JP7809937B2 - power supply - Google Patents
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Description
本発明は、内部電源電圧を生成する電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that generates an internal power supply voltage.
近年、パワー半導体素子を用いたスイッチ素子と、スイッチ素子の駆動回路およびその周辺の保護回路等を1チップ化したIPS(Intelligent Power Switch)と呼ばれる半導体装置の開発が進んでいる。 In recent years, progress has been made in the development of semiconductor devices known as IPS (Intelligent Power Switches), which integrate a switching element using a power semiconductor element, the switching element's drive circuit, and peripheral protection circuits into a single chip.
IPSは、例えば、トランスミッション、エンジンおよびブレーキなどの車両電装システムに広く利用されており、小型化、高性能化および高信頼性に応える製品が要望されている。 IPS are widely used in vehicle electrical systems, such as transmissions, engines, and brakes, and there is demand for products that meet these requirements, including compactness, high performance, and high reliability.
一方、車両の電源環境は、例えば、初期運用時には、逆起電力やスパイク等、高電圧や低電圧、瞬断等が生じやすい。このため、IPSでは、外部電源電圧から内部電源電圧を装置内部で生成して、所定の回路に対して内部電源電圧を供給するようにしている。 On the other hand, the vehicle's power supply environment is prone to back electromotive force, spikes, high and low voltages, and momentary interruptions, for example, during initial operation. For this reason, IPS generates an internal power supply voltage from the external power supply voltage within the device and supplies the internal power supply voltage to designated circuits.
図5は従来の内部電源回路の構成の一例を示す図である。内部電源回路110は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)のトランジスタDEP1、NM1およびツェナーダイオードZN1を備え、外部電源電圧VCCから内部電源電圧VDDを生成する回路である。生成された内部電源電圧VDDは、内部電源電圧VDDによって駆動する対象回路2に供給される。 Figure 5 shows an example of the configuration of a conventional internal power supply circuit. The internal power supply circuit 110 includes MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) transistors DEP1 and NM1 and a Zener diode ZN1, and generates an internal power supply voltage VDD from an external power supply voltage VCC. The generated internal power supply voltage VDD is supplied to a target circuit 2 that is driven by the internal power supply voltage VDD.
トランジスタDEP1、NM1は、NMOSトランジスタ(NチャネルMOSFET)が使用されている。なお、NMOSトランジスタDEP1は、ゲートがソースショートしたデプレッション型MOSFETであり、NMOSトランジスタNM1は、エンハンスメント型MOSFETである。 Transistors DEP1 and NM1 are NMOS transistors (N-channel MOSFETs). Note that NMOS transistor DEP1 is a depletion-mode MOSFET with its gate shorted to its source, and NMOS transistor NM1 is an enhancement-mode MOSFET.
なお、デプレッション型のNMOSトランジスタでは、ゲート・ソース間の電圧が0でもドレイン・ソース間には電流が流れる。これに対し、エンハンスメント型のNMOSトランジスタでは、ゲート・ソース間の電圧が0の場合はドレイン・ソース間に電流が流れないが、閾値電圧を超えると電流が流れる。 In a depletion-type NMOS transistor, current flows between the drain and source even when the voltage between the gate and source is zero. In contrast, in an enhancement-type NMOS transistor, no current flows between the drain and source when the voltage between the gate and source is zero, but current flows when the threshold voltage is exceeded.
各構成素子の接続関係について、NMOSトランジスタDEP1のドレインは、外部電源電圧VCCおよびNMOSトランジスタNM1のドレインに接続される。NMOSトランジスタDEP1のゲートは、NMOSトランジスタDEP1のソース、NMOSトランジスタNM1のゲートおよびツェナーダイオードZN1のカソードに接続される。NMOSトランジスタNM1のソースは、対象回路2の電源端子に接続される。対象回路2のグランド(GND)端子には、ツェナーダイオードZN1のアノードおよびGNDが接続される。 Regarding the connection relationship of each component, the drain of NMOS transistor DEP1 is connected to the external power supply voltage VCC and the drain of NMOS transistor NM1. The gate of NMOS transistor DEP1 is connected to the source of NMOS transistor DEP1, the gate of NMOS transistor NM1, and the cathode of Zener diode ZN1. The source of NMOS transistor NM1 is connected to the power supply terminal of target circuit 2. The anode of Zener diode ZN1 and GND are connected to the ground (GND) terminal of target circuit 2.
ここで、内部電源回路110では、NMOSトランジスタNM1において、ドレインに外部電源電圧VCCが接続されて、ゲートに入力、ソースが出力となる構成になっており、NMOSトランジスタNM1はソースフォロワとして機能する。 Here, in the internal power supply circuit 110, the drain of the NMOS transistor NM1 is connected to the external power supply voltage VCC, the gate is the input, and the source is the output, so that the NMOS transistor NM1 functions as a source follower.
したがって、NMOSトランジスタNM1のゲートに入力する信号をVin、ゲート・ソース間の電圧をVgsとすると、内部電源回路110が出力する内部電源電圧VDDは、VinとVgsとの差分(Vin-Vgs)で表される。また、ツェナーダイオードZN1の降伏電圧をVz、NMOSトランジスタDEP1の閾値電圧をVthとすると、Vinは、VzとVthとの差分(Vz-Vth)で表される。 Therefore, if the signal input to the gate of NMOS transistor NM1 is Vin and the voltage between the gate and source is Vgs, the internal power supply voltage VDD output by internal power supply circuit 110 is expressed as the difference between Vin and Vgs (Vin - Vgs). Furthermore, if the breakdown voltage of Zener diode ZN1 is Vz and the threshold voltage of NMOS transistor DEP1 is Vth, Vin is expressed as the difference between Vz and Vth (Vz - Vth).
内部電源回路110では、このように、NMOSトランジスタNM1のソースフォロワにより内部電源電圧VDDを生成している。対象回路2が正常動作する際の動作保障電圧が例えば、4.5Vならば、内部電源回路110は内部電源電圧VDDとして少なくとも4.5Vを生成して対象回路2に供給することになる。 In this way, the internal power supply circuit 110 generates the internal power supply voltage VDD using the source follower of the NMOS transistor NM1. If the guaranteed operating voltage for normal operation of the target circuit 2 is, for example, 4.5 V, the internal power supply circuit 110 will generate an internal power supply voltage VDD of at least 4.5 V and supply it to the target circuit 2.
関連技術としては、内部電源電圧の低下を検知するしきい値を外部電源電圧に応じて変化させ、変化した検知レベルに応じて内部電源電圧を供給する技術が提案されている(特許文献1)。 A related technology has been proposed in which the threshold value for detecting a drop in the internal power supply voltage is changed according to the external power supply voltage, and the internal power supply voltage is supplied according to the changed detection level (Patent Document 1).
図6は従来の内部電源回路によって生成される内部電源電圧の一例を示す図である。(a)は外部電源電圧VCCが12Vの場合に生成される内部電源電圧VDDを示し、(b)は外部電源電圧VCCが5Vの場合に生成される内部電源電圧VDDを示している。縦軸は電圧、横軸は時間であり、細実線は外部電源電圧VCC、太実線は内部電源電圧VDDである。 Figure 6 shows an example of an internal power supply voltage generated by a conventional internal power supply circuit. (a) shows the internal power supply voltage VDD generated when the external power supply voltage VCC is 12 V, and (b) shows the internal power supply voltage VDD generated when the external power supply voltage VCC is 5 V. The vertical axis represents voltage, the horizontal axis represents time, the thin solid line represents the external power supply voltage VCC, and the thick solid line represents the internal power supply voltage VDD.
