JP2013078163A - Semiconductor device and electronic circuit device - Google Patents

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弘大 上原
Atsushi Mitamura
篤 三田村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily prevent occurrence of such a situation that a load circuit draws the power supply current excessively when the value of power supply current being supplied is smaller than expected and thereby the voltage of the power supply current drops undesirably.SOLUTION: A power supply control unit (21) using an internal power supply voltage (VCC), generated based on a power supply current supplied to a power supply input terminal (VBUS), as an operation power supply is provided with a current limit circuit (30) which provides a current to a power supply output terminal while limiting inflow of the current so that the current flowing into the power supply input terminal does not exceed a target current value. Furthermore, a current limit value switching circuit (31) is employed for controlling the inflow current from the current limit circuit to be smaller than the target current value, when the current flowing into the transmission path of the power supply current does not reach the target current value.

Description

本発明は、目標電流を超えないように入力電流を制限する電源制御機能を備えた半導体装置、更にはそのような電源制御機能を備えた電子回路装置に関し、例えばUSB(Universal Serial Bus(登録商標))の追加仕様であるバッテリチャージング規格(Battery Charging Specification, Rev 1.1)を満足するUSB端末装置の電源制御ICに適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device having a power control function for limiting an input current so as not to exceed a target current, and further relates to an electronic circuit device having such a power control function, for example, a USB (Universal Serial Bus (registered trademark)). The present invention relates to a technology that is effective when applied to a power supply control IC of a USB terminal device that satisfies the battery charging standard (Battery Charging Specification, Rev 1.1), which is an additional specification of)).

当初のUSBの仕様では、小型周辺デバイスに対する給電のみを目的として、接続されたデバイスへの給電には5Vで500mAと5Vで100mAを規定していた。近時、USBの追加仕様であるバッテリチャージング規格(Battery Charging Specification, Rev 1.1, 4/15/2009)が策定され、1500mAを給電可能な電源の規定が行われた。この規格はバッテリ充電の仕様であり、充電のための電力をUSBポートから取得する方法について扱っている。   In the original USB specifications, for the purpose of supplying power only to small peripheral devices, 500 mA at 5 V and 100 mA at 5 V were specified for supplying power to the connected devices. Recently, a battery charging standard (Battery Charging Specification, Rev 1.1, 4/15/2009), which is an additional USB specification, was formulated and a power supply capable of supplying 1500 mA was specified. This standard is a specification for battery charging, and deals with a method of acquiring power for charging from a USB port.

このバッテリチャージング規格では充電のための電源として以下の3種類の電源を定義している。   In this battery charging standard, the following three types of power sources are defined as power sources for charging.

第1はスタンダードダウンストリームポート(Standard downstream port、以降SDPとも称する)である。これはUSB 2.0仕様で定義されているものと同様のポートであり、USBホストやUSBハブが通常備えるポートである。デバイスは、USBデータ端子(D+、D−)の15kΩを介したグランドへの個別の接続を検出することによって、ハードウェアでSDPを認識することができる。このSDPに接続されたPDA(Personal Digital Assistants)やデジタルスチルカメラなどの電子回路装置(以下単にポータブルデバイスとも称する)はSDPから最大500mAの電源電流を引き出すことができる。   The first is a standard downstream port (hereinafter also referred to as SDP). This is a port similar to that defined in the USB 2.0 specification, and is a port normally provided in a USB host or USB hub. The device can recognize the SDP in hardware by detecting individual connections to the ground via 15 kΩ of the USB data terminals (D +, D−). Electronic circuit devices (hereinafter also simply referred to as portable devices) such as PDAs (Personal Digital Assistants) and digital still cameras connected to the SDP can draw a power supply current of up to 500 mA from the SDP.

第2はチャージングダウンストリームポート(Charging downstream port、以降CDPとも称する)である。これは、USBホストやUSBハブにおいてSDPよりも大電流のUSBポートを定義するものであり、USB通信機能を維持し、且つ、チャージング可能なポートを定義する。CDPは1500mAを供給可能である。CDPに接続されたデバイスは、USBデータ端子(D+、D−)に対するハードウェアのハンドシェイクを使用して認識することができる。   The second is a charging downstream port (hereinafter also referred to as CDP). This defines a USB port having a larger current than SDP in a USB host or USB hub, and defines a port that can maintain a USB communication function and can be charged. CDP can supply 1500 mA. A device connected to the CDP can be recognized using a hardware handshake for the USB data terminals (D +, D-).

第3はデディケーテッドチャージングポート(Dedicated charging port、以降DCPとも称する)である。これは、USB通信機能を持たず、チャージング専用とされるポートであり、ACアダプタやカーアダプタなどのエニュメレーションを行わない電源として定義する。DCPは1500mAを供給が可能であり、USBホスト又はUSBハブにおけるUSB端子D+とD−の間の短絡よって識別される。これにより、USBソケットを備えたACアダプタを作ることが可能になる。   The third is a dedicated charging port (hereinafter also referred to as DCP). This is a port that does not have a USB communication function and is dedicated to charging, and is defined as a power source that does not perform enumeration such as an AC adapter or a car adapter. The DCP can supply 1500 mA and is identified by a short circuit between the USB terminals D + and D− on the USB host or USB hub. This makes it possible to make an AC adapter with a USB socket.

このようなバッテリチャージング規格に準拠するポータブルデバイスはUSBホストやUSBハブのUSBソケットから受け取った電力を自身の動作やバッテリの充電に使用するのにどれだけの電流を取得するのが適切かを判断しなければならない。給電能力が500mAしかないUSBホストやUSBハブから1000mAを取得しようとすれば、USBポートの過負荷となる。例えばバッテリチャージング規格に準拠するポータブルデバイスは検出したUSBポートの種別に応じ、入力した電源電流に対して図9に例示されるような入力電流制限を行う。   A portable device that conforms to the battery charging standard can determine how much current is appropriate to use the power received from the USB socket of a USB host or USB hub for its own operation or battery charging. You must judge. An attempt to acquire 1000 mA from a USB host or USB hub with a power supply capability of only 500 mA will overload the USB port. For example, a portable device compliant with the battery charging standard performs input current limitation as illustrated in FIG. 9 on the input power supply current according to the detected type of the USB port.

特許文献1はUSBコネクタ付のACアダプタを用いてUSB対応の電子機器の充電を行う場合にUSB通信を行うことができないためにその規格電流を知ることができないという課題に着眼している。すなわち、検出手段により他の電子機器との接続が検知されると、制御手段が、充電手段に指示する充電電流値を初期電流値から上昇させながら、測定手段の測定値を監視し、測定値の監視結果に基づいて充電電流値を決定する。そして、制御手段が、決定した充電電流値を充電手段に指示し、二次電池の充電を行わせる。これによって、接続元の他の電子機器からその規格電流等の充電に必要な情報を取得できなくても、監視結果に基づいて決定した充電電流値で充電することで、二次電池の充電を安定に行うことができる。   Patent Document 1 focuses on the problem that when a USB-compatible electronic device is charged using an AC adapter with a USB connector, the standard current cannot be known because USB communication cannot be performed. That is, when the connection with the other electronic device is detected by the detection means, the control means monitors the measurement value of the measurement means while increasing the charging current value instructed to the charging means from the initial current value, and the measurement value The charging current value is determined based on the monitoring result. And a control means instruct | indicates the determined charging current value to a charging means, and makes a secondary battery charge. As a result, even if the information necessary for charging such as the standard current cannot be obtained from other electronic devices of the connection source, the secondary battery can be charged by charging with the charging current value determined based on the monitoring result. It can be performed stably.

特開2010−154692号公報JP 2010-154692 A

Battery Charging Specification, Rev 1.1, 4/15/2009Battery Charging Specification, Rev 1.1, 4/15/2009

本発明者はバッテリチャージング規格に準拠したUSBポートの種別がSDP,CDP,又はDCPの何れであるかをUSBデータ端子D+、D−を用いてポータブルデバイスが判別することによって、自身の動作やバッテリの充電に使用するのに適切な電流を取得するための制御について検討した。これによれば、USBポートの種別がSDP,CDP,又はDCPの何れであるかは前記バッテリチャージング規格に準拠してポータブルデバイス側の電源ICで行えばよいが、判別したポートがDCPの場合に、図10に例示されるようにその給電能力が1500mAよりも少ない500mAとされるポートも存在する場合のあることが本発明者によって明らかにされた。これはバッテリチャージング規格の上位規格がUSB2.0規格であることから、DCPであっても500mAという最低の電流供給能力しか満足しないものも提供し得る、とする見解もあり得るからである。   The present inventor uses the USB data terminals D + and D− to determine whether the type of the USB port conforming to the battery charging standard is SDP, CDP, or DCP, so that the operation or We studied the control to obtain the appropriate current to use for charging the battery. According to this, whether the type of the USB port is SDP, CDP, or DCP may be determined by the power IC on the portable device side in accordance with the battery charging standard. However, when the determined port is DCP Further, as illustrated in FIG. 10, it has been clarified by the present inventor that there may be a port whose power supply capacity is 500 mA, which is less than 1500 mA. This is because the higher standard of the battery charging standard is the USB 2.0 standard, and there may be a view that even a DCP can satisfy the minimum current supply capability of 500 mA.

しかしながら、接続したUSBポートの種別を電源制御ICが判別することによって、それに最適な目標電源値を取得する制御を行っても、給電側からの電源電流が目標電流値を下まわると、ポータブルデバイス側の負荷によって電源電流が大きく引き込まれて、電源電流によって得られる内部動作電圧が低下し、電源制御IC自体の動作が保証されなくなって、ポータブルデバイスが誤動作を引き起こす虞のあることが本発明者によって見出された。もともと電源制御ICは電源電流が目標電流値を超えないように電流制限を行う回路を備えているが、接続したUSBポートの種別に対する判別結果に応じて電流制限を行う回路の電流制限値を決めるために、給電される電源電流が目標電流よりも少ない場合に、更にこれを制限することはできず、更にその必要性も見出されていなかった。   However, when the power supply control IC determines the type of the connected USB port, and the control for obtaining the optimum target power supply value is performed, if the power supply current from the power supply side falls below the target current value, the portable device The power supply current is largely drawn by the load on the side, the internal operating voltage obtained by the power supply current is lowered, the operation of the power supply control IC itself is not guaranteed, and the portable device may cause a malfunction. It was found by. Originally, the power supply control IC has a circuit that limits the current so that the power supply current does not exceed the target current value, but determines the current limit value of the circuit that performs the current limit according to the determination result for the type of the connected USB port. For this reason, when the power supply current to be fed is smaller than the target current, this cannot be further restricted, and the necessity has not been found.

特許文献1の技術は充電手段に指示する充電電流値を初期電流値から上昇させながら測定し、測定値の監視結果に基づいて充電手段の充電電流値を決定するものであり、充電電流の供給基を制御することが必須であり上述の課題の解決に資することはできない。   The technique of Patent Document 1 measures the charging current value instructed to the charging means while increasing it from the initial current value, determines the charging current value of the charging means based on the monitoring result of the measured value, and supplies the charging current. It is essential to control the group and cannot contribute to the solution of the above-mentioned problems.

本発明の目的は、供給される電源電流の電流値が想定よりも小さい場合に負荷回路による電源電流の引き込みが過剰になって電源電流の電圧が負所望に降下する事態の発生を容易に防止することができる半導体装置を提供することにある。   The object of the present invention is to easily prevent the occurrence of a situation in which the power supply current is excessively drawn by the load circuit and the voltage of the power supply current drops negatively when the current value of the supplied power supply current is smaller than expected. An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be used.

本発明の別の目的は、供給される電源電流の電流値が想定よりも小さい場合に負荷回路による電源電流の引き込みが過剰になって電源電流の電圧が負所望に降下して誤動作する事態の発生を容易に防止することができる電子回路装置を提供することにある。   Another object of the present invention is that when the current value of the supplied power source current is smaller than expected, the power source current is excessively drawn by the load circuit and the voltage of the power source current drops negatively and malfunctions. An object of the present invention is to provide an electronic circuit device that can easily prevent generation.

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。   The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.

すなわち、電源入力端子に供給された電源電流に基づいて生成される内部電源電圧を動作電源とする電源制御部に、前記電源入力端子に流入される電流が目標電流値を超えないように電流の流入を制限して電源出力端子に与える電流制限回路を設け、前記電源電流の伝達経路に流入される電流が前記目標電流値に達しないときは、前記電流制限回路による流入電流を前記目標電流値よりも小さくする制御を行う。   In other words, the power supply control unit using the internal power supply voltage generated based on the power supply current supplied to the power supply input terminal as the operation power supply is controlled so that the current flowing into the power supply input terminal does not exceed the target current value. A current limiting circuit is provided that limits inflow and is applied to a power output terminal, and when the current flowing into the power supply current transmission path does not reach the target current value, the inflow current by the current limiting circuit is set to the target current value. Control to make it smaller.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。   The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、供給される電源電流の電流値が想定よりも小さい場合に負荷回路による電源電流の引き込みが過剰になって電源電流の電圧が負所望に降下する事態の発生を容易に防止することができる。   In other words, when the current value of the supplied power supply current is smaller than expected, it is possible to easily prevent the occurrence of a situation where the power supply current is excessively drawn by the load circuit and the voltage of the power supply current drops negatively. .

図1は本発明の一実施の形態に係る電源制御ICを適用した電子回路装置を例示するブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an electronic circuit device to which a power supply control IC according to an embodiment of the invention is applied. 図2は電流制限回路に設定した電流制限値と電源ポートからの給電能力との関係に依存する電源電流の電圧波形を例示する特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating the voltage waveform of the power supply current depending on the relationship between the current limit value set in the current limit circuit and the power supply capability from the power supply port. 図3は給電ポートの種類に応じて電流制限回路に設定した電流制限値を当該給電ポートの実際の給電能力に応じて変更するときの動作波形を例示する特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram illustrating an operation waveform when the current limit value set in the current limit circuit according to the type of the power supply port is changed according to the actual power supply capability of the power supply port. 図4は電流制限回路及び電流制限値の切り換え回路などの具体例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific example of a current limiting circuit and a current limiting value switching circuit. 図5は電流制限回路及び電流制限値の切り換え回路などの別の具体例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing another specific example of a current limiting circuit and a current limiting value switching circuit. 図6は判定回路による電源電流の入力モードの判別処理手順を例示するフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating the determination processing procedure of the power supply current input mode by the determination circuit. 図7は図6の判別処理手順におけるSDPとDCP/CDPの判別方法を例示する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a discrimination method between SDP and DCP / CDP in the discrimination processing procedure of FIG. 図8はDCPとCDPの判別方法を例示する説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a method for discriminating between DCP and CDP. 図9はバッテリチャージング規格に準拠するポータブルデバイスが判別したUSBポートの種別に応じて入力電源電流に対して行う入力電流制限について示した説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing the input current limitation performed on the input power supply current according to the type of the USB port determined by the portable device compliant with the battery charging standard. 図10は判別したポートがDCPの場合にその給電能力が1500mAよりも少ない500mAとされるポートも存在する場合のあることを示した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing that when the determined port is DCP, there may be a port whose power supply capacity is 500 mA, which is less than 1500 mA.

1.実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
1. First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described. Reference numerals in the drawings referred to in parentheses in the outline description of the representative embodiments merely exemplify what are included in the concept of the components to which the reference numerals are attached.

〔1〕<外部電源電流の流入が既定に達しないとき流入電流の制限を大きくする>
本発明の代表的な実施の形態に係る半導体装置(10)は、電源電流を入力する電源入力端子(VBUS)と、電源電流を出力する電源出力端子(PSYS)と、前記電源入力端子に供給された電源電流に基づいて内部電源電圧を生成する電圧生成回路(20)と、前記内部電源電圧を動作電源とする電源制御部(21)と、を有する。前記電源制御部は、前記電源入力端子と前記電源出力端子との間の電源電流の伝達経路(22)に配置され、流入される電流が目標電流値を超えないように電流の流入を制限する電流制限回路(30)と、前記電源電流の伝達経路に流入される電流が前記目標電流値に達していないことを当該伝達経路に流れる電流の増加による電圧降下に基づいて検出することにより、前記電流制限回路による流入電流の制限値を前記目標電流値よりも小さくする制御を行う電流制限値の切り換え回路(31)と、を有する。
[1] <Increase inflow current limit when inflow of external power supply current does not reach default>
A semiconductor device (10) according to a representative embodiment of the present invention includes a power supply input terminal (VBUS) for inputting a power supply current, a power supply output terminal (PSYS) for outputting a power supply current, and the power supply input terminal. A voltage generation circuit (20) that generates an internal power supply voltage based on the supplied power supply current, and a power supply control unit (21) that uses the internal power supply voltage as an operation power supply. The power supply control unit is disposed in a power supply current transmission path (22) between the power supply input terminal and the power supply output terminal, and restricts inflow of current so that the inflowing current does not exceed a target current value. A current limiting circuit (30) and detecting that the current flowing into the transmission path of the power supply current does not reach the target current value based on a voltage drop due to an increase in the current flowing through the transmission path, A current limit value switching circuit (31) for performing control to make the limit value of the inflow current by the current limit circuit smaller than the target current value.

これにより、目標電流値に達しない電源電流が電源入力端子から供給される場合には、電流制限回路の電流制限値が小さくされて、負荷回路による過大な電流引き込みが阻止され、電源電流による電源電圧が不所望に降下する事態の発生を防止することができる。したがって、目標電流値に達しない小さな電源電流が供給される場合にも半導体装置の電源電圧を維持することができ、電源電圧の低下による半導体装置の誤動作によって、この半導体装置を電源制御ICなどとして利用する電子回路装置の誤動作や動作不能状態の発生の抑止に資することができる。   As a result, when a power supply current that does not reach the target current value is supplied from the power supply input terminal, the current limit value of the current limit circuit is reduced, and excessive current draw by the load circuit is prevented. Occurrence of a situation where the voltage drops undesirably can be prevented. Therefore, even when a small power supply current that does not reach the target current value is supplied, the power supply voltage of the semiconductor device can be maintained, and this semiconductor device can be used as a power supply control IC or the like due to a malfunction of the semiconductor device due to a drop in the power supply voltage. This can contribute to the prevention of malfunction or inoperability of the electronic circuit device to be used.

〔2〕<電源電流の入力モードによって決定した電流制限値を実際の流入電流に応じて更に制限>
項1において、前記電源制御部は、前記電源電流の入力モードを判定する判定回路(32)を更に有する。前記電流制限回路は前記判定回路の判定結果にしたがって前記目標電流値が選択可能にされる。
[2] <The current limit value determined by the power supply current input mode is further limited according to the actual inflow current>
In item 1, the power supply control unit further includes a determination circuit (32) for determining an input mode of the power supply current. The current limiting circuit can select the target current value according to the determination result of the determination circuit.

これにより、同じ入力モードでも異なる電源電流を供給する電源供給側に対して容易に対処することができる。例えばDCPモードが判定された場合に上記半導体装置を有するポータブルデバイス側ではバッテリチャージング規格に準拠して1500mAの電流制限を設定したとき、実際に接続したホストデバイスが100mAの給電能力しか備えていなくても、ポータブルデバイスの誤動作や動作不能の抑制に資することができる。   Thereby, it is possible to easily cope with the power supply side that supplies different power supply currents even in the same input mode. For example, when the DCP mode is determined and the portable device having the above semiconductor device sets a current limit of 1500 mA in accordance with the battery charging standard, the actually connected host device has only a power supply capability of 100 mA. However, it can contribute to suppression of malfunction and inoperability of the portable device.

〔3〕<D+,D−端子による電源電流の入力モード判定>
項2において、一対の入力端子D+,D−を更に有する。前記判定回路は、前記入力端子D+,D−に接続する外部経路の状態によって入力モードを判定する。
[3] <Determination of power supply current input mode by D + and D- terminals>
Item 2 further includes a pair of input terminals D + and D-. The determination circuit determines an input mode according to a state of an external path connected to the input terminals D + and D−.

これにより、バッテリチャージング規格に準拠した、電源電流の入力モードを判別することができる。   Thereby, it is possible to determine the power supply current input mode in conformity with the battery charging standard.

〔4〕<電流制限値の切り換え回路による入力モードに応じた流入電流の制限値>
項2乃至3の何れかにおいて、前記判定回路で判定された第1モード(DCP)における前記目標電流値は第1電流値であり、前記判定回路で判定された第2モード(SDP)における前記目標電流値は前記第1電流値よりも小さな第2電流値である。前記第1モードにおいて、前記電流制限値の切り換え回路は前記第1電流値よりも小さく制御する流入電流の値を第2電流値に制御する。
[4] <Inflow current limit value according to input mode by current limit value switching circuit>
In any one of Items 2 to 3, the target current value in the first mode (DCP) determined by the determination circuit is a first current value, and the target current value in the second mode (SDP) determined by the determination circuit The target current value is a second current value that is smaller than the first current value. In the first mode, the current limit value switching circuit controls the inflow current value controlled to be smaller than the first current value to the second current value.

これにより、第1モードがバッテリチャージング規格におけるDCPでその目標電流である第1電流値が1500mA、第2モードがバッテリチャージング規格のSDPでその目標電流である第2電流値が500mAの場合に、第1モードにおいて500mAの給電能力しかないホストデバイスからの給電に対しても、半導体装置の動作や電源電流の負荷回路の動作を保証することができる。   Thus, when the first mode is DCP in the battery charging standard and the first current value which is the target current is 1500 mA, and the second mode is SDP in the battery charging standard and the second current value which is the target current is 500 mA. In addition, the operation of the semiconductor device and the operation of the load circuit for the power supply current can be guaranteed even for the power supply from the host device which has only a power supply capability of 500 mA in the first mode.

