示している、最大の倍率が２個のステージに獲得される、すなわち、３が達成される。
【００６９】
図５は、第２ステージ７１を示しており、それは電圧コンバータ１の出力直前のステージとして効果的に実現される。第２ステージ７１は、トランスファ・スイッチ７４を備え、閉じている状態では、前ステージから第２のキャパシタ７２に充電の流れを許可する働きをする。第２のキャパシタ７２を流れる電圧は、出力電圧ＵＯＵＴとして利用される。
【００７０】
図６は、７個のステージを有する電圧コンバータ１のブロック図を示している。これらのステージは１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１であり、各ステージのそれぞれに個々のキャパシタ１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２と、個々のスイッチング手段１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３と、を備える。スイッチング手段１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３は、電圧コンバータ１の予め決定されている制御入力としての現在の倍率ｍに基づいて制御ユニット７によって起動される。選択可能の最大の倍率を得るために、第１のクロック位相では、第１、第３、第５、第７キャパシタ１２、３２、５２、７２が充電され、第２、第４、及び、第６キャパシタ２２、４２、６２は後続のステージにそれぞれ電力を出力する。第２クロックの位相では、第１、第３、第５、及び、第７キャパシタ１２、３２、５２、７２が電力を出力し、また、第２、第４、及び、第６キャパシタ２２、４２、６２が充電される。電力の出力と、充電は、昇圧効果の手段で達成される。昇圧効果は、第１のクロック位相において第１、第３、第５、及び、第７キャパシタ１２、３２、５２、７２が一電圧に充電されるという事実に基づいており、第２電極が基準電位に印加され、第２クロックの位相で電圧コンバータ１の入力電圧ＵＩＮのレベルまで第２電極の電位を昇圧することで、第１電極の電位を同時に昇圧する。同時昇圧の理由としてはスイッチング動作中であったとしてもキャパシタに内蔵される電力は突然変化しないためである。
【００７１】
この実施例では、１から８までのいかなる数値でも倍率ｍは達成でき、８の値はステージ番号に１を加算した結果に基づいている。
【００７２】
図７は、図６に図示する回路の一つの可能性を示す展開図である。この場合、トランスファ・スイッチは、エンハンスメント・モード・トランジスタであり、それらは閾値を持つｐ−チャンネル型のフィールド・エフェクト・トランジスタ１７、２７、３７，４７，５７、６７、７７によって実現される。それらは昇圧スイッチを形成するフィールド・エフェクト・トランジスタ１９、２９、３９、４９、５９、６９についても適用される。基準電位スイッチについては、同様に、エンハンスメント・モード・トランジスタで、n-チャンネル型のフィールド・エフェクト・トランジスタ１８、２８、３８、４８、５８、６８によって実現される。出力側ステージの７１は、第７ステージとなるがこのステージにおいては、極めて低い出力電圧変動をもたらす。
【００７３】
実施例の一例として、1個のステージにおける昇圧スイッチと、基準電位スイッチはＣＭＯＳインバータによって実現できる。
【００７４】
フィールド・エフェクト・トランジスタは、ソース、及び、ドレインと呼ばれる端子に二つの電流が導通し、また、バルク端子と呼ばれる制御端子を備えている。ソースと、ドレインは、通常、半導体本体に同一に形成されており、ソース端子と、ドレイン端子は、通常、動作中は印加される電位によって異なるだけである。ｐ−チャンネル型フィールド・エフェクト・トランジスタの場合、ソース端子は、ドレイン端子に比べて高い電位に設定させることでドレインと、ソースの二つの端子に割り当てられる。
【００７５】
図７Ａの実施例によれば、トランスファ・スイッチとして機能するフィールド・エフェクト・トランジスタ１７、２７、３７、４７、５７、６７，７７は、非接続のバルク・端子を有することができる。この場合、フィールド・エフェクト・トランジスタのバルク端子は、より高い電位を有する電流を導通している端子の電位まで寄生ダイオードによって上昇する。
【００７６】
１個、または、複数個のフィールド・エフェクト・トランジスタ１７、２７、３７、４７、５７、６７，７７は、それぞれのバルク端子をそれぞれのステージの入力に接続している電流を通電している端子に接続されスイッチングされる。
【００７７】
１個、または、複数個のフィールド・エフェクト・トランジスタ１７、２７、３７、４７、５７、６７，７７は、それぞれのバルク端子をそれぞれのステージの出力に接続している電流を通電している端子に接続されスイッチングされる。
【００７８】
図７Ｂは、フィールド・エフェクト・トランジスタ１７、２７、３７、４７、５７、６７，７７の1個のバルク端子の他の実施例について示している。バルク・コンパレータ８２の助けによって、二つのバルク・スイッチ８０、８１の1個を閉じ、より高い電位を持つ電流を通電している端子にバルク端子を接続する。この場合、二つの追加のバルク・スイッチ８０、８１の１個を開放とする。
【００７９】
図７Ｃは、フィールド・エフェクト・トランジスタ１７、２７、３７、４７、５７、６７，７７の1個のバルク端子のさらに他の実施例について示している。この実施例では、二つのバルク・スイッチ８０、８１は他のスイッチとは独立した方法で切り替えられる。どの電流を導通する端子がより高い電位を持つか予め知ることができるので、どのクロック位相に回路の状態があるかの情報に基づいて、バルク端子は、フィールド・エフェクト・トランジスタ１７、２７、３７、４７、５７、６７，７７のいずれか１個のスイッチングの前にできるだけ早く高い電位を持つ二つのトランジスタ端子のいずれかに接続できる。この目的のために、二つのバルク・スイッチ８０、８１は制御ユニット７に接続できる。
