特許 7281950 チャージポンプ回路、及び、チャージポンプ回路の制御方法

(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】

(24)【登録日】2023-05-18

(45)【発行日】2023-05-26

(54)【発明の名称】チャージポンプ回路、及び、チャージポンプ回路の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/07 20060101AFI20230519BHJP

【ＦＩ】

H02M3/07

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019080360

(22)【出願日】2019-04-19

(65)【公開番号】P2020178483

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2022-03-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137523

【弁理士】

【氏名又は名称】出口 智也

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(72)【発明者】

【氏名】木村 俊介

【審査官】町田 舞

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－１５３０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２７０９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６２１５１５９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許第０８３１４６３２（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ １／００－７／９８

Ｇ０５Ｆ １／１２－１／４４

Ｇ０５Ｆ １／４５－７／００

Ｈ０１Ｌ ２１／８２２

Ｈ０１Ｌ ２７／０４

Ｈ０３Ｋ １７／００－１７／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力電圧端子に印加された直流の入力電圧を昇圧し、得られた昇圧電圧を出力電圧端子に出力するチャージポンプ回路であって、
前記入力電圧端子と共通電圧端子に接続され、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間の電位差である基準電圧が供給され、前記基準電圧に応じた振幅の発振信号を出力する発振回路と、
前記入力電圧端子と前記共通電圧端子に接続され、前記発振信号に応じて駆動し、前記基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を前記昇圧電圧として前記出力電圧端子に出力する昇圧回路と、
前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間に所定の電位差を生成させるために、前記入力電圧よりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を前記共通電圧端子に出力する電位差生成回路と、
前記共通電圧端子と前記入力電圧よりも低い固定電位である固定電位端子との間に接続されるとともに、オフすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を遮断し、一方、オンすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を導通する電圧制御スイッチと、
前記入力電圧端子に印加された前記入力電圧と前記共通電圧端子の電圧との前記電位差を検出し、検出した前記電位差の値に基づいて、前記電圧制御スイッチをオン又はオフに制御する制御部と、を備える
ことを特徴とするチャージポンプ回路。

【請求項2】

前記制御部は、
検出した前記電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、前記電圧制御スイッチをオフし、
一方、検出した前記電位差が前記比較用閾値電圧未満である場合には、前記電圧制御スイッチをオンする
ことを特徴とする請求項１に記載のチャージポンプ回路。

【請求項3】

前記電圧制御スイッチがオフしている場合には、前記基準電圧は、前記電位差生成回路が生成する前記電位差になっており、
一方、前記電圧制御スイッチがオンしている場合には、強制的に前記共通電圧端子の電位が前記固定電位になり、前記基準電圧は、前記入力電圧と前記固定電位との電位差になる
ことを特徴とする請求項２に記載のチャージポンプ回路。

【請求項4】

前記電位差生成回路は、
カソードが前記入力電圧端子に接続されたツェナーダイオードと、
一端が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、他端が前記固定電位端子に接続され、前記一端から前記他端に向けて定電流を流す定電流源と、
入力が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、出力が前記共通電圧端子に接続され、前記ツェナーダイオードのアノードの電圧に応じた電圧を出力するボルテージフォロア回路と、備える
ことを特徴とする請求項３に記載のチャージポンプ回路。

【請求項5】

前記ボルテージフォロア回路は、
非反転入力が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、反転入力及び出力が前記共通電圧端子に接続されたアンプ回路である
ことを特徴とする請求項４に記載のチャージポンプ回路。

【請求項6】

前記比較用閾値電圧の値は、前記ツェナーダイオードの降伏電圧の値であることを特徴とする請求項４に記載のチャージポンプ回路。

【請求項7】

前記電圧制御スイッチは、
一端が前記共通電圧端子に接続され、他端が前記固定電位端子に接続され、前記制御部によりゲート電圧が制御されるＭＯＳトランジスタである
ことを特徴とする請求項４に記載のチャージポンプ回路。

【請求項8】

前記ＭＯＳトランジスタの耐圧は、前記昇圧回路を構成するトランジスタの耐圧よりも、高くなるように設定されている
ことを特徴とする請求項７に記載のチャージポンプ回路。