通常運用時では、グラフg1のように、外部電源電圧VCCとして12Vが印加される。この場合、内部電源回路110によって5Vの内部電源電圧VDDが生成されて、対象回路2に5Vが供給されることにより、対象回路2の動作保障電圧が4.5Vとすると、対象回路2は正常に動作する。 During normal operation, as shown in graph g1, 12 V is applied as the external power supply voltage VCC. In this case, an internal power supply voltage VDD of 5 V is generated by the internal power supply circuit 110, and 5 V is supplied to the target circuit 2. Assuming that the guaranteed operating voltage of the target circuit 2 is 4.5 V, the target circuit 2 will operate normally.
これに対し、バッテリの劣化等に起因して外部電源電圧VCCが低下することがあり、グラフg2では、外部電源電圧VCCとして5V以下が印加される状態を示している。この場合、内部電源回路110では、例えば、4Vの内部電源電圧VDDが生成されて、対象回路2には4Vが供給されることになり、対象回路2の動作保障電圧の4.5Vよりも低くなるため、対象回路2は正常に動作することができなくなる。 However, the external power supply voltage VCC may drop due to battery degradation, etc., and graph g2 shows a state in which an external power supply voltage of 5V or less is applied as the external power supply voltage VCC. In this case, the internal power supply circuit 110 generates an internal power supply voltage VDD of, for example, 4V, and 4V is supplied to the target circuit 2. This is lower than the 4.5V that is the guaranteed operating voltage for the target circuit 2, and therefore the target circuit 2 will not be able to operate normally.
従来の内部電源回路110では、NMOSトランジスタNM1のソースフォロワにより内部電源電圧VDDを生成しており、外部電源電圧VCCに対して、少なくともNMOSトランジスタNM1の閾値電圧分の低下が発生する。 In the conventional internal power supply circuit 110, the internal power supply voltage VDD is generated by the source follower of the NMOS transistor NM1, which causes a drop in the external power supply voltage VCC by at least the threshold voltage of the NMOS transistor NM1.
このため、外部電源電圧VCCが低下すると、内部電源電圧VDDは外部電源電圧VCCの低下分に閾値電圧の低下分も加わるため、図6の(b)に示したように、対象回路2の動作を保障するに足るレベルの内部電源電圧VDDに達しない状態に陥る場合があり、対象回路2が誤動作してしまうという問題がある。 For this reason, when the external power supply voltage VCC drops, the internal power supply voltage VDD is affected by the drop in the external power supply voltage VCC plus the drop in the threshold voltage, which can result in a situation where the internal power supply voltage VDD does not reach a level sufficient to ensure the operation of the target circuit 2, as shown in Figure 6(b), causing the problem of the target circuit 2 malfunctioning.
1つの側面では、本発明は、内部電源電圧が対象回路の動作保障電圧よりも低下した場合であっても、対象回路に供給する電源電圧を適切に切り替えて対象回路の誤動作の防止を図った電源装置を提供することを目的とする。 In one aspect, the present invention aims to provide a power supply device that appropriately switches the power supply voltage supplied to the target circuit, preventing malfunction of the target circuit, even when the internal power supply voltage drops below the guaranteed operating voltage of the target circuit.
上記課題を解決するために、電源装置が提供される。電源装置は、第1の電源部、第2の電源部および切替部を備える。第1の電源部は、外部電源電圧から所定電圧低下させた第1の内部電源電圧を生成して、第1の内部電源電圧を対象回路に供給する。第2の電源部は、外部電源電圧の電圧値近傍の第2の内部電源電圧を対象回路に供給する。切替部は、外部電源電圧の電圧変動を検出し、外部電源電圧が非低電源電圧の状態を検出した場合は第2の内部電源電圧を供給せず、外部電源電圧が低電源電圧の状態を検出した場合は第2の内部電源電圧を供給させる。また、第1の電源部は、第1の抵抗部および第1のMOSトランジスタを有し、第2の電源部は、第2のMOSトランジスタを有し、切替部は、第1の端子より入力された外部電源電圧を分圧して第1電位を生成する第1、第2の抵抗を有し、第1の端子は、第1の抵抗の一端、第1の抵抗部の一端および第1および第2のMOSトランジスタの高電位側に接続され、グランドが接続される第2の端子は、第2の抵抗の一端および対象回路のグランド端子に接続され、第1の抵抗部の他端は、第1のMOSトランジスタのゲートに接続され、対象回路の電源端子は、第1および第2のMOSトランジスタの低電位側に接続され、第1の抵抗の他端は、第2の抵抗の他端に接続され、切替部は、第3のMOSトランジスタを更に有し、第2の電源部は、第4のMOSトランジスタを更に有し、第3のMOSトランジスタは、ゲートを第1および第2の抵抗の接続部、低電位側を第2の端子に接続され、第4のMOSトランジスタは、高電位側を第1の端子、低電位側を第2のMOSトランジスタのゲートに接続される。 To solve the above problem, a power supply device is provided. The power supply device includes a first power supply unit, a second power supply unit, and a switching unit. The first power supply unit generates a first internal power supply voltage that is a predetermined voltage drop from an external power supply voltage and supplies the first internal power supply voltage to a target circuit. The second power supply unit supplies a second internal power supply voltage that is close to the voltage value of the external power supply voltage to the target circuit. The switching unit detects voltage fluctuations in the external power supply voltage, and does not supply the second internal power supply voltage when it detects that the external power supply voltage is in a non-low power supply voltage state, but supplies the second internal power supply voltage when it detects that the external power supply voltage is in a low power supply voltage state. The first power supply unit has a first resistor unit and a first MOS transistor, the second power supply unit has a second MOS transistor, the switching unit has first and second resistors that divide an external power supply voltage input from a first terminal to generate a first potential, the first terminal is connected to one end of the first resistor, one end of the first resistor unit, and high potential sides of the first and second MOS transistors, the second terminal to which ground is connected is connected to one end of the second resistor and a ground terminal of the target circuit, and the other end of the first resistor unit is connected to the first MOS transistor. the second power supply unit further includes a fourth MOS transistor, the third MOS transistor having a gate connected to the junction of the first and second resistors and a low potential side connected to the second terminal, and the fourth MOS transistor having a high potential side connected to the first terminal and a low potential side connected to the gate of the second MOS transistor.
一側面によれば、内部電源電圧が対象回路の動作保障電圧よりも低下した場合であっても、対象回路に供給する電源電圧を適切に切り替えて対象回路の誤動作の防止を図ることが可能になる。 According to one aspect, even if the internal power supply voltage drops below the guaranteed operating voltage of the target circuit, it is possible to appropriately switch the power supply voltage supplied to the target circuit to prevent malfunction of the target circuit.
以下、本実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明の電源装置の一例を説明するための図である。電源装置10は、電源部11(第1の電源部)、電源部12(第2の電源部)および切替部13を備え、対象回路2に対して電源供給を行う装置である。
The present embodiment will be described below with reference to the drawings.
1 is a diagram illustrating an example of a power supply device according to the present invention. The power supply device 10 includes a power supply unit 11 (first power supply unit), a power supply unit 12 (second power supply unit), and a switching unit 13, and supplies power to a target circuit 2.
