JP2000163141A - 降圧電源回路 - Google Patents

降圧電源回路

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JP2000163141A
JP2000163141A JP10335418A JP33541898A JP2000163141A JP 2000163141 A JP2000163141 A JP 2000163141A JP 10335418 A JP10335418 A JP 10335418A JP 33541898 A JP33541898 A JP 33541898A JP 2000163141 A JP2000163141 A JP 2000163141A
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JP
Japan
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power supply
voltage
internal
supply voltage
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JP10335418A
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English (en)
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Tetsuya Narahara
哲也 楢原
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Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池駆動システムにおけるスタンバイ時の消
費電流を低減する。 【解決手段】 外部電源で動作し、外部電源電圧を内部
電源電圧に降圧するレギュレータ回路を含む降圧電源回
路において、外部電源と内部電源ラインとの間に簡易降
圧回路7を付加して、システムクロック停止時にSTO
P信号によりレギュレータ回路を停止させ、簡易降圧回
路7により外部電源電圧を内部電源電圧に降圧させる。
簡易降圧回路7は、システムクロック停止時にオンする
トランジスタと、ダイオード接続された複数のトランジ
スタとを直列接続して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、システム待機時
の消費電流を低減する降圧電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話機等の電池駆動システムでは低
消費電流化が求められている。そのためマイコン等の半
導体装置を搭載した携帯電話機等では、一度の充電で長
時間使えるようにするために、スタンバイ時(システム
待機時)には、システムクロックを停止して消費電流を
抑えること等が通常行われている。
【0003】しかし、システムクロックが停止するスタ
ンバイ時においても、メモリやレジスタ等のデータを保
持する必要があり、そのため、メモリやレジスタ等に電
流を供給する電源回路を停止することができない。
【0004】もし、電源回路の動作を停止して、内部回
路に電圧を供給しないようにすると、メモリやレジスタ
に記憶した内容が消失してしまい、半導体装置が再び動
作状態に復帰したとき、正常に動作しなかったり、ST
OPモードに入る前の状態を何らかの方法で再設定させ
なければならない。このため、STOPモード時でも内
部回路には常時電圧を供給しなければならない。
【0005】また、メモリやマイクロコンピュータなど
の半導体装置は、年々動作速度の向上や価格低減が求め
られており、半導体装置を構成するトランジスタのサイ
ズは微細化されてきている。トランジスタが微細化され
るに伴い、トランジスタの耐圧は低下してきている。こ
のため、半導体装置は、内部にレギュレータ回路からな
る降圧電源回路を備え、外部から供給される電源電圧を
内部で降圧して内部回路に供給するようにしている。
【0006】図7は、半導体装置に用いられる従来の降
圧電源回路であるレギュレータ回路の構成の一例を示す
回路図であり、外部電源電圧(5V)を定電圧の内部電
源電圧(3V)に降圧して内部回路14等に電流を供給
している。図7に示すレギュレータ回路200は、基準
電圧を発生するリファレンス回路11と、基準電圧を基
に内部電源電圧を発生するオペアンプ回路12および帰
還抵抗R13,R14により構成されている。
【0007】オペアンプ回路12は、その出力である内
部電源電圧VOUT を帰還抵抗R13,R14で分圧した
電圧と、基準電圧VBGR とを比較して、これらが等しく
なるように制御する。このため、内部電源電圧VOUT
次式で表される。
【0008】VOUT =(1+R13/R14)×VBGR 内部電源電圧VOUT は、内部回路14やシステムクロッ
ク回路13等に供給される。システムクロック回路13
は、システムクロックを生成して、内部回路14などの
回路にクロックを供給する。内部回路14は、このシス
テムクロックをもとに所望の動作を実行する。また、内
部回路14は、システム利用者等から所望の処理要求が
しばらくないと、自ら待機状態になるとともに、STO
P信号をシステムクロック回路13に出力して、クロッ
クの生成を停止させる。その後、内部回路14は、シス
テム利用者等から所望の処理要求を受け付けると、ST
OP信号を解除し、システムクロック回路13のクロッ
ク生成を再開させ、動作状態に復帰する。
【0009】このように、システム待機中はシステムク
ロックを停止させるようにするので、内部回路14とシ
ステムクロック回路13で消費される電力を低減でき
る。
【0010】図8は、図7に示す従来のレギュレータ回
路に用いられるリファレンス回路の一例を示す回路図で
ある。図8に示すリファレンス回路11は、外部電源と
接地電位GNDとの間に、Pチャネル型MOSトランジ
スタ(以下、PMOSトランジスタという)Q1と、ド
レイン・ゲート間が接続されたNチャネル型MOSトラ
ンジスタ(以下、NMOSトランジスタという)Q8
と、NMOSトランジスタQ8側をアノードとするダイ
オードD11が直列に接続されて電流パスが形成されて
おり、外部電源と接地電位GNDとの間に、ドレイン・
ゲート間が接続されたPMOSトランジスタQ2とNM
OSトランジスタQ9と抵抗R11と抵抗R11側をア
ノードとするダイオードD12が直列に接続されて電流
パス形成されており、さらに外部電源と接地電位GND
との間に、PMOSトランジスタQ3と抵抗R12と抵
抗R12側をアノードとするダイオードD13が直列に
接続されて電流パスが形成されている。
【0011】また、PMOSトランジスタQ1,Q2,
Q3のゲートがQ2のドレインに共通接続され、カレン
トミラー回路を構成している。NMOSトランジスタQ
8,Q9のゲートがQ8のドレインに共通接続され、P
MOSトランジスタQ3のドレインが出力端子ROUT
接続され、この端子ROUT から基準電圧VBGR を発生す
る。
【0012】上述したように、外部電源と接地電位GN
Dとの間に電流パス(DCパス)が形成されており、電
流パスを流れる電流を求めと、例えば、ダイオードのサ
イズ比をD11:D12:D13=1:n1:n2とす
る。PMOSトランジスタQ1,Q2,Q3をそれぞれ
同じサイズとすると、I0 =I 1 =I2 となり、ダイオ
ードD11の順方向電圧をVD11 、ダイオードD12の
順方向電圧をVD12 とすると、 VD11 =R11・I1 +VD12D11 =(kT/q)ln(I0 /Is0 ) VD12 =(kT/q)ln(I0 /n1・Is0 ) q:電子の電荷量,k:ボルツマン定数,T:絶対温
度,Is0:ダイオードD11の飽和電流 したがって、 I1 =(1/R11)・(kT/q)ln(n1) n1を24、R11を117kΩとすると、 I1 =700nA=I0 =I2 となり、リファレンス回路11には、700nA×3=
2.1μAの電流が流れることになる。
【0013】また、抵抗R12を1.14MΩとする
と、基準電圧VBGR は次式で表される。
【0014】 VBGR = I2 ×R12+VD13 = 0.7μA×1.14MΩ+0.7V =1.5V このように、リファレンス回路11は、抵抗R11,R
12やダイオードD11,D12,D13を最適に設定
することで、外部電源の電圧や周囲温度の変動に依存せ
ず安定した基準電圧VBGR を出力することができる。し
かし、この基準電圧VBGR を得るためには、絶えず所定
の電流3I1 を流し続けなければならず、一定の電力が
定常的に消費され続けることになる。
【0015】図9は、帰還抵抗R13,R14を含めた
オペアンプ回路の一例を示す回路図である。図9に示す
オペアンプ回路12は、外部電源と接地電位GNDとの
間に、ゲートが接地されたPMOSトランジスタQ4と
ドレイン・ゲート間が接続されたNMOSトランジスタ
Q10が直列に接続されて電流パスが形成されており、
外部電源とNMOSトランジスタQ11のドレインとの
間にドレイン・ゲート間が接続されたPMOSトランジ
スタQ5が接続され、外部電源とNMOSトランジスタ
Q12のドレインとの間にPMOSトランジスタQ6が
接続され、差動対NMOSトランジスタQ11,Q12
のソースと接地電位GNDとの間にNMOSトランジス
タQ13が接続されて電流パスが形成されており、ま
た、外部電源と接地電位GNDとの間に、PMOSトラ
ンジスタQ7とNMOSトランジスタQ14が直列に接
続されて電流パスが形成されており、さらに、外部電源
と接地電位GNDとの間に、NMOSトランジスタQ1
5と帰還抵抗R13,R14が直列に接続されて電流パ
スが形成されている。
【0016】PMOSトランジスタQ5,Q6のゲート
が共通接続されており、NMOSトランジスタQ10,
Q13,Q14のゲートが共通接続されている。さら
に、PMOSトランジスタQ7のゲートはNMOSトラ
ンジスタQ12のドレインに接続され、NMOSトラン
ジスタQ15のゲートはPMOSトランジスタQ7のド