【請求項9】

前記比較用閾値電圧は、前記昇圧回路が出力する前記昇圧電圧が予め設定された目標値になるように、設定されている
ことを特徴とする請求項３に記載のチャージポンプ回路。

【請求項10】

前記昇圧回路は、
入力が前記入力電圧端子に接続された第１の整流素子と、
入力が前記第１の整流素子の出力に接続された第２の整流素子と、
入力が前記第２の整流素子の出力に接続され、出力が前記出力電圧端子に接続された第３の整流素子と、
前記発振信号が入力されるとともに、前記発振信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第１の信号を、出力する第１のインバータと、
一端が前記第１のインバータの出力に接続され、他端が前記第２の整流素子の入力に接続された第１のコンデンサと、
前記発振信号が入力されるとともに、前記発振信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第２の信号を、出力する第２のインバータと、
前記第２の信号が入力されるとともに、前記第２の信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第３の信号を、出力する第３のインバータと、
一端が前記第３のインバータの出力に接続され、他端が前記第３の整流素子の入力に接続された第２のコンデンサと、を備える
ことを特徴とする請求項７に記載のチャージポンプ回路。

【請求項11】

前記ＭＯＳトランジスタの耐圧は、前記第１ないし第３のインバータを構成するトランジスタの耐圧よりも、高くなるように設定されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のチャージポンプ回路。

【請求項12】

前記第１のコンデンサの容量は、前記第２のコンデンサの容量と同じであることを特徴とする請求項１０に記載のチャージポンプ回路。

【請求項13】

前記第１の整流素子は、アノードが前記入力電圧端子に接続され、カソードが前記第１のコンデンサの他端に接続された第１のダイオードであり、
前記第２の整流素子は、アノードが前記第１のダイオードのカソードに接続され、カソードが前記第２のコンデンサの他端に接続された第２のダイオードであり、
前記第３の整流素子は、アノードが前記第２のダイオードのカソードに接続され、カソードが前記出力電圧端子に接続されたに接続された第３のダイオードである
ことを特徴とする請求項１０に記載のチャージポンプ回路。

【請求項14】

前記固定電位は、接地電位であることを特徴とする請求項１に記載のチャージポンプ回路。

【請求項15】

入力電圧端子に印加された直流の入力電圧を昇圧し、得られた昇圧電圧を出力電圧端子に出力するチャージポンプ回路であって、前記入力電圧端子と共通電圧端子に接続され、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間の電位差である基準電圧が供給され、前記基準電圧に応じた振幅の発振信号を出力する発振回路と、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子に接続され、前記発振信号に応じて駆動し、前記基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を前記昇圧電圧として前記出力電圧端子に出力する昇圧回路と、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間に所定の電位差を生成させるために、前記入力電圧よりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を前記共通電圧端子に出力する電位差生成回路と、前記共通電圧端子と前記入力電圧よりも低い固定電位である固定電位端子との間に接続されるとともに、オフすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を遮断し、一方、オンすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を導通する電圧制御スイッチと、前記入力電圧端子に印加された前記入力電圧と前記共通電圧端子の電圧との前記電位差を検出し、検出した前記電位差の値に基づいて、前記電圧制御スイッチをオン又はオフに制御する制御部と、を備えるチャージポンプ回路の制御方法であって、
前記制御部は、
検出した前記電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、前記電圧制御スイッチをオフし、
一方、検出した前記電位差が前記比較用閾値電圧未満である場合には、前記電圧制御スイッチをオンすることを特徴とするチャージポンプ回路の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チャージポンプ回路、及び、チャージポンプ回路の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、入力電圧端子に印加された直流の入力電圧を昇圧し、得られた昇圧電圧を出力電圧端子に出力するチャージポンプ回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ここで、図５は、従来のチャージポンプ回路１００Ａの回路構成の一例を示す回路図である。

【0004】

例えば、図５に示すように、従来のチャージポンプ回路１００Ａでは、電位差生成回路により設定される基準電圧を等倍していくが、入力電圧Ｖｉｎが低い場合には、当該基準電圧が低くなってしまう（図３、図４）。

【0005】

さらに、基準電圧の下限をＶｉｎ‐ΔＶとしている場合、入力電圧Ｖｉｎが低下することで基準電圧がより低くなってしまい（基準電圧ΔＶ‘）、結果としてチャージポンプ回路の出力開始電圧および入力電圧Ｖｉｎが低い時の出力可能な電圧が低く（Ｖｏｕｔ－Ｖｉｎ＝３＊ΔＶ‘）なってしまう（図３、図４）。

