(57)【要約】【課題】電池電圧を検出する際に、電池の電圧が低いときに電圧検出回路の不定となり誤った出力を出すという課題があった。【解決手段】電圧検出回路の出力１２に、デプレッション型トランジスタ２１、２２を接続することでとで、電池１の電圧が低い時に電圧検出回路の出力が不定となるのを防ぐ。【選択図】    図１
2004163315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の正極が接続される第１の端子と、
前記電池の負極が接続される第２の端子と、
前記電池の電圧を分圧する分圧回路と、
基準電圧を発生させる基準電圧回路と、
前記基準電圧回路の出力と前記分圧回路の出力に基づいて信号を出力するコンパレータと、
前記第１の端子と前記第２の端子の間に接続されており、前記コンパレータの出力信号に基づいて信号を出力する第１の出力回路と、
前記第１の出力回路の出力信号を出力する出力端子と、
前記第１の端子及び前記第２の端子の信号に基づいて前記出力端子に信号を出力する第２の出力回路と、を有し、
前記第２の出力回路は、前記電池の電圧値により出力信号が切り替わることを特徴とする電圧検出回路。
【請求項２】
前記第２の出力回路は、
前記出力端子と前記第１の端子または前記第２の端子の間に直列に接続されたデプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタとデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタとを有し、
前記第１端子の電圧に基づいた信号が、前記デプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタのゲート電極に入力され、
前記第２端子の電圧に基づいた信号が、前記デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタのゲート電極に入力されることを特徴とする請求項１に記載の電圧検出回路。
【請求項３】
前記１の出力回路は、
前記第１の端子と前記第２の端子の間に直列に接続されたエンハンスメント型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタとエンハンスメント型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタとを有し、
前記コンパレータの出力に基づいた信号が、前記エンハンスメント型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタおよび前記エンハンスメント型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタのゲート電極に入力されており、
前記デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタまたは前記デプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタのいずれかのしきい値電圧の絶対値が、前記エンハンスメント型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタまたは前記エンハンスメント型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタのいずれかのしきい値電圧の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の電圧検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、低電圧で動作する任意の端子の電圧を検出する回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電圧検出回路は、図６の回路ブロック図に示されるような回路が知られていた（例えば、特許文献１  参照。）。即ち、端子１１と１０に、検出すべき任意の端子と接続する。図６の場合電池１が接続されているので、電池１の電圧を検出する。端子１１と１０の間には電圧分割抵抗１３、１４が接続されている。コンパレータ１６の入力には、前記電圧分割抵抗の接続点と、基準電圧１５が接続されている。コンパレータ１６の出力には、インバータ回路１７が接続され、出力回路２０の出力が出力端子１２に接続されている。
出力回路２０は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ（以下  Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒと記載する）１８とＮチャネル型ＭＯＳトランジスタ（以下  Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒと記載する）１９からなるインバータ回路で構成されている。
【０００３】
電圧の検出は電圧分割抵抗１３と１４の接続点の電圧Ｖａと、基準電圧１５の電圧Ｖｂをコンパレータ１６が比較して行う。つまり、コンパレータ１６が反転する電圧は、Ｖａ＝Ｖｂである。ここで、Ｖａは電圧分割抵抗の値によって、電池１の電圧によって変化する。仮に、抵抗１３の抵抗値をＲ１、抵抗１４の抵抗値をＲ２とし、電池１の電圧をＶ１とすれば、電池１の検出電圧はＶａ＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖ１＝Ｖｂより、（１）式で与えられる。
【０００４】
検出電圧＝（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２×Ｖｂ                          （１）
つまり、電池１の電圧が（１）式で示される値よりも高いときは、コンパレータ１６の出力はハイ・レベルになり、電池１の電圧が（１）式よりも低いときは、コンパレータ１６の出力はロー・レベルになる。コンパレータ１６の出力は、インバータ回路１７と、インバータを構成する出力回路２０をとおって、出力端子１２に出力される。すなわち、コンパレータ１６の出力が、ハイ・レベルかロー・レベルかによって、電池１の電圧が、検出電圧よりも高いか、低いかを検出する事ができる。
【０００５】
一般に、図６に示すようにインバータを構成する出力回路は、その動作電圧以下の電圧では、出力は不定となる。なぜならば、出力回路２０を構成するＰ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ１８とＮ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ１９は、共に、エンハンスメント型のトランジスタであるため、そのトランジスタのしきい値電圧以上の電圧をトランジスタのゲート・ソース間にかけないと、トランジスタをＯＮすることができないためである。
【０００６】
すなわち、トランジスタのしきい値電圧以下の電圧では、Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ１８とＮ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ１９は、共に、ＯＦＦの状態であるため、出力端子１２の電圧は不定となる。
【０００７】
