特許 6208504 出力回路、出力トランジスタの駆動回路、電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6208504

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】出力回路、出力トランジスタの駆動回路、電子機器

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/06 20060101AFI20170925BHJP

   H03K 17/687 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   H03K17/06 063

   H03K17/687 F

【請求項の数】16

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-189292(P2013-189292)

(22)【出願日】2013年9月12日

(65)【公開番号】特開2015-56781(P2015-56781A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2016年8月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】菅本 裕樹

【審査官】 白井 亮

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−２２８１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０６９７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−００８４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０８７８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５０９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０３５２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２３０８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００４０９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｋ １７／０６

Ｈ０３Ｋ １７／６８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドレインが第１電源電圧が供給される第１電源ラインと接続され、ソースが負荷と接続される出力トランジスタを、制御信号にもとづいて制御する駆動回路であって、
第２電源電圧が供給される第２電源ラインと、
クロック信号を生成するオシレータと、
前記第２電源ラインと接続される入力端子と、基準端子と、前記クロック信号を受けるクロック端子と、前記出力トランジスタのゲートと接続された出力端子と、を有し、昇圧動作状態と停止状態が切りかえ可能であり、（i）前記昇圧動作状態において、前記クロック信号と同期して、前記基準端子に供給される基準電圧と、前記第２電源電圧とを加算して昇圧電圧を生成し、前記昇圧電圧に応じたゲート電圧を前記出力トランジスタのゲートに供給し、（ii）前記停止状態において、前記昇圧電圧が発生するノードを、前記基準端子の電圧により充電可能に構成されたチャージポンプ回路と、
前記第１電源ラインと前記チャージポンプ回路の前記基準端子の間に設けられた第１スイッチと、
前記出力トランジスタのゲートと接地ラインの間に設けられた第２スイッチと、
前記制御信号にもとづいて、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチのオン、オフ状態および前記チャージポンプ回路の状態を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、（i）前記制御信号が前記出力トランジスタのオフを指示するオフレベルのとき、前記第２スイッチをオンし、前記チャージポンプ回路を停止状態とし、（ii）前記制御信号が前記出力トランジスタのオンを指示するオンレベルに遷移すると、前記第１スイッチをオンし、その後に前記チャージポンプ回路を昇圧動作状態に切りかえ、
前記コントローラは、（ii）前記ゲート電圧が所定のしきい値電圧より高くなると、前記チャージポンプ回路を昇圧動作状態に切りかえることを特徴とする駆動回路。

【請求項2】

前記チャージポンプ回路の前記クロック端子と前記オシレータの間に設けられた第３スイッチをさらに備え、
前記コントローラは、前記第３スイッチのオン、オフに応じて、前記チャージポンプ回路の昇圧動作状態、停止状態を切りかえることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。

【請求項3】

前記チャージポンプ回路は、前記オシレータの動作、非動作を切りかえることにより、前記チャージポンプ回路の昇圧動作状態、停止状態を切りかえることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動回路。

【請求項4】

前記チャージポンプ回路は、
第１フライングキャパシタと、
前記昇圧電圧が発生する昇圧ラインと、
昇圧動作状態では、（i）第１状態において、前記第１フライングキャパシタを、前記基準端子の電圧により充電し、（ii）第２状態において、前記第１フライングキャパシタを、前記入力端子と前記昇圧ラインの間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、
を含み、
前記クロック信号と同期して前記第１状態と前記第２状態をスイッチングすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動回路。

【請求項5】

前記チャージポンプ回路は、
第２フライングキャパシタと、
（i）前記第１状態において、前記第２フライングキャパシタを、前記基準端子の電圧により充電し、（ii）前記第２状態において、前記第２フライングキャパシタを、前記入力端子と前記昇圧ラインの間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の駆動回路。

【請求項6】

前記チャージポンプ回路は、
前記昇圧ラインと接続された平滑キャパシタと、
第３フライングキャパシタと、
（i）前記第１状態および前記第２状態の一方において、前記第３フライングキャパシタを、前記昇圧ラインの前記昇圧電圧により充電し、（ii）前記第１状態および前記第２状態の他方において、前記第３フライングキャパシタを、前記入力端子と前記出力端子の間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の駆動回路。

【請求項7】

前記チャージポンプ回路は、
第４フライングキャパシタと、
（i）前記第１状態および前記第２状態の前記他方において、前記第４フライングキャパシタを、前記昇圧ラインの前記昇圧電圧により充電し、（ii）前記第１状態および前記第２状態の前記一方において、前記第４フライングキャパシタを、前記入力端子と前記出力端子の間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、
をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の駆動回路。

【請求項8】

前記チャージポンプ回路は、
前記昇圧電圧が発生する昇圧ラインと、
前記クロック信号と同期して、前記第２電源電圧と接地電圧を交互に出力する第１バッファと、
前記クロック信号と同期し、かつ前記第１バッファと逆相で、前記第２電源電圧と接地電圧を交互に出力する第２バッファと、
第１端が前記第１バッファの出力と接続された第１フライングキャパシタと、
第１端が前記第２バッファの出力と接続された第２フライングキャパシタと、
前記基準端子と前記第１フライングキャパシタの第２端の間に設けられ、ゲートが前記第２フライングキャパシタの第２端と接続された第１トランジスタと、
前記昇圧ラインと前記第１フライングキャパシタの前記第２端の間に設けられ、ゲートが前記第２フライングキャパシタの前記第２端と接続された第２トランジスタと、
前記基準端子と前記第２フライングキャパシタの前記第２端の間に設けられ、ゲートが前記第１フライングキャパシタの前記第２端と接続された第３トランジスタと、
前記昇圧ラインと前記第２フライングキャパシタの前記第２端の間に設けられ、ゲートが前記第１フライングキャパシタの前記第２端と接続された第４トランジスタと、
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動回路。

【請求項9】

前記チャージポンプ回路は、
前記昇圧ラインと接続された平滑キャパシタと、
第１端が前記第１バッファの出力と接続された第３フライングキャパシタと、
第１端が前記第２バッファの出力と接続された第４フライングキャパシタと、
前記昇圧ラインと前記第３フライングキャパシタの第２端の間に設けられ、ゲートが前記第４フライングキャパシタの第２端と接続された第５トランジスタと、
前記出力端子と前記第３フライングキャパシタの前記第２端の間に設けられ、ゲートが前記第４フライングキャパシタの前記第２端と接続された第６トランジスタと、
前記昇圧ラインと前記第４フライングキャパシタの前記第２端の間に設けられ、ゲートが前記第３フライングキャパシタの前記第２端と接続された第３トランジスタと、
前記出力端子と前記第４フライングキャパシタの前記第２端の間に設けられ、ゲートが前記第３フライングキャパシタの前記第２端と接続された第４トランジスタと、
をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の駆動回路。

