(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサを入力電圧まで充電し、前記コンデンサの充電電圧に前記入力電圧を印加して昇圧し、または前記コンデンサの充電電圧を反転出力するチャージポンプ回路を有するＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記チャージポンプ回路の動作の開始前に、前記コンデンサを予備的に充電する予備充電回路を備え、
前記予備充電回路は、前記入力電圧を前記コンデンサに印加して充電するスイッチ素子を有し、前記スイッチ素子は前記コンデンサの予備的な充電時にオンし、その充電終了後にはオフするようになっていることを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは出力用コンデンサを含み、前記予備充電回路は、前記チャージポンプ回路の動作の開始前に、前記コンデンサおよび前記出力用コンデンサを予備的に充電するようになっており、
かつ、前記予備充電回路は、前記入力電圧を前記コンデンサに印加して充電する第１スイッチ素子と、前記入力電圧を前記出力用コンデンサに印加して充電する第２スイッチ素子とを有し、前記第１および第２スイッチ素子は、それぞれ前記コンデンサおよび前記出力用コンデンサの予備的な充電時にオンし、その充電終了後にはオフするようになっていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項３】
コンデンサを入力電圧まで充電し、前記コンデンサの充電電圧に前記入力電圧を印加して昇圧し、または前記コンデンサの充電電圧を反転出力するチャージポンプ回路を有するＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記チャージポンプ回路の非動作時に、前記コンデンサを予備的に充電する予備充電回路と、
前記チャージポンプ回路の動作開始時に、前記チャージポンプ回路の前記昇圧動作または前記反転出力動作に代えて、前記チャージポンプ回路よりも小さな能力でその昇圧動作またはその反転出力動作を行う第１の突入電流軽減回路と、
を備えるようにしたことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記第１の突入電流軽減回路は、
前記チャージポンプ回路が前記昇圧動作または前記反転出力動作に使用するＭＯＳトランジスタに並列に設け、そのＭＯＳトランジスタよりもトランジスタサイズの小さな補助ＭＯＳトランジスタと、
前記ＭＯＳトランジスタと前記補助ＭＯＳトランジスタの動作を選択的に切り換える切換え手段と、
を備えていることを特徴とする請求項３に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは出力用コンデンサを含み、前記予備充電回路は、前記チャージポンプ回路の非動作時に、前記コンデンサおよび前記出力用コンデンサを予備的に充電するようになっていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項６】
コンデンサを入力電圧まで充電し、前記コンデンサの充電電圧に前記入力電圧を印加して昇圧し、または前記コンデンサの充電電圧を反転出力するチャージポンプ回路を有するＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記チャージポンプ回路の非動作時に、前記コンデンサを予備的に充電する予備充電回路と、
前記チャージポンプ回路の動作開始時に、前記チャージポンプ回路の前記昇圧動作または前記反転出力動作に代えて、前記チャージポンプ回路よりも小さな能力でその昇圧動作またはその反転出力動作を行う第１の突入電流軽減回路と、
前記チャージポンプ回路の動作開始時に、前記チャージポンプ回路の前記コンデンサの充電に代えて、前記チャージポンプ回路よりも小さな能力でその充電を行う第２の突入電流軽減回路と、
を備えるようにしたことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項７】
前記第１の突入電流軽減回路は、
前記チャージポンプ回路が前記昇圧動作または前記反転出力動作に使用する第１のＭＯＳトランジスタに並列に設け、その第１のＭＯＳトランジスタよりもトランジスタサイズの小さな第１の補助ＭＯＳトランジスタと、
前記第１のＭＯＳトランジスタと前記第１の補助ＭＯＳトランジスタの動作を選択的に切り換える第１の切換え手段とを備え、
前記第２の突入電流軽減回路は、
前記チャージポンプ回路の前記充電動作に使用する第２のＭＯＳトランジスタに並列に設け、その第２のＭＯＳトランジスタよりもトランジスタサイズの小さな第２の補助ＭＯＳトランジスタと、
前記第２のＭＯＳトランジスタと前記第２の補助ＭＯＳトランジスタの動作を選択的に切り換える第２の切換え手段と、
