JP4040467B2 - プログラマブルチャージポンプ装置 - Google Patents
プログラマブルチャージポンプ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4040467B2 JP4040467B2 JP2002561357A JP2002561357A JP4040467B2 JP 4040467 B2 JP4040467 B2 JP 4040467B2 JP 2002561357 A JP2002561357 A JP 2002561357A JP 2002561357 A JP2002561357 A JP 2002561357A JP 4040467 B2 JP4040467 B2 JP 4040467B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge pump
- transistor
- pump device
- gate
- stages
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
- H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
- H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
- H02M3/073—Charge pumps of the Schenkel-type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
- Circuits Of Receivers In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャージポンプ装置及びチャージポンプ装置を備える表示ドライバに関する。さらに本発明は、チャージポンプ装置を用いた表示ドライバを備える表示モジュール及びこのような表示モジュールを具備する通信端末に関する。
【0002】
【従来の技術】
チャージポンプ装置或いは電圧乗算器は、電源電圧よりも高い電圧が必要な装置に用いられる。これらチャージポンプ装置は、要求される最高電圧が利用可能な電源電圧よりも大きいので、特にLCDモジュールやフラッシュメモリに用いられることになる。これらのパーツは現在では大量生産されており電流効率が重要な問題となっている。これらは、バッテリ動作させられる用途に用いられるように意図されているので、電流消費の低さと最近では電圧の低さが益々重要になっている。
【0003】
LCDモジュールは、携帯電話機の他に、電子手帳やラップトップ機器、PDAなどの他の手持ち式型装置において広い用途がある。電話機においては、アナログブロックに対し利用可能な電源電圧は2.8Vであり、LCDグラフィック表示器は、6ないし16Vの電圧で駆動可能となっている。かかる電圧は、当該供給電圧を少なくとも3倍にまで乗じる必要がある。ディスプレイは当該供給電圧の大きなレンジ内で動作可能であるべきなので、その乗算係数はその用途に合わせて変化するのがよい。
【0004】
チャージポンプは、従続接続された複数のステージ(段)によって構成され、1つのステージは、大抵はキャパシタ及び1つのドライバとして実現されるスイッチ又はダイオード、電荷蓄積素子を少なくとも含むようになっている。ここでのドライバは、当該電荷蓄積素子に指令し、周期的信号又は位相によって動作させられる。第1ステージにおいて蓄積された電荷は、次のステージに送られることになり、ここでそのステージの電荷に加えられることにより、高電圧が発生する。そして、これが当該装置、すなわち移動電話機におけるLCDモジュールに供給されるのである。
【0005】
チャージポンプには2つの種類がある。
・オンチップキャパシタを備えるもの、又は
・外部キャパシタを備えるもの、
である。
【0006】
オンチップキャパシタのドライバは、チップオングラス(Chip-On-Glass)の実現形態にとっては最も簡単な方策であり、約95%の電流効率を奏する。当該オンチップ型の方策のコストは比較的低い。外部キャパシタを伴うチャージポンプは、さらに効率が高いが、比較的に高価であるのでチップオングラスの方策にはあまり向いていない。
【0007】
種々の用途に当該方策を適合させるようチャージポンプの乗算係数を変えるため、当該チャージポンプの全てのステージが用いられている場合、最大電圧を下回る出力電圧を発生するのにチャージポンプのステージ全てを用いないようにすることができる。例えば、ディスプレイの液晶の特性の1つは低い温度で比較的高い電圧により駆動されなければならないという面がある一方で、バッテリは低電圧しか供給することができない。この場合、室温におけるものよりも高い乗算係数を選択することにより、当該表示モジュールの電流消費を改善することができると思われる。
【0008】
ここで挙げた例では、それほど低くない電源電圧Vddであっても、ステージの全てを用いないときは、中間のステージの1つが第1のスイッチングステージとして用いられ、電流効率のロスをもたらすという状況を生じている。
【0009】
このように当該チャージポンプは機能的であるが、逆電流のために最適値よりも大なる電力を消費する。1のステージから当該ステージの前のステージに当該チャージポンプ装置の入力に向けて流れるこの逆電流による損失を最小化するため、対象のステージのスイッチはまだ完全には開放しないでいるとともに、それらスイッチは改良されたものとなっている。
【0010】
かかる逆電流の問題を解消するため、チャージポンプの最初のステージ及び最後のステージのスイッチは、中間のスイッチとは異なるものとされる。
【0011】
既知の応用例では、チャージポンプがマスク変更を含む構成がなされ、これにより最初に用いられるステージが効率を向上させるよう変換されるが、乗算係数のさらなるソフトウェア上の変更は許されないものとなっている。この解決策は極めて限定的である。
【0012】
欧州特許出願第EP03190634号は、一連の整流素子を有する電圧乗算回路を記述している。かかる整流素子、隣接素子の対の結合部に接続されたキャパシタンスへ相補的クロック信号を交互に供給することによって交互に導電状態とされる。
【0013】
