特開 2015-191280 半導体装置及び電流源制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-191280(P2015-191280A)

(43)【公開日】2015年11月2日

(54)【発明の名称】半導体装置及び電流源制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05F 1/56 20060101AFI20151006BHJP

【ＦＩ】

   G05F1/56 310D

   G05F1/56 310Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-66187(P2014-66187)

(22)【出願日】2014年3月27日

(71)【出願人】

【識別番号】308033711

【氏名又は名称】ラピスセミコンダクタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】島崎 広野

【テーマコード（参考）】

5H430

【Ｆターム（参考）】

5H430BB01

5H430BB05

5H430BB09

5H430BB11

5H430EE12

5H430FF02

5H430FF13

5H430HH03

(57)【要約】

【課題】動作状態の電流源の消費電流を低減することができる半導体装置及び電流源制御方法を提供する。
【解決手段】演算増幅器２２の出力端子に一端が接続され、演算増幅器２２の反転入力端子に他端が接続されたコンデンサ２２と、分圧器２５と接地部２４Ｂとの接続状態及び非接続状態を切替可能な第１スイッチＳＷ１と、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢがコンデンサＣ２の他端に入力される入力状態とフィードバック電圧Ｖ_ＦＢがコンデンサＣ２の他端に入力されない非入力状態とを切替可能な第２スイッチＳＷ２と、第１スイッチＳＷ１による接続状態及び非接続状態が繰り返し切り替えられ、かつ、第２スイッチＳＷ２による入力状態及び非入力状態が繰り返し切り替えられるように制御信号を第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２に供給する信号供給端子２６と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準電圧が入力される非反転入力端子を有する演算増幅器の出力端子に一端が接続され、前記演算増幅器の反転入力端子に他端が接続される容量性素子と、
前記出力端子の出力電圧に前記容量性素子の電圧が付加された付加電圧を負荷に供給する供給端子から入力された前記付加電圧を分圧する分圧器と低電圧源との接続状態及び非接続状態を切替可能な第１切替部と、
前記付加電圧を前記分圧器により分圧して得た帰還用電圧が前記容量性素子の他端に入力される入力状態と前記帰還用電圧が前記容量性素子の他端に入力されない非入力状態とを切替可能な第２切替部と、
前記接続状態及び前記非接続状態が繰り返し切り替えられ、かつ、前記入力状態及び前記非入力状態が繰り返し切り替えられるように前記第１切替部及び前記第２切替部を制御する制御信号を前記第１切替部及び前記第２切替部に供給する供給部と、
を含む半導体装置。

【請求項2】

前記第１切替部による前記接続状態及び前記非接続状態の切り替え、及び前記第２切替部による前記入力状態及び前記非入力状態の切り替えは、前記付加電圧が予め許容された電圧範囲内に保持されるように行われる請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記電圧範囲は、前記負荷の作動を補償可能な電圧範囲である請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記接続状態及び前記非接続状態は周期的に切り替えられ、かつ、前記入力状態及び前記非入力状態は周期的に切り替えられる請求項１から請求項３の何れか１項に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記制御信号は、前記接続状態から前記非接続状態に切り替えられ、かつ、前記入力状態から前記非入力状態に切り替えられてから、予め定められた第１時間が経過した場合に、前記非接続状態から前記接続状態に切り替えられ、かつ、前記非入力状態から前記入力状態に切り替えられるように前記第１切替部及び前記第２切替部に供給される請求項１から請求項４の何れか１項に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記制御信号は、前記非接続状態から前記接続状態に切り替えられ、かつ、前記非入力状態から前記入力状態に切り替えられてから、前記第１時間よりも短い第２時間が経過した場合に、前記接続状態から前記非接続状態に切り替えられ、かつ、前記入力状態から前記非入力状態に切り替えられるように前記第１切替部及び前記第２切替部に供給される請求項５に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記付加電圧が第１閾値に達した否かを検出する検出部を更に含み、
前記制御信号は、前記付加電圧が前記第１閾値に達したことが検出された場合に、前記非接続状態から前記接続状態に切り替えられ、かつ、前記非入力状態から前記入力状態に切り替えられるように前記第１切替部及び前記第２切替部に供給される請求項１から請求項３の何れか１項に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記検出部は、前記付加電圧が前記第１閾値よりも大きな第２閾値に達したか否かを更に検出し、
前記制御信号は、前記付加電圧が前記第２閾値に達したことが検出された場合に、前記接続状態から前記非接続状態に切り替えられ、かつ、前記入力状態から前記非入力状態に切り替えられるように前記第１切替部及び前記第２切替部に供給される請求項７に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記演算増幅器は、前記接続状態から前記非接続状態に切り替えられ、かつ、前記入力状態から前記非入力状態に切り替えられた場合にボルテージフォロワとして動作する請求項１から請求項８の何れか１項に記載の半導体装置。