を備えていることを特徴とする請求項６に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項８】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは出力用コンデンサを含み、前記予備充電回路は、前記チャージポンプ回路の非動作時に、前記コンデンサおよび前記出力用コンデンサを予備的に充電するようになっていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータに関し、特に、チャージポンプ方式によるＤＣ／ＤＣコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からのチャージポンプ方式によるＤＣ／ＤＣコンバータとしては、例えば図７に示すように、２倍昇圧のものが知られている。
このＤＣ／ＤＣコンバータは、図７に示すように、２倍昇圧のチャージポンプ回路１と、このチャージポンプ回路１を駆動する駆動回路２と、この駆動回路２に供給する信号を発振する発振回路３と、出力コンデンサＣＶ１と、を備えている。
【０００３】
チャージポンプ回路１は、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４と、コンデンサＣ１とから構成されている。その各ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４は、駆動回路２によりオンオフ制御が行われるようになっている。
次に、このような構成からなる従来のＤＣ／ＤＣコンバータの動作の一例について、図７および図８を参照して説明する。
いま、電源が投入されると、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２に寄生ダイオードがあるので、この寄生ダイオードにより、入力直流電圧Ｖｉｎが電荷のない出力コンデンサＣＶ１を急激に充電する。このため、図８（Ｂ）示すように、出力コンデンサＣＶ１に大きな充電電流が流れる。この充電電流（突入電流）により出力電圧Ｖｏｕｔが、図８（Ａ）に示すように、２．４〔Ｖ〕程度に急激に立ち上がる。また、このとき、Ｑ２、Ｑ４のみをオンとするので、入力直流電圧Ｖｉｎが電荷の殆どないコンデンサＣ１を充電する。
【０００４】
次に、駆動回路２が、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３のみをオンとするので、入力直流電圧ＶｉｎをコンデンサＣ１の充電電圧に印可して昇圧する。このため、コンデンサＣＶ１に図８（Ｂ）に示すような大きな充電電流が流れる。この充電電流により出力電圧Ｖｏｕｔは、図８（Ａ）に示すように、４．２〔Ｖ〕程度に急激に立ち上がる。
さらに、駆動回路２が、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３をオフにすると同時に、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４をオンとするので、入力直流電圧ＶｉｎがコンデンサＣ１をさらに充電する。このため、コンデンサＣ１に図８（Ｂ）に示すような比較的大きな充電電流が流れる。このときには出力電圧Ｖｏｕｔは、図８（Ａ）に示すように、４．２〔Ｖ〕程度のままを維持する。
【０００５】
次に、駆動回路２が、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４をオフすると同時に、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３をオンとするので、入力直流電圧ＶｉｎをコンデンサＣ１の充電電圧に印可して昇圧する。このため、コンデンサＣＶ１に図８（Ｂ）に示すような充電電流が流れる。この充電電流により出力電圧Ｖｏｕｔは、図８（Ａ）に示すように、５〔Ｖ〕程度に急激に立ち上がる。
以後、これらの動作を繰り返すことにより、コンデンサＣＶ１の充電電流が図８（Ｂ）に示すように徐々に減少していき、これに伴って出力電圧が図８（Ａ）に示すように徐々に増加していき最終的に６〔Ｖ〕程度になる。
【０００６】
その後、チャージポンプ回路１は、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４のみをオンにすることによりコンデンサＣ１を入力直流電圧Ｖｉｎまで充電し、さらに、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４をオフにすると同時にＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３をオンすることによりそのコンデンサＣ１の充電電圧に入力直流電圧Ｖｉｎを印加して昇圧する、という動作を繰り返す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のＤＣ／ＤＣコンバータでは、上述のように、チャージポンプ回路の動作の開始時に、コンデンサＣ１と出力用コンデンサＣＶ１に大きな充電電流、すなわち突入電流が流れ、例えば他の機器に悪影響を及ぼすというような不都合がある。
そこで、本発明の目的は、上記の点に鑑み、突入電流を低減化するようにしたＤＣ／ＤＣコンバータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、請求項１〜請求項８に記載の各発明は、以下のように構成した。
