(57)【要約】【課題】貫通電流の発生を極力抑制することが可能なチャージポンプ回路装置を提供する。【解決手段】ダイオード直列回路１の各共通接続点に一端が接続される複数のコンデンサ３ａ〜３ｄを備え、これらのコンデンサ３を充電することで昇圧動作を行なうチャージポンプ回路装置の昇圧制御回路２３を、ＰＮＰトランジスタ６のベースとＮＰＮトランジスタ１４のコレクタ側との間に順方向接続されるダイオード２１と、ＰＮＰトランジスタ６のコレクタとＮＰＮトランジスタ１４のコレクタ側との間に順方向接続されるダイオード２２を備えて構成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のダイオードが直列接続されて構成され、アノード側に昇圧用電源が接続されると共にカソード側において昇圧出力が得られるダイオード直列回路と、
このダイオード直列回路の各共通接続点に一端が接続される複数のコンデンサと、
前記コンデンサの他端に接続される出力端子を低電位と高電位とに交互に変化させることで、当該コンデンサを充電させて昇圧動作を行なう昇圧制御回路とを備えてなるチャージポンプ回路装置において、
前記昇圧制御回路は、
エミッタが電源側に接続され、オン状態になると前記出力端子を高電位にするＰＮＰトランジスタと、
このＰＮＰトランジスタのコレクタ側とグランドとの間に接続され、当該ＰＮＰトランジスタがオフ状態となる期間にオン状態になることで前記出力端子を低電位にする第１ＮＰＮトランジスタと、
前記ＰＮＰトランジスタのベース側とグランドとの間に接続され、自身がオン状態になることで、当該ＰＮＰトランジスタをオン状態にする第２ＮＰＮトランジスタと、
前記ＰＮＰトランジスタのベースと前記第２ＮＰＮトランジスタのコレクタ側との間に順方向接続される第１ダイオードと、
前記ＰＮＰトランジスタのコレクタと前記第２ＮＰＮトランジスタのコレクタ側との間に順方向接続される第２ダイオードとで構成されることを特徴とするチャージポンプ回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオード直列回路の各共通接続点に一端が接続される複数のコンデンサを充電させることで昇圧動作を行なうチャージポンプ回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来のチャージポンプ回路装置の一構成例を示すものである。ダイオード直列回路１は、５個のダイオード２ａ〜２ｅが順方向に直列接続されて構成され、そのアノード側には昇圧用の電源Ｖ１が接続されるようになっている。そして、５個のダイオード２ａ〜２ｅの各共通接続点には、４個のコンデンサ３ａ〜３ｄの一端が接続されている。コンデンサ３ａ，３ｃの他端は、昇圧制御回路４Ａの出力端子５Ａに共通に接続されており、コンデンサ３ｂ，３ｄの他端は、昇圧制御回路４Ｂの出力端子５Ｂに共通に接続されている。
【０００３】
昇圧制御回路４Ａ，４Ｂは、以下のように構成されている。尚、両者の構成は対称であるから、以下では特に区別が必要な場合を除き符号Ａ，Ｂを付さずに説明する。ＰＮＰトランジスタ６のエミッタは駆動用電源Ｖ２に接続されており、コレクタは、抵抗７及び８の直列回路を介してＮＰＮトランジスタ９のコレクタに接続されている。尚、駆動用電源Ｖ２は昇圧用電源Ｖ１より生成され、
Ｖ２＜Ｖ１の関係にある。
【０００４】
抵抗７及び８の共通接続点は出力端子５に接続されている。トランジスタ９のエミッタはグランドに接続されており、ベースは、抵抗１０を介して信号入力端子１１に接続されており、外部より与えられる制御信号（１）を受けるようになっている。
【０００５】
また、トランジスタ６のベースは、抵抗１２を介して駆動用電源Ｖ２に接続されていると共に、抵抗１３を介してＮＰＮトランジスタ１４のコレクタに接続されている。トランジスタ１４のエミッタはグランドに接続されており、ベースは、抵抗１５を介して信号入力端子１６に接続され、外部より与えられる制御信号（２）を受けるようになっている。
【０００６】
そして、昇圧制御回路４Ｂの抵抗１５Ｂは、信号入力端子１１に接続されており、昇圧制御回路４Ｂの抵抗１０Ｂは、信号入力端子１６に接続されている。外部の図示しない信号出力回路より信号入力端子１１，１６に印加される制御信号（１），（２）は、正相，逆相の関係にある矩形波信号となっている。
【０００７】
次に、上記構成のチャージポンプ回路装置における昇圧動作について説明する。制御信号（１）がハイレベルの場合、制御信号（２）はロウレベルである。この時、昇圧制御回路４Ａのトランジスタ１４Ａはオフ、トランジスタ９Ａはオンとなるので、トランジスタ６もオフとなる。従って、出力端子５Ａの電位は、低電位ＶＰＬとなる。逆に、制御信号（１）がロウレベルの場合、制御信号（２）はハイレベルであるから、昇圧制御回路４Ａのトランジスタ１４Ａはオン、トランジスタ９Ａはオフとなるので、トランジスタ６はオンとなる。従って、出力端子５Ａの電位は、高電位ＶＰＨとなる。
