(57)【要約】  通常動作時におけるパワーフェーズ期間では、スイッチ部ＳＷ２Ｈ，ＳＷ２Ｌとスイッチ部ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３ＬがそれぞれＯＮとなり、スイッチ部ＳＷ１Ｈ，ＳＷ１ＬがＯＦＦであり、静電容量素子ＣＳから、バスＡ，Ｂ、およびフローティング制御回路４、送信回路５、受信回路６にそれぞれフローティング電源が供給される。データフェーズ期間では、スイッチ部ＳＷ１Ｈ，ＳＷ１ＬがＯＮとなり、スイッチ部ＳＷ２Ｈ，ＳＷ２Ｌ，ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３ＬはＯＦＦとなる。それにより、静電容量素子ＣＳは、バッテリＢの電源により充電され、静電容量素子ＣＨは、フローティング制御回路４、送信回路５、受信回路６にそれぞれフローティング電源を供給する。これにより、スイッチ部の数を大幅に削減したフローティングスイッチ部７を構成することが可能となる。
2008001467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続された２本のバス、および任意の内部周辺回路に電源電圧を供給するスイッチング回路を有した半導体集積回路装置であって、
前記スイッチング回路は、
バッテリから供給される電源電圧を外部接続された第１の静電容量素子に接続する第１のスイッチ部と、
第２の静電容量素子に充電された静電容量を前記バスに供給する第２のスイッチ部と、
前記第１の静電容量素子の静電容量を前記第２の静電容量素子に充電、および前記内部周辺回路に電源を供給する第３のスイッチ部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のスイッチ部は、
一方の接続部が、前記バッテリの電源側に接続され、他方の接続部が、前記第１の静電容量素子の一方の接続部に接続された第１のＨｉ側スイッチ部と、
一方の接続部が、前記バッテリの基準電位側に接続され、他方の接続部が、前記第１の静電容量素子の他方の接続部に接続された第１のＬｏ側スイッチ部とよりなり、
前記第２のスイッチ部は、
一方の接続部が、前記第１の静電容量素子の一方の接続部に接続され、他方の接続部が、一方の前記バスに接続された第２のＨｉ側スイッチ部と、
一方の接続部が、前記第１の静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、他方の前記バスに接続された第２のＬｏ側スイッチ部とよりなり、
前記第３のスイッチ部は、
一方の接続部が、前記第１の静電容量素子の一方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記第２の静電容量素子の一方の接続部に接続された第３のＨｉ側スイッチ部と、
一方の接続部が、前記第１の静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記第２の静電容量素子の他方の接続部に接続された第３のＬｏ側スイッチ部とよりなることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のスイッチ部は、
一方の接続部が、前記バッテリの電源側に接続され、他方の接続部が、前記第１の静電容量素子の一方の接続部に接続された第１のＨｉ側スイッチ部と、
一方の接続部が、前記バッテリの基準電位側に接続され、他方の接続部が、前記第１の静電容量素子の他方の接続部に接続された第１のＬｏ側スイッチ部とよりなり、
前記第３のスイッチ部は、
一方の接続部が、前記第１の静電容量素子の一方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記第２の静電容量素子の一方の接続部に接続された第３のＨｉ側スイッチ部と、
一方の接続部が、前記第１の静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記第２の静電容量素子の他方の接続部に接続された第３のＬｏ側スイッチ部とよりなり、
前記第２のスイッチ部は、
一方の接続部が、前記第２の静電容量素子の一方の接続部に接続され、他方の接続部が、一方の前記バスに接続された第２のＨｉ側スイッチ部と、
一方の接続部が、前記第２の静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、他方の前記バスに接続された第２のＬｏ側スイッチ部とよりなることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の半導体集積回路装置において、
前記第１〜第３のＨｉ側スイッチ部は、
直列接続され、スイッチとして動作する第１、および第２のＭＯＳトランジスタと、
入力された制御信号からゲート制御信号を生成し、そのゲート制御信号により前記第１のＭＯＳトランジスタを駆動制御する第１のゲート制御部と、
入力された制御信号からゲート制御信号を出力し、そのゲート制御信号により前記第２のＭＯＳトランジスタを駆動制御する第２のゲート制御部と、
