内部电源电路及半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提高了内部电源的生成精度，防止电路的误动作。控制开关(s0)与电源电压(VCC)连接，给予控制信号(Sin)进行导通，输出电流。钳位电路(1a)与负载(2)连接，进行控制开关(s0)的输出电压的钳位控制。电流控制元件(1b)给予被钳位控制的输出电压，使电流导通或非导通。切换开关组(1c)包含开关(s1、s2、s3)，基于根据电流控制元件(1b)的电流控制而变化的电压，对用于生成内部电源的通路(L1、L2)进行切换。开关电路(1d)使钳位电路(1a)和切换开关组(1c)的结合或断开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内部电源电路及半导体装置
本技术涉及内部电源电路及半导体装置。
技术介绍
近年来，将采用功率半导体元件的开关元件和开关元件的驱动电路及其周边的控制电路、保护电路等单芯片化的、被称为IPS(IntelligentPowerSwitch：智能电源开关)的半导体装置的开发正不断推进。IPS例如被广泛应用于变速器、发动机及制动器等的车辆电装系统，是满足小型化、高性能化及高可靠性的产品所需要的。作为传统技术，提出了如下技术：在包含变压器的一次绕组和开关元件的串联电路的一端与机架接地之间连接由电阻和电容组成的RC滤波器，使开关电路的动作稳定(专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1日本专利特开平9-271165号公报车辆的电源环境与一般家庭等相比谈不上良好，容易产生反电动势、尖锲等、高电压、低电压、瞬间切断等。因此，在IPS中进行适当的电源控制，例如，对规定的电路不直接提供外部的电源电压，而是提供在装置内部生成的内部电源。具体地说，在IPS中，通过使电压值阶段性地上升来供电，在初始运行时，提供比电源电压低的电压值的内部电源，在经过一定时间后，提供与电源电压相同电平的内部电源，从而实现电路的稳定启动。但是，传统的IPS中，若由于在与负载连接的传送线上重叠噪声等原因而产生异常电流，则有可能无法使内部电源正常地上升到规定电平。电路动作时，若内部电源未达到规定电平，则产生发生泄漏电流、无法正常驱动使负载动作所需的开关而导致电路误动作这样的问题。本专利技术是鉴于这样的问题而提出，其目的在于提供一种能够提高内部电源的生成精度，防止电路的误动作的内部电源电路及半导体装置。专利技术内容为了解决所述问题，在一个方案中，提供内部电源电路。内部电源电路具有控制开关、钳位电路、电流控制元件、切换开关组及开关电路。控制开关与电源电压连接，根据控制信号进行导通，输出电流。钳位电路与负载连接，进行控制开关的输出电压的钳位控制。电流控制元件利用进行了钳位控制的输出电压，使电流导通或非导通。切换开关组基于根据电流的导通或非导通而变化的电压的施加，对用于生成内部电源的路径进行切换。开关电路使钳位电路和切换开关组结合或断开。另一个方案中，提供半导体装置。半导体装置具有电荷泵和内部电源电路。内部电源电路具备控制开关、钳位电路、电流控制元件、切换开关组以及开关电路。电荷泵将从电源电压生成的内部电源作为动作电源，进行用于驱动负载的升压动作。控制开关与电源电压连接，基于控制信号而导通，输出电流。钳位电路与负载连接，进行控制开关的输出电压的钳位控制。电流控制元件利用进行了钳位控制的输出电压，使电流导通或非导通。切换开关组基于根据电流的导通或非导通而变化的电压的施加，对用于生成内部电源的路径进行切换。开关电路使钳位电路和切换开关组结合或断开。专利技术效果本专利技术能够提高内部电源的生成精度，防止电路的误动作。本专利技术的上述目的及其他目的、特征及优点通过示出了优选的实施方式的附图和与之相关联的下文说明作为本专利技术的示例可以更加清楚。附图说明图1(a)是表示内部电源电路的结构例的图。图1(b)是用于说明动作的图。图2是表示半导体装置的结构例的图。图3是表示内部电源电路生成电源时的一个路径的图。图4是表示内部电源电路生成电源时的另一个路径的图。图5是表示内部电源的波形变化的图。图6是表示每个路径的各晶体管的导通、截止状态的图。图7是表示在内部电源电路发生异常电流的情况的图。图8是表示内部电源的波形变化的图。图9是表示半导体装置的结构例的图。图10是表示内部电源的波形变化的图。图11是表示高侧型的IPS的结构例的图。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，本说明书及附图中对实质上具有相同功能的要素标注相同的标号，由此省略重复的说明。图1(a)是表示内部电源电路的结构例的图。内部电源电路1具有控制开关s0、钳位电路1a、电流控制元件1b、切换开关组1c及开关电路1d。另外，切换开关组1c作为三端子开关，包含开关s1(第1开关)、s2(第2开关)及s3(第3开关)。输入端子IN与控制开关s0的输入端和开关电路1d的一个输入端连接。控制开关s0的电流输出端与开关s1、s2、s3的一个输入端和电流控制元件1b的输入端连接。电流控制元件1b的输出端与开关s1、s3的另一个输入端和开关电路1d的另一个输入端连接。开关s1的输出端与开关s2的另一个输入端与内部接地GND1连接，开关s2、s3的输出端与内部电源输出端子VDDout连接。