JP3422928B2 - チャージポンプ式駆動回路 - Google Patents
チャージポンプ式駆動回路Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チャージポンプ式
駆動回路に関するものであり、特に、負荷の上側にスイ
ッチング素子を有する、いわゆるハイサイドスイッチの
駆動部分に用いられる、チャージポンプ式駆動回路に関
するものである。
駆動回路に関するものであり、特に、負荷の上側にスイ
ッチング素子を有する、いわゆるハイサイドスイッチの
駆動部分に用いられる、チャージポンプ式駆動回路に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来のチャージポンプ式駆動回路
を示す図である。図6(a)は図5に示すチャージポン
プ式駆動回路の各所の電圧波形を示す図であり、図6
(b)は入力制御信号Aの波形を示す図であり、図6
(c)は入力パルス信号Bの波形を示す図である。
を示す図である。図6(a)は図5に示すチャージポン
プ式駆動回路の各所の電圧波形を示す図であり、図6
(b)は入力制御信号Aの波形を示す図であり、図6
(c)は入力パルス信号Bの波形を示す図である。
【0003】図5からわかるように、このチャージポン
プ式駆動回路は、チャージポンプ回路CPC’とスイッ
チ回路SW’とを備えて構成されている。チャージポン
プ回路CPC’は、直列的に接続されたダイオードD1
〜D4と、同様に直列的に接続されたインバータX12
〜X3と、これらダイオードD1〜D4とインバータX
1〜X3との間に並列的に接続されたコンデンサC1〜
C3と、を備えて構成されている。また、スイッチ回路
SW’は、チャージポンプ回路CPC’の前段側でカレ
ントミラー回路を構成するバイポーラトランジスタQ
1、Q2と、バイポーラトランジスタQ1に直列的に接
続された抵抗R1及びMOSトランジスタM1と、チャ
ージポンプ回路の後段側に接続されたMOSトランジス
タM2とを、備えて構成されている。
プ式駆動回路は、チャージポンプ回路CPC’とスイッ
チ回路SW’とを備えて構成されている。チャージポン
プ回路CPC’は、直列的に接続されたダイオードD1
〜D4と、同様に直列的に接続されたインバータX12
〜X3と、これらダイオードD1〜D4とインバータX
1〜X3との間に並列的に接続されたコンデンサC1〜
C3と、を備えて構成されている。また、スイッチ回路
SW’は、チャージポンプ回路CPC’の前段側でカレ
ントミラー回路を構成するバイポーラトランジスタQ
1、Q2と、バイポーラトランジスタQ1に直列的に接
続された抵抗R1及びMOSトランジスタM1と、チャ
ージポンプ回路の後段側に接続されたMOSトランジス
タM2とを、備えて構成されている。
【0004】MOSトランジスタM1の制御端子には図
6(b)に示す入力制御信号Aが加えられ、インバータ
X1には図6(c)に示す入力パルス信号Bが加えられ
る。この入力制御信号Aがローレベルからハイレベルに
なると、MOSトランジスタM1がオン状態となり、バ
イポーラトランジスタQ1、Q2がオン状態となる。こ
のため、チャージポンプ用のコンデンサC1に充電が始
められる。このコンデンサC1は、インバータX1の出
力がローレベルの時に、バイポーラトランジスタQ2と
ダイオードD1とを介してパワー電源VDHから充電さ
れ、約VDH−VFの電荷が蓄えられる。
6(b)に示す入力制御信号Aが加えられ、インバータ
X1には図6(c)に示す入力パルス信号Bが加えられ
る。この入力制御信号Aがローレベルからハイレベルに
なると、MOSトランジスタM1がオン状態となり、バ
イポーラトランジスタQ1、Q2がオン状態となる。こ
のため、チャージポンプ用のコンデンサC1に充電が始
められる。このコンデンサC1は、インバータX1の出
力がローレベルの時に、バイポーラトランジスタQ2と
ダイオードD1とを介してパワー電源VDHから充電さ
れ、約VDH−VFの電荷が蓄えられる。
【0005】次に、インバータX1の出力がローレベル
からハイレベルに変わった時に、コンデンサC1に蓄え
られた電荷のうち、VDL−VFがコンデンサC2に移
動する。このため、コンデンサC2には、約VDH+V
DL−VFの電荷が蓄えられる。同様なことを繰り返す
ことにより、コンデンサC3には、約VDH+2VDL
−2VFの電荷が蓄えられる。このような動作は入力パ
ルス信号Bと同期して連続的になされている。このた
め、インバータX3の出力をノードm1とし、ダイオー
ドD3とダイオードD4との間をノードm2とすると、
これらノードm1、m2の電圧波形は、図6(a)に示
すようになる。この図6(a)からわかるように、この
チャージポンプ回路CPC’により、パワー電源VDH
よりも高い電圧が生成される。
からハイレベルに変わった時に、コンデンサC1に蓄え
られた電荷のうち、VDL−VFがコンデンサC2に移
動する。このため、コンデンサC2には、約VDH+V
DL−VFの電荷が蓄えられる。同様なことを繰り返す
ことにより、コンデンサC3には、約VDH+2VDL
−2VFの電荷が蓄えられる。このような動作は入力パ
ルス信号Bと同期して連続的になされている。このた
め、インバータX3の出力をノードm1とし、ダイオー
ドD3とダイオードD4との間をノードm2とすると、
これらノードm1、m2の電圧波形は、図6(a)に示
すようになる。この図6(a)からわかるように、この
チャージポンプ回路CPC’により、パワー電源VDH
よりも高い電圧が生成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したところからわ
かるように、従来のチャージポンプ式駆動回路は、グラ
ンド電位に対して電荷を蓄積し、ハイサイドスイッチの
駆動電源を確保するようにしている。しかし、パワー電
源VDHや出力段に使用するスイッチング素子であるM
OSトランジスタMOUT(MOSFET、IGBT等
を含む電圧駆動型素子)の耐圧以上の電圧が、チャージ
ポンプ回路を含む駆動回路に印加されてしまうため、コ
ンデンサC1〜C3の素子耐圧は、パワー電源VDH又
は出力段素子耐圧以上のものを使用しなければならない
という問題が生じる。
かるように、従来のチャージポンプ式駆動回路は、グラ
ンド電位に対して電荷を蓄積し、ハイサイドスイッチの
駆動電源を確保するようにしている。しかし、パワー電
源VDHや出力段に使用するスイッチング素子であるM
OSトランジスタMOUT(MOSFET、IGBT等
を含む電圧駆動型素子)の耐圧以上の電圧が、チャージ
ポンプ回路を含む駆動回路に印加されてしまうため、コ
ンデンサC1〜C3の素子耐圧は、パワー電源VDH又
は出力段素子耐圧以上のものを使用しなければならない
という問題が生じる。
【0007】すなわち、コンデンサC1〜C3には、パ
ワー電源VDHより高い電圧が印加されていることか
ら、チャージポンプ用のコンデンサC1〜C3には、ス
イッチ用の素子であるバイポーラトランジスタQ1、Q
2等よりも高い耐圧が必要とされる。一般にICプロセ
スにおいては、コンデンサは酸化膜等の絶縁体を使用し
て形成されており、コンデンサの耐圧は、酸化膜厚で決
定されるものである。したがって、このコンデンサに耐
圧を求めるには、この酸化膜を厚くする必要があるが、
酸化膜を厚くすると単位面積当たりの容量が減少し、チ
ップサイズが大きくなるという不利益がある。また、部
品を使用してコンデンサを構成する場合にも、耐圧が高
いコンデンサを選択しなければならないという問題が生
じる。
ワー電源VDHより高い電圧が印加されていることか
ら、チャージポンプ用のコンデンサC1〜C3には、ス
イッチ用の素子であるバイポーラトランジスタQ1、Q
2等よりも高い耐圧が必要とされる。一般にICプロセ
スにおいては、コンデンサは酸化膜等の絶縁体を使用し
て形成されており、コンデンサの耐圧は、酸化膜厚で決
定されるものである。したがって、このコンデンサに耐
圧を求めるには、この酸化膜を厚くする必要があるが、
酸化膜を厚くすると単位面積当たりの容量が減少し、チ
ップサイズが大きくなるという不利益がある。また、部
品を使用してコンデンサを構成する場合にも、耐圧が高
いコンデンサを選択しなければならないという問題が生
じる。
【0008】そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされ
たものであり、チャージポンプを構成するコンデンサに
パワー電源より高い電圧が印加されないようにした、チ
ャージポンプ式駆動回路を提供することを目的とする。
すなわち、チャージポンプを構成するコンデンサの耐圧
をパワー電源に依存しないようにしたチャージポンプ式
駆動回路を提供することを目的とする。
たものであり、チャージポンプを構成するコンデンサに
パワー電源より高い電圧が印加されないようにした、チ
ャージポンプ式駆動回路を提供することを目的とする。
すなわち、チャージポンプを構成するコンデンサの耐圧
をパワー電源に依存しないようにしたチャージポンプ式
駆動回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るチャージポンプ式駆動回路は、第1の
電源電圧と、この第1の電源電圧より高い第2の電源電
圧とを発生する、パワー電源と、前記パワー電源の第2
の電源電圧に直列的に接続された複数のダイオードと、
直列的に接続された複数のインバータであって、最初の
段のインバータに入力パルス信号が入力されるととも
に、それぞれのインバータのパルス出力が、前記第2の
電源電圧と、この第2の電源電圧から一定電圧降下させ
た第3の電源電圧との間で、振幅する、複数のインバー
タと、前記複数のダイオードの間における各ノードと、
前記複数のインバータの間における各ノードとを、それ
ぞれ並列的に接続する複数のコンデンサと、を備え、前
記複数のダイオードにおける最後の段のダイオードの出
力は、出力用トランジスタの制御端子へ接続されるとと
もに、前記最後の段のダイオードの出力と、前記出力用
トランジスタの制御端子との間に、前記出力用トランジ
スタがオフ状態の場合にのみ、前記最後の段のダイオー
ドと前記出力用トランジスタとを切り離すための、後段
側スイッチ回路を設けた、ことを特徴とする。
め、本発明に係るチャージポンプ式駆動回路は、第1の
電源電圧と、この第1の電源電圧より高い第2の電源電
圧とを発生する、パワー電源と、前記パワー電源の第2
の電源電圧に直列的に接続された複数のダイオードと、
直列的に接続された複数のインバータであって、最初の
段のインバータに入力パルス信号が入力されるととも
に、それぞれのインバータのパルス出力が、前記第2の
電源電圧と、この第2の電源電圧から一定電圧降下させ
た第3の電源電圧との間で、振幅する、複数のインバー
タと、前記複数のダイオードの間における各ノードと、
前記複数のインバータの間における各ノードとを、それ
ぞれ並列的に接続する複数のコンデンサと、を備え、前
記複数のダイオードにおける最後の段のダイオードの出
力は、出力用トランジスタの制御端子へ接続されるとと
もに、前記最後の段のダイオードの出力と、前記出力用
トランジスタの制御端子との間に、前記出力用トランジ
スタがオフ状態の場合にのみ、前記最後の段のダイオー
ドと前記出力用トランジスタとを切り離すための、後段
側スイッチ回路を設けた、ことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】〔第1実施形態〕本発明の第1実
施形態は、チャージポンプ式駆動回路において、チャー
ジポンプ回路を電源基準の負電源にて駆動させることに
より、チャージポンプ回路に使用するコンデンサの両端
にかかる電圧を小さくしたものである。さらに、チャー
ジポンプ回路と出力用トランジスタとの間にスイッチ回
路を挿入することにより、チャージポンプ回路と出力用
トランジスタとを分離して、この出力用トランジスタが
オン状態、オフ状態に関わらずコンデンサの両端にかか
る電圧をパワー電源に依存しないようにしたものであ
る。以下、図面に基づいて、より詳しく説明する。
施形態は、チャージポンプ式駆動回路において、チャー
ジポンプ回路を電源基準の負電源にて駆動させることに
より、チャージポンプ回路に使用するコンデンサの両端
