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公開番号2024157291
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-07
出願番号2023071572
出願日2023-04-25
発明の名称チャージポンプ回路
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02M 3/07 20060101AFI20241030BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】チャージポンプ回路において必要なスイッチの数を減少させる。
【解決手段】入力部(41)と出力部(42)とを接続する第1経路(L1)に、第1スイッチ(SW1)と第1ダイオード(D1)との直列接続体(X)を備え、入力部と出力部とを接続し且つ第1経路に並列な第2経路(L2)に、接続点(N1)に接続された第2ダイオード(D2)と、第3ダイオード(D3)と、第3ダイオードと出力部との間に接続された第2スイッチ(SW2)とを備える。チャージポンプ回路(10)は、直列接続体の出力部側の端子(Xb)と基準電位(E)との間に接続された第3スイッチ(SW3)と、接続点(N3)と接続点(N4)との間に接続された第1コンデンサ(C1)と、接続点(N5)と基準電位との間に接続された第2コンデンサ(C2)と、第1～第3スイッチを接続状態及び遮断状態に切り替える駆動回路(30)と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入力部（４１）から入力される入力電圧を上昇させて出力部（４２）へ出力するチャージポンプ回路（１０、１１０）であって、
前記入力部と前記出力部とを接続する第１経路（Ｌ１）に、第１スイッチ（ＳＷ１）と前記入力部側に自身のアノードが接続された第１ダイオード（Ｄ１）との直列接続体（Ｘ）を備え、
前記入力部と前記出力部とを接続し且つ前記第１経路に並列な第２経路（Ｌ２）に、前記入力部と前記直列接続体の前記入力部側の端子（Ｘａ）との接続点（Ｎ１）に自身のアノードが接続された第２ダイオード（Ｄ２）と、前記第２ダイオードのカソードに自身のアノードが接続された第３ダイオード（Ｄ３）と、前記第３ダイオードのカソードと前記出力部との間に接続された第２スイッチ（ＳＷ２）とを備え、
前記直列接続体の前記出力部側の端子（Ｘｂ）と基準電位（Ｅ）との間に接続された第３スイッチ（ＳＷ３）と、
前記第２ダイオードのカソードと前記第３ダイオードのアノードとの接続点（Ｎ３）と、前記直列接続体の前記出力部側の端子と前記第３スイッチとの接続点（Ｎ４）との間に接続された第１コンデンサ（Ｃ１）と、
前記第３ダイオードのカソードと前記第２スイッチとの接続点（Ｎ５）と、前記基準電位との間に接続された第２コンデンサ（Ｃ２）と、
前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、及び前記第３スイッチを接続状態及び遮断状態に切り替える駆動回路（３０）と、
を備える、チャージポンプ回路。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、及び第３スイッチは、前記接続状態及び前記遮断状態を切り替える制御信号が入力される制御端子（ＳＷ１ｃ、ＳＷ２ｃ、ＳＷ３ｃ）を備え、
前記駆動回路と前記第１スイッチの前記制御端子（ＳＷ１ｃ）とを接続する第１制御線（Ｌｃ１）と、
前記第１制御線から分岐して前記第２スイッチの前記制御端子（ＳＷ２ｃ）に接続された第２制御線（Ｌｃ２）と、を備える、請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項３】
前記駆動回路は、前記入力部からの前記入力電圧により前記第１コンデンサを充電する際に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを前記遮断状態に切り替え且つ前記第３スイッチを接続状態に切り替え、前記入力電圧よりも上昇させた出力電圧を前記出力部へ出力する際に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを接続状態に切り替え且つ前記第３スイッチを遮断状態に切り替える、請求項１又は２に記載のチャージポンプ回路。
【請求項４】
前記第２ダイオード、前記第３ダイオード、前記第１コンデンサ、及び前記第２コンデンサは単位回路（６１、６２）を構成し、
前記入力部、前記第１スイッチ、前記第１ダイオード、及び前記第３スイッチと、前記第２スイッチ及び前記出力部との間に、互いに直列に接続された複数の前記単位回路を備える、請求項１又は２に記載のチャージポンプ回路。
【請求項５】
前記出力部はパワー半導体の制御端子であり、
前記パワー半導体の前記制御端子に前記基準電位よりも高い所定電圧が印加されることを条件として、前記パワー半導体は遮断状態から接続状態に切り替えられる、請求項１又は２に記載のチャージポンプ回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャージポンプ回路に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、第１及び第２のコンデンサと第１～第４のスイッチとを有する昇圧回路と、第１～第４のスイッチを駆動する駆動回路と、を備えるチャージポンプ回路がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－２１６８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のチャージポンプ回路は、一般的にダイオードよりも高価なスイッチを４つ必要としている。そして、特許文献１に記載のチャージポンプ回路は、４つのスイッチを制御する必要があるため、制御が煩雑になるおそれがあり、未だ改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、チャージポンプ回路において必要なスイッチの数を減少させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の手段は、
入力部（４１）から入力される入力電圧を上昇させて出力部（４２）へ出力するチャージポンプ回路（１０、１１０）であって、
前記入力部と前記出力部とを接続する第１経路（Ｌ１）に、第１スイッチ（ＳＷ１）と前記入力部側に自身のアノードが接続された第１ダイオード（Ｄ１）との直列接続体（Ｘ）を備え、
前記入力部と前記出力部とを接続し且つ前記第１経路に並列な第２経路（Ｌ２）に、前記入力部と前記直列接続体の前記入力部側の端子（Ｘａ）との接続点（Ｎ１）に自身のアノードが接続された第２ダイオード（Ｄ２）と、前記第２ダイオードのカソードに自身のアノードが接続された第３ダイオード（Ｄ３）と、前記第３ダイオードのカソードと前記出力部との間に接続された第２スイッチ（ＳＷ２）とを備え、
前記直列接続体の前記出力部側の端子（Ｘｂ）と基準電位（Ｅ）との間に接続された第３スイッチ（ＳＷ３）と、
前記第２ダイオードのカソードと前記第３ダイオードのアノードとの接続点（Ｎ３）と、前記直列接続体の前記出力部側の端子と前記第３スイッチとの接続点（Ｎ４）との間に接続された第１コンデンサ（Ｃ１）と、
前記第３ダイオードのカソードと前記第２スイッチとの接続点（Ｎ５）と、前記基準電位との間に接続された第２コンデンサ（Ｃ２）と、
前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、及び前記第３スイッチを接続状態及び遮断状態に切り替える駆動回路（３０）と、
を備える。
【０００７】
上記構成によれば、第２コンデンサの第１電極（一方の電極）は第３ダイオード及び第２ダイオードを介して入力部に接続され、第２コンデンサの第２電極（他方の電極）は基準電位に接続されている。このため、駆動回路により、第２スイッチを遮断状態に切り替えることで、入力部からの入力電圧により第２コンデンサを充電することができる。また、第１コンデンサの第１電極（一方の電極）は第２ダイオードを介して入力部に接続され、第１コンデンサの第２電極（他方の電極）は第３スイッチを介して基準電位に接続されている。このため、駆動回路により、第１スイッチ及び第２スイッチを遮断状態に切り替え、第３スイッチを接続状態に切り替えることで、入力部からの入力電圧により第１コンデンサを充電することができる。
【０００８】
第１コンデンサの第２電極は直列接続体を介して入力部に接続され、第１コンデンサの第１電極は第３ダイオード及び第２スイッチを介して出力部に接続されている。このため、駆動回路により、第１スイッチ及び第２スイッチを接続状態に切り替え、第３スイッチを遮断状態に切り替えることで、第１コンデンサの第２電極の電位が入力部からの入力電圧まで持ち上げられる。さらに、第１コンデンサの第１電極に蓄積された電荷が第２コンデンサの第１電極へ移動するため、第２コンデンサの第１電極の電位を入力部からの入力電圧よりも上昇させることができる。そして、入力部からの入力電圧よりも上昇した電圧を、第２コンデンサの第１電極から出力部へ出力することができる。したがって、特許文献１に記載のチャージポンプ回路が４つのスイッチを必要とするのに対して、チャージポンプ回路による昇圧電圧の出力を可能としつつ、必要なスイッチの数を３つに減少させることができる。
【０００９】
第１コンデンサの充電時において第１スイッチ及び第２スイッチは共に遮断状態に切り替えられ、第２コンデンサからの昇圧電圧の出力時において第１スイッチ及び第２スイッチは共に接続状態に切り替えられる。このため、第１コンデンサの充電時において第１スイッチ及び第２スイッチを遮断状態に切り替える同一の制御信号により制御し、第２コンデンサからの昇圧電圧の出力時において第１スイッチ及び第２スイッチを接続状態に切り替える同一の制御信号により制御することができる。
【００１０】
この点、第２の手段では、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、及び第３スイッチは、前記接続状態及び前記遮断状態を切り替える制御信号が入力される制御端子（ＳＷ１ｃ、ＳＷ２ｃ、ＳＷ３ｃ）を備え、前記駆動回路と前記第１スイッチの前記制御端子（ＳＷ１ｃ）とを接続する第１制御線（Ｌｃ１）と、前記第１制御線から分岐して前記第２スイッチの前記制御端子（ＳＷ２ｃ）に接続された第２制御線（Ｌｃ２）と、を備える。こうした構成によれば、第１スイッチ及び第２スイッチをまとめて遮断状態又は接続状態に切り替えることができ、駆動回路による制御を簡素化することができる。さらに、駆動回路に直接接続される制御線の数を削減することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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