JP2007265336A - 基準電源電圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で高電圧の基準電源電圧を用いた場合でも安全な基準電源電圧回路を提供する。
【解決手段】基準電源電圧回路は、ＶＣＣ検出手段９と、コンパレータ１０と、動作前不定期間誤動作防止回路７とを備える。ＶＣＣ検出手段９は、ＶＣＣ端子１１の電圧を検出する。コンパレータ１０は、ＶＣＣ検出手段９によって検出されたＶＣＣ端子１１の電圧とＶＢＧ電圧とを比較することによってＶＣＣ端子１１の電圧以下であるＶＤＤ端子１２の電圧を電源電圧とする動作回路の動作状態及び停止状態を制御する信号を出力する。動作前不定期間誤動作防止回路７は、ＶＣＣ端子１１の電圧が電圧ＶＣＣｍを下回るとき、ＶＤＤ端子１２の電圧をゼロ電位に維持し、ＶＣＣ端子１１の電圧が電圧ＶＣＣｍ以上かつ電圧ＶＣＣ＿１を下回るとき、ＶＤＤ端子１２の電圧をＶＣＣ端子１１の電圧と等しい電圧に設定し、ＶＣＣ端子１１の電圧が電圧ＶＣＣ＿１以上であるとき、ＶＤＤ端子１２の電圧をＶＣＣ端子１１の電圧と比例する電圧に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基準電源電圧回路、特に、２つ以上の基準電源電圧を用いる基準電源電圧回路に関する。

簡単な構成で軽負荷時のスイッチング損失を減らすことにより、消費電力を削減して電源効率を向上することができるようにする従来例のスイッチング電源用半導体装置が開示されている。そのスイッチング電源用半導体装置の制御回路は、補助電源電圧と基準電圧との差からなる誤差電圧信号を生成する誤差増幅器と、電流検出回路により検出される素子電流検出信号と誤差電圧信号とを比較する素子電流検出用比較器とを有している。さらに、その制御回路は、誤差電圧信号が下限電圧値よりも小さい場合に、スイッチング信号制御回路に対してスイッチング素子へのスイッチング信号の出力を停止し、誤差電圧信号が上限電圧値よりも大きい場合に、スイッチング信号制御回路に対してスイッチング信号の出力を開始する軽負荷検出回路を有している。

特開２００１−２２４１６９号公報。

しかしながら、上記従来例のスイッチング電源用半導体装置では、高い電源電圧（例えば１５Ｖ以上）を必要とする場合、高耐圧の回路素子を複数個必要とするため、回路規模が増大し小型化に不利となる、という問題があった。この問題に対して、回路構成を第１の基準電源電圧で動作させる回路と、第１の基準電源電圧以下の第２の基準電源電圧で動作させる回路とに分けることで必要な高耐圧の回路素子数を減らす方法が考えられる。しかし、この場合、両内部回路の回路素子の閾値電圧の差が大きくなり、回路全体の誤動作を招く虞がある。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、２つ以上の基準電源電圧を有する基準電源電圧回路において、高電圧の基準電源電圧を用いた場合でも安全かつ小型化に適した基準電源電圧回路を提供することにある。

第１の発明に係る基準電源電圧回路は、第１の基準電圧を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記第１の基準電圧と、所定の基準検出電圧とを比較することによって、前記第１の基準電圧以下である第２の基準電圧を電源電圧とする動作回路の動作状態及び停止状態を制御する信号を出力するコンパレータと、前記第１の基準電圧が第１の所定電圧を下回るとき、前記第２の基準電圧を回路基準電位に維持し、前記第１の基準電圧が前記第１の所定電圧以上かつ第２の所定電圧を下回るとき、前記第２の基準電圧を前記第１の基準電圧と等しい電圧に設定し、前記第１の基準電圧が前記第２の所定電圧以上であるとき、前記第２の基準電圧を前記第１の基準電圧と比例する電圧に設定する動作前不定期間誤動作防止回路と、を備えたことを特徴とする。

第２の発明に係る基準電源電圧回路は、上記第１の発明に係る基準電源電圧回路において、前記第１の所定電圧は、前記第２の基準電圧を電源電圧とする動作回路が安定に動作できる電圧以上であり、前記第２の所定電圧は、前記第１の基準電圧を電源電圧とする動作回路が安定に動作できる電圧以上であることを特徴とする。

