本發(fā)明涉及具備將發(fā)電單元的發(fā)電電力充入至蓄電單元的系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置，更具體地講，涉及防止蓄電單元的過充電的過充電防止電路。

背景技術(shù)：
圖7是以往的具備充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的電路圖。具有作為發(fā)電單元的太陽能電池11、作為蓄電單元的二次電池12、作為逆流防止電路的二極管13、電壓檢測電路14以及開關(guān)單元15。電壓檢測電路14和開關(guān)單元15構(gòu)成過充電防止電路。在從太陽能電池11到二次電池12的充電路徑中連接逆流防止二極管13，將開關(guān)單元15與太陽能電池11并聯(lián)連接。由二次電池12驅(qū)動的電壓檢測電路14對二次電池12的電壓進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)達(dá)到過充電電壓時，接通開關(guān)單元，使太陽能電池短路，防止過充電。在電壓檢測電路14沒有檢測到過充電時，根據(jù)太陽能電池11的發(fā)電而對二次電池12進(jìn)行充電。通過逆流防止二極管13的動作，防止從二次電池12到太陽能電池11的逆流（例如參照專利文獻(xiàn)1）。【專利文獻(xiàn)1】日本特開平10-336914號公報然而，在以往的具備充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置中，由于通過二次電池12來對電壓檢測電路14進(jìn)行驅(qū)動，因此存在二次電池12的功耗變大的問題。雖然未圖示，但為了延長電池的壽命，正在對通過二次電池12來驅(qū)動的負(fù)載電路進(jìn)行以極低功耗來動作的設(shè)計，在電壓檢測電路14中消耗額外的電力是致命的缺點。而且，由于在充電路徑中設(shè)置有逆流防止二極管13，因此在充電時產(chǎn)生與逆流防止二極管的正向電壓相應(yīng)的電壓損失，使充電效率變差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，本發(fā)明的目的是提供一種具備將二次電池12的電力消耗抑制為零、并且充電效率良好的充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置。為了解決以往的問題，本發(fā)明的具備充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置具備：發(fā)電單元，其供給電力；蓄電單元，其對發(fā)電單元的電力進(jìn)行蓄電；開關(guān)單元，其設(shè)置在用于將發(fā)電單元的電力充入至蓄電單元的充電路徑上；比較器，其由發(fā)電單元的電力驅(qū)動，對參照電壓與蓄電單元的蓄電電壓進(jìn)行比較；以及電平轉(zhuǎn)換器，其設(shè)置在比較器與開關(guān)單元之間，對比較器的判定結(jié)果進(jìn)行電壓電平轉(zhuǎn)換而從發(fā)電電壓轉(zhuǎn)換到蓄電電壓，并傳遞給開關(guān)單元。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⑿铍妴卧碾娏ο囊种茷榱?，因此能夠減小二次電池的功耗，并且能夠使充電效率良好。附圖說明圖1是本發(fā)明的第一實施方式的具備充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的框圖。圖2是本發(fā)明的第一實施方式的具備充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的框圖。圖3是本發(fā)明的第一實施方式的具備充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的過充電防止電路的動作說明圖。圖4是第一實施方式的過充電防止電路的恒壓輸出單元的一例。圖5是第一實施方式的過充電防止電路的比較器、電平轉(zhuǎn)換器的一例。圖6是第一實施方式的過充電防止電路的恒壓輸出單元的動作說明圖。圖7是以往的具備充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的框圖。圖8是本發(fā)明的第二實施方式的具備充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的框圖。