【請求項10】

前記チャージポンプ回路は、
第１フライングキャパシタと、
前記昇圧電圧が発生する昇圧ラインと、
（i）第１状態において、前記第１フライングキャパシタを、前記入力端子の電圧により充電し、（ii）第２状態において、前記第１フライングキャパシタを、前記基準端子と前記昇圧ラインの間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、
を含み、
前記クロック信号と同期して前記第１状態と前記第２状態をスイッチングすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動回路。

【請求項11】

前記チャージポンプ回路は、
第２フライングキャパシタと、
（i）前記第１状態において、前記第２フライングキャパシタを、前記入力端子の電圧により充電し、（ii）前記第２状態において、前記第２フライングキャパシタを、前記基準端子と前記昇圧ラインの間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の駆動回路。

【請求項12】

ドレインが第１電源電圧が供給される第１電源ラインと接続され、ソースが負荷と接続される出力トランジスタと、
制御信号にもとづいて前記出力トランジスタを制御する請求項１から１１のいずれかに記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする出力回路。

【請求項13】

ドレインが前記負荷と接続され、ソースが接地ラインと接続される第２の出力トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の出力回路。

【請求項14】

ひとつの半導体基板に一体集積化されたことを特徴とする請求項１２または１３に記載の出力回路。

【請求項15】

前記負荷はモータであることを特徴とする請求項１２から１４のいずれかに記載の出力回路。

【請求項16】

モータと、
前記モータを駆動するモータ駆動装置と、
を備え、
前記モータ駆動装置は、請求項１２から１４のいずれかに記載の出力回路を含むことを特徴とする電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）のオン／オフ状態に応じた電圧あるいは電流を出力する出力回路に関する。

【背景技術】

【0002】

電子回路の分野において、ハーフブリッジ回路、Ｈブリッジ回路、ソースフォロア回路が多用されている。図１は、本発明者が検討した出力回路１００ｒの構成を示す回路図である。図１の出力回路１００ｒはハーフブリッジ回路であり、出力端子ＯＵＴに接続された負荷２に対して、電源電圧Ｖ_ＤＤ１または接地電圧（０Ｖ）Ｖ_ＧＮＤのいずれか、あるいはそれらの中間的な電圧をとる出力電圧Ｖ_ＯＵＴを供給する。

【0003】

出力回路１００ｒは、出力段１０２および駆動回路２００ｒを備える。出力段１０２は、電源ラインＬ_ＶＤＤ１と接地ラインＬ_ＧＮＤの間に直列に設けられたハイサイドトランジスタＭＨおよびローサイドトランジスタＭＬを備える。駆動回路２００ｒは、ハイサイドトランジスタＭＨおよびローサイドトランジスタＭＬを相補的にオンすることにより、出力電圧Ｖ_ＯＵＴを制御する。

【0004】

ハイサイドトランジスタＭＨとしては、ＮチャンネルあるいはＰチャンネルＭＯＳＦＥＴが利用される。同じ電流能力を仮定した場合、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴは、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴに比べて素子サイズを小さくできるため、大きな電流容量が必要とされる用途では、しばしばハイサイドトランジスタＭＨがＮチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成される。

【0005】

ここで、ＮチャンネルのハイサイドトランジスタＭＨをオンさせるためには、電源電圧Ｖ_ＤＤ１よりも高い電圧を、そのゲートに印加する必要がある。駆動回路２００ｒに供給される電源電圧Ｖ_ＤＤ２は、電源電圧Ｖ_ＤＤ１と同程度か、それより低い場合が多い。かかる状況では駆動回路２００ｒは、電源電圧Ｖ_ＤＤ２を昇圧することにより、ハイサイドトランジスタＭＨのゲート電圧Ｖ_Ｇ１を生成する。

【0006】

ハイサイドトランジスタＭＨの制御に関して、駆動回路２００ｒは、コントローラ２０２、オシレータ２０４、チャージポンプ回路２０６、オン用スイッチＳＷ１、オフ用スイッチＳＷ２を備える。

【0007】

駆動回路２００ｒは、制御信号Ｓ_ＣＮＴがオンレベル（たとえばハイレベル）のとき、ハイサイドトランジスタＭＨをオン、制御信号Ｓ_ＣＮＴがオフレベル（ローレベル）のとき、ハイサイドトランジスタＭＨをオフする。

【0008】

チャージポンプ回路２０６は、昇圧動作状態と停止状態が切りかえ可能に構成され、昇圧動作状態において、クロック信号ＣＬＫと同期してスイッチングすることにより、電源電圧Ｖ_ＤＤ２を所定の昇圧率αにて昇圧し、昇圧された電圧Ｖ_ＤＤ２×αを、ハイサイドトランジスタＭＨのゲートに供給する。ハイサイドトランジスタＭＨのゲートソース間しきい値をＶ_ＴＨとするとき、昇圧率αは、以下の式を満たすように定められる。
Ｖ_ＤＤ２×α＞Ｖ_ＯＵＴ＋Ｖ_ＴＨ
出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、ハイサイドトランジスタＭＨがフルオンした状態で電源電圧Ｖ_ＤＤ１付近まで上昇することから、昇圧率αは以下の式を満たすように定められる。
Ｖ_ＤＤ２×α＞Ｖ_ＤＤ１＋Ｖ_ＴＨ

【0009】

オシレータ２０４は、所定の周波数のクロック信号ＣＬＫを生成する。オン用スイッチＳＷ１は、チャージポンプ回路２０６の昇圧動作状態、停止状態を切りかえるために設けられる。コントローラ２０２は、制御信号Ｓ_ＣＮＴに応じて、オン用スイッチＳＷ１、オフ用スイッチＳＷ２それぞれを制御するためのオン信号Ｓ_ＯＮ、オフ信号Ｓ_ＯＦＦを生成する。

【0010】

コントローラ２０２は、制御信号Ｓ_ＣＮＴがハイレベルのとき、つまりハイサイドトランジスタＭＨをオンすべき期間に、オン用スイッチＳＷ１をオンする。このときオシレータ２０４が生成したクロック信号ＣＬＫがチャージポンプ回路２０６に供給され、チャージポンプ回路２０６が昇圧動作状態となる。またコントローラ２０２は、制御信号Ｓ_ＣＮＴがハイレベルのとき、オフ用スイッチＳＷ２をオフする。これにより、ハイサイドトランジスタＭＨのゲートに、昇圧された電圧Ｖ_Ｇ１が供給され、ハイサイドトランジスタＭＨがオンする。

【0011】

コントローラ２０２は、制御信号Ｓ_ＣＮＴがローレベルのとき、オン用スイッチＳＷ１をオフする。これによりチャージポンプ回路２０６へのクロック信号ＣＬＫの供給が遮断され、昇圧動作が停止する。またこのときコントローラ２０２はオフ用スイッチＳＷ２をオンする。これによりハイサイドトランジスタＭＨのゲートがオフ用スイッチＳＷ２を介して接地され、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１が低下し、ハイサイドトランジスタＭＨがオフする。

