半導(dǎo)體裝置、電源單元以及電子裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置、電源單元以及電子裝置。抑制構(gòu)成電源單元的多個電源之中的期望的電源的消耗，提高作為電源單元整體的可用性。比較器（11）將從電池（50）輸出的電池電壓的電平與從太陽能電池（60）輸出的太陽能電壓的電平比較，輸出示出比較結(jié)果的第一信號。太陽能電壓檢測電路（12）判定太陽能電壓的電平是否比閾值電壓的電平大，輸出示出判定結(jié)果的第二信號。電壓輸出部（13）、（14）在第二信號示出太陽能電壓的電平比閾值電壓的電平大的情況下，將太陽能電壓作為輸出電壓輸出，在第二信號示出太陽能電壓的電平比閾值電壓的電平小的情況下，基于第一信號，將電池電壓和太陽能電壓之中的電平大的一個作為輸出電壓輸出。
【專利說明】
半導(dǎo)體裝置、電源單元以及電子裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置、電源單元以及電子裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為與多個電源的切換控制有關(guān)的技術(shù)，已知有以下的技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)I中，記載有對從太陽能電池供給的電源和從一次電池供給的電源進(jìn)行切換來選擇性地采用的切換電路。該切換電路在確保了預(yù)先設(shè)定的電壓的情況下，關(guān)斷來自一次電池的供給，從太陽能電池進(jìn)行電源供給，在未確保預(yù)先設(shè)定的電壓的情況下，使來自一次電池的供給接通。
[0003]此外，在專利文獻(xiàn)2中，記載有具有太陽能電池、蓄電池以及通過內(nèi)置的電容器啟動來選擇太陽能電池或蓄電池的任一個的選擇控制單元的無線通信裝置。該無線通信裝置在太陽能電池的電壓值為Vl以上的情況下，選擇太陽能電池來作為向CPU供給的電源，只要太陽能電池的電壓值變?yōu)閂2，則將向CPU供給的電源切換為蓄電池。在無線通信裝置中，之后，只要蓄電池的電壓值為不足VI，則選擇蓄電池來作為向CPU供給的電源，在按照每個固定時間測定的太陽能電池的電壓值為V2以上的情況下，將向CPU供給的電源切換為太陽能電池。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-10463號公報；
專利文獻(xiàn)2:日本特開平6-46538號公報。
[0005]發(fā)明要解決的課題
例如，在具有一次電池和二次電池等電池以及太陽能電池這2個系統(tǒng)的電源的電源單元中，考慮選擇并使用電池和太陽能電池之中輸出電壓高的一個的結(jié)構(gòu)。但是，根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在電池的輸出電壓比太陽能電池的輸出電壓高的情況下，即使從太陽能電池輸出對于使從該電源單元受到電源的供給的其他的系統(tǒng)驅(qū)動充分的電壓，也選擇電池，促進(jìn)電池的消耗。在上述的電源單元中，通過提高太陽能電池的使用率，從而能夠抑制電池的消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是鑒于上述的方面而完成的，其目的在于抑制構(gòu)成電源單元的多個電源之中的期望的電源的消耗并且提高作為電源單元整體的可用性。
[0007]用于解決課題的方案
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包含:第一信號輸出部，將從第一電源輸出的第一電壓的電平與從第二電源輸出的第二電壓的電平比較，輸出示出比較結(jié)果的第一信號;第二信號輸出部，判定所述第二電壓的電平是否比閾值電壓的電平大，輸出示出判定結(jié)果的第二信號；以及電壓輸出部，在所述第二信號示出所述第二電壓的電平比所述閾值電壓的電平大的情況下，將所述第二電壓作為輸出電壓從輸出端子輸出，在所述第二信號示出所述第二電壓的電平比所述閾值電壓的電平小的情況下，基于所述第一信號，將所述第一電壓和所述第二電壓之中的電平大的一個作為所述輸出電壓從所述輸出端子輸出。
[0008]此外，本發(fā)明的其他的半導(dǎo)體裝置包含:比較器，具有輸入從第一電源輸出的第一電壓的第一端子和輸入從第二電源輸出的第二電壓的第二端子，在具有輸入偏移的狀態(tài)下將所述第一電壓的電平和所述第二電壓的電平比較，輸出示出比較結(jié)果的第一信號；以及電壓輸出部，在所述第一信號示出所述第二電壓的電平比所述第一電壓的電平大的情況下，將所述第二電壓作為輸出電壓從輸出端子輸出，在所述第一信號示出所述第二電壓的電平比所述第一電壓的電平小的情況下，將所述第一電壓作為所述輸出電壓從所述輸出端子輸出，所述輸入偏移被提供為在所述第一電壓的電平與所述第二電壓的電平相等的情況下從所述比較器輸出示出所述第二電壓的電平比所述第一電壓的電平大的所述第一信號。
[0009]本發(fā)明的電源單元包含上述的半導(dǎo)體裝置以及所述第一電源和所述第二電源之中的至少所述第二電源。
[0010]本發(fā)明的電子裝置包含上述的電源單元以及將所述輸出電壓作為電源進(jìn)行工作的功能部。
[0011]發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制構(gòu)成電源單元的多個電源之中的期望的電源的消耗，提高作為電源單元整體的可用性。