【請求項10】

前記容量性素子は、前記演算増幅器の位相補償用コンデンサである請求項１から請求項９の何れか１項に記載の半導体装置。

【請求項11】

前記制御信号は、前記第１切替部による前記接続状態及び前記非接続状態の切り替え動作と前記第２切替部による前記入力状態及び前記非入力状態の切り替え動作とが同期するように前記第１切替部及び前記第２切替部に供給される請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の半導体装置。

【請求項12】

前記供給部に対して前記制御信号を供給する制御部を更に含む請求項１から請求項１１何れか１項に記載の半導体装置。

【請求項13】

基準電圧が入力される非反転入力端子を有する演算増幅器の出力端子に一端が接続され、前記演算増幅器の反転入力端子に他端が接続される容量性素子と、前記出力端子の出力電圧に前記容量性素子の電圧が付加された付加電圧を負荷に供給する供給端子から入力された前記付加電圧を分圧する分圧器と低電圧源との接続状態及び非接続状態を切替可能な第１切替部と、前記付加電圧を前記分圧器により分圧して得た帰還用電圧が前記容量性素子の他端に入力される入力状態と前記帰還用電圧が前記容量性素子の他端に入力されない非入力状態とを切替可能な第２切替部と、を含む半導体装置における前記接続状態及び前記非接続状態が繰り返し切り替えられ、かつ、前記入力状態及び前記非入力状態が繰り返し切り替えられるように前記第１切替部及び前記第２切替部を制御する制御信号を前記第１切替部及び前記第２切替部に供給すること、
を含む電流源制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置及び電流源制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置に搭載されるレギュレータ（電流源）の消費電力を低減する方法として、レギュレータの動作を停止させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

図６には、従来のレギュレータ１００の構成の一例が示されている。一例として図６に示すように、レギュレータ１００は、検出回路１１０、演算増幅器１２０、出力回路１３０、接続遮断回路１４０、及び電圧設定回路１５０を含む。演算増幅器１２０及び出力回路１３０には、駆動用電圧ＨＶが入力される。検出回路１１０及び演算増幅器１２０には、ハイレベル（Ｈレベル）とローレベル（Ｌレベル）とに信号レベルが遷移する制御信号ＥＮＲＥＧが入力され、検出回路１１０及び演算増幅器１２０は、制御信号ＥＮＲＥＧの信号レベルに応じて制御される。

【0004】

検出回路１１０は、レギュレータ１００の出力端子１００Ａの出力電圧Ｖ_ｏｕｔを検出し、検出した出力電圧Ｖ_ｏｕｔに応じたフィードバック電圧Ｖ_ＦＢを生成して出力する。演算増幅器１２０は、非反転入力端子、反転入力端子、及び出力端子を有しており、反転入力端子に入力された基準電圧Ｖ_ＲＥＦと非反転入力端子に入力された検出回路１１０のフィードバック電圧Ｖ_ＦＢとを比較した比較結果Ｖ_ＡＯＵＴを出力する。出力回路１３０は、演算増幅器１２０から入力された比較結果Ｖ_ＡＯＵＴに基づいて出力端子１００Ａに電流を供給して出力電圧_ｏｕｔを維持する。

【0005】

接続遮断回路１４０は、検出回路１１０の出力端子１１０Ａと演算増幅器１２０の非反転入力端子との接続状態及び非接続状態を切り替える。電圧設定回路１５０は、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢを所定の電圧に設定する。

【0006】

レギュレータ１００の出力端子１００Ａには、出力電圧Ｖ_ｏｕｔの電圧変動を抑える平滑容量部１６０と、出力電圧Ｖ_ｏｕｔの供給先である負荷回路１７０とが接続されている。負荷回路１７０は、電流源ＩＬとスイッチＳＷを有しており、スイッチＳＷがオンされると出力電圧Ｖ_ｏｕｔに基づく電流が電流源ＩＬに供給される。

