(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力源が出力する電荷を蓄積して第１の電源電圧を生成する充電コンデンサの一端が接続される第１の端子と、
第１の回路に第２の電源電圧を供給する電源配線の一端が接続される第２の端子と、
前記第２の電源電圧の変動を抑制する平滑コンデンサの一端が接続される第３の端子と、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に設けられる第１のスイッチと、
前記第２の端子と前記第３の端子との間に設けられる第２のスイッチと、
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチのオンオフ状態を制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、前記第１のスイッチをオフ状態からオン状態とした後に前記第２の電源電圧が一定の条件を満たしたことに応じて前記第２のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替え、
前記制御回路は、第１の電圧検出回路と、第２の電圧検出回路と、を有し、
前記第１の電圧検出回路は、前記第１の電源電圧の電圧が、第１の設定電圧に達した後、前記第１の設定電圧よりも低い第２の設定電圧となるまで前記第１のスイッチをオン状態に制御し、
前記第２の電圧検出回路は、前記第２の電源電圧の電圧が、第３の設定電圧に達した後、前記第３の設定電圧よりも低い第４の設定電圧となるまで間前記第２のスイッチをオン状態に制御する半導体装置。
【請求項２】
前記制御回路は、電圧検出回路と、容量接続判断回路と、を有し、
前記電圧検出回路は、前記第１の電源電圧の電圧が、第１の設定電圧に達した後、前記第１の設定電圧よりも低い第２の設定電圧となるまで前記第１のスイッチをオン状態に制御し、
前記容量接続判断回路は、前記電圧検出回路が前記第１のスイッチをオン状態とし、かつ、前記第１の回路から起動が完了したことを通知する起動通知信号を受信したことに応じて前記第２のスイッチをオン状態に制御する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２のスイッチに直列に挿入される電流制限抵抗と、
前記第２のスイッチ及び前記電流制限抵抗に並列に接続される第３のスイッチと、を有し、
前記制御回路は、前記第３の端子の電圧が一定の電圧値に達したことに応じて前記第３のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替える請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記平滑コンデンサを第１の平滑コンデンサとした場合に、
前記充電コンデンサの一端が接続される第４の端子と、
第２の回路に第３の電源電圧を供給する電源配線の一端が接続される第５の端子と、
前記第３の電源電圧の変動を抑制する第２の平滑コンデンサの一端が接続される第６の端子と、
前記第４の端子と前記第５の端子との間に設けられる第４のスイッチと、
前記第５の端子と前記第６の端子との間に設けられる第５のスイッチと、を更に有し、
前記制御回路は、前記第４のスイッチをオフ状態からオン状態とした後に前記第３の電源電圧が一定の条件を満たしたことに応じて前記第５のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替える請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記充電コンデンサを第１の充電コンデンサとした場合に、
前記第４の端子に一端が接続される第２の充電コンデンサの一端に接続される第７の端子と、
前記電力源に接続される第８の端子と、
前記第７の端子と前記第８の端子との間に設けられる第６のスイッチと、を更に有し、
前記制御回路は、前記第２の回路を起動させる起動要求に応じて前記第５のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替える請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記平滑コンデンサを第１の平滑コンデンサとし、前記充電コンデンサを第１の充電コンデンサとした場合に、
前記充電コンデンサの一端が接続される第７の端子と、
第２の回路に第３の電源電圧を供給する電源配線の一端が接続される第８の端子と、
前記第３の電源電圧の変動を抑制する第２の平滑コンデンサの一端が接続される第９の端子と、
前記第７の端子に一端が接続される第２の充電コンデンサの一端に接続される第１０の端子と、
前記電力源に接続される第１１の端子と、
前記第７の端子と前記第８の端子との間に設けられる第７のスイッチと、
前記第１０の端子と前記第１１の端子との間に設けられる第８のスイッチと、を更に有し、
前記制御回路は、前記第２の回路を起動させる起動要求に応じて前記第８のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替えると共に、前記第７のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替える請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記充電コンデンサの一端が接続される第１２の端子と、
他の装置から送出される電力信号を受信する非接触結合部の一端が接続される第１３の端子と、
前記第１２の端子と前記第１３の端子との間に設けられる電力回路と、を更に有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記電力回路は、
前記非接触結合部を介して受信した前記電力信号を整流する整流部と、
前記整流部と直列に接続され、前記電力信号を増幅して前記第１の電源電圧を生成する増幅回路と、を有する請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記充電コンデンサの一端が接続される第１４の端子と、
前記電力源が接続される第１５の端子と、
前記第１４の端子と前記第１５の端子との間に設けられる電力回路と、を更に有し、
前記電力回路は、
前記電力源が出力する電力を昇圧して前記第１の電源電圧を生成する昇圧回路と、
前記昇圧回路と並列に接続され、昇圧された前記第１の電源電圧が前記電力源に逆流することを防止する逆流防止回路と
前記昇圧回路の出力と前記第１４の端子との間に設けられる第９のスイッチと、を有し、
前記制御回路は、前記第１の電源電圧が予め設定した昇圧電圧に達するまでの期間前記第９のスイッチをオン状態とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記充電コンデンサの一端が接続される第１６の端子と、
前記電力源が接続される第１７の端子と、
前記第１６の端子と前記第１７の端子との間に設けられる電力回路と、を更に有し、
前記電力回路は、
前記電力源が出力する電力を増幅して前記第１の電源電圧を生成するスイッチトキャパシタ回路と、
前記スイッチトキャパシタ回路と並列に接続され、昇圧された前記第１の電源電圧が前記電力源に逆流することを防止する逆流防止回路と、を有し、
前記制御回路は、前記第１の電源電圧が予め設定した昇圧電圧に達するまで前記スイッチトキャパシタ回路を動作させるイネーブル信号を出力する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記充電コンデンサの一端が接続される第１８の端子と、
他の装置から送出される電力信号を受信する非接触結合部の一端が接続される第１９の端子と、
前記非接触結合部を介して受信した前記電力信号を整流する整流部と、
前記第１８の端子と前記第１９の端子との間に設けられる第１０のスイッチと、
前記第１０のスイッチと前記整流部とを接続する配線の入力電圧をモニタし、前記入力電圧が一定の電圧に達したことに応じて前記第１０のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替える請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第２の端子は、半導体装置の内部に設けられる内部端子であり、
前記第２の電源電圧に基づき動作する負荷回路が、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチと同一の半導体チップ上に形成される請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記充電コンデンサの容量値は、前記平滑コンデンサの容量値よりも小さい請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、例えば、電力源で生成された電力の機能回路への供給を補助する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置では、電源電圧の変動を抑制するために、半導体装置の外部において電源端子と接地端子との間に平滑コンデンサが設けられる。半導体装置に電源を供給する電源回路は、半導体装置の起動時にこの平滑コンデンサに充電される電荷を含む電力を供給する能力が要求される。そのため、半導体装置の起動時には、通常動作状態よりも多くの電力が一時的に要求される。そこで、平滑コンデンサへの充電を行いながら負荷回路に電力を供給する技術が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載された電源回路は、整流回路から得られた電圧を平滑コンデンサで直流電圧にして、その直流電圧をレギュレータＩＣで安定化する。そして、レギュレータＩＣと並列に電流バイパス抵抗を設ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７３０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、起動時に負荷回路と平滑コンデンサとの両方への電力供給を行わなければならず、電力源から電力の供給が開始されてから負荷回路が起動するまでの時間（以下、起動時間と称す）が長くなる問題がある。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施の形態によれば、半導体装置は、電力源が出力する電荷を蓄積して第１の電源電圧を第２の電源電圧として第１の回路に供給するか否かを切り替える第１のスイッチと、第２の電源電圧の変動を抑制する平滑コンデンサを第１の回路に接続するか否かを切り替える第２のスイッチと、を有し、第１の電源電圧が十分な電圧になったことに応じて第１のスイッチをオン状態に切り替え、その後、第２の電源電圧が十分な電圧になったことに応じて第２のスイッチをオン状態に切り替える。
