(57)【要約】【課題】  セットリング時間を短くできるチャージポンプ回路を提供する。【解決手段】  昇圧電圧Ｖｏｕｔが高くなってオーバーシュート電圧以上になると、トランジスタＴ１がオンしてチャージポンプ回路の出力端子がディスチャージされるので、オーバーシュート後の昇圧電圧Ｖｏｕｔが低くなりやすく、昇圧電圧Ｖｏｕｔがオーバーシュート後の電圧から所望の電圧になるまでの時間が短くなり、セットリング時間が短くなる。【選択図】  図１
2009177906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャージポンプ回路において、
オシレータ回路から出力されるポンピングパルスに基づいて昇圧動作し、昇圧電圧を出力する昇圧回路と、
前記昇圧電圧が所望の電圧になるよう動作し、前記昇圧電圧が前記所望の電圧未満であると前記オシレータ回路が動作するよう前記オシレータ回路を制御し、前記昇圧電圧が前記所望の電圧以上であると前記オシレータ回路が動作停止するよう前記オシレータ回路を制御する電圧検出回路と、
動作時に前記昇圧回路が昇圧動作するよう前記ポンピングパルスを出力し、動作停止時に前記ポンピングパルスを出力しない前記オシレータ回路と、
前記昇圧電圧がオーバーシュート電圧未満であると、チャージポンプ回路の出力端子をディスチャージせず、前記昇圧電圧が前記オーバーシュート電圧以上であると、チャージポンプ回路の出力端子をディスチャージするディスチャージ回路と、
を備えることを特徴とするチャージポンプ回路。
【請求項２】
前記オシレータ回路の出力端子と前記昇圧回路の入力端子との間に設けられ、バッファを有し、前記ポンピングパルスをドライブするクロックドライバ回路と、
前記クロックドライバ回路に設けられ、前記クロックドライバ回路から出力されるドライブ後の前記ポンピングパルスの波高値を所定値にリミットするリミッタ回路と、
を備えることを特徴とする請求項１記載のチャージポンプ回路。
【請求項３】
前記電圧検出回路は、
前記昇圧電圧を分圧し、第一分圧電圧を出力する第一分圧回路と、
第一基準電圧を出力する第一基準電圧回路と、
前記第一分圧電圧と前記第一基準電圧とを比較し、前記第一分圧電圧が前記第一基準電圧に一致して前記昇圧電圧が所望の電圧になるよう動作し、前記第一分圧電圧が前記第一基準電圧未満であって前記昇圧電圧が前記所望の電圧未満であると前記オシレータ回路が動作するよう前記オシレータ回路を制御し、前記第一分圧電圧が前記第一基準電圧以上であって前記昇圧電圧が前記所望の電圧以上であると前記オシレータ回路が動作停止するよう前記オシレータ回路を制御する第一比較回路と、
を有し、
前記ディスチャージ回路は、
前記昇圧電圧を分圧し、第二分圧電圧を出力する第二分圧回路と、
第二基準電圧を出力する第二基準電圧回路と、
前記第二分圧電圧と前記第二基準電圧とを比較し、前記第二分圧電圧が前記第二基準電圧未満であって前記昇圧電圧がオーバーシュート電圧未満であるとトランジスタがオフするよう前記トランジスタを制御し、前記第二分圧電圧が前記第二基準電圧以上であって前記昇圧電圧が前記オーバーシュート電圧以上であると前記トランジスタがオンするよう前記トランジスタを制御する第二比較回路と、
前記トランジスタと、
を有する、
ことを特徴とする請求項１記載のチャージポンプ回路。
【請求項４】
チャージポンプ回路の出力端子と前記第一分圧回路の出力端子との間に設けられた容量、
を備えることを特徴とする請求項３記載のチャージポンプ回路。
【請求項５】
前記第二分圧回路の出力端子と接地端子との間に設けられた容量、
を備えることを特徴とする請求項３記載のチャージポンプ回路。
【請求項６】
前記電圧検出回路は、
前記昇圧電圧を分圧し、第一分圧電圧及び第二分圧電圧を出力する分圧回路と、
第一基準電圧を出力する第一基準電圧回路と、
前記第一分圧電圧と前記第一基準電圧とを比較し、前記第一分圧電圧が前記第一基準電圧に一致して前記昇圧電圧が所望の電圧になるよう動作し、前記第一分圧電圧が前記第一基準電圧未満であって前記昇圧電圧が前記所望の電圧未満であると前記オシレータ回路が動作するよう前記オシレータ回路を制御し、前記第一分圧電圧が前記第一基準電圧以上であって前記昇圧電圧が前記所望の電圧以上であると前記オシレータ回路が動作停止するよう前記オシレータ回路を制御する第一比較回路と、
を有し、
前記ディスチャージ回路は、
前記分圧回路と、
第二基準電圧を出力する第二基準電圧回路と、
前記第二分圧電圧と前記第二基準電圧とを比較し、前記第二分圧電圧が前記第二基準電圧未満であって前記昇圧電圧がオーバーシュート電圧未満であるとトランジスタがオフするよう前記トランジスタを制御し、前記第二分圧電圧が前記第二基準電圧以上であって前記昇圧電圧が前記オーバーシュート電圧以上であると前記トランジスタがオンするよう前記トランジスタを制御する第二比較回路と、
前記トランジスタと、
を有する、
ことを特徴とする請求項１記載のチャージポンプ回路。
【請求項７】
チャージポンプ回路の出力端子と前記分圧回路の第一出力端子との間に設けられた容量、
を備えることを特徴とする請求項６記載のチャージポンプ回路。
【請求項８】
前記分圧回路の第二出力端子と接地端子との間に設けられた容量、
を備えることを特徴とする請求項６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する。
【背景技術】
【０００２】
従来のチャージポンプ回路の構成について説明する。図５は、従来のチャージポンプ回路を示す図である。
【０００３】
チャージポンプ回路は、分圧回路２３、基準電圧回路２８、比較回路２２、オシレータ回路２０及び昇圧回路２１を備えている。
【０００４】
次に、従来のチャージポンプ回路の動作について説明する。
【０００５】
昇圧回路２１は、オシレータ回路２０から出力されるポンピングパルスに基づいて昇圧動作し、昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力する。分圧回路２３は、昇圧電圧Ｖｏｕｔを分圧し、分圧電圧Ｖｆｂ１を出力する。基準電圧回路２８は、基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力する。比較回路２２は、分圧電圧Ｖｆｂ１と基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較し、分圧電圧Ｖｆｂ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１に一致して昇圧電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧になるよう動作し（フィードバック制御を行い）、また、負荷（図示せず）によって分圧電圧Ｖｆｂ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１未満であると（昇圧電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧未満であると）オシレータ回路２０が動作するようオシレータ回路２０を制御し、分圧電圧Ｖｆｂ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１以上であると（昇圧電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧以上であると）オシレータ回路２０が動作停止するようオシレータ回路２０を制御する。オシレータ回路２０は、オシレータ回路２０の動作時に昇圧回路２１が昇圧動作するようポンピングパルスを出力し、オシレータ回路２０の動作停止時にポンピングパルスを出力しない。ここで、分圧回路２３と基準電圧回路２８と比較回路２２とは、電圧を検出する電圧検出回路５１として機能する（例えば、特許文献１〜２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２５９４０５号公報
【特許文献２】特開２００６−１３６１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、チャージポンプ回路の出力端子からオシレータ回路２０までのフィードバック系に寄生容量が存在することなどにより、フィードバック制御に遅れが発生し、チャージポンプ回路の出力端子でオーバーシュートが発生することがある。よって、オーバーシュート後、昇圧電圧Ｖｏｕｔがオーバーシュート後の電圧から所望の電圧になるまでの時間が長くなることがあり、セットリング時間（昇圧電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧になるまでの時間）が長くなることがある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、セットリング時間を短くできるチャージポンプ回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、チャージポンプ回路において、オシレータ回路から出力されるポンピングパルスに基づいて昇圧動作し、昇圧電圧を出力する昇圧回路と、前記昇圧電圧が所望の電圧になるよう動作し、前記昇圧電圧が前記所望の電圧未満であると前記オシレータ回路が動作するよう前記オシレータ回路を制御し、前記昇圧電圧が前記所望の電圧以上であると前記オシレータ回路が動作停止するよう前記オシレータ回路を制御する電圧検出回路と、動作時に前記昇圧回路が昇圧動作するよう前記ポンピングパルスを出力し、動作停止時に前記ポンピングパルスを出力しない前記オシレータ回路と、前記昇圧電圧がオーバーシュート電圧未満であると、チャージポンプ回路の出力端子をディスチャージせず、前記昇圧電圧が前記オーバーシュート電圧以上であると、チャージポンプ回路の出力端子をディスチャージするディスチャージ回路と、を備えることを特徴とするチャージポンプ回路を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、昇圧電圧が高くなってオーバーシュート電圧以上になると、チャージポンプ回路の出力端子がディスチャージされるので、オーバーシュート後の昇圧電圧が低くなりやすく、昇圧電圧がオーバーシュート後の電圧から所望の電圧になるまでの時間が短くなり、セットリング時間が短くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
まず、チャージポンプ回路の構成について説明する。図１は、チャージポンプ回路を示す図である。
【００１２】
チャージポンプ回路は、分圧回路２３、基準電圧回路２８、比較回路２２、オシレータ回路２０及び昇圧回路２１を備えている。また、チャージポンプ回路は、分圧回路２６、基準電圧回路２９、比較回路２７及びトランジスタＴ１を備えている。
【００１３】
