昇圧装置
【課題】電力利用効率を向上させ得るチャージポンプ部を備えた昇圧装置を提供する。
【解決手段】昇圧電圧Ｖｏｕｔを生成するチャージポンプ部３と、発振動作状態においてチャージポンプ部３に昇圧動作を実行させるためのパルス信号Ｓ０を発振する弛張型発振部２とを備えて、生成した昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力可能に構成され、弛張型発振部２は、シュミットトリガインバータ１１、シュミットトリガインバータ１１の入力端子と回路内グランドＧとの間に接続された発振用コンデンサ１２、直列接続された抵抗１３ａ，１３ｂで構成されてシュミットトリガインバータ１１の入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗部１３、および制御電圧Ｖｃが入力されたときに抵抗１３ａ，１３ｂの接続点Ａの電圧を制御して弛張型発振部２によるパルス信号Ｓ０の発振を停止状態に制御する制御用ダイオード１４を有する。
【解決手段】昇圧電圧Ｖｏｕｔを生成するチャージポンプ部３と、発振動作状態においてチャージポンプ部３に昇圧動作を実行させるためのパルス信号Ｓ０を発振する弛張型発振部２とを備えて、生成した昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力可能に構成され、弛張型発振部２は、シュミットトリガインバータ１１、シュミットトリガインバータ１１の入力端子と回路内グランドＧとの間に接続された発振用コンデンサ１２、直列接続された抵抗１３ａ，１３ｂで構成されてシュミットトリガインバータ１１の入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗部１３、および制御電圧Ｖｃが入力されたときに抵抗１３ａ，１３ｂの接続点Ａの電圧を制御して弛張型発振部２によるパルス信号Ｓ０の発振を停止状態に制御する制御用ダイオード１４を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧電圧を生成するチャージポンプ部を備えた昇圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の昇圧装置として、下記の特許文献１に開示されたチャージポンプ回路が知られている。このチャージポンプ回路は、正電圧を発生させる構成においては、前段のダイオードのカソード端子が後段のダイオードのアノード端子に接続されることによって多段に直列接続された複数のダイオードと、各ダイオードのアノード端子に一端が接続されたコンデンサ（容量）と、最後段のダイオードのカソード端子に接続された負荷容量と、オシレータから出力されるパルス信号に基づいて、一対の相補的な第１クロック信号および第２クロック信号を発生させるインバータ回路とを備えている。
【０００３】
このチャージポンプ回路では、インバータ回路から出力される第１クロック信号が奇数番目の各ダイオードのアノード端子に接続された各コンデンサの他端に供給され、かつ第１クロック信号と交互に出力される第２クロック信号が偶数番目の各ダイオードのアノード端子に接続された各コンデンサの他端に供給されることにより、最前段のダイオードのアノード端子に供給されている直流電圧を昇圧して負荷容量を充電すると共に、この昇圧電圧を外部に出力可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０８２９０号公報（第３頁、第１６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のチャージポンプ回路には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、このチャージポンプ回路では、オシレータを別途、用意する必要がある、すなわち、オシレータはチャージポンプ回路とは別体であることから、チャージポンプ回路のオン・オフに連動してオシレータをオン・オフさせることができない。このため、このチャージポンプ回路には、チャージポンプ回路のオン・オフに拘わらずオシレータが常時オン状態となるため、オシレータを含めた回路全体の電力利用効率が低下しているという解決すべき課題が存在している。
【０００６】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、電力利用効率を向上させ得るチャージポンプ部を備えた昇圧装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載の昇圧装置は、昇圧電圧を生成するチャージポンプ部と、発振動作状態において前記チャージポンプ部に昇圧動作を実行させるためのパルス信号を発振する弛張型発振部とを備えて、前記生成した昇圧電圧を出力可能に構成された昇圧装置であって、前記弛張型発振部は、シュミットトリガインバータ、当該シュミットトリガインバータの入力端子と基準電圧との間に接続された発振用コンデンサ、直列接続された少なくとも２本の抵抗で構成されて前記シュミットトリガインバータの入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗部、および制御信号が入力されたときに前記２本の抵抗の接続点の電圧を制御して当該弛張型発振部による前記パルス信号の発振を停止状態に制御する制御回路を有する。
【０００８】
また、請求項２記載の昇圧装置は、請求項１記載の昇圧装置において、前記制御回路は、ダイオードを備えて構成されている。
【０００９】
また、請求項３記載の昇圧装置は、請求項１または２記載の昇圧装置において、前記制御信号が入力されたときにオフ状態からオン状態に移行して、前記昇圧用コンデンサの電荷を放電させる放電部を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の昇圧装置によれば、弛張型発振部の帰還抵抗部を構成する２つの抵抗の接続点の電圧を制御回路で制御して弛張型発振部によるパルス信号の発振を停止状態に制御することができるため、弛張型発振部の自励発振動作を停止させることで、チャージポンプ部による昇圧電圧の出力を自動的に停止させることができる。このため、この昇圧装置によれば、昇圧電圧の出力を停止している状態（昇圧動作を停止している状態）において弛張型発振部が作動状態に維持されるという事態を回避することができるため、昇圧装置全体としての電力利用効率を向上させることができる。
【００１１】
また、請求項２記載の昇圧装置によれば、制御回路を簡易に構成することができる。
【００１２】
また、請求項３記載の昇圧装置によれば、制御信号が入力されたときに、放電部が、チャージポンプ部による昇圧動作の停止に合わせて、昇圧用コンデンサの電荷を放電させるため、昇圧装置から出力される昇圧電圧を急速に例えば回路内グランドの電圧に移行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】昇圧装置１の回路図である。
【図２】昇圧装置１Ａの回路図である。
【図３】駆動素子の他の構成を示す昇圧装置１（１Ａ）の要部回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、チャージポンプ部を備えた昇圧装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１５】
最初に、正の昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力する昇圧装置１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１６】
昇圧装置１は、図１に示すように、弛張型発振部２、チャージポンプ部３および放電部４を備え、チャージポンプ型の昇圧装置として構成されている。
【００１７】
弛張型発振部２は、シュミットトリガインバータ１１、発振用コンデンサ１２、帰還抵抗部１３および制御回路１４を備えている。シュミットトリガインバータ１１は、電源電圧Ｖｄｄの供給を受けて作動する。
【００１８】
発振用コンデンサ１２は、シュミットトリガインバータ１１の入力端子と基準電圧（電源電圧Ｖｄｄまたは回路内グランドＧ。本例では、回路内グランドＧ）との間に接続されている。帰還抵抗部１３は、直列接続された少なくとも２本の抵抗（本例では、一例として、２本の抵抗１３ａ，１３ｂ）で構成されている。また、帰還抵抗部１３は、シュミットトリガインバータ１１の入力端子と出力端子との間に接続されている。制御回路１４は、ダイオードを備えて構成されている（以下、「制御用ダイオード１４」ともいう）。制御用ダイオード１４は、カソード端子が帰還抵抗部１３を構成する抵抗１３ａ，１３ｂの接続点Ａに接続されている。これにより、制御回路（制御用ダイオード）１４は、アノード端子に制御信号としての制御電圧Ｖｃ（電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧値の電圧）が供給（入力）されたときに、接続点Ａの電圧を電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧に制御する。
【００１９】
この構成により、弛張型発振部２は、制御用ダイオード１４のアノード端子に制御電圧Ｖｃが供給（入力）されていないときには、制御用ダイオード１４による接続点Ａの電圧の電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧への制御が行われないため、シュミットトリガインバータ１１に予め規定されている入力電圧についての２つのスレショルド電圧と、帰還抵抗部１３の抵抗値（抵抗１３ａ，１３ｂの直列抵抗値）と、発振用コンデンサ１２の静電容量値とで決定されるデューティ比および周波数のパルス信号Ｓ０を生成して出力する。一方、制御用ダイオード１４のアノード端子に制御信号としての制御電圧Ｖｃが供給（入力）されているときには、制御用ダイオード１４により、接続点Ａの電圧が強制的に電源電圧Ｖｄｄに近い一定の電圧に制御されるため、弛張型発振部２は、パルス信号Ｓ０の発振を停止する状態に制御される。
【００２０】
チャージポンプ部３は、複数（本例では、一例として４つ）の昇圧用ダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ（以下、特に区別しないときには「昇圧用ダイオード２１」ともいう）、複数（本例では、一例として４つ）の昇圧用コンデンサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ（以下、特に区別しないときには「昇圧用コンデンサ２２」ともいう）、複数（本例では、一例として３つ）のインバータ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ（以下、特に区別しないときには「インバータ２３」ともいう）、電圧規定用ダイオード２４、および平滑コンデンサ２５を備えている。
【００２１】
昇圧用ダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、順接続の状態（前段のカソード端子が後段のアノード端子に接続された状態）で、直列に多段（本例では、一例として４段）接続されている。昇圧用コンデンサ２２は、昇圧用ダイオード２１のそれぞれに対して、昇圧用ダイオード２１のアノード端子に一端が接続された状態で配設されている。具体的には、昇圧用コンデンサ２２ａは、昇圧用ダイオード２１ａのアノード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｂは、昇圧用ダイオード２１ｂのアノード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｃは、昇圧用ダイオード２１ｃのアノード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｄは、昇圧用ダイオード２１ｄのアノード端子に一端が接続されている。
【００２２】
各インバータ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、本例では、一例として、直列に多段（本例では３段）接続されて、電源電圧Ｖｄｄの供給を受けて作動する。また、各インバータ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、弛張型発振部２のシュミットトリガインバータ１１と共に、各昇圧用コンデンサ２２を駆動する駆動素子として機能する。
【００２３】
具体的には、シュミットトリガインバータ１１は、その出力端子が１段目の昇圧用コンデンサ２２ａの他端およびインバータ２３ａの入力端子に接続されて、１段目の駆動素子として機能する。つまり、シュミットトリガインバータ１１は、出力するパルス信号Ｓ０のタイミングに同期して、昇圧用コンデンサ２２ａの他端の電圧およびインバータ２３ａの入力端子の電圧を、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定する。
【００２４】
最前段のインバータ２３ａは、その出力端子が２段目の昇圧用コンデンサ２２ｂの他端およびインバータ２３ｂの入力端子に接続されて、２段目の駆動素子として機能する。つまり、インバータ２３ａは、パルス信号Ｓ０と位相が反転する信号のタイミングに同期して、昇圧用コンデンサ２２ｂの他端の電圧およびインバータ２３ｂの入力端子の電圧を、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定する。
【００２５】
次段のインバータ２３ｂは、その出力端子が３段目の昇圧用コンデンサ２２ｃの他端およびインバータ２３ｃの入力端子に接続されて、３段目の駆動素子として機能する。つまり、インバータ２３ｂは、パルス信号Ｓ０のタイミングに同期して、昇圧用コンデンサ２２ｃの他端の電圧およびインバータ２３ｃの入力端子の電圧を、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定する。
【００２６】
最後段のインバータ２３ｃは、その出力端子が４段目の昇圧用コンデンサ２２ｄの他端に接続されて、４段目の駆動素子として機能する。つまり、インバータ２３ｃは、パルス信号Ｓ０と位相が反転する信号のタイミングに同期して、昇圧用コンデンサ２２ｄの他端の電圧を、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定する。
【００２７】
この構成により、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端は、シュミットトリガインバータ１１およびインバータ２３ｂにより、パルス信号Ｓ０のタイミングに同期して、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定される。一方、偶数段目のコンデンサ２２ｂ，２２ｄの他端は、インバータ２３ａおよびインバータ２３ｃにより、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端とは逆の電圧に交互に規定される。つまり、偶数段目のコンデンサ２２ｂ，２２ｄの他端は、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端が電源電圧Ｖｄｄに規定されているときには、回路内グランドＧの電圧に規定され、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端が回路内グランドＧの電圧に規定されているときには、電源電圧Ｖｄｄに規定される。すなわち、各駆動素子としてのインバータ２３は、パルス信号Ｓ０のタイミングに同期して（パルス信号Ｓ０の「電源電圧Ｖｄｄ」、「回路内グランドＧ」に応じて）、対応するコンデンサ２２の他端の電圧を電源電圧Ｖｄｄおよび回路内グランドＧのうちの一方の電圧に規定する。
【００２８】
電圧規定用ダイオード２４は、電源電圧Ｖｄｄと昇圧用ダイオード２１ａのアノード端子との間に接続されて、昇圧用ダイオード２１ａのアノード端子の電圧を電源電圧Ｖｄｄに規定する。平滑コンデンサ２５は、最後段の昇圧用ダイオード２１ｄのカソード端子（チャージポンプ部３での出力端子）と回路内グランドＧとの間に接続されている。
【００２９】
放電部４は、互いに直列に接続された放電抵抗４ａおよびスイッチ素子（電界効果型トランジスタやバイポーラトランジスタ）４ｂを備えている。また、放電部４は、昇圧用ダイオード２１ｄのカソード端子（チャージポンプ部３での出力端子）と回路内グランドＧとの間に接続されている（つまり、平滑コンデンサ２５に並列に接続されている）。スイッチ素子４ｂは、いわゆるハイアクティブに構成されて、制御電圧Ｖｃが供給（入力）されているときにはオン状態に移行して、制御電圧Ｖｃの供給（入力）が停止されているときにはオフ状態に移行する。
【００３０】
次いで、昇圧装置１の動作について、図面を参照して説明する。
【００３１】
まず、制御電圧Ｖｃが供給されていないときには、制御用ダイオード１４は、接続点Ａに接続されているカソード端子側がハイインピーダンスとなる。また、放電部４では、スイッチ素子４ｂがオフ状態に移行する。
【００３２】
このため、弛張型発振部２では、２つの抵抗１３ａ，１３ｂの接続点Ａの電圧は、シュミットトリガインバータ１１の出力電圧に応じて変化可能な状態となる。したがって、弛張型発振部２は、自励発振動作を実行して、パルス信号Ｓ０を連続的にチャージポンプ部３に出力する。
【００３３】
これにより、チャージポンプ部３では、上記したように、各インバータ２３によって各昇圧用コンデンサ２２の他端が駆動されることにより、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端の電圧が、パルス信号Ｓ０のタイミングに同期して、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定され、一方、偶数段目のコンデンサ２２ｂ，２２ｄの他端の電圧が、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端の電圧とは逆の電圧に交互に規定される。
【００３４】
したがって、チャージポンプ部３が昇圧動作を実行して、各昇圧用ダイオード２１および電圧規定用ダイオード２４での電圧降下がほぼゼロであるとしたときに、各昇圧用コンデンサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが、Ｖｄｄ，Ｖｄｄ×２，Ｖｄｄ×３，Ｖｄｄ×４の各電圧にチャージされる。このため、最後段の昇圧用ダイオード２１ｄのカソード端子に接続されている平滑コンデンサ２５は、電源電圧Ｖｄｄが昇圧された電圧（Ｖｄｄ×４）にチャージされると共に、その昇圧された電圧（Ｖｄｄ×４）を平滑する。これにより、昇圧装置１は、電圧（Ｖｄｄ×４）を正の昇圧電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
【００３５】
次いで、昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力状態において、制御用ダイオード１４およびスイッチ素子４ｂに制御電圧Ｖｃを供給（入力）したときの昇圧装置１の動作について説明する。
【００３６】
弛張型発振部２では、制御用ダイオード１４を介して電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧が接続点Ａに供給されるため、シュミットトリガインバータ１１の入力端子は電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧に保持される。これにより、弛張型発振部２は、自励発振動作を停止する。また、また、弛張型発振部２が自励発振動作を停止するため、弛張型発振部２からのパルス信号Ｓ０の出力が停止する。これにより、チャージポンプ部３も、昇圧動作を停止する。したがって、弛張型発振部２およびチャージポンプ部３が共に動作を停止する。
【００３７】
また、放電部４では、スイッチ素子４ｂに制御電圧Ｖｃが供給されることにより、スイッチ素子４ｂがオン状態に移行する。これにより、放電部４は、チャージポンプ部３での昇圧動作の停止に合わせて放電動作を実行して、平滑コンデンサ２５および各昇圧用コンデンサ２２にチャージされている電荷を放電させる。したがって、昇圧電圧Ｖｏｕｔは、回路内グランドＧの電圧まで急速に低下させられる。
【００３８】
一方、再度、制御電圧Ｖｃの供給を停止したときには、弛張型発振部２によるパルス信号Ｓ０の出力が開始されて、チャージポンプ部３が昇圧動作を開始する。また、これと同時にスイッチ素子４ｂがオフ状態に移行するため、放電部４による放電動作が停止される。したがって、昇圧装置１は、正の昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力を再開する。
【００３９】
次に、負の昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力する昇圧装置１Ａの構成について、図面を参照して説明する。なお、昇圧装置１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４０】
昇圧装置１Ａは、図２に示すように、弛張型発振部２、チャージポンプ部３Ａおよび放電部４を備えている。この場合、上記した昇圧装置１とは、チャージポンプ部３Ａの構成のみが相違し、弛張型発振部２および放電部４の構成は同一に構成されている。以下、昇圧装置１と相違するチャージポンプ部３Ａの構成について説明する。
【００４１】
チャージポンプ部３Ａは、複数（本例では、一例として４つ）の昇圧用ダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、複数（本例では、一例として４つ）の昇圧用コンデンサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、複数（本例では、一例として３つ）のインバータ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ、電圧規定用ダイオード２４、および平滑コンデンサ２５を備えている。
【００４２】
昇圧用ダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、順接続の状態（前段のアノード端子が後段のカソード端子に接続された状態）で、直列に多段（本例では、一例として４段）接続されている。昇圧用コンデンサ２２は、昇圧用ダイオード２１のそれぞれに対して、昇圧用ダイオード２１のカソード端子に一端が接続された状態で配設されている。具体的には、昇圧用コンデンサ２２ａは、昇圧用ダイオード２１ａのカソード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｂは、昇圧用ダイオード２１ｂのカソード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｃは、昇圧用ダイオード２１ｃのカソード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｄは、昇圧用ダイオード２１ｄのカソード端子に一端が接続されている。
【００４３】
なお、昇圧用コンデンサ２２に対する１段目の駆動素子として機能する弛張型発振部２のシュミットトリガインバータ１１は、その出力端子が１段目の昇圧用コンデンサ２２ａの他端およびインバータ２３ａの入力端子に接続されている。また、２段目の駆動素子として機能するインバータ２３ａは、その出力端子が２段目の昇圧用コンデンサ２２ｂの他端およびインバータ２３ｂの入力端子に接続されている。また、３段目の駆動素子として機能するインバータ２３ｂは、その出力端子が３段目の昇圧用コンデンサ２２ｃの他端およびインバータ２３ｃの入力端子に接続され、４段目の駆動素子として機能するインバータ２３ｃは、その出力端子が４段目の昇圧用コンデンサ２２ｄの他端に接続されている。
【００４４】
この構成により、チャージポンプ部３Ａにおいても、チャージポンプ部３と同様にして、パルス信号Ｓ０に同期して、偶数段目のコンデンサ２２ｂ，２２ｄの他端は、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端が電源電圧Ｖｄｄに規定されているときには、回路内グランドＧの電圧に規定され、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端が回路内グランドＧの電圧に規定されているときには、電源電圧Ｖｄｄに規定される。
【００４５】
電圧規定用ダイオード２４は、回路内グランドＧと昇圧用ダイオード２１ａのカソード端子との間に接続されて、昇圧用ダイオード２１ａのカソード端子の電圧を回路内グランドＧの電圧に規定する。平滑コンデンサ２５は、最後段の昇圧用ダイオード２１ｄのアノード端子（チャージポンプ部３Ａでの出力端子）と回路内グランドＧとの間に接続されている。
【００４６】
次いで、昇圧装置１Ａの動作について、図面を参照して説明する。
【００４７】
まず、制御電圧Ｖｃが供給されていないときには、昇圧装置１Ａにおいても、昇圧装置１と同様にして、弛張型発振部２が自励発振動作を実行して、パルス信号Ｓ０を連続的にチャージポンプ部３Ａに出力する。また、放電部４では、スイッチ素子４ｂがオフ状態に移行して、放電動作を停止する。
【００４８】
これにより、チャージポンプ部３Ａでは、各インバータ２３によって各昇圧用コンデンサ２２の他端が駆動されることにより、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端の電圧が、パルス信号Ｓ０のタイミングに同期して、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定され、一方、偶数段目のコンデンサ２２ｂ，２２ｄの他端の電圧が、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端の電圧とは逆の電圧に交互に規定される。
【００４９】
この状態において、昇圧用コンデンサ２２ａの他端がシュミットトリガインバータ１１によって電源電圧Ｖｄｄに規定されたときには、１段目の昇圧用コンデンサ２２ａの一端が電圧規定用ダイオード２４を介して回路内グランドＧの電圧に規定されているため、昇圧用コンデンサ２２ａは、電源電圧Ｖｄｄにチャージされる。
【００５０】
次いで、昇圧用コンデンサ２２ａの他端がシュミットトリガインバータ１１によって回路内グランドＧの電圧に規定されたときには、２段目の昇圧用コンデンサ２２ｂの他端は、インバータ２３ａによって電源電圧Ｖｄｄに規定される。これにより、昇圧用コンデンサ２２ａの一端の電圧は、−Ｖｄｄとなる。このため、昇圧用コンデンサ２２ｂは、その一端の電圧が昇圧用ダイオード２１ａを介して−Ｖｄｄとなり、他端の電圧は上記したように電源電圧Ｖｄｄに規定されていることから、昇圧用コンデンサ２２ｂには、他端側に対して一端側が負電圧となる−Ｖｄｄ×２の電圧がチャージされる。
【００５１】
同様にして、３段目の昇圧用コンデンサ２２ｃには、他端側に対して一端側が負電圧となる−Ｖｄｄ×３の電圧がチャージされ、４段目の昇圧用コンデンサ２２ｄには、他端側に対して一端側が負電圧となる−Ｖｄｄ×４の電圧がチャージされる。これにより、チャージポンプ部３Ａからは、−Ｖｄｄ×４の負の電圧が負の昇圧電圧Ｖｏｕｔとして出力される。
【００５２】
次いで、昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力状態において、制御用ダイオード１４およびスイッチ素子４ｂに制御電圧Ｖｃを供給（入力）したときの昇圧装置１の動作について説明する。
【００５３】
弛張型発振部２は、制御用ダイオード１４を介して電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧が接続点Ａに供給されるため、自励発振動作を停止する（パルス信号Ｓ０の出力を停止する）。また、弛張型発振部２が自励発振動作を停止するため、弛張型発振部２からのパルス信号Ｓ０の出力が停止する。これにより、チャージポンプ部３Ａも、昇圧動作を停止する。したがって、弛張型発振部２およびチャージポンプ部３Ａが共に動作を停止する。
【００５４】
また、放電部４では、スイッチ素子４ｂに制御電圧Ｖｃが供給されることにより、スイッチ素子４ｂがオン状態に移行する。このため、放電部４は、放電動作を実行して、平滑コンデンサ２５および各昇圧用コンデンサ２２にチャージされている電荷を放電させる。したがって、昇圧電圧Ｖｏｕｔは、回路内グランドＧの電圧まで急速に上昇させられる。
【００５５】
一方、再度、制御電圧Ｖｃの供給を停止したときには、弛張型発振部２によるパルス信号Ｓ０の出力が開始されて、チャージポンプ部３Ａが昇圧動作を開始する。また、これと同時にスイッチ素子４ｂがオフ状態に移行するため、放電部４による放電動作が停止される。したがって、昇圧装置１Ａは、負の昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力を再開する。
【００５６】
このように、この昇圧装置１，１Ａによれば、弛張型発振部２の帰還抵抗部１３を構成する２つの抵抗１３ａ，１３ｂの接続点Ａの電圧を制御回路１４によって制御するように構成したことにより、制御電圧Ｖｃを供給して弛張型発振部２の自励発振動作を停止させることで、チャージポンプ部３，３Ａによる昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力を自動的に停止させることができる。このため、この昇圧装置１，１Ａによれば、昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力を停止している状態（昇圧動作を停止している状態）において弛張型発振部２が作動状態に維持されるという事態を回避することができるため、昇圧装置１，１Ａ全体としての電力利用効率を向上させることができる。
【００５７】
また、この昇圧装置１，１Ａによれば、ダイオード（制御用ダイオード１４）を備えて制御回路１４を構成したことにより、制御回路１４を簡易に構成することができる。
【００５８】
また、この昇圧装置１，１Ａによれば、制御電圧Ｖｃが入力されたときにオフ状態からオン状態に移行して、昇圧用コンデンサ２２および平滑コンデンサ２５の電荷を放電させる放電部４を備えたことにより、放電部４が、チャージポンプ部３，３Ａによる昇圧動作の停止に合わせて、チャージポンプ部３，３Ａの各コンデンサ２２，２５にチャージされている電荷を放電させるため、昇圧装置１から出力される昇圧電圧Ｖｏｕｔを急速に回路内グランドＧの電圧に移行させることができる。
【００５９】
なお、上記の昇圧装置１，１Ａでは、昇圧用コンデンサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ毎に、駆動素子としてのシュミットトリガインバータ１１，インバータ２３ａ，インバータ２３ｂ，インバータ２３ｃを接続して個別に駆動する構成を採用しているが、１つの駆動素子の駆動能力が十分な場合には、１つの駆動素子で複数の昇圧用コンデンサを駆動する構成を採用することもできる。例えば、図３に示すように、昇圧装置１（１Ａ）のチャージポンプ部３（３Ａ）において、シュミットトリガインバータ１１で２つの昇圧用コンデンサ２２ａ，２２ｃを駆動し、インバータ２３ａで２つの昇圧用コンデンサ２２ｂ，２２ｄを駆動する構成を採用することができる。
【００６０】
また、上記の昇圧装置１，１Ａでは、弛張型発振部２の接続点Ａに制御信号としての制御電圧Ｖｃを入力する制御回路１４を、制御用ダイオード１４を使用して構成しているが、図示はしないが、ダイオードに代えて、トランジスタなど種々のスイッチ素子を使用して構成することができる。また、上記の上記の昇圧装置１，１Ａでは、電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧値の電圧を制御電圧Ｖｃとして弛張型発振部２の接続点Ａに供給（入力）する構成を採用しているが、弛張型発振部２において、シュミットトリガインバータ１１の入力端子と基準電圧としての電源電圧Ｖｄｄとの間に発振用コンデンサ１２を接続する構成を採用することにより、回路内グランドＧの電圧を制御電圧Ｖｃとして接続点Ａに供給（入力）して、弛張型発振部２の発振動作を停止させるように制御することもできる。
【００６１】
なお、この場合には、制御回路１４を構成する制御用ダイオード１４は、アノード端子が接続点Ａに接続され、カソード端子に制御電圧Ｖｃが入力される。また、放電部４のスイッチ素子４ｂについては、いわゆるロウアクティブに構成して、制御電圧Ｖｃが回路内グランドＧの電圧のときにオン状態に移行し、制御電圧Ｖｃが電源電圧Ｖｄｄのときにオフ状態に移行するように構成する。
【００６２】
また、チャージポンプ部は、上記のチャージポンプ部３，３Ａの構成に限定されず、公知の各種回路を採用して構成することもできる。
【符号の説明】
【００６３】
１，１Ａ 昇圧装置
２ 弛張型発振部
３，３Ａ チャージポンプ部
４ 放電部
１１ シュミットトリガインバータ
１２ 発振用コンデンサ
１３ 帰還抵抗部
１４ 制御用ダイオード（制御回路）
１３ａ，１３ｂ 抵抗
２１ 昇圧用ダイオード２１
２２ 昇圧用コンデンサ
２３ インバータ
Ｖｃ 制御電圧
Ｖｏｕｔ 昇圧電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧電圧を生成するチャージポンプ部を備えた昇圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の昇圧装置として、下記の特許文献１に開示されたチャージポンプ回路が知られている。このチャージポンプ回路は、正電圧を発生させる構成においては、前段のダイオードのカソード端子が後段のダイオードのアノード端子に接続されることによって多段に直列接続された複数のダイオードと、各ダイオードのアノード端子に一端が接続されたコンデンサ（容量）と、最後段のダイオードのカソード端子に接続された負荷容量と、オシレータから出力されるパルス信号に基づいて、一対の相補的な第１クロック信号および第２クロック信号を発生させるインバータ回路とを備えている。
【０００３】
このチャージポンプ回路では、インバータ回路から出力される第１クロック信号が奇数番目の各ダイオードのアノード端子に接続された各コンデンサの他端に供給され、かつ第１クロック信号と交互に出力される第２クロック信号が偶数番目の各ダイオードのアノード端子に接続された各コンデンサの他端に供給されることにより、最前段のダイオードのアノード端子に供給されている直流電圧を昇圧して負荷容量を充電すると共に、この昇圧電圧を外部に出力可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０８２９０号公報（第３頁、第１６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のチャージポンプ回路には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、このチャージポンプ回路では、オシレータを別途、用意する必要がある、すなわち、オシレータはチャージポンプ回路とは別体であることから、チャージポンプ回路のオン・オフに連動してオシレータをオン・オフさせることができない。このため、このチャージポンプ回路には、チャージポンプ回路のオン・オフに拘わらずオシレータが常時オン状態となるため、オシレータを含めた回路全体の電力利用効率が低下しているという解決すべき課題が存在している。
【０００６】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、電力利用効率を向上させ得るチャージポンプ部を備えた昇圧装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載の昇圧装置は、昇圧電圧を生成するチャージポンプ部と、発振動作状態において前記チャージポンプ部に昇圧動作を実行させるためのパルス信号を発振する弛張型発振部とを備えて、前記生成した昇圧電圧を出力可能に構成された昇圧装置であって、前記弛張型発振部は、シュミットトリガインバータ、当該シュミットトリガインバータの入力端子と基準電圧との間に接続された発振用コンデンサ、直列接続された少なくとも２本の抵抗で構成されて前記シュミットトリガインバータの入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗部、および制御信号が入力されたときに前記２本の抵抗の接続点の電圧を制御して当該弛張型発振部による前記パルス信号の発振を停止状態に制御する制御回路を有する。
【０００８】
また、請求項２記載の昇圧装置は、請求項１記載の昇圧装置において、前記制御回路は、ダイオードを備えて構成されている。
【０００９】
また、請求項３記載の昇圧装置は、請求項１または２記載の昇圧装置において、前記制御信号が入力されたときにオフ状態からオン状態に移行して、前記昇圧用コンデンサの電荷を放電させる放電部を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の昇圧装置によれば、弛張型発振部の帰還抵抗部を構成する２つの抵抗の接続点の電圧を制御回路で制御して弛張型発振部によるパルス信号の発振を停止状態に制御することができるため、弛張型発振部の自励発振動作を停止させることで、チャージポンプ部による昇圧電圧の出力を自動的に停止させることができる。このため、この昇圧装置によれば、昇圧電圧の出力を停止している状態（昇圧動作を停止している状態）において弛張型発振部が作動状態に維持されるという事態を回避することができるため、昇圧装置全体としての電力利用効率を向上させることができる。
【００１１】
また、請求項２記載の昇圧装置によれば、制御回路を簡易に構成することができる。
【００１２】
また、請求項３記載の昇圧装置によれば、制御信号が入力されたときに、放電部が、チャージポンプ部による昇圧動作の停止に合わせて、昇圧用コンデンサの電荷を放電させるため、昇圧装置から出力される昇圧電圧を急速に例えば回路内グランドの電圧に移行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】昇圧装置１の回路図である。
【図２】昇圧装置１Ａの回路図である。
【図３】駆動素子の他の構成を示す昇圧装置１（１Ａ）の要部回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、チャージポンプ部を備えた昇圧装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１５】
最初に、正の昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力する昇圧装置１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１６】
昇圧装置１は、図１に示すように、弛張型発振部２、チャージポンプ部３および放電部４を備え、チャージポンプ型の昇圧装置として構成されている。
【００１７】
弛張型発振部２は、シュミットトリガインバータ１１、発振用コンデンサ１２、帰還抵抗部１３および制御回路１４を備えている。シュミットトリガインバータ１１は、電源電圧Ｖｄｄの供給を受けて作動する。
【００１８】
発振用コンデンサ１２は、シュミットトリガインバータ１１の入力端子と基準電圧（電源電圧Ｖｄｄまたは回路内グランドＧ。本例では、回路内グランドＧ）との間に接続されている。帰還抵抗部１３は、直列接続された少なくとも２本の抵抗（本例では、一例として、２本の抵抗１３ａ，１３ｂ）で構成されている。また、帰還抵抗部１３は、シュミットトリガインバータ１１の入力端子と出力端子との間に接続されている。制御回路１４は、ダイオードを備えて構成されている（以下、「制御用ダイオード１４」ともいう）。制御用ダイオード１４は、カソード端子が帰還抵抗部１３を構成する抵抗１３ａ，１３ｂの接続点Ａに接続されている。これにより、制御回路（制御用ダイオード）１４は、アノード端子に制御信号としての制御電圧Ｖｃ（電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧値の電圧）が供給（入力）されたときに、接続点Ａの電圧を電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧に制御する。
【００１９】
この構成により、弛張型発振部２は、制御用ダイオード１４のアノード端子に制御電圧Ｖｃが供給（入力）されていないときには、制御用ダイオード１４による接続点Ａの電圧の電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧への制御が行われないため、シュミットトリガインバータ１１に予め規定されている入力電圧についての２つのスレショルド電圧と、帰還抵抗部１３の抵抗値（抵抗１３ａ，１３ｂの直列抵抗値）と、発振用コンデンサ１２の静電容量値とで決定されるデューティ比および周波数のパルス信号Ｓ０を生成して出力する。一方、制御用ダイオード１４のアノード端子に制御信号としての制御電圧Ｖｃが供給（入力）されているときには、制御用ダイオード１４により、接続点Ａの電圧が強制的に電源電圧Ｖｄｄに近い一定の電圧に制御されるため、弛張型発振部２は、パルス信号Ｓ０の発振を停止する状態に制御される。
【００２０】
チャージポンプ部３は、複数（本例では、一例として４つ）の昇圧用ダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ（以下、特に区別しないときには「昇圧用ダイオード２１」ともいう）、複数（本例では、一例として４つ）の昇圧用コンデンサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ（以下、特に区別しないときには「昇圧用コンデンサ２２」ともいう）、複数（本例では、一例として３つ）のインバータ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ（以下、特に区別しないときには「インバータ２３」ともいう）、電圧規定用ダイオード２４、および平滑コンデンサ２５を備えている。
