JP2019106053A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常動作の可能な電圧範囲内での電源電圧の揺らぎを異常の兆候として検出し、アラームを生成させ、又は、システムをリセットさせることができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１は、監視対象のシステムの電源電圧が第１電圧値以下である状態が所定の時間幅を越えたときに、信号を出力するカウンタ回路１３と、当該信号を入力して第１フラグをセットする第１フラグ回路１４と、電源電圧が第２電圧値以下となったときに、第２フラグをセットする第２フラグ回路１５と、第１フラグ、第２フラグがともにセットされたときに、システムをリセットさせるリセット信号を出力する回路１６とを備え、第１電圧値、第２電圧値が、システムの正常動作を保証する最低電圧よりも大きく、第１電圧値が第２電圧値よりも大きいものである。【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置に関する。

車載システムにおける機能安全は、故障検知から未然防止へとその目標、目的が変わりつつある。しかしながら、既存の電圧監視回路、又は、当該電圧監視回路を含む半導体装置は、電源電圧が異常な値になってからアラームを生成させるために、未然防止を達成するまでには至っていない。

このような問題に対応するために、例えば、電子機器の電源電圧の状態を検出する電源電圧検出回路において、電子機器の正常動作を保証する最低電圧より高い第１電圧、及び、最低電圧と第１電圧との間の第２電圧をそれぞれしきい値電圧として用いて、電源電圧が最低電圧以下になることを防止することが考えられる（特許文献１参照）。

特開平１１−１１９８７２号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明では、負荷増大による一時的な電圧低下を誤検知してアラームを頻繁に生成させたり、電源電圧が異常に低下してアラームを生成させる前に、ＭＣＵが異常動作したりしてしまう可能性がある。

そこで、通常動作の可能な電圧範囲内での電源電圧の揺らぎを異常の兆候として検出し、アラームを生成させ、又は、システムをリセットさせることができる半導体装置が望まれていた。
その他の課題と新規な特徴は、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。

一実施の形態によれば、監視対象のシステムの電源電圧が、当該システムの通常動作可能な電圧範囲内の所定のしきい値電圧以下となっている期間と、そのときの電源電圧値の大きさとに基づいて、当該システムをリセットさせるリセット信号を出力する。

上記一実施の形態によれば、通常動作の可能な電圧範囲内での電源電圧の揺らぎを異常の兆候として検出し、アラームを生成させ、又は、システムをリセットさせる半導体装置を提供することができる。

なお、上記一実施の形態の半導体装置としてのマイクロコンピュータ又はチップ、当該半導体装置の一部を構成する電圧異常監視回路、当該半導体装置を用いる車載システムなども、本発明の態様として有効である。

実施の形態１に係る半導体装置１の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る半導体装置１の動作を説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態２に係る半導体装置２の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る第１低下検出回路２１の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る半導体装置２の動作を説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態３に係る半導体装置２の動作を説明するためのタイミングチャートである。

説明の明確化のために、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされる。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載する各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路などにより構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現することができる。

したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又は、それらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者に理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号を付しており、必要に応じて重複説明を省略している。

また、上述したプログラムを、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納し、コンピュータに供給することができる。

非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。

また、プログラムを、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給してもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び、電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線、光ファイバ等の有線通信路、又は、無線通信路を介してプログラムをコンピュータに供給することができる。

（実施の形態１）
次に、通常動作の可能な電圧範囲内での電源電圧の揺らぎを異常の兆候として検出し、アラームを生成させ、又は、システムをリセットさせることができる、本実施の形態１に係る半導体装置について説明する。
本実施の形態１に係る半導体装置は、例えば、車載システムの電源電圧を監視するもので、電源電圧が所定の電圧値以下となっている期間と、そのときの電源電圧の大きさとに基づいて、車載システムをリセットさせるリセット信号を出力するものである。

まず、本実施の形態１に係る半導体装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態１に係る半導体装置１の概略構成を示すブロック図である。
半導体装置１は、第１検出回路１１、第２検出回路１２、カウンタ回路１３、第１フラグ回路１４、第２フラグ回路１５、ＡＮＤ回路１６などを備える。

第１検出回路１１は車載システムの電源電圧を監視し、電源電圧がしきい値電圧である第１電圧値以下になったことを検出したときに、その出力論理値を「１」から「０」へと変化させる。
第２検出回路１２も同じ電源電圧を監視し、電源電圧が別のしきい値電圧である第２電圧値以下になったことを検出したときに、その出力論理値を「１」から「０」へと変化させる。

なお、第１電圧値、第２電圧値はいずれも車載システムが正常動作する電圧範囲内であり、第１電圧値は第２電圧値よりも大きい。
また、第１検出回路１１、第２検出回路１２は、電源電圧がそれぞれ第１電圧値未満、第２電圧値未満となったときに、その出力論理値を変化させても良い。

カウンタ回路１３は、クロック信号及び第１検出回路１１の出力を入力し、第１検出回路１１の出力論理値が「０」であるときの時間幅、すなわち、論理値「０」の出力回数をカウントする。そして、カウンタ回路１３は、時間幅カウンタ値が所定値を超えたときに、アラームを生成させるアラーム信号を出力するとともに、第１フラグ回路１４にフラグをセットするように第１フラグ回路１４に出力する。
なお、カウンタ回路１３は、時間幅カウンタ値が所定値を超えたときに、アラーム信号を出力しなくても良い。