【０００７】
なお、上記実施の形態の装置を方法やシステムに置き換えて表現したものなども、本発明の態様としては有効である。
【発明の効果】
【０００８】
前記一実施の形態によれば、半導体装置に平滑コンデンサを接続しながら半導体装置の起動時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかる半導体装置のブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる半導体装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】実施の形態１にかかる半導体装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】実施の形態１にかかる半導体装置の比較例を説明するブロック図である。
【図５】実施の形態１にかかる半導体装置の比較例の動作を説明するタイミングチャートである。
【図６】実施の形態２にかかる半導体装置のブロック図である。
【図７】実施の形態２にかかる半導体装置の詳細なブロック図である。
【図８】実施の形態２にかかる半導体装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図９】実施の形態３にかかる半導体装置のブロック図である。
【図１０】実施の形態４にかかる半導体装置のブロック図である。
【図１１】実施の形態４にかかる半導体装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１２】実施の形態５にかかる半導体装置のブロック図である。
【図１３】実施の形態５にかかる半導体装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】実施の形態６にかかる半導体装置のブロック図である。
【図１５】実施の形態６にかかる半導体装置の変形例のブロック図である。
【図１６】実施の形態７にかかる半導体装置のブロック図である。
【図１７】実施の形態８にかかる半導体装置のブロック図である。
【図１８】実施の形態８にかかる半導体装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１９】実施の形態８にかかる半導体装置の変形例ブロック図である。
【図２０】実施の形態９にかかる半導体装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１１】
図１に実施の形態１にかかる半導体装置１のブロック図を示す。図１に示す例では、電力源１０、制御チップ１１、制御回路１２、充電コンデンサＣｘ、平滑コンデンサＣ１により構成されるシステムを示した。これらブロックのうち電力源１０の一部、制御チップ１１及び制御回路１２は、半導体チップ上に形成され得るものである。図１に示した例では、電力源１０、制御チップ１１、制御回路１２を個別の半導体チップに形成した例について説明する。しかし、半導体チップ上に形成可能な回路については１つの半導体チップ上に形成されていても構わない。半導体チップに以下で説明する複数のブロックを形成する場合、以下の説明で外部端子として説明する端子は内部端子となる。なお、充電コンデンサＣｘ及び平滑コンデンサＣ１については、半導体チップの外部に備えられるものとする。
【００１２】
電力源１０は、主に制御回路１２を動作させるための電力を出力する。実施の形態１では、電力源１０として、例えば、熱電対、微弱電波を受信するアンテナ、弱光下にある太陽電池、など数uW程度と負荷回路よりも小さい電力しか供給できない微小電力源を用いるものとする。つまり、実施の形態１にかかる半導体装置１では、電力源１０として、環境下で得られるエネルギーを回収して電力を出力するものを用いる。また、半導体装置１では、電力源１０が出力する電荷を充電コンデンサＣｘに蓄積して第１の電源電圧Ｖｘを得る。
【００１３】
制御チップ１１は、制御回路１２、第１のスイッチ（例えば、スイッチＳＷｘ）、第２のスイッチ（例えば、スイッチＳＷ１）、第１の端子（例えば、入力端子ＴＶｘ）、第２の端子（例えば、出力端子ＴＶＤＤ）、第３の端子（例えば、平滑容量接続端子ＴＣ）を有する。
【００１４】
入力端子ＴＶｘは、充電コンデンサＣｘの一端が接続される。この充電コンデンサＣｘは、電力源１０と入力端子ＴＶｘを接続する配線と接地端子との間に接続される。出力端子ＴＶＤＤは、第１の回路（例えば、負荷チップ１３）に第２の電源電圧ＶＤＤを供給する電源配線の一端が接続される。平滑容量接続端子ＴＣは、平滑コンデンサＣ１の一端が接続される。平滑コンデンサＣ１は、第２の電源電圧ＶＤＤの変動を抑制するコンデンサである。平滑コンデンサＣ１は、接地端子と平滑容量接続端子ＴＣとの間に接続される。
【００１５】
スイッチＳＷｘは、入力端子ＴＶｘと出力端子ＴＶＤＤとの間に接続される。スイッチＳＷ１は、出力端子ＴＶＤＤと平滑容量接続端子ＴＣとの間に接続される。制御回路１２は、スイッチＳＷｘ及びスイッチＳＷ１のオンオフ状態を制御する。より具体的には、制御回路１２は、スイッチＳＷｘをオフ状態からオン状態とした後に第２の電源電圧ＶＤＤが一定の条件を満たしたことに応じてスイッチＳＷ１をオフ状態からオン状態に切り替える。また、制御回路１２は、第１の電源電圧Ｖｘが第１の設定電圧に達したことに応じてスイッチＳＷｚをオフ状態からオン状態へと切り替え、第１の電源電圧Ｖｘが第１の設定電圧よりも低い第２の設定電圧に達したことに応じてスイッチＳＷｚをオフ状態からオン状態へと切り替える。また、制御回路１２は、第２の電源電圧ＶＤＤが第３の設定電圧に達したことに応じてスイッチＳＷ１をオフ状態からオン状態へと切り替え、第２の電源電圧ＶＤＤが第３の設定電圧よりも低い第４の設定電圧に達したことに応じてスイッチＳＷ１をオフ状態からオン状態へと切り替える。第１の設定電圧から第４の設定電圧の詳細については、後述する。
【００１６】
なお、実施の形態１では、制御回路１２が第１の電源電圧Ｖｘ及び第２の電源電圧ＶＤＤの電圧値に基づきスイッチを制御する例を説明するが、制御回路１２は、例えば、タイマーや負荷チップ１３内の負荷回路１４からの指示に基づきスイッチを制御することも可能である。
【００１７】
負荷チップ１３は、半導体装置１が果たすべき機能を実現する機能回路（例えば、負荷回路１４）が形成される半導体チップである。図１では、負荷チップ１３の端子として電源端子ＴＰＷＲを示したが、負荷チップ１３は図示していない他の端子も有する。
【００１８】
続いて、実施の形態１にかかる半導体装置１の動作について説明する。なお、以下の説明では、スイッチが遮断状態である状態をオフと表現し、スイッチが導通した状態をオンと表現する。
【００１９】
図２に実施の形態１にかかる半導体装置１の起動時の動作を説明するフローチャートを示す。図２に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置１では、スイッチＳＷｘ、ＳＷ１をオフとした状態で充電コンデンサＣｘを充電する（ステップＳ１０及びステップＳ１１のＮＯの枝）。これにより、第１の電源電圧Ｖｘが上昇する。そして、第１の電源電圧Ｖｘが第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮ以上となったこと（ステップＳ１１のＹｅｓの枝）に応じて、スイッチＳＷｘをオンする（ステップＳ１２）。
【００２０】
そして、スイッチＳＷｘをオンすることで負荷回路１４に対する電力の供給が開始される（ステップＳ１３）。その後、半導体装置１は、スイッチＳＷ１をオンして（ステップＳ１４）、平滑コンデンサＣ１を負荷チップ１３に接続する（ステップＳ１５）。ここで、実施の形態１にかかる半導体装置１では、第２の電源電圧ＶＤＤが第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮに達したことに応じてスイッチＳＷ１をオフ状態からオン状態に切り替える。
【００２１】
続いて、実施の形態１にかかる半導体装置１の動作をタイミングチャートを用いて説明する。図３に実施の形態１にかかる半導体装置１の起動時の動作を説明するタイミングチャートを示す。なお、図３では、設定電圧ＲＥＦ１、ＲＥＦ２を示した。第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮ及び第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮは、設定電圧ＲＥＦ１に該当する。第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮは、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮよりも高い電圧である。また、第２の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＦＦ及び第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦは、設定電圧ＲＥＦ２に該当する。また、図３で示したＶｍｉｎは、負荷回路１４の最低動作電源電圧を示すものである。第２の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮは、第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦよりも低く、かつ、第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮよりも低い電圧である。また、第２の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＦＦ及び第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦは、いずれも最低動作電源電圧Ｖｍｉｎよりも高い電圧である。
【００２２】
実施の形態１にかかる半導体装置１では、第１の電源電圧Ｖｘが第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮに達した後、第２の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＦＦに低下するまでの間スイッチＳＷｘをオン状態に維持する制御を行う。また、実施の形態１にかかる半導体装置１では、第２の電源電圧ＶＤＤが第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮに達した後、第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦに低下するまでの間スイッチＳＷ１をオン状態に維持する制御を行う。図３で示したタイミングチャートでは、上記設定電圧と電源電圧との関係について簡略化し、電源電圧等の各電圧の変動に着目した。
【００２３】
図３に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置１では、充電期間において充電コンデンサＣｘを充電して第１の電源電圧Ｖｘを設定電圧ＲＥＦ１まで上昇させる。そして、第１の電源電圧Ｖｘが第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮに達したことに応じてスイッチＳＷｘをオンする。これにより、充電期間から起動期間に切り替わる。
【００２４】
起動期間では、負荷回路１４にスイッチＳＷｘを介して第２の電源電圧ＶＤＤが印加される。このとき、第２の電源電圧ＶＤＤは、充電コンデンサＣｘに蓄積された電荷と電力源１０が出力する電力に基づき０Ｖから徐々に立ち上がる。一方、起動期間においては、第１の電源電圧Ｖｘは、充電コンデンサＣｘに蓄積された電荷量が減少するため電圧が低下する。その後、負荷回路１４への電源供給がある程度満たされたことにより、第１の電源電圧Ｖｘ及び第２の電源電圧ＶＤＤは、上昇に転じる。
【００２５】
そして、半導体装置１は、第２の電源電圧ＶＤＤが第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮに達したことに応じてスイッチＳＷ１をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、負荷チップ１３に平滑コンデンサＣ１が接続され、半導体装置１は安定動作期間に移行する。安定動作期間とは、平滑コンデンサＣ１が負荷チップ１３に接続された状態で動作する期間のことである。このとき、平滑コンデンサＣ１に充電される電荷により生じる電圧Ｖ１は、時間経過と共に上昇する。電圧Ｖ１が第２の電源電圧ＶＤＤと同じ電圧まで充電されると平滑コンデンサＣ１は負荷回路の平滑コンデンサＣ１として機能し始める。
【００２６】
ここで、実施の形態１にかかる半導体装置１の動作をより明確にするために、比較例にかかる半導体装置１００について説明する。そこで、比較例にかかる半導体装置１００のブロック図を図４に示す。
【００２７】
図４に示すように、比較例にかかる半導体装置１００では、電力源１０と負荷チップ１３を結ぶ電源配線上にスイッチＳＷｘが設けられる。また、スイッチＳＷｘと電力源１０とを結ぶ配線と接地端子との間には充電コンデンサＣｘが設けられる。スイッチＳＷｘと負荷チップ１３を結ぶ配線と接地端子との間には、平滑コンデンサＣ１が設けられる。そして、比較例にかかる半導体装置１００では、第１の電源電圧Ｖｘが第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮに達したことに応じてスイッチＳＷｘがオフ状態からオン状態に切り替わるものとする。つまり、半導体装置１００は、実施の形態１にかかる半導体装置１の制御チップ１２を用いずに負荷チップ１３に電力を供給するものである。
【００２８】
続いて、比較例にかかる半導体装置１００の動作をタイミングチャートを用いて説明する。そこで、図５に比較例にかかる半導体装置１００の動作を説明するタイミングチャートを示す。なお、図５においても設定電圧ＲＥＦ１、ＲＥＦ２は図３で説明した設定電圧と同じ電圧に該当するものとする。
【００２９】
図５に示すように、比較例にかかる半導体装置１００では、第１の電源電圧Ｖｘが第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮに達したことに応じて、充電期間から安定動作期間に移行する。そのため、比較例にかかる半導体装置１００では、安定動作期間の当初に第２の電源電圧ＶＤＤの上昇が生じる。
【００３０】
図３で説明した実施の形態１にかかる半導体装置１の動作と、図５で説明した比較例にかかる半導体装置１００の動作と、を比較すると、実施の形態１にかかる半導体装置１の方が第２の電源電圧ＶＤＤが最低動作電源電圧Ｖｍｉｎに達するまでの時間が短くなっていることがわかる。つまり、実施の形態１にかかる半導体装置１は、制御チップ１１を用いることで、負荷チップ１３の起動時間を短縮することができる。そこで、以下では、起動時間の短縮効果についてより詳細に説明する。
【００３１】
まず、平滑コンデンサＣ１の充電エネルギーと、負荷チップ１３の起動エネルギーとの関係について説明する。以下の説明では、Ｅｂｏｏｔを負荷チップ１３の起動エネルギーとして定義する。また、以下の説明では、Ｃ１を平滑コンデンサＣ１の容量値、Ｖｍｉｎを負荷チップ１３の最低動作電源電圧、Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮを第１の設定電圧、として説明を行う。また、Ｃｐｒｏｐを実施の形態１にかかる半導体装置１の充電コンデンサＣｘの容量値、Ｃｃｏｍｐを比較例にかかる半導体装置１００の充電コンデンサＣｘの容量値とする。
【００３２】
上記定義に応じて平滑コンデンサＣ１の充電エネルギーと、負荷チップ１３の起動エネルギーの関係式を導くと（１）式及び（２）式が得られる。
【数１】
0006468758.tif 000002
【数２】
0006468758.tif 000003
【００３３】
（１）式は比較例で説明した半導体装置１００でのエネルギーの関係を示している。左辺は充電コンデンサＣｘに蓄積されるエネルギーのうち負荷チップ１３の起動に利用されるエネルギーを示している。具体的には充電コンデンサＣｘに電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮまでエネルギーを充電しても、負荷チップの最低動作電圧であるＶｍｉｎ以上の電圧分のエネルギーしか負荷チップの起動エネルギーとしては利用できないため、このような式となっている。一方、右辺は負荷チップ１３の起動に必要なエネルギーを示している。具体的には、負荷チップに平滑コンデンサＣ１が接続された構成であるため、負荷チップ１３の起動に必要なエネルギーは、負荷チップ１３の起動に必要なエネルギーＥｂｏｏｔに加え、平滑化コンデンサＣ１を負荷チップの最低動作電圧まで充電するエネルギーが必要となる。（２）式は実施の形態１にかかる半導体装置１でのエネルギーの関係を示しており、算出根拠は（１）式と同じである。（１）式と（２）式を比較すると、実施の形態１にかかる半導体装置１では、左辺のＣ１の項がない。これは、実施の形態１にかかる半導体装置１では、負荷チップ１３の起動時に平滑コンデンサＣ１が負荷チップ１３とは切り離されているためである。また、負荷チップ１３の電源電圧がＶｍｉｎ以下となってしまった場合、負荷チップ１３の起動シーケンスが途中で止まってしま現象が発生する。そのため、充電コンデンサＣｘに蓄積されるエネルギーのうち負荷チップ１３の起動に利用できるエネルギー（左辺）が、負荷チップ１３の起動に必要なエネルギー（右辺）より大きくなければ、負荷チップ１３を起動できないことを（１）式及び（２）式は示している。
【００３４】
続いて、起動時間に深く関係する充電コンデンサＣｘの容量値を比較するために、（１）式及び（２）式を用いて、実施の形態１にかかる半導体装置１及び比較例にかかる半導体装置１００の充電コンデンサＣｘの容量値を導く。容量値は、（１）式及び（２）式から（３）式及び（４）式を導くことでわかる。
【数３】
0006468758.tif 000004
【数４】
0006468758.tif 000005
【００３５】
（３）式は比較例にかかる半導体装置１００の充電コンデンサＣｘの容量値を、（４）式は実施の形態１にかかる半導体装置１の充電コンデンサＣｘの容量値を示している。（３）式、（４）式における、負荷チップ１３の起動エネルギーＥｂｏｏｔ、負荷チップ１３の最低起動電源電圧Ｖｍｉｎ、平滑コンデンサＣ１の容量値は、実施の形態１にかかる半導体装置１と比較例にかかる半導体装置１００とでは同じであるため、（３）式で表される容量値Ｃｃｏｍｐは（４）式で表されるＣｐｒｏｐよりも大きいことがわかる。このことを（３）式及び（４）式から充電コンデンサＣｘの関係を導くと、（５）式の関係を得られる。
