JPH0323708A - 昇圧回路 - Google Patents

昇圧回路

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JPH0323708A
JPH0323708A JP1158586A JP15858689A JPH0323708A JP H0323708 A JPH0323708 A JP H0323708A JP 1158586 A JP1158586 A JP 1158586A JP 15858689 A JP15858689 A JP 15858689A JP H0323708 A JPH0323708 A JP H0323708A
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/06Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は昇圧回路に関し、特に高速で動作し且つ高い電
圧を得ることが可能な昇圧回路に関する。
〔従来の技術〕
従来.、ゲート電位等を昇圧する為の昇圧回路は、第9
図←示一見タように出力端子(OUT)と、第1及びj
42の信号端子(T1、及びT12)を備え、?レイン
が出力端子(OUT)に、ゲートが第1の信号端子(’
r ++)に、ソースが第1の電源電圧端子(GND)
に接続されたNチャネル型MOSF E T (N 1
i :以降N++と記す)と、ゲートに第1の信号端子
(Tit)の信号がインバータ(IN++)により反転
された信号が印加され、ドレインが第2の電源電圧端子
(■。。)に、ソースが出力端子(OUT)に接続され
たNチャネル型MOS−FE T (N lt :以降
N1■と記す)及び、一端が第2の信号端子(TI!)
に他端が出力端子(OUT)に接続された容量素子(C
)で構成されている。
次に、第7図も参照しながら動作の説明をしておく。ま
ず、Tllがハイ、TI2がローウの期間、N1、がオ
ン、N12がオフしているので出力端子(OUT)はロ
ウとなる.次に’I’llがロウになるとNl1がオフ
、N1!がオンして出力端子(OUT)}t(Vcc−
Vty:Nチャネル型MOS−PETのしきい値電圧。
以降V?Nと記す。)にチャージアップされ、T’uが
ハイになると同時に、容量素子(C)により出力端子(
OUT) ハ(2VOO  VTN) tで昇圧される
又、第6図に記載されたNl2と容量素子(C)のかわ
りに、第8図に示したように、ゲートに第1の信号端子
(’r=)の信号がインバータ(IN++)により反転
された信号が印加され、ドレインが第2の電源電圧端子
(VCC)に、ソースが第1の接続点(11)に接続さ
れたNチャネル型MOS−F E T (N 13 :
以降Nrsと記す)と、ドレイン及びゲートが第1の接
続点(11)に、ンースが第2の接続点(12)に接続
されたNチャネル型MO S  F E T (N r
s :以降Nl4と記す)と、ドレイン及びゲートが第
2の接続点(l2)に、ソースが出力端子(OUT)に
接続されたNチャネル型MO S  F E T (N
 ss :以降Nllと記す)と、一端にクロック信号
(φ)が印加され、他端が第1の接続点に接続された容
量素子(C t+)及び、一端に反転されたクロック信
号(T)が印加され、他端が第2の接続点(l2)に接
続された容量素子(C 1 2)で構成されたチャージ
ボンブを接続した昇圧回路も従来用いられていた。
第8図に記載された昇圧回路は、第1の接続点(1l)
がNl4により( V cc  V ?N)にチャージ
アップされ、容量素子(Cll)により(2Vcc− 
V ?N )まで押し上げられ、NIIを介して第2の
接続点(12)は(2v0。−2Vtいにチャージアッ
プされ、さらに容量素子(ctt)により(3Vc.−
2■TN)まで押し上げられて出力端子(OUT)はN
lgを介して(3V。。−3V?N)まで昇圧される.
第8図に記載されたチャージボンブは、( N 1s 
,C ++)及び(N’s, C+z)の2段構成とな
っているが、段数を増加させればさらに高い電圧まで昇
圧可能でN段構成にすれば(N+1)   (V。。一
V?M)まで昇圧される. 〔発明が解決Lようとする課題〕 第6図に示した従来の昇圧回路は、T’uがハイになる
と同時に出力端子(OUT)の電位が昇圧されるが% 
Nl2によるチャージアップが(Vac−Vt*)まで
しか行なわれないので、出力端子(OUT)は(2v0
。−■TN)までしか昇圧されないという欠点がある。
一方、第8図に示した従来の昇圧回路は、(3v0。−
3V?N)まで昇圧され、さらに段数を増加させればさ
らに高い昇圧電位が得られるが、チャージポンプはクロ
ック信号(φ,■)を10周期程度印加しなければ所望
の出力が得られないので、出力端子(OUT)の電位が
昇圧されるまでに長い時間を要するという欠点がある。
たとえば、クロック信号(φ,T)の周期:T=1μ・
就である場合、出力端子(OUT)が所望の電位に昇圧
されるまでに10T=10μ・就程度の時間を要し、ま
た高い昇圧電位を得る為に段数を増加させると、出力端
子(OUT)が所望の電位に昇圧されるまでにさらに長
い時間を要する.〔課題を解決するための手段〕 本発明の昇圧回路は、出力端子と、第1及び第2の信号
端子を備え、ドレインが出力端子に、ゲートが第1の信
号端子に、ソースが第1の電源電圧端子に接続された第