プログラム可能なチャージポンプにおいては、いくつのステージがスイッチングしているかによって乗算係数が決まる。第1のステージで始まる入力に近いステージは、第1のスイッチングステージの入力に電源電圧を与えるよう導電状態に切り換えられる。中間すなわち中央部分のステージは、全て、ブートストラップキャパシタを有し指令ゲートのレベルを増大させる図2のタイプのものに相当する。
【0014】
しかし、プログラマブルチャージポンプにおいては、第1スイッチングステージは、当該ステージのいずれか1つとなりうる。
【0015】
かかる種類のステージ又は構成要素を電圧乗算器又はチャージポンプの最初のステージとして用いることによって、当該入力は一定(Vdd)であり中間ステージとなるので切り換えられない。この場合、電源電圧が2|Vtp|(VtpはPMOSの閾値電圧)より低い場合、そのスイッチはONとはならない。
【0016】
電源電圧Vddは除々に低くなるので、この問題が起きる。今日のチャージポンプに用いられるスイッチは、ステージのスイッチとしてPMOSトランジスタにより構成される。これらスイッチの特性を改善するため、PMOSスイッチのゲートを駆動するのにブートストラップキャパシタか又はレベルシフタが用いられる。中間及び最終ステージの全てに対するブートストラップキャパシタ技術は、非常に効率の高い解決法として用いられ実現されている。しかし、当該スイッチは、電源電圧Vdd>2|Vtp|(VtpはPMOSトランジスタの閾値電圧)についてのみ適正に動作可能である。この限定は第1ステージとして用いられVddないしVssが持続的に供給されるブートストラップキャパシタを有するスイッチの場合におけるものであり、これによりVssは当該スイッチのグランドになり0Vとみなされるが、寄生抵抗のために変化することになる。より低い電源電圧のために、チャージポンプは働かない。|Vtp|は1.3Vと同じ位高く、処理パラメータや温度とともに変化する。したがって、2.6Vより低いVddにより問題が生じることになる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、乗算係数を自在に調整することができ電力損失を最小化することのできるチャージポンプを備える装置を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
この目的は、少なくとも2つのステージを含むチャージポンプ装置であって、前記ステージは、供給電圧より高い所定の電圧を発生するよう構成されたスイッチ手段及びチャージデバイスを有し、前記ステージは、直列に構成され、当該チャージポンプの要求される乗算係数は、所定の数のステージを活性化/不活性化することにより調整可能であり、各ステージのスイッチ手段は同等に構成される、チャージポンプ装置によって達成される。
【0019】
本発明は、低い供給電圧の限界に取り組むものであり、また乗算係数が最大値よりも低くしてプログラムされる場合の効率性の損失について解決策を講じるものである。この改善はブートストラップキャパシタを具備するスイッチにかかわる。この新しいチャージポンプは、Vdd=|Vtd|にて動作開始し、さらにステージ数Nとは異なる乗算係数をプログラムすることでも電流効率を低下させない。
【0020】
本発明によるチャージポンプ装置の実施例は、最大乗算係数よりも小さい乗算係数について、前記チャージポンプ装置の入力から始まるステージが不活性化されることを特徴としている。これにより、異なる用途にこのチャージポンプを用いる可能性が保証され、不必要なステージのスイッチングオフにより電力損失が生じなくなる。
【0021】
したがって、乗算係数を最大限必要でない用途においては、電力損失を伴うことなく使用されていないステージをオフに切り換えることができる。
【0022】
これを達成するため、当該チャージポンプは、スイッチ、ドライバ、及びステージキャパシタとして実現されるチャージデバイスのカスケードにより構成される。ステージの各スイッチ(手段)SWは、前記チャージポンプ装置のステージ(S)の入力INと出力OUTとの間に構成されたスイッチMP1と、当該スイッチ手段MP1の絶縁バルクを制御するための付加的な2つのトランジスタMP2及びMP3と、前記スイッチMP1のゲートを駆動するために電荷を蓄積するよう構成されたブートキャパシタをチャージするトランジスタMP4と、を有し、さらに前記スイッチMP1のゲートをスイッチングするよう構成されたゲートスイッチ制御ユニットGSUを有するようにしている。
【0023】
PMOSトランジスタは、Nウェル領域に組み込まれるので、絶縁バルクを有する。このNウェル領域を最大電位に常時バイアスすることにより、当該接合部は逆バイアスされ、そのPMOSトランジスタを基板から電気的に絶縁する。MP2及びMP3の役割は、入出力間でどれが最も高い電位かを判定することである。1つのスイッチのPMOSトランジスタの全ては、同じNウェル領域に組み込まれる。本発明の実施例においては、スイッチMP1を絶縁されたバルクトランジスタとして実現するのが好ましい。
【0024】
本発明の一実施例においては、チャージポンプ装置は、前記ゲートスイッチ制御ユニット(GSU)の制御信号を供給するレベル発生ユニット(LGU)を含み、これにより、ゲートスイッチ制御ユニットは、CBキャパシタからスイッチMP1トランジスタのゲートを接続又は接続解除することが可能となる。
【0025】
本発明の好ましい実施例においては、チャージポンプ装置は、ゲートスイッチ制御ユニットを有し、このゲートスイッチ制御ユニットは、前記供給電圧Vddより低い電圧の場合に前記ステージのスイッチMP1に制御信号を供給するよう構成されている。
【0026】
ゲートスイッチ制御ユニットGSU及びレベル発生ユニットLGUを用いることにより、MP1がONとなりVddで直接に駆動する必要がある場合にブートストラップキャパシタCbをMP1のゲートから接続解除することが達成される。MP1をオフにする必要があるときは、MN1はオフになりMP5はオンである。他の2つのトランジスタMN2及びMN6は、適正にMP5のゲートに指令するためのものである。本発明の方策においては、GSUに置かれた2つのトランジスタMN1及びMP5は同時には導電状態とならない。MN1は、スイッチMP1が導電する状態になる必要があるときにアクティブとなる。ここで、その時|Vtp|となる筈のブートストラップキャパシタCbの下側電極ではなくMP1のゲートに0V(別言すれば<switchb>)を供給し、そのゲートは当該選択された最高電位となるので導電状態とならないMP5によって接続解除されることになる。
【0027】
