JP5157390B2 - Rtc回路のバックアップ電源切換回路を備えた半導体装置 - Google Patents
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RTC回路は、時計機能を備えた回路であるため、その性格上24時間連続して動作する必要がある。RTC回路に通常電力を供給している電子機能の主電源の電圧が、RTC回路の最低動作電圧以下まで低下した場合には、必ず何らかのバックアップ電源に切り換えて動作を継続させるようになっている。
図3は、従来技術の電源制御回路の構成図である。
例えば、特開2000−124976号公報(引用文献1参照)の図2には、図3に示すような回路が開示されている。簡単に図3の動作を説明する。主電源部1は主電池11と電源回路12で構成されており、バックアップ電源部2は、1次電池21と電源回路22で構成されている。
電源回路12の出力は、システム回路5と、トランジスタ6を介してバックアップ不要システム回路7に給電されている。また、電源回路22の出力は、ダイオード4を介してシステム回路5に給電されている。
主電池11の電圧が切換電圧値以下に低下した場合には、低電圧検出回路3はハイレベルを出力し、トランジスタ6をオフにし、バックアップ不要システム回路7への給電を停止すると共に、バックアップ電源部2の電源回路22を動作させる。電源回路22が動作すると、1次電池21から電源回路22およびダイオード4を介してシステム回路5に電力を供給するので、システム回路5は常に動作を続行することができる。
特許文献1では、バックアップ電源部2の電源21に1次電池を用いているが、1次電池に限らず、主電源11によって充電される2次電池や、大容量コンデンサである電気二重層キャパシタを使用する場合もある。
また、主電源が所定の電圧まで低下した場合に、予備電源に切り換える提案としては、例えば特開2001−251356号公報(特許文献2参照)などもある。
すなわち、主電源部1の主電池11の電圧が、RTC回路の最低作動電圧近くでバックアップ電源部2に切り換えられると、RTC回路での消費電流は少ないが、それでも直ちにRTC回路の最低動作電圧を下回ってしまう。
しかしながら、電子機器の主要回路部の最低作動電圧は、機器毎に異なる電圧である。そのため、主電源部1からバックアップ電源部2に切り換える回路部分をIC化した場合に、切換電圧が固定されていると、そのICの使用範囲が限定されてしまい量産効果を得ることができなくなってしまう。また、用途に合わせて様々な切換電圧値のICを製造することも、品種が増えて管理が大変になる、という問題があった。
本発明の目的は、上述した実情を考慮してなされたもので、RTC回路のバックアップ電源切換回路を内蔵し、しかも切換電圧を変更可能にして使用条件を広げることが可能なRTC回路のバックアップ電源切換回路を備えた半導体装置を提供することにある。
これにより、機器内の回路の最低動作電圧に合わせて切換電圧を設定できるようになった。
これにより、切換電圧の設定を細かくすることが可能になった。
また、3)前記第1電圧設定回路は、可逆不可の手段により設定を行い、前記第2電圧設定回路は設定変更可能な手段により設定を行うことを特徴としている。
これにより、大まかな設定を工場で行い、詳細な設定だけを機器に内蔵した回路によって行うことができるようになったので、機器側の回路負担を少なくすることが可能になった。
また、4)前記第1電圧設定回路は、電圧設定手段としてトリミングヒューズを用い、前記第2電圧設定回路は電圧設定手段として、レジスタなどの記憶回路を用いたことを特徴としている。
また、5)前記比較回路の動作を安定させるために、前記比較回路の入力回路には、ヒステリシス電圧を備えたことを特徴としている。
さらに、6)第2バックアップ電源を接続する第2バックアップ端子と、該第2バックアップ端子と前記第1バックアップ端子間に接続され、前記第1スイッチ手段と相補的にオン/オフ動作を行う第2スイッチ手段を備えたことを特徴としている。
これにより、1次電池もバックアップ電源として使用できるようになり、多くの機器に対応し易くなった。
また、切換電圧の変更手段として、大まかな変更の設定を行う第1電圧設定回路と、詳細な変更の設定を行う第2電圧設定回路を設けたので、切換電圧の設定を細かくできるようになった。
図1は、本発明の一実施例に係るRTC回路のバックアップ電源切換回路のブロック図である。
本発明のバックアップ電源切換回路は、図1の破線で囲まれた範囲内の基準電圧Vr、切換電圧発生回路20、第1電圧設定回路30、第2電圧設定回路40で構成された電圧変更手段50と、比較回路10と、第1スイッチ手段S1と第2スイッチ手段S2とインバータ60で構成され、それらに付随して主電源端子Main、第1バックアップ端子Back1、第2バックアップ端子Back2を備えている。