前記第１のゲート制御部を動作させる電源電圧を生成する第１の電源生成部と、
前記第２のゲート制御部を動作させる電源電圧を生成する第２の電源生成部とをそれぞれ備え、
前記第１〜第３のＬｏ側スイッチ部は、
直列接続され、スイッチとして動作する第３、および第４のＭＯＳトランジスタと、
入力された制御信号からゲート制御信号を生成し、そのゲート制御信号により前記第３のＭＯＳトランジスタを駆動制御する第３のゲート制御部と、
入力された制御信号からゲート制御信号を生成し、そのゲート制御信号により前記第４のトランジスタを駆動制御する第４のゲート制御部と、
前記第３のゲート制御部を動作させる電源電圧を生成する第３の電源生成部と、
前記第４のゲート制御部を動作させる電源電圧を生成する第４の電源生成部とをそれぞれ備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体集積回路装置において、
前記第１〜第４のゲート制御部は、
入力された制御信号をレベルシフトし、前記第１〜第４のＭＯＳトランジスタを駆動する電圧レベルに変換して出力するレベルシフト部と、
前記レベルシフト部から出力された信号から、前記第１〜第４のＭＯＳトランジスタを駆動するゲート制御信号を生成して出力するドライバ部とよりなることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項６】
請求項５記載の半導体集積回路装置において、
前記ドライバ部は、２つのインバータが直列接続された構成からなることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記第１〜第４の電源生成部は、
前記バッテリから供給される電源電圧間に接続されたツェナーダイオードを備え、
前記ツェナーダイオードのツェナー電圧を基準として生成される電源電圧を前記第１〜第４のゲート制御部に供給することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記第１〜第４の電源生成部は、
カソードが前記バッテリの電源側に接続された第１のツェナーダイオードと、
カソードが、第１のツェナーダイオードのアノードに接続され、アノードが前記バッテリの基準電位側に接続された第２のツェナーダイオードと、
前記第２のツェナーダイオードのアノードとカソードとの間に接続されたスイッチとを備え、
前記スイッチは、
前記第１〜第４のＭＯＳトランジスタにおけるゲート耐圧の加速試験を行う際に非導通状態とすることを特徴とする半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング回路による電源の供給技術に関し、特に、スイッチング回路によるフローティング電源の電源供給に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車におけるエアバッグシステムのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）化を目的として、Ｓａｆｅ−ｂｙ−Ｗｉｒｅ  Ｐｌｕｓコンソーシアム、およびＩＳＯ（国際標準化機構：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）／ＩＥＣ（国際電気標準会議：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）によって策定されたＬＡＮプロトコルが知られている（非特許文献１、および非特許文献２参照）。【０００３】
上記規格は、エアバッグ制御ユニットとエアバッグ、シートベルトなどの周辺デバイスを制御するコントローラ間の通信プロトコルとバスを駆動するドライバ部分の共通仕様を定めたものであり、必要最小限の仕様が定められている。【０００４】
また、バスを制御するコントローラとなるエアバッグ制御ユニットは“マスタ”、と呼ばれ、エアバッグやシートベルトなどの周辺デバイスを制御する側は“スレーブ”と呼ばれる。バスは、マスタとスレーブを２線接続し、マスタ側のバスインタフェースからスレーブのバスインタフェースへの電源供給と双方向通信を行う経路となる。【０００５】
エアバッグ制御ユニットには、バスの片側がバッテリ（電源電圧）、あるいはグランド電位（基準電位）にショートしても通信が継続できるように、バスインタフェースにフローティングスイッチ部が用いられている。【０００６】
たとえば、一方のバスＡがバッテリショートした場合は、他方のバスＢの電圧レベルがバッテリ電圧側にシフトし、該他方のバスＢがグランド電位にショートした場合は、一方のバスＡの電圧レベルがグランド電位側にシフトし、常にバスの電圧差（バスＡ−バスＢ）が維持されるように動作する構成となっている。【０００７】
また、フローティングスイッチ部は、たとえば、バッテリ電源から第１の静電容量を充電するスイッチ、第１の静電容量から送信回路などへ電源を供給するスイッチ、第１の静電容量からバスへ電源を供給するスイッチ、バッテリ電源から第２の静電容量を充電するスイッチ、および第２の静電容量からバスドライバへ電源供給するスイッチなどから構成される。