【0012】

図２は、図１の出力回路１００ｒの動作波形図である。時刻ｔ０以前、制御信号Ｓ_ＣＮＴはローレベルであり、オフ用スイッチＳＷ２がオンしており、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１は接地電圧Ｖ_ＧＮＤをとる。

【0013】

時刻ｔ１に制御信号Ｓ_ＣＮＴがハイレベルとなると、オフ用スイッチＳＷ２がオフする。またオン用スイッチＳＷ１がオンし、チャージポンプ回路２０６が昇圧動作状態となる。これにより、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１が時間とともに、Ｖ_ＤＤ２×αに向かって上昇していく。そして時刻ｔ１に、ハイサイドトランジスタＭＨのゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳがしきい値電圧Ｖ_ＴＨを超えると、言い換えると、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１が、電圧値Ｖ_ＯＵＴ＋Ｖ_ＴＨより高くなると、ハイサイドトランジスタＭＨがオンする。

【0014】

時刻ｔ２に制御信号Ｓ_ＣＮＴがローレベルに遷移すると、チャージポンプ回路２０６が停止する。そしてオフ用スイッチＳＷ２がオンすることにより、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１が低下する。時刻ｔ３にゲート電圧Ｖ_Ｇ１が電圧レベルＶ_ＯＵＴ＋Ｖ_ＴＨより低くなると、ハイサイドトランジスタＭＨがオフする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】特開２００４−１１９０２２号公報

【特許文献2】特開２００５−３０４２２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

図１の出力回路１００ｒでは、出力電圧Ｖ_ＯＵＴあるいは出力電流Ｉ_ＯＵＴの波形に関して、ターンオン時間、ターンオフ時間、あるいはスルーレート（ライズ時間、フォール時間）などの特性が定義され、それらの特性が仕様を満たすよう設計される。

【0017】

図１の出力回路１００ｒでは、制御信号Ｓ_ＣＮＴがハイレベルに遷移してからハイサイドトランジスタＭＨがオンするまでの遅延時間Ｔ_０１は、チャージポンプ回路の電荷転送能力による制約を受ける。チャージポンプ回路の電荷転送能力は、その内部のスイッチのトランジスタサイズおよびフライングキャパシタの容量に依存するところ、限られたチップ面積内でこれらを大きくすることは難しいため、遅延時間Ｔ_０１を短縮するは容易ではなく、したがってターンオン時間が仕様を満たさなくなるという問題がある。

【0018】

同様の問題は、ブリッジ回路のみでなく、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いたソースフォロア回路においても生じうる。

【0019】

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、出力トランジスタを短時間でオンさせることが可能な出力回路の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0020】

本発明のある態様は、ドレインが第１電源電圧が供給される第１電源ラインと接続され、ソースが負荷と接続されるＮチャンネルＭＯＳＦＥＴである出力トランジスタを、制御信号にもとづいて制御する駆動回路に関する。駆動回路は、第２電源電圧が供給される第２電源ラインと、クロック信号を生成するオシレータと、チャージポンプ回路と、第１スイッチと、第２スイッチと、コントローラと、を備える。チャージポンプ回路は、第２電源ラインと接続される入力端子と、基準端子と、クロック信号を受けるクロック端子と、出力トランジスタのゲートと接続された出力端子と、を有し、昇圧動作状態と停止状態が切りかえ可能であり、（i）昇圧動作状態において、クロック信号と同期して、基準端子に供給される基準電圧と、第２電源電圧とを加算して昇圧電圧を生成し、昇圧電圧に応じたゲート電圧を出力トランジスタのゲートに供給し、（ii）停止状態において、昇圧電圧が発生するノードを、前記基準端子の電圧により充電可能に構成される。第１スイッチは、第１電源ラインとチャージポンプ回路の基準端子の間に設けられる。第２スイッチは、出力トランジスタのゲートと接地ラインの間に設けられる。コントローラは、制御信号にもとづいて、第１スイッチおよび第２スイッチのオン、オフ状態およびチャージポンプ回路の状態を制御する。

【0021】

この態様では、チャージポンプ回路の基準端子に、第１スイッチを介して第１電源電圧を供給可能に構成される。したがって、第１スイッチをオンすることにより、チャージポンプ回路の出力端の容量を、第１電源電圧を用いて急速に充電することができ、出力トランジスタのゲート電圧を、短時間で上昇させ、短時間でオンすることができる。

【0022】

コントローラは、（i）制御信号が出力トランジスタのオフを指示するオフレベルのとき、第２スイッチをオンし、チャージポンプ回路を停止状態とし、（ii）制御信号が出力トランジスタのオンを指示するオンレベルに遷移すると、第１スイッチをオンし、その後にチャージポンプ回路を昇圧動作状態に切りかえてもよい。
この態様では、出力トランジスタのオンが指示されると、昇圧動作の開始前に第１スイッチをオンすることにより、昇圧電圧を第１電源電圧に向かって急速に上昇させることができる。そして、昇圧電圧がある程度まで上昇した後に、昇圧動作を開始することにより、出力トランジスタのゲート電圧を短時間で上昇させることができる。

【0023】

コントローラは、（ii）ゲート電圧が所定のしきい値電圧より高くなると、チャージポンプ回路を昇圧動作状態に切りかえてもよい。
この場合、第１スイッチのオン期間において、ゲート電圧を所定のしきい値電圧まで確実に上昇させることができ、ライズタイムを所望値に設定できる。なおこのしきい値電圧は、ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間しきい値電圧とは異なることに留意されたい。

【0024】

コントローラは、（ii）第１スイッチをオンした後、所定時間の経過後に、チャージポンプ回路を昇圧動作状態に切りかえてもよい。
ハイサイドトランジスタＭＨのゲート容量、各トランジスタのサイズが既知であるとき、第１スイッチをオン、チャージポンプ回路を停止した状態で、ゲート電圧がある電圧レベルまで上昇するのに要する時間は推定することができる。そこでゲート電圧を監視するかわりに、この時間の経過後に、チャージポンプ回路の動作を切りかえることにより、ゲート電圧を所定のしきい値電圧まで確実に上昇させることができ、ライズタイムを所望値に設定できる。

【0025】

ある態様の駆動回路は、チャージポンプ回路のクロック端子とオシレータの間に設けられた第３スイッチをさらに備えてもよい。コントローラは、第３スイッチのオン、オフに応じて、チャージポンプ回路の昇圧動作状態、停止状態を切りかえてもよい。

