Support for High-Resolution CCDs

New Charge Pump ICs

Features of New Charge Pump ICs

CCD image sensors require a high drive voltage of 10 to 20 V. This 10 to 20 V level is created by stepping up the 3 V power supply level.

Since conventional charge pump voltage step-up technologies suffer from increased power loss when used to step up the original voltage by over three times, their use in cell phones was problematic.

SANYO has, however, discovered a way of fusing their high level analog circuit and device technologies to overcome this problem.

This new charge pump technology can step up a regulated voltage by a factor of three or higher with an efficiency as high as 70%. Furthermore it can provide an output current of several tens of mA.

SANYO was the first in the industry to develop a high-performance charge pump.

This new charge pump technology can provide both positive and negative stepped up levels, can be combined into multiple stages, and can provide multiple output levels. Thus this circuit technology is optimal for use in future camera cell phones that include a megapixel-class CCD image sensor.

This IC is based on a unique SANYO idea and is a high-efficiency charge pump IC that was newly-developed taking advantage of CMOS technologies that fuse SANYO's circuit and process technologies. This IC is optimal for power supplies in portable electronic equipment.

This IC introduces technologies that completely overturn the previous common knowledge that although charge pump circuits were low noise, they suffered from poor efficiency.

Charge pump power supply application

The ability to provide a stepped-up voltage with low noise makes this circuit optimal for embedding in modules.

 

 

 

 

 

 

 

+15 V(10 mA)

CCD

 

3 V

 

 

 

 

Charge pump

 

 

 

 

 

-8 V(5 mA)

 

 

 

 

 

 

 

+7 V(500 A)

 

 

3 V

 

 

 

 

Charge pump

LTPS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-8 V(5 mA)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3V

 

 

 

 

Charge pump

+4.5 V(100 mA)

White LED

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CCD Power Supply IC for Camera Cell Phones

High efficiency

(Prior to the regulator: 90 to 95 %)

Coilless, low noise

Supports high output current designs

The only external components are thin form capacitors (no coils or diodes required)

Can provide both positive and negative stepped-up outputs

Supports fine step-up step sizes

+0.5 n VDD

-0.5 n VDD (n: integer)

Optimal for use as the power supply in portable equipment

IPBlock diagram

Clock

Clock generator & driver

C1

C2

Cn

Cn+1

 

VDD

 

 

 

 

VIN

Charge pump

VOUT

Regulator

VO

LV5711FN

Regulates a 3.3 to 4.5 V battery level to 3.1 V and steps up that level 3and 6using a charge pump, to provide the two regulated power supply levels required by the CCD image sensor.

VH = +15.0 V

VL = -8 V

Two independent charge pump systems are provided for VH and VL

Built-in regulators for the analog system power supply, vertical driver system, and DSP core

Under

development

Block diagram

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 to 4.5 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VBAT2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VBAT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

OUT2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VSS1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 F

VBAT3

 

 

 

 

 

 

 

3.1 V / 100 mA

 

 

 

3.1 V / 100 mA

 

 

 

OUT1

1 F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LDO

 

 

 

 

LDO

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VBAT4

13

 

 

VDD1,2,3,4

 

OUT3

 

 

39

VDD1

 

11

3.1 V / 1 mA

 

 

 

 

 

 

 

1 F

 

 

32

VDD2

 

VSS2

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUT4

12

1.8 V / 100 mA

40

C11A

0.22 F

 

1F

 

LDO

 

 

(VDD1)

FVREF

26

 

38

C11B

 

 

 

 

Sample characteristics of a high-current charge pump (single supply voltage→±3)

Output voltages from positive and negative step-up operation

 

 

0.1 F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VDD3

17

 

 

 

 

41

 

 

 

 

0.22 F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C12A

 

 

 

(VDD2)

 

 

 

 

19

 

 

 

 

37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C12B

 

 

Dependency of efficiency on the supply voltage

 

90

 

 

80

 

(%)

70

 

60

 

Efficiency

 

3.5 V

 

50

2.9 V

 

 

3.1 V

 

40

3.3 V

 

 

 

30

3.7 V

 

 

20VDD=3.3V

At IOUT=50 mA, efficiency=80.6%

10At IOUT=100 mA, efficiency=72.0% Maximum efficiency: 80.8%

00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Output current, IOUT (mA)

Plus step-up

Positive step-up voltage vs. output current

12

10

3.7 V

(V)

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 V

 

 

 

VOUT

8

 

 

 

 

 

 

2.9 V

 

 

 

 

 

voltage,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Output

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

IOUT=-50 mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

At VDD=2.9 V, VPP=7.78 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

At VDD=3.3 V, VPP=9.03 V

 

 

 

0

 

 

 

 

At VDD=3.7 V, VPP=10.26 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Output current, IOUT (mA)

Minus step-up

Negative step-up voltage vs. output current

-12

-10

 

 

 

 

2.9 V

 

3.7 V

 

 

 

(V)OUT

-8

 

 

 

 

3.3 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

voltage,

-6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Output

-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-2

 

 

 

 

IOUT=50 mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

At VDD=2.9 V, Vbb=-7.44 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

At VDD=3.3 V, Vbb=-8.71 V

 

-0

 

 

 

 

At VDD=3.7 V, Vbb=-9.96 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Output current, IOUT (mA)

 

 

 

 

 

 

 

VSS4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 times

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42

 

 

 

 

 

0.22 F

 

 

 

 

 

 

 

VSS5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C13A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bandgap

 

 

 

 

step up

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.47 F

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

circuit

 

 

36

 

 

 

 

 

(VDD3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

voltage

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C13B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C21A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

reference

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.19 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43

 

 

 

 

 

0.22 F

(VDD1)

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C21B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C14A

 

 

 

(VDD4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3 times

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

 

 

 

 

 

0.47 F

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C14B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C22A

 

 

 

 

 

step up

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

circuit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44

 

 

 

 

 

0.22 F

(VDD2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C22B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C15A

 

 

 

(VDD5)

0.47 F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C15B

 

 

 

 

 

 

 

C23A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Timing

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

generator

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(VDD3)

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VSS3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C23B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VL_C24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VSS6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(VDD3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VH_C16

 

 

 

 

 

 

 

 

1 F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sequence

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(VDD6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VL_C25

24

 

 

 

-8-V Reg

 

 

generator

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15-V Reg

 

 

2

VH_C17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

STBY

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SLEEP

29

 

1.2-MHz

 

 

 

1/2 Divider

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

NC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Oscillator

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EN

 

 

 

 

 

 

 

 

VDD4

 

 

VSS7

* Values in parentheses are actual

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Note: Short OUT1 to VDD1 through VDD4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

applied voltages to the capacitor.

28

 

29

 

 

 

Page 15
Image 15
Sanyo EP92H manual New Charge Pump ICs, LV5711FN, White LED, CCD Power Supply IC for Camera Cell Phones