第１フラグ回路１４は、カウンタ回路１３の出力に応じて、第１フラグ回路１４の出力論理値を「０」から「１」へと変化させて第１フラグをセットする。
第２フラグ回路１５は、第２検出回路１２の出力を入力し、その出力論理値が「０」になったときに、第２フラグ回路１５の出力論理値を「０」から「１」へと変化させて第２フラグをセットする。

ＡＮＤ回路１６は、第１フラグ回路１４及び第２フラグ回路１５の出力を入力し、これらの出力論理値がともに「１」であるとき、すなわち、第１フラグ及び第２フラグがともにセットされているときに、リセットを要求するリセット信号又は割り込み要求信号を出力する。

なお、第１検出回路１１、第２検出回路１２は半導体装置１の必須の構成ではなく、第１検出回路１１、第２検出回路１２が半導体装置１の外部にあって、半導体装置１がこれらの出力を用いるようにしても良い。
また、半導体装置１は、カウンタ回路に代えてサンプリング回路を、また、フラグ回路に代えてレジスタ回路を備えていても良い。

次に、本実施の形態１に係る半導体装置１の動作について説明する。
図２は、本実施の形態１に係る半導体装置１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
半導体装置１が動作を開始し、監視する車載システムの電源電圧が低下して第１電圧値以下になると、第１検出回路１１の出力論理値が「１」から「０」へと変化し、カウンタ回路１３が時間幅のカウントを開始する（時刻ｔ１）。

しかしながら、電源電圧は第２電圧値以下となることなく、直ぐに上昇して第１電圧値よりも大きくなって、第１検出回路１１の出力論理値は「０」から「１」へと戻り、カウンタ回路１３もカウントを「１」で停止する（時刻ｔ２）。

次に、時間が経過した後に、電源電圧が再び低下して第１電圧値以下になると、第１検出回路１１の出力論理値も「１」から「０」へと再び変化し、カウンタ回路１３も時間幅のカウントを開始する（時刻ｔ３）。
そして、カウンタ回路１３は、時間幅カウンタ値が所定値、ここでは、所定値「５」を超えたときに、アラーム信号を初めて出力するとともに、第１フラグ回路１４の第１フラグをセットする（時刻ｔ４）。

また、電源電圧が更に低下して第２電圧値以下になると、第２検出回路１２の出力論理値が「１」から「０」へと変化し、第２フラグ回路１５の第２フラグをセットする（時刻ｔ５）。
そうすると、ＡＮＤ回路１６は、第１フラグ及び第２フラグがともにセットされているので、リセットを要求するリセット信号を出力する（時刻ｔ５）。

このように、本実施の形態１に係る半導体装置１は、上記の構成及び動作により、電源電圧が第１電圧値以下である期間が長く、かつ、第２電圧値以下となったときに、電源電圧のこれらの揺らぎを異常の兆候として検出し、半導体装置１が監視する車載システムに報せることができる。

このとき、本実施の形態１に係る半導体装置１は、電源電圧の低下時間幅を監視して、負荷増大などに伴う一時的な電圧低下によるアラームの生成を抑制するので、より精度の高い電源電圧の異常検出を行うことができる。

以上、説明したように、本実施の形態１に係る半導体装置１は、監視対象のシステムの電源電圧が第１電圧値以下である状態が所定の時間幅を越えたときに、信号を出力するカウンタ回路１３と、当該信号を入力して第１フラグをセットする第１フラグ回路１４と、電源電圧が第２電圧値以下となったときに、第２フラグをセットする第２フラグ回路１５と、第１フラグ、第２フラグがともにセットされたときに、システムをリセットさせるリセット信号を出力する回路１６とを備え、第１電圧値、第２電圧値が、システムの正常動作を保証する最低電圧よりも大きく、第１電圧値が第２電圧値よりも大きいものである。

また、本実施の形態１に係る半導体装置１は、カウンタ回路１３が、電源電圧が第１電圧値以下である状態が所定の時間幅を越えたときに、更に、アラームを生成させるアラーム信号を出力することが好ましい。

（実施の形態２）
実施の形態１に係る半導体装置１は、電源電圧が所定の電圧値以下となっている期間と、そのときの電源電圧の大きさとに基づいて、リセット信号を出力するものであった。
これに対して、本実施の形態２に係る半導体装置は、更に、電源電圧が所定の電圧値を挟んで上下することを繰り返すときの、電源電圧が所定の電圧値よりも大きい期間に基づいて異常の兆候を検出するものである。

すなわち、本実施の形態２に係る半導体装置は、電源電圧が所定の電圧値以下から所定の電圧値よりも大きくなった時刻から、再び所定の電圧値以下となった時刻までの時間を更に検出する。
なお、本実施の形態２に係る半導体装置も、例えば、車載システムの電源電圧を監視するものである。

まず、本実施の形態２に係る半導体装置の構成について説明する。
図３は、本実施の形態２に係る半導体装置２の概略構成を示すブロック図である。
半導体装置２は、第１検出回路１１、第２検出回路１２、第１低下検出回路２１、第２低下検出回路２２、第１フラグ回路１４、第２フラグ回路１５、ＡＮＤ回路１６、演算処理回路２３、内部バス２４などを備える。

なお、第１検出回路１１、第２検出回路１２、第１フラグ回路１４、第２フラグ回路１５、ＡＮＤ回路１６については、第１検出回路１１、第２検出回路１２の出力先、第１フラグ回路１４、第２フラグ回路１５の入力先が変わったこと以外は、実施の形態１のものと同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。第１検出回路１１、第２検出回路１２は、ここでも、半導体装置２の必須の構成ではなく、第１検出回路１１、第２検出回路１２は、半導体装置２の外部にあっても良い。

第１低下検出回路２１は、クロック信号及び第１検出回路１１の出力を入力して、電圧低下状態をそれぞれ示す第１割り込み信号、第３割り込み信号を演算処理回路２３に、第２割り込み信号を演算処理回路２３と第１フラグ回路１４とに出力する。

このとき、第１低下検出回路２１は、第１検出回路１１の出力論理値「１」「０」が変化したとき、すなわち、電源電圧が第１電圧値以下になったとき、及び、電源電圧が第１電圧値よりも大きくなったときに、第１割り込み信号をそれぞれ出力する。第１割り込み信号は、実施の形態１と同様に、アラーム信号として更に機能しても良い。

また、第１低下検出回路２１は、第１検出回路１１の出力論理値が「０」である期間、すなわち、電源電圧が第１電圧値以下である期間が所定の時間幅以上となったときに、第２割り込み信号を出力する。

また、第１低下検出回路２１は、第１検出回路１１の出力論理値が「０」から「１」へと変化してから再び「０」へと変化したとき、すなわち、電源電圧が第１電圧値以下から第１電圧値よりも大きくなり、再び第１電圧値以下となったときに、第３割り込み信号を出力する。

第１低下検出回路２１は、第１検出回路１１の出力論理値が「０」から「１」へと変化してから再び「０」へと変化するまでの時間間隔が所定値以下であるときに、第３割り込み信号を出力するようにしても良い。

第２低下検出回路２２は、クロック信号及び第２検出回路１２の出力を入力して、第４割り込み信号、第６割り込み信号を演算処理回路２３に、第５割り込み信号を演算処理回路２３と第２フラグ回路１５とに出力する。
このとき、第２低下検出回路２２は、第２検出回路１２の出力論理値「１」「０」が変化したとき、すなわち、電源電圧が第２電圧値以下になったとき、及び、電源電圧が第２電圧値よりも大きくなったときに、第４割り込み信号をそれぞれ出力する。

また、第２低下検出回路２２は、第２検出回路１２の出力論理値が「０」である期間、すなわち、電源電圧が第２電圧値以下である期間が所定の時間幅以上となったときに、第５割り込み信号を出力する。
また、第２低下検出回路２２は、第２検出回路１２の出力論理値が「０」から「１」へと変化してから再び「０」へと変化したときに、第６割り込み信号を出力する。

第２低下検出回路２２は、第２検出回路１１の出力論理値が「０」から「１」へと変化してから再び「０」へと変化するまでの時間間隔が所定値以下であるときに、第６割り込み信号を出力するようにしても良い。

演算処理回路２３は、第１低下検出回路２１、第２低下検出回路２２から各割り込み信号を入力する。また、演算処理回路２３は、内部バス２４を介して、第１低下検出回路２１、第２低下検出回路２２に対して各種パラメータの設定（ライト）を行うとともに、第１低下検出回路２１、第２低下検出回路２２のカウンタ値などの各種データの読み出し（リード）を行い、電源電圧低下の時間幅と、時間間隔とを記憶する。

また、演算処理回路２３は、車載システムをリセットした後に、入力した割り込み信号又は読み出したデータに基づいて、不良解析を行い、各種設定値の変更などを行う。
このため、演算処理回路２３は、ＭＰＵ、メモリなど（図示せず）を含んで構成される。
内部バス２４は、第１低下検出回路２１、第２低下検出回路２２と、演算処理回路２３とを接続する。

また、第１低下検出回路２１は、具体的には次のような構成を有する。
図４は、本実施の形態２に係る第１低下検出回路２１の概略構成を示すブロック図である。
第１低下検出回路２１は、時間幅設定レジスタ５１、時間間隔設定レジスタ５２、カウンタ回路５３、時間幅カウンタ値レジスタ５４、時間間隔カウンタ値レジスタ５５などを備える。各レジスタ５１、５２、５４、５５は、カウンタ回路５３と演算処理回路２３との間のインターフェイスに相当する。

時間幅設定レジスタ５１、時間間隔設定レジスタ５２は、内部バス２４を介して演算処理回路２３により上記所定の時間幅、所定の時間間隔がそれぞれ設定され、当該時間幅、時間間隔をカウンタ回路５３にそれぞれ出力する。

カウンタ回路５３は、クロック信号及び第１検出回路１１の出力を入力し、第１検出回路１１の出力論理値が変化したときに、第１割り込み信号を出力する。
また、カウンタ回路５３は、第１検出回路１１の論理値「０」の出力の時間幅、及び、連続する２つの論理値「０」の出力の時間間隔をカウントし、それぞれ所定値以上となったときに、第２割り込み信号、第３割り込み信号を出力する。このため、カウンタ回路５３は、時間幅カウンタ、時間間隔カウンタなどを有する。

また、カウンタ回路５３は、時間幅のカウンタ値、時間間隔のカウンタ値を時間幅カウンタ値レジスタ５４、時間間隔カウンタ値レジスタ５５にそれぞれ出力する。
時間幅カウンタ値レジスタ５４及び時間間隔カウンタ値レジスタ５５の各カウンタ値は、第１割り込み信号が出力されたときに、内部バス２４を介して演算処理回路２３に読み出される。

なお、第２低下検出回路２２の概略構成は、第２検出回路の出力を対象とし、第６割り込み信号を第２フラグ回路１５に出力すること以外は第１低下検出回路２１のものと同様であって、例えば、カウンタ回路５３と同様のカウンタ回路６３（図示せず）などを有しているが、ここでは、詳細な説明を省略する。

次に、本実施の形態２に係る半導体装置２の動作について説明する。
図５は、本実施の形態２に係る半導体装置２の動作を説明するためのタイミングチャートである。
半導体装置２が動作を開始し、監視する車載システムの電源電圧が低下して第１電圧値以下になると、第１検出回路１１はその出力論理値を「１」から「０」へと変化させて検出信号を出力する。また、カウンタ回路５３は当該検出信号を入力して第１割り込み信号を出力するとともに、時間幅のカウントを開始する（時刻ｔ１１）。

また、第１割り込み信号が出力されたときに、演算処理回路２３により、時間幅カウンタ値レジスタ５４の時間幅カウンタ値及び時間間隔カウンタ値レジスタ５５の時間間隔カウンタ値が読み出される（時刻ｔ１１）。以降、第１割り込み信号が出力される度に、演算処理回路２３により、第１低下検出回路２１の時間幅カウンタ値及び時間間隔カウンタ値が読み出される。

ここで、電源電圧は更に低下することなく、直ぐに上昇して第１電圧値よりも大きくなって、第１検出回路１１の出力論理値は「０」から「１」へと戻り、カウンタ回路５３は第１割り込み信号を再び出力するとともに、時間幅のカウントを「１」で停止する（時刻ｔ１２）。
また、カウンタ回路５３は、電源電圧が第１電圧値よりも大きくなっている期間のカウント、すなわち、時間間隔のカウントを開始する（時刻ｔ１２）。

次に、電源電圧が再び低下して第１電圧値以下になると、第１検出回路１１の出力論理値も「１」から「０」へと再び変化し、カウンタ回路５３は第１割り込み信号を出力し、時間幅のカウントを開始するとともに、時間間隔のカウントを「１３」で停止する（時刻ｔ１３）。このとき、カウンタ回路５３は、時刻ｔ１２で第１検出回路１１の出力論理値が「０」から「１」へと変化してから再び「０」へと変化したので、第３割り込み信号も出力する（時刻ｔ１３）。

そして、カウンタ回路５３は、第１検出回路１１の出力論理値「０」が続くときにその時間幅のカウントを続け、時間幅カウンタ値が所定値以上、ここでは、所定値「５」以上となったときに、第２割り込み信号を出力する（時刻ｔ１４）。
また、第１フラグ回路１４は第２割り込み信号を入力して、第１フラグをセットする（時刻ｔ１４）。

そして、電源電圧が更に低下を続けて第２電圧値以下になると、第２検出回路１２はその出力論理値を「１」から「０」へと変化させて検出信号を出力する。また、第２低下検出回路２２のカウンタ回路６３（図示せず）は当該検出信号を入力して第４割り込み信号を出力するとともに、時間幅のカウントを開始する（時刻ｔ１５）。

また、第４割り込み信号が出力されたときに、演算処理回路２３により、第２低下検出回路２２の時間幅カウンタ値レジスタ（図示せず）の時間幅カウンタ値及び時間間隔カウンタ値レジスタ（図示せず）の時間間隔カウンタ値が読み出される（時刻ｔ１５）。以降、第４割り込み信号が出力される度に、演算処理回路２３により、第２低下検出回路２２の時間幅カウンタ値及び時間間隔カウンタ値が読み出される（時刻ｔ１５）。

そして、カウンタ回路６３は、時間幅カウンタ値が所定値以上、ここでは「１」以上となったときに、第５割り込み信号を出力する（時刻ｔ１６）。
また、第２フラグ回路１５は第５割り込み信号を入力して、第２フラグをセットする（時刻ｔ１６）。

そして、ＡＮＤ回路１６は、第１フラグ及び第２フラグがともにセットされているので、リセットを要求するリセット信号を出力する（時刻ｔ１６）。
なお、カウンタ回路６３は、第２検出回路１２の出力論理値が「０」から「１」へと変化してから再び「０」へと変化することがなかったので、第６割り込み信号を出力していない。

演算処理回路２３は、リセット信号を入力して、例えば、車載システムの一部の機能の停止を判断する。
また、演算処理回路２３は、リセット信号入力後に、入力した各割り込み信号及び読み出した各カウンタ値に基づいて、不良解析を行う。具体的には、記憶した電源電圧値、その低下時間幅、低下時間間隔などを解析し、監視するシステムが異常に至る過程、兆候を学習し、第２割り込み信号、第５割り込み信号を出力するタイミングなどの設定、すなわち、所定の時間幅などを変更する。
また、演算処理回路２３は、入力した割り込み信号又は読み出したデータを更に外部記憶装置などに記憶させても良い。