にかかる電圧を小さくしたものである。さらに、チャー
ジポンプ回路と出力用トランジスタとの間にスイッチ回
路を挿入することにより、チャージポンプ回路と出力用
トランジスタとを分離して、この出力用トランジスタが
オン状態、オフ状態に関わらずコンデンサの両端にかか
る電圧をパワー電源に依存しないようにしたものであ
る。以下、図面に基づいて、より詳しく説明する。
【0011】図1は、本発明の第1実施形態に係るチャ
ージポンプ式駆動回路を示す図である。図2(a)は、
この図1に示すチャージポンプ式駆動回路の各所におけ
る電圧波形を示す図であり、図2(b)は入力制御信号
Aの波形を示す図であり、図2(c)は入力パルス信号
Bの波形を示す図である。
ージポンプ式駆動回路を示す図である。図2(a)は、
この図1に示すチャージポンプ式駆動回路の各所におけ
る電圧波形を示す図であり、図2(b)は入力制御信号
Aの波形を示す図であり、図2(c)は入力パルス信号
Bの波形を示す図である。
【0012】図1左側からわかるように、グランド端子
GNDとノードn1との間には、パワー電源VDHが接
続されている。図1右側からわかるように、このノード
n1とグランドGNDとの間には、出力素子であるn型
のMOSトランジスタMOUTと抵抗RLとが、直列的
に接続されている。この出力用のMOSトランジスタM
OUTとノードn1との間には、ノードn2が設けられ
ている。このノードn2とMOSトランジスタMOUT
の制御端子の間には、制限抵抗R2とダイオードD1〜
D4とn型のMOSトランジスタM3とが直列的に接続
されており、これらの間がそれぞれノードn3〜n7を
形成している。MOSトランジスタM3の制御端子とノ
ードn6との間には抵抗R3が接続されている。グラン
ドGNDと抵抗RLとの間にはノードn8が形成されて
おり、このノードn8とノードn7の間には、npn型
のバイポーラトランジスタQ3とn型のMOSトランジ
スタM2とが、直列的に接続されている。バイポーラト
ランジスタQ3の制御端子はその出力端子に接続されて
おり、いわゆるダイオード接続を構成している。バイポ
ーラトランジスタQ3とMOSトランジスタM2との間
のノードn9と、MOSトランジスタM3と抵抗R3と
の間のノードn10とは、互いに共通に接続されてい
る。MOSトランジスタM2の制御端子には、インバー
タX4を介して入力制御信号Aが入力されている。上述
した、MOSトランジスタM2、M3と、インバータX
4と、抵抗R3と、バイポーラトランジスタQ3とで、
本実施形態におけるスイッチ回路SW1を構成してい
る。
GNDとノードn1との間には、パワー電源VDHが接
続されている。図1右側からわかるように、このノード
n1とグランドGNDとの間には、出力素子であるn型
のMOSトランジスタMOUTと抵抗RLとが、直列的
に接続されている。この出力用のMOSトランジスタM
OUTとノードn1との間には、ノードn2が設けられ
ている。このノードn2とMOSトランジスタMOUT
の制御端子の間には、制限抵抗R2とダイオードD1〜
D4とn型のMOSトランジスタM3とが直列的に接続
されており、これらの間がそれぞれノードn3〜n7を
形成している。MOSトランジスタM3の制御端子とノ
ードn6との間には抵抗R3が接続されている。グラン
ドGNDと抵抗RLとの間にはノードn8が形成されて
おり、このノードn8とノードn7の間には、npn型
のバイポーラトランジスタQ3とn型のMOSトランジ
スタM2とが、直列的に接続されている。バイポーラト
ランジスタQ3の制御端子はその出力端子に接続されて
おり、いわゆるダイオード接続を構成している。バイポ
ーラトランジスタQ3とMOSトランジスタM2との間
のノードn9と、MOSトランジスタM3と抵抗R3と
の間のノードn10とは、互いに共通に接続されてい
る。MOSトランジスタM2の制御端子には、インバー
タX4を介して入力制御信号Aが入力されている。上述
した、MOSトランジスタM2、M3と、インバータX
4と、抵抗R3と、バイポーラトランジスタQ3とで、
本実施形態におけるスイッチ回路SW1を構成してい
る。
【0013】ノードn1の図中下側には、ノードn11
によりループを閉じて形成された、閉ループLPが設け
られている。このノードn11の図中下側における閉ル
ープLP中には、負電源VDLが設けられている。この
負電源VDLはパワー電源VDHの電圧を基準とする負
電源である。閉ループLPにより、インバータX1、X
2、X3から構成されるロジック回路に、電圧VDHと
電圧VDH−VDLとが供給される。ロジック回路の入
力側に位置する最初の段のインバータX1には、入力パ
ルス信号Bが入力される。インバータX1、X2、X3
のそれぞれの間には、ノードn12、n13が形成され
ている。また、インバータX3の出力は、ノード14に
接続されている。ノードn12とノードn3との間に
は、コンデンサC1が接続されている。ノードn13と
ノードn4との間には、コンデンサC2が接続されてい
る。インバータX3の出力(ノードn14)とノードn
5との間には、コンデンサC3が接続されている。すな
わち、ダイオードD1〜D4と、インバータX1〜X3
との、それぞれの間に、コンデンサC1〜C3が並列的
に接続されている。これらダイオードD1〜D4と、イ
ンバータX1〜X3と、コンデンサC1〜C3とで、本
実施形態におけるチャージポンプ回路CPCが構成され
ている。
によりループを閉じて形成された、閉ループLPが設け
られている。このノードn11の図中下側における閉ル
ープLP中には、負電源VDLが設けられている。この
負電源VDLはパワー電源VDHの電圧を基準とする負
電源である。閉ループLPにより、インバータX1、X
2、X3から構成されるロジック回路に、電圧VDHと
電圧VDH−VDLとが供給される。ロジック回路の入
力側に位置する最初の段のインバータX1には、入力パ
ルス信号Bが入力される。インバータX1、X2、X3
のそれぞれの間には、ノードn12、n13が形成され
ている。また、インバータX3の出力は、ノード14に
接続されている。ノードn12とノードn3との間に