すなわち、請求項１に記載の発明は、コンデンサを入力電圧まで充電し、前記コンデンサの充電電圧に前記入力電圧を印加して昇圧し、または前記コンデンサの充電電圧を反転出力するチャージポンプ回路を有するＤＣ／ＤＣコンバータであって、前記チャージポンプ回路の動作の開始前に、前記コンデンサを予備的に充電する予備充電回路を備え、前記予備充電回路は、前記入力電圧を前記コンデンサに印加して充電するスイッチ素子を有し、前記スイッチ素子は前記コンデンサの予備的な充電時にオンし、その充電終了後にはオフするようになっていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは出力用コンデンサを含み、前記予備充電回路は、前記チャージポンプ回路の動作の開始前に、前記コンデンサおよび前記出力用コンデンサを予備的に充電するようになっており、かつ、前記予備充電回路は、前記入力電圧を前記コンデンサに印加して充電する第１スイッチ素子と、前記入力電圧を前記出力用コンデンサに印加して充電する第２スイッチ素子とを有し、前記第１および第２スイッチ素子は、それぞれ前記コンデンサおよび前記出力用コンデンサの予備的な充電時にオンし、その充電終了後にはオフするようになっていることを特徴とするものである。
このように請求項１、請求項２に記載の発明では、予備充電回路が、チャージポンプ回路の非動作時に、チャージポンプ回路のコンデンサを予め充電しておくことができる。このため、チャージポンプ回路の動作の開始時に、突入電流を従来よりも小さくすることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、コンデンサを入力電圧まで充電し、前記コンデンサの充電電圧に前記入力電圧を印加して昇圧し、または前記コンデンサの充電電圧を反転出力するチャージポンプ回路を有するＤＣ／ＤＣコンバータであって、前記チャージポンプ回路の非動作時に、前記コンデンサを予備的に充電する予備充電回路と、前記チャージポンプ回路の動作開始時に、前記チャージポンプ回路の前記昇圧動作または前記反転出力動作に代えて、前記チャージポンプ回路よりも小さな能力でその昇圧動作またはその反転出力動作を行う第１の突入電流軽減回路と、を備えるようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記第１の突入電流軽減回路は、前記チャージポンプ回路が前記昇圧動作または前記反転出力動作に使用するＭＯＳトランジスタに並列に設け、そのＭＯＳトランジスタよりもトランジスタサイズの小さな補助ＭＯＳトランジスタと、前記ＭＯＳトランジスタと前記補助ＭＯＳトランジスタの動作を選択的に切り換える切換え手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは出力用コンデンサを含み、前記予備充電回路は、前記チャージポンプ回路の非動作時に、前記コンデンサおよび前記出力用コンデンサを予備的に充電するようになっていることを特徴とするものである。
このように請求項３〜請求項５に記載の各発明では、予備充電回路の他に、第１の突入電流軽減回路を備えるようにした。そして、その第１の突入電流軽減回路は、チャージポンプ回路の動作開始時に、チャージポンプ回路の昇圧動作または反転出力動作に代えて、チャージポンプ回路よりも小さな能力でその昇圧動作またはその反転出力動作を行う。
【００１３】
このため、請求項３〜請求項５に記載の各発明では、請求項１および請求項２に記載の発明に比べて、チャージポンプ回路の動作の開始時に、突入電流をさらに小さくすることができる。
請求項６に記載の発明は、コンデンサを入力電圧まで充電し、前記コンデンサの充電電圧に前記入力電圧を印加して昇圧し、または前記コンデンサの充電電圧を反転出力するチャージポンプ回路を有するＤＣ／ＤＣコンバータであって、前記チャージポンプ回路の非動作時に、前記コンデンサを予備的に充電する予備充電回路と、前記チャージポンプ回路の動作開始時に、前記チャージポンプ回路の前記昇圧動作または前記反転出力動作に代えて、前記チャージポンプ回路よりも小さな能力でその昇圧動作またはその反転出力動作を行う第１の突入電流軽減回路と、前記チャージポンプ回路の動作開始時に、前記チャージポンプ回路の前記コンデンサの充電に代えて、前記チャージポンプ回路よりも小さな能力でその充電を行う第２の突入電流軽減回路と、を備えるようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記第１の突入電流軽減回路は、前記チャージポンプ回路が前記昇圧動作または前記反転出力動作に使用する第１のＭＯＳトランジスタに並列に設け、その第１のＭＯＳトランジスタよりもトランジスタサイズの小さな第１の補助ＭＯＳトランジスタと、前記第１のＭＯＳトランジスタと前記第１の補助ＭＯＳトランジスタの動作を選択的に切り換える第１の切換え手段とを備え、前記第２の突入電流軽減回路は、前記チャージポンプ回路の前記充電動作に使用する第２のＭＯＳトランジスタに並列に設け、その第２のＭＯＳトランジスタよりもトランジスタサイズの小さな第２の補助ＭＯＳトランジスタと、前記第２のＭＯＳトランジスタと前記第２の補助ＭＯＳトランジスタの動作を選択的に切り換える第２の切換え手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは出力用コンデンサを含み、前記予備充電回路は、前記チャージポンプ回路の非動作時に、前記コンデンサおよび前記出力用コンデンサを予備的に充電するようになっていることを特徴とするものである。
