JP2007166788A - 昇圧回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】昇圧回路は、基準電位を出力する基準電位回路と、基準電位と出力電圧に対応する電圧とを比較する比較器と、電源電圧を昇圧して出力電圧として出力する昇圧手段であって、比較器の出力によって動作/不動作が制御される昇圧手段とから構成される。そして、比較器が、基準電位と前記出力電圧に対応する電圧とを比較し比較結果を昇圧手段へ出力する差動増幅手段(P8、P9)と、差動増幅手段の駆動電流を流す定電流回路であって、昇圧手段が動作の時駆動電流をオン、不動作の時駆動電流をオフとする定電流回路(N5、N6)と、昇圧手段が不動作の時差動増幅手段へ駆動電流より小さい電流を流す電流回路(P21,N21、N22)とから構成される。
【選択図】図1
Description
内部昇圧回路1−1において、符号21は発振器であり、比較器22の出力が”H(ハイ)”レベルの時クロックパルスCLK1、CLK2を生成し、ポンプ回路23へ出力する。ここで、クロックパルスCLK2はクロックパルスCLK1を反転したパルスである。ポンプ回路23は、チャージポンプ回路と言われるもので、入力電位Vinを昇圧して内部電位V1として出力する。図7はその詳細を示す回路図であり、この図において、24−1〜24−mはダイオード、25−1〜25−(m−1)はコンデンサである。
すなわち、上述した比較器22のトランジスタP1、P5、N4、N6、N8をポンプ回路23の昇圧/停止動作の繰り返しに合わせてオン/オフすると、比較器22の差動対トランジスタP8、P9の入力電圧Vref、VmonAがトランジスタのしきい値Vthより大きいので、差動対トランジスタP8、P9が導通したままとなる。これにより、差動対トランジスタP8、P9の各ソースの接続点NOの電圧が図10(a)に波形A1で示すように大きく変動する。なお、図10(a)において、波形A2はトランジスタP1、P5、N4、N6、N8のオン/オフを行わない場合(常時オンの場合)の接続点NOの波形である。
図11は比較器22の要部と基準電位回路2の接続関係を示す図である。この図に示すように、比較器22のトランジスタP9のソース−ゲート間には浮遊容量C1が存在し、また、比較器22の入力端と基準電位回路2の出力端とを結ぶラインと接地間には浮遊容量C2が存在する。これらの容量を考慮し、比較器22と基準電位回路2とを接続する回路を等価的に表すと、図11下部に示す回路となる。この回路において、抵抗Raと定電流回路Tは基準電位回路2のトランジスタ7を等価的に表しており、また、抵抗R2は基準電位回路2の抵抗9〜11と、ダイオード12、13を等価的に表している。
Z1=1/ωC1
Z2=1/ωC2
であり、また、インピーダンスZ2と抵抗R2の並列回路のインピーダンスKは、
K=R2‖Z2
と表すことができる。図12(b)に、これらのインピーダンスによる等価回路を示す。
まず、トランジスタP1、P5、N4、N6、N8のオン/オフ動作がない場合は、コンデンサC1、C2がオープンと考えられることから、基準電位Vrefは、
Vref=R2×VDD/(R1+R2)・・・(1)
なる式によって表される。一方、トランジスタP1、P5、N4、N6、N8のオン/オフ動作が繰り返される時は、基準電位Vrefは、コンデンサC1、C2の影響を受けるので、
Vref=K×VDD/(R1+K)+K×Vn/(K+Z1)・・・(2)
なる式によって表される。なお、Vnは接続点NOの電圧である。
K=(R2‖Z2)<R2
であり、
式(2)の第1項<式(1)の第1項
となる。また、コンデンサC2の容量はコンデンサC1の容量よりはるかに大きく、約100倍と考えられることから、
C2=100・C1
なる式が得られ、この式から
Z2=0.01・Z1
なる式が得られる。この式から、
K≦0.01・Z1
なる関係が得られる。
さらに、Vn≒VDD/2であるので、式(2)の第2項は、
第2項≒0.005・VDD
となり、無視することができる。
なお、この種の昇圧回路が記載された従来の文献として特許文献1が知られている。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、省電力化を図ることができ、しかも、安定した回路動作を行うことができる昇圧回路を提供することにある。
図1に示す回路が図8に示す従来の比較器と異なる点は、次の点である。
(1)トランジスタP5と並列にPchトランジスタP21を設けている。このトランジスタP21は、そのゲートへ接地電位が加えられており、抵抗として機能する。
(2)トランジスタP7のソースとトランジスタP10のソースとの接続を除き、トランジスタP10のソースと電源電圧VDDの間にPchトランジスタP22を挿入している。このトランジスタP22のゲートへ信号Disableが加えられ、これにより、このトランジスタP22はポンプ回路の動作時にオン、不動作時にオフとなる。
(3)接続点NOと接地ラインとの間に、NchトランジスタN21、N22のシリーズ接続回路を挿入している。この場合、トランジスタN21のゲートへはバイアス電圧Opbiasが加えられる。また、トランジスタ22は、そのゲートへ電源電圧VDDが加えられ、抵抗として機能する。
(2)トランジスタN3、P4の接続点とトランジスタN5のゲートとの間に半導体スイッチ40を挿入している。この半導体スイッチ40は、ポンプ回路の動作時にオン、不動作時にオフとなる。
(3)トランジスタN5のゲートと接地間およびトランジスタN5のソースと接地間にそれぞれコンデンサ41、42を追加している。
この実施形態においては、ポンプ回路の停止時において、差動段の定電流パスを完全にシャットダウンする。但し、定電流源用トランジスタN5のオン/オフ前後の電位関係を保持するため、半導体スイッチ40、電位保持用のコンデンサ41、42を設けている。
N1〜N8、N21、N22…Nchトランジスタ
40…半導体スイッチ
41、42…コンデンサ
Claims (3)
- 基準電位を出力する基準電位回路と、
前記基準電位と出力電圧に対応する電圧とを比較する比較器と、
電源電圧を昇圧して前記出力電圧として出力する昇圧手段であって、前記比較器の出力によって動作/不動作が制御される昇圧手段と、
を具備する昇圧回路において、
前記比較器が、
前記基準電位と前記出力電圧に対応する電圧とを比較し比較結果を前記昇圧手段へ出力する差動増幅手段と、
前記差動増幅手段の駆動電流を流す定電流回路であって、前記昇圧手段が動作の時駆動電流をオン、不動作の時駆動電流をオフとする定電流回路と、
前記昇圧手段が不動作の時前記差動増幅手段へ前記駆動電流より小さい電流を流す電流回路と、
からなることを特徴とする昇圧回路。 - 基準電位を出力する基準電位回路と、
前記基準電位と出力電圧に対応する電圧とを比較する比較器と、
電源電圧を昇圧して前記出力電圧として出力する昇圧手段であって、前記比較器の出力によって動作/不動作が制御される昇圧手段と、
を具備する昇圧回路において、
前記比較器が、
対となる第1、第2の増幅素子を具備し、前記基準電位と前記出力電圧に対応する電圧とを比較し比較結果を前記昇圧手段へ出力する差動増幅手段と、
前記差動増幅手段の駆動電流を流す定電流回路であって、前記昇圧手段が動作の時駆動電流をオン、不動作の時駆動電流をオフとする定電流回路と、
前記昇圧手段が不動作の時前記差動増幅手段の一方の増幅素子へ前記駆動電流より小さい電流を流す電流回路と、
からなることを特徴とする昇圧回路。 - 基準電位を出力する基準電位回路と、
前記基準電位と出力電圧に対応する電圧とを比較する比較器と、
電源電圧を昇圧して前記出力電圧として出力する昇圧手段であって、前記比較器の出力によって動作/不動作が制御される昇圧手段と、
を具備する昇圧回路において、
前記比較器が、
前記基準電位と前記出力電圧に対応する電圧とを比較し比較結果を前記昇圧手段へ出力する差動増幅手段と、
前記差動増幅手段の駆動電流を流す定電流回路であって、前記昇圧手段が動作の時駆動電流をオン、不動作の時駆動電流をオフとする定電流回路と、
前記定電流回路へバイアス電圧を供給するラインを、前記昇圧手段が不動作の時オフとするスイッチ手段と、
前記定電流回路と前記差動増幅手段との接続点の電位を前記昇圧手段が不動作となった後一定時間保持するコンデンサと、
からなることを特徴とする昇圧回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005360059A JP2007166788A (ja) | 2005-12-14 | 2005-12-14 | 昇圧回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005360059A JP2007166788A (ja) | 2005-12-14 | 2005-12-14 | 昇圧回路 |
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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-
2005
- 2005-12-14 JP JP2005360059A patent/JP2007166788A/ja active Pending
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