电源切换装置的制作方法

1.本发明涉及电源切换装置。


背景技术：

2.作为抑制流过与输入端子连接的上拉电阻或者下拉电阻的电流的技术，公知有如下的技术。例如在专利文献1中记载了一种半导体装置，该半导体装置内置对来自半导体装置输入端子的输入进行上拉或者下拉的上拉/下拉电路。该半导体装置包含：使上拉/下拉电路与高电位电源或者低电位电源的电连接成为接通或者断开中的任意状态的开关；以及在从输入端子输入的输入信号的逻辑电平为与由高电位电源或者低电位电源供给的信号的逻辑电平相反的逻辑电平的情况下，进行控制以使开关电路处于断开状态的开关控制电路。
3.专利文献1：日本特开2004
‑
72231号公报。
4.对多个电源中的所使用的电源进行切换的电源切换装置具有信号输入端子，该信号输入端子供选择信号输入，所述选择信号用于选择多个电源中的任意电源。在电源切换装置中，有时不被输入选择信号，而使信号输入端子为开路。在该情况下，有可能信号输入端子的电位变得不稳定，电源的选择动作变得不稳定。因此，在不被输入选择信号的情况下，使用下拉电阻或者上拉电阻而将信号输入端子的电位固定为规定电位。然而，若将下拉电阻或者上拉电阻与信号输入端子连接，则在输入与下拉或者上拉的固定电位不同的电位的选择信号时，产生经由信号输入端子而在下拉电阻或者上拉电阻中流过漏电流的引脚泄漏，电力消耗量增大。


技术实现要素：

5.本发明是鉴于上述的点而完成的，目的在于抑制伴随着信号输入端子的下拉或者上拉的电流泄漏(引脚泄漏)。
6.本发明的电源切换装置包含：信号输入端子，供选择信号输入，所述用于选择多个电源中的任意电源；电源切换电路，基于上述选择信号，切换与电源输出节点连接的电源；开关，经由第一电阻元件与上述信号输入端子连接，在没有上述选择信号输入的情况下，通过成为接通状态来将上述信号输入端子的电位固定为规定电位；以及开关控制电路，在上述选择信号的电位与上述规定电位不同的情况下，基于状态信号来将上述开关控制为断开状态，在没有上述选择信号输入的情况下将上述开关控制为接通状态，所述状态信号表示从根据上述选择信号选择的电源接受电力供给而进行动作的电路的动作状态。
7.根据本发明，能够抑制伴随着信号输入端子的下拉或者上拉的电流泄漏(引脚泄漏)。
附图说明
8.图1是表示本发明的第一实施方式的电源切换装置的构成的一例的图。
9.图2是表示本发明的第一实施方式的电源切换装置的动作的一例的时序图。
10.图3是表示本发明的第二实施方式的电源切换装置的构成的一例的图。
11.附图标记的说明
12.10、10a
…
电源切换装置；11
…
信号输入端子；12
…
第一电源输入端子；13
…
第二电源输入端子；14
…
电源输出端子；20
…
开关；30
…
开关控制电路；31
…
nand电路；32
…
nor电路；40
…
电源切换电路；50
…
缓冲电路；psel
…
选择信号；poc
…
状态信号；psel
…
选择信号；n1～n3、p1～p7
…
晶体管；r1～r6
…
电阻元件；n1
…
电源输出节点；n2
…
中间节点；n3
…
第一电源输入节点；n4
…
第二电源输入节点。
具体实施方式
13.以下，参照附图对本发明的实施方式的一例进行说明。此外，在各附图中对相同或者等价的结构要素和部分标注相同的参照附图标记，而省略重复的说明。
14.[第一实施方式]
[0015]
图1是表示本发明的第一实施方式的电源切换装置10的构成的一例的图。电源切换装置10具有基于向信号输入端子11输入的选择信号psel而将多个电源选择性地与电源输出节点n1连接的功能。多个电源中的一个例如为与第一电源输入端子12连接的外部电源装置(未图示)，多个电源中的另一个例如为与第二电源输入端子13连接的整流器(未图示)。电源切换装置10具备信号输入端子11、电阻元件r1、开关20、开关控制电路30以及电源切换电路40。
[0016]
向信号输入端子11输入用于选择多个电源中的任意电源的选择信号psel。在本实施方式中，在选择信号psel的电位为电源电平(高电平)的情况下，选择与第一电源输入端子12连接的外部电源装置(未图示)。在选择信号psel的电位为接地电平(低电平)的情况下，选择与第二电源输入端子13连接的整流器(未图示)。
[0017]
电阻元件r1作为下拉信号输入端子11的下拉电阻发挥功能，一端与信号输入端子11连接，另一端与开关20连接。电阻元件r1是本发明的第一电阻元件的一例。
[0018]
开关20例如由n沟道型的晶体管n1构成。晶体管n1的漏极与电阻元件r1的另一端连接，源极与接地线连接，栅极与构成开关控制电路30的nand电路31的输出端连接。即，开关20经由电阻元件r1与信号输入端子11连接，通过成为接通状态而将信号输入端子11的电位固定为接地电平。
[0019]
电源切换装置10具有将not电路51、52串联连接而构成的缓冲电路50。缓冲电路50的输入端(not电路51的输入端)与信号输入端子11连接。缓冲电路50的输出端(not电路52的输出端)与中间节点n2连接。not电路51、52的电源输入端与和第一电源输入端子12连接的第一电源输入节点n3连接。在向信号输入端子11输入的选择信号psel的电位为电源电平(高电平)的情况下，缓冲电路50向中间节点n2输出从与第一电源输入端子12连接的外部电源装置(未图示)供给的电源电压vext的电位相同的电位(高电平)的输出信号。另一方面，在向信号输入端子11输入的选择信号psel的电位为接地电平(低电平)的情况下，缓冲电路50向中间节点n2输出接地电平(低电平)的输出信号。
[0020]
电阻元件r2的一端与中间节点n2连接。电阻元件r2的另一端与接地线连接。电阻元件r2是本发明的第二电阻元件的一例。
[0021]
电源切换电路40构成为包含not电路41、42、p沟道型的晶体管p1～p6、n沟道型的晶体管n2、n3和电阻元件r3～r6。not电路41的输入端与中间节点n2连接，输出端与晶体管p1的栅极连接，电源输入端与第一电源输入节点n3连接。not电路42的输入端与中间节点n2连接，输出端与晶体管p2的栅极连接，电源输入端与电源输出节点n1连接。晶体管p1的源极与第一电源输入节点n3连接，漏极与晶体管p2的漏极连接。晶体管p2的源极与电源输出节点n1连接。
[0022]
电阻元件r3的一端与第二电源输入节点n4连接，另一端与晶体管n2的漏极和晶体管p5的栅极连接。晶体管n2的源极与接地线连接，栅极与中间节点n2连接。晶体管p5的源极与第二电源输入节点n4连接，漏极与电阻元件r4的一端和晶体管p3的栅极连接。电阻元件r4的另一端与接地线连接。晶体管p3的源极与第二电源输入节点n4连接，漏极与晶体管p4的漏极连接。
[0023]
电阻元件r5的一端与电源输出节点n1连接，另一端与晶体管n3的漏极和晶体管p6的栅极连接。晶体管n3的源极与接地线连接，栅极与中间节点n2连接。晶体管p6的源极与电源输出节点n1连接，漏极与电阻元件r6的一端和晶体管p4的栅极连接。电阻元件r6的另一端与接地线连接。晶体管p4的源极与电源输出节点n1连接，漏极与晶体管p3的漏极连接。
[0024]
电源切换电路40基于选择信号psel切换与电源输出节点n1连接的电源。例如，在通过选择信号psel选择了与第一电源输入端子12连接的外部电源装置(未图示)的情况下，第一电源输入节点n3与电源输出节点n1连接。在该情况下，从向第一电源输入端子12输入的来自外部电源装置的电源电压vext作为输出电压vout而从与电源输出节点n1连接的电源输出端子14输出。另一方面，在通过选择信号psel选择了与第二电源输入端子13连接的整流器的情况下，第二电源输入节点n4与电源输出节点n1连接。在该情况下，向第二电源输入端子13输入的来自整流器的电源电压vrec作为输出电压vout而从电源输出端子14输出。
[0025]
