CN110850312A - 电压检测电路、半导体装置以及半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供电压检测电路、半导体装置以及半导体装置的制造方法，减少制造工序中的可变电阻部的电阻值的调整时间。电压检测电路具有：电阻分压电路，其具有粗调整用可变电阻电路和微调整用可变电阻电路；粗调整部，其对粗调整用可变电阻电路进行控制；微调整部，其对微调整用可变电阻电路进行控制；以及控制部，其与比较电路的检测信号相对应地对粗调整部和微调整部进行控制。

Description

电压检测电路、半导体装置以及半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及电压检测电路、半导体装置以及半导体装置的制造方法。
背景技术
电压检测电路利用比较器对由电阻分压电路对被测定电压进行分压后的电压与基准电压进行比较，从而对到达规定电压这一情况进行检测。为了提高电压检测的精度，电阻分压电路具有能调整电阻值的可变电阻部。
图6是示出在现有的电压检测电路400中对电阻分压电路60的电阻值进行调整的电路的电路图。
控制电路45在输入端子4被输入测试信号时使振荡电路43开始动作。电阻分压电路60具有：可变电阻部，其由加权有电阻值的串联电阻构成；以及NMOS晶体管，其是与该可变电阻部并联连接的开关元件。分频电路44接受振荡电路43的时钟信号，输出使各NMOS晶体管导通和截止的控制信号。电阻分压电路60输出与各NMOS晶体管的导通和截止相对应地对向电压输入端子1输入的被测定电压进行分压后的分压电压。比较器41输出对分压电压与基准电压电路42的基准电压进行比较后的结果。控制电路45接受比较器41的输出信号已反相这一信息，而使振荡电路43的动作停止。然后，电阻分压电路60通过维持振荡电路43停止时的可变电阻部的状态而确定电阻值(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2009-31093号公报
但是，对于现有的电压检测电路400而言，为了依次通过时钟选择并调整可变电阻部的被加权有电阻值后的串联电阻，如果设串联电阻的数量为X，则最大会花费2X个时钟的时间。因此，对于现有的电压检测电路400而言，在制造工序中可变电阻部的电阻值的调整花费时间，制造成本增大。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够减少制造工序中的可变电阻部的电阻值的调整时间的电压检测电路。
本发明的电压检测电路是对被测定电压到达规定电压这一情况进行检测的电压检测电路，其特征在于，该电压检测电路具有：电阻分压电路，其具有粗调整用可变电阻电路和微调整用可变电阻电路，该粗调整用可变电阻电路包含能够对电阻值进行调整的可变电阻，该微调整用可变电阻电路包含能够对电阻值进行调整的可变电阻；比较电路，其输出作为对所述电阻分压电路的输出电压与基准电压进行比较后的结果的检测信号；粗调整部，其对所述粗调整用可变电阻电路进行控制；微调整部，其对所述微调整用可变电阻电路进行控制；以及控制部，其与所述比较电路的检测信号相对应地对所述粗调整部和所述微调整部进行控制。
本发明的半导体装置的特征在于，该半导体装置具有所述电压检测电路。
在本发明的半导体装置的制造方法中，该半导体装置具有电压检测电路，该电压检测电路具有：电阻分压电路，其具有粗调整用可变电阻电路和微调整用可变电阻电路，该粗调整用可变电阻电路包含能够对电阻值进行调整的电阻，该微调整用可变电阻电路能够对电阻值进行调整；比较电路，其输出作为对所述电阻分压电路的输出电压与基准电压进行比较后的结果的检测信号；粗调整部，其对所述粗调整用可变电阻电路进行控制；微调整部，其对所述微调整用可变电阻电路进行控制；以及控制部，其与所述比较电路的检测信号相对应地对所述粗调整部和所述微调整部进行控制，该半导体装置的制造方法的特征在于，通过所述控制部，使所述粗调整部动作，在所述比较电路的检测信号发生变化时，停止所述粗调整部的动作，从而确定所述粗调整用可变电阻电路的所述电阻值，通过所述控制部，使所述微调整部动作，在所述比较电路的检测信号发生变化时，停止所述微调整部的动作，从而确定所述微调整用可变电阻电路的电阻值。
根据本发明，能够减少制造工序中的可变电阻部的电阻值的调整时间。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的电压检测电路的第1结构例的电路图。
图2是示出第1结构例的电压检测电路的动作的时序图。
图3是示出本实施方式的电压检测电路的第2结构例的电路图。
图4是示出第2结构例的电压检测电路的动作的时序图。
图5是示出具有本发明的实施方式的电压检测电路的电池状态监视电路、具有该电池状态监视电路的电池装置以及本发明的实施方式的半导体装置的框图。
图6是示出现有的电压检测电路的结构例的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式的电压检测电路、半导体装置以及半导体装置的制造方法进行说明。
图1是示出作为本发明的实施方式的电压检测电路的第1结构例的电压检测电路100的电路图。电压检测电路100具有电阻分压电路10、比较器11、基准电压电路12、锁存电路13～14、NOT电路15、NOR电路16～17、振荡电路20、多路复用器21～22以及TFF电路23～28。电阻分压电路10具有电阻R1～R8以及作为开关元件的MOS晶体管T3～T8。
电阻分压电路10的电阻R1～R8在电压输入端子1与接地端子2之间串联连接，MOS晶体管T3～T8分别与电阻R3～R8并联连接，将电阻R1与电阻R2的连接点作为输出端子。在比较器11的反相输入端子上连接有基准电压电路12的输出端子，在比较器11的非反相输入端子上连接有电阻分压电路10的输出端子，比较器11的输出端子与锁存电路13的置位端子S和NOT电路15的输入端子连接。在锁存电路13的重置端子R上连接有重置端子3，输出端子Q与NOR电路16的一个输入端子连接，输出端子/Q(Q)与NOR电路17的一个输入端子和锁存电路14的重置端子R连接。NOR电路16的另一个输入端子与重置端子3连接。在锁存电路14的置位端子S上连接有NOT电路15的输出端子，锁存电路14的输出端子Q与NOR电路17的另一个输入端子连接。
在多路复用器21的一个输入端子上连接有振荡电路20的输出端子，在另一个输入端子上连接有接地端子2，在控制端子上连接有NOR电路17的输出端子。在多路复用器22的一个输入端子上连接有振荡电路20的输出端子，在另一个输入端子上连接有接地端子2，在控制端子上连接有NOR电路16的输出端子。
在TFF电路23的输入端子T上连接有多路复用器21的输出端子，TFF电路23的输出端子Q与TFF电路24的输入端子T连接，TFF电路23的输出端子/Q与MOS晶体管T3的栅极连接。TFF电路24的输出端子Q与TFF电路25的输入端子T连接，TFF电路24的输出端子/Q与MOS晶体管T4的栅极连接。TFF电路25的输出端子/Q与MOS晶体管T5的栅极连接。
在TFF电路26的输入端子T连接有多路复用器22的输出端子，TFF电路26的输出端子Q与TFF电路27的输入端子T和MOS晶体管T6的栅极连接。TFF电路27的输出端子Q与TFF电路28的输入端子T和MOS晶体管T7的栅极连接。TFF电路28的输出端子Q与MOS晶体管T8的栅极连接。
这里，电阻R3～R8和MOS晶体管T3～T8构成可变电阻电路。另外，针对电阻分压电路10的各电阻的电阻值而言，例如如果将电阻R6设为r，则会成为如下比例，电阻R1和R2为10r，电阻R3为r/8，电阻R4为r/4，电阻R5为r/2，电阻R7为2r，电阻R8为4r。即，构成可变电阻电路的电阻被加权了电阻值。因此，电阻R6～R8和MOS晶体管T6～T8构成粗调整用可变电阻电路，TFF电路26～28和多路复用器22构成粗调整部。另外，电阻R3～R5和MOS晶体管T3～T5构成微调整用可变电阻电路，TFF电路23～25和多路复用器21构成微调整部。另外，对于锁存电路13和锁存电路14而言，在重置端子R为H电平时，锁存电路13和锁存电路14成为重置状态，输出端子Q输出L电平，在重置端子R为L电平时，如果置位端子S为H电平，则输出端子Q输出L电平。锁存电路13、锁存电路14、NOT电路15以及NOR电路16、NOR电路17构成对粗调整部和微调整部的动作进行切换的控制部。
以下，对像上述那样构成的电压检测电路100的动作进行说明。
图2是示出电压检测电路100的动作的时序图。
在图2中，OSC是振荡电路20的输出波形，O22是多路复用器22的输出波形，O21是多路复用器21的输出波形，O22是多路复用器22的输出波形，28Q～26Q是TFF电路28～26的输出端子Q的输出信号，25/Q～23/Q是TFF电路25～23的输出端子/Q的输出信号，V10是电阻分压电路10的输出电压，Vref是基准电压电路12的基准电压，O11是比较器11的输出信号。
在时刻t之前，TFF电路28～23被初始化。即，TFF电路28～26的输出端子Q的输出信号为L电平，电阻分压电路10的MOS晶体管T8～T6截止。另外，TFF电路25～23的输出端子/Q的输出信号为H电平，电阻分压电路10的MOS晶体管T5～T3导通。
向重置端子3输入H电平的重置信号，因此NOR电路16输出L电平，使多路复用器22的输出O22成为接地端子2的L电平。另外，从锁存电路13的输出端子/Q输出H电平，因此NOR电路17输出L电平，使多路复用器21的输出O21成为接地端子2的L电平。
在时刻t1，如果重置信号为L电平，则锁存电路13的输出端子Q为L电平，因此NOR电路16输出H电平，将多路复用器22的输出O22切换为振荡电路20的输出。在达到时刻t2之前，MOS晶体管T5～T3导通，因此如果设从电压输入端子1输入的被测定电压为Vin，则电阻分压电路10的输出电压V10为Vin(10r/(10r+10r+4r+2r+r))。
在时刻t2，如果26Q为H电平，则MOS晶体管T6导通，因此输出电压V10为Vin(10r/(10r+10r+4r+2r))。这样，在到达输出电压V10超过基准电压Vref的时刻t5之前，MOS晶体管T6～T8与向栅极输入的信号相对应地进行导通、截止。
在时刻t5，如果MOS晶体管T8截止，MOS晶体管T7、T6导通，则输出电压V10为Vin(10r/(10r+10r+2r+r))。如果输出电压V10超过基准电压Vref，则比较器11的输出信号O11为H电平。如果比较器11的输出信号O11为H电平，则锁存电路13的置位端子S为H电平，输出端子Q为H电平，因此NOR电路16输出L电平。从NOR电路16接受L电平的输出，而使多路复用器22的输出固定于接地端子2的L电平。另外，锁存电路13的输出端子/Q为L电平，锁存电路14的输出端子Q为L电平，因此NOR电路17输出H电平，将多路复用器21的输出O21切换为振荡电路20的输出。到此为止，结束电阻分压电路10的粗调整，接下来开始电阻分压电路10的微调整。
在时刻t6，如果23/Q为L电平，则MOS晶体管T3截止，因此输出电压V10为Vin(10r/(10r+10r+4r+2r+r/8))。这样，在到达输出电压V10小于基准电压Vref的时刻t8之前，MOS晶体管T3～T5分别进行导通和截止。
在时刻t8，MOS晶体管T5导通，MOS晶体管T4、T3截止，输出电压V10为Vin(10r/(10r+10r+2r+r+r/8+r/4))，如果输出电压V10小于基准电压Vref，则比较器11的输出信号O11为L电平。锁存电路14的置位端子S为H电平，输出端子Q为H电平，因此NOR电路17输出L电平，多路复用器21的输出被固定于接地端子2的L电平。
这样，在时刻t8，多路复用器21、22的输出被固定于L电平，MOS晶体管T3～T8的导通和截止被固定，结束电阻分压电路10的粗调整和微调整。
像以上说明的那样，对于本实施方式的电压检测电路100而言，如果采用图2所示的例子，则在电阻分压电路10的电阻值的调整中，仅耗时4个时钟就结束了粗调整，仅耗时3个时钟就结束了微调整。相比于在现有的电压检测电路400中将电阻分压电路60设定为相同的电阻值即设定为R/8的分辨率的情况，能够以较短的时间对电阻值进行调整。
图3是示出作为本实施方式的电压检测电路的第2结构例的电压检测电路200的电路图。电压检测电路200采用了如下结构：针对电压检测电路100，在TFF电路24的输出端子/Q与MOS晶体管T5的栅极之间追加了输出控制电路29。
其他的结构与图1的电压检测电路100相同，因此对相同的构成要素标注相同的标号，适当省略重复说明。
对于本实施方式的电压检测电路100而言，在粗调整中由于噪声等的影响导致比较器11产生了误判定的情况下，如果实际的电阻分压电路10的输出电压V10比基准电压Vref低，则不进行微调整，有时使得误差相对于期望的电阻值变大。输出控制电路29是为了应对粗调整中的比较器11的误判定而设置的电路。
输出控制电路29的输入端子与TFF电路24的输出端子/Q连接，输出端子与MOS晶体管T4的栅极连接，控制端子与NOR电路16的输出端子连接。如果向输出控制电路29的控制端子输入H电平的信号，则无论输入端子的信号如何，均输出L电平的信号，如果向控制端子输入L电平的信号，则输出输入端子的信号。
以下，对像上述那样构成的电压检测电路200的动作进行说明。
图4是示出电压检测电路200的动作的时序图。O29是输出控制电路29的输出信号。
相比于图2所示的时序图，对于时刻t4以前的动作而言，MOS晶体管T5的栅极信号不同，但除此之外的部分相同。MOS晶体管T5的栅极被输入L电平的输出信号O29。
在时刻t4，虽然电阻分压电路10的输出电压V10实际上没有超过基准电压Vref(图中的虚线的电压)，但由于噪声的混入而导致超过基准电压Vref，在该情况下，比较器11的输出信号O11为H电平。如果比较器11的输出信号O11为H电平，则锁存电路13的输出端子Q为H电平，NOR电路16的输出为L电平，粗调整部停止动作。此时的电阻分压电路10的输出电压V10为Vin(10r/(10r+10r+4r+r/2))。
这里，向输出控制电路29的控制端子输入L电平的信号，因此从输出端子输出作为TFF电路24的输出端子/Q的信号的H电平。因此，MOS晶体管T4导通，电阻分压电路10的输出电压V10为Vin(10r/(10r+10r+4r))。这样，电阻分压电路10的输出电压V10为超过基准电压Vref的图中的实线的电压。即，微调整部的输出控制电路29在可变电阻电路的粗调时将偏移电压施加于电阻分压电路10的输出电压V10。
然后，在时刻t4至时刻t6的期间，微调整部正常进行动作，结束电阻分压电路10的微调整。像以上说明的那样，在从粗调整切换至微调整时，通过将MOS晶体管T4的栅极信号设定为不同的值，即使在粗调整中由于噪声等的影响导致比较器11进行了误判定的情况下，也能够通过进行微调整，降低电阻值的误差。
以上，本实施方式的电压检测电路构成为具有：粗调整部，其进行可变电阻电路的粗调整；微调整部，其进行可变电阻电路的微调整；以及控制部，其与比较电路的检测信号相对应地对粗调整部和微调整部进行控制，因此能够减少制造工序中的可变电阻部的电阻值的调整时间。另外，举出了电压检测电路100、200的例子来对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，采用粗调整用的电阻和微调整用的电阻分别具有3个的结构，但也可以与期望的范围和分辨率相对应地适当设置。另外，使微调整用可变电阻电路的调整范围与粗调整用可变电阻电路的最小电阻值的调整范围相等，但也可以更大。
另外，例如，控制部、粗调整部以及微调整部的电路结构由锁存电路、多路复用器以及TFF电路等构成，但只要是能够达成发明的目的的电路，就可以是任意的结构。另外，例如，由粗调整部和微调整部构成电路结构，但也可以具有比这更多的调整部。
另外，例如，在图3的实施方式中，在从粗调整切换至微调整时对电阻分压电路10的电阻值进行控制，但也可以对被测定电压Vin、基准电压Vref进行切换。
本发明的电压检测电路例如适用于二次电池的电池状态监视电路等要求电压检测精度的半导体装置。图5是示出具有本发明的电压检测电路的电池状态监视电路和电池装置的框图。
电池装置300具有：二次电池40和充放电控制开关50，它们连接于外部端子V+与V-之间；以及电池状态监视电路30，其对二次电池40的电压等进行监视，对充放电控制开关50进行控制。作为本发明的半导体装置的电池状态监视电路30设置在半导体基板34上，具有过充电检测电路31、过放电检测电路32以及控制电路33。过充电检测电路31和过放电检测电路32通过使用本发明的电压检测电路而能够提高电压检测精度，提高电池状态监视电路30的性能，从而提高电池装置300的安全性。
以上，通过电池状态监视电路和电池装置对本发明的电压检测电路的应用例进行了说明，但只要是要求电压检测精度的半导体装置即可，不限定于此。例如，也可以使用于电源装置的电压稳定电路等中。

Claims (7)

1.一种电压检测电路，其是对被测定电压到达规定电压这一情况进行检测的电压检测电路，其特征在于，
该电压检测电路具有：
电阻分压电路，其具有粗调整用可变电阻电路和微调整用可变电阻电路，该粗调整用可变电阻电路包含能够对电阻值进行调整的电阻，该微调整用可变电阻电路能够对电阻值进行调整，
比较电路，其输出作为对所述电阻分压电路的输出电压与基准电压进行比较后的结果的检测信号；
粗调整部，其对所述粗调整用可变电阻电路进行控制；
微调整部，其对所述微调整用可变电阻电路进行控制；以及
控制部，其与所述比较电路的检测信号相对应地对所述粗调整部和所述微调整部进行控制。
2.根据权利要求1所述的电压检测电路，其特征在于，
所述微调整用可变电阻电路的调整范围，比构成所述粗调整用可变电阻电路的电阻值最小的电阻的调整范围大。
3.根据权利要求1或2所述的电压检测电路，其特征在于，
所述控制部构成为，在使所述粗调整部动作之后，与所述比较电路的检测信号的变化相对应地使所述粗调整部停止，并且使所述微调整部进行动作，与所述比较电路的检测信号的下一次变化相对应地使所述微调整部停止。
4.根据权利要求3所述的电压检测电路，其特征在于，
所述微调整部构成为，在所述粗调整部进行动作时，将偏移电压施加于所述电阻分压电路的输出电压。
5.根据权利要求3所述的电压检测电路，其特征在于，
在所述粗调整部进行动作时，所述基准电压被施加有偏移电压。
6.一种半导体装置，其特征在于，
该半导体装置具有权利要求1至5中的任意一项所述的电压检测电路。
7.一种半导体装置的制造方法，该半导体装置具有电压检测电路，该电压检测电路具有：
电阻分压电路，其具有粗调整用可变电阻电路和微调整用可变电阻电路，该粗调整用可变电阻电路包含能够对电阻值进行调整的电阻，该微调整用可变电阻电路能够对电阻值进行调整；
比较电路，其输出作为对所述电阻分压电路的输出电压与基准电压进行比较后的结果的检测信号；
粗调整部，其对所述粗调整用可变电阻电路进行控制；
微调整部，其对所述微调整用可变电阻电路进行控制；以及
控制部，其与所述比较电路的检测信号相对应地对所述粗调整部和所述微调整部进行控制，
该半导体装置的制造方法的特征在于，
通过所述控制部，使所述粗调整部动作，
在所述比较电路的检测信号发生变化时，使所述粗调整部的动作停止，从而确定所述粗调整用可变电阻电路的所述电阻值，
通过所述控制部，使所述微调整部动作，
在所述比较电路的检测信号发生变化时，使所述微调整部的动作停止，从而确定所述微调整用可变电阻电路的电阻值。
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