專(zhuān)利名稱(chēng)：電源電路和半導(dǎo)體集成電路設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生和輸出與目標(biāo)電壓相等的電壓的電源電路，以及一種利用該電源電路的半導(dǎo)體集成電路設(shè)備。
背景技術(shù)：
JP-A-2001-5542公開(kāi)了一種電源電路，其通過(guò)將集成電路(IC)內(nèi)部配有的控制電路與IC外部配有的降壓晶體管組合來(lái)構(gòu)造。JP-A-5-211527公開(kāi)了一種DC終端電路，用于根據(jù)DC輸入電壓將用作低阻抗的電流吸收電路和低功耗負(fù)載連接到電壓輸入終端。JP-A-5-144271公開(kāi)了一種半導(dǎo)體設(shè)備，用于防止當(dāng)高電壓輸入被施加到輸入電路和高電壓檢測(cè)電路與其公共連接的外部終端時(shí)，用于正常操作的輸入電路的第一級(jí)柵的柵氧化膜被破壞。JP-A-2002-43924公開(kāi)了一種半導(dǎo)體集成電路設(shè)備的輸入接口電路，當(dāng)?shù)扔陔娫措妷夯蛘吒哂陔娫措妷旱母唠妷嚎梢员皇┘拥捷斎虢K端時(shí)被使用。
圖13示出了在輸入端口的電源電路和保護(hù)電路，它們被使用在車(chē)輛的電子控制單元(此后稱(chēng)為ECU)中。電源電路1的控制器，輸入端口和輸入保護(hù)電路2，3作為IC4的一部分構(gòu)成，用于進(jìn)行控制。IC4有一個(gè)微型計(jì)算機(jī)5，并且電源電路1產(chǎn)生的電源電壓Vcc被提供給微型計(jì)算機(jī)5。
為了防止當(dāng)車(chē)輛保持在不驅(qū)動(dòng)時(shí)電池被用完，微型計(jì)算機(jī)5被設(shè)計(jì)成工作在低功耗工作方式和正常工作方式。最近IC技術(shù)的發(fā)展可以在IC4工作在低功耗工作方式時(shí)進(jìn)一步減少I(mǎi)C4中的電流消耗。然而，這將產(chǎn)生一個(gè)新的問(wèn)題，在低功耗工作方式中具有相對(duì)大的消耗電流的常規(guī)IC中這個(gè)新的問(wèn)題至今為止還沒(méi)有發(fā)生。這個(gè)問(wèn)題在下文中將詳細(xì)描述。
在圖13中，電源電路1包括一個(gè)串聯(lián)調(diào)節(jié)器，其被提供有電池電壓VB(12V)作為輸入電壓，從輸入電壓VB產(chǎn)生一個(gè)電源電壓Vcc(5V)。運(yùn)算放大器6包括一個(gè)誤差信號(hào)放大器，用于控制在IC4的終端7產(chǎn)生的電源電壓Vcc，以便這樣產(chǎn)生的電源電壓Vcc與目標(biāo)電壓(5V)一致。此外，分別連接到輸入終端8和9的輸入保護(hù)電路2和3分別由二極管D1，D2和二極管D3，D4來(lái)構(gòu)造。二極管D1，D2(二極管D3，D4)被連接到終端10，11之間。終端10被連接到在IC4外面的終端7。
從0V到5V范圍內(nèi)的外部信號(hào)開(kāi)始被輸入到這些輸入終端8和9。然而，超過(guò)5V的電壓可以通過(guò)積極地(positively)利用輸入保護(hù)電路2和3被直接施加到輸入終端8和9。例如，正像圖13所示出的，在電阻器R1和開(kāi)關(guān)S1在電池電源線12和接地線13之間彼此串聯(lián)連接在一起，同時(shí)它們之間的一個(gè)公共連接點(diǎn)被連接到輸入終端8的情況下，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1導(dǎo)通時(shí)，輸入終端8的電壓被設(shè)置為0V。另一方面，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)時(shí)，電流流過(guò)電阻器R1，輸入終端8，二極管D1，終端10和終端7，并且由此輸入終端8的電壓被設(shè)置成大約5.6V。在連接有電阻器R2和開(kāi)關(guān)S2的輸入終端9執(zhí)行相同的操作。
當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，S2時(shí)，由電池電壓VB，電源電壓Vcc和電阻器R1，R2的電阻值確定電流流向終端7(流入電流)。當(dāng)微型計(jì)算機(jī)5被設(shè)置成低功耗工作方式，由此IC4消耗的電流小于上述的流入電流，通過(guò)其將有關(guān)的流入電流注入(吸收)的電流通路在IC4中消失了。因此，運(yùn)算放大器6保持在不可控制，并且因此電源電壓Vcc增大。當(dāng)處于低功耗工作方式的IC4的消耗電流減少或者是直接連接到電池電壓VB以供使用的輸入終端的數(shù)量增加時(shí)，這樣的現(xiàn)象更加嚴(yán)重。
因此，用作偽負(fù)載的電阻器R3通常被添加到終端7，以便保持電流注入(吸收)通路。作為選擇，齊納二極管D5被添加到終端7，以便抑制電源電壓Vcc的增大。然而，為了穩(wěn)妥地抑制電源電壓Vcc的增大，考慮到輸入端口的數(shù)量(輸入保護(hù)電路的數(shù)量)，電池電壓VB的變化，電源電壓Vcc的變化，電阻器R1，R2的電阻值，電阻值隨溫度的變化，制作過(guò)程中的偏差(dispersion)等，需要使用一個(gè)電阻器R3，其具有足以消耗從輸入保護(hù)電路2，3到終端7的電流的電阻值。
因此，迄今為止，不管微型計(jì)算機(jī)5電流消耗的減少，不能夠獲得足夠低電流消耗效果這樣一個(gè)問(wèn)題已經(jīng)存在。此外，當(dāng)電阻器R3或者齊納二極管D5外部連接到IC4，基底面積增加，制造成本也增加。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述的情況，提出了本發(fā)明，并且目的在于提供一種用于即使當(dāng)電流流入電源輸出終端時(shí)獲得穩(wěn)定電源電壓的電源電路，并具有減少的電流消耗，以及一種集成電路設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，當(dāng)流到輸出線的電流(此后成為“流入電流”)小于流到負(fù)載的電源電流，電壓生成電路的工作電流，電流吸收電路的工作電流，及其消耗電流(也就是說(shuō)，電路消耗電流)的總電流，流入電流作為全部的電路消耗電流流入，以便電壓生成電路無(wú)需操作電流吸收電路而生成等于目標(biāo)電壓的輸出電壓。
另一方面，當(dāng)流到輸出線的電流(即，流入電流)超過(guò)電路消耗電流，對(duì)應(yīng)于流入電流和電路消耗電流之間的差分電流的過(guò)電流(溢出電流)被注入(吸收)到電流吸收電路，由此防止輸出電壓的增大。也就是說(shuō)，將電源電路設(shè)計(jì)成過(guò)電流被注入其電流吸收電路。因此，與偽負(fù)載電阻器一直連接到輸出線的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，當(dāng)沒(méi)有過(guò)電流出現(xiàn)時(shí)沒(méi)有功耗，并且等于目標(biāo)電壓的電壓可以被輸出，同時(shí)減少電流消耗。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，當(dāng)由于流入輸出線的電流(即，流入電流)超過(guò)電路消耗電流，輸出電壓增加到超過(guò)目標(biāo)電壓時(shí)，電流吸收電路隨著輸出電壓的增大來(lái)執(zhí)行過(guò)電流的“注入(吸收)工作”。根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)利用一個(gè)最初裝配在電壓生成電路的用于比較目標(biāo)電壓和輸出電壓的單元(具體地，將在稍后描述的第一誤差信號(hào)放大器等等)來(lái)可靠地檢測(cè)過(guò)電流的出現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，電源電路有一個(gè)屬于電壓生成電路的第一反饋回路，以及屬于電流吸收電路的第二反饋回路。當(dāng)流到輸出線的電流小于電路消耗電流時(shí)，電壓生成電路在第一誤差信號(hào)放大器的控制下輸出等于目標(biāo)電壓的電壓。這時(shí)，在第二反饋回路，從第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓小于電壓檢測(cè)電路的檢測(cè)電壓，并且由此第二誤差信號(hào)放大器控制形成電流注入通路的第一晶體管，以便第一晶體管被設(shè)置成斷開(kāi)狀態(tài)。
另一方面，當(dāng)流入輸出線的電流超過(guò)電路消耗電流，從電壓生成電路的第一誤差信號(hào)放大器輸出控制電壓，以便輸出電壓減少。這時(shí)，在第二反饋回路，第二誤差信號(hào)放大器接通形成電流注入通路的第一晶體管，以便從第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓與電壓檢測(cè)電路的檢測(cè)電壓一致。
因此，可以使得僅僅過(guò)電流被注入第一晶體管，并且由此可以抑制輸出電壓的增大。此外，由于當(dāng)流入輸出線的電流超過(guò)電路消耗電流時(shí)引起的輸出電壓的增大在從第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓增加的基礎(chǔ)上被檢測(cè)，甚至當(dāng)在電路常數(shù)等中出現(xiàn)偏差時(shí)，過(guò)電流的出現(xiàn)可以被可靠地檢測(cè)到。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，電源電路被配有與電壓生成電路相關(guān)的第一反饋回路和與電流吸收電路相關(guān)的第二反饋回路，并且第四方面的電源電路的工作與第三方面的電源電路的工作相同。裝配在電流吸收電路的第二誤差信號(hào)放大器根據(jù)從第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓和從參考電壓輸出電路輸出的恒定參考電壓之間的差分電壓來(lái)控制第一晶體管，以便用在第二反饋回路的參考電壓中不會(huì)出現(xiàn)變化，并且由此可以以更高的精度來(lái)執(zhí)行過(guò)電流的注入(吸收)操作。
根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，電源電路被配有屬于電壓生成電路的第一反饋回路和屬于電流吸收電路的第二反饋回路。第二和第三晶體管被分別置于第一和第二反饋回路中，以至于可以以從第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓作為柵極電壓來(lái)工作。
當(dāng)流入輸出線的電流小于電路消耗電流，第二晶體管在第一誤差信號(hào)放大器的控制下被設(shè)置成接通狀態(tài)，并且電壓生成電路輸出等于目標(biāo)電壓的電壓。這時(shí)，在第二反饋回路中，具有比第二晶體管高預(yù)定偏移電壓的門(mén)限電壓的第三晶體管被斷開(kāi)，并且第二誤差信號(hào)放大器斷開(kāi)形成電流注入通路的第一晶體管。
另一方面，當(dāng)流入輸出線的電流超過(guò)電路消耗電流，自電壓生成電路的第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓增加，以至于減少輸出電壓。結(jié)果是，在第二反饋回路中，第三晶體管被接通，并且第二誤差信號(hào)放大器接通形成電流注入通路的第一晶體管，以便第三晶體管的漏極電壓與預(yù)定的參考電壓一致，由此可以使得只有過(guò)電流流入(注入)第一晶體管，并且從而可以抑制輸出電壓的增大。
當(dāng)本發(fā)明被應(yīng)用到半導(dǎo)體集成電路設(shè)備(IC)時(shí)，偏移電壓(第二晶體管的門(mén)限電壓和第三晶體管的門(mén)限電壓之間的差值)可以以高精度來(lái)設(shè)置，由此，當(dāng)?shù)诙答伝芈窂姆枪ぷ鳡顟B(tài)轉(zhuǎn)到工作狀態(tài)時(shí)，可以減少?gòu)牡谝徽`差信號(hào)放大器輸出的控制電壓的波動(dòng)范圍(相應(yīng)于控制上的死區(qū)的范圍)。
也就是說(shuō)，當(dāng)流到輸出線的電流小于電路消耗電流，第三晶體管可以被可靠地設(shè)置成斷開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)流入輸出線的電流超過(guò)電路消耗電流，當(dāng)從第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓稍微增加對(duì)應(yīng)于偏移電壓的量時(shí)，第三晶體管立即被設(shè)置成接通狀態(tài)，并且由此啟動(dòng)電流吸收工作。結(jié)果，可以可靠地抑制由于死區(qū)的存在而引起的輸出電壓的過(guò)渡變化。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，當(dāng)電壓被施加到輸入終端時(shí)，在從向輸入終端施加電壓到輸出電壓達(dá)到預(yù)定電壓的周期期間，啟動(dòng)電路將第一晶體管保持在斷開(kāi)狀態(tài)。因此，在正好輸入電壓被施加之后的過(guò)渡時(shí)間，防止形成電流注入通路的第一晶體管被接通，以便防止電源電路落入輸出電壓不上升的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，當(dāng)跟蹤控制變成不可能，而由于流到輸出線的電流超過(guò)電路消耗電流，輸出電壓保持在高于目標(biāo)電壓，電流吸收電路使得流到輸出線的過(guò)電流注入電流吸收電路本身，以便輸出電壓不超過(guò)被設(shè)置成高于目標(biāo)電壓的預(yù)定電壓。因此，可以獲得穩(wěn)定的電源電壓，并且減少電流消耗。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，當(dāng)超過(guò)電源電壓的輸入信號(hào)電壓被施加到半導(dǎo)體集成電路設(shè)備的信號(hào)輸入終端，輸入保護(hù)電路工作，以便電流從信號(hào)輸入終端通過(guò)輸入保護(hù)電路到電源電壓線。特別是，當(dāng)微型計(jì)算機(jī)工作在低功耗工作方式，很容易出現(xiàn)一種情況，來(lái)自信號(hào)輸入終端的流入電流超過(guò)半導(dǎo)體集成電路設(shè)備的消耗電流。即使在這種情況下，對(duì)應(yīng)于流入電路與消耗電流之間的差值的過(guò)電流可以被吸收，因?yàn)殡娫措娐放溆猩鲜鲭娏魑针娐?，并且由此可以防止電源電壓的增大而抑制不希望的功耗。因此，甚至?dāng)微型計(jì)算機(jī)工作在任何工作方式時(shí)，半導(dǎo)體集成電路設(shè)備可以在穩(wěn)定的電源電壓下工作。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，使得電流在正好微型計(jì)算機(jī)從低功耗工作方式轉(zhuǎn)到正常工作方式之前的確定返回周期期間流入偽負(fù)載電路。這個(gè)電流等于或者高于在返回控制周期之前流入電路吸收電路的電流，以便停止電流吸收電路的吸收工作，并且電壓生成電路重新啟動(dòng)它的功能，以通過(guò)其恒壓作用來(lái)生成等于目標(biāo)電壓的輸出電壓。
流入偽負(fù)載電路的電流小于處于正常工作方式下微型計(jì)算機(jī)的消耗電流。因此，與微型計(jì)算機(jī)從低功耗工作方式向正常工作方式的轉(zhuǎn)換時(shí)間相比，在返回控制周期的開(kāi)始時(shí)電流吸收電路和電壓生成電路都不作用的死區(qū)的通過(guò)時(shí)間發(fā)生的輸出電壓減少很小。由于在返回控制周期已經(jīng)經(jīng)過(guò)而電壓生成電路采取恒壓作用的狀態(tài)下，微型計(jì)算機(jī)從低功耗工作方式轉(zhuǎn)換到正常工作方式，在轉(zhuǎn)換時(shí)間沒(méi)有控制上的死區(qū)，并且可以防止輸出電壓的減少。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，電流吸收電路和偽負(fù)載電路被配有包括電阻器和形成電流注入通路的晶體管的串聯(lián)電路，并且每個(gè)串聯(lián)電路具有相同的特性。在返回控制周期之前，偽負(fù)載控制電路檢測(cè)組成電流吸收電路的串聯(lián)電路的晶體管的柵極電壓，并且在返回控制周期期間，將高于由此檢測(cè)到的柵極電壓的柵極電壓施加到組成偽負(fù)載電路的串聯(lián)電路的晶體管。因此，可以使得等于或者大于在返回控制周期前流入電流吸收電路的電流流入偽負(fù)載電路，并且等于目標(biāo)電壓的輸出電壓可以通過(guò)電壓生成電路的恒壓作用來(lái)生成。
在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，為組成電流吸收電路的串聯(lián)電路的晶體管檢測(cè)的柵極電壓和施加到組成偽負(fù)載電路的串聯(lián)電路的晶體管柵極電壓之間的差值被設(shè)置成很小的值，同時(shí)保持預(yù)期的偏差余量，由此可以使得接近返回周期之前流入電流吸收電路的電流的電流流入偽負(fù)載電路，并且因此可以阻止當(dāng)轉(zhuǎn)換到返回控制周期時(shí)輸出電壓減少。
根據(jù)本發(fā)明的第十一個(gè)方面，當(dāng)選擇低功耗工作方式時(shí)，微型計(jì)算機(jī)間歇地轉(zhuǎn)換到正常工作方式，并且工作在正常工作方式。特別是，當(dāng)電流在微型計(jì)算機(jī)工作在低功耗工作方式的狀態(tài)下流到電源終端，電源電壓可以如上所述地增大。因此，當(dāng)電源電壓的增大在微型計(jì)算機(jī)工作在低功耗工作方式的狀態(tài)下檢測(cè)到，微型計(jì)算機(jī)在其轉(zhuǎn)換到正常工作方式的狀態(tài)下繼續(xù)工作，并且消耗作為其工作電流的有關(guān)的流入電流，由此抑制電源電壓的增大。
在這種情況下，甚至當(dāng)微型計(jì)算機(jī)繼續(xù)工作在需要比低功耗工作方式更大處理功率的正常工作方式時(shí)在微型計(jì)算機(jī)的處理中沒(méi)有問(wèn)題發(fā)生。此外，與添加了偽負(fù)載電阻器的常規(guī)結(jié)構(gòu)相比，當(dāng)沒(méi)有過(guò)電流出現(xiàn)時(shí)沒(méi)有不必要的功耗，并且可以穩(wěn)定地輸出等于目標(biāo)電壓的電壓，減少電流的消耗。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，比較器將電源電壓與被設(shè)置成高于預(yù)定電壓值(例如，額定電壓值)的判斷參考電壓值進(jìn)行比較，并且在比較結(jié)果的基礎(chǔ)上檢測(cè)電源電壓的增大。
根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，間歇工作的周期可以被設(shè)置為預(yù)定值或者更少。因此，即使當(dāng)在間歇工作期間電流流入如上所述發(fā)生，同時(shí)微型計(jì)算機(jī)工作在低功耗工作方式，電源電壓在一段時(shí)間內(nèi)不超過(guò)最大容許電壓(例如，最大額定電壓)，直到當(dāng)前的工作方式(低功耗工作方式)轉(zhuǎn)換到下一個(gè)正常工作方式。當(dāng)電源電壓檢測(cè)電路甚至工作在低功耗工作方式，并且電源電壓的增大被檢測(cè)到時(shí)，工作方式立即轉(zhuǎn)換到正常工作方式，而不需等待轉(zhuǎn)換到下一個(gè)正常工作方式。
根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，當(dāng)電源電壓檢測(cè)電路在選擇低功耗工作方式期間檢測(cè)到電源電壓的增大，工作方式立即轉(zhuǎn)換到具有比低功耗工作方式更大的電流消耗的電壓抑制工作方式，無(wú)需等待計(jì)劃安排的下一個(gè)正常工作方式，并且由此電源電壓的增大范圍可以抑制在更小的范圍。這時(shí)的電壓抑制工作方式可以是正常工作方式。
根據(jù)本發(fā)明的第十五方面，響應(yīng)在間斷工作中計(jì)劃選擇低功耗工作方式期間從滯后比較器輸出的信號(hào)，選擇低功耗工作方式或者電壓抑制工作方式。因此，當(dāng)電流流入電源終端時(shí)，電源電壓的增大可以被抑制，并最大地減少電流消耗。
根據(jù)本發(fā)明的第十六方面，當(dāng)電流流入電源終端時(shí)，基本上相同的流入電流流入其中的偽負(fù)載電路可以被構(gòu)造。也就是說(shuō)，微型計(jì)算機(jī)選擇電壓抑制工作方式，因?yàn)榱魅腚娫唇K端的電流超過(guò)流入偽負(fù)載電路的電流。因此，流入偽負(fù)載電路的電流在每次選擇電壓抑制工作方式時(shí)逐步或者連續(xù)地增加，由此流入電源終端的電流和流入偽負(fù)載電路的電流可以被平衡以基本上彼此相等。甚至當(dāng)如上所述地使得電流流入偽負(fù)載電路時(shí)，電流消耗可以被頻繁地減少，并比微型計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換到正常工作方式的情況減少的更多。當(dāng)在預(yù)定周期沒(méi)有發(fā)生到電壓抑制工作方式的轉(zhuǎn)換時(shí)，流入偽負(fù)載電路的電流可以被控制為臨時(shí)增加并隨后減少。
根據(jù)本發(fā)明的第十七方面，當(dāng)超過(guò)電源電壓的過(guò)載電壓被輸入信號(hào)終端時(shí)，輸入信號(hào)電壓由輸入保護(hù)電路固定在電源電壓，并且由此半導(dǎo)體集成電路設(shè)備可以避免過(guò)輸入電壓。


從以下參考附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述和其他的目的，特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。在附圖中圖1是一個(gè)示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的IC及其外圍電路的電結(jié)構(gòu)的圖；圖2是一個(gè)示出啟動(dòng)電路的電結(jié)構(gòu)的圖；圖3是一個(gè)示出與圖1相應(yīng)的本發(fā)明第二實(shí)施例的圖；圖4是一個(gè)示出與圖1相應(yīng)的本發(fā)明第三實(shí)施例的圖；圖5是一個(gè)示出與圖1相應(yīng)的本發(fā)明第四實(shí)施例的圖；圖6A-6F是示出各個(gè)部分的信號(hào)波形和電壓波形的圖；圖7是一個(gè)示出與圖1相應(yīng)的本發(fā)明第五實(shí)施例的圖；圖8A-8C是示出當(dāng)微型計(jì)算機(jī)主要工作在低功耗工作方式時(shí)電壓波形和工作方式；圖9是一個(gè)示出與圖1相應(yīng)的本發(fā)明第六實(shí)施例的圖；圖10A-10C是相應(yīng)于圖8A-8C的圖；圖11是一個(gè)示出與圖1相應(yīng)的本發(fā)明第七實(shí)施例的圖；圖12A-12C是相應(yīng)于圖8A-8C的圖；圖13是示出與圖1相應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)的圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將在以下參考附圖進(jìn)行描述。
(第一實(shí)施例)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例將參考圖1和2進(jìn)行描述。
圖1是一個(gè)示出用于車(chē)輛的ECU(電子控制單元)的電源電路和輸入端口的輸入保護(hù)電路結(jié)構(gòu)的圖。在圖1中，與圖13相同的組成單元將由相同的參考數(shù)字來(lái)表示。
用于控制的IC21(相當(dāng)于半導(dǎo)體集成電路設(shè)備)包含一個(gè)微型計(jì)算機(jī)5，用于微型計(jì)算機(jī)5的輸入端口的輸入保護(hù)電路2，3，以及電源電路22的控制電路等。IC21安裝在ECU外殼中容納的板(未示出)上。如上所述，微型計(jì)算機(jī)(相當(dāng)于負(fù)載)能工作在低功耗工作方式和正常工作方式。
當(dāng)電池電壓VB被施加到每個(gè)信號(hào)輸入終端8，9，每個(gè)輸入保護(hù)電路2，3將輸入電壓固定在電源電壓Vcc，以防止IC21過(guò)壓。此外，甚至當(dāng)負(fù)電壓被施加到電池電源線12和接地線13之間時(shí)，每個(gè)輸入保護(hù)電路2，3將輸入電壓固定在地電位，以保護(hù)IC21。在圖1中僅示出了兩個(gè)信號(hào)輸入終端8，9，然而，實(shí)際上裝配了大量信號(hào)輸入終端和連接到信號(hào)輸入終端的輸入保護(hù)電路。
電源電路22是一個(gè)串聯(lián)調(diào)節(jié)器型恒壓電源電路，并且被提供有電池電壓VB(例如，12V)，以便在終端7產(chǎn)生被提供到微型計(jì)算機(jī)5和其他IC內(nèi)部電路的電源電壓Vcc(例如，5V)。電阻器R21和PNP型晶體管Q21在電池電源線12(相當(dāng)于輸入線)和IC21的終端7之間彼此以串聯(lián)方式在IC21外部連接，并且平滑電容器C21被連接在終端7和接地線13之間，而相位補(bǔ)償電容器C22被連接在IC21外部的終端7和終端23之間。
IC21的終端24和25在IC內(nèi)部彼此連接。電阻器R22在終端24和電池電源線12之間連接，并且電容器C23連接在終端24和接地線13之間。電阻器R23，R24和NPN型晶體管Q22在電池電源線12和接地線13之間彼此連接，并且晶體管Q22的基極被連接到終端25。
裝配到電源電路22的電路結(jié)構(gòu)中的IC21內(nèi)部的組成單元如下進(jìn)行構(gòu)造。
也就是說(shuō)，包括電阻器R25，R26和R27的串聯(lián)電路的分壓電路28(相當(dāng)于電壓檢測(cè)電路)被連接在連接到終端7的電源線26(相當(dāng)于輸出線)和連接到終端11的接地線27之間，并且電阻器R26和R27之間的公共連接點(diǎn)被連接到運(yùn)算放大器6(相當(dāng)于第一誤差信號(hào)放大器)的不倒相輸入端。來(lái)自參考電壓生成電路29諸如帶隙參考電壓電路等等的參考電壓被施加到運(yùn)算放大器6的倒相輸入端。
運(yùn)算放大器6的輸出端被連接到N溝道型MOS晶體管Q23的柵極，并且晶體管Q23的漏極和源極被分別連接到終端24，25和接地線27。運(yùn)算放大器6的輸出端也通過(guò)N溝道型MOS晶體管Q24的源極和漏極被連接到終端23，并且晶體管Q24的柵極被連接到電源線26。晶體管Q24起電阻器的作用，并且結(jié)合電容器C22組成一個(gè)相位補(bǔ)償電路。前述的結(jié)構(gòu)是電源電路22中的電壓生成電路的結(jié)構(gòu)。
此外，電流吸收電路30被連接在電源線26和接地線27之間。電流吸收電路30向其內(nèi)部注入從外部流入終端7(電源線26)的電流的過(guò)電流，以漏泄過(guò)電流到接地線27，由此抑制電源電壓Vcc的增加。分壓電路28也用作電流吸收電路30的一部分。電阻器R28和N溝道型MOS晶體管Q25(相當(dāng)于第一晶體管)在電源線26和接地線27之間彼此串聯(lián)。電阻器R29在晶體管Q25的柵極和源極之間連接。
運(yùn)算放大器31相當(dāng)于第二誤差信號(hào)放大器，并且其不倒相輸入終端被連接到運(yùn)算放大器6的輸出端，而倒相輸入終端被連接到電阻器R25和R26之間的公共連接點(diǎn)。運(yùn)算放大器31的輸出終端通過(guò)電阻器R30被連接到晶體管Q25的柵極，并且進(jìn)一步通過(guò)N溝道型MOS晶體管Q26被連接到接地線27。從啟動(dòng)電路32向晶體管Q26的柵極提供中斷控制信號(hào)。本發(fā)明的啟動(dòng)電路包括前面所述的啟動(dòng)電路32和晶體管Q26。
圖2示出啟動(dòng)電路32的結(jié)構(gòu)。包括P溝道型MOS晶體管Q27和電阻器R31，R32的串聯(lián)電路以及包括電阻器R33和N溝道型MOS晶體管Q28的串聯(lián)電路被連接在電源線26和接地線27之間。晶體管Q27的柵極和漏極彼此連接。晶體管Q28的柵極被連接到電阻器R31和R32之間的公共連接點(diǎn)。上述的中斷控制信號(hào)從晶體管Q28的漏極輸出。
在上述結(jié)構(gòu)中，在被提供有電源電壓Vcc時(shí)運(yùn)算放大器6，31和參考電壓生成電路29工作。在這個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置電阻器R25，R26，R27和參考電壓Vr的值，以便當(dāng)電源電壓Vcc等于5V(目標(biāo)電壓)時(shí)，施加到預(yù)算放大器6的檢測(cè)電壓等于1.4V，并且在稍后描述的吸收操作期間施加到運(yùn)算放大器31的檢測(cè)電壓Vb等于1.75V。
接下來(lái)，將描述這個(gè)實(shí)施例的操作。
輸入終端8，9被分別配有輸入保護(hù)電路2，3。輸入保護(hù)電路2和3通過(guò)分別利用二極管D1，D2和二極管D3，D4來(lái)固定電源電壓Vcc(5V)和0V。因此，不但具有從0V到5V的電壓范圍的信號(hào)而且具有超過(guò)5V的電壓和低于0V的電壓的信號(hào)能被輸入到輸入終端8，9。在這個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)S1，S2的一端分別通過(guò)電阻器R1和R2被拉到電池電源線12，并且由此可以直接檢測(cè)開(kāi)關(guān)S1和S2的ON/OFF(接通/斷開(kāi))狀態(tài)，無(wú)需分別添加電平移動(dòng)電路等。
這將相對(duì)于輸入終端8進(jìn)行詳細(xì)描述。也就是說(shuō)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1被接通時(shí)，輸入終端8的電壓等于0V，并且由此其作為L(zhǎng)電平(level)信號(hào)被輸入到微型計(jì)算機(jī)5的輸入端口。另一方面，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1被斷開(kāi)，輸入終端8被保持在通過(guò)電阻器R1拉到電池電源線12，并且因此電流linp1(例如，大約100，，A)從電池電源線12流過(guò)電阻器R1，輸入終端8，二極管D1和終端10，并且進(jìn)一步通過(guò)終端7流到IC21。在這時(shí)，輸入終端8的電壓被限制到Vcc+VF(≈5.6V，VF表示正向電壓)，并且其被作為H電平信號(hào)輸入到微型計(jì)算機(jī)5的輸入端口。對(duì)于輸入終端9，相同的操作是滿(mǎn)意的。此外，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1和S2被斷開(kāi)，linp的電流(＝linp1+linp2)從終端7流入IC21。
電源電路22的運(yùn)算放大器6將放大相當(dāng)于目標(biāo)電壓(5V)的參考電壓Vr和分壓電路28檢測(cè)的檢測(cè)電壓Va之間的差分電壓，并且將由此放大的差分電壓作為控制電壓通過(guò)晶體管Q23和Q22輸出，以主要控制晶體管Q21的基極電位。例如，當(dāng)電源電壓Vcc比目標(biāo)電壓高5V時(shí)，控制電壓增加，以便晶體管Q22的基極電位降低，并且晶體管Q21的基極電位增高，以減少電源電壓Vcc。如上所述，運(yùn)算放大器6在電壓偏移的基礎(chǔ)上改變晶體管Q21的接通狀態(tài)(發(fā)射極一集電極電壓)，以將電源電壓Vcc控制在5V。
當(dāng)微型計(jì)算機(jī)5處于正常工作方式時(shí)，安裝在IC21的所有電路，諸如微型計(jì)算機(jī)5，運(yùn)算放大器6，31，參考電壓生成電路29，啟動(dòng)電路32等的總消耗電流Icc(負(fù)載電流)等于大約幾十mA，并且當(dāng)微型計(jì)算機(jī)5處于低功耗工作方式時(shí)，它將減少到大約100，，A。因此，當(dāng)微型計(jì)算機(jī)5處于正常工作方式時(shí)，全部的流入電流linp作為消耗電流Icc的一部分流入IC內(nèi)部電路，諸如微型計(jì)算機(jī)5等，并且由此運(yùn)算放大器6能將電源電壓Vcc控制在5V。
另一方面，當(dāng)微型計(jì)算機(jī)5處于低功耗工作方式時(shí)，相當(dāng)于多于消耗電流Icc的電流linp的額外電流的過(guò)電流lov(＝linp-Icc)不能流入IC內(nèi)部電路，諸如微型計(jì)算機(jī)5，等等，并且作為選擇，流入(注入)電流吸收電流30。在這種情況下，在終端7的電源電壓Vcc增加并超過(guò)5V。運(yùn)算放大器6增加控制電壓，以增加晶體管Q21的發(fā)射極-集電極的電壓，并且最終將晶體管Q21控制在完全斷開(kāi)狀態(tài)。然而，電源電壓Vcc不能僅在運(yùn)算放大器6的控制下恢復(fù)到5V，因?yàn)殡妷旱脑龃笫怯闪魅腚娏鱨inp引起的。
在這種情況下，與電流吸收電路30的運(yùn)算放大器31相關(guān)的反饋控制主要用作替換與陷于不可控制狀態(tài)的運(yùn)算放大器6相關(guān)的反饋控制。也就是說(shuō)，運(yùn)算放大器31控制晶體管Q25的打開(kāi)狀態(tài)，以便運(yùn)算放大器6的控制電壓等于檢測(cè)電壓Vb。
這個(gè)檢測(cè)電壓Vb在運(yùn)算放大器6能控制電源電壓Vcc為5V的狀態(tài)下被設(shè)置成高于從運(yùn)算放大器6輸出的控制電壓。具體地說(shuō)，這個(gè)檢測(cè)電壓Vb被設(shè)置成電壓值等于或者大于晶體管Q23的門(mén)限電壓Vt，運(yùn)算放大器6的最大偏移電壓以及工作容限電壓的和，其中，該門(mén)限電壓是考慮到偏差，諸如溫度變化，電池電壓變化等所估計(jì)的最高值，同時(shí)，在其中，作為控制結(jié)果，電源電壓Vcc被限制在Ic21的最大額定電壓或者少于最大額定電壓。
因此，防止運(yùn)算放大器6和31彼此在反饋控制上競(jìng)爭(zhēng)，由此晶體管Q21和Q25被打開(kāi)。當(dāng)運(yùn)算放大器31執(zhí)行上述反饋控制，過(guò)電流lov流入晶體管Q25，并且從而可以可靠地限制終端7的電源電壓Vcc的增加。
電源電路22的工作在從電池電壓VB被施加到電源電壓Vcc上升到某一程度的時(shí)間期間是不確定的，并且晶體管Q25可以被設(shè)置成啟通狀態(tài)。當(dāng)運(yùn)算放大器6在這樣的情況下控制晶體管Q21，有晶體管Q21和Q25都啟通這樣一種情況發(fā)生，由此電源電壓Vcc不上升。
因此，啟動(dòng)電路32直接施加電源電壓Vcc到晶體管Q26的柵極，直到電源電壓Vcc上升到2·Vt，其相當(dāng)于晶體管Q27和Q28的門(mén)限電壓Vt的和(見(jiàn)圖2)。從而，晶體管Q26被打開(kāi)，并且晶體管Q25可以保持在斷開(kāi)狀態(tài)。這里，對(duì)與2·Vt的上升相應(yīng)的時(shí)間周期的限制在于當(dāng)電源電壓Vcc增加到2·Vt或者更多時(shí)，運(yùn)算放大器31能夠?qū)嶋H正常工作。
如上所述，本實(shí)施例的IC21包含可工作于低功耗工作方式的微型計(jì)算機(jī)5，電源電路22的控制電路，以及用于微型計(jì)算機(jī)5的電源電路22能夠僅通過(guò)裝配幾個(gè)外部元件來(lái)構(gòu)造。此外，用于將輸入電壓固定在電源電壓Vcc(5V)或者0V的輸入保護(hù)電路2和3被裝配在連接到微型計(jì)算機(jī)5的輸入端口的輸入終端8，9，并且具有超過(guò)5V的電壓或者低于0V的電壓的信號(hào)可以被直接輸入到輸入終端8，9。
即使當(dāng)由于微型計(jì)算機(jī)5工作在低功耗工作方式，流入終端7的流入電流linp超過(guò)IC21的消耗電流Icc時(shí)，電源電路22的電流吸收電路30工作，以便過(guò)載電路lov流入(注入)電流吸收電路30，以便限制電源電壓Vcc的增加，并且接近5V的電源電壓Vcc可以穩(wěn)定地提供給IC21的內(nèi)部電路。電流吸收電路30有一個(gè)極好的特性，不像現(xiàn)有技術(shù)中使用的偽負(fù)載電阻器(圖13的R3)只向其中注入過(guò)電流，以便避免發(fā)生不必要的電流消耗。
當(dāng)運(yùn)算放大器6的控制電壓增加到超過(guò)處于正?？刂乒ぷ鞯目刂齐妷簳r(shí)，電流吸收電路30的運(yùn)算放大器31開(kāi)始電流吸收工作。從而，可以可靠地防止晶體管Q21和Q25被打開(kāi)。此外，由于裝配有啟動(dòng)電路32，電源電壓Vcc可以可靠地上升。
(第二實(shí)施例)接下來(lái)，將參考圖3描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。
圖3示出電源電路的結(jié)構(gòu)和用于輸入端口的輸入保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)，并且與圖1相同的組成單元用相同的參考數(shù)字表示。在安裝在IC33內(nèi)的電源電路34的電流吸收電路35的結(jié)構(gòu)部分，這個(gè)實(shí)施例部分不同于第一實(shí)施例，也就是說(shuō)，取代分壓電路28，電流吸收電路35被裝有參考電壓生成電路29和放大電路36。放大電路36放大從參考電壓生成電路29輸入的參考電壓Vr，以生成恒定參考電壓Vk(例如，1.75V)。因此，如此生成的參考電壓Vk被施加到運(yùn)算放大器31的反相輸入終端。
電源電路34的工作與電源電路22的工作實(shí)質(zhì)上相同，并且可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例相同的效果。此外，不變(固定)的參考電壓Vk被施加到運(yùn)算放大器31的倒相輸入終端，以便當(dāng)流入終端7的電流linp超過(guò)IC21的消耗電流Icc時(shí)，電流吸收電路35能以更高的精度執(zhí)行過(guò)電流的吸收工作，(第三實(shí)施例)接下來(lái)，將參考圖4描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。
圖4示出電源電路的結(jié)構(gòu)和用于輸入端口的輸入保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)，并且與圖1相同的組成單元用相同的參考數(shù)字表示。在安裝在IC37內(nèi)的電源電路38的電流吸收電路39的結(jié)構(gòu)部分，這個(gè)實(shí)施例不同于第一實(shí)施例。
也就是說(shuō)，包括電阻器R34，N溝道型MOS晶體管Q29(相當(dāng)于第三晶體管)和電阻器R35的串聯(lián)電路以及包括電阻器R36和R37的串聯(lián)電路被連接在參考電壓生成電路29和接地線27之間。電阻器R34和晶體管Q29的漏極之間的公共連接點(diǎn)以及電阻器R36和R37之間的公共連接點(diǎn)被分別連接到運(yùn)算放大器31的反相輸入終端和非倒相輸入終端。晶體管Q29的柵極和晶體管Q23(相當(dāng)于第二晶體管)的柵極被連接到運(yùn)算放大器6的輸出終端。
晶體管Q23和Q29被設(shè)計(jì)成具有相同的特性。關(guān)于晶體管Q23和Q29的門(mén)限電壓Vt，門(mén)限電壓的一些偏差可能可以在IC37的制造時(shí)在晶體管Q23和Q29之間發(fā)生，然而，即使在上述這種情況下，它們之間的相對(duì)偏差極小。在晶體管Q29的源極和接地線27之間添加電阻器R35，以便以地電位作為標(biāo)準(zhǔn)電壓的晶體管Q29的門(mén)限電壓比晶體管Q23的門(mén)限電壓高一個(gè)預(yù)定的偏移值。
當(dāng)微型計(jì)算機(jī)被設(shè)置在正常工作方式，并且流入終端7的總流入電流linp作為消耗電流的一部分流入IC內(nèi)部電路，諸如微型計(jì)算機(jī)5等等。運(yùn)算放大器6放大參考電壓Vr與檢測(cè)電壓Va之間的差分電壓，以輸出控制電壓，并且晶體管Q23被設(shè)置在打開(kāi)狀態(tài)。在這種情況下，其門(mén)限電壓(以地電位作為標(biāo)準(zhǔn)電壓)比晶體管Q23的門(mén)限電壓僅僅高出偏移電壓的晶體管Q29被斷開(kāi)，并且不執(zhí)行電流吸收電路39的吸收工作。
另一方面，當(dāng)微型計(jì)算機(jī)5被設(shè)置在低功耗工作方式，并且從而流入終端7的流入電流linp超過(guò)消耗電流Icc，在終端7的電源電壓增加并超過(guò)5V。因此，運(yùn)算放大器6增加控制電壓，并且當(dāng)控制電壓僅增加了偏移電壓時(shí)，晶體管Q29被改成打開(kāi)狀態(tài)。運(yùn)算放大器31控制晶體管Q25的打開(kāi)狀態(tài)，以便運(yùn)算放大器6的控制電壓等于參考電壓Vk，以至于過(guò)電流lov流入晶體管Q25，并且從而可以限制終端7的電源電壓Vcc的增加。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例相同的效果。此外，晶體管Q29到晶體管Q23的偏移電壓可以以高精度進(jìn)行設(shè)置，并且同時(shí)當(dāng)電流吸收電路39從非工作狀態(tài)轉(zhuǎn)到工作狀態(tài)時(shí)，可以減少運(yùn)算放大器的輸出電壓(控制電壓)的波動(dòng)范圍。
結(jié)果是，當(dāng)流入終端7的流入電流linp小于消耗電流Icc時(shí)，晶體管Q29可以被可靠地設(shè)置在斷開(kāi)狀態(tài)，并且可以可靠地防止晶體管Q21和Q25被轉(zhuǎn)到打開(kāi)狀態(tài)。另一方面，當(dāng)流入終端7的流入電流超過(guò)消耗現(xiàn)流Icc時(shí)，如果運(yùn)算放大器6的輸出電壓輕微增加了偏移電壓，晶體管Q29被立即設(shè)置成打開(kāi)狀態(tài)，并且電流吸收工作被啟動(dòng)。因此，與電流吸收電路39從非工作狀態(tài)轉(zhuǎn)到工作狀態(tài)的周期相應(yīng)的死區(qū)變窄，并且由相關(guān)的死區(qū)引起的電源電壓Vcc的過(guò)渡變化可以被可靠地抑制。
(第四實(shí)施例)現(xiàn)在，將參考圖5和6A-6F來(lái)描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。
圖5示出應(yīng)用到IC的電源電路和用于IC的輸入保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)，并且與圖1相同的組成單元用相同的參考數(shù)字表示。在IC40中，偽負(fù)載電路41包括裝配在電源線26和接地線27之間的電阻器R38和N溝道型MOS晶體管Q30的串聯(lián)電路。設(shè)計(jì)偽負(fù)載電路41，以使其具有與電流吸收電路30中的電阻R28和晶體管Q25的串聯(lián)電路相同的特性，也就是說(shuō)，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便電阻器R38和R28具有相同的電阻值，并且晶體管Q30和Q25具有相同的特性。
此外，IC40被配有A/D(模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換器42和D/A(數(shù)字-模擬)轉(zhuǎn)換器43，A/D(模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換器42用于使晶體管Q25的柵極-源極電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以便獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且隨后將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出到微型計(jì)算機(jī)5，并且D/A(數(shù)字-模擬)轉(zhuǎn)換器43使得從微型計(jì)算機(jī)5輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，并且隨后將由此獲得的模擬數(shù)據(jù)輸入施加到晶體管Q30的柵極。由微型計(jì)算機(jī)(相當(dāng)于偽負(fù)載控制電路)控制A/D轉(zhuǎn)換器42和D/A轉(zhuǎn)換器43，并且對(duì)它們進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便到每個(gè)轉(zhuǎn)換器42，43的電源可以被單獨(dú)中斷，以停止每個(gè)轉(zhuǎn)換器。在A/D轉(zhuǎn)換器42和D/A轉(zhuǎn)換器43之間，模擬電壓值和數(shù)字電壓值之間的相應(yīng)關(guān)系被設(shè)置成相等。
接下來(lái)，這個(gè)實(shí)施例的工作將參考圖6A-6F進(jìn)行描述，它們示出各個(gè)部分的信號(hào)波形和電壓波形。圖6A表示微型計(jì)算機(jī)5的工作方式，圖6B表示微型計(jì)算機(jī)5中的返回控制信號(hào)。圖6C表示從運(yùn)算放大器6輸出的控制電壓。圖6D表示電源電壓Vcc。此外，圖6E和6F表示與第一實(shí)施例中的圖6C和6D相應(yīng)的波形。由于附圖制備的一些限制，圖6C-6F的電壓標(biāo)度彼此不同，并且這些電壓值在附圖中被作為示例進(jìn)行描述。
首先，將描述當(dāng)沒(méi)有配置偽負(fù)載電路41(第一實(shí)施例)時(shí)的工作。
當(dāng)微型計(jì)算機(jī)5從低功耗工作方式轉(zhuǎn)換到正常工作方式時(shí)，IC40的總消耗電流Icc逐步增加，并且當(dāng)電容器C21的電容值很小時(shí)，電源電壓Vcc急劇下降。這時(shí)，運(yùn)算放大器6企圖減少?gòu)钠漭敵龅目刂齐妷?。然而，由于運(yùn)算放大器6的輸出終端通過(guò)晶體管Q24連接到相位補(bǔ)償電容器C22，控制電壓下降有些延遲(圖6E)，而這取決于構(gòu)成運(yùn)算放大器6輸出級(jí)的N溝道型晶體管(未示出)的電流吸收能力，以及電容器C22的電容值，等等。
因此，與既不處于基于運(yùn)算放大器6的反饋控制也不處于運(yùn)算放大器31的反饋控制的死區(qū)對(duì)應(yīng)的時(shí)間周期較長(zhǎng)，并且如圖6F中所示，出現(xiàn)一種現(xiàn)象，電源電壓Vcc臨時(shí)減少到低于5V。這種現(xiàn)象可以通過(guò)增加電容器C21的電容來(lái)解決，然而，電容器C21必須增加相應(yīng)于電容增加量的尺寸。
因此，在這個(gè)實(shí)施例中，可以執(zhí)行以下的控制。也就是說(shuō)，已經(jīng)斷開(kāi)的A/D轉(zhuǎn)換器42和D/A轉(zhuǎn)換器43在先于從低功耗工作方式到正常工作方式轉(zhuǎn)換的預(yù)定時(shí)間Tβ(這個(gè)周期相當(dāng)于返回控制周期)之前由微型計(jì)算機(jī)5打開(kāi)，并且晶體管Q25的柵極-源極電壓的A/D轉(zhuǎn)換值(數(shù)字值N)被從A/D轉(zhuǎn)換器42輸入到微型計(jì)算機(jī)5。隨后，通過(guò)將數(shù)字值N與α相加而獲得的值(N+α)被D/A轉(zhuǎn)換器43進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，并且由此獲得的D/A輸出電壓被施加到晶體管Q30的柵極。
結(jié)果是，晶體管Q30被啟通，并且在那時(shí)，大于已經(jīng)流過(guò)電流吸收電路30中的電阻器28和晶體管Q25的串聯(lián)電路的電流的電流流入偽負(fù)載電路41。因此，來(lái)自終端7的流入電流linp減去消耗電流Icc的總過(guò)電流可以流入偽負(fù)載電路41。因此，電源電壓Vcc下降，并且運(yùn)算放大器降低控制電壓。這時(shí)，與運(yùn)算放大器31相關(guān)的反饋控制被停止，并且通過(guò)與運(yùn)算放大器6相關(guān)的反饋控制再次執(zhí)行恒定電壓作用。
相加值α被用于確保流入偽負(fù)載電路41的電流大于流入電流吸收電路30的電流，并且相加值α優(yōu)選地被設(shè)置成在滿(mǎn)足如上所述電流幅度關(guān)系被滿(mǎn)足的情況下盡可能小。如果相加值α被設(shè)置成非常大，流入偽負(fù)載電路41的電流將過(guò)余，并且如上所述的電源電壓Vcc臨時(shí)減少的現(xiàn)象將在返回控制周期Tβ開(kāi)始時(shí)發(fā)生。
如上所述，如果與運(yùn)算放大器6的相關(guān)的反饋控制在微型計(jì)算機(jī)5從低功耗工作方式轉(zhuǎn)換到正常工作方式之前進(jìn)行正常作用，由于沒(méi)有反饋控制的轉(zhuǎn)換工作被執(zhí)行，甚至是當(dāng)微型計(jì)算機(jī)5轉(zhuǎn)換到正常工作方式時(shí)，將不存在與控制的死區(qū)相應(yīng)的時(shí)間周期，且因此消耗電流Icc急劇增加，以便電源電壓Vcc可以被固定保持在5V(圖6D)。當(dāng)微型計(jì)算機(jī)5從低功耗工作方式轉(zhuǎn)換到正常工作方式時(shí)，微型計(jì)算機(jī)5斷開(kāi)A/D轉(zhuǎn)換器42和D/A轉(zhuǎn)換器43的電源，并且與這個(gè)斷開(kāi)操作有關(guān)，晶體管Q30被斷開(kāi)。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，電容器C21的電容可以比第一實(shí)施例減少的更多，并且這個(gè)實(shí)施例在IC40被安裝的板的尺寸，制造成本等等方面更有利。此外，電容器C21所需的電容可以基本固定而不管使用電源電路22的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且由此應(yīng)用電源電路22到該系統(tǒng)的自由度可以得到提高。
僅對(duì)于返回控制周期Tβ，功率被提供給A/D轉(zhuǎn)換器42和D/A轉(zhuǎn)換器43，并且直到那時(shí)，對(duì)于返回控制周期Tβ，流入偽負(fù)載電路41的電流基本上等于或者稍微大于已經(jīng)流入電流吸收電路30的電流。另外，返回控制周期Tβ可以?xún)H是一個(gè)完成所述控制工作轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間周期。因此，與第一實(shí)施例相比，很難發(fā)生功耗的增加。
(第五實(shí)施例)
接下來(lái)，將參考圖7和8A-8C來(lái)描述本發(fā)明的第五實(shí)施例。
圖7示出用于車(chē)輛的ECU的控制IC的電結(jié)構(gòu)。電源電壓Vcc被從IC外部的電源電路54(相當(dāng)于外部電源電路)提供到IC51(半導(dǎo)體集成電路設(shè)備)的電源終端52和53。電源電路54是一個(gè)串聯(lián)調(diào)節(jié)器型恒壓電源電路，并且它被提供有大約12V的電池電壓VB，以輸出5V的電源電壓Vcc。
IC51被配有微型計(jì)算機(jī)55。微型計(jì)算機(jī)55具有CPU，存儲(chǔ)器，數(shù)字電路諸如輸入/輸出端口等等，以及各種模擬電路。IC51的輸入終端56-60(相當(dāng)于信號(hào)輸入終端)通過(guò)輸入保護(hù)電路61到65被連接到微型計(jì)算機(jī)55的輸入端口。輸入保護(hù)電路61包括在輸入終端56和電源終端52之間連接的二極管Dd51，和在輸入終端56和電源終端53之間連接的二極管D52。其他輸入保護(hù)電路62到65以相同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
輸入終端56到60被初始提供有電壓范圍從0V到5V的外部信號(hào)。然而，通過(guò)積極利用輸入保護(hù)電路61到65，超過(guò)5V的電壓可以被直接施加到這些輸入終端56到60。在這個(gè)實(shí)施例中，假定電池電壓VB通過(guò)電阻R51到R55被施加。
IC51進(jìn)一步配有電源電壓檢測(cè)電路68，包括判斷電壓生成電路66和比較器67。判斷電壓生成電路66(相當(dāng)于判斷參考電壓生成電路)是一個(gè)用于生成高于電源電壓Vcc的固定判斷電壓Ve(相當(dāng)于判斷參考電壓)的電路。此外，比較器67將電源電壓Vcc與判斷電壓Ve進(jìn)行比較，并且當(dāng)電源電壓信號(hào)Vcc低于判斷電壓Ve時(shí)輸出L電平判斷信號(hào)，而當(dāng)電源電壓Vcc等于或者大于判斷電壓Ve時(shí)輸出H電平判斷信號(hào)。這個(gè)判斷信號(hào)被施加到微型計(jì)算機(jī)55的輸入端口。
接下來(lái)，將參考圖8A-8C描述這個(gè)實(shí)施例的工作。
如上面關(guān)于第一實(shí)施例所述，當(dāng)超過(guò)5V的電壓被施加到輸入終端56到60(精確地，電阻器R51到R55的信號(hào)源側(cè)終端)，電流流過(guò)二極管D51到D59。當(dāng)這個(gè)流入電流linp超過(guò)IC內(nèi)部電路的消耗電流Icc時(shí)，電源電壓Vcc增加到超過(guò)5V。具體地，當(dāng)微型計(jì)算機(jī)處于低功耗工作方式，并且電池電壓VB被施加到一些輸入終端56到60時(shí)電壓升高。
圖8A-8C示出當(dāng)微型計(jì)算機(jī)55主要工作在低功耗工作方式和正常工作方式時(shí)的電壓波形。圖8A示出施加到輸入終端56到60的電壓波形。圖8B示出電源電壓Vcc。圖8C示出微型計(jì)算機(jī)55的工作方式。
在圖8A中，示出電池電壓VB被同時(shí)施加到輸入終端56到60，以示出發(fā)生電源電壓Vcc升高的情況。電池電壓Vb可以在電源電壓Vcc升高的情況下被施加到一些輸入終端56到60。
在恒定周期T，甚至在車(chē)輛點(diǎn)火開(kāi)關(guān)關(guān)閉后，微型計(jì)算機(jī)55臨時(shí)返回正常工作方式(或者其僅有部分功能可以正常工作的方式)，由此微型計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換到低功耗工作方式，并且執(zhí)行輸入信號(hào)的監(jiān)視處理。在返回時(shí)間，微型計(jì)算機(jī)55接收來(lái)自比較器67的判斷信號(hào)，并且當(dāng)判斷信號(hào)是L電平時(shí)再次轉(zhuǎn)換到低功耗工作方式。周期T例如由CR定時(shí)器產(chǎn)生。
當(dāng)電池電壓VB被施加到輸入終端56到60(時(shí)間t1)，進(jìn)入電源終端52的流入電流linp超過(guò)IC內(nèi)部電路的消耗電流Icc，以便電源電壓Vcc增加到超過(guò)5V。這時(shí)的增加率在過(guò)電流lov(＝linp-Icc)，電源電路54中的平滑電容器的電容值，等等的基礎(chǔ)上決定。最終，當(dāng)電源電壓Vcc在時(shí)間t2超過(guò)判斷電壓Ve時(shí)，比較器67的判斷信號(hào)從L電平轉(zhuǎn)到H電平。
當(dāng)從先前的返回時(shí)間點(diǎn)經(jīng)過(guò)周期T時(shí)，微型計(jì)算機(jī)55再次返回到正常工作方式(時(shí)間t3)，響應(yīng)判斷信號(hào)為H電平的事實(shí)，微型計(jì)算機(jī)55禁止轉(zhuǎn)換到低功耗工作方式，并且繼續(xù)工作在正常工作方式，直到經(jīng)過(guò)周期T。在正常工作方式下，IC內(nèi)部電路的消耗電流Icc大于流入電流linp，并且由此電源電路54能將電源電壓Vcc控制在5V。結(jié)果，電源電壓Vcc減少到5V，并且判斷信號(hào)再次轉(zhuǎn)換到L電平。由于在已經(jīng)經(jīng)過(guò)周期T的時(shí)間t4，判斷信號(hào)是L電平，微型計(jì)算機(jī)55在完成預(yù)定的監(jiān)視處理之后轉(zhuǎn)換到低功耗工作方式。
此后，微型計(jì)算機(jī)55在已經(jīng)經(jīng)過(guò)時(shí)間周期T的時(shí)間t5，t6，t7根據(jù)判斷信號(hào)的電平來(lái)執(zhí)行相同的操作。當(dāng)?shù)捷斎虢K端56到60的電池電壓VB的施加被停止時(shí)(時(shí)間t8)，電流linp等于零并且電源電壓Vcc最終被調(diào)整為5V。微型計(jì)算機(jī)55在時(shí)間t9之后執(zhí)行周期T的間歇工作作為一原則事件(matter of principle)。
在這種情況下，微型計(jì)算機(jī)55判斷由于經(jīng)過(guò)了周期T而從低功耗工作方式轉(zhuǎn)換到正常工作方式時(shí)判斷信號(hào)的電平，并且從而，如果周期T很長(zhǎng)，電源電壓Vcc可以超過(guò)IC51的最大額定電壓(相當(dāng)于最大容許電壓)，直到微型計(jì)算機(jī)55返回下一個(gè)正常工作方式為止。因此，需要將時(shí)間周期T設(shè)置成ΔVm/Rm[s]或者更少，其中，Rm[V/s]表示當(dāng)將電池電壓VB的最大值同時(shí)施加到所有的輸入終端56到60時(shí)所估計(jì)的最大電壓增加率，并且ΔVm[V]表示在判斷電壓Ve和最大額定電壓之間的電壓差。因此，當(dāng)在低功耗工作方式期間判斷信號(hào)被設(shè)置成H電平，防止電源電壓Vcc超過(guò)最大額定電壓直到微型計(jì)算機(jī)返回下一個(gè)正常工作方式為止。
如上所述，當(dāng)電源電壓Vcc超過(guò)判斷電壓Ve，這個(gè)實(shí)施例的IC51禁止在臨時(shí)轉(zhuǎn)換到正常工作方式之后從正常工作方式轉(zhuǎn)換到低功耗工作方式。因此，IC內(nèi)部電路的消耗電流Icc大于流入電流linp，并且抑制了電源電壓Vcc的增加，以便5V的電源電壓被穩(wěn)定地提供給IC51。在這種情況下，甚至當(dāng)微型計(jì)算機(jī)55繼續(xù)工作在具有比低功耗工作方式大的處理能力的正常工作方式，微型計(jì)算機(jī)55的處理中沒(méi)有問(wèn)題出現(xiàn)。此外，與添加了偽負(fù)載電阻器的常規(guī)結(jié)構(gòu)相比，當(dāng)沒(méi)有過(guò)電流lov出現(xiàn)時(shí)沒(méi)有不必要的功耗，并且可以采用減少電流消耗來(lái)穩(wěn)定獲得等于目標(biāo)電壓的電源電壓。
(第六實(shí)施例)接下來(lái)，將參考圖9和10A-10C來(lái)描述本發(fā)明的第六實(shí)施例。
圖9示出電源電路和用于輸入端口的輸入保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)，并且與圖1相同的組成單元由相同的參考數(shù)字來(lái)表示。在當(dāng)電源電壓Vcc在低功耗工作方式增加時(shí)的處理內(nèi)容上，這個(gè)實(shí)施例不同于第五實(shí)施例。
IC71被提供有電源電路72產(chǎn)生的電源電壓Vcc。在電源電路72，比較器73(相當(dāng)于電源電壓檢測(cè)電路)具有滯后特性，并且其非倒相相輸入終端被連接到運(yùn)算放大器6的輸出終端而其倒相輸入終端被連接到電阻器R25和R26之間的公共連接點(diǎn)。比較器73的輸出終端被連接到微型計(jì)算機(jī)74的外部終中斷終端。
圖10A表示電源電壓Vcc，圖10B表示比較器73的輸出信號(hào)，并且圖10C表示微型計(jì)算機(jī)74的工作方式。甚至在車(chē)輛點(diǎn)火開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)，并且微型計(jì)算機(jī)74轉(zhuǎn)到低功耗工作方式(睡眠方式)之后，微型計(jì)算機(jī)74在固定周期T臨時(shí)返回到正常工作方式，以執(zhí)行輸入信號(hào)的監(jiān)視處理。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1和S2在微型計(jì)算機(jī)74處于低功耗工作方式的時(shí)間t11被設(shè)置在斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，流入終端7的流入電流linp超過(guò)IC內(nèi)部電路的消耗電流Icc，以便電源電壓Vcc超過(guò)5V并且從運(yùn)算放大器6輸出的控制電壓增加。
最終，當(dāng)電源電壓到達(dá)一個(gè)判斷值(時(shí)間t12)，運(yùn)算放大器6的控制電壓超過(guò)分壓電流28的檢測(cè)電壓Vb，比較器73的輸出信號(hào)將其電平從L電平變?yōu)镠電平，并且微型計(jì)算機(jī)74開(kāi)始外部中斷處理。也就是說(shuō)，微型計(jì)算機(jī)74從低功耗工作方式喚醒，根據(jù)中斷向量進(jìn)行分支，并轉(zhuǎn)換到電壓抑制工作方式，用于執(zhí)行抑制電源電壓Vcc的增加所需的消耗電流處理。電壓抑制工作方式可以是正常工作方式，然而，在這個(gè)實(shí)施例中，它是一個(gè)特定的方式，其中的消耗電流小于正常工作方式的消耗電流，以便將功耗抑制在所需的最小值。
在電壓抑制工作方式中，IC內(nèi)部電路的消耗電流Icc大于流入終端7的流入電流linp，以便電源電壓Vcc朝向5V降低。當(dāng)電源電壓Vcc減少到小于判斷值V1(5V＜V1＜V2＜IC71的絕對(duì)最大額定值)(時(shí)間t13)時(shí)，比較器73的輸出信號(hào)將其電平從H電平變?yōu)長(zhǎng)電平，并且微型計(jì)算機(jī)74再次轉(zhuǎn)到低功耗工作方式。結(jié)果，電源電壓Vcc從減少再次變?yōu)樵黾印Ｈ缟纤?，微型?jì)算機(jī)74重復(fù)低功耗工作方式和電壓抑制工作方式，直到轉(zhuǎn)到下一個(gè)正常工作方式的時(shí)間t16為止。在圖10A-10C中，電源電壓Vcc的增加傾斜度不同，因?yàn)榱魅腚娏鱨inp由于開(kāi)關(guān)S1，S2的打開(kāi)/斷開(kāi)狀態(tài)，電池電壓VB的變化等等而變化。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，當(dāng)在微型計(jì)算機(jī)74處于低功耗工作方式的周期期間內(nèi)，電源電壓Vcc超過(guò)判斷值V2時(shí)，微型計(jì)算機(jī)74立即轉(zhuǎn)到具有比低功耗工作方式大的功耗電流的電壓抑制工作方式，而無(wú)需等待下一個(gè)正常工作方式，以便電源電壓Vcc能基本上抑制在判斷值V2。在電壓抑制工作方式中的IC71的消耗電流Icc被設(shè)置成小于正常工作方式的消耗電流Icc，并且同時(shí)大于流入終端7的流入電流linp，以便IC71的消耗電流Icc的增加能夠被抑制在最小等級(jí)。
(第七實(shí)施例)接下來(lái)，將參考圖11和12A-12C來(lái)描述通過(guò)修改第六實(shí)施例而獲得的第七實(shí)施例。
圖11示出電源電路和用于輸入端口的輸入保護(hù)電流的結(jié)構(gòu)，并且與圖9相同的組成元件用相同的參考數(shù)字來(lái)表示。電阻值根據(jù)來(lái)自微型計(jì)算機(jī)74的偽負(fù)載設(shè)置信號(hào)改變的偽負(fù)載電流76被裝配在IC75中。偽負(fù)載電路76包括串聯(lián)連接在電源線26和接地線27之間的電阻R71和R75，以及連接在電阻71和75的公共連接點(diǎn)與接地線27之間的開(kāi)關(guān)電路77到80。開(kāi)關(guān)電路77到80被設(shè)計(jì)成它們當(dāng)中僅有一個(gè)根據(jù)偽負(fù)載設(shè)置信號(hào)被接通。
圖12A示出電源電壓Vcc。圖12B示出比較器73的輸出信號(hào)。圖12C示出當(dāng)流入終端7的流入電流linp被固定時(shí)微型計(jì)算機(jī)74的工作方式。這個(gè)實(shí)施例的基本操作與第六實(shí)施例相同。也就是說(shuō)，當(dāng)在微型計(jì)算機(jī)處于低功耗工作方式的時(shí)間t21，開(kāi)關(guān)S1和S2被斷開(kāi)時(shí)，電源電壓Vcc增加到超過(guò)5V，并且微型計(jì)算機(jī)74在電源電壓Vcc達(dá)到判斷值V2的時(shí)間點(diǎn)(時(shí)間t22)開(kāi)始外部中斷處理。然而，假定微型計(jì)算機(jī)74在開(kāi)關(guān)S1和S2被設(shè)置成斷開(kāi)狀態(tài)的時(shí)間點(diǎn)上將所有的開(kāi)關(guān)電路77到80控制在斷開(kāi)狀態(tài)。
微型計(jì)算機(jī)74在外部終端處理中僅將開(kāi)關(guān)電路80轉(zhuǎn)到接通狀態(tài)，以通過(guò)一個(gè)步驟將偽負(fù)載電路76的電阻值設(shè)置成低于當(dāng)前的電阻值，由此增加流入偽負(fù)載電路76的電流。設(shè)置的轉(zhuǎn)換實(shí)際上在電壓抑制工作方式結(jié)束并且微型計(jì)算機(jī)74返回低功耗工作方式的時(shí)間點(diǎn)(時(shí)間t23)上執(zhí)行。在偽負(fù)載電路76的這種設(shè)置狀態(tài)下，當(dāng)處于低功耗工作方式的IC75的消耗電流Icc增加到流入電流linp或者更多時(shí)電源電壓Vcc的增加被停止，并且微型計(jì)算機(jī)74保持在低功耗工作方式，直到微型計(jì)算機(jī)74轉(zhuǎn)到下一個(gè)正常工作方式的時(shí)間t28為止。
另一方面，當(dāng)處于低功耗工作方式的IC75的消耗電流Icc小于流入電流linp，電源電壓Vcc轉(zhuǎn)到再次從時(shí)間t23開(kāi)始增加，如圖12A所示，并且最終，微型計(jì)算機(jī)74再次開(kāi)始外部中斷處理(時(shí)間t24)。因此，微型計(jì)算機(jī)74在外部中斷處理中僅將開(kāi)關(guān)電路79轉(zhuǎn)到接通狀態(tài)，以通過(guò)一個(gè)步驟進(jìn)一步降低偽負(fù)載電路76的電阻值，由此增加流入偽負(fù)載電流76的電流(時(shí)間t25)。在圖12C中所示的情況下，微型計(jì)算機(jī)74在時(shí)間t26再一次開(kāi)始外部中斷處理，以?xún)H將開(kāi)關(guān)電路78轉(zhuǎn)到接通狀態(tài)(時(shí)間t27)。
當(dāng)微型計(jì)算機(jī)74在時(shí)間t28從低功耗工作方式轉(zhuǎn)到正常工作方式，微型計(jì)算機(jī)74將所有的開(kāi)關(guān)電路77到80設(shè)置成斷開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)微型計(jì)算機(jī)74在時(shí)間t29結(jié)束正常工作方式，并且轉(zhuǎn)到低功耗工作方式時(shí)，將偽負(fù)載電路76設(shè)置成正好是時(shí)間t28之前的狀態(tài)，并且繼續(xù)上述控制。在僅僅這種控制下，偽負(fù)載電路76的電阻值可以?xún)H僅是逐步降低。因此，當(dāng)在預(yù)定的周期沒(méi)有出現(xiàn)到電壓抑制工作方式的轉(zhuǎn)換時(shí)，臨時(shí)減少的偽負(fù)載電路76的電阻值通過(guò)一個(gè)步驟增加到大于當(dāng)前的電阻值，由此減少流入偽負(fù)載電路76的電流。
如上所述的開(kāi)關(guān)電路77到80的開(kāi)關(guān)控制相當(dāng)于偽負(fù)載電路76的電阻值控制，執(zhí)行該開(kāi)關(guān)控制以便處于低功耗工作方式的IC75的消耗電流Icc(包含流入偽負(fù)載電路76的電流)大于流入電流linp，并且還接近流入電流linp。也就是說(shuō)，如果執(zhí)行該控制，處于低功耗工作方式的IC75的消耗電流和流入電流linp最終基本上彼此相等，并且微型計(jì)算機(jī)74不轉(zhuǎn)換到電壓抑制工作方式。
例如，甚至當(dāng)微型計(jì)算機(jī)74處于電壓抑制工作方式時(shí)，一旦微型計(jì)算機(jī)74喚醒，明顯大于流入電流linp的電流流入。因此，通過(guò)使得該電流基本上等于流入偽負(fù)載電路76的流入電流linp而不是通過(guò)頻繁將微型計(jì)算機(jī)74轉(zhuǎn)到電壓抑制工作方式來(lái)更加頻繁地減少I(mǎi)C75的平均消耗電流。因此，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，當(dāng)一些流入電流linp流入終端7時(shí)，電源電壓Vcc地增加可以采用進(jìn)一步減少消耗電流來(lái)抑制。
(其他的實(shí)施例)本發(fā)明不限于上述和附圖中所示出的各個(gè)實(shí)施例，例如，可以執(zhí)行以下的修改和擴(kuò)展。
在第一到第三實(shí)施例中，晶體管Q26和啟動(dòng)電路32可以根據(jù)場(chǎng)合需要來(lái)配備。此外，輸入保護(hù)電路2和3可以被裝配在IC的外部。
在第二實(shí)施例中，在甚至當(dāng)參考電壓Vr被直接施加到運(yùn)算放大器31的倒相輸入終端時(shí)，運(yùn)算放大器6和31的工作被滿(mǎn)足的情況下，放大電路36可以被刪除。
在第三實(shí)施例中，當(dāng)可能制造這個(gè)電路以便晶體管Q29的門(mén)限電壓Vt(Q29)比晶體管Q23的門(mén)限電壓Vt(Q23)僅高出一個(gè)預(yù)定的偏移電壓，可以刪除電阻器R35。有關(guān)的偏移電壓可以通過(guò)其他的裝置來(lái)固定。
在第四實(shí)施例中，以電壓輸出器連接方式設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器和電壓增加電路可以被用于替換A/D轉(zhuǎn)換器42和D/A轉(zhuǎn)換器43。晶體管Q25的柵極-源極電壓在返回控制周期Tβ開(kāi)始時(shí)間被檢測(cè)(A/D轉(zhuǎn)換)。然而，當(dāng)流入電流linp被固定或者其變化很微小時(shí)，晶體管Q25的柵極-源極電壓可以在處于低功耗工作方式的返回控制周期Tβ之前被檢測(cè)(A/D轉(zhuǎn)換)。
在第五實(shí)施例中，當(dāng)在低功耗工作方式下工作期間，判斷信號(hào)被設(shè)置成H電平，微型計(jì)算機(jī)可以立即轉(zhuǎn)到正常工作方式，無(wú)需等待轉(zhuǎn)到下一個(gè)正常工作方式。
在每個(gè)實(shí)施例中，電源電路22，34，38，54和72不限于串聯(lián)調(diào)節(jié)器型，而通?？梢允歉鞣N類(lèi)型，諸如線性調(diào)節(jié)器，開(kāi)關(guān)式調(diào)節(jié)器等等。
本發(fā)明的描述實(shí)質(zhì)上僅是示范性的，因此，不脫離本發(fā)明的要點(diǎn)的變化可以落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。這樣的變化不認(rèn)為是脫離的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種電源電路，包括電壓生成電路，用于在施加到輸入線的輸入電壓基礎(chǔ)上生成等于目標(biāo)電壓的輸出電壓，并且將由此生成的輸出電壓通過(guò)輸出線提供到負(fù)載；以及過(guò)電流流入其中的電流吸收電路，過(guò)電流被定義成多于提供給負(fù)載的電流，電壓生成電路的工作電流以及電流吸收電路本身的工作電流的總電流的從外部流入輸入線的電流的溢出電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中當(dāng)輸出電壓超過(guò)目標(biāo)電壓時(shí)，電流吸收電路執(zhí)行向其中注入過(guò)電流的吸收工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中電壓生成電路包括第一誤差信號(hào)放大器，其用于放大目標(biāo)電壓和輸出電壓之間的差分電壓；以及電流吸收電路包括連接到輸出線的第一晶體管，以形成電流注入通路；電壓檢測(cè)電路，用于區(qū)分輸出電壓，以便當(dāng)電壓生成電路輸出等于目標(biāo)電壓的電壓時(shí)，檢測(cè)高于從第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓的電壓；以及第二誤差信號(hào)放大器，用于根據(jù)從第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓和檢測(cè)電壓之間的差分電壓來(lái)控制第一晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中電壓生成電路包括第一誤差信號(hào)放大器，其用于放大目標(biāo)電壓和輸出電壓之間的差分電壓；以及電流吸收電路包括連接到輸出線的第一晶體管，以形成電流注入通路；參考電壓輸出電路，用于當(dāng)電壓生成電路輸出等于目標(biāo)電壓的電壓時(shí)，輸出高于從從第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓的固定參考電壓；以及第二誤差信號(hào)放大器，用于根據(jù)從第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓和參考電壓之間的差分電壓來(lái)控制第一晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中電壓生成電路包括第一誤差信號(hào)放大器，用于放大目標(biāo)電壓和輸出電壓之間的差分電壓；以及第二晶體管，采用從第一誤差信號(hào)放大器輸出的控制電壓作為柵極電壓來(lái)工作，其中電流吸收電路包括連接到輸出線的第一晶體管，以形成電流注入通路；第三晶體管，具有比第二晶體管高出預(yù)定偏移電壓的門(mén)限電壓，并且用從第一晶體管輸出的控制電壓作為柵極電壓工作；以及第二誤差信號(hào)放大器，用于根據(jù)第三晶體管的漏極電壓和預(yù)定參考電壓之間的差分電壓來(lái)控制第一晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中進(jìn)一步包括啟動(dòng)電路，從電壓被施加到輸入線開(kāi)始到輸出電壓達(dá)到預(yù)定電壓為止將第一晶體管保持在斷開(kāi)狀態(tài)。
7.一種電源電路包括電壓生成電路，用于生成等于目標(biāo)電壓的輸出電壓，并且將由此生成的電壓通過(guò)輸出線提供到負(fù)載；以及電流吸收電路，其中當(dāng)對(duì)于電壓生成電路不可能執(zhí)行對(duì)目標(biāo)電壓的跟蹤控制，而輸出電壓保持在高于目標(biāo)電壓時(shí)，注入從外部流入輸出線的電流，以便輸出電壓不超過(guò)被設(shè)置成高于目標(biāo)電壓的預(yù)定電壓。
8.一種半導(dǎo)體集成電路設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路；微型計(jì)算機(jī)，被提供有來(lái)自電源電路的電壓以進(jìn)行工作，并且可以工作在正常工作方式和低功耗工作方式的任意一種，低功耗工作方式具有小于正常工作方式的功耗；信號(hào)輸入終端，其中輸入一信號(hào)電壓；以及輸入保護(hù)電路，連接在信號(hào)輸入終端和電源電路的輸出線之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體集成電路，進(jìn)一步包括偽負(fù)載電路，其連接到電源電路的輸出線，并且根據(jù)偽負(fù)載設(shè)置信號(hào)來(lái)變化流入其中的電流的幅度；以及偽負(fù)載控制電路，向偽負(fù)載電路提供偽負(fù)載設(shè)置信號(hào)，以便在返回控制期間具有正好微型計(jì)算機(jī)從低功耗工作方式轉(zhuǎn)到正常工作方式之前的預(yù)定寬度，電流流入偽負(fù)載電路，該電流等于或者大于在返回控制周期之前流入電流吸收電路的電流并且同時(shí)小于處于正常工作方式的微型計(jì)算機(jī)的消耗電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體集成電路，其中電流吸收電路和偽負(fù)載電路具有包括電阻器和晶體管的串聯(lián)電路，該電流吸收電路和偽負(fù)載電路的串聯(lián)電路形成電流注入通路，并且具有相同的特性，以及偽負(fù)載控制電路在返回控制周期之前檢測(cè)組成電流吸收電路的串聯(lián)電路的晶體管的柵極電壓，并且在返回控制周期期間，將不少于由此檢測(cè)的柵極電壓的柵極電壓施加到組成偽負(fù)載電路的串聯(lián)電路的晶體管。
11.一種半導(dǎo)體集成電路設(shè)備，具有被提供有來(lái)自?xún)?nèi)部電源電路或者外部電源電路的預(yù)定電源電壓的微型計(jì)算機(jī)，選擇正常工作方式和低功耗工作方式的其中之一，并工作在由此選擇的方式，微型計(jì)算機(jī)包括電源電壓檢測(cè)電路，用于檢測(cè)電源電壓增加到高于判斷參考電壓的值，其中當(dāng)選擇低功耗工作方式時(shí)，微型計(jì)算機(jī)間歇地轉(zhuǎn)換到正常工作方式，并且工作在正常工作方式，以及在轉(zhuǎn)到有關(guān)的正常工作方式而電源電壓檢測(cè)電路檢測(cè)電源電壓的增大時(shí)，繼續(xù)工作在正常工作方式。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體集成電路設(shè)備，其中電源電壓檢測(cè)電路包括判斷參考電壓生成電路，用于生成判斷參考電壓；以及比較器，用于將電源電壓與判斷參考電壓進(jìn)行比較。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體集成電路設(shè)備，其中微型計(jì)算機(jī)在ΔVm/Rm或者更小的周期執(zhí)行間斷工作，其中，Rm[V/s]表示為電源電壓所估算的最大電壓增加率，并且ΔVm表示在判斷電壓和電源電壓的最大容許電壓之間的電壓差。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體集成電路設(shè)備，其中當(dāng)電源電壓檢測(cè)電路檢測(cè)電源電壓的增大同時(shí)微型計(jì)算機(jī)選擇低功耗工作方式時(shí)，微型計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)到電壓抑制工作方式，其具有大于低功耗工作方式的消耗電流。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體集成電路設(shè)備，其中微型計(jì)算機(jī)具有滯后特性，并且微型計(jì)算機(jī)根據(jù)在間斷工作下計(jì)劃安排選擇低功耗工作方式的周期期間從比較器輸出的信號(hào)，來(lái)選擇低功耗工作方式或者電壓抑制工作方式。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體集成電路設(shè)備，進(jìn)一步包括偽負(fù)載電路，用于根據(jù)偽負(fù)載設(shè)置信號(hào)來(lái)改變流入其中的電流的幅度，其中微型計(jì)算機(jī)控制偽負(fù)載設(shè)置信號(hào)，以便增加每次微型計(jì)算機(jī)選擇電壓抑制工作方式時(shí)增加流入偽負(fù)載電路的電流。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體集成電路設(shè)備，進(jìn)一步包括信號(hào)輸入終端，其連接到用于將輸入信號(hào)電壓固定在電源電壓的輸入保護(hù)電路。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體集成電路設(shè)備，其中微型計(jì)算機(jī)在ΔVm/Rm或者更小的周期執(zhí)行間斷工作，其中，Rm[V/s]表示為電源電壓所估算的最大電壓增加率，并且ΔVm表示在判斷電壓和電源電壓的最大容許電壓之間的電壓差。
19.一種半導(dǎo)體集成電路設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源電路；微型計(jì)算機(jī)，被提供有來(lái)自電源電路的電壓以進(jìn)行工作，并且可以工作在正常工作方式和低功耗工作方式的任意一種，低功耗工作方式具有小于正常工作方式的功耗；信號(hào)輸入終端，其中輸入一信號(hào)電壓；以及輸入保護(hù)電路，連接在信號(hào)輸入終端和電源電路的輸出線之間。
20.一種半導(dǎo)體集成電路設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源電路；微型計(jì)算機(jī)，被提供有來(lái)自電源電路的電壓以進(jìn)行工作，并且可以工作在正常工作方式和低功耗工作方式的任意一種，低功耗工作方式具有小于正常工作方式的功耗；信號(hào)輸入終端，其中輸入一信號(hào)電壓；以及輸入保護(hù)電路，連接在信號(hào)輸入終端和電源電路的輸出線之間。
全文摘要
在電源電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電流從電池電源線通過(guò)電阻器，輸入終端，二極管和終端流出，并進(jìn)一步從終端流入IC。當(dāng)微型計(jì)算機(jī)工作在低功耗工作方式時(shí)，電源電壓高于目標(biāo)電壓，并且從運(yùn)算放大器輸出的控制電壓增加，以便晶體管被斷開(kāi)。這時(shí)，電流吸收電路工作并且晶體管被接通，以便過(guò)電流流入電流吸收電路，以抑制電源電壓的增大。
文檔編號(hào)G06F1/26GK1581006SQ20041005628
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者本多良充, 手島芳德, 石原秀昭, 松岡俊彥, 見(jiàn)澤勝豐 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