JP2000124404A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2000124404A
JP2000124404A JP10291874A JP29187498A JP2000124404A JP 2000124404 A JP2000124404 A JP 2000124404A JP 10291874 A JP10291874 A JP 10291874A JP 29187498 A JP29187498 A JP 29187498A JP 2000124404 A JP2000124404 A JP 2000124404A
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JP
Japan
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circuit
power supply
voltage
output
boosting
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JP10291874A
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English (en)
Inventor
Hideshi Nakazawa
英志 中澤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

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  • Microcomputers (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】外部電源の電圧値に対応してマスクレイアウト
を変更しなくても昇圧回路を制御することが可能であ
り、消費電力損失を抑制することができる構成とされた
半導体集積回路を提供する。 【解決手段】本発明に係る半導体集積回路は、電源電圧
を昇圧する昇圧回路1と、昇圧回路1の出力電圧を電源
として動作する発振回路2及び負荷回路3と、昇圧回路
1の出力電圧を一定電位に固定するスタートアップ回路
4と、電源電圧レベルを判別し、かつ、昇圧回路の出力
電圧レベルを判別する複数電源電圧検知回路5と、複数
電源電圧検知回路5から出力される判別結果に応じて昇
圧回路1の昇圧倍率を制御する昇圧倍率制御回路6とを
備えている。なお、昇圧回路1の出力電圧を電源とする
定電圧回路を昇圧回路1及び発振回路2間に設け、発振
回路2及び負荷回路3が定電圧回路の出力電圧を電源と
するものであってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、昇圧回路を内蔵し
て構成された半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、機器形態の小型化や電池駆動の長
寿命化、電池使用数の削減等の必要上から、半導体集積
回路(以下、集積回路という)やマイクロコンピュータ
の低電圧化、高速化及び低消費電力化が強く要望される
ようになってきており、集積回路、特に、マイクロコン
ピュータでは、昇圧回路を内蔵したうえでの低電圧化、
高速化及び低消費電力化が実現されている。すなわち、
このような集積回路の一例としては図2で示すものがあ
り、この集積回路は、昇圧回路1と、発振回路2と、C
PU等の負荷回路3と、スタートアップ回路4とを備え
ている。
【0003】そして、外部電源の電圧を昇圧する昇圧回
路1の出力は発振回路2及び負荷回路3の電源として接
続されており、昇圧回路1の出力と電源(VSS電位)
との間には、動作開始時における昇圧回路1の出力電圧
を一定電位(VSS電位)として固定するためのスター
トアップ回路4が接続されている。また、この際、発振
回路2の発振クロックaを受けとった負荷回路3から
は、昇圧回路1の昇圧クロックbが出力されることにな
っている。
【0004】そのため、この集積回路では、以下のよう
な動作が実行される。まず、電源投入時及びリセット時
には、スタートアップ回路4によって昇圧回路1の出力
をVSS電位に固定し、外部電源の電圧レベルでもって
発振回路2を駆動させる。すると、発振回路2の発振ク
ロックaに基づいて供給される昇圧クロックbを受けと
った昇圧回路1が動作を開始し、電源電圧の昇圧が開始
される。
【0005】そして、昇圧回路1の出力電圧が安定した
後には、スタートアップ回路4の動作を停止させたう
え、昇圧回路1の出力電圧を電源として発振回路2及び
負荷回路3が駆動させられる。すなわち、従来の形態に
かかる集積回路では、発振開始時にのみ外部電源が用い
られるため、発振回路2及び負荷回路3の高速動作が可
能であるとともに、外部電源の電圧レベルには拘わらな
いで動作安定後の消費電力を一定に抑制することが可能
となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来構成とされた集積回路においては、外部電源の電圧値
に関係なく昇圧回路1が動作するため、外部電源の電圧
値によってマスクレイアウトを変更し、かつ、昇圧回路
1を未使用とする必要がある。すなわち、具体的にいう
と、外部電源の電圧値が最小動作電圧値に近い場合(以
下、低電圧レベルという)は問題ないが、外部電源の電
圧値が最大動作電圧値に近い場合(以下、高電圧レベル
という)には、内部回路が正常に動作しているにも拘わ
らず、常に昇圧が行われているため、消費電力損失が大
きくなってしまう。
【0007】また、高電圧レベルである昇圧回路1の出
力電圧が絶対最大定格の電圧値を越えて負荷回路3に印
加されると、集積回路が破壊されてしまう恐れがあり、
マスクレイアウトの変更による昇圧回路1の動作停止が
行われていなければ、使用可能な電圧範囲が制限されて
しまうことになっていた。
【0008】本発明はこれらの不都合に鑑みて創案され
たものであって、外部電源の電圧値に対応してマスクレ
イアウトを変更しなくても昇圧回路の動作を制御するこ
とが可能であり、消費電力損失を容易に抑制することが
できる構成とされた集積回路の提供を目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1にかか
る集積回路は、電源電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回
路の出力電圧を電源として動作する発振回路及び負荷回
路と、昇圧回路の出力電圧を一定電位に固定するスター
トアップ回路と、電源電圧レベルを判別し、かつ、昇圧
回路の出力電圧レベルを判別する複数電源電圧検知回路
と、複数電源電圧検知回路から出力される判別結果に対
応して昇圧回路の昇圧倍率を制御する昇圧倍率制御回路
とを備えている。この構成によれば、複数電源電圧検知
回路によって電源電圧を高低二つ以上の電圧レベルに大
別したうえでの判別が実行されることになり、電源電圧
が高電圧レベルであれば、複数電源電圧検知回路によっ
て昇圧は不要と判断されるため、昇圧倍率制御回路を介
して昇圧回路の動作は停止させられてしまう。
【0010】そして、昇圧回路が停止している場合に
は、昇圧回路の出力電圧が絶対最大定格の電圧値を越え
て負荷回路に印加されることもなくなる。また、電源電
圧が低電圧レベルであり、複数電源電圧検知回路によっ
て昇圧が必要と判断された際には、昇圧倍率制御回路を
介したうえで昇圧回路が動作させられることになり、こ
の昇圧回路の出力電圧を電源として負荷回路が正常に動
作することとなる。さらにまた、動作モードによって負
荷回路の消費電流に差が生じる場合には、動作モードに
対応して昇圧倍率制御回路を制御し、かつ、昇圧回路の
出力電圧レベルを検知しながら動作モードに合わせたう
えでの昇圧が実行されることになり、消費電流損失を抑
制しながら昇圧された電圧を発振回路及び負荷回路の電
源として安定的に供給することが可能になる。
【0011】本発明の請求項2にかかる集積回路は、電
源電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路の出力電圧を電
源とする定電圧回路と、定電圧回路の出力電圧を電源と
して動作する発振回路及び負荷回路と、昇圧回路の出力
電圧を一定電位に固定するスタートアップ回路と、電源
電圧レベルを判別し、かつ、昇圧回路の出力電圧レベル
を判別する複数電源電圧検知回路と、複数電源電圧検知
回路から出力される判別結果に対応して昇圧回路の昇圧
倍率を制御する昇圧倍率制御回路とを備えている。この
構成によれば、変動しやすい昇圧回路の出力電圧が一定
電圧となったうえで定電圧回路から出力されるので、こ
の定電圧回路の出力電圧を電源とする発振回路及び負荷
回路の動作が安定するという利点が確保される。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本実施の形態にかかる集積
回路を簡略化して示すブロック図であり、本実施の形態
にかかる集積回路は、図1で示し、かつ、従来の形態で
説明したのと同様、電源電圧を昇圧するための昇圧回路
1と、昇圧回路1の出力電圧を電源として動作する発振
回路2及びCPU等の負荷回路3と、昇圧回路1の出力
電圧を一定電位に固定するためのスタートアップ回路4
とを備えている。そして、この際における昇圧回路1の
出力は発振回路2及び負荷回路3の電源として接続され
ており、発振開始時における昇圧回路1の出力電圧を一
定電位(VSS電位)に固定するスタートアップ回路4
は昇圧回路1の出力と電源との間に接続されている。
【0013】また、この際における集積回路は、電源電
圧レベルを判別し、かつ、昇圧回路1の出力電圧レベル
を判別する複数電源電圧検知回路5と、この複数電源電
圧検知回路5から出力される判別結果、つまり、電源電
圧及び出力電圧のそれぞれが高電圧レベルであるか低電
圧レベルであるかを示す判別結果に対応して昇圧回路1
の昇圧倍率を制御するための昇圧倍率制御回路6とを具
備しており、電源電圧を入力とする複数電源電圧検知回
路5の出力は昇圧倍率制御回路6の入力と接続されてい
る一方、この昇圧倍率制御回路6の出力は昇圧回路1に
対して接続されている。なお、発振回路2から出力され
た発振クロックaを受けとった負荷回路3は、複数電源
電圧検知回路5に対して昇圧クロックbを供給すること
になっている。また、この負荷回路3からは動作モード
信号cが出力されており、負荷回路3から出力された動
作モード信号cは複数電源電圧検知回路5へと入力して
いる。
【0014】つぎに、本実施の形態にかかる集積回路の
動作を説明する。以上のような構成とされた集積回路に
おいては、まず、外部電源の電圧レベルを複数電源電圧
検知回路5でもって判別することが実行されることにな
り、この際にあっては、例えば、外部電源の電圧値を論
理信号化して高低二つの電圧レベルに大別し、高低いず
れの電圧レベルであるかを示す判別結果が複数電源電圧
検知回路5から昇圧倍率制御回路6へと出力される。そ
こで、複数電源電圧検知回路5から出力された判別結果
を受けとった昇圧倍率制御回路6は、高低いずれの電圧
レベルに対応した判別結果であるかに応じて昇圧回路1
の昇圧倍率を制御することになる。
【0015】そして、この際、例えば、外部電源が高電
圧レベルであり、複数電源電圧検知回路5の判別結果が
高電圧レベルであることを示しているときは、電源電圧
を昇圧しなくても集積回路が正常に動作するから、昇圧
回路1でもって電源電圧の昇圧は行われないことにな
る。つまり、昇圧倍率制御回路6が設定する昇圧倍率は
1倍であり、昇圧回路1の動作を停止したうえで外部電
源の電圧値が昇圧回路1から昇圧されないまま出力され
る。一方、外部電源が低電圧レベルであり、複数電源電
圧検知回路5から出力された判別結果が低電圧レベルで
あることを示しているときは、電源電圧を昇圧する必要
があるため、昇圧倍率制御回路6が昇圧回路1の昇圧倍
率をN倍(N:自然数)として設定することになる。そ
のため、電源電圧は昇圧回路1でもって昇圧されること
になり、昇圧された昇圧回路1の出力電圧を電源とした
うえで発振回路2及び負荷回路3が動作を開始すること
になる。
【0016】すなわち、本実施の形態にかかる集積回路
では、外部電源の電圧値が高電圧レベルであれば昇圧回
路1による昇圧が行われず、外部電源の電圧値が低電圧
レベルである際にのみ昇圧回路1による昇圧が行われる
から、電源電圧の高低を全く考慮しないままでの昇圧が
行われている従来の集積回路と比較した場合の消費電力
損失が少なくて済むことになる。なお、複数電源電圧検
知回路5が電源電圧を二つ以上の電圧レベルを判別する
ものであり、かつ、昇圧倍率制御回路6が二つ以上の電
圧レベルと対応する判別結果に応じた昇圧倍率を有する
ものであってもよいことは勿論であり、この場合には、
より一層細かい制御によって集積回路における消費電力
損失を抑制することが可能になる。
【0017】また、複数電源電圧検知回路5がCPU等
の負荷回路3から出力されてくる動作モード信号cに対
応して昇圧倍率を制御するものであってもよく、このよ
うな構成である際には、複数電源電圧検知回路5で昇圧
回路1の出力電圧レベルを判別することにより、集積回
路の動作モードに合致した昇圧を行いながら消費電力損
失の抑制を図り得ることになる。さらにまた、図示省略
しているが、昇圧回路1の出力電圧を電源とする定電圧
回路を昇圧回路1と発振回路2との間に設け、かつ、発
振回路2及び負荷回路3が定電圧回路の出力電圧を電源
として動作するものであるとしておいてもよい。そし
て、この構成であれば、昇圧回路1の出力電圧が変動し
やすいにも拘わらず、定電圧回路から出力される一定電
圧を電源としたうえで発振回路2及び負荷回路3が動作
するので、これらの動作が安定することになる。
【0018】
【発明の効果】本発明の請求項1にかかる集積回路にお
いては、複数電源電圧検知回路及び昇圧倍率制御回路を
設けているので、外部電源の電圧値に対応してマスクレ
イアウトを変更しなくても昇圧回路の動作を制御するこ
とが可能であり、消費電力損失を容易に抑制することが
できる。その結果、電源電圧が高電圧レベルであっても
集積回路が破壊されてしまう恐れはなくなり、使用可能
な電圧範囲が制限されることも起こらなくなるという効
果が得られる。また、請求項2にかかる集積回路であれ
ば、変動しやすい昇圧回路の出力電圧が一定電圧となっ
たうえで定電圧回路から出力されるので、この定電圧回
路の出力電圧を電源とする発振回路及び負荷回路の動作
が安定するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態にかかる集積回路を簡略化して示
すブロック図である。
【図2】従来の形態にかかる集積回路を簡略化して示す
ブロック図である。
【符号の説明】
1 昇圧回路 2 発振回路 3 負荷回路 4 スタートアップ回路 5 複数電源電圧検知回路 6 昇圧倍率制御回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回
    路の出力電圧を電源として動作する発振回路及び負荷回
    路と、昇圧回路の出力電圧を一定電位に固定するスター
    トアップ回路と、電源電圧レベルを判別し、かつ、昇圧
    回路の出力電圧レベルを判別する複数電源電圧検知回路
    と、複数電源電圧検知回路から出力される判別結果に対
    応して昇圧回路の昇圧倍率を制御する昇圧倍率制御回路
    とを備えていることを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 電源電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回
    路の出力電圧を電源とする定電圧回路と、定電圧回路の
    出力電圧を電源として動作する発振回路及び負荷回路
    と、昇圧回路の出力電圧を一定電位に固定するスタート
    アップ回路と、電源電圧レベルを判別し、かつ、昇圧回
    路の出力電圧レベルを判別する複数電源電圧検知回路
    と、複数電源電圧検知回路から出力される判別結果に対
    応して昇圧回路の昇圧倍率を制御する昇圧倍率制御回路
    とを備えていることを特徴とする半導体集積回路。
JP10291874A 1998-10-14 1998-10-14 半導体集積回路 Pending JP2000124404A (ja)

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