【0026】

チャージポンプ回路は、オシレータの動作、非動作を切りかえることにより、チャージポンプ回路の昇圧動作状態、停止状態を切りかえてもよい。

【0027】

ある態様において、チャージポンプ回路は、第１フライングキャパシタと、昇圧電圧が発生する昇圧ラインと、（i）第１状態において、第１フライングキャパシタを、基準端子の電圧により充電し、（ii）第２状態において、第１フライングキャパシタを、入力端子と昇圧ラインの間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、を含んでもよい。クロック信号と同期して第１状態と第２状態をスイッチングしてもよい。

【0028】

チャージポンプ回路は、第２フライングキャパシタと、（i）第１状態において、第２フライングキャパシタを、基準端子の電圧により充電し、（ii）第２状態において、第２フライングキャパシタを、入力端子と昇圧ラインの間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、をさらに含んでもよい。

【0029】

チャージポンプ回路は、昇圧ラインと接続された平滑キャパシタと、第３フライングキャパシタと、（i）第１状態および第２状態の一方において、第３フライングキャパシタを、昇圧ラインの昇圧電圧により充電し、（ii）第１状態および第２状態の他方において、第３フライングキャパシタを、入力端子と出力端子の間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、をさらに含んでもよい。

【0030】

チャージポンプ回路は、第４フライングキャパシタと、（i）第１状態および第２状態の他方において、第４フライングキャパシタを、昇圧ラインの昇圧電圧により充電し、（ii）第１状態および第２状態の一方において、第４フライングキャパシタを、入力端子と出力端子の間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、をさらに含んでもよい。

【0031】

チャージポンプ回路は、昇圧電圧が発生する昇圧ラインと、クロック信号と同期して、第２電源電圧と接地電圧を交互に出力する第１バッファと、クロック信号と同期し、かつ第１バッファと逆相で、第２電源電圧と接地電圧を交互に出力する第２バッファと、第１端が第１バッファの出力と接続された第１フライングキャパシタと、第１端が第２バッファの出力と接続された第２フライングキャパシタと、基準端子と第１フライングキャパシタの第２端の間に設けられ、ゲートが第２フライングキャパシタの第２端と接続された第１トランジスタと、昇圧ラインと第１フライングキャパシタの第２端の間に設けられ、ゲートが第２フライングキャパシタの第２端と接続された第２トランジスタと、基準端子と第２フライングキャパシタの第２端の間に設けられ、ゲートが第１フライングキャパシタの第２端と接続された第３トランジスタと、昇圧ラインと第２フライングキャパシタの第２端の間に設けられ、ゲートが第１フライングキャパシタの第２端と接続された第４トランジスタと、を備えてもよい。

【0032】

チャージポンプ回路は、昇圧ラインと接続された平滑キャパシタと、第１端が第１バッファの出力と接続された第３フライングキャパシタと、第１端が第２バッファの出力と接続された第４フライングキャパシタと、昇圧ラインと第３フライングキャパシタの第２端の間に設けられ、ゲートが第４フライングキャパシタの第２端と接続された第５トランジスタと、出力端子と第３フライングキャパシタの第２端の間に設けられ、ゲートが第４フライングキャパシタの第２端と接続された第６トランジスタと、昇圧ラインと第４フライングキャパシタの第２端の間に設けられ、ゲートが第３フライングキャパシタの第２端と接続された第７トランジスタと、出力端子と第４フライングキャパシタの第２端の間に設けられ、ゲートが第３フライングキャパシタの第２端と接続された第８トランジスタと、をさらに備えてもよい。

【0033】

チャージポンプ回路は、第１フライングキャパシタと、昇圧電圧が発生する昇圧ラインと、（i）第１状態において、第１フライングキャパシタを、入力端子の電圧により充電し、（ii）第２状態において、第１フライングキャパシタを、基準端子と昇圧ラインの間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、を含んでもよい。クロック信号と同期して第１状態と第２状態をスイッチングしてもよい。

【0034】

チャージポンプ回路は、第２フライングキャパシタと、（i）第１状態において、第２フライングキャパシタを、入力端子の電圧により充電し、（ii）第２状態において、第２フライングキャパシタを、基準端子と昇圧ラインの間に接続可能に配置された、複数のスイッチと、をさらに含んでもよい。

【0035】

本発明の別の態様は、出力回路に関する。出力回路は、ドレインが第１電源電圧が供給される第１電源ラインと接続され、ソースが負荷と接続される出力トランジスタと、制御信号にもとづいて出力トランジスタを制御する上述のいずれかの駆動回路と、を備えてもよい。

【0036】

ある態様において、出力回路は、ドレインが負荷と接続され、ソースが接地ラインと接続される第２の出力トランジスタをさらに備えてもよい。

【0037】

出力回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を１つのＩＣとして集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

【0038】

負荷はモータであってもよい。

【0039】

本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、モータと、モータを駆動するモータ駆動装置と、を備えてもよい。モータ駆動装置は、上述の出力回路を含んでもよい。

【0040】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0041】

本発明のある態様によれば、出力トランジスタを短時間でオンできる。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本発明者が検討した出力回路の構成を示す回路図である。

【図2】図１の出力回路の動作波形図である。

【図3】実施の形態に係る出力回路の回路図である。

【図4】図３のチャージポンプ回路の構成例を示す回路図である。

【図5】図３の出力回路の動作波形図である。

【図6】モータ駆動回路の回路図である。

【図7】モータ駆動回路を備える電子機器を示す斜視図である。

【図8】変形例に係るチャージポンプ回路の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0044】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0045】

図３は、実施の形態に係る出力回路１００の回路図である。
出力回路１００は、出力段１０２と、駆動回路２００、３００を備え、ひとつの半導体基板に一体集積化される。なお、出力段１０２のＭＯＳＦＥＴは、ディスクリート素子を外付けしてもよい。出力段１０２はハーフブリッジ回路であり、出力トランジスタであるハイサイドトランジスタＭＨおよびローサイドトランジスタＭＬを備える。駆動回路２００および３００はそれぞれ、制御信号Ｓ_ＣＮＴにもとづいてハイサイドトランジスタＭＨ、ローサイドトランジスタＭＬを駆動する。

【0046】

ローサイドトランジスタＭＬおよびその駆動回路３００については、本発明と直接関係がないため説明は省略し、以下、ハイサイドトランジスタＭＨおよび駆動回路２００について詳細に説明する。

【0047】

ハイサイドトランジスタＭＨは、ドレインが第１電源電圧Ｖ_ＤＤ１が供給される第１電源ライン２３０と接続され、ソースが負荷２と接続されるＮチャンネルＭＯＳＦＥＴである。

【0048】

駆動回路２００は、制御信号Ｓ_ＣＮＴに応じてハイサイドトランジスタＭＨのゲート電圧Ｖ_Ｇ１を制御する。より具体的には、駆動回路２００は、（i）制御信号Ｓ_ＣＮＴがハイサイドトランジスタＭＨのオフを指示するオフレベル（たとえばローレベル）のとき、ハイサイドトランジスタＭＨのゲートに、ローレベル電圧（接地電圧）を印加し、（ii）制御信号Ｓ_ＣＮＴがハイサイドトランジスタＭＨのオンを指示するオンレベル（たとえばハイレベル）に遷移すると、ハイサイドトランジスタＭＨのゲートに、ハイレベル電圧を印加する。