したがって、かかる新しい構成手法によって、全てのステージにおいてブートストラップキャパシタを有するスイッチを備えたチャージポンプを実現することができ、しかもこのチャージポンプは、Vdd=|Vtp|にて動作することになる。
【0028】
このように、全てのステージは同じような形態で構成され又は実現され、最大のものよりも低い乗算係数をプログラミングすることにより、当該チャージポンプの中間のステージの1つは、電力の損失を回避することにより第1ステージとして用いることが可能となる、という結果がもたらされる。
【0029】
さらにチャージポンプ装置のそうした種類のステージを用いることによって、ある所定の第1乗算係数を用いた後に乗算係数をプログラムし直すことができる。
【0030】
上記目的はまた、少なくとも2つのステージを含むチャージポンプ装置を備える表示ユニットに表示情報及び電圧を供給する表示ドライバであって、前記ステージは、供給電圧より高い電圧を発生するよう構成されたスイッチ手段及びチャージデバイスを有し、前記ステージは、直列に構成され、全てのステージは同等に構成され、要求される乗算係数は、所定数のステージを活性化/不活性化することによって調整可能である、ドライバによっても達成される。
【0031】
上記目的はさらに、表示ユニットと、少なくとも2つのステージを含むチャージポンプ装置を備えた表示ドライバとを有する表示モジュールであって、前記ステージは、供給電圧より高い電圧を発生するよう構成されたスイッチ手段及びチャージデバイスを有し、前記ステージは、直列に構成され、全てのステージは同等に構成され、要求される乗算係数は所定数のステージを活性化/不活性化することによって調整可能である、表示モジュールによっても達成される。
【0032】
また、上記目的は、表示モジュール(DM)と、表示ユニット(DU)と、少なくとも2つのステージ(S)を含むチャージポンプ(CP)装置を備えた表示ドライバ(DD)とを有する通信端末であって、前記ステージは、供給電圧(Vdd)より高い電圧を発生するよう構成されたスイッチ手段(SWn)及びチャージデバイス(CSn)を有し、前記ステージ(S)は、直列に構成され、全てのステージ(S)は同等に構成され、要求される乗算係数(MF)は所定数のステージ(S)を活性化/不活性化することによって調整可能である、通信端末によっても達成される。
【0033】
バッテリ動作型の通信端末では、待機又は動作時間が長いので、消費電力を最小化したLCDモジュールを有することは極めて重要である。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して詳述する。
【0035】
図1は、慣例的チャージポンプCPの概要図を示している。ここでは複数ステージSnがある。ステージSnは、スイッチSWnと電荷蓄積素子又はデバイスCSnとドライバDとによって構成される。ドライバDは、周期的な信号に応じて2つずつ交互に電荷蓄積素子CS1〜CSnを駆動する。Cbufferは、そのサイズのためチップ上にはなく、当該出力電圧を円滑出力するよう構成される。(電源)供給電圧Vddは、チャージポンプCPの入力INに供給される。例えばLCDモジュールに供給するための比較的高い電圧は、チャージポンプ装置CPの出力OUTに発生される。
【0036】
上述した問題は、当該入力においてVddが供給される第1ステージとしてブートストラップキャパシタCBを有するスイッチSWnが用いられる場合に生じる。図2は、共通のチャージポンプCPに用いられるそのようなスイッチSWnを示している。
【0037】
トランジスタMP1は、2つの状態を有するスイッチSWnの主要なスイッチング素子に相当する。かかる状態として、ONすなわち閉成状態のときにはドレインからソースに電流が流れるようにし、OFFすなわち開放状態のときには電流が流れないようにしている。MP2及びMP3は電圧比較器を形成する。これらの役割は、最大電圧によりスイッチMP1のnウェル領域又は絶縁バルクをバイアスし順方向バイアスオードによる漏れを回避することである。CBはステージキャパシタCSnよりも遥かに小さい。その役割は、当該ポンピングの2つの位相の一方においてスイッチMP1を開放させるのに十分な電圧を供給することである。トランジスタMP4は、MP1をオフとし、ステージキャパシタCSnから、MP1がOFFのときにノード「switchbhv」(ブートストラップキャパシタ)をチャージするためのDCパスを提供することにその役割を果たす。
【0038】
第1の位相において、図2に表されるようなスイッチSWnは、第1のアクティブスイッチSW1としてプログラムされ、最初はONである。CBは、初期時に放電される。入力INは、電源電圧Vddに設定され、CS1の下側電極はVss=0Vに設定され、出力OUTはVddにチャージされる。MP1及びMP2はONであり、MP3及びMP4はOFFであり、WELL=IN=Vddである。CBは、放電され、「switchbhv」は絶縁され、「switchb」=0VとなってCBは放電されたままであり「switchbhv」は0Vに引き込まれ、MP1及びMP2はONに維持される。
【0039】
次の位相では、スイッチSW1は、CS1の下側電極がVddに駆動される前にオフとされる必要がある。そして次の状況になる。すなわちIN=Vddである(何故ならそれは第1ステージだからである)。ノード「switchb」はVddに駆動される。CBはDCパスを持たず駆動されていないので、当該「switchbhv」のノードは、ブートストラップキャパシタCBによって引き上げられる。MP1及びMP2はOFFになる。MP3及びMP4もOFFのままである。そして、ステージキャパシタCS1の下側電極は0VからVddに駆動され、次のステージS2のスイッチSW2がONとなる。出力ノードOUTは、2Vddを呈することになり、次のステージにおいてキャパシタCS2をディスチャージすることになる。Vdd>|Vtp|なので、MP3及びMP4はONとなる。これらを経て、ノードWELL及び「switchbhv」は、出力OUTの電圧がVdd+|Vtp|に落ちるまで出力ノードOUTと同じ電圧を有することになる。そして、MP3及びMP4がOFFになる。このとき、ブートストラップキャパシタCBは、Vdd+|Vtp|−Vdd=|Vtp|(switchbhv > switchb)でチャージされる。MP1及びMP2は、これらのゲート電圧がドレイン及びソース電圧よりも高いのでOFFのままである。出力OUTは、2つの場合、すなわち全てのキャパシタが放電されたときの始まりにおいて及び当該出力において大電流が必要となったときにおいてVdd+|Vtp|を下回るよう減少する。
