電路裝置的制作方法

專利名稱：電路裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有升壓電路的電路裝置。
背景技術：
通常，作為將來自提供電力的電源的直流電源電壓升壓到所希望的直流
電壓值的裝置，已知有升壓DC/DC變換器。近年來，提供的電力的電壓未達 到升壓DC/DC變換器的啟動電壓的電壓的電源增加，在這樣的電源中并設用 于啟動DC/DC變換器的輔助電源的方法凈皮^^案(例如，參照專利文獻1 )。 圖4是專利文獻1中具備現有的升壓電路的電路裝置的電路圖。 在專利文獻l中，公開一種電子設備(電路裝置)，其特征在于，具有 提供電力的電源101;在由電力啟動的同時，將電力變換成比該電力的電壓 高的電壓的第1升壓電路(輔助電源)102;在由第1升壓電力啟動的同時， 將電力變換為比該電力的電壓更高的電壓的第2升壓電力，以該第2升壓電 力持續工作的第2升壓電路(DC/DC變換器)103;在以該第2升壓電力工作 的同時，實現所希望的功能的負載電路104;充電第1升壓電力的電容器105; 檢測電容器105的電壓的同時，輸出對應于該電容器105的電壓的電壓檢測 信號的電壓檢測電路106;和由電壓檢測信號控制的開關元件107;而且，第 1升壓電路102具有比第2升壓電路103啟動電壓低的特點；為了啟動第2 升壓電路103，電容器105的蓄積電力通過開關元件107被提供到第2升壓 電路103;在電壓4企測電路106判斷為電容器105的電壓在規定電壓以上時， 接通開關元件107，將開關元件107斷開時被充電的電容器105的蓄積電力 向第2升壓電路103提供，以便啟動第2升壓電路103。
在這種現有的電子設備中，利用第1升壓電路102對電容器105充上用 于啟動第2升壓電路103的足夠的電力后，使開關元件107接通，利用電容 器105的蓄電電力啟動第2升壓電路103。第2升壓電路103 —旦開始啟動 時，由于能夠靠自身能力啟動內部電路，所以斷開開關元件107,停止電容 器105的蓄電電力向第2升壓電路103的提供。這樣，通過第2升壓電路103
能夠將電源101的電力升壓到第2的升壓電力，能夠對負載電路104提供電 力，使其工作。
專利文獻1(日本)特開2006-020491號公報
在上述現有的電子設備(電路裝置)的結構中雖然沒有描述，但通常在 第2升壓電路(DC/DC變換器)103中，在其輸出端子127和負載電路104之 間連接大的容量值的輸出平滑電容器來使用。近年來，雖然對于這樣的電子 設備(電路裝置)要求其進一步小型化和高密度化，但構成電子設備的電路 元件(DC/DC變換器、輔助電源、開關元件、電容器等)自身的尺寸成為制 約，限制了其小型化和高密度化。

發明內容
基于上述情況而進行本發明，其目的在于，提供一種實現具有升壓電路 的電路裝置的小型化的技術。
本發明的某一方式是一種電路裝置。該電路裝置的特征在于，包括利 用規定的輸入電壓啟動，且將輸入電壓變換成比該輸入電壓更高的電壓即第 1升壓電壓的第1升壓電路；與第1升壓電路的輸出端子連接的、充電第1 升壓電壓的電容器；通過第1開關元件與電容器連接的、在利用電容器的蓄 電電壓啟動的同時，將輸入電壓變換成比第l升壓電壓更高的電壓即第2升 壓電壓的第2升壓電路；和將第2升壓電路的輸出端子和電容器連接的第2 開關元件，第1開關元件是如下所述的開關，為了啟動第2升壓電路而將其 接通，向第2升壓電路提供電容器的蓄電電壓，在第2升壓電路啟動后將其 斷開而停止提供；第2開關元件是在第2升壓電路的啟動后將其接通，用于 向電容器提供第2升壓電壓的開關。
根據本發明，使共有用于充電第1升壓電壓的電容器和用于充電第2升 壓電壓的電容器，所需要的2個電容器成為1個，能夠實現電路裝置的小型 化及低成本化。