【0049】

駆動回路２００は、第２電源ライン２３２、オシレータ２０４、チャージポンプ回路２１０、第１スイッチ２１２、第２スイッチ２１４、第３スイッチ２１６、コントローラ２２０を備える。

【0050】

第２電源ライン２３２には、第２電源電圧Ｖ_ＤＤ２が供給される。ここでは、第２電源電圧Ｖ_ＤＤ２は、第１電源電圧Ｖ_ＤＤ１より低いものとする。たとえばＶ_ＤＤ１＝２０Ｖ、Ｖ_ＤＤ２＝５Ｖである。

【0051】

オシレータ２０４は、所定の周波数のクロック信号ＣＬＫを生成する。
チャージポンプ回路２１０は、第２電源ライン２３２と接続される入力端子ＩＮと、基準端子ＲＥＦと、クロック信号ＣＬＫを受けるクロック端子ＣＫと、ハイサイドトランジスタＭＨのゲートと接続される出力端子ＯＵＴと、を有する。チャージポンプ回路２１０は、昇圧動作状態と停止状態が切りかえ可能であり、（i）昇圧動作状態において、クロック信号ＣＬＫと同期して、基準端子ＲＥＦに供給される基準電圧Ｖ_ＲＥＦと第２電源電圧Ｖ_ＤＤ２を加算して昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}（＝Ｖ_ＲＥＦ＋Ｖ_ＤＤ２）を生成し、昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}に応じたゲート電圧Ｖ_Ｇ１をハイサイドトランジスタＭＨのゲートに供給するよう構成される。またチャージポンプ回路２１０は、（ii）停止状態において昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}が発生するノード（昇圧ライン２３４）を、基準端子ＲＥＦの電圧Ｖ_ＲＥＦにより充電可能に構成される。

【0052】

第１スイッチ２１２は、第１電源ライン２３０とチャージポンプ回路２１０の基準端子ＲＥＦの間に設けられる。したがってチャージポンプ回路２１０の基準端子ＲＥＦの基準電圧Ｖ_ＲＥＦは、第１スイッチ２１２がオンの状態において、第１電源電圧Ｖ_ＤＤ１であり、チャージポンプ回路２１０の昇圧動作状態において、昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}は、＝Ｖ_ＤＤ１＋Ｖ_ＤＤ２である。

【0053】

第２スイッチ２１４は、ハイサイドトランジスタＭＨのゲートと接地ラインの間に設けられる。

【0054】

コントローラ２２０は、制御信号Ｓ_ＣＮＴにもとづいて、信号Ｓ１〜Ｓ３を生成し、第１スイッチ２１２および第２スイッチ２１４のオン、オフ状態およびチャージポンプ回路２１０の状態を制御する。

【0055】

より具体的には、コントローラ２２０は、（i）制御信号Ｓ_ＣＮＴがオフレベル（ローレベル）のとき、第２スイッチ２１４をオンし、チャージポンプ回路２１０を停止状態とする。またコントローラ２２０は、（ii）制御信号Ｓ_ＣＮＴがオンレベル（ハイレベル）に遷移すると、第１スイッチ２１２をオンし、その後、チャージポンプ回路２１０を昇圧動作状態に切りかえる。

【0056】

第３スイッチ２１６は、チャージポンプ回路２１０の昇圧動作状態と停止状態を切りかえるために設けられる。具体的には第３スイッチ２１６は、チャージポンプ回路２１０のクロック端子ＣＫとオシレータ２０４の間の、クロック信号ＣＬＫの供給経路上に設けられる。コントローラ２２０は、第３スイッチ２１６のオン、オフに応じて、チャージポンプ回路２１０の昇圧動作状態、停止状態を切りかえる。

【0057】

本実施の形態において、コントローラ２２０は、第１スイッチ２１２をオンした後に、ハイサイドトランジスタＭＨのゲート電圧Ｖ_Ｇ１が所定のしきい値電圧Ｖ_ＭＡＸより高くなると、チャージポンプ回路２１０を昇圧動作状態に切りかえる。

【0058】

たとえばコントローラ２２０は、電圧検出部２２２およびシーケンサ２２４を備える。電圧検出部２２２は、ハイサイドトランジスタＭＨのゲート電圧Ｖ_Ｇ１としきい値電圧Ｖ_ＭＡＸを比較する。たとえば電圧検出部２２２は電圧コンパレータを含み、Ｖ_Ｇ１＞Ｖ_ＭＡＸのとき、アサート（ハイレベル）される比較信号Ｓ４を生成する。

【0059】

シーケンサ２２４は、制御信号Ｓ_ＣＮＴがハイレベルに遷移すると、第２スイッチ２１４をオフ、第１スイッチ２１２をオンする。第１スイッチ２１２をオンした結果、ハイサイドトランジスタＭＨのゲート電圧Ｖ_Ｇ１がしきい値電圧Ｖ_ＭＡＸに達すると、つまり比較信号Ｓ４がアサートされると、チャージポンプ回路２１０を昇圧動作状態に切りかえる。

【0060】

以上が出力回路１００の全体構成である。続いてチャージポンプ回路２１０の構成例を説明する。

【0061】

図４は、図３のチャージポンプ回路２１０の構成例を示す回路図である。チャージポンプ回路２１０は、出力端子ＯＵＴ、基準端子ＲＥＦ、入力端子ＩＮ、クロック端子ＣＫに加えて、昇圧ライン２３４、第１バッファＢＵＦ１、第２バッファＢＵＦ２、第１フライングキャパシタＣｆ１、第２フライングキャパシタＣｆ２、平滑キャパシタＣｓｍ、第１トランジスタＭ１〜第４トランジスタＭ４を備える。

【0062】

昇圧ライン２３４には、昇圧された昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}が発生する。図３のチャージポンプ回路２１０において、昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}は、ハイサイドトランジスタＭＨのゲート電圧Ｖ_Ｇ１であり、昇圧ライン２３４は出力端子ＯＵＴと接続される。平滑キャパシタＣｓｍは、昇圧ライン２３４に接続される。なお出力端子ＯＵＴには、ハイサイドトランジスタＭＨのゲート容量が接続されるため、ゲート容量を平滑キャパシタＣｓｍとして用いてもよい。

【0063】

第１バッファＢＵＦ１は、クロック信号ＣＬＫと同期して、第２電源電圧Ｖ_ＤＤ２と接地電圧Ｖ_ＧＮＤを交互に出力する。第２バッファＢＵＦ２は、クロック信号ＣＬＫと同期し、かつ第１バッファＢＵＦ２と逆相で、第２電源電圧Ｖ_ＤＤ２と接地電圧Ｖ_ＧＮＤを交互に出力する。

