(57)【要約】【課題】コスト、寸法及び重量を抑制しつつ、ノイズ低減が図れるチャージポンプ回路を提供する。【解決手段】このチャージポンプ回路は、カレントミラー回路１５を用いた定電流充放電回路１７を、昇圧用のコンデンサＣ１の充電時及び放電時の電流経路Ｐ１，Ｐ２に介装する構成である。カレントミラー回路１５は、ＦＥＴ３，４，１０を備えて構成されており、定電流充放電回路１７は、そのカレントミラー回路１５とＦＥＴ７とを備えて構成されている。信号入力部１９からは、コンデンサＣ１の切替スイッチであるＦＥＴ８，９を交互にオンさせるクロック信号が入力される。【選択図】        図１
2004248451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇圧対象の電源入力を受け付ける入力部と昇圧後の電圧出力を行う出力部との間に、前記出力部側に向けて順方向となるように直列に介装された第１及び第２のダイオードと、
前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードのうちの前記入力部側に位置する第１のダイオードの前記出力部側接続部とグランドとの間の接続路上に介装されたコンデンサと、
前記コンデンサの２つの接続部のうちの一方側の接続部とグランドとの間の前記接続路を導通、遮断する第１のスイッチ手段と、
前記コンデンサの前記一方側の接続部と前記入力部との間を導通、遮断する第２のスイッチ手段と、
前記第１のスイッチ手段と前記２のスイッチ手段とを、交互に逆位相で導通させる駆動手段と、
を備えるチャージポンプ回路であって、
前記第１のスイッチ手段によって前記コンデンサの前記一方側の接続部とグランドとの間が導通されて前記入力部からの電流が前記コンデンサに充電される際に電流が流れる経路上のいずれかの位置、及び、前記第２のスイッチ手段によって前記コンデンサの前記一方側の接続部と前記入力部との間が導通されて前記コンデンサから放電が行われる際に電流が流れる経路上のいずれかの位置に、カレントミラー回路を用いた定電流充放電回路を設ける、チャージポンプ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のチャージポンプ回路において、
前記チャージポンプ回路はＩＣ内に内蔵されている、チャージポンプ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャージポンプ回路、例えば車載用のチャージポンプ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来のチャージポンプ回路の回路図である。このチャージポンプ回路は、図３に示すように、第１及び第２のダイオード１０１，１０３と、第１及び第２のコンデンサ１０５，１０７と、第１及び第２のスイッチ１０９，１１１と、抵抗１１３とを備えて構成されており、第１及び第２のスイッチ１０９，１１１を交互に周期的に導通させることにより、入力部１１５から入力された電源電圧（電流）を昇圧して出力部１１７から出力するようになっている。
【０００３】
第１のスイッチ１０９が導通した際には、入力部１１５からの電流が経路Ｐ１に沿って流れ、これによってコンデンサ１０５が充電され、第２のスイッチ１１１が導通した際には、コンデンサ１０５に充電されていた電流が放電されるとともに、入力部１１５からの電流が経路Ｐ２に沿って流れ、これによって昇圧された電流が出力部１１７に与えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示す従来のチャージポンプ回路では、第１及び第２のスイッチ１０９，１１１の遮断、導通の切り替えに伴って、図４に示すように、コンデンサ１０５に流れる電流（特に、電流の大きさ）が急激に変化する。特に、各スイッチ１０９，１１１が導通された瞬間は、コンデンサ１０５に流れる電流量が非常に短期間で増大、減少するため、電源ラインに大きなノイズが発生し、これによって、例えば、車載用のチャージポンプ回路の場合ではラジオ等の他の車載機器の障害が発生する場合がある。
【０００５】
