JP3012558B2 - Power supply circuit - Google Patents

Power supply circuit

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JP3012558B2
JP3012558B2 JP9156582A JP15658297A JP3012558B2 JP 3012558 B2 JP3012558 B2 JP 3012558B2 JP 9156582 A JP9156582 A JP 9156582A JP 15658297 A JP15658297 A JP 15658297A JP 3012558 B2 JP3012558 B2 JP 3012558B2
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智之 山内
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、消費電力を低減す
る電源回路に関し、特にマイクロコンピュータ等のロジ
ック回路に供給される消費電力を低減する電源回路に関
する。
The present invention relates to a power supply circuit for reducing power consumption, and more particularly to a power supply circuit for reducing power consumption supplied to a logic circuit such as a microcomputer.

【0002】[0002]

【従来の技術】電源電圧を降圧して、半導体集積回路の
ロジック回路等の他の回路へ降圧した電圧を供給する内
部降圧回路に関し、複数の容量及びスイッチにて構成さ
れる電源電圧の分割手段によって電源電圧を分圧し、こ
の分圧された電圧を駆動用トランジスタに供給すること
により、その駆動トランジスタにおける消費電力を低減
する回路がある。その一例が、特開昭63−12146
7号公報に「内部降圧回路」として示されている。本例
によれば、図には示さないが、電源電圧Vdd1と接地
電圧の間に配される2つの電圧分割用容量C1,C2
と、電圧保持用容量C3と、これら電圧分割用容量C
1,C2及び電圧保持用容量C3の接続関係を変換する
ための5つのスイッチS1〜S5とを有し、さらに差動
アンプ及び駆動用トランジスタM5によってバートン回
路構成とされた回路部分を主たる構成要素としている。
しかしながら、駆動用トランジスタへの消費電力化は駆
動用トランジスタへの電源電圧を低減してなされ、十分
な低消費化は困難である。
2. Description of the Related Art An internal step-down circuit that steps down a power supply voltage and supplies the stepped-down voltage to another circuit such as a logic circuit of a semiconductor integrated circuit. There is a circuit that divides a power supply voltage and supplies the divided voltage to a driving transistor, thereby reducing power consumption in the driving transistor. One example is disclosed in JP-A-63-12146.
No. 7 discloses this as an “internal step-down circuit”. According to this example, although not shown , two voltage dividing capacitors C1 and C2 arranged between the power supply voltage Vdd1 and the ground voltage.
, A voltage holding capacitor C3, and these voltage dividing capacitors C3.
And five switches S1 to S5 for converting a connection relationship between the first and second capacitors C1 and C3 and a voltage holding capacitor C3. Further, a main component is a circuit portion which has a Barton circuit configuration by a differential amplifier and a driving transistor M5. And
However, power consumption of the driving transistor is reduced by reducing the power supply voltage to the driving transistor, and it is difficult to sufficiently reduce power consumption.

【0003】また従来、ロジック回路の電圧は電源電圧
がそのまま供給されていたため、ある特定周波数にて動
作するロジック回路においては、そのロジック回路の最
低動作電圧に対し過剰な電圧となってしまい、消費電流
が必要以上に多くなってしまう場合があった。そのた
め、レギュレータ回路を用い電源電圧をロジック回路の
最低動作電圧に対し動作マージンを含んだ最適な電圧に
降圧してロジック回路へ供給させることで、消費電力の
低減をおこなっていた。また、ハーバ回路を用い電源電
圧を1/2に降圧してロジック回路へ供給させること
で、レギュレータ回路を用いた場合より、さらに消費電
力の低減をおこなっていた。
Conventionally, a power supply voltage is supplied as it is to a logic circuit, so that in a logic circuit operating at a specific frequency, the voltage becomes excessive with respect to the minimum operating voltage of the logic circuit, and the logic circuit consumes power. In some cases, the current increased more than necessary. For this reason, power consumption has been reduced by using a regulator circuit to reduce the power supply voltage to an optimum voltage including an operation margin with respect to the minimum operation voltage of the logic circuit and to supply the voltage to the logic circuit. In addition, the power consumption is further reduced by using a Herber circuit to reduce the power supply voltage to half and supplying it to the logic circuit, as compared with the case where a regulator circuit is used.

