(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの入力電圧から２つの異なる第１、第２出力電圧を生成して出力するスイッチング電源装置であって、フライングキャパシタと、第１出力キャパシタと、第２出力キャパシタと、前記３つのキャパシタの充電状態を制御する制御手段と、を備え、
前期制御手段は、前記フライングキャパシタを前記入力電圧で充電する第１充電期間と、前記フライングキャパシタの低電位側の端子に前記入力電圧を印加し、他端に現れる電圧により前記第１出力キャパシタを充電する第２充電期間と、前記フライングキャパシタの高電圧側の端子を固定電位端子に接続し、他端に現れる電圧により前記第２出力キャパシタを充電する第３充電期間と、を時分割して繰り返し、前記第１、第２出力キャパシタから前記第１、第２出力電圧をそれぞれ出力することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
第１、第２入力電圧から２つの異なる第１、第２出力電圧を生成して出力するスイッチング電源装置であって、フライングキャパシタと、第１出力キャパシタと、第２出力キャパシタと、前記３つのキャパシタの充電状態を制御する制御手段と、を備え、
前期制御手段は、前記フライングキャパシタを前記第１入力電圧で充電する第１充電期間と、前記フライングキャパシタの低電位側の端子に前記第２入力電圧を印加し、他端に現れる電圧により前記第１出力キャパシタを充電する第２充電期間と、前記フライングキャパシタの高電圧側の端子を固定電位端子に接続し、他端に現れる電圧により前記第２出力キャパシタを充電する第３充電期間と、を時分割して繰り返し、前記第１、第２出力キャパシタから前記第１、第２出力電圧をそれぞれ出力することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１充電期間、第２充電期間、第１充電期間、第３充電期間を一周期として、前記３つのキャパシタの充電状態を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
１つの入力電圧から２つの異なる第１、第２出力電圧を生成して出力するスイッチング電源装置であって、
フライングキャパシタと、
前記第１出力電圧が出力される第１出力端子と固定電位端子間に設けられた第１出力キャパシタと、
前記第２出力電圧が出力される第２出力端子と固定電位端子間に設けられた第２出力キャパシタと、
前記フライングキャパシタの一端と前記入力電圧が印加される入力端子間に設けられた第１スイッチと、
前記フライングキャパシタの他端と前記入力端子間に設けられた第２スイッチと、
前記フライングキャパシタの前記一端と固定電位端子間に設けられた第３スイッチと、
前記フライングキャパシタの前記他端と固定電位端子間に設けられた第４スイッチと、
前記フライングキャパシタの前記一端と前記第１出力端子間に設けられた第５スイッチと、
前記フライングキャパシタの前記他端と前記第２出力端子間に設けられた第６スイッチと、
前記第１から第６スイッチのオンオフを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記第１スイッチおよび前記第４スイッチをオンして前記フライングキャパシタを前記入力電圧で充電する第１充電期間と、
前記第２スイッチおよび前記第５スイッチをオンして前記第１出力端子から前記入力電圧の略２倍の電圧を出力する第２充電期間と、
前記第３スイッチおよび前記第６スイッチをオンして前記第２出力端子から前記入力電圧を反転した電圧を出力する第３充電期間と、
を時分割によって繰り返すことを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
第１、第２入力電圧から２つの異なる第１、第２出力電圧を生成して出力するスイッチング電源装置であって、
フライングキャパシタと、
前記第１出力電圧が出力される第１出力端子と固定電位端子間に設けられた第１出力キャパシタと、
前記第２出力電圧が出力される第２出力端子と固定電位端子間に設けられた第２出力キャパシタと、
前記フライングキャパシタの一端と前記第１入力電圧が印加される第１入力端子間に設けられた第１スイッチと、
前記フライングキャパシタの他端と前記第２入力電圧が印加される第２入力端子間に設けられた第２スイッチと、
前記フライングキャパシタの前記一端と固定電位端子間に設けられた第３スイッチと、
前記フライングキャパシタの前記他端と固定電位端子間に設けられた第４スイッチと、
前記フライングキャパシタの前記一端と前記第１出力端子間に設けられた第５スイッチと、
前記フライングキャパシタの前記他端と前記第２出力端子間に設けられた第６スイッチと、
前記第１から第６スイッチのオンオフを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第１スイッチおよび前記第４スイッチをオンして前記フライングキャパシタを前記第１入力電圧で充電する第１充電期間と、
前記第２スイッチおよび前記第５スイッチをオンして前記第１出力端子から前記第１入力電圧と前記第２入力電圧の和電圧を出力する第２充電期間と、
前記第３スイッチおよび前記第６スイッチをオンして前記第２出力端子から前記第１入力電圧を反転した電圧を出力する第３充電期間と、
を時分割によって繰り返すことを特徴とする請求項６に記載のスイッチング電源装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１充電期間、第２充電期間、第１充電期間、第３充電期間を一周期として、前記第１から第６スイッチのオンオフを制御することを特徴とする請求項５または７に記載のスイッチング電源装置。
【請求項９】
前記第１出力端子と前記フライングキャパシタの一端の間に、前記第５スイッチと直列に設けられた制御トランジスタと、
前記第１出力電圧と所定の基準電圧の誤差を増幅し、前記制御トランジスタの制御端子に印加する誤差増幅器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項４または６に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１０】
前記固定電位端子と前記フライングキャパシタの一端の間に、前記第３スイッチと直列に設けられた制御トランジスタと、
前記第２出力電圧と所定の基準電圧の誤差を増幅し、前記制御トランジスタの制御端子に印加する誤差増幅器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項４または６に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１１】
第１チャージポンプ回路として設けられた請求項１または２に記載のスイッチング電源装置と、