【附圖說明】
[0012]圖1是示出本發(fā)明的實施方式的電源單元的結(jié)構(gòu)的圖。
[0013]圖2是示出本發(fā)明的實施方式的太陽能電壓檢測電路的結(jié)構(gòu)的圖。
[0014]圖3是示出本發(fā)明的實施方式的太陽能電壓檢測電路的結(jié)構(gòu)的圖。
[0015]圖4是本發(fā)明的實施方式的邏輯電路中的真值表。
[0016]圖5是示出太陽能電壓的時間推移的一個例子的圖表。
[0017]圖6是示出本發(fā)明的第二實施方式的電源單元的結(jié)構(gòu)的圖。
[0018]圖7是本發(fā)明的第二實施方式的邏輯電路中的真值表。
[0019]圖8是在本發(fā)明的實施方式中示出太陽能電壓、電池電壓和輸出電壓的時間推移的一個例子的圖表。
[0020]圖9是本發(fā)明的實施方式的太陽能電池的等效電路圖。
[0021]圖10是示出本發(fā)明的第三實施方式的電源單元的結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖11是示出本發(fā)明的第三實施方式的比較器的工作的圖。
[0023]圖12是示出本發(fā)明的實施方式的電子裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實施方式】
[0024]以下，參照附圖并說明本發(fā)明的實施方式的一個例子。再有，在各附圖中對相同或等效的結(jié)構(gòu)要素和部分標(biāo)注相同的參照附圖標(biāo)記。
[0025]圖1是示出包含本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體裝置10的電源單元100的結(jié)構(gòu)的框圖。電源單元100包含半導(dǎo)體裝置10、電池50和太陽能電池60而構(gòu)成。
[0026]電池50例如為干電池等一次電池或鋰離子電池等二次電池，在正極與負(fù)極之間輸出電池電壓VB。電池電壓VB被輸入到半導(dǎo)體裝置1的輸入端子17。
[0027]太陽能電池60為將光能變換為功率來輸出的功率設(shè)備，作為一個例子，包含pn結(jié)型的光電二極管而構(gòu)成。太陽能電池60在正極與負(fù)極之間輸出太陽能電壓VS。太陽能電壓VS被輸入到半導(dǎo)體裝置1的輸入端子18。
[0028]半導(dǎo)體裝置10構(gòu)成電源電路，所述電源電路選擇從輸入端子17和18輸入的電池電壓VB和太陽能電壓VS之中的一個并且將所選擇的電壓作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。半導(dǎo)體裝置10包含比較器(CMPl)ll、太陽能電壓檢測電路(SLD)12、邏輯電路13、輸出電路14和電容器16而構(gòu)成。
[0029]比較器11具有連接于半導(dǎo)體裝置10的輸入端子17的反相輸入端子以及被半導(dǎo)體裝置10的輸入端子18輸入的非反相輸入端子。即，向比較器11的反相輸入端子輸入電池電壓VB，向比較器11的非反相輸入端子輸入太陽能電壓VS。比較器11比較電池電壓VB的電平與太陽能電壓VS的電平，輸出示出比較結(jié)果的輸出信號SI。在本實施方式中，比較器11在太陽能電壓VS的電平比電池電壓VB的電平大的情況下(VS>VB)，輸出邏輯值“I”(高電平)的輸出信號SI，在太陽能電壓VS的電平比電池電壓VB的電平小的情況下(VS〈VB)，輸出邏輯值“O”(低電平)的輸出信號SI。比較器11的輸出信號SI被供給到邏輯電路13中。
[0030]太陽能電壓檢測電路12具有連接于半導(dǎo)體裝置10的輸入端子18的輸入端子。太陽能電壓檢測電路12判定太陽能電壓VS的電平是否比預(yù)先確定的閾值電壓VSOH的電平大，輸出示出判定結(jié)果的輸出信號S2。閾值電壓VSOH的電平例如被設(shè)定為能夠使將半導(dǎo)體裝置10的輸出電壓VDD作為電源進(jìn)行工作的其他的系統(tǒng)(未圖示)穩(wěn)定地工作的最小的大小。在本實施方式中，太陽能電壓檢測電路12在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平大的情況下(VS>VS0H)，輸出邏輯值“I”(高電平)的輸出信號S2，在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平小的情況下(VS〈VS0H)，輸出邏輯值“O”(低電平)的輸出信號S2。太陽能電壓檢測電路12的輸出信號S2被供給到邏輯電路13中。
[0031]圖2是示出太陽能電壓檢測電路12的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。太陽能電壓檢測電路12包含調(diào)整信號輸出電路120、N-M0S晶體管121、122、126~128、？-]\?)5晶體管123~125以及電阻電路140而構(gòu)成。
[0032 ]電阻電路140具有在輸入太陽能電壓VS的輸入端子131與接地線之間串聯(lián)連接的電阻器141和可變電阻器142。電阻電路140使用根據(jù)電阻器141和可變電阻器142的電阻值確定的分壓比對太陽能電壓VS進(jìn)行分壓，將分壓后的電壓從電阻器141與可變電阻器142的連接點nl輸出?？勺冸娮杵?42的電阻值以根據(jù)從調(diào)整信號輸出電路120輸出的調(diào)整信號St發(fā)生變化的方式構(gòu)成。可變電阻器142的電阻值發(fā)生變化，由此，電阻電路140中的分壓比發(fā)生變化。