开关电路1d的输出端与钳位电路1a的输入端连接，钳位电路1a的输出端经由输出端子OUT与负载2的一端连接，负载2的另一端与外部接地GND0连接。这里，控制开关s0与电源电压VCC连接，基于控制信号Sin进行导通，输出电流。钳位电路1a与负载2连接，另外，进行控制开关s0的输出电压的钳位控制。电流控制元件1b基于被钳位控制的输出电压，使电流导通或非导通。切换开关组1c基于根据电流的导通或非导通而变化的电压对开关s1～s3的施加，对用于生成内部电源的路径L1(第1路径)、L2(第2路径)进行切换。开关电路1d使钳位电路1a和切换开关组1c结合或断开。图1(b)是用于说明动作的图。纵轴是电压，横轴是时间。曲线ga表示由内部电源电路1生成的内部电源的波形。在时间段ta中，生成经由路径L1的内部电源并上升。另一方面，因噪声等而在与负载2连接的传送线产生异常电流的情况下，如时间段tb所示，内部电源维持在无法上升的期间。对于这样的现象，在内部电源电路1中，从控制开关s0的导通开始(时刻t1)到经过规定时间后的时刻t2中，使开关电路1d截止。开关电路1d截止，切断钳位电路1a和切换开关组1c的结合，从而再次生成经由路径L1的内部电源。因而，如时刻t2之后所示，能够使内部电源正常上升到电源电压VCC为止。从而，能够抑制泄漏电流的发生，另外，能够防止周边电路的误动作。接着，在说明本专利技术的技术的详细情况前，对不具备本专利技术的功能的内部电源电路的结构及其问题进行说明。另外，以下，将外部接地简称为GND0，内部接地简称为GND1。图2是表示半导体装置的结构例的图。半导体装置100具备内部电源电路10和电荷泵101，该半导体装置100与负载2连接。内部电源电路10具备P沟道MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)的PMOS晶体管M1～M3、N沟道MOSFET的NMOS晶体管M4、耗尽型MOSFET的耗尽型MOS晶体管Md及齐纳二极管Dz及电阻R1。耗尽型MOS晶体管Md是耗尽型的MOSFET，是栅极电压为0V，在漏极-源极间流过电流的晶体管，被用作电流源。另外，PMOS晶体管M1～M3、NMOS晶体管M4是增强型的MOSFET。关于电路元件的连接关系，PMOS晶体管M1的源极与电源电压VCC连接，PMOS晶体管M1的栅极与输入端子IN连接。PMOS晶体管M1的漏极与耗尽型MOS晶体管Md的漏极、NMOS晶体管M4的漏极、PMOS晶体管M2的源极及PMOS晶体管M3的源极连接。耗尽型MOS晶体管Md的栅极与耗尽型MOS晶体管Md的源极、NMOS晶体管M4的栅极、齐纳二极管Dz的阴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内部电源电路，是从电源电压生成内部电源的内部电源电路，其特征在于，具有：控制开关，该控制开关与所述电源电压连接，根据控制信号进行导通，输出电流；钳位电路，该钳位电路与负载连接，进行所述控制开关的输出电压的钳位控制；电流控制元件，该电流控制元件利用进行了钳位控制的所述输出电压，使所述电流导通或非导通；切换开关组，该切换开关组基于根据所述电流的导通或非导通而变化的电压的施加，对用于生成所述内部电源的路径进行切换；以及开关电路，该开关电路使所述钳位电路和所述切换开关组结合或断开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.11 JP 2015-0482381.一种内部电源电路，是从电源电压生成内部电源的内部电源电路，其特征在于，具有：控制开关，该控制开关与所述电源电压连接，根据控制信号进行导通，输出电流；钳位电路，该钳位电路与负载连接，进行所述控制开关的输出电压的钳位控制；电流控制元件，该电流控制元件利用进行了钳位控制的所述输出电压，使所述电流导通或非导通；切换开关组，该切换开关组基于根据所述电流的导通或非导通而变化的电压的施加，对用于生成所述内部电源的路径进行切换；以及开关电路，该开关电路使所述钳位电路和所述切换开关组结合或断开。2.权利要求1所述的内部电源电路，其特征在于，所述切换开关组在从所述电源电压生成不产生规定电平的电压降的所述内部电源的第1路径、和从所述电源电压生成产生所述规定电平的电压降的所述内部电源的第2路径之间进行切换，所述开关电路通过在从所述控制开关的导通开始到经过规定时间后断开所述结合，来切换至所述第1路径。3.权利要求2所述的内部电源电路，其特征在于，所述切换开关组是三端子开关，包含第1开关、第2开关及第3开关，输入所述控制信号的输入端子与所述控制开关的输入端和所述开关电路的一个输入端连接，所述控制开关的电流输出端与所述第1、第2、第3开关的一个输入端和所述电流控制元件的输入端连接，所述电流控制元件的输出端与所述第1、第3开关的另一个输入端和所述开关电路的另一个输入端连接，所述第1开关的输出端与所述第2开关的另一个输入端和内部接地连接，所述第2、第3开关的输出端与内部电源输出端子连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳争，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP