KR20000075439A

KR20000075439A - 정격전압을 초과하지 않는 전원전압을 안정적으로공급하는 것이 가능한 전압발생회로

Info

Publication number: KR20000075439A
Application number: KR1019990058150A
Authority: KR
Inventors: 미조구치신이치
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2000-12-15
Also published as: CN1179259C; JP4225630B2; JP2000339042A; US6340852B1; TW454112B; KR100347442B1; CN1275727A

Abstract

전압발생회로에 관한 것으로서, 내부전원전압의 정격전압보다 높은 외부전원전압이 인가된 경우에 있어서도 정격전압을 초과하지 않는 내부전원전압을 안정적으로 공급하기 위해서, 외부전원전압이 전달되는 외부전원배선, 부하에 대해서 내부전원전압을 공급하기 위한 내부전원배선, 외부전원배선을 받아서 내부전원전압의 정격전압을 발생하는 레귤레이터회로, 외부전원배선과 내부전원배선을 접속하기 위한 전압전환 트랜지스터 및 외부전원배선의 전압레벨에 따라서 제어노드의 전압레벨을 전환하는 전압전환회로를 구비하고, 레귤레이터회로 및 전압전환 트랜지스터는 제어노드의 전압레벨에 따라서 상보적으로 활성화되는 구성으로 되어 있다.

이와 같은 구성으로 하는 것에 의해서, 외부전원배선의 전압레벨이 안정화 될 때 까지의 동안에는 보조전압발생회로에 의해서 내부전원배선으로 전압을 공급하고, 기동시부터 정격을 초과하는 일이 없는 안정된 전압을 내부전원배선으로 공급할 수 있다는 등의 효과가 얻어진다.

Description

정격전압을 초과하지 않는 전원전압을 안정적으로 공급하는 것이 가능한 전압발생회로{Voltage Generating Circuit Capable of Stably Supplying Power Supply Voltage Less than Rated Voltage}

본 발명은 전압발생회로에 관한 것으로서, 더욱 특정적으로는 내부전원전압의 정격전압보다 높은 외부전원전압이 인가된 경우에 있어서도 정격전압을 초과하지 않는 내부전원전압을 안정적으로 공급하는 것이 가능한 전압발생회로에 관한 것이다.

최근의 반도체장치의 대용량화, 고속화의 요구에 응답하기 위해서 디바이스소자의 미세화가 추진되고 있다. 이러한 미세화에 따른 디바이스소자의 내압강도의 저하에 대응하기 위해서, 동작전원전압을 종래의 5V에서 3.3V로 하강시키는 것이 실행되고 있다. 이 때문에, 반도체 디바이스소자를 탑재한 IC에 대해서도 동작보증전압의 정격값이 종래의 5V인 것에 부가해서 3.3V인 것이 제품화되게 되었다.

이와 같은 배경하에서 퍼스널 컴퓨터 등에 장비되어 있는 슬롯, 예를들면 PC카드슬롯과 같이 IC를 탑재한 회로에 있어서는 내부전원전압의 정격값이 5V만인 것, 3.3V만인 것 및 5V 또는 3.3V의 어느 1개가 인가되어도 좋은 것(이하, 5V/3.3V공용형태라고 한다)인 것 등이 혼재하고 있다.

따라서, 동작보상전압3.3V의 IC을 실장하는 경우에도 보드(board)로서 5V/3.3V공용형태로서 동작하는 것을 보증하기 위해서는 입력전압이 5V 및 3.3V의 어느 경우이더라도 출력전원전압으로서 3.3V를 안정적으로 출력할 수 있는 전압발생회로가 요구된다.

이와 같은 용도로 사용되는 전압발생회로로서 일본국 공개특허공보 특개평6-149395호에 개시된 반도체장치내에 조립된 전압발생회로의 구성(이하, 종래 기술이라 한다)을 적용할 수 있다.

도 12는 종래 기술의 전압발생회로(500)의 전체 구성을 도시한 개략블럭도이다.

도 12를 참조하면 전압발생회로(500)은 외부전원단자(510)에 외부전원전압VCE를 받아서 내부회로전원배선(590)으로 내부전원전압Vcc를 공급하는 회로이다. 내부회로전원배선(590)을 거쳐서 내부회로(550)에 대해 동작전원전압이 공급된다. 내부회로(550)은 디코더회로(555), 센스앰프회로(556) 및 제어회로(557) 등을 포함한다.

전압발생회로(500)은 외부전원전압VCE를 내부전원전압Vcc로 변환하는 강압회로(520), 외부전원전압VCE의 크기를 검출해서 전환회로(540)을 제어하는 제어신호를 송출하는 전원전압 검출회로(530) 및 제어신호에 따라서 강압회로(520)의 출력과 외부전원전압VCE 중의 어느 한쪽을 내부회로전원배선(590)으로 전달하는 전환회로(540)를 구비한다.

전압발생회로(500)은 외부전원전압이 5V 또는 3.3V의 어느 경우이더라도 내부회로(550)으로 그의 내부전원전압의 정격값인 3.3V를 안정적으로 공급한다.

도 13는 전환회로(540)의 구성을 도시한 회로도이다.

도 13를 참조하면 전환회로(540)은 외부전원배선(570)과 내부회로전원배선(590)사이를 제어신호MO1의 활성화에 따라서 접속하는 전송(트랜스퍼)게이트를 구성하는 P형 MOS트랜지스터 Q31 및 N형 MOS트랜지스터 Q32를 포함한다. 전환회로(540)은 또 강압회로(520)과 내부회로전원배선(590)사이를 제어신호MO2의 활성화에 따라서 접속하는 전송게이트를 구성하는 P형 MOS트랜지스터Q33 및 N형 MOS트랜지스터 Q34를 포함한다.

이것에 의해, 외부전원전압VCE가 5V인 경우에는 제어신호MO1이 H레벨(활성상태)로 됨과 동시에 제어신호MO2가 L레벨(비활성상태)로 되는 것에 의해, 강압회로(520)의 출력이 내부회로전원배선(590)으로 전달된다. 한편, 외부전원전압 VCE가 3.3V인 경우에는 제어신호 MO1이 L레벨로 됨과 동시에 제어신호 MO2가 H레벨로 되는 것에 의해, 외부전원전압VCE가 직접 내부회로전원배선(590)에 전달된다.

도 14는 전원전압검출회로(530)의 구성을 도시한 회로도이다.

도 14를 참조하면 전원전압검출회로(530)은 외부전원전압배선(570)과 접지배선(580)사이에 직렬로 접속되는 P형 MOS트랜지스터Q21, Q22 및 N형 MOS트랜지스터Q23을 포함한다. 트랜지스터Q21의 기판영역은 외부전원배선(570)과 접속된다. 트랜지스터Q22의 기판영역, 트랜지스터Q21의 게이트 및 트랜지스터Q22의 소스는 트랜지스터Q21의 드레인과 접속된다. 트랜지스터Q22의 게이트 및 드레인은 노드Nx와 접속된다. 트랜지스터Q23은 노드Nx와 접지배선(580)사이에 접속되고 접지배선(580)과 접속되는 게이트를 갖는다.

전원전압검출회로(530)은 또, 노드Nx의 전압레벨을 반전하여 노드Ny로 출력하는 인버터를 구성하는 P형 MOS트랜지스터Q24 및 N형 MOS트랜지스터Q25와 노드Ny의 전압레벨을 반전하여 노드Nz로 출력하는 인버터를 구성하는 P형 MOS트랜지스터Q26 및 N형 MOS트랜지스터 Q27을 더 포함한다.

트랜지스터Q24 및 Q25는 외부전원배선(570)과 접지배선(580)사이에 직렬로 접속되고, 각각의 게이트는 노드Nx와 접속된다. 트랜지스터Q26 및 Q27은 외부전원배선(570)과 접지배선(580)사이에 접속되고, 내부노드Ny와 접속된 게이트를 갖는다. 제어신호MO1의 전압레벨은 노드Nz의 전압레벨과 동일하고, 제어신호 MO2의 전압레벨은 노드Ny의 전압레벨과 동일하다. 제어신호 MO1및 MO2은 전환회로(540)으로 전달된다.

전원전압검출회로(530)에 있어서는 노드Nx의 전압레벨이 외부전원전압VCE의 레벨에 따라서 변화한다.

먼저, 외부전원전압VCE≤ 2·│VTP│(VTP : P형 MOS트랜지스터의 임계전압)인 경우에는 트랜지스터Q21 및 Q22는 오프(OFF)상태이기 때문에 노드Nx의 전압은 0V(접지전압)로 된다. 또 이 때, 트랜지스터Q24∼Q27로 구성되는 인버터에 의해서 노드Ny 및 Nz의 전압레벨은 각각 VCE 및 0V로 된다. 즉, 제어신호MO1은 L레벨로 되고 제어신호 MO2는 H레벨로 된다.

다음에, 외부전원전압이 VCE≥2·│VTP│+ VI (VI : 인버터의 논리임계전압)인 경우에는 노드Nx의 전압레벨은 0V에서 VCE로 변화하기 때문에 노드Ny 및 Nz의 전압레벨의 변화에 따라서 제어신호MO1 및 MO2의 극성도 반전하고, 제어신호MO1는 H레벨로 되고 제어신호MO2는 L레벨로 된다.

이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, P형 트랜지스터의 임계값전압VTP와 인버터의 논리임계값VI를 적절히 설계하는 것에 의해서, 전압발생회로(500)은 외부전원전압VCE와 소정의 전압레벨의 비교결과에 따라서 내부회로에 대해서 직접 외부전원전압을 공급할지 강압회로(520)의 출력을 공급할지를 선택할 수가 있다.

그러나, 종래 기술의 전압발생회로(500)에 있어서는 외부전원배선(570)이 구동되기 전 즉 외부전원배선(570)에 대해서 실제로 전압이 공급되기 전의 시점에 있어서는 VCE=0V이므로, 제어신호MO1은 L레벨로 되고 외부전원배선(570)과 내부회로전원배선(590)은 전환회로(540)에 의해서 접속된다.

이러한 상태에서 외부전원이 기동되어 외부전원전압VCE가 0V에서 5V로 상승한 경우를 고려한다. 이 경우에는 외부전원전압VCE의 상승에 따라서 전환회로(540)의 내부회로전원배선(590)으로의 출력을 외부전원배선(570)에서 강압회로(520)으로 전환하는 것에 의해, 내부회로(550)으로 정격전압인 3.3V를 초과하지 않은 전원전압을 안정적으로 공급하는 것이 필요하게 된다.

그러나, 실제로 전원전압검출회로(530)중의 노드Nx, Ny 및 Nz의 전압레벨이 변화되어 제어신호MO1 및 MO2의 극성이 반전하는 것에 의해서, 내부회로전원배선(590)과 외부전원배선(570)의 접속이 전환회로(540)에 의해서 비접속으로 될 때 까지에는 일정 시간 지연이 존재한다.

이 시간 지연의 존재에 의해 외부전원기동 직후에 있어서는 내부회로전원배선(590)과 외부전원배선(570)이 접속된 채의 상태에서 외부전원전압VCE가 상승하고 내부전원전압의 피크가 최대입력전압레벨(5V)로 되어 버릴 가능성이 있다. 이와 같은 현상이 발생하면, 내부회로(550)내의 각 회로에 탑재된 내부전원전압이 3.3V인 IC는 정격전압값을 초과해 버려 파괴될 우려가 있다.

또, 동작정격전압이 다른 IC를 혼재한 회로군을 공통의 외부전원배선하에서 동작시키는 경우에도 마찬가지 이유에 의해 외부전원배선으로 공급되는 전압레벨에 관계없이 저전압측의 동작전압(3.3V)을 안정하게 공급할 수 있는 전압발생회로가 필요하게 된다.

본 발명의 목적은 내부전원전압의 정격전압보다 높은 외부전원전압이 인가된 경우에 있어서도 정격전압을 초과하지 않은 내부전원전압을 안정적으로 공급하는 것이 가능한 전압발생회로를 제공하는 것이다.

도 1은 실시예 1의 전압발생회로의 구성을 설명하기 위한 전압발생회로(100)의 구성을 도시한 회로도,

도 2는 실시예 1의 전압발생회로(110)의 전체구성을 도시한 회로도,

도 3은 외부전원전압이 0V에서 5V로 상승하는 경우의 전압발생회로(110)의 동작을 설명하기 위한 동작파형도,

도 4는 외부전원전압이 0V에서 3.3V로 상승하는 경우의 전압발생회로(110)의 동작을 설명하기 위한 동작파형도,

도 5는 실시예 1의 변형예인 전압발생회로(120)의 전체 구성를 도시한 회로도,

도 6은 실시예 2의 전압발생회로(200)의 전체 구성을 도시한 회로도,

도 7은 외부전원전압이 0V에서 5V로 상승하는 경우의 전압발생회로(200)의 동작을 설명하기 위한 동작파형도,

도 8은 외부전원전압이 0V에서 3.3V로 상승하는 경우의 전압발생회로(200)의 동작을 설명하기 위한 동작파형도,

도 9는 실시예 2의 변형예인 전압발생회로(210)의 전체 구성을 도시한 회로도,

도 10은 실시예 3의 전압발생회로(300)의 전체 구성을 도시한 회로도,

도 11은 실시예 3의 변형예인 전압발생회로(310)의 전체 구성을 도시한 회로도,

도 12는 종래 기술의 전압발생회로(500)의 전체 구성을 도시한 개략블럭도,

도 13은 전환회로(540)의 구성을 도시한 회로도,

도 14는 전원전압 검출회로(530)의 구성을 도시한 회로도.

본 발명은 요약하면, 외부전원전압을 받아서 미리 정해진 정격전압의 동작전원전압을 발생하는 전압발생회로로서 외부전원배선, 내부전원배선, 제어노드, 출력전환회로, 보조전압발생회로 및 전압전환제어회로를 구비한다.

외부전원배선은 외부전원전압을 전달한다. 내부전원배선은 동작전원전압을 전달한다. 출력전환회로는 제어노드의 전압레벨에 따라서 활성화되고, 외부전원배선과 내부전원배선을 접속하기 위해 마련된다. 보조전압발생회로는 외부전원배선과 내부전원배선사이에 접속되고, 제어노드의 전압레벨에 따라서 출력전환회로와 상보적으로 활성화되어 내부전원배선으로 정격전압을 공급한다. 전압전환제어회로는 제어노드의 전압을 전환하는 것에 의해서 외부전원배선의 기동시에 있어서는 보조전압발생회로를 활성화시키고, 기동 후에 있어서는 외부전원배선의 전압레벨이 안정한 후에 외부전원배선의 전압레벨에 따라서 출력전환회로를 활성화시킨다.

본 발명은 다른 국면에 따르면, 외부전원전압을 받아서 미리 정해진 정격전압의 동작전원전압을 발생하는 전압발생회로로서, 외부전원배선, 내부전원배선, 제어노드, 출력전환회로, 보조전압발생회로 및 전압전환제어회로를 구비한다.

외부전원배선은 외부전원전압을 전달한다. 내부전원배선은 동작전원전압을 전달한다. 출력전환회로는 제어노드의 전압레벨에 따라서 활성화되고, 외부전원배선에서 내부전원배선으로 전압을 공급하기 위해 마련된다. 보조전압발생회로는 외부전원배선과 내부전원배선사이에 접속되고, 제어노드의 전압레벨에 따라서 출력전환회로와 상보적으로 활성화되어 내부전원배선으로 정격전압을 공급하기 위해 마련된다. 전압전환제어회로는 외부전원전압의 전압레벨이 정격전압보다 높게 설정되는 제1 기준전압 이하인 경우에 있어서는 출력전환회로를 활성화시킨다. 전압공급차단회로는 외부전원배선의 전압레벨이 안정화될 때 까지의 동안에 내부전원배선에 대한 외부전원배선 및 보조전압발생회로에 의한 전압공급을 정지한다.

따라서, 본 발명의 주요 이점은 외부전원배선의 전압레벨이 안정될 때 까지의 동안에는 보조전압발생회로에 의해서 내부전원배선으로 전압을 공급하므로, 기동시부터 정격을 초과하지 않는 안정된 전압을 내부전원배선으로 공급할 수 있음과 동시에, 외부전원배선의 전압레벨이 안정된 후에는 외부전원배선의 전압레벨에 따라서 보조전압발생회로를 비활성화시키는 것에 의해서 소비전력의 저감을 도모할 수 있게 되는 것이다.

또, 전압공급차단회로의 작용에 의해서 외부전원전압의 상승시의 일정 기간에 있어서 내부전원배선으로의 전압공급을 일시적으로 정지하므로, 내부전원전압이 정격전압을 초과하는 일이 없도록 제어할 수가 있다.

<실시예>

이하에 있어서, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면중에 있어서의 동일 부호는 동일 또는 상당부분을 나타낸다.

<실시예 1>

도 1은 본 발명의 실시예1의 전압발생회로를 설명하기 위한 전압발생회로(100)의 구성을 도시한 회로도이다.

전압발생회로(100)은 종래 기술의 전압발생회로(500)과 마찬가지로 외부전원전압VCE의 전압레벨에 따라서 외부전원배선(10) 및 레귤레이터회로(30)의 출력 중의 어느 한쪽을 내부전원배선(20)과 접속하는 것에 의해서 부하로 내부전원전압Vcc를 공급하는 것이다.

또, 본 발명의 실시1예에 있어서는 외부전원배선에서 5V 및 3.3V 중의 어느 한쪽을 정격값으로 하는 외부전원전압VCE가 공급되는 경우에 정격값(3.3V)의 내부전원전압을 안정적으로 공급하는 것이 가능한 전압발생회로의 구성에 대해서 설명하겠지만, 전압레벨을 5V 및 3.3V로 하는 것은 단순한 예시로서 본 발명의 적용을 이와 같은 경우에 한정하는 것은 아니다.

도 1를 참조하면, 전압발생회로(100)은 외부전원전압VCE가 전달되는 외부전원배선(10), 부하에 대해서 내부전원전압Vcc을 공급하기 위한 내부전원배선(20), 외부전원배선을 입력단자에 받아서 내부전원전압Vcc의 정격값인 3.3V의 출력전압을 출력단자로 발생시키는 레귤레이터회로(30) 및 노드Na의 전압레벨에 따라서 활성화되어 외부전원배선(10)과 내부전원배선(20)을 접속하는 전압전환트랜지스터(50)을 구비한다.

레귤레이터회로(30)은 출력제어단자CNT를 더 갖고, 출력제어단자CNT에 L레벨의 신호가 입력되어 있는 경우에는 레귤레이터회로(30)은 비활성화되고 출력단자OUT으로의 출력전압(3.3V)의 발생을 정지한다. 즉, 노드Na의 전압레벨에 따라서 레귤레이터회로(30) 및 전압전환트랜지스터(50) 중의 어느 한쪽이 상보적으로 활성화된다.

전압발생회로(100)은 외부전원전압VCE에 따라서 Na의 전압레벨을 결정하는 비교기(40)을 더 구비한다.

비교기(40)은 외부전원전압VCE가 기준전압V1보다 높은 경우에 있어서 노드Na로 H레벨을 출력한다. 비교기(40)은 OP(operation)앰프를 사용한 차동증폭회로등에 의해서 구성된다. 기준전압V1은 내부전원전압Vcc의 정격값보다 높고 또한 외부전원전압의 피크값보다 낮은 전압으로 설정하면 좋고, 도 1의 경우에 있어서는 3.9V로 설정된다.

전압발생회로(100)은 또 외부전원배선(10) 및 내부전원배선(20)의 전압을 안정화시키기 위한 캐패시터Ci 및 Co를 더 구비한다.

전압발생회로(100)은 외부전원전압VCE가 3.3V (≤V1)인 경우에는 비교기(40)에 의해서 노드Na의 전압을 L레벨로 하는 것에 의해, 레귤레이터회로(30)을 비활성화하여 출력전압의 발생을 정지시킴과 동시에, 전압전환 트랜지스터(50)을 온(ON)시키는 것에 의해 외부전원배선(10)과 내부전원배선(20)을 접속한다. 이것에 의해, 외부전원전압VCE가 3.3V인 경우에는 외부전원배선VCE에서 직접 내부전원전압이 내부전원배선(20)으로 공급된다.

한편, 외부전원전압VCE가 5V (≥V1)인 경우에는 비교기(40)에 의해서 노드Na로 H레벨의 전압이 출력된다. 이것에 의해, 전압전환 트랜지스터(50)은 오프됨과 동시에 레귤레이터회로(30)의 동작이 활성화된다. 따라서, 외부전원전압VCE가 5V인 경우에는 내부전원배선(20)과 외부전원배선(10)은 차단되고 레귤레이터회로(30)의 출력전압이 내부전원배선(20)으로 공급된다.

이와 같이, 외부전원전압이 내부전원전압의 정격값을 초과하는 경우에는 레귤레이터회로에 의해서 강압된 전압을 내부전원전압으로서 공급하고, 외부전원전압이 내부전원전압의 정격값 레벨인 경우에는 레귤레이터회로를 비활성화하여 외부전원배선에서 직접 내부전원전압을 공급하는 구성으로 하는 것에 의해서, 전압발생회로(100)은 전체의 소비전력을 저감하면서 안정적으로 내부전원전압을 공급할 수가 있다.

그러나, 전압발생회로(100)에 있어서는 종래 기술에서 설명한 것과 마찬가지 문제가 있고, 외부전원전압VCE가 기동시에 0V에서 5V로 상승하는 경우에는 비교기회로(40)의 응답 특성에 따라서는 노드Na의 전압레벨이 L레벨에서 H레벨로 변화할때 까지의 동안에 외부전원배선(10)의 전위가 상승하고 내부전원전압VCC가 피크가 외부전원전압의 최대 레벨(5V)까지 상승해 버릴 가능성이 있다.

도 2는 본 발명의 실시예1의 전압발생회로(110)의 구성을 도시한 회로도이다.

도 2를 참조하여 전압발생회로(110)은 전압발생회로(100)과 비교해서 비교기회로(40)을 내포하는 전압전환제어회로(60)을 구비하는 점에서 다르다.

전압발생회로(110)에 있어서는 노드Na의 전압레벨은 비교기회로(40)의 출력에 의해서 직접설정되는 것이 아니라 전압전환제어회로(60)에 의해서 제어된다.

전압발생회로(110)은 전압전환제어회로(60)의 작용에 의해서 외부전원전압의 상승타이밍에 있어서도 내부전원전압이 안정적으로 정격값을 초과하지 않도록 제어하는 것을 목적으로 한다.

전압전환제어회로(60)은 도 1에서 설명한 비교기(40) 및 이 비교기(40)과 노드Na사이에 배치되는 전환설정회로(45)를 포함한다.

전환설정회로(45)는 비교기(40)의 출력을 반전하는 인버터(62), 외부전원전압VCE가 기준전압V2를 초과했을 때 소정 시간td 경과 후에 H레벨의 전압신호를 출력하는 지연회로를 갖는 비교기(65) 및 상기 인버터(62)와 지연회로를 갖는 비교기(65)의 출력을 받아서 NAND연산결과를 출력하는 논리게이트(64)를 포함한다.

비교기(40)은 전압발생회로(100)의 경우와 마찬가지로 외부전원전압 VCE가 기준전압V1 이상으로 된 경우에 H레벨을 출력한다. 또, 기준전압V2는 내부전원전압Vcc의 정격값보다 낮은 전압으로 설정하면 좋다. 정격전압이 3.3V인 본 실시예의 경우에는 1예로서 V1 = 3.9V, V2= 2.6V로 설정하면 좋다.

다음에, 전압발생회로(110)에 있어서 외부전원전압이 기동시에 상승하는 경우의 전압발생회로(110)의 동작에 대해서 설명한다.

도 3은 외부전원전압이 0V에서 5V로 상승하는 경우의 전압발생회로(110)의 동작을 설명하기 위한 동작파형도이다.

도 3을 참조하면, 시각 t0에 있어서 외부전원이 기동되어 외부전원전압VCE가 상승을 개시한다. 외부전원전압VCE는 시각t1에 있어서 지연회로를 갖는 비교기(65)의 기준전압인 V2 (2.6V)에 도달하지만, 지연회로의 작용에 의해 소정의 지연시간td가 경과할 때 까지의 동안에 지연회로를 갖는 비교기(65)의 출력은 L레벨로 유지된다.

시각t2에 있어서, 외부전원전압VCE는 비교기(40)의 기준전압V1(3.9V)에 도달하기 때문에 비교기(40)의 출력은 H레벨로 변화한다. 이것에 따라서, 인버터(62)의 출력도 L레벨로 변화한다.

시각t1에서 소정의 지연 시간td 경과 후의 시각t3에 있어서 지연회로를 갖는 비교기(65)의 출력은 H레벨로 상승한다. 지연시간td를 외부전원전압VCE가 정상상태로 도달할 때 까지의 시간을 고려하여 설정하는 것에 의해, 지연회로를 갖는 비교기(65)의 출력이 H레벨로 전환되는 타이밍에 있어서는 인버터(62)의 출력은 이미 L레벨로 되어 있다.

이것에 의해, 노드Na의 전압레벨은 H레벨인 채로 유지된다. 그 동안에 트랜지스(50)는 오프상태를 유지하기 때문에 내부전원배선(20)으로는 항상 레귤레이터회로(30)의 출력전압이 공급된다. 따라서, 외부전원전압이 0V에서 5V로 상승하는 경우에 있어서 내부전원배선(20)으로 직접 외부전원전압VCE이 전달되는 일은 없고, 비교기의 응답속도에 관계없이 내부전원전압에 있어서의 정격(3.3V)을 초과하는 전압의 발생을 회피할 수 있다.

도 4는 외부전원전압이 0V에서 3.3V로 상승하는 경우의 전압발생회로(110)의 동작을 설명하기 위한 동작파형도이다.

도 4를 참조하면, 시각t0에 있어서 외부전원이 기동되어 외부전원전압VCE가 상승을 개시한다. 외부전원전압VCE는 시각t11에 있어서 지연회로를 갖는 비교기(65)의 기준전압V2 (2.6V)에 도달하지만, 지연회로의 작용에 의해 소정의 지연시간td가 경과할 때 까지의 동안에 지연회로를 갖는 비교기(65)의 출력은 L레벨로 유지된다.

한편, 외부전원전압의 정상값(3.3V)은 비교기(40)의 기준전압V1(3.9V)보다 낮기 때문에, 비교기(40)의 출력은 L레벨인 채 일정하다. 이것에 따라서, 인버터(62)의 출력도 H레벨을 유지한다.

따라서, 지연회로를 갖는 비교기(65)의 출력은 L레벨로 유지되는 동안에 노드Na의 전압레벨은 H레벨이고, 트랜지스터(50)은 오프상태임과 동시에 레귤레이터회로(30)은 활성화된다. 그 동안에 내부전원배선(20)으로는 레귤레이터회로(30)의 출력전압이 공급되므로, 내부전원전압에 정격(3.3V)를 초과하는 전압이 발생하는 것을 회피할 수 있다.

시각t11에서 소정의 지연시간td 경과 후의 시각t12에 있어서 지연회로를 갖는 비교기(65)의 출력이 H레벨로 상승하면, 인버터(62)의 출력이 H레벨로 유지되고 있으므로 노드Na의 전압레벨은 H레벨에서 L레벨로 변화한다.

이것에 의해, 시각t12에 있어서 내부전원배선(20)과 외부전원배선이 트랜지스터(50)의 온에 의해서 접속된다. 지연시간td는 외부전원전압VCE가 정상상태에 도달할 때 까지의 시간을 고려해서 설정되므로, 내부전원배선(20)으로 외부전원전압 VCE를 공급하더라도 내부전원배선(20)에 정격(3.3V)을 초과하는 과도적인 피크전압이 발생할 우려는 없다.

따라서, 외부전원전압이 0V에서 3.3V로 상승하는 경우에 있어서도 내부전원전압에 있어서의 정격(3.3V)을 초과하는 전압의 발생을 회피할 수 있다. 또, 외부전원전압VCE가 정상상태에 도달한 후에 있어서 레귤레이터회로(30)를 비활성으로 하는 것에 의해서 소비전력의 저감을 도모하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이, 외부전원전압이 3.3V 및 5V중의 어느 경우라도 정격전압을 초과하는 과도적인 피크전압의 발생이 회피된 안정적인 전압을 기동직후부터 내부전원배선으로 공급하는 것이 가능하게 된다.

또한, 전압전환 트랜지스터(50)으로서 온저항이 작은 MOS트랜지스터를 채용하는 것에 의해서, 이러한 경우에 있어서의 외부전원전압VCE와 내부전원전압Vcc사이에 발생하는 전압강하를 작게 억제 할 수 있다.

또, 기준전압V1 및 V2를 각각 3.9V 및 2.6V로 한 것은 예시에 불과하다. 즉, 비교기(40)의 기준전압으로 되는 V1을 내부전원전압Vcc의 정격전압보다 높게 설정하고 지연회로를 갖는 비교기(65)의 기준전압V2를 정격전압보다 낮게 설정하면 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

지연회로를 갖는 비교기(65)에 의해 설정되는 지연시간td는 이미 기술한 바와 같이 외부전원배선(10)으로 공급되는 외부전원전압VCE가 안정상태로 될 때 까지의 동안에 비교기의 출력전압레벨이 H레벨로 전환되지 않도록 설정하면 좋고, 외부전원전압VCE의 상승시에 있어서의 안정성을 평가 및 확인한 후에 결정하면 좋다.

<실시예 1의 변형예>

도 5는 본 발명의 실시예1의 변형예인 전압발생회로(120)의 전체구성을 도시한 회로도이다.

도 5를 참조하면, 전압발생회로(120)은 실시예1의 전압발생회로(110)와 비교하여 비교기(40) 대신에 전압비교회로(41)를 구비하는 점에서 다르다. 그 밖의 구성 및 동작에 대해서는 전압발생회로(110)의 경우와 마찬가지이므로 설명은 반복하지 않는다.

전압비교회로(41)은 외부전원배선(10)과 인버터(62)의 입력노드를 전기적에 접속하기 위해 마련된 PNP 트랜지스터(47), 트랜지스터(47)의 콜렉터와 접지배선(15) 사이에 마련된 저항기(46), 노드Nb와 트랜지스터(47)의 베이스 사이에 마련된 저항기(44), 외부전원배선(10)과 노드Nb사이에 접속되는 저항기(42) 및 노드Nb와 접지배선(15) 사이에 접속되는 항복전압V1인 제너다이오드(48)를 포함한다. 제너다이오드(48)에 발생하는 전압강하에 의해 트랜지스터(47)의 베이스와 접속되는 노드Nb의 전압레벨은 기준전압V1 이하로 유지된다.

이것에 의해, 외부전원전압VCE가 기준전압V1 이상으로 된 경우에 있어서 트랜지스터(47)의 베이스-에미터간 전압이 상승하고 트랜지스터(47)은 도통상태로 된다. 즉, 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해 전압비교회로(41)은 전압발생회로(110)의 비교기(40)와 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.

전압발생회로(120)은 그의 동작은 전압발생회로(110)과 마찬가지이지만, OP앰프를 사용하는 비교기(40) 대신에 제너다이오드, 트랜지스터 및 저항기로 구성되는 전압비교회로(41)에 의해서 동등한 효과를 얻을 수 있으므로, 비용적으로 더욱 유리한 구성으로 하는 것이 가능하다.

<실시예 2>

도 6은 본 발명의 실시예 2의 전압발생회로(200)의 구성을 도시한 회로도이다.

도 6를 참조하면, 전압발생회로(200)은 도 1의 전압발생회로(100)과 비교해서 레귤레이터회로(30)의 출력단자 및 전압전환 트랜지스터(50)에 접속되는 출력노드No와 내부전원배선(20)사이에 전압차단회로(70)을 더 구비하는 점에서 다르다. 전압발생회로(200)은 전압차단회로(70)의 작용에 의해서 외부전원전압VCE의 상승시의 일정기간에 있어서 내부전원배선(20)으로의 전원전압의 공급을 일시적으로 정지시키는 것에 의해 내부전원전압Vcc가 정격전압을 초과하는 일이 없도록 제어하는 것을 목적으로 한다.

레귤레이터회로(30), 비교기(40) 및 전압전환 트랜지스터(50)의 동작에 대해서는 전압발생회로(100)의 경우와 마찬가지이므로 설명은 반복하지 않는다.

전압차단 제어회로(70)은 입력전압이 기준전압V2 이상으로 된 경우에 소정 지연시간td 경과후에 H레벨을 출력하는 지연회로를 갖는 비교기(72), 지연회로를 갖는 비교기(72)의 출력을 반전하는 인버터(74) 및 인버터(74)의 출력을 게이트에서 받고 레귤레이터회로(30)의 출력단자와 내부전원배선(20)사이에 접속되는 전압차단 트랜지스터(76)을 포함한다.

실시예 1의 경우와 마찬가지로 비교기(40)은 외부전원전압VCE가 기준전압V1 이상으로 된 경우에 H레벨을 출력한다. 기준전압V1은 내부전원전압Vcc의 정격전압(예를들면 3.3V)이상인 3.9V로 설정되고 기준전압V2는 정격전압 이하인 2.6V로 설정된다.

전압발생회로(200)에 있어서는 외부전원전압이 안정상태로 될 때 까지의 일정기간 전압차단 트랜지스터(76)을 오프하는 것에 의해서 내부전원배선(20)으로의 전압공급을 정지시키고, 그 후 외부전원전압VCE가 안정상태로 된 후에 전압차단 트랜지스터(76)을 온하여 내부전원배선(20)으로의 내부전원전압의 공급을 개시한다.

도 7은 외부전원전압이 0V에서 5V로 상승하는 경우의 전압발생회(200)의 동작을 설명하기 위한 동작파형도이다.

도 7를 참조하면, 시각t0에 있어서 외부전원이 기동되어 외부전원전압VCE가 상승을 개시한다. 외부전원전압VCE는 시각t1에 있어서 지연회로를 갖는 비교기(72)의 기준전압인 V2 (2.6V)에 도달하지만, 지연회로의 작용에 의해 소정의 지연시간td가 경과할 때 까지의 동안에 지연회로를 갖는 비교기(72)의 출력은 L레벨이고, 전압차단 트랜지스터(76)도 오프상태를 유지한다. 전압차단 트랜지스터(76)이 오프상태인 동안에는 내부전원배선으로 전압은 공급되지 않는다.

시각t2에 있어서, 외부전원전압VCE는 비교기(40)의 기준전압V1 (3.9V)에 도달하기 때문에 비교기(40)의 출력은 H레벨로 변화한다. 이것에 따라서, 전압전환트랜지스터(50)의 턴오프에 의해서 외부전원배선과 내부전원배선 사이가 차단됨과 동시에 레귤레이터회로(30)이 활성화되어 내부전원전압의 생성을 개시한다.

시각t1에서 소정의 지연시간td 경과 후의 시각t3에 있어서, 지연회로를 갖는 비교기(72)의 출력은 H레벨로 상승하고, 이것에 따른 전압차단 트랜지스터(76)의 온에 의해서 내부전원배선으로의 전압공급이 개시된다.

여기서, 지연시간td를 외부전원전압VCE의 기동시의 응답특성을 고려하여 설정하는 것에 의해서 내부전원배선(20)에 대해 항상 레귤레이터회로(30)의 출력전압을 공급할 수가 있다. 따라서, 외부전원전압이 0V에서 5V로 상승하는 경우에 있어서 내부전원배선(20)으로 직접 외부전원전압VCE가 전달되는 일이 없고 비교기의 응답속도에 관계없이 내부전원전압에 있어서의 정격(3.3V)을 초과하는 전압의 발생을 회피할 수 있다.

도 8는 외부전원전압이 0V에서 3.3V로 상승하는 경우의 전압발생회로(200)의 동작을 설명하기 위한 동작파형도이다.

도 8을 참조하면, 시각t0에 있어서 외부전원이 기동되어 외부전원전압VCE가 상승을 개시한다. 외부전원전압VCE는 시각t11에 있어서 지연회로를 갖는 비교기(72)의 기준전압V2 (2.6V)에 도달하지만, 지연회로의 작용에 의해 소정의 지연시간td가 경과할 때 까지의 동안에 지연회로를 갖는 비교기(72)의 출력은 L레벨로 유지되기 때문에 전압차단 트랜지스터(76)도 오프상태를 유지한다. 전압차단 트랜지스터(76)이 오프상태 동안에는 내부전원배선으로는 전압이 공급되지 않는다.

한편, 외부전원전압의 정상값(3.3V)은 비교기(40)의 기준전압V1(3.9V)보다 낮기 때문에 비교기(40)의 출력은 L레벨인 채 일정하다. 이것에 따라서 전압전환 트랜지스터(50)은 온을 유지한다. 그러나, 전압차단 트랜지스터(76)가 오프상태이기 때문에 내부전원배선으로 전압은 공급되지 않는다.

시각t11에서 소정의 지연시간td 경과 후의 시각t12에 있어서, 지연회로를 갖는 비교기(72)의 출력이 H레벨로 상승하면, 이것에 따라서 전압차단트랜지스터(76)은 온한다.

시각t12에 있어서는 전압전환 트랜지스터(50)은 온을 유지하고 있고, 레귤레이터회로(30)은 비활성화된 채이다. 따라서, 트랜지스터(50)의 온에 의해서 외부전원배선(10)과 내부전원배선(20)이 접속된다.

지연시간td를 외부전원전압VCE가 정상상태로 도달할 때 까지의 시간을 고려하여 설정하는 것에 의해 내부전원배선(20)으로 외부전원전압VCE를 직접 공급해도 내부전원배선(20)에 정격(3.3V)를 초과하는 과도적인 피크전압이 발생할 우려는 없다.

따라서, 외부전원전압이 0V에서 3.3V로 상승하는 경우에 있어서도 내부전원전압에 있어서의 정격(3.3V)을 초과하는 전압의 발생을 회피할 수 있다. 또, 레귤레이터회로(30)을 비활성화시키는 것에 의해서 소비전력의 저감을 도모하는 것이 가능하게 된다.

전압발생회로(100)의 경우와 마찬가지로 전압전환 트랜지스터(50) 및 전압차단 트랜지스터(76)으로서 온저항이 작은 MOS트랜지스터를 채용하는 것에 의해서, 이 경우에 있어서의 외부전원전압VCE와 내부전원전압Vcc사이에 발생하는 전압강하를 작게 억제할 수 있다.

이와 같이, 외부전원전압의 상승 타이밍에 있어서, 외부전원전압이 안정상태 로 될 때 까지의 일정 기간 동안 내부전원배선(20)으로의 전압공급을 차단하는 것에 의해서도 기동직후에 있어서 내부전원전압을 공급하는 것은 불가능하지만, 내부전원전압이 안정적으로 정격전압을 초과하지 않도록 제어하는 것이 가능하게 된다.

<실시예 2의 변형예>

도 9는 본 발명의 실시예 2의 변형예의 전압발생회로(210)의 구성을 도시한 회로도이다.

도 9를 참조하면, 전압발생회로(210)은 실시예2의 전압발생회로(200)과 비교해서 비교기(40) 대신에 전압비교회로(41)을 구비하는 점에서 다르다. 그 밖의 구성 및 동작에 대해서는 전압발생회로(200)의 경우와 마찬가지이므로 설명은 반복하지 않는다.

또, 전압비교회로(41)의 구성 및 동작은 실시예1의 변형예의 전압발생회로(120)의 경우와 마찬가지이므로 설명은 반복하지 않는다.

전압비교회로(41)은 전압발생회로(200)에 있어서의 비교기(40)과 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 전압발생회로(210)은 그의 동작은 전압발생회로(200)과 마찬가지이지만, OP앰프를 사용하는 비교기(40) 대신에 제너다이오드, 트랜지스터 및 저항기로 구성되는 전압비교회로(41)에 의해서 동등한 효과를 얻을 수 있으므로, 비용적으로 더욱 유리한 구성으로 하는 것이 가능하다.

<실시예 3>

도 10은 본 발명의 실시예3의 전압발생회로(300)의 구성을 도시한 회로도이다.

도 10를 참조하면, 전압발생회로(300)은 전압발생회로(100)과 비교하여 레귤레이터회로의 입력단자 및 전압전환 트랜지스터(50)에 접속되는 입력노드Ni와 외부전원배선(10)사이에 전압차단제어회로(70)을 더 구비하는 점에서 다르다.

전압발생회로(300)은 외부전원전압VCE가 안정상태로 될 때 까지의 동안 레귤레이터회로(30) 및 전압전환 트랜지스터(50)과 외부전원배선(10)사이를 차단하는 것에 의해서 내부전원배선(20)으로의 전압공급을 정지시킨다. 또, 외부전원전압 VCE가 안정하게 된 후에 있어서는 전압차단 트랜지스터(76)를 온시키는 것에 의해 전압발생회로(100)과 마찬가지 동작을 실행한다.

비교기(40), 지연회로를 갖는 비교기(72), 트랜지스터(62) 및 전압전환 트랜지스터(50)의 동작타이밍에 대해서는 도 7 및 도 8에서 설명한 전압발생회로(200)의 경우와 마찬가지이므로 설명은 반복하지 않는다.

이와 같은 구성에 의해서도 전압발생회로(200)와 마찬가지로 기동직후에 있어서 내부전원전압을 공급하는 것은 불가능하지만, 외부전원전압VCE의 상승시에 있어서도 내부전원전압Vcc가 순간적으로 정격 이상으로 되는 것을 확실하게 회피할 수 있어 부하인 내부회로에 정격 이상의 전압이 인가되어 소자파괴에 이르는 것을 회피할 수 있다.

<실시예 3의 변형예>

도 11은 본 발명의 실시예3의 변형예인 전압발생회로(310)의 구성을 도시한 회로도이다.

도 11를 참조하면, 전압발생회로(310)은 실시예3의 전압발생회로(300)과 비교해서 비교기(40) 대신에 전압비교회로(41)를 구비하는 점에서 다르다. 그 밖의 구성 및 동작에 대해서는 전압발생회로(300)의 경우와 마찬가지이므로 설명은 반복하지 않는다.

전압비교회로(41)은 전압발생회로(300)에 있어서의 비교기(40)과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 전압발생회로(310)은 그의 동작은 전압발생회로(300)과 마찬가지이지만, OP앰프를 사용하는 비교기(40) 대신에 제너다이오드, 트랜지스터 및 저항기로 구성되는 전압비교회로(41)에 의해서 동등한 효과를 얻을 수 있으므로 비용적으로 더욱 유리한 구성으로 하는 것이 가능하다.

본 발명에 의하면, 외부전원배선의 전압레벨이 안정화 될 때 까지의 동안에는 보조전압발생회로에 의해서 내부전원배선으로 전압을 공급하고, 외부전원배선의 전압레벨이 안정화된 후에는 외부전원배선의 전압레벨에 따라서 내부전원배선으로 직접 외부전원배선에서 전압을 공급하므로, 기동시부터 정격을 초과하는 일이 없는 안정된 전압을 내부전원배선으로 공급할 수 있음과 동시에 보조전압발생회로를 비활성화시키는 것에 의해서 소비전력의 저감을 도모할 수 있게 된다.

또, 전압공급차단회로의 작용에 의해서 외부전원전압의 상승시의 일정 기간에 있어서 내부전원배선으로의 전압공급을 일시적으로 정지시키므로, 내부전원전압이 정격전압을 초과하는 일이 없도록 제어할 수가 있다.

또, 소정의 시간의 경과에 의해서 외부전원배선의 전압레벨이 안정된 것으로 간주하므로 회로구성을 더욱 간이한 것으로 할 수 있고, 전압비교회로를 연산증폭기를 사용하지 않고 구성할 수 있으므로 저가격화를 도모할 수가 있다.

또한, 전압비교회로에 있어서의 소정 시간을 외부전원배선의 전압레벨이 안정상태에 도달할 때 까지의 소요시간에 따라서 설정하므로, 외부에서 공급되는 외부전원전압의 과도응답특성에 따라서 내부전원전압이 정격전압을 초과하는 일이 없도록 제어할 수 있다.

Claims

외부전원전압을 받아서 소정의 정격전압의 동작전원전압을 발생하기 위한 전압발생회로로서,

상기 외부전원전압을 전달하기 위한 외부전원배선;

상기 동작전원전압을 전달하기 위한 내부전원배선;

제어노드;

상기 제어노드의 전압레벨에 따라서 활성화되고, 상기 외부전원배선과 상기 내부전원배선을 접속하기 위한 출력전환회로;

상기 외부전원배선과 상기 내부전원배선사이에 접속되고, 상기 제어노드의 전압레벨에 따라서 상기 출력전환회로와 상보적으로 활성화되고 상기 내부전원배선으로 상기 정격전압을 공급하기 위한 보조전압발생회로 및;

상기 외부전원배선의 기동시에 있어서는 상기 보조전압발생회로를 활성화시키고, 상기 외부전원배선의 기동 후에 있어서는 상기 외부전원배선의 전압레벨이 안정된 후에 상기 외부전원배선의 전압레벨에 따라서 상기 출력전환회로를 활성화시키기 위해서 상기 제어노드의 전압을 전환하는 전압전환제어회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압발생회로.
제1항에 있어서,

상기 전압전환제어회로는 상기 제어노드의 전압레벨을 상기 출력전환회로를 활성화시키기 위한 제1 전압 및 상기 보조전압발생회로를 활성화시키기 위한 제2 전압중의 어느 한쪽으로 설정하고,

상기 전압전환 제어회로는

상기 외부전원배선의 전압레벨이 상기 정격전압보다 높게 설정되는 제1 기준전압 이상인 경우에 제1 제어신호를 활성화시키는 제1 전압비교회로,

상기 외부전원배선의 전압레벨이 상기 정격전압보다 낮게 설정되는 제2 기준전압으로 되고 또한 상기 외부전원배선의 기동시부터 소정 시간이 경과한 경우에 제2 제어신호를 활성화시키는 제2 전압비교회로 및

상기 제1 제어신호가 비활성화되고 또한 상기 제2 제어신호가 활성화되는 경우에 상기 제어노드의 전압레벨을 상기 제1 전압으로 설정하는 논리연산회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압발생회로.
외부전원전압을 받아서 소정의 정격전압의 동작전원전압을 발생하기 위한 전압발생회로로서,

상기 외부전원전압을 전달하기 위한 외부전원배선;

상기 동작전원전압을 전달하기 위한 내부전원배선;

제어노드;

상기 제어노드의 전압레벨에 따라서 활성화되고, 상기 외부전원배선에서 상기 내부전원배선으로 전압을 공급하기 위한 출력전환회로;

상기 외부전원배선과 상기 내부전원배선사이에 접속되고, 상기 제어노드의 전압레벨에 따라서 상기 출력전환회로와 상보적으로 활성화되고, 상기 내부전원배선으로 상기 정격전압을 공급하기 위한 보조전압발생회로;

상기 외부전원전압의 전압레벨이 상기 정격전압보다 높게 설정되는 제1 기준전압 이하인 경우에 있어서는 상기 출력전환회로를 활성화시키기 위한 전압전환제어회로 및;

상기 외부전원배선의 전압레벨이 안정화될 때 까지의 동안에 상기 내부전원배선에 대한 상기 외부전원배선 및 상기 보조전압발생회로에 의한 전압공급을 정지시키기 위한 전압공급차단회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압발생회로.