【0040】
その後、次のステージS2のスイッチSW2はオフとなり、ステージキャパシタCS2の下側電極は再び0Vに駆動される、出力ノードOUTは、ここで|Vtp|を下回り、IN=Vddとなり、「switchb」は0Vに等しくなる。MP3及びMP4はOFFになり続け、MP1及びMP2を再度ONとする必要性が出てくる。これは、switchbhv < IN−|Vtp|の場合にのみ可能である。これが第1ステージS1ではない場合、その入力INにおいて前のステージからのVddの2倍となる筈なので、当該条件を充足するには問題がないと想定される。しかし、第1ステージとしてはIN=Vddである。
【0041】
但し、CBは|Vtp|でチャージされており、今度はその「switchbhv」ノードがこのキャパシタを放電するDCパスを持たなくなる。かかるノード「switchb」は0V(ONとしなければならない)ので、「switchbhv」は|Vtp|へと引き下げられる。
【0042】
これまでは、switchbhv=|Vtp|<IN−|Vtp|なのでその回路は稼働するものであったので、Vdd>2|Vtp|であり、これは本アーキテクチャの限界である。
【0043】
これを克服するため、第1ステージS1は、ブートストラップキャパシタCBを有してはならず、すなわちこれはかなり限定的な当該1つの用途に対してのみマスク変更によりショートされうる。最悪の場合、Vdd=2.8Vは2|Vtp|=2.6Vよりも相当大きいものとはならないので効率の損失もある。
【0044】
新しいLCDドライバは、この限界の2.6Vよりも低い供給電圧から動作させることが必要であり、汎用性のため最大値Vddを4.5Vほどの大きさとすることができる。乗算係数をプログラミングすることは、新しい全ての表示ドライバに要求されている。したがって、より低い入力電圧を許容するスイッチのアーキテクチャが求められる。この発明は、低いVdd電圧と効率性の損失との双方について同時に解決するものである。
【0045】
(中間スイッチについての改善されたアーキテクチャ)
図3には、ブートストラップキャパシタを有する新しいスイッチアーキテクチャが描かれている。ゲートスイッチ制御ユニットGSU及びレベル発生ユニットLGUが追加されている。これらはMP1及びMP4と比較して小規模のものであり、MP2及びMP3とサイズ的に匹敵する。
【0046】
GSUは2つのトランジスタMN1及びMP5を含む。MN1は、「switchb」ノードと「switchbhv」ノードとの間に配される一方、MP5は「swoffhv」と「switchbhv」との間に位置付けられる。LGUは、2つのトランジスタMP6及びMN2を含み、信号pgatectrlを発生するようにしている。さらに、LGUは、インバータINVを含み、信号swituchbから信号switch2を発生するようにしている。
【0047】
思想は、0VでMP1を常時ONとし他の位相においてはVdd+|Vtp|より大なる電圧で常時OFFとすることができる場合である。
【0048】
MP1をONにするため、MN1はアクティブとされる。すなわち、「switchb」は0Vであり「switch2」はVddであるので、MN1はONでありMP1及びMP2のゲートを0Vに引き込むのである。OFFにするためには、ノード「switchb」がVddとなり「switch2」が0Vになり、もってMN1はOFF、MN2はON、WELL−swoffhv < |Vtp|となって、MP6はOFFとなる。これがノードpgatectrlを0Vに等しくし、MP5をONにする。したがって、ノード「switchbhv」は「switchb」から接続解除されswoffhvに接続される。前のように、MP1がOFFのときには「swoffhv」は初期時に2Vddでチャージされ、Vdd+|Vtp|と同様に低く下げられた負荷のために低下する。
【0049】
次の位相において、ノードスイッチ「switchb」はONとなるべく0に駆動される。これによりMN2を確実にOFFとする。ノードOUTは|Vtp|よりも低い。ノード「swoffhv」は今度は|Vtp|となり、「switch2」はVddとなる。したがって、MN1はONに駆動され「switchbhv」は直ぐに0Vへ向かう。MP5は、引き続き相当程度開放する。すなわち、swoffhv=|Vtp|であり、「pgatectrl」はもはや0Vに確実(安定)に駆動されずフローティング(WELLはMP2がONに切り換えられたのでINに等しい)となる。MP6は弱い反転状態になり、若干導電状態となる。これは、「pgatectrl」をその開始においてWELL=IN=Vddに向かい弱くするよう駆動する。同時に、依然としてONであるMP5によってCBが0Vへと放電される。この放電のために、また初期時に「swoffhv」が|Vtp|を呈するので、もはや「pgatectrl」が確実に0Vへ駆動されないことにより非常に素早くMP5はオフとなり、この瞬間からCBはこれ以上電荷を解き放たない。これにより、問題は解消し、Vddまでの理論的なスイッチ機能は1つの|Vtp|と等しくなる。
【0050】
かかる新しいスイッチが最初のアクティブステージとして用いられないが中間ステージ(すなわち2番目のステージ)としては用いられる場合、当該INの電圧は、(これまでと同様の考察から)2Vddと|Vtp|との間にあり、当該スイッチがONとなると、WELLは2Vdd、「swoffhv」はVdd+|Vtp|となり、WELL−|Vtp|(確実にONとなるMP6を考慮)したがってVdd+|Vtp|から2Vdd−|Vtp|までに達するまでMP5を通じ放電する。サイクル当たりのCBに対し失う電荷の量(これは他の位相においてCSから取り出される)は、その時CB *(Vdd+|Vtp|−2Vdd+|Vtp|)=CB *(2|Vtp|−Vdd)である。Vdd>2|Vtp|であれば、失う電荷はないので効率は悪化しない。
【0051】
図4には、オンチップ段キャパシタ用のチャージポンプ装置又は電圧乗算器の低電圧動作のための応用例が示されている。このチャージポンプCPは、あらゆるLCDドライバIC(DD)の非常に重要なパートである。何故なら、利用可能な電源電圧Vddは、LCDモジュールDMの良好な光学特性を呈するのに必要とされているものよりも常に低いからである。チャージポンプCPの電流効率は、LCDモジュールDM全体の低電流消費を決めるものである。図4においては、チップオングラス(Chip-On-Glass)表示ドライバ(DD)のICを有するLCDモジュールDMが描かれている。チャージポンプ装置CPには、電源電圧Vddが供給される。これに加え、該装置には図示せぬプログラミングインターフェースPIが接続される。このプログラミングインターフェースPIを用いることによって、乗算係数MFを選ぶことができる。かかる係数は、そこで可能な最大値MFmaxよりも小さいものとされる。これは、幾つかのステージSを不活性化することによって達成される。この方策は、当該応用例によって当該MFを変更することを可能にし、これにより、その変更されたMFを有するチャージポンプは、制約を伴うことなく他のMFに再プログラムされることが可能となる。
【0052】
このLCDモジュールは、あらゆる移動電話機及びその他のハンドヘルド装置の重要なパーツである。これらは大量に製造される。他の応用例としては、これもその利用可能な電源より大なる動作電圧を必要とするフラッシュメモリが挙げられる。フラッシュメモリは、例えば記憶部としてディジタルスチルカメラに用いられ、これも低電力及び低電圧が要求される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 慣例的なチャージポンプの例を示す図。
【図2】 慣例的なチャージポンプのステージを示す図。
【図3】 ゲートスイッチ制御ユニット及びレベル発生ユニットを備えるステージを示す図。
【図4】 チップオングラス(Chip-On-Glass)表示ドライバを備えるLCDモジュールを示す図。
Claims (9)
- 少なくとも2つのステージを含むチャージポンプ装置であって、
前記ステージは、供給電圧より高い電圧を発生するよう構成されたスイッチ手段及びチャージデバイスを有し、
前記ステージは、直列に構成され、
当該チャージポンプの要求される乗算係数は、定義可能な数のステージを活性化/不活性化することにより調整可能であり、
前記スイッチ手段は、
前記チャージポンプ装置のステージの入力と出力との間に構成された第 1 のトランジスタと、
前記第 1 のトランジスタのゲートを駆動するために電荷を蓄積するよう構成されたブートストラップキャパシタと、を有し、
前記第 1 のトランジスタのゲートを制御するよう構成され、前記キャパシタから前記第 1 のトランジスタのゲートを接続又は接続解除するゲートスイッチ制御ユニットをさらに有する、
チャージポンプ装置。 - 請求項1に記載のチャージポンプ装置であって、最大乗算係数よりも小さい乗算係数について、前記チャージポンプ装置の入力から始まるステージが不活性化される、装置。
- 請求項1に記載のチャージポンプ装置であって、前記スイッチ手段は、
当該スイッチ手段の絶縁バルクを制御するための付加的な2つのトランジスタと、
前記ブートストラップキャパシタをチャージする第4のトランジスタとを有する、
チャージポンプ装置。 - 請求項3に記載のチャージポンプ装置であって、前記第1のトランジスタは、絶縁されたバルクトランジスタとして実現される、装置。
- 請求項3に記載のチャージポンプ装置であって、前記ゲートスイッチ制御ユニットの制御信号を供給するレベル発生ユニットを含む、装置。
- 請求項3に記載のチャージポンプ装置であって、前記ゲートスイッチ制御ユニットは、前記供給電圧より低い電圧の場合に前記ステージのスイッチ手段に制御信号を供給するよう構成されている、装置。
- 少なくとも2つのステージを含むチャージポンプ装置を備える表示ユニットに表示情報及び電圧を供給する表示ドライバであって、
前記ステージは、供給電圧より高い電圧を発生するよう構成されたスイッチ手段及びチャージデバイスを有し、
前記ステージは、直列に構成され、
当該チャージポンプの要求される乗算係数は、所定数のステージを活性化/不活性化することによって調整可能であり、
前記スイッチ手段は、
前記チャージポンプ装置のステージの入力と出力との間に構成された第 1 のトランジスタと、
前記第 1 のトランジスタのゲートを駆動するために電荷を蓄積するよう構成されたブートストラップキャパシタと、を有し、
前記第 1 のトランジスタのゲートを制御するよう構成され、前記キャパシタから前記第 1 のトランジスタのゲートを接続又は接続解除するゲートスイッチ制御ユニットをさらに有 する、
ドライバ。 - 表示ユニットと、少なくとも2つのステージを含むチャージポンプ装置を備えた表示ドライバとを有する表示モジュールであって、
前記ステージは、供給電圧より高い電圧を発生するよう構成されたスイッチ手段及びチャージデバイスを有し、
前記ステージは、直列に構成され、
当該チャージポンプの要求される乗算係数は所定数のステージを活性化/不活性化することによって調整可能であり、
前記スイッチ手段は、
前記チャージポンプ装置のステージの入力と出力との間に構成された第 1 のトランジスタと、
前記第 1 のトランジスタのゲートを駆動するために電荷を蓄積するよう構成されたブートストラップキャパシタと、を有し、
前記第 1 のトランジスタのゲートを制御するよう構成され、前記キャパシタから前記第 1 のトランジスタのゲートを接続又は接続解除するゲートスイッチ制御ユニットをさらに有する、
表示モジュール。 - 表示モジュールと、表示ユニットと、少なくとも2つのステージを含むチャージポンプ装置を備えた表示ドライバとを有する通信端末であって、
前記ステージは、供給電圧より高い電圧を発生するよう構成されたスイッチ手段及びチャージデバイスを有し、
前記ステージは、直列に構成され、
当該チャージポンプ装置の要求される乗算係数は所定数のステージを活性化/不活性化することによって調整可能であり、
前記スイッチ手段は、
前記チャージポンプ装置のステージの入力と出力との間に構成された第 1 のトランジスタと、
前記第 1 のトランジスタのゲートを駆動するために電荷を蓄積するよう構成されたブートストラップキャパシタと、を有し、
前記第 1 のトランジスタのゲートを制御するよう構成され、前記キャパシタから前記第 1 のトランジスタのゲートを接続又は接続解除するゲートスイッチ制御ユニットをさらに有する、
通信端末。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP01102301 | 2001-02-01 | ||
