JPH05315541A - 集積回路ブロックにおける電力供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本発明は、集積回路ブロックにおける電力供
給装置に関し、低電源電圧および過負荷から集積回路ブ
ロックの内部・外部回路を保護することを目的とする。 【構成】 集積回路ブロックの内部・外部回路３への電
力供給装置において、電力供給装置は、定電圧発生手段
４と、出力電圧降下応動手段５と、電源電圧監視応動手
段６とで構成され、電源電圧監視応動手段６は、電源電
圧が第１特定値以下のとき定電圧発生手段４から出力端
子への電力供給を抑止する第１抑止信号を発生し、第１
特定値より大きい第２特定値以下のとき出力電圧降下応
動手段５の動作を抑止する第２抑止信号を発生し、出力
電圧降下応動手段５は、第２抑止信号が印加されない状
態で定電圧発生手段４の出力電圧が正常時の規格値より
小さい第３特定値より降下したとき定電圧発生手段４か
ら出力端子Ｖ_０への電力供給を抑止する第３抑止信号を
発生することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源投入時や電源電圧
降下時、および過負荷時に対する保護を施した電力供給
装置から電力が供給される内部・外部回路を含む集積回
路ブロックにおける電力供給装置に関する。 最近の集
積回路は、高度の集積化の結果、動作も複雑化繊細化
し、したがってその集積回路に対する電力供給装置にも
高い安定性が要求される。しかし従来、その電力供給装
置は、内部・外部回路を含む集積回路ブロックに対して
電源投入後の電源電圧立上り時や電源電圧降下時、およ
び地絡等の過負荷時に対する保護についてあまり考慮さ
れていなかった。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来技術による集積回路のブロ
ックにおける電力供給装置の原理図である。

【０００３】同図中、１は集積回路ブロック、２は定電
圧発生回路、３−１ないし３−５は集積回路で形成され
ることが適当な内部・外部回路で、信号増幅回路、論理
演算回路等である。また、Ｖ_S は電源電圧で外部回路か
ら供給され、Ｖ_O は出力電圧で、内部回路３−２などや
外部回路３−５など、あるいは外部回路３−４などを経
て内部回路３−３などに直流電圧の電力を供給する。

【０００４】すなわち、集積回路ブロックにおける電力
供給装置は、定電圧発生回路２を主体として構成されて
いる。図４は、電源電圧Ｖ_S と出力電圧Ｖ_O との関係を
示す特性図である。

【０００５】図示のように、出力電圧Ｖ_O は、電源電圧
Ｖ_S が一般的にはＶ_S2に達した時点で０ボルトから立上
り、Ｖ_SLからＶ_SHまでの範囲内で一定値Ｖ_OCを示す。も
ちろん、Ｖ_S2＝０ボルトの場合もある。

【０００６】公知のように、通常の定電圧発生回路で
は、出力電圧Ｖ_O は、入力電圧すなわち電源電圧の許容
変動範囲と等しいか、あるいはそれより若干広いＶ_SLか
らＶ_SHまでの範囲内で一定値Ｖ_OCを示す。したがって従
来の技術でも、電源投入後の過渡期を過ぎれば、異常な
電源電圧降下がない限り安定な出力電圧Ｖ_OCが得られ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電源投
入後電源電圧が立上がりを完了するまでは、または電源
電圧が異常に降下すると、集積回路ブロックの内部・外
部回路およびＶ_O の電圧が供給される内部・外部回路は
前記の一定値Ｖ_OCより低い規格値範囲外の出力電圧に晒
されることになる。これは微妙な動作を行う高度の集積
回路にとって危険なことである。

【０００８】一方、図５は、負荷電流Ｉ_L と出力電圧Ｖ
_O との関係を示す特性図である。図示のように、負荷電
流Ｉ_L がある値Ｉ_LHを超過すると出力電圧は降下を始
め、定電圧発生回路が過負荷になったことを示す。

【０００９】高度の集積回路では、要素間の短絡や地絡
（アースとの短絡）が発生しやすく、これは定電圧発生
回路を始めとする集積回路全体の過負荷や損傷ないし誤
動作の誘因となる。しかし、従来の技術では、上記のよ
うな危険性についてほとんど対策がとられていない。

【００１０】したがって、本発明の目的は、従来の技術
におけるこのような難点を除き、電源投入後電源電圧が
立上るまでの低電圧、および突然の電源電圧降下から内
部・外部回路を保護し、また地絡等の過負荷から定電圧
発生回路を始めとする集積回路全体を保護する集積回路
ブロックにおける電力供給装置を提供する点にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理ブ
ロック図である。同図中、破線で示したブロック１が集
積回路で、同ブロック中、３は内部・外部回路、４は定
電圧発生手段、５は出力電圧降下応動手段、６は電源電
圧監視応動手段で、Ｖ_S およびＶ_O はそれぞれ電源電圧
および出力電圧であって、Ｖ_O は内部回路に対する電力
供給電圧および外部回路に対する電力供給用出力端子の
電圧である。

【００１２】さて、既述の目的を達成するため、本発明
は、図１に示すように下記の構成とする。すなわち、集
積回路ブロックの内部・外部回路３に電力を供給する電
力供給装置において、定電圧発生手段４と、出力電圧降
下応動手段５と、電源電圧監視応動手段６とで構成さ
れ、前記電源電圧監視応動手段６は、電源電圧が第１の
特定値以下のとき前記定電圧発生手段４から出力端子へ
の電力供給を抑止する第１の抑止信号を発生するととも
に、前記第１の特定値より大きい第２の特定値以下のと
き前記出力電圧降下応動手段５の動作を抑止する第２の
抑止信号を発生し、前記出力電圧降下応動手段５は、前
記第２の抑止信号が印加されない状態で前記定電圧発生
手段４の出力電圧が正常時の規格値より小さい第３の特
定値より降下したとき前記定電圧発生手段４から出力端
子への電力供給を抑止する第３の抑止信号を発生する。

【００１３】

【作用】本発明の原理を示す図１において、まず集積回
路ブロック１の電源電圧端子に電源を投入する場合を考
えると、電源電圧Ｖ_S は０ボルトから立上がる。そして
最終電圧Ｖ_F （Ｖ_SL≦Ｖ_F ≦Ｖ_SH）に達するまでの過程
で、Ｖ_S ＝Ｖ_S1（Ｖ_S1≦Ｖ_S2＜Ｖ_SL）において電源電圧
監視応動手段６が第１の抑止信号を発生する。

【００１４】第２の抑止信号は、つぎに説明するＶ_S ＝
Ｖ_S2に達するまでに発生すればよく、前記のＶ_S ＝Ｖ_S1
に達する以前に発生していても、機能上なんら差支えな
い。もちろん、Ｖ_S2＝０ボルトの場合はＶ_S1も０ボルト
である。第１の抑止信号は定電圧発生手段４に印加さ
れ、第２の抑止信号は出力電圧降下応動手段５に印加さ
れる。

【００１５】定電圧発生手段４はＶ_S ＝Ｖ_S2（Ｖ_S1≦Ｖ
_S2＜Ｖ_SL）から動作可能で、出力電圧Ｖ_O が０ボルトか
ら立上るが、前記第１の抑止信号が印加されているため
出力端子および内部・外部回路への電力供給は抑止され
ている。 また、出力電圧降下応動手段５も、前記第２
の抑止信号が印加されている間は動作が抑止されてい
る。

【００１６】つぎにＶ_S ＝Ｖ_S3（Ｖ_SL≦Ｖ_S3＜Ｖ_SH）に
達すると、電源電圧監視応動手段６の出力のうち第１の
抑止信号が消滅するので、定電圧発生手段４から出力端
子および内部・外部回路３へ定電圧Ｖ_OCが供給されるよ
うになる。ここに、Ｖ_S3は記述の第１の特定値に該当す
る。

【００１７】さらにＶ_S ＝Ｖ_S4（Ｖ_S4＞Ｖ_S3）に達する
と第２の抑止信号も消滅するので、出力電圧降下応動手
段５も、条件さえ満足すればいつでも動作して、第３の
抑止信号を発生できる状態となる。ここに、Ｖ_S4は既述
の第２の特定値に該当する。

【００１８】この条件とは、出力電圧Ｖ_O が正常時の規
格値Ｖ_OCより降下を始め、（Ｖ_OC−α）に達すること
で、すなわち地絡等の原因で定電圧発生手段４が過負荷
となることである。ここに、（Ｖ_OC−α）は既述の第３
の特定値に該当する。

【００１９】定電圧発生手段４に第３の抑止信号が印加
されると、出力端子および内部・外部回路３への電力供
給は停止される。つぎに、正常動作中、突然電源電圧が
降下してＶ_S ＝Ｖ_S3を割った場合を考えると、この場合
にも定電圧発生手段４に第１の抑止信号が印加されるの
で、出力端子および内部・外部回路３への供給が停止さ
れる。さらに電源電圧が降下してＶ_S ＝Ｖ_S1を割ると、
第１の抑止信号は消滅するが、この時にはすでに定電圧
発生手段４の出力電圧Ｖ_O が、Ｖ_O ＝０ボルトとなって
いるので問題ない。

【００２０】

【実施例】図２は、本発明の実施例として図１の各応動
手段５，６の具体的構成を示す回路図である。

【００２１】同図中、Ｖ_S は電源電圧、４１は定電圧回
路、４２は定電圧回路４１の出力を出力電圧Ｖ_O 側Ａか
擬似負荷抵抗４４側Ｂかのいずれかに切換える等価スイ
ッチ、４３はスイッチ駆動回路で、４５はオア・ゲート
である。

【００２２】５１はプラス入力側に基準電圧（Ｖ_OC−
α）を印加した演算増幅器による第４の比較器、５２は
第４の正極性検出器で、５３は第２のアンド・ゲートで
ある。また、６１はマイナス入力側に基準電圧Ｖ_S1を印
加した演算増幅器による第１の比較器で、６２は第１の
正極性検出器である。もちろん、Ｖ_S2＝０ボルトの場合
は、Ｖ_S1も０ボルトすなわち地気電位に設定する。

【００２３】また、６３はプラス入力側に基準電圧Ｖ_S3
を印加した演算増幅器による第２の比較器、６４は第２
の正極性検出器、６５は第１のアンド・ゲート、６６は
マイナス入力側に基準電圧Ｖ_S4を印加した演算増幅器に
よる第３の比較器で、６７は第３の正極性検出器であ
る。

【００２４】ここで、各基準電圧間の関係はＶ_S1＜Ｖ_S3
＜Ｖ_S4のようになっている。本実施例における各ブロッ
クと図１との対応は次のとおりである。すなわち、図２
中のブロック４１ないし４５が図１における定電圧発生
手段４に対応し、ブロック５１ないし５３が出力電圧降
下応動手段５に対応し、ブロック６１ないし６７が電源
電圧監視応動手段６に対応する。

【００２５】いま、この回路に電源を投入する場合を考
えると、電源電圧Ｖ_S は０ボルトから立上がる。当初、
Ｖ_S の値がまだ小さく、Ｖ_S ＜Ｖ_S1のうちは、第１の比
較器６１の出力極性はマイナスであり、Ｖ_S ＜Ｖ_S4のう
ちは、第３の比較器６６の出力極性もマイナスである。
もちろん、Ｖ_S2＝０ボルトの場合はＶ_S1も０ボルトであ
る。さらに、Ｖ_S ＜Ｖ_S3のうちは、第２の比較器６３の
出力極性はプラスである。第３の比較器６６の出力極性
がマイナスであることは、図１における第２の抑止信号
が存在することに対応する。

【００２６】上述の時点では第１の比較器６１の出力極
性がマイナスなので、第１の正極性検出器６２の出力の
論理レベルは“０”であり、第２の比較器６３の出力極
性がプラスなので第２の正極性検出器６４の出力の論理
レベルは“１”である。したがって、この状態では第１
のアンド・ゲートの出力は“０”である。

【００２７】さて、最終電圧Ｖ_F （Ｖ_SL≦Ｖ_F ≦Ｖ_SH）
に達するまでの過程で、まずＶ_S ＝Ｖ_S1（Ｖ_S1≦Ｖ_S2＜
Ｖ_SL）になると、第１の比較器６１の出力極性がプラス
に転ずる。もちろん、Ｖ_S2＝０ボルトの場合は、Ｖ_S1も
０ボルトつまり地気電位である。したがって第１の正極
性検出器６２の出力が“１”となり、第１のアンド・ゲ
ートの出力が“１”となる。第１のアンド・ゲートの出
力が“１”であることは、図１における第１の抑止信号
が存在することに対応する。

【００２８】第１のアンド・ゲート６５の出力“１”
は、オア・ゲート４５を通過してスイッチ駆動回路４３
に印加される。スイッチ駆動回路４３は、入力“１”が
印加されると、等価スイッチ回路４２の接続をＡ側から
Ｂ側へ切換える。したがって、定電圧回路４１はＶ_S ＝
Ｖ_S2（Ｖ_S1≦Ｖ_S2＜Ｖ_SL）、場合によってはＶ_S ＝０ボ
ルトから動作可能であるが、その出力は擬似負荷抵抗４
４に加えられ、出力端子および内部・外部回路への電力
供給は抑止される。

【００２９】しかし、Ｖ_S ＝Ｖ_S3（Ｖ_SL≦Ｖ_S3＜Ｖ_SH）
に達すると、第２の比較器６３の出力極性はマイナスに
転ずるので、第２の正極性検出器６４の出力は“０”と
なり、したがって第１のアンド・ゲート６５の出力も
“０”となる。スイッチ駆動回路４３は、入力が“０”
になると等価スイッチ回路４２の接続をＢ側からＡ側に
切換える。したがって、この時点から出力端子および内
部・外部回路へ定電圧Ｖ _OCが供給されることになる。

【００３０】このようにして、内部・外部回路は電源立
上り時の低電圧から保護される。さらに、Ｖ_S ＝Ｖ
_S4（Ｖ_S4＞Ｖ_S3）に達すると、第３の比較器６６の出力
極性がプラスに転じ、したがって第３の正極性検出器６
７の出力が“１”となる。

【００３１】一方、第４の比較器５１の出力極性は定電
圧回路４１の出力値Ｖ_O が一定値Ｖ_OCを保つ限りマイナ
スを保ち、したがって第４の正極性検出器５２の出力も
“０”を保つ。つまり、第２のアンド・ゲート５３の出
力は“０”である。

【００３２】しかし、出力電圧Ｖ_O が一定値Ｖ_OCの規格
最小値よりも僅かに小さい値（Ｖ_OC−α）に降下する
と、第４の比較器５１の出力極性はプラスに転じ、した
がって第４の正極性検出器５２の出力は“１”となり、
第２のアンド・ゲート５３の出力も“１”となる。

【００３３】第２のアンド・ゲートの出力が“１”であ
ることは、図１における第３の抑止信号が存在すること
に対応する。第２のアンド・ゲート５２の出力“１”
は、オア・ゲート４５を通過してスイッチ駆動回路４３
に印加される。既述のように、スイッチ駆動回路４３
は、入力“１”が印加されると、等価スイッチ回路４２
の接続をＡ側からＢ側へ切換える。したがって定電圧回
路４１の出力は擬似負荷抵抗４４に加えられ、内部・外
部回路および出力端子への電力供給は抑止される。

【００３４】このようにして、定電圧回路４１を含む集
積回路ブロック全体が、地絡等の過負荷から保護され
る。以上、電源電圧Ｖ_S の立上りに伴う各動作電圧につ
き低電圧から高電圧の順に逐次整理してみよう。

【００３５】 （Ｖ） （動作または現象。） ０ボルト 電源投入。 第２の抑止信号の存在。（既述のように、Ｖ_S ＝Ｖ_S2に達するまでに発生すれば、機能上なんら 差支えない。） Ｖ_S1 第１の抑止信号の発生。（Ｖ_S2＝０ボルトの 場合は０ボルトとする。） Ｖ_S2 定電圧回路の動作開始。

【００３６】 Ｖ_SL 定電圧Ｖ_OCを出力するＶ_S の最小値。 Ｖ_S3 第１の抑止信号の消滅。 Ｖ_S4 第２の抑止信号の消滅。

【００３７】 Ｖ_F 最終電圧。 Ｖ_SH 定電圧Ｖ_OCを出力するＶ_S の最大値。 ここで、Ｖ_S4＞Ｖ_S3と設定したことには重要な理由があ
る。

【００３８】すなわち、もしＶ_S4≦Ｖ_S3と設定したと仮
定すると、Ｖ_S がＶ_S3に達した時点で、等価スイッチ４
２はＢ側に接続されており、したがってＶ_O ＝０ボルト
＜（Ｖ_OC−α）の状態である。したがって、スイッチ駆
動回路４３は引続き以前の状態を継続するので、内部・
外部回路に電力が供給できないからである。

【００３９】さてつぎに、正常動作中、突然電源電圧が
降下してＶ_S ＝Ｖ_S3を割った場合を考えると、第１のア
ンド・ゲート６５の出力が“１”となり、これがオア・
ゲート４５を経てスイッチ駆動回路４３に印加される。
したがって、等価スイッチ回路４２の接続は、Ａ側から
Ｂ側へ切換えられので、定電圧回路４１の出力は擬似負
荷抵抗４４に加えられ、出力端子および内部・外部回路
への電力供給は抑止される。

【００４０】さらに電源電圧が降下してＶ_S ＝Ｖ_S1を割
ると、第１のアンド・ゲートの出力が“０”となり、し
たがって等価スイッチ回路４２の接続は、ふたたびＢ側
からＡ側に戻るが、この時にはすでに定電圧回路４１の
出力電圧Ｖ_O は、Ｖ_O ＝０ボルトとなっているので問題
はない。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
源投入後電源電圧が立上るまでの低電圧、あるいは異常
な電源電圧降下から集積回路ブロックの内部・外部回路
を保護し、また地絡等の過負荷から定電圧発生回路を始
めとする集積回路ブロック全体を保護する集積回路ブロ
ックにおける電力供給装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の実施例の回路図である。

【図３】従来技術の原理図である。

【図４】Ｖ_O 対Ｖ_S 特性図である。

【図５】Ｖ_O 対Ｉ_L 特性図である。

【符号の説明】

１ 集積回路ブロック ３ 内部・外部回路 ４ 定電圧発生手段 ５ 出力電圧降下応動手段 ６ 電源電圧監視応動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｈ 7/20 Ｆ 7335−5Ｇ Ｈ０３Ｋ 17/22 9184−5Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集積回路ブロックの内部・外部回路
   （３）に電力を供給する電力供給装置において、 電力供給装置は、 定電圧発生手段（４）と、 出力電圧降下応動手段（５）と、 電源電圧監視応動手段（６）とで構成され、 前記電源電圧監視応動手段（６）は、電源電圧が第１の
   特定値以下のとき前記定電圧発生手段（４）から出力端
   子への電力供給を抑止する第１の抑止信号を発生すると
   ともに、前記第１の特定値より大きい第２の特定値以下
   のとき前記出力電圧降下応動手段（５）の動作を抑止す
   る第２の抑止信号を発生し、 前記出力電圧降下応動手段（５）は、前記第２の抑止信
   号が印加されない状態で前記定電圧発生手段（４）の出
   力電圧が正常時の規格値より小さい第３の特定値より降
   下したとき前記定電圧発生手段（４）から出力端子への
   電力供給を抑止する第３の抑止信号を発生することを特
   徴とする集積回路ブロックにおける電力供給装置。