【非特許文献１】Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｒｅｓｔｒａｉｎｔｓ  ＢＵＳ（ＡＳＲＢ）２．０
【非特許文献２】ＩＳＯ／ＩＥＣ  ２２８９６：Ｒｏａｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ−Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｓｅｎｓｏｒ  ｂｕｓ  ｆｏｒ  ｐａｓｓｅｎｇｅｒ  ｓａｆｅｔｙ  ｓｙｓｔｅｍｓ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記のようなエアバッグ制御ユニットにおけるフローティングスイッチ部によるスイッチング技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。【０００９】
すなわち、前述したフローティングスイッチ部は、高耐圧のＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタを必要とするために、スイッチを構成するトランジスタの素子面積が比較的大きいものとなっている。【００１０】
これにより、エアバッグ制御ユニットを構成する半導体集積回路装置の小型化が困難となり、製造コストも大きくなってしまうという問題がある。【００１１】
また、バスに接続されるスレーブの個数、または種類によって必要な電流値が異なるが、多数接続することを可能にするためには電流を多くせねばならず、スイッチのオン抵抗を下げるためにさらにトランジスタ素子が占めるチップ面積が大きくなることは容易に想像が付く。【００１２】
本発明の目的は、フローティング電源を供給するスイッチング回路におけるスイッチ数を大幅に削減し、半導体集積回路装置の小型化、および低コスト化を図る技術を提供することにある。【００１３】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述およ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】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。【００１５】
本発明は、外部接続された２本のバス、および任意の内部周辺回路に電源電圧を供給するスイッチング回路を有した半導体集積回路装置であって、該スイッチング回路は、バッテリから供給される電源電圧を外部接続された第１の静電容量素子に接続する第１のスイッチ部と、第２の静電容量素子に充電された静電容量をバスに供給する第２のスイッチ部と、第１の静電容量素子の静電容量を第２の静電容量素子に充電、および内部周辺回路に電源を供給する第３のスイッチ部とを備えたものである。【００１６】
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。【００１７】
本発明は、一方の接続部がバッテリの電源側に接続され、他方の接続部が第１の静電容量素子の一方の接続部に接続された第１のＨｉ側スイッチ部と、一方の接続部がバッテリの基準電位側に接続され、他方の接続部が第１の静電容量素子の他方の接続部に接続された第１のＬｏ側スイッチ部とよりなり、前記第２のスイッチ部は、一方の接続部が第１の静電容量素子の一方の接続部に接続され、他方の接続部が一方のバスに接続された第２のＨｉ側スイッチ部と、一方の接続部が第１の静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が他方のバスに接続された第２のＬｏ側スイッチ部とよりなり、前記第３のスイッチ部は、一方の接続部が第１の静電容量素子の一方の接続部に接続され、他方の接続部が第２の静電容量素子の一方の接続部に接続された第３のＨｉ側スイッチ部と、一方の接続部が第１の静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が第２の静電容量素子の他方の接続部に接続された第３のＬｏ側スイッチ部とよりなるものである。【００１８】
また、本発明は、前記第１のスイッチ部が、一方の接続部がバッテリの電源側に接続され、他方の接続部が第１の静電容量素子の一方の接続部に接続された第１のＨｉ側スイッチ部と、一方の接続部がバッテリの基準電位側に接続され、他方の接続部が第１の静電容量素子の他方の接続部に接続された第１のＬｏ側スイッチ部とよりなり、前記第３のスイッチ部は、一方の接続部が第１の静電容量素子の一方の接続部に接続され、他方の接続部が第２の静電容量素子の一方の接続部に接続された第３のＨｉ側スイッチ部と、一方の接続部が第１の静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が第２の静電容量素子の他方の接続部に接続された第３のＬｏ側スイッチ部とよりなり、前記第２のスイッチ部は、一方の接続部が第２の静電容量素子の一方の接続部に接続され、他方の接続部が一方のバスに接続された第２のＨｉ側スイッチ部と、一方の接続部が第２の静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が他方のバスに接続された第２のＬｏ側スイッチ部とよりなるものである。【００１９】
さらに、本発明は、前記第１〜第３のＨｉ側スイッチ部が、直列接続され、スイッチとして動作するＰチャネルＭＯＳからなる第１、および第２のトランジスタと、入力された制御信号からゲート制御信号を生成し、そのゲート制御信号により第１のトランジスタを駆動制御する第１のゲート制御部と、入力された制御信号からゲート制御信号を出力し、そのゲート制御信号により第２のトランジスタを駆動制御する第２のゲート制御部と、第１のゲート制御部を動作させる電源電圧を生成する第１の電源生成部と、第２のゲート制御部を動作させる電源電圧を生成する第２の電源生成部とをそれぞれ備え、第１〜第３のＬｏ側スイッチ部は、直列接続され、スイッチとして動作する第３、および第４のＭＯＳトランジスタと、入力された制御信号からゲート制御信号を生成し、そのゲート制御信号により第３のトランジスタを駆動制御する第３のゲート制御部と、入力された制御信号からゲート制御信号を生成し、そのゲート制御信号により第４のトランジスタを駆動制御する第４のゲート制御部と、第３のゲート制御部を動作させる電源電圧を生成する第３の電源生成部と、第４のゲート制御部を動作させる電源電圧を生成する第４の電源生成部とをそれぞれ備えたものである。【００２０】
また、本発明は、前記第１〜第４のゲート制御部が、入力された制御信号をレベルシフトし、第１〜第４のトランジスタを駆動する電圧レベルに変換して出力するレベルシフト部と、レベルシフト部から出力された信号から、第１〜第４のトランジスタを駆動するゲート制御信号を生成して出力するドライバ部とよりなるものである。【００２１】
さらに、本発明は、前記ドライバ部が、２つのインバータが直列接続された構成からなるものである。【００２２】
また、本発明は、前記第１〜第４の電源生成部が、バッテリから供給される電源電圧間に接続されたツェナーダイオードを備え、該ツェナーダイオードのツェナー電圧を基準として生成される電源電圧を第１〜第４のゲート制御部に供給するものである。【００２３】
さらに、本発明は、前記第１〜第４の電源生成部が、カソードがバッテリの電源側に接続された第１のツェナーダイオードと、カソードが第１のツェナーダイオードのアノードに接続され、アノードがバッテリの基準電位側に接続された第２のツェナーダイオードと、該第２のツェナーダイオードのアノードとカソードとの間に接続されたスイッチとを備え、該スイッチは、第１〜第４のトランジスタにおけるゲート耐圧の加速試験を行う際に非導通状態とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。【００２５】
（１）半導体集積回路装置の小型化を可能にすることができる。【００２６】
（２）半導体集積回路装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１による半導体集積回路装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の半導体集積回路装置におけるバスの動作概要を示すタイミングチャートである。
【図３】図１の半導体集積回路装置におけるバスがバッテリショートした際の動作概要を示すタイミングチャートである。
【図４】図１の半導体集積回路装置におけるバスがグランド電位にショートした際の動作概要を示すタイミングチャートである。
【図５】図１の半導体集積回路装置に設けられたフローティングスイッチ部の構成例を示す説明図である。
【図６】図１の半導体集積回路装置に設けられたスイッチ部の構成例を示す説明図である。
【図７】図６のスイッチ部に設けられた電圧生成部、およびゲート制御部の構成例を示した説明図である。
【図８】図６のスイッチ部に設けられた電圧生成部、およびゲート制御部の他の構成例を示した説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態によるスイッチ部に設けられた電圧生成部、およびゲート制御部の構成例を示した説明図である
【図１０】本発明の実施の形態２によるフローティングスイッチ部の構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。【００２９】
（実施の形態１）
本実施の形態において、半導体集積回路装置１は、自動車のエアバッグシステムに使用され、Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｒｅｓｔｒａｉｎｔｓ  ＢＵＳ（ＡＳＲＢ）２．０のＬＡＮプロトコルにおいてバスを制御する通信装置として用いられる。【００３０】
半導体集積回路装置１は、図１に示すように、制御部２、レベルシフト３、フローティング制御回路４、送信回路５、受信回路６、およびフローティングスイッチ部７から構成されている。【００３１】
送信回路５、受信回路６、ならびにフローティングスイッチ部７には、２本のバスＡ，Ｂが接続されている。これらバスＡ，Ｂには、エアバッグやシートベルトなどの周辺デバイスを制御するスレーブユニットＳＵが接続されている。【００３２】
また、内部周辺回路となるフローティング制御回路４、送信回路５、および受信回路６には、フローティング電源がフローティングスイッチ部７から供給されるように接続されている。【００３３】
制御部２には、制御端子を介してエアバッグシステム全体の制御を司るＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ）が接続されている。また、制御部２、レベルシフト３、およびフローティングスイッチ部７には、自動車のバッテリＢＡＴなどから供給される電源電圧が供給されるように接続されている。フローティングスイッチ部７には、静電容量素子ＣＳ，ＣＨがそれぞれ外部接続されている。【００３４】
制御部２は、半導体集積回路装置１におけるすべての制御を司る。レベルシフト３は、フローティング電源で動作するフローティング制御回路４、および自動車のバッテリＢＡＴなどから供給される電源電圧で動作する制御部２との間でやり取りする信号のレベル変換を行うインタフェースである。【００３５】
フローティング制御回路４は、フローティングスイッチ部７のスイッチング制御を行うとともに、送信回路５、および受信回路６を介してバスＡ，Ｂから入出力される送受信信号の制御を司る。【００３６】
送信回路５は、バスＡ，Ｂ間電圧を制御し、受信回路６は、バスＡ，Ｂ間の電圧レベルを判定する。フローティングスイッチ部７は、バッテリＢＡＴから供給される電源から、静電容量素子ＣＳ，ＣＨを充電し、バスＡ，Ｂへ電源供給するとともに、フローティング回路として動作するフローティング制御回路４、送信回路５、および受信回路６に電源を供給する。【００３７】
このバスＡ，Ｂの動作概要について、図２〜図４を用いて説明する。【００３８】
バスＡ，Ｂには、前述したようにスレーブ側のスレーブユニットＳＵが複数接続され、該バスＡ，Ｂを介して通信が行われる。バスの動作は、図２に示すように、パワーフェーズ（Ｔｘ＝Ｌｏ）とデータフェーズ（Ｔｘ＝Ｈｉ）とが交互に切り替わる。【００３９】
パワーフェーズは、マスタからスレーブへの電源供給に使用され、データフェーズは、データの送受信に使用される。このデータの送受信においては、２線間のバスＡ，Ｂの電圧レベル差（バスＡ−バスＢ）でデータが判定される。【００４０】
たとえば、電圧レベル差が、電圧ＶＰ以上の場合には、パワーフェーズと見なされ、それよりも低い電圧レベルではデータフェーズとみなされる。データフェーズでは、電圧Ｖ０で’０’と判定され、電圧Ｖ０よりも低い電圧Ｖ１では’１’と判定される。【００４１】
また、電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ１Ｓ０のレベルは特殊なレベルであり、たとえば、エアバッグの点火指示などに使われる。【００４２】
バスＡ，Ｂは、いずれか一方のバスがバッテリＢＡＴの電源側、あるいは基準電位となるグランド電位ＧＮＤにショートしても通信が継続できるように、フローティング制御部４、送信回路５、ならびに受信回路６などのバスインタフェース部分はフローティング回路となっており、たとえば、図３に示すように、バスＡがバッテリショートした際は、バスＢの電圧レベルがバッテリ電圧側にシフトし、図４に示すように、バスＢがグランド電位ＧＮＤにショートした際には、バスＡの電圧レベルがグランド電位ＧＮＤ側にシフトし、常にバスの電圧差（ＢＵＳＡ−ＢＵＳＢ）が維持されるように動作する。【００４３】
図５は、フローティングスイッチ部７の構成例を示す説明図である。この図５において、ＣＬはバス負荷容量を示し、ＺＬは、バス負荷インピーダンスを示している。【００４４】
フローティングスイッチ部７は、図示するように、第１のスイッチを構成するスイッチ部ＳＷ１Ｈ，ＳＷ１Ｌ、第２のスイッチ部を構成するスイッチ部ＳＷ２Ｈ，ＳＷ２Ｌ、および第３のスイッチ部を構成するスイッチ部ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３Ｌからなる。【００４５】
第１のＨｉ側スイッチ部となるスイッチ部ＳＷ１Ｈと第１のＬｏ側スイッチ部となるスイッチ部ＳＷ１Ｌは、バッテリＢＡＴから静電容量素子ＣＳへ充電を行うスイッチとして機能する。【００４６】
第２のＨｉ側スイッチ部となるスイッチ部ＳＷ２Ｈと第２のＬｏ側スイッチ部となるスイッチ部ＳＷ２Ｌは、第１の静電容量素子となる静電容量素子ＣＳから第２の静電容量素子となる静電容量素子ＣＨを充電するスイッチとして機能する。【００４７】
また、第３のＨｉ側スイッチ部となるスイッチ部ＳＷ３Ｈ、および第３のＬｏ側スイッチ部となるスイッチ部ＳＷ３Ｌは、静電容量素子ＣＳを、バスＡ，Ｂへそれぞれ接続するスイッチとして機能する。【００４８】
スイッチ部ＳＷ１Ｈの一方の接続部には、電源端子ＶＢＡＴに接続されており、スイッチ部ＳＷ１Ｌの一方の接続部には、グランド電位端子ＧＤが接続されている。そして、これら電源端子ＶＢＡＴ、およびグランド電位端子ＧＤを介してバッテリＢＡＴが外部接続されている。【００４９】
スイッチ部ＳＷ１Ｈの他方の接続部には、スイッチ部ＳＷ２Ｈ，ＳＷ３Ｌの一方の接続部、および容量端子ＣＳ１がそれぞれ接続されている。スイッチ部ＳＷ１Ｌの他方の接続部には、スイッチ部ＳＷ２Ｌ，ＳＷ３Ｈの一方の接続部、および容量端子ＣＳ２がそれぞれ接続されている。容量端子ＣＳ１，ＣＳ２には、静電容量素子ＣＳが外部接続されている。【００５０】
スイッチ部ＳＷ２Ｈの他方の接続部には、バス端子Ｂ１が接続されており、スイッチ部ＳＷ２Ｌの他方の接続部には、バス端子Ｂ２が接続されており、これらバス端子Ｂ１，Ｂ２には、バスＡ，Ｂがそれぞれ接続されている。【００５１】
スイッチ部ＳＷ３Ｈの他方の接続部には、容量端子ＣＳ１が接続されており、スイッチ部ＳＷ３Ｌの他方の接続部には、容量端子ＣＳ２が接続されている。容量端子ＣＳ１，ＣＳ２には、静電容量素子ＣＨが外部接続されている。【００５２】
また、スイッチ部ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３Ｌの他方の接続部は、フローティング電源としてフローティング制御回路４、送信回路５、および受信回路６にそれぞれ電源電圧が供給されるように接続されている。【００５３】
次に、本実施の形態によるフローティングスイッチ部７の作用について説明する。【００５４】
まず、通常動作時においては、前述したように、パワーフェーズとデータフェーズとが繰り返される。パワーフェーズ期間では、スイッチ部ＳＷ２Ｈ，ＳＷ２Ｌとスイッチ部ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３ＬがそれぞれＯＮ（導通状態）となり、スイッチ部ＳＷ１Ｈ，ＳＷ１ＬがＯＦＦ（非導通状態）であり、静電容量素子ＣＳから、バスＡ，Ｂ、およびフローティング制御回路４、送信回路５、受信回路６にそれぞれフローティング電源が供給される。【００５５】
データフェーズ期間では、スイッチ部ＳＷ１Ｈ，ＳＷ１ＬがＯＮとなり、スイッチ部ＳＷ２Ｈ，ＳＷ２Ｌ，ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３ＬはＯＦＦとなる。それにより、静電容量素子ＣＳは、バッテリＢＡＴの電源により充電され、静電容量素子ＣＨは、フローティング制御回路４、送信回路５、受信回路６にそれぞれフローティング電源を供給する。【００５６】
また、電源投入時は、静電容量素子ＣＨ，ＣＳが充電されていないため、ある程度の電圧レベルが上がるまで、電源供給のみを繰り返す。この場合、データフェーズに相当する期間では、スイッチ部ＳＷ１Ｈ，ＳＷ１ＬのみがＯＮとなり、バッテリＢＡＴの電源から静電容量素子ＣＳを充電し静電容量素子ＣＨは、フローティング制御回路４、送信回路５、および受信回路６にそれぞれ電源電圧を供給する。【００５７】
パワーフェーズに相当する期間では、スイッチ部ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３ＬがＯＮとなり、静電容量素子ＣＳから静電容量素子ＣＨに充電するとともに、フローティング制御回路４、送信回路５、および受信回路６にそれぞれ電源電圧を供給する。また、電源投入時には、バスＡ，Ｂへの電源供給は行わないため、スイッチ部ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３ＬはＯＦＦとなっている。【００５８】
これにより、スイッチ部の数を大幅に削減したフローティングスイッチ部７を構成することが可能となる。また、データフェーズ期間では、スイッチ部ＳＷ３Ｈ、ＳＷ３ＬのみをＯＮすればよいので、各スイッチ部のＯＮ抵抗を大きくすることができ、該スイッチ部を小型化することができる。【００５９】
次に、スイッチ部ＳＷ１Ｈ、ならびにスイッチ部ＳＷ１Ｌにおける構成例を、図６〜図８を用いて説明する。【００６０】
図６に示すように、スイッチ部ＳＷ１Ｈは、電圧生成部８，９、ゲート制御部１０，１１、およびＰチャネルＭＯＳからなり、第１、および第２のＭＯＳトランジスタとなるトランジスタ１２，１３から構成されている。【００６１】
スイッチ部ＳＷ１Ｌは、電圧生成部１４，１５、ゲート制御部１６，１７、ならびにＮチャネルＭＯＳからなり、第３、および第４のＭＯＳトランジスタとなるトランジスタ１８，１９から構成されている。【００６２】
電圧生成部８，９は、バッテリＢＡＴの電源電圧から、ゲート制御部１０，１１に供給する動作電圧をそれぞれ生成する。ここで、電圧生成部８，９から、ゲート制御部１０，１１に供給する電源の出力部をそれぞれノードｂ’とノードｏｕｔｂ’とする。【００６３】
電圧生成部１４，１５は、バッテリＢＡＴの電源電圧から、ゲート制御部１６，１７に供給する動作電圧をそれぞれ生成する。ここで、電圧生成部１４，１５から、ゲート制御部１６，１７に供給する電源の出力部をそれぞれノードａ’とノードｏｕｔａ’とする。【００６４】
ゲート制御部８，９は、フローティング制御部４から出力された制御信号に基づいて、トランジスタ１２，１３を駆動するゲート制御信号を、該トランジスタ１２，１３のゲートにそれぞれ出力する。トランジスタ１２，１３は、図５に示すノードａとノードｏｕｔａとの間に直列接続されている