【００８０】
フィールド・エフェクト・トランジスタ１７、２７、３７、４７、５７、６７，７７のそれぞれのバルク端子は、上記の方法によって同様に接続できる。しかしながら、バルク端子の接続は、上記の方法の一つとは異なる方法によっても接続できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】電圧コンバータと、電気的負荷の電圧供給を備える実施例の装置を示すブロック図である。
【図２】複数の電気的負荷を供給するための電圧コンバータで、第２の実施例の装置を示すブロック図である。
【図３】昇圧と、降圧する入力電圧のカレント・シンク電圧の線形の例を示すグラフである。
【図４Ａ】電圧コンバータの第１、第２ステージの第１のスイッチング状態を示す回路図である。
【図４Ｂ】図４Ａのステージの第２のスイッチング状態を示す回路図である。
【図５】電圧コンバータの出力前の最終ステージとして使用することが好ましいステージを示す回路図である。
【図６】７個のステージを持つ電圧コンバータの実施例を示すブロック図である。
【図７Ａ】７個のステージを持つ実施例の電圧コンバータの回路図で、この実施例において、スイッチはフィールド・エフェクト・トランジスタで形成されることを示す図である。
【図７Ｂ】フィールド・エフェクト・トランジスタのバルク・端子を示す実施例に関する図である。
【図７Ｃ】フィールド・エフェクト・トランジスタのバルク・端子を示す実施例に関する図である。
【符号の説明】
【００８２】
１            電圧コンバータ
２            電気的負荷
２’          電気的負荷
２’’’        電気的負荷
３            カレント・シンク
３’          カレント・シンク
３’’’        カレント・シンク
４            下位閾値と比較するためのコンパレータ
４’          下位閾値と比較するためのコンパレータ
４’’          下位閾値と比較するためのコンパレータ
５            上位閾値と比較するためのコンパレータ
５’          上位閾値と比較するためのコンパレータ
５’’        上位閾値と比較するためのコンパレータ
６            選択ロジック
７            制御ユニット
８            基準電位端子
１１          ステージ
１２          キャパシタ
１３          スイッチ手段
１４          トランスファ・スイッチ
１５          基準電位スイッチ
１６          昇圧スイッチ
１７          トランスファ・トランジスタ
１８          基準電位トランジスタ
１９          昇圧トランジスタ
２１          ステージ
２２          キャパシタ
２３          スイッチング手段
２４          トランスファ・スイッチ
２５          基準電位スイッチ
２６          昇圧スイッチ
２７        トランスファ・トランジスタ
２８          基準電位トランジスタ
２９          昇圧トランジスタ
３１          ステージ
３２          キャパシタ
３３          スイッチング手段
３７          トランスファ・トランジスタ
３８          基準電位トランジスタ
３９          昇圧トランジスタ
４１          ステージ
４２          キャパシタ
４３          スイッチング手段
４７          トランスファ・トランジスタ
４８          基準電位トランジスタ
４９          昇圧トランジスタ
５１          ステージ
５２          キャパシタ
５３          スイッチング手段
５７          トランスファ・トランジスタ
５８          基準電位トランジスタ
５９          昇圧トランジスタ
６１          ステージ
６２          キャパシタ
６３          スイッチング手段
６７          トランスファ・トランジスタ
６８          基準電位トランジスタ
６９          昇圧トランジスタ
７１          ステージ
７２          キャパシタ
７３          スイッチング手段
７４          トランスファ・スイッチ
７７          トランスファ・トランジスタ
８０          バルク・スイッチ
８１          バルク・スイッチ
８２          バルク・コンパレータ
ｍ            倍率
ＵＩＮ          電圧コンバータの入力電圧
ＵＯＳＷ         上位閾値
ＵＯＳＷ’        上位閾値
ＵＯＳＷ’’       上位閾値
ＵＵＳＷ        下位閾値
ＵＵＳＷ’       下位閾値
ＵＵＳＷ’’       下位閾値
ＵＯＵＴ        電圧コンバータの出力電圧
ＵＳＩＮＫ       カレント・シンク電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
2008533966.tif 000006
【図４Ｂ】
2008533966.tif 000007
【図５】
2008533966.tif 000008
【図６】
2008533966.tif 000009
【図７Ａ】
2008533966.tif 000010
【図７Ｂ】
2008533966.tif 000011
【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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