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公開番号2021058068
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210408
出願番号2019182031
出願日20191002
発明の名称半導体装置及び電子機器
出願人ローム株式会社
代理人特許業務法人 佐野特許事務所
主分類H02J 1/00 20060101AFI20210312BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】駆動源であるバッテリが非装着となる異常を検出し異常情報を保持する。
【解決手段】第1、第2電圧源(101、102)からの第1、第2入力電圧の供給を受けるべき第1、第2電圧入力端子(TM1、TM2)、第1入力電圧が第1電圧入力端子に供給されているときに第1入力電圧に基づき所定の内部電源電圧(VCC1)を生成する内部電源回路、内部電源電圧又は第2入力電圧に基づく特定電源電圧(VCC2)が加わる特定電圧出力端子(TM3)、内部電源電圧に基づいて動作する第1回路(60)、及び、特定電源電圧に基づいて動作する第2回路(30、40)を備える。第2回路は異常検出回路及び異常情報保持回路を有する。第1電圧入力端子に対する第1入力電圧の供給が途絶える電源消失異常が検出されたとき、異常情報保持回路(40)は、第2入力電圧に基づく特定電源電圧を用い、電源消失異常情報を保持する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第1電圧源からの第1入力電圧の供給を受けるべき第1電圧入力端子と、
第2電圧源からの第2入力電圧の供給を受けるべき第2電圧入力端子と、
前記第1入力電圧が前記第1電圧入力端子に供給されているときに、前記第1入力電圧に基づき所定の内部電源電圧を生成する内部電源回路と、
前記内部電源電圧に基づく、又は、前記第2電圧入力端子に加わる前記第2入力電圧に基づく、特定電源電圧が加わる特定電圧出力端子と、
前記内部電源電圧に基づいて動作する第1回路と、
前記特定電源電圧に基づいて動作する第2回路と、を備え、
前記第2回路は、所定の異常の有無を検出する異常検出回路と、前記異常が検出されたときに異常情報を保持する異常情報保持回路を有し、
前記所定の異常は、前記第1電圧入力端子に対する前記第1入力電圧の供給が途絶える電源消失異常を含み、
前記異常情報保持回路は、前記電源消失異常が検出されたとき、前記第2入力電圧に基づく前記特定電源電圧を用い、前記異常情報として電源消失異常情報を保持する
ことを特徴とする半導体装置。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記第1回路は、当該半導体装置に接続される外部制御回路と通信する通信回路を有し、前記電源消失異常の検出後、前記電源消失異常が解消すると、前記外部制御回路に対し前記異常情報保持回路に保持された前記異常情報を送信可能である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
当該半導体装置の外部に設けられる計時回路が前記特定電圧出力端子に対して接続され、
前記特定電源電圧は前記計時回路に対する電源電圧として前記特定電圧出力端子から出力される
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記所定の異常は、当該半導体装置の温度又は当該半導体装置を搭載した電子機器の温度に関する温度異常を含み、
前記異常情報保持回路は、前記第1電圧入力端子に対する前記第1入力電圧の供給有無に依らず、前記温度異常が検出されると前記異常情報として温度異常情報を保持する
ことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第1電圧入力端子に対して前記第1入力電圧が供給されているときには前記内部電源電圧に基づいて前記特定電源電圧を生成し、前記第1電圧入力端子に対する前記第1入力電圧の供給が途絶えているときには前記第2入力電圧に基づいて前記特定電源電圧を生成する特定電源電圧生成回路を備える
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の半導体装置。
【請求項6】
前記第1回路は、前記外部制御回路からの信号に基づき、当該半導体装置に接続されるスイッチング素子をオン又はオフとする
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記第1電圧源は充放電が可能なバッテリである
ことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第2電圧源は前記第1電圧源よりも容量の小さい一次電池である
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
【請求項9】
請求項1〜8の何れかに記載の半導体装置を備えた
ことを特徴とする電子機器。
【請求項10】
請求項2又は6に記載の半導体装置と、
前記半導体装置に接続される外部制御回路と、備えた
ことを特徴とする電子機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置及び電子機器に関する。
続きを表示(約 6,100 文字)【背景技術】
【0002】
ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器においては、駆動源であるバッテリが着脱可能となっていることが多い。但し、バッテリは故障等の発生を除けば常に電子機器に装着され続けるものであり、故に、製造工程でバッテリが装着された後はバッテリが常に装着されていることを前提にして電子機器が設計されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018−130016号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の前提からすればバッテリが未装着となることは一種の異常(電源消失異常)である、と言える。異常の発生時には、異常の発生を検出し、検出異常に対応した異常対応処理を行うことが求められる。しかしながら、駆動源であるバッテリが未装着となると電子機器内の各回路が動作を停止するため、バッテリが未装着となったという異常の発生を検知できない。検知できたとしても、異常対応処理を担うべき回路が動作を停止しておれば、検知の結果が無駄に終わる。
【0005】
本発明は、電圧源からの電圧供給が途絶える異常の発生に対し必要な対応を可能とする半導体装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る半導体装置は、第1電圧源からの第1入力電圧の供給を受けるべき第1電圧入力端子と、第2電圧源からの第2入力電圧の供給を受けるべき第2電圧入力端子と、前記第1入力電圧が前記第1電圧入力端子に供給されているときに、前記第1入力電圧に基づき所定の内部電源電圧を生成する内部電源回路と、前記内部電源電圧に基づく、又は、前記第2電圧入力端子に加わる前記第2入力電圧に基づく、特定電源電圧が加わる特定電圧出力端子と、前記内部電源電圧に基づいて動作する第1回路と、前記特定電源電圧に基づいて動作する第2回路と、を備え、前記第2回路は、所定の異常の有無を検出する異常検出回路と、前記異常が検出されたときに異常情報を保持する異常情報保持回路を有し、前記所定の異常は、前記第1電圧入力端子に対する前記第1入力電圧の供給が途絶える電源消失異常を含み、前記異常情報保持回路は、前記電源消失異常が検出されたとき、前記第2入力電圧に基づく前記特定電源電圧を用い、前記異常情報として電源消失異常情報を保持する構成(第1の構成)である。
【0007】
上記第1の構成に係る半導体装置において、前記第1回路は、当該半導体装置に接続される外部制御回路と通信する通信回路を有し、前記電源消失異常の検出後、前記電源消失異常が解消すると、前記外部制御回路に対し前記異常情報保持回路に保持された前記異常情報を送信可能である構成(第2の構成)であっても良い。
【0008】
上記第1又は第2の構成に係る半導体装置において、当該半導体装置の外部に設けられる計時回路が前記特定電圧出力端子に対して接続され、前記特定電源電圧は前記計時回路に対する電源電圧として前記特定電圧出力端子から出力される構成(第3の構成)であっても良い。
【0009】
上記第1〜第3の構成の何れかに係る半導体装置において、前記所定の異常は、当該半導体装置の温度又は当該半導体装置を搭載した電子機器の温度に関する温度異常を含み、前記異常情報保持回路は、前記第1電圧入力端子に対する前記第1入力電圧の供給有無に依らず、前記温度異常が検出されると前記異常情報として温度異常情報を保持する構成(第4の構成)であっても良い。
【0010】
上記第1〜第4の構成の何れかに係る半導体装置において、前記第1電圧入力端子に対して前記第1入力電圧が供給されているときには前記内部電源電圧に基づいて前記特定電源電圧を生成し、前記第1電圧入力端子に対する前記第1入力電圧の供給が途絶えているときには前記第2入力電圧に基づいて前記特定電源電圧を生成する特定電源電圧生成回路を備える構成(第5の構成)であっても良い。
【0011】
上記第2の構成に係る半導体装置において、前記第1回路は、前記外部制御回路からの信号に基づき、当該半導体装置に接続されるスイッチング素子をオン又はオフとする構成(第6の構成)であっても良い。
【0012】
上記第1〜第6の構成の何れかに係る半導体装置において、前記第1電圧源は充放電が可能なバッテリである構成(第7の構成)であっても良い。
【0013】
上記第7の構成に係る半導体装置において、前記第2電圧源は前記第1電圧源よりも容量の小さい一次電池である構成(第8の構成)であっても良い。
【0014】
本発明に係る電子機器は、上記第1〜第8の構成の何れかに係る半導体装置を備えた構成(第9の構成)である。
【0015】
本発明に係る他の電子機器は、上記第2又は第6の構成に係る半導体装置と、前記半導体装置に接続される外部制御回路と、備えた構成(第10の構成)である。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、電圧源からの電圧供給が途絶える異常の発生に対し必要な対応を可能とする半導体装置及び電子機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
本発明の実施形態に係る電子機器用の半導体回路システムの概略全体構成図である。
本発明の実施形態に係り、半導体回路システムが電子機器に搭載される様子を示した図である。
本発明の実施形態に係る電子機器の外観斜視図である。
本発明の実施形態に係る半導体装置の外観斜視図である。
本発明の実施形態に係り、2つのラッチ回路の具体的な構成例を示す図である。
本発明の実施形態に属する第1実施例に係り、半導体装置のタイミングチャートである。
本発明の実施形態に属する第2実施例に係り、半導体装置のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、素子又は部位等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、素子又は部位等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“TM7”によって参照される異常検出用端子は(図1参照)、異常検出用端子TM7と表記されることもあるし、端子TM7と略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。
【0019】
まず、本発明の実施形態の記述にて用いられる幾つかの用語について説明を設ける。グランドとは、基準となる0V(ゼロボルト)の電位を有する導電部を指す又は0Vの電位そのものを指す。0Vの電位をグランド電位と称することもある。本発明の実施形態において、特に基準を設けずに示される電圧は、グランドから見た電位を表す。レベルとは電位のレベルを指し、任意の信号又は電圧についてハイレベルはローレベルよりも高い電位を有する。任意の信号又は電圧について、信号又は電圧がハイレベルにあるとは信号又は電圧のレベルがハイレベルにあることを意味し、信号又は電圧がローレベルにあるとは信号又は電圧のレベルがローレベルにあることを意味する。信号についてのレベルは信号レベルと表現されることがあり、電圧についてのレベルは電圧レベルと表現されることがある。
【0020】
MOSFETを含むFET(電界効果トランジスタ)として構成された任意のトランジスタについて、オン状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が導通状態となっていることを指し、オフ状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が非導通状態(遮断状態)となっていることを指す。FETに分類されないトランジスタについても同様である。MOSFETは、特に記述無き限り、エンハンスメント型のMOSFETであると解して良い。MOSFETは“metal-oxide-semiconductor field-effect transistor”の略称である。オン状態、オフ状態は、単に、オン、オフと表現されることもある。
【0021】
図1は、本発明の実施形態に係る電子機器用の半導体回路システムSYSの概略全体構成図である。図2に示す如く半導体回路システムSYSは電子機器EEに搭載される。図3に電子機器EEの外観の一例を示す。図3に示される電子機器EEはノート型のパーソナルコンピュータであるが、半導体回路システムSYSが搭載される電子機器EEの種類は任意である。例えば、電子機器EEは、スマートホンやタブレットのような情報端末、ゲーム機器、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カーナビゲーションシステムやドライブレコーダ等の車載機器であって良い。
【0022】
図1の半導体回路システムSYSは、半導体装置1と、第1電圧源であるバッテリ101と、第2電圧源であるコイン型電池102と、抵抗103〜105と、コンデンサ106及び107と、サーミスタ108と、上位制御回路120と、計時回路130と、複数のスイッチング素子141から成るスイッチングブロック140と、備える。
【0023】
図4に半導体装置1の外観を示す。半導体装置1は、半導体集積回路を、樹脂にて構成された筐体(パッケージ)内に封入することで形成された電子部品である。半導体装置1の筐体に複数の外部端子が露出して設けられており、その複数の外部端子には、図1に示される電圧入力端子TM1(第1電圧入力端子)、電圧入力端子TM2(第2電圧入力端子)、電圧出力端子TM3(特定電圧出力端子)、通信用端子群TM4、スイッチング用端子群TM5、異常検出用端子TM6、異常検出用端子TM7、及び、容量接続端子TM8が含まれる。これら以外の端子も、上記複数の外部端子に含まれうる。図4に示される半導体装置1の外部端子の数及び半導体装置1の外観は例示に過ぎず、半導体装置1の筐体の種類は任意である。尚、通信用端子群TM4及びスイッチング用端子群TM5は、夫々に、2以上の外部端子から成る。
【0024】
バッテリ101は、電子機器EEの駆動用の主電源であり、充電及び放電が可能な二次電池である。例えば、電子機器EEは所定の直流電圧(例えばACアダプタからの直流電圧)を受けるための外部電圧入力端子を有しており、その外部電圧入力端子に所定の直流電圧が入力されているとき、電子機器EEに設けられた図示されない充電回路は、その直流電圧に基づいてバッテリ101を充電する。半導体回路システムSYS内の各回路は、外部電圧入力端子に直流電圧が入力されているとき、その直流電圧に基づいて駆動することがあっても良いが、以下では、外部電圧入力端子に直流電圧が入力されていないものとする。
【0025】
バッテリ101の負側端子(負極)はグランドに接続され、バッテリ101はグランドの電位を基準に自身の正側端子(正極)から直流の電圧VBATを出力する。バッテリ101の出力電圧VBATは、例えば9V〜20Vの範囲内の電圧値を有する。
【0026】
コイン型電池102は、主に計時回路130の駆動用の電源として機能する一次電池である。コイン型電池102の容量はバッテリ101の容量よりも小さい。バッテリ101又はコイン型電池102の容量とは、Ah(アンペアアワー)又はmAh(ミリアンペアアワー)を単位とする電池の容量を指す。コイン型電池102の負側端子(負極)はグランドに接続され、コイン型電池102はグランドの電位を基準に自身の正側端子(正極)から直流の電圧VCOINを出力する。コイン型電池102の出力電圧VCOINは例えば3.0Vである。
【0027】
バッテリ101は電子機器EEに対し着脱可能な形態で電子機器EEに搭載される。バッテリ101が電子機器EEに装着されている状態(以下、バッテリ装着状態と称する)においては、バッテリ101の負側端子(負極)がグランドに接続される一方でバッテリ101の正側端子(正極)はノードND1に接続される。故に、バッテリ装着状態においては、グランドの電位を基準にノードND1に対してバッテリ101の出力電圧VBATが加わる。
【0028】
一方、バッテリ101が電子機器EEに対して装着されていない状態(以下、非バッテリ装着状態と称する)においては、当然、ノードND1に電圧VBATが加わらない。また、後述されるよう、ノードND1は抵抗103及び104の直列回路を介してグランドに接続されている。このため、非バッテリ装着状態においてノードND1の電位はゼロとなる(即ちグランド電位と一致する)。
【0029】
半導体装置1と半導体装置1に外部接続される部品との接続関係を説明する。ノードND1は抵抗103の一端に接続され、抵抗103の他端は抵抗104を介してグランドに接続される。抵抗103及び104間の接続ノードND2は異常検出用端子TM6に接続される。また、ノードND1は抵抗105の一端に接続され、抵抗105の他端は電圧入力端子TM1に接続されると共にコンデンサ106を介してグランドに接続される。
【0030】
電圧入力端子TM1に加わる電圧(換言すれば、電圧入力端子TM1に供給される電圧)を入力電圧VS1と称する。抵抗105及びコンデンサ106は、バッテリ装着状態においてバッテリ101の出力電圧VBATに含まれうる交流成分を低減して入力電圧VS1を生成するローパスフィルタを形成する。但し、このローパスフィルタは必須ではない。入力電圧VS1は、バッテリ装着状態においてバッテリ101の出力電圧VBATと一致し(但し上記交流成分を無視)、非バッテリ装着状態においてゼロとなる。即ち、バッテリ装着状態は、バッテリ101からの入力電圧(VS1、VBAT)が電圧入力端子TM1に供給されている状態に相当し、非バッテリ装着状態は、バッテリ101からの入力電圧(VS1、VBAT)の電圧入力端子TM1への供給が途絶えている状態に相当する。
(【0031】以降は省略されています)

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