1のMOS’−FETと、ドレインに第1の信号端子の
反転信号が印加され、ゲートが第1の接続点に、ソース
が出力端子に接続された第2のMOS−FETと、ドレ
インが第2の信号端子に、ゲートが第2の電源電圧端子
に、ンースが第1の接続点に接続された第3のMOS−
FET及び、一端に第2の信号端子の反転信号が印加さ
れ、他端が出力端子に接続された容量素子で構成されて
いる。
したがって、出力端子をMOS−FETのしきい値電圧
に依存することなく電源電圧までチャージアップするこ
とが可能でしかも高速で動作することができる。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図であり、出
力端子(OUT)と第1及び第2の信号端子(T1及び
T!)を備え、ドレインが出力端子(OUT)に、ゲー
トが第1の信号端子(T1)に、ンースが第1の電源電
圧端子(GND)に接続された第10Nチャネル型M 
O S  F E T ( N 1:以降N1と記す)
と、ドレインに第1の信号端子(T1)の信号が第1の
インバータ( I N 1)により反転された信号が印
加され、ゲートが第1の接続点(1)に、ソースが出力
端子(OUT)に接続された第2のNチャネル型MO 
S  F E T (N2 ’以降N2と記す)と、ド
レインが第2の信号端子(T2)に、ゲートが第2の電
源電圧端子(■。。)に、ソースが第1の接続点(1)
に接続された第3のNチャネル型MOS−FET (N
.:以降N3と記す)及び、一端に第2の信号端子(T
2)の信号が第2のインバータ(IN2)により反転さ
れた信号が印加され、他端が出力端子(O TJ T)
に接続された容量素子で構成されている。
次に第2図も参照しながら動作の説明をする。
まず、TI,T2共にハイの期間N1がオンして出力端
子(OUT)はロウ(GND電位)となっている。又第
1の接続点(1)はN1を介して(VccVTN)まで
チャージアップされ、この状態でN,はカットオフする
。次にT+がロウとなると、N1が?フすると共に第1
のインバータC I N + )の出力がハイ(Vcc
電位)となる。ここでN2のゲート〜ドレイン及びゲー
ト〜ソースはそれぞれ寄生容量(Con及びC。3)で
容量結合している為、N2のドレイン及びソースの電位
が上昇すると共に第1の接続点(1)の電位も上昇して
( V cc +V ?N)以上となり、出力端子(O
UT)はVTNとは無関係に(VCC)までチャージア
ップされる。
次にT2がロウとなると、N1がオフすると共にN,の
カットオフが解けてオンし、第1の接続点(1)の電位
もロウとなってN2もオフする。そして第2のインバー
タ(IN2)の出力がロウ(GND電位)からハイ(V
cc電位)となり容量素子(C)により出力端子(OU
T)の電位は(VC。)から(2V。。)まで昇圧され
る。ここでT1がロウになってからT2がロウになるま
での期間(1+■)は出力端子(OUT)をロウ(GN
D電位)から(■cc)までチャージアップする為の期
間であり、10〜2 0N−set程度でチャージアッ
プが完了するので、t1■も10〜2 0 N−see
程度あればよい.従って第1図に示した昇圧回路は、T
Iがロウになって10〜2 0 N−seeという非常
に短時間の後に出力端子(OUT)は(2Vcc)にま
で昇圧される。
次にT1がハイになるとN1が再びオンして出力端子(
OUT)はロウ(GND電位)となり、さらにT2がハ
イになると第1の接続点(1)がN3を介して再び(v
0。−VT)!)までチャージアップされる。
尚、T2がハイになると第2のインバータ(IN.)の
出力がハイからロウに変化するが、このとき出力端子(
OUT)の電位は容量素子(C)によりGND以下の電
位に引き下げれらる。しかしこの期間N1がオンしてい
るので、引き下げられた電位:VtlSはV us =
 Vcc X (N 1のインピーダンス’)/ [(
N.のインピーダンス)+(容量素子二〇のインピーダ
ンス)]で与えられ、(N1のインピーダンス)《(容
量素子二〇のインピーダンス)となるように設定すれば
Vtl8を非常に小さな値に抑えることができる。
第3図は本発明の第2の実施例を示す回路図であり、第
1図に示した本発明の第1の実施例において、第1の信
号端子(T1)の信号を遅延回路で遅延させて第2の信
号端子(T2)に印加することにより構成されている。
第3図に示された昇圧回路において、第1の信号端子(
T1)の信号を遅延回路で遅延させて得られる信号は第
1図に示したT2の信号と同様であるので、第1図に示
された昇圧回路と同様の動作をし、しかも第2図に示さ
れた信号:T2が不要になるという利点も有する。
第4図は本発明の第3の実施例を示す回路図であり、容
量素子(C)の一端に、第2の信号端子(T2)の反転
信号であると共に第1の信号端子(T1)に印加された
信号がハイの場合はロウとなる信号を印加する為、第1
図に示した本発明の第1の実施例において、第2のイン
バータ(IN!)をノア( N O R s )に置き
換えると共にNORの第1の入力を第1の信号端子(T
1)に、NORの第2の入力を信号端子(T!)に接続
することにより構成されている。
第4図に示された昇圧回路では、T1がハイになってN
1がオンすると同時にノア(NOR)の出力がハイ(■
。。電位)からロウ(GND電位)に変化し、出力端子
(OUT)の電位は容量素子(C)により■。0だけ引