【数５】
0006468758.tif 000006
（５）式より、負荷チップ１３、平滑コンデンサＣ１及び第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮが同じ条件であれば、実施の形態１にかかる半導体装置１の充電コンデンサＣｘは、比較例にかかる半導体装置１００の充電コンデンサＣｘよりも小さいことがわかる。言い換えると、実施の形態１にかかる半導体装置１の充電コンデンサＣｘは、比較例にかかる半導体装置１００の充電コンデンサＣｘよりも小さい容量値の製品を採用できること言える。
【００３６】
最後に、充電時間を比較するために、実施の形態１にかかる半導体装置１と比較例にかかる半導体装置１００とについて、負荷チップ１３を起動するために充電コンデンサＣｘに蓄積する必要のあるエネルギー量を導く。これらエネルギー量は、（１）式及び（２）式より、（６）式及び（７）式として導くことができる。
【数６】
0006468758.tif 000007
【数７】
0006468758.tif 000008
【００３７】
左辺は充電コンデンサＣｘに蓄積されたエネルギーを示している。（６）式と（７）式とを比較すると、右辺第１項は共通、右辺第２項は（６）式より（７）式の方が小さく、右辺第３項はＣ１・（Ｖｍｉｎ＾２）／２の分だけ（７）式の方が小さい。このようなことから、実施の形態１にかかる半導体装置１の方が起動に必要なエネルギーが小さいことがわかる。起動時間（つまり、充電開始から負荷回路を起動するまでの時間）は、（６）式及び（７）式で示したエネルギー量を充電するまでにかかる充電時間に等しい。つまり、（６）式及び（７）より実施の形態１にかかる半導体装置１の方が負荷チップ１３を起動するまでの時間を短縮できることが確認できる。
【００３８】
ここで、具体的な数値を（１）式〜（７）式に当てはめて、充電コンデンサＣｘの容量値の関係、及び、起動時間の関係について説明する。以下の説明では、負荷チップ１３の起動に必要なエネルギー量Ｅｂｏｏｔを１０μＪ（２Ｖで１ｍＡを５ｍｓｅｃの間消費するエネルギー量に相当する）、負荷チップ１３の最低動作電源電圧を２Ｖ、平滑コンデンサＣ１の容量値を１０μＦ、スイッチＳＷｘをオンする第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮを３Ｖとする。
【００３９】
まず、比較例にかかる半導体装置１００の充電コンデンサＣｘの容量値を（３）式に上記条件を当てはめて求めると、１２μＦとなる。また、実施の形態１にかかる半導体装置１の充電コンデンサＣｘの容量値を（４）式に上記条件を当てはめて求めると４μＦとなる。つまり、実施の形態１にかかる半導体装置１を用いることで、充電コンデンサＣｘの容量値を小さくすることができる。
【００４０】
そして、求めた充電コンデンサＣｘの容量値と（６）式とを用いて比較例にかかる半導体装置１００における負荷チップ１３を起動するために充電コンデンサＣｘに蓄積する必要のあるエネルギー量を算出すると５４μＪとなる。また、求めた充電コンデンサＣｘの容量値と（７）式とを用いて実施の形態１にかかる半導体装置１における負荷チップ１３を起動するために充電コンデンサＣｘに蓄積する必要のあるエネルギー量を算出すると１８μＪとなる。
【００４１】
ここで、電力源１０が出力する電流を１００μＡとした場合、比較例にかかる半導体装置１００では、負荷チップ１３を起動させるために５４０ｍｓｅｃ必要になる。一方、実施の形態１にかかる半導体装置１では、負荷チップ１３を起動させるための時間は１８０ｍｓｅｃである。この具体例では、実施の形態１にかかる半導体装置１は、比較例にかかる半導体装置１００に比べて６６％起動時間を削減できる。
【００４２】
続いて、実施の形態１にかかる半導体装置１における第１の設定電圧等のパラメータについて最適な設定方法を検討する。まず、第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮと第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮについて考える。（２）式に着目すると、最低動作電源電圧Ｖｍｉｎと起動エネルギーＥｂｏｏｔは負荷チップ１３の仕様によって一意に決まるパラメータであり、自由に設定可能なパラメータはＶｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮと充電コンデンサＣｘの容量値である。そして、（２）式において、右辺が左辺よりも大きい場合、第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮを高くする方法と、充電コンデンサＣｘの容量値を大きくする方法の２つ方法の組み合わせを変化させて（２）式の大小関係を満たす必要がある。
【００４３】
ここで、どちらのパラメータを調整する方が効果的かを明らかにするために（２）式の左辺に着目する。第１項のＣｐｒｏｐ・（Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮ＾２）／２が充電コンデンサＣｘに蓄積する総エネルギーであるのに対して、第２項のＣｐｒｏｐ・（Ｖｍｉｎ＾２）／２は負荷チップ１３の起動そのものには利用されないエネルギーである。第２の電源電圧ＶＤＤが最低動作電源電圧Ｖｍｉｎ以上でないと負荷チップ１３の起動に利用できないためである。そこで、充電コンデンサＣｘに蓄積する総エネルギーに占める起動に有効なエネルギーの割合（Ｅｆ＿Ｅｂｏｏｔ）を求める。このエネルギーの割合Ｅｆ＿Ｅｂｏｏｔは、（２）式の左辺から導出すると（８）式にとなる。
【数８】
0006468758.tif 000009
【００４４】
つまり、第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮを大きくすると（８）式の右辺第２項（Ｖｍｉｎ＾２／Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮ＾２）が小さくなり、起動に利用されるエネルギーの割合が高くなる。一方、充電コンデンサＣｘの容量値を大きくすると（２）式の起動に利用されるエネルギー自体は増加するものの、起動に利用できないエネルギー（Ｃｐｒｏｐ・（Ｖｍｉｎ＾２）／２）も増加し、エネルギー量全体に占める起動に利用されるエネルギー量の割合は変化しない。このようなことから、実施の形態１にかかる半導体装置１では、第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮを高く設定してできるだけ効率を高めつつ、充電コンデンサＣｘの容量値を小さくすることで起動に利用されないエネルギー量を削減することが好ましい。より具体的には、第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮの最大値は、電力源１０が出力する最大出力電圧Ｖｍａｘとなるようにすることが好ましい。
【００４５】
続いて、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮについて説明する。第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮは、負荷チップ１３の最低動作電源電圧Ｖｍｉｎよりも低い値に設定すると、平滑コンデンサＣ１が安定化容量として機能しない。一方、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮは、電力源１０の最大出力電圧Ｖｍａｘ以上に設定してしまうと、スイッチＳＷ１がオン状態に切り替わらず、平滑コンデンサＣ１が負荷チップ１３に接続されないため不具合動作となる。そのため、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮは、Ｖｍｉｎ＜Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮ＜Ｖｍａｘの間で設定することが好ましい。なお、負荷チップ１３の消費電力の時間変動が小さい場合は、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮは低めの電圧に設定し、時間変化が大きい場合には、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮは高めの電圧に設定することで、動作の安定性を向上できる。
【００４６】
なお、第２の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＦＦ及び第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦの電圧については、Ｖｍｉｎ＜Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＦＦ＜Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦとすることが好ましい。これは、スイッチＳＷ１のオンオフ状態の切り替わりは、スイッチＳＷｘがオン状態を維持している状態で行うことで、負荷チップ１３の動作期間中に安定動作状態を脱してしまうことを回避するためである。
【００４７】
上記説明より、実施の形態１にかかる半導体装置１は、制御チップ１１を設けることで負荷チップ１３の起動時間を短縮することができる。特に、電力源１０として、出力電力が小さい微小電力源を利用した場合、負荷チップ１３の起動時間が増大する可能性が高い。そのため、このような微小電力源により電力供給を行うシステムにおいて制御チップ１１を設けて起動時間を短縮することの効果は大きい。
【００４８】
また、実施の形態１にかかる半導体装置１は、充電コンデンサＣｘの容量値を小さくすることができる。近年、半導体チップのみならず、半導体装置を実装する実装基板の縮小が著しく充電コンデンサＣｘの容量値を小さくできることで、部品サイズを小さくできる効果は大きい。
【００４９】
実施の形態２
実施の形態２では、実施の形態１にかかる半導体装置１の制御回路１２の一例について説明する。そこで、実施の形態２にかかる半導体装置２のブロック図を図６に示す。図６に示すように、実施の形態２にかかる半導体装置２は、制御チップ１１に代えて制御チップ２１を有する。そして、制御チップ２１は、制御回路１２として第１の電圧検出回路（例えば電圧検出回路２２）、第２の電圧検出回路（例えば、電圧検出回路２３）を有する。
【００５０】
電圧検出回路２２は、第１の電源電圧Ｖｘの電圧が、第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮに達した後、第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮよりも低い第２の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＦＦとなるまでスイッチＳＷｘをオン状態に制御する。電圧検出回路２３は、第２の電源電圧ＶＤＤの電圧が、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮに達した後、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮよりも低い第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦとなるまで間スイッチＳＷ１をオン状態に制御する。
【００５１】
続いて、実施の形態２にかかる半導体装置２のより詳細なブロック図を図７に示す。図７では、電圧検出回路２２、２３の具体的な回路について示した。また、図７では、スイッチＳＷｘ、ＳＷ１としてＮＭＯＳトランジスタを利用する例を示した。
【００５２】
図７に示すように、電圧検出回路２２は、コンパレータ２２ａ、定電圧源２２ｂ、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３を有する。コンパレータ２２ａ及び定電圧源２２ｂは、第１の電源電圧Ｖｘに基づき動作する。定電圧源２２ｂは、基準電圧Ｖｒを出力する。抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３は、第１の電源電圧Ｖｘが供給される配線と接地端子との間に直列に接続される。そして、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３は、抵抗と抵抗とを接続するノードから第１の電源電圧Ｖｘを分圧した電圧Ｖａ、Ｖｂを出力する。電圧Ｖａは、第１の電源電圧Ｖｘが第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮに達した時点で基準電圧Ｖｒとなる電圧である。電圧Ｖｂは、第１の電源電圧Ｖｘが第２の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＦＦに達した時点で基準電圧Ｖｒとなる電圧である。コンパレータ２２ａは、電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒを超えたことに応じてスイッチＳＷｘをオフ状態からオン状態に切り替える。また、コンパレータ２２ａは、スイッチＳＷｘをオン状態とした後に電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒを下回ったことに応じてスイッチＳＷｘをオン状態からオフ状態に切り替える。つまり、コンパレータ２２ａは、第１の電源電圧Ｖｘに対して２つの異なる閾値を有するヒステリシスコンパレータのように機能する。
【００５３】
電圧検出回路２３は、コンパレータ２３ａ、定電圧源２３ｂ、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３を有する。コンパレータ２３ａ及び定電圧源２３ｂは、第２の電源電圧ＶＤＤに基づき動作する。定電圧源２３ｂは、基準電圧Ｖｒを出力する。抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３は、第２の電源電圧ＶＤＤが供給される配線と接地端子との間に直列に接続される。そして、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３は、抵抗と抵抗とを接続するノードから第２の電源電圧Ｖｘを分圧した電圧Ｖａ、Ｖｂを出力する。電圧Ｖａは、第２の電源電圧ＶＤＤが第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮに達した時点で基準電圧Ｖｒとなる電圧である。電圧Ｖｂは、第２の電源電圧ＶＤＤが第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦに達した時点で基準電圧Ｖｒとなる電圧である。コンパレータ２３ａは、電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒを超えたことに応じてスイッチＳＷ１をオフ状態からオン状態に切り替える。また、コンパレータ２３ａは、スイッチＳＷ１をオン状態とした後に電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒを下回ったことに応じてスイッチＳＷ１をオン状態からオフ状態に切り替える。つまり、コンパレータ２３ａは、第２の電源電圧ＶＤＤに対して２つの異なる閾値を有するヒステリシスコンパレータのように機能する。
【００５４】
なお、図７では、コンパレータ２２ａに与えられる電圧とコンパレータ２３ａに与えられる電圧に同じ符号（Ｖａ、Ｖｂ）を用いたが、コンパレータ２２ａに与えられる電圧Ｖａ、Ｖｂとコンパレータ２３ａに与えられる電圧Ｖａ、Ｖｂは異なる電圧である。抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３の抵抗比と抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３の抵抗比は異なる。
【００５５】
続いて、実施の形態２にかかる半導体装置２の動作を説明する。図８に実施の形態２にかかる半導体装置２の動作を説明するタイミングチャートを示す。図８に示したタイミングチャートでは、設定電圧ＲＥＦ１、ＲＥＦ２、ＲＥＦ３を示した。設定電圧ＲＥＦ１は、第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮに相当する電圧である。設定電圧ＲＥＦ２は、第２の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＦＦ及び第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦに相当する電圧である。ここで、第２の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＦＦは、第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦよりも高い電圧である。設定電圧ＲＥＦ３は、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮに相当する電圧である。図８に示す例では、Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮ＜Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮとした。
【００５６】
図８に示す例では、タイミングＴ０で電力源１０による充電コンデンサＣｘへの充電が開始される。この充電期間では、スイッチＳＷｘ、ＳＷ１はＯＦＦ状態となっている。そのため、充電期間では負荷チップ１３に電力が供給されず、負荷チップ１３は致死状態となる。
【００５７】
そして、タイミングＴ１で、第１の電源電圧Ｖｘが第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮに達するとスイッチＳＷｘがオフ状態からオン状態に切り替わる。これにより、負荷チップ１３への電力供給が開始される。タイミングＴ１からタイミングＴ２の第２の電源電圧ＶＤＤの立ち上げ期間では、負荷チップ１３に供給する電力が増加するため、充電コンデンサＣｘの電荷が減少して第１の電源電圧Ｖｘが低下する。そして、タイミングＴ２で負荷チップ１３が起動処理を開始する。この起動処理では、負荷チップ１３の消費電力が大きくなるため、起動処理が完了するタイミングＴ３までの期間第１の電源電圧Ｖｘ及び第２の電源電圧ＶＤＤは低下する。そしてタイミングＴ３で起動が完了することで、負荷チップ１３の消費電力が低下するため、第１の電源電圧Ｖｘ及び第２の電源電圧ＶＤＤは、電力源１０の出力電力により上昇する。なお、この後の期間では、第１の電源電圧Ｖｘ及び第２の電源電圧ＶＤＤは同じ電圧変動を示す。
【００５８】
そして、タイミングＴ４で第２の電源電圧ＶＤＤが第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮに達すると、半導体装置１は、スイッチＳＷ１をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、平滑コンデンサＣ１が負荷チップ１３に接続され、平滑コンデンサＣ１への充電が行われる。平滑コンデンサＣ１への充電が行われることで、平滑コンデンサＣ１の一端に発生する電圧Ｖ１が上昇する。そして、タイミングＴ５で第２の電源電圧ＶＤＤが第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦに達すると、半導体装置１は、スイッチＳＷ１をオン状態からオフ状態に切り替える。これにより、平滑コンデンサＣ１への充電電流がなくなるため、タイミングＴ５から再度第２の電源電圧ＶＤＤは上昇する。そして、タイミングＴ６で再度第２の電源電圧ＶＤＤが第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮに達すると平滑コンデンサＣ１への充電が行われる。その後、タイミングＴ４からタイミングＴ６の期間の動作を繰り返しながら、半導体装置１は平滑コンデンサＣ１への充電を進める。
【００５９】
その後、タイミングＴｎでは、第２の電源電圧ＶＤＤが第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮに達してスイッチＳＷ１がオン状態となっても、平滑コンデンサＣ１の充電が十分に行われ電圧Ｖ１が第２の電源電圧ＶＤＤとほぼ同じ電圧となっているため、スイッチＳＷ１はそれ以降オン状態を維持する状態となる。
【００６０】
上記説明より、実施の形態２にかかる半導体装置２では、制御回路１２の具体例となる電圧検出回路２２、２３を示した。このように、電圧検出回路２２、２３を用いることで、第１の電源電圧ＶＤＤ及び第２の電源電圧ＶＤＤの電圧値に応じたスイッチＳＷｘ、ＳＷ１の制御が可能となる。
【００６１】
また、実施の形態２にかかる半導体装置２では、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮを第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｘ＿ＯＮを高い電圧に設定した。このような設定とすることで、起動時間を早めながら、平滑コンデンサＣ１への充電時間を短縮することができる。
【００６２】
実施の形態３
実施の形態３では、実施の形態１にかかる半導体装置１の制御回路１２の別の例について説明する。実施の形態３にかかる半導体装置３のブロック図を図９に示す。図９に示すように、実施の形態３にかかる半導体装置３は、制御チップ１１に代えて制御チップ３１を有する。そして、制御チップ３１は、制御回路１２として電圧検出回路２２、及び容量接続判断回路３３を有する。なお、電圧検出回路２２は、実施の形態２にかかる半導体装置２で説明したものと同じものである。
【００６３】
容量接続判断回路３３は、電圧検出回路２２がスイッチＳＷｘをオン状態とし、かつ、負荷チップ１３から起動が完了したことを通知する起動通知信号を受信したことに応じてスイッチＳＷ１をオン状態に制御する。より具体的には、容量接続判断回路３３は、ＡＮＤゲート３３ａを有する。これにより、容量接続判断回路３３は、電圧検出回路２２がスイッチＳＷｘをオン状態としている期間に負荷チップ１３から起動通知信号がイネーブル状態となったことに応じてスイッチＳＷ１をオン状態に制御する。
【００６４】
実施の形態３にかかる半導体装置３では、容量接続判断回路３３を有することで、スイッチＳＷｘがオン状態となり、その後負荷チップ１３が起動したことに応じて平滑コンデンサＣ１を負荷チップ１３に接続して負荷チップ１３を安定動作させることができる。
【００６５】
上記説明より、実施の形態３にかかる半導体装置３は、電圧検出回路２３によりも簡易な回路を用いて負荷チップ１３が起動するまでの時間を短縮することができる。これにより、実施の形態３にかかる半導体装置３は、負荷チップのチップ面積を削減しながら、負荷チップ１３の起動までに要する時間を短縮することができる。
【００６６】
実施の形態４
実施の形態４では、実施の形態２にかかる半導体装置２の別の形態について説明する。実施の形態４にかかる半導体装置４のブロック図を図１０に示す。図１０に示すように、実施の形態４にかかる半導体装置４は、制御チップ２１に代えて制御チップ４１を有する。
【００６７】
制御チップ４１は、電圧検出回路２２、２３に加えて、電流制限部４２、電圧検出回路４３及び第３のスイッチ（例えば、スイッチＳＷ２）を有する。電流制限部４２は、電流制限抵抗Ｒｉを有する。この電流制限抵抗Ｒｉは、スイッチＳＷ１に直列に挿入される。図１０に示す例では、電流制限抵抗ＲｉをスイッチＳＷ１と平滑容量接続端子ＴＣとの間に設けた。
【００６８】
スイッチＳＷ２は、スイッチＳＷ１及び電流制限抵抗Ｒｉに並列に接続される。電圧検出回路４３は、平滑容量接続端子ＴＣの電圧Ｖ１が一定の電圧値に達したことに応じてスイッチＳＷ２をオフ状態からオン状態に切り替える。より具体的には、電圧検出回路４３は、第１の電源電圧Ｖｘの電圧が、第５の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ２＿ＯＮに達した後、第１の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ４＿ＯＮよりも低い第６の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ２＿ＯＦＦとなるまでスイッチＳＷ２をオン状態に制御する。ここで、実施の形態４における第５の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ２＿ＯＮは、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＮとよりも若干高い電圧とすることが好ましい。また、実施の形態４における第６の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ２＿ＯＮは、第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦよりも若干高い電圧であることが好ましい。
【００６９】
電圧検出回路４３は、コンパレータ４３ａ、定電圧源４３ｂ、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３を有する。コンパレータ４３ａ及び定電圧源４３ｂは、電圧Ｖ１に基づき動作する。定電圧源４３ｂは、基準電圧Ｖｒを出力する。抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３は、電圧Ｖ１が供給される配線と接地端子との間に直列に接続される。そして、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３は、抵抗と抵抗とを接続するノードから電圧Ｖ１を分圧した電圧Ｖａ、Ｖｂを出力する。電圧Ｖａは、電圧Ｖ１が第５の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ２＿ＯＮに達した時点で基準電圧Ｖｒとなる電圧である。電圧Ｖｂは、電圧Ｖ１が第６の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ２＿ＯＦＦに達した時点で基準電圧Ｖｒとなる電圧である。コンパレータ４３ａは、電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒを超えたことに応じてスイッチＳＷ２をオフ状態からオン状態に切り替える。また、コンパレータ４３ａは、スイッチＳＷ２をオン状態とした後に電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒを下回ったことに応じてスイッチＳＷ２をオン状態からオフ状態に切り替える。つまり、コンパレータ４３ａは、電圧Ｖ１に対して２つの異なる閾値を有するヒステリシスコンパレータのように機能する。
【００７０】
続いて、実施の形態４にかかる半導体装置４の動作について説明する。図１１に実施の形態４にかかる半導体装置４の動作を説明するタイミングチャートを示す。図１１に示すように、実施の形態４にかかる半導体装置４においても、タイミングＴ１４の負荷チップ１３の起動が完了して安定動作期間となるまでの処理は図８に示した実施の形態２にかかる半導体装置２のタイミングＴ４までの動作と同じである。
【００７１】
そして、タイミングＴ１３以降、実施の形態４では、スイッチＳＷ１のオン状態が維持される。これは電流制限抵抗Ｒｉにより、平滑コンデンサＣ１に流れる電流が制限されるため第２の電源電圧ＶＤＤが第４の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ１＿ＯＦＦまで低下しないためである。また、実施の形態４にかかる半導体装置４では、電圧Ｖ１は、継続的に上昇を続ける。そして、タイミングＴ１５で電圧Ｖ１が設定電圧ＲＥＦ３に該当する第５の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷ２＿ＯＮに達すると、スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えられる。
【００７２】
上記説明より、実施の形態４にかかる半導体装置４では、平滑コンデンサＣ１で発生する電圧Ｖ１が第２の電源電圧ＶＤＤ付近の電圧になるまで電流制限抵抗Ｒｉにより平滑コンデンサＣ１に流れ込む電流が制限する。これにより、実施の形態４にかかる半導体装置４では、第２の電源電圧ＶＤＤの変動を抑制しながら、平滑コンデンサＣ１への充電動作を継続することができる。
【００７３】
また、実施の形態４にかかる半導体装置４では、電圧Ｖ１が第２の電源電圧ＶＤＤ付近の電圧となった以降は、スイッチＳＷ２をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、実施の形態４にかかる半導体装置４では、十分に充電された平滑コンデンサＣ１が電流制限抵抗Ｒｉの影響を受けることなく負荷チップ１３と平滑コンデンサＣ１とを接続することができる。従って、実施の形態４にかかる半導体装置４では、平滑コンデンサＣ１が十分に充電された後は、負荷チップ１３と平滑コンデンサＣ１とを接続する経路の抵抗値を低くし、平滑コンデンサＣ１により第２の電源電圧ＶＤＤの変動抑制効果を高めることができる。
【００７４】
実施の形態５
実施の形態５では、実施の形態１にかかる半導体装置１の別の形態について説明する。そこで、実施の形態５にかかる半導体装置５のブロック図を図１２に示す。図１２に示すように、半導体装置５では、第１の負荷チップ（例えば、負荷チップ１３）と第２の負荷チップ（例えば、負荷チップ１５）に対して電力源１０から動作に必要な電力を供給する。なお、負荷チップ１５は、負荷回路１６を有する。
【００７５】
実施の形態５にかかる半導体装置５は、制御チップ１１に代えて制御チップ５１を有する。制御チップ５１は、第１のスイッチ（例えば、スイッチＳＷｘ１）、第２のスイッチ（例えば、スイッチＳＷ１）、第３のスイッチ（例えば、スイッチＳＷｘ２）、第４のスイッチ（例えば、スイッチＳＷ２）を有する。また、制御チップ５１は、制御回路１２に代えて、制御回路５２を有する。また、制御チップ５１は、制御チップ１１に対して第４の端子（例えば、入力端子ＴＶｘ２）、第５の端子（例えば、出力端子ＴＶＤＤ２）、第６の端子（例えば、平滑容量接続端子ＴＣ２）が追加されている。なお、図１２では、入力端子ＴＶｘをＴＶｘ１、出力端子ＴＶＤＤをＴＶＤＤ１、平滑容量接続端子ＴＣをＴＣ１と示した。
【００７６】
スイッチＳＷｘ１、ＳＷ１は、実施の形態１にかかる半導体装置１のスイッチＳＷｘ、ＳＷ１と同じである。スイッチＳＷｘ２は、入力端子ＴＶｘ２と出力端子ＴＶＤＤ２との間に設けられる。スイッチＳＷ２は、出力端子ＴＶＤＤ２と平滑容量接続端子ＴＣ２との間に設けられる。なお、入力端子ＴＶｘ２には、充電コンデンサＣｘの一端が接続される。出力端子ＴＶＤＤ２には、負荷チップ１５に第３の電源電圧ＶＤＤ２を供給する電源配線の一端が接続される。平滑容量接続端子ＴＣ２には、第３の電源電圧ＶＤＤ２の変動を抑制する第２の平滑コンデンサ（例えば、平滑コンデンサＣ２）の一端が接続される。
【００７７】
制御回路５２は、実施の形態１にかかる制御回路１２と同様にスイッチＳＷｘ１、ＳＷ１を制御する。また、制御回路５２は、スイッチＳＷｘ２をオフ状態からオン状態とした後に第３の電源電圧ＶＤＤ２が一定の条件を満たしたことに応じてスイッチＳＷ２をオフ状態からオン状態に切り替える。制御回路５２のスイッチＳＷｘ２、ＳＷ２に対する制御は、スイッチＳＷｘ１、ＳＷ１に対する制御と同様の制御である。
【００７８】
続いて、実施の形態５にかかる半導体装置５の動作について説明する。そこで、図１３に実施の形態５にかかる半導体装置５の動作を説明するフローチャートを示す。図１３に示すように、実施の形態５にかかる半導体装置５の動作では、実施の形態１にかかる半導体装置１の動作のステップＳ１３と、ステップＳ１４の間に、ステップＳ２２、Ｓ２３の処理が追加される。つまり、実施の形態５にかかる半導体装置５では、スイッチＳＷｘ１をオン状態とした後にスイッチＳＷｘ２をオン状態として負荷チップ１５への電力供給を行う。また、実施の形態５にかかる半導体装置５の動作では、実施の形態１にかかる半導体装置１の動作のステップＳ１５の後に、ステップＳ２４、Ｓ２５の処理が追加される。つまり、実施の形態５にかかる半導体装置５では、スイッチＳＷ１をオン状態とした後にスイッチＳＷ２をオン状態として平滑コンデンサＣ２への電力供給を行う。
【００７９】
なお、スイッチＳＷｘ１、ＳＷｘ２は同時にオン状態に切り替えてもよく、スイッチＳＷ１、ＳＷ２も同時にオン状態に切り替えてもよい。また、スイッチＳＷｘ２をスイッチＳＷｘ１よりも早くオン状態とし、かつ、スイッチＳＷ２をスイッチＳＷ１よりも早くオン状態としてもよい。スイッチの制御順序は、負荷チップの起動電力の大きさ、或いは、システムの応答速度によって決定することが好ましい。例えば、起動電力の大きな負荷チップを先に起動させた方がシステムは安定して動作する。また、一方の負荷チップの方を早く立ち上げる要求が高い場合は当該負荷チップを先に起動させた方がよい。
【００８０】
上記説明より、実施の形態５にかかる半導体装置５では、制御チップ５１が負荷チップの数に応じたスイッチの組み合わせを有することで、複数の負荷チップへの電力供給を行う。このとき、制御チップ５１を用いることで、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２が負荷チップの起動後に接続されることなる。そのため、実施の形態５かかる半導体装置５においても、負荷チップの起動までの時間を短縮することができる。
【００８１】
実施の形態６
実施の形態６では、実施の形態５にかかる半導体装置５の変形例について説明する。そこで、実施の形態６にかかる半導体装置６のブロック図を図１４に示す。図１４に示すように、実施の形態６にかかる半導体装置６では、制御チップ５１に第５のスイッチ（例えば、スイッチＳＷｙ）を追加した制御チップ６１を有する。また、制御チップ６１では、制御回路５２に代えて制御回路６２が設けられる。制御回路６２は、制御チップ５１の機能に負荷チップ１５を起動させる起動要求ＣＮＴに応じてスイッチＳＷｙをオフ状態からオン状態に切り替える機能を追加したものである。
【００８２】
また、実施の形態６にかかる半導体装置６では、第１の充電コンデンサ（例えば、充電コンデンサＣｘ）に加えて第２の充電コンデンサ（例えば、充電コンデンサＣｘ２）が追加されている。そのため、制御チップ６１には、制御チップ５１に第７の端子（例えば、接続端子ＴＥ１２）と、第８の端子（例えば、接続端子ＴＥ１１）が追加されている。接続端子ＴＥ１２は、入力端子ＴＶｘ２に一端が接続される充電コンデンサＣｘ２の一端に接続される。接続端子ＴＥ１１は、電力源１０に接続される。そして、制御チップ６１では、スイッチＳＷｙは、接続端子ＴＥ１１と接続端子ＴＥ１２との間に設けられる。
【００８３】
上記構成とすることで、実施の形態６にかかる半導体装置６では、充電コンデンサが負荷チップ毎に個別に設けられる形態となる。そのため、実施の形態６にかかる半導体装置６では、負荷チップ１５の起動処理を負荷チップ１３の起動と独立させることができる。例えば、起動電力が大きな負荷チップと起動電力が小さな負荷チップとを組み合わせた状態で充電コンデンサを２つの負荷チップで共用する場合、起動電力を賄うために充電コンデンサは容量が大きい方を採用したにと共用できないが、その場合、小さな容量でも起動する負荷チップは起動時間が長くなることがある。しかしながら、負荷チップ毎に充電コンデンサを設けることで、充電コンデンサが小さな負荷チップに対応する充電コンデンサの容量値を小さく設定し、この起動電力の小さな負荷チップを起動させるまでの時間を短縮することができる。このようにすることで、例えば、起動電力の小さな負荷チップを高速に立ち上げて、早期にシステムの全体を動作可能な状態とした上で、その後に起動電力の大きな負荷チップを立ち上げて付加機能を利用可能にするが可能になる。
【００８４】
なお、実施の形態６にかかる半導体装置６では、スイッチＳＷ２を省略することもできる。そこで、実施の形態６にかかる制御チップ６１からスイッチＳＷ２を省略した半導体装置６ａのブロック図を図１５に示す。なお、図１５では、スイッチＳＷ２を省略した制御チップ６１の符号を６１ａとした。また、図１５では、スイッチＳＷ２を制御する機能を省略した制御回路６２の符号を６２ａとした。前段落で説明したように、充電コンデンサＣｘ２に対応する負荷チップ１５については高速起動に対する要求が小さな場合には、スイッチＳＷ２を省略して制御チップの回路面積を削減することもできる。
【００８５】
実施の形態７
実施の形態７では、実施の形態１にかかる半導体装置１の電力源１０の一態様について具体的に説明する。そこで、図１６に実施の形態７にかかる半導体装置７のブロック図を示す。図１６に示す例では、電力源１０が非接触結合部（例えば、アンテナＡＮＴｒ）、整流部７２、増幅回路（例えば、昇圧回路７３）を有する。図１６では、非接触結合部としてアンテナＡＮＴｒを示したが、磁気結合或いは電磁誘導により電力を伝達するコイル等も非接触結合部として利用可能である。また、図１６に示す例では、整流部７２、昇圧回路７３をスイッチＳＷｘ、ＳＷ１等と同じ半導体チップ上に形成した。そこで、制御チップ１１に整流部７２及び昇圧回路７３を追加した制御チップ７１を設けた。
【００８６】
また、図１６に示すように、実施の形態７にかかる制御チップ７１では、整流部７２及び昇圧回路７３により構成される電力回路の両端に第４の端子（例えば、端子Ｐｏ）及び第５の端子（例えば、端子Ｐｉ）を有する。端子Ｐｏには、充電コンデンサＣｘの一端が接続される。端子Ｐｉには他の装置（例えば、電力源１７）から送出される電力信号を受信する非接触結合部の一端が接続される。
【００８７】
アンテナＡＮＴｒは、アンテナＡＮＴｔから無線信号を受信して、電力信号を後段の回路に出力する。アンテナＡＮＴｔは他の装置に設けられた電力源１７により駆動される。整流部７２は、アンテナＡＮＴｒから入力された電力信号を整流して後段の回路に伝達する。昇圧回路７３は、整流部７２により整流された信号を増幅して第１の電源電圧Ｖｘを生成する。この昇圧回路７３が出力する電流が充電コンデンサＣｘに充電されることで第１の電源電圧Ｖｘが生成される。
【００８８】
実施の形態７では、整流部７２としてダイオードＤ１を用いる。ダイオードＤ１は、アノードが端子Ｐｉに接続され、カソードが昇圧回路７３に接続される。このダイオードＤ１は、半端整流回路として機能する。
【００８９】
昇圧回路７３は、整流部と直列に接続され、電力信号を増幅して第１の電源電圧Ｖｘを生成する。昇圧回路７３は、発振器７４、パルス幅調整回路７５、インダクタＬ、ダイオードＤ２、パワートランジスタＰＴｒを有する。発振器７４及びパルス幅調整回路７５は、整流部７２を介して得られた信号の電圧に基づき動作する。発振器７４は、パルス幅調整回路７５が出力するＰＷＭ信号の周波数を決定するクロック信号を出力する。パルス幅調整回路７５は、発振器７４が出力したクロック信号のパルス幅を第１の電源電圧Ｖｘの電圧値に応じて調節してＰＷＭ信号を出力する。インダクタＬ及びダイオードＤ２は、ダイオードＤ１と端子Ｐｏとの間に直列に接続される。パワートランジスタＰＴｒは、ＮＭＯＳトランジスタである。このパワートランジスタＰＴｒは、インダクタＬとダイオードＤ２との間のノードと接地端子との間に接続される。また、パワートランジスタＰＴｒは、パルス幅調整回路７５が出力するＰＷＭ信号に応じてオンオフを繰り返す。
【００９０】
実施の形態７にかかる半導体装置７では、電力源１０が昇圧回路７３を有することで、第１の電源電圧Ｖｘの電圧値を、電力信号を平滑することのみで得られる直流電圧の電圧値よりも高くすることができる。これにより、実施の形態７にかかる半導体装置７は、充電コンデンサＣｘの容量値を小さくすることができる。
【００９１】
実施の形態８
実施の形態８では、実施の形態１にかかる半導体装置１の別の一形態について説明する。そこで、実施の形態８にかかる半導体装置８のブロック図を図１７に示す。図１７に示すように、実施の形態８にかかる半導体装置８では、制御チップ１１に電力回路８２を追加した制御チップ８１を用いる。制御チップ８１では、第４の端子（例えば、端子Ｐｏ）及び第５の端子（例えば、端子Ｐｉ）を有する。
【００９２】
電力回路８２は、端子Ｐｉと端子Ｐｏとの間に接続される。電力回路８２は、逆流防止回路８３、増幅回路（例えば、昇圧回路８４）及び第３のスイッチ（例えば、スイッチＳＷｚ）を有する。昇圧回路８４は、電力源が出力する電力を昇圧して第１の電源電圧Ｖｘを生成する。図１７に示す例では、電力源１０が電圧がＶｓとなる電力を出力し、昇圧回路８４は、電圧が電圧Ｖｓ以上になるまで第１の電源電圧Ｖｘを昇圧する。ここで昇圧回路８４は、実施の形態７で説明した昇圧回路７３と同じ構成であるため、ここでは説明を省略する。
【００９３】
逆流防止回路８３は、昇圧回路８４と並列に接続される。逆流防止回路８３は、昇圧後の第１の電源電圧Ｖｘによる電流源１０への逆流を防止する。逆流防止回路８３はダイオードＤ３を有する。ダイオードＤ３はアノードが端子Ｐｉに接続され、カソードが端子Ｐｏに接続される。
【００９４】
スイッチＳＷｚは、昇圧回路８４の出力と端子Ｐｏとの間に設けられる。また、スイッチＳＷｚは、スイッチＳＷｘと同一の導電型のトランジスタとなるスイッチトランジスタＳＴｒと、インバータ８５を有する。そして、実施の形態７では、制御回路１２が、スイッチＳＷｚをスイッチＳＷｘと排他的にオン状態となるように制御する。より具体的には、実施の形態７にかかる制御回路１２は、第１の電源電圧Ｖｘが予め設定した昇圧電圧に達するまでの期間スイッチＳＷｚをオン状態とする。
【００９５】
続いて、実施の形態８にかかる半導体装置８の動作について説明する。そこで、実施の形態８にかかる半導体装置８の動作を説明するタイミングチャートを図１８に示す。図１８に示すように、実施の形態８にかかる半導体装置８では、タイミングＴ２０からタイミングＴ２１の充電期間において、第１の電源電圧Ｖｘが電力源１０が出力する電圧Ｖｓよりも高い設定電圧ＲＥＦ４（例えば、第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｚ＿ＯＦＦ）に達するまで、第１の電源電圧Ｖｘを昇圧する。
【００９６】
そして、タイミングＴ２１で第１の電源電圧Ｖｘが第３の設定電圧Ｖｔｈ＿ＳＷｚ＿ＯＦＦに達したことに応じてスイッチＳＷｚをオン状態からオフ状態に切り替えると共に、スイッチＳＷｘをオフ状態からオン状態に切り替える。タイミングＴ２１移行の動作は、図８で説明した実施の形態２にかかる半導体装置２と同じである。
【００９７】
上記説明より、実施の形態８にかかる半導体装置８では、電力源１０が出力する電圧よりも高い電圧まで第１の電源電圧Ｖｘを昇圧した後に、スイッチＳＷｘをオン状態に移行させて負荷チップ１３を起動する。これにより、実施の形態８にかかる半導体装置８では、充電コンデンサＣｘの容量を小さくすることができる。また、充電コンデンサＣｘの容量を小さくすることで、充電期間の長さを短くして負荷チップ１３を起動させるまでに要する時間を短くすることができる。
【００９８】
具体的な例として、（４）式を用いて、昇圧回路８４による昇圧の効果を説明する。負荷チップ１３の起動に必要なエネルギーを１０μＪ、負荷チップ１３の最低動作電源圧を２Ｖとし、第１の電源電圧Ｖｘの昇圧を６Ｖまで行った場合と、３Ｖまで行った場合とを比べる。この場合、第１の電源電圧Ｖｘの昇圧を６Ｖまで行った場合、充電コンデンサＣｘの容量は０．６２５μＦである。一方、第１の電源電圧Ｖｘの昇圧を３Ｖまでしか行わなかった場合、充電コンデンサＣｘの容量は４μＦとなる。
【００９９】
また、（６）式及び（７）式を用いて起動のために充電するエネルギーを算出すると、第１の電源電圧Ｖｘの昇圧を６Ｖまで行った場合に起動のために充電するエネルギーは１１．２５μＪであり、第１の電源電圧Ｖｘの昇圧を３Ｖまでしか行わなかった場合に起動のために充電するエネルギーは１８μＪとなる。従って、昇圧を行った場合、起動のために充電するエネルギーを３７％削減することができる。
【０１００】
また、実施の形態８にかかる半導体装置８では充電期間が経過した後は、昇圧回路８４を端子Ｐｏから切り離す。そのため、実施の形態８にかかる半導体装置８では、充電期間経過後に昇圧回路８４にかかる消費電力を削減することができる。
【０１０１】
なお、昇圧回路８４は、別の回路を用いることもできる。そこで、実施の形態８にかかる半導体装置８の変形例となる半導体装置８ａについて説明する。図１９に実施の形態８にかかる半導体装置８ａのブロック図を示す。図１９に示すように、半導体装置８ａでは、昇圧回路８４に代えてスイッチトキャパシタ回路８４ａを用いた電力回路８２ａを有する。なお、電力回路８２ａを有する制御チップ８１の符号に８１ａを付した。
【０１０２】
スイッチトキャパシタ回路８４ａは、電力源１０が出力する電力を増幅して第１の電源電圧Ｖｘを生成する。スイッチトキャパシタ回路８４ａは、昇圧部８６と発振器８７を有する。昇圧部８６は、発振器８７が出力するクロック信号に応じて、スイッチＳＷａ、ＳＷａ１、ＳＷａ２を制御することでコンデンサＣａ１、Ｃａ２を用いた昇圧動作を行う。また、発振器８７には、制御回路１２から制御信号が入力されており、スイッチＳＷｘがオフの期間にクロック信号を生成する。
【０１０３】
このように、昇圧回路８４としては、様々な回路を用いることができる。なお、スイッチトキャパシタ回路は、消費電力が小さく、かつ、低い動作電圧から動作を開始できることから、電力源１０が微小電力源である場合に非常に有効である。
【０１０４】
実施の形態９
実施の形態９では、実施の形態７にかかる半導体装置７の別の形態となる半導体装置９について説明する。そこで、実施の形態９にかかる半導体装置９のブロック図を図２０に示す。
【０１０５】
図９に示すように、実施の形態９では、制御チップ１１に整流部９２、電圧検出回路９３及び第３のスイッチ（例えば、スイッチＳＷｚ）を追加した制御チップ９１が設けられる。この制御チップ９１では、第４の端子（例えば、端子Ｐｏ）と第５の端子（例えば、端子Ｐｉ）が追加されている。
【０１０６】
端子Ｐｏには、充電コンデンサＣｘの一端が接続される。端子Ｐｉには他の装置から送出される電力信号を受信する非接触結合部（例えば、アンテナＡＮＴｒ）の一端が接続される。整流部９２は、アンテナＡＮＴｒを介して受信した電力信号を全波整流する。スイッチＳＷｚは、端子Ｐｏと第５の端子Ｐｉとの間に設けられる。より具体的には、スイッチＳＷｚは、整流部９２の後段に接続される。電圧検出回路９３は、スイッチＳＷｚと整流部９２とを接続する配線の入力電圧をモニタし、入力電圧が一定の電圧に達したことに応じてスイッチＳＷｚをオフ状態からオン状態に切り替える。
【０１０７】
このような構成とすることで、実施の形態９にかかる半導体装置９は、アンテナＡＮＴｒを例えば通信用途で利用する場合などに充電コンデンサＣｘへの充電を停止することができる。より具体的には、通信用途でアンテナＡＮＴｒを利用する場合、アンテナＡＮＴｒから得られる電力を充電コンデンサＣｘへの充電等に利用した場合、通信に利用する信号の強度が低下する不具合が生じる。しかしながら、実施の形態９にかかる半導体装置９を用いることで、電圧検出回路９３によりアンテナＡＮＴｒからの電力が低下したことによる電圧低下を検出した場合にはスイッチＳＷｚをオフ状態に切り替え、通信用の信号の信号強度を高めることができる。
【０１０８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【０１０９】
例えば、上記の実施の形態にかかる半導体装置では、半導体基板、半導体層、拡散層（拡散領域）などの導電型（ｐ型もしくはｎ型）を反転させた構成としてもよい。そのため、ｎ型、及びｐ型の一方の導電型を第1の導電型とし、他方の導電型を第２の導電型とした場合、第１の導電型をｐ型、第２の導電型をｎ型とすることもできるし、反対に第１の導電型をｎ型、第２の導電型をｐ型とすることもできる。
【符号の説明】
【０１１０】
１〜９  半導体装置
１０、１７  電力源
１１、２１、３１、４１、５１  制御チップ
６１、６１ａ、７１、８１、８１ａ、９１  制御チップ
１２、５２、６２、６２ａ  制御回路
１３、１５  負荷チップ
１４、１６  負荷回路
２２、２３、４３、９３  電圧検出回路
２２ａ、２３ａ、４３ａ、９３ａ  コンパレータ
２２ｂ、２３ｂ、４３ｂ、９３ｂ  定電圧源
３３  容量接続判断回路
３３ａ  ＡＮＤゲート
４２  電流制限部
７２、９２  整流部
７３、８４  昇圧回路
７４  発振器
７５  パルス幅調整回路
８２、８２ａ  電力回路
８３  逆流防止回路
８５  インバータ
８４ａ  スイッチトキャパシタ回路
８６  昇圧部
８７  発振器
Ｒｉ  電流制限抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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