專利名稱：可穩(wěn)定供給不超過額定電壓的電源電壓的電壓發(fā)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓發(fā)生電路，特別涉及即使在供給比內(nèi)部電源電壓的額定電壓高的外部電源電壓的情況下，也可以穩(wěn)定地供給不超過額定電壓的內(nèi)部電源電壓的電壓發(fā)生電路。
為了適應(yīng)近年來半導(dǎo)體器件大容量化、高速化的要求，正在不斷推進(jìn)元器件的微細(xì)化。為了與伴隨這種微細(xì)化的元器件耐壓強(qiáng)度的降低相對(duì)應(yīng)，正在將工作電源電壓從以往的5V降至3.3V。因此，對(duì)于載有半導(dǎo)體元器件的IC來說，工作保證電壓的額定值除了以往的5V之外，還將3.3V的額定值產(chǎn)品化。
在這樣的背景下，裝配在個(gè)人計(jì)算機(jī)等上的槽，例如PC插件槽等中的這些裝載IC的電路中，內(nèi)部電源電壓的額定值混合有僅為5V、僅為3.3V、和施加5V/3.3V中任一個(gè)(以下，稱為5V/3.3V共用型)都可以的情況等。
因此，即使在安裝工作補(bǔ)償電壓3.3V的IC情況下，作為電路板，為了保證5V/3.3V共用型的工作，在輸入電壓為5V和3.3V中任一個(gè)的情況下，需要可以穩(wěn)定地輸出作為輸出電源電壓的3.3V的電壓發(fā)生電路。
作為用于這種用途的電壓發(fā)生電路，可以采用在特開平6-149395號(hào)公報(bào)中披露的在半導(dǎo)體器件內(nèi)裝入電壓發(fā)生電路的結(jié)構(gòu)(以下稱為現(xiàn)有技術(shù))。


圖12是表示現(xiàn)有技術(shù)的電壓發(fā)生電路500的整體結(jié)構(gòu)的示意性方框圖。
參照?qǐng)D12，電壓發(fā)生電路500是在外部電源端子510上接受外部電源電壓VCE，并將內(nèi)部電源電壓Vcc供給內(nèi)部電路電源布線590的電路。通過內(nèi)部電路電源布線590，將工作電源電壓供給內(nèi)部電路550。內(nèi)部電路550包括解碼器電路555、傳感放大器電路556和控制電路557等。
電壓發(fā)生電路500包括將外部電源電壓VCE切換成內(nèi)部電源電壓Vcc的降壓電路520、檢測(cè)外部電源電壓VCE的大小并發(fā)送控制切換電路540的控制信號(hào)的電源電壓檢測(cè)電路530、按照控制信號(hào)將降壓電路520的輸出和外部電源電壓VCE中的任一個(gè)傳送至內(nèi)部電路電源布線590的切換電路540。
電壓發(fā)生電路500在外部電源電壓為5V/3.3V中任一個(gè)的情況下，都穩(wěn)定供給作為其內(nèi)部電源電壓額定值的3.3V給內(nèi)部電路550。
圖13是表示切換電路540結(jié)構(gòu)的電路圖。
參照?qǐng)D13，切換電路540包括P型MOS晶體管Q31和N型MOS晶體管Q32，P型MOS晶體管Q31和N型MOS晶體管Q32構(gòu)成根據(jù)控制信號(hào)MO1的激活連接外部電源布線570和內(nèi)部電路電源布線590的傳輸門。切換電路540還包括P型MOS晶體管Q33和N型MOS晶體管Q34，P型MOS晶體管Q33和N型MOS晶體管Q34構(gòu)成根據(jù)控制信號(hào)MO2的激活連接降壓電路520和內(nèi)部電路電源布線590的傳輸門。
由此，在外部電源電壓VCE為5V的情況下，由于控制信號(hào)MO1變?yōu)镠電平激活狀態(tài)，同時(shí)，控制信號(hào)MO2變?yōu)長(zhǎng)電平非激活狀態(tài)，因而降壓電路520的輸出被傳送至內(nèi)部電路電源布線590。另一方面，在外部電源電壓VCE為3.3V的情況下，因控制信號(hào)MO1變?yōu)長(zhǎng)電平，同時(shí)，控制信號(hào)MO2變?yōu)镠電平，因而外部電源電壓VCE被直接傳送至內(nèi)部電路電源布線590。
圖14是表示電源電壓檢測(cè)電路530結(jié)構(gòu)的電路圖。
參照?qǐng)D14，電源電壓檢測(cè)電路530包括在外部電源電壓布線570和接地布線580之間串聯(lián)連接的P型MOS晶體管Q21、Q22和N型MOS晶體管Q23。晶體管Q21的基區(qū)與外部電源布線570連接。晶體管Q22的基區(qū)、晶體管Q21的柵極和晶體管Q22的源極與晶體管Q21的漏極連接。晶體管Q22的柵極和漏極與節(jié)點(diǎn)Nx連接。晶體管Q23被連接在節(jié)點(diǎn)Nx和接地布線580之間，并有與接地布線580連接的柵極。
電源電壓檢測(cè)電路530還包括P型MOS晶體管Q24和N型MOS晶體管Q25以及P型MOS晶體管Q26和N型MOS晶體管Q27，其中P型MOS晶體管Q24和N型MOS晶體管Q25構(gòu)成使節(jié)點(diǎn)Nx的電壓電平反向并輸出給節(jié)點(diǎn)Ny的倒相器，P型MOS晶體管Q26和N型MOS晶體管Q27構(gòu)成使節(jié)點(diǎn)Ny的電壓電平反向并輸出給節(jié)點(diǎn)Nz的倒相器。
晶體管Q24和Q25串聯(lián)連接在外部電源布線570和接地布線580之間，各自的柵極與節(jié)點(diǎn)Nx連接。晶體管Q26和Q27連接在外部電源布線570和接地布線580之間，其柵極與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)Ny連接。控制信號(hào)MO1的電壓電平等于節(jié)點(diǎn)Nz的電壓電平，控制信號(hào)MO2的電壓電平等于節(jié)點(diǎn)Ny的電壓電平。控制信號(hào)MO1和MO2被傳送至切換電路540。