【０００８】
即ち、出力端子５Ａの電位は、ＶＰＬ，ＶＰＨ，ＶＰＬ，ＶＰＨ，・・・に交互に変化し、与えられる制御信号（１），（２）が逆相関係となる出力端子５Ｂの電位は、ＶＰＨ，ＶＰＬ，ＶＰＨ，ＶＰＬ，・・・に交互に変化する。
【０００９】
制御信号（１）がハイレベルの場合について考えると、出力端子５Ａの電位が低電位ＶＰＬとなるので、コンデンサ３ａ，３ｃは充電される。この時コンデンサ３ａに充電される電荷Ｑ１は、コンデンサ３ａの容量をＣ１，ダイオード２の順方向電圧をＶｆとすると、
Ｑ１＝Ｃ１（Ｖ１−Ｖｆ−ＶＰＬ）　　　　　　　　　・・・（１）
となる。
【００１０】
次に、制御信号（１）がロウレベルになると、出力端子５Ａの電位は高電位ＶＰＨとなるので、理想的にはコンデンサ３ａの充電電荷Ｑ１は保持されるため、出力端子５Ａの電位は（ＶＰＨ−ＶＰＬ）だけ上昇することになる。この時、ダイオード２ａのカソード側の電位Ｖａは、
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となる。
【００１１】
この時、ダイオード２ｂのカソード側の電位Ｖｂは、
Ｖｂ＝Ｖａ−Ｖｆ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）
である。また、昇圧制御回路４Ｂの出力端子５Ｂは低電位ＶＰＬとなるので、コンデンサ３ｂには、その容量をＣ２とすると、
2004040846.tif 000004
の電荷が充電される。
【００１２】
そして、次に制御信号のレベルが反転すると、出力端子５Ｂの電位は（ＶＰＨ−ＶＰＬ）だけ上昇するので、（２）式より
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となる。
以上の動作を繰り返すことで、昇圧出力ＶＣＰは、（６）式のようになる。
ＶＣＰ＝Ｖｄ−Ｖｆ＞Ｖｃ＞Ｖｂ＞Ｖａ＞Ｖ１　　　　・・・（６）
【発明が解決しようとする課題】
ところで、昇圧制御回路４においてはＰＮＰトランジスタ６とＮＰＮトランジスタ９とのオンオフが交互に切替わるため、そのオンオフ切替わりのタイミングにおいて両者が同時にオン状態になる期間があると、電源Ｖ２よりグランドに貫通電流が流れてしまう。一般に、ＰＮＰトランジスタの動作はＮＰＮトランジスタよりも遅いため、両者が同時にオンする期間は発生し易くなる。
【００１３】
即ち、制御信号（１），（２）は互いに位相が１８０度異なる正相，逆相の矩形波信号であり、理想的にはトランジスタ６と９とが制御信号（１），（２）に同期して一方だけがオンとなる動作を交互に繰り返すはずである。しかしながら、実際のトランジスタでは、矩形波信号の変化速度に比較してターンオン，ターンオフするのに時間を要する。
【００１４】
そして、図４（ｂ）に示すＰＮＰトランジスタ６の動作速度が図４（ａ）に示すＮＰＮトランジスタ９の動作速度よりも遅くなっていることで、両者が同時にオンしている期間がより長く発生しており、その結果、図４（ｃ）に示す貫通電流が多く流れてしまうことになる。尚、昇圧制御回路４Ａ，４Ｂの動作は逆相となる関係にあるので、両者を流れる貫通電流の合計は略一定となる。
【００１５】
また、上記のようなチャージポンプ回路装置は、例えばＥＥＰＲＯＭの内部で書込み電圧を得る場合などにＩＣとして構成される場合が多いが、プロセスの制約からＰＮＰトランジスタ６をラテラル型で形成せざるを得ない場合は、動作速度が遅くなる傾向が顕著となる。貫通電流の発生は電力消費の増加につながるため、極力抑制することが好ましい。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、貫通電流の発生を極力抑制することが可能なチャージポンプ回路装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のチャージポンプ回路装置によれば、昇圧制御回路の第２ＮＰＮトランジスタがオンとなることで、ＰＮＰトランジスタにベース電流が流れてオン状態となる場合、ＰＮＰトランジスタのベースとコレクタは、第１及び第２ダイオードの作用によって電位が等しくなる。即ち、ＰＮＰトランジスタのコレクタ電位ＶＣは、エミッタ電位をＶＥ，エミッタ−コレクタ間電圧をＶＥＣとすると、
ＶＣ＝ＶＥ−ＶＥＣ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（７）
であるから、ダイオードの順方向電圧をＶＦとすると、ベース電位ＶＢは、
ＶＢ＝ＶＥ−ＶＥＣ−ＶＦ＋ＶＦ＝ＶＣ　　　　　　　　・・・（８）
となっている。
【００１８】