このように、本実施の形態２に係る半導体装置２は、上記の構成及び動作により、電源電圧が第１電圧値以下である期間が長く、かつ、第２電圧値以下となったような状況において、電源電圧の揺らぎを異常の兆候として検出し、半導体装置２が監視する車載システムに報せることができる。

また、本実施の形態２に係る半導体装置２は、上記の構成及び動作により、電源電圧が第１電圧値以下又は第２電圧値以下となる時間幅、時間間隔を検出して解析し、電源電圧の揺らぎを検出するための各種設定値を変更することができる。例えば、半導体装置２は、リセット信号を出力するまでの各時間幅、各時間間隔を履歴として記憶し、解析、学習することにより、各種設定値を変更し、リセット信号を出力する前に必要に応じてアラーム信号を生成することができる。具体的には、半導体装置２は、時間幅が徐々に長くなる一方で、時間間隔が徐々に短くなってきたときに、時間幅、時間間隔が長短ばらつき始めたときに、又は、時間間隔が所定の時間間隔よりも短くなったときに、アラーム信号を生成するように設定しても良い。

なお、半導体装置２は、演算処理回路２３が、読み出した各カウンタ値を用いずに、入力した各割り込み信号を用いて不良解析を行い、所定の時間幅などの設定を変更しても良い。
また、半導体装置２は、第１低下検出回路２１、第２低下検出回路２２が、カウンタ回路５３だけを有するような簡略化された構成を有していても良い。

また、半導体装置２は、各種の履歴を外部装置に出力し、当該外部装置で解析、学習した結果を各種設定値として入力しても良い。すなわち、演算処理回路２３の機能の一部又は全部を外部装置が備えて、半導体装置２がその結果を利用するようにしても良い。

以上、説明したように、本実施の形態２に係る半導体装置２は、監視対象のシステムの電源電圧が第１電圧値を上回ったとき又は第１電圧値を下回ったときに第１割り込み信号を出力し、電源電圧が第１電圧値以下である状態が所定の時間幅以上となったときに第２割り込み信号を出力し、電源電圧が第１電圧値以下から第１電圧値よりも大きくなって、再び第１電圧値以下となったときに第３割り込み信号を出力する第１低下検出回路２１と、電源電圧が第２電圧値を上回ったとき又は第２電圧値を下回ったときに第４割り込み信号を出力し、電源電圧が第２電圧値以下である状態が所定の時間幅以上となったときに第５割り込み信号を出力し、電源電圧が第２電圧値以下から第２電圧値よりも大きくなって、再び第２電圧値以下となったときに第６割り込み信号を出力する第２低下検出回路２２と、第２割り込み信号を入力して第１フラグをセットする第１フラグ回路１４と、第５割り込み信号を入力して第２フラグをセットする第２フラグ回路１５と、第１フラグ、第２フラグがともにセットされたときに、システムをリセットさせるリセット信号を出力する回路１６と、第１乃至第６の割り込み信号を入力して、第１低下検出回路又は第２低下検出回路の所定の時間幅を変更する演算処理回路２３とを備え、第１電圧値、第２電圧値が、システムの正常動作を保証する最低電圧よりも大きく、第１電圧値が第２電圧値よりも大きいものである。

また、本実施の形態２に係る半導体装置２は、第１低下検出回路２１が、電源電圧が第１電圧値以下であるときの時間幅カウンタ値、及び、電源電圧が第１電圧値以下から第１電圧値よりも大きくなって、再び第１電圧値以下となるまでの時間間隔カウンタ値を算出するカウンタ回路５３を備え、第２低下検出回路２２は、電源電圧が第２電圧値以下であるときの時間幅カウンタ値、及び、電源電圧が第２電圧値以下から第２電圧値よりも大きくなって、再び第２電圧値以下となるまでの時間間隔カウンタ値を算出するカウンタ回路６３を備え、演算処理回路２３は、第１低下検出回路２１が第１割り込み信号を出力したときに、第１低下検出回路２１から時間幅カウンタ値及び時間間隔カウンタ値を読み出し、第２低下検出回路２２が第４割り込み信号を出力したときに、第２低下検出回路２２から時間幅カウンタ値及び時間間隔カウンタ値を読み出し、時間幅カウンタ値及び時間間隔カウンタ値に基づいて、第１低下検出回路２１又は第２低下検出回路２２の所定の時間幅値を変更することが好ましい。

また、本実施の形態２に係る半導体装置２は、第１低下検出回路２１及び第２低下検出回路２２は、演算処理回路２３から入力した所定の時間幅及び所定の時間間隔を記録し、所定の時間幅及び所定の時間間隔をカウンタ回路５３、６３に設定する時間幅設定レジスタ及び時間間隔設定レジスタと、カウンタ回路５３、６３から入力した時間幅カウンタ値及び時間間隔カウンタ値を記録し、演算処理回路２３により時間幅カウンタ値及び時間間隔カウンタ値が読み出される時間幅カウンタ値レジスタ及び時間間隔カウンタ値レジスタとを備えることが好ましい。