このように請求項６〜請求項８に記載の各発明では、予備充電回路および第１の突入電流軽減回路の他に、第２の突入電流軽減回路を備えるようにした。そして、第２の突入電流軽減回路は、チャージポンプ回路の動作の開始時に、チャージポンプ回路のコンデンサの充電に代えて、前記チャージポンプ回路よりも小さな能力でその充電を行う
このため、請求項６〜請求項８に記載の各発明では、請求項３〜請求項５に記載の発明に比べて、チャージポンプ回路の動作の開始時に、突入電流をさらに小さくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明のＤＣ／ＤＣコンバータの第１実施形態の構成について、図１を参照して説明する。
この第１実施形態は、図１に示すように、２倍昇圧のチャージポンプ回路１と、このチャージポンプ回路１を駆動する駆動回路２と、この駆動回路２に供給する信号を発振する発振回路３と、出力コンデンサＣＶ１と、入力端子４と、出力端子５とを備え、これらにより正の電圧を生成出力するＤＣ／ＤＣコンバータを構成している。
【００１７】
さらに、この第１実施形態は、そのＤＣ／ＤＣコンバータの非動作時に、チャージポンプ回路１を構成するコンデンサＣ１および出力コンデンサＣＶ１をそれぞれ予め充電しておき、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作開始時の突入電流を軽減する予備充電回路６を備えている。
チャージポンプ回路１は、直流入力電圧Ｖｉｎを２倍に昇圧するものであり、図１に示すように、Ｐ型のＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ３と、Ｎ型のＭＯＳトランジスタＱ４と、コンデンサＣ１などから構成されている。
【００１８】
具体的には、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４が、出力ライン７とアースとの間に直列に接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４は、その各ゲートに駆動回路２から所定の各駆動信号（オンオフ制御信号）が印加されるようになっている。ＭＯＳトランジスタＱ１とＭＯＳトランジスタＱ２の共通接続部と、ＭＯＳトランジスタＱ３とＭＯＳトランジスタＱ４の共通接続部とに、コンデンサＣ１の両端が接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ２とＭＯＳトランジスタＱ３の共通接続部が、入力ライン８に接続されている。
【００１９】
駆動回路２は、発振回路３が発振する所定の周波数の発振信号に基づき、チャージポンプ回路１を駆動する駆動信号を出力するものである。このため、駆動回路２からの所定の各駆動信号は、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４の各ゲートに印加され、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４が駆動制御（オンオフ制御）されるようになっている。
予備充電回路６は、ＤＣ／ＤＣコンバータの非動作時に、パワーオフ信号に基づき、入力直流電圧ＶｉｎでコンデンサＣ１を充電するためのものと、入力直流電圧Ｖｉｎで出力コンデンサＣＶ１を充電するためのものとからなる。
【００２０】
コンデンサＣ１を充電するためのものは、図１に示すように、ＭＯＳトランジスタＱ５、Ｑ６と、インバータ９とから構成される。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータの非動作時に、パワーオフ信号に基づいてＭＯＳトランジスタＱ５、Ｑ６がオンとなり、これにより入力直流電圧ＶｉｎでコンデンサＣ１を充電するようになっている。
具体的には、ＭＯＳトランジスタＱ５は、そのドレインが入力ライン８に接続され、そのソースがコンデンサＣ１の一端に接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＱ６は、そのドレインがコンデンサＣ１の他端に接続され、そのソースが接地されている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ５は、そのゲートにパワーオフ信号が印加されてオンオフ制御され、ＭＯＳトランジスタＱ６は、そのゲートにインバータ９を介してパワーオフ信号が印加されてオンオフ制御されるようになっている。
【００２１】
出力コンデンサＣＶ１を充電するためのものは、図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータの非動作時に、パワーオフ信号に基づいてＭＯＳトランジスタＱ７がオンとなり、これにより入力直流電圧ＶｉｎでコンデンサＣＶ１を充電するようになっている。
具体的には、ＭＯＳトランジスタＱ７は、そのドレインが入力ライン８に接続され、そのソースが出力ライン７を介してコンデンサＣＶ１の一端に接続されている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ７は、そのゲートにパワーオフ信号が印加されてオンオフ制御されるようになっている。
