JPWO2006117966A1 - カード型電子装置及びホスト装置 - Google Patents

カード型電子装置及びホスト装置 Download PDF

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Abstract

本発明のカード型電子装置は、電源ライン（１０４）に接続されたｐＭＯＳスイッチ（１１０）と、電源電圧を降圧する降圧レギュレータ（１０７）と、電源電圧値を検知し、所定の電圧値を超えるかの情報を出力する電圧検知回路（１１１）と、電源ライン（１０４）の電源電圧が所定の電圧値以下の時には、ｐＭＯＳスイッチ（１１０）をＯＮにして降圧レギュレータ（１０７）を停止させ、所定の電圧値を超える時には、ｐＭＯＳスイッチ（１１０）をＯＦＦにして降圧レギュレータ（１０７）を動作させる制御回路（１１２）と、ｐＭＯＳスイッチ（１１０）経由の電源電圧又は降圧レギュレータ（１０７）の出力電圧を入力して動作し、機能モジュール（１０６）の制御と外部との通信制御を行う内部ロジック回路（１０８）とを有する。よって、ホスト装置から２種類の電圧範囲で電源電圧が印加された場合でも、各内部ブロックに適切な電圧範囲の電源電圧を印加できる。

Description

本発明は、２種類の電圧範囲の電源電圧で動作するカード型電子装置と、そのカード型電子装置に電源電圧を印加するホスト装置に関する。
近年、不揮発性メモリを搭載したカード型電子装置が開発され、デジタルスチルカメラ、携帯電話、パーソナルコンピュータ、携帯デジタル音楽プレーヤーなどホスト装置の記憶メディアとして、市場規模が拡大してきた。
例えば、デジタルスチルカメラで撮影した静止画像をカード型電子装置に保存した後、カード型電子装置をパーソナルコンピュータに装着し、パーソナルコンピュータでその静止画像を読み出してディスプレイに表示させるといった使い方が一般的になりつつある。一方、不揮発性メモリの代わりに無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）モジュール、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｉｎｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）モジュール、カメラモジュール、モバイル機器向けの地上波デジタルＴＶ／ラジオ受信チューナモジュールなどを搭載したカード型電子装置も市場に普及しつつある。
多くの場合、カード型電子装置とホスト装置は電源ライン、グランドライン、及びクロック信号、データ信号、コマンド信号、レスポンス信号などを伝送するための信号ラインによって接続され、ホスト装置をマスター、カード型電子装置をスレーブとするマスター／スレーブ方式の通信を行う。カード型電子装置はホスト装置から電源ラインを介して電源電圧が印加されて動作する。現在では一般的に、カード型電子装置の動作電圧は３．３Ｖを基準とした電圧範囲（３．３Ｖ系電圧、３．０〜３．６Ｖや２．７Ｖ〜３．６Ｖなど）であることが多い。
図９を用いて従来のカード型電子装置及びホスト装置について説明する。図９において、各構成ブロック間を矢印ありの実線と矢印なしの実線で接続しているが、矢印ありの実線は信号の伝送ライン、矢印なしの実線は電源供給ラインであることを意味する。
図９は従来のカード型電子装置及びホスト装置のブロック図である。図９において、カード型電子装置９０１は、ホスト装置９０２内に設けられたカードスロットに装着されることにより、ホスト装置９０２と通信を行なう。カード型電子装置９０１は、ホスト装置９０２に装着されると、信号ライン９０３、電源ライン９０４、及びグランドライン（図示せず）などによって、ホスト装置９０２と電気的に接続される。カード型電子装置９０１には電源ライン９０４を経由して電源電圧がホスト装置９０２から印加される。電源電圧は２．７Ｖ〜３．６Ｖである。信号ライン９０３は、クロックライン、コマンド／レスポンスライン、及び１本以上のデータラインなどで構成される。
カード型電子装置９０１はコントローラ部９０５と機能モジュール９０６を有する。コントローラ部９０５はシステムＬＳＩなどの半導体である。本従来例では、機能モジュール９０６をフラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）とする。コントローラ部９０５及び機能モジュール９０６には電源ライン９０４から２．７〜３．６Ｖの電源電圧が供給される。
コントローラ部９０５は、降圧レギュレータ９０７と、内部ロジック９０８と、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、電圧制御発振器）９０９とを有する。図示していないが、コントローラ部９０５は、ＩＯセル、ＲＡＭ、ＲＯＭも有している。通常、ＩＯセルは、その大きさや、接続する外部デバイスの数やピン数などに応じて、システムＬＳＩに数十個〜数百個以上配置されている。降圧レギュレータ９０７、ＶＣＯ９０９などは２．７〜３．６Ｖの電圧で動作する。一方、内部ロジック回路９０８、ＲＡＭ、ＲＯＭなどは、プロセス条件により動作電圧が異なる。例えば、一般的に０．１８μｍであると１．６５Ｖ〜１．９５Ｖであり、０．１５μｍであると１．３５Ｖ〜１．６５Ｖであり、０．１３μｍであると１．１５Ｖ〜１．４５Ｖである。ただし、動作電圧は使用目的、スレッショールド電圧などによっても異なる。本従来例においては、プロセス条件は０．１８μｍとし、内部ロジック回路９０８、ＲＡＭ、ＲＯＭの動作電圧は１．６５Ｖ〜１．９５Ｖ（１．８Ｖ系電圧）とする。
コントローラ部９０５は、電源ライン９０４から印加された２．７〜３．６Ｖの電圧を、ＩＯセル（３．３Ｖ系電圧入力セル）によって入力する。その後、ＩＯセルを経由して降圧レギュレータ９０７やＶＣＯ９０９に電源電圧が供給される。降圧レギュレータ９０７は、入力した２．７〜３．６Ｖの電圧を１．６５Ｖ〜１．９５Ｖの電圧に変換する。降圧レギュレータ９０７の出力電圧は、ＩＯセル（１．８Ｖ系電圧出力セル）から、一旦コントローラ部９０５の外部に出力した後、コンデンサ（図示していない）で平滑し、別のＩＯセル（１．８Ｖ系電圧入力セル）を経由して、コントローラ部９０５に再度入力される。そして内部ロジック回路９０８、ＲＡＭ、ＲＯＭに１．８Ｖ系電圧が供給される。ＶＣＯ９０９はクロック発振が許可されているときに、２．７〜３．６Ｖの電圧を入力して発振し、内部ロジック回路９０８に１．８Ｖ系電圧を振幅としたクロック信号を供給する。内部ロジック回路９０８は、ホスト装置９０２との通信制御や機能モジュール９０６に対するデータの書き込み／読み取り／消去などの処理を実施する。ホスト装置９０２や、機能モジュール９０６と内部ロジック回路９０８とは３．３Ｖ系電圧で通信を行なうため、それらの間に配置したＩＯセルにはレベルシフタが設けられている。
以上のようにして、ホスト装置９０２からカード型電子装置９０１内の各構成ブロックに電源電圧が印加されていた。
特開平５−６４６５号公報 特開２００２−３５１８１３号公報
従来、多くの場合、ホスト装置からカード型電子装置へ印加される電源電圧は３．３Ｖ系電圧であった。しかし、市場から低消費電力化の要望があるため、３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧範囲でカード型電子装置を動作させる必要が出てきた。一方で、３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）のみで動作するカード型電子装置は、すでに発売済みのホスト装置（３．３Ｖ系電圧を供給）で使用できないため、ユーザーにとって魅力がないものになってしまう。このため、従来の印加電圧である３．３Ｖ系電圧と３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）のどちらの電圧でも動作するカード型電子装置が要望されている。
しかし、図９に示す従来のカード型電子装置では、ＶＣＯ９０９や機能モジュール９０６は３．３Ｖ系電圧と３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）の両方に対応させるようにすると、設計が複雑になるという問題があった。特に、ＶＣＯ９０９には、電源ライン９０４から直接電源電圧が印加されるので、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧との両方に対応する必要があり、設計が複雑になる。
また、図９に示す従来のカード型電子装置では、３．３Ｖ系電圧のみを評価していたが、３．３Ｖ系電圧と３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）との両方が印加されるとすると、両方の電圧範囲で評価しなければならなくなり、評価項目も増えるという問題があった。
また、図９に示す従来のカード型電子装置では、降圧レギュレータは出力電圧の期待値より低い入力電圧が与えられた場合、出力トランジスタが完全にオン状態になり、オン抵抗と電流とのＩＲドロップで降圧レギュレータの出力電圧が降下することになる。このため、負荷である内部ロジック回路、ＲＡＭ、ＲＯＭなどに大電流が流れると、出力電圧が大きく低下し、負荷に必要な電圧を印加できなくなるという問題があった。
さらに、図９に示す従来のカード型電子装置では、機能モジュールが瞬間的な大電流を必要とする場合も、降圧レギュレータの出力電圧が一時的に降下してしまうという問題があった。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、ホスト装置から３．３Ｖ系電圧と３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）のどちらの電源電圧が印加されても、各内部ブロックに対して適切な電圧範囲の電源電圧を、簡単な回路構成で印加することができるカード型電子装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、ホスト装置から３．３Ｖ系電圧と３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）のどちらかの電源電圧が印加され、かつ、内部ロジック回路や機能モジュールの動作に定常的な大電流や瞬間的な大電流を必要とする場合でも、各内部ブロックに対して適切な電源電圧を印加し続けることができるカード型電子装置、及びそのカード型電子装置に電源電圧を印加するホスト装置を提供することを目的とする。
本発明に係るカード型電子装置は、第一の電圧範囲の電源電圧と前記第一の電圧範囲よりも低い第二の電圧範囲の電源電圧とをホスト装置から入力する電源ラインと、前記第二の電圧範囲で動作し、所定の機能を果たす機能モジュールと、前記電源ラインに接続されるｐＭＯＳスイッチと、前記電源ラインに接続され、前記電源ラインの電源電圧を第二の電圧範囲に降圧する降圧レギュレータと、前記電源ラインの電源電圧値を検知し、所定の電圧値を超えるか否かを示す情報を出力する電圧検知回路と、前記電圧検知回路からの情報を入力し、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値以下のときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにすると共に前記降圧レギュレータを停止させ、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値を超えるときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにすると共に前記降圧レギュレータを動作させる制御回路と、前記ｐＭＯＳスイッチ経由の電源電圧、又は前記降圧レギュレータの出力電圧を入力して動作し、前記機能モジュールの制御又は外部との通信制御を行なう内部ロジック回路とを有することを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記電圧検知回路が、前記電源ラインの電源電圧が前記第二の電圧範囲の最大値を超えるか否かを検知することを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記内部ロジック回路を動作させるクロック信号を生成する発振器をさらに有し、前記発振器が、前記ｐＭＯＳスイッチ経由の電源電圧、又は前記降圧レギュレータの出力電圧を入力して動作することを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記制御回路が、前記電源ラインの電源電圧が所定の電圧値以下のときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにした後に前記降圧レギュレータを停止させ、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値を超えるときには、前記降圧レギュレータを動作させた後に前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにすることを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記内部ロジック回路と前記ホスト装置との間でクロック信号、コマンド信号、レスポンス信号、及びデータ信号を伝送するための１本以上の信号ラインを有し、前記内部ロジック回路が、前記ホスト装置によって前記カード型電子装置が初期化される前に、初期化中及び初期化後に前記ホスト装置から印加される電源電圧の電圧範囲情報を前記ホスト装置から前記信号ラインを介して受信して前記制御回路に出力し、前記制御回路が、前記電圧検知回路及び前記内部ロジック回路からの情報を入力し、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値以下で、かつ前記内部ロジック回路から前記電圧範囲情報として前記第二の電圧範囲の情報を入力したときにのみ、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにすると共に前記降圧レギュレータを停止させ、それ以外のときには前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにすると共に前記降圧レギュレータを動作させることを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記内部ロジック回路が、電源立ち上げ時に、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにする制御信号を前記制御回路に出力することを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記内部ロジック回路が、初期化前に動作する初期状態動作部を有し、初期化前には、前記初期状態動作部のみが動作して、前記ホスト装置から前記電圧範囲情報を受信すると共に、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにする制御信号を生成することを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記降圧レギュレータの出力ライン又は前記ｐＭＯＳスイッチの出力ラインと前記電源ラインとの２種類のラインに接続し、前記機能モジュールに印加される電源電圧を選択的に切り換えるリレー回路を有し、前記リレー回路が、前記ｐＭＯＳスイッチがＯＮのときには前記電源ラインを選択して前記機能モジュールに電源電圧を印加することを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記内部ロジック回路と前記ホスト装置との間でクロック信号、コマンド信号、レスポンス信号、及びデータ信号を送受信するための１本以上の信号ラインと、前記機能モジュール用の第二の電源ラインと、前記降圧レギュレータの出力ライン又は前記ｐＭＯＳスイッチの出力ラインと前記第二の電源ラインとの２種類のラインに接続され、前記機能モジュールに印加する電源電圧を選択的に切り換えるリレー回路とを有し、前記内部ロジック回路は、前記リレー回路を制御するリレー制御回路を有し、前記リレー制御回路は、前記第二の電源ラインからの電源電圧を前記機能モジュールに印加可能か否かを示す情報を予め記憶し、第二の電源ラインによって電源電圧を印加するというコマンド信号を前記ホスト装置から受信すると、前記リレー回路に切り換え信号を出力して、前記機能モジュールの電源電圧として前記第二の電源ラインの電源電圧を選択させることを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、カード型電子装置に送信するコマンド信号、クロック信号、又はデータ信号を生成し、かつ、前記カード型電子装置からのレスポンス信号又はデータ信号を受信して処理する中央演算装置と、前記カード型電子装置に電源電圧を印加するための電源ラインと、前記カード型電子装置との間で前記クロック信号、コマンド信号、レスポンス信号、及びデータ信号を送受信するための１本以上の信号ラインと、前記カード型電子装置内の機能モジュール用の第二の電源ラインと、を有し、前記中央演算装置は、前記カード型電子装置に対して前記第二の電源ラインによって電源電圧の印加が可能であるかを問い合せるコマンド信号を送信して、前記カード型電子装置からのレスポンス信号により、前記第二の電源ラインによって電源電圧の印加が可能であるという情報を取得したとき、前記カード型電子装置に対して前記第二の電源ラインから電源電圧の印加を開始するというコマンド信号を送信した後、前記第二の電源ラインから電源電圧の印加を開始することを特徴とする。
本発明に係るカード型電子装置は、ホスト装置から第一の電圧範囲の電源電圧、又は第一の電圧範囲より低い第二の電圧範囲の電源電圧が印加されるものであり、前記第一の電圧範囲の電源電圧が印加されたときは、降圧レギュレータで前記第一の電圧範囲の電源電圧を第二の電圧範囲の電源電圧に降圧し、前記降圧した電源電圧を所定の機能を果たす機能モジュールや前記機能モジュールの制御、外部との通信制御を行う内部ロジック回路などの後段のブロックに印加し、前記第二の電圧範囲の電源電圧が印加されたときは、ｐＭＯＳスイッチを経由して、電源ラインの電源電圧を前記機能モジュールや前記内部ロジック回路などの後段のブロックに印加するようにした。これにより、ホスト装置から第一の電圧範囲の電源電圧と前記第二の電圧範囲の電源電圧のどちらの電源電圧が印加されても、各内部ブロックに適切な電圧範囲の電源電圧を印加することができる。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記ｐＭＯＳスイッチ経由で前記機能モジュールや前記内部ロジック回路などの後段のブロックに電源電圧を印加するときは、前記降圧レギュレータを停止させるようにした。これにより、低消費電力化を実現することができる。
また、本発明に係るカード型電子装置は、ホスト装置から印加される電源電圧の値を電圧検知回路によって検知し、電源電圧が前記第二の電圧範囲の最大値を超えるときには、前記降圧レギュレータで降圧した電源電圧を前記機能モジュールや前記内部ロジック回路などの後段のブロックに印加し、電源電圧が前記第二の電圧範囲の最大値以下のときには、前記ｐＭＯＳスイッチを経由して、前記電源ラインの電源電圧を前記機能モジュールや前記内部ロジック回路などの後段のブロックに印加するようにした。これにより、前記第二の電圧範囲の電源電圧でのみ動作する前記機能モジュールや前記内部ロジック回路などの後段のブロックの過電圧による破壊や寿命低下を防ぐことができる。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記内部ブロックにクロック信号を供給するＶＣＯを有し、このＶＣＯは前記降圧レギュレータで降圧された電源電圧、又は前記ｐＭＯＳスイッチ経由の電源電圧を入力して動作するようにした。これにより、簡単な回路構成で、前記第一の電圧範囲の電圧と前記第二の電圧範囲の電圧の両方に対応することができる。すなわち、設計が容易で、評価工数が少ない回路構成を実現できる。
本発明に係るカード型電子装置は、前記ｐＭＯＳスイッチ経由で前記内部ロジック回路や前記機能モジュールに電源電圧を印加するときは、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにした後に前記降圧レギュレータを停止し、前記降圧レギュレータの出力電圧を前記内部ロジック回路や前記機能モジュールに印加するときは、前記降圧レギュレータを動作させた後に、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにするようにした。これにより、前記ｐＭＯＳスイッチと前記降圧レギュレータの両方が同時にＯＦＦとなっているタイミングが存在しないので、各内部ブロックに適切な電圧範囲の電源電圧を安定して印加することができる。
本発明に係るカード型電子装置は、初期化前に、ホスト装置から初期化中及び初期化後に印加される電源電圧の電圧範囲情報を受信し、前記電源ラインの電源電圧が所定の電圧値以下で、かつ、ホスト装置から前記電圧範囲情報として第二の電圧範囲の情報を受信したときにのみ、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにし、その後、前記降圧レギュレータを停止させ、それ以外のときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにして前記降圧レギュレータを動作させるようにした。これにより、ホスト装置が、初期化中及び初期化後にカード型電子装置に印加する電源電圧の電圧範囲情報を送信した後に、電源電圧を前記第一の電圧範囲から前記第二の電圧範囲に落とす場合でも、そのタイミングによらず、前記第二の電圧範囲の電源電圧で動作しているブロックに前記第一の電圧範囲の電源電圧が印加されることを防ぐことができる。
本発明に係るカード型電子装置は、電源立ち上げ時には、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにするようにした。これにより、ホスト装置が電源立ち上げ時に急激に電圧を上昇させた場合でも、前記第二の電圧範囲の電源電圧で動作しているブロックに前記第一の電圧範囲の電源電圧が印加されることを防ぐことができる。
本発明に係るカード型電子装置は、初期化前に動作する初期状態動作部を内部ロジック回路に有し、初期化前の前記内部ロジック回路は、この初期化状態動作部のみが動作して、ホスト装置との通信と、前記ｐＭＯＳスイッチのＯＦＦを指示する制御信号を生成するようにした。これにより、初期化前に、ホスト装置と通信を行なう場合においても、最小限の電流しか流れないため、初期化前に、各内部ブロックに適切な電圧範囲の電源電圧を安定して印加することができる。
本発明に係るカード型電子装置は、前記機能モジュール用の電源ライン（第二の電源ライン）を有し、前記第二の電圧範囲の電源電圧がホスト装置から印加されるときは、前記第二の電源ラインから前記機能モジュールに電源電圧を印加するようにした。これにより、前記機能モジュールが定常的な大電流を必要とする場合でも、各内部ブロックに安定かつ適切な電圧範囲の電源電圧を印加することができる。
本発明に係るカード型電子装置は、前記機能モジュール用の電源ライン（第二の電源ライン）を有し、ホスト装置から第二の電源ラインによって電源電圧を印加するというコマンド信号を受信すると、前記第二の電源ラインから機能モジュールに電源電圧を印加するようにした。これにより、前記機能モジュールに瞬間的な大電流を必要とする場合でも、各内部ブロックに安定かつ適切な電圧範囲の電源電圧を印加することができる。
本発明に係るホスト装置は、前記カード型電子装置に電源電圧を印加するための電源ラインと、前記カード型電子装置の機能モジュール用の第二の電源ラインとを有し、前記カード型電子装置に前記第二の電源ラインによって電源電圧の印加が可能であるかを問い合せるコマンド信号を送信して、前記カード型電子装置からのレスポンス信号により、前記第二の電源ラインによって電源電圧の印加が可能であるという情報を取得したとき、前記カード型電子装置に前記第二の電源ラインから電源電圧の印加を開始するというコマンド信号を送信した後、前記第二の電源ラインから電源電圧の印加を開始するようにした。これにより、前記カード型電子装置が瞬間的な大電流を必要とする機能モジュールを搭載している場合でも、前記カード型電子装置に対して適切な電圧範囲の電源電圧を安定して印加することができる。
図１は、本発明の実施の形態１に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係るカード型電子装置のｐＭＯＳスイッチのスイッチ切り換え動作を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態２に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の実施の形態２に係るカード型電子装置が初期化を開始するまでの動作を示すフローチャート図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係るカード型電子装置が初期化を開始するまでの動作を示すフローチャート図である。 図６は、本発明の実施の形態３に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の実施の形態４に係るカード型電子装置及びホスト装置の構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態４に係るホスト装置が第二の電源ライン経由で電源電圧を印加するときの動作を示すフローチャート図である。 図９は、従来のカード型電子装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
１０１、３０１、６０１、７０１、９０１ カード型電子装置
１０２、３０２、６０２、７０２、９０２ ホスト装置
１０３、９０３ 信号ライン
１０４、９０４ 電源ライン
１０５、３０５、６０５、７０５、９０５ コントローラ部
１０６、９０６ 機能モジュール
１０７、９０７ 降圧レギュレータ
１０８、３０８、７０８、９０８ 内部ロジック回路
１０９、９０９ ＶＣＯ
１１０ ｐＭＯＳスイッチ
１１１ 電圧検知回路
１１２、３１２、６１２ 制御回路
３１３ 初期状態停止部
３１４ 初期状態動作部
６１５、７１５ リレー回路
７１６ 第二の電源ライン
７１７ リレー制御部
７１８ ＣＰＵ
以下、本発明を実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１、図２を用いて、本実施の形態１に係るカード型電子装置について説明する。本実施の形態１で、カード型電子装置はフラッシュメモリを搭載したメモリーカードとする。ただし、本発明のカード型電子装置はメモリーカードに限定されるものではなく、無線ＬＡＮやＧＰＳなどの機能を持った機能拡張カードであってもよい。
図１は、本実施の形態１に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。図１において、ホスト装置１０２はカード型電子装置１０１の挿入スロットを持つデジタルカメラとする。カード型電子装置１０１はホスト装置１０２内に設けられたスロットに装着されることにより、ホスト装置１０２との通信を行う。カード型電子装置１０１は、ホスト装置１０２に装着されると、信号ライン１０３、電源ライン１０４、及びグランドライン（図示せず）などによって、ホスト装置１０２と電気的に接続する。なお、図１において、各構成ブロック間を矢印ありの実線と矢印なしの実線で接続しているが、矢印ありの実線は信号の伝送ライン、矢印なしの実線は電源ラインであることを意味する。
ホスト装置１０２とカード型電子装置１０１とは、１本以上の信号ライン１０３、電源ライン１０４、グランドライン（図示せず）で接続される。信号ライン１０３はクロックラインとコマンド／レスポンスラインと１本以上のデータラインなどにより構成される。クロックラインはホスト装置１０２からカード型電子装置１０１へクロック信号を伝送するためのものであり、コマンド／レスポンスラインはホスト装置１０２からカード型電子装置１０１へのコマンド信号の伝送と、カード型電子装置１０１からホスト装置１０２へのレスポンス信号の伝送のためのものであり、データラインはホスト装置１０２とカード型電子装置１０１との間でデータ信号を双方向に伝送するためのものである。ホスト装置１０２とカード型電子装置１０１とは、ホスト装置１０２をマスター、カード型電子装置１０１をスレーブとするマスター／スレーブ方式の通信を行う。
カード型電子装置１０１は、コントローラ部１０５と、機能モジュール１０６とを有する。コントローラ部１０５は、降圧レギュレータ１０７と、内部ロジック回路１０８と、ＶＣＯ１０９と、ｐＭＯＳスイッチ１１０と、電圧検知回路１１１と、制御回路１１２とを有する。コントローラ部１０５はＩＯセル、ＲＯＭ、ＲＡＭなども有する（図示せず）。
ホスト装置１０２は、電源ライン１０４を介して、カード型電子装置１０１に電源電圧を印加する。ホスト装置１０２は２．７Ｖ〜３．６Ｖ、又は１．６５Ｖ〜１．９５Ｖの電圧範囲でカード型電子装置１０１に電源電圧を印加する。ホスト装置１０２による印加電圧の変動速度は、電圧検知回路１１１が大きな誤差なく電圧値を検知できる速さとする。以下、２．７Ｖ〜３．６Ｖの電圧範囲の電圧を３．３Ｖ系電圧、１．６５Ｖ〜１．９５Ｖの電圧範囲の電圧を１．８Ｖ系電圧と呼ぶこととする。
カード型電子装置１０１には３．３Ｖ系電圧を与えても動作するブロックと、１．９５Ｖを超える電圧、例えば、３．３Ｖ系電圧を与えると寿命が低下したり、壊れたりする恐れがあるブロックとが存在する。コントローラ部１０５では、降圧レギュレータ１０７、ｐＭＯＳスイッチ１１０、電圧検知回路１１１、及びＩＯセルが３．３Ｖ系電圧を与えても正しく動作する。一方、内部ロジック回路１０８、ＶＣＯ１０９、制御回路１１２、ＲＯＭ、ＲＡＭなどは３．３Ｖ系電圧を与えると壊れる可能性がある。さらに、機能モジュール１０６も３．３Ｖ系電圧を与えると寿命が低下したり、壊れたりする恐れがある。