分圧回路２３は、チャージポンプ回路の出力端子と接地端子との間に設けられている。基準電圧回路２８は、比較回路２２の反転入力端子と接地端子との間に設けられている。比較回路２２は、非反転入力端子が分圧回路２３の出力端子に接続され、出力端子がオシレータ回路２０の入力端子に接続されている。オシレータ回路２０は、出力端子が昇圧回路の入力端子に接続されている。昇圧回路２１は、出力端子がチャージポンプ回路の出力端子に接続されている。
【００１４】
分圧回路２６は、チャージポンプ回路の出力端子と接地端子との間に設けられている。基準電圧回路２８は、比較回路２７の反転入力端子と接地端子との間に設けられている。比較回路２２は、非反転入力端子が分圧回路２６の出力端子に接続され、出力端子がトランジスタＴ１のゲートに接続されている。トランジスタＴ１は、ソースが接地端子に接続され、ドレインがチャージポンプ回路の出力端子に接続されている。
【００１５】
ここで、分圧電圧Ｖｆｂ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１と等しくなった時の昇圧電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧であり、分圧電圧Ｖｆｂ１及び基準電圧Ｖｒｅｆ１が回路設計されることにより、所望の電圧が決定される。また、分圧電圧Ｖｆｂ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２と等しくなった時の昇圧電圧Ｖｏｕｔがオーバーシュート電圧であり、分圧電圧Ｖｆｂ２及び基準電圧Ｖｒｅｆ２が回路設計されることにより、オーバーシュート電圧が決定される。また、オーバーシュート電圧は、所望の電圧よりも高い。
【００１６】
次に、チャージポンプ回路の動作について説明する。
【００１７】
昇圧回路２１は、オシレータ回路２０から出力されるポンピングパルスに基づいて昇圧動作し、昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力する。分圧回路２３は、昇圧電圧Ｖｏｕｔを分圧し、分圧電圧Ｖｆｂ１を出力する。基準電圧回路２８は、基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力する。比較回路２２は、分圧電圧Ｖｆｂ１と基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較し、分圧電圧Ｖｆｂ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１に一致して昇圧電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧になるよう動作し（フィードバック制御を行い）、また、負荷（図示せず）によって分圧電圧Ｖｆｂ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１未満であると（昇圧電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧未満であると）オシレータ回路２０が動作するようオシレータ回路２０を制御し、分圧電圧Ｖｆｂ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１以上であると（昇圧電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧以上であると）オシレータ回路２０が動作停止するようオシレータ回路２０を制御する。オシレータ回路２０は、オシレータ回路２０の動作時に昇圧回路２１が昇圧動作するようポンピングパルスを出力し、オシレータ回路２０の動作停止時にポンピングパルスを出力しない。ここで、分圧回路２３と基準電圧回路２８と比較回路２２とは、電圧を検出する電圧検出回路４１として機能する。
【００１８】
また、分圧回路２６は、昇圧電圧Ｖｏｕｔを分圧し、分圧電圧Ｖｆｂ２を出力する。基準電圧回路２９は、基準電圧Ｖｒｅｆ２を出力する。比較回路２７は、分圧電圧Ｖｆｂ２と基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較し、分圧電圧Ｖｆｂ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２未満であると（昇圧電圧Ｖｏｕｔがオーバーシュート電圧未満であると）トランジスタＴ１がオフするようトランジスタＴ１を制御し、分圧電圧Ｖｆｂ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２以上であると（昇圧電圧Ｖｏｕｔがオーバーシュート電圧以上であると）トランジスタＴ１がオンするようトランジスタＴ１を制御する。トランジスタＴ１は、分圧電圧Ｖｆｂ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２未満である時にオフし、分圧電圧Ｖｆｂ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２以上である時にオンしてチャージポンプ回路の出力端子をディスチャージする。ここで、分圧回路２６と基準電圧回路２９と比較回路２７とトランジスタＴ１とは、チャージポンプ回路の出力端子をディスチャージすることができるディスチャージ回路４２として機能する。
【００１９】