【0004】まず、レギュレータ回路を用いた電源回路
について簡単に説明する。図7に示すように、電源電圧
VDD1にて駆動する基準電圧発生回路11aは、ある
特定周波数にて動作するロジック回路21の最低動作電
圧に動作マージンを加えた電圧V11を発生するように
予め設定する。この電圧V11を基準電圧として、電源
電圧VDD1にて駆動するコンパレータ回路11bの片
側入力に接続する。このコンパレータ11bの出力は駆
動用トランジスタMP11のゲートに接続され、駆動用
トランジスタMP11のソースは電源電圧VDD1から
供給する。また、この駆動用トランジスタMP11のド
レインは、コンパレータ回路11bへ負帰還としてもう
片側入力に接続され、さらに、ロジック回路21へ電源
として供給する。このとき、ロジック回路21へ供給さ
れる電圧V12は、基準電圧発生回路11aにて予め設
定されている電圧V11と同等の電圧が発生されること
となる。これにより、ロジック回路21にはレギュレー
タ回路11より電源電圧VDD1から降圧された電圧V
12が供給され、この最適化された電圧によりロジック
回路21の消費電力を低減していた。
First, a power supply circuit using a regulator circuit will be briefly described. As shown in FIG. 7, the reference voltage generation circuit 11a driven by the power supply voltage VDD1 is preset so as to generate a voltage V11 obtained by adding an operation margin to the minimum operation voltage of the logic circuit 21 operating at a certain specific frequency. I do. Using this voltage V11 as a reference voltage, it is connected to one input of a comparator circuit 11b driven by the power supply voltage VDD1. The output of the comparator 11b is connected to the gate of the driving transistor MP11, and the source of the driving transistor MP11 is supplied from the power supply voltage VDD1. The drain of the driving transistor MP11 is connected to the other input as negative feedback to the comparator circuit 11b, and is further supplied to the logic circuit 21 as power. At this time, as the voltage V12 supplied to the logic circuit 21, a voltage equivalent to the voltage V11 set in advance by the reference voltage generation circuit 11a is generated. As a result, the voltage V stepped down from the power supply voltage VDD1 by the regulator circuit 11 is applied to the logic circuit 21.
12, the power consumption of the logic circuit 21 is reduced by the optimized voltage.

【0005】次に、ハーバ回路を用いた電源回路につい
て簡単に説明する。図8に示すように、接地電圧GND
はスイッチSW14に、電源電圧VDD1はスイッチS
W11にそれぞれ接続しており、この電源電圧VDD1
と接地電圧GNDとの間にスイッチSW11〜SW14
を直列接続することにより構成している。さらに、クロ
ック信号CK11とCK12を入力として、クロック信
号CK11がスイッチSW11とスイッチSW13のゲ
ートコントロールに、また、クロック信号CK12がス
イッチSW12とスイッチSW14のゲートコントロー
ルに接続される。それぞれのスイッチSW11〜SW1
4は、ゲート電圧がHiレベルの時に導通状態に、Lo
wレベルの時に非導通状態となる素子から形成されてい
る。さらに、スイッチSW11とスイッチSW12との
接続点CH11とスイッチSW13とスイッチSW14
との接続点CL11にはコンデンサC11を接続し、ス
イッチSW12とスイッチSW13との接続点V13と
接地電圧GNDにはコンデンサC12を接続する。これ
らコンデンサC11とC12がクロック信号CK11と
CK12に対応して直並列接続されることによりハーバ
回路3の出力V13には電源電圧VDD1を1/2とし
た電圧が発生される。
Next, a power supply circuit using a herber circuit will be briefly described. As shown in FIG. 8, the ground voltage GND
Is the switch SW14 and the power supply voltage VDD1 is the switch S
W11, and the power supply voltage VDD1
Between the switches SW11 to SW14 and the ground voltage GND.
Are connected in series. Further, the clock signals CK11 and CK12 are input and the clock signal CK11 is connected to the gate control of the switches SW11 and SW13, and the clock signal CK12 is connected to the gate control of the switches SW12 and SW14. Switches SW11 to SW1
4 is turned on when the gate voltage is at the Hi level,
It is formed from an element that is in a non-conductive state when it is at the w level. Further, a connection point CH11 between the switch SW11 and the switch SW12, a switch SW13, and a switch SW14.
A capacitor C11 is connected to a connection point CL11 between the switch SW12 and the connection point V13 between the switches SW12 and SW13, and a capacitor C12 is connected to the ground voltage GND. By connecting these capacitors C11 and C12 in series and parallel in correspondence with the clock signals CK11 and CK12, a voltage with the power supply voltage VDD1 reduced to 1/2 is generated at the output V13 of the herber circuit 3.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ここで
の第1の問題点は、従来のレギュレータ回路を用いた電
源回路では、出力電圧を電源電圧から接地電圧までの範
囲に渡って任意に発生させることができるが、このレギ
ュレータ回路の出力段にある駆動用トランジスタにて消
費電力の損失が発生していた。
However, the first problem here is that in a power supply circuit using a conventional regulator circuit, an output voltage is arbitrarily generated in a range from a power supply voltage to a ground voltage. However, a loss of power consumption has occurred in the driving transistor in the output stage of the regulator circuit.

【0007】すなわち、駆動用トランジスタに流れる電
流は、ロジック回路に流れ込む消費電流と同等であるた
め、その電流に駆動用トランジスタに生じているソース
・ドレイン間の電圧を乗じた消費電力が損失となってい
る。
That is, since the current flowing through the driving transistor is equivalent to the current consumption flowing into the logic circuit, the power consumption obtained by multiplying the current by the source-drain voltage generated in the driving transistor becomes a loss. ing.

【0008】また、第2の問題点は、従来のハーバ回路
を用いた電源回路では、第1の問題点である駆動用トラ
ンジスタに発生する消費電力の損失を低減することがで
きるが、ハーバ回路から発生する電圧を電源電圧/2以
上に設定させることができない。しかし、ハーバ回路に
接続されるコンデンサの数を増やすことで電源電圧/2
以上の電圧を発生させることはできるが、マイクロコン
ピュータ等消費電力が多いロジック回路においては、コ
ンデンサの容量値の問題によりLSIに内蔵させること
が困難であるため、ディスクリートの外付けコンデンサ
が必要となりLSIの端子数を増やしてしまう結果とな
っていた。
A second problem is that, in a power supply circuit using a conventional Herber circuit, the first problem, that is, loss of power consumption generated in a driving transistor can be reduced. Cannot be set to the power supply voltage / 2 or more. However, by increasing the number of capacitors connected to the herber circuit, the power supply voltage / 2
Although the above voltage can be generated, in a logic circuit such as a microcomputer that consumes a large amount of power, it is difficult to incorporate the LSI into the LSI due to the problem of the capacitance value of the capacitor. Results in an increase in the number of terminals.

【0009】すなわち、ハーバ回路は複数のコンデンサ
をある特定クロックにて直並列接続させることにより電
圧を発生させているので、コンデンサの数に対応した電
圧しか発生することができない。つまり、直並列される
コンデンサが2つだと、このハーバ回路から発生できる
電圧は電源電圧/2となる。
That is, the Herber circuit generates a voltage by connecting a plurality of capacitors in series and parallel at a certain specific clock, and therefore can generate only a voltage corresponding to the number of capacitors. That is, if two capacitors are connected in series and parallel, the voltage that can be generated from this Herber circuit is the power supply voltage / 2.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の電源回路は、上
記問題点を解決するためになされたもので、電源電圧を
降圧しその電圧をロジック回路へ供給する電源回路にお
いて、第1電源電圧と第2電源電圧をレギュレータ回路
にて降圧した電圧とをハーバ回路に供給させることで、
ハーバ回路より第1電源電圧/2以上の電圧を発生させ
ることが可能となる。
SUMMARY OF THE INVENTION A power supply circuit according to the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. In a power supply circuit for lowering a power supply voltage and supplying the voltage to a logic circuit, a first power supply voltage is provided. And a voltage obtained by stepping down the second power supply voltage by the regulator circuit to the herber circuit,
It is possible to generate a voltage equal to or higher than the first power supply voltage / 2 from the herber circuit.

【0011】また、本発明の電源回路は、電源電圧を降
圧して得られた電圧を半導体装置の各ロジック回路へ供
給する電源回路において、第1の電源電圧と前記第1の
電源電圧に第2電源電圧を直列に接続した電源電圧をレ
ギュレータ回路にて任意の電圧に降圧した降圧電圧と、
第1のクロック信号と第2のクロック信号とを入力とす
るハーバ回路とを有して構成され、前記ハーバ回路は前
記第1のクロック信号に応じて前記第1の電源電圧と接
地電圧の間に設けられた複数のコンデンサを直列接続さ
せる第1のスイッチ回路群と、前記複数のコンデンサの
うちある特定のコンデンサの一端を前記レギュレータ回
路の出力である前記降圧電圧に残りのコンデンサの一端
を前記接地電圧に接続し、前記複数のコンデンサの他端
を前記ハーバ回路の出力電圧に対しそれぞれ並列接続さ
せる第2のスイッチ回路群とを有し、前記複数のコンデ
ンサが前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信
号により直列または並列接続を繰り返すことにより所定
の電圧を発生させることを特徴とする。
According to a power supply circuit of the present invention, in a power supply circuit for supplying a voltage obtained by stepping down a power supply voltage to each logic circuit of a semiconductor device, a first power supply voltage and the first power supply voltage A step-down voltage obtained by stepping down a power supply voltage obtained by connecting two power supply voltages in series to an arbitrary voltage by a regulator circuit;
A herber circuit that receives a first clock signal and a second clock signal, wherein the herber circuit is connected between the first power supply voltage and a ground voltage in response to the first clock signal. A first switch circuit group that connects a plurality of capacitors provided in series, and one end of a certain capacitor among the plurality of capacitors is connected to the step-down voltage, which is the output of the regulator circuit, and one end of the remaining capacitor is connected to the A second switch circuit group connected to a ground voltage and connecting the other ends of the plurality of capacitors in parallel with the output voltage of the Herber circuit, wherein the plurality of capacitors are connected to the first clock signal and the first clock signal. A predetermined voltage is generated by repeating series or parallel connection by the second clock signal.

【0012】また、本発明の電源回路は、電源電圧を降
圧して得られた電圧を半導体装置の各ロジック回路へ供
給する電源回路において、前記電源電圧と基準電圧間に
前記電源電圧より低電位の電圧を出力するレギュレータ
回路と、前記電源電圧と前記レギュレータ回路の出力間
にクロック信号に応じてオン/オフを繰り返して少なく
とも縦列した4つのスイッチ手段のうち1列毎に前記縦
列スイッチ手段を交互にオン/オフして負荷出力とする
ハーバ回路と、前記クロック信号のハイ・ローに応じて
前記負荷出力に並列に接続された第1のコンデンサと並
列接続と直列出力とに交互に接続される第2のコンデン
サと、を備えたことを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, a power supply circuit for supplying a voltage obtained by stepping down a power supply voltage to each logic circuit of a semiconductor device has a potential lower than the power supply voltage between the power supply voltage and a reference voltage. And a cascade switching means for every one of at least four cascaded switching means which are turned on / off repeatedly in response to a clock signal between the power supply voltage and the output of the regulator circuit. A first capacitor connected in parallel to the load output in accordance with the high / low level of the clock signal, and alternately connected to a parallel connection and a serial output. And a second capacitor.