図６に図５の従来の電圧検出回路の電池電圧１の電圧Ｖ１横軸として変化させたときの出力端子１２の電圧Ｖ１２を縦軸に示す。検出電圧をさかいにして、出力端子１２の電圧は、ＬレベルとＨレベルに分れる。図６のＡの領域では、本来検出電圧よりも低い電池電圧なので出力端子１２の出力は、低い電圧レベル（以下  Ｌレベルと記載する）でなくてはならないが、しきい値電圧以下のため、図５のＮ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ１９はＯＮすることができず、Ｌレベルを出力することができない。
【０００８】
すなわち、電圧検出回路が任意のシステムのリセット信号に使用される時、検出電圧が低い場合、図６のＡの領域を電圧検出回路がＨを出力しているものとシステム側が判断し、誤動作する可能性がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１−２４５１６５（第１−３頁、第２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電圧検出回路では、動作電圧以下になると、前記電圧検出回路の出力電圧が不定となり、正確な電圧検出出力ができないという課題があった。
【００１１】
そこで、この発明の目的は従来のこのような課題を解決するために、電圧検出回路の動作電圧以下でも正確な電圧検出出力をすることを目的としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記問題点を解決するために、この発明では電圧検出回路の出力端子にデプレッション型ＭＯＳ  トランジスタを付加し、電圧検出回路が動作電圧以下であっても、正確に電圧検出出力ができるようにした。
【００１３】
本願発明にかかる電圧検出回路は、電池の正極が接続される第１の端子と、前記電池の負極が接続される第２の端子と、前記電池の電圧を分圧する分圧回路と、
基準電圧を発生させる基準電圧回路と、前記基準電圧回路の出力と前記分圧回路の出力に基づいて信号を出力するコンパレータと、を有する。さらに、前記第１の端子と前記第２の端子の間に接続されており、前記コンパレータの出力信号に基づいて信号を出力する第１の出力回路と、前記第１の出力回路の出力信号を出力する出力端子と、前記第１の端子及び前記第２の端子の信号に基づいて前記出力端子に信号を出力する第２の出力回路と、を有する。そして、前記第２の出力回路は、前記電池の電圧値により出力信号が切り替わることを特徴とする。
【００１４】
また、本願発明にかかる電圧検出回路の前記第２の出力回路は、前記出力端子と前記第１の端子または前記第２の端子の間に直列に接続されたデプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタとデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタとを有する。さらに、前記第１端子の電圧に基づいた信号が、前記デプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタのゲート電極に入力され、前記第２端子の電圧に基づいた信号が、前記デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタのゲート電極に入力されることを特徴とする。
【００１５】
また、本願発明にかかる電圧検出回路の前記１の出力回路は、前記第１の端子と前記第２の端子の間に直列に接続されたエンハンスメント型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタとエンハンスメント型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタとを有する。さらに、前記コンパレータの出力に基づいた信号が、前記エンハンスメント型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタおよび前記エンハンスメント型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタのゲート電極に入力されている。さらに、前記デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタまたは前記デプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタのいずれかのしきい値電圧の絶対値が、前記エンハンスメント型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタまたは前記エンハンスメント型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタのいずれかのしきい値電圧の絶対値よりも大きいことを特徴とする。
【００１６】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第一の実施例を示す電圧検出回路図である。図１と図６との相違は、出力端子１２に、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２が接続されている点である。基本的な電圧検出動作は従来と同様である。
【００１７】
電池１の電圧Ｖ１がエンハンスメント型ＭＯＳ  Ｔｒの１８、１９のしきい値電圧よりも低いときにデプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２は、ともに、ＯＮするので、出力端子１２の電圧はＬレベルになる。
【００１８】
ここで、デプレッション型Ｐ−ｃｈ  Ｍ  ＯＳ  Ｔｒ２２のしきい値電圧の絶対値を、エンハンスメント型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒの１９のしきい値電圧の絶対値と同じか、若干大きい値にすることで、デプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２がＯＦＦする電池Ｖ１の電圧の前に、エンハンスメント型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒの１９がＯＮすることができるので、出力端子１２の電圧レベルはＬを保持することができる。
【００１９】
さらに、電池１の電圧Ｖ１を上げると、やがて、デプレッションデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２は、ＯＦＦするため、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２で出力端子１２をＬに下げるパスが、ハイ・インピーダンスとなり、機能しなくなる。この状態では、従来の電圧検出回路と同等になる。
【００２０】
さらに、電池電圧１の電圧Ｖ１の電圧を上げると、やがて電圧検出回路の検出電圧になり、その電圧で出力端子１２の電圧がＬレベルからＨレベルへ切り替わる。
【００２１】
Ｈレベルへ変化したあとは、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１がＯＦＦするので、従来の電圧検出回路と同等になる。
【００２２】
図２に本発明の電圧検出回路の電池電圧１の電圧Ｖ１を横軸として変化させたときの出力端子１２の電圧Ｖ１２を縦軸に示す。図２の領域Ｂでは、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２が共にＯＮしているので、出力端子１２の電圧は、Ｌレベルのままとなる。
【００２３】
すなわち、本発明によれば、電圧検出回路の消費電流を増加させることなく低電圧時の電圧検出回路の不定領域（不確定出力領域）を排除し、かつ、電圧が高いときには、従来の電圧検出回路と同等の動作をする。
【００２４】
図３は、本発明の第二の実施例を示す電圧検出回路である。図１との相違は、インバータ回路１７が削除され、コンパレータ１６の出力が出力回路２０の入力に接続されていることと、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２の直列に接続されたものがで出力端子１２と端子１１の間、すなわち、電池１のプラス側に接続されている点である。
【００２５】
さらに図３では、インバータ１７がないので、図１の場合と比べて、出力端子１２のＬレベルとＨレベルが電池１の電圧に対して反転する。すなわち、検出電圧以下では、出力端子１２はＨレベルとなり、検出電圧以上では、Ｌレベルとなる。
【００２６】
電池１の電圧Ｖ１がエンハンスメント型ＭＯＳ  Ｔｒの１８、１９のしきい値電圧よりも低いときにデプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２は、ともに、ＯＮするので、出力端子１２の電圧はＨレベルになる。
【００２７】
ここで、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１のしきい値電圧の絶対値を、エンハンスメント型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒの１８のしきい値電圧の絶対値と同じか、若干大きい値にすることで、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１がＯＦＦする電池Ｖ１の電圧の前に、エンハンスメント型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒの１８がＯＮすることができるので、出力端子１２の電圧レベルはＨを保持することができる。
【００２８】
さらに、電池１の電圧Ｖ１を上げると、やがて、デプレッションデプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１は、ＯＦＦするため、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２で出力端子１２をＨに上げるパスが、ハイ・インピーダンスとなり、機能しなくなる。この状態では、従来の電圧検出回路と同等になる。
【００２９】
さらに、電池電圧１の電圧Ｖ１の電圧を上げると、やがて電圧検出回路の検出電圧になり、その電圧で出力端子１２の電圧がＨレベルからＬレベルへ切り替わる。
【００３０】
Ｌレベルへ変化したあとは、デプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２がＯＦＦするので、従来の電圧検出回路と同等になる。
【００３１】
図４に本発明の電圧検出回路の電池電圧１の電圧Ｖ１横軸として変化させたときの出力端子１２の電圧Ｖ１２を縦軸に示す。図４の領域Ｂでは、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２が共にＯＮしているので、出力端子１２の電圧は、Ｈレベルのままとなる。
【００３２】
すなわち、本発明によれば、電圧検出回路の消費電流を増加させることなく低電圧時の電圧検出回路の不定領域を排除し、かつ、電圧が高いときには、従来の電圧検出回路と同等の動作をする。
【００３３】
図５は、本発明の第三の実施例を示す電圧検出回路図である。図１と図５との相違は、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ３１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ３２が、コンパレータ１６の出力に接続されている点である。
【００３４】
電池１の電圧が低く、コンパレータ１６の動作電圧以下では、コンパレータ１６の出力が、必ずしも正確な値となる保証はない。仮に、電池１の電圧が低く、本来は、コンパレータ１６の出力はＬレベルでなくてはならないときに、Ｈレベルを出力していたとすると、その出力を受けて、インバータ回路１７は、Ｌレベルを出力し出力回路２０はＨレベルを出力しようとする。すなわち、エンハンスメント型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタ１８がＯＮする。
【００３５】
しかし、出力端子１２には、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２が接続されているため、出力端子１２をＬレベルに下げる働きがあり、エンハンスメント型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタ１８とデプレッション型Ｎ−  ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２で、端子１１と１０の間に導通するパスが発生し、無効電流が流れる。端子１２の出力電圧も、エンハンスメント型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタ１８のＯＮ抵抗とデプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２１のＯＮ抵抗とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ２２のＯＮ抵抗によって決定されるため、Ｌレベルを保持できなくなる。その対策として、デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ３１とデプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳ  Ｔｒ３２をコンパレータ１６の出力に挿入することで、コンパレータ１６の動作電圧以下の時に、コンパレータ１６の出力をＬレベルに確定することで、電池１の電圧が低い時の出力端子１２を確実にＬレベルにすることができる。
【００３６】
以上説明したように、本発明によれば電圧検出回路の低電圧時の不定領域をなくすことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の電圧検出回路は、消費電流を増加させることなく、低電圧時の不定領域をなくしたことで、あやまった電圧検出信号（例えば、システムへのリセット信号）での誤動作を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例の電圧検出回路図
【図２】本発明の第一の実勢例の電圧検出回路の動作説明図
【図３】本発明の第二の実施例の電圧検出回路図
【図４】本発明の第二の実施例の電圧検出回路の動作説明図
【図５】本発明の第三の実施例の電圧検出回路図
【図６】従来の電圧検出回路図
【図７】従来の電圧検出回路の動作説明図
【符号の説明】
１  電池
１３、１４  抵抗
１５  基準電圧回路
１６  コンパレータ
１７  インバータ
２０  出力回路
２１  デプレッション型Ｎ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタ
２２  デプレッション型Ｐ−ｃｈ  ＭＯＳトランジスタ
【図１】
2004163315.tif 000003
【図２】
2004163315.tif 000004
【図３】
2004163315.tif 000005
【図４】
2004163315.tif 000006
【図５】
2004163315.tif 000007
【図６】
2004163315.tif 000008
【図７】
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