圖9是本發(fā)明的第二實施方式的具備充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的動作說明圖。標(biāo)號說明：1發(fā)電單元2蓄電單元3比較器4電平轉(zhuǎn)換器5開關(guān)單元6恒壓輸出單元7鉗位電路31、32PMOS晶體管33、34NMOS晶體管35電流源41NMOS晶體管42電阻43、44反相器51、52NMOS晶體管53、54寄生二極管61基準(zhǔn)電壓電路62放大器63泄放電阻64輸出驅(qū)動器具體實施方式下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。在實施方式的說明中，作為前提條件，進(jìn)行設(shè)高電位側(cè)為接地電位、發(fā)電單元1發(fā)出負(fù)電壓、蓄電單元2對負(fù)電壓進(jìn)行蓄電的狀況下的說明。即，電壓高、電壓上升的描述表示電壓的絕對值小，電壓低、電壓下降的描述表示電壓的絕對值大。<第一實施方式>圖1示出本發(fā)明的第一實施方式的具備充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的框圖。第一實施方式的充電系統(tǒng)具備：發(fā)電單元1；蓄電單元2；在充電路徑上設(shè)置的開關(guān)單元5；由發(fā)電電壓VGEN驅(qū)動并輸出恒壓V1的恒壓輸出單元6；由發(fā)電電壓VGEN驅(qū)動并對恒壓V1和蓄電電壓VSTO進(jìn)行比較的比較器3；以及根據(jù)需要將比較器3的輸出轉(zhuǎn)換成蓄電電壓VSTO的電壓電平并輸出到開關(guān)單元5的控制端子的電平轉(zhuǎn)換器4。對恒壓輸出單元6的動作進(jìn)行說明。圖6示出恒壓輸出單元6的輸出波形。從t0過一會兒，由發(fā)電電壓VGEN輸出負(fù)電壓，此時恒壓V1輸出與發(fā)電電壓VGEN相同的電壓。在t3的時刻，發(fā)電電壓VGEN達(dá)到過充電防止電壓VLIM，此后即使發(fā)電電壓VGEN輸出負(fù)電壓，恒壓V1也維持原來的過充電防止電壓VLIM的電壓電平。在與蓄電電壓VSTO相比恒壓V1高時，比較器3輸出低電平，在與蓄電電壓VSTO相比恒壓V1低時，比較器3輸出高電平。電平轉(zhuǎn)換器4根據(jù)需要，將發(fā)電電壓VGEN電平轉(zhuǎn)換成蓄電電壓VSTO電平，在比較器3的輸出不定時，輸出低電平。當(dāng)在控制端子中輸入高電平的信號VSW時，開關(guān)單元5導(dǎo)通充電路徑，當(dāng)在控制端子中輸入低電平的信號VSW時，開關(guān)單元5切斷充電路徑。圖3是圖1所示的過充電防止電路的動作說明圖。該圖示出隨著時間從t0至t5，發(fā)電單元1發(fā)出負(fù)電壓，電壓下降的樣子。在t0～t1的期間，恒壓V1比蓄電電壓VSTO高，根據(jù)比較器3的判定，向開關(guān)單元5的控制端子輸入低電平的信號VSW，充電路徑被切斷，成為非充電狀態(tài)（逆流防止?fàn)顟B(tài)）。在t1～t2的期間，恒壓V1比蓄電電壓VSTO低，根據(jù)比較器3的判定，向開關(guān)單元5的控制端子輸入高電平的信號VSW，充電路徑被導(dǎo)通。但是，由于蓄電電壓VSTO與發(fā)電電壓VGEN的差的絕對值|VSTO-VGEN|小于在開關(guān)單元5的導(dǎo)通電阻上產(chǎn)生的電壓VRON，因此不會流過充電電流，是非充電狀態(tài)。在t2～t3的期間，發(fā)電電壓VGEN比蓄電電壓VSTO低，蓄電電壓VSTO與發(fā)電電壓VGEN的差的絕對值|VSTO-VGEN|超過在開關(guān)單元5的導(dǎo)通電阻上產(chǎn)生的電壓VRON，因此會流過充電電流。即，成為蓄電單元2被充電的充電狀態(tài)。在t3的時刻，發(fā)電電壓VGEN達(dá)到過充電防止電壓VLIM，此后恒壓V1維持過充電防止電壓VLIM的電壓電平。在t4的時刻，被充電的蓄電電壓VSTO達(dá)到恒壓V1，根據(jù)比較器3的判定，向開關(guān)單元5的控制端子輸入低電平的信號VSW，充電路徑被切斷，成為非充電狀態(tài)（過充電防止?fàn)顟B(tài)）。圖2示出開關(guān)單元5的具體的一例，對開關(guān)單元5和電平轉(zhuǎn)換器4進(jìn)行詳細(xì)說明。開關(guān)單元5由NMOS晶體管51和NMOS晶體管52構(gòu)成，該NMOS晶體管51的背柵端子和一個擴(kuò)散端子連接到蓄電電壓VSTO，該NMOS晶體管52的背柵端子和一個擴(kuò)散端子連接到發(fā)電電壓VGEN，另一個擴(kuò)散端子連接到NMOS晶體管51的另一個擴(kuò)散端子。