【0006】

このように、従来のチャージポンプ回路１００Ａでは、入力電圧Ｖｉｎが低下した場合に基準電圧が低下することにより、昇圧電圧が低下し、発振回路や昇圧回路の電源を確保できず、動作可能な電圧範囲が狭くなる問題がある（図３、図４）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００２－１５３０４５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで、本発明は、入力電圧が低下した場合にも基準電圧を所定範囲内に維持して昇圧電圧の低下を抑制しつつ、発振回路や昇圧回路の電源を確保して動作可能な電圧範囲を広くすることが可能なチャージポンプ回路を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様に係るチャージポンプ回路は、
入力電圧端子に印加された直流の入力電圧を昇圧し、得られた昇圧電圧を出力電圧端子に出力するチャージポンプ回路であって、
前記入力電圧端子と共通電圧端子に接続され、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間の電位差である基準電圧が供給され、前記基準電圧に応じた振幅の発振信号を出力する発振回路と、
前記入力電圧端子と前記共通電圧端子に接続され、前記発振信号に応じて駆動し、前記基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を前記昇圧電圧として前記出力電圧端子に出力する昇圧回路と、
前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間に所定の電位差を生成させるために、前記入力電圧よりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を前記共通電圧端子に出力する電位差生成回路と、
前記共通電圧端子と前記入力電圧よりも低い固定電位である固定電位端子との間に接続されるとともに、オフすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を遮断し、一方、オンすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を導通する電圧制御スイッチと、
前記入力電圧端子に印加された前記入力電圧と前記共通電圧端子の電圧との電位差を検出し、検出した前記電位差の値に基づいて、前記電圧制御スイッチをオン又はオフに制御する制御部と、を備える
ことを特徴とする。

【0010】

前記チャージポンプ回路において、
前記制御部は、
検出した前記電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、前記電圧制御スイッチをオフし、
一方、検出した前記電位差が前記比較用閾値電圧未満である場合には、前記電圧制御スイッチをオンする
ことを特徴とする。

【0011】

前記チャージポンプ回路において、
前記電圧制御スイッチがオフしている場合には、前記基準電圧は、前記電位差生成回路が生成する前記電位差になっており、
一方、前記電圧制御スイッチがオンしている場合には、強制的に前記共通電圧端子の電位が前記固定電位になり、前記基準電圧は、前記入力電圧と前記固定電位との電位差になる
ことを特徴とする。

【0012】

前記チャージポンプ回路において、
前記電位差生成回路は、
カソードが前記入力電圧端子に接続されたツェナーダイオードと、
一端が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、他端が前記固定電位端子に接続され、前記一端から前記他端に向けて定電流を流す定電流源と、
入力が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、出力が前記共通電圧端子に接続され、前記ツェナーダイオードのアノードの電圧に応じた電圧を出力するボルテージフォロア回路と、備える
ことを特徴とする。

【0013】

前記チャージポンプ回路において、
前記ボルテージフォロア回路は、
非反転入力が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、反転入力及び出力が前記共通電圧端子に接続されたアンプ回路である
ことを特徴とする。

【0014】

前記チャージポンプ回路において、
前記比較用閾値電圧の値は、前記ツェナーダイオードの降伏電圧の値であることを特徴とする。

【0015】

前記チャージポンプ回路において、
前記電圧制御スイッチは、
一端が前記共通電圧端子に接続され、他端が前記固定電位端子に接続され、前記制御部によりゲート電圧が制御されるＭＯＳトランジスタである
ことを特徴とする。

【0016】

前記チャージポンプ回路において、
前記ＭＯＳトランジスタの耐圧は、前記昇圧回路を構成するトランジスタの耐圧よりも、高くなるように設定されている
ことを特徴とする。

【0017】

前記チャージポンプ回路において、
前記比較用閾値電圧は、前記昇圧回路が出力する前記昇圧電圧が予め設定された目標値になるように、設定されている
ことを特徴とする。

【0018】

前記チャージポンプ回路において、
前記昇圧回路は、
入力が前記入力電圧端子に接続された第１の整流素子と、
入力が前記第１の整流素子の出力に接続された第２の整流素子と、
入力が前記第２の整流素子の出力に接続され、出力が前記出力電圧端子に接続された第３の整流素子と、
前記発振信号が入力されるとともに、前記発振信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第１の信号を、出力する第１のインバータと、
一端が前記第１のインバータの出力に接続され、他端が前記第２の整流素子の入力に接続された第１のコンデンサと、
前記発振信号が入力されるとともに、前記発振信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第２の信号を、出力する第２のインバータと、
前記第２の信号が入力されるとともに、前記第２の信号の波形を反転した信号であって前記基準電圧に基づいた振幅を有する第３の信号を、出力する第３のインバータと、
一端が前記第３のインバータの出力に接続され、他端が前記第３の整流素子の入力に接続された第２のコンデンサと、を備える
ことを特徴とする。

【0019】

前記チャージポンプ回路において、
前記ＭＯＳトランジスタの耐圧は、前記第１ないし第３のインバータを構成するトランジスタの耐圧よりも、高くなるように設定されている
ことを特徴とする。

【0020】

前記チャージポンプ回路において、
前記第１のコンデンサの容量は、前記第２のコンデンサの容量と同じであることを特徴とする。

【0021】

前記チャージポンプ回路において、
前記第１の整流素子は、アノードが前記入力電圧端子に接続され、カソードが前記第１のコンデンサの他端に接続された第１のダイオードであり、
前記第２の整流素子は、アノードが前記第１のダイオードのカソードに接続され、カソードが前記第２のコンデンサの他端に接続された第２のダイオードであり、
前記第３の整流素子は、アノードが前記第２のダイオードのカソードに接続され、カソードが前記出力電圧端子に接続されたに接続された第３のダイオードである
ことを特徴とする。

【0022】

前記チャージポンプ回路において、
前記固定電位は、接地電位であることを特徴とする。

【0023】

本発明の一態様に係るチャージポンプ回路の制御方法は、
入力電圧端子に印加された直流の入力電圧を昇圧し、得られた昇圧電圧を出力電圧端子に出力するチャージポンプ回路であって、前記入力電圧端子と共通電圧端子に接続され、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間の電位差である基準電圧が供給され、前記基準電圧に応じた振幅の発振信号を出力する発振回路と、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子に接続され、前記発振信号に応じて駆動し、前記基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を前記昇圧電圧として前記出力電圧端子に出力する昇圧回路と、前記入力電圧端子と前記共通電圧端子との間に所定の電位差を生成させるために、前記入力電圧よりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を前記共通電圧端子に出力する電位差生成回路と、前記共通電圧端子と前記入力電圧よりも低い固定電位である固定電位端子との間に接続されるとともに、オフすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を遮断し、一方、オンすることにより、前記共通電圧端子と前記固定電位端子との間を導通する電圧制御スイッチと、前記入力電圧端子に印加された前記入力電圧と前記共通電圧端子の電圧との電位差を検出し、検出した前記電位差の値に基づいて、前記電圧制御スイッチをオン又はオフに制御する制御部と、を備えるチャージポンプ回路の制御方法であって、
前記制御部は、
検出した前記電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、前記電圧制御スイッチをオフし、
一方、検出した前記電位差が前記比較用閾値電圧未満である場合には、前記電圧制御スイッチをオンすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0024】

本発明の一態様に係るチャージポンプ回路は、入力電圧端子に印加された直流の入力電圧を昇圧し、得られた昇圧電圧を出力電圧端子に出力するチャージポンプ回路であって、入力電圧端子と共通電圧端子に接続され、入力電圧端子と共通電圧端子との間の電位差である基準電圧が供給され、基準電圧に応じたに応じた振幅の発振信号を出力する発振回路と、入力電圧端子と共通電圧端子に接続され、発振信号に応じて駆動し、基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を昇圧電圧として出力電圧端子に出力する昇圧回路と、入力電圧端子と共通電圧端子との間に所定の電位差を生成させるために、入力電圧よりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を共通電圧端子に出力する電位差生成回路と、共通電圧端子と入力電圧よりも低い固定電位である固定電位端子との間に接続されるとともに、オフすることにより、共通電圧端子と固定電位端子との間を遮断し、一方、オンすることにより、共通電圧端子と固定電位端子との間を導通する電圧制御スイッチと、入力電圧端子に印加された入力電圧と共通電圧端子の電圧との電位差を検出し、検出した電位差の値に基づいて、電圧制御スイッチをオン又はオフに制御する制御部と、を備える。

【0025】

特に、制御部は、入力電圧が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、電圧制御スイッチをオフし、一方、入力電圧が比較用閾値電圧未満である場合には、電圧制御スイッチをオンする。

【0026】

これにより、電圧制御スイッチがオフしている場合には、基準電圧は、電位差生成回路が生成する電位差であり、一方、電圧制御スイッチがオンしている場合には、強制的に共通電圧端子の電位が固定電位になり、基準電圧は、入力電圧と固定電位との電位差になる。

【0027】

すなわち、本発明の一態様に係るチャージポンプ回路によれば、入力電圧が低下した場合にも基準電圧を所定範囲内に維持して昇圧電圧の低下を抑制しつつ、発振回路や昇圧回路の電源を確保して動作可能な電圧範囲を広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路１００の回路構成の一例を示す回路図である。

【図2】図２は、図１に示すチャージポンプ回路１００の電位差生成回路Ｘの構成の一例を示す回路図である。

【図3】図３は、実施例１に係るチャージポンプ回路および従来のチャージポンプ回路の電位差ΔＶと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係の一例を示す特性図である。

【図4】図４は、実施例１に係るチャージポンプ回路および従来のチャージポンプ回路の各電圧を比較する図である。

【図5】図５は、従来のチャージポンプ回路１００Ａの回路構成の一例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明に係るチャージポンプ回路について、図面とともに説明する。

【実施例1】

【0030】

図１は、本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路１００の回路構成の一例を示す回路図である。また、図２は、図１に示すチャージポンプ回路１００の電位差生成回路Ｘの構成の一例を示す回路図である。

【0031】

図１に示すチャージポンプ回路１００は、入力電圧端子ＴＩＮに印加された直流の入力電圧Ｖｉｎを昇圧し、得られた昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力電圧端子ＴＯＵＴに出力するようになっている。

【0032】

このチャージポンプ回路１００は、例えば、図１に示すように、入力電圧端子ＴＩＮと、固定電位端子（接地電位端子）ＴＧＮＤと、共通電圧端子ＴＭと、出力電圧端子ＴＯＵＴと、発振回路ＯＳＣと、昇圧回路Ｂと、電位差生成回路Ｘと、電圧制御スイッチＳＷと、制御部ＣＮＴと、を備える。

【0033】

そして、入力電圧端子ＴＩＮは、既述のように、入力電圧ＶＩＮが印加されるようになっている。

【0034】

また、固定電位端子ＴＧＮＤは、その電位が固定電位ＶＧＮＤになっている。なお、当該固定電位ＶＧＮＤは、本実施例では、例えば、接地電位である。

【0035】

また、共通電圧端子ＴＭは、後述のように、電圧制御スイッチＳＷのオン／オフにより、固定電位端子（接地電位端子）ＴＧＮＤと導通／遮断されるようになっている。

【0036】

また、出力電圧端子ＴＯＵＴは、既述のように、チャージポンプ回路１００の出力電圧として、昇圧電圧Ｖｏｕｔが出力されるようになっている。

【0037】

また、発振回路ＯＳＣは、例えば、図１に示すように、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭに接続されている。

【0038】

そして、この発振回路ＯＳＣは、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭとの間の電位差ΔＶである基準電圧が供給され、当該基準電圧に応じた振幅の発振信号ＳＡを出力するようになっている。

【0039】

また、昇圧回路Ｂは、例えば、図１に示すように、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭに接続されている。

【0040】

この昇圧回路Ｂは、発振信号ＳＡに応じて駆動し、当該基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を昇圧電圧Ｖｏｕｔとして出力電圧端子ＴＯＵＴに出力するようになっている。

【0041】

この昇圧回路Ｂは、例えば、図１に示すように、第１の整流素子（第１のダイオード）Ｄ１と、第２の整流素子（第２のダイオード）Ｄ２と、第３の整流素子（第３のダイオード）Ｄ３と、第１のインバータＩＮＶ１と、第１のコンデンサＣ１と、第２のインバータＩＮＶ２と、第３のインバータＩＮＶ３と、第２のコンデンサＣ２と、を備える。

【0042】

そして、第１の整流素子Ｄ１は、例えば、図１に示すように、入力が入力電圧端子ＴＩＮに接続されている。

【0043】

この第１の整流素子Ｄ１は、例えば、図１に示すように、アノードが入力電圧端子ＴＩＮに接続され、カソードが第１のコンデンサＣ１の他端に接続された第１のダイオードＤ１である。

【0044】

また、第２の整流素子Ｄ２は、例えば、図１に示すように、入力が第１の整流素子Ｄ１の出力に接続されている。

【0045】

この第２の整流素子Ｄ２は、例えば、図１に示すように、アノードが第１のダイオードＤ１のカソードに接続され、カソードが第２のコンデンサＣ２の他端に接続された第２のダイオードＤ２である。

【0046】

また、第３の整流素子Ｄ３は、例えば、図１に示すように、入力が第２の整流素子Ｄ２の出力に接続され、出力が出力電圧端子ＴＯＵＴに接続されている。

【0047】

この第３の整流素子Ｄ３は、例えば、図１に示すように、アノードが第２のダイオードＤ２のカソードに接続され、カソードが出力電圧端子ＴＯＵＴに接続されたに接続された第３のダイオードである。

【0048】

また、第１のインバータＩＮＶ１は、例えば、図１に示すように、発振信号ＳＡが入力されるとともに、発振信号ＳＡの波形を反転した信号であって基準電圧に基づいた振幅を有する第１の信号Ｓ１を、出力するようになっている。

【0049】

また、第１のコンデンサＣ１は、例えば、図１に示すように、一端が第１のインバータＩＮＶ１の出力に接続され、他端が第２の整流素子Ｄ２の入力に接続されている。

【0050】

また、第２のインバータＩＮＶ２は、例えば、図１に示すように、発振信号ＳＡが入力されるとともに、当該発振信号ＳＡの波形を反転した信号であって基準電圧に基づいた振幅を有する第２の信号Ｓ２を、出力するようになっている。

【0051】

また、第３のインバータＩＮＶ３は、例えば、図１に示すように、第２の信号Ｓ２が入力されるとともに、当該第２の信号Ｓ２の波形を反転した信号であって基準電圧に基づいた振幅を有する第３の信号を、出力するようになっている。

【0052】

また、第２のコンデンサＣ２は、例えば、図１に示すように、一端が第３のインバータＩＮＶ３の出力に接続され、他端が第３の整流素子Ｄ３の入力に接続されている。

【0053】

なお、第１のコンデンサＣ１の容量は、例えば、第２のコンデンサＣ２の容量と同じになるように設定されている。

【0054】

このような構成を有するこの昇圧回路Ｂは、既述のように、発振信号ＳＡに応じて駆動し、当該基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を昇圧電圧Ｖｏｕｔとして出力電圧端子ＴＯＵＴに出力するようになっている。

【0055】

また、電位差生成回路Ｘは、例えば、図１に示すように、入力電圧端子ＴＩＮ、共通電圧端子ＴＭ、及び固定電位端子ＴＧＮＤに接続されている。

【0056】

そして、この電位差生成回路Ｘは、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭとの間に所定の電位差を生成させるために、入力電圧ＶＩＮよりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を共通電圧端子ＴＭに出力するようになっている。

【0057】

ここで、この電位差生成回路Ｘは、例えば、図２に示すように、ツェナーダイオードＸ１と、定電流源Ｘ２と、ボルテージフォロア回路Ｘ３と、備える。

【0058】

そして、ツェナーダイオードＸ１は、例えば、図２に示すように、カソードが入力電圧端子ＴＩＮに接続されている。

【0059】

また、定電流源Ｘ２は、例えば、図２に示すように、一端がツェナーダイオードＸ１のアノードに接続され、他端が固定電位端子ＴＧＮＤに接続されている。

【0060】

この定電流源Ｘ２は、例えば、当該一端から当該他端に向けて定電流を流すようになっている。

【0061】

また、ボルテージフォロア回路Ｘ３は、例えば、図２に示すように、入力がツェナーダイオードＸ１のアノードに接続され、出力が共通電圧端子ＴＭに接続されている。

【0062】

このボルテージフォロア回路Ｘ３は、ツェナーダイオードのアノードの電圧に応じた電圧を出力するようになっている。

【0063】

このボルテージフォロア回路Ｘ３は、例えば、図２に示すように、非反転入力がツェナーダイオードＸ１のアノードに接続され、反転入力及び出力が共通電圧端子ＴＭに接続されたアンプ回路である。

【0064】

このような構成を有する電位差生成回路Ｘは、既述のように、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭとの間に所定の電位差を生成させるために、入力電圧ＶＩＮよりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を共通電圧端子ＴＭに出力するようになっている。

【0065】

また、電圧制御スイッチＳＷは、例えば、図１に示すように、共通電圧端子ＴＭと入力電圧ＶＩＮよりも低い固定電位ＶＧＮＤである固定電位端子（接地電位端子）ＴＧＮＤとの間に接続されている。

【0066】

そして、例えば、この電圧制御スイッチＳＷは、オフすることにより、共通電圧端子ＴＭと固定電位端子ＴＧＮＤとの間を遮断するようになっている。

【0067】

一方、この電圧制御スイッチＳＷは、オンすることにより、共通電圧端子ＴＭと固定電位端子ＴＧＮＤとの間を導通するようになっている。

【0068】

この電圧制御スイッチＳＷは、例えば、図１に示すように、一端（ドレイン）が共通電圧端子ＴＭに接続され、他端（ソース）が固定電位端子ＴＧＮＤに接続され、制御部によりゲート電圧が制御されるＭＯＳトランジスタＳＷである。

【0069】

このＭＯＳトランジスタＳＷの耐圧は、例えば、昇圧回路Ｂを構成するトランジスタ（図示せず）の耐圧よりも、高くなるように設定されている。

【0070】

特に、ＭＯＳトランジスタの耐圧は、昇圧回路Ｂの第１ないし第３のインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２、ＩＮＶ３を構成するトランジスタ（図示せず）の耐圧よりも、高くなるように設定されている。

【0071】

このように、共通電圧端子ＴＭの電位を制御するための電圧制御スイッチＳＷとして、耐圧が高く設定されたＭＯＳトランジスタを用いることで、チャージポンプ回路１００の破壊を抑制しつつ、所定の動作を実行されることができる。

【0072】

また、制御部ＣＮＴは、例えば、図１に示すように、入力電圧端子ＴＩＮ及び共通電圧端子ＴＭに接続されている。

【0073】

そして、この制御部ＣＮＴは、入力電圧端子ＴＩＮに印加された入力電圧ＶＩＮと共通電圧端子ＴＭの電圧との電位差を検出するようになっている。

【0074】

そして、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差の値に基づいて、電圧制御スイッチＳＷをオン又はオフに制御するようになっている。

【0075】

より詳しくは、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差の値と予め設定した比較用閾値電圧とを比較した結果に基づいて、電圧制御スイッチＳＷをオン又はオフに制御するようになっている。

【0076】

例えば、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオフするようになっている。

【0077】

そして、このように電圧制御スイッチＳＷがオフしている場合には、当該基準電圧は、電位差生成回路Ｘが生成する電位差ΔＶになる。

【0078】

一方、制御部ＣＮＴは、検出した電位差が当該比較用閾値電圧未満である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオンするようになっている。

【0079】

そして、このように電圧制御スイッチＳＷがオンしている場合には、強制的に共通電圧端子ＴＭの電位が固定電位ＶＧＮＤになり、当該基準電圧は、入力電圧ＶＩＮと固定電位ＶＧＮＤとの電位差（Ｖｉｎ－ＶＧＮＤ）になる。

【0080】

なお、既述の比較用閾値電圧は、例えば、昇圧回路Ｂが出力する昇圧電圧Ｖｏｕｔが予め設定された目標値になるように、設定されている。

【0081】

この比較用閾値電圧の値は、本実施例では、例えば、電位差生成回路Ｘを構成するツェナーダイオードＸ１の降伏電圧の値であるが、必要に応じて、他の値に設定されていてもよい。

【0082】

次に、以上のような構成を有するチャージポンプ回路１００の制御方法の例について説明する。

【0083】

ここで、図３は、実施例１に係るチャージポンプ回路および従来のチャージポンプ回路の電位差ΔＶと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係の一例を示す特性図である。また、図４は、実施例１に係るチャージポンプ回路および従来のチャージポンプ回路の各電圧を比較する図である。

【0084】

既述のように、制御部ＣＮＴは、入力電圧端子ＴＩＮに印加された入力電圧ＶＩＮと共通電圧端子ＴＭの電圧との電位差を検出する。

【0085】

そして、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差の値に基づいて、電圧制御スイッチＳＷをオン又はオフに制御する。

【0086】

より詳しくは、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差の値と予め設定した比較用閾値電圧とを比較した結果に基づいて、電圧制御スイッチＳＷをオン又はオフに制御する。

【0087】

例えば、この制御部ＣＮＴは、検出した電位差が予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオフする（図３）。

【0088】

そして、このように電圧制御スイッチＳＷがオフしている場合には、当該基準電圧は、電位差生成回路Ｘが生成する電位差ΔＶになる（図３、図４）。

【0089】

一方、制御部ＣＮＴは、検出した電位差が当該比較用閾値電圧未満である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオンする（図３）。

