[發明專利]升壓電路

無效

• 申請號: 200910149646.5
• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN101610029A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 藤田裕司;本多悠里
• 申請（專利權）人: 恩益禧電子股份有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M3/155
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 孫志湧;穆德駿

技術領域

本發明涉及一種升壓電路。

背景技術

通常，在利用諸如電池的低電壓電源操作的電子設備中使用了各種升壓電路。升壓電路將輸入低電壓電源升壓到使電子設備能夠正確地操作的電壓。對于此種升壓電路，存在由多個二極管和電容器組成并且在半導體集成電路中廣泛使用的電荷泵電路。

圖9示出電荷泵升壓電路1。如圖9中所示，升壓電路1包括二極管D1至D5和電容器C1至C5。電容器C1至C5的一端被分別連接至節點a1至a5。控制信號S1被輸入至電容器C1和C3的另一端。控制信號S2被輸入至電容器C2和C4的另一端。電容器C5的另一端被連接至接地電勢GND。

參考圖10解釋升壓電路1的操作。圖10是示出升壓電路1的操作的時序圖。如圖10中所示，控制信號S1和S2的電勢以預定的頻率重復成為電源電壓VDD和接地電勢GND。但是，在控制信號S1和S2之間電源電壓VDD和接地電勢GND的時間段不同。

從時間t1至t2控制信號S1處于接地電勢GND。這時，電容器C1被用從電源電壓VDD流動通過二極管D1的電流充電。這時充電電壓即節點a1的電壓被表示為VDD-VF，VF表示二極管D1的前向壓降。

接下來，從時間t2到t3控制信號S1處于電源電壓VDD。這時，電容器C1的另一個端的電勢變為電源電壓VDD。因此，電容器C1的一端的電勢即節點a1的電勢增加到2VDD-VF。這時控制信號S2的電勢是接地電勢GND。因此，電容器C2被用流過二極管D2的電流充電。這時，充電電壓即節點a1的電壓被表示為VDD-VF，VF表示二極管D1的前向壓降。

從時間t3到t4控制信號S2處于電源電壓VDD。這時，電容器C2的另一端的電勢變為電源電壓VDD。因此，電容器C2的一端的電勢即節點a2的電勢增加到3VDD-2VF。通過與上述相類似的操作充電電容器C3至C5。然后，節點a3至a5的電勢還增加大于前級的節點的電壓。最終，是輸出電壓Vout的節點a5的電壓變為5VDD-5VF。

如上所述，能夠通過相對簡單的電路構造實現電荷泵升壓電路1。升壓電路1具有能夠通過調整電路級數容易地獲得所想要的電壓的優點。但是，升壓電路1還具有下述缺點，因為一級僅能夠升壓VDD-VF，因此如果諸如電池的輸入電源電壓VDD較低則需要更多級。

在日本未經審查的專利申請公開2003-45193中公布了解決此種問題的技術。在圖11中示出了在日本未經審查的專利申請公開2003-45193中公布的升壓電路2。如圖11中所示，升壓電路2包括MOSFET?Q1至Q5、電容器C1至C5、以及反相器INV1和INV2。MOSFET?Q1至Q5是二極管接法晶體管，其中漏極和柵極被分別連接。因此，MOSFET?Q1至Q5以與圖9中的二極管D1至D5相類似的方式工作。控制信號S2和S1被分別地輸入至反相器INV1和INV2。反相器INV1和INV2將控制信號S3和S4輸出至電容器C3和C4的另一端，其中控制信號S3和S4是控制信號S2和S1的反轉信號。此外，反相器INV1的電源電壓是節點a1的電壓，并且反相器INV2的電源電壓是節點a2的電壓。

參考圖12解釋升壓電路2的操作。圖12是示出升壓電路2的操作的時序圖。基本操作與圖10中的相同。但是，通過控制信號S4和S3以高于電源電壓VDD的電壓驅動電容器C3和C4。在下面描述了其理由。首先，控制信號S3使用節點a1的電勢作為反相器INV1的電源電壓。因此，控制信號S3切換成電壓2VDD-VDS和接地電壓GND。類似地，控制信號S4使用節點a2的電勢作為反相器INV1的電源電壓。因此，控制信號S4切換成電壓3VDD-2VDS和接地電壓GND。在這里“VDS”表示二極管接法MOSFET?Q1至Q5的漏極和源極之間的電壓。因此，VDS的值通常是等于MOSFET的閾值電壓，大約為0.5V至1.5V。

結果，節點a5的電勢即輸出電壓Vout被表示為8VDD-8VDS。即，當圖10中的“VF”和上述“VDS”是相同的值時，升壓電路2的輸出電壓Vout是要比升壓電路1的輸出電壓Vout高3VDD-3VDS的量的電壓。

發明內容