在所述結構中，其特征在于，還包括檢測第2升壓電壓的電壓檢測電路， 在第2升壓電路啟動后接通第2開關元件時，為了利用電壓^r測電路防止第 2升壓電壓成為未達到用于驅動第2升壓電路所必需的規定的基準電壓的電 壓，而使該第2開關元件斷開。由此，在電容器充電不充分的時候(蓄電電 壓低的時候)，就防止了由于起因于此的電壓下降而導致的第2升壓電壓低于
第l升壓電壓(第2升壓電壓的驅動電壓)的現象，能夠不停止第2升壓電 路的升壓工作，使該工作穩定地進行。此外，在電容器的充電不充分的時候 (蓄電電壓低的時候)，在從接通第2開關元件到斷開的過程間對電容器充電 第2升壓電壓，稍稍增加電容器的蓄電電壓。由于通過第2升壓電路的升壓 工作，電壓下降了的第2升壓電壓恢復到規定的電壓，所以通過重復這樣的 接通/斷開，就能夠慢慢地增加電容器的蓄電電壓，最終若電容器的蓄電電壓 成為規定的基準電壓以上的話就能夠保持接通不變而連續地充電。因此，就 能夠通過第2開關元件不停止第2升壓電路的升壓工作，穩定地對電容器進 4亍充電。
本發明的另一方式是一種電路裝置。該電路裝置的特征在于，包括有助 于將規定的輸入電壓變換為比輸入電壓的電壓更高的升壓電壓的升壓工作的 電容器；和能夠將電容器切換成升壓工作以外的用途的電容器切換部件。在
根據本發明，能夠實現具有升壓電路的電路裝置的小型化及成本的降低。


圖1是具備本發明的第1實施方式的升壓電路的電路裝置的電路圖。 圖2是具備本發明的第2實施方式的升壓電路的電路裝置的電路圖。 圖3是具備本發明的第3實施方式的升壓電路的電路裝置的電路圖。 圖4是具備現有的升壓電路的電路裝置的電路圖。 標號說明
1 6…端子，11…副電源模塊，12…第1升壓電路，13…第1開關元件， 14 16…端子，21…主電源模塊，22…第2升壓電路，23…第2開關元件， 24~26...端子，27…電壓檢測電路，30…電源，31…電容器，32…二極管， 33…負載電路，Vin…輸入電壓，Vout…輸出電壓，VI、 V3…輸入電壓，V2、 V4…輸出電壓，V5…基準電壓，V6…電壓
具體實施例方式
下面，根據附圖，說明使本發明具體化的實施方式。再有，在所有的附 圖中，對相同的結構要素賦予相同的符號，并適當省略說明。 (第1實施方式)
圖1是具備本發明的第1實施方式的升壓電路的電路裝置的電路圖。
第1實施方式的電路裝置是將輸入電壓Vin變換成輸出電壓Vout的 DC/DC變換器。此電路裝置包括副電源模塊ll、主電源模塊21及電容器31。
副電源模塊ll具有第1升壓電路12和第1開關元件13。第l升壓電路 12的端子(輸入端子)14及端子15與連接到電源30的端子1連接。在此， 電源30具有帶有規定的輸入電壓Vin的電力。第1升壓電路12的端子(輸 出端子)16通過端子3分別與電容器31的一個電極和第1開關元件13的一 個電極連接。電容器31的另一個電極接地(GND),第1開關元件13的另一 個電極與第2升壓電路22的端子25相連接。
主電源模塊21具有第2升壓電路22和第2開關元件23。第2升壓電路 22的端子(輸入端子)24與連接到電源30的端子1連接，第2升壓電路22 的端子25與第1開關元件13的另一個電極、以及通過端子2與第2升壓電 路22的端子(輸出端子)26分別連接。再有，在端子25和端子26(或端子 2)之間設置二極管(肖特基二極管)32。第2升壓電路22的端子26通過端 子4分別與第2開關元件23的另一個電極和連接到負載電路33的端子2連 接。第2開關元件23的另一個電極通過端子5與電容器31的另一個電極連 接。
