KR102371786B1 - 전원 전환 회로 및 반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 소비 전류의 증대를 회피한 전원 전환 회로의 제공.
(해결 수단) 각각의 전원 입력 단자와 출력 단자 사이에, 서로의 게이트가 접속되고, 서로의 백게이트가 접속되며, 직렬 접속된 MOS 트랜지스터를 구비한 전원 전환 회로.

Description

전원 전환 회로 및 반도체 장치{POWER SUPPLY SWITCHING CIRCUIT AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 메인 전원과 서브 전원으로부터 전원의 공급을 받는 반도체 장치에 있어서의, 메인 전원으로부터의 전원의 공급이 정지했을 때에, 메인 전원으로부터 서브 전원으로 전원의 공급을 전환하는 전원 전환 회로에 관한 것이다.
도 3 은, 종래의 전원 전환 회로를 나타내는 회로도이다.
종래의 전원 전환 회로는, 메인 전원의 전압 (V0) 이 부여되는 메인 전원 입력 단자 (200) 와, 서브 전원의 전압 (V1) 이 부여되는 서브 전원 입력 단자 (201) 와, PN 접합 소자 (202 및 203) 와, 전압 (Vout) 을 출력하는 출력 단자 (204) 를 구비하고 있다.
도 4 는, 종래의 전원 전환 회로의 PN 접합 소자의 단면 구조도이다.
PN 접합 소자는, 기판의 P 형 영역 (209) 중에 형성된 N 형 영역 (208) 을 캐소드 단자 (206) 로 하고, N 형 영역 (208) 중에 형성된 P 형 영역 (207) 을 애노드 단자 (205) 로 하여 실현된다. 또한, 기판의 P 형 영역 (209) 은, 기판의 P 형 영역 (209) 과 인접하는 N 형 영역 사이에, 여분의 순바이어스 전류가 흐르는 것을 회피하기 위해, 가장 낮은 전압 (VSS) 이 부여된다.
종래의 전원 전환 회로는, 메인 전원으로부터의 전원이 정지된 백업 동작 상태에 있어서는, 서브 전원으로부터 전원을 공급함으로써, 반도체 장치로의 전원의 안정 공급을 도모하는 것이다.
일본 공개특허공보 2003-87994호
그러나, 종래의 전원 전환 회로는, 전원이 공급될 때에 전원이 공급되는 경로에 있어서 순바이어스되는 PN 접합 소자가 있으므로, 기생 PNP 형 바이폴라 소자에 콜렉터 전류가 흐르기 때문에, 소비 전류가 증대된다는 과제가 있었다.
본 발명은 이상과 같은 문제를 해결하기 위해서 고안된 것으로, 소비 전류가 적은 전원 전환 회로를 제공하는 것이다.
종래의 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 전원 전환 회로는 이하의 구성으로 하였다.
복수의 전원 입력 단자로부터 전원의 공급을 받는 반도체 장치의 전원을 전환하여 출력 단자에 출력하는 전원 전환 회로에 있어서, 각각의 전원 입력 단자와 출력 단자 사이에, 서로의 게이트가 접속되고, 서로의 백게이트가 접속되며, 직렬 접속된 MOS 트랜지스터를 구비한 전원 전환 회로.
본 발명의 전원 전환 회로에 의하면, 소비 전류가 적은 전원 전환 회로를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1 은 본 실시형태의 전원 전환 회로를 나타내는 회로도.
도 2 는 본 실시형태의 전원 전환 회로의 다른 예를 나타내는 회로도.
도 3 은 종래의 전원 전환 회로를 나타내는 회로도.
도 4 는 종래의 전원 전환 회로의 PN 접합 소자의 단면 구조도.
이하, 본 실시형태의 전원 전환 회로에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 은, 본 실시형태의 전원 전환 회로를 나타내는 회로도이다.
본 실시형태의 전원 전환 회로는, 메인 전원의 전압 (V0) 이 부여되는 메인 전원 입력 단자 (200) 와, 서브 전원의 전압 (V1) 이 부여되는 서브 전원 입력 단자 (201) 와, MOS 트랜지스터 (100, 101, 110, 111) 와, 전압 (Vout) 을 출력하는 출력 단자 (204) 를 구비하고 있다.
MOS 트랜지스터 (100) 는, 드레인이 메인 전원 입력 단자 (200) 와 접속되고, 소스와 백게이트가 접속된다. MOS 트랜지스터 (101) 는, 게이트와 드레인이 MOS 트랜지스터 (100) 의 게이트 및 출력 단자 (204) 와 접속되고, 소스와 백게이트가 MOS 트랜지스터 (100) 의 소스와 백게이트에 접속된다. MOS 트랜지스터 (110) 는, 드레인이 서브 전원 입력 단자 (201) 와 접속되고, 소스와 백게이트가 접속된다. MOS 트랜지스터 (111) 는, 게이트와 드레인이 MOS 트랜지스터 (110) 의 게이트 및 출력 단자 (204) 와 접속되고, 소스와 백게이트가 MOS 트랜지스터 (110) 의 소스와 백게이트에 접속된다.
다음으로, 본 실시형태의 전원 전환 회로의 동작에 대해 설명한다.
전압 (V0) 이 전압 (V1) 보다 높은 통상 동작 상태에서는, MOS 트랜지스터 (100) 는 온 상태가 되기 때문에, 드레인 전압 (VA) 은 전압 (V0) 과 거의 동등해진다. MOS 트랜지스터 (101) 는, 소스 전압 (전압 (VA)) 은 전압 (V0) 과 거의 동등하기 때문에 온 상태가 되고, 출력 단자 (204) 에는 메인 전원의 전압 (V0) 이 공급된다.
여기서, MOS 트랜지스터 (100) 의 드레인과 백게이트간의 PN 접합 소자에는, V0 ≒ VA 이기 때문에, 순바이어스 전압이 가해지지 않는다. 따라서, MOS 트랜지스터 (100) 의 드레인과 백게이트간의 PN 접합 소자를 에미터 및 베이스로 하고, 기판의 P 영역 (209) 을 콜렉터로 한 PNP 형 바이폴라 소자가 온되지 않기 때문에, 콜렉터 전류가 흐르는 경우는 없다. 따라서, 전원 전환 회로의 소비 전류가 증대되는 일은 발생하지 않는다.
한편, 서브 전원의 경로에서는, MOS 트랜지스터 (110) 는, 게이트 전압이 소스 전압보다 명백하게 높기 때문에, 또 드레인과 백게이트간의 PN 접합 소자는 명백하게 역바이어스되기 때문에, MOS 트랜지스터 (110) 에 전류는 흐르지 않는다. 따라서, 서브 전원 입력 단자 (201), 즉 서브 전원으로의 유입 전류는 억제되게 된다.
전압 (V0) 이 전압 (V1) 보다 낮은 백업 동작 상태에서는, MOS 트랜지스터 (110) 는 온 상태가 되기 때문에, 드레인 전압 (VB) 은 전압 (V1) 과 거의 동등해진다. MOS 트랜지스터 (111) 는, 소스 전압 (전압 (VB)) 은 전압 (V1) 과 거의 동등하기 때문에 온 상태가 되고, 출력 단자 (204) 에는 서브 전원의 전압 (V1) 이 공급된다.
여기서, MOS 트랜지스터 (110) 의 드레인과 백게이트간의 PN 접합 소자에는, V0 ≒ VA 이기 때문에, 순바이어스 전압이 가해지지 않는다. 따라서, MOS 트랜지스터 (110) 의 드레인과 백게이트간의 PN 접합 소자를 에미터 및 베이스로 하고, 기판의 P 영역 (209) 을 콜렉터로 한 PNP 형 바이폴라 소자가 온되지 않기 때문에, 콜렉터 전류가 흐르는 경우는 없다. 따라서, 전원 전환 회로의 소비 전류가 증대되는 일은 발생하지 않는다.
한편, 메인 전원의 경로에서는, MOS 트랜지스터 (100) 는 게이트 전압이 소스 전압보다 명백하게 높기 때문에, 또 드레인과 백게이트간의 PN 접합 소자는 명백하게 역바이어스되기 때문에, MOS 트랜지스터 (100) 에 전류는 흐르지 않는다. 따라서, 메인 전원 입력 단자 (200), 즉 메인 전원으로의 유입 전류는 억제되게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 전원 전환 회로에 의하면, 소비 전류가 적은 전원 전환 회로를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 각 전원으로의 유입 전류의 억제에도 배려가 이루어진 전원 전환 회로로 되어 있다.
또한, 상기 서술에서는, 도 1 의 회로를 예로 들어, 메인 전원과 서브 전원의 전원 전환 회로인 것을 전제로서 설명했지만, 3 이상의 전원에 대해서도, 동일하게 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 메인 전원에 대한 MOS 트랜지스터 (100 및 101) 와 동일하게, 다른 전원에 대해 트랜지스터를 동일하게 구비하면 된다.
또, 각 트랜지스터의 게이트 전압이 전원 전환 회로의 출력 단자 (204) 에 의해 부여되는 것으로서 설명했지만, 전원을 공급하는 경로의 트랜지스터의 게이트가 전원 전환 회로의 출력보다 낮은 전압이 부여되고, 전원을 공급하지 않는 경로의 트랜지스터의 게이트가 전원 전환 회로의 출력보다 높은 전압이 부여되어도 된다. 예를 들어, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 트랜지스터의 게이트가, 타방의 입력 단자와 접속되어도 된다.
200 : 메인 전원 입력 단자
201 : 서브 전원 입력 단자
100, 101, 110, 111 : MOS 트랜지스터
204 : 출력 단자

Claims (4)

  1. 복수의 전원 입력 단자에 상이한 전압의 전원의 공급을 받는 반도체 장치에 구비된, 상기 전압을 전환하여 출력 단자에 출력하는 전원 전환 회로로서,
    각각의 전원 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에, 서로의 게이트가 접속되고, 서로의 백게이트가 접속되며, 직렬 접속된 MOS 트랜지스터를 구비한 것을 특징으로 하는 전원 전환 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 MOS 트랜지스터의 게이트가 상기 출력 단자에 접속된 것을 특징으로 하는 전원 전환 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 MOS 트랜지스터의 게이트가 타방의 상기 전원 입력 단자에 접속된 것을 특징으로 하는 전원 전환 회로.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 전원 전환 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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