這樣連接時，形成以NMOS晶體管51的另一個擴(kuò)散端子作為陰極端子，以背柵端子作為陽極端子的寄生二極管53。同樣，形成以NMOS晶體管52的另一個擴(kuò)散端子作為陰極端子，以背柵端子作為陽極端子的寄生二極管54。寄生二極管53、54在發(fā)電單元1與蓄電單元2之間以彼此相反的方向連接，因此發(fā)電電壓VGEN和蓄電電壓VSTO不會經(jīng)由寄生二極管53、54而導(dǎo)通。在MOS晶體管的導(dǎo)通電阻上產(chǎn)生的電壓VRON小于二極管的正向電壓，因此能夠使充電效率良好。電平轉(zhuǎn)換器4輸出以下2個系統(tǒng)的信號：將輸入的發(fā)電電壓VGEN電平的信號轉(zhuǎn)換成蓄電電壓VSTO電平后的信號VSW1、以及未進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的原發(fā)電電壓VGEN電平的信號VSW2。信號VSW1輸入到NMOS晶體管51的柵極端子，信號VSW2輸入到NMOS晶體管52的柵極端子。如圖2所示構(gòu)成的開關(guān)單元5和電平轉(zhuǎn)換器4如下所述地進(jìn)行動作。從t0到t1的期間是逆流防止?fàn)顟B(tài)，信號VSW1和信號VSW2成為低電平。由于信號VSW1的低電平要被電平轉(zhuǎn)換器4進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，因此是蓄電電壓VSTO，另一方面，由于信號VSW2的低電平不進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，因此是發(fā)電電壓VGEN。此時，最低電壓是蓄電電壓VSTO，由于NMOS晶體管51的柵極端子和連接到蓄電單元側(cè)的擴(kuò)散端子均為蓄電電壓VSTO，因此能夠可靠地使NMOS晶體管51截止。雖然NMOS晶體管52的柵極端子為低電平，但由于是高于蓄電電壓VSTO的發(fā)電電壓VGEN，因此不能保證可靠地使NMOS晶體管52截止。但是，由于NMOS晶體管51截止，因此對整體動作不會有問題。從t1到t4的期間是使開關(guān)單元5導(dǎo)通的期間，信號VSW1和信號VSW2為高電平。信號VSW1和信號VSW2與有無進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換無關(guān)地輸出接地電壓VDD。由于接地電壓VDD是最高電壓，因此能夠使NMOS晶體管51、52都可靠地導(dǎo)通。從t4到t5的期間是過充電防止?fàn)顟B(tài)，信號VSW1和信號VSW2成為低電平。由于信號VSW1的低電平要被電平轉(zhuǎn)換器4進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，因此是蓄電電壓VSTO，另一方面，信號VSW2的低電平不進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，因此是發(fā)電電壓VGEN。此時，最低電壓為發(fā)電電壓VGEN，NMOS晶體管52的柵極端子和連接到發(fā)電單元側(cè)的擴(kuò)散端子均為發(fā)電電壓VGEN，因此能夠可靠地使NMOS晶體管52截止。雖然NMOS晶體管51的柵極端子為低電平，但由于是比發(fā)電電壓VGEN高的蓄電電壓VSTO，因此不能保證可靠地使NMOS晶體管51截止。但是，由于NMOS晶體管52截止，因此對整體動作不會有問題。最后，對比較器3、電平轉(zhuǎn)換器4、恒壓輸出單元6的電路結(jié)構(gòu)舉出一例。圖4示出恒壓輸出單元6的電路結(jié)構(gòu)的一例。恒壓輸出單元6例如由基準(zhǔn)電壓電路61、放大器62、泄放電阻63、輸出驅(qū)動器64構(gòu)成。對基準(zhǔn)電壓電路61的輸出電壓與泄放電阻的比進(jìn)行調(diào)整，以使輸出電壓成為過充電防止電壓VLIM。在這樣構(gòu)成的恒壓輸出單元6中，在發(fā)電電壓VGEN低于恒壓輸出V1、即過充電防止電壓VLIM時，成為V1=VLIM，在發(fā)電電壓VGEN高于過充電防止電壓VLIM時，成為V1=VGEN，能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的動作。圖5示出比較器3、電平轉(zhuǎn)換器4的電路結(jié)構(gòu)的一例。在比較器3中，例如在差動對中具有PMOS晶體管31、32，在差動對的負(fù)載電路中具有NMOS晶體管33、34，作為偏置電流源具有電流源35。在電平轉(zhuǎn)換器4中，例如在由NMOS晶體管41、電阻42構(gòu)成的源極接地級接收比較器3的輸入，通過反相器43、44對其輸出進(jìn)行波形整形。反相器43由接地電壓VDD和蓄電電壓VSTO驅(qū)動，輸出低電平為蓄電電壓VSTO的信號VSW1，反相器44由接地電壓VDD和發(fā)電電壓VGEN驅(qū)動，輸出低電平為發(fā)電電壓VGEN的信號VSW2。電阻42作為初始電壓固定單元來進(jìn)行動作，不限于電阻，也可以使用耗盡型晶體管。根據(jù)上述內(nèi)容，在第一實施方式的充電系統(tǒng)中，能夠提供具有如下所述的充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置：該充電系統(tǒng)將蓄電單元的電力消耗抑制為零，具備過充電防止功能，充電效率良好。另外，在實施方式的說明中，作為前提條件進(jìn)行了設(shè)高電位側(cè)為接地電位、發(fā)電單元1發(fā)出負(fù)電壓、蓄電單元2對負(fù)電壓進(jìn)行蓄電的狀況下的說明，但低電位側(cè)為接地電位、發(fā)電單元1發(fā)出正電壓、蓄電單元2對正電壓進(jìn)行蓄電的情況也屬于本發(fā)明的范圍。<第二實施方式>圖8示出本發(fā)明的第二實施方式的具備充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的框圖。第二實施方式的充電系統(tǒng)具備發(fā)電單元1、蓄電單元2、比較器3、電平轉(zhuǎn)換器4、開關(guān)單元5、鉗位電路7。與第一實施方式的不同點在于，由于構(gòu)成為通過鉗位電路7來防止過充電，因此將發(fā)電電壓VGEN直接輸入到比較器3。即，不需要恒壓輸出單元6。而且，開關(guān)單元5能夠僅由NMOS晶體管51構(gòu)成。圖9是第二實施方式的充電系統(tǒng)的動作說明圖。示出隨著時間從t0推進(jìn)到t4，發(fā)電單元1發(fā)電出負(fù)電壓，電壓下降的樣子。電壓VA是比較器3的最低動作電壓。在t0～t1的期間，由于發(fā)電電壓VGEN比電壓VA高，因此比較器3不能進(jìn)行動作，比較器3的輸出變成不定。此時，電平轉(zhuǎn)換器4輸出低電平，NMOS晶體管51截止。在t1～t2的期間，由于發(fā)電電壓VGEN比電壓VA低，因此比較器3開始動作。此時，由于發(fā)電電壓VGEN比蓄電電壓VSTO高，因此根據(jù)比較器3的判定，電平轉(zhuǎn)換器4輸出低電平，NMOS晶體管51截止。因此，在t0～t2的期間，由于NMOS晶體管51截止，因此不會從蓄電單元2向發(fā)電單元1流過逆流電流。在t2～t3的期間，由于發(fā)電電壓VGEN比蓄電電壓VSTO低，因此根據(jù)比較器3的判定，NMOS晶體管51導(dǎo)通。但是，蓄電電壓VSTO與發(fā)電電壓VGEN的差的絕對值|VSTO-VGEN|小于在NMOS晶體管51的導(dǎo)通電阻上產(chǎn)生的電壓VRON，因此不流過充電電流，成為非充電狀態(tài)。在t3～t4的期間，發(fā)電電壓VGEN比蓄電電壓VSTO低，蓄電電壓VSTO與發(fā)電電壓VGEN的差的絕對值|VSTO-VGEN|超過在NMOS晶體管51的導(dǎo)通電阻上產(chǎn)生的電壓VRON，因此會流過充電電流。即，成為蓄電單元2被充電的充電狀態(tài)。此處，對電平轉(zhuǎn)換器4的動作進(jìn)行說明。在圖8中，將比較器3的輸出端子作為N1，將電平轉(zhuǎn)換器4的輸出端子作為N3。在t0～t2的期間，為了使NMOS晶體管51截止，電平轉(zhuǎn)換器4有必要輸出低電平。因此，電平轉(zhuǎn)換器4在被輸入不定電平時，不得不輸出低電平。另外，由于蓄電電壓VSTO比發(fā)電電壓VGEN低，因此為了使NMOS晶體管51截止，通過電平轉(zhuǎn)換器4將比較器3的輸出轉(zhuǎn)換成蓄電電壓VSTO的電壓電平。此處，由于比較器3由發(fā)電電力驅(qū)動，因此能夠抑制蓄電電力的電力消耗。通過如上所述構(gòu)成，第二實施方式的充電系統(tǒng)能夠提供具備將蓄電單元的電力消耗抑制為零且充電效率良好的充電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置。