ここで、図４上における期間Ｔａは第１のスイッチ１０９が導通している期間に対応しており、期間Ｔｂは第２のスイッチ１１１が導通している期間に対応している。
【０００６】
なお、このようなノイズの防止策としては、電流経路上にフィルタを挿入するという手段も考えられるが、フィルタ追加によりコストアップや、寸法、重量の増大を招くという欠点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、コスト、寸法及び重量を抑制しつつ、ノイズ低減が図れるチャージポンプ回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段は、昇圧対象の電源入力を受け付ける入力部と昇圧後の電圧出力を行う出力部との間に、前記出力部側に向けて順方向となるように直列に介装された第１及び第２のダイオードと、前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードのうちの前記入力部側に位置する第１のダイオードの前記出力部側接続部とグランドとの間の接続路上に介装されたコンデンサと、前記コンデンサの２つの接続部のうちの一方側の接続部とグランドとの間の前記接続路を導通、遮断する第１のスイッチ手段と、前記コンデンサの前記一方側の接続部と前記入力部との間を導通、遮断する第２のスイッチ手段と、前記第１のスイッチ手段と前記２のスイッチ手段とを、交互に逆位相で導通させる駆動手段と、を備えるチャージポンプ回路であって、前記第１のスイッチ手段によって前記コンデンサの前記一方側の接続部とグランドとの間が導通されて前記入力部からの電流が前記コンデンサに充電される際に電流が流れる経路上のいずれかの位置、及び、前記第２のスイッチ手段によって前記コンデンサの前記一方側の接続部と前記入力部との間が導通されて前記コンデンサから放電が行われる際に電流が流れる経路上のいずれかの位置に、カレントミラー回路を用いた定電流充放電回路を設ける。
【０００９】
好ましくは、前記チャージポンプ回路はＩＣ内に内蔵されているのがよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係るチャージポンプ回路の回路図である。このチャージポンプ回路は、図１に示すように、第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２と、第１及び第２のコンデンサＣ１，Ｃ２と、第１ないし第１０のＦＥＴ１〜１０と、抵抗Ｒ１と、インバータＩｎｖ１と、ＦＥＴ８，９を駆動する図示しない駆動回路（駆動手段）とを備えて構成されている。このうち、コンデンサＣ１が本発明に係る昇圧用のコンデンサに相当しており、ＦＥＴ９が本発明に係る第１のスイッチ手段に相当しており、ＦＥＴ８が発明に係る第２のスイッチ手段に相当している。また、ＦＥＴ３，４，１０が本発明に係るカレントミラー回路（ＭＯＳＦＥＴワイドラー・カレントミラー回路）１５を構成しており、そのＦＥＴ３，４，１０を含むＦＥＴ３，４，７が本発明に係る定電流充放電回路１７を構成している。ここで、ＦＥＴ１，５〜８はＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、ＦＥＴ２〜４，９，１０はＮチャンネルＭＯＳＦＥＴである。
【００１１】
また、本実施形態に係るチャージポンプ回路は、車載用であり、電源ラインから負荷へ供給される電源電流の通流状態を制御する電源制御用のＦＥＴのゲート駆動用に用いられる。この場合、その電源制御用のＦＥＴは、負荷の電流通流方向上流側（ハイサイド）に設けられ、構成の簡略化のため、チャージポンプ回路の電源ラインと各負荷の電源ラインとは共通化される。
【００１２】
ここで、本実施形態に係るカレントミラー回路１５は、入力側ＦＥＴ３に２つの出力側ＦＥＴ４，１０を２連に接続した構成であり、入力電流Ｉ１に対して２つの出力電流（ミラー電流）Ｉ２，Ｉ３が対応している。
【００１３】
第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２は、昇圧対象の電源入力を受け付ける入力部１１と昇圧後の電圧出力を行う出力部１３との間に、出力部１３側に向けて順方向となるように、かつ、第１のダイオードＤ１が入力部１１側に位置するように直列に介装されている。
【００１４】
コンデンサＣ１は、ダイオードＤ１の出力部側接続部とグランドとの間の接続路上に介装されている。コンデンサＣ２は、ダイオードＤ２の出力部側接続部と電源電圧入力部２１との間に介装されている。なお、このコンデンサＣ２は、このチャージポンプ回路の用途等によっては省略可能である。
【００１５】
ＦＥＴ９，１０は、コンデンサＣ１の２つの接続部のうちの一方側の接続部とグランドとの間の前記接続路上に、ＦＥＴ９がコンデンサＣ１側に位置するようにして直列に介装されている。すなわち、ＦＥＴ９のドレインはコンデンサＣ１の一方側の接続部に接続され、ＦＥＴ１０のドレインはＦＥＴ９のソースに接続され、ＦＥＴ１０のソースはグランドに接続されている。ＦＥＴ９のゲートは、後述するＦＥＴ８のゲートと共通結線されて、制御信号の入力を受け付ける信号入力部１９に接続される。ＦＥＴ１０のゲートは、後述するＦＥＴ３，４のゲート、及びＦＥＴ２のドレインと接続されている。
【００１６】
ＦＥＴ７，８は、入力部１１とコンデンサＣ１の一方側の接続部との間に、ＦＥＴ７が接続部１１側に位置するようにして直列に介装されている。すなわち、ＦＥＴ７のソースは入力部１１に接続され、ＦＥＴ８のソースはＦＥＴ７のドレインに接続され、ＦＥＴ８のドレインはコンデンサＣ１の一方側の接続部に接続されている。ＦＥＴ７のゲートは、後述するＦＥＴ４，５，６のドレインと接続されている。ＦＥＴ５のゲートはインバータＩｎｖ１を介して信号入力部２１に接続されている。
【００１７】
次に、このチャージポンプ回路の各部の機能及び動作について説明する。
【００１８】
信号入力部１９には、制御信号（クロック信号）が入力される。このクロック信号は、コンデンサＣ１とグランド又は入力部１１との接続状態を切り替えるために、ＦＥＴ８，９を周期的に交互にオン、オフさせるための信号であり、周期的にハイ、ローに切り替えられる。
【００１９】
信号入力部２１は、ミラー回路１５を含む定電流充放電回路１７をオン、オフするための制御信号（オン、オフ信号）を入力するためのものである。このオン、オフ信号は、ハイ又はローの信号が入力され、信号がローのときに定電流充放電回路１７がオンし、信号がハイのときに定電流充放電回路１７がオフするようになっている。
【００２０】
信号入力部１９から入力されるクロック信号に応じて、ＦＥＴ８，９が周期的に交互にオンし、これによって、コンデンサＣ１のグランド又は入力部１１に対する接続状態が、正逆交互に切り替えられるようになっている。すなわち、入力されるクロック信号がハイレベルであるときには、ＦＥＴ９がオンしてコンデンサＣ１の一方側の接続部がＦＥＴ９，１０（ＦＥＴ１０がオンの場合）を介してグランドと導通する一方、ＦＥＴ８がオフして、コンデンサＣ１の一方側の接続部と入力部１１との間が遮断され、これに伴って入力部１１からの電流が経路Ｐ１に沿って流れ、これによってコンデンサＣ１が充電される。一方、入力されるクロック信号がローレベルであるときには、ＦＥＴ９がオフしてコンデンサＣ１の一方側の接続部とグランドとの間が遮断される一方、ＦＥＴ８がオンして、コンデンサＣ１の一方側の接続部と入力部１１との間がＦＥＴ８，７（ＦＥＴ７がオンの場合）を介して導通し、これに伴ってコンデンサＣ１に充電されていた電流が放電されるとともに、入力部１１からの電流が経路Ｐ２に沿って流れ、これによって昇圧された電流が出力部１３に与えられる。
【００２１】
そして、各経路Ｐ１，Ｐ２を電流が流れる際に、その経路Ｐ１，Ｐ２に介装されたＦＥＴ７，１０を流れる電流通流量をカレントミラー回路１５及びそれに連動するＦＥＴ７により安定化（特に、通流電流量の急峻な増大を抑制）するようになっている。
【００２２】
図２は、昇圧用のコンデンサＣ１に流れる電流の変化状況を示す図であり、定電流充放電回路５によって電流制限が図られ、電流の急峻な変化が抑制されているのが分かる。
【００２３】
ここで、図２上における期間Ｔａ，Ｔｂは、前述の図４の期間Ｔａ，Ｔｂと対応している。
【００２４】
信号入力部２１から入力されるオン、オフ信号がローレベルである場合には、ＦＥＴ１がオンし、これに伴って入力部１１の電源電圧がＦＥＴ１及び抵抗Ｒ１を介してＦＥＴ３，４，１０のゲートに印加されてＦＥＴ３，４，１０がオンし、これに伴ってＦＥＴ６がオンし、これによって、カレントミラー回路１５に入力電流Ｉ１及び出力電流Ｉ２が流れるとともに、ＦＥＴ１０に出力電流Ｉ３が通流可能な状態となる。なお、このとき、ＦＥＴ７は、そのゲートがＦＥＴ４を介してグランドに導通してオンしている。ＦＥＴ２は、そのゲートにローレベルの信号が入力されてオフしている。ＦＥＴ５は、そのゲートにインバータＩｎｖ１を介してハイレベルの信号が入力されてオフしている。
【００２５】
そして、このようにカレントミラー回路１５がオンしている状態では、ＦＥＴ１０は、入力電流Ｉ１に対するミラー比に応じた出力電流Ｉ３分の電流を通流させようとするため、仮にＦＥＴ１０を流れる電流が瞬間的に増大しようとしても、ＦＥＴ１０によってその電流の増大変化が抑制される。これによって、経路Ｐ１に沿って流れる電流（コンデンサＣ１の充電時の電流）が、ＦＥＴ１０の作用によって安定化される。
【００２６】
また、ＦＥＴ４は、入力電流Ｉ１に対するミラー比に応じた出力電流Ｉ２分の電流を通流させようとするため、入力電流Ｉ１の安定度に応じて出力電流Ｉ３が安定化され、これによって、ＦＥＴ７のゲート、ソース間電圧も安定化される。このため、ＦＥＴ７は、そのゲート、ソース間電圧の安定度に応じて、一定の電流を通流させようとするため、仮にＦＥＴ７を流れる電流が瞬間的に増大しようとしても、ＦＥＴ７によってその電流の増大変化が抑制される。これによって、経路Ｐ２に沿って流れる電流（コンデンサＣ１の放電時の電流）が、ＦＥＴ７の作用によって安定化される。
【００２７】
オン、オフ信号がローレベルからハイレベルに切り替えられると、ＦＥＴ１がそのゲートにハイレベルの信号が入力されてオフして、ＦＥＴ３，４，１０のゲートへの電圧印加が解除されるとともに、ＦＥＴ２がそのゲートにハイレベルの信号が入力されてオンして、ＦＥＴ３，４のドレイン、ソース間電圧がゼロになり、これによってＦＥＴ３，４，１０がオフする。また、ＦＥＴ５がそのゲートにインバータＩｎｖ１を介してローレベルの信号が入力されてオンして、ＦＥＴ６，７のゲート、ソース間電圧がゼロになり、ＦＥＴ６，７がオフする。
【００２８】
以上のように、本実施形態によれば、カレントミラー回路１５を用いた定電流充放電回路１７を、昇圧用のコンデンサＣ１の充電時及び放電時の電流経路Ｐ１，Ｐ２に介装する構成であるため、コスト、寸法及び重量を抑制しつつ、ノイズ低減が図れる。
【００２９】
また、チャージポンプ回路の動作により電源ラインに発生するノイズを抑制することができるため、本実施形態のように、チャージポンプ回路とラジオ等の他の車載機器（負荷）との電源ラインが共通となっている場合であっても、チャージポンプ回路が他の車載機器に与える影響を抑制することができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の発明によれば、カレントミラー回路を用いた定電流充放電回路を、昇圧用のコンデンサの充電時及び放電時の電流経路に介装する構成であるため、コスト、寸法及び重量を抑制しつつ、ノイズ低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るチャージポンプ回路の回路図である。
【図２】図１の昇圧用のコンデンサに流れる電流の変化状況を示す図である。
【図３】図２は従来のチャージポンプ回路の回路図である。
【図４】図２の昇圧用のコンデンサに流れる電流の変化状況を示す図である。
【符号の説明】
１〜１０  ＦＥＴ
１１  入力部
１３  出力部
１５  カレントミラー回路
１７  定電流充放電回路
１９，２１  信号入力部
Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２  ダイオード
Ｉｎｖ１  インバータ
Ｒ１  抵抗
【図１】
2004248451.tif 000003
【図２】
2004248451.tif 000004
【図３】
2004248451.tif 000005
【図４】
2004248451.tif 000006