下面，說明上述結構的第1實施方式的電路裝置的工作。 在電路裝置的啟動初期，第1開關元件13及第2開關元件23的任意一 個都為斷開(開路狀態)的設定。首先，在副電源模塊ll,從連接在電源30 的端子1對端子15提供比第2升壓電路22的啟動電壓低的電壓，利用此電 壓啟動第1升壓電路12。而且，啟動的第1升壓電路12將來自電源30的電 壓變換成第1升壓電壓。由此，輸入到第1升壓電路12的端子14的輸入電 壓VI (=Vin)作為輸出電壓V2被輸出到端子16。伴隨于此，第l升壓電壓 開始在電容器31中蓄電。此時，由于第1開關元件13是斷開(開路狀態) 的，所以電容器31的電壓逐步上升。然后，在電容器31到達規定電壓以上 時將第1開關元件13切換為接通(閉路狀態)。由此，將電容器31的蓄電電 壓提供到第2升壓電路22的端子25,利用此蓄電電壓，開始啟動第2升壓 電路22。然后，啟動的第2升壓電路22將來自電源30的電壓變換為第2升 壓電壓。由此，輸入到第2升壓電路22的端子24的輸入電壓V3 (=Vin)作 為輸出電壓V4 (=Vout)被輸出到端子26。此第2升壓電壓通過二極管32被
提供到端子25。由于如果第2升壓電壓(輸出電壓V4)穩定而成為第2升壓 電路22的啟動電壓以上的電壓就能夠靠自身能力使內部電路工作，所以使 第1開關元件13斷開，停止向第2升壓電路22提供電容器31的蓄電電壓。 而且，在此，配合第1開關元件13的斷開，將第2開關元件23切換成接通。 由此，成為在第2升壓電路22的端子26連接電容器31的狀態，第2升壓電 壓被對電容器31蓄電，此電容器31能夠作為向負載電路33的輸出平滑電容 器起作用。其結果，利用第2升壓電路22能夠將電源電壓(輸入電壓Vin) 升壓到第2升壓電壓(輸出電壓Vout)的同時，還能夠對負載電路33穩定 地提供所希望的電壓，使其工作。
根據以上說明的第1實施方式的電路裝置，能夠獲得如下的效果。
(1 )在利用以規定的輸入電壓啟動的同時，將輸入電壓變換成比此輸入 電壓更高的電壓即第l升壓電壓的第1升壓電路12，和以充電第l升壓電壓 的電容器31的蓄電電壓啟動的同時，將輸入電壓變換成比第1升壓電壓更高 的電壓即第2升壓電壓的第2升壓電路22，能夠將電源30的電壓(輸入電 壓Vin)升壓到第2升壓電壓(輸出電壓Vout)的電路裝置中，通過設置在 第2升壓電路22的啟動后用于向電容器31提供第2升壓電壓的第2開關元 件23，能夠共有用于通過第1升壓電路12充電第1升壓電壓的電容器和用 于通過第2升壓電路22充電第2升壓電壓的電容器，使2個必需電容器成為 l個，實現電路裝置的小型化及低成本化。
(第2實施方式)
圖2是具備本發明的第2實施方式的升壓電路的電路裝置的電路圖。與 第1實施方式的電路裝置不同之處是利用電壓檢測電路27 —邊監視、 一邊控 制第2開關元件23的接通/斷開工作。在此，電壓檢測電路27是比較器 (comparator),其比較內部的基準電壓V5 (=V2+cx:相當于在作為第2升 壓電路22的啟動電壓的第1升壓電路12的輸出電壓V2上加上電壓變動余量 oc的電壓)和設置在第2升壓電路22的端子26側的端子6上的電壓V6 (相 當于第2升壓電路22的輸出電壓V4)，如果端子6的電壓V6在基準電壓V5 以上，則第2開關元件23接通(閉路狀態)，如果小于基準電壓V5則切換為 斷開(開路狀態)。除此之外，與第1實施方式中說明的電路裝置的結構及工 作相同。
根據上述說明的第2實施方式的電路裝置，除第1實施方式的所述(1 )
的效果外，還能夠獲得以下這樣的效果。
(2 )在第2升壓電路22的啟動后使第2開關元件23接通時，利用電壓 檢測電路27判斷為第2升壓電路22的輸出電壓V4小于基準電壓V5 (第1 升壓電路12的輸出電壓V2+a )的情況下，通過使此第2開關元件23斷開， 就能夠在電容器31的充電不充分的時候(蓄電電壓低的時候)，防止由于起 因于此的電壓下降而導致的使第2升壓電路22的輸出電壓V4低于第1升壓 電路12的輸出電壓V2的情形，能夠不停止第2升壓電路22的升壓工作，使 該工作穩定地進行。