（実施の形態３）
実施の形態２に係る半導体装置２は、低下検出回路２１、２２が、検出回路１１、１２の出力論理値が「０」から「１」へと変化してから再び「０」へと変化したときに、第３割り込み信号、第６割り込み信号を出力するものであった。

これに対して、本実施の形態３に係る半導体装置は、低下検出回路が、検出回路の出力論理値が「０」から「１」へと変化してから所定の期間内に再び「０」へと変化しないときに、割り込み信号を出力するものである。

なお、本実施の形態３に係る半導体装置も、例えば、車載システムの電源電圧を監視する。
また、本実施の形態３に係る半導体装置の構成は、低下検出回路が割り込み信号を出力するタイミングが異なること以外は実施の形態２に係る半導体装置２のものと同様であり、ここでは詳細な説明を省略するとともに、本実施の形態３に係る半導体装置の動作について、半導体装置２の構成を用いて説明する。

図６は、本実施の形態３に係る半導体装置２の動作を説明するためのタイミングチャートである。
半導体装置２が動作を開始し、監視する車載システムの電源電圧が低下して第１電圧値以下になると、第１検出回路１１の出力論理値が「１」から「０」へと変化し、第１低下検出回路２１のカウンタ回路５３は第１割り込み信号を出力するとともに、時間幅のカウントを開始する（時刻ｔ２１）。本実施の形態３においても、第１割り込み信号が出力される度に、演算処理回路２３により、第１低下検出回路２１の時間幅カウンタ値及び時間間隔カウンタ値が読み出される。

この後、電源電圧は更に低下して第２電圧値以下になり、第２検出回路１２の出力論理値が「１」から「０」へと変化し、第２低下検出回路２２のカウンタ回路６３は第４割り込み信号を出力するとともに、時間幅のカウントを開始する（時刻ｔ２２）。ここでも、第４割り込み信号が出力される度に、演算処理回路２３により、第２低下検出回路２２の時間幅カウンタ値及び時間間隔カウンタ値が読み出される。

しかしながら、電源電圧は更に低下することなく、直ぐに上昇して第２電圧値よりも大きくなって、第２検出回路１２の出力論理値は「０」から「１」へと戻り、カウンタ回路６３は第４割り込み信号を再び出力するとともに、時間幅のカウントを「１」で停止する（時刻ｔ２３）。
このとき、カウンタ回路６３は電源電圧が第２電圧値よりも大きくなっている期間、すなわち、時間間隔のカウントを開始する（時刻ｔ２３）、

また、電源電圧は更に上昇して第１電圧値よりも大きくなり、第１検出回路１１の出力論理値は「０」から「１」へと戻り、カウンタ回路５３は第１割り込み信号を再び出力するとともに、時間幅のカウントを「２」で停止する（時刻ｔ２４）。
このとき、カウンタ回路５３は電源電圧が第１電圧値よりも大きくなっている期間のカウントを開始する（時刻ｔ２４）。

そして、カウンタ回路５３は電源電圧が第１電圧値よりも大きいままで、再び第１電圧値以下となることが所定の期間内になかったときに、すなわち、時間間隔カウント値が所定値、ここでは所定値「５」以上となったときに、第８割り込み信号を出力する（時刻ｔ２５）。

次に、電源電圧が再び低下して第１電圧値以下になると、第１検出回路１１の出力論理値が「１」から「０」へと変化し、カウンタ回路５３は第１割り込み信号を再び出力するとともに、時間幅のカウントを開始する（時刻ｔ２６）。
このとき、カウンタ回路５３は、第８割り込み信号を再び出力するとともに、時間間隔のカウントを「８」で停止する（時刻ｔ２６）。

そして、電源電圧は第２電圧値以下になることなく直ぐに上昇して第１電圧より大きくなるので、第１検出回路１１の出力論理値は「０」から「１」へと戻り、カウンタ回路５３は第１割り込み信号を再び出力するとともに、時間幅のカウントを「１」で停止する（時刻ｔ２７）。
また、カウンタ回路５３は時間間隔のカウントを再び開始する（時刻ｔ２７）。

そして、カウンタ回路５３は、時間間隔カウント値が所定値「５」以上となったときに、第８割り込み信号を再び出力する（時刻ｔ２８）。
また、カウンタ回路６３は、電源電圧が第２電圧値よりも大きいままで、第２電圧値以下に再びなることが所定の期間内になかったときに、すなわち、時間間隔カウント値が所定値、ここでは「１６」以上となったときに、第９割り込み信号を出力する（時刻ｔ２９）。

次に、電源電圧が再び低下して第１電圧値以下になると、第１検出回路１１の出力論理値が「１」から「０」へと変化し、カウンタ回路５３は第１割り込み信号を再び出力するとともに、時間幅のカウントを開始する（時刻ｔ３０）。
このとき、カウンタ回路５３は、第８割り込み信号を再び出力するとともに、時間間隔のカウントを「８」で停止する（時刻ｔ３０）。

そして、カウンタ回路５３は、電源電圧が第１電圧値以下のままで第１検出回路１１の出力論理値「０」が続くときに時間幅のカウントを続け、時間幅カウンタ値が所定値以上、ここでは所定値「５」以上となったときに、第２割り込み信号を出力する（時刻ｔ３１）。
また、第１フラグ回路１４が第２割り込み信号を入力して、第１フラグをセットする（ｔ３１）。