[0033]關(guān)于N-MOS晶體管121，柵極連接于電阻器141與可變電阻器142的連接點nl，漏極連接于P-MOS晶體管12 3的漏極，源極連接于N-MOS晶體管127的漏極。因此，向N-MOS晶體管121的柵極供給通過電阻電路140對太陽能電壓VS進(jìn)行分壓后的電壓。關(guān)于N-MOS晶體管122，柵極連接于接地線，漏極連接于P-MOS晶體管124的漏極，源極連接于N-MOS晶體管127的漏極。
[0034]關(guān)于P-MOS晶體管123和124，分別地，源極連接于電源線LI，柵極連接于P-MOS晶體管124的漏極。關(guān)于P-MOS晶體管125，源極連接于電源線LI，柵極連接于N-MOS晶體管121的漏極，漏極連接于輸出端子132。再有，在本實施方式中，向電源線LI供給規(guī)定的內(nèi)部電源。
[0035]關(guān)于N-MOS晶體管126，漏極連接于輸出端子132，源極連接于接地線。關(guān)于N-MOS晶體管127，漏極連接于N-MOS晶體管121和122的源極，源極連接于接地線。關(guān)于N-MOS晶體管128，漏極和柵極連接于供給固定的電流的電流供給線。N-MOS晶體管126?128的柵極相互連接。
[0036]在本實施方式中，N-M0S晶體管122為耗盡型的場效應(yīng)晶體管，柵極電壓即使為OV也為導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，N-MOS晶體管121為增強(qiáng)型的場效應(yīng)晶體管，柵極電壓為OV而為截止?fàn)顟B(tài)，通過供給比規(guī)定的閾值電壓大的柵極電壓而變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。
[0037]在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平小的情況下，N-MOS晶體管121為截止?fàn)顟B(tài)，N-MOS晶體管122為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，電流在P-MOS晶體管124中流動，P-MOS晶體管123提升P-MOS晶體管125的柵極電壓。由此，P-MOS晶體管125為截止?fàn)顟B(tài)，從輸出端子132輸出的輸出信號S2為低電平即邏輯值“O”。
[0038]在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平大的情況下，N-MOS晶體管122為截止?fàn)顟B(tài)，N-MOS晶體管121為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，N-MOS晶體管121壓低P-MOS晶體管125的柵極電壓。由此，P-MOS晶體管125為導(dǎo)通狀態(tài)，從輸出端子132輸出的輸出信號S2為高電平即邏輯值 “I”。
[0039]再有，閾值電壓VSOH意味著輸出信號S2的邏輯值進(jìn)行切換的太陽能電壓VS。在太陽能電壓檢測電路12中，通過使可變電阻器142的電阻值發(fā)生變化來使電阻電路140中的分壓比發(fā)生變化，從而能夠使閾值電壓VSOH發(fā)生變化。
[0040]圖3是示出附加了滯后(hysteresis)特性的太陽能電壓檢測電路12A的其他的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。太陽能電壓檢測電路12A還包含設(shè)置在電阻電路140內(nèi)的電阻器143和在輸出信號S2的邏輯值為“I”的情況下變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)的晶體管133。關(guān)于電阻器143，一端連接于輸入端子131并且連接于晶體管133的漏極，另一端連接于電阻器141的一端并且連接于晶體管133的源極。在太陽能電壓檢測電路12A中，在輸出信號S2的邏輯值從“O”變化為“I”的情況下，晶體管133從截止?fàn)顟B(tài)切換為導(dǎo)通狀態(tài)，由此，連接點nl的電位上升。由此，太陽能電壓檢測電路12A的輸出信號S2能夠穩(wěn)定地輸出邏輯值“I”。像這樣，通過在太陽能電壓檢測電路12中附加滯后特性，從而能夠防止輸出信號S2中的抖振(chattering)。
[0041]再有，圖2和圖3所示的太陽能電壓檢測電路12和12A的結(jié)構(gòu)只不過是一個例子，并不是限定于這樣的結(jié)構(gòu)。例如，太陽能電壓檢測電路也能夠構(gòu)成為將在電路內(nèi)部產(chǎn)生的閾值電壓VSOH的電平與太陽能電壓VS的電平比較的比較器。
[0042]參照圖1，邏輯電路13對比較器11的輸出信號SI的邏輯值和太陽能電壓檢測電路12的輸出信號S2的邏輯值進(jìn)行邏輯運算，輸出示出運算結(jié)果的輸出信號Q。
[0043]圖4是邏輯電路13的真值表。如圖4所示，邏輯電路13在比較器11的輸出信號SI的邏輯值為“O”且太陽能電壓檢測電路12的輸出信號S2的邏輯值為“O”的情況下，輸出邏輯值“I”的輸出信號Q，在其以外的情況下，輸出邏輯值“O”的輸出信號Q。
[0044]S卩，邏輯電路13在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平大的情況下(輸出信號S2的邏輯值為“1”)，不管太陽能電壓VS與電池電壓VB的電壓電平的大小關(guān)系，輸出邏輯值“O”的輸出信號Q。
[0045]另一方面，在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平小(輸出信號S2的邏輯值為“O” )且太陽能電壓VS的電平比電池電壓VB的電平大的情況下(輸出信號SI的邏輯值為“I”)，邏輯電路13輸出邏輯值“O”的輸出信號Q。此外，在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平小(輸出信號S2的邏輯值為“O”)且太陽能電壓VS的電平比電池電壓VB的電平小的情況下(輸出信號SI的邏輯值為“0”)，邏輯電路13輸出邏輯值“I”的輸出信號Q。
[0046]參照圖1，輸出電路14包含反相器15、開關(guān)SWl和SW2而構(gòu)成。開關(guān)SWl的一端連接于半導(dǎo)體裝置10的輸入端子17，另一端連接于半導(dǎo)體裝置10的輸出端子19。開關(guān)SW2的一端連接于半導(dǎo)體裝置10的輸入端子18，另一端連接于半導(dǎo)體裝置10的輸出端子19。將邏輯電路13的輸出信號Q在維持其邏輯值的狀態(tài)下作為接通關(guān)斷控制信號Sc供給到開關(guān)SW1。將通過反相器15使邏輯電路13的輸出信號Q的邏輯值反相后的信號作為接通關(guān)斷控制信號Sc供給到開關(guān)SW2。即，向開關(guān)SWl和SW2供給彼此不同的邏輯值的接通關(guān)斷控制信號Sc。在本實施方式中，開關(guān)SWl和SW2在被供給邏輯值“I”的接通關(guān)斷控制信號Sc的情況下為接通狀態(tài)，在被供給邏輯值“O”的接通關(guān)斷控制信號Sc的情況下為關(guān)斷狀態(tài)。因此，在輸出電路14中，開關(guān)SWl和SW2互補(bǔ)地進(jìn)彳丁接通關(guān)斷ο
[0047]開關(guān)SWl為接通狀態(tài)，開關(guān)SW2為關(guān)斷狀態(tài)，由此，將電池電壓VB作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。另一方面，開關(guān)SW2為接通狀態(tài)，開關(guān)SWl為關(guān)斷狀態(tài)，由此，將太陽能電壓VS作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。
[0048]電容器16被設(shè)置在輸出端子19與接地線之間，作為對輸出電壓VDD的急劇的變動進(jìn)行抑制的旁路電容器發(fā)揮作用。再有，電容器16也可以被設(shè)置在半導(dǎo)體裝置10的外部。
[0049]再有，電池50為本發(fā)明中的第一電源的一個例子，太陽能電池60為本發(fā)明中的第二電源的一個例子。比較器11為本發(fā)明中的第一信號輸出部的一個例子，太陽能電壓檢測電路為本發(fā)明中的第二信號輸出部的一個例子。邏輯電路13和輸出電路14為本發(fā)明中的電壓輸出部的一個例子。
[0050]在以下，參照圖5并對半導(dǎo)體裝置10和電源單元100的工作進(jìn)行說明。圖5是示出太陽能電壓VS的時間推移的一個例子的圖表，橫軸為時間，縱軸為電壓電平。
[0051 ]在從太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平小的時刻O到時刻11的期間，太陽能電壓檢測電路12輸出邏輯值“O”的輸出信號S2。在輸出信號S2的邏輯值為“O”的情況下，邏輯電路13基于示出電池電壓VB的電平與太陽能電壓VS的電平的比較結(jié)果的來自比較器11的輸出信號SI的邏輯值來確定輸出信號Q的邏輯值。
[0052]即，邏輯電路13在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平小(輸出信號S2的邏輯值為“O”)且太陽能電壓VS的電平比電池電壓VB的電平大的情況下(輸出信號SI的邏輯值為“1”)，輸出邏輯值“O”的輸出信號Q。由此，開關(guān)SWl為關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)SW2為接通狀態(tài)，將太陽能電壓VS作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。另一方面，邏輯電路13在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平小(輸出信號S2的邏輯值為“O”)且太陽能電壓VS的電平比電池電壓VB的電平小的情況下(輸出信號SI的邏輯值為“0”)，輸出邏輯值“I”的輸出信號Q。由此，開關(guān)SWl為接通狀態(tài)，開關(guān)SW2為關(guān)斷狀態(tài)，將電池電壓VB作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。
[0053]在從太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平大的時刻11到時刻t2的期間，太陽能電壓檢測電路12輸出邏輯值“I”的輸出信號S2。在輸出信號S2的邏輯值為“I”的情況下，邏輯電路13不管比較器11的輸出信號SI的邏輯值，輸出邏輯值“O”的輸出信號Q。由此，開關(guān)SWl為關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)SW2為接通狀態(tài)，將太陽能電壓VS作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。
[0054]從太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平小的時刻t2到時刻t3的期間中的工作與上述的從時刻O到時刻tl的期間中的工作相同。
[0055]如以上那樣，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體裝置10和電源單元100，在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平大的情況下，不管太陽能電壓VS與電池電壓VB的大小關(guān)系，將太陽能電壓VS作為輸出電壓VDD輸出。即，在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平大的情況下，能夠優(yōu)先地使用太陽能電池60，提高太陽能電池的使用率。由此，能夠抑制電池50的消耗，能夠提高作為電源單元100整體的可用性(可利用性)。
[0056]在本實施方式的半導(dǎo)體裝置10和電源單元100中，將閾值電壓VSOH的電平設(shè)定為能夠使將輸出電壓VDD作為驅(qū)動電源進(jìn)行工作的其他的系統(tǒng)穩(wěn)定地工作的最小電平，由此，能夠提高太陽能電池60的使用率并使該其他的系統(tǒng)在太陽能電池60的優(yōu)先使用期間內(nèi)穩(wěn)定地工作。
[0057]此外，根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體裝置10和電源單元100，在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平小的情況下，將太陽能電壓VS和電池電壓VB之中的電壓電平高的一個作為輸出電壓VDD輸出。像這樣，在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平小的情況下，解除太陽能電池60的優(yōu)先使用，使用電池50和太陽能電池60之中的輸出電壓的電平高的一個，由此，電源單元100能夠?qū)⑤敵鲭妷篤DD作為驅(qū)動電源進(jìn)行工作的其他的系統(tǒng)供給能夠輸出的最大的電壓。
[0058]此外，根據(jù)本實施方式的電源單元100和半導(dǎo)體裝置10，使可變電阻器142的電阻值發(fā)生變化，由此，能夠調(diào)整閾值電壓VSOH的電平。由此，能夠按照每個半導(dǎo)體裝置進(jìn)行優(yōu)先使用太陽能電池60的電壓電平的設(shè)定。此外，例如，在檢查工序中，能夠以閾值電壓VSOH的電平變?yōu)槠谕拇笮〉姆绞桨凑彰總€半導(dǎo)體裝置調(diào)整可變電阻器142的電阻值，能夠抑制起因于制造偏差的閾值電壓VSOH的變動。
[0059][第二實施方式]
圖6是示出包含本發(fā)明的第二實施方式的半導(dǎo)體裝置1A的電源單元100A的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0060]半導(dǎo)體裝置1A在還包含比較器(CMP2)20的方面與上述的第一實施方式的半導(dǎo)體裝置10不同。比較器20的非反相輸入端子連接于半導(dǎo)體裝置10的輸入端子18，比較器20的反相輸入端子連接于半導(dǎo)體裝置10的輸出端子19。即，向比較器20的非反相端子輸入太陽能電壓VS，向比較器20的反相輸入端子輸入輸出電壓VDD。再有，在圖6中，從避免附圖的繁雜度的觀點出發(fā)，省略了連接比較器20的反相輸入端子與半導(dǎo)體裝置10的輸出端子19的布線的圖示。比較器20將太陽能電壓VS的電平與輸出電壓VDD的電平比較，輸出示出比較結(jié)果的輸出信號S3。在本實施方式中，比較器20在太陽能電壓VS的電平比輸出電壓VDD的電平大的情況下(VS>VD)，輸出邏輯值“I”(高電平)的輸出信號S3，在太陽能電壓VS的電平比輸出電壓VDD的電平小的情況下(VS〈VDD)，輸出邏輯值“O”(低電平)的輸出信號S3。比較器20的輸出信號S3被供給到邏輯電路13中。再有，比較器20為本發(fā)明中的第三信號輸出部的一個例子。
[0061]邏輯電路13對比較器11的輸出信號SI的邏輯值、太陽能電壓檢測電路12的輸出信號S2的邏輯值和比較器20的輸出信號S3的邏輯值進(jìn)行邏輯運算，輸出示出運算結(jié)果的輸出信號Ql和Q2。
[0062]圖7是邏輯電路13的真值表。如圖7所示，在比較器20的輸出信號S3的邏輯值為“I”的情況下，針對輸出信號SI和S2的輸出信號Ql的邏輯值與上述的第一實施方式的輸出信號Q的邏輯值相同，輸出信號Q2的邏輯值為輸出信號Ql的反相邏輯。另一方面，在比較器20的輸出信號S3的邏輯值為“O”的情況下，輸出信號Ql和Q2的邏輯值都為“O”。但是，在輸出信號SI和S2的邏輯值都為“O”的情況下，不管輸出信號S3，輸出信號Ql的邏輯值為“I”，輸出信號Q2的邏輯值為“O”。
[0063]參照圖6，在本實施方式中，輸出電路14包含開關(guān)SWl和SW2而構(gòu)成。開關(guān)SWl的一端連接于半導(dǎo)體裝置10的輸入端子17，另一端連接于半導(dǎo)體裝置10的輸出端子19。開關(guān)SW2的一端連接于半導(dǎo)體裝置10的輸入端子18，另一端連接于半導(dǎo)體裝置10的輸出端子19。將邏輯電路13的輸出信號Ql在維持其邏輯值的狀態(tài)下作為接通關(guān)斷控制信號Sc供給到開關(guān)SW1。將邏輯電路13的輸出信號Q2在維持其邏輯值的狀態(tài)下作為接通關(guān)斷控制信號Sc供給到開關(guān)SW2。在本實施方式中，開關(guān)SWl和SW2在被供給邏輯值“I”的接通關(guān)斷控制信號Sc的情況下為接通狀態(tài)，在被供給邏輯值“O”的接通關(guān)斷控制信號Sc的情況下為關(guān)斷狀態(tài)。
[0064]開關(guān)SWl為接通狀態(tài)，開關(guān)SW2為關(guān)斷狀態(tài)，由此，將電池電壓VB作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。另一方面，開關(guān)SW2為接通狀態(tài)，開關(guān)SWl為關(guān)斷狀態(tài)，由此，將太陽能電壓VS作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。
[0065]在以下，參照圖8并對第二實施方式的半導(dǎo)體裝置1A和電源單元100A的工作進(jìn)行說明。圖8是示出太陽能電壓VS、電池電壓VB和輸出電壓VDD的時間推移的一個例子的圖表，橫軸為時間，縱軸為電壓電平。在此，假設(shè)如圖8所示那樣遍及全部期間而太陽能電壓VS的電平比電池電壓VB的電平小。
[0066]太陽能電壓VS的電平比電池電壓VB的電平小，因此，比較器11輸出邏輯值“O”的輸出信號SI。此外，在從時刻O到時刻11的期間，太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平小。因此，太陽能電壓檢測電路12輸出邏輯值“O”的輸出信號S2。在輸出信號SI和S2的邏輯值都為“O”的情況下，邏輯電路13不管比較器20的輸出信號S3的邏輯值，輸出邏輯值“I”的輸出信號Ql，并且，輸出邏輯值“O”的輸出信號Q2。由此，開關(guān)SWl為接通狀態(tài)，開關(guān)SW2為關(guān)斷狀態(tài)，將電池電壓VB作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。
[0067]當(dāng)太陽能電壓VS的電平上升而在時刻tl超過閾值電壓VSOH的電平時，太陽能電壓檢測電路12輸出邏輯值T的輸出信號S2。另一方面，在時刻tl，太陽能電壓VS的電平比輸出電壓VDD的電平小。因此，比較器20輸出邏輯值“O”的輸出信號S3。此外，比較器11維持邏輯值“O”的輸出信號SI的輸出。由此，邏輯電路13輸出邏輯值“O”的輸出信號Ql，并且，輸出邏輯值“O”的輸出信號Q2。由此，開關(guān)SWl和開關(guān)SW2都為關(guān)斷狀態(tài)，輸出端子19為高阻抗?fàn)?br>??τ O
[0068]假設(shè)，在太陽能電壓VS的電平剛超過閾值電壓VSOH的電平之后將開關(guān)SW2切換為接通狀態(tài)的情況下，輸出電壓VDD的電平比太陽能電壓VS的電平高，因此，蓄積在電容器16中的電荷流入到太陽能電池60中。在此，圖9為太陽能電池的等效電路圖。太陽能電池60具有使電流源602和pn結(jié)型的光電二極管601并聯(lián)連接在正極603與負(fù)極604之間的結(jié)構(gòu)。從電容器16流入到太陽能電池60中的電荷在光電二極管601的pn結(jié)中流動。也就是說，在輸出電壓VDD的電平比太陽能電壓VS的電平高的狀況下將開關(guān)SW2切換為接通狀態(tài)的情況下，在太陽能電池60的光電二極管601中消耗功率。
[0069]在第二實施方式的半導(dǎo)體裝置1A和電源單元100A中，太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平大而優(yōu)先使用太陽能電池60的情況下輸出電壓VDD的電平比太陽能電壓VS的電平大的情況下，開關(guān)SWl和開關(guān)SW2雙方為關(guān)斷狀態(tài)，輸出端子19為高阻抗?fàn)顟B(tài)。由此，能夠防止從電容器16向太陽能電池60的電荷的流入，防止太陽能電池60中的功耗。
[0070]參照圖8，輸出端子19為高阻抗?fàn)顟B(tài)，由此，對蓄積在電容器16中的電荷進(jìn)行放電，輸出電壓VDD逐漸降低。當(dāng)在時刻t2太陽能電壓VS的電平超過輸出電壓VDD的電平時，比較器20的輸出信號S3的邏輯值變?yōu)椤癐”。此外，比較器11維持邏輯值“O”的輸出信號SI的輸出，太陽能電壓檢測電路12維持邏輯值“I”的輸出信號S2的輸出。由此，邏輯電路13輸出邏輯值“O”的輸出信號Q1，并且，輸出邏輯值“I”的輸出信號Q2。由此，開關(guān)SWl為關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)SW2為接通狀態(tài)，將太陽能電壓VS作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。
[0071]之后，當(dāng)太陽能電壓VS的電平下降而在時刻t3低于閾值電壓VSOH的電平時，太陽能電壓檢測電路12輸出邏輯值“O”的輸出信號S2。此外，比較器11維持邏輯值“O”的輸出信號SI的輸出。因此，邏輯電路13不管比較器20的輸出信號S3的邏輯值，輸出邏輯值“I”的輸出信號Ql，并且，輸出邏輯值“O”的輸出信號Q2。由此，開關(guān)SWl為接通狀態(tài)，開關(guān)SW2為關(guān)斷狀態(tài)，將電池電壓VB作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。
[0072]如以上那樣，根據(jù)第二實施方式的半導(dǎo)體裝置1A和電源單元100A，在優(yōu)先使用太陽能電池60的情況下輸出電壓VDD的電平比太陽能電壓VS的電平大的情況下，使開關(guān)SWl和開關(guān)SW2雙方為關(guān)斷狀態(tài)。由此，能夠防止從電容器16向太陽能電池60的電荷的流入，能夠防止太陽能電池60中的不意圖的功耗。
[0073]再有，構(gòu)成為針對太陽能電壓檢測電路12在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平大的情況下在固定期間不供給太陽能電壓VS，但是，也可以構(gòu)成為即使針對比較器11和比較器20超過固定的電壓也不將太陽能電壓VS作為輸出電壓供給。在該情況下，通過將比較器11和比較器20分別變更為現(xiàn)有的磁滯比較器(hysteresis comparator)來構(gòu)成。通過這樣的結(jié)構(gòu)，能夠減少在閾值電壓VSOH附近的切換噪聲來防止抖振。此外，關(guān)于比較器
20，為與輸出電壓VDD比較的結(jié)構(gòu)，因此，關(guān)于比較器20，需要實時地監(jiān)控輸出電壓VDD的變動，因此，也可以為僅使比較器11為磁滯比較器的結(jié)構(gòu)。
[0074]此外，根據(jù)半導(dǎo)體裝置1A和電源單元100A，與第一實施方式的半導(dǎo)體裝置10和電源單元100相同地，在太陽能電壓VS的電平比閾值電壓VSOH的電平大的情況下，優(yōu)先地使用太陽能電池60，因此，能夠提高太陽能電池60的使用率，抑制電池50的消耗，能夠提高作為電源單元10A整體的可用性。
[0075][第三實施方式]
圖10是示出包含本發(fā)明的第三實施方式的半導(dǎo)體裝置1B的電源單元100B的結(jié)構(gòu)的框圖。第三實施方式的半導(dǎo)體裝置1B包含比較器(CMP3)和輸出電路14而構(gòu)成，不具備第一實施方式的比較器11、太陽能電壓檢測電路12和邏輯電路13。
[0076]比較器30具有非反相輸入端子31、反相輸入端子32和輸出端子33。非反相輸入端子31連接于半導(dǎo)體裝置1B的輸入端子17，向非反相輸入端子31輸入電池電壓VB。反相輸入端子32連接于半導(dǎo)體裝置1B的輸入端子18，向反相輸入端子32輸入太陽能電壓VS。
[0077]比較器30在具有輸入偏移的狀態(tài)下將電池電壓VB的電平與太陽能電壓VS的電平比較，輸出示出比較結(jié)果的輸出信號S4。輸入偏移被提供為在電池電壓VB的電平與太陽能電壓VS的電平相等的情況下輸出示出太陽能電壓VS的電平比電池電壓VB的電平大(在本實施方式中邏輯值為“O”)的輸出信號S4。即，比較器30如圖10所示那樣將輸入到非反相輸入端子31的電池電壓VB的電平與對輸入到反相輸入端子32的太陽能電壓VS加上偏移電壓Vos后的電壓的電平比較。
[0078]圖11為示出比較器30的工作的一個例子的圖表，橫軸為時間，縱軸為電壓電平。比較器30在對太陽能電壓VS加上偏移電壓Vos后的電壓VSl的電平比電池電壓VB的電平小的情況下，輸出高電平即邏輯值T的輸出信號S4。另一方面，比較器30在對太陽能電壓VS加上偏移電壓Vos后的電壓VSl的電平比電池電壓VB的電平大的情況下，輸出低電平即邏輯值“O”的輸出信號S4。
[0079]在比較器30的輸出信號S4的邏輯值為“I”的情況下，開關(guān)SWl為接通狀態(tài)，開關(guān)SW2為關(guān)斷狀態(tài)，將電池電壓VB作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。另一方面，在比較器30的輸出信號S4的邏輯值為“O”的情況下，開關(guān)SW2為接通狀態(tài)，開關(guān)SWl為關(guān)斷狀態(tài)，將太陽能電壓VS作為輸出電壓VDD從輸出端子19輸出。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的半導(dǎo)體裝置1B和100B，比較器30具有上述的輸入偏移，因此，即使在太陽能電壓VS比電池電壓VB低的情況下，也將太陽能電池VS作為輸出電壓VDD輸出。因此，與使用不具有輸入偏移的比較器的情況比較，能夠提高太陽能電池60的使用率，能夠抑制電池50的消耗。由此，能夠提高作為電源單元100B整體的可用性。
[0081]再有，在比較器30中，也可以可變地構(gòu)成偏移電壓Vos來能夠調(diào)整輸入偏移的電平。由此，能夠抑制起因于制造偏差的輸入偏移的電平變動。此外，也可以使比較器30的內(nèi)部具有偏移。在該情況下，通過變更為現(xiàn)有的磁滯比較器來構(gòu)成。
[0082][第四實施方式]
圖12是示出包含上述的第一?第三實施方式的電源單元100、100A或100B而構(gòu)成的本發(fā)明的第四實施方式的電子裝置200的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。電子裝置200例如也可以包含微型計算機(jī)201和顯示裝置202等功能部，進(jìn)而也可以具備其他的功能部。電子裝置200例如也可以為通信終端裝置、臺式計算器、媒體播放器或數(shù)字時鐘等。微型計算機(jī)201和顯示裝置202將從電源單元100、100A或100B的輸出端子19輸出的輸出電壓VDD作為電源進(jìn)行工作。