【００２２】
次に、このような構成からなる第１実施形態の動作例について、図１および図２を参照して説明する。
この第１実施形態では、図２に示すように、電源が投入されると、その投入から５〔ｍＳ〕の経過するまで予備充電回路６をパワーオフ信号で動作させ、その動作の終了後に、駆動回路２でチャージポンプ回路１を動作させる場合について説明する。
【００２３】
ここで、パワーオフ信号は、電源が投入された状態において、駆動回路２がチャージポンプ回路１を駆動しない場合に「Ｌ」レベルにあり、そのチャージポンプ回路１を駆動する場合に「Ｈ」レベルにあるものである。
この場合には、電源が投入されると、その投入から５〔ｍＳ〕の経過までの期間はパワーオフ信号が「Ｌ」レベルとなり、この期間はＭＯＳトランジスタＱ５〜Ｑ７がオンになる。このため、電源の投入時には、図２（Ｂ）に示すように、コンデンサＣ１および出力用コンデンサＣＶ１には、入力直流電圧Ｖｉｎによって急激に充電電流が流れる。これに伴って、出力端子５の出力電圧Ｖｏｕｔは、図２（Ａ）に示すように、急激に立ち上がったのち、徐々に増加していき最終的に３〔Ｖ〕程度になる。
【００２４】
そして、電源の投入から５〔ｍＳ〕を経過すると、そのチャージポンプ回路１を駆動するために、パワーオフ信号が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化するので、ＭＯＳトランジスタＱ５〜Ｑ７がオフになる。
その後、駆動回路２が、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３のみをオンとするので、入力直流電圧ＶｉｎをコンデンサＣ１の充電電圧に印可して昇圧する。このため、コンデンサＣＶ１に図２（Ｂ）に示すような充電電流が流れる。この充電電流により出力電圧Ｖｏｕｔは、図２（Ａ）に示すように、３〔Ｖ〕から４．６〔Ｖ〕程度に急激に立ち上がる。
【００２５】
次いで、駆動回路２が、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３をオフにすると同時に、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４をオンとするので、入力直流電圧ＶｉｎがコンデンサＣ１をさらに充電する。このため、コンデンサＣ１に図２（Ｂ）に示すような充電電流が流れる。このときには出力電圧Ｖｏｕｔは、図２（Ａ）に示すように、４．６〔Ｖ〕程度のままを維持する。
次に、駆動回路２が、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４をオフにすると同時に，ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３をオンとするので、入力直流電圧ＶｉｎをコンデンサＣ１の充電電圧に印可して昇圧する。このため、コンデンサＣＶ１に図２（Ｂ）に示すような充電電流が流れる。この充電電流により出力電圧Ｖｏｕｔは、図２（Ａ）に示すように、５．２〔Ｖ〕程度に急激に立ち上がる。
【００２６】
以後、これらの動作を繰り返すことにより、コンデンサＣＶ１の充電電流が図２（Ｂ）に示すように徐々に減少していき、これに伴って出力電圧Ｖｏｕｔが図２（Ａ）に示すように徐々に増加していき最終的に６〔Ｖ〕程度になる。
その後、チャージポンプ回路１は、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４のみをオンにすることによりコンデンサＣ１を入力直流電圧Ｖｉｎまで充電し、さらに、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４をオフにすると同時にＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３をオンすることによりそのコンデンサＣ１の充電電圧に入力直流電圧Ｖｉｎを印加して昇圧する、という動作を繰り返す。
【００２７】
以上説明したように、この第１実施形態によれば、予備充電回路６を設けるようにしたので、予備充電回路６によりコンデンサＣ１を予め充電し、その充電の完了後に、チャージポンプ回路１の動作を開始させることができる。このため、チャージポンプ回路１の動作開始時において、突入電流を従来よりも減少することができ、この突入電流による他の機器への悪影響を防止できる。
なお、以上の説明では、電源の投入時に予備充電回路６によりコンデンサＣ１、ＣＶ１を予め充電し、その充電の完了後に、駆動回路２でチャージポンプ回路１を駆動する場合について説明した。
【００２８】
しかし、パワーオフ信号は、電源が投入された状態において、チャージポンプ回路１を駆動しない場合に「Ｌ」レベルにあり、そのチャージポンプ回路１を駆動する場合に「Ｈ」レベルにあるものである。
従って、チャージポンプ回路１を動作させない期間に、予備充電回路６によりコンデンサＣ１、ＣＶ１を予め充電しておき、チャージポンプ回路１の動作時に、コンデンサＣ１、ＣＶ１を充電した状態でその動作を開始できる。
【００２９】
次に、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータの第２実施形態の構成について、図３を参照して説明する。
この第２実施形態は、図３に示すように、第１実施形態の構成を基本とし、突入電流をさらに減少するために、第１突入電流軽減回路１１を追加するようにしたものである。
その第１突入電流軽減回路１１は、チャージポンプ回路１の動作開始時に、そのチャージポンプ回路１の昇圧動作に代えて、チャージポンプ回路１よりも小さな能力でその昇圧動作を一時的に行うものである。
【００３０】
すなわち、第１突入電流軽減回路１１は、図３に示すように、チャージポンプ回路１において本来の昇圧動作を行うＭＯＳトランジスタＱ３に並列に接続されるＭＯＳトランジスタＱ3 Ａと、ＭＯＳトランジスタＱ３とＭＯＳトランジスタＱ３Ａの動作を選択的に切り換える切り換えスイッチＳＷ１とから構成されている。
また、ＭＯＳトランジスタＱ３Ａは、後述のように、ＭＯＳトランジスタＱ３に流れる電流よりも小さくして突入電流を軽減するために、そのトランジスタサイズをＭＯＳトランジスタＱ３のトランジスタサイズよりも小さなものを使用している。
【００３１】
さらに詳述すると、ＭＯＳトランジスタＱ３のドレインとソースには、ＭＯＳトランジスタＱ３Ａのドレインとソースとがそれぞれ接続されている。また、駆動回路２からの駆動信号が、切り換えスイッチＳＷ１によりＭＯＳトランジスタＱ３のゲートまたはＭＯＳトランジスタＱ３Ａのゲートに選択的に供給されるようになっている。切り換えスイッチＳＷ１は、スイッチ切替信号によりその接点が切り換わるようになっている。
【００３２】
なお、この第２実施形態の他の部分の構成は、図１に示す第１実施形態の構成と同様であるので、同一構成要素には同一符号を付してその構成の説明は省略する。
次に、このような構成からなる第２実施形態の動作例について、図３および図４を参照して説明する。
この第２実施形態では、図４に示すように、電源が投入されると、その投入から５〔ｍＳ〕を経過するまでの期間は予備充電回路６をパワーオフ信号で動作させ、その動作の終了後の５〔ｍＳ〕から８〔ｍＳ〕までの期間はチャージポンプ回路１と第１突入電流軽減回路１１とを動作させ、８〔ｍＳ〕の経過後はチャージポンプ回路１のみを動作させる場合について説明する。
【００３３】
この場合には、電源の投入から５〔ｍＳ〕の経過するまでは、第１実施形態と同様に予備充電回路６が動作し、コンデンサＣ１の充電電流は図４（Ｂ）に示すようになり、出力電圧Ｖｏｕｔは図４（Ａ）に示すようになる。
電源の投入から５〔ｍＳ〕を経過すると、切り換えスイッチＳＷ１の接点が図３の位置とは反対側に切り換わり、チャージポンプ回路１の昇圧動作を第１突入電流軽減回路１１が一時的に行うことになる。
【００３４】
すなわち、駆動回路２が、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３Ａのみをオンし、入力直流電圧ＶｉｎをコンデンサＣ１の充電電圧に印可して昇圧し、コンデンサＣＶ１に図４（Ｂ）に示すような充電電流が流れる。しかし、ＭＯＳトランジスタＱ３ＡはＭＯＳトランジスタＱ３よりもトランジスタサイズが小さいので、図４（Ｂ）に示すように第１実施形態の場合に比べてその充電電流を大幅に減少できる。すなわち、充電電流を８４５〔ｍＡ〕から１８０〔ｍＡ〕に減少できる（図４（Ｂ）および図２（Ｂ）参照）。
【００３５】
この充電電流により出力電圧Ｖｏｕｔは、図４（Ａ）に示すように、３〔Ｖ〕から４．６〔Ｖ〕程度に急激に立ち上がる。
さらに、駆動回路２が、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３Ａをオフにすると同時に、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４をオンにするので、入力直流電圧ＶｉｎがコンデンサＣ１をさらに充電する。このため、コンデンサＣ１に図４（Ｂ）に示すような充電電流が流れるが、この充電電流の大きさは第１実施形態の場合と同様である。このときには出力電圧Ｖｏｕｔは、図４（Ａ）に示すように、４．６〔Ｖ〕程度のままを維持する。
【００３６】
次に、駆動回路２が、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４をオフにすると同時にＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３Ａをオンにするので、入力直流電圧ＶｉｎをコンデンサＣ１の充電電圧に印可して昇圧する。このため、コンデンサＣＶ１に図４（Ｂ）に示すような充電電流が流れ、この充電電流は第１実施形態の場合よりも大幅に減少する。すなわち、充電電流が５００〔ｍＡ〕から１５０〔ｍＡ〕に減少する。この充電電流により出力電圧Ｖｏｕｔは、図４（Ａ）に示すように、５．２〔Ｖ〕程度に急激に立ち上がる。
【００３７】
以後、これらの動作を繰り返すことにより、コンデンサＣ１の充電電流が図４（Ｂ）に示すように徐々に減少していき、これに伴って出力電圧が図４（Ａ）に示すように徐々に増加していき、電源の投入から８〔ｍＳ〕を経過後には６〔Ｖ〕程度になる。