【0064】

第１フライングキャパシタＣｆ１の第１端Ｅ１は、第１バッファＢＵＦ１の出力（第１ラインＬ１ともいう）と接続される。第２フライングキャパシタＣｆ２の第１端Ｅ１は、第２バッファＢＵＦ２の出力（第２ラインＬ２ともいう）と接続される。

【0065】

第１トランジスタＭ１は、基準端子ＲＥＦと第１フライングキャパシタＣｆ１の第２端Ｅ２の間に設けられ、ゲートが第２フライングキャパシタＣｆ２の第２端Ｅ２と接続される。

【0066】

第２トランジスタＭ２は、昇圧ライン２３４と第１フライングキャパシタＣｆ１の第２端Ｅ２の間に設けられ、ゲートが第２フライングキャパシタＣｆ２の第２端Ｅ２と接続される。

【0067】

第３トランジスタＭ３は、基準端子ＲＥＦと第２フライングキャパシタＣｆ２の第２端Ｅ２の間に設けられ、ゲートが第１フライングキャパシタＣｆ１の第２端Ｅ２と接続される。第４トランジスタＭ４は、昇圧ライン２３４と第２フライングキャパシタＣｆ２の第２端Ｅ２の間に設けられ、ゲートが第１フライングキャパシタＣｆ１の第２端Ｅ２と接続される。

【0068】

以上がチャージポンプ回路２１０の構成である。続いてチャージポンプ回路２１０の動作を説明する。

【0069】

（昇圧動作状態）
チャージポンプ回路２１０は、昇圧動作状態において、クロック信号ＣＬＫに応じて第１状態φ１と第２状態φ２を交互に繰り返す。たとえばクロック信号ＣＬＫがハイレベルのとき第１状態φ１、クロック信号ＣＬＫがローレベルのとき第２状態φ２とする。まず第１フライングキャパシタＣｆ１に着目する。

【0070】

（第１状態φ１）
クロック信号ＣＬＫがハイレベルのとき、第１ラインＬ１は接地電圧０Ｖとなる。また第１トランジスタＭ１がオン、第２トランジスタＭ２がオフする。このとき、第１フライングキャパシタＣｆ１の第１端Ｅ１に接地電圧（０Ｖ）が印加され、第２端Ｅ２に基準端子ＲＥＦの電圧Ｖ_ＲＥＦが印加され、第１フライングキャパシタＣｆ１が基準電圧Ｖ_ＲＥＦで充電される。

【0071】

（第２状態φ２）
クロック信号ＣＬＫがローレベルのとき、第１ラインＬ１は第２電源電圧Ｖ_ＤＤ２となる。また第１トランジスタＭ１がオフ、第２トランジスタＭ２がオンする。このとき、第１フライングキャパシタＣｆ１の第１端Ｅ１は、第１バッファＢＵＦ１のトランジスタＭ１１を介して入力端子ＩＮと接続され、その第２端Ｅ２は、第２トランジスタＭ２を介して出力端子ＯＵＴと接続される。つまり、直前の第１状態φ１において、基準電圧Ｖ_ＲＥＦに充電された第１フライングキャパシタＣｆ１が、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴの間に接続される。その結果、平滑キャパシタＣｓｍは、Ｖ_ＤＤ２＋Ｖ_ＲＥＦにより充電される。

【0072】

第２フライングキャパシタＣｆ２は、第１フライングキャパシタＣｆ１と逆相で動作する。つまり第２状態φ２において、第２フライングキャパシタＣｆ２は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦで充電される。また第１状態φ１において、第２フライングキャパシタＣｆ２は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴの間に接続される。その結果、平滑キャパシタＣｓｍは、Ｖ_ＤＤ２＋Ｖ_ＲＥＦにより充電される。

【0073】

（停止状態）
停止状態では、クロック端子ＣＫはハイレベルまたはローレベルのいずれかに固定され、第１トランジスタＭ１〜第４トランジスタＭ４のスイッチングは停止する。ここで第１トランジスタＭ１〜第４トランジスタＭ４はそれぞれ、バックゲートとドレイン間のボディダイオード（不図示）を有する。したがって、第１トランジスタＭ１〜第４トランジスタＭ４のオン、オフ状態にかかわらず、基準端子ＲＥＦと昇圧ライン２３４の間には、ボディダイオードを介した充電経路が存在する。図３の第２スイッチ２１４がオフであるとき、出力端子ＯＵＴのゲート電圧Ｖ_Ｇ１は、基準端子ＲＥＦの電圧Ｖ_ＲＥＦで充電される。

【0074】

以上がチャージポンプ回路２１０の動作である。続いて、出力回路１００全体の動作を説明する。図５は、図３の出力回路１００の動作波形図である。

【0075】

時刻ｔ０以前、制御信号Ｓ_ＣＮＴはローレベルであり、第２スイッチ２１４（Ｓ２）がオンしている。このときゲート電圧Ｖ_Ｇ１は接地電圧Ｖ_ＧＮＤとなり、ハイサイドトランジスタＭＨはオフである。

【0076】

時刻ｔ１に制御信号Ｓ_ＣＮＴがハイレベルとなると、第２スイッチ２１４（Ｓ２）がオフし、第１スイッチ２１２（Ｓ１）がオンする。これにより、チャージポンプ回路２１０の基準端子ＲＥＦに、第１電源電圧Ｖ_ＤＤ１が入力される。チャージポンプ回路２１０は停止状態であり、平滑キャパシタＣｓｍおよびハイサイドトランジスタＭＨのゲート容量が、第１スイッチ２１２およびチャージポンプ回路２１０の内部の素子（ボディダイオードおよび／または、トランジスタＭ１〜Ｍ４のチャンネル）を介して、第１電源電圧Ｖ_ＤＤ１により直接的に充電される。このときのゲート電圧Ｖ_Ｇ１の上昇速度は、図２における昇圧動作にともなうゲート電圧Ｖ_Ｇ１の上昇速度よりも十分に速いことに留意されたい。

【0077】

そして時刻ｔ１にゲート電圧Ｖ_Ｇ１がしきい値Ｖ_ＭＡＸに達すると、第３スイッチ２１６（Ｓ３）がオンし、チャージポンプ回路２１０が昇圧動作状態となる。チャージポンプ回路２１０が昇圧動作状態となると、チャージポンプ回路２１０の出力電圧、つまりゲート電圧Ｖ_Ｇ１は、Ｖ_ＤＤ２＋Ｖ_ＤＤ１の電圧レベルまで上昇していく。時刻ｔ２に、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１がＶ_ＯＵＴ＋Ｖ_ＴＨより高くなると、ハイサイドトランジスタＭＨがオンする。