【0013】より具体的には、第1電源電圧と第2電源
電圧をレギュレータ回路にて降圧した電圧とを複数のコ
ンデンサを直並列させるスイッチ群から構成されるハー
バ回路へ供給する。また、このハーバ回路は入力される
クロック信号によって動作され、特にコンデンサが接地
電位に対し並列状態にある時に、これらコンデンサのう
ちある特定のコンデンサに対して接地電位ではなく、第
2電源電圧をレギュレータ回路にて降圧した電位に接続
させることで電圧を持ち上げ、その結果ハーバ回路より
(第1電源電圧+レギュレータ出力電圧)/2なる電圧
を発生させることが可能となる。
More specifically, a voltage obtained by stepping down the first power supply voltage and the second power supply voltage by the regulator circuit is supplied to a herber circuit composed of a switch group in which a plurality of capacitors are connected in parallel. Further, the Herber circuit is operated by an input clock signal, and particularly when the capacitors are in parallel with the ground potential, the second power supply voltage is supplied to the certain capacitor among the capacitors instead of the ground potential. The voltage is raised by connecting to the potential lowered by the circuit, and as a result, a voltage of (first power supply voltage + regulator output voltage) / 2 can be generated from the Herber circuit.

【0014】[作用]例えば、具体的な数値で説明すれ
ば、1.5vの電池を2個直列接続し3.0v電圧にて
マイクロコンピュータを駆動させるアプリケーション・
システムにおいて、このマイクロコンピュータのある特
定周波数における最低動作電圧が2.0vであるとする
と、第1電源とする3.0v電圧と第2電源とする1.
5v電圧をレギュレータ回路にてさらに降圧した1.0
v電圧とを供給源とするハーバ回路により、発生される
電圧(3.0v+1.0v)/2をマイクロコンピュー
タの電源とすることができる。
[Operation] For example, in terms of specific numerical values, an application for driving a microcomputer at a voltage of 3.0 V by connecting two 1.5 V batteries in series.
In the system, assuming that the minimum operating voltage of this microcomputer at a specific frequency is 2.0 V, a 3.0 V voltage as a first power supply and a 2.0 V voltage as a second power supply.
5V voltage was further reduced by a regulator circuit.
The voltage (3.0 v + 1.0 v) / 2 generated by the Herber circuit using the v voltage as a supply source can be used as the power supply of the microcomputer.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[第1の実施形態]図1は、本発明の第1の実施形態の
電源回路のブロック図である。図1において、第1電源
電圧VDD1と第2電源電圧VDD2と、レギュレータ
回路1と、ハーバ回路3と、本電源回路の負荷であるロ
ジック回路2とから構成される。
[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram of a power supply circuit according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the power supply circuit includes a first power supply voltage VDD1, a second power supply voltage VDD2, a regulator circuit 1, a herber circuit 3, and a logic circuit 2 which is a load of the power supply circuit.

【0016】第2電源電圧VDD2はレギュレータ回路
1により降圧された電圧V2がハーバ回路3のスイッチ
SW4に、また、第1電源電圧VDD1はスイッチSW
1にそれぞれ接続する。このレギュレータ回路1は、基
準電圧発生回路1aより発生された電圧V1をコンパレ
ータ回路1bが受け、駆動用トランジスタMP1のゲー
トをコントロールし、第2電源電圧VDD2を降圧した
電圧V2を出力する。また、ハーバ回路3は、第1電源
電圧VDD1から、第2電源電圧VDD2をレギュレー
タ回路1にて降圧した電圧V2の間を、スイッチSW1
〜SW4を直列接続することにより構成している。
As for the second power supply voltage VDD2, the voltage V2 stepped down by the regulator circuit 1 is supplied to the switch SW4 of the herber circuit 3, and the first power supply voltage VDD1 is supplied to the switch SW.
1 respectively. In the regulator circuit 1, the comparator circuit 1b receives the voltage V1 generated from the reference voltage generation circuit 1a, controls the gate of the driving transistor MP1, and outputs a voltage V2 obtained by stepping down the second power supply voltage VDD2. The herber circuit 3 switches the switch SW1 between the first power supply voltage VDD1 and the voltage V2 obtained by stepping down the second power supply voltage VDD2 by the regulator circuit 1.
To SW4 are connected in series.

【0017】さらに、クロック信号CK1とCK2を入
力として、クロック信号CK1がスイッチSW1とスイ
ッチSW3のゲートコントロールに、また、クロック信
号CK2がスイッチSW2とスイッチSW4のゲートコ
ントロールに接続する。それぞれのスイッチSW1〜S
W4は、クロック信号を供給するゲート電圧がHiレベ
ルの時に導通状態に、Lowレベルの時に非導通状態と
なる素子から形成されている。さらに、スイッチSW1
とスイッチSW2との接続点CH1とスイッチSW3と
スイッチSW4との接続点CL1にはコンデンサC1を
接続し、スイッチSW2とスイッチSW3との接続点V
3と接地電圧GNDにはコンデンサC2を接続する。さ
らに、ハーバ回路3の出力V3は、負荷としてのロジッ
ク回路2へ電源として供給している。先のコンデンサC
1とコンデンサC2がクロック信号CK1とCK2の状
態に対応して直並列接続されることにより、ハーバ回路
の出力V3には(VDD1+V2)/2の電圧が発生さ
れる。
Further, the clock signals CK1 and CK2 are input and the clock signal CK1 is connected to the gate control of the switches SW1 and SW3, and the clock signal CK2 is connected to the gate control of the switches SW2 and SW4. Switches SW1 to S
W4 is formed of an element which is turned on when a gate voltage for supplying a clock signal is at a Hi level and is turned off when it is at a Low level. Further, the switch SW1
A capacitor C1 is connected to a connection point CH1 between the switch SW2 and the connection point CL1 between the switches SW3 and SW4, and a connection point V between the switch SW2 and the switch SW3.
3 and the ground voltage GND are connected to a capacitor C2. Further, the output V3 of the herber circuit 3 is supplied as power to the logic circuit 2 as a load. Previous capacitor C
1 and the capacitor C2 are connected in series and parallel according to the states of the clock signals CK1 and CK2, so that a voltage of (VDD1 + V2) / 2 is generated at the output V3 of the herber circuit.

【0018】次に、図2のタイミングチャート図を参照
して説明する。図2に示すように、クロック信号CK1
とCK2が交互にハイ・ローを繰り返して入力されると
スイッチSW1〜SW4が動作を始める。まず、クロッ
ク信号CK1がHiレベルで、クロック信号CK2がL
owレベルの時には、スイッチSW1とスイッチSW3
が導通状態、スイッチSW2とスイッチSW4が非導通
状態となり、コンデンサC1とコンデンサC2は第1電
源電圧VDD1と接地電圧GND間に直列接続となる
(図3のAの状態)。また、クロック信号CK1がLo
wレベルで、クロック信号CK2がHiレベルの時に
は、スイッチSW1とスイッチSW3が非導通状態、ス
イッチSW2とスイッチSW4が導通状態となり、コン
デンサC2は接地電圧GNDに対し接続、コンデンサC
1は第2電源電圧VDD2をレギュレータ回路1にて降
圧した電圧V2に対し接続となり、さらに、それぞれの
コンデンサC2とコンデンサC1のもう片側は、お互い
に接続される(図3のBの状態)。このコンデンサの接
続状態をクロック信号CK1とCK2に対し時系列的に
繰り返すことにより、ハーバ回路の出力V3には(VD
D1+V2)/2の電圧が発生され、これを電源として
ロジック回路2に供給する。
Next, a description will be given with reference to the timing chart of FIG. As shown in FIG. 2, the clock signal CK1
And CK2 are alternately input high and low alternately, and the switches SW1 to SW4 start operating. First, the clock signal CK1 is at the Hi level and the clock signal CK2 is at the L level.
At the time of the low level, the switches SW1 and SW3
Is in a conducting state, the switches SW2 and SW4 are in a non-conducting state, and the capacitors C1 and C2 are connected in series between the first power supply voltage VDD1 and the ground voltage GND (state A in FIG. 3). The clock signal CK1 is Lo.
At the w level, when the clock signal CK2 is at the Hi level, the switches SW1 and SW3 are turned off, the switches SW2 and SW4 are turned on, the capacitor C2 is connected to the ground voltage GND, and the capacitor C2 is turned on.
1 is connected to the voltage V2 obtained by stepping down the second power supply voltage VDD2 by the regulator circuit 1, and the other sides of the respective capacitors C2 and C1 are connected to each other (state B in FIG. 3). By repeating the connection state of the capacitor in time series with respect to the clock signals CK1 and CK2, (VD
D1 + V2) / 2 is generated and supplied to the logic circuit 2 as a power supply.

【0019】[第2の実施形態]図4は、本発明の第2
の実施形態の電源回路のブロック図である。図4におい
て、具体的な数字として3Vという低電圧の電源電圧V
DDと、レギュレータ回路1と、ハーバ回路3と、本電
源回路の負荷であるロジック回路2とから構成される。
レギュレータ回路1は、電源電圧VDDと基準電圧の接
地間に接続されて更に低電圧V1を出力する基準電圧発
生回路1aと、基準電圧発生回路1aより発生された電
圧V1を非反転入力端子に、反転入力端子にFETのド
レインから負帰還回路として受けるコンパレータ回路1
bと、コンパレータ回路1bの出力をゲートで受け電源
電圧VDDをソースに接続された駆動用トランジスタの
p型MOS(MP1)と、p型MOSのMP1のドレイ
ンと接地間に接続された抵抗R1とから構成される。
[Second Embodiment] FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a power supply circuit according to the embodiment. In FIG. 4, the power supply voltage V is as low as 3 V as a specific number.
The power supply circuit includes a DD, a regulator circuit 1, a herber circuit 3, and a logic circuit 2 which is a load of the power supply circuit.
The regulator circuit 1 is connected between the power supply voltage VDD and the ground of the reference voltage and further outputs a low voltage V1. The reference voltage generation circuit 1a outputs the voltage V1 generated by the reference voltage generation circuit 1a to a non-inverting input terminal. Comparator circuit 1 that receives as a negative feedback circuit from the drain of the FET to the inverting input terminal
b, a p-type MOS (MP1) of a driving transistor whose source receives the output of the comparator circuit 1b at its gate and receives the power supply voltage VDD, and a resistor R1 connected between the drain of the p-type MOS MP1 and ground. Consists of

【0020】また、ハーバ回路3は、電源電圧VDDと
レギュレータ回路1の駆動用トランジスタMP1のドレ
インとの間にp型MOSQ1〜Q3とn型MOSQ4と
を縦続接続し、入力にクロック信号を供給される直列接
続のインバータIN1,IN2とから構成され、インバ
ータIN1とIN2との接続点とp型MOSQ2のゲー
トを接続し、インバータIN2の出力をp型MOSQ
1,Q3とn型型MOSQ4のゲートに接続している。
また、p型MOSQ1とQ2の接続点CH1とMOSQ
3とQ4との接続点CL1間にコンデンサC1を接続
し、p型MOSQ1とQ2の接続点と接地間にコンデン
サC2と負荷としてのロジック回路2とが並列に接続さ
れている。
The herber circuit 3 cascade-connects the p-type MOSs Q1 to Q3 and the n-type MOS Q4 between the power supply voltage VDD and the drain of the driving transistor MP1 of the regulator circuit 1, and receives a clock signal at its input. A connection point between the inverters IN1 and IN2 and a gate of the p-type MOS Q2 are connected to each other, and an output of the inverter IN2 is connected to the p-type MOS Q
1, Q3 and the gate of the n-type MOS Q4.
Further, a connection point CH1 between the p-type MOSs Q1 and Q2 and the MOSQ
A capacitor C1 is connected between a connection point CL1 between the gates 3 and Q4, and a capacitor C2 and a logic circuit 2 as a load are connected in parallel between the connection point between the p-type MOSs Q1 and Q2 and ground.

【0021】次に、本実施形態の動作について説明す
る。レギュレータ回路1は基準電圧発生回路1aにより
電源電圧VDDより小さい一定電圧を出力し、負帰還回
路の出力MOSトランジスタMP1のドレインにはV2
として、例えば0.4Vを出力する。抵抗R1はコンデ
ンサであってもよく、一定負荷を有するものである。次
に、クロック信号を図5に示すようにハイ・ローを繰り
返し供給される。図5のの期間に、インバータIN2
の出力はローで有るので、MOSQ2とQ4がオフし
て、MOSQ1とQ3がオンしており、出力V3は図6
のに示すようにコンデンサC2の電圧となる。また、
図5のの期間に、インバータIN2の出力はハイで有
るので、MOSQ2とQ4がオンして、MOSQ1とQ
3がオフしており、出力V3は図6のに示すようにコ
ンデンサC2の電圧及びレギュレータ回路1の出力にコ
ンデンサC1の電圧を加算した電圧になる。従って、図
6のの状態から図6のの状態に変化し、電圧V3は
平均化される。
Next, the operation of this embodiment will be described. The regulator circuit 1 outputs a constant voltage smaller than the power supply voltage VDD by the reference voltage generation circuit 1a, and V2 is supplied to the drain of the output MOS transistor MP1 of the negative feedback circuit.
Output, for example, 0.4V. The resistor R1 may be a capacitor and has a constant load. Next, the clock signal is repeatedly supplied high and low as shown in FIG. During the period of FIG. 5, the inverter IN2
Is low, MOS Q2 and Q4 are off, MOS Q1 and Q3 are on, and output V3 is
The voltage of the capacitor C2 is obtained as shown in FIG. Also,
Since the output of the inverter IN2 is high during the period of FIG. 5, the MOSs Q2 and Q4 are turned on, and the MOSs Q1 and Q4 are turned on.
3, the output V3 becomes a voltage obtained by adding the voltage of the capacitor C2 to the voltage of the capacitor C2 and the output of the regulator circuit 1 as shown in FIG. Therefore, the state of FIG. 6 changes to the state of FIG. 6, and the voltage V3 is averaged.

【0022】図6に示すように、このコンデンサC1,
C2の接続状態をクロック信号CKによって時系列的に
繰り返すことにより、ハーバ回路の出力V3には(VD
D+V2)/2の電圧が発生され、この出力V3を電源
としてロジック回路2に供給する。ロジック回路2の負
荷抵抗を85kΩとすると、ロジック回路2にはIDD
=20μAが流れる。
As shown in FIG. 6, this capacitor C1,
By repeating the connection state of C2 in a time series with the clock signal CK, (VD
D + V2) / 2 is generated, and the output V3 is supplied to the logic circuit 2 as a power supply. Assuming that the load resistance of the logic circuit 2 is 85 kΩ, the logic circuit 2 has an IDD
= 20 μA flows.

【0023】こうして、低電圧電源で動作するマイクロ
コンピュータやロジック回路等のデジタル回路及びアナ
ログ回路用として、従来のMOSトランジスタの消費電
力を低減し、且つレギュレータ回路の定電圧を可変する
ことで、電源電圧以下の任意の電源電圧を得ることがで
きる。
As described above, for a digital circuit and an analog circuit such as a microcomputer and a logic circuit operating on a low-voltage power supply, the power consumption of the conventional MOS transistor is reduced, and the constant voltage of the regulator circuit is varied. Any power supply voltage equal to or lower than the voltage can be obtained.

【0024】また、ロジック回路の最低動作電圧がVD
D/2以上あったとしても、ハーバ回路の出力電圧をV
DD/2以上の電圧に微調整することが可能であるの
で、本発明の電源回路によりロジック回路を効果的に動
作させることができる。これにより、ハーバ回路の特徴
である電池電圧から見た電流がロジック電流の半分とな
る効果を得ることが可能となる。
The minimum operating voltage of the logic circuit is VD
Even if D / 2 or more, the output voltage of the Herber circuit is V
Since the voltage can be finely adjusted to DD / 2 or more, the logic circuit can be effectively operated by the power supply circuit of the present invention. As a result, it is possible to obtain an effect that the current viewed from the battery voltage, which is a characteristic of the Herber circuit, is half the logic current.

【0025】ここで、従来のレギュレータ回路のみの電
源回路では、電池電源から見た電流=20μA+レギュ
レータ回路電流であるとする。
Here, in the conventional power supply circuit including only the regulator circuit, it is assumed that the current as viewed from the battery power supply = 20 μA + the regulator circuit current.

【0026】本実施形態の電源回路では、ハーバ回路の
接地電圧を例えば0.4V(レギュレータ回路出力)に
することで、その出力電圧は1.7Vが発生される。こ
の方式を用いた電源回路は、 電池電源から見た電流=10μA(=20μA/2)+
レギュレータ回路電流+ハーバ回路電流(約0μA) となり、ロジック回路の最低動作電圧が電池電圧VDD
の半分以上の特性であっても、電源電圧VDDの電源電
流は約1/2の値に軽減でき、十分ハーバ回路の効果を
得ることができる。
In the power supply circuit of the present embodiment, by setting the ground voltage of the Herber circuit to, for example, 0.4 V (the output of the regulator circuit), an output voltage of 1.7 V is generated. The power supply circuit using this method has a current of 10 μA (= 20 μA / 2) +
Regulator circuit current + Herber circuit current (about 0 μA), and the minimum operating voltage of the logic circuit is the battery voltage VDD.
The power supply current of the power supply voltage VDD can be reduced to a value of about 1/2 even if the characteristics are half or more of the above, and the effect of the Herber circuit can be sufficiently obtained.

【0027】上記実施形態では、具体的な値を用いて説
明したが、本発明の効果はこれに限らず、技術的思想を
踏襲することで、幅広い応用が可能である。
Although the above embodiment has been described using specific values, the effects of the present invention are not limited to this, and a wide range of applications are possible by following technical ideas.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、第1電源電圧と第2電
源電圧をレギュレータ回路にて降圧した電圧とをハーバ
回路に供給することで、第1電源電圧/2より高い電
圧、すなわち、(第1電源電圧+レギュレータ出力電
圧)/2なる電圧がハーバ回路の出力より発生すること
が可能となるという効果を奏し得る。すなわち、ハーバ
回路の動作において、特にコンデンサが接地電位に対し
並列状態にあるとき、ある特定のコンデンサについての
み接地電位ではなく、第2電源電圧をレギュレータ回路
にて降圧した電圧に接続させることで、ハーバ回路の出
力には第1電源電圧/2にレギュレータ出力電圧/2を
加えた電圧が発生されるからである。
According to the present invention, a voltage higher than the first power supply voltage / 2, that is, a voltage obtained by stepping down the first power supply voltage and the second power supply voltage by the regulator circuit, is supplied to the herber circuit. There is an effect that a voltage of (first power supply voltage + regulator output voltage) / 2 can be generated from the output of the herber circuit. That is, in the operation of the Herber circuit, in particular, when the capacitor is in parallel with the ground potential, by connecting the second power supply voltage to the voltage stepped down by the regulator circuit instead of the ground potential only for a specific capacitor, This is because a voltage obtained by adding the regulator output voltage / 2 to the first power supply voltage / 2 is generated at the output of the herber circuit.

【0029】また、ハーバ回路にて発生された(第1電
源電圧+レギュレータ出力電圧)/2なる電圧をロジッ
ク回路の電源として供給することにより、この消費電力
を低減することが可能となる。すなわち、第1電源電圧
と第2電源電圧をレギュレータ回路にて降圧した電圧と
を供給源としたハーバ回路により、特に第2電源電圧か
らレギュレータ回路にて降圧した電圧を発生させること
で消費電力の損失を抑えることができる。
Further, by supplying a voltage of (first power supply voltage + regulator output voltage) / 2 generated by the herber circuit as a power supply of the logic circuit, it is possible to reduce the power consumption. That is, the power consumption is reduced by generating a voltage stepped down from the second power supply voltage by the regulator circuit, particularly by the Herber circuit using a supply source of the voltage obtained by stepping down the first power supply voltage and the second power supply voltage by the regulator circuit. Loss can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の電源回路の構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram of a power supply circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した一実施形態のタイミング図であ
る。
FIG. 2 is a timing diagram of the embodiment shown in FIG.

【図3】図1に示した一実施形態のコンデンサ接続状態
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a connection state of the capacitor according to the embodiment shown in FIG. 1;

【図4】本発明の一実施形態の電源回路の構成図であ
る。
FIG. 4 is a configuration diagram of a power supply circuit according to an embodiment of the present invention.

【図5】図1に示した一実施形態のタイミング図であ
る。
FIG. 5 is a timing diagram of the embodiment shown in FIG. 1;

【図6】図1に示した一実施形態のコンデンサ接続状態
図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a capacitor connection state of the embodiment shown in FIG. 1;

【図7】従来の電源回路のレギュレータ回路の構成図で
ある。
FIG. 7 is a configuration diagram of a regulator circuit of a conventional power supply circuit.

【図8】従来の電源回路のハーバ回路の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a herber circuit of a conventional power supply circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 レギュレータ回路 2,21 ロジック回路 3,31 ハーバ回路 1a,11a 基準電圧発生回路 1b,11b コンパレータ回路 C1,C2,C3,C12,C13 コンデンサ MP1,MP11 駆動用トランジスタ SW1〜SW4,SW11〜SW14 スイッチ CK1,CK2,CK11,CK12 クロック信号 V1,V11 基準電圧 V2,V12 レギュレータ回路の出力電圧 V3,V13 ハーバ回路の出力電圧 1,11 Regulator circuit 2,21 Logic circuit 3,31 Herber circuit 1a, 11a Reference voltage generation circuit 1b, 11b Comparator circuit C1, C2, C3, C12, C13 Capacitor MP1, MP11 Driving transistor SW1-SW4, SW11-SW14 Switch CK1, CK2, CK11, CK12 Clock signal V1, V11 Reference voltage V2, V12 Output voltage of regulator circuit V3, V13 Output voltage of herber circuit

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/07 G06F 1/26 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/07 G06F 1/26

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電源電圧を降圧して得られた電圧を半導
体装置の各ロジック回路へ供給する電源回路において、 第1の電源電圧と前記第1の電源電圧に第2電源電圧
を直列に接続した電源電圧を任意の電圧に降圧した降
圧電圧を出力するレギュレータ回路と、 第1のクロック信号と該第1のクロック信号に同期した
逆位相の第2のクロック信号とを入力とするハーバ回路
と、を有して構成され、 前記ハーバ回路は、前記第1の電源電圧と接地電圧の間
に設けられた複数のコンデンサを直列接続させる第1の
スイッチ回路群と、 前記複数のコンデンサのうちある特定のコンデンサの一
端を前記レギュレータ回路の前記降圧電圧の出力に接続
して該特定のコンデンサの端を前記ハーバ回路の電圧
出力に接続し前記複数のコンデンサをそれぞれ並列接続
させる第2のスイッチ回路群と、 前記ハーバ回路の電圧出力と接地点との間に第2のコン
デンサと、を有し、 前記複数のコンデンサが前記第1のクロック信号と前記
第2のクロック信号により直列または並列接続を繰り返
すことにより所定の電圧を発生させることを特徴とする
電源回路。
1. A power supply circuit for supplying a voltage obtained by stepping down the power supply voltage to each logic circuit of the semiconductor device, the second power supply voltage to the first power supply voltage first power supply voltage
, A regulator circuit for outputting a step-down voltage obtained by stepping down a power supply voltage to an arbitrary voltage, and a first clock signal and a regulator circuit synchronized with the first clock signal.
A second clock signal having an opposite phase to the second clock signal. The herber circuit includes a plurality of capacitors connected in series between the first power supply voltage and a ground voltage. a first switch circuit group to the plurality of a certain voltage of the herbalists circuit other end of the particular capacitor connected to the output of the step-down voltage at one end of the regulator circuit of a particular capacitor of a capacitor
A second switch circuit group connected to an output and respectively connecting the plurality of capacitors in parallel; and a second capacitor between a voltage output of the herber circuit and a ground point.
Includes a capacitor, a power supply circuit in which the plurality of capacitors and wherein the generating a predetermined voltage by repeating the series or parallel connection by the second clock signal and the first clock signal.
【請求項2】 請求項1に記載の電源回路において、
記各スイッチ回路群はMOSトランジスタから構成さ
れ、前記第1の電源電圧と前記第2電源電圧とは電池
電源であることを特徴とする電源回路。
2. A power supply circuit according to claim 1, before
Serial Each switch circuit group composed of MOS transistors, the power supply circuit, wherein said first power supply voltage and the second power supply voltage is a battery power supply.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の電源回路におい
て、2つのコンデンサが前記第1のクロック信号と前記
第2のクロック信号により前記第1のスイッチ回路群及
び前記第2のスイッチ回路群とをオン/オフして直列ま
たは並列接続を繰り返すことにより、前記所定の電圧
は、{(第1の電源電圧+レギュレータ回路出力電圧)
/2}であることを特徴とする電源回路。
3. The power supply circuit according to claim 1, wherein two capacitors are connected to the first switch circuit group by the first clock signal and the second clock signal.
And repeating the series or parallel connection by turning on / off the second switch circuit group and the second switch circuit group , the predetermined voltage becomes {(first power supply voltage + regulator circuit output voltage)
/ 2}.
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