(3)在電容器31的充電不充分的情況下(蓄電電壓低的時候)，在從接 通第2開關元件23到斷開的期間，電容器31被充電第2升壓電壓，稍稍增 加電容器31的蓄電電壓。由于通過第2升壓電路22的升壓工作，使電壓下 降了的第2升壓電路22的輸出電壓V4恢復到規定的電壓，所以通過重復這 樣的接通/斷開就能夠慢慢地增加電容器31的蓄電電壓，最終地，如果電容 器31的蓄電電壓成為基準電壓V5以上的話就能夠保持接通不變來連續地充 電。因此，就能夠通過第2開關元件23不停止第2升壓電路22的升壓工作， 穩定地對電容器31進行充電。
(第3實施方式)
圖3是具備本發明的第3實施方式的升壓電路的電路裝置的電路圖。本 實施方式的電路裝置是將輸入電壓Vin變換成輸出電壓Vout的電荷泵 (charge p咖p )電路。電路裝置100是4級電荷泵，在Vin和Vout之間的 傳遞路徑上串聯連接閾值電壓Vd的二極管D1 D4。該傳遞路徑中，并聯連 接著電容器CI ~C3。即，在二極管Dl和二極管D2之間的連接點Nl上連接 有電容器Cl。此外，在二極管D2和二極管D3之間的連接點N2上連接著電 容器C2。此外，在二極管D3和二極管D4之間的連接點N3上連接著電容器 C3。
在電容器Cl及電容器C3上通過反相器110施加同相的時鐘CLK,在電 容器C2上通過反相器112施加與時鐘CLK反相的時鐘CLKb。
此外，設置可分別與電容器ci、 C2、 C3并聯連接的電容器cr、 C2'、
C3'。具體地，能夠在二極管Dl和二極管D2之間的連接點Nl'和連接到Vout 的連接點N4之間切換電容器Cl'的一個端子。能夠在施加時鐘CLK的連接 點N5和地之間切換電容器C1'的另一個端子。此外，能夠在二極管D2和二
極管D3之間的連接點N2'和連接到Vout的連接點N6之間切換電容器C2' 的一個端子。能夠在施加時鐘CLKb的連接點N7和地之間切換電容器C2'的 另一個端子。此外，能夠在二極管D3和二極管D4之間的連接點N3'和連接 到Vout的連接點N8之間切換電容器C3'的一個端子。能夠在施加時鐘CLK 的連接點N9和地之間切換電容器C3'的另一個端子。
接著，說明本實施方式的電路裝置的工作。首先，在電荷泵啟動時，電 容器C1' C3'的一個端子分別連接到Nr ~N3\在電容器C1'及C3'的 另一個端子施加時鐘CLK。此外，在電容器C2'的另一個端子施加時鐘CLKb。 由此，除電容器C1 C3外，電容器C1' C3'有助于泵的工作。
具體地，時鐘CLK為L電平(0V)時，連接點N1(N1')電壓VN1是Vin-Vd, 此后，時鐘CLK為H電平(Vin)時，如果忽略連接點N1 ( Nl')的浮置電容 值，電壓VN1通過電容耦合就變為2Vin-Vd。
時鐘CLK為H電平時，由于時鐘CLKb是L電平，所以連接點N2(N2" 的電壓VN2是2 (Vin-Vd)，此后，時鐘CLKb變為H電平時，如果忽略連接 點N2 (N2')的浮置電容值，電壓VN2通過電容耦合就變為3Vin-2Vd。
而且，時鐘CLKb為H電平時，由于時鐘CLK是L電平，所以連接點N3 (N3')的電壓VN3是3 (Vin-Vd)，此后，時鐘CLK變為H電平時，如果忽 略連接點N3 (N3')的浮置電容值，電壓VN3通過電容耦合就變為4Vin-3Vd。 考慮二極管D4的閾值電壓Vd時，最終，Vout變為4 (Vin-Vd)。
在電荷泵啟動時，由于電容器C1' C3'有助于泵工作，所以能夠更迅 速地生成Vout。
接著，在Vout—旦上升后，電容器Cl' -C3'的一個端子分別連接到 連接點N4、 N6、 N8。電容器C1' 的另一個端子分別接地。由此，電容
器C1' C3'并聯連接到Vout,作為平滑電容起作用。
Vout—旦上升后，由于可以^5l應對負載電流，所以電荷泵驅動能力小就 可以。另一方面，基于防止系統的誤工作的觀點，有必要抑制噪音引起的Vout 的變動。如上所述，通過使電容器C1' C3'作為平滑電容起作用，在殘留 電荷泵所需的充分的驅動能力的同時，能夠不追加無源部件就實現Vout的平 滑化。此外， 一時流過大的負載電流，Vout大幅下降的時候，與上升時相同， 由于電容器Cl' C3'有助于泵工作， 一時地提高驅動能力，能夠使Vout 高速地恢復。
根據上述說明的第3實施方式，能夠獲得以下的效果。
(4 )由于通過開關的切換使在電路裝置中使用的電容器發揮泵工作和平 滑這樣2個功能，所以可使電路裝置小型化，進而能夠有助于電路裝置的低 成本化。
本發明不限于上述各實施方式的電路裝置，按照本領域技術人員的知識， 能夠追加各種設計變更等的變形，增加這些變形的實施方式也包含在本發明 的范圍內。
例如，第3實施方式的電路裝置中，雖然例示出4級電荷泵，但有助于 泵的并聯連接的電容器的數量不限于3個，泵的級數可以是2、 3級或5級以 上。
此外，在第1 3實施方式的電路裝置中，作為升壓工作以外的電容器的 其它用途，雖然例示出升壓電壓的平滑化，但電容器的其它用途不限于此。
權利要求
1、一種電路裝置，其特征在于，包括第1升壓電路，以規定的輸入電壓啟動，且將所述輸入電壓變換成比該輸入電壓高的電壓即第1升壓電壓；電容器，與所述第1升壓電路的輸出端子連接，充電所述第1升壓電壓；第2升壓電路，通過第1開關元件與所述電容器連接，以所述電容器的蓄電電壓啟動，且將所述輸入電壓變換成比所述第1升壓電壓高的電壓即第2升壓電壓；以及第2開關元件，將所述第2升壓電路的輸出端子和所述電容器連接，所述第1開關元件是如下所述的開關，為了啟動所述第2升壓電路而接通，向所述第2升壓電路提供所述電容器的蓄電電壓，在所述第2升壓電路啟動后斷開而停止提供；所述第2開關元件是用于在所述第2升壓電路的啟動后接通，且向所述電容器提供所述第2升壓電壓的開關。
2、 如權利要求1所述的電路裝置，還包括 檢測所述第2升壓電壓的電壓檢測電路，在所述第2升壓電路啟動后接通所述第2開關元件時，在所述電壓檢測 電路中判斷出所述第2升壓電壓為未達到用于驅動所述第2升壓電路所必需 的規定的基準電壓的情況下，將該第2開關元件斷開。
3、 一種電路裝置，其特征在于，包括壓電壓的升壓工作；以及電容器切換部件，能夠將所述電容器切換成升壓工作以外的用途。
4、 如權利要求3所述的電路裝置，其特征在于，所述升壓工作以外的用 途是所述升壓電壓的平滑化。
全文摘要
為實現具有升壓電路的電路裝置的小型化，本發明提供一種電路裝置，包括以規定的輸入電壓啟動、且將輸入電壓變換成比輸入電壓高的第1升壓電壓的第1升壓電路；與第1升壓電路連接、充電第1升壓電壓的電容器；通過第1開關元件與電容器連接、以電容器的蓄電電壓啟動、且將輸入電壓變換成比第1升壓電壓高的第2升壓電壓的第2升壓電路；和與第2升壓電路的輸出端子和電容器連接的第2開關元件，第1開關元件是如下所述的開關，為了啟動第2升壓電路而接通，并向第2升壓電路提供電容器的蓄電電壓，在啟動后斷開而停止提供；第2開關元件是在第2升壓電路的啟動后接通、并向電容器提供第2升壓電壓的開關。
文檔編號H02M3/07GK101183827SQ20071016769
公開日2008年5月21日 申請日期2007年9月29日 優先權日2006年9月29日
發明者高野洋 申請人:三洋電機株式會社