【0078】

時刻ｔ３に、制御信号Ｓ_ＣＮＴがローレベルに遷移すると、チャージポンプ回路２１０が停止状態となり、第２スイッチ２１４がオンする。その結果、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１が低下し、ハイサイドトランジスタＭＨがオフする。

【0079】

以上が出力回路１００の動作である。

【0080】

この出力回路１００によれば、ハイサイドトランジスタＭＨをオンする際に、ハイサイドトランジスタＭＨのゲート電圧Ｖ_Ｇ１を、第１電源電圧Ｖ_ＤＤ１を利用して急速に上昇させ、その後、チャージポンプ回路２１０を昇圧動作状態に切りかえてゲート電圧Ｖ_Ｇ１をさらに上昇させることで、図１の出力回路１００ｒに比べて短時間でハイサイドトランジスタＭＨをオンすることができる。

【0081】

最後に、実施の形態に係る出力回路１００の用途を説明する。
図６は、モータ駆動回路４００の回路図である。負荷４０２はモータであり、出力段１０２はＨブリッジ回路である。したがってモータ駆動回路４００は、図３の出力回路１００を２組備えるものと理解できる。このモータ駆動回路４００によれば、出力段１０２のハイサイドトランジスタＭＨ１、ＭＨ２を高速にターンオンすることができるため、損失を低減し、高効率で負荷４０２を駆動することができる。

【0082】

図７は、モータ駆動回路４００を備える電子機器５００を示す斜視図である。電子機器５００は、たとえばデジタルカメラである。電子機器５００は、筐体５０２、レンズ５０４、撮像素子５０６、を備える。図６のモータおよびモータ駆動回路４００は、（１）レンズ５０４の位置制御ユニット、（２）撮像素子の手振れ補正ユニット、（３）シャッターユニットなどに利用することができる。

【0083】

そのほか電子機器５００は、携帯電話端末、タブレット端末などの撮像機能付きデバイスであってもよい。あるいは電子機器は、モータを利用した位置決め機構を有するさまざまな機器であり得る。

【0084】

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセス、それらの組み合わせには、さまざまな変形例が存在しうる。以下、こうした変形例について説明する。

【0085】

（変形例１）
実施の形態では、コントローラ２２０は、制御信号Ｓ_ＣＮＴがオンレベルに遷移したときに、第１スイッチ２１２をオンし、その後ゲート電圧Ｖ_Ｇ１が所定レベルに達した後に、チャージポンプ回路２１０を昇圧動作状態としたが、本発明はそれには限定されない。たとえばコントローラ２２０は、（ii）第１スイッチ２１２をオンした後、所定時間の経過後に、チャージポンプ回路２１０を昇圧動作状態に切りかえてもよい。この場合、図３の電圧検出部２２２に代えて、タイマー回路を設ければよい。
ゲート電圧を監視するかわりに、所定時間の経過後に、チャージポンプ回路の動作を切りかえることにより、ゲート電圧を所定のしきい値電圧まで確実に上昇させることができ、ライズタイムを所望値に設定できる。

【0086】

（変形例２）
実施の形態では、第３スイッチ２１６のオン、オフに応じて、チャージポンプ回路２１０の昇圧動作状態、停止状態を切りかえたが、本発明はそれに限定されない。たとえば、コントローラ２２０により、オシレータ２０４の動作、非動作を切りかえることにより、チャージポンプ回路２１０の昇圧動作状態、停止状態を切りかえてもよい。

【0087】

（変形例３）
チャージポンプ回路２１０では、昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}が、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１と等しい場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。たとえばチャージポンプ回路２１０は、昇圧ライン２３４の昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}をさらに昇圧し、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１を生成してもよい。

【0088】

図８は、変形例に係るチャージポンプ回路２１０ａの回路図である。チャージポンプ回路２１０ａは、図４のチャージポンプ回路２１０に加えて、後段のチャージポンプ回路２１０ｂを備える。後段のチャージポンプ回路２１０ｂは、第３フライングキャパシタＣｆ３、第４フライングキャパシタＣｆ４、第５トランジスタＭ５〜第８トランジスタＭ８、平滑キャパシタＣｓｍ２を備える。平滑キャパシタＣｓｍ２は、ハイサイドトランジスタＭＨのゲート容量であってもよい。

【0089】

第３フライングキャパシタＣｆ３の第１端Ｅ１は第１バッファＢＵＦ１の出力と接続され、第４フライングキャパシタＣｆ４の第１端Ｅ１は第２バッファＢＵＦ２の出力と接続される。第５トランジスタＭ５は、昇圧ライン２３４と第３フライングキャパシタＣｆ３の第２端Ｅ２の間に設けられ、そのゲートは第４フライングキャパシタＣｆ４の第２端Ｅ２と接続される。第６トランジスタＭ６は、出力端子ＯＵＴと第３フライングキャパシタＣｆ３の第２端Ｅ２の間に設けられ、そのゲートは第４フライングキャパシタＣｆ４の第２端Ｅ２と接続される。第７トランジスタＭ７は、昇圧ライン２３４と第４フライングキャパシタＣｆ４の第２端Ｅ２の間に設けられ、そのゲートは第３フライングキャパシタＣｆ３の第２端Ｅ２と接続される。第８トランジスタＭ８は、出力端子ＯＵＴと第４フライングキャパシタＣｆ４の第２端Ｅ２の間に設けられ、そのゲートは第３フライングキャパシタＣｆ３の第２端Ｅ２と接続される。

【0090】

以上がチャージポンプ回路２１０ａの構成である。後段のチャージポンプ回路２１０ｂは、前段のチャージポンプ回路２１０と同様に動作し、具体的には、昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}と第２電源電圧Ｖ_ＤＤ２を加算する。つまりゲート電圧ＶＧ１は、Ｖ_ＤＤ１＋２×Ｖ_ＤＤ２となる。

【0091】

このチャージポンプ回路２１０ａを用いた場合、第１スイッチ２１２をオン状態としてチャージポンプ回路２１０ａを停止状態とすると、昇圧ライン２３４の昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}が、基準端子ＲＥＦの電圧Ｖ_ＲＥＦ（＝Ｖ_ＤＤ１）で充電される。そして出力端子ＯＵＴに接続されるゲート容量は、昇圧ライン２３４の昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}によって、第５トランジスタＭ５〜第８トランジスタＭ８のボディダイオードを介して充電される。その結果、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１を短時間で第１電源電圧Ｖ_ＤＤ１付近まで上昇させることができる。そしてチャージポンプ回路２１０ａの昇圧動作を開始することにより、昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}がＶ_ＤＤ１＋Ｖ_ＤＤ２まで上昇し、ゲート電圧Ｖ_Ｇ１は、Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}＋Ｖ_ＤＤ２＝Ｖ_ＤＤ１＋２×Ｖ_ＤＤ２に上昇する。

