JP7282486B2 - 半導体システム - Google Patents
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Description
図1は、実施形態1に従うソーラシステム1の概要を説明する図である。
制御機器5は、電源モジュール10と、マイコン20とを含む。
電源モジュール10は、逆流防止用ダイオードD1と、コンデンサ15と、スイッチSWと、電圧検出回路12と、フリップフロップ14とを含む。
電圧検出回路12は、ノードN0の電圧と基準電圧とを比較して比較結果をフリップフロップ14に出力する。
図2を参照して、一例として電源電圧の電圧レベルの上昇に伴い電圧レベルが電圧Vstart以上となった場合にメモリから初期値が読み出される。次に、各機能が初期化される。そして、ユーザプログラムの初期化動作が実行される。そして、ユーザプログラムにより低電力モードに移行する。マイコン20におけるユーザプログラムによる低電力モードに移行するまでは消費電流が大きい。一方でマイコン20における低電力モードにおいては消費電流は小さい。すなわち、起動時の消費電力は、定常時の消費電力よりも大きい。また、マイコン20の定常時の消費電力は、太陽電池2の発電量よりも小さい。
図3を参照して、ソーラシステム1#は、ソーラシステム1と比較して電源モジュールの構成が異なる。ソーラシステム1#の電源モジュール10#は、電圧検出回路12#と、逆流防止用ダイオードD1のみが設けられており、スイッチSWおよびフリップフロップ14およびコンデンサ15等は設けられていない。
図4(A),(B)には電源電圧が不安定な場合の例が示されている。
したがって、当該動作の繰り返しによりマイコン20の起動シーケンス動作が完了しない可能性がある。
図4(C)に示されるように、時刻T5に電圧レベルはVstartに到達していない。したがって、起動シーケンス動作が実行されない。
したがって、マイコン20の負荷が重い場合にも起動シーケンス動作が実行されない可能性がある。
図5を参照して、電圧検出回路12は、基準電圧発生回路120と、比較器122,124とを含む。
比較器122は、ノードN0の電圧と基準電圧Vstartとを比較して、比較結果に基づく信号を制御信号Setとして出力する。
図6に示されるように、時刻T10に電圧Vstartに到達した場合にマイコン20の起動シーケンス動作が実行される。
これに伴いスイッチSWが導通する。そして、スイッチSWが導通した後に電流ICCが流れ出す。
図7は、実施形態1に基づくソーラシステム1における動作例を説明する図である。
そして、時刻T17において、電圧VCC_EHが電圧Vstartに到達した場合に、スイッチSWをオンする。そして、マイコン20は、起動シーケンス動作を実行する。
図8は、比較例としてソーラシステム1#の動作例を説明する別の図である。
この時点で太陽電池2が回復して、太陽電池2からの発電電流ISCが電流Iregularを上回った場合でも、発電電流ISCが電流Istartを超えられなければ電圧VCC_MCUが下がることになる。
図9は、実施形態2に従うソーラシステム1Pの概要を説明する図である。
電圧検出回路24は、内部ノードN1の電圧レベルを検出して、検出結果に基づいて起動信号を出力する。具体的には、電圧検出回路24は、内部ノードN1の電圧レベルが電圧Vmcu以上であるか否かを判断する。電圧検出回路24は、内部ノードN1の電圧レベルが電圧Vmcu以上であると判断した場合に起動信号を出力する。
図10は、実施形態2に従うソーラシステム1Pにおける動作例を説明する図である。
ステップS12において、電圧検出回路12は、ノードN0の電圧VCC_EHが電圧Vresetよりも大きくない、すなわち小さいことを検出した場合(ステップS12においてNO)には、ステップS18に進む。
図12は、実施形態3に従うソーラシステム1Qの概要を説明する図である。
図13は、SOI(Silicon on Insulator)ウェハに形成されたMOSFETの構造を説明する図である。
このため、バックバイアス電圧が0V近辺でリーク電流の変化量が大きく、バックバイアス電圧を大きくしていくと変化量は小さくなる。
図15に示されるように、NMOSトランジスタの場合はバックバイアス電圧を負にすることでしきい値の絶対値が大きくなり、PMOSトランジスタの場合は逆にバックバイアス電圧を正にすることでしきい値の絶対値が大きくなる。
図16(A)に示されるように、時刻T14に電圧Vstartに到達する。この場合、電圧検出回路12は、フリップフロップ14のデータをセットする。これに伴いスイッチSWが導通する。
Claims (8)
- 発電装置と、
前記発電装置で発電された電源電圧で駆動する半導体装置とを備え、
前記半導体装置は、
電源ノードから前記電源電圧の供給を受ける負荷回路と、
前記電源ノードと前記負荷回路との間に設けられるスイッチと、
前記スイッチと並列に前記電源ノードと接続される第1のコンデンサと、
前記電源ノードの電圧レベルに基づいて前記スイッチを制御するスイッチ制御回路とを備え、
前記スイッチ制御回路は、
前記電源ノードの電圧レベルと第1の基準電圧とを比較する第1の比較器と、
前記電源ノードの電圧レベルと第2の基準電圧とを比較する第2の比較器と、
前記第1の比較器の比較結果に基づく信号に従ってセットして前記スイッチを導通に設定し、前記第2の比較器の比較結果に基づく信号に従ってリセットして前記スイッチを非導通に設定するRSフリップフロップ回路とを含み、
前記負荷回路の起動時の消費電力は、定常時の消費電力よりも大きく、
前記スイッチ制御回路は、前記第2の比較器の出力に基づいて前記負荷回路をリセットするリセット信号を出力する、半導体システム。 - 前記負荷回路の定常時の消費電力は、前記発電装置の発電量よりも小さい、請求項1記載の半導体システム。
- 前記スイッチ制御回路は、前記第1および第2の基準電圧を生成する基準電圧生成回路をさらに含む、請求項1または2記載の半導体システム。
- 前記半導体装置は、前記スイッチと前記負荷回路との間の内部ノードと接続される第2のコンデンサをさらに含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体システム。
- 前記半導体装置は、前記内部ノードの電圧レベルを検出し、検出結果に基づいて前記負荷回路を起動する起動信号を出力する電圧検出回路をさらに備え、
前記負荷回路は、前記起動信号に従い、起動シーケンス動作を実行し、
前記起動シーケンス動作が実行されたあと、前記スイッチ制御回路は、前記第2の比較器の比較結果に基づく信号に従って前記スイッチを非導通にする、請求項4記載の半導体システム。 - 前記負荷回路は、MOSトランジスタで構成され、
前記MOSトランジスタの閾値電圧を調整するバックバイアス電圧を制御するバックバイアス制御回路を含む、請求項5記載の半導体システム。 - 前記バックバイアス制御回路は、前記起動信号に基づいて前記MOSトランジスタの閾値電圧の絶対値が大きくなるように設定する、請求項6記載の半導体システム。
- 前記起動信号に基づいて前記負荷回路を構成するNMOSトランジスタに負のバックバイアス電圧を印加し、前記負荷回路を構成するPMOSトランジスタに正のバックバイアス電圧を印加することにより消費電力は減少する、請求項7記載の半導体システム。
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