き下げられる。一方、T1がハイになる以前の出力端子
(OUT)の電位は2V0。であるのでノア(NORI
)の出力がハイ(■。。電位)からロウ(GND電位)
に変化する時間なt。とすると、N1を介して出力端子
(OUT)から第1の電源電圧端子(GND)に流れる
電流を(cxvcc)/tD以下となるように設定すれ
ば、出力端子(OUT)の電位が容量素子(C)によっ
てGND電位以下に引き下げられることがないという利
点も有する。
第5図は本発明の第4の実施例を示す回路図であり、第
1図に示した本発明の第1の実施例において、ドレイン
及びゲートが出力端子(OUT)にソースが第2の電源
電圧端子(Vco)に接続された第40Nチャネル型M
O S  F E T (N4 :以降N4と記す)を
追加接続して構成されている。
第5図に示7された昇圧回路において、出力端子(OU
T)の電位が(v0。+VAN)以上になるとN4がオ
ンし、出力端子(OUT)の電位が(Vcc十VT)f
)でクランプされ、電源電圧が高い場合でも出力端子(
OUT)の電位が上がり過ぎないという利点もある。
尚、第2の実施例と第3の実施例、第3の実施例と第4
の実施例、第4の実施例と第2の実施例及び、第2の実
施例と第3の実施例と第4の実施例を組み合わせても同
様の効果が得らることは明らかであり、ここでの説明は
省略する。
又、MOS集積回路において、容量素子としてMOS−
FETのゲート容量や多結晶シリコン/酸化膜/多結晶
シリコンの3層構造を有する容量を用いることも公知で
あり、ここでの説明は省略する. 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、出力端子をMOS−F’
ETのしきい値電圧に依存することなく電源電圧までチ
ャージアップすることにより、高速で動作し且つ高い昇
圧電位を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の第1の実施例を示す回路図
及びその動作を説明する為のタイミングチャート、第3
図,第4図及び第5図は本発明の第2,第3及び第4の
実施例を示す回路図、第6図及び第7図は従来の第1の
実施例を示す回路図及びその動作を説明する為のタイミ
ングチャート、第8図は従来の第2の実施例を示す回路
図である。 OUT・・・・・・出力端子、Tll T21 T,1
+ T+■・・・・・・信号端子、GND,Vcc・・
・・・・電源電圧端子、Nll N2,N ! 1 N
 4 # N lr * N If・NIs,N目,N
11゜゛゜゜“Nチャネル型MOS−FET%C, C
ll, CI2・・・・・・容量素子、C OD I 
0 08−・・・−・寄生容量、IN.,IN2,IN
++,IN.■・・・・・・インバータ、NOR・・・
・・・ノア、φ,?・・・・・・クロック信号。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)出力端子と、第1及び第2の信号端子を備え、ド
    レインが前記出力端子に、ゲートが前記第1の信号端子
    に、ソースが第1の電源電圧端子に接続された第1のM
    OS−FETと、ドレインに前記第1の信号端子に印加
    される信号の反転信号が印加され、ゲートが第1の接続
    点に、ソースが前記出力端子に接続された第2のMOS
    −FETと、ドレインが前記第2の信号端子に、ゲート
    が第2の電源電圧端子に、ソースが前記第1の接続点に
    接続された第3のMOS−FET及び、一端に前記第2
    の信号端子に印加される信号の反転信号が印加され他端
    が前記出力端子に接続された容量素子で構成されたこと
    を特徴とする昇圧回路。
  2. (2)前記第1の信号端子の信号を遅延させて前記第2
    の信号端子に印加することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の昇圧回路。
  3. (3)前記容量素子の一端に、前記第2の信号端子に印
    加される信号の反転信号であると共に前記第1の信号端
    子に印加された信号がハイの場合はロウとなる信号を印
    加することを特徴とする特許請求の範囲第1項若しくは
    第2項記載の昇圧回路。
  4. (4)ドレイン及びゲートが前記出力端子に、ソースが
    前記第2の電源電圧端子に接続された第4のMOS−F
    ETを追加接続することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項、第2項若しくは第3項記載の昇圧回路。
JP1158586A 1989-06-20 1989-06-20 昇圧回路 Expired - Lifetime JPH082016B2 (ja)

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EP90111688A EP0404125B1 (en) 1989-06-20 1990-06-20 Booster circuit

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JPH082016B2 JPH082016B2 (ja) 1996-01-10

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