ここで、トランジスタＴ１がオンすると、昇圧電圧Ｖｏｕｔが低くなっていくが、昇圧電圧Ｖｏｕｔがオーバーシュート電圧未満になると、直ちにトランジスタＴ１がオフする。
【００２０】
このようにすると、昇圧電圧Ｖｏｕｔが高くなってオーバーシュート電圧以上になると、トランジスタＴ１がオンしてチャージポンプ回路の出力端子がディスチャージされるので、オーバーシュート後の昇圧電圧Ｖｏｕｔが低くなりやすく、昇圧電圧Ｖｏｕｔがオーバーシュート後の電圧から所望の電圧になるまでの時間が短くなり、セットリング時間が短くなる。
【００２１】
また、分圧電圧Ｖｆｂ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１以上であるとオシレータ回路２０が動作停止するので、チャージポンプ回路の消費電力が小さくなる。
【００２２】
また、分圧回路２３及び分圧回路２６の抵抗値が小さくなることによらず、トランジスタＴ１がオンすることにより、チャージポンプ回路の出力端子がディスチャージされる。よって、分圧回路２３及び分圧回路２６の抵抗値が大きくても良く、分圧回路２３及び分圧回路２６の抵抗値が小さいことによって昇圧回路２１の能力が高く回路設計されることがなくなる。よって、面積及び消費電力が小さくなる。
【００２３】
なお、オーバーシュート電圧が所望の電圧を近づけられると、その分、トランジスタＴ１がオンしてチャージポンプ回路の出力端子をディスチャージしやすくなるので、昇圧電圧Ｖｏｕｔがオーバーシュート後の電圧から所望の電圧になるまでの時間が短くなり、セットリング時間が短くなる。
【００２４】
また、トランジスタＴ１のドライブ能力が大きいと、ディスチャージの速度が速くなるので、昇圧電圧Ｖｏｕｔがオーバーシュート後の電圧から所望の電圧になるまでの時間が短くなり、セットリング時間が短くなる。
【００２５】
また、図２に示すように、容量Ｃ１がチャージポンプ回路の出力端子と分圧回路２３の出力端子との間に設けられてもよい。すると、比較回路２２の反応速度が速くなるので、昇圧電圧Ｖｏｕｔが適正に制御され、昇圧電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧になりやすくなり、セットリング時間が短くなる。
【００２６】
また、図２に示すように、容量Ｃ２が分圧回路２６の出力端子と接地端子との間に設けられてもよい。すると、昇圧電圧Ｖｏｕｔのリップル成分が除去され、比較回路２７の誤動作が少なくなるので、昇圧電圧Ｖｏｕｔが適正に制御され、昇圧電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧になりやすくなり、セットリング時間が短くなる。
【００２７】
また、図２に示すように、バッファ（図示せず）を有してポンピングパルスをドライブするクロックドライバ回路２４がオシレータ回路２０の出力端子と昇圧回路２１の入力端子との間に設けられ、クロックドライバ回路２４から出力されるドライブ後のポンピングパルスの波高値を所定値にリミットするリミッタ回路２５がクロックドライバ回路２４に設けられてもよい。すると、電源電圧が変動して高くなっても、ポンピングパルスの波高値は所定値未満になり、ポンピングパルスのリップルは増えなくなるので、昇圧電圧Ｖｏｕｔが適正に制御され、昇圧電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧になりやすくなり、セットリング時間が短くなる。
【００２８】
また、図１では、分圧回路２３及び分圧回路２６は分圧電圧Ｖｆｂ１及び分圧電圧Ｖｆｂ２をそれぞれ出力しているが、図３に示すように、１個の分圧回路６１が分圧電圧Ｖｆｂ１及び分圧電圧Ｖｆｂ２を出力しても良い。
【００２９】
また、図２では、分圧回路２３及び分圧回路２６は分圧電圧Ｖｆｂ１及び分圧電圧Ｖｆｂ２をそれぞれ出力しているが、図４に示すように、１個の分圧回路６１が分圧電圧Ｖｆｂ１及び分圧電圧Ｖｆｂ２を出力しても良い。この時、容量Ｃ１〜Ｃ２が削除され、容量Ｃ３がチャージポンプ回路の出力端子及び比較回路２７の非反転入力端子の間に追加され、容量Ｃ４が接地端子及び比較回路２２の非反転入力端子の間に追加される。
【００３０】
また、基準電圧回路２８及び基準電圧回路２９が設けられているが、１個の基準電圧回路（図示せず）が設けられても良い。この時、比較回路２２及び比較回路２７によって用いられる基準電圧が異なる場合、分圧回路（図示せず）などによって２個の基準電圧が生成される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】チャージポンプ回路を示す図である。
【図２】チャージポンプ回路を示す図である。
【図３】チャージポンプ回路を示す図である。
【図４】チャージポンプ回路を示す図である。
【図５】従来のチャージポンプ回路を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
２０  オシレータ回路                    ２１  昇圧回路
２２、２７  比較回路                    ２３、２６  分圧回路
Ｔ１  トランジスタ                      ２８、２９  基準電圧回路
【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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