レインに接続されている。NMOSトランジスタQ11
のゲートは帰還抵抗R13,R14の接続点に接続さ
れ、NMOSトランジスタQ12のゲートにはリファレ
ンス回路11から基準電圧VBGR が供給されており、N
MOSトランジスタQ15のソースから内部電源電圧V
OUT を発生する。
【0017】次に、図9に示すオペアンプ回路の動作を
説明する。
【0018】トランジスタQ13,Q14は定電流回路
を構成しており、トランジスタQ10に流れる電流に比
例した電流が流れる。
【0019】上述のように、外部電源と接地電位GND
との間に電流パス(DCパス)が形成された回路構成と
なっており、電流パスを流れる電流を求めると、例え
ば、定電流源であるPMOSトランジスタQ4のゲート
幅、ゲート長を調整してI3 =5μAとなるようにし
て、NMOSトランジスタQ10,Q13,Q14のサ
イズをそれぞれ同一とすると、I3 =I4 =I5 =5μ
Aとなる。
【0020】また、トランジスタQ5,Q6は差動対N
MOSトランジスタQ11,Q12の負荷を構成し、負
荷に発生した電圧をトランジスタQ7,Q15でバッフ
ァ増幅して、所望の内部電源電圧を出力する。
【0021】オペアンプ回路12は、その出力である内
部電源電圧VOUT を帰還抵抗R13,R14で分圧した
電圧と、基準電圧VBGRとを比較して、これらが等しくな
るように制御する。帰還抵抗R13=R14=0.5M
Ωとすると、内部電源電圧V OUT は次式で表される。
【0022】 VOUT =(1+R13/R14)×VBGR =(1+1/1)×1.5 = 3V また、内部電源電圧VOUT =3V、R13+R14=1
MΩであるので、I6=3μAとなり、オペアンプ回路
12には、合計約18μAの電流が流れることになる。
【0023】すなわち、従来のレギュレータ回路200
は、システムクロックが停止するスタンバイ時において
も、メモリやレジスタ等のデータを保持するため停止す
ることができないため、外部電源と接地電位GNDとの
間に形成された電流パス(DCパス)を介して合計で約
数10μA〜100μAの電流を消費している。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のレギュレータ回路では、外部電源と接地電位GNDと
の間に電流パス(DCパス)が形成されており、そのた
め、システムクロックが停止する(STOP)モード時
においてもレギュレータ回路自身に約数10μA〜10
0μAの電流が流れている。一方、スタンバイ時に内部
回路14やシステムクロック回路13などを構成するN
MOSまたはPMOSトランジスタに流れるチャネルリ
ーク電流やジャンクションリーク電流(以下、リーク電
流という)は、約1〜3μAである。
【0025】近年、トランジスタが微細化するととも
に、トランジスタの製造技術が向上したので、上述のリ
ーク電流は極めて小さく抑えることができるようになっ
た。内部回路14やシステムクロック回路13がスタン
バイ状態になると、出力電流i OUT はゼロになるが、内
部回路14やシステムクロック回路以外に流れる電流、
例えば、降圧電源回路200内でGNDに流れる電流I
0 〜I6 (以下、浪費電流という)はゼロにすることが
できない。この浪費電流は、降圧電源回路200の特性
を維持するため必要不可欠な電流であり、従来より小さ
くなりつつあるものの、リーク電流の減少に比べて大き
く、上述のように近年では、この浪費電流は、リーク電
流に比べてかなり大きくなってきた。
【0026】電池駆動システムでは、この浪費電流を如
何に少なくして、電池の寿命を長くするかが大きな問題
となっている。
【0027】この発明の目的は、システムクロック停止
時の消費電流を低減する降圧電源回路を提供することに
ある。
【0028】
【課題を解決するための手段】この発明は、外部電源で
動作し、外部電源電圧を内部電源電圧に降圧するレギュ
レータ回路を含む降圧電源回路において、外部電源と内
部電源との間に簡易降圧回路を付加して、システムクロ
ック停止時にレギュレータ回路を停止させ、簡易降圧回
路により外部電源電圧を内部電源電圧に降圧させること
を特徴とする。
【0029】前記簡易降圧回路は、システム待機時にオ
ンするトランジスタと、1以上のダイオードとを直列に
接続して構成されていることを特徴とする。
【0030】また、前記簡易降圧回路は、システム待機
時にオンするトランジスタと、ダイオード接続された1
以上のトランジスタとを直列に接続して構成されている
ことを特徴とする。
【0031】また、前記簡易降圧回路は、1以上のダイ
オードを直列に接続して構成されていることを特徴とす
る。
【0032】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
【0033】図1は、この発明の降圧電源回路の実施の
形態を示す回路図である。図1に示す降圧電源回路10
0は、外部電源電圧Vdd(5V)を降圧して内部電源
電圧VOUT (3V)とする回路であり、基準電圧VBGR
を発生するリファレンス回路1と、基準電圧VBGR を基
に内部電源電圧VOUT を発生するオペアンプ回路2と、
帰還抵抗R3,R4と、NMOSトランジスタN12
と、インバータIV2と、簡易降圧回路3とにより構成
されている。リファレンス回路1と、オペアンプ回路2
と、帰還抵抗R3,R4は、レギュレータ回路110を
構成している。
【0034】リファレンス回路1は、外部電源と接地電
位GNDとの間に設けられており、簡易降圧回路3は、
外部電源と内部電源ラインとの間に設けられている。内
部電源ラインと接地電位GNDとの間には、抵抗R3と
抵抗R4とNMOSトランジスタN12とが直列に接続
されて設けられている。
【0035】オペアンプ回路2のVdd端子は、外部電
源に接続され、GND端子は、接地電位GNDに接続さ
れ、オペアンプ回路2の非反転入力端子+は、リファレ
ンス回路1のROUT 端子に接続され、反転入力端子−
は、直列に接続された抵抗R3と抵抗R4の接続点に接
続され、オペアンプ回路2の出力OUTは内部電源ライ
ンに接続されている。
【0036】また、オペアンプ回路2は、STOP端子
を有し、STOP信号が入力されると、出力端子OUT
をフローティング状態にするとともに、オペアンプ回路
2内に流れる浪費電流を抑制するようにする。
【0037】オペアンプ回路2は、抵抗R3と抵抗R4
の接続点から反転入力端子−に入力される内部電源電圧
OUT の分割電圧と、リファレンス回路1から非反転入
力端子+に入力される基準電圧VBGR とが同じになるよ
うに動作し、出力OUTから内部電源電圧VOUT を出力
する。
【0038】内部電源電圧VOUT は次式で表される。
【0039】VOUT =(1+R3/R4)×VBGR リファレンス回路1は、従来例と同様、出力端子ROUT
より基準電圧VBGR を出力する。また、リファレンス回
路1は、STOP端子を有し、STOP信号が入力され
ると、リファレンス回路1内に流れる浪費電流を抑制す
るようにする。
【0040】簡易降圧回路3は、STOPバー端子を有
し、STOP信号が入力されると、内部回路14やシス
テムクロック回路13に所定の内部電源電圧を供給す
る。STOP信号が解除されると、簡易降圧回路3は内
部回路14やシステムクロック回路13に内部電源電圧
を供給することを停止する。ここで、簡易降圧回路3は
浪費電流を流すパスを有しておらず、外部電源から簡易
降圧回路3に供給される電流は、簡易降圧回路3から出
力される電流とほぼ等しい。また、簡易降圧回路3が供
給する内部電源電圧は、レギュレータ回路110が出力
する内部電源電圧と同じでなくてもよく、メモリやレジ
スタの記憶情報を保持するのに必要な電圧であればよ
い。
【0041】帰還抵抗R3,R4は、従来例と同様、出
力端子OUTより出力される出力電圧VOUT を決定す
る。この帰還抵抗R3,R4にも浪費電流が流れるが、
この実施の形態では、帰還抵抗R3,R4と直列にNM
OSトランジスタN12を接続し、帰還抵抗R4の一端
をトランジスタN12を介して接地するようにした。ト
ランジスタN12のゲートは、インバータIV2を介し
てSTOP信号が供給されているので、通常動作状態で
STOP信号がローレベルのとき、インバータIV2の
出力がハイレベルになり、トランジスタN12がオンす
る。従って、レギュレータ回路110は、出力端子OU
Tより所定の内部電源電圧VOUT を出力する。
【0042】一方、スタンバイ状態でSTOP信号がハ
イレベルのとき、インバータIV2の出力がローレベル
になり、トランジスタN12がオフする。従って、帰還
抵抗R3,R4を介してGNDに流れる浪費電流をゼロ
に抑えることができる。なお、内部回路14やシステム
クロック回路13は従来例と同じである。
【0043】STOP信号は、内部回路14または図示
しない外部回路から供給される信号であり、システム利
用者等から内部回路14に対して所定の時間、所望の処
理要求が入力されなかった場合、内部回路14等はST
OP信号を出力する。STOP信号が入力されると、シ
ステムクロック回路13は、クロックの生成を停止する
ので、内部回路14やシステムクロック回路13内を構
成する論理回路に流れる貫通電流が流れなくなり、シス
テムの消費電力は低減される。
【0044】STOP信号は、リファレンス回路1およ
びオペアンプ回路2のSTOP端子に接続され、また、
インバータIV2を介してNMOSトランジスタN12
のゲートおよび簡易降圧回路3のSTOPバー端子に接
続されている。ここで、STOPバー信号は、STOP
信号の反転信号を表す。
【0045】図2は、簡易降圧回路の具体例を示す回路
図である。簡易降圧回路3は、外部電源と内部電源との
間に、PMOSトランジスタP10と、PMOSトラン
ジスタP10側をアノードとするダイオードD4,D
5,D6とを直列に接続して構成されている。PMOS
トランジスタP10のゲートにはSTOPバー信号が入
力される。
【0046】次に、この実施の形態の動作について図1
および図2を参照して説明する。
【0047】マイコン等の半導体装置のシステム運用時
には、リファレンス回路1と、オペアンプ回路2と、帰
還抵抗R3,R4とにより構成されるレギュレータ回路
により、外部電源電圧(5V)を降圧して定電圧の内部
電源電圧(3V)が半導体措置に供給される。
【0048】システムクロックが停止するスタンバイ時
には、STOP信号をリファレンス回路1とオペアンプ
回路2のSTOP端子に与え、インバータIV2を介し
てSTOPバー信号をNMOSトランジスタN12のゲ
ートに与えることによりレギュレータ回路を停止させ
る。さらに、STOPバー信号を簡易降圧回路3のPM
OSトランジスタP10のゲートに与えることによっ
て、簡易降圧回路3を駆動させる。簡易降圧回路3のP
MOSトランジスタP10のゲートに与えられるSTO
Pバー信号がローレベルになると、PMOSトランジス
タP10がオンとなり、外部電源側から内部電源側に電
流が流れ出す。ダイオードD4,D5,D6それぞれの
順方向電圧VF を0.7Vとすると、直列に接続された
3個のダイオードD4,D5,D6で約2.1Vの降圧
電圧を得ることができる。したがって、、簡易降圧回路
3は、システムクロック停止時には、外部電源電圧(5
V)を内部電源電圧(3V)に降圧することができる。
【0049】スタンバイ状態が解除され、STOPバー
信号がハイレベルになると、トランジスタP10がオフ
するので、簡易降圧回路3は内部回路14等へ電流を供
給するのを停止する。
【0050】システム運用時には、マイコン等の内部回
路14を駆動するため、正確な定電圧駆動が要求される
が、システムクロックの停止時には、メモリやレジスタ
等のデータを保持するだけなので、正確な定電圧を要求
されない。簡易降圧回路3による降下電圧で充分にメモ
リやレジスタ等のデータを保持することが可能である。
【0051】この簡易降圧回路3は、接地電位GNDへ
の電流パスが形成されていないので、スタンバイ時に電
流を全く浪費することがない。
【0052】次に、簡易降圧回路の他の具体例を図3、
図4に示す。図3における簡易降圧回路3は、外部電源
と接地電位GNDとの間に、PMOSトランジスタP1
1と、ダイオード接続されたPMOSトランジスタP1
2〜P14を3段直列に接続して構成されており、図2
において3段直列に接続されたダイオードD4,D5,
D6のそれぞれをダイオード接続されたPMOSトラン
ジスタに置き換えたものである。ダイオード接続された
PMOSトランジスタのしきい値電圧VT を0.7Vと
すると、3段で約2.1Vの降圧電圧を得ることができ
る。
【0053】図3に示す簡易降圧回路3は、図2の簡易
降圧回路と同様、内部回路14がスタンバイ状態にな
り、STOPバー信号がローレベルになると、トランジ
スタP10がオンするので、簡易降圧回路3は内部回路
14等へ電流の供給を開始する。一方、スタンバイ状態
が解除され、STOPバー信号がハイレベルになると、
トランジスタP10がオフするので、簡易降圧回路3は
内部回路14等へ電流の供給を停止する。
【0054】この簡易降圧回路3は、接地電位GNDへ
の電流パスが形成されていないので、スタンバイ時に電
流を全く浪費することがない。
【0055】図4は、図2におけるPMOSトランジス
タP10をダイオードに置き換えて、4段全てをダイオ
ードにしたものである。
【0056】図4に示す簡易降圧回路は、STOP信号
によりレギュレータ回路が停止すると、内部電源電圧が
降下して外部電源と内部電源との間の電位差が、ダイオ
ード4段分の順方向電圧VF である2.8V以上に拡大
することによりダイオードが導通することを利用したも
のであり、STOP信号を用いることなしに簡易降圧回
路を駆動させることができる。
【0057】一方、スタンバイ状態が解除され、STO
P信号がローレベルになると、内部電源電圧VOUT が上
昇し、簡易降圧回路3を構成するダイオードが逆バイア
スになるので、簡易降圧回路3は内部回路14等へ電流
の供給を停止する。
【0058】なお、簡易降圧回路3は、ダイオードだけ
でなく、一定の電圧を降下することができて、内部回路
以外に流れる電流が抑制できるものであればよく、例え
ば、ダイオードや抵抗等であってもよい。
【0059】この簡易降圧回路3は、接地電位GNDへ
の電流パスが形成されていないので、スタンバイ時に電
流を全く浪費することがない。
【0060】図5は、STOP端子を備えるリファレン
ス回路の一例を示す回路図である。図5に示すリファレ
ンス回路は、外部電源と接地電位GNDとの間には、P
MOSトランジスタP1とドレイン・ゲート間が接続さ
れたNMOSトランジスタN1とNMOSトランジスタ
N1側をアノードとするダイオードD1が直列に接続さ
れており、外部電源と接地電位GNDとの間には、ドレ
イン・ゲート間が接続されたPMOSトランジスタP2
とNMOSトランジスタN2と抵抗R1と抵抗R1側を
アノードとするダイオードD1が直列に接続されてお
り、また、外部電源と接地電位GNDとの間には、PM
OSトランジスタP3と抵抗R2と抵抗R2側をアノー
ドとするダイオードD3が直列に接続されている。
【0061】さらに、NMOSトランジスタN1のゲー
トと接地電位GNDとの間には、STOP信号によって
NMOSトランジスタN1,N2のゲート電位を0Vに
するためのNMOSトランジスタN3が接続され、外部
電源とPMOSトランジスタP2のゲートとの間には、
STOPバー信号によってPMOSトランジスタP1,
P2のゲートを外部電源電圧VddにするためのPMO
SトランジスタP4が接続されている。
【0062】図5のトランジスタP1,P2,P3,
N,N2は、図8に示すリファレンス回路のトランジス
タQ1,Q2,Q3,Q8,Q9にそれぞれ対応するの
で、詳細な基準電圧の生成動作の説明は省略する。
【0063】NMOSトランジスタN3のゲートにはS
TOP信号が与えられ、PMOSトランジスタP4のゲ
ートにはインバータIV1を介してSTOPバー信号が
与えられる。
【0064】また、PMOSトランジスタP1,P2,
P3のゲートがP2のドレインに共通接続され、カレン
トミラー回路を構成する。NMOSトランジスタN1,
N2のゲートがN1のドレインに共通接続され、カレン
トミラー回路を構成する。PMOSトランジスタP3の
ドレインは、出力端子ROUT に接続され、出力端子R
OUT から基準電圧VBGR を発生する。
【0065】NMOSトランジスタN3のゲートにST
OP信号としてハイレベルが与えられると、N3のドレ
イン端子をローレベルにすることによってNMOSトラ
ンジスタN1,N2のゲート電位が0Vになることによ
って、NMOSトランジスタN1,N2はオフになる。
PMOSトランジスタP4のゲートにインバータIV1
を介してSTOPバー信号としてローレベルが与えられ
ると、PMOSトランジスタP1,P2のゲートが外部
電源電圧となり、PMOSトランジスタP1,P2がオ
フになる。
【0066】トランジスタP1とP3は、P2のドレイ
ン電流に比例した電流が流れるので、トランジスタP2
がオフすると、トランジスタP3もオフする。ここで、
トランジスタN3は必ずしも設けなくても、トランジス
タP4を設けるだけで、STOP信号によってリファレ
ンス回路1に流れる電流を制御できる。
【0067】したがって、リファレンス回路1は、スタ
ンバイ時には、STOP信号としてハイレベルが入力さ
れることにより完全に動作を停止し、電流を消費するこ
とがない。このとき、基準電圧VBGR は、ほぼ0Vとな
る。
【0068】図6は、STOP端子を備えるオペアンプ
回路の一例を示す回路図である。図6に示すオペアンプ
回路は、外部電源と接地電位GNDとの間に、PMOS
トランジスタP5と、ゲートがドレインに接続されたN
MOSトランジスタN5が直列に接続されており、外部
電源とNMOSトランジスタN6のドレインとの間に、
ゲートがドレインに接続されたPMOSトランジスタP
6が接続され、外部電源とNMOSトランジスタN7の
ドレインとの間にPMOSトランジスタP7が接続さ
れ、差動対NMOSトランジスタN6,N7のソースと
接地電位GNDとの間にNMOSトランジスタN8が接
続されており、また、外部電源と接地電位GNDとの間
に、PMOSトランジスタP9とNMOSトランジスタ
N9が直列に接続されており、さらに、外部電源と接地
電位GNDとの間に、NMOSトランジスタN11と帰
還抵抗R3,R4とNMOSトランジスタN12が直列
に接続されている。
【0069】また、NMOSトランジスタN5のドレイ
ンとソース間には、STOP信号によってNMOSトラ
ンジスタN5,N8,N9のゲート電位を0Vにするた
めのNMOSトランジスタN4が接続され、NMOSト
ランジスタN11のゲートと接地電位GNDとの間に
は、STOP信号によってNMOSトランジスタN11
のゲート電位を0VにするためのNMOSトランジスタ
N10が接続され、PMOSトランジスタP9のソース
とゲートとの間には、STOPバー信号によってPMO
SトランジスタP9のゲートを外部電源電圧にするため
のPMOSトランジスタP8が接続されている。
【0070】さらに、PMOSトランジスタP6,P7
のゲートはP6のドレインに共通接続され、カレントミ
ラー回路を構成している。NMOSトランジスタN5,
N8,N9のゲートはN5のドレインに共通接続され、
カレントミラー回路を構成している。PMOSトランジ
スタP9のゲートはNMOSトランジスタN7のドレイ
ンに接続され、NMOSトランジスタN11のゲートは
PMOSトランジスタP9のドレインに接続されてい
る。
【0071】NMOSトランジスタN6のゲートには抵
抗R3と抵抗R4の接続点から、内部電源電圧VOUT
抵抗R1,R2で分割された電圧が供給され、NMOS
トランジスタN7のゲートにはリファレンス回路1から
基準電圧VBGR が供給されており、抵抗R1,R2で分
割された電圧と基準電圧VBGR とが同じになるように差
動対PMOSトランジスタN6,N7が動作し、P9,
N11でバッファ増幅され、NMOSトランジスタN1
1のソースから内部電源電圧VOUT を出力している。
【0072】NMOSトランジスタN4,N10および
PMOSトランジスタP5のゲートにはSTOP信号が
与えられ、NMOSトランジスタN12のゲートにはイ
ンバータIV2を介してSTOPバー信号が与えられ、
PMOSトランジスタP8のゲートにはインバータIV
3を介してSTOPバー信号が与えられる。
【0073】PMOSトランジスタP5にSTOP信号
としてハイレベルが与えられると、PMOSトランジス
タP5はオフになり、NMOSトランジスタN4のゲー
トにSTOP信号としてハイレベルが与えられると、ド
レイン端子−GND間を短絡することによってNMOS
トランジスタN5,N8,N9のゲート電位が0Vにな
る。トランジスタP5がオフしてトランジスタN5に電
流が流れなくなると、これと比例した電流が流れるトラ
ンジスタN8,N9にも電流が流れなくなる。NMOS
トランジスタN10のゲートにSTOP信号としてハイ
レベルが与えられると、NMOSトランジスタN11の
ゲート電位が0Vになり、NMOSトランジスタN11
はオフになる。PMOSトランジスタP8のゲートにイ
ンバータIV3を介してSTOPバー信号としてローレ
ベルが与えられると、P8がオンするので、PMOSト
ランジスタP9のゲート電位が外部電源電圧となり、P
MOSトランジスタP9がオフになる。NMOSトラン
ジスタN12のゲートにインバータIV2を介してST
OPバー信号としてローレベルが与えられると、NMO
SトランジスタN12はオフになる。
【0074】したがって、オペアンプ回路2は、スタン
バイ時には、STOP信号が入力されることにより完全
に動作を停止し、電流を消費することがない。
【0075】なお、この実施の形態では、外部電源電圧
(5V)を降圧して内部電源電圧(3V)とする場合に
ついて説明したが、この発明は、外部電源電圧(5
V)、内部電源電圧(3V)の場合に限るものではな
く、外部電源電圧が高圧で内部電源電圧が低圧である全
ての場合に適用することができる。その場合、外部電源
と内部電源との電位差に応じて、ダイオード接続された
PMOSトランジスタの段数およびダイオードの数を変
更するものとする。
【0076】以上の説明では、システムクロックを停止
するスタンバイ状態のときSTOP信号を活性化して降
圧電源回路を切り替える例を示したが、これに限定され
ることはない。例えば、簡易降圧回路を用いて、システ
ムクロックを動作させ、さらに内部回路で特定のキーが
入力されることを検出する処理をさせてもよい。そし
て、特定のキーが入力されたことを検出したら、レギュ
レータ回路から電流を供給するようにすることで、キー
入力待ち状態における消費電力を低減することができ
る。
【0077】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、外部
電源と内部電源ラインとの間に簡易降圧回路を設け、第
2動作モード時に、外部電源電圧を内部電源電圧に降圧
するレギュレータ回路を停止させて、接地電位GNDと
の間に形成された電流パス(DCパス)に流れる浪費電
流を遮断し、簡易降圧回路により外部電源電圧を内部電
源電圧に降圧することにより、第2動作モード時の消費
電流を低減することができる。
【0078】さらに、簡易降圧回路は、内部回路に電流
を供給する以外に流れる浪費電流の電流パスを有してい
ないので、降圧動作以外に消費電力を増加させることが
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の降圧電源回路の実施の形態を示す回
路図である。
【図2】簡易降圧回路の具体例を示す回路図である。
【図3】簡易降圧回路の他の具体例を示す回路図であ
る。
【図4】簡易降圧回路の他の具体例を示す回路図であ
る。
【図5】STOP端子を備えるリファレンス回路の一例
を示す回路図である。
【図6】STOP端子を備えるオペアンプ回路の一例を
示す回路図である。
【図7】従来のレギュレータ回路を示す回路図である。
【図8】従来のリファレンス回路の回路図である。
【図9】従来のオペアンプ回路の回路図である。
【符号の説明】
1,11 リファレンス回路 2,12 オペアンプ回路 3 簡易降圧回路 13 システムクロック回路 14 内部回路 100,200 降圧電源回路 110 レギュレータ回路 R1,R2,R11,R12 抵抗 R3,R4,R13,R14 帰還抵抗 D1〜D6,D11〜D13 ダイオード IV1〜IV3 インバータ P1〜P14,Q1〜Q7 PMOSトランジスタ N1〜N12、Q8〜Q15 NMOSトランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G11C 11/407 H03F 3/345 B H03F 3/345 G11C 11/34 354F Fターム(参考) 5B019 HB10 JA10 5B024 AA01 BA29 CA07 5H420 BB12 CC02 DD02 EA14 EA23 EA39 EA48 EB18 EB37 FF03 FF25 HJ01 NA17 NA27 NA38 NB02 NB12 NB20 NB23 NB25 NB37 NC06 NC22 NC26 NE02 5H430 BB01 BB05 BB09 BB11 EE06 EE09 EE17 FF02 FF13 GG08 HH03 HH05 KK11 5J091 AA01 AA58 CA36 FA01 FA18 HA10 HA17 HA19 HA25 KA00 KA01 KA02 KA04 KA09 KA11 MA11 MA21 TA01

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部電源で動作し、外部電源電圧を内部電
    源電圧に降圧するレギュレータ回路を含む降圧電源回路
    において、 外部電源と内部電源との間に簡易降圧回路を備え、シス
    テム待機時にレギュレータ回路を停止させ、簡易降圧回
    路により外部電源電圧を内部電源電圧に降圧することを
    特徴とする降圧電源回路。
  2. 【請求項2】前記簡易降圧回路は、システム待機時にオ
    ンするトランジスタと、1以上のダイオードとを直列に
    接続して構成されていることを特徴とする請求項1に記
    載の降圧電源回路。
  3. 【請求項3】前記簡易降圧回路は、システム待機時にオ
    ンするトランジスタと、ダイオード接続された1以上の
    トランジスタとを直列に接続して構成されていることを
    特徴とする請求項1に記載の降圧電源回路。
  4. 【請求項4】前記簡易降圧回路は、1以上のダイオード
    を直列に接続して構成されていることを特徴とする請求
    項1に記載の降圧電源回路。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の降圧電源
    回路を含むことを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】システム運用時には、レギュレータ回路に
    より外部電源電圧を内部電源電圧に降圧し、システム待
    機時には、レギュレータ回路を停止させ、外部電源と内
    部電源との間に設けられた簡易降圧回路により外部電源
    電圧を内部電源電圧に降圧することを特徴とする電圧降
    圧方法。
  7. 【請求項7】前記簡易降圧回路は、システム待機時にオ
    ンするトランジスタと、1以上のダイオードとを直列に
    接続して構成されていることを特徴とする請求項6に記
    載の電圧降圧方法。
  8. 【請求項8】前記簡易降圧回路は、システム待機時にオ
    ンするトランジスタと、ダイオード接続された1以上の
    トランジスタとを直列に接続して構成されていることを
    特徴とする請求項6に記載の電圧降圧方法。
  9. 【請求項9】前記簡易降圧回路は、1以上のダイオード
    を直列に接続して構成されていることを特徴とする請求
    項6に記載の電圧降圧方法。
  10. 【請求項10】第1と第2動作モードを有し、外部電源
    電圧を内部電源電圧に降圧して内部回路に電力を供給す
    る降圧電源回路であって、 第2動作モード時に内部回路以外に流れる浪費電流を第
    1動作モードに比べて低減したことを特徴とする降圧電
    源回路。
  11. 【請求項11】第1と第2動作モードを有し、外部電源
    電圧を内部電源電圧に降圧して内部回路に電力を供給す
    る第1と第2の降圧回路を有する降圧電源回路であっ
    て、 前記第1の降圧回路は、第1動作モード時に所定の安定
    した電圧を出力し、第2動作モード時に前記内部回路以
    外に流れる浪費電流を第1動作モードより少なくする手
    段を有し、 前記第2の降圧回路は、前記内部回路以外に流れる浪費
    電流を前記第1の降圧回路より少なくし、第2動作モー
    ド時に所定の電圧を前記内部回路に出力する手段を備え
    たことを特徴とする降圧電源回路。
  12. 【請求項12】前記第2の降圧回路は、第1動作モード
    時に前記内部回路に流れる電流を停止する手段を備えた
    ことを特徴とする請求項11に記載の降圧電源回路。
  13. 【請求項13】前記第2の降圧回路は、前記外部電源か
    ら供給される電流を前記内部回路にのみ供給することを
    特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載の降圧電
    源回路。
  14. 【請求項14】前記内部回路は、前記第1動作モードで
    所望の動作を行い、前記第2動作モードで所望の動作を
    停止する手段を有することを特徴とする請求項10〜1
    3のいずれかに記載の降圧電源回路。
  15. 【請求項15】前記内部回路は、クロック信号を生成
    し、内部回路に供給する手段を有し、前記第2動作モー
    ドでクロック信号の生成を停止する手段を有することを
    特徴とする請求項10〜14のいずれかに記載の降圧電
    源回路。
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