CN117811336A - 半导体装置、调节器电路、启动调节器电路的方法 - Google Patents

半导体装置、调节器电路、启动调节器电路的方法 Download PDF

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Abstract

提供了限制冲击电流并且使切换信号的生成变得容易的半导体装置。半导体装置11具备控制电路13和切换判定电路15，该控制电路包括调节器输出17、控制对调节器输出17进行驱动的第一驱动晶体管的误差放大电路19、及通过误差放大电路19选择性地控制对调节器输出17进行驱动的一个或多个第二驱动晶体管的切换电路21，该切换判定电路包括从第一电源线供电的电流源电路27、接收来自电流源电路27的电流的电流电路29、响应于调节器输出17的启动而由电流电路29充电或放电的电容器、及构成为判定电容器30的一个电极的电位并生成示出判定结果的判定信号的判定器33，切换电路21响应于来自切换判定电路15的判定信号而切换由误差放大电路19对第二驱动晶体管的控制。

Description

半导体装置、调节器电路、启动调节器电路的方法
技术领域
本发明涉及半导体装置、调节器电路和启动调节器电路的方法。
背景技术
专利文献1公开了恒压电路。该恒压电路包括连接到输出的两个输出控制晶体管。这些输出控制晶体管通过切换电路和开关进行切换。切换电路按照切换控制信号如预先设定的那样动作，将误差放大电路的输出端连接到输出控制晶体管中的任一个。具体而言，切换电路被设定为在电源的上升时使用输出控制晶体管中的任一个。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-242665号公报
发明内容
发明要解决的课题
在启动电压调节器时，冲击电流(涌浪电流或涌入电流)(具体而言暂时流过的大电流)有可能会流过电压调节器。为了防止电压调节器流过大电流，存在在启动中限制电压调节器的驱动能力的方式。但是，该方式需要从启动期间向通常动作的切换。该切换的定时例如能够通过如下来确定：使用监视电压调节器的输出电压的比较器来生成切换信号、或者在从启动起经过某一时间之后生成切换信号。
在背景技术中的电压调节器中，冲击电流流过的时期和从启动起的所需的经过时间有时依赖于电压调节器被装入的系统。
本发明的目的在于提供一种限制冲击电流并且使切换信号的生成变得容易的半导体装置、调节器电路、启动调节器电路的方法。
用于解决课题的方案
本发明的第一方面的半导体装置具备：控制电路，包括调节器输出、误差放大电路和切换电路，所述误差放大电路被构成为控制第一驱动晶体管，所述切换电路被构成为通过所述误差放大电路选择性地控制一个或多个第二驱动晶体管，所述第一驱动晶体管驱动所述调节器输出，所述第二驱动晶体管驱动所述调节器输出；以及切换判定电路，包括电流源电路、电流电路、电容器和判定器，所述电流源电路被构成为从与所述调节器输出不同的第一电源线被供电，所述电流电路接收来自所述电流源电路的电流，所述电容器响应于所述调节器输出的启动而由所述电流电路充电或放电，所述判定器被构成为判定所述电容器的一个电极的电位并生成示出判定结果的判定信号，所述调节器输出被构成为经由所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管中的至少一个接收来自所述第一电源线的电力，所述切换电路被构成为响应于来自所述切换判定电路的所述判定信号而切换由所述误差放大电路对所述第二驱动晶体管的控制，所述误差放大电路响应于来自所述调节器输出的反馈电压与参照电压的差而动作。
本发明的第二方面的调节器电路具备第一方面的半导体装置、第一驱动晶体管和一个或多个第二驱动晶体管。
本发明的第三方面的启动调节器电路的方法具备：准备第二方面的调节器电路；向所述第一驱动晶体管、所述第二驱动晶体管、所述调节器电路的所述控制电路、所述电流源电路和所述判定器供电；响应于所述第一驱动晶体管驱动了所述调节器输出，从所述调节器输出向所述电流电路供电；响应于向所述电流电路供电，对所述电容器进行充电或放电；以及在开始从所述调节器输出向所述电流电路的供电后，响应于所述判定器的所述判定结果来控制所述第二驱动晶体管。
发明效果
根据上述方面，能够提供一种限制冲击电流并且使切换信号的生成变得容易的半导体装置、调节器电路、启动调节器电路的方法。
附图说明
图1是概略性地示出本实施方式的半导体装置和电压调节器的图。
图2是示出本实施方式的电压调节器电路的电路图。
图3是示出本实施方式的半导体装置的切换判定电路的电路图。
图4是示出本实施方式的半导体装置的切换判定电路的电路图。
图5是示出图2、图3和图4所示的电路中的主要节点的波形的图。
图6是示出启动本实施方式的半导体装置和电压调节器的方法的主要顺序的流程图。
图7是示出本实施方式的半导体装置的切换判定电路的电路图。
图8是示出本实施方式的半导体装置的切换判定电路的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的各实施方式进行说明。对于相同和类似的部分，标注相同或类似的符号，省略复制的重复的记述。
图1是概略性地示出本实施方式的半导体装置和电压调节器的图。在图1中，作为例示，将高电源线作为参照符号“Vdd”来参照，并且将低电源线作为参照符号“Vss”来参照并且用接地的电路符号来描绘。
半导体装置11具备控制电路13和切换判定电路15。控制电路13包括调节器输出17、误差放大电路19、控制输出20和切换电路21。调节器输出17连接到内部电源线18，向内部电源线18供电。控制输出20连接到误差放大电路19的输出，误差放大电路19例如能够包括运算放大器(运放)OP。
误差放大电路19被构成为控制对调节器输出17进行驱动的第一驱动晶体管23。切换电路21被构成为能够通过误差放大电路19选择性地控制对调节器输出17进行驱动的第二驱动晶体管25。误差放大电路19响应于来自调节器输出17的反馈电压与参照电压之差而动作。
切换判定电路15包括电流源电路27、电流电路29、电容器电路31以及判定器33。电流源电路27包括电流源27a，此外能够被构成为从与调节器输出17不同的第一电源线(例如Vdd)供电。电流电路29被构成为接收来自电流源电路27的电流并且流过与流过电流源电路27的电流相关联的电流。电容器电路31包括电容器30。电容器30响应于调节器输出17的启动而由电流电路29充电或放电。判定器33被构成为判定电容器电路31的电容器30的一个电极30a的电位，生成示出判定结果的判定信号SDET。
切换电路21被构成为响应于来自切换判定电路15的判定信号SDET，切换由误差放大电路19对第二驱动晶体管25的控制。切换电路21的输出直接连接到第二驱动晶体管25。
电压调节器12能够具备调节器电路14、电容器16和误差检测电路39。调节器电路14包括半导体装置11和驱动电路24(第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25)。
误差检测电路39被构成为向误差放大电路19提供来自调节器输出17的反馈电压。具体而言，误差检测电路39被构成为对调节器输出17的电压进行分压，并提供调节器输出17的电压的分压值Vrdv。分压值Vrdv例如连接到误差放大电路19的运算放大器(运放)OP的正输入(+)，运算放大器(运放)OP的负输入(-)接收参照电压Vref。调节器输出17被构成为经由第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25接收来自第一电源线Vdd的电力。误差检测电路39构成为提供电压分割的电路，具体而言，包括串联连接的多个电阻体38a、38b(例如电阻元件、二极管、晶体管)。电阻体38a、38b的共享节点连接到误差检测电路39的输出39a，在输出39a生成分压值Vrdv。
在半导体装置11中，控制电路13能够进一步包括基准电压生成电路41，该基准电压生成电路41被构成为向误差放大电路19提供参照电压Vref。误差放大电路19接收参照电压Vref和来自误差检测电路39的分压值Vrdv，以参照电压Vref为基准来检测分压值Vrdv的差分△V，并且放大差分△V，由此能够控制驱动晶体管(23和/或25)。
在需要的情况下，半导体装置11能够从半导体装置11的外部接收提供到误差放大电路19的参照电压。
根据半导体装置11、电压调节器12以及调节器电路14，在电源的启动时，基于调节器输出17的电压，使用误差放大电路19来控制第一驱动晶体管23。在切换判定电路15中，电流电路29响应于调节器输出17的启动，对电容器电路31的电容器30进行充电或放电。此外，判定器33判定充电或放电所涉及的电容器30的一个电极30a的电位，生成示出判定结果的判定信号SDET。使用响应于该判定信号SDET的切换电路21，由误差放大电路19选择性地控制第二驱动晶体管25。
在需要的情况下，半导体装置11能够包括第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25。具体而言，第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25能够与半导体装置11一起集成而构成半导体集成电路(调节器电路14)，或者能够由与半导体装置11分体的半导体装置的半导体芯片构成。
参照图1时，第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25被描绘为构成驱动电路24。然而，第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25中的一个能够由与另一个分体的半导体芯片构成。此外，尽管第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25被描绘为单个电路符号，但是这些晶体管(23和25)能够配置为在半导体芯片中具备多个栅电极。
参照图1时，第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25中的每一个都用场效应晶体管(例如，P沟道晶体管)的电路符号来描绘，另一方面，它们中的任一个或两个能够包括双极晶体管。在实施方式中，驱动晶体管的控制端子包含双极晶体管的基极和场效应晶体管的栅极。驱动晶体管的第一电流端子包含双极晶体管的集电极和场效应晶体管的源极。驱动晶体管的第二电流端子包含双极晶体管的发射极和场效应晶体管的漏极。在随后的说明以及由该说明参照的附图中，晶体管的控制端子、晶体管的第一电流端子和晶体管的第二电流端子分别作为“G”、“S”和“D”来参照。P沟道晶体管的基板端子和N沟道晶体管的基板端子在没有特别记述的情况下分别连接到高电源线和低电源线。
半导体装置11例如能够具备内部电路35，内部电路35连接到调节器输出17，由电压调节器12和调节器电路14驱动。
半导体装置11和电压调节器12能够被构成为驱动集成在与半导体装置11分体的半导体芯片中的外部电路37。
电流电路29能够从调节器输出17供电。根据半导体装置11和电压调节器12，电流电路29从调节器输出17供电，因此电流电路29的充电或放电的电流依赖于或遵循于调节器输出17的电压(电位的变化)。
调节器输出17能够被构成为经由第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25接收来自第一电源线Vdd的电力。判定器33能够从第一电源线Vdd供电。根据半导体装置11和电压调节器12，判定器33从第一电源线Vdd供电，因此判定器33的动作独立于调节器输出17的电压。在需要的情况下，判定器33能够经由调节器输出17接收电力。
调节器输出17被构成为经由第一驱动晶体管23和一个或多个第二驱动晶体管25接收来自第一电源线Vdd的电力，并且电流源电路27能够从第一电源线Vdd供电。根据半导体装置11、电压调节器12以及调节器电路14，电流源电路27从第一电源线Vdd供电，因此电流源电路27的动作独立于调节器输出17的电压。在需要的情况下，电流源电路27能够从调节器输出17供电。
电容器30的一个电极30a连接到电流电路29的输出，并且电容器30的与一个电极30a不同的另一电极30b能够连接到第一电源线Vdd或与第一电源线Vdd不同的第二电源线(例如，Vss)。根据半导体装置11、电压调节器12和调节器电路14，电容器30的另一电极30b连接到高电位电源线(例如第一电源线Vdd)或低电位电源线(例如接地线Vss)，能够提供用于充电或放电的稳定的基准电位。
在半导体装置11、电压调节器12以及调节器电路14中，电流源电路27接收来自第一电源线Vdd的电力以使得独立于内部电源线18的电位进行动作，另一方面，电流电路29被构成为从内部电源线18供电。参照图1时，在本实施例中，电流源电路27和判定器33(在需要的情况下，电容器电路31)被构成为接收来自第一电源线Vdd的电力，另一方面，电流电路29以依赖于或响应于内部电源线18的电位来动作的方式连接到内部电源线18，从内部电源线18供电。
调节器电路14能够包括多个电极(例如焊盘电极)，所述调节器电路14由驱动电路24与半导体装置11一起集成的单片的集成电路构成。第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25作为调节器输出17连接到焊盘电极10c。误差检测电路39的输出39a连接到焊盘电极10d。电容器16和误差检测电路39经由焊盘电极10c连接到调节器输出17。
在与驱动电路24的第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25中的至少一个分体的单片的集成电路的半导体装置11中，半导体装置11能够包括多个电极(例如焊盘电极)。调节器输出17连接到焊盘电极10c。误差检测电路39的输出39a连接到焊盘电极10d。控制电路13的输出(具体而言，控制输出20)连接到焊盘电极10a。与第二驱动晶体管25连接的切换电路21的输出连接到焊盘电极10b。
根据半导体装置11、电压调节器12和调节器电路14，切换电路21被构成为响应于来自切换判定电路15的判定信号SDET，切换由误差放大电路19对第二驱动晶体管25的控制。具体而言，切换电路21响应于判定信号SDET，将误差放大电路19的输出19a连接到第二驱动晶体管25的控制端子(栅极或基极)，此外，将误差放大电路19的输出19a与第二驱动晶体管25的控制端子(栅极或基极)断开，并且使第二驱动晶体管25非导通。
如已经说明的那样，判定器33被构成为判定电容器电路31的电容器30的一个电极30a的电位，生成示出判定结果的判定信号SDET。这样的判定器33能够作为示例性的切换器来提供。
图2是示出本实施方式的电压调节器的电路图。图2的电压调节器12包括半导体装置11的切换电路21、驱动电路24(第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25)、误差检测电路39和电容器16。误差放大电路19的运算放大器opamp具有接收信号(vref_reg)的负输入19b(-)和接收反馈的信号(vfb)的正输入19c(+)。
切换电路21能够包括响应于判定信号SDET而动作的切换器22，切换器22被构成为响应于来自切换判定电路15的输出的信号而切换误差放大电路19的输出19a是否控制第二驱动晶体管25。具体而言，切换器22能够连接在第二驱动晶体管25的控制端子(栅极或基极)和判定器33(参照图1)之间。切换器22被构成为使第二驱动晶体管25与由误差放大电路19的输出19a进行的控制断开或耦合。
具体地，示例性的切换器22中的每一个能够包括第一开关24a和第二开关24b。
当对应于切换器22的判定信号SDET示出对应于该切换器22的第二驱动晶体管25为非有效时，第一开关24a和第二开关24b如下那样动作。具体而言，第一开关24a将对应于切换器22的第二驱动晶体管25与误差放大电路19分离，第二开关24b被构成为使该第二驱动晶体管25非导通。
当对应于切换器22的判定信号SDET示出对应于该切换器22的第二驱动晶体管25为有效时，第一开关24a和第二开关24b如下那样动作。具体而言，第一开关24a被构成为通过来自误差放大电路19的输出的信号控制对应于切换器22的第二驱动晶体管25的控制端子。此外，第二开关24b被构成为将第二驱动晶体管25与其他电源和其他信号线断开以使得能够进行从误差放大电路19的控制。
具体而言，第一开关24a连接在误差放大电路19的输出19a与第二驱动晶体管25的控制端子之间。此外，第二开关24b连接在提供能够使第二驱动晶体管25非导通的电位的电源线与第二驱动晶体管25的控制端子之间。第一开关24a和第二开关24b的开闭是排他的。第二开关24b被构成为在第一开关24a被打开的情况下，使第二驱动晶体管25非导通。
通过这些开关的连接和开闭，第一开关24a例如将误差放大电路19的输出19a与第二驱动晶体管25的控制端子(栅极或基极)连接或断开。此外，通过上述的连接和开闭，第二开关24b被构成为使电流不流过例如具有与误差放大电路19的输出19a断开的控制端子的第二驱动晶体管25。该结构例如使第二驱动晶体管25非导通。
如图2所示，第一开关24a响应于判定信号SDET而动作，并且第二开关24b响应于判定信号SDET的反相信号而动作。为了第一开关24a和第二开关24b的动作，切换器22能够包括从判定信号SDET生成判定信号SDET的反相信号的反相门INV。第一开关24a和第二开关24b中的每一个能够包括例如包括晶体管的传输门，传输门能够包括单一沟道型晶体管或互补沟道型晶体管。
在驱动电路24中，响应于第一电源线Vdd的电压的施加，第一驱动晶体管23向调节器输出17提供电流I1。此外，响应于判定信号SDET，第二驱动晶体管25向调节器输出17提供电流I2。调节器输出17(reg_out)提供电流Iout，电流Iout是以下中的任一个：来自第一驱动晶体管23的电流I1、或来自第一驱动晶体管23的电流I1与来自第二驱动晶体管25的电流I2之和。示例性的误差检测电路39包括串联连接的电阻体R1、R2，电阻体R1、R2的共享节点连接到输出39a。
图3是示出本实施方式的半导体装置的切换判定电路的电路图，图3的切换判定电路包括比较器。图4是示出本实施方式的半导体装置的切换判定电路的电路图，图4的切换判定电路包括施密特触发电路。
参照图3和图4时，切换判定电路15包括电流源电路27、电流电路29、电容器电路31和判定器33。
电流源电路27包括生成连接到第一电源线Vdd的电流Iconst的恒流源27a、和从恒流源27a接收电流的晶体管27b(n型场效应晶体管)。晶体管27b的漏极(D)和栅极(G)以晶体管27b作为二极管动作的方式连接(以下，将这样的连接作为“二极管连接”来参照)，此外连接到恒流源27a。晶体管27b流过电流I3。
电流电路29包括晶体管29a(n型场效应晶体管)、晶体管29b(p型场效应晶体管)和晶体管29c(p型场效应晶体管)。晶体管29b和晶体管29c从与调节器输出17连接的内部电源线18供电。晶体管29a(n型场效应晶体管)的栅极(G)连接到晶体管27b的栅极(G)，晶体管27b和晶体管29a构成电流镜电路，以接收来自晶体管27b的镜电流。关于晶体管29b和晶体管29c，这些晶体管的栅极(G)连接到晶体管29b的漏极(D)，以构成电流镜电路。晶体管29a响应于晶体管27b的电流I3而流过镜电流I5。晶体管29b流过来自晶体管29a的电流I5，晶体管29c响应于晶体管29b的电流I5而流过镜电流I6。
电容器电路31连接到电流电路29的输出，接收电流I6或放出电流I6。具体而言，电流电路29的输出连接到电容器电路31的电容器30的一个电极30a，电容器30的另一电极30b连接到高电位线(Vdd)或低电位线(Vss)中的任一个，在本实施例中，连接到接地线。电容器30根据电流I6进行充电，电容器30的一个电极30a(电容器电路31的输出)的电位(vcap)升高。
能够使用包括与上述说明中的电流源电路27和电流电路29的晶体管的导电型相反的导电型的晶体管的电流源电路27和电流电路29。此时，电容器30的另一电极30b连接到电源线Vdd。电容器30根据电流I6放电，电容器30的一个电极30a(电容器电路31的输出)的电位下降。
电容器电路31的输出连接到判定器33的输入，判定器33判定电容器电路31的输出中的电压(vcap)。
在实施例1中，如图3所示，判定器33包括至少一个比较器电路43。比较器电路43具有接收电容器电路31的输出的电压的正输入(+)和从生成判定电压的参照电压发生器42接收电压(vref_cmp)的负输入(-)。比较器电路43将电容器电路31的输出的电压(vcap)与电压(vref_cmp)进行比较，在电压(vcap)横穿电压(vref_cmp)时，生成判定信号SDET。
在实施例2中，如图4所示，判定器33能够包括至少一个施密特触发电路45。施密特触发电路45具有接收电容器电路31的输出的电压的输入，相对于输入值的反相阈值具有磁滞特性。施密特触发电路45将电容器电路31的输出的电压(vcap)与阈值电压(低阈值VTL或高阈值VTH)进行比较，在电压(vcap)横穿任一个阈值电压时，生成判定信号SDET。
图5是示出图2、图3和图4所示的电路中的主要节点的波形的图。图5的横轴和纵轴分别示出时刻和主要节点的电压波形。
在时刻t0，接通电源，第一电源线Vdd的电平升高。响应于该升高，从第一电源线Vdd接受供电的电路(19、27、31、33、41)开始动作。在图5中，向误差放大电路19提供基准电压的基准电压生成电路41的波形(vref_reg)响应于第一电源线Vdd的电平升高而朝向参照电压Vref升高。
在时刻t1，当第一电源线Vdd的电平超过晶体管27b的阈值VTH(27b)时，在阈值VTH(27b)以下流过微小电流的晶体管27b实质上导通，电流源电路27的电流(I3)开始流动。电流源电路27能够生成恒定电流(Iconst)。
在时刻t2，当第一电源线Vdd完全上升时，基准电压生成电路41的输出(vref_reg)提供参照电压Vref。当误差放大电路19进行误差放大的动作时，调节器输出17的电压(reg_out)因来自第一驱动晶体管23的电力的供应而升高。响应于调节器输出17的电压的升高，来自误差检测电路39的反馈电压vfb被提供到误差放大电路19。响应于反馈电压vfb的升高，进行来自第一驱动晶体管23的电力的供应。电流电路29从调节器输出17供电。
在时刻t3，当调节器输出17的电压超过电流电路29的晶体管(29a、29b、29c)的阈值VT(29b)、VT(29c)时，电流电路29能够动作。能够进行电容器电路31的电容器30的充电或放电。当电容器30例如被小于规定电流值的电流充电时，电容器电路31的输出(vcap)的电压逐渐升高。
在时刻t4，当调节器输出17的电压(reg_out)升高到晶体管(29a、29c)能够在饱和区域中动作的程度时，电流电路29的电流镜电路开始电流镜的动作。由于调节器输出17的电压(reg_out)的升高，电容器电路31的电容器30能够被恒定电流充电或放电。电容器电路31的输出(vcap)的电压线性地变化。
在时刻t5，调节器输出17的电压(reg_out)成为大致正规的电压Vreg，响应于此，来自误差检测电路39的反馈电压vfb成为一定。
在时刻t6，当判定器33感测到电容器电路31的输出(vcap)的电压横穿判定值时，生成判定信号SDET。响应于判定信号SDET的生成，驱动电路24使误差放大电路19能够控制第二驱动晶体管25，从而提高调节器的驱动能力。
从时刻t4到判定信号SDET的生成为止的待机时间通过以下的式子近似地计算。
Time＝(电容器30的电容)×(判定器33的判定电压)/(电流电路29的输出电流I6)
待机时间Time能够被调整为比调节器输出17的电压达到所期望的电压的时刻t5长的时间。该调整例如能够通过电容器30的电容、判定器33的判定电压、和/或电流电路29的输出电流I6来进行。
如从上述说明所理解的，在电源接通时使用第一驱动晶体管23启动调节器输出17，使电压调节器12和调节器电路14生成稳定的控制电压。这样，在电压调节器适当地动作后，即电压调节器的启动完成后，除了第一驱动晶体管23之外，还使第二驱动晶体管25动作，提高调节器输出17中的电流驱动能力。
根据本实施方式的半导体装置11、电压调节器12以及调节器电路14，能够避免在电压调节器12的启动中切换驱动电路24的驱动能力。因此，能够解决电压调节器12的启动中的大电流的供应、以及起因于此的调节器输出17的电压变动所涉及的课题。
根据本实施方式的半导体装置11、电压调节器12以及调节器电路14，电流电路29的电流依赖于调节器输出17的电压。因此，待机时间Time与调节器输出17的电压的变化相关联。难以产生无关联的电路有可能会产生的问题，例如待机时间的不足或过度的待机时间。
如从迄今为止的说明所理解的，在本实施方式中，电压调节器12能够具备调节器电路14、电容器16以及误差检测电路39。调节器电路14包括控制电路13、切换判定电路15、调节器输出17和驱动电路24。电容器16和误差检测电路39连接到调节器输出17。控制电路13包括调节器输出17、控制输出20、误差放大电路19、切换电路21以及基准电压生成电路41。控制输出20连接到误差放大电路19的输出。
驱动电路24能够包括第一驱动晶体管23、被构成为控制第一驱动晶体管23的误差放大电路19、以及一个或多个第二驱动晶体管25。切换电路21使得能够由误差放大电路19选择性地驱动第二驱动晶体管25。
调节器输出17被构成为经由第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25接收来自第一电源线Vdd的电力。因此，在稳定状态下，第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25能够向调节器输出17提供来自第一电源线Vdd的电力。
切换判定电路15包括电流源电路27、与电流源电路27连接的电流电路29、由电流电路29充电或放电的电容器电路31、以及被构成为判定电容器电路31的输出的电位的一个或多个判定器33。电容器电路31包括由对应的电流电路29充电或放电的一个或多个电容器30。判定器33中的每一个被构成为判定对应的电容器30的一个电极30a的电位，并生成示出判定结果的判定信号SDET。
驱动电路24能够响应于来自判定器33的判定信号SDET，选择性地驱动驱动电路24的第二驱动晶体管25。
提供了启动如上所述的半导体装置11和电压调节器12的方法。图6是示出该方法的主要顺序的流程图。
在该方法中，在顺序S101，准备半导体装置11、电压调节器12或调节器电路14。如从图1至图5的实施方式所理解的，电压调节器12包括调节器电路14、电容器16和误差检测电路39。调节器电路14能够包括半导体装置11、驱动电路24(第一驱动晶体管23和第二驱动晶体管25)、误差检测电路39和基准电压生成电路41。误差检测电路39被构成为对调节器输出17的电压进行分压，并且向半导体装置11的误差放大电路19提供分压值Vrdv。基准电压生成电路41被构成为向半导体装置11的误差放大电路19提供参照电压Vref。
在顺序S102，从电源线Vdd向第一驱动晶体管23、第二驱动晶体管25、电压调节器12的控制电路13、电流源电路27以及判定器33供电。
在顺序S103，响应于第一驱动晶体管23驱动了调节器输出17，而从调节器输出17向电流电路29供电。
在顺序S104，响应于从调节器输出17向电流电路29供电，而对电容器30进行充电或放电。
在顺序S105，在开始从调节器输出17向电流电路29的供电后，响应于判定器33的判定结果来控制第二驱动晶体管25。
根据该启动方法，在电压调节器12的启动时，使用基于调节器输出17电压的误差放大电路19输出中的值来控制第一驱动晶体管23。在切换判定电路15中，响应于调节器输出17的启动，电流电路29对电容器电路31的电容器30进行充电或放电。此外，判定器33判定充电或放电所涉及的电容器电路31的电容器30的一个电极30a的电位，生成示出判定结果的判定信号SDET。使用响应于该判定信号SDET的切换电路21，能够通过误差放大电路19选择性地控制第二驱动晶体管25。
图7是示出本实施方式的半导体装置的切换判定电路的电路图，图7的切换判定电路15能够包括A/D变换器，该A/D变换器包括接收彼此不同的比较电压而动作的多个比较器。
在实施例3中，判定器33包括多个判定电路33a，具体而言N+1个比较器comp[0]～comp[N]。比较器comp[0]～comp[N]在正输入(+)处接收电容器电路31的输出，并且具有接收每一个比较电压(vref_cmp_[0]～vref_cmp_[N])的负输入(-)。这些基准电压从生成每一个判定电压的参照电压发生器42a[0]～42a[N]提供。
电容器电路31的输出的电压vcap通过由电流电路29的充电或放电而变化。该电压变化使用彼此不同的判定电压的比较器comp[0]～comp[N]按顺序检测。比较电压(vref_cmp_[0]～vref_cmp_[N])例如能够按顺序排列为从大的值到小的值。
如从图1和图7所示的电路图所理解的，驱动电路24包括对应于N+1个比较器comp[0]～comp[N]的N+1个第二驱动晶体管25。N+1个第二驱动晶体管25分别响应于来自N+1个比较器comp[0]～comp[N]的N+1个判定信号SDET[N：0](comp_out[0]～comp_out[N])而动作。具体而言，N+1个第二驱动晶体管25由N+1个切换器22切换，该N+1个切换器22分别响应于N+1个判定信号SDET[N：0](comp_out[0]～comp_out[N])而动作。切换器22中的每一个能够包括第一开关24a和第二开关24b。切换器22中的每一个中的第一开关24a和第二开关24b响应于到切换器22的判定信号SDET[N：0]之一。
根据半导体装置11、电压调节器12和调节器电路14，如从图3和图7所理解的，作为判定器33，能够使用一个或多个比较器电路43。比较器电路43的比较阈值能够彼此不同。切换电路21能够包括分别对应于比较器电路43的切换器22。
此外，根据半导体装置11、电压调节器12以及调节器电路14，如从图3、图4以及图7所理解的，比较器电路43的一部分或全部能够置换为施密特触发电路45。此外，一个或多个施密特触发电路45能够用作判定器33。切换电路21能够包括分别对应于施密特触发电路45的切换器22。施密特触发电路45的上阈值和下阈值中的至少一个能够彼此不同。
图8是示出本实施方式的半导体装置的切换判定电路的电路图，尽管图8的切换判定电路15包括比较器，但是比较器的一部分或全部能够置换为施密特触发电路。
在实施例4中，切换判定电路15能够包括多个电流电路29。电流电路29中的至少一个包括包含晶体管29a和晶体管29b的电流供应电路28a、以及从电流供应电路28a接收镜电流的电流分支电路28b。电流电路29中的其余部分能够包括连接到电流供应电路28a并接收镜电流的电流分支电路28b。电流分支电路28b中的每一个包括晶体管29c，该晶体管29c与电流供应电路28a的晶体管29b连接以构成电流镜电路。
在图8所示的切换判定电路15中，具体地，电流电路29能够包括例如单个电流供应电路28a和N+1个电流分支电路28b。N+1个电流分支电路28b由符号“29[0]”至“29[N]”参照。对应于N+1个电流分支电路28b，电容器电路31包括N+1个电容器30[0]～30[N]。N+1个电容器30(1)～30[N]分别连接到电流分支电路(29[0]～29[N])的输出。N+1个电容器30[0]～30[N](cap_cmp[0]～cap_cmp[N])连接到比较器comp[0]～comp[N]的正输入(+)。N+1个电容器30(1)～30[N]各自的输出的电压(vcap[0]～vcap[N])因电流分支电路(29[0]～29[N])的充电或放电而变化。这些电容器30[0]～30[N]的电压变化使用每一个比较器comp[0]～comp[N]来检测，比较器comp[0]～comp[N]在负输入(-)处接收来自参照电压发生器42的共同的判定电压(例如电压vref_cmp)。
驱动电路24包括对应于N+1个比较器comp[0]～comp[N]的N+1个第二驱动晶体管25。N+1个第二驱动晶体管25分别响应于来自N+1个比较器comp[0]～comp[N]的N+1个判定信号SDET[N：0](comp_out[0]～comp_out[N])而动作。具体而言，N+1个第二驱动晶体管25由N+1个切换器22切换，该N+1个切换器22分别响应于N+1个判定信号SDET[N：0](comp_out[0]～comp_out[N])而动作。切换器22中的每一个能够包括第一开关24a和第二开关24b。切换器22中的每一个中的第一开关24a和第二开关24b响应于到该切换器22的判定信号SDET[N：0]中的对应的一个信号。
在该实施例中，能够应用以下的至少一个方式。
方式1：电流分支电路(29[0]～29[N])生成彼此不同的镜电流I6[0]～I6[N]。
方式2：N+1个电容器30[0]～30[N]分别具有彼此不同的电容值cap_cmp[0]～cap_cmp[N]。
根据半导体装置11、电压调节器12以及调节器电路14，作为判定器33，能够使用一个或多个比较器电路43。切换电路21能够包括分别对应于比较器电路43的切换器22。此外，根据半导体装置11、电压调节器12以及调节器电路14，作为判定器33，能够使用一个或多个施密特触发电路45。切换电路21能够包括分别对应于施密特触发电路45的切换器22。
如参照图7和图8来说明的，切换判定电路15能够包括比较器电路43或施密特触发电路45这样的多个判定电路(43、45)，以便生成多个判定信号SDET[N：0]。具体而言，根据半导体装置11、电压调节器12以及调节器电路14，判定器33能够包括以下的任一个方式。多个比较器电路43、多个施密特触发电路45、至少一个比较器电路43或至少一个施密特触发电路45。
如参照图7和图8来说明的，切换判定电路15能够包括多个充电/放电电路(29、30、31)，判定器33生成对应于每一个充电/放电电路(29、30、31)的判定信号SDET[N：0]。
本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更来实施。而且，它们全部包括在本发明的技术思想中。
附图标记的说明
11…半导体装置、12…电压调节器、13…控制电路、14…调节器电路、15…切换判定电路、17…调节器输出、19…误差放大电路、19a…输出、21…切换电路、22…切换器、23…第一驱动晶体管、24…驱动电路、24a、24b…开关、25…第二驱动晶体管、27…电流源电路、29…电流电路、30…电容器、30a…一个电极、30b…另一电极、31…电容器电路、33…判定器、35…内部电路、37…外部电路、39…误差检测电路、41…基准电压生成电路、43…施密特触发电路、43…比较器电路、45…施密特触发电路、47…逻辑电路、SDET…判定信号、Vdd…电源线、Vrdv…分压值、Vref…参照电压、Vss…接地线。

Claims (13)

1.一种半导体装置，其中，具备：
控制电路，包括调节器输出、误差放大电路和切换电路，所述误差放大电路被构成为控制第一驱动晶体管，所述切换电路被构成为通过所述误差放大电路选择性地控制一个或多个第二驱动晶体管，所述第一驱动晶体管被构成为驱动所述调节器输出，所述第二驱动晶体管被构成为驱动所述调节器输出；以及
切换判定电路，包括电流源电路、电流电路、电容器和判定器，所述电流源电路被构成为从与所述调节器输出不同的第一电源线被供电，所述电流电路接收来自所述电流源电路的电流，所述电容器响应于所述调节器输出的启动而由所述电流电路充电或放电，所述判定器被构成为判定所述电容器的一个电极的电位并生成示出判定结果的一个或多个判定信号，
所述调节器输出被构成为经由所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管中的至少一个接收来自所述第一电源线的电力，
所述切换电路被构成为响应于来自所述切换判定电路的所述判定信号，切换由所述误差放大电路对所述第二驱动晶体管的控制，
所述误差放大电路响应于来自所述调节器输出的反馈电压与参照电压的差而动作。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述电流电路从所述调节器输出被供电。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述判定器从所述第一电源线被供电。
4.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述电流源电路从所述第一电源线被供电。
5.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述判定器包括比较器电路或施密特触发电路中的任一个。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述切换判定电路包括接收来自所述电流源电路的电流的至少一个第二电流电路、以及响应于所述调节器输出的启动而由所述第二电流电路充电或放电的至少一个第二电容器，
所述判定器被构成为判定所述第二电容器的一个电极的电位，生成示出每一个第二判定结果的第二判定信号，
所述切换电路被构成为响应于所述第二判定信号而切换由所述误差放大电路对所述第二驱动晶体管之一的控制。
7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述判定器包括多个比较器电路，
所述切换电路包括与所述比较器电路中的每一个相关联的多个切换器，
所述切换器被构成为响应于来自所述比较器电路的输出的每一个信号，切换所述误差放大电路的输出是否控制所述第二驱动晶体管中的每一个。
8.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，
所述判定器包括多个施密特触发电路，
所述切换电路包括与所述施密特触发电路中的每一个相关联的多个切换器，
所述切换器被构成为响应于来自所述施密特触发电路的输出的每一个信号，切换所述误差放大电路的输出是否控制所述第二驱动晶体管中的每一个。
9.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，
所述判定器包括分别连接到所述电容器的一个电极和所述第二电容器的一个电极的多个比较器电路，
所述比较器电路接收来自参照电压发生器的参照电压。
10.根据权利要求1或6所述的半导体装置，其中，
所述判定器包括A/D变换器，所述A/D变换器包括接收彼此不同的比较电压而动作的多个比较器，
所述切换电路包括与所述比较器中的每一个对应的多个切换器，
所述切换器被构成为响应于来自所述A/D变换器的输出的每一个信号，切换所述误差放大电路的输出是否控制所述第二驱动晶体管。
11.根据权利要求7或8所述的半导体装置，其中，
所述切换器中的每一个包括第一开关和第二开关，
在与所述切换器对应的所述判定信号示出与所述切换器对应的所述第二驱动晶体管为有效的情况下，所述第一开关闭合以使得所述误差放大电路控制与所述切换器对应的所述第二驱动晶体管中的每一个，
在所述判定信号示出与所述切换器对应的所述第二驱动晶体管为非有效的情况下，所述第一开关打开以使得与所述切换器对应的所述第二驱动晶体管与所述误差放大电路分离，
所述第二开关被构成为在所述第一开关被打开的情况下，使所述第二驱动晶体管非导通。
12.一种调节器电路，其中，具备：
第一驱动晶体管；
一个或多个第二驱动晶体管；以及
根据权利要求1所述的半导体装置。
13.一种启动调节器电路的方法，其中，具备：
准备根据权利要求12所述的调节器电路；
向所述第一驱动晶体管、所述第二驱动晶体管、所述调节器电路的所述控制电路、所述电流源电路和所述判定器供电；
响应于所述第一驱动晶体管驱动了所述调节器输出，从所述调节器输出向所述电流电路供电；
响应于向所述电流电路供电，对所述电容器进行充电或放电；以及
在开始从所述调节器输出向所述电流电路的供电后，响应于所述判定器的所述判定结果来控制所述第二驱动晶体管。
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