JP2010148205A - 負電圧供給回路および負電圧供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負電圧供給回路を提供する。
【解決手段】負電圧供給回路は、入力電圧を受け、負電圧に変換し、負電圧を負荷回路に供給する。負電圧供給回路３は、パワースイッチＱ、インダクタＬ、駆動ゲート３４およびパワースイッチ駆動制御回路１２を備える。パワースイッチＱは、一端が入力電圧に電気的に接続される。インダクタＬは、一端がパワースイッチＱの他端に電気的に接続され、他端が接地される。インダクタＬおよびパワースイッチＱの一端は負荷回路に負電圧を供給する。駆動ゲート３４は、パワースイッチＱの切替を駆動する。パワースイッチ駆動制御回路１２は、駆動信号を生成し、駆動ゲートによってパワースイッチＱを駆動する。駆動ゲート３４の低作動電圧は直接または間接的に負電圧によって得られる。
【選択図】図３

Description

本発明は、負電圧供給回路および負電圧供給方法に関し、詳しくは、パワートランジスタに良好な駆動能力を与える、例えばＣＣＤ（電荷結合素子、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）回路に負電圧を供給することを可能にする負電圧供給回路および負電圧供給方法に関するものである。

負電圧供給回路の応用の一つは、ＣＣＤ回路に負電圧を供給することである。図1に示すように、先行技術により開示される負電圧供給回路１は、パワースイッチ駆動制御回路１２が駆動ゲート１４を介してパワースイッチＱを制御し、パワースイッチＱおよびインダクタＬの作動によってバッテリーＢＡＴからの電圧Ｖｉｎを負電圧に変換し、負電圧をＣＣＤ回路に供給することである。必要な電圧は−７Ｖである。パワースイッチ駆動制御回路１２はフィードバック端ＦＢからフィードバック信号を獲得し、フィードバック信号によって如何にパワースイッチＱの切替を制御するかということを決める。回路において、パワースイッチ駆動制御回路１２、駆動ゲート１４、パワースイッチＱおよび１．２５Ｖ供給回路は一つの集積回路１０にまとまって配置されることが一般的である。

上述した先行技術の問題は、次の通りである。駆動ゲート１４の高作動電圧および低作動電圧はバッテリーＢＡＴの供給電圧Ｖｉｎおよび接地である。つまりパワースイッチＱのゲート極の作動区間は電圧Ｖｉｎおよび０Ｖの間である。ＣＣＤ回路に適用する場合、バッテリーＢＡＴは通常二つのＡＡ電池によって電力を供給し、供給した電圧Ｖｉｎは１．８Ｖから３．２Ｖの間である。パワースイッチＱがＰＭＯＳである場合、Ｖｔが約−１Ｖとなる。言い換えれば、回路はパワースイッチＱのゲート極に対する駆動能力が０．８Ｖから２．２Ｖであるため、駆動能力が低過ぎになり、パワースイッチＱの導通抵抗がバッテリーＢＡＴの電圧に伴い大幅に変化しやすくなる。

上述した問題に対し、本発明者は図２に示す先行技術を提出した。負電圧供給回路２において、集積回路２０は内部に負電荷ポンプ２６を有し、コンデンサー接続方法の切替によって駆動ゲート２４の低作動電圧にあたる負電圧ＣＰＯを生成するため、パワースイッチＱのゲート極に対する駆動能力および回路の安定性を大幅に高めることが可能である。しかしながら、この方法の欠点は、集積回路２０の外部のコンデンサーを増設し、かつ集積回路２０に複数の接続ピンを増設する必要があることである。つまり、図に示すように本来のＶｉｎ、ＬＸ、ＦＢおよび１．２５Ｖの接続ピンのほかにＣＰ、ＣＮおよびＣＰＯなど三つの接続ピンを増設しなければならない。しかしこれはコスト面において最善の方法でない。

従って、本発明は上述した先行技術の問題を解決するため、負電圧供給回路および負電圧供給方法を提出した。

本発明の主な目的は、負電圧供給回路を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、負電圧供給回路に適用する集積回路を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、負電圧供給方法を提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明の主張によって負電圧供給回路を提供する。負電圧供給回路は、入力電圧を受け、負電圧に変換し、負電圧を負荷回路に供給することである。負電圧供給回路は、パワースイッチ、インダクタ、駆動ゲートおよびパワースイッチ駆動制御回路を備える。パワースイッチは、一端が入力電圧に電気的に接続される。インダクタは、一端がパワースイッチの他端に電気的に接続され、他端が接地される。インダクタおよびパワースイッチの一端は負荷回路に負電圧を供給する。駆動ゲートは、パワースイッチの切替を駆動する。パワースイッチ駆動制御回路は、駆動信号を生成し、駆動ゲートによってパワースイッチを駆動する。駆動ゲートの低作動電圧は直接または間接的に負電圧によって得られる。

負電圧供給回路は、さらに低作動電圧回路を備える。低作動電圧回路は、直接または間接的に負電圧を獲得し、そののち駆動ゲートに低作動電圧を生成し、供給する。

本発明のもう一つの主張は、負電圧供給回路に適用する集積回路を提供することである。負電圧供給回路は、互いに電気的に接続するパワースイッチおよびインダクタを備え、パワースイッチの切替によって入力電圧を負電圧に変換し、負電圧を負荷回路に供給する。集積回路は、駆動ゲートおよびパワースイッチ駆動制御回路を有する。駆動ゲートはパワースイッチの切替を駆動する。パワースイッチ駆動制御回路は、駆動信号を生成し、駆動ゲートによってパワースイッチを駆動する。駆動ゲートの低作動電圧は直接または間接的に負電圧によって得られる。

パワースイッチは集積回路の内部または外部に位置することが可能である。
集積回路は、さらに低作動電圧回路を有する。低作動電圧回路は、直接または間接的に負電圧を獲得し、そののち駆動ゲートに低作動電圧を生成し、供給する。

本発明のもう一つの主張は、負電圧供給方法を提供することである。負電圧供給方法は、互いに電気的に接続するパワースイッチおよびインダクタを備えるステップ、駆動ゲートによってパワースイッチの切替を駆動し、そして入力電圧を負電圧に変換し、負電圧を負荷回路に供給するステップ、および負電圧によって駆動ゲートに低作動電圧を供給するステップを含む。

上述の方法において、負電圧によって駆動ゲートに低作動電圧を供給するステップは、駆動ゲートの低作動電圧と負電圧とを電気的に接続させることが可能である。また負電圧によって駆動ゲートに低作動電圧を供給するステップは、低作動電圧回路を提供し、低作動電圧回路と負荷回路の一端とが電気的に接続することによって駆動ゲートに低作動電圧を生成し、供給するか、または低作動電圧回路を提供し、低作動電圧回路とインダクタおよびパワースイッチとの接点とが電気的に接続することによって駆動ゲートに低作動電圧を生成し、供給することも可能である。

以下、本発明の目的、技術内容、特徴および達成した効果を明確するため、具体的な実施形態に基づいて詳細な説明を進める。

以下の実施形態は、ＣＣＤ回路に−７V負電圧を供給することを例として説明を進めるが、本発明はこれに限らず、負電圧を供給必要な別の場合に適用することが可能であり、電圧は−７Ｖに限られない。図３は本発明の第一実施形態を示す回路図である。図３に示すように、第一実施形態による負電圧供給回路３は、直接ＣＣＤ回路に供給する負電圧を集積回路３０中に取り戻し、駆動ゲート３４の低作動電圧Ｖ−を成すため、パワースイッチＱのゲート極に対する駆動能力および回路の安定性を大幅に高めることが可能である。図２に示す先行技術と比べて、集積回路の外部のコンデンサーを増設する必要がないだけでなく、集積回路３０には図に示す接続ピンＶ−以外のＣＰ、ＣＮ、ＣＰＯなど三つの接続ピンを増設する必要もないため、接続ピンの数が集積回路２０より少ない。

本発明の第二実施形態を図４のように示す。本実施形態は低作動電圧回路３６を増設し、この回路はＣＣＤ回路に供給する負電圧を引き受け、低作動電圧Ｖ−に変換し、低作動電圧Ｖ−を駆動ゲート３４に供給する。つまり、駆動ゲート３４の低作動電圧Ｖ−は、ＣＣＤ回路に供給する負電圧によって間接的に得られる。低作動電圧回路３６を配置する長所は、次の通りである。第一実施形態において、低作動電圧Ｖ−はＣＣＤ回路に供給する負電圧であり、電圧の絶対値が比較的大きいため、集積回路３０内部の一部分のユニットは直接高電圧にあたり、耐電圧性の比較的高いユニットを使用する必要がある。またはＣＣＤ回路に供給する負電圧がリップル（ｒｉｐｐｌｅ）を有する場合、ろ過が必要である。それに対し、図４に示す第二実施形態は低作動電圧回路３６を配置するため、電圧降下またはろ過機能を提供することが可能である。従って駆動ゲート３４に供給する低作動電圧Ｖ−の絶対値は比較的小さく、集積回路３０の内部のユニットは直接高電圧にあたる必要なく、回路の安定性を増加させることが可能である。低作動電圧回路３６は単純な分圧回路、電圧降下回路または濾波回路にすることが可能であり、それ以外の回路にすることも可能である。

以上の二つの実施形態は、ＣＣＤに供給する負電圧を集積回路３０内に取り戻すが、本発明の概念はこれに限らない。図５に示すのは本発明の第三実施形態である。本実施形態は、パワースイッチＱおよびインダクタＬとの間の接点電圧ＬＸによって低作動電圧Ｖ−を生成する、即ち間接的にＣＣＤ回路に供給する負電圧から低作動電圧を生成すると考えられる。接点電圧ＬＸはＣＣＤに供給する負電圧と相関関係があるが、その電流は周期的に変化するため、一定の値でない。従って、本実施形態においての低作動電圧回路３８は“直流電圧平均回路”となり、接点電圧ＬＸの直流平均値を獲得し、駆動ゲート３４に供給することによって低作動電圧Ｖ−を成すことが可能である。本実施形態は図４に示す概念を包括することが可能である。つまり低作動電圧回路３８は、直流電圧平均回路のほかに分圧回路、電圧降下回路または濾波回路を含むことが可能である。

低作動電圧回路３８の入力は接点電圧ＬＸに基づくのであるため、集積回路３０の接続ピンの数を減少させることが可能である。

以上、比較的好ましい実施形態に基づいて本発明を説明した。上述したものは、本技術を熟知している人に本発明の内容を理解させるための一例に過ぎず、本発明の請求範囲を制限できない。本技術を熟知している人は本発明の精神に基づいて効果が同等の変換を容易に思い付くことが可能である。また本発明はＣＣＤ回路に電圧を供給するとは限らず、負電圧が必要な任意の場合に適用することが可能である。また図に示す１．２５Ｖ回路とそれに接続される外部のコンデンサーとは、絶対的でなく、比較的好ましい実施形態の一つに過ぎない。また場合によってパワースイッチＱは独立のユニットとして集積回路の外部に配置することが可能である。従って、本発明の概念および精神に基づいて効果が同等の変換または修正を行うことは、本発明の請求範囲に属するべきである。

先行技術により開示された負電圧供給回路を示す模式図である。 別の従来の負電圧供給回路を示す模式図である。 本発明の第一実施形態を示す模式図である。 本発明の第二実施形態を示す模式図である。 本発明の第三実施形態を示す模式図である。

符号の説明

１：負電圧供給回路（先行技術）、 ２：負電圧供給回路（先行技術）、 ３：負電圧供給回路（本発明）、 １０：集積回路、 １２：パワースイッチ駆動制御回路、 １４：駆動ゲート（先行技術）、 ２０：集積回路（先行技術）、 ２４：駆動ゲート（先行技術）、 ２６：負電荷ポンプ、 ３０：集積回路、 ３４：駆動ゲート、 ３６：低作動電圧回路、 ３８：低作動電圧回路、 ＢＡＴ：バッテリー、 ＣＣＤ：電荷結合素子、 ＦＢ：フィードバック、 Ｌ：インダクタ、 Ｐ：接続ピン、 Ｑ：パワースイッチ、 Ｖｉｎ：供給電圧、 Ｖ−：負電圧

Claims (20)

1. 入力電圧を受けて負電圧に変換し、負電圧を負荷回路に供給する負電圧供給回路であって、
   一端が入力電圧に電気的に接続されるパワースイッチと、
   一端がパワースイッチの他端に電気的に接続され、他端が接地されるインダクタと、
   パワースイッチの切替を駆動する駆動ゲートと、
   駆動信号を生成し、駆動ゲートによってパワースイッチを駆動するパワースイッチ駆動制御回路と、を備え、
   インダクタおよびパワースイッチの一端は、負荷回路に負電圧を供給し、
   駆動ゲートの低作動電圧は直接または間接的に負電圧によって得られることを特徴とする負電圧供給回路。
2. 駆動ゲートの低作動電圧は、負荷回路の一端に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の負電圧供給回路。
3. 負電圧供給回路は、さらに低作動電圧回路を有し、低作動電圧回路は直接または間接的に負電圧を獲得し、そののち駆動ゲートに低作動電圧を生成し、供給することを特徴とする請求項１に記載の負電圧供給回路。
4. 低作動電圧回路は、負荷回路の一端に電気的に接続されることを特徴とする請求項３に記載の負電圧供給回路。
5. 低作動電圧回路は、インダクタおよびパワースイッチとの接点に電気的に接続されることを特徴とする請求項３に記載の負電圧供給回路。
6. 低作動電圧回路は、分圧回路、電圧降下回路または濾波回路のうちの一つを含むことを特徴とする請求項３に記載の負電圧供給回路。
7. 低作動電圧回路は、直流電圧平均回路を含むことを特徴とする請求項３に記載の負電圧供給回路。
8. 入力電圧を受けて負電圧に変換し、負電圧を負荷回路に供給する負電圧供給回路に適用する集積回路であって、
   一端が入力電圧に電気的に接続されるパワースイッチと、
   パワースイッチの切替を駆動する駆動ゲートと、
   駆動信号を生成し、駆動ゲートによってパワースイッチを駆動するパワースイッチ駆動制御回路と、を備え、
   駆動ゲートの低作動電圧は直接または間接的に負電圧によって得られることを特徴とする負電圧供給回路に適用する集積回路。
9. 駆動ゲートの低作動電圧は、負荷回路の一端に電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載の負電圧供給回路に適用する集積回路。
10. 負電圧供給回路に適用する集積回路は、さらに駆動ゲートに低作動電圧を供給する低作動電圧回路を有し、低作動電圧回路は負荷回路の一端に電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載の負電圧供給回路に適用する集積回路。
11. 負電圧供給回路に適用する集積回路は、さらに駆動ゲートに低作動電圧を供給する低作動電圧回路を有し、低作動電圧回路はパワースイッチの他端に電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載の負電圧供給回路に適用する集積回路。
12. 互いに電気的に接続するパワースイッチおよびインダクタを備え、パワースイッチの切替によって入力電圧を負電圧に変換し、負電圧を負荷回路に供給する負電圧供給回路に適用する集積回路であって、
    パワースイッチの切替を駆動する駆動ゲートと、
    駆動信号を生成し、駆動ゲートによってパワースイッチを駆動するパワースイッチ駆動制御回路と、を備え、
    駆動ゲートの低作動電圧は直接または間接的に負電圧によって得られることを特徴とする負電圧供給回路に適用する集積回路。
13. 駆動ゲートの低作動電圧は、負荷回路の一端に電気的に接続されることを特徴とする請求項１２に記載の負電圧供給回路に適用する集積回路。
14. 負電圧供給回路に適用する集積回路は、さらに駆動ゲートに低作動電圧を供給する低作動電圧回路を有し、低作動電圧回路は負荷回路の一端に電気的に接続されることを特徴とする請求項１２に記載の負電圧供給回路に適用する集積回路。
15. 負電圧供給回路に適用する集積回路は、さらに駆動ゲートに低作動電圧を供給する低作動電圧回路を有し、低作動電圧回路はパワースイッチの他端に電気的に接続されることを特徴とする請求項１２に記載の負電圧供給回路に適用する集積回路。
16. 互いに電気的に接続するパワースイッチおよびインダクタを備えるステップと、
    駆動ゲートによってパワースイッチの切替を駆動し、そして入力電圧を負電圧に変換し、負電圧を負荷回路に供給するステップと、
    負電圧によって駆動ゲートに低作動電圧を供給するステップと、
    を含むことを特徴とする負電圧供給方法。
17. 負電圧によって駆動ゲートに低作動電圧を供給するステップは、駆動ゲートの低作動電圧と負電圧とを電気的に接続させることを特徴とする請求項１６に記載の負電圧供給方法。
18. 負電圧によって駆動ゲートに低作動電圧を供給するステップは、低作動電圧回路を提供し、低作動電圧回路は直接または間接的に負電圧を獲得し、そののち駆動ゲートに低作動電圧を生成し、供給することを特徴とする請求項１６に記載の負電圧供給方法。
19. 低作動電圧回路は、負荷回路の一端に電気的に接続されることを特徴とする請求項１８に記載の負電圧供給方法。
20. 低作動電圧回路は、インダクタおよびパワースイッチとの接点に電気的に接続されることを特徴とする請求項１８に記載の負電圧供給方法。

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