[发明专利]升压电路、升压方法和电子仪器

说明书

本发明涉及削减升压所需要的蓄电元件的个数的升压电路、升压方法和将该升压电路的输出作为电源使用的电子仪器。

例如，在液晶显示装置中，为了获得良好的显示特性，在驱动液晶元件时需要高电压的电源。因此，液晶显示装置使用的电源电路就是利用升压电路将输入电压进行升压后供给驱动液晶元件的驱动电路等的结构。

下面，以升压倍数为4倍的情况为例说明先有的升压电路的结构。图13是表示这种情况的升压电路138的结构的电路图，由晶体管Q1～Q8、辅助电容器C1、C2、C2p和输出电容器Cout构成。

图14是表示供给该升压电路138的控制信号的脉冲波形图。该图所示的控制信号a是将控制信号b的脉冲宽度变窄的信号，供给升压电路138作为其中的n沟道型晶体管Q2、Q4、Q6、Q8的栅极信号。另外，控制信号b供给升压电路138作为其中的p沟道型晶体管Q1、Q3、Q5、Q7的栅极信号。

这样的控制信号a、b供给升压电路138时，首先，在由图14中的①所示的期间，即在只有控制信号a为高电平的期间，晶体管Q2、Q4、Q6、Q8导通，而其他晶体管全部截止。因此，对于辅助电容器C1，如图15中的①所示的那样，端子C1H与输入电压Vin的供给线连接，同时端子C1L与接地线连接，所以，用输入电压Vin进行充电。另外，对于辅助电容器C2，在由其后的②所示的期间，与以2Vin充电的辅助电容器C2p并联连接进行充电。此后，晶体管Q1～Q8全部暂时截止。

其次，在由图14中的②所示的期间，即控制信号a、b都成为低电平的期间，晶体管Q1、Q3、Q5、Q7导通，而其他晶体管全部截止。因此，如图15中的②所示的那样，辅助电容器C1的端子C1L切换为与输入电压Vin的供给线连接，同时端子C1H与输入电压Vin的供给线分离，所以，端子C1H的电位成为将输入电压Vin偏置于辅助电容器C1的输出电压Vin的高电位侧的2Vin。另一方面，对于辅助电容器Cp，端子CpH与端子C1H连接，结果，用2Vin的电位差进行充电，所以，在上述①的期间，端子CpH的电位成为2Vin。此外，在上述①的期间，由于以2Vin进行充电的辅助电容器C2的端子C2L与端子C1H连接，所以，该辅助电容器C2的端子C2H的电位成为将作为端子C1H(CpH、C2L)的电位的2Vin偏置于辅助电容器C2的输出电压2Vin的高电位侧的4Vin，以后，就由输出电容器Cout进行平滑处理。这样，通过反复进行①、②的期间的处理，输入电压Vin便升压4倍后而输出。

此外，将升压倍数采用高倍率时，例如，将升压倍数采用16倍时，如图16所示的那样，就使用辅助电容器C1、C2、C2p、C3、C3p、C4、C4p等7个电容器，首先，如图16中的①所示的那样，辅助电容器C1用输入电压Vin进行充电，同时，辅助电容器C2在图16的②中，与以2Vin充电的辅助电容器C2p并联连接进行充电，同样，辅助电容器C3在图16的②中，与以4Vin充电的辅助电容器C3p并联连接进行充电，同样，辅助电容器C4在图16的②中，与以8Vin充电的辅助电容器C2p并联连接进行充电。

其次，如图16的②所示的那样，第1，辅助电容器C2p利用将输入电压Vin偏置于辅助电容器C1的输出电压Vin的高电位侧的2Vin进行充电，第2，辅助电容器C3p利用将辅助电容器C1的2Vin的电位偏置于辅助电容器C2的输出电压2Vin的高电位侧的4Vin进行充电，第3，辅助电容器C4p利用将辅助电容器C2的4Vin的电位偏置于辅助电容器C3的输出电压4Vin的高电位侧的8Vin进行充电，第4，通过将辅助电容器C3的8Vin的电位偏置于辅助电容器C4的输出电压8Vin的高电位侧，得到将输入电压Vin升压16倍的16Vin。

但是，在先有的升压电路中，除了平滑电容器Cout外，4倍升压需要3个辅助电容器，16倍升压需要7个辅助电容器，一般而言，2ⁿ倍的升压所需要的辅助电容器就是(2n-1)个。这里，将包含升压电路的电源电路进行集成时，难于将电容器这样的电容电路在半导体基板上形成，另外，即使可以形成，将招致电路尺寸的庞大化，所以，有时希望尽可能削减升压所需要的电容器的个数。

并且，在先有的升压电路中，最大的问题就是难于任意控制升压倍数。因此，为了将升压后的电压在所希望的值稳定，在升压电路的后级必须另外增加开关式稳压器等稳压电路，从而该部分将使电源电路的规模复杂化。