【0090】

そして、このように電圧制御スイッチＳＷがオンしている場合には、強制的に共通電圧端子ＴＭの電位が固定電位ＶＧＮＤになり、当該基準電圧は、入力電圧ＶＩＮと固定電位ＶＧＮＤとの電位差（Ｖｉｎ－ＶＧＮＤ）になる（図３、図４）。

【0091】

すなわち、チャージポンプ回路１００によれば、入力電圧ＶＩＮが低下した場合にも基準電圧を所定範囲内に維持して昇圧電圧Ｖｏｕｔの低下を抑制しつつ、発振回路や昇圧回路Ｂの電源を確保して動作可能な電圧範囲を広くすることができる。

【0092】

以上のように、本実施例１に係るチャージポンプ回路は、本発明の一態様に係るチャージポンプ回路は、入力電圧端子ＴＩＮに印加された直流の入力電圧Ｖｉｎを昇圧し、得られた昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力電圧端子ＴＯＵＴに出力するチャージポンプ回路であって、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭに接続され、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭとの間の電位差である基準電圧が供給され、基準電圧に応じたに応じた振幅の発振信号ＳＡを出力する発振回路ＯＳＣと、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭに接続され、発振信号ＳＡに応じて駆動し、基準電圧を等倍に昇圧し、得られた電圧を昇圧電圧Ｖｏｕｔとして出力電圧端子ＴＯＵＴに出力する昇圧回路Ｂと、入力電圧端子ＴＩＮと共通電圧端子ＴＭとの間に所定の電位差を生成させるために、入力電圧ＶＩＮよりも予め設定された設定値だけ低い設定電圧を共通電圧端子ＴＭに出力する電位差生成回路Ｘと、共通電圧端子ＴＭと入力電圧ＶＩＮよりも低い固定電位（接地電位ＶＧＮＤ）である固定電位端子（接地電位端子）ＴＧＮＤとの間に接続されるとともに、オフすることにより、共通電圧端子ＴＭと固定電位端子ＴＧＮＤとの間を遮断し、一方、オンすることにより、共通電圧端子ＴＭと固定電位端子ＴＧＮＤとの間を導通する電圧制御スイッチＳＷと、入力電圧端子ＴＩＮに印加された入力電圧ＶＩＮと共通電圧端子ＴＭの電圧との電位差を検出し、検出した電位差の値に基づいて、電圧制御スイッチＳＷをオン又はオフに制御する制御部ＣＮＴと、を備える。

【0093】

特に、制御部ＣＮＴは、入力電圧Ｖｉｎが予め設定した比較用閾値電圧以上である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオフし、一方、入力電圧ＶＩＮが比較用閾値電圧未満である場合には、電圧制御スイッチＳＷをオンする。

【0094】

これにより、電圧制御スイッチＳＷがオフしている場合には、基準電圧は、電位差生成回路Ｘが生成する電位差ΔＶであり、一方、電圧制御スイッチＳＷがオンしている場合には、強制的に共通電圧端子ＴＭの電位が固定電位ＶＧＮＤになり、基準電圧は、入力電圧ＶＩＮと固定電位との電位差（Ｖｉｎ－ＶＧＮＤ）になる。

【0095】

すなわち、本発明の一態様に係るチャージポンプ回路によれば、入力電圧ＶＩＮが低下した場合にも基準電圧を所定範囲内に維持して昇圧電圧Ｖｏｕｔの低下を抑制しつつ、発振回路や昇圧回路Ｂの電源を確保して動作可能な電圧範囲を広くすることができる。

【0096】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0097】

１００ チャージポンプ回路
ＴＩＮ 入力電圧端子
ＴＧＮＤ 固定電位端子（接地電位端子）
ＴＭ 共通電圧端子
ＴＯＵＴ 出力電圧端子
ＯＳＣ 発振回路
Ｂ 昇圧回路
Ｘ 電位差生成回路
ＳＷ 電圧制御スイッチ
ＣＮＴ 制御部
Ｄ１ 第１の整流素子（第１のダイオード）
Ｄ２ 第２の整流素子（第２のダイオード）
Ｄ３ 第３の整流素子（第３のダイオード）
ＩＮＶ１ 第１のインバータ
Ｃ１ 第１のコンデンサ
ＩＮＶ２ 第２のインバータ
ＩＮＶ３ 第３のインバータ
Ｃ２ 第２のコンデンサ
Ｘ１ ツェナーダイオード
Ｘ２ 定電流源
Ｘ３ ボルテージフォロア回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】