主電源端子Mainと接地電位間には、主電源VMが接続されている。主電源VMは、電子機器を動作させるための電源であり、機器内の内部回路100にも電力を供給している。
第1バックアップ端子Back1と接地電位間には、抵抗R1と第1バックアップ電源VB1の直列回路が接続されている。第1バックアップ電源VB1は、主電源VMによって充電される2次電池または大容量の電圧二重層キャパシタであり、抵抗R1は過電流防止用の保護抵抗である。
比較回路10は、主電源VMの電圧、もしくは主電源VMの電圧に比例した電圧が切換電圧Vdetより高い場合はハイレベルを出力し、第1スイッチ手段S1をオン、第2スイッチ手段S2をオフに制御する。
主電源VMの電圧が切換電圧Vdet未満まで低下すると、比較回路10の出力はローレベルに変化し、第1スイッチ手段S1をオフ、第2スイッチ手段S2をオンに制御する。
第1スイッチ手段S1がオフすると、主電源VMからRTC回路70への電力供期が遮断されるので、RTC回路70への電力供期は第1バックアップ電源VB1から行われる。さらに、第2スイッチ手段S2がオンするので、第2バックアップ電源VB2からも電力供給が行われる。
なお、実施例では、第1バックアップ電源VB1と第2バックアップ電源VB2の両方から電力供給が行われているが、必ずしも両方必要というわけではなく、どちらか一方が接続されていればよい。
切換電圧発生回路20は、直列接続された抵抗R20〜R23、同じく直列接続された抵抗R24〜R27、制御端子を備えたスイッチ手段S20〜S30、および電圧フォロアのバッファ回路21と22とで構成されている。抵抗R20〜R23は、基準電圧Vrに並列に接続されているので、各抵抗の接続ノードからは基準電圧Vrをそれぞれの抵抗で分圧された電圧が生成されている。
スイッチ手段S24〜S27の一端は共通接続され、バッファ回路22を介して直列抵抗R24〜R27の抵抗R27の他端に接続されている。また、スイッチ手段S24〜S27の抵抗R27の他端に接続されている。また、スイッチ手段S24〜S27の他端は、直列抵抗R20〜R23の下方の端子にそれぞれ接続されている。スイッチ手段S20とS24、S21とS25、S22とS26、S23とS27の制御端子はそれぞれ共通接続されており、第1電圧設定回路30の出力に接続されている。
インバータ31〜34の出力は、第1電圧設定回路30の出力であり、前述したように、切換電圧発生回路20のスイッチ手段S20からS27の制御端子に接続されている。
レジスタ41の内容は、レジスタ設定回路42の出力に応じて書き換え可能となっている。レジスタ41は、3つの出力端子a,b,cを備えており、その出力端子aからcはそれぞれスイッチ手段S28〜S30の制御端子に接続されている。
インバータ31の出力だけがハイレベルであるから、切換電圧発生回路20のスイッチ手段S20とS24はオンとなり、スイッチ手段S21〜S23とS25〜S27はオフとなる。その結果、直列抵抗R24〜R27の両端にはバッファ回路21と22を介して抵抗R20の両端の電圧が印加されるので、直列抵抗R24〜R27の各抵抗の接続ノードには抵抗R20の両端の電圧を分圧した電圧が発生する。
コンパレータ11の非反転入力には、主電源VMの電圧を抵抗RaとRbで分圧した電圧VM1が印加されている。
主電源VMの電圧が十分に高く、分圧電圧VM1が切換電圧Vdetより高い場合には、コンパレータ11の出力はハイレベルとなり、図1のスイッチ手段S1をオン、S2をオフにする。
なお、コンパレータ11の動作を安定させるために、コンパレータ11の入力にはヒステリシス電圧を持たせてある。ヒステリシス電圧はコンパレータ11の出力がローレベルからハイレベルに変化する時の分圧電圧VM1を、ハイレベルからローレベルに戻る時の分圧電圧VM1より高くなるように設定している。
また、切換電圧Vdetの変更手段として、大まかな変更の設定を行う第1電圧設定回路30と、詳細な変更の設定を行う第2電圧設定回路40を設けたので、切換電圧Vdetの設定が細かくできるようになった。
さらに、第2バックアップ端子Back2と、第1スイッチ手段S1と相補的にオン/オフ動作を行う第2スイッチ手段S2を備えたので、1次電池もバックアップ電源として使用できるようになり、機器内の回路の最低作動電圧がRTC回路70の最低作動電圧に近い場合にも対応可能となり、より多くの機器に使用できるようになった。
20 切換電圧発生回路
30 第1電圧設定回路
40 第2電圧設定回路
41 レジスタ
50 電圧変更手段
70 リアルタイムクロック(RTC)回路
VM 主電源
VB1 第1バックアップ電源
VB2 第2バックアップ電源
Main 主電源端子
Back1 第1バックアップ端子
Back2 第2バックアップ端子
Claims (5)
- 主電源を接続する主電源端子と、
第1バックアップ電源を接続する第1バックアップ端子と、
前記主電源端子と前記第1バックアップ端子間に接続された第1スイッチ手段と、
前記第1バックアップ端子と前記第1スイッチ手段の接続ノードと接地電位間に接続されたRTC(リアルタイムクロック)回路と、
切換電圧を生成する切換電圧発生回路と、
前記主電源の電圧と、前記切換電圧を比較する比較回路とを備え、
該比較回路は、比較の結果、前記主電源の電圧、もしくは前記主電源の電圧に比例した電圧が前記切換電圧以上の場合には、前記第1スイッチ手段をオンにして、前記主電源により前記第1バックアップ電源を充電するとともに、前記RTC回路に電力を供給し、前記主電源の電圧、もしくは前記主電源の電圧に比例した電圧が前記切換電圧未満まで低下した場合には、前記第1スイッチ手段をオフにして、前記主電源と、前記第1バックアップ電源および前記RTC回路との接続を遮断し、前記RTC回路への電力供給を前記第1バックアップ電源から行うようにした半導体装置において、
前記切換電圧の電圧値を変更する電圧変更手段を備えており、
前記電圧変更手段は、前記切換電圧を大まかに設定する第1電圧設定回路と、
前記第1電圧設定回路で設定した電圧を更に細かく設定する記憶回路である第2電圧設定回路と、
前記第1および第2電圧設定回路の出力に応じて、所定の前記切換電圧を出力する切換電圧発生回路とを備えており、
前記第1電圧設定回路は、可逆不可の手段により設定を行い、
前記第2電圧設定回路は、記憶変更により設定変更を行うようにしたことを特徴とするRTC回路のバックアップ電源切換回路を備えた半導体装置。 - 請求項1記載のRTC回路のバックアップ電源切換回路を備えた半導体装置において、
前記第1電圧設定回路は、電圧設定手段としてトリミングヒューズを用い、
前記第2電圧設定回路は、電圧設定手段としてレジスタを含む記憶回路を用いることを特徴とするRTC回路のバックアップ電源切換回路を備えた半導体装置。 - 請求項1又は2に記載のRTC回路のバックアップ電源切換回路を備えた半導体装置において、
前記比較回路の制御により動作する第1スイッチ手段および前記第1バックアップ電源を接続する第1バックアップ端子に加えて、第2バックアップ電源を接続する第2バックアップ端子と、該第2バックアップ端子と前記第1バックアップ端子間に接続され、前記第1スイッチ手段と相補的にオンまたはオフ動作を行う第2スイッチ手段とを備えたことを特徴とするRTC回路のバックアップ電源切換回路を備えた半導体装置。 - 主電源を接続する主電源端子と、
第1バックアップ電源を接続する第1バックアップ端子と、
前記主電源端子と前記第1バックアップ端子間に接続された第1スイッチ手段と、
前記第1バックアップ端子と前記第1スイッチ手段の接続ノードと接地電位間に接続されたRTC(リアルタイムクロック)回路と、
切換電圧を生成する切換電圧発生回路と、
前記主電源の電圧と、前記切換電圧を比較する比較回路とを備え、
該比較回路は、比較の結果、前記主電源の電圧、もしくは前記主電源の電圧に比例した電圧が前記切換電圧以上の場合には、前記第1スイッチ手段をオンにして、前記主電源により前記第1バックアップ電源を充電するとともに、前記RTC回路に電力を供給し、前記主電源の電圧、もしくは前記主電源の電圧に比例した電圧が前記切換電圧未満まで低下した場合には、前記第1スイッチ手段をオフにして、前記主電源と、前記第1バックアップ電源および前記RTC回路との接続を遮断し、前記RTC回路への電力供給を前記第1バックアップ電源から行うようにした半導体装置において、
前記切換電圧の電圧値を変更する電圧変更手段を備えており、
前記比較回路の制御により動作する第1スイッチ手段および前記第1バックアップ電源を接続する第1バックアップ端子に加えて、第2バックアップ電源を接続する第2バックアップ端子と、該第2バックアップ端子と前記第1バックアップ端子間に接続され、前記第1スイッチ手段と相補的にオンまたはオフ動作を行う第2スイッチ手段とを備えたことを特徴とするRTC回路のバックアップ電源切換回路を備えた半導体装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のRTC回路のバックアップ電源切換回路を備えた半導体装置において、
前記比較回路の入力には、ヒステリシス電圧を備えることを特徴とするRTC回路のバックアップ電源切換回路を備えた半導体装置。
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