PCT/IB2002/000183 WO2002061930A1 (en) | 2001-02-01 | 2002-01-22 | Programmable charge pump device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004519186A JP2004519186A (ja) | 2004-06-24 |
JP4040467B2 true JP4040467B2 (ja) | 2008-01-30 |
Family
ID=8176371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002561357A Expired - Fee Related JP4040467B2 (ja) | 2001-02-01 | 2002-01-22 | プログラマブルチャージポンプ装置 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6801077B2 (ja) |
EP (1) | EP1358710B1 (ja) |
JP (1) | JP4040467B2 (ja) |
KR (1) | KR100897636B1 (ja) |
CN (1) | CN1295852C (ja) |
AT (1) | ATE298945T1 (ja) |
DE (1) | DE60204850T2 (ja) |
WO (1) | WO2002061930A1 (ja) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6724239B2 (en) * | 2001-07-24 | 2004-04-20 | Analog Devices, Inc. | Voltage boost circuit and low supply voltage sampling switch circuit using same |
US7257009B2 (en) * | 2002-04-19 | 2007-08-14 | Nxp B.V. | Voltage converter for converting an input voltage to an output voltage and driving circuit comprising a voltage converter |
TW578122B (en) * | 2002-06-05 | 2004-03-01 | Au Optronics Corp | Driving circuit for thin film transistor liquid crystal display |
EP1588475A1 (en) | 2003-01-17 | 2005-10-26 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A charge pump circuit |
FR2864271B1 (fr) * | 2003-12-19 | 2006-03-03 | Atmel Corp | Circuit de pompe a charge a rendement eleve, a faible cout |
FR2864272B1 (fr) * | 2004-04-30 | 2006-05-26 | Atmel Corp | Circuit de pompe a charge a rendement elevee, a faible cout |
GB0416881D0 (en) * | 2004-07-29 | 2004-09-01 | Koninkl Philips Electronics Nv | Apparatus comprising a charge pump and LCD driver comprising such an apparatus |
KR101061855B1 (ko) | 2004-10-01 | 2011-09-02 | 삼성전자주식회사 | 구동 전압 생성 회로 및 이를 포함하는 표시 장치 |
SG130050A1 (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-20 | Bluechips Technology Pte Ltd | A high voltage charge pump with wide range of supply voltage |
US7855591B2 (en) * | 2006-06-07 | 2010-12-21 | Atmel Corporation | Method and system for providing a charge pump very low voltage applications |
KR101281926B1 (ko) * | 2006-06-29 | 2013-07-03 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정표시장치 |
US7652522B2 (en) * | 2006-09-05 | 2010-01-26 | Atmel Corporation | High efficiency low cost bi-directional charge pump circuit for very low voltage applications |
EP2110936B1 (en) | 2008-04-18 | 2012-11-28 | Dialog Semiconductor GmbH | Autonomous control of multiple supply voltage generators for display drivers. |
US8541999B2 (en) * | 2009-08-05 | 2013-09-24 | Apple Inc. | Controlling power loss in a switched-capacitor power converter |
US8933665B2 (en) | 2009-08-05 | 2015-01-13 | Apple Inc. | Balancing voltages between battery banks |
