TWI683540B - 電源切換電路以及半導體裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供避免了消耗電流的增大的電源切換電路。電源切換電路在各個電源輸入端子與輸出端子之間具備金屬氧化物半導體電晶體，所述金屬氧化物半導體電晶體彼此的閘極連接，彼此的後閘極連接，且串聯連接。

Description

電源切換電路以及半導體裝置
本發明是有關於一種接受從主(main)電源與副(sub)電源供給的電源的半導體裝置中的電源切換電路，該電源切換電路在來自主電源的電源供給停止時將電源的供給從主電源向副電源切換。
圖3是表示現有的電源切換電路的電路圖。
現有的電源切換電路包括：被提供主電源的電壓V0的主電源輸入端子200，被提供副電源的電壓V1的副電源輸入端子201，PN接面元件202及PN接面元件(PN junction element)203，以及輸出電壓Vout的輸出端子204。
圖4是現有的電源切換電路的PN接面元件的剖面構造圖。
PN接面元件是將設置於基板的P型區域209中的N型區域208作為陰極端子206，將設置於N型區域208中的P型區域207作為陽極端子205而實現。另外，在基板的P型區域209和與基板的P型區域209鄰接的N型區域之間提供最低電壓(VSS)，以避免流動多餘的順向偏壓電流(forward bias current)。
現有的電源切換電路在來自主電源的電源停止的備份(back up)動作狀態下，藉由從副電源供給電源而實現對半導體 裝置的電源的穩定供給。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-87994號公報
然而，現有的電源切換電路因在被供給電源時在被供給電源的路徑上具有順向偏壓的PN接面元件，故寄生即插即用(Plug-and-Play，PNP)型雙極元件中會流動集極電流，因而存在消耗電流增大的課題。
本發明為了解決以上問題而提出，提供一種消耗電流少的電源切換電路。
為了解決現有的問題，本發明的電源切換電路為以下的構成。
一種電源切換電路，對從多個電源輸入端子接受電源供給的半導體裝置的電源進行切換而輸出至輸出端子，在各個電源輸入端子與輸出端子之間具備金屬氧化物半導體(Metal Oxide Semiconductor，MOS)電晶體，該MOS電晶體彼此的閘極連接，彼此的後閘極連接，且串聯連接。
根據本發明的電源切換電路，可提供消耗電流少的電源 切換電路。
100、101、110、111‧‧‧MOS電晶體
200‧‧‧主電源輸入端子
201‧‧‧副電源輸入端子
202、203‧‧‧PN接面元件
204‧‧‧輸出端子
205‧‧‧陽極端子
206‧‧‧陰極端子
207、209‧‧‧P型區域
208‧‧‧N型區域
V0‧‧‧主電源的電壓
V1‧‧‧副電源的電壓
VA、VB、Vout‧‧‧電壓
VSS‧‧‧最低電壓
圖1是表示本實施形態的電源切換電路的電路圖。
圖2是表示本實施形態的電源切換電路的另一例的電路圖。
圖3是表示現有的電源切換電路的電路圖。
圖4是現有的電源切換電路的PN接面元件的剖面構造圖。
以下，參照圖式對本實施形態的電源切換電路進行說明。
圖1是表示本實施形態的電源切換電路的電路圖。
本實施形態的電源切換電路包括：被提供主電源的電壓V0的主電源輸入端子200，被提供副電源的電壓V1的副電源輸入端子201，MOS電晶體100、MOS電晶體101、MOS電晶體110、MOS電晶體111，以及輸出電壓Vout的輸出端子204。
MOS電晶體100中，汲極與主電源輸入端子200連接，源極與後閘極連接。MOS電晶體101中，閘極與汲極和MOS電晶體100的閘極及輸出端子204連接，源極與後閘極連接於MOS電晶體100的源極及後閘極。MOS電晶體110中，汲極與副電源輸入端子201連接，源極與後閘極連接。MOS電晶體111中，閘極與汲極和MOS電晶體110的閘極及輸出端子204連接，源極與後閘極連接於MOS電晶體110的源極與後閘極。
接下來，對本實施形態的電源切換電路的動作進行說明。
在電壓V0高於電壓V1的通常動作狀態下，因MOS電晶體100為導通狀態，故汲極電壓VA與電壓V0大致相等。MOS電晶體101因源極電壓(電壓VA)與電壓V0大致相等，故成為導通狀態，輸出端子204中被供給主電源的電壓V0。
此處，MOS電晶體100的汲極與後閘極間的PN接面元件中，因V0≒VA，故不會被施加順向偏壓電壓。因此，將MOS電晶體100的汲極與後閘極間的PN接面元件作為射極及基極、且將基板的P型區域209作為集極的PNP型雙極元件不導通，因而未流動集極電流。由此，不會引起電源切換電路的消耗電流增大。
另一方面，副電源的路徑中，由於MOS電晶體110中閘極電壓明顯高於源極電壓，且由於汲極與後閘極間的PN接面元件明顯地發生逆向偏壓，因而MOS電晶體110中未流動電流。因此，朝向副電源輸入端子201、即副電源的流入電流得到抑制。
在電壓V0低於電壓V1的備份動作狀態下，因MOS電晶體110為導通狀態，故汲極電壓VB與電壓V1大致相等。MOS電晶體111因源極電壓(電壓VB)與電壓V1大致相等，故成為導通狀態，輸出端子204中被供給副電源的電壓V1。
此處，MOS電晶體110的汲極與後閘極間的PN接面元件中，因V0≒VB，故未被施加順向偏壓電壓。因此，將MOS電晶體110的汲極與後閘極間的PN接面元件作為射極及基極、且將 基板的P型區域209作為集極的PNP型雙極元件不導通，故未流動集極電流。由此，不會引起電源切換電路的消耗電流增大。
另一方面，主電源的路徑中，由於MOS電晶體100中閘極電壓明顯高於源極電壓，且由於汲極與後閘極間的PN接面元件明顯地發生逆向偏壓，因而MOS電晶體100中未流動電流。因此，朝向主電源輸入端子200、即主電源的流入電流得到抑制。
如以上說明，根據本實施形態的電源切換電路，可提供消耗電流少的電源切換電路。此外，成為亦考慮了抑制朝向各電源的流入電流的電源切換電路。
另外，所述中列舉圖1的電路為例，以作為主電源與副電源的電源切換電路為前提而進行了說明，但即便對3個以上的電源，亦可同樣地獲得效果。例如，與針對主電源的MOS電晶體100及MOS電晶體101同樣地，其他電源中同樣地具備電晶體即可。
而且，對藉由電源切換電路的輸出端子204提供各電晶體的閘極電壓進行了說明，亦可為供給電源的路徑的電晶體的閘極被提供比電源切換電路的輸出低的電壓，未供給電源的路徑的電晶體的閘極被提供比電源切換電路的輸出高的電壓。例如，如圖2所示，電晶體的閘極亦可與另一輸入端子連接。
100、101、110、111‧‧‧MOS電晶體
200‧‧‧主電源輸入端子
201‧‧‧副電源輸入端子
204‧‧‧輸出端子
V0‧‧‧主電源的電壓
V1‧‧‧副電源的電壓
VA、VB、Vout‧‧‧電壓

Claims (3)

  1. 一種電源切換電路，設置於接受對多個電源輸入端子供給不同電壓的電源供給的半導體裝置，對所述電壓進行切換而輸出至輸出端子，所述電源切換電路的特徵在於：在各個電源輸入端子與所述輸出端子之間具備金屬氧化物半導體電晶體，所述金屬氧化物半導體電晶體彼此的閘極連接，彼此的後閘極與源極連接，且串聯連接，其中所述金屬氧化物半導體電晶體的閘極連接於所述輸出端子。
  2. 一種電源切換電路，設置於接受對多個電源輸入端子供給不同電壓的電源供給的半導體裝置，對所述電壓進行切換而輸出至輸出端子，所述電源切換電路的特徵在於：在各個電源輸入端子與所述輸出端子之間具備金屬氧化物半導體電晶體，所述金屬氧化物半導體電晶體彼此的閘極連接，彼此的後閘極與源極連接，且串聯連接，其中所述金屬氧化物半導體電晶體的閘極連接於另一所述電源輸入端子。
  3. 一種半導體裝置，其特徵在於：包括如申請專利範圍第1項或第2項所述的電源切換電路。
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