(57)【要約】【課題】電源供給を再開する際に発生するノイズを抑えつつ、容量素子により発生するリーク電流を低減することができる電源スイッチ回路を提供することを課題とする。【解決手段】電源スイッチ回路は、電源電位が供給される電源電位線（ＶＤＤＳＲＣ）と、基準電位が供給される基準電位線（ＶＳＳ）と、電圧線（ＶＤＤＰＤ）と、前記電圧線及び前記基準電位線間に接続されるパワードメイン（１０５）と、前記電源電位線及び前記電圧線間に接続される第１のスイッチ（１０４）と、前記電源電位線及び前記基準電位線間に接続される容量素子（１０１）と、前記電源電位線及び前記基準電位線間において、前記容量素子に対して直列に接続される第２のスイッチ（１０２）とを有し、前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチがオンすると、オンからオフに切り替わる。【選択図】図１
2013251807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電位が供給される電源電位線と、
基準電位が供給される基準電位線と、
電圧線と、
前記電圧線及び前記基準電位線間に接続されるパワードメインと、
前記電源電位線及び前記電圧線間に接続される第１のスイッチと、
前記電源電位線及び前記基準電位線間に接続される容量素子と、
前記電源電位線及び前記基準電位線間において、前記容量素子に対して直列に接続される第２のスイッチとを有し、
前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチがオンすると、オンからオフに切り替わることを特徴とする電源スイッチ回路。
【請求項２】
前記第２のスイッチは、前記電圧線がハイレベルになるとオフすることを特徴とする請求項１記載の電源スイッチ回路。
【請求項３】
さらに、第１の制御信号を生成する制御回路を有し、
前記第１のスイッチは、前記第１の制御信号に応じてオン／オフすることを特徴とする請求項１又は２記載の電源スイッチ回路。
【請求項４】
前記制御回路は、第２の制御信号を生成し、
前記第２のスイッチは、前記電圧線の電位及び前記第２の制御信号に応じてオン／オフすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源スイッチ回路。
【請求項５】
さらに、前記電圧線の電位及び前記第２の制御信号の論理和信号を出力する論理和回路を有し、
前記第２のスイッチは、ゲートが前記論理和回路の出力端子に接続されるｐチャネル電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項４記載の電源スイッチ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源スイッチ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーゲーティング技術は、パワードメインへの電源供給のオン／オフを制御する技術である。パワーゲーティング技術を利用することによる問題の一つに、ノイズの問題がある。具体的には、回路の一部の電源供給を止めたり、供給を開始したりする際に、ノイズが発生する。特に、電源供給を開始する際に発生するノイズは、電源供給を止めていない周りの回路へ影響を及ぼすため、その対策が必要である。
【０００３】
また、半導体集積回路のレイアウトの前段階で、電源制御回路を用いた半導体集積回路の内部回路の電源の接続及び切断時に発生する電源ノイズを算出する電源ノイズ算出手段と、算出された電源ノイズが第一基準値以下であるか否かを判定する基準値判定手段とを有するノイズ解析装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、電源ノイズ解析に係る基本単位回路の解析モデルを作成する解析モデル作成部と、解析モデル作成部で作成した基本単位回路を半導体集積回路の内部回路の解析モデルとして組み込み、半導体集積回路のレイアウトの前段階で、内部回路への電源供給を制御する複数のスイッチ群を有する電源制御回路を用いた半導体集積回路にて内部回路の電源の接続及び切断を行った際に発生する電源ノイズを算出する電源ノイズ算出部とを有するノイズ解析装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３０１３６６号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、電源供給を開始する際に発生するノイズを抑えつつ、容量素子により発生するリーク電流を低減することができる電源スイッチ回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
電源スイッチ回路は、電源電位が供給される電源電位線と、基準電位が供給される基準電位線と、電圧線と、前記電圧線及び前記基準電位線間に接続されるパワードメインと、前記電源電位線及び前記電圧線間に接続される第１のスイッチと、前記電源電位線及び前記基準電位線間に接続される容量素子と、前記電源電位線及び前記基準電位線間において、前記容量素子に対して直列に接続される第２のスイッチとを有し、前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチがオンすると、オンからオフに切り替わる。