第３の発明に係る基準電源電圧回路は、上記第１又は２の発明に係る基準電源電圧回路において、前記動作前不定期間誤動作防止回路は、回路基準電位にカソード端子が接続され、前記第２の所定電圧である順方向電圧を与えるダイオード部と、前記第１の基準電源と前記ダイオードのアノード端子との間に接続された第１の抵抗と、一方の端子が前記第１の基準電源に接続され、他方の端子が第２の抵抗を介して回路基準電位と接続され、制御端子が前記ダイオード部のアノード端子電圧に接続された第１のスイッチ素子と、一方の端子が前記第１の基準電圧に接続され、他方の端子が前記第２の基準電圧に接続され、制御端子が前記第２の抵抗と前記第１のスイッチ素子との接続点と接続された第２のスイッチ素子と、を備えたことを特徴とする。

第４の発明に係る基準電源電圧回路は、上記第３の発明に係る基準電源電圧回路において、前記ダイオード部は、互いに直列接続された複数のダイオードを含むことを特徴する。

第５の発明に係る基準電源電圧回路は、上記第３又は４の発明に係る基準電源電圧回路において、前記ダイオード部は、互いに直列接続された複数のバイポーラトランジスタを含むことを特徴とする。

第６の発明に係る基準電源電圧回路は、上記第３の発明に係る基準電源電圧回路において、前記第１及び第２のスイッチ素子は、Ｐ型トランジスタであることを特徴とする

本発明に係る基準電源電圧回路によれば、２つ以上の基準電源電圧を有する基準電源電圧回路において、高電圧の基準電源電圧を用いた場合でも安全かつ小型化に適した基準電源電圧回路を実現できる。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

≪実施形態１≫
図１は、本発明の実施形態１に係る基準電源電圧回路３を備えた半導体装置の構成を示す回路図である。図１に示す半導体装置は、電源１、ＶＣＣ電力供給回路２、基準電源電圧回路３、回路基準ブロック４、第１の動作回路５、第２の動作回路６及びキャパシタ１５を備える。基準電源電圧回路３は、動作前不定期間誤動作防止回路７、ＶＤＤ電力供給回路８、ＶＣＣ検出回路９、コンパレータ１０、ＶＣＣ端子１１、ＶＤＤ端子１２、Ｖ２端子１３及びＶＢＧ端子１４を備える。

電源１の陽極側はＶＣＣ電力供給回路２に接続され、陰極側は接地電位に接続されている。コンデンサ１５の一方の端子は、ＶＣＣ電力供給回路２、第１の動作回路５、及び基準電源電圧回路３のＶＣＣ端子１１に接続され、他方の端子は接地電位に接続されている。ＶＣＣ電力供給回路２は、電源１の陽極側、コンデンサ１５の一方の端子、第１の動作回路５、第２の動作回路６、及び基準電源電圧回路３のＶＣＣ端子１１に接続されている。第１の動作回路５は、ＶＣＣ電力供給回路２、コンデンサ１５の一方の端子、第２の動作回路６、及び基準電源電圧回路３のＶＣＣ端子１１に接続されている。第２の動作回路６は、基準電源電圧回路３のＶＤＤ端子１２、基準電源電圧回路３のＶ２端子１３、回路基準ブロック４、ＶＣＣ電力供給回路２、及び第１の動作回路５に接続されている。回路基準ブロック４は、基準電源電圧回路３のＶＤＤ端子１２、基準電源電圧回路３のＶＢＧ端子１４、及び第２の動作回路６に接続されている。

ＶＤＤ電力供給回路８は、ＶＣＣ端子１１、ＶＤＤ端子１２、及び動作前不定期間誤動作防止回路７に接続されている。ＶＣＣ検出回路９は、ＶＣＣ端子１１、及びコンパレータ１０の反転入力端子に接続されている。動作前不定期間誤動作防止回路７は、ＶＣＣ端子１１、ＶＤＤ端子１２、及びＶＤＤ電力供給回路８に接続されている。コンパレータ１０の反転入力端子はＶＣＣ検出回路９に接続され、非反転入力端子はＶＢＧ端子１４に接続され、出力端子はＶ２端子１３に接続されている。また、コンパレータ１０は、出力信号の基準電位としてＶＤＤ電位及び接地電位に接続されている。

ＶＣＣ電力供給回路２は、電源１から電源電圧を入力し、ＶＣＣレベルの電圧を生成して、基準電源電圧回路３及び第１の動作回路５に供給する。ＶＤＤ電力供給回路８は、ＶＣＣ端子１１を介してＶＣＣ電力供給回路２から供給されたＶＣＣレベルの電圧を入力し、ＶＤＤレベルの電圧を生成して、回路基準ブロック４及び第２の動作回路６に供給する。