そして、電源電圧が更に低下して第２電圧値以下になると、第２検出回路１２の出力論理値が「１」から「０」へと変化し、カウンタ回路６３は第４割り込み信号を出力するとともに、時間幅のカウントを開始する。（時刻ｔ３２）。
そして、カウンタ回路６３は、時間幅カウンタ値が所定値以上、ここでは所定値「１」以上となったときに、第５割り込み信号を出力する（時刻ｔ３３）。

また、第２フラグ回路１５が第５割り込み信号を入力して、第２フラグをセットする（時刻ｔ３３）。
そして、ＡＮＤ回路１６は、第１フラグ及び第２フラグがともにセットされているので、リセットを要求するリセット信号を出力する（時刻ｔ３３）。

演算処理回路２３は、リセット信号を入力して、ここでも、例えば、車載システムの一部の機能の停止を判断する。
また、演算処理回路２３は、リセット信号入力後に、入力した割り込み信号及び読み出したデータに基づいて、不良解析を行う。具体的には、記憶した電源電圧値、その低下時間幅、低下時間間隔などを解析し、監視するシステムが異常に至る過程、兆候を学習し、第２割り込み信号、第５割り込み信号を出力するタイミングなどの設定、すなわち、所定の時間幅などを変更する。

例えば、演算処理回路２３は、第８割り込み信号又は第９割り込み信号の繰り返し回数などに基づいて、監視するシステムが異常に至る時期を予測しても良い。
このように、本実施の形態３に係る半導体装置２は、上記の構成及び動作により、電源電圧が第１電圧値以下である期間が長く、かつ、第２電圧値以下となったような状況において、電源電圧の揺らぎを異常の兆候として検出し、半導体装置２が監視する車載システムに報せることができる。

また、本実施の形態３に係る半導体装置２は、上記の構成及び動作により、電源電圧が第１電圧値以下又は第２電圧値以下となる時間幅、時間間隔を検出して解析し、電源電圧の揺らぎを検出するための各種設定値を変更することができる。

なお、本実施の形態３に係る半導体装置２でも、演算処理回路２３が、読み出した各カウンタ値を用いずに、入力した各割り込み信号を用いて不良解析を行い、低下時間幅などの設定を変更しても良い。

以上、説明したように、本実施の形態３に係る半導体装置２は、監視対象のシステムの電源電圧が第１電圧値を上回ったとき又は第１電圧値を下回ったときに第１割り込み信号を出力し、電源電圧が第１電圧値以下である状態が所定の時間幅以上となったときに第２割り込み信号を出力し、電源電圧が第１電圧値以下から第１電圧値よりも大きくなって、所定の時間間隔以上第１電圧値以下とならなかったときに第３割り込み信号を出力する第１低下検出回路２１と、電源電圧が第２電圧値を上回ったとき又は第２電圧値を下回ったときに第４割り込み信号を出力し、電源電圧が第２電圧値以下となる状態が所定の時間幅以上となったときに第５割り込み信号を出力し、電源電圧が第２電圧値以下から第２電圧値よりも大きくなって、所定の時間間隔以上第２電圧値以下とならなかったときに第６割り込み信号を出力する第２低下検出回路２２と、第２割り込み信号を入力して第１フラグをセットする第１フラグ回路１４と、第５割り込み信号を入力して第２フラグをセットする第２フラグ回路１５と、第１フラグ、第２フラグがともにセットされたときに、システムをリセットさせるリセット信号を出力する回路１６と、第１乃至第６の割り込み信号を入力して、第１低下検出回路又は第２低下検出回路の所定の時間幅を変更する演算処理回路２３とを備え、第１電圧値、第２電圧値が、システムの正常動作を保証する最低電圧よりも大きく、第１電圧値が第２電圧値よりも大きいものである。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態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の変更が可能であることはいうまでもない。

１、２ 半導体装置
１１ 第１検出回路
１２ 第２検出回路
１３、５３、６３ カウンタ回路
１４ 第１フラグ回路
１５ 第２フラグ回路
１６ ＡＮＤ回路
２１ 第１低下検出回路
２２ 第２低下検出回路
２３ 演算処理回路
２４ 内部バス
５１ 時間幅設定レジスタ
５２ 時間間隔設定レジスタ
５４ 時間幅カウンタ値レジスタ
５５ 時間間隔カウンタ値レジスタ

Claims (6)

1. 監視対象のシステムの電源電圧が第１電圧値以下である状態が所定の時間幅を越えたときに、信号を出力するカウンタ回路と、
   前記信号を入力して第１フラグをセットする第１フラグ回路と、
   前記電源電圧が第２電圧値以下となったときに、第２フラグをセットする第２フラグ回路と、
   前記第１フラグ、前記第２フラグがともにセットされたときに、前記システムをリセットさせるリセット信号を出力する回路と
   を備え、
   前記第１電圧値、前記第２電圧値が、前記システムの正常動作を保証する最低電圧よりも大きく、前記第１電圧値が前記第２電圧値よりも大きい半導体装置。
2. 前記カウンタ回路は、前記電源電圧が前記第１電圧値以下である状態が前記所定の時間幅を越えたときに、更に、アラームを生成させるアラーム信号を出力する
   請求項１記載の半導体装置。
3. 監視対象のシステムの電源電圧が第１電圧値を上回ったとき又は前記第１電圧値を下回ったときに第１割り込み信号を出力し、前記電源電圧が前記第１電圧値以下である状態が所定の時間幅以上となったときに第２割り込み信号を出力し、前記電源電圧が前記第１電圧値以下から前記第１電圧値よりも大きくなって、再び前記第１電圧値以下となったときに第３割り込み信号を出力する第１低下検出回路と、
   前記電源電圧が第２電圧値を上回ったとき又は前記第２電圧値を下回ったときに第４割り込み信号を出力し、前記電源電圧が前記第２電圧値以下である状態が所定の時間幅以上となったときに第５割り込み信号を出力し、前記電源電圧が前記第２電圧値以下から前記第２電圧値よりも大きくなって、再び前記第２電圧値以下となったときに第６割り込み信号を出力する第２低下検出回路と、
   前記第２割り込み信号を入力して第１フラグをセットする第１フラグ回路と、
   前記第５割り込み信号を入力して第２フラグをセットする第２フラグ回路と、
   前記第１フラグ、前記第２フラグがともにセットされたときに、前記システムをリセットさせるリセット信号を出力する回路と、
   前記第１乃至第６の割り込み信号を入力して、前記第１低下検出回路又は前記第２低下検出回路の前記所定の時間幅を変更する演算処理回路と
   を備え、
   前記第１電圧値、前記第２電圧値が、前記システムの正常動作を保証する最低電圧よりも大きく、前記第１電圧値が前記第２電圧値よりも大きい半導体装置。
4. 前記第１低下検出回路は、前記電源電圧が前記第１電圧値以下であるときの時間幅カウンタ値、及び、前記電源電圧が前記第１電圧値以下から前記第１電圧値よりも大きくなって、再び前記第１電圧値以下となるまでの時間間隔カウンタ値を算出するカウンタ回路を備え、
   前記第２低下検出回路は、前記電源電圧が前記第２電圧値以下であるときの時間幅カウンタ値、及び、前記電源電圧が前記第２電圧値以下から前記第２電圧値よりも大きくなって、再び前記第２電圧値以下となるまでの時間間隔カウンタ値を算出するカウンタ回路を備え、
   前記演算処理回路は、
   前記第１低下検出回路が前記第１割り込み信号を出力したときに、前記第１低下検出回路から前記時間幅カウンタ値及び前記時間間隔カウンタ値を読み出し、
   前記第２低下検出回路が前記第４割り込み信号を出力したときに、前記第２低下検出回路から前記時間幅カウンタ値及び前記時間間隔カウンタ値を読み出し、
   前記時間幅カウンタ値及び前記時間間隔カウンタ値に基づいて、前記第１低下検出回路又は前記第２低下検出回路の前記所定の時間幅値を変更する
   請求項３記載の半導体装置。
5. 前記第１低下検出回路及び前記第２低下検出回路は、
   前記演算処理回路から入力した前記所定の時間幅及び前記所定の時間間隔を記録し、前記所定の時間幅及び前記所定の時間間隔を前記カウンタ回路に設定する時間幅設定レジスタ及び時間間隔設定レジスタと、
   前記カウンタ回路から入力した前記時間幅カウンタ値及び前記時間間隔カウンタ値を記録し、前記演算処理回路により前記時間幅カウンタ値及び前記時間間隔カウンタ値が読み出される時間幅カウンタ値レジスタ及び時間間隔カウンタ値レジスタと
   を備える
   請求項４記載の半導体装置。
6. 監視対象のシステムの電源電圧が第１電圧値を上回ったとき又は前記第１電圧値を下回ったときに第１割り込み信号を出力し、前記電源電圧が前記第１電圧値以下である状態が所定の時間幅以上となったときに第２割り込み信号を出力し、前記電源電圧が前記第１電圧値以下から前記第１電圧値よりも大きくなって、所定の時間間隔以上前記第１電圧値以下とならなかったときに第３割り込み信号を出力する第１低下検出回路と、
   前記電源電圧が第２電圧値を上回ったとき又は前記第２電圧値を下回ったときに第４割り込み信号を出力し、前記電源電圧が前記第２電圧値以下となる状態が所定の時間幅以上となったときに第５割り込み信号を出力し、前記電源電圧が前記第２電圧値以下から前記第２電圧値よりも大きくなって、所定の時間間隔以上前記第２電圧値以下とならなかったときに第６割り込み信号を出力する第２低下検出回路と、
   前記第２割り込み信号を入力して第１フラグをセットする第１フラグ回路と、
   前記第５割り込み信号を入力して第２フラグをセットする第２フラグ回路と、
   前記第１フラグ、前記第２フラグがともにセットされたときに、前記システムをリセットさせるリセット信号を出力する回路と、
   前記第１乃至第６の割り込み信号を入力して、前記第１低下検出回路又は前記第２低下検出回路の前記所定の時間幅を変更する演算処理回路と
   を備え、
   前記第１電圧値、前記第２電圧値が、前記システムの正常動作を保証する最低電圧よりも大きく、前記第１電圧値が前記第２電圧値よりも大きい半導体装置。

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