【００２１】
昇圧用ダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、順接続の状態（前段のカソード端子が後段のアノード端子に接続された状態）で、直列に多段（本例では、一例として４段）接続されている。昇圧用コンデンサ２２は、昇圧用ダイオード２１のそれぞれに対して、昇圧用ダイオード２１のアノード端子に一端が接続された状態で配設されている。具体的には、昇圧用コンデンサ２２ａは、昇圧用ダイオード２１ａのアノード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｂは、昇圧用ダイオード２１ｂのアノード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｃは、昇圧用ダイオード２１ｃのアノード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｄは、昇圧用ダイオード２１ｄのアノード端子に一端が接続されている。
【００２２】
各インバータ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、本例では、一例として、直列に多段（本例では３段）接続されて、電源電圧Ｖｄｄの供給を受けて作動する。また、各インバータ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、弛張型発振部２のシュミットトリガインバータ１１と共に、各昇圧用コンデンサ２２を駆動する駆動素子として機能する。
【００２３】
具体的には、シュミットトリガインバータ１１は、その出力端子が１段目の昇圧用コンデンサ２２ａの他端およびインバータ２３ａの入力端子に接続されて、１段目の駆動素子として機能する。つまり、シュミットトリガインバータ１１は、出力するパルス信号Ｓ０のタイミングに同期して、昇圧用コンデンサ２２ａの他端の電圧およびインバータ２３ａの入力端子の電圧を、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定する。
【００２４】
最前段のインバータ２３ａは、その出力端子が２段目の昇圧用コンデンサ２２ｂの他端およびインバータ２３ｂの入力端子に接続されて、２段目の駆動素子として機能する。つまり、インバータ２３ａは、パルス信号Ｓ０と位相が反転する信号のタイミングに同期して、昇圧用コンデンサ２２ｂの他端の電圧およびインバータ２３ｂの入力端子の電圧を、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定する。
【００２５】
次段のインバータ２３ｂは、その出力端子が３段目の昇圧用コンデンサ２２ｃの他端およびインバータ２３ｃの入力端子に接続されて、３段目の駆動素子として機能する。つまり、インバータ２３ｂは、パルス信号Ｓ０のタイミングに同期して、昇圧用コンデンサ２２ｃの他端の電圧およびインバータ２３ｃの入力端子の電圧を、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定する。
【００２６】
最後段のインバータ２３ｃは、その出力端子が４段目の昇圧用コンデンサ２２ｄの他端に接続されて、４段目の駆動素子として機能する。つまり、インバータ２３ｃは、パルス信号Ｓ０と位相が反転する信号のタイミングに同期して、昇圧用コンデンサ２２ｄの他端の電圧を、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定する。
【００２７】
この構成により、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端は、シュミットトリガインバータ１１およびインバータ２３ｂにより、パルス信号Ｓ０のタイミングに同期して、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定される。一方、偶数段目のコンデンサ２２ｂ，２２ｄの他端は、インバータ２３ａおよびインバータ２３ｃにより、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端とは逆の電圧に交互に規定される。つまり、偶数段目のコンデンサ２２ｂ，２２ｄの他端は、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端が電源電圧Ｖｄｄに規定されているときには、回路内グランドＧの電圧に規定され、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端が回路内グランドＧの電圧に規定されているときには、電源電圧Ｖｄｄに規定される。すなわち、各駆動素子としてのインバータ２３は、パルス信号Ｓ０のタイミングに同期して（パルス信号Ｓ０の「電源電圧Ｖｄｄ」、「回路内グランドＧ」に応じて）、対応するコンデンサ２２の他端の電圧を電源電圧Ｖｄｄおよび回路内グランドＧのうちの一方の電圧に規定する。
【００２８】
電圧規定用ダイオード２４は、電源電圧Ｖｄｄと昇圧用ダイオード２１ａのアノード端子との間に接続されて、昇圧用ダイオード２１ａのアノード端子の電圧を電源電圧Ｖｄｄに規定する。平滑コンデンサ２５は、最後段の昇圧用ダイオード２１ｄのカソード端子（チャージポンプ部３での出力端子）と回路内グランドＧとの間に接続されている。
【００２９】
放電部４は、互いに直列に接続された放電抵抗４ａおよびスイッチ素子（電界効果型トランジスタやバイポーラトランジスタ）４ｂを備えている。また、放電部４は、昇圧用ダイオード２１ｄのカソード端子（チャージポンプ部３での出力端子）と回路内グランドＧとの間に接続されている（つまり、平滑コンデンサ２５に並列に接続されている）。スイッチ素子４ｂは、いわゆるハイアクティブに構成されて、制御電圧Ｖｃが供給（入力）されているときにはオン状態に移行して、制御電圧Ｖｃの供給（入力）が停止されているときにはオフ状態に移行する。
【００３０】
次いで、昇圧装置１の動作について、図面を参照して説明する。
【００３１】
まず、制御電圧Ｖｃが供給されていないときには、制御用ダイオード１４は、接続点Ａに接続されているカソード端子側がハイインピーダンスとなる。また、放電部４では、スイッチ素子４ｂがオフ状態に移行する。
【００３２】
このため、弛張型発振部２では、２つの抵抗１３ａ，１３ｂの接続点Ａの電圧は、シュミットトリガインバータ１１の出力電圧に応じて変化可能な状態となる。したがって、弛張型発振部２は、自励発振動作を実行して、パルス信号Ｓ０を連続的にチャージポンプ部３に出力する。
【００３３】
これにより、チャージポンプ部３では、上記したように、各インバータ２３によって各昇圧用コンデンサ２２の他端が駆動されることにより、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端の電圧が、パルス信号Ｓ０のタイミングに同期して、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定され、一方、偶数段目のコンデンサ２２ｂ，２２ｄの他端の電圧が、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端の電圧とは逆の電圧に交互に規定される。
【００３４】
したがって、チャージポンプ部３が昇圧動作を実行して、各昇圧用ダイオード２１および電圧規定用ダイオード２４での電圧降下がほぼゼロであるとしたときに、各昇圧用コンデンサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが、Ｖｄｄ，Ｖｄｄ×２，Ｖｄｄ×３，Ｖｄｄ×４の各電圧にチャージされる。このため、最後段の昇圧用ダイオード２１ｄのカソード端子に接続されている平滑コンデンサ２５は、電源電圧Ｖｄｄが昇圧された電圧（Ｖｄｄ×４）にチャージされると共に、その昇圧された電圧（Ｖｄｄ×４）を平滑する。これにより、昇圧装置１は、電圧（Ｖｄｄ×４）を正の昇圧電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
【００３５】
次いで、昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力状態において、制御用ダイオード１４およびスイッチ素子４ｂに制御電圧Ｖｃを供給（入力）したときの昇圧装置１の動作について説明する。
【００３６】
弛張型発振部２では、制御用ダイオード１４を介して電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧が接続点Ａに供給されるため、シュミットトリガインバータ１１の入力端子は電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧に保持される。これにより、弛張型発振部２は、自励発振動作を停止する。また、また、弛張型発振部２が自励発振動作を停止するため、弛張型発振部２からのパルス信号Ｓ０の出力が停止する。これにより、チャージポンプ部３も、昇圧動作を停止する。したがって、弛張型発振部２およびチャージポンプ部３が共に動作を停止する。
【００３７】
また、放電部４では、スイッチ素子４ｂに制御電圧Ｖｃが供給されることにより、スイッチ素子４ｂがオン状態に移行する。これにより、放電部４は、チャージポンプ部３での昇圧動作の停止に合わせて放電動作を実行して、平滑コンデンサ２５および各昇圧用コンデンサ２２にチャージされている電荷を放電させる。したがって、昇圧電圧Ｖｏｕｔは、回路内グランドＧの電圧まで急速に低下させられる。
【００３８】
一方、再度、制御電圧Ｖｃの供給を停止したときには、弛張型発振部２によるパルス信号Ｓ０の出力が開始されて、チャージポンプ部３が昇圧動作を開始する。また、これと同時にスイッチ素子４ｂがオフ状態に移行するため、放電部４による放電動作が停止される。したがって、昇圧装置１は、正の昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力を再開する。
【００３９】
次に、負の昇圧電圧Ｖｏｕｔを出力する昇圧装置１Ａの構成について、図面を参照して説明する。なお、昇圧装置１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４０】
昇圧装置１Ａは、図２に示すように、弛張型発振部２、チャージポンプ部３Ａおよび放電部４を備えている。この場合、上記した昇圧装置１とは、チャージポンプ部３Ａの構成のみが相違し、弛張型発振部２および放電部４の構成は同一に構成されている。以下、昇圧装置１と相違するチャージポンプ部３Ａの構成について説明する。
【００４１】
チャージポンプ部３Ａは、複数（本例では、一例として４つ）の昇圧用ダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、複数（本例では、一例として４つ）の昇圧用コンデンサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、複数（本例では、一例として３つ）のインバータ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ、電圧規定用ダイオード２４、および平滑コンデンサ２５を備えている。
【００４２】
昇圧用ダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、順接続の状態（前段のアノード端子が後段のカソード端子に接続された状態）で、直列に多段（本例では、一例として４段）接続されている。昇圧用コンデンサ２２は、昇圧用ダイオード２１のそれぞれに対して、昇圧用ダイオード２１のカソード端子に一端が接続された状態で配設されている。具体的には、昇圧用コンデンサ２２ａは、昇圧用ダイオード２１ａのカソード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｂは、昇圧用ダイオード２１ｂのカソード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｃは、昇圧用ダイオード２１ｃのカソード端子に一端が接続され、昇圧用コンデンサ２２ｄは、昇圧用ダイオード２１ｄのカソード端子に一端が接続されている。
【００４３】
なお、昇圧用コンデンサ２２に対する１段目の駆動素子として機能する弛張型発振部２のシュミットトリガインバータ１１は、その出力端子が１段目の昇圧用コンデンサ２２ａの他端およびインバータ２３ａの入力端子に接続されている。また、２段目の駆動素子として機能するインバータ２３ａは、その出力端子が２段目の昇圧用コンデンサ２２ｂの他端およびインバータ２３ｂの入力端子に接続されている。また、３段目の駆動素子として機能するインバータ２３ｂは、その出力端子が３段目の昇圧用コンデンサ２２ｃの他端およびインバータ２３ｃの入力端子に接続され、４段目の駆動素子として機能するインバータ２３ｃは、その出力端子が４段目の昇圧用コンデンサ２２ｄの他端に接続されている。
【００４４】
この構成により、チャージポンプ部３Ａにおいても、チャージポンプ部３と同様にして、パルス信号Ｓ０に同期して、偶数段目のコンデンサ２２ｂ，２２ｄの他端は、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端が電源電圧Ｖｄｄに規定されているときには、回路内グランドＧの電圧に規定され、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端が回路内グランドＧの電圧に規定されているときには、電源電圧Ｖｄｄに規定される。
【００４５】
電圧規定用ダイオード２４は、回路内グランドＧと昇圧用ダイオード２１ａのカソード端子との間に接続されて、昇圧用ダイオード２１ａのカソード端子の電圧を回路内グランドＧの電圧に規定する。平滑コンデンサ２５は、最後段の昇圧用ダイオード２１ｄのアノード端子（チャージポンプ部３Ａでの出力端子）と回路内グランドＧとの間に接続されている。
【００４６】
次いで、昇圧装置１Ａの動作について、図面を参照して説明する。
【００４７】
まず、制御電圧Ｖｃが供給されていないときには、昇圧装置１Ａにおいても、昇圧装置１と同様にして、弛張型発振部２が自励発振動作を実行して、パルス信号Ｓ０を連続的にチャージポンプ部３Ａに出力する。また、放電部４では、スイッチ素子４ｂがオフ状態に移行して、放電動作を停止する。
【００４８】
これにより、チャージポンプ部３Ａでは、各インバータ２３によって各昇圧用コンデンサ２２の他端が駆動されることにより、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端の電圧が、パルス信号Ｓ０のタイミングに同期して、電源電圧Ｖｄｄと回路内グランドＧの電圧とに交互に規定され、一方、偶数段目のコンデンサ２２ｂ，２２ｄの他端の電圧が、奇数段目のコンデンサ２２ａ，２２ｃの他端の電圧とは逆の電圧に交互に規定される。
【００４９】
この状態において、昇圧用コンデンサ２２ａの他端がシュミットトリガインバータ１１によって電源電圧Ｖｄｄに規定されたときには、１段目の昇圧用コンデンサ２２ａの一端が電圧規定用ダイオード２４を介して回路内グランドＧの電圧に規定されているため、昇圧用コンデンサ２２ａは、電源電圧Ｖｄｄにチャージされる。
【００５０】
次いで、昇圧用コンデンサ２２ａの他端がシュミットトリガインバータ１１によって回路内グランドＧの電圧に規定されたときには、２段目の昇圧用コンデンサ２２ｂの他端は、インバータ２３ａによって電源電圧Ｖｄｄに規定される。これにより、昇圧用コンデンサ２２ａの一端の電圧は、−Ｖｄｄとなる。このため、昇圧用コンデンサ２２ｂは、その一端の電圧が昇圧用ダイオード２１ａを介して−Ｖｄｄとなり、他端の電圧は上記したように電源電圧Ｖｄｄに規定されていることから、昇圧用コンデンサ２２ｂには、他端側に対して一端側が負電圧となる−Ｖｄｄ×２の電圧がチャージされる。
【００５１】
同様にして、３段目の昇圧用コンデンサ２２ｃには、他端側に対して一端側が負電圧となる−Ｖｄｄ×３の電圧がチャージされ、４段目の昇圧用コンデンサ２２ｄには、他端側に対して一端側が負電圧となる−Ｖｄｄ×４の電圧がチャージされる。これにより、チャージポンプ部３Ａからは、−Ｖｄｄ×４の負の電圧が負の昇圧電圧Ｖｏｕｔとして出力される。
【００５２】
次いで、昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力状態において、制御用ダイオード１４およびスイッチ素子４ｂに制御電圧Ｖｃを供給（入力）したときの昇圧装置１の動作について説明する。
【００５３】
弛張型発振部２は、制御用ダイオード１４を介して電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧が接続点Ａに供給されるため、自励発振動作を停止する（パルス信号Ｓ０の出力を停止する）。また、弛張型発振部２が自励発振動作を停止するため、弛張型発振部２からのパルス信号Ｓ０の出力が停止する。これにより、チャージポンプ部３Ａも、昇圧動作を停止する。したがって、弛張型発振部２およびチャージポンプ部３Ａが共に動作を停止する。
【００５４】
また、放電部４では、スイッチ素子４ｂに制御電圧Ｖｃが供給されることにより、スイッチ素子４ｂがオン状態に移行する。このため、放電部４は、放電動作を実行して、平滑コンデンサ２５および各昇圧用コンデンサ２２にチャージされている電荷を放電させる。したがって、昇圧電圧Ｖｏｕｔは、回路内グランドＧの電圧まで急速に上昇させられる。
【００５５】
一方、再度、制御電圧Ｖｃの供給を停止したときには、弛張型発振部２によるパルス信号Ｓ０の出力が開始されて、チャージポンプ部３Ａが昇圧動作を開始する。また、これと同時にスイッチ素子４ｂがオフ状態に移行するため、放電部４による放電動作が停止される。したがって、昇圧装置１Ａは、負の昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力を再開する。
【００５６】
このように、この昇圧装置１，１Ａによれば、弛張型発振部２の帰還抵抗部１３を構成する２つの抵抗１３ａ，１３ｂの接続点Ａの電圧を制御回路１４によって制御するように構成したことにより、制御電圧Ｖｃを供給して弛張型発振部２の自励発振動作を停止させることで、チャージポンプ部３，３Ａによる昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力を自動的に停止させることができる。このため、この昇圧装置１，１Ａによれば、昇圧電圧Ｖｏｕｔの出力を停止している状態（昇圧動作を停止している状態）において弛張型発振部２が作動状態に維持されるという事態を回避することができるため、昇圧装置１，１Ａ全体としての電力利用効率を向上させることができる。
【００５７】
また、この昇圧装置１，１Ａによれば、ダイオード（制御用ダイオード１４）を備えて制御回路１４を構成したことにより、制御回路１４を簡易に構成することができる。
【００５８】
また、この昇圧装置１，１Ａによれば、制御電圧Ｖｃが入力されたときにオフ状態からオン状態に移行して、昇圧用コンデンサ２２および平滑コンデンサ２５の電荷を放電させる放電部４を備えたことにより、放電部４が、チャージポンプ部３，３Ａによる昇圧動作の停止に合わせて、チャージポンプ部３，３Ａの各コンデンサ２２，２５にチャージされている電荷を放電させるため、昇圧装置１から出力される昇圧電圧Ｖｏｕｔを急速に回路内グランドＧの電圧に移行させることができる。
【００５９】
なお、上記の昇圧装置１，１Ａでは、昇圧用コンデンサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ毎に、駆動素子としてのシュミットトリガインバータ１１，インバータ２３ａ，インバータ２３ｂ，インバータ２３ｃを接続して個別に駆動する構成を採用しているが、１つの駆動素子の駆動能力が十分な場合には、１つの駆動素子で複数の昇圧用コンデンサを駆動する構成を採用することもできる。例えば、図３に示すように、昇圧装置１（１Ａ）のチャージポンプ部３（３Ａ）において、シュミットトリガインバータ１１で２つの昇圧用コンデンサ２２ａ，２２ｃを駆動し、インバータ２３ａで２つの昇圧用コンデンサ２２ｂ，２２ｄを駆動する構成を採用することができる。
【００６０】
また、上記の昇圧装置１，１Ａでは、弛張型発振部２の接続点Ａに制御信号としての制御電圧Ｖｃを入力する制御回路１４を、制御用ダイオード１４を使用して構成しているが、図示はしないが、ダイオードに代えて、トランジスタなど種々のスイッチ素子を使用して構成することができる。また、上記の上記の昇圧装置１，１Ａでは、電源電圧Ｖｄｄとほぼ同じ電圧値の電圧を制御電圧Ｖｃとして弛張型発振部２の接続点Ａに供給（入力）する構成を採用しているが、弛張型発振部２において、シュミットトリガインバータ１１の入力端子と基準電圧としての電源電圧Ｖｄｄとの間に発振用コンデンサ１２を接続する構成を採用することにより、回路内グランドＧの電圧を制御電圧Ｖｃとして接続点Ａに供給（入力）して、弛張型発振部２の発振動作を停止させるように制御することもできる。
【００６１】
なお、この場合には、制御回路１４を構成する制御用ダイオード１４は、アノード端子が接続点Ａに接続され、カソード端子に制御電圧Ｖｃが入力される。また、放電部４のスイッチ素子４ｂについては、いわゆるロウアクティブに構成して、制御電圧Ｖｃが回路内グランドＧの電圧のときにオン状態に移行し、制御電圧Ｖｃが電源電圧Ｖｄｄのときにオフ状態に移行するように構成する。
【００６２】
また、チャージポンプ部は、上記のチャージポンプ部３，３Ａの構成に限定されず、公知の各種回路を採用して構成することもできる。
【符号の説明】
【００６３】
１，１Ａ 昇圧装置
２ 弛張型発振部
３，３Ａ チャージポンプ部
４ 放電部
１１ シュミットトリガインバータ
１２ 発振用コンデンサ
１３ 帰還抵抗部
１４ 制御用ダイオード（制御回路）
１３ａ，１３ｂ 抵抗
２１ 昇圧用ダイオード２１
２２ 昇圧用コンデンサ
２３ インバータ
Ｖｃ 制御電圧
Ｖｏｕｔ 昇圧電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇圧電圧を生成するチャージポンプ部と、
発振動作状態において前記チャージポンプ部に昇圧動作を実行させるためのパルス信号を発振する弛張型発振部とを備えて、前記生成した昇圧電圧を出力可能に構成された昇圧装置であって、
前記弛張型発振部は、シュミットトリガインバータ、当該シュミットトリガインバータの入力端子と基準電圧との間に接続された発振用コンデンサ、直列接続された少なくとも２本の抵抗で構成されて前記シュミットトリガインバータの入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗部、および制御信号が入力されたときに前記２本の抵抗の接続点の電圧を制御して当該弛張型発振部による前記パルス信号の発振を停止状態に制御する制御回路を有する昇圧装置。
【請求項２】
前記制御回路は、ダイオードを備えて構成されている請求項１記載の昇圧装置。
【請求項３】
前記制御信号が入力されたときにオフ状態からオン状態に移行して、前記昇圧用コンデンサの電荷を放電させる放電部を備えている請求項１または２記載の昇圧装置。
【請求項１】
昇圧電圧を生成するチャージポンプ部と、
発振動作状態において前記チャージポンプ部に昇圧動作を実行させるためのパルス信号を発振する弛張型発振部とを備えて、前記生成した昇圧電圧を出力可能に構成された昇圧装置であって、
前記弛張型発振部は、シュミットトリガインバータ、当該シュミットトリガインバータの入力端子と基準電圧との間に接続された発振用コンデンサ、直列接続された少なくとも２本の抵抗で構成されて前記シュミットトリガインバータの入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗部、および制御信号が入力されたときに前記２本の抵抗の接続点の電圧を制御して当該弛張型発振部による前記パルス信号の発振を停止状態に制御する制御回路を有する昇圧装置。
【請求項２】
前記制御回路は、ダイオードを備えて構成されている請求項１記載の昇圧装置。
【請求項３】
前記制御信号が入力されたときにオフ状態からオン状態に移行して、前記昇圧用コンデンサの電荷を放電させる放電部を備えている請求項１または２記載の昇圧装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−２１８４５（Ｐ２０１３−２１８４５Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４４３７（Ｐ２０１１−１５４４３７）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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