ゲート制御部１６，１７は、フローティング制御部４から出力された制御信号に基づいて、トランジスタ１８，１９をそれぞれ駆動するゲート制御信号を該トランジスタ１８，１９のゲートにそれぞれ出力する。トランジスタ１８，１９は、図５に示すノードｂとノードｏｕｔｂとの間に直列接続されている。【００６５】
この図６では、スイッチ部ＳＷ１Ｈとスイッチ部ＳＷ１Ｌとの構成例をそれぞれ示したが、スイッチ部ＳＷ２Ｈ，ＳＷ３Ｈ，ＳＷ２Ｌ，ＳＷ３Ｌの構成も、図６と同様の構成となっている。【００６６】
図７は、スイッチ部ＳＷ１Ｈにおける電圧生成部７、およびゲート制御部９の構成例を示した説明図である。【００６７】
図示するように、電圧生成部８は、ツェナーダイオード２０、バイポーラからなるＰ型のトランジスタ２１，２２から構成されており、ゲート制御部１０は、レベルシフタ２３、およびインバータ２４，２５から構成されている。【００６８】
ツェナーダイオード２０のカソードは、ノードａに接続されており、該ツェナーダイオード２０のアノードは、ノードｂに接続されている。トランジスタ２２のベースには、ツェナーダイオード２０のアノードが接続されている。【００６９】
また、トランジスタ２２のエミッタには、トランジスタ２１のベースが接続されている。トランジスタ２１，２２のコレクタは、ノードｂにそれぞれ接続されている。トランジスタ２１のエミッタは、ノードｂ’に接続されている。【００７０】
レベルシフタ２３の入力部には、フローティング制御部４から出力された制御信号が入力されるように接続されており、該レベルシフタ２３の出力部には、インバータ２４，２５が直列接続された構成となっている。【００７１】
レベルシフタ２３、およびインバータ２４，２５の電源供給部には、ノードａとノードｂ’間の電圧レベル、すなわち、ツェナーダイオード２０のツェナー電圧を基準として生成される電源電圧が供給されるように接続されている。【００７２】
よって、フローティング制御部４から出力された制御信号は、レベルシフタ２３によって電圧レベルが変換された後、インバータ２４，２５を介して、トランジスタ１２を駆動するゲート制御信号として出力される。【００７３】
このように、トランジスタ１２の駆動にインバータ２４，２５を用いることにより、該トランジスタ１２を高速に駆動することができる。また、インバータ２４，２５を用いることによって、消費電力を低減することが可能となり、半導体集積回路装置１の低消費電力化を実現することができる。【００７４】
図８は、スイッチ部ＳＷ１Ｌおける電圧生成部１４、およびゲート制御部１６の構成例を示した説明図である。【００７５】
図示するように、電圧生成部１４は、ツェナーダイオード２６、バイポーラからなるＮ型のトランジスタ２７，２８から構成されており、ゲート制御部１６は、レベルシフタ２９、およびインバータ３０，３１から構成されている。【００７６】
ツェナーダイオード２６のカソードは、ノードａに接続されており、該ツェナーダイオード２６のアノードは、ノードｂに接続されている。トランジスタ２７のベースには、ツェナーダイオード２６のカソードが接続されている。【００７７】
トランジスタ２７，２８のコレクタは、ノードａにそれぞれ接続されており、トランジスタ２７のエミッタは、トランジスタ２８のベースに接続されている。そして、トランジスタ２８のエミッタは、ノードａ’に接続されている。【００７８】
また、レベルシフタ２９の入力部には、フローティング制御部４から出力された制御信号が入力されるように接続されており、該レベルシフタ２９の出力部には、インバータ３０，３１が直列接続されている。【００７９】
レベルシフタ２９、およびインバータ３０，３１の電源供給部には、ノードａ’とノードｂ間の電圧レベル、すなわち、ツェナーダイオード２６のツェナー電圧を基準として生成される電源電圧が供給されるように接続されている。【００８０】
この場合も、フローティング制御部４から出力された制御信号は、レベルシフタ２９によって電圧レベルが変換された後、インバータ３０，３１を介して、トランジスタ１７を駆動するゲート制御信号として出力される。【００８１】
また、図７、図８では、スイッチ部ＳＷ１Ｈの電圧生成部８，１４、およびゲート制御部１０，１６の構成例について記載したが、スイッチ部ＳＷ１Ｈの電圧生成部９，１５、ゲート制御部１１，１７や、スイッチ部ＳＷ１Ｌ，ＳＷ２Ｈ，ＳＷ３Ｈ，ＳＷ２Ｌ，ＳＷ３Ｌに設けられた電圧生成部、ならびにゲート制御部についても同様の構成からなっている。【００８２】
このように、インバータ２４，２５，３０，３１を用いてトランジスタ１２，１３，１８，１９をそれぞれ駆動する構成としたことにより、該トランジスタ１２，１３，１８，１９のスイッチング速度を向上させることが可能となり、消費電流も低減することができる。【００８３】
それにより、本実施の形態１によれば、半導体集積回路装置１を小型化しながら、性能を向上させることが可能となる。さらに、半導体集積回路装置１の信頼性を向上させることができる。【００８４】
また、たとえば、電圧生成部１３は、スイッチング用のトランジスタとして機能するＭＯＳトランジスタにおけるゲート耐圧の加速試験を容易に行うことのできる構成とすることが可能である。【００８５】
この場合、図９に示すように、電圧生成部１３に、第１のツェナーダイオードとして機能するツェナーダイオード２６に、新たな第１のツェナーダイオードとして機能するツェナーダイオード２６ａを直列接続し、該ツェナーダイオード２６ａのアノードとカソードとの間に、スイッチ３２を設けた構成とする。【００８６】
通常、スイッチ３２は、ＯＮしており、トランジスタ１８におけるゲート耐圧の加速試験を行う際にＯＦＦとすることによって、該トランジスタ１８のゲートに印加される電圧を容易に上げることが可能となる。なお、ここでは、電圧生成部１４について説明したが、すべての電圧生成部に同様の回路を追加する構成とする。【００８７】
（実施の形態２）
本実施の形態２において、半導体集積回路装置１は、前記実施の形態１（図１）と同様に、制御部２、レベルシフト３、フローティング制御回路４、送信回路５、受信回路６、およびフローティングスイッチ部７から構成されている。【００８８】
また、フローティングスイッチ部７は、図１０に示すように、６個のスイッチ部ＳＷ１Ｈ，ＳＷ１Ｌ、ＳＷ２Ｈ，ＳＷ２Ｌ，ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３Ｌから構成されており、前記実施の形態の図５と異なるところは、スイッチ部ＳＷ２Ｈ，ＳＷ２Ｌとスイッチ部ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３Ｌの接続関係である。【００８９】
この場合、スイッチ部ＳＷ４Ｈの一方の接続部がスイッチＳＷ１Ｈの他方の接続部に接続されており、スイッチ部ＳＷ４Ｌの一方の接続部がスイッチＳＷ１Ｌの他方の接続部に接続されている。【００９０】
また、スイッチ部ＳＷ４Ｈの他方の接続部には、スイッチＳＷ２Ｈの一方の接続部が接続されており、スイッチ部ＳＷ４Ｌの他方の接続部には、スイッチＳＷ２Ｌの一方の接続部に接続されている。【００９１】
そして、スイッチＳＷ２Ｈ，ＳＷ２Ｌの他方の接続には、バス端子Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ接続されている。また、スイッチ部ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３Ｌの他方の接続部は、フローティング電源としてフローティング制御回路４、送信回路５、および受信回路６にそれぞれ電源電圧が供給されるように接続されている。【００９２】
スイッチ部ＳＷ１Ｈ，ＳＷ１Ｌの他方の接続部には、容量端子ＣＳ１，ＣＳ２がそれぞれ接続されており、スイッチ部ＳＷ３Ｈ，ＳＷ３Ｌの他方の接続部には、容量端子ＣＨ１，ＣＨ２がそれぞれ接続されている。容量端子ＣＳ１，ＣＳ２には、静電容量素子ＣＳが外部接続されており、容量端子ＣＨ１，ＣＨ２には、静電容量素子ＣＨが外部接続されている。【００９３】
本実施の形態２によるフローティングスイッチ部７では、通常動作時のパワーフェーズ期間において、スイッチ部ＳＷ１Ｈ，ＳＷ１ＬがＯＦＦし、スイッチ部ＳＷ２Ｈ，ＳＷ３Ｈ，ＳＷ２Ｌ，ＳＷ３ＬがそれぞれＯＮとなり、これらスイッチ部ＳＷ２Ｈ，ＳＷ３Ｈ，ＳＷ２Ｌ，ＳＷ３Ｌを介して、静電容量素子ＣＳから、バスＡ，Ｂ、およびフローティング制御回路４、送信回路５、受信回路６にそれぞれフローティング電源が供給される。【００９４】
また、その他の動作については、前記実施の形態１と同様であるので説明は省略する。【００９５】
よって、この場合も、スイッチ部の数を大幅に削減したフローティングスイッチ部７を構成することが可能となる。また、データフェーズ期間では、スイッチ部ＳＷ３Ｈ、ＳＷ３ＬのみをＯＮすればよいので、各スイッチ部のＯＮ抵抗を大きくすることができ、該スイッチ部を小型化することができる。【００９６】
それにより、本実施の形態２においても、半導体集積回路装置１を小型化しながら、性能を向上させることが可能となる。また、半導体集積回路装置１の信頼性を向上させることができる。【００９７】
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、本発明は前記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で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、半導体集積回路装置において、フローティング電源を供給するスイッチング回路におけるスイッチ数を大幅に削減する技術に適している。
【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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【国際調査報告】
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