即ち、ＰＮＰトランジスタのベース電位ＶＢは、実質的にエミッタ電位ＶＥからエミッタ−コレクタ間電圧ＶＥＣだけしか低下していないので、飽和領域に至ることなく活性領域でオンしている状態となる。よって、その状態から第２ＮＰＮトランジスタがオフとなることでＰＮＰトランジスタもオフとなる場合は、飽和領域でオンしている場合に比較してより短い時間でターンオフするようになる。その結果、第１ＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタのオンオフが切替わる場合に両者が同時にオンする期間が短くなり、貫通電流が流れることを極力抑制して消費電力の増加を防止することができるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図１及び図２を参照して説明する。尚、図３と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。本実施例では、図３に示すチャージポンプ回路装置における昇圧制御回路４Ａ，４Ｂに、ダイオード（第１ダイオード）２１Ａ及び２１Ｂ，ダイオード（第２ダイオード）２２Ａ及び２２Ｂを加えて昇圧制御回路２３Ａ，２３Ｂを構成したものである。
【００２０】
即ち、ダイオード２１は、昇圧制御回路２３におけるＰＮＰトランジスタ６のベースと抵抗１３との間に順方向で挿入されており、ダイオード２２は、ＰＮＰトランジスタ６のコレクタと、ダイオード２１のカソードとの間に接続されている。
【００２１】
次に、本実施例の作用について図２をも参照して説明する。トランジスタ１０（第２ＮＰＮトランジスタ）がオンとなることで、トランジスタ６にベース電流が流れてオン状態となる場合、トランジスタ６のベースとコレクタは、ダイオード２１及び２２の作用によって電位が等しくなる。即ち、トランジスタ６のコレクタ電位ＶＣは、エミッタ電位をＶＥ，エミッタ−コレクタ間電圧をＶＥＣとすると（７）式で表され、ダイオードの順方向電圧をＶＦとすると、ベース電位ＶＢは、（８）式で表される。
【００２２】
即ち、トランジスタ６のベース電位ＶＢは、実質的にエミッタ電位ＶＥからエミッタ−コレクタ間電圧ＶＥＣだけしか低下していないので、飽和領域に至ることなく活性領域でオンしている状態となる。よって、その状態からトランジスタ１０がオフとなることでトランジスタ６もオフとなる場合は、飽和領域でオンしている場合に比較してより短い時間でターンオフするようになる（図２（ｂ）参照）。その結果、トランジスタ９（第１ＮＰＮトランジスタ）とトランジスタ６のオンオフが切替わる場合に両者が同時にオンする期間が短くなり（図２（ｃ）参照）、貫通電流が流れることは極力抑制される。
【００２３】
以上のように本実施例によれば、ダイオード直列回路１の各共通接続点に一端が接続される複数のコンデンサ３ａ〜３ｄを備え、これらのコンデンサ３を充電することで昇圧動作を行なうチャージポンプ回路装置の昇圧制御回路２３を、ＰＮＰトランジスタ６のベースとＮＰＮトランジスタ１４のコレクタ側との間に順方向接続されるダイオード２１と、ＰＮＰトランジスタ６のコレクタとＮＰＮトランジスタ７のコレクタ側との間に順方向接続されるダイオード２２を備えて構成した。
【００２４】
従って、これらのダイオード２１及び２２の作用により、ＰＮＰトランジスタ６は、飽和領域に至ることなく活性領域でオンしている状態となり、オフとなる場合は飽和領域でオンしている場合に比較してより短い時間でターンオフするようになる。その結果、ＮＰＮトランジスタ７とＰＮＰトランジスタ６のオンオフが切替わる場合に両者が同時にオンする期間が短くなり、貫通電流が流れることを極力抑制して消費電力の増加を防止することができるようになる。
【００２５】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
電源Ｖ１，Ｖ２を同一の電源としても良い。
昇圧用コンデンサの個数は４個に限ることなく、例えば２個でもよく、また８個以上であっても良い。そして、ダイオード直列回路の直列数もコンデンサの数に応じて適宜設定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であり、チャージポンプ回路装置の電気的構成を示す図
【図２】ＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジスタのオンオフタイミングと、両者を介して流れる貫通電流の波形とを示す図
【図３】従来技術を示す図１相当図
【図４】図２相当図
【符号の説明】
１はダイオード直列回路、２はダイオード、３はコンデンサ、６はＰＮＰトランジスタ、９はＮＰＮトランジスタ（第１ＮＰＮトランジスタ）、１０はＮＰＮトランジスタ（第２ＮＰＮトランジスタ）、２１はダイオード（第１ダイオード）、２２はダイオード（第２ダイオード）、２３は昇圧制御回路を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月9日(2002.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
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