US8320141B2 (en) | 2009-08-05 | 2012-11-27 | Apple Inc. | High-efficiency, switched-capacitor power conversion using a resonant clocking circuit to produce gate drive signals for switching capacitors |
US8085103B2 (en) | 2009-08-05 | 2011-12-27 | Apple Inc. | Resonant oscillator circuit with reduced startup transients |
US8710936B2 (en) | 2009-08-05 | 2014-04-29 | Apple Inc. | Resonant oscillator with start up and shut down circuitry |
CN101944847B (zh) * | 2010-09-07 | 2013-03-20 | 思瑞浦微电子科技(苏州)有限公司 | 一种自举开关电路 |
US8536928B1 (en) * | 2012-05-25 | 2013-09-17 | Fairchild Semiconductor Corporation | Constant VGS charge pump for load switch applications |
TWI512714B (zh) * | 2013-08-19 | 2015-12-11 | Sitronix Technology Corp | A power supply circuit of a display device |
CN110463002B (zh) * | 2017-02-16 | 2023-05-09 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 电荷泵***、设备和方法 |
CN111312317B (zh) * | 2018-12-12 | 2022-03-01 | 北京兆易创新科技股份有限公司 | 一种非易失存储器控制方法以及装置 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL8702734A (nl) * | 1987-11-17 | 1989-06-16 | Philips Nv | Spanningsvermenigvuldigschakeling en gelijkrichtelement. |
US5280420A (en) * | 1992-10-02 | 1994-01-18 | National Semiconductor Corporation | Charge pump which operates on a low voltage power supply |
EP0666571B1 (en) * | 1994-01-28 | 2000-05-31 | STMicroelectronics S.r.l. | Charge pump circuit |
FR2729015A1 (fr) * | 1994-12-29 | 1996-07-05 | Gec Alsthom Transport Sa | Dispositif electronique de conversion de l'energie electrique |
US5694072A (en) * | 1995-08-28 | 1997-12-02 | Pericom Semiconductor Corp. | Programmable substrate bias generator with current-mirrored differential comparator and isolated bulk-node sensing transistor for bias voltage control |
EP1016202A1 (en) * | 1998-05-20 | 2000-07-05 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Cascade of voltage multipliers |
JP2000262044A (ja) * | 1999-03-09 | 2000-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体集積回路装置 |
FR2801148B1 (fr) * | 1999-11-16 | 2002-01-18 | Mhs | Commande analogique controlee |
KR20020026861A (ko) | 1999-12-13 | 2002-04-12 | 롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스 | 스위칭 모드 전원 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 시스템 |
US6452438B1 (en) * | 2000-12-28 | 2002-09-17 | Intel Corporation | Triple well no body effect negative charge pump |
-
2002
- 2002-01-22 DE DE60204850T patent/DE60204850T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-22 JP JP2002561357A patent/JP4040467B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-01-22 AT AT02737633T patent/ATE298945T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-01-22 CN CNB028001923A patent/CN1295852C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-01-22 KR KR1020027013069A patent/KR100897636B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2002-01-22 EP EP02737633A patent/EP1358710B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-22 WO PCT/IB2002/000183 patent/WO2002061930A1/en active IP Right Grant
- 2002-01-29 US US10/059,428 patent/US6801077B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6801077B2 (en) | 2004-10-05 |
CN1455980A (zh) | 2003-11-12 |
EP1358710B1 (en) | 2005-06-29 |
CN1295852C (zh) | 2007-01-17 |
WO2002061930A1 (en) | 2002-08-08 |
JP2004519186A (ja) | 2004-06-24 |
DE60204850T2 (de) | 2006-05-11 |
KR100897636B1 (ko) | 2009-05-14 |
ATE298945T1 (de) | 2005-07-15 |
EP1358710A1 (en) | 2003-11-05 |
KR20020093015A (ko) | 2002-12-12 |
DE60204850D1 (de) | 2005-08-04 |
US20020114199A1 (en) | 2002-08-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4040467B2 (ja) | プログラマブルチャージポンプ装置 | |
USRE41217E1 (en) | Method and apparatus for reducing stress across capacitors used in integrated circuits | |
KR100321558B1 (ko) | 저전압 전원에 대응한 승압 회로 | |
JP4689394B2 (ja) | 半導体集積回路 | |
US7990205B2 (en) | Semiconductor integrated circuit with switching variable resistance device | |
US20100327959A1 (en) | High efficiency charge pump | |
US6255896B1 (en) | Method and apparatus for rapid initialization of charge pump circuits | |
JP2815293B2 (ja) | 高効率nチャネルチャージポンプ | |
US7439792B2 (en) | High voltage generation circuit and semiconductor device having the same | |
US7724073B2 (en) | Charge pump circuit | |
US8072258B2 (en) | Booster circuit | |
KR0150376B1 (ko) | 전압 변환 회로 | |
US7893752B2 (en) | Charge pump circuit with control circuitry | |
US7511559B2 (en) | Booster circuit | |
JP3430155B2 (ja) | 電源昇圧回路 | |
US20100181979A1 (en) | DC/DC converter circuit | |
US6914473B2 (en) | Arrangement for driving display units with an adaptive start sequence | |
JP2005523678A (ja) | 入力電圧を出力電圧に変換する電圧変換器及び電圧変換器を有する駆動回路。 | |
CN107453602B (zh) | 电荷泵和存储装置 | |
KR100909837B1 (ko) | 단위전하펌프 | |
Doutreloigne | A fully integrated ultra-low-power high-voltage driver for bistable LCDs | |
WO2001027708A1 (fr) | Circuit d'alimentation en tension | |
US20060097776A1 (en) | Voltage applying circuit | |
US12046987B2 (en) | Voltage regulator circuit for a switching circuit load | |
JP2006074925A (ja) | チャージポンプ回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20041221 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050121 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20070323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070515 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20070806 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070806 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20070813 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070914 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071023 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071107 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131116 Year of fee payment: 6 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |