CN105990894B - 半导体装置、电源单元以及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体装置、电源单元以及电子装置。抑制构成电源单元的多个电源之中的期望的电源的消耗，提高作为电源单元整体的可用性。比较器（11）将从电池（50）输出的电池电压的电平与从太阳能电池（60）输出的太阳能电压的电平比较，输出示出比较结果的第一信号。太阳能电压检测电路（12）判定太阳能电压的电平是否比阈值电压的电平大，输出示出判定结果的第二信号。电压输出部（13）、（14）在第二信号示出太阳能电压的电平比阈值电压的电平大的情况下，将太阳能电压作为输出电压输出，在第二信号示出太阳能电压的电平比阈值电压的电平小的情况下，基于第一信号，将电池电压和太阳能电压之中的电平大的一个作为输出电压输出。

Description

半导体装置、电源单元以及电子装置

技术领域

本发明涉及半导体装置、电源单元以及电子装置。

背景技术

作为与多个电源的切换控制有关的技术，已知有以下的技术。例如，在专利文献1中，记载有对从太阳能电池供给的电源和从一次电池供给的电源进行切换来选择性地采用的切换电路。该切换电路在确保了预先设定的电压的情况下，关断来自一次电池的供给，从太阳能电池进行电源供给，在未确保预先设定的电压的情况下，使来自一次电池的供给接通。

此外，在专利文献2中，记载有具有太阳能电池、蓄电池以及通过内置的电容器启动来选择太阳能电池或蓄电池的任一个的选择控制单元的无线通信装置。该无线通信装置在太阳能电池的电压值为V1以上的情况下，选择太阳能电池来作为向CPU供给的电源，只要太阳能电池的电压值变为V2，则将向CPU供给的电源切换为蓄电池。在无线通信装置中，之后，只要蓄电池的电压值为不足V1，则选择蓄电池来作为向CPU供给的电源，在按照每个固定时间测定的太阳能电池的电压值为V2以上的情况下，将向CPU供给的电源切换为太阳能电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-10463号公报；

专利文献2：日本特开平6-46538号公报。

发明要解决的课题

例如，在具有一次电池和二次电池等电池以及太阳能电池这2个系统的电源的电源单元中，考虑选择并使用电池和太阳能电池之中输出电压高的一个的结构。但是，根据这样的结构，在电池的输出电压比太阳能电池的输出电压高的情况下，即使从太阳能电池输出对于使从该电源单元受到电源的供给的其他的系统驱动充分的电压，也选择电池，促进电池的消耗。在上述的电源单元中，通过提高太阳能电池的使用率，从而能够抑制电池的消耗。

发明内容

本发明是鉴于上述的方面而完成的，其目的在于抑制构成电源单元的多个电源之中的期望的电源的消耗并且提高作为电源单元整体的可用性。

用于解决课题的方案

本发明的半导体装置包含：第一信号输出部，将从第一电源输出的第一电压的电平与从第二电源输出的第二电压的电平比较，输出示出比较结果的第一信号；第二信号输出部，判定所述第二电压的电平是否比阈值电压的电平大，输出示出判定结果的第二信号；以及电压输出部，在所述第二信号示出所述第二电压的电平比所述阈值电压的电平大的情况下，将所述第二电压作为输出电压从输出端子输出，在所述第二信号示出所述第二电压的电平比所述阈值电压的电平小的情况下，基于所述第一信号，将所述第一电压和所述第二电压之中的电平大的一个作为所述输出电压从所述输出端子输出。

此外，本发明的其他的半导体装置包含：比较器，具有输入从第一电源输出的第一电压的第一端子和输入从第二电源输出的第二电压的第二端子，在具有输入偏移的状态下将所述第一电压的电平和所述第二电压的电平比较，输出示出比较结果的第一信号；以及电压输出部，在所述第一信号示出所述第二电压的电平比所述第一电压的电平大的情况下，将所述第二电压作为输出电压从输出端子输出，在所述第一信号示出所述第二电压的电平比所述第一电压的电平小的情况下，将所述第一电压作为所述输出电压从所述输出端子输出，所述输入偏移被提供为在所述第一电压的电平与所述第二电压的电平相等的情况下从所述比较器输出示出所述第二电压的电平比所述第一电压的电平大的所述第一信号。

本发明的电源单元包含上述的半导体装置以及所述第一电源和所述第二电源之中的至少所述第二电源。

本发明的电子装置包含上述的电源单元以及将所述输出电压作为电源进行工作的功能部。

发明效果

根据本发明，能够抑制构成电源单元的多个电源之中的期望的电源的消耗，提高作为电源单元整体的可用性。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的电源单元的结构的图。

图2是示出本发明的实施方式的太阳能电压检测电路的结构的图。

图3是示出本发明的实施方式的太阳能电压检测电路的结构的图。

图4是本发明的实施方式的逻辑电路中的真值表。

图5是示出太阳能电压的时间推移的一个例子的图表。

图6是示出本发明的第二实施方式的电源单元的结构的图。

图7是本发明的第二实施方式的逻辑电路中的真值表。

图8是在本发明的实施方式中示出太阳能电压、电池电压和输出电压的时间推移的一个例子的图表。

图9是本发明的实施方式的太阳能电池的等效电路图。

图10是示出本发明的第三实施方式的电源单元的结构的图。

图11是示出本发明的第三实施方式的比较器的工作的图。

图12是示出本发明的实施方式的电子装置的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图并说明本发明的实施方式的一个例子。再有，在各附图中对相同或等效的结构要素和部分标注相同的参照附图标记。

图1是示出包含本发明的实施方式的半导体装置10的电源单元100的结构的框图。电源单元100包含半导体装置10、电池50和太阳能电池60而构成。

电池50例如为干电池等一次电池或锂离子电池等二次电池，在正极与负极之间输出电池电压VB。电池电压VB被输入到半导体装置10的输入端子17。

太阳能电池60为将光能变换为功率来输出的功率设备，作为一个例子，包含pn结型的光电二极管而构成。太阳能电池60在正极与负极之间输出太阳能电压VS。太阳能电压VS被输入到半导体装置10的输入端子18。

半导体装置10构成电源电路，所述电源电路选择从输入端子17和18输入的电池电压VB和太阳能电压VS之中的一个并且将所选择的电压作为输出电压VDD从输出端子19输出。半导体装置10包含比较器（CMP1）11、太阳能电压检测电路（SLD）12、逻辑电路13、输出电路14和电容器16而构成。

比较器11具有连接于半导体装置10的输入端子17的反相输入端子以及被半导体装置10的输入端子18输入的非反相输入端子。即，向比较器11的反相输入端子输入电池电压VB，向比较器11的非反相输入端子输入太阳能电压VS。比较器11比较电池电压VB的电平与太阳能电压VS的电平，输出示出比较结果的输出信号S1。在本实施方式中，比较器11在太阳能电压VS的电平比电池电压VB的电平大的情况下（VS>VB），输出逻辑值“1”（高电平）的输出信号S1，在太阳能电压VS的电平比电池电压VB的电平小的情况下（VS<VB），输出逻辑值“0”（低电平）的输出信号S1。比较器11的输出信号S1被供给到逻辑电路13中。

太阳能电压检测电路12具有连接于半导体装置10的输入端子18的输入端子。太阳能电压检测电路12判定太阳能电压VS的电平是否比预先确定的阈值电压VSOH的电平大，输出示出判定结果的输出信号S2。阈值电压VSOH的电平例如被设定为能够使将半导体装置10的输出电压VDD作为电源进行工作的其他的系统（未图示）稳定地工作的最小的大小。在本实施方式中，太阳能电压检测电路12在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平大的情况下（VS>VSOH），输出逻辑值“1”（高电平）的输出信号S2，在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平小的情况下（VS<VSOH），输出逻辑值“0”（低电平）的输出信号S2。太阳能电压检测电路12的输出信号S2被供给到逻辑电路13中。

图2是示出太阳能电压检测电路12的详细的结构的一个例子的图。太阳能电压检测电路12包含调整信号输出电路120、N-MOS晶体管121、122、126~128、P-MOS晶体管123~125以及电阻电路140而构成。

电阻电路140具有在输入太阳能电压VS的输入端子131与接地线之间串联连接的电阻器141和可变电阻器142。电阻电路140使用根据电阻器141和可变电阻器142的电阻值确定的分压比对太阳能电压VS进行分压，将分压后的电压从电阻器141与可变电阻器142的连接点n1输出。可变电阻器142的电阻值以根据从调整信号输出电路120输出的调整信号St发生变化的方式构成。可变电阻器142的电阻值发生变化，由此，电阻电路140中的分压比发生变化。

关于N-MOS晶体管121，栅极连接于电阻器141与可变电阻器142的连接点n1，漏极连接于P-MOS晶体管123的漏极，源极连接于N-MOS晶体管127的漏极。因此，向N-MOS晶体管121的栅极供给通过电阻电路140对太阳能电压VS进行分压后的电压。关于N-MOS晶体管122，栅极连接于接地线，漏极连接于P-MOS晶体管124的漏极，源极连接于N-MOS晶体管127的漏极。

关于P-MOS晶体管123和124，分别地，源极连接于电源线L1，栅极连接于P-MOS晶体管124的漏极。关于P-MOS晶体管125，源极连接于电源线L1，栅极连接于N-MOS晶体管121的漏极，漏极连接于输出端子132。再有，在本实施方式中，向电源线L1供给规定的内部电源。

关于N-MOS晶体管126，漏极连接于输出端子132，源极连接于接地线。关于N-MOS晶体管127，漏极连接于N-MOS晶体管121和122的源极，源极连接于接地线。关于N-MOS晶体管128，漏极和栅极连接于供给固定的电流的电流供给线。N-MOS晶体管126~128的栅极相互连接。

在本实施方式中，N-MOS晶体管122为耗尽型的场效应晶体管，栅极电压即使为0V也为导通状态。另一方面，N-MOS晶体管121为增强型的场效应晶体管，栅极电压为0V而为截止状态，通过供给比规定的阈值电压大的栅极电压而变为导通状态。

在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平小的情况下，N-MOS晶体管121为截止状态，N-MOS晶体管122为导通状态。由此，电流在P-MOS晶体管124中流动，P-MOS晶体管123提升P-MOS晶体管125的栅极电压。由此，P-MOS晶体管125为截止状态，从输出端子132输出的输出信号S2为低电平即逻辑值“0”。

在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平大的情况下，N-MOS晶体管122为截止状态，N-MOS晶体管121为导通状态。由此，N-MOS晶体管121压低P-MOS晶体管125的栅极电压。由此，P-MOS晶体管125为导通状态，从输出端子132输出的输出信号S2为高电平即逻辑值“1”。

再有，阈值电压VSOH意味着输出信号S2的逻辑值进行切换的太阳能电压VS。在太阳能电压检测电路12中，通过使可变电阻器142的电阻值发生变化来使电阻电路140中的分压比发生变化，从而能够使阈值电压VSOH发生变化。

图3是示出附加了滞后（hysteresis）特性的太阳能电压检测电路12A的其他的结构的一个例子的图。太阳能电压检测电路12A还包含设置在电阻电路140内的电阻器143和在输出信号S2的逻辑值为“1”的情况下变为导通状态的晶体管133。关于电阻器143，一端连接于输入端子131并且连接于晶体管133的漏极，另一端连接于电阻器141的一端并且连接于晶体管133的源极。在太阳能电压检测电路12A中，在输出信号S2的逻辑值从“0”变化为“1”的情况下，晶体管133从截止状态切换为导通状态，由此，连接点n1的电位上升。由此，太阳能电压检测电路12A的输出信号S2能够稳定地输出逻辑值“1”。像这样，通过在太阳能电压检测电路12中附加滞后特性，从而能够防止输出信号S2中的抖振（chattering）。

再有，图2和图3所示的太阳能电压检测电路12和12A的结构只不过是一个例子，并不是限定于这样的结构。例如，太阳能电压检测电路也能够构成为将在电路内部产生的阈值电压VSOH的电平与太阳能电压VS的电平比较的比较器。

参照图1，逻辑电路13对比较器11的输出信号S1的逻辑值和太阳能电压检测电路12的输出信号S2的逻辑值进行逻辑运算，输出示出运算结果的输出信号Q。

图4是逻辑电路13的真值表。如图4所示，逻辑电路13在比较器11的输出信号S1的逻辑值为“0”且太阳能电压检测电路12的输出信号S2的逻辑值为“0”的情况下，输出逻辑值“1”的输出信号Q，在其以外的情况下，输出逻辑值“0”的输出信号Q。