電源部11は、外部電源電圧VCCから所定電圧低下させた内部電源電圧VDD(第1の内部電源電圧)を生成して、内部電源電圧VDDを対象回路2に供給する。電源部12は、電源部11を介さずに、外部電源電圧VCCの電圧値近傍の内部電源電圧VDD1(第2の内部電源電圧)を対象回路2に供給する。 The power supply unit 11 generates an internal power supply voltage VDD (first internal power supply voltage) that is a predetermined voltage drop from the external power supply voltage VCC, and supplies the internal power supply voltage VDD to the target circuit 2. The power supply unit 12 supplies an internal power supply voltage VDD1 (second internal power supply voltage) that is close to the voltage value of the external power supply voltage VCC to the target circuit 2 without going through the power supply unit 11.
切替部13は、外部電源電圧VCCの電圧変動を検出し、外部電源電圧VCCが非低電源電圧の状態を検出した場合は内部電源電圧VDD1を供給せず、外部電源電圧VCCが低電源電圧の状態を検出した場合は内部電源電圧VDD1を供給させる。 The switching unit 13 detects voltage fluctuations in the external power supply voltage VCC, and if it detects that the external power supply voltage VCC is not in a low power supply voltage state, it does not supply the internal power supply voltage VDD1, but if it detects that the external power supply voltage VCC is in a low power supply voltage state, it supplies the internal power supply voltage VDD1.
電源部11は、デプレッション型のNMOSトランジスタDEP1(第1のデプレッション型NMOSトランジスタ)、エンハンスメント型のNMOSトランジスタNM1(第1のエンハンスメント型NMOSトランジスタ)およびツェナーダイオードZN1(第1のツェナーダイオード)を有する。 The power supply unit 11 has a depletion-type NMOS transistor DEP1 (first depletion-type NMOS transistor), an enhancement-type NMOS transistor NM1 (first enhancement-type NMOS transistor), and a Zener diode ZN1 (first Zener diode).
電源部12は、デプレッション型のNMOSトランジスタDEP2、DEP3、DEP4(第2から第4のデプレッション型NMOSトランジスタ)、エンハンスメント型のPMOSトランジスタ(PチャネルMOSFET)PM1、PM2(第1、第2のエンハンスメント型PMOSトランジスタ)およびツェナーダイオードZN2、ZN3(第2から第3のツェナーダイオード)を有する。 The power supply unit 12 includes depression-type NMOS transistors DEP2, DEP3, and DEP4 (second to fourth depression-type NMOS transistors), enhancement-type PMOS transistors (P-channel MOSFETs) PM1 and PM2 (first and second enhancement-type PMOS transistors), and Zener diodes ZN2 and ZN3 (second and third Zener diodes).
切替部13は、抵抗R1、R2(第1、第2の抵抗)、エンハンスメント型のNMOSトランジスタNM2(第2のエンハンスメント型NMOSトランジスタ)、およびツェナーダイオードZN4(第4のツェナーダイオード)を有する。 The switching unit 13 includes resistors R1 and R2 (first and second resistors), an enhancement-type NMOS transistor NM2 (second enhancement-type NMOS transistor), and a Zener diode ZN4 (fourth Zener diode).
各構成素子の接続関係について、端子T1(第1の端子)には、外部電源電圧VCCが印加される。また、端子T1は、抵抗R1の一端、NMOSトランジスタDEP3のドレイン、ツェナーダイオードZN3のカソード、PMOSトランジスタPM2のソース、ツェナーダイオードZN2のカソード、PMOSトランジスタPM1のソース、NMOSトランジスタDEP1のドレインおよびNMOSトランジスタNM1のドレインが接続される。 Regarding the connection relationship between each component, terminal T1 (first terminal) is applied with the external power supply voltage VCC. Terminal T1 is also connected to one end of resistor R1, the drain of NMOS transistor DEP3, the cathode of Zener diode ZN3, the source of PMOS transistor PM2, the cathode of Zener diode ZN2, the source of PMOS transistor PM1, the drain of NMOS transistor DEP1, and the drain of NMOS transistor NM1.
端子T2(第2の端子)には、GNDが接続される。また、端子T2は、抵抗R2の一端、ツェナーダイオードZN4のアノード、NMOSトランジスタNM2のソース、NMOSトランジスタDEP2のゲート、NMOSトランジスタDEP2のソース、ツェナーダイオードZN1のアノードおよび対象回路2のGND端子に接続される。 Terminal T2 (second terminal) is connected to GND. Terminal T2 is also connected to one end of resistor R2, the anode of Zener diode ZN4, the source of NMOS transistor NM2, the gate of NMOS transistor DEP2, the source of NMOS transistor DEP2, the anode of Zener diode ZN1, and the GND terminal of target circuit 2.
抵抗R1の他端は、抵抗R2の他端、ツェナーダイオードZN4のカソードおよびNMOSトランジスタNM2のゲートに接続される。NMOSトランジスタDEP3のゲートは、NMOSトランジスタDEP3のソース、NMOSトランジスタDEP4のドレイン、ツェナーダイオードZN3のアノードおよびPMOSトランジスタPM2のゲートに接続される。NMOSトランジスタDEP4のゲートは、NMOSトランジスタDEP4のソースおよびNMOSトランジスタNM2のドレインに接続される。 The other end of resistor R1 is connected to the other end of resistor R2, the cathode of Zener diode ZN4, and the gate of NMOS transistor NM2. The gate of NMOS transistor DEP3 is connected to the source of NMOS transistor DEP3, the drain of NMOS transistor DEP4, the anode of Zener diode ZN3, and the gate of PMOS transistor PM2. The gate of NMOS transistor DEP4 is connected to the source of NMOS transistor DEP4 and the drain of NMOS transistor NM2.
PMOSトランジスタPM2のドレインは、NMOSトランジスタDEP2のドレイン、ツェナーダイオードZN2のアノードおよびPMOSトランジスタPM1のゲートに接続される。 The drain of PMOS transistor PM2 is connected to the drain of NMOS transistor DEP2, the anode of Zener diode ZN2, and the gate of PMOS transistor PM1.
NMOSトランジスタDEP1のゲートは、NMOSトランジスタDEP1のソース、ツェナーダイオードZN1のカソードおよびNMOSトランジスタNM1のゲートに接続される。PMOSトランジスタPM1のドレインは、NMOSトランジスタNM1のソースおよび対象回路2の電源端子に接続される。なお、電源部12において、MOSトランジスタのゲート耐圧が低い場合があるため、ツェナーダイオードZN2、・・・、ZN4により保護を行っている。 The gate of NMOS transistor DEP1 is connected to the source of NMOS transistor DEP1, the cathode of Zener diode ZN1, and the gate of NMOS transistor NM1. The drain of PMOS transistor PM1 is connected to the source of NMOS transistor NM1 and the power supply terminal of target circuit 2. Note that in the power supply unit 12, the gate withstand voltage of the MOS transistors may be low, so protection is provided by Zener diodes ZN2, ..., ZN4.
<外部電源電圧VCCの変動検出>
切替部13では、抵抗R1、R2の抵抗分圧比で、外部電源電圧VCCの電圧変動(電圧低下)を検出する。例えば、抵抗R1:抵抗R2=4:1の抵抗分圧比とする。この場合、外部電源電圧VCCが通常運用時で10VのときノードA1の電圧は2Vとなり、外部電源電圧VCCが低下して5VになったときノードA1の電圧は1Vとなる。また、NMOSトランジスタNM2の閾値電圧を、1Vを超える値とする。
<Detection of fluctuations in external power supply voltage VCC>
The switching unit 13 detects voltage fluctuations (voltage drops) in the external power supply voltage VCC using the resistor voltage division ratio of resistors R1 and R2. For example, the resistor voltage division ratio is set to 4:1. In this case, when the external power supply voltage VCC is 10V during normal operation, the voltage at node A1 is 2V, and when the external power supply voltage VCC drops to 5V, the voltage at node A1 is 1V. The threshold voltage of NMOS transistor NM2 is set to a value exceeding 1V.
この場合、ノードA1の電圧が2Vのとき(外部電源電圧VCCが10Vのとき)、ノードA1の電圧はNMOSトランジスタNM2の閾値電圧より高いので、NMOSトランジスタNM2はオンする。また、ノードA1の電圧が1Vのとき(外部電源電圧VCCが5Vのとき)、ノードA1の電圧はNMOSトランジスタNM2の閾値電圧より低いので、NMOSトランジスタNM2はオフする。 In this case, when the voltage at node A1 is 2V (when the external power supply voltage VCC is 10V), the voltage at node A1 is higher than the threshold voltage of NMOS transistor NM2, so NMOS transistor NM2 turns on. Also, when the voltage at node A1 is 1V (when the external power supply voltage VCC is 5V), the voltage at node A1 is lower than the threshold voltage of NMOS transistor NM2, so NMOS transistor NM2 turns off.
そして、NMOSトランジスタNM2がオンした場合(通常運用時)は、電源部11が駆動して、電源部11で生成される内部電源電圧VDDが対象回路2に供給される。また、NMOSトランジスタNM2がオフした場合(外部電源電圧VCCの低電源電圧時)は、電源部12が駆動して、電源部12を介して外部電源電圧VCCの電圧値に近傍の内部電源電圧VDD1が対象回路2に供給される。 When NMOS transistor NM2 is turned on (during normal operation), power supply unit 11 is driven and the internal power supply voltage VDD generated by power supply unit 11 is supplied to target circuit 2. When NMOS transistor NM2 is turned off (when external power supply voltage VCC is low), power supply unit 12 is driven and internal power supply voltage VDD1, which is close to the voltage value of external power supply voltage VCC, is supplied to target circuit 2 via power supply unit 12.
<通常運用時>
通常運用時(外部電源電圧VCCの非低電源電圧時)では、上記のように、NMOSトランジスタNM2はオンする。NMOSトランジスタNM2がオンすると、ノードA2の電圧は外部電源電圧VCCよりも低下する(例えば、VCC-5V)。したがって、PMOSトランジスタPM2のゲート電位は、PMOSトランジスタPM2のソース電位よりも低くなるので、PMOSトランジスタPM2はオンする。
<Normal operation>
During normal operation (when the external power supply voltage VCC is not at a low power supply voltage), the NMOS transistor NM2 is turned on as described above. When the NMOS transistor NM2 is turned on, the voltage at node A2 becomes lower than the external power supply voltage VCC (for example, VCC-5V). Therefore, the gate potential of the PMOS transistor PM2 becomes lower than the source potential of the PMOS transistor PM2, and the PMOS transistor PM2 is turned on.
PMOSトランジスタPM2がオンすると、ノードA3の電圧は上昇して外部電源電圧VCCの電圧とほぼ等しくなる。したがって、ノードA3に接続するPMOSトランジスタPM1のゲートと、外部電源電圧VCCに接続するPMOSトランジスタPM1のドレインとは同電位になるから、PMOSトランジスタPM1はオフになる。 When PMOS transistor PM2 turns on, the voltage at node A3 rises and becomes approximately equal to the voltage of the external power supply voltage VCC. Therefore, the gate of PMOS transistor PM1, which is connected to node A3, and the drain of PMOS transistor PM1, which is connected to the external power supply voltage VCC, become at the same potential, and PMOS transistor PM1 turns off.
PMOSトランジスタPM1がオフすることで、対象回路2の電源端子には、電源部11のNMOSトランジスタNM1のソースに電気的に接続することになる。したがって、通常運用時には、電源部11によって生成される内部電源電圧VDD(NMOSトランジスタNM1のソースフォロワにより外部電源電圧VCCから所定電圧低下させた内部電源電圧)が対象回路2に供給されることになる。 When PMOS transistor PM1 is turned off, the power supply terminal of target circuit 2 is electrically connected to the source of NMOS transistor NM1 of power supply unit 11. Therefore, during normal operation, the internal power supply voltage VDD generated by power supply unit 11 (an internal power supply voltage reduced by a predetermined voltage from external power supply voltage VCC by the source follower of NMOS transistor NM1) is supplied to target circuit 2.
<低電源電圧時>
外部電源電圧VCCの低電源電圧時では、上記のように、NMOSトランジスタNM2はオフする。NMOSトランジスタNM2がオフすると、ノードA2の電圧は外部電源電圧VCCの電圧とほぼ等しくなる。したがって、ノードA2に接続するPMOSトランジスタPM2のゲートと、外部電源電圧VCCに接続するPMOSトランジスタPM2のドレインとは同電位になるから、PMOSトランジスタPM2はオフになる。
<At low power supply voltage>
When the external power supply voltage VCC is low, the NMOS transistor NM2 is turned off as described above. When the NMOS transistor NM2 is turned off, the voltage at node A2 becomes approximately equal to the voltage of the external power supply voltage VCC. Therefore, the gate of the PMOS transistor PM2 connected to node A2 and the drain of the PMOS transistor PM2 connected to the external power supply voltage VCC have the same potential, so the PMOS transistor PM2 is turned off.
PMOSトランジスタPM2がオフの場合、ノードA3の電圧は外部電源電圧VCCよりも低下する(例えば、VCC-5V)。したがって、PMOSトランジスタPM1のゲート電位は、PMOSトランジスタPM1のソース電位よりも低くなるので、PMOSトランジスタPM1はオンする。 When PMOS transistor PM2 is off, the voltage at node A3 drops below the external power supply voltage VCC (for example, VCC - 5V). Therefore, the gate potential of PMOS transistor PM1 becomes lower than the source potential of PMOS transistor PM1, turning PMOS transistor PM1 on.
PMOSトランジスタPM1がオンすることで、対象回路2の電源端子には、電源部12のPMOSトランジスタPM1のドレインが電気的に接続することになるので、外部電源電圧VCCの低電源電圧時には、電源部12を介して内部電源電圧VDD1が対象回路2に供給されることになる。この内部電源電圧VDD1は、外部電源電圧VCCに対してPMOSトランジスタPM1の抵抗分による電圧降下が生じた電圧(外部電源電圧VCCの電圧値近傍の電圧)である。 When PMOS transistor PM1 is turned on, the drain of PMOS transistor PM1 of power supply unit 12 is electrically connected to the power supply terminal of target circuit 2. Therefore, when external power supply voltage VCC is low, internal power supply voltage VDD1 is supplied to target circuit 2 via power supply unit 12. This internal power supply voltage VDD1 is a voltage (a voltage close to the voltage value of external power supply voltage VCC) that is dropped from external power supply voltage VCC due to the resistance of PMOS transistor PM1.
図2は本発明の電源装置から対象回路に供給される内部電源電圧の一例を示す図である。(a)は外部電源電圧VCCが12Vの場合に対象回路2に供給される内部電源電圧VDDを示し、(b)は外部電源電圧VCCが5Vの場合に対象回路2に供給される内部電源電圧VDD1を示している。縦軸は電圧、横軸は時間であり、細実線は外部電源電圧VCC、太実線は内部電源電圧VDD(第1の内部電源電圧)または内部電源電圧VDD1(第2の内部電源電圧)である。 Figure 2 shows an example of the internal power supply voltage supplied to the target circuit from the power supply device of the present invention. (a) shows the internal power supply voltage VDD supplied to the target circuit 2 when the external power supply voltage VCC is 12 V, and (b) shows the internal power supply voltage VDD1 supplied to the target circuit 2 when the external power supply voltage VCC is 5 V. The vertical axis represents voltage, the horizontal axis represents time, the thin solid line represents the external power supply voltage VCC, and the thick solid line represents the internal power supply voltage VDD (first internal power supply voltage) or the internal power supply voltage VDD1 (second internal power supply voltage).
通常運用時では、グラフG1のように、外部電源電圧VCCとして12Vが印加される。この場合、電源装置10では、上述したように、切替部13によって外部電源電圧VCCが所定値以上と判定されることにより、電源部11が機能的に駆動し、電源部12が機能的に非駆動となる。 During normal operation, as shown in graph G1, 12 V is applied as the external power supply voltage VCC. In this case, as described above, in power supply device 10, when switching unit 13 determines that the external power supply voltage VCC is equal to or greater than a predetermined value, power supply unit 11 is functionally activated and power supply unit 12 is functionally deactivated.
したがって、電源部11によって例えば、5Vの内部電源電圧VDDが生成されて、対象回路2に5Vが供給されることになり、対象回路2の動作保障電圧が4.5Vとすると、対象回路2は正常に動作する。 Therefore, for example, an internal power supply voltage VDD of 5 V is generated by the power supply unit 11, and 5 V is supplied to the target circuit 2. If the guaranteed operating voltage of the target circuit 2 is 4.5 V, the target circuit 2 will operate normally.
これに対し、バッテリの劣化等に起因して外部電源電圧VCCが低下することがあり、グラフG2では、外部電源電圧VCCとして5V以下が印加されるとしている。この場合、電源装置10では、上述したように、切替部13によって外部電源電圧VCCが所定値未満と判定されることにより、電源部12が機能的に駆動し、電源部11が機能的に非駆動となる。 However, the external power supply voltage VCC may drop due to battery degradation, etc., and graph G2 shows that an external power supply voltage VCC of 5 V or less is applied. In this case, as described above, in power supply device 10, switching unit 13 determines that the external power supply voltage VCC is below a predetermined value, causing power supply unit 12 to be functionally activated and power supply unit 11 to be functionally deactivated.
このとき、外部電源電圧VCCが電源部12内のPMOSトランジスタPM1を介して対象回路2に供給される。具体的には、外部電源電圧VCCに対してPMOSトランジスタPM1の抵抗分による電圧降下が生じた電圧が内部電源電圧VDD1として対象回路2に供給される。 At this time, the external power supply voltage VCC is supplied to the target circuit 2 via the PMOS transistor PM1 in the power supply unit 12. Specifically, the voltage resulting from the voltage drop caused by the resistance of the PMOS transistor PM1 relative to the external power supply voltage VCC is supplied to the target circuit 2 as the internal power supply voltage VDD1.
グラフG2の例では、内部電源電圧VDD1は、4.8Vであり、対象回路2には4.8Vが供給されることになり、対象回路2の動作保障電圧の4.5Vよりも高くなるため、対象回路2は正常に動作することができる。このように、外部電源電圧VCCの低電源電圧時であっても対象回路2の誤動作の防止を図ることが可能になる。 In the example of graph G2, the internal power supply voltage VDD1 is 4.8V, and 4.8V is supplied to the target circuit 2. This is higher than the 4.5V that is the guaranteed operating voltage for the target circuit 2, allowing the target circuit 2 to operate normally. In this way, it is possible to prevent malfunction of the target circuit 2 even when the external power supply voltage VCC is low.
図3は外部電源電圧の低下に伴う内部電源電圧の追従変化の一例を示す図である。(a)は内部電源電圧VDD(第1の内部電源電圧)の追従変化を示し、(b)は内部電源電圧VDD1(第2の内部電源電圧)の追従変化を示している。縦軸は電圧、横軸は時間であり、細実線は外部電源電圧VCC、太実線は内部電源電圧VDD、VDD1である。 Figure 3 shows an example of the change in the internal power supply voltage following a drop in the external power supply voltage. (a) shows the change in the internal power supply voltage VDD (first internal power supply voltage), and (b) shows the change in the internal power supply voltage VDD1 (second internal power supply voltage). The vertical axis represents voltage, the horizontal axis represents time, the thin solid line represents the external power supply voltage VCC, and the thick solid lines represent the internal power supply voltages VDD and VDD1.
電源部11で生成される内部電源電圧VDDは、グラフG11のように、外部電源電圧VCCの低下に伴って追従しながら、外部電源電圧VCCに対して一定の電圧差分(電圧ドロップ)を有して低下する。 The internal power supply voltage VDD generated by the power supply unit 11 decreases with a certain voltage difference (voltage drop) relative to the external power supply voltage VCC, following the decrease in the external power supply voltage VCC, as shown in graph G11.
一方、電源部12を介して対象回路2に供給する内部電源電圧VDD1は、グラフG12のように、外部電源電圧VCCの低下に伴って追従しながら、外部電源電圧VCCに対してほぼ電圧差分無く低下する。 On the other hand, the internal power supply voltage VDD1 supplied to the target circuit 2 via the power supply unit 12 follows the decrease in the external power supply voltage VCC, decreasing with almost no voltage difference relative to the external power supply voltage VCC, as shown in graph G12.
図4は電源装置の変形例の構成を示す図である。変形例の電源装置10aは、電源部11、12aおよび切替部13aを備える。図1に示した電源装置10と異なる箇所は電源部12aおよび切替部13aである。ゲート耐圧が高いMOSFETを使用できるような場合、電源装置10aの適用が可能である。 Figure 4 shows the configuration of a modified power supply device. Modified power supply device 10a includes power supply units 11 and 12a and a switching unit 13a. It differs from power supply device 10 shown in Figure 1 in power supply unit 12a and switching unit 13a. Power supply device 10a can be used in cases where a MOSFET with a high gate breakdown voltage can be used.
電源部12aは、エンハンスメント型のPMOSトランジスタPM1、PM2、PM3(第1から第3のエンハンスメント型PMOSトランジスタ)およびエンハンスメント型のNMOSトランジスタNM3(第3のエンハンスメント型NMOSトランジスタ)を有する。切替部13aは、抵抗R1、R2(第1、第2の抵抗)およびエンハンスメント型のNMOSトランジスタNM2(第2のエンハンスメント型NMOSトランジスタ)を有する。電源部11の回路素子は、図1に示した電源装置10と同じである。 The power supply unit 12a has enhancement-type PMOS transistors PM1, PM2, and PM3 (first to third enhancement-type PMOS transistors) and an enhancement-type NMOS transistor NM3 (third enhancement-type NMOS transistor). The switching unit 13a has resistors R1 and R2 (first and second resistors) and an enhancement-type NMOS transistor NM2 (second enhancement-type NMOS transistor). The circuit elements of the power supply unit 11 are the same as those of the power supply device 10 shown in FIG. 1.
各構成素子の接続関係について、外部電源電圧VCCが印加される端子T1には、抵抗R1の一端、PMOSトランジスタPM1のソース、PMOSトランジスタPM2のソース、PMOSトランジスタPM3のソース、NMOSトランジスタDEP1のドレインおよびNMOSトランジスタNM1のドレインに接続される。 Regarding the connection relationship of each component, terminal T1, to which the external power supply voltage VCC is applied, is connected to one end of resistor R1, the source of PMOS transistor PM1, the source of PMOS transistor PM2, the source of PMOS transistor PM3, the drain of NMOS transistor DEP1, and the drain of NMOS transistor NM1.
GNDが接続される端子T2には、抵抗R2の一端、NMOSトランジスタNM2のソース、NMOSトランジスタNM3のソース、ツェナーダイオードZN1のアノードおよび対象回路2のGND端子に接続される。 Terminal T2, to which GND is connected, is connected to one end of resistor R2, the source of NMOS transistor NM2, the source of NMOS transistor NM3, the anode of Zener diode ZN1, and the GND terminal of target circuit 2.
抵抗R1の他端は、抵抗R2の他端、PMOSトランジスタPM3のゲートおよびNMOSトランジスタNM2のゲートに接続される。PMOSトランジスタPM3のドレインは、NMOSトランジスタNM2のドレイン、PMOSトランジスタPM2のゲートおよびNMOSトランジスタNM3のゲートに接続される。 The other end of resistor R1 is connected to the other end of resistor R2, the gate of PMOS transistor PM3, and the gate of NMOS transistor NM2. The drain of PMOS transistor PM3 is connected to the drain of NMOS transistor NM2, the gate of PMOS transistor PM2, and the gate of NMOS transistor NM3.
PMOSトランジスタPM2のドレインは、PMOSトランジスタPM1のゲートおよびNMOSトランジスタNM3のドレインに接続される。NMOSトランジスタDEP1のゲートは、NMOSトランジスタDEP1のソース、ツェナーダイオードZN1のカソードおよびNMOSトランジスタNM1のゲートに接続される。PMOSトランジスタPM1のドレインは、NMOSトランジスタNM1のソースおよび対象回路2の電源端子に接続される。 The drain of PMOS transistor PM2 is connected to the gate of PMOS transistor PM1 and the drain of NMOS transistor NM3. The gate of NMOS transistor DEP1 is connected to the source of NMOS transistor DEP1, the cathode of Zener diode ZN1, and the gate of NMOS transistor NM1. The drain of PMOS transistor PM1 is connected to the source of NMOS transistor NM1 and the power supply terminal of target circuit 2.
<通常運用時>
通常運用時(外部電源電圧VCCの非低電源電圧時)では、上記のように、NMOSトランジスタNM2はオンする。また、ノードA1の電圧は、外部電源電圧VCCを抵抗分割したものであるから外部電源電圧VCCよりも低い。よって、PMOSトランジスタPM3のゲート電位は、PMOSトランジスタPM2のソース電位よりも低くなるので、PMOSトランジスタPM3はオンする。
<Normal operation>
During normal operation (when the external power supply voltage VCC is not low), as described above, the NMOS transistor NM2 is turned on. Also, the voltage at node A1 is obtained by resistively dividing the external power supply voltage VCC, and is therefore lower than the external power supply voltage VCC. Therefore, the gate potential of PMOS transistor PM3 is lower than the source potential of PMOS transistor PM2, and so PMOS transistor PM3 is turned on.
NMOSトランジスタNM2がオンでありPMOSトランジスタPM2がオンの場合、ノードA2の電圧は外部電源電圧VCCよりも低下する(例えば、VCC-5V)。したがって、PMOSトランジスタPM2のゲート電位は、PMOSトランジスタPM2のソース電位よりも低くなるので、PMOSトランジスタPM2はオンする。また、NMOSトランジスタNM3はオフする。 When NMOS transistor NM2 is on and PMOS transistor PM2 is on, the voltage at node A2 drops below the external power supply voltage VCC (for example, VCC - 5V). Therefore, the gate potential of PMOS transistor PM2 is lower than the source potential of PMOS transistor PM2, so PMOS transistor PM2 turns on. Also, NMOS transistor NM3 turns off.
PMOSトランジスタPM2がオンでNMOSトランジスタNM3がオフすると、ノードA3の電圧は上昇して外部電源電圧VCCの電圧とほぼ等しくなる。したがって、ノードA3に接続するPMOSトランジスタPM1のゲートと、外部電源電圧VCCに接続するPMOSトランジスタPM1のドレインとは同電位になるから、PMOSトランジスタPM1はオフになる。 When PMOS transistor PM2 is on and NMOS transistor NM3 is off, the voltage at node A3 rises and becomes approximately equal to the voltage of the external power supply voltage VCC. Therefore, the gate of PMOS transistor PM1, which is connected to node A3, and the drain of PMOS transistor PM1, which is connected to the external power supply voltage VCC, are at the same potential, so PMOS transistor PM1 is turned off.
PMOSトランジスタPM1がオフすることで、対象回路2の電源端子には、電源部11のNMOSトランジスタNM1のソースに電気的に接続することになる。したがって、通常運用時には、電源部11によって生成される内部電源電圧VDDが対象回路2に供給されることになる。 When PMOS transistor PM1 is turned off, the power supply terminal of target circuit 2 is electrically connected to the source of NMOS transistor NM1 of power supply unit 11. Therefore, during normal operation, the internal power supply voltage VDD generated by power supply unit 11 is supplied to target circuit 2.
<低電源電圧時>
外部電源電圧VCCの低電源電圧時では、上記のように、NMOSトランジスタNM2はオフする。また、ノードA1の電圧は、外部電源電圧VCCを抵抗分割したものであるから外部電源電圧VCCよりも低い。よって、PMOSトランジスタPM3のゲート電位は、PMOSトランジスタPM3のソース電位よりも低くなるので、PMOSトランジスタPM3はオンする。
<At low power supply voltage>
When the external power supply voltage VCC is low, as described above, the NMOS transistor NM2 is turned off. Also, the voltage at node A1 is lower than the external power supply voltage VCC because it is obtained by resistively dividing the external power supply voltage VCC. Therefore, the gate potential of PMOS transistor PM3 is lower than the source potential of PMOS transistor PM3, and so PMOS transistor PM3 is turned on.
NMOSトランジスタNM2がオフでありPMOSトランジスタPM3がオンの場合、ノードA2の電圧は外部電源電圧VCCの電圧とほぼ等しくなる。したがって、ノードA2に接続するPMOSトランジスタPM2のゲートと、外部電源電圧VCCに接続するPMOSトランジスタPM2のドレインとは同電位になるから、PMOSトランジスタPM2はオフになる。また、NMOSトランジスタNM3はオンする。 When NMOS transistor NM2 is off and PMOS transistor PM3 is on, the voltage at node A2 is approximately equal to the voltage of the external power supply voltage VCC. Therefore, the gate of PMOS transistor PM2, which is connected to node A2, and the drain of PMOS transistor PM2, which is connected to the external power supply voltage VCC, are at the same potential, so PMOS transistor PM2 is off. Also, NMOS transistor NM3 is on.
PMOSトランジスタPM2がオフでNMOSトランジスタNM3がオンすると、ノードA3の電圧は外部電源電圧VCCよりも低下する(例えば、VCC-5V)。したがって、PMOSトランジスタPM1のゲート電位は、PMOSトランジスタPM1のソース電位よりも低くなるので、PMOSトランジスタPM1はオンする。 When PMOS transistor PM2 is off and NMOS transistor NM3 is on, the voltage at node A3 drops below the external power supply voltage VCC (for example, VCC - 5V). Therefore, the gate potential of PMOS transistor PM1 becomes lower than the source potential of PMOS transistor PM1, turning PMOS transistor PM1 on.
PMOSトランジスタPM1がオンすることで、対象回路2の電源端子には、電源部12のPMOSトランジスタPM1のドレインが電気的に接続することになるので、外部電源電圧VCCの低電源電圧時には、電源部12を介して内部電源電圧VDD1が対象回路2に供給されることになる。この内部電源電圧VDD1は、外部電源電圧VCCに対してPMOSトランジスタPM1の抵抗分による電圧降下が生じた電圧(外部電源電圧VCCの電圧値近傍の電圧)である。 When PMOS transistor PM1 is turned on, the drain of PMOS transistor PM1 of power supply unit 12 is electrically connected to the power supply terminal of target circuit 2. Therefore, when external power supply voltage VCC is low, internal power supply voltage VDD1 is supplied to target circuit 2 via power supply unit 12. This internal power supply voltage VDD1 is a voltage (a voltage close to the voltage value of external power supply voltage VCC) that is dropped from external power supply voltage VCC due to the resistance of PMOS transistor PM1.
以上説明したように、本発明の電源装置10、10aによれば、外部電源電圧VCCの電圧変動を検出し、外部電源電圧VCCが非低電源電圧の状態を検出した場合は外部電源電圧VCCから所定電圧低下させた内部電源電圧VDDを生成する電源部11を駆動させる。また、外部電源電圧VCCが低電源電圧の状態を検出した場合は外部電源電圧VCCの電圧値近傍の内部電源電圧VDD1の供給を行う電源部12を駆動させる構成とした。 As described above, the power supply devices 10 and 10a of the present invention detect voltage fluctuations in the external power supply voltage VCC, and if it detects that the external power supply voltage VCC is not in a low power supply voltage state, it drives the power supply unit 11, which generates an internal power supply voltage VDD that is a predetermined voltage lower than the external power supply voltage VCC. Furthermore, if it detects that the external power supply voltage VCC is in a low power supply voltage state, it drives the power supply unit 12, which supplies an internal power supply voltage VDD1 that is close to the voltage value of the external power supply voltage VCC.
これにより、外部電源電圧VCCの低下に伴って内部電源電圧VDDが対象回路2の動作保障電圧よりも低下した場合であっても、対象回路2に供給する電源電圧を適切に切り替えて、外部電源電圧VCCの電圧値近傍の内部電源電圧VDD1を対象回路2に供給するので、対象回路2の誤動作の防止を図ることが可能になる。 As a result, even if the internal power supply voltage VDD drops below the guaranteed operating voltage of the target circuit 2 due to a drop in the external power supply voltage VCC, the power supply voltage supplied to the target circuit 2 is appropriately switched and an internal power supply voltage VDD1 close to the voltage value of the external power supply voltage VCC is supplied to the target circuit 2, thereby preventing malfunction of the target circuit 2.
また、外部電源電圧VCCの変動に応じて、適切な内部電源電圧が選択されるので対象回路2の安定化起動を実現できる。さらに、バッテリ電圧の低下時にもECU(Electronic Control Unit)等を適切に保護することが可能になる。 In addition, an appropriate internal power supply voltage is selected in response to fluctuations in the external power supply voltage VCC, enabling stable startup of the target circuit 2. Furthermore, it is possible to appropriately protect the ECU (Electronic Control Unit) and other components even when the battery voltage drops.
一方、上述の特許文献1では、外部電源電圧の低下を検知して基準電圧と比較することで内部電源電圧を制御しているため、基準電圧と比較するためのコンパレータが必要となる。このため、低電源電圧では回路が動きにくく、さらに外部電源電圧の変動検出の動作限界を下げることができないものと考えられる。これに対して、本発明の電源装置10、10aは、コンパレータを使用しないため、低電源電圧でも精度よく動作し、また外部電源電圧の変動検出の動作限界を下げることができる。 In contrast, in the aforementioned Patent Document 1, the internal power supply voltage is controlled by detecting a drop in the external power supply voltage and comparing it with a reference voltage, which requires a comparator to compare with the reference voltage. This makes it difficult for the circuit to function at low power supply voltages, and it is thought that the operating limit for detecting fluctuations in the external power supply voltage cannot be lowered. In contrast, the power supply units 10 and 10a of the present invention do not use a comparator, so they operate accurately even at low power supply voltages and can lower the operating limit for detecting fluctuations in the external power supply voltage.
以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。さらに、前述した実施の形態のうちの任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。 The above are examples of embodiments, but the configuration of each part shown in the embodiments can be replaced with other parts that have similar functions. Any other components or processes may also be added. Furthermore, any two or more of the configurations (features) of the above-mentioned embodiments may be combined.
10 電源装置
11、12 第1、第2の電源部
13 切替部
2 対象回路
DEP1、・・・、DEP4 第1から第4のデプレッション型NMOSトランジスタ
NM1、NM2 第1、第2のNMOSトランジスタ
PM1、PM2 第1、第2のPMOSトランジスタ
ZN1、・・・、ZN4 第1から第4のツェナーダイオード
R1、R2 第1、第2の抵抗
T1、T2 第1、第2の端子
A1、・・・、A3 ノード
REFERENCE SIGNS LIST 10 Power supply device 11, 12 First and second power supply units 13 Switching unit 2 Target circuit DEP1, ..., DEP4 First to fourth depletion type NMOS transistors NM1, NM2 First and second NMOS transistors PM1, PM2 First and second PMOS transistors ZN1, ..., ZN4 First to fourth Zener diodes R1, R2 First and second resistors T1, T2 First and second terminals A1, ..., A3 Node
Claims (10)
前記外部電源電圧の電圧値近傍の第2の内部電源電圧を前記対象回路に供給する第2の電源部と、
前記外部電源電圧の電圧変動を検出し、前記外部電源電圧が非低電源電圧の状態を検出した場合は前記第2の内部電源電圧を供給せず、前記外部電源電圧が低電源電圧の状態を検出した場合は前記第2の内部電源電圧を供給させる切替部と、を備え、
前記第1の電源部は、第1の抵抗部および第1のMOSトランジスタを有し、
前記第2の電源部は、第2のMOSトランジスタを有し、
前記切替部は、第1の端子より入力された前記外部電源電圧を分圧して第1電位を生成する第1、第2の抵抗を有し、
前記第1の端子は、前記第1の抵抗の一端、前記第1の抵抗部の一端および前記第1および第2のMOSトランジスタの高電位側に接続され、
グランドが接続される第2の端子は、前記第2の抵抗の一端および前記対象回路のグランド端子に接続され、
前記第1の抵抗部の他端は、前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記対象回路の電源端子は、前記第1および第2のMOSトランジスタの低電位側に接続され、
前記第1の抵抗の他端は、前記第2の抵抗の他端に接続され、
前記切替部は、第3のMOSトランジスタを更に有し、
前記第2の電源部は、第4のMOSトランジスタを更に有し、
前記第3のMOSトランジスタは、ゲートを前記第1および第2の抵抗の接続部、低電位側を前記第2の端子に接続され、
前記第4のMOSトランジスタは、高電位側を前記第1の端子、低電位側を前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続される、
電源装置。 a first power supply unit that generates a first internal power supply voltage that is a predetermined voltage drop from an external power supply voltage and supplies the first internal power supply voltage to a target circuit;
a second power supply unit that supplies a second internal power supply voltage, the second internal power supply voltage being close to the voltage value of the external power supply voltage, to the target circuit;
a switching unit that detects a voltage fluctuation of the external power supply voltage, and does not supply the second internal power supply voltage when it detects that the external power supply voltage is in a non-low power supply voltage state, and supplies the second internal power supply voltage when it detects that the external power supply voltage is in a low power supply voltage state;
the first power supply unit has a first resistor unit and a first MOS transistor;
the second power supply unit has a second MOS transistor,
the switching unit has first and second resistors that divide the external power supply voltage input from a first terminal to generate a first potential;
the first terminal is connected to one end of the first resistor, one end of the first resistor portion, and high potential sides of the first and second MOS transistors;
a second terminal to which the ground is connected is connected to one end of the second resistor and to a ground terminal of the target circuit;
the other end of the first resistor is connected to the gate of the first MOS transistor,
a power supply terminal of the target circuit is connected to the low potential sides of the first and second MOS transistors;
the other end of the first resistor is connected to the other end of the second resistor;
the switching unit further includes a third MOS transistor,
the second power supply unit further includes a fourth MOS transistor,
the third MOS transistor has a gate connected to a connection point between the first and second resistors and a low potential side connected to the second terminal;
a high potential side of the fourth MOS transistor connected to the first terminal and a low potential side of the fourth MOS transistor connected to the gate of the second MOS transistor;
power supply.
請求項1に記載の電源装置。 the first resistor section is a depletion-type NMOS transistor having a drain connected to a high potential side and a gate and a source connected to a low potential side;
The power supply device of claim 1 .
前記第1のツェナーダイオードのアノードは、前記第2の端子に接続され、前記第1のツェナーダイオードのカソードは、前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続されている、
請求項1に記載の電源装置。 the first power supply unit further includes a first Zener diode;
an anode of the first Zener diode connected to the second terminal, and a cathode of the first Zener diode connected to the gate of the first MOS transistor;
The power supply device of claim 1 .
請求項1に記載の電源装置。 the switching unit compares the first potential with a threshold voltage of the third MOS transistor, and determines that the state is the non-low power supply voltage state when a resistive voltage division value is equal to or greater than the threshold voltage, and determines that the state is the low power supply voltage state when the resistive voltage division value is less than the threshold voltage.
The power supply device of claim 1 .
前記外部電源電圧が前記非低電源電圧の状態の場合、前記第3のMOSトランジスタがオン、前記第4のMOSトランジスタがオン、前記第2のMOSトランジスタがオフすることで、前記対象回路の電源端子に対して、前記第1の電源部の前記第1のMOSトランジスタのソースに電気的に接続させて、前記第1の電源部によって生成される前記第1の内部電源電圧を前記対象回路の電源端子に供給し、
前記外部電源電圧が前記低電源電圧の状態の場合、前記第3のMOSトランジスタがオフ、前記第4のMOSトランジスタがオフ、前記第2のMOSトランジスタがオンすることで、前記対象回路の電源端子に対して、前記第2の電源部の前記第2のMOSトランジスタのドレインに電気的に接続させて、前記第2の内部電源電圧を前記対象回路の電源端子に供給する、
請求項4に記載の電源装置。 the first and third MOS transistors are enhancement type NMOS transistors, and the second and fourth MOS transistors are enhancement type PMOS transistors;
when the external power supply voltage is in the non-low power supply voltage state, the third MOS transistor is turned on, the fourth MOS transistor is turned on, and the second MOS transistor is turned off, thereby electrically connecting the source of the first MOS transistor of the first power supply unit to a power supply terminal of the target circuit, and supplying the first internal power supply voltage generated by the first power supply unit to the power supply terminal of the target circuit;
When the external power supply voltage is in the low power supply voltage state, the third MOS transistor is turned off, the fourth MOS transistor is turned off, and the second MOS transistor is turned on, thereby electrically connecting the drain of the second MOS transistor of the second power supply unit to the power supply terminal of the target circuit, and supplying the second internal power supply voltage to the power supply terminal of the target circuit.
5. The power supply device according to claim 4 .
前記第2の抵抗部の一端は、前記第2の端子に接続され、
前記第2の抵抗部の他端は、前記第2のMOSトランジスタのゲートおよび前記第4のMOSトランジスタの低電位側に接続され、
前記第3の抵抗部の一端は、前記第1の端子に接続され、
前記第3の抵抗部の他端は、前記第4の抵抗部の一端および前記第4のMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第4の抵抗部の他端は、前記第3のMOSトランジスタの高電位側に接続される、
請求項5に記載の電源装置。 the second power supply unit further includes second to fourth resistor units,
one end of the second resistor portion is connected to the second terminal;
the other end of the second resistor is connected to the gate of the second MOS transistor and the low potential side of the fourth MOS transistor;
one end of the third resistor portion is connected to the first terminal;
the other end of the third resistor section is connected to one end of the fourth resistor section and to a gate of the fourth MOS transistor;
the other end of the fourth resistor is connected to a high potential side of the third MOS transistor;
6. The power supply device according to claim 5 .
請求項6に記載の電源装置。 the second to fourth resistor units are depletion-type NMOS transistors, each having a drain on a high potential side and a gate and a source on a low potential side;
7. The power supply device according to claim 6 .
前記切替部は、第4のツェナーダイオードを更に有し、
前記第2のツェナーダイオードは、カソードを前記第1の端子、アノードを前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第3のツェナーダイオードは、カソードを前記第1の端子、アノードを前記第4のMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第4のツェナーダイオードは、カソードを前記第3のMOSトランジスタのゲート、アノードを前記第2の端子に接続される、
請求項6に記載の電源装置。 the second power supply unit further includes second and third Zener diodes;
the switching unit further includes a fourth Zener diode;
the second Zener diode has a cathode connected to the first terminal and an anode connected to the gate of the second MOS transistor;
the third Zener diode has a cathode connected to the first terminal and an anode connected to the gate of the fourth MOS transistor;
the fourth Zener diode has a cathode connected to the gate of the third MOS transistor and an anode connected to the second terminal;
7. The power supply device according to claim 6 .
前記第5のMOSトランジスタは、ゲートを前記第1および第2の抵抗の接続部、高電位側を前記第1の端子、低電位側を前記第3のMOSトランジスタの高電位側に接続され、
前記第6のMOSトランジスタは、ゲートを前記第3のMOSトランジスタの高電位側および前記第5のMOSトランジスタの低電位側の接続部、高電位側を前記第2のMOSトランジスタのゲートと前記第4のMOSトランジスタの低電位側の接続部、低電位側を前記第2の端子に接続される、
請求項5に記載の電源装置。 the second power supply unit further includes fifth and sixth MOS transistors,
the fifth MOS transistor has a gate connected to a connection portion of the first and second resistors, a high potential side connected to the first terminal, and a low potential side connected to the high potential side of the third MOS transistor;
the sixth MOS transistor has a gate connected to a connection portion between the high potential side of the third MOS transistor and the low potential side of the fifth MOS transistor, a high potential side connected to a connection portion between the gate of the second MOS transistor and the low potential side of the fourth MOS transistor, and a low potential side connected to the second terminal;
6. The power supply device according to claim 5 .
前記外部電源電圧が前記非低電源電圧の状態の場合、前記第5のMOSトランジスタがオン、前記第6のMOSトランジスタがオフすることで、前記第2のMOSトランジスタをオフさせ、
前記外部電源電圧が前記低電源電圧の状態の場合、前記第5のMOSトランジスタがオン、前記第6のMOSトランジスタがオンすることで、前記第2のMOSトランジスタをオンさせる、
請求項9に記載の電源装置。 the fifth MOS transistor is an enhancement type PMOS transistor, and the sixth MOS transistor is an enhancement type NMOS transistor;
When the external power supply voltage is in the non-low power supply voltage state, the fifth MOS transistor is turned on and the sixth MOS transistor is turned off, thereby turning off the second MOS transistor;
When the external power supply voltage is in the low power supply voltage state, the fifth MOS transistor is turned on and the sixth MOS transistor is turned on, thereby turning on the second MOS transistor.
10. The power supply device of claim 9 .
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| JP2021152114A JP7809937B2 (en) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | power supply |
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