JP2013246693A - Control device - Google Patents

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Toshiji Muramatsu
利治 村松
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device that can improve accuracy of an electric power supply voltage while decreasing power consumption in a configuration in which a power source circuit employs two reference voltage generation circuits respectively featuring high accuracy and low power.SOLUTION: In an electronic control unit (ECU) 1, a power source circuit 6 is configured to be able to select any one of a reference voltage Vref1 generated by a high accuracy reference voltage generation circuit 8 and a reference voltage Vref2 generated by a low power reference voltage generation circuit 7 and generate a control power source VDD, and switches a reference voltage generation circuit so as to use the reference voltage Vref1 in a normal operation mode, and the reference voltage Vref2 in a sleep mode. The low power reference voltage generation circuit 7 is configured to be able to adjust a level of the reference voltage Vref2, and a central processing unit (CPU) 2 corrects the reference voltage Vref2 such that the reference voltage Vref2 stays at a predetermined level in the normal operation mode.

Description

本発明は、電源回路を備え、通常動作モードと低消費電力モードとを切り替えて実行可能な制御装置に関する。   The present invention relates to a control device that includes a power supply circuit and can be executed by switching between a normal operation mode and a low power consumption mode.

例えば車載用の制御装置であるECU(Electronic Control Unit)には電源回路が搭載されているが、その電源回路については低消費電力化及び高精度化が要求されている。特に、車両のエンジンが停止している期間においても動作するボデー制御系システムでは、バッテリの上がりを防止するため低消費電力化が必須とされるが、電源回路自体について動作電流を抑えるように設計すると、回路が温度や素子のばらつきによる影響を受け易くなり、電源電圧の精度が劣化するという別の問題を引き起こす。   For example, a power supply circuit is mounted on an ECU (Electronic Control Unit) which is a vehicle-mounted control device, and the power supply circuit is required to have low power consumption and high accuracy. In particular, in a body control system that operates even when the vehicle engine is stopped, low power consumption is indispensable to prevent the battery from rising, but the power supply circuit itself is designed to suppress the operating current. Then, the circuit is easily affected by variations in temperature and elements, causing another problem that the accuracy of the power supply voltage is deteriorated.

このような問題を解決するものとして、特許文献1には、第1比較回路において、電源の検出電圧を高精度基準電圧発生回路が発生した第1基準電圧と比較する際に、前記検出電圧を、第2比較回路において、低電力基準電圧発生回路が発生した第2基準電圧と比較し、検出電圧が第2基準電圧を超える領域では、第2比較回路の出力信号により高精度基準電圧発生回路の動作を停止させることで電力消費を低減する技術が開示されている。   In order to solve such a problem, in Patent Document 1, in the first comparison circuit, when the detection voltage of the power source is compared with the first reference voltage generated by the high-accuracy reference voltage generation circuit, the detection voltage is used. In the second comparison circuit, compared with the second reference voltage generated by the low-power reference voltage generation circuit, in a region where the detected voltage exceeds the second reference voltage, the high-precision reference voltage generation circuit is output by the output signal of the second comparison circuit. Disclosed is a technique for reducing power consumption by stopping the operation.

特開2001−296318号公報JP 2001-296318 A

しかしながら、特許文献1では、検出電圧について精度が要求される動作領域と、それ以外の精度が要求されない動作領域とに分けて、前者の領域では高精度基準電圧発生回路を使用し、後者の領域では低消費電力の基準電圧発生回路を用いている。したがって、精度が要求される動作領域では常に高精度基準電圧発生回路を動作させており、また、低電力基準電圧発生回路については常時動作させることが前提となっているため、電力消費を低減させるのに改良の余地がある。   However, in Patent Document 1, a high-precision reference voltage generation circuit is used in the former area, and the latter area is divided into an operation area where accuracy is required for the detected voltage and an operation area where accuracy is not required. Uses a low-power-consumption reference voltage generation circuit. Therefore, the high-accuracy reference voltage generation circuit is always operated in the operation area where accuracy is required, and the low-power reference voltage generation circuit is assumed to always operate, thereby reducing power consumption. However, there is room for improvement.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源回路が高精度,低電力をそれぞれ特徴とする2つの基準電圧発生回路を用いる構成において、消費電力をより低減しつつ電源電圧の精度を向上可能な制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power source that further reduces power consumption in a configuration in which the power source circuit uses two reference voltage generation circuits each characterized by high accuracy and low power. It is an object of the present invention to provide a control device capable of improving voltage accuracy.

本発明の制御装置によれば、電源回路を、高精度基準電圧発生回路が発生する第1基準電圧と、低電力基準電圧発生回路が発生する第2基準電圧との何れか一方を選択して、電源を生成可能に構成し、通常動作モードでは第1基準電圧を、低消費電力モードでは第2基準電圧を用いるように切り替える。そして、低電力基準電圧発生回路は、第2基準電圧のレベルを調整可能に構成され、補正手段は、通常動作モードにおいて第2基準電圧が所定のレベルとなるように補正する。   According to the control device of the present invention, the power supply circuit selects either one of the first reference voltage generated by the high precision reference voltage generation circuit and the second reference voltage generated by the low power reference voltage generation circuit. The power supply can be generated and switched to use the first reference voltage in the normal operation mode and the second reference voltage in the low power consumption mode. The low power reference voltage generation circuit is configured to be able to adjust the level of the second reference voltage, and the correction unit corrects the second reference voltage to a predetermined level in the normal operation mode.

