(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オア回路と、前記オア回路の出力に連動して動作する出力回路と、前記出力回路より信号を外部へ導き出す端子と、外部より前記端子に入力される信号を所定の電圧と比較する比較器と、を備え、前記比較器の出力と出力制御信号を前記オア回路に入力する強制動作機能付き制御回路を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
オア回路と、前記オア回路の出力に連動して動作する出力回路と、前記出力回路より信号を外部へ導き出す端子と、外部より前記端子に入力される信号を所定の電圧と比較する比較器と、を備え、前記比較器の出力と出力制御信号を前記オア回路に入力するとともに、電池の過充電検出手段を有し、前記電池の電圧が過充電電圧よりも高いときに前記過充電検出手段より前記出力制御信号が与えられるようにした強制動作機能付き制御回路を有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は制御回路内部において生成される出力制御信号に連動して動作する出力回路を外部から強制的に動作させる強制動作機能付き制御回路を有する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の強制動作機能付き制御回路について図３を用いて説明する。図３は制御回路の特に出力制御信号Ｓ１に連動して動作する部分の回路図である。出力制御信号Ｓ１は例えば割り込み信号のような制御回路において生成される信号である。出力制御信号Ｓ１はオア回路１を介してｎ個の出力回路Ｃ１〜Ｃｎに入力される。
【０００３】
出力回路Ｃ１〜Ｃｎはバッファ回路、遅延回路や三角波発生回路等の回路である。出力回路Ｃ１〜Ｃｎは制御回路によって制御されるパーソナルコンピュータ等の必要に応じて適当数設けられており、出力制御信号Ｓ１に連動して所定の時間遅延した信号や三角波等の信号を生成し、端子Ｔ１〜Ｔｎより各信号を出力する。
【０００４】
出力回路Ｃ１〜Ｃｎの動作をテストするために、制御回路にはスイッチ端子Ｔ０が設けられている。スイッチ端子Ｔ０は比較器２の非反転入力端子（＋）に接続される。比較器２の反転入力端子（−）にはグランドレベルによりも所定の電圧Ｖｒｅｆだけ高い電圧が入力される。
【０００５】
これにより、端子Ｔ０に電圧Ｖｒｅｆよりも高い電圧が入力されると、比較器２の出力がハイレベルとなり、強制動作信号Ｓ２が生成される。出力制御信号Ｓ１と強制動作信号Ｓ２がオア回路１に入力されることにより、信号Ｓ１とＳ２の区別することなくオア回路１より出力される。これにより、強制的に出力回路Ｃ１〜Ｃｎを動作させることができ、出力回路Ｃ１〜Ｃｎの動作テストを行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の制御回路（図３）ではスイッチ端子Ｔ０を設けなければならないので端子数が多い。また、スイッチ端子Ｔ０を設けるためのワイヤーパッド（チップ上に設けられたワイヤー引き出し用の電極部）が必要となるため、チップサイズが大きくなり、コストアップとなっていた。そのため、端子数の少ないＩＣ（Integrated Circuit）ではスイッチ端子を設けないで強制動作することのできない制御回路もあった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決し、強制動作機能付き制御回路を有する半導体装置を端子数を増加させることなく提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構成は、オア回路と、前記オア回路の出力に連動して動作する出力回路と、前記出力回路より信号を外部へ導き出す端子と、外部より前記端子に入力される信号を所定の電圧と比較する比較器と、を備え、前記比較器の出力と出力制御信号を前記オア回路に入力する強制動作機能付き制御回路を有することを特徴とする半導体装置としている。
【０００９】
このような構成によると、制御回路は上記端子に外部より信号が入力されたときに、比較器で所定の電圧と比較する。そして、オア回路に比較器の出力と出力制御信号を入力し、そのオア回路の出力をバッファ回路等の出力回路に入力する。これにより、外部から与えられる信号に連動して強制的に出力回路を動作させる。
【００１０】
また、本発明の他の構成では、オア回路と、前記オア回路の出力に連動して動作する出力回路と、前記出力回路より信号を外部へ導き出す端子と、外部より前記端子に入力される信号を所定の電圧と比較する比較器と、を備え、前記比較器の出力と出力制御信号を前記オア回路に入力するとともに、電池の過充電検出手段を有し、前記電池の電圧が過充電電圧よりも高いときに前記過充電検出手段より前記出力制御信号が与えられるようにした強制動作機能付き制御回路を有することを特徴とする半導体装置としている。
【００１１】
このような構成では、例えば比較器を所定の電圧より高い電圧の入力があるとき出力がハイレベルとなるようにしておく。これにより、半導体装置は端子にその所定の電圧より高い信号の入力があるとき比較器よりハイレベルの信号を出力する。半導体装置はこの信号をオア回路で出力制御信号と合成し、オア回路の出力をバッファ回路等の出力回路に入力する。これにより、強制的に外部から与えられる信号に連動して出力回路を動作させる。
【００１３】
また、半導体装置は例えばリチウムイオン電池の電圧を検出し、過充電電圧となると比較器等を用いた過充電検出手段より出力制御信号を出力する。出力回路は遅延回路等であり、出力動作信号により例えば電池の使用を禁止するために使用される遅延回路でタイミングのずれた信号を生成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について図１を用いて説明する。図１は本実施形態の一般的な強制動作機能付き制御回路の出力部分の回路図である。尚、図１において図３と同一の部分については同一の符号を付す。
【００１５】
出力制御信号Ｓ１は例えば後述する電池の過充電検出信号である。出力制御信号Ｓ１が制御回路において生成されると、信号Ｓ１はオア回路１を介してｎ個の出力回路Ｃ１〜Ｃｎに送られる。出力回路Ｃ１〜Ｃｎは例えばバッファ回路、遅延回路や三角波発生回路等であり、制御回路によって制御される装置に応じて適当数設けられている。そして、出力回路Ｃ１〜Ｃｎの各信号が端子Ｔ１〜Ｔｎよりそれぞれ出力される。
【００１６】
前述したように、出力回路Ｃ１〜Ｃｎの動作テストを行うために、外部より信号を与えて強制動作信号Ｓ２を発生させることがある。そのため、本実施形態では、信号検出手段として比較器２を設け、端子Ｔ１と比較器２の非反転入力端子（＋）を接続する。比較器２の反転入力端子（−）にはグランドレベルより所定の電圧Ｖｒｅｆだけ高い電圧を入力する。
【００１７】
端子Ｔ１に電圧Ｖｒｅｆより高い電圧の信号が外部より入力されると、比較器２がハイレベルの強制動作信号Ｓ２を出力する。電圧Ｖｒｅｆを出力回路Ｃ１から出力される信号の電圧より高くすると、出力回路Ｃ１の出力信号によっても強制動作信号Ｓ２が発生しない。
【００１８】
信号Ｓ２がオア回路１に入力され、オア回路１より出力回路Ｃ１〜Ｃｎに送られる。これにより、出力回路Ｃ１〜Ｃｎは出力制御信号Ｓ１が送られてきたときと同じ状態となるので、信号Ｓ１生成時の出力回数Ｃ１〜Ｃｎの動作テストを行うことができる。
【００１９】
比較器２は端子Ｔ１に入力される所定の信号を検出する回路であればよいので例えばパルスを検出する回路としてもよい。また、複数の端子より所定の信号入力があった場合に信号Ｓ２が生成される構成としてもよい。
【００２０】
本実施形態の制御回路によると、上記従来の制御回路（図３）で必要となっていたスイッチ端子Ｔ０が不要となるので、端子数を増加させない。また、端子数の増加しない分だけワイヤーパッドが不要となる。そのため、チップサイズを大きくならないようにすることができるので低コストとなる。端子数の少ないＩＣの場合でも別途スイッチ端子Ｔ０を設ける必要がない。
【００２１】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について図２を用いて説明する。図２は上記第１の実施形態の制御回路（図１）を電源監視ＩＣ（半導体装置）１０に応用した回路の回路図である。リチウムイオン電池１１〜１４は過充電となると発煙等の危険があるため、電源監視ＩＣ１０を用いて電池１１〜１４の監視を行う。
【００２２】
４個のリチウムイオン電池１１〜１４が高電位から順に直列に接続されており、電池１１〜１４より例えばパーソナルコンピュータ（図示せず）に電力が供給される。電池１１の高電位側が電源監視ＩＣ１０の端子ＶＣＣ及びＶ１に接続される。電池１１と１２の接続中点が端子Ｖ２に接続される。電池１２と１３の接続中点が端子Ｖ３に接続される。電池１３と１４の接続中点が端子Ｖ４に接続される。電池１４の低電位側が端子ＧＮＤに接続されるとともに、接地されグランドレベルとなる。
【００２３】