【0092】

（変形例４）
図４のチャージポンプ回路２１０において、第２フライングキャパシタＣｆ２、第３トランジスタＭ３、第４トランジスタＭ４および第２バッファＢＵＦ２を省略し、第１トランジスタＭ１および第２トランジスタＭ２の制御回路を別に設けてもよい。

【0093】

変形例４のチャージポンプ回路２１０ｃは、以下のように把握することができる。すなわち、チャージポンプ回路２１０ｃは、第１フライングキャパシタＣｆ１と、昇圧ライン２３４と、複数のスイッチ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１１、Ｍ１２など）を備える。複数のスイッチ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１１、Ｍ１２）は、（i）第１状態φ１において、第１フライングキャパシタＣｆ１を、基準端子ＲＥＦの電圧（Ｖ_ＲＥＦ＝Ｖ_ＤＤ１）により充電し、（ii）第２状態φ２において、第１フライングキャパシタＣｆ１を、入力端子ＩＮと昇圧ライン２３４の間に接続可能に配置される。

【0094】

当業者であれば、このように把握されるさまざまな形式のチャージポンプ回路を利用することができる。

【0095】

（変形例５）
また、図４のチャージポンプ回路２１０は、以下のように把握することができる。すなわち、チャージポンプ回路２１０は、変形例４に係るチャージポンプ回路の第１フライングキャパシタＣｆ１、昇圧ライン２３４、複数のスイッチ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１１、Ｍ１２）に加えて、第２フライングキャパシタＣｆ２、複数のスイッチ（Ｍ３、Ｍ４、Ｍ２１、Ｍ２２）を備える。

【0096】

複数のスイッチＭ３、Ｍ４、Ｍ２１、Ｍ２２は、（i）第１状態φ１において、第２フライングキャパシタＣｆ２を、基準端子ＲＥＦの電圧（Ｖ_ＲＥＦ＝Ｖ_ＤＤ１）により充電し、（ii）第２状態φ２において、第２フライングキャパシタＣｆ２を、入力端子ＩＮと昇圧ライン２３４の間に接続可能に配置される。

【0097】

当業者であれば、このように把握されるさまざまな形式のチャージポンプ回路を利用することができる。

【0098】

（変形例５）
また、図８のチャージポンプ回路２１０ｂは、以下のように把握することができる。チャージポンプ回路２１０ｂは、第３フライングキャパシタＣｆ３、Ｃｆ４、複数のスイッチ（Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２）を備える。複数のスイッチ（Ｍ５、Ｍ６、Ｍ１１、Ｍ１２）は、（i）第１状態φ１および第２状態φ２の一方において、第３フライングキャパシタＣｆ３を、昇圧ライン２３４の昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}により充電し、（ii）第１状態φ１および第２状態φ２の他方において、第３フライングキャパシタＣｆ３を、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴの間に接続するように配置される。

【0099】

また、複数のスイッチ（Ｍ７、Ｍ８、Ｍ２１、Ｍ２２）は、（i）第１状態φ１および第２状態φ２の他方において、第４フライングキャパシタＣｆ４を、昇圧ライン２３４の昇圧電圧Ｖ_{ＢＯＯＳＴ}により充電し、（ii）第１状態φ１および第２状態φ２の一方において、第４フライングキャパシタＣｆ４を、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴの間に接続可能に配置される。

【0100】

当業者であれば、このように把握されるさまざまな形式のチャージポンプ回路を利用することができる。

【0101】

（変形例６）
また、チャージポンプ回路は、実施の形態で説明したものには限定されず、以下のように把握されるものであってもよい。チャージポンプ回路は、第１フライングキャパシタＣｆ１と、昇圧ライン２３４と、複数のスイッチを備える。
複数のスイッチは、（i）第１状態φ１において、第１フライングキャパシタＣｆ１を、入力端子ＩＮの電圧Ｖ_ＤＤ２により充電し、（ii）第２状態φ２において、第１フライングキャパシタＣｆ１を、基準端子ＲＥＦと昇圧ライン２３４の間に接続可能に配置される。

【0102】

さらにチャージポンプ回路は、第２フライングキャパシタＣｆ２を備えてもよい。
複数のスイッチは、（i）第１状態φ１において、第２フライングキャパシタＣｆ２を、入力端子ＩＮの電圧Ｖ_ＤＤ２により充電し、（ii）第２状態φ２において、第２フライングキャパシタＣｆ２を、基準端子ＲＥＦと昇圧ライン２３４の間に接続可能に配置されてもよい。

【0103】

（変形例７）
図８のチャージポンプ回路２１０ａにおいて、第２フライングキャパシタＣｆ２および第４フライングキャパシタＣｆ４を省略してもよい。

【0104】

（変形例８）
チャージポンプ回路２１０の停止状態において、昇圧ライン２３４を、基準端子ＲＥＦの電圧Ｖ_ＲＥＦにより充電するために、基準端子ＲＥＦと昇圧ライン２３４の間に配置されるスイッチを強制的にオンしてもよい。あるいは、そのためのスイッチを別途設けてもよい。

【0105】

（変形例９）
図６では、出力回路１００の用途としてモータ駆動回路を例示したが本発明はそれには限定されない。たとえば出力回路１００は、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングトランジスタおよびその駆動回路であってもよい。また出力回路１００の負荷は、モータやトランスなどの誘導性負荷であってもよいし、容量性負荷、抵抗性負荷であってもよい。

【0106】

（変形例１０）
また、本実施の形態において、ハイレベル、ローレベルの論理信号の設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。たとえば負論理系では、アサートをローレベル、ネゲートをハイレベルに割り当ててもよい。

【0107】

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0108】

１００…出力回路、１０２…出力段、ＭＨ…ハイサイドトランジスタ、ＭＬ…ローサイドトランジスタ、２００…駆動回路、２０２…コントローラ、２０４…オシレータ、２０６…チャージポンプ回路、ＳＷ１…オン用スイッチ、ＳＷ２…オフ用スイッチ、２１０…チャージポンプ回路、２１２…第１スイッチ、２１４…第２スイッチ、２１６…第３スイッチ、２２０…コントローラ、２２２…電圧検出部、２２４…シーケンサ、２３０…第１電源ライン、２３２…第２電源ライン、２３４…昇圧ライン、Ｃｆ１…第１フライングキャパシタ、Ｃｆ２…第２フライングキャパシタ、Ｃｆ３…第３フライングキャパシタ、Ｃｆ４…第４フライングキャパシタ、ＢＵＦ１…第１バッファ、ＢＵＦ２…第２バッファ、Ｍ１…第１トランジスタ、Ｍ２…第２トランジスタ、Ｍ３…第３トランジスタ、Ｍ４…第４トランジスタ、Ｍ５…第５トランジスタ、Ｍ６…第６トランジスタ、Ｍ７…第７トランジスタ、Ｍ８…第８トランジスタ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】