は、コンデンサC1が接続されている。ノードn13と
ノードn4との間には、コンデンサC2が接続されてい
る。インバータX3の出力(ノードn14)とノードn
5との間には、コンデンサC3が接続されている。すな
わち、ダイオードD1〜D4と、インバータX1〜X3
との、それぞれの間に、コンデンサC1〜C3が並列的
に接続されている。これらダイオードD1〜D4と、イ
ンバータX1〜X3と、コンデンサC1〜C3とで、本
実施形態におけるチャージポンプ回路CPCが構成され
ている。
【0014】次にこのチャージポンプ式駆動回路の動作
を説明する。
を説明する。
【0015】図1からわかるように、インバータX1に
は、図2(c)に示す入力パルス信号Bが入力される。
この入力パルス信号Bは、電圧VDH(ハイレベル)と
電圧VDH−VDL(ローレベル)との間を振幅動作す
る。図2(a)からわかるように、インバータX1〜X
3の出力も、VDHとVDH−VDLの間を振幅動作す
る。この振幅動作は、インバータX1〜X3が直列的に
接続されていることから、これらインバータX1〜X3
の隣接する出力において、互いに交互に反転している関
係にある。
は、図2(c)に示す入力パルス信号Bが入力される。
この入力パルス信号Bは、電圧VDH(ハイレベル)と
電圧VDH−VDL(ローレベル)との間を振幅動作す
る。図2(a)からわかるように、インバータX1〜X
3の出力も、VDHとVDH−VDLの間を振幅動作す
る。この振幅動作は、インバータX1〜X3が直列的に
接続されていることから、これらインバータX1〜X3
の隣接する出力において、互いに交互に反転している関
係にある。
【0016】コンデンサC1に着目すると、インバータ
X1の出力がVDH−VDLの時、つまり、インバータ
X1の出力がローレベルの時に、制限抵抗R2とダイオ
ードD1を経由して、VDL−VFの電荷が蓄えられ
る。インバータX1の出力がVDHに変化した時、つま
り、インバータX1の出力がハイレベルに変化した時
に、このコンデンサC1に蓄えられた電荷は、コンデン
サC2へ充電される。次に、インバータX2の出力がV
DH−VDLに変化した時、つまり、インバータX2の
出力がローレベルに変化した時には、このコンデンサC
2には、コンデンサC1から移動した電荷と合わせて2
VDL−2VFの電荷が蓄えられる。これと同様に、イ
ンバータX2の出力がVDHに変化した時、つまり、イ
ンバータX2の出力がハイレベルに変化した時に、この
コンデンサC2に蓄えられた電荷は、コンデンサC3へ
充電される。次に、インバータX3の出力がVDH−V
DLに変化した時、つまり、インバータX3の出力がロ
ーレベルに変化した時には、このコンデンサC3には、
コンデンサC2から移動した電荷と合わせて3VDL−
3VFの電荷が蓄えられる。以上のような動作は連続的
になされており、ノードn3、n4、n5、n12、n
14における電圧は、図2(a)に示すように変化す
る。
X1の出力がVDH−VDLの時、つまり、インバータ
X1の出力がローレベルの時に、制限抵抗R2とダイオ
ードD1を経由して、VDL−VFの電荷が蓄えられ
る。インバータX1の出力がVDHに変化した時、つま
り、インバータX1の出力がハイレベルに変化した時
に、このコンデンサC1に蓄えられた電荷は、コンデン
サC2へ充電される。次に、インバータX2の出力がV
DH−VDLに変化した時、つまり、インバータX2の
出力がローレベルに変化した時には、このコンデンサC
2には、コンデンサC1から移動した電荷と合わせて2
VDL−2VFの電荷が蓄えられる。これと同様に、イ
ンバータX2の出力がVDHに変化した時、つまり、イ
ンバータX2の出力がハイレベルに変化した時に、この
コンデンサC2に蓄えられた電荷は、コンデンサC3へ
充電される。次に、インバータX3の出力がVDH−V
DLに変化した時、つまり、インバータX3の出力がロ
ーレベルに変化した時には、このコンデンサC3には、
コンデンサC2から移動した電荷と合わせて3VDL−
3VFの電荷が蓄えられる。以上のような動作は連続的
になされており、ノードn3、n4、n5、n12、n
14における電圧は、図2(a)に示すように変化す
る。
【0017】このようなチャージポンプ回路CPCが駆
動するか否かは、入力制御信号Aによりコントロールさ
れている。すなわち、図2(b)に示すように、入力制
御信号Aがハイレベルになることにより、このチャージ
ポンプ式駆動回路が動作する。図1からわかるように、
入力制御信号Aは、インバータX4を介して、MOSト
ランジスタM2の制御端子に入力される。つまり、入力
制御信号Aがローレベルからハイレベルに変化すること
により、MOSトランジスタM2がオン状態からオフ状
態となる。このMOSトランジスタM2がオフ状態とな
ると、ダイオードD4から抵抗R3によりダイオード接
続をしているMOSトランジスタM3がオン状態とな
り、この結果、ダイオードD4の出力がMOSトランジ
スタMOUTの制御端子に入力される。このときのノー
ドn7の電圧は図2(a)に示すように、パワー電源V
DHの電圧よりも高い電圧になっている。つまり、VD
H+3(VDL−VF)からダイオードD4の順抵抗V
FとMOSトランジスタM3のオン抵抗分だけ、降下し
た電圧になっている。この電圧によりMOSトランジス
タMOUTはオン状態となり、抵抗RLから出力電圧V
outが出力される。図2(b)からわかるように、入
力制御信号Aがハイレベルからローレベルになると、M
OSトランジスタM2がオフ状態からオン状態となり、
ダイオード接続されているバイポーラトランジスタQ3
もオン状態となる。このため、ノードn7はグランドレ
ベルになる。このため、MOSトランジスタMOUTは
オフ状態となる。またこれと同時に、ノードn10もグ
ランドレベルになるので、MOSトランジスタM3もオ
フ状態となる。すなわち、入力制御信号がローレベルに
なると、MOSトランジスタMOUT、M3の制御端子
から電圧が引き抜かれて、チャージポンプ回路の出力で
あるダイオードD4と、MOSトランジスタMOUTが
切り離される。このため、ノードn7の電圧がグランド
レベルであるにもかかわらず、ノードn6の電圧が約V
DH−4VFに維持される。この場合における、ノード
n5の電圧はVDH−3VFであり、ノードn4の電圧
はVDH−2VFであり、ノードn3の電圧はVDH−
VFである。
動するか否かは、入力制御信号Aによりコントロールさ
れている。すなわち、図2(b)に示すように、入力制
御信号Aがハイレベルになることにより、このチャージ
ポンプ式駆動回路が動作する。図1からわかるように、
入力制御信号Aは、インバータX4を介して、MOSト
ランジスタM2の制御端子に入力される。つまり、入力
制御信号Aがローレベルからハイレベルに変化すること
により、MOSトランジスタM2がオン状態からオフ状
態となる。このMOSトランジスタM2がオフ状態とな
ると、ダイオードD4から抵抗R3によりダイオード接
続をしているMOSトランジスタM3がオン状態とな
り、この結果、ダイオードD4の出力がMOSトランジ
スタMOUTの制御端子に入力される。このときのノー
ドn7の電圧は図2(a)に示すように、パワー電源V
DHの電圧よりも高い電圧になっている。つまり、VD
H+3(VDL−VF)からダイオードD4の順抵抗V
FとMOSトランジスタM3のオン抵抗分だけ、降下し
た電圧になっている。この電圧によりMOSトランジス
タMOUTはオン状態となり、抵抗RLから出力電圧V
outが出力される。図2(b)からわかるように、入
力制御信号Aがハイレベルからローレベルになると、M
OSトランジスタM2がオフ状態からオン状態となり、
ダイオード接続されているバイポーラトランジスタQ3
もオン状態となる。このため、ノードn7はグランドレ
ベルになる。このため、MOSトランジスタMOUTは
オフ状態となる。またこれと同時に、ノードn10もグ
ランドレベルになるので、MOSトランジスタM3もオ
フ状態となる。すなわち、入力制御信号がローレベルに
なると、MOSトランジスタMOUT、M3の制御端子
から電圧が引き抜かれて、チャージポンプ回路の出力で
あるダイオードD4と、MOSトランジスタMOUTが
切り離される。このため、ノードn7の電圧がグランド
レベルであるにもかかわらず、ノードn6の電圧が約V
DH−4VFに維持される。この場合における、ノード
n5の電圧はVDH−3VFであり、ノードn4の電圧
はVDH−2VFであり、ノードn3の電圧はVDH−
VFである。
【0018】以上のように本実施形態に係るチャージポ
ンプ式駆動回路によれば、チャージポンプ回路をパワー
電源VDHの電圧を基準として、その負側電圧VDH−
VDLで駆動させることにしたので、チャージポンプ回
路CPCに使用するコンデンサC1〜C3の両端にかか
る電圧を小さくすることができる。すなわち、図2から
わかるように、インバータX1〜X2の出力パルスを電
圧VDHから電圧VDH−VDLの幅で振幅させること
としたので、コンデンサC1〜C3にかかる電圧を従来
と比べて小さくすることができる。しかも、これらコン
デンサC1〜C3にかかる電圧は、それぞれ、VDL−
VF、2VDL−2VF、3VDL−3VFで表現され
るので、コンデンサC1〜C3に蓄えられる電圧を、パ
ワー電源VDHに依存しないようにすることができる。
ンプ式駆動回路によれば、チャージポンプ回路をパワー
電源VDHの電圧を基準として、その負側電圧VDH−
VDLで駆動させることにしたので、チャージポンプ回
路CPCに使用するコンデンサC1〜C3の両端にかか
る電圧を小さくすることができる。すなわち、図2から
わかるように、インバータX1〜X2の出力パルスを電
圧VDHから電圧VDH−VDLの幅で振幅させること
としたので、コンデンサC1〜C3にかかる電圧を従来
と比べて小さくすることができる。しかも、これらコン
デンサC1〜C3にかかる電圧は、それぞれ、VDL−
VF、2VDL−2VF、3VDL−3VFで表現され
るので、コンデンサC1〜C3に蓄えられる電圧を、パ
ワー電源VDHに依存しないようにすることができる。
【0019】さらに、図1からわかるように、MOSト
ランジスタMOUTをオフ状態にする際には、このMO
SトランジスタMOUTの制御端子と、チャージポンプ
回路の出力であるダイオードD4とを切り離すこととし
たので、ノードn6をグランドレベルまで落とさないで
すみ、このため、コンデンサC3等にVDHに依存した
高い電圧が印加されるのを防止することができる。すな
わち、ノードn14がVDHになり、ノードn5がグラ
ンドレベルになって、コンデンサC3等に高い電圧が印
加されてしまうのを防止することができる。
ランジスタMOUTをオフ状態にする際には、このMO
SトランジスタMOUTの制御端子と、チャージポンプ
回路の出力であるダイオードD4とを切り離すこととし
たので、ノードn6をグランドレベルまで落とさないで
すみ、このため、コンデンサC3等にVDHに依存した
高い電圧が印加されるのを防止することができる。すな
わち、ノードn14がVDHになり、ノードn5がグラ
ンドレベルになって、コンデンサC3等に高い電圧が印
加されてしまうのを防止することができる。
【0020】〔第2実施形態〕本発明の第2実施形態
は、前述した第1実施形態のチャージポンプ式駆動回路
において、そのチャージポンプ回路の前段にもスイッチ
回路を設けることにより、チャージポンプ式駆動回路が
オフ状態の場合に流れる定常電流を削減し、消費電力の
低減を図ったものである。以下、図面に基づいて、より
詳しく説明する。図3は、本発明の第2実施形態に係る
チャージポンプ式駆動回路を示す図である。図4(a)
は、この図1に示すチャージポンプ式駆動回路の各所に
おける電圧波形を示す図であり、図4(b)は入力制御
信号Aの波形を示す図であり、図4(c)は入力パルス
信号Bの波形を示す図である。
は、前述した第1実施形態のチャージポンプ式駆動回路
において、そのチャージポンプ回路の前段にもスイッチ
回路を設けることにより、チャージポンプ式駆動回路が
オフ状態の場合に流れる定常電流を削減し、消費電力の
低減を図ったものである。以下、図面に基づいて、より
詳しく説明する。図3は、本発明の第2実施形態に係る
チャージポンプ式駆動回路を示す図である。図4(a)
は、この図1に示すチャージポンプ式駆動回路の各所に
おける電圧波形を示す図であり、図4(b)は入力制御
信号Aの波形を示す図であり、図4(c)は入力パルス
信号Bの波形を示す図である。
【0021】図3からわかるように、第2実施形態に係
るチャージポンプ式駆動回路は、第1実施形態と同様に
チャージポンプ回路CPCの後段にスイッチ回路SW1
を設けるとともに、チャージポンプ回路CPCの前段に
もスイッチ回路SW2を追加して設けることにより、構
成されている。
るチャージポンプ式駆動回路は、第1実施形態と同様に
チャージポンプ回路CPCの後段にスイッチ回路SW1
を設けるとともに、チャージポンプ回路CPCの前段に
もスイッチ回路SW2を追加して設けることにより、構
成されている。
【0022】前段側のスイッチ回路SW2は、パワー電
源VDHとグランドとの間に直列的に接続された、バイ
ポーラトランジスタQ1と、抵抗R1と、MOSトラン
ジスタM1とを備えて、構成されている。バイポーラト
ランジスタQ1には、制御端子を共通接続する形で、バ
イポーラトランジスタQ2が接続されている。つまり、
バイポーラトランジスタQ1、Q2はカレントミラー回
路を構成している。バイポーラトランジスタQ2の出力
端子は、チャージポンプ回路のダイオードD1へ接続さ
れている。MOSトランジスタM1の制御端子には入力
制御信号Aが入力されている。また、この入力制御信号
Aは、後段側のスイッチ回路SW1のインバータX4に
も入力されている。これらの点を除いては、第2実施形
態に係るチャージポンプ式駆動回路の構成は、第1実施
形態のものと同様である。
源VDHとグランドとの間に直列的に接続された、バイ
ポーラトランジスタQ1と、抵抗R1と、MOSトラン
ジスタM1とを備えて、構成されている。バイポーラト
ランジスタQ1には、制御端子を共通接続する形で、バ
イポーラトランジスタQ2が接続されている。つまり、
バイポーラトランジスタQ1、Q2はカレントミラー回
路を構成している。バイポーラトランジスタQ2の出力
端子は、チャージポンプ回路のダイオードD1へ接続さ
れている。MOSトランジスタM1の制御端子には入力
制御信号Aが入力されている。また、この入力制御信号
Aは、後段側のスイッチ回路SW1のインバータX4に
も入力されている。これらの点を除いては、第2実施形
態に係るチャージポンプ式駆動回路の構成は、第1実施
形態のものと同様である。
【0023】次に、この第2実施形態に係るチャージポ
ンプ式駆動回路の動作を説明するが、図4からわかるよ
うに、この第2実施形態に係るチャージポンプ式駆動回
路の動作は、第1実施形態に係るチャージポンプ式駆動
回路の動作と、同様のものである。
ンプ式駆動回路の動作を説明するが、図4からわかるよ
うに、この第2実施形態に係るチャージポンプ式駆動回
路の動作は、第1実施形態に係るチャージポンプ式駆動
回路の動作と、同様のものである。
【0024】以上のように、本実施形態に係るチャージ
ポンプ式駆動回路によれば、チャージポンプ回路の前段
側にもスイッチ回路SW2を設けたので、このチャージ
ポンプ式駆動回路のオフ状態に定常電流が流れるのを防
止でき、消費電力の抑制を図ることができる。より詳し
く説明すると、図1からわかるように、第1実施形態に
おいては、チャージポンプ式駆動回路がオフ状態の場
合、MOSトランジスタM2がオン状態となる。このた
め、チャージポンプ回路CPCの出力であるダイオード
D4から抵抗R3、MOSトランジスタM2を経由し
て、グランドへ定常電流が流れてしまう。これに対し
て、図3からわかるように、第2実施形態においても、
チャージポンプ式駆動回路がオフ状態の場合、MOSト
ランジスタM2がオン状態となる。さらに、MOSトラ
ンジスタM1がオフ状態となることから、カレントミラ
ーを構成するバイポーラトランジスタQ2もオフ状態と
なる。つまり、チャージポンプ回路CPCの前段のスイ
ッチ回路SW2がオフ状態となる。このため、チャージ
ポンプ回路CPCへのパワー電源VDHからの電圧供給
が切り離され、ダイオードD4から抵抗R3、MOSト
ランジスタM2を経由して、グランドへ定常電流が流れ
てしまうのを防止することができる。したがって、この
チャージポンプ式駆動回路がオフ状態の場合における消
費電力を低減することができる。
ポンプ式駆動回路によれば、チャージポンプ回路の前段
側にもスイッチ回路SW2を設けたので、このチャージ
ポンプ式駆動回路のオフ状態に定常電流が流れるのを防
止でき、消費電力の抑制を図ることができる。より詳し
く説明すると、図1からわかるように、第1実施形態に
おいては、チャージポンプ式駆動回路がオフ状態の場
合、MOSトランジスタM2がオン状態となる。このた
め、チャージポンプ回路CPCの出力であるダイオード
D4から抵抗R3、MOSトランジスタM2を経由し
て、グランドへ定常電流が流れてしまう。これに対し
て、図3からわかるように、第2実施形態においても、
チャージポンプ式駆動回路がオフ状態の場合、MOSト
ランジスタM2がオン状態となる。さらに、MOSトラ
ンジスタM1がオフ状態となることから、カレントミラ
ーを構成するバイポーラトランジスタQ2もオフ状態と
なる。つまり、チャージポンプ回路CPCの前段のスイ
ッチ回路SW2がオフ状態となる。このため、チャージ
ポンプ回路CPCへのパワー電源VDHからの電圧供給
が切り離され、ダイオードD4から抵抗R3、MOSト
ランジスタM2を経由して、グランドへ定常電流が流れ
てしまうのを防止することができる。したがって、この
チャージポンプ式駆動回路がオフ状態の場合における消
費電力を低減することができる。
【0025】なお、本発明は上記実施形態に限定されず
種々の変形が可能である。例えば、図1及び図3からわ
かるように、保護機能により、MOSトランジスタMO
UTの制御端子の電圧をリニアに絞っていくこともでき
る。この場合、MOSトランジスタMOUTの制御端子
の電圧を絞っていくと、MOSトランジスタM3の制御
端子の電圧も同時に絞って行くことができる。つまり、
ノードn9における電圧をオペアンプ等を用いてリニア
にコントロールする場合にも、本発明を適用することが
できる。
種々の変形が可能である。例えば、図1及び図3からわ
かるように、保護機能により、MOSトランジスタMO
UTの制御端子の電圧をリニアに絞っていくこともでき
る。この場合、MOSトランジスタMOUTの制御端子
の電圧を絞っていくと、MOSトランジスタM3の制御
端子の電圧も同時に絞って行くことができる。つまり、
ノードn9における電圧をオペアンプ等を用いてリニア
にコントロールする場合にも、本発明を適用することが
できる。
【0026】また、図2及び図4からわかるように、上
述した実施形態においては、入力パルス信号Bを入力制
御信号Aのハイレベル/ローレベルの状態にかかわら
ず、連続的に供給するようにしたが、この入力パルス信
号Bを入力制御信号Aの状態と連動されることもでき
る。すなわち、入力制御信号Aがこのチャージポンプ式
駆動回路をオン状態とするための期間だけ、つまりハイ
状態の期間だけ、入力パルス信号Bを供給するにように
することもできる。このようにすれば、不必要な入力パ
ルス信号Bの分だけ、消費電力を低減できる。
述した実施形態においては、入力パルス信号Bを入力制
御信号Aのハイレベル/ローレベルの状態にかかわら
ず、連続的に供給するようにしたが、この入力パルス信
号Bを入力制御信号Aの状態と連動されることもでき
る。すなわち、入力制御信号Aがこのチャージポンプ式
駆動回路をオン状態とするための期間だけ、つまりハイ
状態の期間だけ、入力パルス信号Bを供給するにように
することもできる。このようにすれば、不必要な入力パ
ルス信号Bの分だけ、消費電力を低減できる。
【0027】
【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をパワー電源を基準とする負電源に
て駆動させることとしたので、チャージポンプ回路に使
用するコンデンサの両端にかかる電圧を小さくすること
ができるとともに、コンデンサの耐圧をパワー電源に依
存しないようにすることができる。
チャージポンプ回路をパワー電源を基準とする負電源に
て駆動させることとしたので、チャージポンプ回路に使
用するコンデンサの両端にかかる電圧を小さくすること
ができるとともに、コンデンサの耐圧をパワー電源に依
存しないようにすることができる。
【図1】本発明の第1実施形態に係るチャージポンプ式
駆動回路の回路構成の一例を示す図である。
駆動回路の回路構成の一例を示す図である。
【図2】(a)は図1に示すチャージポンプ式駆動回路
の各所における電圧波形を示す図であり、(b)は入力
制御信号を示す図であり、(c)は入力パルス信号を示
す図である。
の各所における電圧波形を示す図であり、(b)は入力
制御信号を示す図であり、(c)は入力パルス信号を示
す図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係るチャージポンプ式
駆動回路の回路構成の一例を示す図である。
駆動回路の回路構成の一例を示す図である。
【図4】(a)は図3に示すチャージポンプ式駆動回路
の各所における電圧波形を示す図であり、(b)は入力
制御信号を示す図であり、(c)は入力パルス信号を示
す図である。
の各所における電圧波形を示す図であり、(b)は入力
制御信号を示す図であり、(c)は入力パルス信号を示
す図である。
【図5】従来のチャージポンプ式駆動回路の回路構成の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図6】(a)は図5に示すチャージポンプ式駆動回路
の各所における電圧波形を示す図であり、(b)は入力
制御信号を示す図であり、(c)は入力パルス信号を示
す図である。
の各所における電圧波形を示す図であり、(b)は入力
制御信号を示す図であり、(c)は入力パルス信号を示
す図である。
SW1 後段側のスイッチ回路
SW2 前段側のスイッチ回路
CPC チャージポンプ回路
X1〜X4 インバータ
D1〜D4 ダイオード
M1〜M3 MOSトランジスタ
MOUT 出力用のMOSトランジスタ
Q1〜Q3 バイポーラトランジスタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平4−172963(JP,A)
特開 平2−164268(JP,A)
特開 平8−306870(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H01L 21/822
H01L 27/04
H02M 3/07
Claims (4)
- 【請求項1】第1の電源電圧と、この第1の電源電圧よ
り高い第2の電源電圧とを発生する、パワー電源と、 前記パワー電源の第2の電源電圧に直列的に接続された
複数のダイオードと、 直列的に接続された複数のインバータであって、最初の
段のインバータに入力パルス信号が入力されるととも
に、それぞれのインバータのパルス出力が、前記第2の
電源電圧と、この第2の電源電圧から一定電圧降下させ
た第3の電源電圧との間で、振幅する、複数のインバー
タと、 前記複数のダイオードの間における各ノードと、前記複
数のインバータの間における各ノードとを、それぞれ並
列的に接続する複数のコンデンサと、 を備え、 前記複数のダイオードにおける最後の段のダイオードの
出力は、出力用トランジスタの制御端子へ接続されると
ともに、 前記最後の段のダイオードの出力と、前記出力用トラン
ジスタの制御端子との間に、前記出力用トランジスタが
オフ状態の場合にのみ、前記最後の段のダイオードと前
記出力用トランジスタとを切り離すための、後段側スイ
ッチ回路を設けた、 ことを特徴とするチャージポンプ式駆動回路。 - 【請求項2】前記後段側スイッチ回路は、 前記最後の段のダイオードに接続された入力端子と、前
記出力用トランジスタの制御端子に接続された出力端子
と、第1抵抗を介して前記最後の段のダイオードに接続
された制御端子とを有する、第1トランジスタと、 前記第1トランジスタの制御端子に接続された入力端子
と、前記パワー電源の第1の電源電圧に接続された出力
端子と、前記出力用トランジスタのオン状態とオフ状態
とを切り換えるための入力制御信号が入力される制御端
子とを有する、第2トランジスタと、 前記出力用トランジスタの制御端子に接続された入力端
子及び制御端子と、前記第2トランジスタの前記入力端
子に接続された出力端子とを有する、第3トランジスタ
と、 を備えたことを特徴とする請求項1に記載のチャージポ
ンプ式駆動回路。 - 【請求項3】前記複数のダイオードにおける最初の段の
ダイオードの入力と、前記パワー電源の第2の電源電圧
との間に、前記出力用トランジスタがオフ状態の場合に
は、前記最初の段のダイオードと前記パワー電源の第2
の電源電圧とを切り離すための、前段側スイッチ回路を
設けた、 ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチャー
ジポンプ式駆動回路。 - 【請求項4】前記前段側スイッチ回路は、 前記パワー電源の第2の電源電圧に接続された入力端子
を有する、第4トランジスタと、 一端側が前記第4トランジスタの出力端子及び制御端子
に接続された、第2抵抗と、 前記第2抵抗の他端側に接続された入力端子と、前記パ
ワー電源の第1の電源電圧に接続された出力端子と、前
記出力用トランジスタのオン状態とオフ状態とを切り換
えるための入力制御信号が入力される制御端子とを有す
る、第5トランジスタと、 前記パワー電源の第2の電源電圧に接続された入力端子
と、前記第4トランジスタの前記制御端子に接続された
制御端子と、前記複数のダイオードの最初の段のダイオ
ードに接続された出力端子とを有する、第6トランジス
タと、 を有することを特徴とする請求項3に記載のチャージポ
ンプ式駆動回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13680298A JP3422928B2 (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | チャージポンプ式駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13680298A JP3422928B2 (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | チャージポンプ式駆動回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11330376A JPH11330376A (ja) | 1999-11-30 |
JP3422928B2 true JP3422928B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=15183868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13680298A Expired - Fee Related JP3422928B2 (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | チャージポンプ式駆動回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3422928B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002153045A (ja) * | 2000-11-10 | 2002-05-24 | Denso Corp | チャージポンプ回路及びチャージポンプ回路を用いた負荷駆動回路 |
US7079131B2 (en) | 2001-05-09 | 2006-07-18 | Clare Micronix Integrated Systems, Inc. | Apparatus for periodic element voltage sensing to control precharge |
US7079130B2 (en) | 2001-05-09 | 2006-07-18 | Clare Micronix Integrated Systems, Inc. | Method for periodic element voltage sensing to control precharge |
WO2003034385A2 (en) | 2001-10-19 | 2003-04-24 | Clare Micronix Integrated Systems, Inc. | System and method for illumination timing compensation in response to row resistance |
JP2004222394A (ja) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Denso Corp | 昇圧回路 |
JP3831758B2 (ja) * | 2003-02-17 | 2006-10-11 | スパンション インク | 多段構成で小面積の昇圧回路 |
DE10346325A1 (de) | 2003-10-06 | 2005-05-04 | Siemens Ag | Schaltvorrichtung zum bidirektionalen Ladungsausgleich zwischen Energiespeichern |
JP6859668B2 (ja) * | 2016-11-11 | 2021-04-14 | 富士電機株式会社 | 負荷駆動回路 |
-
1998
- 1998-05-19 JP JP13680298A patent/JP3422928B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH11330376A (ja) | 1999-11-30 |
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---|---|---|---|
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