未图示的内部电路与电源输出端子14连接。内部电路接受从电源输出端子14输出的输出电压vout的供给而进行动作。向开关控制电路30输入表示该内部电路的动作状态的状态信号poc。在本实施方式中，状态信号poc的电位在内部电路的动作状态成为稳定状态之前为接地电平(低电平)，在内部电路的动作状态成为稳定状态的情况下状态信号poc的电位为输出电压vout的电位(高电平)。内部电路例如也可以是生成与输出电压vout的电位不同电位的内部电压的调节器，在内部电压的电位达到规定电平而稳定的情况下，状态信号poc的电位也可以为高电平。内部电路和电源切换装置10也可以搭载于同一半导体基板。
[0026]
开关控制电路30基于状态信号poc来控制开关20。开关控制电路30构成为包含nand电路31。nand电路31的一个输入端与中间节点n2连接，另一个输入端与输入状态信号poc的信号输入端子15连接，输出端与开关20的控制端子即晶体管n1的栅极连接，电源输入端与第一电源输入节点n3连接。此外，nand电路31是本发明的逻辑电路的一例。
[0027]
在选择信号psel的电位为电源电平(高电平)且状态信号poc的电位为电源电平(高电平)的情况下，开关控制电路30输出接地电平(低电平)的信号。在该情况下，构成开关20的晶体管n1成为截止状态。另一方面，在选择信号psel和状态信号poc的电位为上述以外的组合的情况下，开关控制电路30输出电源电平(高电平)的信号。在该情况下，构成开关20的晶体管n1成为导通状态。
[0028]
此外，作为构成电源切换装置10的各晶体管n1～n3、p1～p6，能够使用mosfet
(metal
‑
oxide
‑
semiconductor field
‑
effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)，但不限于此，例如能够使用双极晶体管。
[0029]
以下，对以下的第一～第五各情况下的电源切换装置10的动作进行说明。
[0030]
[1]vext：施加、vrec：施加、psel：高电平
[0031]
第一情况是向第一电源输入端子12输入来自外部电源装置(未图示)的电源电压vext，向第二电源输入端子13输入来自整流器(未图示)的电源电压vrec，向信号输入端子11输入电源电平(高电平)的选择信号psel的情况。此外，在初始状态下，内部电路停止，状态信号poc的电位为接地电平(低电平)。因此，在初始状态下，nand电路31的输出信号的电位为电源电平(高电平)，晶体管n1处于导通状态。通过晶体管n1成为导通状态，从而电流流过电阻元件r1。即，在初始状态下，产生电流向信号输入端子11流入的引脚泄漏。
[0032]
在第一情况下，向信号输入端子11输入电源电平(高电平)的选择信号psel，因此中间节点n2的电位成为电源电平(高电平)。由此，not电路41、42的输出信号成为接地电平(低电平)，晶体管p1和p2成为导通状态。另外，晶体管n2、n3成为导通状态，晶体管p5、p6成为导通状态，因此晶体管p3、p4成为截止状态。由此，电源输出节点n1与第一电源输入节点n3连接，并且从第二电源输入节点n4切断。即，电源输出节点n1与和第一电源输入端子12连接的外部电源装置(未图示)连接，来自外部电源装置的电源电压vext作为输出电压vout而从电源输出端子14输出。
[0033]
若接受输出电压vout的供给而进行动作的内部电路(未图示)的动作状态稳定，则状态信号poc的电位成为电源电平(高电平)。由此，nand电路31的输出信号的电位转移到接地电平(低电平)。由此，晶体管n1成为截止状态，消除信号输入端子11中的引脚泄漏。
[0034]
图2是表示第一情况下的电源切换装置10的动作的一例的时序图。如图2所示，在时刻t1，将输出电压vout向内部电路(未图示)供给，在时刻t2，内部电路的动作状态稳定，状态信号poc的电位成为电源电平(高电平)。在从时刻t1到t2的期间，nand电路31的输出信号的电位成为电源电平(高电平)，在该期间，漏电流流过电阻元件r1，在时刻t2以后，nand电路31的输出信号的电位成为接地电平(低电平)，消除漏电流(信号输入端子11的引脚泄漏)。从时刻t1到时刻t2的期间比较短，因此该期间中的电力消耗量很少。
