(57)【要約】【課題】  チャージポンプ型昇圧回路において、入力電圧が変動する場合であっても、出力電圧のリップルの増加を抑え、安定した出力電圧を供給することを可能にする。【解決手段】  入力電圧検出回路１５と可変昇圧容量１４とを備え、入力電圧１１が低いときには、可変昇圧容量１４の容量値を大きくし、また、入力電圧１１が高いときには、可変昇圧容量４の容量値を小さくすることよって、出力電圧２１のリップルを抑制し、安定した出力電圧を供給することを可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧から任意の出力電圧を出力可能なチャージポンプ回路と、前記出力電圧の端子に接続される出力容量と、前記出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、前記出力電圧検出回路により制御される発振回路と、前記入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、前記入力電圧検出回路により容量値が制御される可変昇圧容量とを備え、前記入力電圧検出回路により前記入力電圧に応じて前記可変昇圧容量の容量値を変化させることを特徴とするチャージポンプ型昇圧回路。
【請求項２】
前記可変昇圧容量を、複数のスイッチと容量とを用いて構成したことを特徴とする請求項１記載のチャージポンプ型昇圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャージポンプ型昇圧回路に係り、特に出力電圧の変動を抑える技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のチャージポンプ型昇圧回路としては、例えば特許文献１に記載されているようなものがある。
【０００３】
図７は従来のチャージポンプ型昇圧回路の構成を示すブロック図である。
【０００４】
図７において、チャージポンプ回路１は入力電圧１１を昇圧容量４に充電し、充電した電荷を出力容量５へ汲み上げることにより、出力電圧２１を得るものであり、出力電圧２１を出力電圧検出回路２で測定し、出力電圧２１が目標値以上となった場合に、発振回路３を停止し、チャージポンプ回路１の動作を停止させる。その後、出力電圧２１が低下し、再び目標値以下となった場合、出力電圧検出回路２によって発振回路３が動作し、チャージポンプ回路１は再び動作を開始する。チャージポンプ回路１の動作と停止の繰り返しにより、出力電圧２１は任意の目標電圧付近に出力される。
【０００５】
図８は図７の従来のチャージポンプ回路の動作を説明するための波形図である。
【０００６】
図８において、出力電圧２１が目標電圧を超えるまでは、出力電圧検出回路２の出力である波形２２はハイレベルとなり、発振回路３は矩形パルスである波形３１をチャージポンプ回路１へ供給している。出力電圧２１が目標電圧を超えると、波形２２はローレベルとなり、発振回路３の出力はローレベルに固定され、チャージポンプ回路１は動作しない。出力電圧２１は負荷電流によって除々に下がり、再び目標電圧を下回るとチャージポンプ回路１が動作し、目標電圧を超えるまで動作を続ける。
【０００７】
このような動作を繰り返すことによって、出力電圧２１はのこぎり波形となる。電圧波形の最小値から最大値までをリップルと呼ぶ。
【特許文献１】特開２００１−３２６５６７号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来のチャージポンプ回路の構成では、入力電圧１１が大きい場合に、前記出力電圧２１のリップルが大きくなるという問題がある。
【０００９】
リップルの値ΔＶは次式（数１）で表される。
【００１０】
【数１】
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ここで、Ｖｉｎは入力電圧１１、Ｃｆは図７中の昇圧容量４、Ｃｏは出力容量５である。（数１）の式からも分かるように、入力電圧１１が変動する場合、入力電圧１１に比例してリップルが大きくなる。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決し、入力電圧が変動する場合においても、出力電圧のリップルの増加を抑え、安定した出力電圧を供給することができるチャージポンプ型昇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】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明のチャージポンプ型昇圧回路は、入力電圧の変化を検出する入力電圧検出回路と、容量値を変化させることのできる可変昇圧容量を具備し、前記入力電圧が高くなるにつれ、前記入力電圧検出回路により前記可変昇圧容量の容量値が小さくなるように制御を行う構成にしたものである。
【００１３】
本構成によって、入力電圧が変動する場合にも、出力電圧のリップルを小さく抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、入力電圧が変動する場合にも、出力電圧のリップルを小さく抑えることができ、安定した出力電圧を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態であるチャージポンプ型昇圧回路の構成を示すブロック図、図２は図１における各ブロック内の構成を具体的に示した回路図である。
【００１７】
図２において、チャージポンプ回路１は、発振回路３からの信号３１で制御される充電スイッチ１０１，１０２と、信号３１の反転信号である信号１３により制御される昇圧スイッチ１０３，１０４から構成されている。
【００１８】
チャージポンプ回路１の出力電圧２１は出力電圧検出回路２に入力される。出力電圧検出回路２は、帰還抵抗２０１，２０２と基準電圧２０３と電圧比較器２０４とで構成されている。出力電圧２１が帰還抵抗２０１，２０２と基準電圧２０３とで設定される目標電圧より高くなった場合、信号２２はローレベルとなる。
【００１９】
発振回路３は、発振器３０１と論理積ゲート３０２とからなり、出力電圧検出回路２から出力される信号２２がハイレベルのときには、矩形パルスをチャージポンプ回路１へ供給し、信号２２がローレベルのときには、波形３１をローレベルに固定する。
【００２０】
可変昇圧容量１４は、容量４０１と容量４０２とスイッチ４０３とで構成されており、チャージポンプ回路１に接続されている。
【００２１】
入力電圧検出回路１５は電圧比較器５０１と基準電圧５０２で構成されている。
【００２２】
図３に前記構成のチャージポンプ型昇圧回路の動作波形を示す。入力電圧検出回路１５と可変昇圧容量１４の動作以外は図７に示す従来回路と同様に動作する。以下において、特に従来回路と異なる場合の動作について説明する。
【００２３】
本実施形態において、入力電圧１１が高くなり、入力電圧検出回路１５の基準電圧５０２を超えると、電圧比較器５０１の出力である波形５１がローレベルとなり、可変昇圧容量１４内のスイッチ４０３をオフ状態にする。そのためチャージポンプ回路１に接続されている容量は昇圧容量４０１のみとなる。
【００２４】
ここで、昇圧容量４０１の容量値をＣｆ０、昇圧容量４０２の容量値をＣｆ１とすると、入力電圧１１と昇圧に使われる可変昇圧容量１４の容量値の関係は図４のようになる。
【００２５】
すなわち、入力電圧１１が低い場合は、昇圧容量４０１と昇圧容量４０２との２つの容量の和（Ｃｆ０＋Ｃｆ１）が可変昇圧容量１４の容量値となる。入力電圧１１が基準電圧５０２を超えると、昇圧容量４０２の接続を遮断するため、可変昇圧容量１４の容量値はＣｆ０となる。
【００２６】
図４には、出力電圧２１のリップル電圧値も併記している。リップル電圧は入力電圧１１に比例して大きくなるが、入力電圧１１が基準電圧５０２を超えると、可変昇圧容量１４の容量値が小さくなるため、リップル値が一旦下がり、その後、再び入力電圧１１に比例してリップル値が大きくなる。
【００２７】
図５（ａ）は昇圧容量が可変でない従来の回路における入力電圧１１が高い場合の電源出力電圧２１の波形を示し、図５（ｂ）は可変昇圧容量を用いた本実施形態の回路における入力電圧１１が高い場合の電源出力電圧２１の波形を示している。本実施形態の方がリップルが小さく抑えられ、安定した出力を供給できる。
【００２８】
なお、本実施形態において可変昇圧容量１４を、さらに多くの昇圧容量とスイッチとを用いて、より細かに段階を分けて可変昇圧容量４の容量値を変化させるようにしてもよい。
【００２９】
このように構成した場合の入力電圧１１と可変昇圧容量１４の容量値の関係を図６に示す。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、チャージポンプ型昇圧回路に適用され、特に出力電圧の変動を抑え、低リップルの出力電圧として出力することが必要な電源に用いて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態におけるチャージポンプ型昇圧回路の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態におけるチャージポンプ型昇圧回路の具体的構成を示す回路図
【図３】本発明の実施の形態におけるチャージポンプ型昇圧回路の動作波形図
【図４】本発明の実施の形態における入力電圧と可変容量の関係図
【図５】従来回路と本発明の実施の形態における出力電圧リップルの比較図
【図６】本発明の実施の形態における入力電圧と可変容量の関係図
【図７】従来のチャージポンプ型昇圧回路の構成を示すブロック図
【図８】従来のチャージポンプ型昇圧回路の動作波形図
【符号の説明】
【００３２】
１  チャージポンプ回路
２  出力電圧検出回路
３  発振回路
５  出力容量
１１  入力電圧
１４  可変昇圧容量
１５  入力電圧検出回路
２１  出力電圧
【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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【図７】
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【図８】
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