在電源電壓檢測(cè)電路530中，節(jié)點(diǎn)Nx的電壓電平按照外部電源電壓VCE的電平進(jìn)行變化。
首先，在外部電源電壓VCE≤2·|VTP|(VTPP型MOS晶體管的閾值電壓)的情況下，由于晶體管Q21和Q22處于截止?fàn)顟B(tài)，所以節(jié)點(diǎn)Nx的電壓變?yōu)?V(接地電壓)。此外，在此時(shí)，利用由晶體管Q24～Q27構(gòu)成的倒相器，節(jié)點(diǎn)Ny和節(jié)點(diǎn)Nz的電壓電平分別變?yōu)閂CE和0V。就是說，控制信號(hào)MO1變?yōu)長(zhǎng)電平，而控制信號(hào)MO2變?yōu)镠電平。
接著，在外部電源電壓為VCE≥2·|VTP|+VI(VI倒相器的邏輯閾值電壓)的情況下，由于節(jié)點(diǎn)Nx的電壓電平從0V改變?yōu)閂CE，所以隨著節(jié)點(diǎn)Ny和Nz的電壓電平的變化，控制信號(hào)MO1和MO2的極性反向，控制信號(hào)MO1變?yōu)镠電平，而控制信號(hào)MO2變?yōu)長(zhǎng)電平。
利用這樣的結(jié)構(gòu)，通過適當(dāng)設(shè)計(jì)P型晶體管的閾值電壓VTP和倒相器的邏輯閾值VI，電壓發(fā)生電路500根據(jù)外部電源電壓VCE與預(yù)定的電壓電平的比較結(jié)果，對(duì)于內(nèi)部電路可以選擇直接供給外部電源電壓或供給降壓電路520的輸出。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)的電壓發(fā)生電路500中，在驅(qū)動(dòng)外部電源布線570前，就是說在對(duì)外部電源布線570實(shí)際供給電壓前的時(shí)刻，由于VCE＝0V，所以控制信號(hào)MO1變?yōu)長(zhǎng)電平，外部電源布線570與內(nèi)部電路電源布線590通過切換電路540來連接。
在該狀態(tài)下，外部電源被起動(dòng)，可看作外部電源電壓VCE從0V上升至5V的情況。在這種情況下，由于隨著外部電源電壓VCE的上升，對(duì)切換電路540的內(nèi)部電路電源布線590的輸出從外部電源布線570切換為降壓電路520，因而必須在內(nèi)部電路550中穩(wěn)定供給額定電壓不超過3.3V的電源電壓。
但是，實(shí)際上，由于電源電壓檢測(cè)電路530中的節(jié)點(diǎn)Nx、Ny和Nz的電壓電平變化，控制信號(hào)MO1和MO2的極性反向，因而存在直至內(nèi)部電路電源布線590和外部電源布線570的連接被切換電路540分離的一定的時(shí)間延遲。
由于該時(shí)間延遲的存在，因而存在外部電源起動(dòng)之后，內(nèi)部電路電源布線590和外部電源布線570仍處于連接狀態(tài)，外部電源電壓VCE上升，內(nèi)部電源電壓的峰值會(huì)變?yōu)樽畲筝斎腚妷弘娖?5V)的可能性。如果發(fā)生這種現(xiàn)象，那么會(huì)超過額定電壓值，有使裝載在內(nèi)部電路550內(nèi)的各電路上的內(nèi)部電源電壓為3.3V的IC被破壞的危險(xiǎn)。
此外，在混裝其工作額定電壓不同的IC的電路組在共用的外部電源布線下工作的情況下，由于同樣的理由，所以不管供給外部電源布線的電壓電平如何，仍需要可以穩(wěn)定供給低電壓側(cè)工作電壓(3.3V)的電壓發(fā)生電路。
本發(fā)明的目的在于提供一種在供給比內(nèi)部電源電壓的額定電壓高的外部電源電壓的情況下，也可以穩(wěn)定地供給不超過額定電壓的內(nèi)部電源電壓的電壓發(fā)生電路。
按照本發(fā)明的方案，提供一種電壓發(fā)生電路，該電壓發(fā)生電路接受外部電源電壓，并產(chǎn)生預(yù)定額定電壓的工作電源電壓，該電壓發(fā)生電路包括外部電源布線、內(nèi)部電源布線、控制節(jié)點(diǎn)、輸出切換電路、輔助電壓發(fā)生電路和電壓切換控制電路。
外部電源布線傳送外部電源電壓。內(nèi)部電源布線傳送工作電源電壓。輸出切換電路根據(jù)控制節(jié)點(diǎn)的電壓電平進(jìn)行激活，用以連接外部電源布線和內(nèi)部電源布線。輔助電壓發(fā)生電路連接在外部電源布線和內(nèi)部電源布線之間，根據(jù)控制節(jié)點(diǎn)的電壓電平與輸出切換電路互補(bǔ)地激活，對(duì)內(nèi)部電源布線供給額定電壓。電壓切換控制電路通過切換控制節(jié)點(diǎn)的電壓，在外部電源布線起動(dòng)時(shí)，激活輔助電壓發(fā)生電路，在起動(dòng)后，在外部電源布線的電壓電平穩(wěn)定后，根據(jù)外部電源布線的電壓電平，激活輸出切換電路。
本發(fā)明根據(jù)其它情況提供電壓發(fā)生電路，該電壓發(fā)生電路接收外部電源電壓產(chǎn)生預(yù)定額定電壓的工作電源電壓，它包括外部電源布線、內(nèi)部電源布線、控制節(jié)點(diǎn)、輸出切換電路、輔助電壓發(fā)生電路和電壓切換控制電路。
外部電源布線傳送外部電源電壓。內(nèi)部電源布線傳送工作電源電壓。輸出切換電路，使其根據(jù)控制節(jié)點(diǎn)的電壓電平進(jìn)行激活，用以從外部電源布線向內(nèi)部電源布線供給電壓。輔助電壓發(fā)生電路連接在外部電源布線和內(nèi)部電源布線之間，按照控制節(jié)點(diǎn)的電壓電平，與輸出切換電路互補(bǔ)地激活，用以對(duì)內(nèi)部電源布線供給額定電壓。電壓切換控制電路在外部電源電壓的電壓電平設(shè)定得比額定電壓高的第一基準(zhǔn)電壓以下的情況下，激活輸出切換電路。電壓供給切斷電路在直至外部電源布線的電壓電平穩(wěn)定期間，通過外部電源布線和輔助電壓發(fā)生電路停止對(duì)內(nèi)部電源布線的電壓供給。