【発明の効果】
【０００８】
第１のスイッチを設けることにより、パワードメインへの電源供給をオン／オフし、消費電力を低減することができる。また、容量素子を設けることにより、パワードメインに電源供給を開始する際に発生するノイズを抑えることができる。また、第２のスイッチを設けることにより、容量素子により発生するリーク電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態による電源スイッチ回路の構成例を示す図である。
【図２】図２は、図１の電源スイッチ回路の動作例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は実施形態による電源スイッチ回路の構成例を示す図であり、図２は図１の電源スイッチ回路の動作例を示すタイミングチャートである。電源電位線ＶＤＤＳＲＣは、電源電位が供給される線である。基準電位線ＶＳＳは、基準電位（例えば０Ｖ）が供給される線である。電圧線ＶＤＤＰＤは、パワードメイン１０５の電源電位ノードに接続される線である。パワードメイン１０５の基準電位ノードは、基準電位線ＶＳＳに接続される。制御回路１０６は、第１の制御信号Ｐｓｗ及び第２の制御信号Ｐｒｅを生成する。複数の第１のスイッチ１０４は、電源電位線ＶＤＤＳＲＣ及び電圧線ＶＤＤＰＤ間に並列に接続される。例えば、第１のスイッチ１０４は、ｐチャネル電界効果トランジスタである。ｐチャネル電界効果トランジスタ１０４は、ソースが電源電位線ＶＤＤＳＲＣに接続され、ゲートが第１の制御信号Ｐｓｗの線に接続され、ドレインが電圧線ＶＤＤＰＤに接続される。論理和（ＯＲ）回路１０３は、電源電位線ＶＤＤＳＲＣ及び基準電位線ＶＳＳに接続され、電圧線ＶＤＤＰＤの電位及び第２の制御信号Ｐｒｅの論理和信号を出力する。容量素子１０１及び第２のスイッチ１０２の直列接続回路は、電源電位線ＶＤＤＳＲＣ及び基準電位線ＶＳＳ間に接続される。例えば、第２のスイッチ１０２は、ｐチャネル電界効果トランジスタである。ｐチャネル電界効果トランジスタ１０２は、ソースが電源電位線ＶＤＤＳＲＣに接続され、ゲートＮ１が論理和回路１０３の出力端子に接続される。容量素子１０１は、ｐチャネル電界効果トランジスタ１０２のドレイン及び基準電位線ＶＳＳ間に接続される。
【００１１】
例えば通常モードでは、制御回路１０６は、ローレベルの第１の制御信号Ｐｓｗを出力する。第１のスイッチ１０４は、第１の制御信号Ｐｓｗがローレベルであるときにはオンする。すると、電圧線ＶＤＤＰＤは、第１のスイッチ１０４を介して電源電位線ＶＤＤＳＲＣに接続され、電源電位の供給を受ける。パワードメイン１０５は、電圧線ＶＤＤＰＤから電源電位の供給を受けて動作する。
【００１２】
例えば低消費電力モードでは、制御回路１０６は、ハイレベルの第１の制御信号Ｐｓｗを出力する。第１のスイッチ１０４は、第１の制御信号Ｐｓｗがハイレベルであるときにはオフする。すると、電圧線ＶＤＤＰＤは、電源電位線ＶＤＤＳＲＣから切断され、やがて０Ｖになる。パワードメイン１０５は、電圧線ＶＤＤＰＤから電源電位の供給を受けることができず、動作を停止する。パワードメイン１０５の動作を停止させることにより、消費電力を低減することができる。
【００１３】
以上のように、第１のスイッチ１０４のオン／オフを制御することにより、パワードメイン１０５への電源供給のオン／オフを制御することができる。ここで、第１のスイッチ１０４がオフからオンに切り替わる際に、電源電位線ＶＤＤＳＲＣ及び基準電位線ＶＳＳにノイズが発生する。このノイズを低減するために、容量素子１０１を設ける。容量素子１０１を設けることにより、第１のスイッチ１０４のオン／オフを切り替える際に発生するノイズを低減することができる。ここで、第２のスイッチ１０２がない場合には、容量素子１０１は常に電源電位線ＶＤＤＳＲＣ及び基準電位線ＶＳＳに接続され、リーク電流が発生し、無駄な電力を消費してしまう。特に、最近の半導体テクノロジの微細化に伴い、リーク電流の問題が大きくなってきている。そこで、第２のスイッチ１０２が設けられる。第２のスイッチ１０２は、第１のスイッチ１０４がオフからオンに切り替わる際のノイズ発生時にのみ容量素子１０１を電源電位線ＶＤＤＳＲＣに接続し、それ以外では容量素子１０１を電源電位線ＶＤＤＳＲＣから切断し、リーク電流を防止する。これにより、消費電力を低減することができる。
【００１４】
制御回路１０６は、例えば通常モードでは第１の制御信号Ｐｓｗをローレベルにし、例えば低消費電力モードでは第１の制御信号Ｐｓｗをハイレベルにする。例えば、第１の制御信号Ｐｓｗは、時刻ｔ３より前ではハイレベルであり、時刻ｔ３以降ではローレベルである。また、制御回路１０６は、第１の制御信号Ｐｓｗに応じて第２の制御信号Ｐｒｅを生成する。第２の制御信号Ｐｒｅは、第１の制御信号Ｐｓｗがハイレベルからローレベルに切り替わる時刻ｔ３の第１のマージン時間前の時刻ｔ２において、ハイレベルからローレベルに切り替わり、第１の制御信号Ｐｓｗがハイレベルからローレベルに切り替わる時刻ｔ３の第２のマージン時間後の時刻ｔ５において、ローレベルからハイレベルに切り替わる。
【００１５】
第１のスイッチ１０４がオフからオンに切り替わる際に発生するノイズは、第１の制御信号Ｐｓｗがハイレベルからローレベルへ変化した直後に現れる。この時に発生するノイズは、容量素子１０１により低減することができる。その後、電圧線ＶＤＤＰＤの電位が立ち上がる。すると、論理和回路１０３はハイレベルを出力し、第２のスイッチ１０２はオンからオフに切り替わり、電源電位線ＶＤＤＳＲＣから容量素子１０１へ電源電位の印加がストップする。これにより、ノイズが発生する期間以外の期間では、電源電位線ＶＤＤＳＲＣから容量素子１０１への電源電位の印加がストップされ、容量素子１０１によるリーク電流を抑制することができる。
【００１６】
次に、図２を参照しながら、図１の電源スイッチ回路の動作例を説明する。まず、時刻ｔ１では、第１の制御信号Ｐｓｗがハイレベル、第２の制御信号Ｐｒｅがハイレベルである。第２の制御信号Ｐｒｅがハイレベルであるので、論理和回路１０３はハイレベルを出力する。第２のスイッチ１０２のゲートＮ１はハイレベルであるので、第２のスイッチ１０２はオフし、容量素子１０１の充電電圧は０Ｖである。これにより、容量素子１０１によるリーク電流を防止することができる。また、第１の制御信号Ｐｓｗがハイレベルであるので、第１のスイッチ１０４がオフし、電圧線ＶＤＤＰＤは０Ｖである。これにより、パワードメイン１０５への電源供給は停止される。電源電位線ＶＤＤＳＲＣは電源電位であり、基準電位線ＶＳＳは０Ｖである。
【００１７】
次に、時刻ｔ２では、制御回路１０６は、第２の制御信号Ｐｒｅをハイレベルからローレベルに切り替える。第２の制御信号Ｐｒｅ及び電圧線ＶＤＤＰＤが共にローレベルになるので、論理和回路１０３はローレベルを出力する。これにより、第２のスイッチ１０２のゲートＮ１はローレベルになり、第２のスイッチ１０２はオフからオンに切り替わる。すると、容量素子１０１は、電源電位に充電される。容量素子１０１は、電源電位線ＶＤＤＳＲＣに接続され、ノイズ低減機能が活性化される。
【００１８】
次に、時刻ｔ３では、容量素子１０１は、電源電位にまで充電されている。制御回路１０６は、パワードメイン１０５に電源を供給するため、第１の制御信号Ｐｓｗをハイレベルからローレベルに切り替える。すると、第１のスイッチ１０４がオンし、電圧線ＶＤＤＰＤは電源電位に向けて電位が上昇する。第１のスイッチ１０４がオフからオンに切り替わると、電圧線ＶＤＤＰＤ及びパワードメイン１０５に一時的に大量の電荷が流入するため、電源電位線ＶＤＤＳＲＣ及び基準電位線ＶＳＳにノイズが発生する。ただし、第２のスイッチ１０２により容量素子１０１が電源電位線ＶＤＤＳＲＣに接続されているので、電源電位線ＶＤＤＳＲＣ及び基準電位線ＶＳＳに発生するノイズは低減されている。電圧線ＶＤＤＰＤに電源電位が供給されると、パワードメイン１０５にも電源が供給され、パワードメイン１０５は動作状態になる。
【００１９】
次に、時刻ｔ４では、電圧線ＶＤＤＰＤの電位が閾値以上になり、電圧線ＶＤＤＰＤがローレベルからハイレベルになる。すると、論理和回路１０３はハイレベルを出力し、第２のスイッチ１０２のゲートＮ１がローレベルからハイレベルになり、第２のスイッチ１０２はオンからオフに切り替わる。すると、容量素子１０１は、充電を終了し、徐々に充電電圧が低下していく。容量素子１０１は、電源電位線ＶＤＤＳＲＣから切断されるので、容量素子１０１によるリーク電流が防止され、消費電力を低減することができる。
【００２０】
次に、時刻ｔ５では、制御回路１０６は、第２の制御信号Ｐｒｅをローレベルからハイレベルに切り替える。この際、第２のスイッチ１０２のオン／オフ状態は、変わらない。その後、時刻ｔ１の状態に戻る。
【００２１】
以上のように、容量素子１０１は、時刻ｔ２からｔ４までの期間では電源電位線ＶＤＤＳＲＣに接続されるのでノイズ低減機能を果たすことができ、それ以外の期間では電源電位線ＶＤＤＳＲＣから切断されるのでリーク電流を防止することにより消費電力を低減することができる。
【００２２】
本実施形態によれば、第１のスイッチ１０４を設けることにより、パワードメイン１０５への電源供給をオン／オフし、消費電力を低減することができる。また、容量素子１０１を設けることにより、パワードメイン１０５に電源供給を開始する際に発生するノイズを抑えることができる。また、第２のスイッチ１０２を設けることにより、容量素子１０１により発生するリーク電流を低減することができる。
【００２３】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０１  容量素子
１０２  第２のスイッチ
１０３  論理和回路
１０４  第１のスイッチ
１０５  パワードメイン
１０６  制御回路
【図１】
2013251807.tif 000003
【図２】
2013251807.tif 000004