コントローラ部１０５は、システムＬＳＩで構成され、ＩＯセルを経由して、コントローラ部１０５周辺のデバイス／ブロックと信号の送受信を行なう。ホスト装置１０２のような３．３Ｖ系電圧で信号の送受信を行なうデバイスとの間のＩＯセルには、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧のレベル変換を行なうレベルシフタが組み込まれている。一方、機能モジュール１０６のような１．８Ｖ系電圧で動作するブロックとの間のＩＯセルにはレベルシフタは含まれていない。
内部ロジック回路１０８は、ホスト装置１０２からのクロック信号及びＶＣＯ１０９からのクロック信号を入力して、ホスト装置１０２との信号の伝送制御、機能モジュール１０６に対するデータの書き込み／読み出し／消去などの制御、ＶＣＯ１０９の発振／停止の制御などを行う。また、必要に応じてＲＯＭ、ＲＡＭに対するデータの書き込み／読み出しを行う。
ＶＣＯ１０９は、１．８Ｖ系電圧が印加され、かつ内部ロジック回路１０８から発振許可信号を入力したときに発振し、内部ロジック回路１０８にクロック信号を出力する。
電圧検知回路１１１は、電源ライン１０４から印加された電源電圧の電圧値を測定する。電源電圧が所定の電圧値以下のときには、所定値以下であるという情報、例えばＨｉｇｈ信号を制御回路１１２に出力する。一方、電源電圧が所定の電圧値を超えるときには、所定の電圧値を超えるという情報、例えばＬｏｗ信号を制御回路１１２に出力する。これにより、制御回路１１２は、所定の電圧値を基準にｐＭＯＳスイッチ１１０の出力と降圧レギュレータ１０７の出力とを切り換えることができる。ここで、所定の電圧値を適切な値に設定することで、後段の１．８Ｖ系電圧で動作するブロックに３．３Ｖ系電圧が印加されることがないようにする。
電圧検知回路１１１は、電源電圧の電圧値が１．８Ｖ系電圧の最大値である１．９５Ｖ以下の場合、１．９５Ｖ以下であるという旨を示す信号（例えばＨｉｇｈ信号）を制御回路１１２に出力する。電源電圧の電圧値が１．９５Ｖを超える時は１．９５Ｖを超えるという旨を示す信号（例えばＬｏｗ信号）を制御回路１１２に出力する。１．８Ｖ系電圧の最大値である１．９５Ｖを基準にｐＭＯＳスイッチ１１０の出力とレギュレータ１０７の出力を切り換えるため、後段の１．８Ｖ系電圧で動作するブロックにサポート電圧以上の電源電圧が印加されることはない。以下、所定の電圧値を１．９５Ｖとすることとして説明を行う。
降圧レギュレータ１０７はリニヤレギュレータで構成されている。降圧レギュレータ１０７は電源ライン１０４から印加された電源電圧を降圧し、１．８Ｖ系電圧を出力する。電源電圧が１．８Ｖ系電圧よりも低い場合は、１．８Ｖ系電圧で動作する後段のブロックの消費電流と出力トランジスタのＯＮ抵抗との積の分だけ電源電圧からＩＲドロップした電圧を出力する。また、降圧レギュレータ１０７は制御回路１１２から停止信号を入力した場合は停止し、その出力はハイインピーダンス状態となる。降圧レギュレータ１０７を停止させた場合、降圧レギュレータ１０７内での電力消費がなくなるので、低消費電力化を実現できる。
ｐＭＯＳスイッチ１１０は電源ライン１０４から印加された電源電圧を入力する。そして、制御回路１１２からＯＮ信号を入力した場合は、入力した電源電圧をほぼスルーの状態で後段のブロックに出力する。ここで、ｐＭＯＳスイッチ１１０内部の抵抗により、多少の電圧降下が生じるが、本実施の形態１ではそれが無視できるレベルとする。一方、制御回路１１２からＯＦＦ信号を入力した場合は、後段のブロックには電圧を出力しない。
このように電源ライン１０４からＩＯセルを介して入力された電源電圧は、降圧レギュレータ１０７とｐＭＯＳスイッチ１１０の両方に入力される。降圧レギュレータ１０７の出力とｐＭＯＳスイッチ１１０の出力は再度１本の電源ラインとしてまとまり、ＩＯセルを介して一旦コントローラ部１０５の外部に出される。そして、コントローラ部１０５の外部に設けたコンデンサ（図示せず）で平滑された後、１．８Ｖ系電圧で動作するブロック（内部ロジック回路１０８や機能モジュール１０６）に１．８Ｖ系電圧が印加される。
制御回路１１２は、電源ライン１０４の電源電圧が１．９５Ｖ以下という情報、例えば、Ｈｉｇｈ信号を電圧検知回路１１１から入力した場合、ＯＮ信号をｐＭＯＳスイッチ１１０に出力して、該スイッチをＯＮにする。そして、ｐＭＯＳスイッチ１１０が実際にＯＮになるまで、すなわち、スイッチが完全に閉じて後段のブロックに電源電圧の印加が開始されるまで待つ。その後、降圧レギュレータ１０７を停止させる。一方、電圧ライン１０４の電源電圧が１．９５Ｖを超えているという情報、例えば、Ｌｏｗ信号を入力した場合、降圧レギュレータ１０７を動作させる。降圧レギュレータ１０７が動作を開始した後に、ＯＦＦ信号をｐＭＯＳスイッチ１１０に出力して、該スイッチをＯＦＦする。以上のように制御回路１１２が、ｐＭＯＳスイッチ１１０の切り換わりの際に、降圧レギュレータ１０７とｐＭＯＳスイッチ１１０の両方ともＯＦＦの状態であることがないようにするため、後段に１．８Ｖ系電圧を安定して印加することができる。
図２は、ホスト装置１０２からの印加電圧が変動した際に、１．８Ｖ系電圧で動作するブロックに対して、降圧レギュレータ１０７とｐＭＯＳスイッチ１１０のどちらを経由して電源電圧が印加されるかを示した図である。ホスト装置１０２からの電源電圧は最初３．３Ｖ系電圧でその後１．８Ｖ系電圧になり、最後は０Ｖまで低下（電源ＯＦＦ）する場合を想定している。図２に示すように、電源電圧が１．９５Ｖ以下の場合はｐＭＯＳスイッチ１１０経由で電源電圧が後段のブロックに印加され、１．９５Ｖを超える場合は降圧レギュレータ１０７経由で電源電圧が後段のブロックに印加される。
以上のように、本実施の形態１に係るカード型電子装置１０１は、１．８Ｖ系電圧のみで動作するブロックに対して、ホスト装置１０２からの印加電圧が、３．３Ｖ系電圧のときには降圧レギュレータ１０７の出力電圧を印加し、１．８Ｖ系電圧のときにはｐＭＯＳスイッチ１１０経由の電源電圧を印加する。これにより、各内部ブロックに対して、適切な電圧範囲の電源電圧を安定して印加することができる。
なお、実施の形態１では、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧の２種類の電圧で説明したが、本発明は電圧値によって限定されるものではない。
（実施の形態２）
図３〜図５を用いて、本実施の形態２に係るカード型電子装置について説明する。なお、本実施の形態２では、カード型電子装置はＧＰＳ機能を有した機能拡張カードである。ただし、本発明のカード型電子装置は、ＧＰＳ機能を搭載した機能拡張カードに限定されるものではない。
図３は、本実施の形態２に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。図３において、図１に示す実施の形態１に係るカード型電子装置と同一ブロックについては同一符号を付与し、その説明を省略する。なお、図３において、各構成ブロック間を矢印ありの実線と矢印なしの実線で接続しているが、矢印ありの実線は信号の伝送ライン、矢印なしの実線は電源ラインであることを意味する。図３において、ホスト装置３０２はカード型電子装置３０１の挿入スロットを持つ携帯電話である。
本実施の形態２に係るカード型電子装置３０１は、ホスト装置３０２からコマンド信号によって初期化中及び初期化後の印加電圧の電圧範囲が設定される点で、実施の形態１とは異なる。ホスト装置３０２によって印加電圧の電圧範囲が設定される場合、ホスト装置３０２が初期化前と初期化以降とで実際に印加する電源電圧の電圧範囲を変更する場合など、ホスト装置３０２から送信されるコマンド信号が示す電圧範囲と、実際にホスト装置３０２から印加される電源電圧の電圧範囲が異なる期間がある。
よって、本実施の形態２に係るカード型電子装置３０１では、内部ロジック回路３０８がホスト装置３０２から印加電圧の電圧範囲情報を含むコマンド信号を受信して、その情報を制御回路３１２に出力し、制御回路３１２は、電圧検知回路１１１の情報と内部ロジック回路３０８からの情報との両方に基づいて、ｐＭＯＳスイッチ１１０及び降圧レギュレータ１０７のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるようにする。
また、本実施の形態２では、実施の形態１と比較してホスト装置の印加電圧の変動速度が速く、このため、電圧検知回路１１１で電源電圧が１．９５Ｖであることを検知した後、ｐＭＯＳスイッチ１１０が完全に切り換わる前に、電源電圧が上昇して１．９５Ｖを超える場合があることとする。本実施の形態２に係るカード型電子装置３０１はこの点も考慮した回路構成とする。
以下、ホスト装置３０２がコマンド信号によって印加電圧の電圧範囲を設定する動作と、カード型電子装置３０１がｐＭＯＳスイッチを切り換える動作について、詳細に説明する。まず、ホスト装置３０２の動作について説明する。ホスト装置３０２はカード型電子装置３０１に対してコマンド信号を送信し、カード型電子装置３０１からのレスポンスによりカード型電子装置３０１がサポートしている電圧範囲情報を読み取る。そして、読み取った電圧範囲とカード型電子装置３０１に印加できる電圧範囲とが一致したとき、カード型電子装置３０１を使用可能と判断し、初期化を指令するコマンド（初期化コマンド）信号を送信して、カード型電子装置３０１に初期化を指令する。ここで初期化とは、カード型電子装置３０１内のコントローラ部３０５が機能モジュール１０６の種類や状態に合わせて動作プロファイルを構築することを意味する。カード型電子装置３０１が初期化されていないと、ホスト装置３０２はカード型電子装置３０１に搭載された機能モジュールの機能を使用できない。例えば、機能モジュール１０６がＧＰＳモジュールの場合、初期化後でないとホスト装置３０２はＧＰＳモジュールが取得した位置情報をカード型電子装置３０１から読み出すことはできない。ホスト装置３０２は、初期化コマンド信号によって、初期化中及び初期化後の印加電圧の電圧範囲情報をカード型電子装置３０１に対して設定する。
例えば、ホスト装置３０２は、カード型電子装置３０１に対して、初期化前は３．３Ｖ系電圧を印加し、初期化中及び初期化後は１．８Ｖ系電圧を印加する場合、初期化中及び初期化後の電源電圧の電圧範囲情報を含む初期化コマンドを発行して、そのコマンド信号をカード型電子装置３０１に送信し、そのレスポンスとしてカード型電子装置３０１からレスポンス信号を受信した後に、電源電圧の電圧範囲を１．８Ｖ系電圧に落とす。
次に、内部ロジック回路３０８の動作について説明する。内部ロジック回路３０８は初期状態動作部３１４と初期状態停止部３１３に分けられる。初期状態動作部３１４は、ホスト装置３０２からのクロック信号のみで動作し、カード型電子装置３０１が初期化される前でも動作し、ホスト装置３０２との間でコマンド信号やレスポンス信号を送受信する。初期状態動作部３１４は動作電圧記憶レジスタと動作電圧範囲設定レジスタとを有している。動作電圧記憶レジスタはカード型電子装置３０１の動作電圧範囲情報を予め格納しており、ホスト装置３０２から動作電圧範囲情報を送信せよというコマンド信号を受信したとき、そのレスポンスとして動作電圧範囲情報を含むレスポンス信号をホスト装置３０２に送信する。また、ホスト装置３０２からコマンド信号を受信したとき、その信号に含まれる電圧範囲情報を動作電圧範囲設定レジスタに設定した後、レスポンス信号を送信する。動作電圧範囲設定レジスタに設定された電圧値が、動作電圧記憶レジスタ内の動作電圧範囲情報が示す電圧範囲内であれば、初期状態動作部３１４はＶＣＯ１０９を動作開始状態にする。すると、初期状態停止部３１３は、ＶＣＯ１０９からのクロック信号が供給され、動作を開始する。動作電圧範囲設定レジスタは、電源立ち上げ時には３．３Ｖ系電圧を示す値（例えば、Ｌｏｗ）となっている。ホスト装置３０２からコマンド信号を受信し、電圧範囲情報として１．８Ｖ系電圧を使用するという情報（例えば、Ｈｉｇｈ）が設定されるとＨｉｇｈに切り換わる。初期状態動作部３１４は動作電圧範囲設定レジスタの値に基づいて、Ｈｉｇｈ信号又はＬｏｗ信号を制御回路３１２に出力する。
電圧検知回路１１１は電源ライン１０４からＩＯセルを経由して入力した電源電圧が１．９５Ｖ以下のときには１．８Ｖ系電圧であるという情報（例えば、Ｈｉｇｈ信号）を、１．９５Ｖを越えるときには３．３Ｖ系電圧であるという情報（例えば、Ｌｏｗ信号）を制御回路３１２に出力する。
制御回路３１２は電圧検知回路１１１からの情報と初期状態動作部３１４からの動作電圧範囲情報、すなわち使用電圧情報（Ｈｉｇｈ信号又はＬｏｗ信号）を入力する。そして、両方の入力が１．８Ｖ系電圧を意味する情報のときにのみ、すなわち、両入力信号がＨｉｇｈのときにのみ、ｐＭＯＳスイッチ１１０をＯＮすると共に降圧レギュレータ１０７を停止状態にする。それ以外のときはｐＭＯＳスイッチ１１０をＯＦＦにすると共に降圧レギュレータ１０７を動作状態にする。例えば、ｐＭＯＳスイッチ１１０がＬｏｗ信号でスイッチＯＦＦ、Ｈｉｇｈ信号でスイッチＯＮという動作をするものであれば、制御回路３１２はＡＮＤ回路で構成できる。
電源立ち上げ時には、動作電圧範囲設定レジスタの値が必ずＬｏｗであることから、初期状態動作部３１４は制御回路３１２にｐＭＯＳスイッチ１１０のＯＦＦを指示する制御信号（例えば、Ｌｏｗ信号）を制御回路３１２に出力する。これにより、電源立ち上げ時に、ｐＭＯＳスイッチはＯＦＦになり、降圧レギュレータ１０７の出力電圧が内部ロジック回路３０８及び機能モジュール１０６に印加されることになる。よって、印加電圧の変動速度が速いホスト装置３０２が印加電圧を急激に３．３Ｖにまで上げたとしても、１．８Ｖ系電圧で動作するブロックに３．３Ｖ系電圧の電圧が印加されることがなく、過電圧によるストレス破壊などを防ぐことができる。
また、初期状態（初期化が行なわれる前の状態）の時には、初期状態動作部３１４のみが動作し、初期状態停止部３１３は停止している。初期状態ではＶＣＯ１０９は停止しており、機能モジュール１０６はスタンバイ状態又は停止状態である。このため、ほとんど電流が流れず、電力を消費しない。ホスト装置３０２が最初から１．８Ｖ系電圧を印加した場合、降圧レギュレータ１０７の出力トランジスタがオンになり、オン抵抗が発生するが、初期状態では電流がほとんど流れないので、ＯＮ抵抗で発生するＩＲドロップを最小限に留めることができる。
初期化後は、初期状態停止部３１３も動作して、ホスト装置３０２との信号の伝送制御、機能モジュール１０６に対するデータの書き込み／読み出し／消去などの制御、ＶＣＯ１０９の発振／停止の制御などを行う。
以下、図４、図５に示すフローチャートを用いて、ホスト装置３０２がカード型電子装置３０１の動作電圧範囲を決定し、カード型電子装置３０１が初期化を開始するまでの処理について詳細に説明する。なお、ホスト装置３０２は最初３．３Ｖ系電圧をカード型電子装置３０１に対して印加することとする。
まず、ステップ４０１で、ホスト装置３０２はカード型電子装置３０１に対して、電源電圧として３．３Ｖ系電圧を印加する。電圧検知回路１１１はそれを検知しＬｏｗ信号を出力し、初期状態動作部３１４もＬｏｗの信号を出力する。Ｌｏｗ信号はｐＭＯＳスイッチ１１０のスイッチＯＦＦを意味するので、ｐＭＯＳスイッチ１１０はＯＦＦの状態であり、内部ロジック回路３０８や機能モジュール１０６などの１．８Ｖ系電圧で動作するブロックには降圧レギュレータ１０７の出力電圧が印加される。
ステップ４０２で、カード型電子装置３０１は動作電圧範囲情報を送信せよというコマンド信号をホスト装置３０２から受信する。
ステップ４０３で、カード型電子装置３０１はホスト装置３０２に対して動作電圧範囲情報を含むレスポンス信号を送信する。
ステップ４０４で、カード型電子装置３０１は初期化コマンド信号を受信する。初期化コマンド信号には初期化中及び初期化後の動作電圧範囲情報が含まれており、内部ロジック回路３０８はこの情報を動作電圧範囲設定レジスタに設定する。
ステップ４０５で、ホスト装置３０２が送信した電圧範囲情報が３．３Ｖ系電圧であれば、ステップ４０６に進む。
ステップ４０６で、電圧検知回路１１１の出力及び初期状態動作部３１４の出力は共に３．３Ｖ系電圧を意味するＬｏｗを維持する。内部ロジック回路３０８や機能モジュール１０６には降圧レギュレータ１０７の出力から電源電圧が印加される。
ステップ４０７で、カード型電子装置３０１はレスポンス信号をホスト装置３０２に送信する。
ステップ４０８で、カード型電子装置３０１は初期化処理を開始する。この時、ＶＣＯ３０９は発振を開始し、初期状態停止部３１３へクロック信号を出力する。さらに機能モジュール１０６も動作状態になり、内部ロジック回路３０８は機能モジュール１０６に対するデータの書き込み／読み出しなどの処理を開始する。
次に、ステップ４０５で、１．８Ｖ系電圧が設定される場合の処理について、図５を用いて説明する。
ステップ５０１で、初期状態動作部３１４は制御回路３１２に対して、１．８Ｖ系電圧を意味するＨｉｇｈ信号を出力する。この時、電圧検知回路１１１の出力は３．３Ｖ系電圧を意味するＬｏｗ信号である。
ステップ５０２で、カード型電子装置３０１はレスポンス信号をホスト装置３０２に送信する。
ステップ５０３で、ホスト装置３０２がカード型電子装置３０１に対する印加電圧を３．３Ｖ系電圧から１．８Ｖ系電圧に変更する。
ステップ５０４で、電圧検知回路１１１は、電源ライン１０４の電圧が１．９５Ｖ以下になったことを検知し、Ｈｉｇｈ信号を制御回路３１２に出力する。
ステップ５０５で、制御回路３１２は、入力信号が共にＨｉｇｈになったことでｐＭＯＳスイッチ１１０をＯＮにする（ｐＭＯＳスイッチ１１０を閉じさせる）。
ステップ５０６で、制御回路３１２は、ｐＭＯＳスイッチ１１０が完全にＯＮになるまで待った後、降圧レギュレータ１０７を停止させる。降圧レギュレータ１０７が停止すると、その出力はハイインピーダンス状態となる。この時、降圧レギュレータ１０７は動作していないので、その分の電力消費を減らすことができる。また、１．８Ｖ系電圧で動作する内部ロジック回路３０８や機能モジュール１０６にはｐＭＯＳスイッチ１１０経由で電源電圧が印加される。
ステップ５０７で、カード型電子装置３０１は初期化処理を開始する。
以上のようなステップで、ホスト装置３０２はカード型電子装置３０１の動作電圧範囲を決定し、カード型電子装置３０１は初期化を開始する。
なお、電圧検知回路１１１が存在するため、ステップ５０３で、ホスト装置３０２が電圧を低下させるタイミングが一定でない場合でも、１．９５Ｖ以下の時には、ｐＭＯＳスイッチ１１０はＯＮになり、降圧レギュレータ１０７は停止する。したがって、１．８Ｖ系電圧で動作するブロックに３．３Ｖ系電圧が印加されることはない。
また、ステップ４０１、４０２で、ホスト装置３０２は動作電圧範囲情報を含むコマンド信号を送信し、カード型電子装置３０１がそのレスポンスとしてレスポンス信号を送信した後、ステップ４０３で、初期化コマンド信号を送信していたが、ステップ４０１、４０２をスキップして最初からステップ４０３で初期化コマンド信号を送信してもよい。
以上のように実施の形態２に係るカード型電子装置３０１は、初期化前に、内部ロジック３０８の初期状態動作部３１４がホスト装置３０２からの初期化コマンド信号を受信し、初期化コマンド信号に含まれる初期化中及び初期化後の動作電圧情報を制御回路３１２に出力するようにした。そして、制御回路３１２が電圧検知回路１１１からの情報と内部ロジック回路３０８からの情報の両方に基づいて、ｐＭＯＳスイッチ１１０及び降圧レギュレータ１０７のＯＮ／ＯＦＦを制御するようにした。これにより、ホスト装置３０２が、カード型電子装置３０１に対して初期化中及び初期化後に印加する電圧範囲の情報を送信した後に、３．３Ｖ系電圧から１．８Ｖ系電圧に落とす場合でも、そのタイミングによらず、１．８Ｖ系電圧で動作するブロックに３．３Ｖ系電圧が印加されることを防ぐことができる。
例えば、ホスト装置３０２からのコマンド信号に含まれる電圧範囲情報が１．８Ｖ系電圧の情報であるにもかかわらず、電源ライン１０４から実際に印加される電源電圧が３．３Ｖ系電圧であったとしても、電源検知回路１１１から制御回路３１２に３．３Ｖ系電圧を意味する情報（例えば、Ｌｏｗ信号）が出力されるので、ｐＭＯＳスイッチ１１０はＯＮにならず、３．３Ｖ系電圧が内部ロジック回路３０８や機能モジュール１０６に印加されることはない。
なお、本実施の形態２では、ホスト装置３０２から印加される電源電圧の変動速度が速いことを想定して、電源立ち上げ時に、ｐＭＯＳスイッチ１１０をＯＦＦに、かつ降圧レギュレータ１０７をＯＮにするようにしたが、ホスト装置３０２から印加される電源電圧の変動速度が緩やかな場合は、電源立ち上げ時に、ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦに、かつ降圧レギュレータ１０７をＯＮにする必要はない。
また、実施の形態２では、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧の２種類の電圧で説明したが、本発明は電圧値によって限定されるものではない。
（実施の形態３）
図６を用いて、本実施の形態３に係るカード型電子装置について説明する。本実施の形態３では、カード型電子装置は無線ＬＡＮ機能を有した機能拡張カードとする。ただし、本発明のカード型電子装置は、無線ＬＡＮ機能を搭載した機能拡張カードに限定されるものではない。図６は、本実施の形態３に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。図６において、図１に示す実施の形態１に係るカード型電子装置と同一ブロックについては同一符号を付与し、その説明を省略する。本実施の形態３では、ホスト装置６０２はカード型電子装置６０１の挿入スロットを持つ携帯デジタル音楽プレーヤーとする。図６において、各構成ブロック間を矢印ありの実線と矢印なしの実線で接続しているが、矢印ありの実線は信号の伝送ライン、矢印なしの実線は電源印加ラインであることを意味する。
本実施の形態３で、機能モジュール１０６は定常的に大電流を必要とする。このためｐＭＯＳスイッチ１１０のスイッチ接合面の抵抗で発生するＩＲドロップが無視できないくらい大きくなり、ｐＭＯＳスイッチ１１０の後段のブロックに印加される電圧が１．８Ｖ系電圧よりも大幅に低下する可能性がある。
よって、本実施の形態３に係るカード型電子装置６０１では、機能モジュール１０６に印加する電源電圧を選択的に切り替えるリレー回路６１５を有する。この点で、実施の形態１に係るカード型電子装置１０１と異なる。
リレー回路６１５は、電源ライン１０４と降圧レギュレータ１０７の出力ライン又はｐＭＯＳスイッチ１１０の出力ラインとの２種類のラインに接続されている。制御回路６１２の出力を切り換え信号として、リレー回路６１５は切り換わり、電源ライン１０４経由の電源電圧か、降圧レギュレータ１０７の出力ライン又はｐＭＯＳスイッチ１１０の出力ライン経由の電源電圧のどちらか一方を機能モジュール１０６に印加する。
制御回路６１２はｐＭＯＳスイッチ１１０をＯＮにするとき、リレー回路６１５が電源ライン１０４を選択するように切り換え信号を切り換える。ｐＭＯＳスイッチ１１０がＯＮのときは、電源ライン１０４の電源電圧は１．８Ｖ系電圧なので、機能モジュール１０６に適切な電圧範囲の電源電圧、すなわち１．８Ｖ系電圧が印加される。これにより、定常的に大電流を必要とする機能モジュール１０６にＩＲドロップによって降下したｐＭＯＳスイッチ１１０経由の電源電圧が印加されることはない。
以上のように、本実施の形態３に係るカード型電子装置６０１は、ｐＭＯＳスイッチ１１０がＯＮの場合、リレー回路６１５を介して、電源ライン１０４から機能モジュール１０６に電源電圧を印加するので、例えば無線ＬＡＮのように大電流を必要とする機能モジュール１０６を搭載していても、１．８Ｖ系電圧のみで動作するブロックに対して、適切な電圧で電源電圧を印加することができる。
なお、本実施の形態３では、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧の２種類の電圧で説明したが、本発明は電圧値によって限定されるものではない。
（実施の形態４）
図７，図８を用いて、本実施の形態４に係るカード型電子装置及びホスト装置について説明する。本実施の形態４で、カード型電子装置はフラッシュメモリを搭載したメモリーカードである。ただし、本発明のカード型電子装置はメモリーカードに限定されるものではない。図７は、本実施の形態４に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。図７において、図１に示す実施の形態１に係るカード型電子装置と同一ブロックについては同一符号を付与し、その説明を省略する。図７において、各構成ブロック間を矢印ありの実線と矢印なしの実線で接続しているが、矢印ありの実線は信号の伝送ライン、矢印なしの実線は電源ラインであることを意味する。
本実施の形態４で、ホスト装置７０２はカード型電子装置７０１の挿入スロットを持つノート型パーソナルコンピュータとする。カード型電子装置７０１の機能モジュール１０６は瞬間的に大電流を必要とする。このため、降圧レギュレータ１０７から機能モジュール１０６に電源電圧を印加するときに、瞬間的に出力電圧が１．８Ｖ系電圧よりも低下する可能性がある。また、ｐＭＯＳスイッチの接合面の抵抗でＩＲドロップが生じ、ｐＭＯＳスイッチ１１０の後段のブロックに印加される電圧が１．８Ｖ系電圧よりも低下する可能性がある。
よって、本実施の形態４では、ホスト装置７０２とカード型電子装置７０１との間に第二の電源ライン７１６を設ける。ホスト装置７０２は第二の電源ライン７１６を介して、カード型電子装置７０１に電源電圧を印加することができる。第二の電源ライン７１６を介して電源電圧を印加する場合、ホスト装置７０２のＣＰＵ７１８は、事前にカード型電子装置７０１が第二の電源ライン７１６経由で電源電圧を受信可能かを確認し、次に第二の電源ライン７１６から電源電圧の印加を開始するという情報をカード型電子装置７０１に送信して、そのレスポンスが返ってきた後に、電源電圧の印加を開始する。
カード型電子装置７０１の内部ロジック回路７０８はリレー制御部７１７を有する。リレー制御部７１７は第二の電源ライン７１６経由で機能モジュール１０６に電源電圧を印加可能か否かの情報を持っており、ホスト装置７０２から電源電圧の印加を開始するという情報を受信した場合、切り換え信号を出力して第二の電源ライン７１６を使用できるようにリレー回路７１５のスイッチを切り換える。
以下、図８を用いて、ホスト装置７０２が第二の電源ライン７１６経由で電源電圧を印加するときの動作を説明する。このフローチャートで示す動作の開始時に、リレー回路７１５は降圧レギュレータ１０７又はｐＭＯＳスイッチ１１０の出力ライン側を選択して、機能モジュール１０６に電源電圧を印加していることとする。
ステップ８０１で、ホスト装置７０２のＣＰＵ７１８がカード型電子装置７０１に対して、第二の電源ライン７１６を使用して電源電圧の印加が可能かどうかを問い合わせるコマンド信号を送信する。コマンド信号はカード型電子装置７０１のリレー制御部７１７で受理される。
ステップ８０２で、カード型電子装置７０１は第二の電源ライン７１６を使用可能という情報を含んだレスポンス信号をホスト装置７０２に送信する。
ステップ８０３で、ＣＰＵ７１８はカード型電子装置７０１からのレスポンス信号を受けて、カード型電子装置７０１に対して、第二の電源ライン７１６を使用するというコマンド信号を送信する。
ステップ８０４で、リレー制御部７１７は切り換え信号を出力してリレー回路７１５のスイッチを切り換え、第二の電源ライン７１６側を選択させる。この時、第二の電源ライン７１６と機能モジュール１０６とが接続されることになる。
ステップ８０５で、カード型電子装置７０１はホスト装置７０２に対して、ステップ８０３で受信したコマンド信号に対するレスポンスを返す（レスポンス信号を送信する）。
ステップ８０６で、ＣＰＵ７１８はレスポンス信号が返ってきたことを確認し、第二の電源ライン７１６経由で機能モジュール１０６に対する電源電圧を印加する。
以上のように、本実施の形態４に係るカード型電子装置７０１とホスト装置７０２は、第二の電源ライン７１６を有し、第二の電源ライン７１６から機能モジュール１０６に電源電圧を印加できるので、機能モジュール１０６が瞬間的に大電流を必要とする場合でも、電池やＡＣアダプタなど安定した電源から機能モジュール１０６に対して電源電圧を印加することができる。
なお、本実施の形態４では、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧の２種類の電圧で説明したが、本発明は電圧値によって限定されるものではない。
本発明は、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧など２種類の電圧範囲の電源電圧で動作するカード型電子装置、及びカード型電子装置内の機能モジュールに対して専用の電源ラインで電源供給可能なホスト装置として有用である。
本発明は、２種類の電圧範囲の電源電圧で動作するカード型電子装置と、そのカード型電子装置に電源電圧を印加するホスト装置に関する。
近年、不揮発性メモリを搭載したカード型電子装置が開発され、デジタルスチルカメラ、携帯電話、パーソナルコンピュータ、携帯デジタル音楽プレーヤーなどホスト装置の記憶メディアとして、市場規模が拡大してきた。
例えば、デジタルスチルカメラで撮影した静止画像をカード型電子装置に保存した後、カード型電子装置をパーソナルコンピュータに装着し、パーソナルコンピュータでその静止画像を読み出してディスプレイに表示させるといった使い方が一般的になりつつある。一方、不揮発性メモリの代わりに無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）モジュール、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｉｎｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）モジュール、カメラモジュール、モバイル機器向けの地上波デジタルＴＶ／ラジオ受信チューナモジュールなどを搭載したカード型電子装置も市場に普及しつつある。
多くの場合、カード型電子装置とホスト装置は電源ライン、グランドライン、及びクロック信号、データ信号、コマンド信号、レスポンス信号などを伝送するための信号ラインによって接続され、ホスト装置をマスター、カード型電子装置をスレーブとするマスター／スレーブ方式の通信を行う。カード型電子装置はホスト装置から電源ラインを介して電源電圧が印加されて動作する。現在では一般的に、カード型電子装置の動作電圧は３．３Ｖを基準とした電圧範囲（３．３Ｖ系電圧、３．０〜３．６Ｖや２．７Ｖ〜３．６Ｖなど）であることが多い。
図９を用いて従来のカード型電子装置及びホスト装置について説明する。図９において、各構成ブロック間を矢印ありの実線と矢印なしの実線で接続しているが、矢印ありの実線は信号の伝送ライン、矢印なしの実線は電源供給ラインであることを意味する。
図９は従来のカード型電子装置及びホスト装置のブロック図である。図９において、カード型電子装置９０１は、ホスト装置９０２内に設けられたカードスロットに装着されることにより、ホスト装置９０２と通信を行なう。カード型電子装置９０１は、ホスト装置９０２に装着されると、信号ライン９０３、電源ライン９０４、及びグランドライン（図示せず）などによって、ホスト装置９０２と電気的に接続される。カード型電子装置９０１には電源ライン９０４を経由して電源電圧がホスト装置９０２から印加される。電源電圧は２．７Ｖ〜３．６Ｖである。信号ライン９０３は、クロックライン、コマンド／レスポンスライン、及び１本以上のデータラインなどで構成される。
カード型電子装置９０１はコントローラ部９０５と機能モジュール９０６を有する。コントローラ部９０５はシステムＬＳＩなどの半導体である。本従来例では、機能モジュール９０６をフラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）とする。コントローラ部９０５及び機能モジュール９０６には電源ライン９０４から２．７〜３．６Ｖの電源電圧が供給される。
コントローラ部９０５は、降圧レギュレータ９０７と、内部ロジック９０８と、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、電圧制御発振器）９０９とを有する。図示していないが、コントローラ部９０５は、ＩＯセル、ＲＡＭ、ＲＯＭも有している。通常、ＩＯセルは、その大きさや、接続する外部デバイスの数やピン数などに応じて、システムＬＳＩに数十個〜数百個以上配置されている。降圧レギュレータ９０７、ＶＣＯ９０９などは２．７〜３．６Ｖの電圧で動作する。一方、内部ロジック回路９０８、ＲＡＭ、ＲＯＭなどは、プロセス条件により動作電圧が異なる。例えば、一般的に０．１８μｍであると１．６５Ｖ〜１．９５Ｖであり、０．１５μｍであると１．３５Ｖ〜１．６５Ｖであり、０．１３μｍであると１．１５Ｖ〜１．４５Ｖである。ただし、動作電圧は使用目的、スレッショールド電圧などによっても異なる。本従来例においては、プロセス条件は０．１８μｍとし、内部ロジック回路９０８、ＲＡＭ、ＲＯＭの動作電圧は１．６５Ｖ〜１．９５Ｖ（１．８Ｖ系電圧）とする。
コントローラ部９０５は、電源ライン９０４から印加された２．７〜３．６Ｖの電圧を、ＩＯセル（３．３Ｖ系電圧入力セル）によって入力する。その後、ＩＯセルを経由して降圧レギュレータ９０７やＶＣＯ９０９に電源電圧が供給される。降圧レギュレータ９０７は、入力した２．７〜３．６Ｖの電圧を１．６５Ｖ〜１．９５Ｖの電圧に変換する。降圧レギュレータ９０７の出力電圧は、ＩＯセル（１．８Ｖ系電圧出力セル）から、一旦コントローラ部９０５の外部に出力した後、コンデンサ（図示していない）で平滑し、別のＩＯセル（１．８Ｖ系電圧入力セル）を経由して、コントローラ部９０５に再度入力される。そして内部ロジック回路９０８、ＲＡＭ、ＲＯＭに１．８Ｖ系電圧が供給される。ＶＣＯ９０９はクロック発振が許可されているときに、２．７〜３．６Ｖの電圧を入力して発振し、内部ロジック回路９０８に１．８Ｖ系電圧を振幅としたクロック信号を供給する。内部ロジック回路９０８は、ホスト装置９０２との通信制御や機能モジュール９０６に対するデータの書き込み／読み取り／消去などの処理を実施する。ホスト装置９０２や、機能モジュール９０６と内部ロジック回路９０８とは３．３Ｖ系電圧で通信を行なうため、それらの間に配置したＩＯセルにはレベルシフタが設けられている。
以上のようにして、ホスト装置９０２からカード型電子装置９０１内の各構成ブロックに電源電圧が印加されていた。
特開平５−６４６５号公報 特開２００２−３５１８１３号公報
従来、多くの場合、ホスト装置からカード型電子装置へ印加される電源電圧は３．３Ｖ系電圧であった。しかし、市場から低消費電力化の要望があるため、３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧範囲でカード型電子装置を動作させる必要が出てきた。一方で、３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）のみで動作するカード型電子装置は、すでに発売済みのホスト装置（３．３Ｖ系電圧を供給）で使用できないため、ユーザーにとって魅力がないものになってしまう。このため、従来の印加電圧である３．３Ｖ系電圧と３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）のどちらの電圧でも動作するカード型電子装置が要望されている。
しかし、図９に示す従来のカード型電子装置では、ＶＣＯ９０９や機能モジュール９０６は３．３Ｖ系電圧と３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）の両方に対応させるようにすると、設計が複雑になるという問題があった。特に、ＶＣＯ９０９には、電源ライン９０４から直接電源電圧が印加されるので、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧との両方に対応する必要があり、設計が複雑になる。
また、図９に示す従来のカード型電子装置では、３．３Ｖ系電圧のみを評価していたが、３．３Ｖ系電圧と３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）との両方が印加されるとすると、両方の電圧範囲で評価しなければならなくなり、評価項目も増えるという問題があった。
また、図９に示す従来のカード型電子装置では、降圧レギュレータは出力電圧の期待値より低い入力電圧が与えられた場合、出力トランジスタが完全にオン状態になり、オン抵抗と電流とのＩＲドロップで降圧レギュレータの出力電圧が降下することになる。このため、負荷である内部ロジック回路、ＲＡＭ、ＲＯＭなどに大電流が流れると、出力電圧が大きく低下し、負荷に必要な電圧を印加できなくなるという問題があった。
さらに、図９に示す従来のカード型電子装置では、機能モジュールが瞬間的な大電流を必要とする場合も、降圧レギュレータの出力電圧が一時的に降下してしまうという問題があった。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、ホスト装置から３．３Ｖ系電圧と３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）のどちらの電源電圧が印加されても、各内部ブロックに対して適切な電圧範囲の電源電圧を、簡単な回路構成で印加することができるカード型電子装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、ホスト装置から３．３Ｖ系電圧と３．３Ｖ系電圧よりも低い電圧（例えば、１．８Ｖ系電圧）のどちらかの電源電圧が印加され、かつ、内部ロジック回路や機能モジュールの動作に定常的な大電流や瞬間的な大電流を必要とする場合でも、各内部ブロックに対して適切な電源電圧を印加し続けることができるカード型電子装置、及びそのカード型電子装置に電源電圧を印加するホスト装置を提供することを目的とする。
本発明に係るカード型電子装置は、第一の電圧範囲の電源電圧と前記第一の電圧範囲よりも低い第二の電圧範囲の電源電圧とをホスト装置から入力する電源ラインと、前記第二の電圧範囲で動作し、所定の機能を果たす機能モジュールと、前記電源ラインに接続されるｐＭＯＳスイッチと、前記電源ラインに接続され、前記電源ラインの電源電圧を第二の電圧範囲に降圧する降圧レギュレータと、前記電源ラインの電源電圧値を検知し、所定の電圧値を超えるか否かを示す情報を出力する電圧検知回路と、前記電圧検知回路からの情報を入力し、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値以下のときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにすると共に前記降圧レギュレータを停止させ、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値を超えるときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにすると共に前記降圧レギュレータを動作させる制御回路と、前記ｐＭＯＳスイッチ経由の電源電圧、又は前記降圧レギュレータの出力電圧を入力して動作し、前記機能モジュールの制御又は外部との通信制御を行なう内部ロジック回路と、前記内部ロジック回路と前記ホスト装置との間でクロック信号、コマンド信号、レスポンス信号、及びデータ信号を伝送するための１本以上の信号ラインを有し、前記内部ロジック回路が、前記ホスト装置によって前記カード型電子装置が初期化される前に、初期化中及び初期化後に前記ホスト装置から印加される電源電圧の電圧範囲情報を前記ホスト装置から前記信号ラインを介して受信して前記制御回路に出力し、前記制御回路が、前記電圧検知回路及び前記内部ロジック回路からの情報を入力し、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値以下で、かつ前記内部ロジック回路から前記電圧範囲情報として前記第二の電圧範囲の情報を入力したときにのみ、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにすると共に前記降圧レギュレータを停止させ、それ以外のときには前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにすると共に前記降圧レギュレータを動作させることを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記内部ロジック回路が、電源立ち上げ時に、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにする制御信号を前記制御回路に出力することを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、前記内部ロジック回路が、初期化前に動作する初期状態動作部を有し、初期化前には、前記初期状態動作部のみが動作して、前記ホスト装置から前記電圧範囲情報を受信すると共に、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにする制御信号を生成することを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、第一の電圧範囲の電源電圧と前記第一の電圧範囲よりも低い第二の電圧範囲の電源電圧とをホスト装置から入力する電源ラインと、前記第二の電圧範囲で動作し、所定の機能を果たす機能モジュールと、前記電源ラインに接続されるｐＭＯＳスイッチと、前記電源ラインに接続され、前記電源ラインの電源電圧を第二の電圧範囲に降圧する降圧レギュレータと、前記電源ラインの電源電圧値を検知し、所定の電圧値を超えるか否かを示す情報を出力する電圧検知回路と、前記電圧検知回路からの情報を入力し、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値以下のときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにすると共に前記降圧レギュレータを停止させ、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値を超えるときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにすると共に前記降圧レギュレータを動作させる制御回路と、前記ｐＭＯＳスイッチ経由の電源電圧、又は前記降圧レギュレータの出力電圧を入力して動作し、前記機能モジュールの制御又は外部との通信制御を行なう内部ロジック回路と、前記降圧レギュレータの出力ライン又は前記ｐＭＯＳスイッチの出力ラインと前記電源ラインとの２種類のラインに接続し、前記機能モジュールに印加される電源電圧を選択的に切り換えるリレー回路とを有し、前記リレー回路が、前記ｐＭＯＳスイッチがＯＮのときには前記電源ラインを選択して前記機能モジュールに電源電圧を印加することを特徴とする。
また、本発明に係るカード型電子装置は、第一の電圧範囲の電源電圧と前記第一の電圧範囲よりも低い第二の電圧範囲の電源電圧とをホスト装置から入力する電源ラインと、前記第二の電圧範囲で動作し、所定の機能を果たす機能モジュールと、前記電源ラインに接続されるｐＭＯＳスイッチと、前記電源ラインに接続され、前記電源ラインの電源電圧を第二の電圧範囲に降圧する降圧レギュレータと、前記電源ラインの電源電圧値を検知し、所定の電圧値を超えるか否かを示す情報を出力する電圧検知回路と、前記電圧検知回路からの情報を入力し、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値以下のときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにすると共に前記降圧レギュレータを停止させ、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値を超えるときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにすると共に前記降圧レギュレータを動作させる制御回路と、前記ｐＭＯＳスイッチ経由の電源電圧、又は前記降圧レギュレータの出力電圧を入力して動作し、前記機能モジュールの制御又は外部との通信制御を行なう内部ロジック回路と、前記内部ロジック回路と前記ホスト装置との間でクロック信号、コマンド信号、レスポンス信号、及びデータ信号を送受信するための１本以上の信号ラインと、前記機能モジュール用の第二の電源ラインと、前記降圧レギュレータの出力ライン又は前記ｐＭＯＳスイッチの出力ラインと前記第二の電源ラインとの２種類のラインに接続され、前記機能モジュールに印加する電源電圧を選択的に切り換えるリレー回路とを有し、前記内部ロジック回路は、前記リレー回路を制御するリレー制御回路を有し、前記リレー制御回路は、前記第二の電源ラインからの電源電圧を前記機能モジュールに印加可能か否かを示す情報を予め記憶し、第二の電源ラインによって電源電圧を印加するというコマンド信号を前記ホスト装置から受信すると、前記リレー回路に切り換え信号を出力して、前記機能モジュールの電源電圧として前記第二の電源ラインの電源電圧を選択させることを特徴とする。
本発明に係るカード型電子装置は、ホスト装置から第一の電圧範囲の電源電圧、又は第一の電圧範囲より低い第二の電圧範囲の電源電圧が印加されるものであり、前記第一の電圧範囲の電源電圧が印加されたときは、降圧レギュレータで前記第一の電圧範囲の電源電圧を第二の電圧範囲の電源電圧に降圧し、前記降圧した電源電圧を所定の機能を果たす機能モジュールや前記機能モジュールの制御、外部との通信制御を行う内部ロジック回路などの後段のブロックに印加し、前記第二の電圧範囲の電源電圧が印加されたときは、ｐＭＯＳスイッチを経由して、電源ラインの電源電圧を前記機能モジュールや前記内部ロジック回路などの後段のブロックに印加するようにし、初期化前に、ホスト装置から初期化中及び初期化後に印加される電源電圧の電圧範囲情報を受信し、前記電源ラインの電源電圧が所定の電圧値以下で、かつ、ホスト装置から前記電圧範囲情報として第二の電圧範囲の情報を受信したときにのみ、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにし、その後、前記降圧レギュレータを停止させ、それ以外のときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにして前記降圧レギュレータを動作させるようにした。これにより、ホスト装置が、初期化中及び初期化後にカード型電子装置に印加する電源電圧の電圧範囲情報を送信した後に、電源電圧を前記第一の電圧範囲から前記第二の電圧範囲に落とす場合でも、そのタイミングによらず、前記第二の電圧範囲の電源電圧で動作しているブロックに前記第一の電圧範囲の電源電圧が印加されることを防ぐことができる。
本発明に係るカード型電子装置は、電源立ち上げ時には、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにするようにした。これにより、ホスト装置が電源立ち上げ時に急激に電圧を上昇させた場合でも、前記第二の電圧範囲の電源電圧で動作しているブロックに前記第一の電圧範囲の電源電圧が印加されることを防ぐことができる。
本発明に係るカード型電子装置は、初期化前に動作する初期状態動作部を内部ロジック回路に有し、初期化前の前記内部ロジック回路は、この初期化状態動作部のみが動作して、ホスト装置との通信と、前記ｐＭＯＳスイッチのＯＦＦを指示する制御信号を生成するようにした。これにより、初期化前に、ホスト装置と通信を行なう場合においても、最小限の電流しか流れないため、初期化前に、各内部ブロックに適切な電圧範囲の電源電圧を安定して印加することができる。
本発明に係るカード型電子装置は、前記機能モジュール用の電源ライン（第二の電源ライン）を有し、前記第二の電圧範囲の電源電圧がホスト装置から印加されるときは、前記第二の電源ラインから前記機能モジュールに電源電圧を印加するようにした。これにより、前記機能モジュールが定常的な大電流を必要とする場合でも、各内部ブロックに安定かつ適切な電圧範囲の電源電圧を印加することができる。
本発明に係るカード型電子装置は、前記機能モジュール用の電源ライン（第二の電源ライン）を有し、ホスト装置から第二の電源ラインによって電源電圧を印加するというコマンド信号を受信すると、前記第二の電源ラインから機能モジュールに電源電圧を印加するようにした。これにより、前記機能モジュールに瞬間的な大電流を必要とする場合でも、各内部ブロックに安定かつ適切な電圧範囲の電源電圧を印加することができる。
以下、本発明を実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１、図２を用いて、本実施の形態１に係るカード型電子装置について説明する。本実施の形態１で、カード型電子装置はフラッシュメモリを搭載したメモリーカードとする。ただし、本発明のカード型電子装置はメモリーカードに限定されるものではなく、無線ＬＡＮやＧＰＳなどの機能を持った機能拡張カードであってもよい。
図１は、本実施の形態１に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。図１において、ホスト装置１０２はカード型電子装置１０１の挿入スロットを持つデジタルカメラとする。カード型電子装置１０１はホスト装置１０２内に設けられたスロットに装着されることにより、ホスト装置１０２との通信を行う。カード型電子装置１０１は、ホスト装置１０２に装着されると、信号ライン１０３、電源ライン１０４、及びグランドライン（図示せず）などによって、ホスト装置１０２と電気的に接続する。なお、図１において、各構成ブロック間を矢印ありの実線と矢印なしの実線で接続しているが、矢印ありの実線は信号の伝送ライン、矢印なしの実線は電源ラインであることを意味する。
ホスト装置１０２とカード型電子装置１０１とは、１本以上の信号ライン１０３、電源ライン１０４、グランドライン（図示せず）で接続される。信号ライン１０３はクロックラインとコマンド／レスポンスラインと１本以上のデータラインなどにより構成される。クロックラインはホスト装置１０２からカード型電子装置１０１へクロック信号を伝送するためのものであり、コマンド／レスポンスラインはホスト装置１０２からカード型電子装置１０１へのコマンド信号の伝送と、カード型電子装置１０１からホスト装置１０２へのレスポンス信号の伝送のためのものであり、データラインはホスト装置１０２とカード型電子装置１０１との間でデータ信号を双方向に伝送するためのものである。ホスト装置１０２とカード型電子装置１０１とは、ホスト装置１０２をマスター、カード型電子装置１０１をスレーブとするマスター／スレーブ方式の通信を行う。
カード型電子装置１０１は、コントローラ部１０５と、機能モジュール１０６とを有する。コントローラ部１０５は、降圧レギュレータ１０７と、内部ロジック回路１０８と、ＶＣＯ１０９と、ｐＭＯＳスイッチ１１０と、電圧検知回路１１１と、制御回路１１２とを有する。コントローラ部１０５はＩＯセル、ＲＯＭ、ＲＡＭなども有する（図示せず）。
ホスト装置１０２は、電源ライン１０４を介して、カード型電子装置１０１に電源電圧を印加する。ホスト装置１０２は２．７Ｖ〜３．６Ｖ、又は１．６５Ｖ〜１．９５Ｖの電圧範囲でカード型電子装置１０１に電源電圧を印加する。ホスト装置１０２による印加電圧の変動速度は、電圧検知回路１１１が大きな誤差なく電圧値を検知できる速さとする。以下、２．７Ｖ〜３．６Ｖの電圧範囲の電圧を３．３Ｖ系電圧、１．６５Ｖ〜１．９５Ｖの電圧範囲の電圧を１．８Ｖ系電圧と呼ぶこととする。
カード型電子装置１０１には３．３Ｖ系電圧を与えても動作するブロックと、１．９５Ｖを超える電圧、例えば、３．３Ｖ系電圧を与えると寿命が低下したり、壊れたりする恐れがあるブロックとが存在する。コントローラ部１０５では、降圧レギュレータ１０７、ｐＭＯＳスイッチ１１０、電圧検知回路１１１、及びＩＯセルが３．３Ｖ系電圧を与えても正しく動作する。一方、内部ロジック回路１０８、ＶＣＯ１０９、制御回路１１２、ＲＯＭ、ＲＡＭなどは３．３Ｖ系電圧を与えると壊れる可能性がある。さらに、機能モジュール１０６も３．３Ｖ系電圧を与えると寿命が低下したり、壊れたりする恐れがある。
コントローラ部１０５は、システムＬＳＩで構成され、ＩＯセルを経由して、コントローラ部１０５周辺のデバイス／ブロックと信号の送受信を行なう。ホスト装置１０２のような３．３Ｖ系電圧で信号の送受信を行なうデバイスとの間のＩＯセルには、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧のレベル変換を行なうレベルシフタが組み込まれている。一方、機能モジュール１０６のような１．８Ｖ系電圧で動作するブロックとの間のＩＯセルにはレベルシフタは含まれていない。
内部ロジック回路１０８は、ホスト装置１０２からのクロック信号及びＶＣＯ１０９からのクロック信号を入力して、ホスト装置１０２との信号の伝送制御、機能モジュール１０６に対するデータの書き込み／読み出し／消去などの制御、ＶＣＯ１０９の発振／停止の制御などを行う。また、必要に応じてＲＯＭ、ＲＡＭに対するデータの書き込み／読み出しを行う。
ＶＣＯ１０９は、１．８Ｖ系電圧が印加され、かつ内部ロジック回路１０８から発振許可信号を入力したときに発振し、内部ロジック回路１０８にクロック信号を出力する。
電圧検知回路１１１は、電源ライン１０４から印加された電源電圧の電圧値を測定する。電源電圧が所定の電圧値以下のときには、所定値以下であるという情報、例えばＨｉｇｈ信号を制御回路１１２に出力する。一方、電源電圧が所定の電圧値を超えるときには、所定の電圧値を超えるという情報、例えばＬｏｗ信号を制御回路１１２に出力する。これにより、制御回路１１２は、所定の電圧値を基準にｐＭＯＳスイッチ１１０の出力と降圧レギュレータ１０７の出力とを切り換えることができる。ここで、所定の電圧値を適切な値に設定することで、後段の１．８Ｖ系電圧で動作するブロックに３．３Ｖ系電圧が印加されることがないようにする。
電圧検知回路１１１は、電源電圧の電圧値が１．８Ｖ系電圧の最大値である１．９５Ｖ以下の場合、１．９５Ｖ以下であるという旨を示す信号（例えばＨｉｇｈ信号）を制御回路１１２に出力する。電源電圧の電圧値が１．９５Ｖを超える時は１．９５Ｖを超えるという旨を示す信号（例えばＬｏｗ信号）を制御回路１１２に出力する。１．８Ｖ系電圧の最大値である１．９５Ｖを基準にｐＭＯＳスイッチ１１０の出力とレギュレータ１０７の出力を切り換えるため、後段の１．８Ｖ系電圧で動作するブロックにサポート電圧以上の電源電圧が印加されることはない。以下、所定の電圧値を１．９５Ｖとすることとして説明を行う。
降圧レギュレータ１０７はリニヤレギュレータで構成されている。降圧レギュレータ１０７は電源ライン１０４から印加された電源電圧を降圧し、１．８Ｖ系電圧を出力する。電源電圧が１．８Ｖ系電圧よりも低い場合は、１．８Ｖ系電圧で動作する後段のブロックの消費電流と出力トランジスタのＯＮ抵抗との積の分だけ電源電圧からＩＲドロップした電圧を出力する。また、降圧レギュレータ１０７は制御回路１１２から停止信号を入力した場合は停止し、その出力はハイインピーダンス状態となる。降圧レギュレータ１０７を停止させた場合、降圧レギュレータ１０７内での電力消費がなくなるので、低消費電力化を実現できる。
ｐＭＯＳスイッチ１１０は電源ライン１０４から印加された電源電圧を入力する。そして、制御回路１１２からＯＮ信号を入力した場合は、入力した電源電圧をほぼスルーの状態で後段のブロックに出力する。ここで、ｐＭＯＳスイッチ１１０内部の抵抗により、多少の電圧降下が生じるが、本実施の形態１ではそれが無視できるレベルとする。一方、制御回路１１２からＯＦＦ信号を入力した場合は、後段のブロックには電圧を出力しない。
このように電源ライン１０４からＩＯセルを介して入力された電源電圧は、降圧レギュレータ１０７とｐＭＯＳスイッチ１１０の両方に入力される。降圧レギュレータ１０７の出力とｐＭＯＳスイッチ１１０の出力は再度１本の電源ラインとしてまとまり、ＩＯセルを介して一旦コントローラ部１０５の外部に出される。そして、コントローラ部１０５の外部に設けたコンデンサ（図示せず）で平滑された後、１．８Ｖ系電圧で動作するブロック（内部ロジック回路１０８や機能モジュール１０６）に１．８Ｖ系電圧が印加される。
制御回路１１２は、電源ライン１０４の電源電圧が１．９５Ｖ以下という情報、例えば、Ｈｉｇｈ信号を電圧検知回路１１１から入力した場合、ＯＮ信号をｐＭＯＳスイッチ１１０に出力して、該スイッチをＯＮにする。そして、ｐＭＯＳスイッチ１１０が実際にＯＮになるまで、すなわち、スイッチが完全に閉じて後段のブロックに電源電圧の印加が開始されるまで待つ。その後、降圧レギュレータ１０７を停止させる。一方、電圧ライン１０４の電源電圧が１．９５Ｖを超えているという情報、例えば、Ｌｏｗ信号を入力した場合、降圧レギュレータ１０７を動作させる。降圧レギュレータ１０７が動作を開始した後に、ＯＦＦ信号をｐＭＯＳスイッチ１１０に出力して、該スイッチをＯＦＦする。以上のように制御回路１１２が、ｐＭＯＳスイッチ１１０の切り換わりの際に、降圧レギュレータ１０７とｐＭＯＳスイッチ１１０の両方ともＯＦＦの状態であることがないようにするため、後段に１．８Ｖ系電圧を安定して印加することができる。
図２は、ホスト装置１０２からの印加電圧が変動した際に、１．８Ｖ系電圧で動作するブロックに対して、降圧レギュレータ１０７とｐＭＯＳスイッチ１１０のどちらを経由して電源電圧が印加されるかを示した図である。ホスト装置１０２からの電源電圧は最初３．３Ｖ系電圧でその後１．８Ｖ系電圧になり、最後は０Ｖまで低下（電源ＯＦＦ）する場合を想定している。図２に示すように、電源電圧が１．９５Ｖ以下の場合はｐＭＯＳスイッチ１１０経由で電源電圧が後段のブロックに印加され、１．９５Ｖを超える場合は降圧レギュレータ１０７経由で電源電圧が後段のブロックに印加される。
以上のように、本実施の形態１に係るカード型電子装置１０１は、１．８Ｖ系電圧のみで動作するブロックに対して、ホスト装置１０２からの印加電圧が、３．３Ｖ系電圧のときには降圧レギュレータ１０７の出力電圧を印加し、１．８Ｖ系電圧のときにはｐＭＯＳスイッチ１１０経由の電源電圧を印加する。これにより、各内部ブロックに対して、適切な電圧範囲の電源電圧を安定して印加することができる。
なお、実施の形態１では、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧の２種類の電圧で説明したが、本発明は電圧値によって限定されるものではない。
（実施の形態２）
図３〜図５を用いて、本実施の形態２に係るカード型電子装置について説明する。なお、本実施の形態２では、カード型電子装置はＧＰＳ機能を有した機能拡張カードである。ただし、本発明のカード型電子装置は、ＧＰＳ機能を搭載した機能拡張カードに限定されるものではない。
図３は、本実施の形態２に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。図３において、図１に示す実施の形態１に係るカード型電子装置と同一ブロックについては同一符号を付与し、その説明を省略する。なお、図３において、各構成ブロック間を矢印ありの実線と矢印なしの実線で接続しているが、矢印ありの実線は信号の伝送ライン、矢印なしの実線は電源ラインであることを意味する。図３において、ホスト装置３０２はカード型電子装置３０１の挿入スロットを持つ携帯電話である。
本実施の形態２に係るカード型電子装置３０１は、ホスト装置３０２からコマンド信号によって初期化中及び初期化後の印加電圧の電圧範囲が設定される点で、実施の形態１とは異なる。ホスト装置３０２によって印加電圧の電圧範囲が設定される場合、ホスト装置３０２が初期化前と初期化以降とで実際に印加する電源電圧の電圧範囲を変更する場合など、ホスト装置３０２から送信されるコマンド信号が示す電圧範囲と、実際にホスト装置３０２から印加される電源電圧の電圧範囲が異なる期間がある。
よって、本実施の形態２に係るカード型電子装置３０１では、内部ロジック回路３０８がホスト装置３０２から印加電圧の電圧範囲情報を含むコマンド信号を受信して、その情報を制御回路３１２に出力し、制御回路３１２は、電圧検知回路１１１の情報と内部ロジック回路３０８からの情報との両方に基づいて、ｐＭＯＳスイッチ１１０及び降圧レギュレータ１０７のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるようにする。
また、本実施の形態２では、実施の形態１と比較してホスト装置の印加電圧の変動速度が速く、このため、電圧検知回路１１１で電源電圧が１．９５Ｖであることを検知した後、ｐＭＯＳスイッチ１１０が完全に切り換わる前に、電源電圧が上昇して１．９５Ｖを超える場合があることとする。本実施の形態２に係るカード型電子装置３０１はこの点も考慮した回路構成とする。
以下、ホスト装置３０２がコマンド信号によって印加電圧の電圧範囲を設定する動作と、カード型電子装置３０１がｐＭＯＳスイッチを切り換える動作について、詳細に説明する。まず、ホスト装置３０２の動作について説明する。ホスト装置３０２はカード型電子装置３０１に対してコマンド信号を送信し、カード型電子装置３０１からのレスポンスによりカード型電子装置３０１がサポートしている電圧範囲情報を読み取る。そして、読み取った電圧範囲とカード型電子装置３０１に印加できる電圧範囲とが一致したとき、カード型電子装置３０１を使用可能と判断し、初期化を指令するコマンド（初期化コマンド）信号を送信して、カード型電子装置３０１に初期化を指令する。ここで初期化とは、カード型電子装置３０１内のコントローラ部３０５が機能モジュール１０６の種類や状態に合わせて動作プロファイルを構築することを意味する。カード型電子装置３０１が初期化されていないと、ホスト装置３０２はカード型電子装置３０１に搭載された機能モジュールの機能を使用できない。例えば、機能モジュール１０６がＧＰＳモジュールの場合、初期化後でないとホスト装置３０２はＧＰＳモジュールが取得した位置情報をカード型電子装置３０１から読み出すことはできない。ホスト装置３０２は、初期化コマンド信号によって、初期化中及び初期化後の印加電圧の電圧範囲情報をカード型電子装置３０１に対して設定する。
例えば、ホスト装置３０２は、カード型電子装置３０１に対して、初期化前は３．３Ｖ系電圧を印加し、初期化中及び初期化後は１．８Ｖ系電圧を印加する場合、初期化中及び初期化後の電源電圧の電圧範囲情報を含む初期化コマンドを発行して、そのコマンド信号をカード型電子装置３０１に送信し、そのレスポンスとしてカード型電子装置３０１からレスポンス信号を受信した後に、電源電圧の電圧範囲を１．８Ｖ系電圧に落とす。
次に、内部ロジック回路３０８の動作について説明する。内部ロジック回路３０８は初期状態動作部３１４と初期状態停止部３１３に分けられる。初期状態動作部３１４は、ホスト装置３０２からのクロック信号のみで動作し、カード型電子装置３０１が初期化される前でも動作し、ホスト装置３０２との間でコマンド信号やレスポンス信号を送受信する。初期状態動作部３１４は動作電圧記憶レジスタと動作電圧範囲設定レジスタとを有している。動作電圧記憶レジスタはカード型電子装置３０１の動作電圧範囲情報を予め格納しており、ホスト装置３０２から動作電圧範囲情報を送信せよというコマンド信号を受信したとき、そのレスポンスとして動作電圧範囲情報を含むレスポンス信号をホスト装置３０２に送信する。また、ホスト装置３０２からコマンド信号を受信したとき、その信号に含まれる電圧範囲情報を動作電圧範囲設定レジスタに設定した後、レスポンス信号を送信する。動作電圧範囲設定レジスタに設定された電圧値が、動作電圧記憶レジスタ内の動作電圧範囲情報が示す電圧範囲内であれば、初期状態動作部３１４はＶＣＯ１０９を動作開始状態にする。すると、初期状態停止部３１３は、ＶＣＯ１０９からのクロック信号が供給され、動作を開始する。動作電圧範囲設定レジスタは、電源立ち上げ時には３．３Ｖ系電圧を示す値（例えば、Ｌｏｗ）となっている。ホスト装置３０２からコマンド信号を受信し、電圧範囲情報として１．８Ｖ系電圧を使用するという情報（例えば、Ｈｉｇｈ）が設定されるとＨｉｇｈに切り換わる。初期状態動作部３１４は動作電圧範囲設定レジスタの値に基づいて、Ｈｉｇｈ信号又はＬｏｗ信号を制御回路３１２に出力する。
電圧検知回路１１１は電源ライン１０４からＩＯセルを経由して入力した電源電圧が１．９５Ｖ以下のときには１．８Ｖ系電圧であるという情報（例えば、Ｈｉｇｈ信号）を、１．９５Ｖを越えるときには３．３Ｖ系電圧であるという情報（例えば、Ｌｏｗ信号）を制御回路３１２に出力する。
制御回路３１２は電圧検知回路１１１からの情報と初期状態動作部３１４からの動作電圧範囲情報、すなわち使用電圧情報（Ｈｉｇｈ信号又はＬｏｗ信号）を入力する。そして、両方の入力が１．８Ｖ系電圧を意味する情報のときにのみ、すなわち、両入力信号がＨｉｇｈのときにのみ、ｐＭＯＳスイッチ１１０をＯＮすると共に降圧レギュレータ１０７を停止状態にする。それ以外のときはｐＭＯＳスイッチ１１０をＯＦＦにすると共に降圧レギュレータ１０７を動作状態にする。例えば、ｐＭＯＳスイッチ１１０がＬｏｗ信号でスイッチＯＦＦ、Ｈｉｇｈ信号でスイッチＯＮという動作をするものであれば、制御回路３１２はＡＮＤ回路で構成できる。
電源立ち上げ時には、動作電圧範囲設定レジスタの値が必ずＬｏｗであることから、初期状態動作部３１４は制御回路３１２にｐＭＯＳスイッチ１１０のＯＦＦを指示する制御信号（例えば、Ｌｏｗ信号）を制御回路３１２に出力する。これにより、電源立ち上げ時に、ｐＭＯＳスイッチはＯＦＦになり、降圧レギュレータ１０７の出力電圧が内部ロジック回路３０８及び機能モジュール１０６に印加されることになる。よって、印加電圧の変動速度が速いホスト装置３０２が印加電圧を急激に３．３Ｖにまで上げたとしても、１．８Ｖ系電圧で動作するブロックに３．３Ｖ系電圧の電圧が印加されることがなく、過電圧によるストレス破壊などを防ぐことができる。
また、初期状態（初期化が行なわれる前の状態）の時には、初期状態動作部３１４のみが動作し、初期状態停止部３１３は停止している。初期状態ではＶＣＯ１０９は停止しており、機能モジュール１０６はスタンバイ状態又は停止状態である。このため、ほとんど電流が流れず、電力を消費しない。ホスト装置３０２が最初から１．８Ｖ系電圧を印加した場合、降圧レギュレータ１０７の出力トランジスタがオンになり、オン抵抗が発生するが、初期状態では電流がほとんど流れないので、ＯＮ抵抗で発生するＩＲドロップを最小限に留めることができる。
初期化後は、初期状態停止部３１３も動作して、ホスト装置３０２との信号の伝送制御、機能モジュール１０６に対するデータの書き込み／読み出し／消去などの制御、ＶＣＯ１０９の発振／停止の制御などを行う。
以下、図４、図５に示すフローチャートを用いて、ホスト装置３０２がカード型電子装置３０１の動作電圧範囲を決定し、カード型電子装置３０１が初期化を開始するまでの処理について詳細に説明する。なお、ホスト装置３０２は最初３．３Ｖ系電圧をカード型電子装置３０１に対して印加することとする。
まず、ステップ４０１で、ホスト装置３０２はカード型電子装置３０１に対して、電源電圧として３．３Ｖ系電圧を印加する。電圧検知回路１１１はそれを検知しＬｏｗ信号を出力し、初期状態動作部３１４もＬｏｗの信号を出力する。Ｌｏｗ信号はｐＭＯＳスイッチ１１０のスイッチＯＦＦを意味するので、ｐＭＯＳスイッチ１１０はＯＦＦの状態であり、内部ロジック回路３０８や機能モジュール１０６などの１．８Ｖ系電圧で動作するブロックには降圧レギュレータ１０７の出力電圧が印加される。
ステップ４０２で、カード型電子装置３０１は動作電圧範囲情報を送信せよというコマンド信号をホスト装置３０２から受信する。
ステップ４０３で、カード型電子装置３０１はホスト装置３０２に対して動作電圧範囲情報を含むレスポンス信号を送信する。
ステップ４０４で、カード型電子装置３０１は初期化コマンド信号を受信する。初期化コマンド信号には初期化中及び初期化後の動作電圧範囲情報が含まれており、内部ロジック回路３０８はこの情報を動作電圧範囲設定レジスタに設定する。
ステップ４０５で、ホスト装置３０２が送信した電圧範囲情報が３．３Ｖ系電圧であれば、ステップ４０６に進む。
ステップ４０６で、電圧検知回路１１１の出力及び初期状態動作部３１４の出力は共に３．３Ｖ系電圧を意味するＬｏｗを維持する。内部ロジック回路３０８や機能モジュール１０６には降圧レギュレータ１０７の出力から電源電圧が印加される。
ステップ４０７で、カード型電子装置３０１はレスポンス信号をホスト装置３０２に送信する。
ステップ４０８で、カード型電子装置３０１は初期化処理を開始する。この時、ＶＣＯ３０９は発振を開始し、初期状態停止部３１３へクロック信号を出力する。さらに機能モジュール１０６も動作状態になり、内部ロジック回路３０８は機能モジュール１０６に対するデータの書き込み／読み出しなどの処理を開始する。
次に、ステップ４０５で、１．８Ｖ系電圧が設定される場合の処理について、図５を用いて説明する。
ステップ５０１で、初期状態動作部３１４は制御回路３１２に対して、１．８Ｖ系電圧を意味するＨｉｇｈ信号を出力する。この時、電圧検知回路１１１の出力は３．３Ｖ系電圧を意味するＬｏｗ信号である。
ステップ５０２で、カード型電子装置３０１はレスポンス信号をホスト装置３０２に送信する。
ステップ５０３で、ホスト装置３０２がカード型電子装置３０１に対する印加電圧を３．３Ｖ系電圧から１．８Ｖ系電圧に変更する。
ステップ５０４で、電圧検知回路１１１は、電源ライン１０４の電圧が１．９５Ｖ以下になったことを検知し、Ｈｉｇｈ信号を制御回路３１２に出力する。
ステップ５０５で、制御回路３１２は、入力信号が共にＨｉｇｈになったことでｐＭＯＳスイッチ１１０をＯＮにする（ｐＭＯＳスイッチ１１０を閉じさせる）。
ステップ５０６で、制御回路３１２は、ｐＭＯＳスイッチ１１０が完全にＯＮになるまで待った後、降圧レギュレータ１０７を停止させる。降圧レギュレータ１０７が停止すると、その出力はハイインピーダンス状態となる。この時、降圧レギュレータ１０７は動作していないので、その分の電力消費を減らすことができる。また、１．８Ｖ系電圧で動作する内部ロジック回路３０８や機能モジュール１０６にはｐＭＯＳスイッチ１１０経由で電源電圧が印加される。
ステップ５０７で、カード型電子装置３０１は初期化処理を開始する。
以上のようなステップで、ホスト装置３０２はカード型電子装置３０１の動作電圧範囲を決定し、カード型電子装置３０１は初期化を開始する。
なお、電圧検知回路１１１が存在するため、ステップ５０３で、ホスト装置３０２が電圧を低下させるタイミングが一定でない場合でも、１．９５Ｖ以下の時には、ｐＭＯＳスイッチ１１０はＯＮになり、降圧レギュレータ１０７は停止する。したがって、１．８Ｖ系電圧で動作するブロックに３．３Ｖ系電圧が印加されることはない。
また、ステップ４０１、４０２で、ホスト装置３０２は動作電圧範囲情報を含むコマンド信号を送信し、カード型電子装置３０１がそのレスポンスとしてレスポンス信号を送信した後、ステップ４０３で、初期化コマンド信号を送信していたが、ステップ４０１、４０２をスキップして最初からステップ４０３で初期化コマンド信号を送信してもよい。
以上のように実施の形態２に係るカード型電子装置３０１は、初期化前に、内部ロジック３０８の初期状態動作部３１４がホスト装置３０２からの初期化コマンド信号を受信し、初期化コマンド信号に含まれる初期化中及び初期化後の動作電圧情報を制御回路３１２に出力するようにした。そして、制御回路３１２が電圧検知回路１１１からの情報と内部ロジック回路３０８からの情報の両方に基づいて、ｐＭＯＳスイッチ１１０及び降圧レギュレータ１０７のＯＮ／ＯＦＦを制御するようにした。これにより、ホスト装置３０２が、カード型電子装置３０１に対して初期化中及び初期化後に印加する電圧範囲の情報を送信した後に、３．３Ｖ系電圧から１．８Ｖ系電圧に落とす場合でも、そのタイミングによらず、１．８Ｖ系電圧で動作するブロックに３．３Ｖ系電圧が印加されることを防ぐことができる。
例えば、ホスト装置３０２からのコマンド信号に含まれる電圧範囲情報が１．８Ｖ系電圧の情報であるにもかかわらず、電源ライン１０４から実際に印加される電源電圧が３．３Ｖ系電圧であったとしても、電源検知回路１１１から制御回路３１２に３．３Ｖ系電圧を意味する情報（例えば、Ｌｏｗ信号）が出力されるので、ｐＭＯＳスイッチ１１０はＯＮにならず、３．３Ｖ系電圧が内部ロジック回路３０８や機能モジュール１０６に印加されることはない。
なお、本実施の形態２では、ホスト装置３０２から印加される電源電圧の変動速度が速いことを想定して、電源立ち上げ時に、ｐＭＯＳスイッチ１１０をＯＦＦに、かつ降圧レギュレータ１０７をＯＮにするようにしたが、ホスト装置３０２から印加される電源電圧の変動速度が緩やかな場合は、電源立ち上げ時に、ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦに、かつ降圧レギュレータ１０７をＯＮにする必要はない。
また、実施の形態２では、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧の２種類の電圧で説明したが、本発明は電圧値によって限定されるものではない。
（実施の形態３）
図６を用いて、本実施の形態３に係るカード型電子装置について説明する。本実施の形態３では、カード型電子装置は無線ＬＡＮ機能を有した機能拡張カードとする。ただし、本発明のカード型電子装置は、無線ＬＡＮ機能を搭載した機能拡張カードに限定されるものではない。図６は、本実施の形態３に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。図６において、図１に示す実施の形態１に係るカード型電子装置と同一ブロックについては同一符号を付与し、その説明を省略する。本実施の形態３では、ホスト装置６０２はカード型電子装置６０１の挿入スロットを持つ携帯デジタル音楽プレーヤーとする。図６において、各構成ブロック間を矢印ありの実線と矢印なしの実線で接続しているが、矢印ありの実線は信号の伝送ライン、矢印なしの実線は電源印加ラインであることを意味する。
本実施の形態３で、機能モジュール１０６は定常的に大電流を必要とする。このためｐＭＯＳスイッチ１１０のスイッチ接合面の抵抗で発生するＩＲドロップが無視できないくらい大きくなり、ｐＭＯＳスイッチ１１０の後段のブロックに印加される電圧が１．８Ｖ系電圧よりも大幅に低下する可能性がある。
よって、本実施の形態３に係るカード型電子装置６０１では、機能モジュール１０６に印加する電源電圧を選択的に切り替えるリレー回路６１５を有する。この点で、実施の形態１に係るカード型電子装置１０１と異なる。
リレー回路６１５は、電源ライン１０４と降圧レギュレータ１０７の出力ライン又はｐＭＯＳスイッチ１１０の出力ラインとの２種類のラインに接続されている。制御回路６１２の出力を切り換え信号として、リレー回路６１５は切り換わり、電源ライン１０４経由の電源電圧か、降圧レギュレータ１０７の出力ライン又はｐＭＯＳスイッチ１１０の出力ライン経由の電源電圧のどちらか一方を機能モジュール１０６に印加する。
制御回路６１２はｐＭＯＳスイッチ１１０をＯＮにするとき、リレー回路６１５が電源ライン１０４を選択するように切り換え信号を切り換える。ｐＭＯＳスイッチ１１０がＯＮのときは、電源ライン１０４の電源電圧は１．８Ｖ系電圧なので、機能モジュール１０６に適切な電圧範囲の電源電圧、すなわち１．８Ｖ系電圧が印加される。これにより、定常的に大電流を必要とする機能モジュール１０６にＩＲドロップによって降下したｐＭＯＳスイッチ１１０経由の電源電圧が印加されることはない。
以上のように、本実施の形態３に係るカード型電子装置６０１は、ｐＭＯＳスイッチ１１０がＯＮの場合、リレー回路６１５を介して、電源ライン１０４から機能モジュール１０６に電源電圧を印加するので、例えば無線ＬＡＮのように大電流を必要とする機能モジュール１０６を搭載していても、１．８Ｖ系電圧のみで動作するブロックに対して、適切な電圧で電源電圧を印加することができる。
なお、本実施の形態３では、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧の２種類の電圧で説明したが、本発明は電圧値によって限定されるものではない。
（実施の形態４）
図７，図８を用いて、本実施の形態４に係るカード型電子装置及びホスト装置について説明する。本実施の形態４で、カード型電子装置はフラッシュメモリを搭載したメモリーカードである。ただし、本発明のカード型電子装置はメモリーカードに限定されるものではない。図７は、本実施の形態４に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。図７において、図１に示す実施の形態１に係るカード型電子装置と同一ブロックについては同一符号を付与し、その説明を省略する。図７において、各構成ブロック間を矢印ありの実線と矢印なしの実線で接続しているが、矢印ありの実線は信号の伝送ライン、矢印なしの実線は電源ラインであることを意味する。
本実施の形態４で、ホスト装置７０２はカード型電子装置７０１の挿入スロットを持つノート型パーソナルコンピュータとする。カード型電子装置７０１の機能モジュール１０６は瞬間的に大電流を必要とする。このため、降圧レギュレータ１０７から機能モジュール１０６に電源電圧を印加するときに、瞬間的に出力電圧が１．８Ｖ系電圧よりも低下する可能性がある。また、ｐＭＯＳスイッチの接合面の抵抗でＩＲドロップが生じ、ｐＭＯＳスイッチ１１０の後段のブロックに印加される電圧が１．８Ｖ系電圧よりも低下する可能性がある。
よって、本実施の形態４では、ホスト装置７０２とカード型電子装置７０１との間に第二の電源ライン７１６を設ける。ホスト装置７０２は第二の電源ライン７１６を介して、カード型電子装置７０１に電源電圧を印加することができる。第二の電源ライン７１６を介して電源電圧を印加する場合、ホスト装置７０２のＣＰＵ７１８は、事前にカード型電子装置７０１が第二の電源ライン７１６経由で電源電圧を受信可能かを確認し、次に第二の電源ライン７１６から電源電圧の印加を開始するという情報をカード型電子装置７０１に送信して、そのレスポンスが返ってきた後に、電源電圧の印加を開始する。
カード型電子装置７０１の内部ロジック回路７０８はリレー制御部７１７を有する。リレー制御部７１７は第二の電源ライン７１６経由で機能モジュール１０６に電源電圧を印加可能か否かの情報を持っており、ホスト装置７０２から電源電圧の印加を開始するという情報を受信した場合、切り換え信号を出力して第二の電源ライン７１６を使用できるようにリレー回路７１５のスイッチを切り換える。
以下、図８を用いて、ホスト装置７０２が第二の電源ライン７１６経由で電源電圧を印加するときの動作を説明する。このフローチャートで示す動作の開始時に、リレー回路７１５は降圧レギュレータ１０７又はｐＭＯＳスイッチ１１０の出力ライン側を選択して、機能モジュール１０６に電源電圧を印加していることとする。
ステップ８０１で、ホスト装置７０２のＣＰＵ７１８がカード型電子装置７０１に対して、第二の電源ライン７１６を使用して電源電圧の印加が可能かどうかを問い合わせるコマンド信号を送信する。コマンド信号はカード型電子装置７０１のリレー制御部７１７で受理される。
ステップ８０２で、カード型電子装置７０１は第二の電源ライン７１６を使用可能という情報を含んだレスポンス信号をホスト装置７０２に送信する。
ステップ８０３で、ＣＰＵ７１８はカード型電子装置７０１からのレスポンス信号を受けて、カード型電子装置７０１に対して、第二の電源ライン７１６を使用するというコマンド信号を送信する。
ステップ８０４で、リレー制御部７１７は切り換え信号を出力してリレー回路７１５のスイッチを切り換え、第二の電源ライン７１６側を選択させる。この時、第二の電源ライン７１６と機能モジュール１０６とが接続されることになる。
ステップ８０５で、カード型電子装置７０１はホスト装置７０２に対して、ステップ８０３で受信したコマンド信号に対するレスポンスを返す（レスポンス信号を送信する）。
ステップ８０６で、ＣＰＵ７１８はレスポンス信号が返ってきたことを確認し、第二の電源ライン７１６経由で機能モジュール１０６に対する電源電圧を印加する。
以上のように、本実施の形態４に係るカード型電子装置７０１とホスト装置７０２は、第二の電源ライン７１６を有し、第二の電源ライン７１６から機能モジュール１０６に電源電圧を印加できるので、機能モジュール１０６が瞬間的に大電流を必要とする場合でも、電池やＡＣアダプタなど安定した電源から機能モジュール１０６に対して電源電圧を印加することができる。
なお、本実施の形態４では、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧の２種類の電圧で説明したが、本発明は電圧値によって限定されるものではない。
本発明は、３．３Ｖ系電圧と１．８Ｖ系電圧など２種類の電圧範囲の電源電圧で動作するカード型電子装置、及びカード型電子装置内の機能モジュールに対して専用の電源ラインで電源供給可能なホスト装置として有用である。
図１は、本発明の実施の形態１に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係るカード型電子装置のｐＭＯＳスイッチのスイッチ切り換え動作を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態２に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の実施の形態２に係るカード型電子装置が初期化を開始するまでの動作を示すフローチャート図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係るカード型電子装置が初期化を開始するまでの動作を示すフローチャート図である。 図６は、本発明の実施の形態３に係るカード型電子装置の構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の実施の形態４に係るカード型電子装置及びホスト装置の構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態４に係るホスト装置が第二の電源ライン経由で電源電圧を印加するときの動作を示すフローチャート図である。 図９は、従来のカード型電子装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
１０１、３０１、６０１、７０１、９０１ カード型電子装置
１０２、３０２、６０２、７０２、９０２ ホスト装置
１０３、９０３ 信号ライン
１０４、９０４ 電源ライン
１０５、３０５、６０５、７０５、９０５ コントローラ部
１０６、９０６ 機能モジュール
１０７、９０７ 降圧レギュレータ
１０８、３０８、７０８、９０８ 内部ロジック回路
１０９、９０９ ＶＣＯ
１１０ ｐＭＯＳスイッチ
１１１ 電圧検知回路
１１２、３１２、６１２ 制御回路
３１３ 初期状態停止部
３１４ 初期状態動作部
６１５、７１５ リレー回路
７１６ 第二の電源ライン
７１７ リレー制御部
７１８ ＣＰＵ

Claims (10)

  1. 第一の電圧範囲の電源電圧と前記第一の電圧範囲よりも低い第二の電圧範囲の電源電圧とをホスト装置から入力する電源ラインと、
    前記第二の電圧範囲で動作し、所定の機能を果たす機能モジュールと、
    前記電源ラインに接続されるｐＭＯＳスイッチと、
    前記電源ラインに接続され、前記電源ラインの電源電圧を第二の電圧範囲に降圧する降圧レギュレータと、
    前記電源ラインの電源電圧値を検知し、所定の電圧値を超えるか否かを示す情報を出力する電圧検知回路と、
    前記電圧検知回路からの情報を入力し、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値以下のときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにすると共に前記降圧レギュレータを停止させ、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値を超えるときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにすると共に前記降圧レギュレータを動作させる制御回路と、
    前記ｐＭＯＳスイッチ経由の電源電圧、又は前記降圧レギュレータの出力電圧を入力して動作し、前記機能モジュールの制御又は外部との通信制御を行なう内部ロジック回路とを有する、
    ことを特徴とするカード型電子装置。
  2. 請求項１に記載のカード型電子装置において、
    前記電圧検知回路は、前記電源ラインの電源電圧が前記第二の電圧範囲の最大値を超えるか否かを検知する、
    ことを特徴とするカード型電子装置。
  3. 請求項１に記載のカード型電子装置において、
    前記内部ロジック回路を動作させるクロック信号を生成する発振器をさらに有し、
    前記発振器は、前記ｐＭＯＳスイッチ経由の電源電圧、又は前記降圧レギュレータの出力電圧を入力して動作する、
    ことを特徴とするカード型電子装置。
  4. 請求項１に記載のカード型電子装置において、
    前記制御回路は、前記電源ラインの電源電圧が所定の電圧値以下のときには、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにした後で前記降圧レギュレータを停止させ、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値を超えるときには、前記降圧レギュレータを動作させた後に前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにする、
    ことを特徴とするカード型電子装置。
  5. 請求項１に記載のカード型電子装置において、
    前記内部ロジック回路と前記ホスト装置との間でクロック信号、コマンド信号、レスポンス信号、及びデータ信号を送受信するための１本以上の信号ラインを有し、
    前記内部ロジック回路は、前記ホスト装置によって前記カード型電子装置が初期化される前に、初期化中及び初期化後に前記ホスト装置から印加される電源電圧の電圧範囲情報を前記ホスト装置から前記信号ラインを介して受信して前記制御回路に出力し、
    前記制御回路は、前記電圧検知回路及び前記内部ロジック回路からの情報を入力し、前記電源ラインの電源電圧が前記所定の電圧値以下で、かつ前記内部ロジック回路から前記電圧範囲情報として前記第二の電圧範囲の情報を入力したときにのみ、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＮにすると共に前記降圧レギュレータを停止させ、それ以外のときには前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにすると共に前記降圧レギュレータを動作させる、
    ことを特徴とするカード型電子装置。
  6. 請求項５に記載のカード型電子装置において、
    前記内部ロジック回路は、電源立ち上げ時に、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにする制御信号を前記制御回路に出力する、
    ことを特徴とするカード型電子装置。
  7. 請求項５に記載のカード型電子装置において、
    前記内部ロジック回路は、初期化前に動作する初期状態動作部を有し、初期化前には、前記初期状態動作部のみが動作して、前記ホスト装置から前記電圧範囲情報を受信すると共に、前記ｐＭＯＳスイッチをＯＦＦにする制御信号を生成する、
    ことを特徴とするカード型電子装置。
  8. 請求項１に記載のカード型電子装置において、
    前記降圧レギュレータの出力ライン又は前記ｐＭＯＳスイッチの出力ラインと前記電源ラインとの２種類のラインに接続し、前記機能モジュールに印加される電源電圧を選択的に切り換えるリレー回路を有し、
    前記リレー回路は、前記ｐＭＯＳスイッチがＯＮのときには前記電源ラインを選択して前記機能モジュールに電源電圧を印加する、
    ことを特徴とするカード型電子装置。
  9. 請求項１に記載のカード型電子装置において、
    前記内部ロジック回路と前記ホスト装置との間でクロック信号、コマンド信号、レスポンス信号、及びデータ信号を送受信するための１本以上の信号ラインと、
    前記機能モジュール用の第二の電源ラインと、
    前記降圧レギュレータの出力ライン又は前記ｐＭＯＳスイッチの出力ラインと前記第二の電源ラインとの２種類のラインに接続され、前記機能モジュールに印加する電源電圧を選択的に切り換えるリレー回路とを有し、
    前記内部ロジック回路は、前記リレー回路を制御するリレー制御回路を有し、
    前記リレー制御回路は、前記第二の電源ラインからの電源電圧を前記機能モジュールに印加可能か否かを示す情報を予め記憶し、第二の電源ラインによって電源電圧を印加するというコマンド信号を前記ホスト装置から受信すると、前記リレー回路に切り換え信号を出力して、前記機能モジュールの電源電圧として前記第二の電源ラインの電源電圧を選択させる、
    ことを特徴とするカード型電子装置。
  10. カード型電子装置に送信するコマンド信号、クロック信号、又はデータ信号を生成し、かつ、前記カード型電子装置からのレスポンス信号又はデータ信号を受信して処理する中央演算装置と、
    前記カード型電子装置に電源電圧を印加するための電源ラインと、
    前記カード型電子装置との間で前記クロック信号、コマンド信号、レスポンス信号、及びデータ信号を送受信するための１本以上の信号ラインと、
    前記カード型電子装置内の機能モジュール用の第二の電源ラインと、を有し、
    前記中央演算装置は、前記カード型電子装置に対して前記第二の電源ラインによって電源電圧の印加が可能であるかを問い合せるコマンド信号を送信して、前記カード型電子装置からのレスポンス信号により、前記第二の電源ラインによって電源電圧の印加が可能であるという情報を取得したとき、前記カード型電子装置に対して前記第二の電源ラインから電源電圧の印加を開始するというコマンド信号を送信した後、前記第二の電源ラインから電源電圧の印加を開始する、
    ことを特徴とするホスト装置。
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