因此，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，由于直至外部電源布線的電壓電平穩(wěn)定期間，由輔助電壓發(fā)生電路對(duì)內(nèi)部電源布線提供電壓，所以可以把不超過起動(dòng)額定電壓的穩(wěn)定電壓供給外部電源布線，同時(shí)在外部電源布線的電壓電平穩(wěn)定后，根據(jù)外部電源布線的電壓電平，通過非激活輔助電壓發(fā)生電路，可以實(shí)現(xiàn)消耗功率的降低。
此外，因電壓供給切斷電路的作用，在外部電源電壓上升時(shí)的預(yù)定期間，暫時(shí)停止向內(nèi)部電源布線的電壓供給，因而可以控制內(nèi)部電源電壓不超過額定電壓。
圖1是表示用于說明實(shí)施例1的電壓發(fā)生電路結(jié)構(gòu)的電壓發(fā)生電路100結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示實(shí)施例1的電壓發(fā)生電路100整體結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是說明外部電源電壓從0V上升至5V情況下的電壓發(fā)生電路110工作的工作波形圖。
圖4是說明外部電源電壓從0V上升至3.3V情況下的電壓發(fā)生電路110工作的工作波形圖。
圖5是表示實(shí)施例1的變形例的電壓發(fā)生電路120整體結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖6是表示實(shí)施例2的電壓發(fā)生電路200整體結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖7是說明外部電源電壓從0V上升至5V情況下的電壓發(fā)生電路200工作的工作波形圖。
圖8是說明外部電源電壓從0V上升至3.3V情況下的電壓發(fā)生電路200工作的工作波形圖。
圖9是表示實(shí)施例2的變形例的電壓發(fā)生電路210整體結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖10是表示實(shí)施例3的電壓發(fā)生電路300整體結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖11是表示實(shí)施例3的變形例的電壓發(fā)生電路310整體結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖12是表示現(xiàn)有技術(shù)的電壓發(fā)生電路500整體結(jié)構(gòu)的示意性方框圖。
圖13是表示切換電路540結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖14是表示電源電壓檢測(cè)電路530結(jié)構(gòu)的電路圖。
以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。再有，圖中相同的符號(hào)表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧D1是表示用于說明實(shí)施例1的電壓發(fā)生電路結(jié)構(gòu)的電壓發(fā)生電路100結(jié)構(gòu)的電路圖。
電壓發(fā)生電路100與已有技術(shù)的電壓發(fā)生電路500一樣，根據(jù)外部電源電壓VCE的電壓電平，將外部電源布線10和調(diào)節(jié)器電路30的輸出中的任一個(gè)與內(nèi)部電源布線20連接，向負(fù)荷供給內(nèi)部電源電壓Vcc。
再有，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在從外部電源布線以5V和3.3V中的任一個(gè)作為額定值供給外部電源電壓VCE的情況下，說明了可穩(wěn)定供給額定值(3.3V)的內(nèi)部電源電壓的電壓發(fā)生電路的結(jié)構(gòu)，但電壓電平達(dá)到5V和3.3V的情況為簡(jiǎn)單的例示，本發(fā)明的應(yīng)用并不限于這種情況。
參照?qǐng)D1，電壓發(fā)生電路100包括傳送外部電源電壓VCE的外部電源布線10，對(duì)負(fù)荷供給內(nèi)部電源電壓Vcc的內(nèi)部電源布線20，在其輸入端子上接受外部電源布線，在其輸出端子上產(chǎn)生作為內(nèi)部電源電壓Vcc的額定值的3.3V輸出電壓的調(diào)節(jié)器電路30，根據(jù)節(jié)點(diǎn)Nx的電壓電平，連接被激活的外部電源布線10與內(nèi)部電源布線20的電壓切換晶體管50。
調(diào)節(jié)器電路30還有輸出控制端子CNT，在輸出控制端子CNT上輸入L電平信號(hào)的情況下，調(diào)節(jié)器電路30非激活，停止向輸出端子OUT產(chǎn)生輸出電壓(3.3V)。就是說，根據(jù)節(jié)點(diǎn)Na的電壓電平，使調(diào)節(jié)器電路30和電壓切換晶體管50中的任一個(gè)被互補(bǔ)地激活。
電壓發(fā)生電路100還配有根據(jù)外部電源電壓VCE確定Na的電壓電平的比較器40。
比較器40在外部電源電壓VCE比基準(zhǔn)電壓V1高的情況下對(duì)節(jié)點(diǎn)Na輸出H電平。比較器40由使用運(yùn)算放大器的差動(dòng)放大電路等構(gòu)成。基準(zhǔn)電壓V1可以按比內(nèi)部電源電壓Vcc的額定值高，并且比外部電源電壓的峰值低的電壓來設(shè)定，在圖1的情況下，例如設(shè)定為3.9V。
電壓發(fā)生電路100還包括使外部電源布線10和內(nèi)部電源布線20的電壓穩(wěn)定的電容器Ci和Co。
電壓發(fā)生電路100在外部電源電壓VCE為3.3V(≤V1)的情況下，利用比較器40，將節(jié)點(diǎn)Na電壓變?yōu)長(zhǎng)電平，使調(diào)節(jié)器電路30非激活，停止產(chǎn)生輸出電壓，同時(shí)使電壓切換晶體管50截止，使外部電源布線10與內(nèi)部電源布線20連接。由此，在外部電源電壓VCE為3.3V的情況下，從外部電源布線VCE將內(nèi)部電源電壓直接供給內(nèi)部電源布線20。
另一方面，在外部電源電壓VCE為5V(≥V1)的情況下，利用比較器40對(duì)節(jié)點(diǎn)Na輸出H電平的電壓。由此，使電壓切換晶體管50截止，同時(shí)激活調(diào)節(jié)器電路30的工作。因此，在外部電源電壓VCE為5V的情況下，內(nèi)部電源布線20與外部電源布線10斷路，調(diào)節(jié)器電路30的輸出電壓供給內(nèi)部電源布線20。
于是，在外部電源電壓超過內(nèi)部電源電壓的額定值的情況下，利用調(diào)節(jié)器電路將降壓的電壓作為內(nèi)部電源電壓供給，在外部電源電壓為內(nèi)部電源電壓的額定值電平的情況下，調(diào)節(jié)器電路非激活，從外部電源布線直接供給內(nèi)部電源電壓，電壓發(fā)生電路100在降低整體的消耗功率的同時(shí)，還可以穩(wěn)定地供給內(nèi)部電源電壓。
但是，在電壓發(fā)生電路100中，有在現(xiàn)有技術(shù)中與上述相同的問題，在外部電源電壓VCE起動(dòng)時(shí)從0V上升至5V的情況下，根據(jù)比較器40的響應(yīng)特性，在節(jié)點(diǎn)Na的電壓電平從L電平變化至H電平期間，外部電源布線10的電位上升，有內(nèi)部電源電壓VCC的峰值會(huì)上升至外部電源電壓的最大電平(5V)的可能性。
圖2是表示本發(fā)明實(shí)施例1的電壓發(fā)生電路110結(jié)構(gòu)的電路圖。
參照?qǐng)D2，與電壓發(fā)生電路100相比，電壓發(fā)生電路110的不同點(diǎn)在于配備有內(nèi)裝比較器40的電壓切換控制電路60。
在電壓發(fā)生電路110中，節(jié)點(diǎn)Na的電壓電平不通過比較器40的輸出直接設(shè)定，而由電壓切換控制電路60來控制。
電壓發(fā)生電路110利用電壓切換控制電路60的作用，在外部電源電壓的上升時(shí)間中，以內(nèi)部電源電壓穩(wěn)定地不超過額定值為目的來進(jìn)行控制。
電壓切換控制電路60包括圖1說明的比較器40、配置在比較器40和節(jié)點(diǎn)Na之間的切換設(shè)定電路45。
切換設(shè)定電路45包括使比較器40輸出反向的倒相器62，帶有在外部電源電壓VCE超過基準(zhǔn)電壓V2時(shí)經(jīng)過預(yù)定時(shí)間td后輸出H電平電壓信號(hào)的延遲電路的比較器65，和接收倒相器62和帶有延遲電路的比較器65的輸出，并輸出NAND運(yùn)算結(jié)果的邏輯門64。
比較器40與電壓發(fā)生電路100的情況相同，在外部電源電壓VCE變?yōu)榛鶞?zhǔn)電壓V1以上的情況下輸出H電平。此外，可以將基準(zhǔn)電壓V2設(shè)定為比內(nèi)部電源電壓Vcc的額定值低的電壓。在額定電壓為3.3V的本實(shí)施例情況下，作為一例，可以設(shè)定V1＝3.9V，V2＝2.6V。
下面，說明在電壓發(fā)生電路110中外部電源電壓起動(dòng)時(shí)上升情況下的電壓發(fā)生電路110的工作。
圖3是說明外部電源電壓從0V上升至5V情況下的電壓發(fā)生電路110工作的工作波形圖。
參照?qǐng)D3，在時(shí)刻t0時(shí)，外部電源起動(dòng)，外部電源電壓VCE開始上升。外部電源電壓VCE在時(shí)刻t1時(shí)達(dá)到帶有延遲電路的比較器65的基準(zhǔn)電壓V2(2.6V)，但因延遲電路的作用，直至經(jīng)過預(yù)定的延遲時(shí)間td的期間，帶有延遲電路的比較器65的輸出都被維持在L電平上。
在時(shí)刻t2時(shí)，由于外部電源電壓VCE達(dá)到比較器40的基準(zhǔn)電壓V1(3.9V)，所以比較器40的輸出變?yōu)镠電平。與此相對(duì)，倒相器62的輸出也變?yōu)長(zhǎng)電平。
在從時(shí)刻t1經(jīng)過預(yù)定延遲時(shí)間td后的時(shí)刻t3時(shí)，帶有延遲電路的比較器65的輸出上升至H電平。由于設(shè)定考慮到外部電源電壓VCE達(dá)到定常狀態(tài)時(shí)間的延遲時(shí)間td，在帶有延遲電路的比較器65的輸出被切換為H電平的時(shí)間內(nèi)，倒相器62的輸出已經(jīng)變?yōu)長(zhǎng)電平。
由此，節(jié)點(diǎn)Na的電壓電平仍維持H電平。由于在此期間晶體管50維持截止?fàn)顟B(tài)，所以在內(nèi)部電源布線20上恒常供給調(diào)節(jié)器電路30的輸出電壓。因此，在外部電源電壓從0V上升至5V的情況下，不直接對(duì)內(nèi)部電源布線20傳送外部電源電壓VCE，不管比較器的響應(yīng)速度如何，都可以避免產(chǎn)生超過額定的內(nèi)部電源電壓(3.3V)的電壓。
圖4是說明外部電源電壓從0V上升至3.3V情況下的電壓發(fā)生電路110工作的工作波形圖。
參照?qǐng)D4，在時(shí)刻t0時(shí)，外部電源起動(dòng)，外部電源電壓VCE開始上升。外部電源電壓VCE在時(shí)刻t11時(shí)達(dá)到帶有延遲電路的比較器65的基準(zhǔn)電壓V2(2.6V)，但因延遲電路的作用，直至經(jīng)過預(yù)定的延遲時(shí)間td的期間，帶有延遲電路的比較器65的輸出都被維持在L電平上。
另一方面，由于外部電源電壓的定常值(3.3V)比比較器40的基準(zhǔn)電壓V1(3.9V)低，所以比較器40的輸出仍為L(zhǎng)電平。與此相對(duì)，倒相器62的輸出也維持H電平。
因此，在帶有延遲電路的比較器65的輸出維持L電平期間，節(jié)點(diǎn)Na的電壓電平為H電平，同時(shí)晶體管50處于截止?fàn)顟B(tài)，調(diào)節(jié)器電路30被激活。在此期間，在內(nèi)部電源布線20上，由于供給調(diào)節(jié)器電路30的輸出電壓，所以可以避免產(chǎn)生超過額定內(nèi)部電源電壓(3.3V)的電壓。
在從時(shí)刻t11經(jīng)過預(yù)定延遲時(shí)間td后的時(shí)刻t12內(nèi)，如果帶有延遲電路比較器65的輸出上升至H電平，那么由于倒相器62的輸出維持在H電平，所以節(jié)點(diǎn)Na的電壓電平從H電平變?yōu)長(zhǎng)電平。
由此，在時(shí)刻t12時(shí)，內(nèi)部電源布線20與外部電源布線通過晶體管50的導(dǎo)通而連接。由于設(shè)定考慮外部電源電壓VCE達(dá)到定常狀態(tài)時(shí)間的延遲時(shí)間td，所以在內(nèi)部電源布線20上即使供給外部電源電壓VCE，在內(nèi)部電源布線20上也不會(huì)有產(chǎn)生超過額定電壓(3.3V)的過度峰值電壓的危險(xiǎn)。
因此，在外部電源電壓從0V上升至3.3V的情況下，也可以避免產(chǎn)生超過額定內(nèi)部電源電壓(3.3V)的電壓。而且，在外部電源電壓VCE達(dá)到定常狀態(tài)后，使調(diào)節(jié)器電路30非激活，可以實(shí)現(xiàn)消耗功率的降低。
于是，在外部電源電壓為3.3V和5V中的任一個(gè)的情況下，也可以自起動(dòng)后將避免產(chǎn)生超過額定電壓的過度峰值電壓的穩(wěn)定電壓供給內(nèi)部電源布線。
再有，在電壓切換晶體管50上，通過采用導(dǎo)通電阻小的MOS晶體管，可以將這種情況下在外部電源電壓VCE與內(nèi)部電源電壓Vcc之間產(chǎn)生的電壓降抑制得小。
此外，僅例示了基準(zhǔn)電壓V1和V2分別為3.9V和2.6V的情況。就是說，如果將作為比較器40的基準(zhǔn)電壓V1設(shè)定得比內(nèi)部電源電壓Vcc的額定電壓高，將帶有延遲電路的比較器65的基準(zhǔn)電壓V2設(shè)定得比額定電壓低，那么可以獲得同樣的效果。
如上所述，在帶有延遲電路的比較器65中設(shè)定的延遲時(shí)間td在直至供給外部電源布線10的外部電源電壓VCE達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)期間，可以按比較器的輸出電壓電平不被切換成H電平那樣來設(shè)定，可以在評(píng)價(jià)和確認(rèn)外部電源電壓VCE上升時(shí)的穩(wěn)定性后決定。圖5是表示作為本發(fā)明實(shí)施例1的變形例的電壓發(fā)生電路120整體結(jié)構(gòu)的電路圖。
參照?qǐng)D5，與實(shí)施例1的電壓發(fā)生電路110比較，電壓發(fā)生電路120的不同點(diǎn)在于配有代替比較器40的電壓比較電路41。對(duì)于其它結(jié)構(gòu)和工作來說，不再重復(fù)與電壓發(fā)生電路110的情況相同的說明。
電壓比較電路41包括用以電連接外部電源布線10與倒相器62的輸入節(jié)點(diǎn)的PNP晶體管47，設(shè)置在晶體管47的集電極與接地布線15之間的電阻46，設(shè)置在節(jié)點(diǎn)Nb與晶體管47的基極之間的電阻44，連接在外部電源布線10和節(jié)點(diǎn)Nb之間的電阻42，和連接在節(jié)點(diǎn)Nb和接地布線15之間的擊穿電壓為V1的齊納二極管48。通過齊納二極管48產(chǎn)生的電壓降，將與晶體管47的基極連接的節(jié)點(diǎn)Nb的電壓電平維持在基準(zhǔn)電壓V1以下。
由此，在外部電源電壓VCE變?yōu)榛鶞?zhǔn)電壓V1以上的情況下，晶體管47的基極發(fā)射極之間的電壓上升，晶體管47變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。就是說，通過這樣的結(jié)構(gòu)，電壓比較電路41具有與電壓發(fā)生電路110的比較器40同樣的效果。
電壓發(fā)生電路120的工作與電壓發(fā)生電路110一樣，但使用運(yùn)算放大器代替比較器40，由于具有與利用齊納二極管、晶體管和電阻構(gòu)成的電壓比較電路41相同的效果，所以可以構(gòu)成有利于成本的結(jié)構(gòu)。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施例2的電壓發(fā)生電路200結(jié)構(gòu)的電路圖。
參照?qǐng)D6，與圖1的電壓發(fā)生電路100比較，電壓發(fā)生電路200的不同點(diǎn)在于，在連接調(diào)節(jié)器電路30的輸出端子和電壓切換晶體管50的節(jié)點(diǎn)No與內(nèi)部電源布線20之間還配有電壓切斷電路70。通過電壓切斷電路70的作用，電壓發(fā)生電路200在外部電源電壓VCE上升時(shí)的一定期間內(nèi)，通過暫時(shí)停止向內(nèi)部電源布線20的電源電壓的供給，目的在于控制內(nèi)部電源電壓Vcc，以便不超過額定電壓。
由于調(diào)節(jié)器電路30、比較器40和電壓切換晶體管50的工作與電壓發(fā)生電路1的情況相同，所以不再重復(fù)其說明。
電壓切斷控制電路70包括帶有在輸入電壓變?yōu)榛鶞?zhǔn)電壓V2以上的情況下，在經(jīng)過預(yù)定延遲時(shí)間td后輸出H電平的延遲電路的比較器72，使帶有延遲電路的比較器72輸出反向的倒相器74，在柵極上接受倒相器74的輸出，并連接在調(diào)節(jié)器電路30的輸出端子與內(nèi)部電源布線20之間的電壓切斷晶體管76。
與實(shí)施例1的情況相同，比較器40在外部電源電壓VCE變?yōu)榛鶞?zhǔn)電壓V1以上的情況下輸出H電平。基準(zhǔn)電壓V1設(shè)定在內(nèi)部電源電壓Vcc的額定電壓(例如3.3V)以上的3.9V，而基準(zhǔn)電壓V2設(shè)定在額定電壓以下的2.6V。
在電壓發(fā)生電路200中，直至外部電源電壓達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的一定期間，使電壓切斷晶體管76截止，停止向內(nèi)部電源布線20的電壓供給，然后，在外部電源電壓VCE達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，使電壓切斷晶體管76導(dǎo)通，開始向內(nèi)部電源布線20的內(nèi)部電源電壓的供給。
圖7是說明外部電源電壓從0V上升至5V情況下的電壓發(fā)生電路200工作的工作波形圖。
參照?qǐng)D7，在時(shí)刻t0時(shí)，外部電源起動(dòng)，外部電源電壓VCE開始上升。外部電源電壓VCE在時(shí)刻t1時(shí)達(dá)到帶有延遲電路的比較器72的基準(zhǔn)電壓V2(2.6V)，但因延遲電路的作用，直至經(jīng)過預(yù)定的延遲時(shí)間td期間，帶有延遲電路的比較器72的輸出都為L(zhǎng)電平，電壓切斷晶體管76也維持截止?fàn)顟B(tài)。在電壓切斷晶體管76為截止?fàn)顟B(tài)期間，不對(duì)內(nèi)部電源布線供給電壓。
在時(shí)刻t2時(shí)，由于外部電源電壓VCE達(dá)到比較器40的基準(zhǔn)電壓V1(3.9V)，所以比較器40的輸出變?yōu)镠電平。與此相對(duì)，因電壓切換晶體管50的截止，在外部電源布線與內(nèi)部電源布線之間斷路的同時(shí)，調(diào)節(jié)器電路30激活，開始內(nèi)部電源電壓的生成。
在從時(shí)刻t1經(jīng)過預(yù)定延遲時(shí)間td后的時(shí)刻t3時(shí)，帶有延遲電路的比較器72的輸出上升至H電平，與此相對(duì)的電壓切斷晶體管76的導(dǎo)通，開始向內(nèi)部電源布線的電壓供給。
其中，通過設(shè)定考慮外部電源電壓VCE起動(dòng)時(shí)響應(yīng)特性的延遲時(shí)間td，對(duì)內(nèi)部電源布線20可以恒常供給調(diào)節(jié)器電路30的輸出電壓。因此，在外部電源電壓從0V上升至5V的情況下，不直接在內(nèi)部電源布線20上傳送外部電源電壓VCE，不管比較器的響應(yīng)速度如何，都可以避免產(chǎn)生超過額定內(nèi)部電源電壓(3.3V)的電壓。
圖8是說明外部電源電壓從0V上升至3.3V情況下的電壓發(fā)生電路200工作的工作波形圖。
參照?qǐng)D8，在時(shí)刻t0時(shí)，外部電源起動(dòng)，外部電源電壓VCE開始上升。外部電源電壓VCE在時(shí)刻t11時(shí)達(dá)到帶有延遲電路的比較器72的基準(zhǔn)電壓V2(2.6V)，但因延遲電路的作用，直至經(jīng)過預(yù)定的延遲時(shí)間td期間，由于帶有延遲電路的比較器72的輸出都維持L電平，所以電壓切斷晶體管76也維持截止?fàn)顟B(tài)。在電壓切斷晶體管76為截止?fàn)顟B(tài)期間，不對(duì)內(nèi)部電源布線供給電壓。
另一方面，由于外部電源電壓的定常值(3.3V)比比較器40的基準(zhǔn)電壓V1(3.9V)低，所以比較器40的輸出仍為L(zhǎng)電平。與此相對(duì)，電壓切換晶體管50維持導(dǎo)通。但是，由于電壓切斷晶體管76處于截止?fàn)顟B(tài)，所以在內(nèi)部電源布線上不供給電壓。
在從時(shí)刻t11經(jīng)過預(yù)定延遲時(shí)間td后的時(shí)刻t12時(shí)，如果帶有延遲電路的比較器72的輸出上升至H電平，那么與此相對(duì)，晶體管電壓切斷晶體管76導(dǎo)通。
在時(shí)刻t12時(shí)，電壓切換晶體管50維持導(dǎo)通，調(diào)節(jié)器電路30仍為非激活。因此，利用晶體管50的導(dǎo)通，外部電源布線10與內(nèi)部電源布線20連接。
通過設(shè)定考慮直至外部電源電壓VCE達(dá)到定常狀態(tài)時(shí)間的延遲時(shí)間td，即使直接在內(nèi)部電源布線20上供給外部電源電壓VCE，在內(nèi)部電源布線20上也不會(huì)有產(chǎn)生超過額定電壓(3.3V)的過度峰值電壓的危險(xiǎn)。
因此，即使在外部電源電壓從0V上升至3.3V的情況下，也可以避免產(chǎn)生超過額定內(nèi)部電源電壓(3.3V)的電壓。而且，由于調(diào)節(jié)器電路30非激活，所以可以實(shí)現(xiàn)消耗功率的降低。
與電壓發(fā)生電路100的情況一樣，在電壓切換晶體管50和電壓切斷晶體管76上，通過采用導(dǎo)通電阻小的MOS晶體管，可以將這種情況下在外部電源電壓VCE與內(nèi)部電源電壓Vcc之間產(chǎn)生的電壓降抑制得小。
這樣，在外部電源電壓的上升時(shí)間內(nèi)，直至外部電源電壓達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的一定期間內(nèi)，通過中斷向內(nèi)部電源布線20的電壓供給，在起動(dòng)之后，盡管不能供給內(nèi)部電源電壓，但可以穩(wěn)定地控制內(nèi)部電源電壓，使其不超過額定電壓。圖9是表示本發(fā)明實(shí)施例2的變形例的電壓發(fā)生電路210結(jié)構(gòu)的電路圖。
參照?qǐng)D9，與實(shí)施例2的電壓發(fā)生電路200比較，電壓發(fā)生電路210的不同點(diǎn)在于配有代替比較器40的電壓比較電路41。對(duì)于其它結(jié)構(gòu)和工作來說，由于與電壓發(fā)生電路200的情況相同，所以不再重復(fù)說明。
此外，由于電壓比較電路41的結(jié)構(gòu)和工作與實(shí)施例1的變形例的電壓發(fā)生電路120的情況相同，所以不再重復(fù)說明。
電壓比較電路41具有與電壓發(fā)生電路200中的比較器40相同的效果。電壓發(fā)生電路210的工作與電壓發(fā)生電路200相同，但采用運(yùn)算放大器代替比較器40，由于具有與利用由齊納二極管、晶體管和電阻構(gòu)成的電壓比較電路41的同等效果，所以可以構(gòu)成有利于成本的結(jié)構(gòu)。圖10是表示本發(fā)明實(shí)施例3的電壓發(fā)生電路300結(jié)構(gòu)的電路圖。
參照?qǐng)D10，與電壓發(fā)生電路100比較，電壓發(fā)生電路300的不同點(diǎn)在于，在連接調(diào)節(jié)器電路的輸入端子和電壓切換晶體管50的輸入節(jié)點(diǎn)Ni與外部電源布線10之間還配有電壓切斷控制電路70。
直至外部電源電壓VCE達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)期間，電壓發(fā)生電路300通過使調(diào)節(jié)器電路30和電壓切換晶體管50與外部電源布線10斷路，停止向內(nèi)部電源布線20的電壓供給。此外，在外部電源電壓VCE變得穩(wěn)定后，通過使電壓切斷晶體管76導(dǎo)通，進(jìn)行與電壓發(fā)生電路100相同的工作。
對(duì)于比較器40、帶有延遲電路的比較器72、晶體管62和電壓切換晶體管50的工作時(shí)序來說，由于與圖7和圖8說明的電壓發(fā)生電路200的情況相同，所以不再重復(fù)其說明。
利用這樣的結(jié)構(gòu)，與電壓發(fā)生電路200一樣，盡管在起動(dòng)之后不供給內(nèi)部電源電壓，但在外部電源電壓VCE上升時(shí)，也確實(shí)可以避免內(nèi)部電源電壓Vcc瞬時(shí)地變?yōu)轭~定電壓以上，可以避免在作為負(fù)荷的內(nèi)部電路上施加額定電壓以上的電壓造成的元件損壞。圖11是表示本發(fā)明實(shí)施例3的變形例的電壓發(fā)生電路310結(jié)構(gòu)的電路圖。
參照?qǐng)D11，與實(shí)施例3的電壓發(fā)生電路300比較，電壓發(fā)生電路310的不同點(diǎn)在于，還配有代替比較器40的電壓比較電路41。對(duì)于其它結(jié)構(gòu)和工作來說，不再重復(fù)與電壓發(fā)生電路300情況相同的說明。
此外，由于電壓比較電路41的結(jié)構(gòu)和工作與實(shí)施例1的變形例的電壓發(fā)生電路120的情況相同，所以不再重復(fù)其說明。
電壓比較電路41具有與電壓發(fā)生電路300中的比較器40相同的效果。電壓發(fā)生電路310的工作與電壓發(fā)生電路300相同，但采用運(yùn)算放大器代替比較器40，由于具有與利用由齊納二極管、晶體管和電阻構(gòu)成的電壓比較電路41相同的效果，所以可以構(gòu)成有利于成本的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種電壓發(fā)生電路，接受外部電源電壓，產(chǎn)生預(yù)定額定電壓的工作電源電壓，包括傳送所述外部電源電壓的外部電源布線；傳送所述工作電源電壓的內(nèi)部電源布線；控制節(jié)點(diǎn)；根據(jù)所述控制節(jié)點(diǎn)的電壓電平進(jìn)行激活，并連接所述外部電源布線與所述內(nèi)部電源布線的輸出切換電路；被連接在所述外部電源布線和所述內(nèi)部電源布線之間，根據(jù)所述控制節(jié)點(diǎn)的電壓電平，與所述輸出切換電路互補(bǔ)地激活，在所述內(nèi)部電源布線上供給所述額定電壓的輔助電壓發(fā)生電路；為了在所述外部電源布線起動(dòng)時(shí)激活所述輔助電壓發(fā)生電路，在所述外部電源布線起動(dòng)后，在所述外部電源布線的電壓電平穩(wěn)定后，根據(jù)所述外部電源布線的電壓電平，激活所述輸出切換電路，而切換所述控制節(jié)點(diǎn)的電壓的電壓切換控制電路。
2.如權(quán)利要求1所述的電壓發(fā)生電路，所述電壓切換控制電路在從所述外部電源布線起動(dòng)時(shí)開始經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后，根據(jù)所述外部電源布線的電壓電平激活所述輸出切換電路。
3.如權(quán)利要求2所述的電壓發(fā)生電路，所述電壓切換控制電路將所述控制節(jié)點(diǎn)的電壓電平按激活所述輸出切換電路的第一電壓和激活所述輔助電壓發(fā)生電路的第二電壓中的任一個(gè)來設(shè)定，所述電壓切換控制電路包括在所述外部電源布線的電壓電平在設(shè)定得比所述額定電壓高的第一基準(zhǔn)電壓以上的情況下，激活第一控制信號(hào)的第一電壓比較電路，在所述外部電源布線的電壓電平變?yōu)樵O(shè)定得比所述額定電壓低的第二基準(zhǔn)電壓，并且經(jīng)過所述預(yù)定時(shí)間的情況下，激活第二控制信號(hào)的第二電壓比較電路，和在所述第一控制信號(hào)非激活，并且所述第二控制信號(hào)被激活的情況下，將所述控制節(jié)點(diǎn)的電壓電平設(shè)定為所述第一電壓的邏輯運(yùn)算電路。
4.如權(quán)利要求3所述的電壓發(fā)生電路，所述第一電壓比較電路包括根據(jù)所述第一控制信號(hào)的激活狀態(tài)供給電壓的第一電源布線，根據(jù)所述第一控制信號(hào)的非激活狀態(tài)供給電壓的第二電源布線，電連接所述第一電源布線與輸出所述第一控制信號(hào)的節(jié)點(diǎn)的晶體管，從所述第二電源布線向所述晶體管的輸入電極方向正向連接的、擊穿電壓為所述第一基準(zhǔn)電壓的齊納二極管，連接在所述第一外部電源布線與所述晶體管的輸入電極之間的第一電阻，和連接在所述節(jié)點(diǎn)和所述第二電源布線之間的第二電阻。
5.如權(quán)利要求2所述的電壓發(fā)生電路，所述預(yù)定時(shí)間按從所述起動(dòng)時(shí)間開始至所述外部電源布線的電壓電平穩(wěn)定的時(shí)間來設(shè)定。
6.一種電壓發(fā)生電路，接受外部電源電壓，產(chǎn)生預(yù)定額定電壓的工作電源電壓，該電壓發(fā)生電路包括傳送所述外部電源電壓的外部電源布線；傳送所述工作電源電壓的內(nèi)部電源布線；控制節(jié)點(diǎn)；根據(jù)所述控制節(jié)點(diǎn)的電壓電平進(jìn)行激活，從所述外部電源布線向所述內(nèi)部電源布線供給電壓的輸出切換電路；連接在所述外部電源布線和所述內(nèi)部電源布線之間，根據(jù)所述控制節(jié)點(diǎn)的電壓電平，與所述輸出切換電路互補(bǔ)地激活，在所述內(nèi)部電源布線上供給所述額定電壓的輔助電壓發(fā)生電路；在所述外部電源電壓的電壓電平在設(shè)定得比所述額定電壓高的第一基準(zhǔn)電壓以下的情況下，激活所述輸出切換電路的電壓切換控制電路；直至所述外部電源布線的電壓電平穩(wěn)定的期間，停止對(duì)所述內(nèi)部電源布線供給來自所述外部電源布線和所述輔助電壓發(fā)生電路的供給電壓的電壓供給切斷電路。
7.如權(quán)利要求6所述的電壓發(fā)生電路，所述電壓供給切斷電路在從所述外部電源布線的起動(dòng)開始直至經(jīng)過預(yù)定時(shí)間的期間，停止對(duì)所述內(nèi)部電源布線供給來自所述外部電源布線和所述輔助電壓發(fā)生電路的供給電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的電壓發(fā)生電路，所述電壓供給切斷電路包括連接所述輔助電壓發(fā)生電路的輸出端子與所述輸出切換電路的節(jié)點(diǎn)，使所述節(jié)點(diǎn)與所述內(nèi)部電源布線之間通斷的電壓切斷開關(guān)，和在所述外部電源電壓的電壓電平變?yōu)樵谠O(shè)定得比所述額定電壓低的第二基準(zhǔn)電壓以上，并且直至經(jīng)過所述預(yù)定時(shí)間的期間，使所述電壓切斷開關(guān)關(guān)斷的電壓比較電路。
9.如權(quán)利要求7所述的電壓發(fā)生電路，所述電壓供給切斷電路包括連接所述輔助電壓發(fā)生電路的輸入端子與所述輸出切換電路的節(jié)點(diǎn)，使所述節(jié)點(diǎn)與所述內(nèi)部電源布線之間通斷的電壓切斷開關(guān)，和在所述外部電源電壓的電壓電平變?yōu)樵谠O(shè)定得比所述額定電壓低的第二基準(zhǔn)電壓以上，并且直至經(jīng)過所述預(yù)定時(shí)間的期間，使所述電壓切斷開關(guān)關(guān)斷的電壓比較電路。
10.如權(quán)利要求7所述的電壓發(fā)生電路，所述電壓切換控制電路包括供給用于激活所述輸出切換電路的第一電壓的第一電源布線，供給用于激活所述輔助電壓發(fā)生電路的第二電壓的第二電源布線，電連接所述第二電源布線與所述控制節(jié)點(diǎn)的晶體管，從所述第一電源布線向所述晶體管的輸入電極方向正向連接的、擊穿電壓為所述第一基準(zhǔn)電壓的齊納二極管，被連接在所述外部電源布線與所述晶體管的輸入電極之間的第一電阻，和被連接在所述晶體管和所述第一電壓布線之間的第二電阻。
11.如權(quán)利要求7所述的電壓發(fā)生電路，所述預(yù)定時(shí)間按照從所述起動(dòng)時(shí)間開始至所述外部電源布線的電壓電平穩(wěn)定的時(shí)間來設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明的電壓發(fā)生電路包括傳送外部電源電壓的外部電源布線,用于對(duì)負(fù)荷供給內(nèi)部電源電壓的內(nèi)部電源布線,接受外部電源布線并產(chǎn)生內(nèi)部電源電壓的額定電壓的調(diào)節(jié)器電路,和連接外部電源布線和內(nèi)部電源布線的電壓切換晶體管。調(diào)節(jié)器電路和電壓切換晶體管根據(jù)控制節(jié)點(diǎn)的電壓電平被互補(bǔ)地激活。而且,電壓發(fā)生電路配有根據(jù)外部電源布線的電壓電平切換控制節(jié)點(diǎn)電壓電平的電壓切換電路。
文檔編號(hào)G05F5/08GK1275727SQ0010165
公開日2000年12月6日 申請(qǐng)日期2000年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月27日
發(fā)明者溝口慎一 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社