即，逻辑电路13在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平大的情况下（输出信号S2的逻辑值为“1”），不管太阳能电压VS与电池电压VB的电压电平的大小关系，输出逻辑值“0”的输出信号Q。

另一方面，在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平小（输出信号S2的逻辑值为“0”）且太阳能电压VS的电平比电池电压VB的电平大的情况下（输出信号S1的逻辑值为“1”），逻辑电路13输出逻辑值“0”的输出信号Q。此外，在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平小（输出信号S2的逻辑值为“0”）且太阳能电压VS的电平比电池电压VB的电平小的情况下（输出信号S1的逻辑值为“0”），逻辑电路13输出逻辑值“1”的输出信号Q。

参照图1，输出电路14包含反相器15、开关SW1和SW2而构成。开关SW1的一端连接于半导体装置10的输入端子17，另一端连接于半导体装置10的输出端子19。开关SW2的一端连接于半导体装置10的输入端子18，另一端连接于半导体装置10的输出端子19。将逻辑电路13的输出信号Q在维持其逻辑值的状态下作为接通关断控制信号Sc供给到开关SW1。将通过反相器15使逻辑电路13的输出信号Q的逻辑值反相后的信号作为接通关断控制信号Sc供给到开关SW2。即，向开关SW1和SW2供给彼此不同的逻辑值的接通关断控制信号Sc。在本实施方式中，开关SW1和SW2在被供给逻辑值“1”的接通关断控制信号Sc的情况下为接通状态，在被供给逻辑值“0”的接通关断控制信号Sc的情况下为关断状态。因此，在输出电路14中，开关SW1和SW2互补地进行接通关断。

开关SW1为接通状态，开关SW2为关断状态，由此，将电池电压VB作为输出电压VDD从输出端子19输出。另一方面，开关SW2为接通状态，开关SW1为关断状态，由此，将太阳能电压VS作为输出电压VDD从输出端子19输出。

电容器16被设置在输出端子19与接地线之间，作为对输出电压VDD的急剧的变动进行抑制的旁路电容器发挥作用。再有，电容器16也可以被设置在半导体装置10的外部。

再有，电池50为本发明中的第一电源的一个例子，太阳能电池60为本发明中的第二电源的一个例子。比较器11为本发明中的第一信号输出部的一个例子，太阳能电压检测电路为本发明中的第二信号输出部的一个例子。逻辑电路13和输出电路14为本发明中的电压输出部的一个例子。

在以下，参照图5并对半导体装置10和电源单元100的工作进行说明。图5是示出太阳能电压VS的时间推移的一个例子的图表，横轴为时间，纵轴为电压电平。

在从太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平小的时刻0到时刻t1的期间，太阳能电压检测电路12输出逻辑值“0”的输出信号S2。在输出信号S2的逻辑值为“0”的情况下，逻辑电路13基于示出电池电压VB的电平与太阳能电压VS的电平的比较结果的来自比较器11的输出信号S1的逻辑值来确定输出信号Q的逻辑值。

即，逻辑电路13在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平小（输出信号S2的逻辑值为“0”）且太阳能电压VS的电平比电池电压VB的电平大的情况下（输出信号S1的逻辑值为“1”），输出逻辑值“0”的输出信号Q。由此，开关SW1为关断状态，开关SW2为接通状态，将太阳能电压VS作为输出电压VDD从输出端子19输出。另一方面，逻辑电路13在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平小（输出信号S2的逻辑值为“0”）且太阳能电压VS的电平比电池电压VB的电平小的情况下（输出信号S1的逻辑值为“0”），输出逻辑值“1”的输出信号Q。由此，开关SW1为接通状态，开关SW2为关断状态，将电池电压VB作为输出电压VDD从输出端子19输出。

在从太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平大的时刻t1到时刻t2的期间，太阳能电压检测电路12输出逻辑值“1”的输出信号S2。在输出信号S2的逻辑值为“1”的情况下，逻辑电路13不管比较器11的输出信号S1的逻辑值，输出逻辑值“0”的输出信号Q。由此，开关SW1为关断状态，开关SW2为接通状态，将太阳能电压VS作为输出电压VDD从输出端子19输出。

从太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平小的时刻t2到时刻t3的期间中的工作与上述的从时刻0到时刻t1的期间中的工作相同。

如以上那样，根据本发明的实施方式的半导体装置10和电源单元100，在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平大的情况下，不管太阳能电压VS与电池电压VB的大小关系，将太阳能电压VS作为输出电压VDD输出。即，在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平大的情况下，能够优先地使用太阳能电池60，提高太阳能电池的使用率。由此，能够抑制电池50的消耗，能够提高作为电源单元100整体的可用性（可利用性）。

在本实施方式的半导体装置10和电源单元100中，将阈值电压VSOH的电平设定为能够使将输出电压VDD作为驱动电源进行工作的其他的系统稳定地工作的最小电平，由此，能够提高太阳能电池60的使用率并使该其他的系统在太阳能电池60的优先使用期间内稳定地工作。

此外，根据本实施方式的半导体装置10和电源单元100，在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平小的情况下，将太阳能电压VS和电池电压VB之中的电压电平高的一个作为输出电压VDD输出。像这样，在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平小的情况下，解除太阳能电池60的优先使用，使用电池50和太阳能电池60之中的输出电压的电平高的一个，由此，电源单元100能够对将输出电压VDD作为驱动电源进行工作的其他的系统供给能够输出的最大的电压。

此外，根据本实施方式的电源单元100和半导体装置10，使可变电阻器142的电阻值发生变化，由此，能够调整阈值电压VSOH的电平。由此，能够按照每个半导体装置进行优先使用太阳能电池60的电压电平的设定。此外，例如，在检查工序中，能够以阈值电压VSOH的电平变为期望的大小的方式按照每个半导体装置调整可变电阻器142的电阻值，能够抑制起因于制造偏差的阈值电压VSOH的变动。

[第二实施方式]

图6是示出包含本发明的第二实施方式的半导体装置10A的电源单元100A的结构的框图。

半导体装置10A在还包含比较器（CMP2）20的方面与上述的第一实施方式的半导体装置10不同。比较器20的非反相输入端子连接于半导体装置10的输入端子18，比较器20的反相输入端子连接于半导体装置10的输出端子19。即，向比较器20的非反相端子输入太阳能电压VS，向比较器20的反相输入端子输入输出电压VDD。再有，在图6中，从避免附图的繁杂度的观点出发，省略了连接比较器20的反相输入端子与半导体装置10的输出端子19的布线的图示。比较器20将太阳能电压VS的电平与输出电压VDD的电平比较，输出示出比较结果的输出信号S3。在本实施方式中，比较器20在太阳能电压VS的电平比输出电压VDD的电平大的情况下（VS>VD），输出逻辑值“1”（高电平）的输出信号S3，在太阳能电压VS的电平比输出电压VDD的电平小的情况下（VS<VDD），输出逻辑值“0”（低电平）的输出信号S3。比较器20的输出信号S3被供给到逻辑电路13中。再有，比较器20为本发明中的第三信号输出部的一个例子。

逻辑电路13对比较器11的输出信号S1的逻辑值、太阳能电压检测电路12的输出信号S2的逻辑值和比较器20的输出信号S3的逻辑值进行逻辑运算，输出示出运算结果的输出信号Q1和Q2。

图7是逻辑电路13的真值表。如图7所示，在比较器20的输出信号S3的逻辑值为“1”的情况下，针对输出信号S1和S2的输出信号Q1的逻辑值与上述的第一实施方式的输出信号Q的逻辑值相同，输出信号Q2的逻辑值为输出信号Q1的反相逻辑。另一方面，在比较器20的输出信号S3的逻辑值为“0”的情况下，输出信号Q1和Q2的逻辑值都为“0”。但是，在输出信号S1和S2的逻辑值都为“0”的情况下，不管输出信号S3，输出信号Q1的逻辑值为“1”，输出信号Q2的逻辑值为“0”。

参照图6，在本实施方式中，输出电路14包含开关SW1和SW2而构成。开关SW1的一端连接于半导体装置10的输入端子17，另一端连接于半导体装置10的输出端子19。开关SW2的一端连接于半导体装置10的输入端子18，另一端连接于半导体装置10的输出端子19。将逻辑电路13的输出信号Q1在维持其逻辑值的状态下作为接通关断控制信号Sc供给到开关SW1。将逻辑电路13的输出信号Q2在维持其逻辑值的状态下作为接通关断控制信号Sc供给到开关SW2。在本实施方式中，开关SW1和SW2在被供给逻辑值“1”的接通关断控制信号Sc的情况下为接通状态，在被供给逻辑值“0”的接通关断控制信号Sc的情况下为关断状态。

开关SW1为接通状态，开关SW2为关断状态，由此，将电池电压VB作为输出电压VDD从输出端子19输出。另一方面，开关SW2为接通状态，开关SW1为关断状态，由此，将太阳能电压VS作为输出电压VDD从输出端子19输出。

在以下，参照图8并对第二实施方式的半导体装置10A和电源单元100A的工作进行说明。图8是示出太阳能电压VS、电池电压VB和输出电压VDD的时间推移的一个例子的图表，横轴为时间，纵轴为电压电平。在此，假设如图8所示那样遍及全部期间而太阳能电压VS的电平比电池电压VB的电平小。

太阳能电压VS的电平比电池电压VB的电平小，因此，比较器11输出逻辑值“0”的输出信号S1。此外，在从时刻0到时刻t1的期间，太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平小。因此，太阳能电压检测电路12输出逻辑值“0”的输出信号S2。在输出信号S1和S2的逻辑值都为“0”的情况下，逻辑电路13不管比较器20的输出信号S3的逻辑值，输出逻辑值“1”的输出信号Q1，并且，输出逻辑值“0”的输出信号Q2。由此，开关SW1为接通状态，开关SW2为关断状态，将电池电压VB作为输出电压VDD从输出端子19输出。

当太阳能电压VS的电平上升而在时刻t1超过阈值电压VSOH的电平时，太阳能电压检测电路12输出逻辑值“1”的输出信号S2。另一方面，在时刻t1，太阳能电压VS的电平比输出电压VDD的电平小。因此，比较器20输出逻辑值“0”的输出信号S3。此外，比较器11维持逻辑值“0”的输出信号S1的输出。由此，逻辑电路13输出逻辑值“0”的输出信号Q1，并且，输出逻辑值“0”的输出信号Q2。由此，开关SW1和开关SW2都为关断状态，输出端子19为高阻抗状态。

假设，在太阳能电压VS的电平刚超过阈值电压VSOH的电平之后将开关SW2切换为接通状态的情况下，输出电压VDD的电平比太阳能电压VS的电平高，因此，蓄积在电容器16中的电荷流入到太阳能电池60中。在此，图9为太阳能电池的等效电路图。太阳能电池60具有使电流源602和pn结型的光电二极管601并联连接在正极603与负极604之间的结构。从电容器16流入到太阳能电池60中的电荷在光电二极管601的pn结中流动。也就是说，在输出电压VDD的电平比太阳能电压VS的电平高的状况下将开关SW2切换为接通状态的情况下，在太阳能电池60的光电二极管601中消耗功率。

在第二实施方式的半导体装置10A和电源单元100A中，太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平大而优先使用太阳能电池60的情况下输出电压VDD的电平比太阳能电压VS的电平大的情况下，开关SW1和开关SW2双方为关断状态，输出端子19为高阻抗状态。由此，能够防止从电容器16向太阳能电池60的电荷的流入，防止太阳能电池60中的功耗。

参照图8，输出端子19为高阻抗状态，由此，对蓄积在电容器16中的电荷进行放电，输出电压VDD逐渐降低。当在时刻t2太阳能电压VS的电平超过输出电压VDD的电平时，比较器20的输出信号S3的逻辑值变为“1”。此外，比较器11维持逻辑值“0”的输出信号S1的输出，太阳能电压检测电路12维持逻辑值“1”的输出信号S2的输出。由此，逻辑电路13输出逻辑值“0”的输出信号Q1，并且，输出逻辑值“1”的输出信号Q2。由此，开关SW1为关断状态，开关SW2为接通状态，将太阳能电压VS作为输出电压VDD从输出端子19输出。

之后，当太阳能电压VS的电平下降而在时刻t3低于阈值电压VSOH的电平时，太阳能电压检测电路12输出逻辑值“0”的输出信号S2。此外，比较器11维持逻辑值“0”的输出信号S1的输出。因此，逻辑电路13不管比较器20的输出信号S3的逻辑值，输出逻辑值“1”的输出信号Q1，并且，输出逻辑值“0”的输出信号Q2。由此，开关SW1为接通状态，开关SW2为关断状态，将电池电压VB作为输出电压VDD从输出端子19输出。

如以上那样，根据第二实施方式的半导体装置10A和电源单元100A，在优先使用太阳能电池60的情况下输出电压VDD的电平比太阳能电压VS的电平大的情况下，使开关SW1和开关SW2双方为关断状态。由此，能够防止从电容器16向太阳能电池60的电荷的流入，能够防止太阳能电池60中的不意图的功耗。

再有，构成为针对太阳能电压检测电路12在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平大的情况下在固定期间不供给太阳能电压VS，但是，也可以构成为即使针对比较器11和比较器20超过固定的电压也不将太阳能电压VS作为输出电压供给。在该情况下，通过将比较器11和比较器20分别变更为现有的磁滞比较器（hysteresis comparator）来构成。通过这样的结构，能够减少在阈值电压VSOH附近的切换噪声来防止抖振。此外，关于比较器20，为与输出电压VDD比较的结构，因此，关于比较器20，需要实时地监控输出电压VDD的变动，因此，也可以为仅使比较器11为磁滞比较器的结构。

此外，根据半导体装置10A和电源单元100A，与第一实施方式的半导体装置10和电源单元100相同地，在太阳能电压VS的电平比阈值电压VSOH的电平大的情况下，优先地使用太阳能电池60，因此，能够提高太阳能电池60的使用率，抑制电池50的消耗，能够提高作为电源单元100A整体的可用性。

[第三实施方式]

图10是示出包含本发明的第三实施方式的半导体装置10B的电源单元100B的结构的框图。第三实施方式的半导体装置10B包含比较器（CMP3）和输出电路14而构成，不具备第一实施方式的比较器11、太阳能电压检测电路12和逻辑电路13。

比较器30具有非反相输入端子31、反相输入端子32和输出端子33。非反相输入端子31连接于半导体装置10B的输入端子17，向非反相输入端子31输入电池电压VB。反相输入端子32连接于半导体装置10B的输入端子18，向反相输入端子32输入太阳能电压VS。

比较器30在具有输入偏移的状态下将电池电压VB的电平与太阳能电压VS的电平比较，输出示出比较结果的输出信号S4。输入偏移被提供为在电池电压VB的电平与太阳能电压VS的电平相等的情况下输出示出太阳能电压VS的电平比电池电压VB的电平大（在本实施方式中逻辑值为“0”）的输出信号S4。即，比较器30如图10所示那样将输入到非反相输入端子31的电池电压VB的电平与对输入到反相输入端子32的太阳能电压VS加上偏移电压Vos后的电压的电平比较。

图11为示出比较器30的工作的一个例子的图表，横轴为时间，纵轴为电压电平。比较器30在对太阳能电压VS加上偏移电压Vos后的电压VS1的电平比电池电压VB的电平小的情况下，输出高电平即逻辑值“1”的输出信号S4。另一方面，比较器30在对太阳能电压VS加上偏移电压Vos后的电压VS1的电平比电池电压VB的电平大的情况下，输出低电平即逻辑值“0”的输出信号S4。

在比较器30的输出信号S4的逻辑值为“1”的情况下，开关SW1为接通状态，开关SW2为关断状态，将电池电压VB作为输出电压VDD从输出端子19输出。另一方面，在比较器30的输出信号S4的逻辑值为“0”的情况下，开关SW2为接通状态，开关SW1为关断状态，将太阳能电压VS作为输出电压VDD从输出端子19输出。

根据本发明的第三实施方式的半导体装置10B和100B，比较器30具有上述的输入偏移，因此，即使在太阳能电压VS比电池电压VB低的情况下，也将太阳能电池VS作为输出电压VDD输出。因此，与使用不具有输入偏移的比较器的情况比较，能够提高太阳能电池60的使用率，能够抑制电池50的消耗。由此，能够提高作为电源单元100B整体的可用性。

再有，在比较器30中，也可以可变地构成偏移电压Vos来能够调整输入偏移的电平。由此，能够抑制起因于制造偏差的输入偏移的电平变动。此外，也可以使比较器30的内部具有偏移。在该情况下，通过变更为现有的磁滞比较器来构成。

[第四实施方式]

图12是示出包含上述的第一~第三实施方式的电源单元100、100A或100B而构成的本发明的第四实施方式的电子装置200的结构的一个例子的图。电子装置200例如也可以包含微型计算机201和显示装置202等功能部，进而也可以具备其他的功能部。电子装置200例如也可以为通信终端装置、台式计算器、媒体播放器或数字时钟等。微型计算机201和显示装置202将从电源单元100、100A或100B的输出端子19输出的输出电压VDD作为电源进行工作。

根据本实施方式的电子装置200，能够提高太阳能电池60的使用率，能够抑制电池50的消耗，因此，能够使电池50的交换周期或充电周期变长，能够提高用户的便利性。

再有，在上述的各实施方式中，例示出作为电源而使用电池50和太阳能电池60的情况，但是，并不是限定于该方式。在本发明的半导体装置和电源单元中，能够使用所有方式和种类的电源。例如，也可以将优先使用的电源代替太阳能电池60来作为直流稳定化电源。

此外，关于输出信号S1~S4、Q、Q1和Q2的逻辑值“0”以及“1”的分配，能够进行适当变更，与此对应地，能够适当变更逻辑电路13的运算处理、针对开关SW1和SW2的各逻辑值的工作等。

附图标记的说明

10、10A、10B 半导体装置

11 比较器

12 太阳能电压检测电路

13 逻辑电路

14 输出电路

20 比较器

50 电池

60 太阳能电池

100、100A、100B 电源单元

200 电子装置。

Claims (8)

1.一种半导体装置，其中，包含：

第一信号输出部，将从第一电源输出的第一电压的电平与从第二电源输出的第二电压的电平比较，输出示出比较结果的第一信号；

第二信号输出部，判定所述第二电压的电平是否比阈值电压的电平大，输出示出判定结果的第二信号；以及

电压输出部，在所述第二信号示出所述第二电压的电平比所述阈值电压的电平大的情况下，将所述第二电压作为输出电压从输出端子输出，在所述第二信号示出所述第二电压的电平比所述阈值电压的电平小的情况下，基于所述第一信号，将所述第一电压和所述第二电压之中的电平大的一个作为所述输出电压从所述输出端子输出。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，

所述电压输出部包含：

逻辑电路，进行所述第一信号与所述第二信号的逻辑运算，输出示出逻辑运算结果的输出信号；

第一开关，被设置在所述输出端子与输入所述第一电压的第一输入端子之间，根据所述逻辑电路的输出信号进行接通关断；以及

第二开关，被设置在所述输出端子与输入所述第二电压的第二输入端子之间，根据所述逻辑电路的输出信号进行接通关断。

3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，

还包含：第三信号输出部，所述第三信号输出部将所述输出电压的电平与所述第二电压的电平比较而输出示出比较结果的第三信号，

所述电压输出部在基于所述第一信号和所述第二信号而将所述第二电压作为所述输出电压输出的情况下，在所述第三信号示出所述输出电压的电平比所述第二电压的电平大的情况下，使所述第一开关和所述第二开关双方关断。

4.根据权利要求1至权利要求3的任一项所述的半导体装置，其中，

以能调整所述阈值电压的电平的方式构成。

5.一种半导体装置，其中，包含：

比较器，具有输入从第一电源输出的第一电压的第一端子和输入从第二电源输出的第二电压的第二端子，在具有输入偏移的状态下将所述第一电压的电平和所述第二电压的电平比较，输出示出比较结果的第一信号；以及

电压输出部，在所述第一信号示出所述第二电压的电平比所述第一电压的电平大的情况下，将所述第二电压作为输出电压从输出端子输出，在所述第一信号示出所述第二电压的电平比所述第一电压的电平小的情况下，将所述第一电压作为所述输出电压从所述输出端子输出，

所述输入偏移被提供为在所述第一电压的电平与所述第二电压的电平相等的情况下从所述比较器输出示出所述第二电压的电平比所述第一电压的电平大的所述第一信号。

6.一种电源单元，其中，包含：

根据权利要求1至权利要求5的任一项所述的半导体装置；以及

所述第一电源和所述第二电源之中的至少所述第二电源。

7.根据权利要求6所述的电源单元，其中，

所述第二电源为太阳能电池。

8.一种电子装置，其中，包含：

根据权利要求6或权利要求7所述的电源单元；以及

功能部，将所述输出电压作为电源进行工作。

Images