[0083]根據(jù)本實施方式的電子裝置200，能夠提高太陽能電池60的使用率，能夠抑制電池50的消耗，因此，能夠使電池50的交換周期或充電周期變長，能夠提高用戶的便利性。
[0084]再有，在上述的各實施方式中，例示出作為電源而使用電池50和太陽能電池60的情況，但是，并不是限定于該方式。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置和電源單元中，能夠使用所有方式和種類的電源。例如，也可以將優(yōu)先使用的電源代替太陽能電池60來作為直流穩(wěn)定化電源。
[0085]此外，關(guān)于輸出信號S1~S4、Q、Q1和Q2的邏輯值“O”以及“I”的分配，能夠進(jìn)行適當(dāng)變更，與此對應(yīng)地，能夠適當(dāng)變更邏輯電路13的運算處理、針對開關(guān)SWl和SW2的各邏輯值的工作等。
[0086]附圖標(biāo)記的說明
10、10A、10B半導(dǎo)體裝置11比較器
12太陽能電壓檢測電路
13邏輯電路
14輸出電路
20比較器
50電池
60太陽能電池
100、100A、100B 電源單元
200電子裝置。
【主權(quán)項】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其中，包含: 第一信號輸出部，將從第一電源輸出的第一電壓的電平與從第二電源輸出的第二電壓的電平比較，輸出示出比較結(jié)果的第一信號； 第二信號輸出部，判定所述第二電壓的電平是否比閾值電壓的電平大，輸出示出判定結(jié)果的第二信號；以及 電壓輸出部，在所述第二信號示出所述第二電壓的電平比所述閾值電壓的電平大的情況下，將所述第二電壓作為輸出電壓從輸出端子輸出，在所述第二信號示出所述第二電壓的電平比所述閾值電壓的電平小的情況下，基于所述第一信號，將所述第一電壓和所述第二電壓之中的電平大的一個作為所述輸出電壓從所述輸出端子輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述電壓輸出部包含: 邏輯電路，進(jìn)行所述第一信號與所述第二信號的邏輯運算，輸出示出邏輯運算結(jié)果的輸出信號； 第一開關(guān)，被設(shè)置在所述輸出端子與輸入所述第一電壓的第一輸入端子之間，根據(jù)所述邏輯電路的輸出信號進(jìn)行接通關(guān)斷；以及 第二開關(guān)，被設(shè)置在所述輸出端子與輸入所述第二電壓的第二輸入端子之間，根據(jù)所述邏輯電路的輸出信號進(jìn)行接通關(guān)斷。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 還包含:第三信號輸出部，所述第三信號輸出部將所述輸出電壓的電平與所述第二電壓的電平比較而輸出示出比較結(jié)果的第三信號， 所述電壓輸出部在基于所述第一信號和所述第二信號而將所述第二電壓作為所述輸出電壓輸出的情況下所述第三信號示出所述輸出電壓的電平比所述第二電壓的電平大的情況下使所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)雙方關(guān)斷。4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3的任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 以能調(diào)整所述閾值電壓的電平的方式構(gòu)成。5.—種半導(dǎo)體裝置，其中，包含: 比較器，具有輸入從第一電源輸出的第一電壓的第一端子和輸入從第二電源輸出的第二電壓的第二端子，在具有輸入偏移的狀態(tài)下將所述第一電壓的電平和所述第二電壓的電平比較，輸出示出比較結(jié)果的第一信號；以及 電壓輸出部，在所述第一信號示出所述第二電壓的電平比所述第一電壓的電平大的情況下，將所述第二電壓作為輸出電壓從輸出端子輸出，在所述第一信號示出所述第二電壓的電平比所述第一電壓的電平小的情況下，將所述第一電壓作為所述輸出電壓從所述輸出端子輸出， 所述輸入偏移被提供為在所述第一電壓的電平與所述第二電壓的電平相等的情況下從所述比較器輸出示出所述第二電壓的電平比所述第一電壓的電平大的所述第一信號。6.—種電源單元，其中，包含: 根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5的任一項所述的半導(dǎo)體裝置；以及 所述第一電源和所述第二電源之中的至少所述第二電源。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源單元，其中，所述第二電源為太陽能電池。8.—種電子裝置，其中，包含:根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的電源單元；以及功能部，將所述輸出電壓作為電源進(jìn)行工作。
【文檔編號】H02J7/35GK105990894SQ201610155286
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】田中耕平
【申請人】拉碧斯半導(dǎo)體株式會社