回路基準ブロック４は、ＶＤＤ端子１２の電圧を入力し、ＶＤＤ端子１２の電圧が所定の電圧ＶＤＤ＿０より低い場合には、第２の動作回路６が安定に動作できないと判断し、第２の動作回路６を停止状態に制御するためにロウレベルのＶ１信号を出力する。回路基準ブロック４は、ＶＤＤ端子１２の電圧が所定の電圧ＶＤＤ＿０以上である場合には、第２の動作回路６が安定に動作できると判断し、第２の動作回路６を動作状態に制御するためにハイレベルのＶ１信号を出力する。また、回路基準ブロック４は、基準電源電圧回路３のコンパレータ１０で比較のために用いる検出基準電圧（以下、ＶＢＧ電圧という。）を生成してＶＢＧ端子１４に出力する。

第２の動作回路６は、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する。第２の動作回路６は、回路基準ブロック４からのＶ１信号がロウレベルのとき停止状態に制御され、Ｖ１信号がハイレベルのとき動作状態に制御される。また、第２の動作回路６は、基準電源電圧回路３のコンパレータ１０からＶ２端子１３を介して入力されるＶ２信号がロウレベルのとき第１の動作回路５を停止状態に制御するためにロウレベルのＶ４信号を出力し、Ｖ１信号及びＶ２信号が共にハイレベルのとき第１の動作回路５を動作状態に制御するためにハイレベルのＶ４信号を出力する。さらに、第２の動作回路６は、ＶＣＣ電力供給回路２の出力電圧を一定に維持するために、ＶＣＣ電力供給回路２を制御するためのＶ３信号を生成して出力する。第１の動作回路５は、ＶＣＣ電力供給回路２から供給されるＶＣＣ端子１１の電圧を基準電圧として入力し、第２の動作回路６から入力されるＶ４信号に応じて停止状態及び動作状態を切り替えられる。

ＶＣＣ検出回路９は、ＶＣＣ端子１１の電圧を検出して、ＶＣＣ端子１１の電圧に対応する電圧をコンパレータ１０に出力する。コンパレータ１０は、ＶＢＧ端子１４に入力される電圧ＶＢＧと、ＶＣＣ検出回路９からのＶＣＣ端子１１の電圧に対応する電圧とを比較し、電圧ＶＢＧがＶＣＣ端子１１の電圧に対応する電圧よりも高い場合には、第１の動作回路５が安定に動作できると判断し、第１の動作回路５を動作状態にするためにハイレベルのＶ２信号を出力する。コンパレータ１０は、電圧ＶＢＧがＶＣＣ端子１１の電圧に対応する電圧以下である場合には、第１の動作回路５が安定に動作できないと判断し、第１の動作回路５を停止状態にするためにロウレベルのＶ２信号を出力する。電圧ＶＢＧは、ＶＣＣ端子１１の電圧がＶＣＣ＿０であるときにＶＣＣ検出回路９が出力する電圧値と等しくなるように設定されている。

動作前不定期間誤動作防止回路７は、入力したＶＣＣ端子１１の電圧が所定の電圧ＶＣＣｍに達するまで、ＶＤＤ端子１２の電圧をゼロ電位に維持する。また、動作前不定期間誤動作防止回路７は、入力したＶＣＣ端子１１の電圧が所定の電圧ＶＣＣｍ以上かつ電圧ＶＣＣ＿１を下回る場合には、ＶＤＤ端子１２の電圧をＶＣＣ端子１１の電圧と等しい電圧に設定し、入力したＶＣＣ端子１１の電圧が電圧ＶＣＣ＿１以上であるとき、ＶＤＤ端子１２の電圧をＶＣＣ端子１１の電圧と比例する電圧に設定する。

次に、図２を用いて、本実施形態に係る基準電源電圧回路３を備えた半導体装置の動作について説明する。図２は、図１のように構成された基準電源電圧回路３を備えた半導体装置の起動時におけるＶＣＣ端子１１の電圧とＶＤＤ端子１２の電圧の関係を示す図である。図２において、電圧ＶＤＤ＿０は、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する第２の動作回路６が安定に動作可能な最小のＶＤＤ端子１２の電圧を示す。即ち、ＶＤＤ端子１２の電圧が電圧ＶＤＤ＿０よりも小さい場合には、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する第２の動作回路６は不安定となる。電圧ＶＣＣ＿０は、ＶＣＣ端子１１の電圧を基準電圧として動作する第１の動作回路５が安定に動作可能な最小のＶＣＣ端子１１の電圧を示す。即ち、ＶＣＣ端子１１の電圧が電圧ＶＣＣ＿０よりも小さい場合には、ＶＣＣ端子１１の電圧を基準電圧として動作する第１の動作回路５は不安定となる。

まず、電源１が印加されると、ＶＣＣ電力供給回路２によりＶＣＣ電位に接続されたコンデンサ１５が充電され、ＶＣＣ端子１１の電圧が徐々に上昇する。ＶＣＣ端子１１の電圧が電圧ＶＣＣｍより低い状態においては、ＶＤＤ端子１２の電圧は動作前不定期間誤動作防止回路７によりゼロ電位に維持される。ＶＣＣ端子１１の電圧がさらに上昇して電圧ＶＣＣｍ以上となると、ＶＤＤ端子１２の電圧がゼロ電位からＶＣＣ端子１１の電圧と等しい電圧ＶＤＤ＿１に切り替えられる。このとき、電圧ＶＤＤ＿１は、ＶＤＤ＿１＞ＶＤＤ＿０の関係を満たす。従って、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する第２の動作回路６は、安定に動作できる。回路基準ブロック４は、第２の動作回路６を動作状態に制御するハイレベルのＶ１信号を出力する。ＶＣＣ端子１１の電圧が電圧ＶＣＣ＿１となるまでは、ＶＤＤ端子１２の電圧はＶＣＣ端子１１の電圧と等しい値となる。

次に、ＶＣＣ端子１１の電圧がさらに上昇して電圧ＶＣＣ＿０より高い電圧ＶＣＣ＿１となると、ＶＤＤ端子１２の電圧がＶＣＣ端子１１の電圧より低くかつＶＣＣ端子１１の電圧と比例する電圧ＶＤＤ＿２に（例えば、ＶＤＤ＝ＶＣＣ／ａ（ａは１以上の数）の関数に従うように）切り替わる。このとき、ＶＣＣ端子１１の電圧を基準電圧として動作する第１の動作回路５は、安定に動作できる。コンパレータ１０は、第１の動作回路５を動作状態に制御するハイレベルのＶ２信号を出力する。また、このとき、電圧ＶＤＤ＿２は、ＶＤＤ＿２＞ＶＤＤ＿０の関係を満たすように予め設定されているため、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する第２の動作回路６は、引き続き安定に動作できる。その後、ＶＣＣ端子１１の電圧がさらに上昇して一定のレベルに達するまで、ＶＤＤ端子１２の電圧はＶＣＣ端子１１の電圧に比例して増加する。ＶＣＣ端子１１の電圧が一定のレベルに達すると、第２の動作回路６は、ＶＣＣ電力供給回路２にＶ３信号を出力して、ＶＣＣ電力供給回路２の出力電圧を一定に制御する。

以上のように、本実施形態に係る基準電源電圧回路３によれば、起動時又は再起動時等において、ＶＤＤ端子１２の電圧は、従来、電圧ＶＤＤ＿０より低い電圧を入力していた不定期間の間常にゼロ電位に維持され、他方、電圧ＶＤＤ＿０以上の電圧を確保できるようになった時点で電圧ＶＤＤ＿０より高い電圧ＶＤＤ＿１が第２の動作回路６に印加される。従って、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧とする第２の動作回路６は安定に動作でき、安定に第１の動作回路５を制御できるので、回路全体の誤動作を低減できる。また、ＶＣＣ端子１１の電圧よりも低いＶＤＤ端子１２の電圧を用いる場合でも、一旦ＶＣＣ端子１１の電圧と等しいＶＤＤ電圧を印加することによって、第２の動作回路６が短時間で動作可能となり、起動が早い。

≪実施形態２≫
図３は、本発明の実施形態２に係る基準電源電圧回路３Ａを備えた半導体装置の構成を示す回路図である。本実施形態における半導体装置は、図１の基準電源電圧回路３に代えて基準電源電圧回路３Ａを有する点において、図１の実施形態１に係る半導体装置とは異なる。基準電源電圧回路３Ａは、動作前不定期間誤動作防止回路７Ａ、ＶＤＤ電力供給回路８Ａ、ＶＣＣ検出回路９Ａ、コンパレータ１０Ａを備える。それ以外の点については、図１の実施形態１に係る半導体装置と同様であり、同一符号を付した構成要素は同様の構成及び作用を有するので、それらについての重複した詳細な説明は省略する。

図３において、動作前不定期間誤動作防止回路７Ａは、互いに直列に接続されたＮ個のダイオードＤ１〜ＤＮと、抵抗２０及び３３、電界効果トランジスタ２１及び２２を備える。抵抗３３及びダイオードＤ１〜ＤＮは、互いに直列に順にＶＣＣ電位及び接地電位との間に接続される。電界効果トランジスタ２１のソース端子はＶＣＣ電位に接続され、ドレイン端子は抵抗２０及び電界効果トランジスタ２２のゲート端子に接続され、ゲート端子は、抵抗３３及びダイオードＤ１の接続点に接続されている。電界効果トランジスタ２２のソース端子はＶＣＣ電位に接続され、ドレイン端子はＶＤＤ電位に接続され、ゲート端子は電界効果トランジスタ２１のドレイン端子に接続されている。抵抗２０の一方の端子は電界効果トランジスタ２１のドレイン端子及び電界効果トランジスタ２２のゲート端子に接続され、他方の端子は接地電位に接続されている。なお、電界効果トランジスタ２２の閾値電圧をＶＴＨとし、各ダイオードＤ１〜ＤＮの順方向電圧をＶＦとし、全部のダイオードＤ１〜ＤＮが導通したときに発生する電圧をＮ・ＶＦとする。

ＶＤＤ電力供給回路８Ａは、抵抗２３及び２４、バイポーラトランジスタ２５を備える。抵抗２３及び２４は、ＶＣＣ電位及びＶＤＤ電位の間に互いに直列に順に接続されている。バイポーラトランジスタ２５のコレクタ端子はＶＣＣ電位に接続され、エミッタ端子はＶＤＤ電位に接続され、ベース端子は抵抗２３及び２４の接続点に接続されている。なお、バイポーラトランジスタ２５の閾値電圧をＶＢＥとする。

ＶＣＣ検出回路９Ａは、抵抗２６及び２７を備える。抵抗２６及び２７は、ＶＣＣ電位及び接地電位との間に互いに直列に接続されている。

コンパレータ１０Ａは、電界効果トランジスタ２８及び２９、バイポーラトランジスタ３０及び３１、抵抗３２を備える。電界効果トランジスタ２８のソース端子はＶＤＤ電位に接続され、ドレイン端子はバイポーラトランジスタ３０のコレクタ端子及びＶ２端子１３に接続され、ゲート端子は電界効果トランジスタ２９のゲート端子に接続されている。電界効果トランジスタ２９のソース端子はＶＤＤ電位に接続され、ドレイン端子及びゲート端子はバイポーラトランジスタ３１のコレクタ端子に接続されている。バイポーラトランジスタ３０のコレクタ端子は、電界効果トランジスタ２８のドレイン端子及びＶ２端子１３に接続され、エミッタ端子は、バイポーラトランジスタ３１のエミッタ端子及び抵抗３２の一方の端子に接続され、ベース端子は、ＶＣＣ検出回路９Ａの抵抗２６及び２７の接続点に接続されている。バイポーラトランジスタ３１のコレクタ端子は、電界効果トランジスタ２９のゲート端子及びドレイン端子に接続され、エミッタ端子はバイポーラトランジスタ３０のエミッタ端子及び抵抗３２の一方の端子に接続され、ベース端子はＶＢＧ端子１４に接続されている。抵抗３２の一方の端子はバイポーラトランジスタ３０及び３１の各エミッタ端子に接続され、他方の端子は接地電位に接続されている。

次に、図４を用いて、本実施形態に係る基準電源電圧回路３Ａを備えた半導体装置の動作について説明する。図４は、図３のように構成された基準電源電圧回路３Ａを備えた半導体装置の起動時におけるＶＣＣ端子１１の電圧とＶＤＤ端子１２の電圧の関係を示す図である。図４において、電圧ＶＤＤ＿０は、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する第２の動作回路６が安定に動作可能な最小のＶＤＤ端子１２の電圧を示す。即ち、ＶＤＤ端子１２の電圧が電圧ＶＤＤ＿０よりも小さい場合には、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する第２の動作回路６は不安定となる。電圧ＶＣＣ＿０は、ＶＣＣ端子１１の電圧を基準電圧として動作する第１の動作回路５が安定に動作可能な最小のＶＣＣ端子１１の電圧を示す。即ち、ＶＣＣ端子１１の電圧が電圧ＶＣＣ＿０よりも小さい場合には、ＶＣＣ端子１１の電圧を基準電圧として動作する第１の動作回路５は不安定となる。また、動作前不定期間誤動作防止回路７Ａの電界効果トランジスタ２２の閾値電圧ＶＴＨは、ＶＴＨ＞ＶＤＤ＿０の関係を満たすように予め設定されている。

まず、電源１が印加されると、ＶＣＣ電力供給回路２によりＶＣＣ電位に接続されたコンデンサ１５が充電され、ＶＣＣ端子１１の電圧が徐々に上昇する。ＶＣＣ端子１１の電圧がトランジスタ２２の閾値電圧ＶＴＨよりも低い状態においては、トランジスタ２２が動作しないため、ＶＤＤ端子１２の電圧は回路基準電位であるゼロ電位に維持される。ＶＣＣ端子１１の電圧がさらに上昇してトランジスタ２２の閾値電圧ＶＴＨ以上となると、トランジスタ２２がオン状態となり、ＶＤＤ端子１２の電圧がゼロ電位からＶＣＣ端子１１の電圧と等しい電圧ＶＤＤ＿１に切り替えられる。このとき、電圧ＶＤＤ＿１は、ＶＤＤ＿１＞ＶＤＤ＿０の関係を満たす。従って、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する第２の動作回路６は、安定に動作できる。回路基準ブロック４は、第２の動作回路６を動作状態に制御するハイレベルのＶ１信号を出力する。ＶＣＣ端子１１の電圧が電圧ＶＴＨから電圧Ｎ・ＶＦに達するまでは、ＶＤＤ端子１２の電圧はＶＣＣ端子１１の電圧と等しい値となる。

次に、ＶＣＣ端子１１の電圧がさらに上昇して電圧Ｎ・ＶＦに達すると、Ｎ個のダイオードＤ１〜ＤＮが導通状態となり、トランジスタ２１がオン状態となる。そのため、トランジスタ２１のゲート端子電圧はＶＣＣ端子１１の電圧と等しくなり、トランジスタ２２はオフ状態となる。これにより、ＶＤＤ端子１２の電圧は、ＶＤＤ電力供給回路８の抵抗２３及び２４で分圧された電圧からトランジスタ２５の閾値電圧ＶＢＥ分を差し引いた電圧である電圧ＶＤＤ＿２に下がる。このとき、ＶＣＣ端子１１の電圧を基準電圧として動作する第１の動作回路５は、安定に動作できる。コンパレータ１０は、第１の動作回路５を動作状態に制御するハイレベルのＶ２信号を出力する。また、このとき、電圧ＶＤＤ＿２は、ＶＤＤ＿２＞ＶＤＤ＿０の関係を満たすように予め設定されているため、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する第２の動作回路６は、引き続き安定に動作できる。その後、ＶＣＣ端子１１の電圧がさらに上昇して一定のレベルに達するまで、ＶＤＤ端子１２の電圧はＶＣＣ端子１１の電圧に比例して増加する。ＶＣＣ端子１１の電圧が一定のレベルに達すると、第２の動作回路６は、ＶＣＣ電力供給回路２にＶ３信号を出力して、ＶＣＣ電力供給回路２の出力電圧を一定に制御する。

以上のように、本実施形態に係る基準電源電圧回路３Ａによれば、上記回路構成により、実施形態１と同等の効果を奏する基準電源電圧回路を容易に実現できる。また、ＶＤＤ端子１２の電圧を切り替えるために用いる電圧Ｎ・ＶＦは、ダイオードＤ１〜ＤＮの個数を調整することによって、他の数値に容易に調整可能である。

≪実施形態３≫
図５は、本発明の実施形態３に係る基準電源電圧回路３Ｂを備えた半導体装置の構成を示す回路図である。本実施形態に係る半導体装置は、図３の基準電源電圧回路３Ａに代えて基準電源電圧回路３Ｂを有する点において、図３の実施形態２に係る半導体装置とは異なる。基準電源電圧回路３Ｂは、動作前不定期間誤動作防止回路７Ａに代えて、動作前不定期間誤動作防止回路７Ｂを有する点において、図３の実施形態２に係る基準電源電圧回路３Ａとは異なる。動作前不定期間誤動作防止回路７Ｂは、ダイオードＤ１〜ＤＮに代えて、互いに直列に接続されたバイポーラトランジスタＴ１〜ＴＮを有する点において、図３に示した実施形態２に係る動作前不定期間誤動作防止回路７Ａとは異なる。それ以外の点においては、図３の実施形態２に係る半導体装置と同様であり、同一符号を付した構成要素は同様の構成及び作用を有するので、それらについての重複した詳細な説明は省略する。なお、動作前不定期間誤動作防止回路７Ｂの各バイポーラトランジスタＴ１〜ＴＮの順方向電圧をそれぞれＶＢＥとし、全部のバイポーラトランジスタＴ１〜ＴＮが導通したときに発生する電圧をＮ・ＶＢＥとする。

次に、図６を用いて、本実施形態に係る基準電源電圧回路３Ｂを備えた半導体装置の動作について説明する。図６は、図５のように構成された基準電源電圧回路３Ｂを備えた半導体装置の起動時におけるＶＣＣ端子１１の電圧とＶＤＤ端子１２の電圧の関係を示す図である。図４において、ＶＤＤ＿０は、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する回路が安定に動作可能な最小のＶＤＤ端子１２の電圧である。ＶＤＤ端子１２の電圧が電圧ＶＤＤ＿０よりも小さい場合には、その回路は不安定となる。ＶＣＣ＿０は、ＶＣＣ端子１１の電圧を基準電圧として動作する第１の動作回路５が安定に動作可能な最小のＶＣＣ端子１１の電圧を示す。即ち、ＶＣＣ端子１１の電圧が電圧ＶＣＣ＿０よりも小さい場合には、ＶＣＣ端子１１の電圧を基準電圧として動作する第１の動作回路５は不安定となる。また、動作前不定期間誤動作防止回路７Ａの電界効果トランジスタ２２の閾値電圧ＶＴＨは、ＶＴＨ＞ＶＤＤ＿０の関係を満たすように予め設定されている。

まず、電源１が印加されると、ＶＣＣ電力供給回路２によりＶＣＣ電位に接続されたコンデンサ１５が充電され、ＶＣＣ端子１１の電圧が徐々に上昇する。ＶＣＣ端子１１の電圧がトランジスタ２２の閾値電圧ＶＴＨよりも低い状態においては、トランジスタ２２が動作しないため、ＶＤＤ端子１２の電圧は回路基準電位であるゼロ電位に維持される。ＶＣＣ端子１１の電圧がさらに上昇してトランジスタ２２の閾値ＶＴＨ以上となると、トランジスタ２２がオン状態となり、ＶＤＤ端子１２の電圧がゼロ電位からＶＣＣ端子１１の電圧と等しい電圧ＶＤＤ＿１に切り替えられる。このとき、電圧ＶＤＤ＿１は、ＶＤＤ＿１＞ＶＤＤ＿０の関係を満たす。従って、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する第２の動作回路６は、安定に動作できる。回路基準ブロック４は、第２の動作回路６を動作状態に制御するハイレベルのＶ１信号を出力する。ＶＣＣ端子１１の電圧が電圧ＶＴＨから電圧Ｎ・ＶＢＥに達するまでは、ＶＤＤ端子１２の電圧はＶＣＣ端子１１の電圧と等しい値となる。

次に、ＶＣＣ端子１１の電圧がさらに上昇して電圧Ｎ・ＶＢＥに達すると、Ｎ個のバイポーラトランジスタＴ１〜ＴＮが導通状態となり、トランジスタ２１がオン状態となる。そのため、トランジスタ２１のゲート端子電圧はＶＣＣ端子１１の電圧と等しくなり、トランジスタ２２はオフ状態となる。これにより、ＶＤＤ端子１２の電圧はＶＤＤ電力供給回路８の抵抗２３及び２４で分圧された電圧からトランジスタ２５の閾値電圧ＶＢＥ分を引いた電圧ＶＤＤ＿２に下がる。このとき、ＶＣＣ端子１１の電圧を基準電圧として動作する第１の動作回路５は、安定に動作できる。コンパレータ１０は、第１の動作回路５を動作状態に制御するハイレベルのＶ２信号を出力する。また、このとき、電圧ＶＤＤ＿２は、ＶＤＤ＿２＞ＶＤＤ＿０の関係を満たすように予め設定されているため、ＶＤＤ端子１２の電圧を基準電圧として動作する第２の動作回路６は、引き続き安定に動作できる。その後、ＶＣＣ端子１１の電圧がさらに上昇して一定のレベルに達するまで、ＶＤＤ端子１２の電圧はＶＣＣ端子１１の電圧に比例して増加する。ＶＣＣ端子１１の電圧が一定のレベルに達すると、第２の動作回路６は、ＶＣＣ電力供給回路２に信号Ｖ３を出力して、ＶＣＣ電力供給回路２の出力電圧を一定に制御する。

以上のように、本実施形態に係る基準電源電圧回路３Ｂによれば、上記回路構成により、実施形態１と同等の効果を奏する基準電源電圧回路を容易に実現できる。また、ＶＤＤ端子１２の電圧を切り替えるために用いる電圧Ｎ・ＶＢＥは、バイポーラトランジスタＴ１〜ＴＮの個数を調整することによって、他の数値に容易に調整可能である。

なお、図５において、バイポーラトランジスタＴ１〜ＴＮは、ＶＤＤ電力供給回路８Ａのバイポーラトランジスタ２５と同タイプのバイポーラトランジスタであった。しかし、本発明はこの構成に限らず、バイポーラトランジスタＴ１〜ＴＮは、バイポーラトランジスタ２５と異なるタイプのバイポーラトランジスタであってもよい。

本発明は、例えば、スイッチング電源等に用いられる半導体装置等の基準電源電圧回路に利用できる。

本発明の実施形態１に係る基準電源電圧回路３を備えた半導体装置の構成を示す回路図である。 図１の基準電源電圧回路３の起動時におけるＶＣＣ端子１１の電圧とＶＤＤ端子１２の電圧の関係を示す図である。 本発明の実施形態２に係る基準電源電圧回路３Ａを備えた半導体装置の構成を示す回路図である 図３の基準電源電圧回路３Ａの起動時におけるＶＣＣ端子１１の電圧とＶＤＤ端子１２の電圧の関係を示す図である。 本発明の実施形態３に係る基準電源電圧回路３Ｂを備えた半導体装置の構成を示す回路図である 図５の基準電源電圧回路３Ｂの起動時におけるＶＣＣ端子１１の電圧とＶＤＤ端子１２の電圧の関係を示す図である。

符号の説明

１…電源、
２…ＶＣＣ電力供給回路、
３，３Ａ，３Ｂ…基準電源電圧回路、
４…回路基準ブロック、
５，６…動作回路、
７，７Ａ，７Ｂ…動作前不定期間誤動作防止回路、
８，８Ａ…ＶＤＤ電力供給回路、
９，９Ａ…ＶＣＣ検出回路、
１０，１０Ａ…コンパレータ、
１１，１２，１３，１４…端子、
１５…コンデンサ、
２０，２３，２４，２６，２７，３２，３３…抵抗、
２１，２２，２８，２９…電界効果トランジスタ、
２５，３０，３１…バイポーラトランジスタ、
Ｄ１〜ＤＮ…ダイオード、
Ｔ１〜ＴＮ…バイポーラトランジスタ。

Claims (6)

1. 第１の基準電圧を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記第１の基準電圧と、所定の基準検出電圧とを比較することによって、前記第１の基準電圧以下である第２の基準電圧を電源電圧とする動作回路の動作状態及び停止状態を制御する信号を出力するコンパレータと、
   前記第１の基準電圧が第１の所定電圧を下回るとき、前記第２の基準電圧を回路基準電位に維持し、前記第１の基準電圧が前記第１の所定電圧以上かつ第２の所定電圧を下回るとき、前記第２の基準電圧を前記第１の基準電圧と等しい電圧に設定し、前記第１の基準電圧が前記第２の所定電圧以上であるとき、前記第２の基準電圧を前記第１の基準電圧と比例する電圧に設定する動作前不定期間誤動作防止回路と、
   を備えたことを特徴とする基準電源電圧回路。
2. 前記第１の所定電圧は、前記第２の基準電圧を電源電圧とする動作回路が安定に動作できる電圧以上であり、
   前記第２の所定電圧は、前記第１の基準電圧を電源電圧とする動作回路が安定に動作できる電圧以上であることを特徴とする請求項１記載の基準電源電圧回路。
3. 前記動作前不定期間誤動作防止回路は、
   回路基準電位にカソード端子が接続され、前記第２の所定電圧である順方向電圧を与えるダイオード部と、
   前記第１の基準電源と前記ダイオードのアノード端子との間に接続された第１の抵抗と、
   一方の端子が前記第１の基準電源に接続され、他方の端子が第２の抵抗を介して回路基準電位と接続され、制御端子が前記ダイオード部のアノード端子電圧に接続された第１のスイッチ素子と、
   一方の端子が前記第１の基準電圧に接続され、他方の端子が前記第２の基準電圧に接続され、制御端子が前記第２の抵抗と前記第１のスイッチ素子との接続点と接続された第２のスイッチ素子と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の基準電源電圧回路。
4. 前記ダイオード部は、互いに直列接続された複数のダイオードを含むことを特徴する請求項３記載の基準電源電圧回路。
5. 前記ダイオード部は、互いに直列接続された複数のバイポーラトランジスタを含むことを特徴とする請求項３又は４記載の基準電源電圧回路。
6. 前記第１及び第２のスイッチ素子は、Ｐ型トランジスタであることを特徴とする請求項３記載の基準電源電圧回路。
   

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