〔5〕<定電流定電圧制御>
項1乃至4の何れかにおいて、バッテリ(12)が接続されるバッテリ端子(PBAT)を更に有する。前記電源制御部は、前記電流制限回路の後段における電源電流の伝達経路から供給される電源電流に対して定電流定電圧制御を行って前記バッテリ端子に供給する充電制御部(33)を更に有する。
[5] <Constant current constant voltage control>
Any one of 1 to 4 further includes a battery terminal (PBAT) to which the battery (12) is connected. The power supply control unit further includes a charge control unit (33) that performs constant-current / constant-voltage control on a power supply current supplied from a power supply current transmission path in a subsequent stage of the current limiting circuit and supplies the current to the battery terminal. .

これにより、バッテリ充電機能を有する半導体装置において、目標より少ない電源電流の供給を受ける場合にも半導体装置の動作が保証される結果、その場合にもバッテリに対する充電機能を保証することができる。   As a result, in the semiconductor device having a battery charging function, the operation of the semiconductor device is guaranteed even when the supply of the power supply current smaller than the target is received. In this case, the charging function for the battery can be guaranteed.

〔6〕<入力電流制限アンプの出力をバイアスして電流制限値を切り換える電流制限回路>
項1乃至5の何れかにおいて、前記電流制限回路は、電源入力端子に流入される入力電流の制限に用いる入力電流制御トランジスタ(M1)と、前記入力制御トランジスタに対して所定の比率で前記入力電流を流そうとする電流検出トランジスタ(M2)と、前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて前記入力電流制御トランジスタのゲート電圧を制御して当該入力電流制御トランジスタに流れる前記目標電流値よりも大きな電流を前記目標電流値に制限するための負帰還アンプ回路(OP2,M4)と、を有する。前記電流制限値の切り換え回路は、前記電流検出トランジスタに流れる電流の増加による電圧降下が所定値に達したとき前記負帰還アンプ回路による前記入力電流制御トランジスタの制限電流値を小さくする電流制限切り換えアンプ回路(OP3,M10)から成る。
[6] <Current limiting circuit for switching the current limiting value by biasing the output of the input current limiting amplifier>
In any one of Items 1 to 5, the current limiting circuit includes an input current control transistor (M1) used for limiting an input current flowing into a power supply input terminal, and the input at a predetermined ratio with respect to the input control transistor. A current detection transistor (M2) that attempts to flow a current, and a gate voltage of the input current control transistor is controlled based on a current flowing through the current detection transistor, and is larger than the target current value flowing through the input current control transistor A negative feedback amplifier circuit (OP2, M4) for limiting the current to the target current value. The current limit value switching circuit includes a current limit switching amplifier that reduces a limit current value of the input current control transistor by the negative feedback amplifier circuit when a voltage drop due to an increase in current flowing in the current detection transistor reaches a predetermined value. It consists of a circuit (OP3, M10).

これによれば、前記電流検出トランジスタに流れる電流の増加による電圧降下の度合いを所定値を基準に判別するから、電源電流値の切り換え基準が電源電流の大小などによって影響され難い。   According to this, since the degree of the voltage drop due to the increase in the current flowing through the current detection transistor is determined based on the predetermined value, the power supply current value switching reference is hardly influenced by the magnitude of the power supply current.

〔7〕<入力電流制限アンプの参照電位の切り換えによる電流制限値も切り換え>
請求項1乃至5の何れかにおいて、前記電流制限回路は、電源入力端子に流入される入力電流の制限に用いる入力電流制御トランジスタ(M1)と、前記入力制御トランジスタに対して所定の比率で前記入力電流を流そうとする電流検出トランジスタ(M2)と、前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて前記入力電流制御トランジスタのゲート電圧を制御する負帰還アンプ回路(OP4)と、を有する。前記負帰還アンプ回路は前記電流制限値の切り換え回路を兼ねる。前記負帰還アンプ回路は、前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて形成される検出電圧(N1)が、一定電圧である第1の参照電圧(VBG)又は前記電源入力端子の電圧を分圧した第2の参照電圧(VN3)を超えることによって、前記入力電流制御トランジスタに流れる電流を制限する。前記入力電流制御トランジスタに流れる電流が前記目標電流値以上のとき前記第1の電圧が第2の電圧よりも低くされ、前記入力電流制御トランジスタに流れる電流が前記目標電流値よりも小さいとき前記第2の電圧が第1の電圧よりも低くされる。
[7] <Switching the current limit value by switching the reference potential of the input current limit amplifier>
6. The current limiting circuit according to claim 1, wherein the current limiting circuit includes an input current control transistor (M1) used for limiting an input current flowing into a power supply input terminal, and the input control transistor at a predetermined ratio. A current detection transistor (M2) that attempts to flow an input current; and a negative feedback amplifier circuit (OP4) that controls the gate voltage of the input current control transistor based on the current flowing through the current detection transistor. The negative feedback amplifier circuit also serves as a switching circuit for the current limit value. In the negative feedback amplifier circuit, the detection voltage (N1) formed based on the current flowing in the current detection transistor is a first reference voltage (VBG) that is a constant voltage or the voltage of the power input terminal is divided. By exceeding the second reference voltage (VN3), the current flowing through the input current control transistor is limited. When the current flowing through the input current control transistor is equal to or greater than the target current value, the first voltage is made lower than the second voltage, and when the current flowing through the input current control transistor is smaller than the target current value, the first voltage is reduced. The voltage of 2 is made lower than the first voltage.

これによれば、前記負帰還アンプ回路は前記電流制限値の切り換え回路を兼ねるから項6に比べて簡易な構成にされる。ただし、第2の参照電圧は前記電源入力端子の電圧を分圧した電圧であるから電流制限の切り換え基準が電源電流の大小などによって影響されることになり、電流制限幅が狭くなる場合がある。   According to this, since the negative feedback amplifier circuit also serves as the current limit value switching circuit, the configuration is simpler than that of the sixth aspect. However, since the second reference voltage is a voltage obtained by dividing the voltage of the power input terminal, the current limit switching reference is affected by the magnitude of the power supply current, and the current limit width may be narrowed. .

〔8〕<外部電源電流の流入が既定に達しないとき流入電流の制限を大きくする>
本発明の別の実施の形態に係る電子回路装置(1)は、電源電流を入力する電源入力端子と、電源電流を出力する電源出力端子と、前記電源入力端子に供給された電源電流に基づいて内部電源電圧を生成する電圧生成回路と、前記内部電源電圧を動作電源とする電源制御部と、前記電源出力端子に接続された負荷回路と、を有する。前記電源制御部は、前記電源入力端子と前記電源出力端子との間の電源電流の伝達経路に配置され、流入される電流が目標電流値を超えないように電流の流入を制限する電流制限回路と、前記電源電流の伝達経路に流入される電流が前記目標電流値に達していないことを当該伝達経路に流れる電流の増加による電圧降下に基づいて検出することにより、前記電流制限回路による流入電流の制限値を前記目標電流値よりも小さくする制御を行う電流制限値の切り換え回路と、を有する。
[8] <Increase inflow current limit when inflow of external power supply current does not reach the default>
An electronic circuit device (1) according to another embodiment of the present invention is based on a power supply input terminal for inputting a power supply current, a power supply output terminal for outputting a power supply current, and a power supply current supplied to the power supply input terminal. A voltage generation circuit for generating an internal power supply voltage, a power supply control unit using the internal power supply voltage as an operating power supply, and a load circuit connected to the power supply output terminal. The power supply control unit is disposed in a power supply current transmission path between the power supply input terminal and the power supply output terminal, and restricts the inflow of current so that the inflowing current does not exceed a target current value. And an inflow current by the current limiting circuit by detecting that the current flowing into the transmission path of the power supply current does not reach the target current value based on a voltage drop due to an increase in the current flowing through the transmission path. And a current limit value switching circuit for performing control for making the limit value smaller than the target current value.

これにより、目標電流値に達しない電源電流が電源入力端子から供給される場合には、電流制限回路の電流制限値が小さくされて、負荷回路による過大な電流引き込みが阻止され、電源電流による電源電圧が不所望に降下する事態の発生を防止することができる。したがって、目標電流値に達しない小さな電源電流が供給される場合にも半導体装置の電源電圧を維持することができ、電源電圧の低下による半導体装置の誤動作によって、電子回路装置の誤動作や動作不能状態の発生の抑止に資することができる。   As a result, when a power supply current that does not reach the target current value is supplied from the power supply input terminal, the current limit value of the current limit circuit is reduced, and excessive current draw by the load circuit is prevented. Occurrence of a situation where the voltage drops undesirably can be prevented. Therefore, even when a small power supply current that does not reach the target current value is supplied, the power supply voltage of the semiconductor device can be maintained, and the malfunction of the electronic circuit device or the inoperable state due to the malfunction of the semiconductor device due to the decrease of the power supply voltage. Can contribute to the suppression of the occurrence of

〔9〕<電源電流の入力モードによって決定した電流制限値を実際の流入電流に応じて更に制限>
項8において、前記電源制御部は、前記電源電流の入力モードを判定する判定回路を更に有する。前記電流制限回路は前記判定回路の判定結果にしたがって前記目標電流値が選択可能にされる。
[9] <Current limit value determined by power supply current input mode is further limited according to actual inflow current>
In Item 8, the power supply control unit further includes a determination circuit that determines an input mode of the power supply current. The current limiting circuit can select the target current value according to the determination result of the determination circuit.

これにより、同じ入力モードでも異なる電源電流を供給する電源供給側に対して容易に対処することができる。例えばDCPモードが判定された場合に上記半導体装置を有するポータブルデバイス側ではバッテリチャージング規格に準拠して1500mAの電流制限を設定したとき、実際に接続したホストデバイスが100mAの給電能力しか備えていなくても、ポータブルデバイスの誤動作や動作不能の抑制に資することができる。   Thereby, it is possible to easily cope with the power supply side that supplies different power supply currents even in the same input mode. For example, when the DCP mode is determined and the portable device having the above semiconductor device sets a current limit of 1500 mA in accordance with the battery charging standard, the actually connected host device has only a power supply capability of 100 mA. However, it can contribute to suppression of malfunction and inoperability of the portable device.

〔10〕<D+,D−端子による電源電流の入力モード判定>
項9において、一対の入力端子D+,D−を更に有する。前記判定回路は、前記入力端子D+,D−に接続する外部経路の状態によって入力モードを判定する。
[10] <Determination of power supply current input mode by D + and D- terminals>
Item 9 further includes a pair of input terminals D + and D-. The determination circuit determines an input mode according to a state of an external path connected to the input terminals D + and D−.

これにより、バッテリチャージング規格に準拠した、電源電流の入力モードを判別することができる。   Thereby, it is possible to determine the power supply current input mode in conformity with the battery charging standard.

〔11〕<電流制限値の切り換え回路による入力モードに応じた流入電流の制限値>
請求項9において、前記判定回路で判定された第1モードにおける前記目標電流値は第1電流値であり、前記判定回路で判定された第2モードにおける前記目標電流値は前記第1電流値よりも小さな第2電流値である。前記第1モードにおいて、前記電流制限値の切り換え回路は前記第1電流値よりも小さく制御する流入電流の値を第2電流値に制御する。
[11] <Inflow current limit value according to input mode by current limit value switching circuit>
10. The target current value in the first mode determined by the determination circuit according to claim 9 is a first current value, and the target current value in the second mode determined by the determination circuit is greater than the first current value. Is also a small second current value. In the first mode, the current limit value switching circuit controls the inflow current value controlled to be smaller than the first current value to the second current value.

これにより、第1モードがバッテリチャージング規格におけるDCPでその目標電流である第1電流値が1500mA、第2モードがバッテリチャージング規格のSDPでその目標電流である第2電流値が500mAの場合に、第1モードにおいて500mAの給電能力しかないホストデバイスからの給電に対しても、電源電流の負荷回路の動作及び電子回路装置の動作を保証することができる。   Thus, when the first mode is DCP in the battery charging standard and the first current value which is the target current is 1500 mA, and the second mode is SDP in the battery charging standard and the second current value which is the target current is 500 mA. In addition, the power supply current load circuit operation and the electronic circuit device operation can be guaranteed even for power supply from a host device having only 500 mA power supply capability in the first mode.

〔12〕<定電流定電圧制御>
請求項8乃至11の何れかにおいて、バッテリと、前記バッテリが接続されるバッテリ端子と、を更に有する。前記電源制御部は、前記電流制限回路の後段における電源電流の伝達経路から供給される電源電流に対して定電流定電圧制御を行って前記バッテリ端子に供給する充電制御部を更に有する。
[12] <Constant current constant voltage control>
The battery according to claim 8, further comprising a battery and a battery terminal to which the battery is connected. The power supply control unit further includes a charge control unit that performs constant-current / constant-voltage control on a power supply current supplied from a power supply current transmission path in a subsequent stage of the current limiting circuit and supplies the current to the battery terminal.

これにより、バッテリ充電機能を有する電源制御部において、目標より少ない電源電流の供給を受ける場合にも電源制御部の動作が保証される結果、その場合にもバッテリに対する充電機能を保証することができる。   As a result, in the power supply control unit having the battery charging function, the operation of the power supply control unit is ensured even when the supply of the power supply current smaller than the target is received. .

〔13〕<入力電流制限アンプの出力をバイアスして電流制限値を切り換える電流制限回路>
項8乃至12の何れかにおいて、前記電流制限回路は、電源入力端子に流入される入力電流の制限に用いる入力電流制御トランジスタと、前記入力制御トランジスタに対して所定の比率で前記入力電流を流そうとする電流検出トランジスタと、前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて前記入力電流制御トランジスタのゲート電圧を制御して当該入力電流制御トランジスタに流れる前記目標電流値よりも大きな電流を前記目標電流値に制限するための負帰還アンプ回路と、を有する。前記電流制限値の切り換え回路は、前記電流検出トランジスタに流れる電流の増加による電圧降下が所定値に達したとき前記負帰還アンプ回路による前記入力電流制御トランジスタの制限電流値を小さくする電流制限切り換えアンプ回路から成る。
[13] <Current limiter circuit for switching the current limit value by biasing the output of the input current limit amplifier>
12. The current limiting circuit according to any one of Items 8 to 12, wherein the current limiting circuit is configured to flow an input current control transistor used for limiting an input current flowing into a power supply input terminal and a predetermined ratio with respect to the input control transistor. A current detection transistor to be controlled, and a gate voltage of the input current control transistor is controlled based on a current flowing through the current detection transistor, and a current larger than the target current value flowing through the input current control transistor is set as the target current value. A negative feedback amplifier circuit. The current limit value switching circuit includes a current limit switching amplifier that reduces a limit current value of the input current control transistor by the negative feedback amplifier circuit when a voltage drop due to an increase in current flowing in the current detection transistor reaches a predetermined value. Consists of a circuit.

これによれば、前記電流検出トランジスタに流れる電流の増加による電圧降下の度合いを所定値を基準に判別するから、電源電流値の切り換え基準が電源電流の大小などによって影響され難い。   According to this, since the degree of the voltage drop due to the increase in the current flowing through the current detection transistor is determined based on the predetermined value, the power supply current value switching reference is hardly influenced by the magnitude of the power supply current.

〔14〕<入力電流制限アンプの参照電位の切り換えによる電流制限値も切り換え>
項8乃至12の何れかにおいて、前記電流制限回路は、電源入力端子に流入される入力電流の制限に用いる入力電流制御トランジスタと、前記入力制御トランジスタに対して所定の比率で前記入力電流を流そうとする電流検出トランジスタと、前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて前記入力電流制御トランジスタのゲート電圧を制御する負帰還アンプ回路と、を有する。前記負帰還アンプ回路は前記電流制限値の切り換え回路を兼ねる。前記負帰還アンプ回路は、前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて形成される検出電圧が、一定電圧であり第1の参照電圧又は前記電源入力端子の電圧を分圧した第2の参照電圧を超えることによって、前記入力電流制御トランジスタに流れる電流を制限する。前記入力電流制御トランジスタに流れる電流が前記目標電流値以上のとき前記第1の電圧が第2の電圧よりも低くされ、前記入力電流制御トランジスタに流れる電流が前記目標電流値よりも小さいとき前記第2の電圧が第1の電圧よりも低くされる。
[14] <Switching the current limit value by switching the reference potential of the input current limit amplifier>
12. The current limiting circuit according to any one of Items 8 to 12, wherein the current limiting circuit is configured to flow an input current control transistor used for limiting an input current flowing into a power supply input terminal and a predetermined ratio with respect to the input control transistor. And a negative feedback amplifier circuit that controls a gate voltage of the input current control transistor based on a current flowing through the current detection transistor. The negative feedback amplifier circuit also serves as a switching circuit for the current limit value. In the negative feedback amplifier circuit, a detection voltage formed based on a current flowing through the current detection transistor is a constant voltage, and a first reference voltage or a second reference voltage obtained by dividing the voltage of the power input terminal is obtained. By exceeding, the current flowing through the input current control transistor is limited. When the current flowing through the input current control transistor is equal to or greater than the target current value, the first voltage is made lower than the second voltage, and when the current flowing through the input current control transistor is smaller than the target current value, the first voltage is reduced. The voltage of 2 is made lower than the first voltage.

これによれば、前記負帰還アンプ回路は前記電流制限値の切り換え回路を兼ねるから項6に比べて簡易な構成にされる。ただし、第2の参照電圧は前記電源入力端子の電圧を分圧した電圧であるから電流制限の切り換え基準が電源電流の大小などによって影響されることになり、電流制限幅が狭くなる場合がある。   According to this, since the negative feedback amplifier circuit also serves as the current limit value switching circuit, the configuration is simpler than that of the sixth aspect. However, since the second reference voltage is a voltage obtained by dividing the voltage of the power input terminal, the current limit switching reference is affected by the magnitude of the power supply current, and the current limit width may be narrowed. .

2.実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
2. Details of Embodiments Embodiments will be further described in detail.

図1には本発明に係る電子回路装置が例示される。同図に示される電子回路装置1は例えばバッテリチャージング規格を満足するUSBインタフェース機能を備えたPDAやデジタルスチルカメラなどのポータブルデバイスである。このポータブルデバイス1はUSBホスト2とUSBケーブル3を介して接続される。ポータブルデバイス1はUSBケーブル3とのインタフェース端子として、電源入力端子VBUS、グランド端子GND、差動データ端子D+,D−を有する。   FIG. 1 illustrates an electronic circuit device according to the present invention. The electronic circuit device 1 shown in the figure is a portable device such as a PDA or a digital still camera having a USB interface function that satisfies the battery charging standard. This portable device 1 is connected to a USB host 2 via a USB cable 3. The portable device 1 has a power input terminal VBUS, a ground terminal GND, and differential data terminals D + and D− as interface terminals with the USB cable 3.

ここで、ポータブルデバイス1が備えるUSBインタフェースは例えば図9で説明したようなバッテリチャージング規格におけるSDP,CDP,DCPの何れのポートにも対応するものである。ここでは、USBホスト2がSDP,CDP,DCPの何れであっても当該ポートから供給される電源に対する制御機能を主体に説明し、データのインタフェースについては本発明の要旨ではないのでその説明は省略する。   Here, the USB interface included in the portable device 1 corresponds to any of the SDP, CDP, and DCP ports in the battery charging standard as described with reference to FIG. Here, the control function for the power supplied from the port is mainly described regardless of whether the USB host 2 is SDP, CDP, or DCP, and the data interface is not the gist of the present invention, so that description is omitted. To do.

電子回路装置1は、半導体装置としての電源制御IC10を備え、更に、電源IC10で制御された電源を受けて動作する負荷回路としてのシステム回路11と、電源IC10を介して充電されるバッテリ12を有する。電源制御IC10は、特に制限されないが、CMOS又はBI−CMOS集積回路製造技術によって単結晶シリコンのような1個の半導体基板に形成される。   The electronic circuit device 1 includes a power supply control IC 10 as a semiconductor device, and further includes a system circuit 11 as a load circuit that operates by receiving a power supply controlled by the power supply IC 10, and a battery 12 that is charged via the power supply IC 10. Have. The power supply control IC 10 is not particularly limited, but is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a CMOS or BI-CMOS integrated circuit manufacturing technique.

電源IC10は、電源電流を入力する電源入力端子VBUS、差動データ端子D+,D−、グランド端子GNDのほかに、代表的に示された、電源電流を出力する電源出力端子PSYSと、前記電源入力端子VBUSに供給された電源電流に基づいて内部電源電圧VCCなどを生成する電圧生成回路(RGL)20と、前記内部電源電圧VCCを動作電源とする電源制御部(VCNT)21とを有する。   The power supply IC 10 includes, in addition to the power supply input terminal VBUS for inputting a power supply current, the differential data terminals D + and D−, and the ground terminal GND, the power supply output terminal PSYS for outputting the power supply current, which is representatively shown, A voltage generation circuit (RGL) 20 that generates an internal power supply voltage VCC and the like based on a power supply current supplied to an input terminal VBUS, and a power supply control unit (VCNT) 21 that uses the internal power supply voltage VCC as an operation power supply.

前記電源制御部21は、電流制限回路30、電流制限値の切り換え回路31、判定回路32、及び充電制御部33を有する。電源制御部21は内部電源電圧VCCを動作電源とするものであるから、電源入力端子VBUSから給電される電源電流がその給電能力を超えて過剰にシステム回路11に引き込まれると、電源電流の電圧が降下し、内部電源電圧VCCに必要な電圧を得ることができなくなる。電流制限回路30は給電能力を超える過剰な電流引き込みを抑制するものである。   The power supply control unit 21 includes a current limit circuit 30, a current limit value switching circuit 31, a determination circuit 32, and a charge control unit 33. Since the power supply control unit 21 uses the internal power supply voltage VCC as an operating power supply, if the power supply current supplied from the power supply input terminal VBUS exceeds the power supply capability and is excessively drawn into the system circuit 11, the power supply current voltage Drops, and the voltage required for the internal power supply voltage VCC cannot be obtained. The current limiting circuit 30 suppresses excessive current draw exceeding the power supply capability.

電流制限回路30は、前記電源入力端子VBUSと前記電源出力端子PSYSとの間の電源電流の伝達経路22に配置され、流入される電流が目標電流値を超えないように電流の流入を制限する。   The current limiting circuit 30 is disposed in the power supply current transmission path 22 between the power supply input terminal VBUS and the power supply output terminal PSYS, and restricts the inflow of current so that the inflowing current does not exceed the target current value. .

判定回路32は、前記電源電流の入力モード、例えば、USBホスト2のポートがSDP,CDP又はDCPの何れであるかを差動データ端子D+,D−の状態に基づいて判別する。この判別結果34が電流制限回路30に与えられる。電流制限回路30は前記判定回路32の判定結果34にしたがって前記目標電流値、即ち、流入電流の制限値を選択することにより、SDP,CDP又はDCPに応じたUSBポートの給電能力に適した電源電流の負荷回路11への引き込みを可能にする。   The determination circuit 32 determines the input mode of the power supply current, for example, whether the port of the USB host 2 is SDP, CDP or DCP, based on the state of the differential data terminals D + and D−. This determination result 34 is given to the current limiting circuit 30. The current limit circuit 30 selects the target current value, that is, the limit value of the inflow current according to the determination result 34 of the determination circuit 32, so that the power supply suitable for the power supply capability of the USB port according to SDP, CDP or DCP. The current can be drawn into the load circuit 11.

電流制限値の切り換え回路31は、前記電源電流の伝達経路22に流入される電流が前記目標電流値に達していないことを当該伝達経路22に流れる電流の増加による電圧降下に基づいて検出することにより、前記電流制限回路21による流入電流の制限値を前記目標電流値よりも小さくする制御を行う。特にここでは、USBホスト2のポートに対してDCPであることを判別したとき、当該ポートの給電能力がバッテリチャージング規格通りの1500mAでなくSDPと同じ500mAの場合に、1500mAの給電能力に見合う電流制限値では給電能力が500mAの電源電流が負荷回路11に過剰に引き込まれてしまうので、その場合には、判定回路32による判定結果がDCPでも電流制限値を給電能力が500mAのときの電流制限値に自動的に変更可能にするものである。   The current limit value switching circuit 31 detects that the current flowing into the transmission path 22 of the power supply current has not reached the target current value based on a voltage drop due to an increase in the current flowing through the transmission path 22. Thus, control is performed to make the limit value of the inflow current by the current limit circuit 21 smaller than the target current value. In particular, here, when it is determined that the port of the USB host 2 is DCP, when the power supply capacity of the port is not 1500 mA according to the battery charging standard but 500 mA which is the same as the SDP, it matches the power supply capacity of 1500 mA. In the current limit value, a power supply current having a power supply capacity of 500 mA is excessively drawn into the load circuit 11. In this case, even when the determination result by the determination circuit 32 is DCP, the current limit value is the current when the power supply capacity is 500 mA. The limit value can be automatically changed.

これにより、目標電流値に達しない電源電流が電源入力端子VBUSから供給される場合には、電流制限回路30の電流制限値が小さくされて、負荷回路による過大な電流引き込みが阻止され、電源電流による電源電圧が不所望に降下する事態の発生を防止することができる。したがって、目標電流値に達しない小さな電源電流が供給される場合にも電源制御IC10の電源電圧VCCを維持することができ、電源電圧VCCの低下による電源制御IC10の誤動作によって、この電源制御IC10を利用する電子回路装置1の誤動作や動作不能状態の発生を抑止することに資することができる。   As a result, when a power supply current that does not reach the target current value is supplied from the power supply input terminal VBUS, the current limit value of the current limit circuit 30 is reduced, and excessive current drawing by the load circuit is prevented. It is possible to prevent the occurrence of a situation where the power supply voltage is undesirably dropped. Therefore, even when a small power supply current that does not reach the target current value is supplied, the power supply voltage VCC of the power supply control IC 10 can be maintained, and the power supply control IC 10 is caused to malfunction by a malfunction of the power supply control IC 10 due to a decrease in the power supply voltage VCC. This can contribute to preventing the malfunction or inoperability of the electronic circuit device 1 to be used.

図2には電流制限回路に設定した電流制限値と電源ポートからの給電能力との関係に依存する電源電流の電圧波形が例示される。電源の給電能力(電流能力)が電源制御IC10の電流制限回路30による電流制限値よりも高い場合には、L1のように電源電流には電圧降下を生じない。これに対して、電源の給電能力(電流能力)が電源制御IC10の電流制限回路30による電流制限値よりも低い場合には、L2のように電源電流には電圧降下を生ずる。   FIG. 2 illustrates a voltage waveform of the power supply current depending on the relationship between the current limit value set in the current limit circuit and the power supply capability from the power supply port. When the power supply capability (current capability) of the power supply is higher than the current limit value by the current limiting circuit 30 of the power supply control IC 10, no voltage drop occurs in the power supply current as in L1. On the other hand, when the power supply capability (current capability) of the power supply is lower than the current limit value by the current limit circuit 30 of the power supply control IC 10, a voltage drop occurs in the power supply current as in L2.

図3には給電ポートの種類に応じて電流制限回路に設定した電流制限値を当該給電ポートの実際の給電能力に応じて変更するときの動作波形が例示される。給電ポートから供給される電源電流の電圧が降下することに基づいて電源制御IC10の電流制限回路30による電流制限値を(入力電流制限値)を低くすることにより、電源電流の降下が阻止される。   FIG. 3 illustrates an operation waveform when the current limit value set in the current limit circuit according to the type of the power supply port is changed according to the actual power supply capability of the power supply port. By reducing the current limit value (input current limit value) by the current limit circuit 30 of the power supply control IC 10 based on the voltage drop of the power supply current supplied from the power supply port, the power supply current drop is prevented. .

図4には電流制限回路30及び電流制限値の切り換え回路31などの具体例が示される。   FIG. 4 shows specific examples of the current limiting circuit 30 and the current limiting value switching circuit 31.

電圧生成回路20はバンドギャップリファレンス回路(BGR)で生成した基準電圧VBGを基に、抵抗分圧回路の分圧電圧をオペアンプに帰還させて、当該オペアンプの出力をゲートに受けるpMOSトランジスタのドレインと前記抵抗分圧回路との結合ノードに所定の電源電圧VCCを形成する。   Based on the reference voltage VBG generated by the band gap reference circuit (BGR), the voltage generation circuit 20 feeds back the divided voltage of the resistance voltage dividing circuit to the operational amplifier, and the drain of the pMOS transistor that receives the output of the operational amplifier at the gate, A predetermined power supply voltage VCC is formed at a connection node with the resistance voltage dividing circuit.

充電制御部33は電流制限回路30を通過した電源電流の伝達経路と前記バッテリ端子のPBATとの間に配置されたトランスファpMOSトランジスタを有し、このトランスファpMOSトランジスタのゲートを定電流定電圧制御回路(CCCV)で制御してバッテリ端子PBATへ供給する充電電流を定電流化またはバッテリ端子PBATの電圧を定電圧化する。バッテリ12から負荷回路11にはダイオードを介してバッテリ電流が供給可能にされる。電源制御IC10がバッテリ充電機能を有することにより、目標より少ない電源電流の供給を受ける場合にも前述の通り、電源制御IC10の動作が保証される結果、その場合にもバッテリに対する充電機能を保証することができる。   The charge control unit 33 has a transfer pMOS transistor disposed between a transmission path of the power supply current that has passed through the current limiting circuit 30 and the PBAT of the battery terminal, and the gate of the transfer pMOS transistor is used as a constant current constant voltage control circuit. The charging current supplied to the battery terminal PBAT under the control of (CCCV) is made constant or the voltage of the battery terminal PBAT is made constant. Battery current can be supplied from the battery 12 to the load circuit 11 via a diode. As a result of the power supply control IC 10 having a battery charging function, the operation of the power supply control IC 10 is guaranteed as described above even when a supply of a power supply current smaller than the target is received. be able to.

前記電流制限回路30は、電源入力端子VBUSに流入される入力電流の制限に用いる入力電流制御トランジスタとしてのpチャンネル型のMOSトランジスタ(以下単にpMOSトランジスタと称する)M1と、前記pMOSトランジスタM1に対して所定の比率で前記入力電流を流そうとする電流検出トランジスタとしてのpMOSトランジスタM2とを有し、pMOSトランジスタM1とpMOSトランジスタM2のゲートは、抵抗素子R1とpMOSトランジスタM4のオン抵抗との比で決まる分圧電圧が印加される。pMOSトランジスタM1とpMOSトランジスタM2とのゲートサイズは例えば1000:1である。pMOSトランジスタM2の電流経路にはオペアンプOP1でコンダクタンス制御されるnチャンネル型のMOSトランジスタ(以下単にnMOSトランジスタと称する)M3が配置され、pMOSトランジスタM2のドレイン電圧がpMOSトランジスタM1のドレイン電圧に一致されるようになっている。これはpMOSトランジスタM1、M2のチャネル長変調効果を考慮したものである。これにより、pMOSトランジスタM2のドレインにはpMOSトランジスタM1のドレイン電流に対してそのトランジスタサイズ比に応じた電流が流れる。nMOSトランジスタM3のソースとグランドGNDの間には代表的に示された抵抗素子R2,R3とnMOSトランジスタM5,M6との直列回路が複数並列配置され、判別信号34に応じて一つの電流経路を選択するようになっている。例えばVBUSに供給される電源電流の大きなCDP,DCPの場合には抵抗値の小さな抵抗素子R2の経路が選択され、電源電流の小さなSDPの場合には抵抗値の大きな抵抗素子R3の経路が選択される。前記pMOSトランジスタM4のゲートには、非反転入力端子(+)にMOSトランジスタM3のソースが接続され、反転入力端子(−)には基準電圧VBGが供給されるオペアンプOP2の出力が結合される。pMOSトランジスタM1に流れる電流が大きくなるとノードN1の電圧が上昇して反転入力端子(−)の基準電圧に近づいていき、ノードN1の電圧と反転入力端子(−)の基準電圧が等しくなると、pMOSトランジスタM1に流れる電流を制限する。   The current limiting circuit 30 includes a p-channel MOS transistor (hereinafter simply referred to as a pMOS transistor) M1 as an input current control transistor used for limiting an input current flowing into the power input terminal VBUS, and a pMOS transistor M1. PMOS transistor M2 as a current detection transistor that attempts to flow the input current at a predetermined ratio, and the gates of pMOS transistor M1 and pMOS transistor M2 are the ratio of the on-resistance of resistance element R1 and pMOS transistor M4. A divided voltage determined by is applied. The gate size of the pMOS transistor M1 and the pMOS transistor M2 is, for example, 1000: 1. An n-channel type MOS transistor (hereinafter simply referred to as an nMOS transistor) M3 whose conductance is controlled by the operational amplifier OP1 is arranged in the current path of the pMOS transistor M2, and the drain voltage of the pMOS transistor M2 matches the drain voltage of the pMOS transistor M1. It has become so. This takes into account the channel length modulation effect of the pMOS transistors M1 and M2. As a result, a current corresponding to the transistor size ratio of the drain current of the pMOS transistor M1 flows through the drain of the pMOS transistor M2. Between the source of the nMOS transistor M3 and the ground GND, a plurality of series circuits of resistor elements R2, R3 and nMOS transistors M5, M6, which are representatively shown, are arranged in parallel, and one current path is provided according to the determination signal 34. It comes to choose. For example, in the case of CDP and DCP having a large power supply current supplied to VBUS, the path of the resistance element R2 having a small resistance value is selected. In the case of SDP having a small power supply current, the path of the resistance element R3 having a large resistance value is selected. Is done. The gate of the pMOS transistor M4 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the source of the MOS transistor M3, and the inverting input terminal (−) is coupled to the output of the operational amplifier OP2 to which the reference voltage VBG is supplied. When the current flowing through the pMOS transistor M1 increases, the voltage at the node N1 rises and approaches the reference voltage at the inverting input terminal (−). When the voltage at the node N1 and the reference voltage at the inverting input terminal (−) become equal, the pMOS The current flowing through the transistor M1 is limited.

前記オペアンプOP2の出力端子はnMOSトランジスタM10を介して電源電圧VCCに接続される。nMOSトランジスタM10のゲート制御を行うオペアンプOP3は非反転入力端子(+)に基準電圧VBGを受け、反転入力端子(−)には電源電流を受ける直列抵抗素子R10,R11による分圧ノードN2の電圧を受ける。負荷回路11による電源電流の過剰な引き込みによって電源電流の電圧が降下すると、それに応じて分圧ノードN2の電圧も降下し、ノードN2の電圧が基準電圧VBG以下になることによってnMOSトランジスタM10のコンダクタンスが大きくなって、pMOSトランジスタM4のオン抵抗を小さくするように作用し、pMOSトランジスタM1に流れる電流を制限する。   The output terminal of the operational amplifier OP2 is connected to the power supply voltage VCC via the nMOS transistor M10. The operational amplifier OP3 that controls the gate of the nMOS transistor M10 receives the reference voltage VBG at the non-inverting input terminal (+) and the voltage at the voltage dividing node N2 by the series resistance elements R10 and R11 that receives the power supply current at the inverting input terminal (−). Receive. When the voltage of the power supply current drops due to excessive drawing of the power supply current by the load circuit 11, the voltage of the voltage dividing node N2 also drops accordingly, and the voltage of the node N2 becomes equal to or lower than the reference voltage VBG, thereby causing the conductance of the nMOS transistor M10. Increases to act to reduce the on-resistance of the pMOS transistor M4, thereby limiting the current flowing through the pMOS transistor M1.

図4の回路構成においてUSBポートの電流能力が1500mA以上の場合に、電源の電流供給能力が電源制御ICの電流制限値よりも大きいときの動作を説明する。すなわち判定回路32によってDCPモードが判別されて抵抗値の小さな抵抗素子R2の経路が選択された場合である。この場合には、給電能力以上に負荷電流がひかれる場合はなく、ノードN2のレベルは基準よりも下がることはない。一方、電源電流が大きくなると、pMOSトランジスタM1に流れる電流が増えるにしたがってnMOSトランジスタM3に流れる電流も増加し、それにしたがって、ノードN1の電圧が高くなり、オペアンプOP2の非半転入力端子(+)の電圧がオペアンプOP2の反転入力端子(−)の基準電圧VBGに等しくなると、当該オペアンプOP2の負帰還制御によってpMOSトランジスタM1に一定の電流値以上を流すことができなくなる。   An operation when the current supply capability of the power supply is larger than the current limit value of the power supply control IC when the current capability of the USB port is 1500 mA or more in the circuit configuration of FIG. 4 will be described. That is, the DCP mode is determined by the determination circuit 32 and the path of the resistance element R2 having a small resistance value is selected. In this case, the load current does not exceed the power supply capacity, and the level of the node N2 does not fall below the reference. On the other hand, when the power supply current increases, the current flowing through the nMOS transistor M3 increases as the current flowing through the pMOS transistor M1 increases. Accordingly, the voltage at the node N1 increases, and the non-half-transfer input terminal (+) of the operational amplifier OP2 increases. Becomes equal to the reference voltage VBG of the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP2, the negative feedback control of the operational amplifier OP2 makes it impossible to flow a current greater than a certain current value to the pMOS transistor M1.

一方、図4の回路構成においてDCPモードが判別されたにもかかわらずUSBホストの電流能力が1500mA未満の場合、即ち、電源の電流供給能力が電源制御ICの電流制限値よりも小さいときには、ノードN1の電圧は基準値よりも高くなることはない。電源電流がその給電能力以上に負荷回路11によって引かれると、入力電圧が減衰する。これによって、ノードN2の電圧が低下し、オペアンプOP3の反転入力端子(−)の電圧が非反転入力端子(+)の電圧に等しくなると、オペアンプOP3の負帰還制御によって、pMOSトランジスタM1による電流制限が大きくされ、電源電流による電圧は一定の値に制御される。このようにして、pMOSトランジスタM1による電源電流の電流制限はUSBホストの回路の電流供給能力に合わせて自動的に調整される。   On the other hand, when the current capability of the USB host is less than 1500 mA despite the DCP mode being determined in the circuit configuration of FIG. 4, that is, when the current supply capability of the power supply is smaller than the current limit value of the power supply control IC, the node The voltage of N1 never becomes higher than the reference value. When the power supply current is drawn by the load circuit 11 beyond its power supply capability, the input voltage is attenuated. As a result, when the voltage at the node N2 decreases and the voltage at the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP3 becomes equal to the voltage at the non-inverting input terminal (+), current limitation by the pMOS transistor M1 is performed by negative feedback control of the operational amplifier OP3. And the voltage due to the power supply current is controlled to a constant value. In this way, the current limit of the power supply current by the pMOS transistor M1 is automatically adjusted according to the current supply capability of the USB host circuit.

このように図4においては、負帰還アンプ回路(OP2,M4)は、pMOSトランジスタM2に流れる電流に基づいてpMOSトランジスタM1のゲート電圧を制御して当該pMOSトランジスタM1に流れる前記目標電流値よりも大きな電流を前記目標電流値に制限する。電流制限切り換えアンプ回路(OP3,M10)は、前記pMOSトランジスタM1に流れる電流の増加による電圧降下が所定値に達したとき前記負帰還アンプ回路(OP2,M4)により前記入力電流制御トランジスタM1による電流制限値を小さくする。   As described above, in FIG. 4, the negative feedback amplifier circuit (OP2, M4) controls the gate voltage of the pMOS transistor M1 based on the current flowing through the pMOS transistor M2, and exceeds the target current value flowing through the pMOS transistor M1. A large current is limited to the target current value. The current limit switching amplifier circuit (OP3, M10) is configured to cause the negative feedback amplifier circuit (OP2, M4) to supply a current through the input current control transistor M1 when a voltage drop due to an increase in the current flowing through the pMOS transistor M1 reaches a predetermined value. Reduce the limit value.

これによれば、前記電流検出トランジスタに流れる電流の増加による電圧降下の度合いを、所定値である基準電圧を基準にオペアンプOP3を用いて判別するから、電源電流値の切り換え基準が電源電流の大小などによって影響され難い。   According to this, since the degree of the voltage drop due to the increase in the current flowing through the current detection transistor is determined using the operational amplifier OP3 based on the reference voltage which is a predetermined value, the switching reference of the power supply current value is the magnitude of the power supply current. It is hard to be influenced by such.

図5には電流制限回路30及び電流制限値の切り換え回路31などの別の具体例が示される。図5において前記電流制限回路30は図4と基本構成において同じであり、オペアンプOP3に代えて、反転入力端子(−)を2個持つオペアンプOP4を採用する。一方の反転入力端子(−)には基準電圧VBGが供給される。他方の反転入力端子(−)には電源入力端子VBUSに印加される電源電流を直列抵抗R20,R21で分圧して得られる分圧電圧VN3が供給される。当該他方の反転入力端子(−)に係る構成は電流制限値の切り換え回路31を実現するための構成である。要するに、オペアンプOP4とMOSトランジスタM4から成る負帰還アンプ回路は前記電流制限値の切り換え回路31を兼ねることになる。その他の構成は図4と同様であり、同一機能を有する回路要素にはそれと同じ参照符号を付してその詳細な説明を省略する。   FIG. 5 shows another specific example such as a current limiting circuit 30 and a current limiting value switching circuit 31. In FIG. 5, the current limiting circuit 30 has the same basic configuration as that of FIG. 4, and an operational amplifier OP4 having two inverting input terminals (−) is employed instead of the operational amplifier OP3. One inverting input terminal (−) is supplied with a reference voltage VBG. The other inverting input terminal (−) is supplied with a divided voltage VN3 obtained by dividing the power supply current applied to the power supply input terminal VBUS by the series resistors R20 and R21. The configuration related to the other inverting input terminal (−) is a configuration for realizing the current limit value switching circuit 31. In short, the negative feedback amplifier circuit composed of the operational amplifier OP4 and the MOS transistor M4 also serves as the current limit value switching circuit 31. The other configurations are the same as those in FIG. 4, and circuit elements having the same functions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

前記負帰還アンプ回路(OP4,M4)は、前記電流検出トランジスタM1に流れる電流に基づいて形成される検出電圧が、一定電圧である第1の参照電圧VBG又は前記電源入力端子VBUSの電圧を分圧したノードN3の第2の参照電圧VN3を超えることによって、前記入力電流制御トランジスタM1に流れる電流を制限する。前記入力電流制御トランジスタM1に流れる電流が前記目標電流値以上のとき前記第1の電圧VBGが第2の電圧VN3よりも低くされ、前記入力電流制御トランジスタM1に流れる電流が前記目標電流値よりも小さいとき前記第2の電圧VN3が第1の電圧VBGよりも低くされる。オペアンプPO4は非反転入力端子(+)の電圧が高くなって反転入力端子(−)の電圧に一致したとき出力が反転されることを期待するものであるから、2個の反転入力端子(−)の電圧は低い方の電圧が優先して参照されることになる。   The negative feedback amplifier circuit (OP4, M4) divides the first reference voltage VBG or the voltage of the power supply input terminal VBUS, the detection voltage formed based on the current flowing through the current detection transistor M1 being a constant voltage. By exceeding the second reference voltage VN3 of the compressed node N3, the current flowing through the input current control transistor M1 is limited. When the current flowing through the input current control transistor M1 is greater than or equal to the target current value, the first voltage VBG is made lower than the second voltage VN3, and the current flowing through the input current control transistor M1 is lower than the target current value. When the voltage is small, the second voltage VN3 is made lower than the first voltage VBG. Since the operational amplifier PO4 expects the output to be inverted when the voltage at the non-inverting input terminal (+) becomes high and matches the voltage at the inverting input terminal (−), the two inverting input terminals (− ), The lower voltage is preferentially referred to.

図5の回路構成においてUSBホストの電流能力が1500mA以上の場合に、電源の電流供給能力が電源制御ICの電流制限値よりも大きいとき、すなわち判定回路32によってDCPモードが判別されて抵抗値の小さな抵抗素子R2の経路が選択された場合には、図4と同様に作用するから、その詳細な説明は省略する。   In the circuit configuration of FIG. 5, when the current capability of the USB host is 1500 mA or more and the current supply capability of the power supply is larger than the current limit value of the power supply control IC, that is, the DCP mode is determined by the determination circuit 32 and the resistance value When the path of the small resistance element R2 is selected, the same operation as in FIG. 4 is performed, and thus detailed description thereof is omitted.

一方、図5の回路構成においてDCPモードが判別されたにもかかわらずUSBホストの電流能力が1500mA未満の場合、即ち、電源の電流供給能力が電源制御IC10の電流制限値よりも小さい場合には、当初、分圧ノードの電圧VN3に比べて基準電圧VBGのほうが低くされるが、電源電流がその給電能力以上に負荷回路11によってひかれると、入力電圧が減衰する。これによって、電源入力端子VBUSの電圧と共にノードN1の電圧が低下する。これによって分圧電圧VN3が基準電圧VBGよりも低くなって、ノードN1の電圧が分圧電圧VN3に等しくなると、オペアンプOP4の非反転入力端子(+)の電圧が反転入力端子(−)の電圧に等しくなり、オペアンプOP4の負帰還制御によって、pMOSトランジスタM1による電流制限が一層大きくされ、負荷回路11による電源電流の引き込みを更に制限する。このようにして、pMOSトランジスタM1による電源電流の電流制限はUSBホストの回路の電流供給能力に合わせて自動的に調整される。   On the other hand, when the current capability of the USB host is less than 1500 mA even when the DCP mode is determined in the circuit configuration of FIG. 5, that is, when the current supply capability of the power supply is smaller than the current limit value of the power supply control IC 10. Initially, the reference voltage VBG is lower than the voltage VN3 of the voltage dividing node, but when the power supply current is drawn by the load circuit 11 beyond its power supply capability, the input voltage is attenuated. As a result, the voltage at the node N1 is lowered together with the voltage at the power input terminal VBUS. As a result, when the divided voltage VN3 becomes lower than the reference voltage VBG and the voltage at the node N1 becomes equal to the divided voltage VN3, the voltage at the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP4 becomes the voltage at the inverting input terminal (−). By the negative feedback control of the operational amplifier OP4, the current limitation by the pMOS transistor M1 is further increased, and the supply of the power source current by the load circuit 11 is further limited. In this way, the current limit of the power supply current by the pMOS transistor M1 is automatically adjusted according to the current supply capability of the USB host circuit.

これによれば、前記負帰還アンプ回路(OP4,M4)は電流制限値の切り換え回路を兼ねるから図4に比べて簡易な構成にすることができる。ただし、第2の参照電圧である分圧電圧VN3は前記電源入力端子VBUSの電圧を分圧した電圧であるから電流制限の切り換え基準が電源電流の大小などによって影響されることになり、電流制限幅が狭くなる場合がある。   According to this, since the negative feedback amplifier circuit (OP4, M4) also serves as a current limit value switching circuit, the configuration can be simplified compared to FIG. However, since the divided voltage VN3, which is the second reference voltage, is a voltage obtained by dividing the voltage of the power input terminal VBUS, the switching criterion of the current limit is influenced by the magnitude of the power supply current, etc. The width may be narrowed.

図6には判定回路32による電源電流の入力モードの判別処理手順が例示され、図7には図6の判別処理手順におけるSDPとDCP/CDPの判別方法が例示され、図8にはDCPとCDPの判別方法が例示される。各図に示される方法はバッテリチャージング規格によって示された方法である。図6に示されるステップS1乃至S4の判定処理を行うことによって電源電流の入力モードがSDP,DCP,CDPの何れであるかを判別することができる。基本的にはUSBホスト側の差動データ端子D+,D−の状態を判定することによって行われる。例えばDCPの場合にはUSBホスト側では差動データ端子D+とD−が短絡されており、図7に例示されるようにD+側に電流を供給したときD−側からの入力に対する高低の判定と、図8に例示されるようにD−側に電流を供給したときD+側からの入力に対する高低の判定と、を行うことによってDCPを判別することができる。   FIG. 6 illustrates the determination process procedure of the input mode of the power supply current by the determination circuit 32, FIG. 7 illustrates the determination method of SDP and DCP / CDP in the determination process procedure of FIG. 6, and FIG. A CDP discrimination method is exemplified. The method shown in each figure is the method shown by the battery charging standard. It is possible to determine whether the power supply current input mode is SDP, DCP, or CDP by performing the determination processing of steps S1 to S4 shown in FIG. Basically, it is performed by determining the state of the differential data terminals D + and D− on the USB host side. For example, in the case of DCP, the differential data terminals D + and D− are short-circuited on the USB host side, and when the current is supplied to the D + side as illustrated in FIG. As shown in FIG. 8, the DCP can be discriminated by making a determination of whether the input from the D + side is high or low when a current is supplied to the D− side.

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.

例えば、本発明はUSBのバッテリチャージング規格に準拠する電源制御ICに適用される場合に限定されず、種々の電源電流の制御技術に適用することができる。電流制限回路30及び電流制限値の切り換え回路31の構成は図4及び図5に限定されず、その他の回路構成を採用してもよい。   For example, the present invention is not limited to the case where the present invention is applied to a power supply control IC conforming to the USB battery charging standard, and can be applied to various power supply current control techniques. The configurations of the current limit circuit 30 and the current limit value switching circuit 31 are not limited to those shown in FIGS. 4 and 5, and other circuit configurations may be adopted.

1 ポータブルデバイス
2 USBホスト
3 USBケーブル
VBUS 電源入力端子
GND グランド端子
D+,D− 差動データ端子
10半導体装置としての電源制御IC
11 負荷回路としてのシステム回路
12 バッテリ
PSYS 電源出力端子
VCC 内部電源電圧
21 電源制御部(VCNT)
30 電流制限回路
31 電流制限値の切り換え回路
32 判定回路
33 充電制御部
M1 入力電流制御トランジスタとしてのpMOSトランジスタ
M2 電流検出トランジスタとしてのpMOSトランジスタ
OP3 負帰還アンプ回路
OP2 電流制限アンプ回路
OP4、R20,R21 前記電流制限アンプ回路を兼ねる負帰還アンプ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Portable device 2 USB host 3 USB cable VBUS Power supply input terminal GND Ground terminal D +, D- Differential data terminal 10 Power supply control IC as a semiconductor device
11 System Circuit as Load Circuit 12 Battery PSYS Power Supply Output Terminal VCC Internal Power Supply Voltage 21 Power Supply Control Unit (VCNT)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 Current limit circuit 31 Current limit value switching circuit 32 Judgment circuit 33 Charge control part M1 pMOS transistor as input current control transistor M2 pMOS transistor as current detection transistor OP3 Negative feedback amplifier circuit OP2 Current limit amplifier circuit OP4, R20, R21 Negative feedback amplifier circuit also serving as the current limiting amplifier circuit

Claims (14)

電源電流を入力する電源入力端子と、
電源電流を出力する電源出力端子と、
前記電源入力端子に供給された電源電流に基づいて内部電源電圧を生成する電圧生成回路と、
前記内部電源電圧を動作電源とする電源制御部と、を有し、
前記電源制御部は、前記電源入力端子と前記電源出力端子との間の電源電流の伝達経路に配置され、流入される電流が目標電流値を超えないように電流の流入を制限する電流制限回路と、
前記電源電流の伝達経路に流入される電流が前記目標電流値に達していないことを当該伝達経路に流れる電流の増加による電圧降下に基づいて検出することにより、前記電流制限回路による流入電流の制限値を前記目標電流値よりも小さくする制御を行う電流制限値の切り換え回路と、を有する半導体装置。
A power input terminal for inputting power supply current;
A power supply output terminal for outputting power supply current;
A voltage generation circuit that generates an internal power supply voltage based on a power supply current supplied to the power supply input terminal;
A power supply control unit using the internal power supply voltage as an operating power supply,
The power supply control unit is disposed in a power supply current transmission path between the power supply input terminal and the power supply output terminal, and restricts the inflow of current so that the inflowing current does not exceed a target current value. When,
By detecting that the current flowing into the transmission path of the power supply current does not reach the target current value based on the voltage drop due to the increase in the current flowing through the transmission path, the current limiting circuit limits the inflow current And a current limit value switching circuit for performing control to make the value smaller than the target current value.
請求項1において、前記電源制御部は、前記電源電流の入力モードを判定する判定回路を更に有し、
前記電流制限回路は前記判定回路の判定結果にしたがって前記目標電流値が選択可能にされる、半導体装置。
The power supply control unit according to claim 1, further comprising a determination circuit that determines an input mode of the power supply current,
The semiconductor device in which the current limiting circuit is configured to select the target current value according to a determination result of the determination circuit.
請求項2において、一対の入力端子D+,D−を更に有し、
前記判定回路は、前記入力端子D+,D−に接続する外部経路の状態によって入力モードを判定する、半導体装置。
In Claim 2, it further has a pair of input terminals D + and D-,
The semiconductor device, wherein the determination circuit determines an input mode according to a state of an external path connected to the input terminals D + and D−.
請求項2において、前記判定回路で判定された第1モードにおける前記目標電流値は第1電流値であり、前記判定回路で判定された第2モードにおける前記目標電流値は前記第1電流値よりも小さな第2電流値であり、
前記第1モードにおいて、前記電流制限値の切り換え回路は前記第1電流値よりも小さく制御する流入電流の値を第2電流値に制御する、半導体装置。
3. The target current value in the first mode determined by the determination circuit according to claim 2 is a first current value, and the target current value in the second mode determined by the determination circuit is greater than the first current value. Is also a small second current value,
In the first mode, the current limit value switching circuit controls the inflow current value controlled to be smaller than the first current value to a second current value.
請求項1において、バッテリが接続されるバッテリ端子を更に有し、
前記電源制御部は、前記電流制限回路の後段における電源電流の伝達経路から供給される電源電流に対して定電流定電圧制御を行って前記バッテリ端子に供給する充電制御部を更に有する、半導体装置。
The battery terminal according to claim 1, further comprising a battery terminal to which a battery is connected,
The power supply control unit further includes a charge control unit that performs constant current and constant voltage control on a power supply current supplied from a power supply current transmission path in a subsequent stage of the current limiting circuit and supplies the power to the battery terminal. .
請求項1において、前記電流制限回路は、電源入力端子に流入される入力電流の制限に用いる入力電流制御トランジスタと、
前記入力制御トランジスタに対して所定の比率で前記入力電流を流そうとする電流検出トランジスタと、
前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて前記入力電流制御トランジスタのゲート電圧を制御して当該入力電流制御トランジスタに流れる前記目標電流値よりも大きな電流を前記目標電流値に制限するための負帰還アンプ回路と、を有し、
前記電流制限値の切り換え回路は、前記電流検出トランジスタに流れる電流の増加による電圧降下が所定値に達したとき前記負帰還アンプ回路による前記入力電流制御トランジスタの制限電流値を小さくする電流制限切り換えアンプ回路から成る、半導体装置。
The current limiting circuit according to claim 1, wherein the current limiting circuit includes an input current control transistor used for limiting an input current flowing into a power input terminal;
A current detection transistor that attempts to flow the input current at a predetermined ratio with respect to the input control transistor;
A negative feedback amplifier for controlling a gate voltage of the input current control transistor based on a current flowing through the current detection transistor to limit a current larger than the target current value flowing through the input current control transistor to the target current value A circuit,
The current limit value switching circuit includes a current limit switching amplifier that reduces a limit current value of the input current control transistor by the negative feedback amplifier circuit when a voltage drop due to an increase in current flowing in the current detection transistor reaches a predetermined value. A semiconductor device consisting of a circuit.
請求項1において、前記電流制限回路は、電源入力端子に流入される入力電流の制限に用いる入力電流制御トランジスタと、
前記入力制御トランジスタに対して所定の比率で前記入力電流を流そうとする電流検出トランジスタと、
前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて前記入力電流制御トランジスタのゲート電圧を制御する負帰還アンプ回路と、を有し、
前記負帰還アンプ回路は前記電流制限値の切り換え回路を兼ね、
前記負帰還アンプ回路は、前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて形成される検出電圧が、一定電圧である第1の参照電圧又は前記電源入力端子の電圧を分圧した第2の参照電圧を超えることによって、前記入力電流制御トランジスタに流れる電流を制限し、
前記入力電流制御トランジスタに流れる電流が前記目標電流値以上のとき前記第1の電圧が第2の電圧よりも低くされ、前記入力電流制御トランジスタに流れる電流が前記目標電流値よりも小さいとき前記第2の電圧が第1の電圧よりも低くされる、半導体装置。
The current limiting circuit according to claim 1, wherein the current limiting circuit includes an input current control transistor used for limiting an input current flowing into a power input terminal;
A current detection transistor that attempts to flow the input current at a predetermined ratio with respect to the input control transistor;
A negative feedback amplifier circuit that controls a gate voltage of the input current control transistor based on a current flowing through the current detection transistor;
The negative feedback amplifier circuit also serves as the current limit value switching circuit,
In the negative feedback amplifier circuit, a detection voltage formed based on a current flowing through the current detection transistor is a first reference voltage which is a constant voltage or a second reference voltage obtained by dividing the voltage of the power input terminal. By limiting the current flowing through the input current control transistor,
When the current flowing through the input current control transistor is equal to or greater than the target current value, the first voltage is made lower than the second voltage, and when the current flowing through the input current control transistor is smaller than the target current value, the first voltage is reduced. The semiconductor device in which the voltage of 2 is made lower than the first voltage.
電源電流を入力する電源入力端子と、
電源電流を出力する電源出力端子と、
前記電源入力端子に供給された電源電流に基づいて内部電源電圧を生成する電圧生成回路と、
前記内部電源電圧を動作電源とする電源制御部と、
前記電源出力端子に接続された負荷回路と、を有し、
前記電源制御部は、前記電源入力端子と前記電源出力端子との間の電源電流の伝達経路に配置され、流入される電流が目標電流値を超えないように電流の流入を制限する電流制限回路と、
前記電源電流の伝達経路に流入される電流が前記目標電流値に達していないことを当該伝達経路に流れる電流の増加による電圧降下に基づいて検出することにより、前記電流制限回路による流入電流の制限値を前記目標電流値よりも小さくする制御を行う電流制限値の切り換え回路と、を有する電子回路装置。
A power input terminal for inputting power supply current;
A power supply output terminal for outputting power supply current;
A voltage generation circuit that generates an internal power supply voltage based on a power supply current supplied to the power supply input terminal;
A power supply controller using the internal power supply voltage as an operating power supply;
A load circuit connected to the power output terminal,
The power supply control unit is disposed in a power supply current transmission path between the power supply input terminal and the power supply output terminal, and restricts the inflow of current so that the inflowing current does not exceed a target current value. When,
By detecting that the current flowing into the transmission path of the power supply current does not reach the target current value based on the voltage drop due to the increase in the current flowing through the transmission path, the current limiting circuit limits the inflow current An electronic circuit device comprising: a current limit value switching circuit that performs control to make a value smaller than the target current value.
請求項8において、前記電源制御部は、前記電源電流の入力モードを判定する判定回路を更に有し、
前記電流制限回路は前記判定回路の判定結果にしたがって前記目標電流値が選択可能にされる、電子回路装置。
The power supply control unit according to claim 8, further comprising a determination circuit that determines an input mode of the power supply current,
The electronic circuit device, wherein the current limit circuit is capable of selecting the target current value according to a determination result of the determination circuit.
請求項9において、一対の入力端子D+,D−を更に有し、
前記判定回路は、前記入力端子D+,D−に接続する外部経路の状態によって入力モードを判定する、電子回路装置。
In Claim 9, it further has a pair of input terminals D + and D-,
The determination circuit determines an input mode according to a state of an external path connected to the input terminals D + and D−.
請求項9において、前記判定回路で判定された第1モードにおける前記目標電流値は第 1電流値であり、前記判定回路で判定された第2モードにおける前記目標電流値は前記第1電流値よりも小さな第2電流値であり、
前記第1モードにおいて、前記電流制限値の切り換え回路は前記第1電流値よりも小さく制御する流入電流の値を第2電流値に制御する、電子回路装置。
10. The target current value in the first mode determined by the determination circuit is the first current value according to claim 9, and the target current value in the second mode determined by the determination circuit is greater than the first current value. Is also a small second current value,
In the first mode, the switching circuit of the current limit value controls an inflow current value controlled to be smaller than the first current value to a second current value.
請求項8において、バッテリと、前記バッテリが接続されるバッテリ端子と、を更に有し、
前記電源制御部は、前記電流制限回路の後段における電源電流の伝達経路から供給される電源電流に対して定電流定電圧制御を行って前記バッテリ端子に供給する充電制御部を更に有する、電子回路装置。
The battery according to claim 8, further comprising a battery and a battery terminal to which the battery is connected.
The electronic circuit further includes a charge control unit that performs constant current and constant voltage control on a power source current supplied from a power source current transmission path in a subsequent stage of the current limiting circuit and supplies the power source to the battery terminal. apparatus.
請求項8において、前記電流制限回路は、電源入力端子に流入される入力電流の制限に用いる入力電流制御トランジスタと、
前記入力制御トランジスタに対して所定の比率で前記入力電流を流そうとする電流検出トランジスタと、
前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて前記入力電流制御トランジスタのゲート電圧を制御して当該入力電流制御トランジスタに流れる前記目標電流値よりも大きな電流を前記目標電流値に制限するための負帰還アンプ回路と、を有し、
前記電流制限値の切り換え回路は、前記電流検出トランジスタに流れる電流の増加による電圧降下が所定値に達したとき前記負帰還アンプ回路による前記入力電流制御トランジスタの制限電流値を小さくする電流制限切り換えアンプ回路から成る、電子回路装置。
The current limiting circuit according to claim 8, wherein the current limiting circuit includes an input current control transistor used for limiting an input current flowing into a power input terminal;
A current detection transistor that attempts to flow the input current at a predetermined ratio with respect to the input control transistor;
A negative feedback amplifier for controlling a gate voltage of the input current control transistor based on a current flowing through the current detection transistor to limit a current larger than the target current value flowing through the input current control transistor to the target current value A circuit,
The current limit value switching circuit includes a current limit switching amplifier that reduces a limit current value of the input current control transistor by the negative feedback amplifier circuit when a voltage drop due to an increase in current flowing in the current detection transistor reaches a predetermined value. An electronic circuit device consisting of a circuit.
請求項8において、前記電流制限回路は、電源入力端子に流入される入力電流の制限に用いる入力電流制御トランジスタと、
前記入力制御トランジスタに対して所定の比率で前記入力電流を流そうとする電流検出トランジスタと、
前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて前記入力電流制御トランジスタのゲート電圧を制御する負帰還アンプ回路と、を有し、
前記負帰還アンプ回路は前記電流制限値の切り換え回路を兼ね、
前記負帰還アンプ回路は、前記電流検出トランジスタに流れる電流に基づいて形成される検出電圧が、一定電圧であり第1の参照電圧又は前記電源入力端子の電圧を分圧した第2の参照電圧を超えることによって、前記入力電流制御トランジスタに流れる電流を制限し、
前記入力電流制御トランジスタに流れる電流が前記目標電流値以上のとき前記第1の電圧が第2の電圧よりも低くされ、前記入力電流制御トランジスタに流れる電流が前記目標電流値よりも小さいとき前記第2の電圧が第1の電圧よりも低くされる、電子回路装置。
The current limiting circuit according to claim 8, wherein the current limiting circuit includes an input current control transistor used for limiting an input current flowing into a power input terminal;
A current detection transistor that attempts to flow the input current at a predetermined ratio with respect to the input control transistor;
A negative feedback amplifier circuit that controls a gate voltage of the input current control transistor based on a current flowing through the current detection transistor;
The negative feedback amplifier circuit also serves as the current limit value switching circuit,
In the negative feedback amplifier circuit, a detection voltage formed based on a current flowing through the current detection transistor is a constant voltage, and a first reference voltage or a second reference voltage obtained by dividing the voltage of the power input terminal is obtained. By limiting the current flowing through the input current control transistor,
When the current flowing through the input current control transistor is equal to or greater than the target current value, the first voltage is made lower than the second voltage, and when the current flowing through the input current control transistor is smaller than the target current value, the first voltage is reduced. An electronic circuit device, wherein the voltage of 2 is made lower than the first voltage.
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