端子Ｖ１とＶ２の間にＵＶＬＯ（Under Voltage Lock Out circuit）２１が接続される。ＵＶＬＯ２１は比較器等を用いて端子Ｖ１、Ｖ２の間の電圧を所定の電圧と比較するもので、端子Ｖ１、Ｖ２の間の電圧がその所定の電圧より低いときにＵＶｌＬＯ２１は比較器３１をオンする。これにより、高電圧により電源監視ＩＣ１０が破壊されるのを防止している。
【００２４】
比較器３１は過充電検出手段である。比較器３１の非反転入力端子（＋）が端子Ｖ１に接続され、反転入力端子（−）に端子Ｖ２の電圧よりも電圧Ｖａだけ高い電圧が入力される。これにより、比較器３１がオンしているときは電池１１の電圧が過充電電圧より高いかどうか比較する。リチウムイオン電池１１は通常の使用時ではおよそ２．３Ｖ〜４．２Ｖであるので、例えば４．３Ｖを過充電電圧とすることにより電池１１の電圧が高いとき比較器３１の出力はハイレベルとなる。一方、低いとき比較器３１の出力はローレベルとなる。
【００２５】
端子Ｖ２とＶ３の間にもＵＶＬＯ２２と比較器３２が、上述のＵＶＬＯ２１及び比較器３１と同様の構成で設けられている。ＵＶＬＯ２２が端子Ｖ２及びＶ３に接続される。比較器３２の非反転入力端子（＋）が端子Ｖ２に接続される。比較器３２の反転入力端子（−）には端子Ｖ３の電圧よりもＶａだけ高い電圧が入力される。これにより、電池１２が過充電電圧より高いとき比較器３２の出力はハイレベルとなり、一方、過充電電圧より低いとき比較器３２の出力はローレベルとなる。
【００２６】
端子Ｖ３とＶ４の間にもＵＶＬＯ２３と比較器３３が、上述のＵＶＬＯ２１及び比較器３１と同様の構成で設けられている。ＵＶＬＯ２３が端子Ｖ３及びＶ４に接続される。比較器３３の非反転入力端子（＋）が端子Ｖ３に接続される。比較器３３の反転入力端子（−）には端子Ｖ４の電圧よりもＶａだけ高い電圧が入力される。これにより、電池１３が過充電電圧より高いとき比較器３３の出力はハイレベルとなり、一方、過充電電圧より低いとき比較器３３の出力はローレベルとなる。
【００２７】
端子Ｖ４とＧＮＤの間にもＵＶＬＯ２４と比較器３４が、上述のＵＶＬＯ２１と比較器３１と同様の構成で設けられている。ＵＶＬＯ２４が端子Ｖ４及びＧＮＤに接続される。比較器３４の非反転入力端子（＋）が端子Ｖ４に接続される。比較器３４の反転入力端子（−）にはグランドレベルよりもＶａだけ高い電圧が入力される。これにより、電池１４が過充電電圧より高いとき比較器３４の出力はハイレベルとなり、一方、過充電電圧より低いとき比較器３４の出力はローレベルとなる。
【００２８】
比較器３１〜３４の出力がオア回路４０に入力される。これにより、電池１１〜１４の全てがローレベルのときオア回路４０の出力はローレベルとなる。一方、電池１１〜１４の１個でも電圧が過充電電圧より高くなるとオア回路４０の出力はハイレベルとなり、過充電検出を示す出力制御信号Ｓ１がオア回路４０より出力される。出力制御信号Ｓ１はオア回路４１を介して不感応回路４２に送られる。更に、出力制御信号Ｓ１はオア回路４１の通過後に端子ＯＵＴ３に送られる。
【００２９】
不感応回路４２は信号を時間的に遅延して出力する回路である。不感応回路４２は端子ＶＣＣ及びＧＮＤに接続されることにより電力が供給される。そして、端子ＴＣに接続されているコンデンサ１５を用いて遅延時間の設定を行っている。例えば不感応回路４２より定電流をコンデンサ１５に送り、コンデンサ１５が充電により所定の電圧となるまでの時間を遅延時間とする。
【００３０】
そして、その遅延時間の経過後に不感応回路４２より信号が端子ＯＵＴ１とＯＵＴ２に出力される。尚、端子ＯＵＴ１とＯＵＴ２に出力される信号の遅延時間は同一であってもそれぞれ異なっていてもよい。出力制御信号Ｓ１により端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３よりタイミングのずれた信号が出力される。
【００３１】
例えば、パーソナルコンピュータ（図示せず）が電池１１〜１４を電源とする場合、電池１１〜１４のどれかが過充電電圧より高くなっても、すぐにパーソナルコンピュータ全体をオフすると、ＲＡＭ（Random Access Memory）に記憶されているデータが消去されてしまう。
【００３２】
そのため、パーソナルコンピュータの全体をオフするには、まずＲＡＭ等に記憶されているデータを磁気ディスク等に退避した後に全体をオフする。端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３から得られる信号を利用することにより、そのオフするタイミングを得ることができる。このように、端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３より得られる信号は電源監視ＩＣ１０の内部で使用されるものでなく、電源監視ＩＣ１０に接続されたパーソナルコンピュータ等の装置で使用される。
【００３３】
前述したように、動作テスト等のために外部より強制的に不感応回路４２を動作させる場合がある。そのため、本実施形態では端子ＯＵＴ１に比較器４３の非反転入力端子（＋）が接続されている。比較器４３の反転入力端子（−）にはグランドレベルよりも電圧Ｖｒｅｆだけ高い電圧が入力される。これにより、端子ＯＵＴ１に電圧Ｖｒｅｆよりも高い電圧の信号が電源監視ＩＣ１０に入力された場合には、比較器４３よりハイレベルの強制動作信号Ｓ２が出力される。
【００３４】
強制動作信号Ｓ２がオア回路４１に入力される。オア回路４１の出力は信号Ｓ１とＳ２の区別がないので、オア回路４０より出力制御信号Ｓ１が出力された場合と同一の処理が外部より強制的に与えることができる。
【００３５】
尚、コンデンサ１５の電気容量を可変することにより任意の遅延時間が設定できる。また、コンデンサ１５は電源監視ＩＣ１０に内蔵してもよい。比較器４３の信号検出手段は端子ＯＵＴ１だけでなく、例えば端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２の両方に設けてもよい。
【００３６】
本実施形態により、電源監視ＩＣ１０において強制的に不感応回路４２を動作させるためのスイッチ端子が端子ＯＵＴ１と共通化されているので端子数を増加させない。また、電源監視ＩＣ１０では動作テストのように強制動作機能を使用する機会は少ないので、端子数を増加させないことは電源監視ＩＣ１０にとって有効である。
【００３７】
また、図２に示す電源監視ＩＣ１０で過充電検出部分について説明したが、電池１１〜１４の過放電検出機能や過電流検出機能を電源監視ＩＣ１０に備えてもよい。過放電を検出するには、例えば比較器３１と並列に新たな比較器（図示せず）を接続し、その比較器の反転入力端子（−）に入力する電圧Ｖａに相当する電圧を異なる値にして電池１１の電圧が過放電電圧より小さくなったかどうか判断する。過放電電圧は例えば２．３Ｖである。
【００３８】
電池１２〜１４についても同様に比較器を比較器３２〜３４に並列となるように接続し、これらの比較器の出力をアンド回路に入力することにより放電許可信号が得られる。この放電許可信号が得られない場合、上述の手順でパーソナルコンピュータをオフする。
【００３９】
過電流を検出するには、例えば、電池１１〜１４と直列となるように抵抗（図示せず）を挿入し、その抵抗の電圧降下を検出する。これにより、ある電流より大きい場合、上述の手順でパーソナルコンピュータをオフする。
【００４０】
【発明の効果】
上述のように本発明により、制御回路の端子とスイッチ端子を共通化して、端子数を増加させないようにする。制御回路を電源監視ＩＣに応用した場合には、端子数が増加しないので、チップサイズが大きくならないようにすることができる。そのため、低コストとなる。
【００４１】
また、比較器が信号検出手段となって所定の電圧の信号の入力によって強制動作信号を生成するので、例えば出力回路の出力電圧よりも所定の電圧を高く設定することにより、出力回路の出力と混同しないで強制的に出力回路をオンすることができる。
【００４２】
また、電源監視ＩＣのように安全のために電池の状態を監視する装置では、過充電電電圧となった場合、ＩＣで出力制御信号を発生させることにより、例えば不感応回路を用いてパーソナルコンピュータ等に順次オフするタイミングをとるための信号が出力されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態の制御回路の回路図。
【図２】  本発明の第２の実施形態の電源監視ＩＣの回路図。
【図３】  従来の強制動作機能付き制御回路の回路図。
【符号の説明】
１    オア回路
２    比較器
Ｃ１〜Ｃｎ    出力回路
Ｔ１〜Ｔｎ    端子
Ｓ１    出力制御信号
Ｓ２    強制動作信号
１０    電源監視ＩＣ
１１〜１４    リチウムイオン電池
１５    コンデンサ
２１〜２４    ＵＶＬＯ
３１〜３４    比較器
４０、４１    オア回路
４２    不感応回路
４３    比較器
ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３    端子
【図１】
0003838722.tif 000002
【図２】
0003838722.tif 000003
【図３】
0003838722.tif 000004