その後、チャージポンプ回路１は、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４をオンにすることによりコンデンサＣ１を入力直流電圧Ｖｉｎまで充電し、さらにＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４をオフすると同時に、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３をオンすることによりそのコンデンサＣ１の充電電圧に入力直流電圧Ｖｉｎを印加して昇圧する、という動作を繰り返す。
【００３８】
以上説明したように、この第２実施形態では、予備充電回路６の他に、第１突入電流軽減回路１１を設けるようにしたので、チャージポンプ回路１の動作の開始時に、チャージポンプ回路１の昇圧動作に代えて、第１突入電流軽減回路１１がその昇圧動作を一時的に小さな電流で行うことができる。
このため、第２実施形態によれば、チャージポンプ回路１の動作開始時において、第１実施形態よりもさらに突入電流を減少することができ、この突入電流による他の機器への悪影響を防止できる。
【００３９】
次に、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータの第３実施形態の構成について、図５を参照して説明する。
この第３実施形態は、図５に示すように、図３に示す第２実施形態の構成を基本とし、突入電流をさらに減少するために、第２突入電流軽減回路１２を追加するようにしたものである。
第２突入電流軽減回路１２は、チャージポンプ回路１の動作開始時に、チャージポンプ回路１のコンデンサＣ１の充電動作に代えて、チャージポンプ回路１よりも小さな能力でその充電を一時的に行うものである。
【００４０】
すなわち、第２突入電流軽減回路１２は、図５に示すように、チャージポンプ回路１において本来の充電動作を行うＭＯＳトランジスタＱ２に並列に接続されるＭＯＳトランジスタＱ２Ａと、ＭＯＳトランジスタＱ２とＭＯＳトランジスタＱ２Ａの動作を選択的に切り換える切り換えスイッチＳＷ２とから構成されている。
また、ＭＯＳトランジスタＱ２Ａは、後述のように、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる電流よりも小さくして突入電流を軽減するために、そのトランジスタサイズがＭＯＳトランジスタＱ２のトランジスタサイズよりも小さなものを使用している。
【００４１】
さらに詳述すると、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレインとソースには、ＭＯＳトランジスタＱ２Ａのドレインとソースとがそれぞれ接続されている。また、駆動回路２からの駆動信号が、切り換えスイッチＳＷ２によりＭＯＳトランジスタＱ２のゲートまたはＭＯＳトランジスタＱ２Ａのゲートに選択的に供給されるようになっている。切り換えスイッチＳＷ２は、スイッチ切替信号によりその接点が切り換わるようになっている。
【００４２】
なお、この第３実施形態の他の部分の構成は、図３に示す第２実施形態の構成と同様であるので、同一構成要素には同一符号を付してその構成の説明は省略する。
次に、このような構成からなる第３実施形態の動作例について、以下に説明する。
この第３実施形態は、第２実施形態の構成に、第２突入電流軽減回路１２を追加したものである。
【００４３】
従って、この第３実施形態では、図４に示すように、チャージポンプ回路１１が第１突入電流軽減回路１１と動作を行う期間に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の各接点が図５の位置とは反対側の位置に切り換わり、これにより、第２突入電流軽減回路１２が、第１突入電流軽減回路１１と交互に動作する。以下、この場合の動作について詳述する。
このときには、まず、駆動回路２が、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３Ａのみをオンし、入力直流電圧ＶｉｎをコンデンサＣ１の充電電圧に印可して昇圧するので、コンデンサＣＶ１に図４（Ｂ）に示すような１８０〔ｍＡ〕の充電電流が流れる。
【００４４】
次に、駆動回路２が、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３Ａをオフにすると同時に、ＭＯＳトランジスタＱ２Ａ、Ｑ４をオンとするので、入力直流電圧ＶｉｎがコンデンサＣ１をさらに充電する。
しかし、ＭＯＳトランジスタＱ２ＡはＭＯＳトランジスタＱ２よりもトランジスタサイズが小さいので、第２実施形態の場合に比べてその充電電流を大幅に減少させることができる。すなわち、図４（Ｂ）に示す４７０〔ｍＡ〕の充電電流を大幅に減少できる。
【００４５】
このようにして、第３実施形態では、第２突入電流軽減回路１２を動作させることにより、図４（Ｂ）に示す２７０〔ｍＡ〕、１４５〔ｍＡ〕の各電流を大幅に減少できる。
以上説明したように、この第３実施形態では、予備充電回路６および第１突入電流軽減回路１１の他に、第２突入電流軽減回路１２を設けるようにしたので、チャージポンプ回路１の動作の開始時に、チャージポンプ回路１の充電動作に代えて、第２突入電流軽減回路１２がその充電動作を一時的に小さな電流で行うことができる。
【００４６】
このため、第３実施形態によれば、チャージポンプ回路１の動作開始時において、第２実施形態に比べてさらに突入電流を減少することができ、この突入電流による他の機器への悪影響を防止できる。
次に、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータの第４実施形態の構成について、図６を参照して説明する。
第１実施形態〜第３実施形態は、正の電圧を得るＤＣ／ＤＣコンバータに適用した場合について説明したが、本発明は負の電圧を得るようにしたＤＣ／ＤＣコンバータにも適用可能である。
【００４７】
この第４実施形態は、負の電圧を得るようにしたＤＣ／ＤＣコンバータに適用したものであり、その構成は第３実施形態と基本的に同様であるので、第３実施形態を参照しながら、その概要について説明する。
すなわち、この第４実施形態は、図６に示すように、チャージポンプ回路２１と、このチャージポンプ回路２１を駆動する駆動回路２と、この駆動回路２に供給する信号を発振する発振回路３と、出力コンデンサＣＶ１と、入力端子４と、出力端子５とを備え、これらにより負の電圧を生成出力するＤＣ／ＤＣコンバータを構成している。
【００４８】
さらに、この第４実施形態は、第３実施形態と同様に予備充電回路２２、第１突入電流軽減回路２３、および第２突入電流軽減回路２４を備えている。
チャージポンプ回路２１は、ＭＯＳトランジスタＱ１１〜Ｑ１４と、コンデンサＣ１とからなる。すなわち、このチャージポンプ回路２１は、駆動回路２によりＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１３のみをオンにしてコンデンサＣ１を直流入力電圧Ｖｉｎまで充電し、次に、ＭＯＳトランジスタＱ１２、Ｑ１４のみをオンにして、そのコンデンサＣ１の充電電圧を反転出力し、これを負の電圧として取り出すようになっている。
【００４９】
予備充電回路２２は、図５の予備充電回路６に相当するものであり、ＭＯＳトランジスタＱ１５〜Ｑ１７と、インバータ２５、２６から構成される。すなわち、予備充電回路２２は、チャージポンプ回路２１が非動作時に、ＭＯＳトランジスタＱ１５〜Ｑ１７がオンし、これによりコンデンサＣと出力用コンデンサＣＶ１を入力直流電圧Ｖｉｎまで充電する。
第１突入電流軽減回路２３は、図５の第１突入電流軽減回路１１に相当するものであり、ＭＯＳトランジスタＱ１２Ａと切り換えスイッチＳＷ１２とから構成される。
【００５０】
すなわち、第１突入電流軽減回路２３は、チャージポンプ回路２１の動作開始時に、そのチャージポンプ回路２１の充電電圧の反転出力動作に代えて、チャージポンプ回路２１よりも小さな能力でその反転出力動作を一時的に行うものである。このときには、図６に示す切り換えスイッチＳＷ１２の接点が図示の位置とは反対の位置となり、ＭＯＳトランジスタＱ１２に代えて、それよりもトランジスタサイズの小さなＭＯＳトランジスタ１２Ａが使用される。
【００５１】
第２突入電流軽減回路２４は、図６の第２突入電流軽減回路１２に相当するものであり、ＭＯＳトランジスタＱ１３Ａと切り換えスイッチＳＷ１１とから構成される。
すなわち、第２突入電流軽減回路２４は、チャージポンプ回路２１の動作開始時に、そのチャージポンプ回路２１の充電動作に代えて、チャージポンプ回路２１よりも小さな能力でその充電動作を一時的に行うものである。このときには、図６に示す切り換えスイッチＳＷ１１の接点が図示の位置とは反対の位置となり、ＭＯＳトランジスタＱ１３に代えて、それよりもトランジスタサイズの小さなＭＯＳトランジスタ１３Ａが使用される。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、チャージポンプ回路の動作の開始時における突入電流を軽減することができ、この突入電流による他の機器への悪影響を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態の構成を示す回路図である。
【図２】  その第１実施形態の突入電流と出力電圧の一例を示す波形図である。
【図３】  本発明の第２実施形態の構成を示す回路図である。
【図４】  その第２実施形態の突入電流と出力電圧の一例を示す波形図である。
【図５】  本発明の第３実施形態の構成を示す回路図である。
【図６】  本発明の第４実施形態の構成を示す回路図である。
【図７】  従来のＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図８】  そのＤＣ／ＤＣコンバータの突入電流と出力電圧の波形図である。
【符号の説明】
１、２１  チャージポンプ回路
２  駆動回路
３  発振回路
６、２２  予備充電回路
１１、２３  第１突入電流軽減回路
１２、２４  第２突入電流軽減回路
【図１】
0004026367.tif 000002
【図２】
0004026367.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004026367.tif 000007
【図７】
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【図８】
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