第２フライングキャパシタおよび第３出力キャパシタを含み、前記第１チャージポンプ回路から出力される前記第１出力電圧を所定の電圧に変換し、第３出力電圧として出力する第２チャージポンプ回路と、
を備え、前記第２チャージポンプ回路のスイッチング周波数を、前記第１チャージポンプ回路のスイッチング周波数の１／２に設定したことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項１２】
前記第１チャージポンプ回路のスイッチング動作を、第１クロック信号にもとづき制御するとともに、前記第２チャージポンプ回路のスイッチング動作を、前記第１クロック信号を分周して得られる第２クロック信号にもとづいて制御すること特徴とする請求項１１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１３】
前記第１チャージポンプ回路は、前記第１充電期間、第２充電期間、第１充電期間、第３充電期間を一周期としてスイッチング動作を行う一方、
前記第２チャージポンプ回路は、
前記第２充電期間およびそれに続く前記第１充電期間に前記第２フライングキャパシタを充電するとともに、前記第３充電期間およびそれに続く前記第１充電期間に前記第３出力キャパシタを充電することを特徴とする請求項１１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１４】
前記第１チャージポンプ回路は、前記第１充電期間、第２充電期間、第１充電期間、第３充電期間を一周期としてスイッチング動作を行う一方、
前記第２チャージポンプ回路は、前記第１充電期間およびそれに続く前記第２充電期間に前記第２フライングキャパシタを充電するとともに、前記第１充電期間およびそれに続く前記第３充電期間に前記第３出力キャパシタを充電することを特徴とする請求項１１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１５】
前記第２チャージポンプ回路は、前記第１出力電圧を反転して出力する反転型のチャージポンプ回路であることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
【請求項１６】
請求項１、２、１１のいずれかに記載のスイッチング電源装置と、
前記スイッチング電源装置の出力電圧によって駆動される複数の負荷と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャージポンプ型のスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、等の小型情報端末においては、例えば液晶のバックライトに用いられるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などのように電池の出力電圧よりも高い電圧を必要とするデバイスが存在する。たとえば、これらの小型情報端末では、Ｌｉイオン電池が多く用いられ、その出力電圧は通常３．５Ｖ程度であり、満充電時においても４．２Ｖ程度であるが、ＬＥＤはその駆動電圧として電池電圧よりも高い電圧を必要とする。このように、電池電圧よりも高い電圧が必要とされる場合には、スイッチドキャパシタ方式等の昇圧回路を用いて電池電圧を昇圧し、ＬＥＤなどの負荷回路を駆動するために必要な電圧を得ている。また、このような小型情報端末装置において負電源が必要とされる場合もあり、このような場合にもスイッチドキャパシタ方式の電圧反転回路を用いて所望の負電圧を得ている（特許文献１）。【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５８２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ある小型情報端末装置において、電池電圧よりも高い電圧を必要とする負荷回路と、負の電圧を必要とする負荷回路を同時に駆動する場合を考える。このような場合に、それぞれの負荷回路に対して電圧を供給するための昇圧回路と電圧反転回路をそれぞれ搭載する方法が考えられる。ところが、この方法では、昇圧回路および電圧反転回路それぞれにフライングキャパシタを設ける必要が生じてしまう。フライングキャパシタの容量は一般的に大きいため、外付け部品によって構成する場合が多く、これをそれぞれの電源装置ごとに設けたのでは部品点数の増加となってしまい、小型情報端末の小型化、低コスト化の要請に反することになる。【０００５】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な回路構成によって複数の電圧を出力可能なスイッチング電源装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、１つの入力電圧から２つの異なる第１、第２出力電圧を生成して出力するスイッチング電源装置である。このスイッチング電源装置は、フライングキャパシタと、第１出力キャパシタと、第２出力キャパシタと、前記３つのキャパシタの充電状態を制御する制御手段と、を備える。制御手段は、フライングキャパシタを入力電圧で充電する第１充電期間と、フライングキャパシタの低電位側の端子に入力電圧を印加し、他端に現れる電圧により第１出力キャパシタを充電する第２充電期間と、フライングキャパシタの高電圧側の端子を固定電位端子に接続し、他端に現れる電圧により第２出力キャパシタを充電する第３充電期間と、を時分割して繰り返し、第１、第２出力キャパシタから第１、第２出力電圧をそれぞれ出力する。【０００７】
この態様によれば、第１出力電圧として、入力電圧の倍電圧を、第２出力電圧として、入力電圧の反転電圧を生成することができ、さらにフライングキャパシタを共通に用いることによって回路構成を簡素化することができる。【０００８】
本発明の別の態様は、第１、第２入力電圧から２つの異なる第１、第２出力電圧を生成して出力するスイッチング電源装置である。このスイッチング電源装置は、フライングキャパシタと、第１出力キャパシタと、第２出力キャパシタと、３つのキャパシタの充電状態を制御する制御手段と、を備える。制御手段は、フライングキャパシタを第１入力電圧で充電する第１充電期間と、フライングキャパシタの低電位側の端子に第２入力電圧を印加し、他端に現れる電圧により第１出力キャパシタを充電する第２充電期間と、フライングキャパシタの高電圧側の端子を固定電位端子に接続し、他端に現れる電圧により第２出力キャパシタを充電する第３充電期間と、を時分割して繰り返し、第１、第２出力キャパシタから第１、第２出力電圧をそれぞれ出力する。【０００９】
この態様によれば、第１出力電圧として、第１、第２入力電圧の和電圧を、第２出力電圧として、入力電圧の反転電圧を生成することができ、さらにフライングキャパシタを共通に用いることによって回路構成を簡素化することができる。【００１０】
制御手段は、第１充電期間、第２充電期間、第１充電期間、第３充電期間を一周期として、３つのキャパシタの充電状態を制御してもよい。【００１１】
本発明の別の態様もまた、１つの入力電圧から２つの異なる第１、第２出力電圧を生成して出力するスイッチング電源装置である。このスイッチング電源装置は、フライングキャパシタと、第１出力電圧が出力される第１出力端子と固定電位端子間に設けられた第１出力キャパシタと、第２出力電圧が出力される第２出力端子と固定電位端子間に設けられた第２出力キャパシタと、フライングキャパシタの一端と入力電圧が印加される入力端子間に設けられた第１スイッチと、フライングキャパシタの他端と入力端子間に設けられた第２スイッチと、フライングキャパシタの一端と固定電位端子間に設けられた第３スイッチと、フライングキャパシタの他端と固定電位端子間に設けられた第４スイッチと、フライングキャパシタの一端と第１出力端子間に設けられた第５スイッチと、フライングキャパシタの他端と第２出力端子間に設けられた第６スイッチと、第１から第６スイッチのオンオフを制御する制御部と、を備える。【００１２】
この態様によれば、２つの出力電圧を生成するスイッチング電源装置においてフライングキャパシタを共通に用い、さらに複数のスイッチを制御部によってオンオフさせることにより、第１出力キャパシタおよび第２出力キャパシタを異なる電圧で充電する。その結果、第１出力キャパシタからは、入力電圧の２倍の電圧を出力することができ、第２出力キャパシタからは入力電圧を反転した電圧を出力することができる。【００１３】
制御部は、第１スイッチおよび第４スイッチをオンしてフライングキャパシタを入力電圧で充電する第１充電期間と、第２スイッチおよび第５スイッチをオンして第１出力端子から入力電圧の略２倍の電圧を出力する第２充電期間と、第３スイッチおよび第６スイッチをオンして第２出力端子から入力電圧を反転した電圧を出力する第３充電期間と、を時分割によって繰り返してもよい。
第１から第６スイッチを時分割してオンオフ制御し、フライングキャパシタに供給された電荷を第１、第２出力キャパシタに交互に供給することにより、第１出力キャパシタからは入力電圧の２倍の電圧を、第２出力キャパシタからは入力電圧を反転した電圧を、同時に出力することができる。【００１４】
本発明の別の態様もまた、第１、第２入力電圧から２つの異なる第１、第２出力電圧を生成して出力するスイッチング電源装置である。このスイッチング電源装置は、フライングキャパシタと、第１出力電圧が出力される第１出力端子と固定電位端子間に設けられた第１出力キャパシタと、第２出力電圧が出力される第２出力端子と固定電位端子間に設けられた第２出力キャパシタと、フライングキャパシタの一端と第１入力電圧が印加される第１入力端子間に設けられた第１スイッチと、フライングキャパシタの他端と第２入力電圧が印加される第２入力端子間に設けられた第２スイッチと、フライングキャパシタの一端と固定電位端子間に設けられた第３スイッチと、フライングキャパシタの他端と固定電位端子間に設けられた第４スイッチと、フライングキャパシタの一端と第１出力端子間に設けられた第５スイッチと、フライングキャパシタの他端と第２出力端子間に設けられた第６スイッチと、第１から第６スイッチのオンオフを制御する制御部と、を備える。【００１５】
この態様によれば、２つの出力電圧を生成するスイッチング電源装置においてフライングキャパシタを共通に用い、さらに複数のスイッチを制御部によってオンオフさせることにより、第１出力キャパシタおよび第２出力キャパシタを異なる電圧で充電する。その結果、第１出力キャパシタからは、第１入力電圧と第２入力電圧の和電圧を出力することができ、第２出力キャパシタからは入力電圧を反転した電圧を出力することができる。【００１６】
制御部は、第１スイッチおよび第４スイッチをオンしてフライングキャパシタを第１入力電圧で充電する第１充電期間と、第２スイッチおよび第５スイッチをオンして第１出力端子から第１入力電圧と第２入力電圧の和電圧を出力する第２充電期間と、第３スイッチおよび第６スイッチをオンして第２出力端子から第１入力電圧を反転した電圧を出力する第３充電期間と、を時分割によって繰り返してもよい。【００１７】
制御部は、第１充電期間、第２充電期間、第１充電期間、第３充電期間を一周期として、第１から第６スイッチのオンオフを制御してもよい。【００１８】
上述のいずれかの態様のスイッチング電源装置は、第１出力端子とフライングキャパシタの一端の間に、第５スイッチと直列に設けられた制御トランジスタと、第１出力電圧と所定の基準電圧の誤差を増幅し、制御トランジスタの制御端子に印加する誤差増幅器と、をさらに備えてもよい。
制御端子とは、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｔｏｒ）においては、ゲート端子を、バイポーラトランジスタにおいては、ベース端子をいう。誤差増幅器および制御トランジスタにレギュレーション機能を持たせることにより、第１出力電圧を安定させることができる。【００１９】
上述のいずれかの態様のスイッチング電源装置は、固定電位端子とフライングキャパシタの一端の間に、第３スイッチと直列に設けられた制御トランジスタと、第２出力電圧と所定の基準電圧の誤差を増幅し、制御トランジスタの制御端子に印加する誤差増幅器と、をさらに備えてもよい。
誤差増幅器および制御トランジスタにレギュレーション機能を持たせることにより、第２出力電圧を安定させることができる。【００２０】
本発明のさらに別の態様は、スイッチング電源装置の駆動方法である。このスイッチング電源装置の駆動方法は、１つの入力電圧から２つの異なる第１、第２出力電圧を生成して出力するスイッチング電源装置の駆動方法である。この駆動方法は、フライングキャパシタと、第１出力キャパシタと、第２出力キャパシタと含むスイッチング電源装置において、フライングキャパシタを入力電圧で充電する第１充電期間と、フライングキャパシタの低電位側の端子を入力電圧に接続し、他端に現れる電圧により第１出力キャパシタを充電する第２充電期間と、フライングキャパシタの高電圧側の端子を固定電位端子に接続し、他端に現れる電圧により第２出力キャパシタを充電する第３充電期間と、を時分割して繰り返す。
この態様によれば、１つのフライングキャパシタを備えるスイッチング電源装置において、第１、第２出力キャパシタから異なる第１、第２出力電圧をそれぞれ出力することができる。【００２１】
本発明のさらに別の態様も、スイッチング電源装置に関する。このスイッチング電源装置は、第１チャージポンプ回路として設けられた上述のいずれかの態様のスイッチング電源装置と、第２フライングキャパシタおよび第３出力キャパシタを含み、第１チャージポンプ回路から出力される第１出力電圧を所定の電圧に変換し、第３出力電圧として出力する第２チャージポンプ回路と、を備える。第２チャージポンプ回路のスイッチング周波数は、第１チャージポンプ回路のスイッチング周波数の１／２に設定される。
第１チャージポンプ回路のスイッチング動作を、第１クロック信号にもとづき制御するとともに、第２チャージポンプ回路のスイッチング動作を、第１クロック信号を分周して得られる第２クロック信号にもとづいて制御してもよい。【００２２】
この態様によれば、第１チャージポンプ回路において、第１出力キャパシタを充電する頻度と、第２チャージポンプ回路において、第２フライングキャパシタを充電する頻度を等しく設定することができる。【００２３】
第１チャージポンプ回路は、第１充電期間、第２充電期間、第１充電期間、第３充電期間を一周期としてスイッチング動作を行う一方、第２チャージポンプ回路は、第２充電期間およびそれに続く第１充電期間に第２フライングキャパシタを充電するとともに、第３充電期間およびそれに続く第１充電期間に第３出力キャパシタを充電してもよい。
また、第１チャージポンプ回路は、第１充電期間、第２充電期間、第１充電期間、第３充電期間を一周期としてスイッチング動作を行う一方、第２チャージポンプ回路は、第１充電期間およびそれに続く第２充電期間に第２フライングキャパシタを充電するとともに、第１充電期間およびそれに続く第３充電期間に第３出力キャパシタを充電してもよい。【００２４】
この場合、第１チャージポンプ回路の第１出力キャパシタを充電する期間を、第２チャージポンプ回路において第２フライングキャパシタを充電する期間と同期することができるため、第１出力電圧の変動を抑えることができる。【００２５】
第２チャージポンプ回路は、第１出力電圧を反転して出力する反転型のチャージポンプ回路であってもよい。【００２６】
本発明のさらに別の態様は、電子機器に関する。この電子機器は、上述のスイッチング電源装置と、スイッチング電源装置から出力される電圧によって駆動される複数の負荷と、を備える。
この態様によれば、電池電圧より高い電圧を、異なる２つ以上の出力電圧を、複数の負荷に対して供給することができる。【００２７】
なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るスイッチング電源装置によれば、簡易な回路構成によって複数の電圧を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図２】図１のスイッチング電源装置の各端子の電圧時間波形を示すタイムチャートである。
【図３】第２の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図４】第３の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図５】第４の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図６】図５のスイッチング電源装置の動作状態を示すタイムチャートである。
【図７】第５の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図８】図７の第１チャージポンプ回路の制御部の構成を示す回路図である。
【図９】図７のスイッチング電源装置の動作状態を示すタイムチャートである。
【図１０】実施の形態に係るスイッチング電源装置を搭載した電子機器の構成を示すブロック図である
【符号の説明】
【００３０】
Ｃｆ  フライングキャパシタ、  Ｃｏ１  第１出力キャパシタ、  Ｃｏ２  第２出力キャパシタ、  Ｖｏｕｔ１  第１出力電圧、  Ｖｏｕｔ２  第２出力電圧、  １０  制御部、  ＳＷ  スイッチ、  １２  第１誤差増幅器、  １４  第２誤差増幅器、  Ｍ１  第１制御トランジスタ、  Ｍ２  第２制御トランジスタ、  φ１  第１充電期間、  φ２  第２充電期間、  φ３  第３充電期間、  １００  スイッチング電源装置、  ２００  スイッチング電源装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチング電源装置１００の構成を示す回路図である。このスイッチング電源装置１００は、入出力端子として入力端子１０２、第１出力端子１０４、第２出力端子１０６を備え、入力端子１０２に印加された入力電圧Ｖｉｎを昇圧、または電圧反転して、第１出力端子１０４および第２出力端子１０６からそれぞれ出力する。【００３２】
このスイッチング電源装置１００は、フライングキャパシタＣｆ、第１スイッチＳＷ１〜第６スイッチＳＷ６、第１出力キャパシタＣｏ１、第２出力キャパシタＣｏ２、制御部１０を含む。【００３３】
第１出力キャパシタＣｏ１は、第１出力端子１０４と固定電位である接地端子の間に設けられて、第１出力端子１０４に接続される負荷回路に対して電荷を供給する。
同様に、第２出力キャパシタＣｏ２は、第２出力端子１０６と接地端子の間に設けられて、第２出力端子１０６に接続される負荷回路に対して電荷を供給する。【００３４】
フライングキャパシタＣｆは、入力端子１０２に印加される入力電圧Ｖｉｎによって充電されて一時的に電荷を蓄え、第１出力キャパシタＣｏ１または、第２出力キャパシタＣｏ２に電荷転送する。フライングキャパシタＣｆの電極を区別するために、その一端を２０、他端を２２とし、一端２０に現れる電圧をＶｘ、他端２２に現れる電圧をＶｙとする。【００３５】
第１スイッチＳＷ１〜第６スイッチＳＷ６は、フライングキャパシタＣｆ、第１出力キャパシタＣｏ１、第２出力キャパシタＣｏ２および接地端子間にそれぞれ設けられて、各キャパシタの充放電の状態を切り替える。これらの第１スイッチＳＷ１〜第６スイッチＳＷ６はＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのトランジスタによって構成することができ、ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に印加する電圧によってそのオンオフを制御することができる。【００３６】
第１スイッチＳＷ１は、フライングキャパシタＣｆの一端２０と入力電圧Ｖｉｎが印加される入力端子１０２間に設けられる。また、第４スイッチＳＷ４は、フライングキャパシタＣｆの他端２２と接地端子間に設けられる。【００３７】
第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４がオンすると、フライングキャパシタＣｆの他端２２は接地され、一端２０には入力電圧Ｖｉｎが印加されて、入力電圧Ｖｉｎで充電される。フライングキャパシタＣｆが充電された状態では、一端２０と他端２２の電位差は入力電圧Ｖｉｎと等しく、Ｖｘ＝Ｖｙ＋Ｖｉｎが成り立つことになる。第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４をオンし、フライングキャパシタＣｆを入力電圧Ｖｉｎで充電する期間を第１充電期間φ１とする。【００３８】
第２スイッチＳＷ２は、フライングキャパシタＣｆの他端２２と入力端子１０２間に設けられる。また、第５スイッチＳＷ５は、フライングキャパシタＣｆの一端２０と第１出力端子１０４間に設けられる。【００３９】
第２スイッチＳＷ２がオンすると、フライングキャパシタＣｆの他端２２は入力端子１０２と接続され、その電圧Ｖｙは入力電圧Ｖｉｎに等しくなる。その結果、フライングキャパシタＣｆの一端２０の電圧はＶｘ＝Ｖｙ＋Ｖｉｎ＝２×Ｖｉｎとなり、入力電圧Ｖｉｎの２倍の電圧が現れることになる。【００４０】
このとき、同時に第５スイッチＳＷ５をオンすることにより、フライングキャパシタＣｆの一端２０は、第１出力端子１０４と接続され、第１出力端子１０４と接地端子間に接続された第１出力キャパシタＣｏ１は、電圧Ｖｘで充電される。その結果、第１出力端子１０４からは、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１として、フライングキャパシタＣｆの一端２０の電圧Ｖｘと等しい電圧、すなわち、入力電圧Ｖｉｎの２倍の電圧が出力されることになる。
第２スイッチＳＷ２と第５スイッチＳＷ５をオンし、第１出力キャパシタＣｏ１を電圧Ｖｘで充電する期間を第２充電期間φ２とする。【００４１】
第３スイッチＳＷ３は、フライングキャパシタＣｆの一端２０と接地端子間に設けられる。また、第６スイッチＳＷ６は、フライングキャパシタＣｆの他端２２と第２出力端子１０６間に設けられる。【００４２】
第３スイッチＳＷ３がオンすると、フライングキャパシタＣｆの一端２０は接地端子と接続され、その電圧Ｖｘは接地電位と等しくなる。いま、フライングキャパシタＣｆが入力電圧Ｖｉｎで充電されているとき、Ｖｙ＝Ｖｘ−Ｖｉｎが成り立つから、フライングキャパシタＣｆの他端２２の電圧はＶｙ＝０−Ｖｉｎ＝−Ｖｉｎとなり、入力電圧Ｖｉｎを反転した電圧が現れる。【００４３】
このとき、同時に第６スイッチＳＷ６をオンすることにより、フライングキャパシタＣｆの他端２２は、第２出力端子１０６と接続され、第２出力端子１０６と接地端子間に設けられた第２出力キャパシタＣｏ２は、電圧Ｖｙで充電される。その結果、第２出力端子１０６からは、第２出力電圧Ｖｏｕｔ２として、入力電圧Ｖｉｎを反転した電圧が出力される。
第３スイッチＳＷ３と第６スイッチＳＷ６をオンし、第２出力キャパシタＣｏ２を電圧Ｖｙで充電する期間を第３充電期間φ３とする。【００４４】
以上のように構成されたスイッチング電源装置１００の動作について図２をもとに説明する。図２は、図１のスイッチング電源装置１００の各端子の電圧時間波形を示すタイムチャートである。【００４５】
制御部１０は、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４を同時にオンしてフライングキャパシタＣｆを充電する第１充電期間φ１、第２スイッチＳＷ２および第５スイッチＳＷ５をオンして第１出力キャパシタＣｏ１を充電する第２充電期間φ２、第３スイッチＳＷ３および第６スイッチＳＷ６をオンして第２出力キャパシタＣｏ２を充電する第３充電期間φ３を切り替える。【００４６】
図２に示すように、第２充電期間φ２と第３充電期間φ３の間に第１充電期間φ１を挟んで、時分割して繰り返される。説明のために、第２充電期間φ２から第３充電期間φ３へ移行する途中の第１充電期間をφ１とし、逆に第３充電期間φ３から第２充電期間φ２へ移行する途中の第１充電期間をφ１’として区別する。【００４７】
第１充電期間φ１において、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４がオンする。その結果、フライングキャパシタＣｆの一端２０の電圧はＶｘ＝Ｖｉｎとなり、他端２２の電圧はＶｙ＝０となる。このとき、フライングキャパシタＣｆは、入力電圧Ｖｉｎで充電され電荷が蓄えられる。【００４８】
次に制御部１０によって第２充電期間φ２に切り替えられる。第２充電期間φ２においては、第２スイッチＳＷ２がオンするため、フライングキャパシタＣｆの他端２２の電圧Ｖｙ＝Ｖｉｎとなる。直前の第１充電期間φ１においてフライングキャパシタＣｆは入力電圧Ｖｉｎで充電されているため、フライングキャパシタＣｆの一端２０の電圧は、Ｖｘ＝Ｖｙ＋Ｖｉｎ＝Ｖｉｎ＋Ｖｉｎ＝２×Ｖｉｎとなる。第２充電期間φ２では、第５スイッチＳＷ５もオンするため、第１出力キャパシタＣｏ１は電圧Ｖｘで充電されることになる。このとき、フライングキャパシタＣｆに蓄えられていた電荷は、第１出力キャパシタＣｏ１に転送されるため、フライングキャパシタＣｆの一端２０および他端２２間の電位差Ｖｘ−ＶｙはＶｉｎよりも小さくなる。【００４９】
次に、再び第１充電期間φ１’となり、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４がオンし、フライングキャパシタＣｆの両端の電圧を入力電圧Ｖｉｎにより再充電する。【００５０】
次に、第３充電期間φ３となり、第３スイッチＳＷ３がオンしてフライングキャパシタＣｆの一端２０が接地されてＶｘ＝０となる。直前の第１充電期間φ１’においてフライングキャパシタＣｆは入力電圧Ｖｉｎで充電されているから、他端２２の電圧Ｖｙは、Ｖｙ＝Ｖｘ−Ｖｉｎ＝−Ｖｉｎとなる。このとき、第６スイッチＳＷ６もオンしているため、第２出力キャパシタＣｏ２は、フライングキャパシタＣｆの他端２２の電圧Ｖｙ＝−Ｖｉｎによって充電される。【００５１】
このように３つの充電期間φ１、φ２、φ１’、φ３を繰り返すことによって、第１出力キャパシタＣｏ１および第２出力キャパシタＣｏ２は、それぞれ２×Ｖｉｎおよび−Ｖｉｎで充電される。
第１出力端子１０４には、第１出力キャパシタＣｏ１の電圧が第１出力電圧Ｖｏｕｔ１として現れる。第１出力キャパシタＣｏ１は、第２充電期間φ２に充電され、第１、第３充電期間φ１、φ３は第２出力端子１０６に接続される負荷回路に電流が流れることにより放電する。したがって、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１は、図２に示すように、第２充電期間φ２に２×Ｖｉｎまで上昇した後、φ１’、φ３、φ１の期間で負荷回路に電流が流れることによって徐々に低下する。【００５２】
同様にして第２出力端子１０６には、第２出力キャパシタＣｏ２の電圧が第２出力電圧Ｖｏｕｔ２として現れる。第２出力キャパシタＣｏ２は、第３充電期間φ３に充電され、第１、第２充電期間φ１、φ２は負荷回路に電流が流れることにより放電する。したがって、第２出力電圧Ｖｏｕｔ２は、図２に示すように、第３充電期間φ３に−Ｖｉｎまで下降した後、φ１、φ２、φ１’の期間で負荷回路に電流が流れることによって徐々に上昇する。
なお、図２における第１出力電圧Ｖｏｕｔ１および第２出力電圧Ｖｏｕｔ２の縦軸は拡大して示している。【００５３】
このように本実施の形態に係るスイッチング電源装置１００によれば、簡易な回路構成によって入力端子１０２に印加される入力電圧Ｖｉｎから、２倍電圧および反転電圧を生成してそれぞれ第１、第２出力端子１０４、１０６から同時に出力することができる。【００５４】
このスイッチング電源装置１００では、フライングキャパシタＣｆを、２つの出力電圧を生成するために時分割して使用することにより、２倍電圧および反転電圧をそれぞれ生成するスイッチング電源装置を２つ使用する場合に比べてキャパシタを１つ減らすことができる。さらに、制御部１０も共通して使用することができるため、回路の簡略化となる。【００５５】
第１出力端子１０４および第２出力端子１０６に接続される負荷回路に流れる負荷電流が小さい場合には、出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２の低下は少ないため、図２に示すタイムチャートにおいて、第１充電期間φ１またはφ１’を省略してもよい。さらに、第１充電期間φ１〜第３充電期間φ３の順番は負荷の駆動状態に応じて変更してもよい。【００５６】
また、図２では、第１出力端子１０４から２倍電圧を出力し、第２出力端子１０６から反転電圧をそれぞれ同時に出力する場合について説明したが、いずれか一方のみを出力することもできる。たとえば、２倍電圧のみ必要な場合、第１充電期間φ１と第２充電期間を繰り返せばよい。同様に反転電圧のみが必要な場合には、第１充電期間φ１と第３充電期間φ３を交互に繰り返せばよい。【００５７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るスイッチング電源装置は、第１の実施の形態に係るスイッチング電源装置１００に、出力電圧を安定化するレギュレーション機能を付加したものである。
図３は、第２の実施の形態に係るスイッチング電源装置２００の構成を示す回路図である。以降の図において、同一または同等の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。【００５８】
スイッチング電源装置２００は、第１の実施の形態に係るスイッチング電源装置１００に加えて、第１帰還抵抗Ｒ１〜第４帰還抵抗Ｒ４、第１誤差増幅器１２、第２誤差増幅器１４、第１制御トランジスタＭ１、第２制御トランジスタＭ２を含む。【００５９】
第１、第２帰還抵抗Ｒ１、Ｒ２、第１誤差増幅器１２および第１制御トランジスタＭ１は、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１を安定化するために設けられている。
第１誤差増幅器１２の非反転入力端子には、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１が第１、第２帰還抵抗Ｒ１、Ｒ２によって抵抗分割され、Ｖｏｕｔ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）が入力されている。また反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。【００６０】
第１制御トランジスタＭ１は、第１出力端子１０４とフライングキャパシタＣｆの一端２０の間に、第５スイッチＳＷ５と直列に設けられている。第１制御トランジスタＭ１はゲート電圧が制御されることによりオン抵抗が変化し、第２充電期間φ２において第１出力キャパシタＣｏ１の充電電圧を調節する機能を持つ。この第１制御トランジスタＭ１のゲート端子には第１誤差増幅器１２の出力が接続されている。【００６１】
第１誤差増幅器１２は、非反転入力端子と反転入力端子に印加された電圧が等しくなるようにその出力電圧が帰還によって制御される。つまり、この第１誤差増幅器１２の出力はＶｏｕｔ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ｖｒｅｆが成り立つように調節されることになる。その結果、第１出力電圧は、Ｖｏｕｔ１＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２を満たすように安定化される。ここでＶｒｅｆ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２で与えられる第１出力電圧Ｖｏｕｔ１の目標値を、Ｖｒｅｆ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２＜２×Ｖｉｎ−ΔＶ１を満たすように設定することによって、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１を負荷変動や入力電圧変動によらずに、目標値に安定化することができる。ここでΔＶ１は、図２に示すように、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１の低下電圧に相当する。【００６２】
同様にして、第３、第４帰還抵抗Ｒ３、Ｒ４、第２誤差増幅器１４および第２制御トランジスタＭ２は、第２出力電圧Ｖｏｕｔ２を安定化する。
第２誤差増幅器１４の非反転入力端子には、第２出力電圧Ｖｏｕｔ１と、基準電圧Ｖｒｅｆとが第３、第４帰還抵抗Ｒ３、Ｒ４によって分圧されて入力されている。また反転入力端子は接地されている。【００６３】
第２制御トランジスタＭ２は、接地端子とフライングキャパシタＣｆの一端２０の間に、第３スイッチＳＷ３と直列に設けられている。第２誤差増幅器１４の出力は、第２制御トランジスタＭ２のゲート端子に接続されており、そのオン抵抗を変化させることにより第２出力電圧Ｖｏｕｔ２を安定化する。【００６４】
第２誤差増幅器１４においても、非反転入力端子と反転入力端子に印加された電圧が等しくなるように帰還制御がかかるため、０＝（Ｒ３×Ｖｒｅｆ＋Ｒ４×Ｖｏｕｔ２）／（Ｒ３＋Ｒ４）が成り立つように第２制御トランジスタＭ２のゲート電圧が調節されることになる。その結果、第２出力電圧Ｖｏｕｔ２は、−Ｒ３／Ｒ４×Ｖｒｅｆで与えられる目標値へと近づくことになる。この目標値を、−Ｒ３／Ｒ４×Ｖｒｅｆ＞−Ｖｉｎ＋ΔＶ２となるように設定することにより、第２出力電圧Ｖｏｕｔ２を負荷変動や入力電圧変動によらず目標値に安定化することができる。ここでΔＶ２は、図２に示すように、第２出力電圧Ｖｏｕｔ２の上昇電圧に相当する。【００６５】
このように、第２の実施の形態に係るスイッチング電源装置２００よれば、レギュレーション機能を付加することによって負荷変動や入力電圧変動による第１出力電圧Ｖｏｕｔ１または第２出力電圧Ｖｏｕｔ２の変動を抑制し、基準電圧Ｖｒｅｆおよび帰還抵抗Ｒ１〜Ｒ４によって決まる目標値に安定化することが可能となる。【００６６】
（第３の実施の形態）
図４は、第３の実施の形態に係るスイッチング電源装置３００の構成を示す回路図である。本実施の形態に係るスイッチング電源装置３００は、第１入力電圧Ｖｉｎ１および第２入力電圧Ｖｉｎ２から２つの異なる第１出力電圧Ｖｏｕｔ１、第２出力電圧Ｖｏｕｔ２を生成して出力する。第１入力電圧Ｖｉｎ１および第２入力電圧Ｖｉｎ２は、それぞれ第１入力端子１０２ａ、第２入力端子１０２ｂに印加される。【００６７】
本実施の形態に係るスイッチング電源装置３００の第２スイッチＳＷ２は、フライングキャパシタＣｆの他端と第２入力端子１０２ｂ間に設けられる。【００６８】
本実施の形態に係るスイッチング電源装置３００の動作は、スイッチング電源装置１００の動作と同様である。すなわち、制御部１０は、第１充電期間φ１において、第１スイッチＳＷ１、第４スイッチＳＷ４をオンし、フライングキャパシタＣｆを第１入力電圧Ｖｉｎ１で充電する。【００６９】
制御部１０は、第２充電期間φ２において、第２スイッチＳＷ２、第５スイッチＳＷ５をオンし、フライングキャパシタＣｆの低電位側の端子２２に第２入力電圧Ｖｉｎ２を印加し、他端２０に現れる電圧Ｖｘ（＝Ｖｉｎ２＋Ｖｉｎ１）により第１出力キャパシタＣｏ１を充電する。【００７０】
制御部１０は、第３充電期間φ３において、第３スイッチＳＷ３、第６スイッチＳＷ６をオンし、フライングキャパシタＣｆの高電圧側の端子２０を接地端子に接続し、他端２２に現れる電圧Ｖｙ（＝−Ｖｉｎ１）により第２出力キャパシタＣｏ２を充電する。制御部１０は、第１充電期間φ１、第２充電期間φ２、第１充電期間φ１、第３充電期間φ３を一周期として、フライングキャパシタＣｆ、第１出力キャパシタＣｏ１、第２出力キャパシタＣｏ２の充電状態を制御する。【００７１】
本実施の形態に係るスイッチング電源装置２００によれば、第１出力端子１０４から第１入力電圧Ｖｉｎ１と第２入力電圧Ｖｉｎ２の和電圧を出力するとともに、第２出力端子１０６から第１入力電圧Ｖｉｎ１の反転電圧−Ｖｉｎ１を出力することができる。【００７２】
（第４の実施の形態）
図５は、第４の実施の形態に係るスイッチング電源装置４００の構成を示す回路図である。本実施の形態に係るスイッチング電源装置４００は、第１チャージポンプ回路として設けられた図１のスイッチング電源装置（本実施の形態において、第１チャージポンプ回路４１０という）、第２チャージポンプ回路４２０、分周器４３０を備える。【００７３】
第２チャージポンプ回路４２０の入力端子４０２には、入力電圧として第１出力電圧Ｖｏｕｔ１が印加される。本実施の形態において、第２チャージポンプ回路４２０は、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１を反転して出力する反転型のチャージポンプ回路であり、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１を反転して得られる第３出力電圧Ｖｏｕｔ３を、出力端子４０４から出力する。【００７４】
第２チャージポンプ回路４２０は、第２フライングキャパシタＣｆ２、第３出力キャパシタＣｏ３、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ２４、制御部４０を含む。
第２フライングキャパシタＣｆ２の一端と、入力端子４０２間には、スイッチＳＷ２１が設けられる。また、第２フライングキャパシタＣｆ２の一端と接地間には、スイッチＳＷ２２が設けられる。第２フライングキャパシタＣｆ２の他端と接地間には、スイッチＳＷ２３が設けられ、第２フライングキャパシタＣｆ２の他端と、出力端子４０４間には、スイッチＳＷ２４が設けられる。出力端子４０４と接地間には、第３出力キャパシタＣｏ３が設けられる。【００７５】
制御部４０は、第２クロック信号ＣＬＫ２にもとづき、スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４のオンオフを制御する。制御部４０は、第１状態Φ１において、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２３をオンし、スイッチＳＷ２２、ＳＷ２４をオフして、第２フライングキャパシタＣｆ２を第１出力電圧Ｖｏｕｔ１で充電する。また、制御部４０は、第２状態Φ２において、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２３をオフし、スイッチＳＷ２２、ＳＷ２４をオンして、第１状態Φ１において第２フライングキャパシタＣｆ２に蓄えられた電荷を第３出力キャパシタＣｏ３に転送して、第３出力キャパシタＣｏ３を充電する。【００７６】
制御部４０は、第１状態Φ１、第２状態Φ２を交互に繰り返すことにより、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１を反転した第３出力電圧Ｖｏｕｔ３（＝−Ｖｏｕｔ１）を出力する。【００７７】
第１チャージポンプ回路４１０のスイッチング動作は、外部から入力される第１クロック信号ＣＬＫ１にもとづき制御される。分周器４３０は、第１クロック信号ＣＬＫ１を１／２分周した第２クロック信号ＣＬＫ２を出力する。その結果、第２チャージポンプ回路４２０のスイッチング周波数は、第１チャージポンプ回路４１０のスイッチング周波数の１／２に設定される。【００７８】
以上のように構成された本実施の形態に係るスイッチング電源装置４００の動作について説明する。図６は、図５のスイッチング電源装置４００の動作状態を示すタイムチャートである。
第１の実施の形態で説明したように、第１チャージポンプ回路４１０は、第１クロック信号ＣＬＫ１にもとづき、第１充電期間φ１、第２充電期間φ２、第１充電期間φ１、第３充電期間φ３を一周期としてスイッチング動作を行う。【００７９】
一方、第２チャージポンプ回路４２０は、第２クロック信号ＣＬＫ２にもとづいて、スイッチング動作を行う。第２チャージポンプ回路４２０は、第１チャージポンプ回路４１０における第２充電期間φ２およびそれに続く第１充電期間φ１に、第２フライングキャパシタＣ２を充電する第１状態Φ１となり、第１チャージポンプ回路４１０における第３充電期間φ３およびそれに続く第１充電期間φ１に第３出力キャパシタＣｏ３を充電する第２状態Φ２となる。【００８０】
本実施の形態に係るスイッチング電源装置４００によれば、入力電圧Ｖｉｎに対して、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１、第２出力電圧Ｖｏｕｔ２、第３出力電圧Ｖｏｕｔ３としてそれぞれ、２Ｖｉｎ、−Ｖｉｎ、−２Ｖｉｎの３つの電圧を得ることができる。したがって、スイッチング電源装置４００を搭載した電子機器においては、入力電圧Ｖｉｎをあわせると、±Ｖｉｎ、±２Ｖｉｎの正負電源を負荷に対して供給することができる。【００８１】
本実施の形態に係るスイッチング電源装置４００は、第２チャージポンプ回路４２０のスイッチング周波数を第１チャージポンプ回路４１０のスイッチング周波数の１／２に設定し、第１チャージポンプ回路４１０において、第１出力キャパシタＣｏ１を充電するフェーズと、第２チャージポンプ回路４２０において、第２フライングキャパシタＣｆ２を充電するフェーズを同期制御する。その結果、第１出力キャパシタＣｏ１に蓄えられる電荷量の変化を抑えることができ、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１のリップルを低減することができる。さらに、第２チャージポンプ回路４２０の入力電圧である第１出力電圧Ｖｏｕｔ１のリップルが低減されることにより、第２チャージポンプ回路４２０から出力される第３出力電圧Ｖｏｕｔ３の変動も抑えることができる。【００８２】
なお、本実施の形態に係るスイッチング電源装置４００において、第１チャージポンプ回路４１０として、図３のスイッチング電源装置２００を用いてもよい。【００８３】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は、第４の実施の形態の変形例である。図７は、第５の実施の形態に係るスイッチング電源装置５００の構成を示す回路図である。本実施の形態に係るスイッチング電源装置５００は、第１チャージポンプ回路５１０と、第２チャージポンプ回路４２０を備える。第２チャージポンプ回路４２０の構成は、図５と同様である。【００８４】
本実施の形態においては、第２チャージポンプ回路４２０に入力される第２クロック信号ＣＬＫ２を、第１チャージポンプ回路５１０の内部で生成することを特徴とする。図８は、図７の第１チャージポンプ回路５１０の制御部５０の構成を示す回路図である。制御部５０は、Ｄラッチ回路５２、第１ＡＮＤゲート５４、第２ＡＮＤゲート５６を含む。【００８５】
Ｄラッチ回路５２のクロック端子には第１クロック信号ＣＬＫ１が入力され、データ端子は、反転出力端子と接続される。Ｄラッチ回路５２の出力信号は、第２クロック信号ＣＬＫ２として第２チャージポンプ回路４２０へと出力される。Ｄラッチ回路５２から出力される第２クロック信号ＣＬＫ２の周波数は、第１クロック信号ＣＬＫ１の１／２となる。【００８６】
第１ＡＮＤゲート５４は、第１クロック信号ＣＬＫ１と第２クロック信号ＣＬＫ２との論理積を生成する。制御部５０は、第１ＡＮＤゲート５４の出力信号がハイレベルのとき、すなわち、第１クロック信号ＣＫＬ１および第２クロック信号ＣＬＫ２がともにハイレベルのとき、第２充電期間φ２となるように、第１スイッチＳＷ１〜第６スイッチＳＷ６のオンオフを制御する。【００８７】
また、第２ＡＮＤゲート５６は、第１クロック信号ＣＬＫ１と第２クロック信号ＣＬＫ２の反転信号との論理積を生成する。制御部５０は、第１ＡＮＤゲート５４の出力信号がハイレベルのとき、すなわち、第１クロック信号ＣＬＫ１がハイレベルで、かつ第２クロック信号ＣＬＫ２がローレベルのとき、第３充電期間φ３となるように、第１スイッチＳＷ１〜第６スイッチＳＷ６のオンオフを制御する。【００８８】
以上のように構成された第５の実施の形態に係るスイッチング電源装置５００の動作について説明する。図９は、図７のスイッチング電源装置５００の動作状態を示すタイムチャートである。
本実施の形態において、第１チャージポンプ回路５１０は、第１クロック信号ＣＬＫ１にもとづき、第１充電期間φ１、第２充電期間φ２、第１充電期間φ１、第３充電期間φ３を一周期としてスイッチング動作を行う。【００８９】
一方、第２チャージポンプ回路４２０は、第２クロック信号ＣＬＫ２にもとづいて、第１充電期間φ１およびそれに続く第２充電期間φ２に第２フライングキャパシタＣｆ２を充電するとともに、第１充電期間φ１およびそれに続く第３充電期間φ３に第３出力キャパシタＣｏ３を充電する。【００９０】
本実施の形態に係るスイッチング電源装置５００は、第２チャージポンプ回路４２０のスイッチング周波数を第１チャージポンプ回路５１０のスイッチング周波数の１／２に設定し、第１チャージポンプ回路５１０において、第１出力キャパシタＣｏ１を充電するフェーズと、第２チャージポンプ回路４２０において、第２フライングキャパシタＣｆ２を充電するフェーズを同期制御する。その結果、第１出力キャパシタＣｏ１に蓄えられる電荷量の変化を抑えることができ、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１のリップルを低減することができる。さらに、第２チャージポンプ回路４２０の入力電圧である第１出力電圧Ｖｏｕｔ１のリップルが低減されることにより、第２チャージポンプ回路４２０から出力される第３出力電圧Ｖｏｕｔ３の変動も抑えることができる。【００９１】
なお、本実施の形態に係るスイッチング電源装置５００において、第１チャージポンプ回路５１０として、図３のスイッチング電源装置２００を用いてもよい。【００９２】
以上で説明した実施の形態に係るスイッチング電源装置は、たとえば電池駆動型の携帯電話端末やＰＤＡなどの電子機器に好適に用いることができる。図１０は、実施の形態に係るスイッチング電源装置を搭載した電子機器の構成を示すブロック図である。電子機器１０００は、電池１０１０、スイッチング電源装置１０２０、第１負荷１０３０、第２負荷１０４０を備える。スイッチング電源装置１０２０は、上述のいずれかの実施の形態で説明したスイッチング電源装置であって、電池１０１０から出力される電池電圧Ｖｂａｔを、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１（＝２×Ｖｂａｔ）、第２出力電圧Ｖｏｕｔ２（−Ｖｂａｔ）に変換して出力する。第１出力電圧Ｖｏｕｔ１は、ＬＥＤや液晶パネルなどの第１負荷１０３０に供給される。また第２出力電圧Ｖｏｕｔ２は、負電源を必要とする第２負荷１０４０に供給される。【００９３】
上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。【００９４】
実施の形態においてＭＯＳＦＥＴで構成された素子は、バイポーラトランジスタなど別のトランジスタに置換することも可能である。これらの選択は、半導体製造プロセスやコスト、回路に求められる使用に応じて決定すればよい。【００９５】
実施の形態において、第２チャージポンプ回路４２０は、反転型の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、昇圧率が１．５倍や２倍のチャージポンプ回路であってもよい。【００９６】
実施の形態において、スイッチング電源装置１００を構成する素子はすべて一体集積化されていてもよく、または別の集積回路に分けて構成されていてもよく、さらにはその一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。どの部分を集積化するかは、コストや占有面積、用途などに応じて決めればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明に係るスイッチング電源装置によれば、簡易な回路構成によって複数の電圧を出力することができる。
【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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【図９】
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【図１０】
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