[0035]
[2]vext：施加、vrec：施加、psel：低电平
[0036]
第二情况是向第一电源输入端子12输入来自外部电源装置(未图示)的电源电压vext，向第二电源输入端子13输入来自整流器(未图示)的电源电压vrec，向信号输入端子11输入接地电平(低电平)的选择信号psel的情况。此外，在初始状态下，内部电路停止，状态信号poc的电位为接地电平(低电平)。因此，在初始状态下，nand电路31的输出信号的电位为电源电平(高电平)，晶体管n1处于导通状态。在第二情况下，选择信号psel的电位为接地电平(低电平)，因此即使晶体管n1处于导通状态，漏电流也不会流过电阻元件r1。即，在第二情况下，不产生信号输入端子11的引脚泄漏。
[0037]
在第二情况下，向信号输入端子11输入接地电平(高电平)的选择信号psel，因此中间节点n2的电位成为接地电平(低电平)。由此，not电路41、42的输出信号成为电源电平(高电平)，晶体管p1和p2成为截止状态。另外，晶体管n2、n3成为截止状态，晶体管p5、p6成为截止状态，因此晶体管p3、p4成为导通状态。由此，电源输出节点n1与第二电源输入节点n4连接，从第一电源输入节点n3切断。即，电源输出节点n1与和第二电源输入端子13连接的
整流器(未图示)连接，来自整流器的电源电压vrec作为输出电压vout而从电源输出端子14输出。
[0038]
若接受输出电压vout的供给而进行动作的内部电路(未图示)的动作状态稳定，则状态信号poc的电位成为电源电平(高电平)，但中间节点n2的电位为接地电平(低电平)，因此nand电路31的输出信号的电位维持接地电平(低电平)。因此，晶体管n1维持导通状态。选择信号psel的电位为接地电平(低电平)，因此即使晶体管n1处于导通状态，漏电流也不会流过电阻元件r1。
[0039]
[3]vext：施加、vrec：施加、psel：开路
[0040]
第三情况是向第一电源输入端子12输入来自外部电源装置(未图示)的电源电压vext，向第二电源输入端子13输入来自整流器(未图示)的电源电压vrec，使信号输入端子11开路(不被输入选择信号psel)的情况。此外，在初始状态下，内部电路停止，状态信号poc的电位为接地电平(低电平)。因此，在初始状态下，nand电路31的输出信号的电位为电源电平(高电平)，晶体管n1处于导通状态。在第三情况下，由于信号输入端子11开路，因此即使晶体管n1处于导通状态，漏电流也不会流过电阻元件r1。
[0041]
在第三情况下，晶体管n1成为导通状态，信号输入端子11的电位通过作为下拉电阻发挥功能的电阻元件r1而固定为接地电平(低电平)。由此，与第二情况同样，电源输出节点n1与和第二电源输入端子13连接的整流器(未图示)连接，来自整流器的电源电压vrec作为输出电压vout而从电源输出端子14输出。
[0042]
若接受输出电压vout的供给而进行动作的内部电路(未图示)的动作状态稳定，则状态信号poc的电位成为电源电平(高电平)，但由于中间节点n2的电位为接地电平(低电平)，因此nand电路31的输出信号的电位维持接地电平(低电平)。因此，晶体管n1维持导通状态。由于信号输入端子11开路，因此即使晶体管n1处于导通状态，漏电流也不会流过电阻元件r1。即，不产生信号输入端子11的引脚泄漏。
[0043]
[4]vext：开路、vrec：施加、psel：低电平
[0044]
第四情况是第一电源输入端子12开路(不被输入电源电压vext)，向第二电源输入端子13输入来自整流器(未图示)的电源电压vrec，向信号输入端子11输入接地电平(低电平)的选择信号psel的情况。在第四情况下，由于不进行向nand电路31的电源供给，因此nand电路31无法驱动晶体管n1。因此，晶体管n1维持截止状态。另外，也不进行向not电路51、52的电源供给。
[0045]
在第四情况下，中间节点n2的电位通过电阻元件r2而固定为接地电平(低电平)。由此，与第二情况同样，电源输出节点n1与和第二电源输入端子13连接的整流器(未图示)连接，来自整流器的电源电压vrec作为输出电压vout而从电源输出端子14输出。在第四情况下，晶体管n1维持截止状态，因此漏电流不会流过电阻元件r1。即，不产生信号输入端子11的引脚泄漏。
[0046]
[5]vext：开路、vrec：施加、psel：开路
[0047]
第五情况是第一电源输入端子12开路(不被输入电源电压vext)，向第二电源输入端子13输入来自整流器(未图示)的电源电压vrec，使信号输入端子11开路(不被输入选择信号psel)的情况。在第五情况下，与第四情况同样，中间节点n2的电位通过电阻元件r2而固定为接地电平(低电平)。由此，与第二情况同样，电源输出节点n1与和第二电源输入端子
13连接的整流器(未图示)连接，来自整流器的电源电压vrec作为输出电压vout而从电源输出端子14输出。在第五情况下，与第四情况同样，晶体管n1维持截止状态，因此漏电流不会流过电阻元件r1。即，不产生信号输入端子11的引脚泄漏。
[0048]
如以上那样，本发明的实施方式的电源切换装置10具备：信号输入端子11，被输入用于选择多个电源中的任意电源的选择信号psel；电源切换电路40，基于选择信号psel来切换与电源输出节点n1连接的电源；以及开关20，经由电阻元件r1与信号输入端子11连接，通过成为接通状态而将信号输入端子11的电位固定为接地电平。另外，电源切换装置10具备开关控制电路30。在选择信号psel的电位成为比接地电平高的电源电平(高电平)的情况下，开关控制电路30基于状态信号poc而将开关20控制为断开状态。另外，在没有选择信号psel输入的情况下，开关控制电路30将开关20控制为接通状态。
[0049]
根据本发明的第一实施方式的电源切换装置10，能够通过选择信号psel来切换多个电源中的所使用的电源。另外，在不被输入选择信号psel的情况下、即在使信号输入端子11开路的情况下，也通过开关控制电路30而使开关20成为接通状态，通过作为下拉电阻发挥功能的电阻元件r1而将信号输入端子11的电位固定为接地电平。由此，能够防止电源切换电路42中的电源的选择动作变得不稳定。
[0050]
另外，在向信号输入端子11输入电源电平(高电平)的选择信号psel的情况下，虽然漏电流暂时地流过作为下拉电阻发挥功能的电阻元件r1，但开关控制电路30基于状态信号poc而将开关20控制为断开状态，因此能够防止漏电流持续流过电阻元件r1。即，根据本发明的第一实施方式的电源切换装置10，能够抑制伴随着信号输入端子11的下拉的电流泄漏(引脚泄漏)。另外，在内部电路的状态成为稳定状态的情况下，开关控制电路30将开关20控制为断开状态，因此能够在适当的时机使开关20移至断开状态。
[0051]
[第二实施方式]
[0052]
图3是表示本发明的第二实施方式的电源切换装置10a的构成的一例的图。在没有选择信号psel输入的情况下，上述的第一实施方式的电源切换装置10通过作为下拉电阻发挥功能的电阻元件r1而将信号输入端子11的电位固定为接地电平。与此相对，在没有选择信号psel输入的情况下，第二实施方式的电源切换装置10a通过作为上拉电阻发挥功能的电阻元件r1而将信号输入端子11的电位固定为电源电平。
[0053]
在电源切换装置10a中，开关20由p沟道型的晶体管p7构成。晶体管p7的源极与第一电源输入节点n3连接，漏极与电阻元件r1的一端连接。电阻元件r1的另一端与信号输入端子11连接。
[0054]
在电源切换装置10a中，开关控制电路30构成为包含nor电路32和not电路33。not电路33的输入端与输入状态信号poc的信号输入端子15连接。not电路33的输出端与nor电路32的一个输入端连接。nor电路32的另一个输入端与中间节点n2连接，输出端与开关20的控制端子即晶体管p7的栅极连接。nor电路32和not电路33的电源输入端与第一电源输入节点n3连接。电阻元件r2的一端与第一电源输入节点n3连接，另一端与中间节点n2连接。电源切换装置10a中的上述以外的结构与第一实施方式的电源切换装置10相同。
[0055]
根据第二实施方式的电源切换装置10a，与第一实施方式的电源切换装置10同样，在选择信号psel的电位为电源电平(高电平)的情况下，电源输出节点n1与和第一电源输入端子12连接的外部电源装置(未图示)连接，来自外部电源装置的电源电压vext作为输出电
压vout而从电源输出端子14输出。在选择信号psel的电位为电源电平(高电平)的情况下，即使晶体管p1处于导通状态，漏电流也不会流过电阻元件r1。
[0056]
在选择信号psel的电位为接地电平(低电平)的情况下，在初始状态下，nor电路32的输出信号的电位成为接地电平(低电平)，晶体管p7成为导通状态。通过晶体管p7成为导通状态，从而漏电流流过电阻元件r1。即，产生电流从信号输入端子11流出的引脚泄漏。在选择信号psel的电位为接地电平(低电平)的情况下，电源输出节点n1与和第二电源输入端子13连接的整流器(未图示)连接，来自整流器的电源电压vrec作为输出电压vout而从电源输出端子14输出。
[0057]
若接受输出电压vout的供给而进行动作的内部电路(未图示)的动作状态稳定，则状态信号poc的电位成为电源电平(高电平)。由此，nor电路32的输出信号的电位转移到电源电平(高电平)。由此，晶体管p7成为截止状态，消除信号输入端子11的引脚泄漏。
[0058]
在信号输入端子11为开路的情况下(不被输入选择信号psel的情况下)，晶体管p7成为导通状态，信号输入端子11的电位通过作为上拉电阻发挥功能的电阻元件r1而固定为电源电平(高电平)。由此，与第一情况同样，电源输出节点n1与和第一电源输入端子12连接的外部电源装置(未图示)连接，来自外部电源装置的电源电压vext作为输出电压vout而从电源输出端子14输出。
[0059]
如以上那样，根据本发明的第二实施方式的电源切换装置10a，与第一实施方式的电源切换装置10同样，能够通过选择信号psel来切换多个电源中的所使用的电源。另外，在不被输入选择信号psel的情况下、即在信号输入端子11成为开路的情况下，也通过开关控制电路30而使开关20成为接通状态，通过作为上拉电阻发挥功能的电阻元件r1而将信号输入端子11的电位固定为电源电平(vext)，因此能够防止电源切换电路40中的电源的选择动作变得不稳定。
[0060]
另外，在向信号输入端子11输入接地电平(低电平)的选择信号psel的情况下，虽然漏电流暂时地流过作为上拉电阻发挥功能的电阻元件r1，但开关控制电路30基于状态信号poc而将开关20控制为断开状态，因此能够防止漏电流持续流过电阻元件r1。即，根据本发明的第二实施方式的电源切换装置10，能够抑制伴随着信号输入端子11的上拉的电流泄漏(引脚泄漏)。
[0061]
此外，在以上的说明中，例示了选择性地使用两个电源的情况，但也可以以选择性地使用3个以上的电源的方式构成电源切换装置。另外，作为与电源切换装置连接的电源，例示了外部电源装置和整流器，但并不限于此，作为与本发明的电源切换装置连接的电源，能够应用所有的电源。
[0062]
另外，作为通过状态信号poc来表示动作状态的内部电路，例示了调节器，但不限于此，作为通过状态信号poc来表示动作状态的内部电路，能够应用所有的电路。另外，例示了在状态信号poc所示的内部电路的动作状态为稳定状态的情况下，将开关20控制为断开状态的情况，但不限于此，在状态信号poc所示的内部电路的动作状态成为稳定状态以外的特定状态的情况下，也可以将开关20控制为断开状态。
[0063]
另外，作为构成开关控制电路30的逻辑电路，例示了nand电路31和nor电路32，但不限于此。针对状态信号poc所示的内部电路的状态的逻辑值的分配能够任意地决定，根据逻辑值的分配，适当地构成形成开关控制电路30的逻辑电路。