このように構成すれば、通常動作モードと低消費電力モードとのそれぞれにおいて、高精度基準電圧発生回路と低電力基準電圧発生回路とを切り替えて使用し、消費電力を低減できる。また、消費電力が低くなるように構成される基準電圧発生回路は、一般に電源電圧の精度が低くなる。そこで、電源回路が高精度基準電圧発生回路より生成される第1基準電圧に基づき電源電圧を発生させている通常動作モード期間内に、補正手段が第2基準電圧を補正することで、低電力基準電圧発生回路を用いた場合の電源電圧精度の向上も図ることができる。   With this configuration, the high-accuracy reference voltage generation circuit and the low-power reference voltage generation circuit can be switched and used in each of the normal operation mode and the low power consumption mode to reduce power consumption. In addition, a reference voltage generation circuit configured to reduce power consumption generally has low power supply voltage accuracy. Therefore, the correction means corrects the second reference voltage during the normal operation mode period in which the power supply circuit generates the power supply voltage based on the first reference voltage generated by the high-accuracy reference voltage generation circuit. It is also possible to improve the power supply voltage accuracy when the reference voltage generation circuit is used.

第1実施例であり、ECUの構成を示す機能ブロック図Functional block diagram showing the configuration of the ECU according to the first embodiment 低電力基準電圧発生回路の内部構成を中心に示す図Diagram showing mainly the internal configuration of the low-power reference voltage generation circuit ECUの動作状態の変化に伴う各部の状態変化を示すシーケンス図Sequence diagram showing state change of each part accompanying change in operation state of ECU ECUの動作状態が変化する際の処理内容を示すフローチャートThe flowchart which shows the processing content when the operation state of ECU changes 基準電圧Vref2の補正処理を示すフローチャートFlowchart showing correction processing of reference voltage Vref2 第2実施例を示す図4の一部相当図(その1)FIG. 4 is a partial equivalent diagram of the second embodiment (part 1). 図4の一部相当図(その2)Partial equivalent diagram of FIG. 4 (part 2) 図3相当図3 equivalent figure 第3実施例を示す図1の一部相当図Partial equivalent diagram of FIG. 1 showing the third embodiment 図8相当図Equivalent to FIG. 第4実施例を示す図9相当図FIG. 9 equivalent diagram showing the fourth embodiment. 図3相当図3 equivalent figure

(第1実施例)
以下、本発明の制御装置を車両制御用のECUに適用した第1実施例について説明する。ECU1(制御装置)は、CPU2(補正手段),ROM3(補正手段),RAM4,A/D変換回路5(補正手段)及び電源回路6により構成されている。CPU2と、ROM3,RAM4及びA/D変換回路5とは、アドレスバス及びデータバス(実際は共通のバス)で接続されている。電源回路6は、車両のバッテリより供給される電源+Bに基づき制御用電源VDDを生成すると、CPU2等に供給する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a control device of the present invention is applied to an ECU for vehicle control will be described. The ECU 1 (control device) includes a CPU 2 (correction means), a ROM 3 (correction means), a RAM 4, an A / D conversion circuit 5 (correction means), and a power supply circuit 6. The CPU 2, ROM 3, RAM 4 and A / D conversion circuit 5 are connected by an address bus and a data bus (actually a common bus). When the power supply circuit 6 generates the control power supply VDD based on the power supply + B supplied from the vehicle battery, the power supply circuit 6 supplies it to the CPU 2 and the like.

電源回路6は、低電力基準電圧発生回路7,高精度基準電圧発生回路8の2つの基準電圧発生回路を備えている。低電力基準電圧発生回路7は、詳細は後述するが、例えば電源電圧+Bを分圧抵抗で分圧して基準電圧Vref2(第2基準電圧)を生成するもので、その基準電圧Vref2のレベルを調整可能に構成されている。一方、高精度基準電圧発生回路8は、例えばバンドギャップリファレンス回路等で構成されており、基準電圧Vref1(第1基準電圧)を生成する。これらの基準電圧Vref1,Vref2は、選択回路9を介して択一的に選択され、電源電圧発生回路10に入力される。電源電圧発生回路10は、入力される基準電圧を所定の増幅率で増幅して制御電源VDD(例えば5V)を生成し、各部に供給する。   The power supply circuit 6 includes two reference voltage generation circuits, a low power reference voltage generation circuit 7 and a high precision reference voltage generation circuit 8. As will be described in detail later, the low-power reference voltage generation circuit 7 generates a reference voltage Vref2 (second reference voltage) by dividing the power supply voltage + B with a voltage dividing resistor, for example, and adjusts the level of the reference voltage Vref2 It is configured to be possible. On the other hand, the high-accuracy reference voltage generation circuit 8 is composed of, for example, a band gap reference circuit or the like, and generates a reference voltage Vref1 (first reference voltage). These reference voltages Vref1 and Vref2 are alternatively selected via the selection circuit 9 and input to the power supply voltage generation circuit 10. The power supply voltage generation circuit 10 amplifies the input reference voltage with a predetermined amplification factor to generate a control power supply VDD (for example, 5V) and supplies it to each unit.

選択回路9は、出力端子となる側が共通に接続された2つのアナログスイッチ9a,9bによって構成さており、これらのオンオフ制御はCPU2によって行われる。また、電源+Bは、低電力基準電圧発生回路7,高精度基準電圧発生回路8にそれぞれPチャネルMOSFET11,12を介して供給される。PチャネルMOSFET11,12のオンオフ制御もCPU2によってそれぞれ個別に行われる。   The selection circuit 9 is composed of two analog switches 9a and 9b that are connected in common on the output terminal side, and these on / off controls are performed by the CPU 2. The power source + B is supplied to the low power reference voltage generation circuit 7 and the high precision reference voltage generation circuit 8 via P-channel MOSFETs 11 and 12, respectively. The on / off control of the P-channel MOSFETs 11 and 12 is also individually performed by the CPU 2.

低電力基準電圧発生回路7が生成出力する基準電圧Vref2は、補正回路13(補正手段)によって電圧レベルが調整されるように構成され、補正回路13には、CPU2によって制御データが書き込み設定される。図2において、低電力基準電圧発生回路7は、電源+Bとグランドとの間に(FET12は省略)、18個の抵抗素子14a,14b,…,14r(図示の都合上、一部の符号のみ示す)からなる直列回路を備えている。尚、電源側の抵抗素子14a及びグランド側の抵抗素子14rの抵抗値は、その他の抵抗素子よりも大きく設定されている。   The reference voltage Vref2 generated and output by the low power reference voltage generation circuit 7 is configured such that the voltage level is adjusted by the correction circuit 13 (correction means), and control data is written and set in the correction circuit 13 by the CPU 2. . In FIG. 2, a low-power reference voltage generation circuit 7 includes 18 resistance elements 14a, 14b,..., 14r between the power source + B and the ground (FET 12 is omitted). A series circuit comprising: The resistance values of the power supply side resistance element 14a and the ground side resistance element 14r are set larger than those of the other resistance elements.

そして、抵抗素子14b及び14cの共通接続点から抵抗素子14q及び14rの共通接続点までには、16個のスイッチ回路15(1),15(2),…,15(16)(図示の都合上、一部の符号のみ示す)の一端がそれぞれ接続されている。これらのスイッチ回路15の他端は共通に接続されており、低電力基準電圧発生回路7の出力端子となっている。   From the common connection point of the resistance elements 14b and 14c to the common connection point of the resistance elements 14q and 14r, 16 switch circuits 15 (1), 15 (2),. One end of each of them is connected. The other ends of these switch circuits 15 are connected in common and serve as an output terminal of the low power reference voltage generation circuit 7.

補正回路13は、16ビットの制御レジスタで構成されており、CPU2によって、例えば何れか1つのビットのみが「1」となる制御データが書き込まれることで、スイッチ回路15(1)〜15(16)の何れか1つのみがオンされる。これにより、基準電圧Vref2のレベルが調整される。基準電圧Vref2は、A/D変換回路5の入力端子に与えられており、CPU2は、A/D変換された基準電圧Vref2の電圧データを読み込む。そして、CPU2は、前記電圧データを基準値と比較した結果に応じて補正回路13に出力する制御データを決定する。   The correction circuit 13 is composed of a 16-bit control register, and the CPU 2 writes, for example, control data in which only one bit is “1”, so that the switch circuits 15 (1) to 15 (16 Only one of) is turned on. Thereby, the level of the reference voltage Vref2 is adjusted. The reference voltage Vref2 is given to the input terminal of the A / D conversion circuit 5, and the CPU 2 reads voltage data of the A / D converted reference voltage Vref2. Then, the CPU 2 determines control data to be output to the correction circuit 13 according to a result of comparing the voltage data with a reference value.

また、ECU1は、動作状態が通常動作モードとスリープモード(低消費電力モード)とに切り替え可能となっている。CPU2等に対して供給されるクロック信号の周波数が例えば数M〜数10MHzとなる通常動作モードに対して、スリープモードでは、上記周波数が例えば数〜数10kHz程度に低下したり、或いはクロック信号の供給自体が停止することで電力消費を低減する。そのため、クロック信号を供給する発振回路は、対応する制御が可能となるように構成されている(周知であるため図示せず)。   In addition, the ECU 1 can switch the operation state between a normal operation mode and a sleep mode (low power consumption mode). In contrast to the normal operation mode in which the frequency of the clock signal supplied to the CPU 2 or the like is several M to several tens of MHz, for example, in the sleep mode, the frequency is lowered to, for example, several to several tens of kHz, Power consumption is reduced by stopping the supply itself. For this reason, the oscillation circuit that supplies the clock signal is configured to be capable of corresponding control (not shown because it is well known).

次に、本実施例の作用について説明する。図3(a)に示すように、ECU1の動作状態がスリープモードと通常動作モードとに切り替わるのに応じて、CPU2は、電源回路6が使用する基準電圧がVref2,Vref1に切り換えるように、低電力基準電圧発生回路7,高精度基準電圧発生回路8の一方のみを動作させる。すなわち、スリープモードでは、PチャネルMOSFET11をオン,PチャネルMOSFET12をオフさせて低電力基準電圧発生回路7を動作させる((b)参照)。また、選択回路9についてはアナログスイッチ9a側をオンさせて、基準電圧Vref2を電源電圧発生回路9に入力する。   Next, the operation of this embodiment will be described. As shown in FIG. 3A, as the operation state of the ECU 1 is switched between the sleep mode and the normal operation mode, the CPU 2 reduces the reference voltage used by the power supply circuit 6 to Vref2 and Vref1. Only one of the power reference voltage generation circuit 7 and the high precision reference voltage generation circuit 8 is operated. That is, in the sleep mode, the P-channel MOSFET 11 is turned on and the P-channel MOSFET 12 is turned off to operate the low power reference voltage generation circuit 7 (see (b)). For the selection circuit 9, the analog switch 9 a side is turned on, and the reference voltage Vref 2 is input to the power supply voltage generation circuit 9.

一方、通常動作モードでは、PチャネルMOSFET11をオフ,PチャネルMOSFET12をオンさせて高精度基準電圧発生回路8を動作させ、選択回路9についてはアナログスイッチ9b側をオンさせて、基準電圧Vref1を電源電圧発生回路9に入力する。そして、通常動作モードにおいてスリープモードの投入要求が発生すると、CPU2は、PチャネルMOSFET11をオンさせて低電力基準電圧発生回路7を動作させ、基準電圧Vref2の補正処理を行ってからスリープモードに移行する(図3(c)参照)。
また、図3(d)は、図3(a)のモード変化に対応した消費電流の変化を示している。通常動作モードでは、高精度基準電圧発生回路8を動作させるため消費電流が増加しており、スリープモードでは、低電力基準電圧発生回路7を動作させるため消費電流が減少している。
On the other hand, in the normal operation mode, the P-channel MOSFET 11 is turned off and the P-channel MOSFET 12 is turned on to operate the high-accuracy reference voltage generation circuit 8, and the selection circuit 9 is turned on on the analog switch 9b side to supply the reference voltage Vref1 as a power source. The voltage is input to the voltage generation circuit 9. When a request for entering the sleep mode is generated in the normal operation mode, the CPU 2 turns on the P-channel MOSFET 11 to operate the low power reference voltage generation circuit 7 and corrects the reference voltage Vref2, and then shifts to the sleep mode. (See FIG. 3C).
FIG. 3D shows a change in current consumption corresponding to the mode change in FIG. In the normal operation mode, the current consumption increases because the high-accuracy reference voltage generation circuit 8 is operated. In the sleep mode, the current consumption decreases because the low-power reference voltage generation circuit 7 is operated.

図4において、ECU1がスリープモードにある状態から、通常動作モードへの移行を促す「ウェイクアップ要因」が発生したものとする(S1)。ここで「ウェイクアップ要因」としては、例えば以下のようなものがある。
・ECU1が車載通信ネットワークに通信ノードとして接続されており、他の通信ノードであるECU等からデータの送信があった場合。
・ECU1の内部において、例えば各種センサにより検知している対象に所定の変化が生じることでCPU2に対して割り込みを発生させた場合。
・ドアスイッチが接続されている入力ポートのレベル変化を、前記スイッチのオン/オフに伴いCPU2が検知した場合。
In FIG. 4, it is assumed that a “wake-up factor” that urges the transition from the state in which the ECU 1 is in the sleep mode to the normal operation mode has occurred (S1). Here, examples of the “wake-up factor” include the following.
When the ECU 1 is connected to the in-vehicle communication network as a communication node and data is transmitted from an ECU or the like as another communication node.
In the case where a predetermined change occurs in the target detected by various sensors in the ECU 1, for example, and an interrupt is generated for the CPU 2.
When the CPU 2 detects a level change of the input port to which the door switch is connected as the switch is turned on / off.

「ウェイクアップ要因」が発生すると、例えば低速クロック信号で動作している(或いは、クロック信号の供給が再開された)CPU2は、高精度基準電圧発生回路8側のPチャネルMOSFET12をオンさせる(S2)。そして、高精度基準電圧発生回路8が生成する基準電圧Vref1が安定するまで待機した後(S3:YES)、選択回路9により高精度基準電圧発生回路8側を選択する(S4)。それから、低電力基準電圧発生回路7側のPチャネルMOSFET11をオフさせる(S5)。これにより、ECU1は通常動作モードに移行する。   When the “wake-up factor” occurs, for example, the CPU 2 operating with the low-speed clock signal (or the supply of the clock signal is resumed) turns on the P-channel MOSFET 12 on the high-precision reference voltage generation circuit 8 side (S2 ). Then, after waiting until the reference voltage Vref1 generated by the high-precision reference voltage generation circuit 8 is stabilized (S3: YES), the selection circuit 9 selects the high-precision reference voltage generation circuit 8 side (S4). Then, the P-channel MOSFET 11 on the low power reference voltage generation circuit 7 side is turned off (S5). Thereby, ECU1 transfers to normal operation mode.

通常動作モードにおいて、CPU2は、当該モード中に実行するべき処理を実行しながらスリープモードへの投入要求が発生したか否かを判断する(S6)。ここで「スリープ投入要求」とは、例えばECU1内において処理すべきイベントが所定時間に亘って発生しない場合の内発的要求や、ECU1の動作状態を制御する、上述した通信ノードの1つである上位制御装置からのコマンド送信による外発的要求等である。
「スリープ投入要求」が発生すると(S6:YES)、CPU2は、基準電圧Vref2の補正処理(補正シーケンス)を行い(S7)、選択回路9により低電力基準電圧発生回路7側を選択する(S8)。それから、高精度基準電圧発生回路8側のPチャネルMOSFET12をオフさせると(S9)、スリープ投入処理を行う(S10,クロック信号の制御など)。
In the normal operation mode, the CPU 2 determines whether or not a request for entering the sleep mode has occurred while executing a process to be executed during the mode (S6). Here, the “sleep input request” is, for example, an intrinsic request when an event to be processed in the ECU 1 does not occur for a predetermined time, or one of the communication nodes described above that controls the operation state of the ECU 1. For example, an external request by sending a command from a certain host controller.
When the “sleep request” is generated (S6: YES), the CPU 2 performs a correction process (correction sequence) of the reference voltage Vref2 (S7), and the selection circuit 9 selects the low power reference voltage generation circuit 7 side (S8). ). Then, when the P-channel MOSFET 12 on the high-accuracy reference voltage generation circuit 8 side is turned off (S9), a sleep input process is performed (S10, clock signal control, etc.).

図5において、CPU2は、先ずPチャネルMOSFET11をオンして低電力基準電圧発生回路7を動作させると(S11)、基準電圧Vref2のレベルをA/D変換して読み込む(S12)。ここで、ROM3には、基準電圧Vref2を補正するための期待値が予め記憶されており、CPU2は、A/D変換した基準電圧Vref2を前記期待値と比較して(S13)、基準電圧Vref2が規格内に収まっているか否かを判断する(S14)。具体的には、例えば期待値が基準電圧Vref1に相当する1.8Vであるとし、1.79V〜1.81Vの範囲内にあれば規格内とする。ここで、基準電圧Vref2が規格内に収まっていれば(YES)補正処理を終了する。   In FIG. 5, when the CPU 2 first turns on the P-channel MOSFET 11 and operates the low power reference voltage generation circuit 7 (S11), the level of the reference voltage Vref2 is A / D converted and read (S12). Here, an expected value for correcting the reference voltage Vref2 is stored in the ROM 3 in advance, and the CPU 2 compares the reference voltage Vref2 after A / D conversion with the expected value (S13), and the reference voltage Vref2 Is determined to be within the standard (S14). Specifically, for example, the expected value is 1.8 V corresponding to the reference voltage Vref1, and if it is within the range of 1.79 V to 1.81 V, it is within the standard. If the reference voltage Vref2 is within the standard (YES), the correction process is terminated.

一方、基準電圧Vref2が規格内に収まっていなければ(S14:NO)、期待値との差に応じて最適な補正値が得られるように演算を行う(S15)。そして、補正回路13により、低電力基準電圧発生回路7における何れのスイッチ回路15をオンさせるかを決定すると(S16)ステップS12に戻る。そして、ステップS14において「YES」と判断するまで上記のループを繰り返す。   On the other hand, if the reference voltage Vref2 is not within the specification (S14: NO), the calculation is performed so that an optimum correction value is obtained according to the difference from the expected value (S15). When the correction circuit 13 determines which switch circuit 15 in the low power reference voltage generation circuit 7 is to be turned on (S16), the process returns to step S12. The above loop is repeated until “YES” is determined in step S14.

以上のように本実施例によれば、ECU1は、電源回路6が、高精度基準電圧発生回路8が発生する基準電圧Vref1と、低電力基準電圧発生回路7が発生する基準電圧Vref2との何れか一方を選択して制御電源VDDを生成可能に構成され、通常動作モードでは基準電圧Vref1を、スリープモードでは基準電圧Vref2を用いるように切り替える。そして、低電力基準電圧発生回路7は、基準電圧Vref2のレベルを調整可能に構成され、CPU2は、通常動作モードにおいて基準電圧Vref2が所定のレベルとなるように補正する。   As described above, according to this embodiment, the ECU 1 allows the power supply circuit 6 to select either the reference voltage Vref1 generated by the high-precision reference voltage generation circuit 8 or the reference voltage Vref2 generated by the low power reference voltage generation circuit 7. One of these is selected so that the control power supply VDD can be generated, and the reference voltage Vref1 is switched in the normal operation mode and the reference voltage Vref2 is switched in the sleep mode. The low power reference voltage generation circuit 7 is configured to be able to adjust the level of the reference voltage Vref2, and the CPU 2 corrects the reference voltage Vref2 to be a predetermined level in the normal operation mode.

これにより、通常動作モードとスリープモードとのそれぞれにおいて高精度基準電圧発生回路8と低電力基準電圧発生回路7とを切り替えて使用し、消費電力を低減できる。また、低電力基準電圧発生回路7は、抵抗素子14の抵抗値の製造バラツキが20〜30%程度ある。また、0.2%/℃程度の温度特性も有しており、抵抗値が10℃で2%,50℃で10%変動する。   As a result, the high-accuracy reference voltage generation circuit 8 and the low-power reference voltage generation circuit 7 can be switched and used in each of the normal operation mode and the sleep mode, and the power consumption can be reduced. The low power reference voltage generation circuit 7 has a manufacturing variation of the resistance value of the resistance element 14 of about 20 to 30%. It also has a temperature characteristic of about 0.2% / ° C., and the resistance value fluctuates 2% at 10 ° C. and 10% at 50 ° C.

一方、高精度基準電圧発生回路8のような基準電圧発生回路では、出力電圧のばらつきが温度特性も含めて1%以下となるものもある。そこで、電源回路6が高精度基準電圧発生回路8が生成している基準電圧Vref1に基づき電源電圧VDDを発生させている通常動作モード期間内に基準電圧Vref2を補正することで、ばらつきを2〜5%程度に抑えることが可能となり、電源電圧の精度の向上も図ることができる。これにより、例えばスリープモード中における外部スイッチのオンオフの入力誤判定や、通信におけるデータ受信の失敗、A/D変換精度の低下などを防止でき、システムの信頼性も向上する。
また、CPU2は、通常動作モードからスリープモードに移行する直前に1回だけ基準電圧Vref2を補正するので、スリープモードに移行する直前の動作環境に応じて基準電圧Vref2を補正し、スリープモードにおいて使用される電源電圧VDDの精度を向上させることができる。
On the other hand, in a reference voltage generation circuit such as the high-accuracy reference voltage generation circuit 8, there is a case where the variation in output voltage is 1% or less including temperature characteristics. Therefore, the power supply circuit 6 corrects the reference voltage Vref2 within the normal operation mode period in which the power supply voltage VDD is generated based on the reference voltage Vref1 generated by the high-precision reference voltage generation circuit 8, so that variations can be reduced. It becomes possible to suppress to about 5%, and the accuracy of the power supply voltage can be improved. Thereby, for example, it is possible to prevent erroneous determination of ON / OFF input of the external switch in the sleep mode, data reception failure in communication, deterioration in A / D conversion accuracy, and the like, and the system reliability is also improved.
Further, since the CPU 2 corrects the reference voltage Vref2 only once before the transition from the normal operation mode to the sleep mode, the CPU 2 corrects the reference voltage Vref2 according to the operating environment immediately before the transition to the sleep mode, and is used in the sleep mode. The accuracy of the supplied power supply voltage VDD can be improved.

そして、低電力基準電圧発生回路7は、入力電源+Bとグランドとの間に接続される複数の抵抗素子14の直列回路と、一端が共通に接続され、他端がそれぞれ複数の抵抗素子14の共通接続点に接続される複数のスイッチ回路15とで構成し、CPU2が、A/D変換回路5を介してA/D変換された基準電圧Vref2の電圧データを読み込み制御データを決定すると、補正回路13を構成する制御レジスタに前記制御データを書き込むことで、複数のスイッチ回路15の何れか1つを択一的にオンするようにした。すなわち、低電力基準電圧発生回路7が抵抗素子14とスイッチ回路15とで極めて簡単に構成される場合に、CPU2により基準電圧Vref2の補正を行うことができる。   The low power reference voltage generation circuit 7 has a series circuit of a plurality of resistance elements 14 connected between the input power source + B and the ground, one end connected in common, and the other end of each of the plurality of resistance elements 14. When the CPU 2 reads the voltage data of the reference voltage Vref2 A / D converted via the A / D conversion circuit 5 and determines the control data, the correction is made. One of the plurality of switch circuits 15 is alternatively turned on by writing the control data in a control register constituting the circuit 13. That is, when the low-power reference voltage generation circuit 7 is configured very simply by the resistance element 14 and the switch circuit 15, the CPU 2 can correct the reference voltage Vref2.

(第2実施例)
以下、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第2実施例では、CPU2は、通常動作モードにおいて一定周期で基準電圧Vref2の補正処理を行う(図8(d)参照)。すなわち、図6において、ステップS6で「NO」と判断するとステップS21に移行し、補正必要時間(一定周期)が経過したか否かを判断する。補正必要時間が経過していなければ(NO)ステップS6に戻り、補正必要時間が経過すると(YES)、補正シーケンスを実行してから(S7)ステップS6に戻る。
(Second embodiment)
Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different parts will be described. In the second embodiment, the CPU 2 performs the correction process of the reference voltage Vref2 at a constant period in the normal operation mode (see FIG. 8D). That is, in FIG. 6, if “NO” is determined in the step S <b> 6, the process proceeds to a step S <b> 21 and it is determined whether or not the necessary correction time (a constant period) has elapsed. If the necessary correction time has not elapsed (NO), the process returns to step S6. If the necessary correction time has elapsed (YES), the correction sequence is executed (S7), and the process returns to step S6.

また、ステップS6で「YES」と判断すると、図7に示すスリープシーケンスを実行するが(S22)、このスリープシーケンスは、第1実施例におけるステップS7〜S10からなる。すなわち、スリープモードに移行する直前に、更にもう1度補正シーケンスを実行する(S7)。   If “YES” is determined in the step S6, the sleep sequence shown in FIG. 7 is executed (S22). This sleep sequence includes the steps S7 to S10 in the first embodiment. That is, immediately before the transition to the sleep mode, the correction sequence is executed once again (S7).

以上のように第2実施例によれば、CPU2は、通常動作モードにおいて、周期的に基準電圧Vref2の補正処理を行う。これにより、スリープシーケンスを実行する際に再度実行される補正シーケンスにおいては、ステップS14にて「YES」と判断されるタイミングが速くなることが期待できるので、補正処理を短時間で終了して迅速にスリープモードに移行することが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, the CPU 2 periodically corrects the reference voltage Vref2 in the normal operation mode. As a result, in the correction sequence executed again when the sleep sequence is executed, it can be expected that the timing at which “YES” is determined in step S14 will be accelerated. It becomes possible to shift to the sleep mode.

(第3実施例)
第3実施例では、通常動作モードにおける制御電源VDDの電圧は上記実施例と同様に5Vであり、スリープモードにおける制御電源VDDの電圧を3.3Vに低下させる場合を示す。図9に示すように、低電力基準電圧発生回路7が生成する基準電圧Vref2を1.2Vとすることで(補正回路13により調整する)、スリープモードにおける制御電源VDDの電圧を3.3Vに設定する。この場合、ステップS14における基準電圧Vref2の補正は、1.19V〜1.21Vの範囲内にあれば規格内とする。その結果、動作モードの変化に従い、制御電源VDDの電圧は図10(e)に示すように変化する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, the voltage of the control power supply VDD in the normal operation mode is 5V as in the above embodiment, and the voltage of the control power supply VDD in the sleep mode is reduced to 3.3V. As shown in FIG. 9, by setting the reference voltage Vref2 generated by the low power reference voltage generation circuit 7 to 1.2V (adjusted by the correction circuit 13), the voltage of the control power supply VDD in the sleep mode is set to 3.3V. Set. In this case, the correction of the reference voltage Vref2 in step S14 is within the standard if it is within the range of 1.19V to 1.21V. As a result, the voltage of the control power supply VDD changes as shown in FIG.

すなわち、スリープモードにおけるCPU2には高速な動作が要求されることがないので、制御電源VDDの電圧を低下させても支障がない。そして、基準電圧Vref2の電圧は、補正回路13により高精度に調整できるため、回路の最低動作可能電圧が例えば3.1V程度である場合に、制御電源電圧VDDを最低動作可能電圧の近傍である3.3Vに設定できる。これにより、消費電力をより低減することができる。   That is, since the CPU 2 is not required to operate at high speed in the sleep mode, there is no problem even if the voltage of the control power supply VDD is lowered. Since the voltage of the reference voltage Vref2 can be adjusted with high accuracy by the correction circuit 13, the control power supply voltage VDD is close to the minimum operable voltage when the minimum operable voltage of the circuit is about 3.1V, for example. 3.3V can be set. Thereby, power consumption can be reduced more.

(第4実施例)
第4実施例では、低消費電力モードに、スリープモードとスタンバイモードとの2段階がある場合を示す。すなわち、スリープモードでは、周波数が通常動作モードよりも低下したクロック信号がCPU2に供給されてCPU2が動作する。そして、スタンバイモードでは、クロック信号の供給が停止してCPU2は動作せず、CPU2の内部レジスタ等の値やRAM4のデータが保持されるだけとなる。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment shows a case where the low power consumption mode includes two stages of a sleep mode and a standby mode. That is, in the sleep mode, the clock signal whose frequency is lower than that in the normal operation mode is supplied to the CPU 2 so that the CPU 2 operates. In the standby mode, the supply of the clock signal is stopped and the CPU 2 does not operate, and only the values of the internal registers of the CPU 2 and the data of the RAM 4 are held.

この場合、スリープモードにおける制御電源VDDの電圧は通常動作モードと同じ5Vとして、スタンバイモードにおける制御電源VDDの電圧を3.3Vに低下させる。図11に示すように、低電力基準電圧発生回路7が生成する基準電圧Vref2を補正回路13により1.8V/1.2Vに切り替える。その結果、動作モードの変化に従い、制御電源VDDの電圧は図12(e)に示すように変化する。   In this case, the voltage of the control power supply VDD in the sleep mode is set to 5 V, which is the same as that in the normal operation mode, and the voltage of the control power supply VDD in the standby mode is reduced to 3.3V. As shown in FIG. 11, the reference voltage Vref2 generated by the low power reference voltage generation circuit 7 is switched to 1.8 V / 1.2 V by the correction circuit 13. As a result, according to the change of the operation mode, the voltage of the control power supply VDD changes as shown in FIG.

図12(c)に示すように、スタンバイ又はスリープモードからウェイクアップして、通常動作モードにおいて基準電圧Vref2を補正する際には、1.8Vを基準として補正する(H)。スリープ投入要求が発生してスリープモードに移行する際の図7:S7における補正シーケンスにおいても、同様に1.8Vを基準として補正する。一方、通常動作モードにおいてスタンバイ投入要求が発生してスタンバイモードに移行する際の図7:S7における補正シーケンスでは、1.2Vを基準として補正する(L)。   As shown in FIG. 12C, when the wake-up from the standby or sleep mode and the reference voltage Vref2 is corrected in the normal operation mode, the correction is made with 1.8V as a reference (H). Similarly, in the correction sequence in FIG. 7: S7 when the sleep input request is generated and the mode is shifted to the sleep mode, correction is performed with 1.8V as a reference. On the other hand, in the correction sequence in FIG. 7: S7 when the standby input request is generated in the normal operation mode and the mode is shifted to the standby mode, correction is performed with 1.2V as a reference (L).

この場合、図12(d)に示すように、スリープモードにおける消費電流レベルは、通常動作モードとスタンバイモードとの間になる。以上のように第4実施例によれば、低消費電力モードに、スリープモードとスタンバイモードとの2段階がある場合についても対応できる。   In this case, as shown in FIG. 12D, the current consumption level in the sleep mode is between the normal operation mode and the standby mode. As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to cope with the case where the low power consumption mode includes two stages of the sleep mode and the standby mode.

本発明は上記した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
各電圧の具体数値については、適宜変更して良い。
低電力基準電圧発生回路の補正ステップ数は、16段階に限ることなく、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
図7に示すスリープシーケンスにおいて、補正シーケンス(S7)は、必ずしも実行する必要はない。スリープモードにおける基準電圧Vref2の精度を、更に向上させる必要がある場合のみ実行しても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications or expansions are possible.
You may change suitably the specific numerical value of each voltage.
The number of correction steps of the low power reference voltage generation circuit is not limited to 16 steps, and may be changed as appropriate according to individual design.
In the sleep sequence shown in FIG. 7, the correction sequence (S7) is not necessarily executed. It may be executed only when it is necessary to further improve the accuracy of the reference voltage Vref2 in the sleep mode.

低消費電力モード中に周期的にウェイクアップして、基準電圧Vref2を補正する処理のみを実行しても良い。例えば1s周期でウェイクアップして上記補正処理に1msを要すれば、高精度基準電圧発生回路を動作させ続ける場合に対して消費電力はおよそ1/1000となる。
低電力基準電圧発生回路,高精度基準電圧発生回路の具体構成については、例示したものに限らず、相対的に前者は低消費電力を特徴とし、後者は高精度を特徴とする電圧発生回路であれば良い。
補正手段を、ハードウェアロジックのみで構成しても良い。
制御装置は、ECUに限ることなく、電源回路を備えたマイクロコンピュータであれば適用が可能である。
Only the process of waking up periodically during the low power consumption mode and correcting the reference voltage Vref2 may be executed. For example, if 1 ms is required to wake up in a 1 s cycle and the correction process takes 1 ms, the power consumption is approximately 1/1000 compared to the case where the high-precision reference voltage generation circuit is continuously operated.
The specific configurations of the low-power reference voltage generation circuit and the high-precision reference voltage generation circuit are not limited to those illustrated, but the former is characterized by low power consumption and the latter is a voltage generation circuit characterized by high accuracy. I need it.
The correcting means may be constituted only by hardware logic.
The control device is not limited to an ECU, and can be applied to any microcomputer provided with a power supply circuit.

図面中、1はECU(制御装置)は、2はCPU(補正手段)、3はROM(補正手段)、5はA/D変換回路(補正手段)、6は電源回路、7は低電力基準電圧発生回路、8は高精度基準電圧発生回路、13は補正回路(補正手段)を示す。   In the drawings, 1 is an ECU (control device), 2 is a CPU (correction means), 3 is a ROM (correction means), 5 is an A / D conversion circuit (correction means), 6 is a power supply circuit, and 7 is a low power reference. A voltage generation circuit, 8 is a high-precision reference voltage generation circuit, and 13 is a correction circuit (correction means).

Claims (5)

電源回路(6)を備え、通常動作モードと低消費電力モードとを切り替えて実行可能な制御装置(1)において、
前記電源回路は、高精度基準電圧発生回路(8)が発生する第1基準電圧と、低電力基準電圧発生回路(7)が発生する第2基準電圧との何れか一方を選択して、電源を生成可能に構成され、
前記通常動作モードでは前記第1基準電圧を、前記低消費電力モードでは前記第2基準電圧を用いるように切り替え、
前記低電力基準電圧発生回路は、前記第2基準電圧のレベルを調整可能に構成され、
前記通常動作モードにおいて、前記第2基準電圧が所定のレベルとなるように補正する補正手段(2,3,5,13)を備えることを特徴とする制御装置。
In the control device (1) which includes the power supply circuit (6) and can be executed by switching between the normal operation mode and the low power consumption mode,
The power supply circuit selects either the first reference voltage generated by the high-precision reference voltage generation circuit (8) or the second reference voltage generated by the low power reference voltage generation circuit (7), Is configured to be able to generate
Switching to use the first reference voltage in the normal operation mode and the second reference voltage in the low power consumption mode,
The low power reference voltage generation circuit is configured to be capable of adjusting a level of the second reference voltage,
A control device comprising correction means (2, 3, 5, 13) for correcting the second reference voltage to a predetermined level in the normal operation mode.
前記補正手段は、前記通常動作モードから前記低消費電力モードに移行する直前に、1回だけ前記補正動作を行うことを特徴とする請求項1記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the correction unit performs the correction operation only once immediately before shifting from the normal operation mode to the low power consumption mode. 前記補正手段は、前記通常動作モードにおいて、周期的に前記補正動作を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the correction unit periodically performs the correction operation in the normal operation mode. 前記補正手段は、前記低消費電力モードにおける電源電圧を、前記通常動作モードにおける電源電圧よりも低下させるように、前記第2基準電圧のレベルを調整することを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の制御装置。   The said correction | amendment means adjusts the level of a said 2nd reference voltage so that the power supply voltage in the said low power consumption mode may be reduced rather than the power supply voltage in the said normal operation mode. The control apparatus in any one. 前記低電力基準電圧発生回路は、入力電源とグランドとの間に接続される複数の抵抗素子(14)の直列回路と、
一端が共通に接続され、他端がそれぞれ前記複数の抵抗素子の共通接続点に接続される、複数のスイッチ回路(15)とで構成され、
前記補正手段は、前記第2基準電圧A/D変換するA/D変換回路(5)と、
前記A/D変換された電圧データを読み込むCPU(2)と、
このCPUによって制御データが書き込まれ、前記複数のスイッチ回路の何れか1つを択一的にオンするように構成される制御レジスタ(13)とで構成されることを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載の制御装置。
The low power reference voltage generation circuit includes a series circuit of a plurality of resistance elements (14) connected between an input power source and a ground;
A plurality of switch circuits (15) each having one end connected in common and the other end connected to a common connection point of the plurality of resistance elements,
The correction means includes an A / D conversion circuit (5) for converting the second reference voltage A / D;
A CPU (2) for reading the A / D converted voltage data;
The control data is written by the CPU and comprises a control register (13) configured to selectively turn on any one of the plurality of switch circuits. 4. The control device according to any one of 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015059974A1 (en) * 2013-10-24 2015-04-30 ソニー株式会社 Electronic apparatus

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