(57)【要約】【課題】昇圧速度を向上させたチャージポンプ回路を提供する。【解決手段】直列接続された（Ｎ＋１）個のＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタＭ（１）〜Ｍ（Ｎ＋１）と、初段のＭＯＳトランジスタＭ（１）に接続された入力電圧源と、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタＭ（１）〜Ｍ（Ｎ＋１）の各接続点に一端が接続されたＮ個のコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ）と、Ｎ個のコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ）の他端に互いに逆相のクロックパルスφ１、φ２を供給するクロックドライバーＤ１、Ｄ２と、を具備し、後段のＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタＭ（Ｎ＋１）から昇圧された電圧を得るチャージポンプ回路において、Ｎ個のコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ）は、初段から後段に向うほどその容量値が小さく設定されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の電荷転送素子と、
初段の前記電荷転送素子に接続された入力電圧源と、
前記複数の電荷転送素子の各接続点に一端が接続された複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサの他端に交互に逆相のクロックパルスを供給するクロックドライバーと、を具備し、後段の電荷転送素子から昇圧された電圧を得るチャージポンプ回路において、前記複数のコンデンサは、初段から後段に向うほどその容量値が小さく設定されていることを特徴とするチャージポンプ回路。
【請求項２】
前記電荷転送素子は、ゲートとドレインが接続されたＭＯＳトランジスタから成ることを特徴とする請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項３】
前記電荷転送素子の各接続点を所定の電圧に初期設定する初期設定回路を有することを特徴とする請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項４】
前記初期設定回路がＭＯＳトランジスタからなることを特徴とする請求項３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、チャージポンプ回路に関し、特に昇圧速度を向上させたチャージポンプ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリ(Flash Memory)の書き込み／消去システム、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)システム、アナログスイッチを駆動するシステムなどにおいては、電源電圧より高い電圧を供給する必要がある。このために、多種類の電源を独立に提供するのはシステムとして複雑化、大規模化、高コスト化となり、単一電源化が望まれる。 
【０００３】
そこで、ＭＯＳ集積回路においてはチャージポンプ回路を内蔵する方法が幅広く用いられている。チャージポンプ回路は簡単な回路で電源電圧を昇圧できる回路であり、システムの単一電源で、より高い電圧を提供することができる。
【０００４】
最も基本的なチャージポンプ回路は、電荷転送用のトランジスタが直列接続されることにより、入力電圧を昇圧する。Ｖｄｄを入力電圧、Ｖｄをトランジスタの閾値電圧、Ｖｏｕｔを昇圧電圧とすると、Ｎ段チャージポンプ回路において、昇圧電圧Ｖｏｕｔは、次式で表される。
Ｖｏｕｔ＝（Ｎ＋１）（Ｖｄｄ−Ｖｄ）
なお、先行技術文献として以下の特許文献１、非特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００１−２１１６３７号公報
【非特許文献１】「改良された電圧増幅回路技術を用いたＮＭＯＳ集積回路におけるオンチップ高電圧の発生」“On-chip High-Voltage Generation in NMOS Integrated Circuits Using an Improved Voltage Multiplier Technique” アイ・イー・イー・イー  ジャーナル・オブ・ソリッドステート  サーキット  ＳＣ−１１巻  ＮＯ．３  ３７４−３７８頁  １９７６年６月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のチャージポンプ回路では、直列接続されたトランジスタの各接続点にコンデンサの一端が接続されており、その容量値は同一のものであった。例えば、（Ｎ−1）段目のコンデンサにおいて、（Ｎ−１）段目のトランジスタを介して、（Ｎ−２）段目のコンデンサより、転送された電荷がチャージされる。そして、Ｎ段目のコンデンサにおいて、Ｎ段目のトランジスタを介して、（Ｎ−1）段目のコンデンサより転送された電荷がチャージされる。このように、コンデンサに印加されるクロックパルスに応じて、電荷が転送されることで昇圧が行われる。
【０００６】
しかし、Ｎ段のコンデンサの容量値が同一のため、各コンデンサがチャージされるのに相当の時間がかかり、結果として、昇圧速度が遅いという問題があった。そこで、本発明は、チャージポンプ回路の昇圧速度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のチャージポンプ回路は、コンデンサの容量を初段から後段に向うにつれて小さくすることにより、前段のコンデンサから転送される電荷が次段のコンデンサにチャージされる時間を低減させ、昇圧速度を向上させるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、チャージポンプ回路の昇圧速度を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施形態について、図面を参照しながら、詳しく説明する。図１は、Ｎ段チャージポンプ回路の概略回路図である。
【００１０】
Ｍ（１）〜Ｍ（Ｎ＋１）は直列接続された（Ｎ＋１）個のＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタ、Ｃ（１）〜Ｃ（Ｎ）はＮ個のコンデンサであり、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタＭ（１）〜Ｍ（Ｎ＋１）の各接続点にコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ）の一端が接続されている。Ｄ１、Ｄ２はクロックドライバー、φ１、φ２は互いに逆相のクロックパルスであり、互いに逆相のクロックパルスφ１、φ２は、クロックドライバーＤ１、Ｄ２により、Ｎ個のコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ）の他端に入力されている。
【００１１】
Ｖｃｃは入力電源電圧であり、初段のＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタＭ１のドレインに印加されている。Ｖｏｕｔは出力電圧であり、後段のＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタＭ（Ｎ＋１）のソースより出力されている。各Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタＭ（１）〜Ｍ（Ｎ＋１）のドレインとゲートは接続され、ダイオードとして機能している。
【００１２】
また、Ｓ１〜Ｓ（Ｎ）はＮ個のＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタ、φｐはこれらのＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタのゲートに印加されたクロックパルスであり、初期設定回路を形成している。この初期設定回路において、クロックパルスφｐがハイレベルになることにより、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタＭ（１）〜Ｍ（Ｎ＋１）の各接続点の初期電圧が、入力電源電圧Ｖｃｃに設定される。
【００１３】
このような従来のチャージポンプ回路において、ＶｔをＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタの閾値電圧とすると、昇圧電圧Ｖｏｕｔは次式で表される。
Ｖｏｕｔ＝（Ｎ＋１）（Ｖｃｃ−Ｖｔ）
本実施形態の特徴は、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ）の容量値を初段から後段に向うにつれて小さくしたものである。すなわち、
Ｃ（１）＞Ｃ（２）＞…＞Ｃ（Ｎ−１）＞Ｃ（Ｎ）
である。
【００１４】
図２は、チャージポンプ回路の出力電圧Ｖｏｕｔと時間との関係を示す概略図である。
本発明におけるチャージポンプ回路の昇圧速度と従来のチャージポンプ回路の昇圧速度とが比較されており、本発明のチャージポンプ回路の出力電圧Ｖｏｕｔが、従来の出力電圧Ｖｏｕｔよりも速い時間で、（Ｎ＋１）（Ｖｃｃ−Ｖｔ）に昇圧されている。これは、コンデンサの容量値を初段から後段に向うにつれて小さくしているためである。そして、後段のコンデンサの容量値が小さいため、前段のコンデンサから転送される電荷により、後段のコンデンサにチャージされる時間が低減されている。この為、本発明のチャージポンプ回路の昇圧速度が、従来のチャージポンプ回路の昇圧速度より向上されている。
【００１５】
さらに、図３を参照しながら詳しく説明する。図３は、クロックパルスφ１、φ２及び出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示す波形図である。クロックパルスの入力回数が５回目まで示されている。Ｖ（Ｎ）はＮ段目の接続点における電圧値、Ｖ（Ｎ−１）は（Ｎ−１）段目の接続点における電圧値であり、
Ｒ＝Ｃ（Ｎ）／Ｃ（Ｎ−１）
である。
【００１６】
例えば、Ｎ段目の接続点における電圧値Ｖ（Ｎ）は、コンデンサＣ（Ｎ−１）の電荷がＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタＭ（Ｎ）を介して、次段のコンデンサＣ（Ｎ）に転送される過程を計算することによって簡単に求められる。
【００１７】
本発明では、Ｒ＜１に設定されている。５回目のクロックパルスが入力された時のＶ（Ｎ）は、
Ｖｃｃ−Ｖｔ＋（Ｖｃｃ−Ｖｔ）／（１＋Ｒ）＋Ｖｃｃ
となり、Ｒの値が小さいほど大きな電圧値を示す。これにより、コンデンサの容量値を初段から後段に向うにつれて小さくするほど、昇圧電圧（Ｎ＋１）（Ｖｃｃ−Ｖｔ）に達する時間が短くなる。すなわち、コンデンサの容量値を初段から後段に向うにつれて小さくするほど、昇圧速度が向上することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るＮ段チャージポンプ回路の概略回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路の出力電圧Ｖｏｕｔと時間との関係を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係るクロックパルスφ１、φ２及び出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示す波形図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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