【0007】

このように構成されたレギュレータ１００は、制御信号ＥＮＲＥＧの信号レベルに応じて動作状態と停止状態とに切り替えられる。すなわち、スイッチＳＷがオンされると、制御信号ＥＮＲＥＧがＨレベルとなり、レギュレータ１００が動作状態となる。スイッチＳＷがオフされると、制御信号ＥＮＲＥＧがＬレベルとなり、レギュレータ１００は停止状態となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００６−１４６４２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、レギュレータ１００が動作状態の場合、図６に示すように検出回路１１０の構成要素であるＮチャネル型トランジスタＮ_０のゲートにＨレベルの制御信号ＥＮＲＥＧが常時入力され、Ｎチャネル型トランジスタＮ_０のオン状態が継続される。そのため、レギュレータ１００が動作状態の間、検出回路１１０で電流が消費されてしまう、という問題点があった。

【0010】

本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、動作状態の電流源の消費電流を低減することができる半導体装置及び電流源制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するために、請求項１に記載の半導体装置は、基準電圧が入力される非反転入力端子を有する演算増幅器の出力端子に一端が接続され、前記演算増幅器の反転入力端子に他端が接続される容量性素子と、前記出力端子の出力電圧に前記容量性素子の電圧が付加された付加電圧を負荷に供給する供給端子から入力された前記付加電圧を分圧する分圧器と低電圧源との接続状態及び非接続状態を切替可能な第１切替部と、前記付加電圧を前記分圧器により分圧して得た帰還用電圧が前記容量性素子の他端に入力される入力状態と前記帰還用電圧が前記容量性素子の他端に入力されない非入力状態とを切替可能な第２切替部と、前記接続状態及び前記非接続状態が繰り返し切り替えられ、かつ、前記入力状態及び前記非入力状態が繰り返し切り替えられるように前記第１切替部及び前記第２切替部を制御する制御信号を前記第１切替部及び前記第２切替部に供給する供給部と、を含む。

【0012】

上記目的を達成するために、請求項１３に記載の電流源制御方法は、基準電圧が入力される非反転入力端子を有する演算増幅器の出力端子に一端が接続され、前記演算増幅器の反転入力端子に他端が接続される容量性素子と、前記出力端子の出力電圧に前記容量性素子の電圧が付加された付加電圧を負荷に供給する供給端子から入力された前記付加電圧を分圧する分圧器と低電圧源との接続状態及び非接続状態を切替可能な第１切替部と、前記付加電圧を前記分圧器により分圧して得た帰還用電圧が前記容量性素子の他端に入力される入力状態と前記帰還用電圧が前記容量性素子の他端に入力されない非入力状態とを切替可能な第２切替部と、を含む半導体装置における前記接続状態及び前記非接続状態が繰り返し切り替えられ、かつ、前記入力状態及び前記非入力状態が繰り返し切り替えられるように前記第１切替部及び前記第２切替部を制御する制御信号を前記第１切替部及び前記第２切替部に供給すること、を含む。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、動作状態の電流源の消費電流を低減することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態に係る半導体装置の要部構成の一例を示す概略構成図である。

【図2】実施形態に係る半導体装置に含まれるレギュレータの動作の流れの一例を示すタイムチャートである。

【図3】実施形態に係る半導体装置に含まれるレギュレータの動作の流れの変形例を示すタイムチャートである。

【図4】実施形態に係る半導体装置の要部構成の変形例を示す概略構成図である。

【図5】実施形態に係る半導体装置の要部構成の変形例を示す概略構成図である。

【図6】従来のレギュレータの一例を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例について詳細に説明する。

【0016】

一例として図１に示すように、半導体装置１０は、レギュレータ１２及び制御部１４を含む。なお、図１には図示されていないが、本実施形態に係る半導体装置１０は、メインレギュレータとサブレギュレータとを含み、後述の負荷１８に対してメインレギュレータの出力電流とサブレギュレータの出力電流とが選択的に入力される。本実施形態では、説明の便宜上、レギュレータ１２がサブレギュレータとして用いられる場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、レギュレータ１２がメインレギュレータとして用いられてもよい。

【0017】

レギュレータ１２の出力端子１２Ａ（本発明に係る供給端子の一例）は、コンデンサＣ１及び負荷１８に接続されている。コンデンサＣ１は、所謂バイパスコンデンサである。コンデンサＣ１の一端は出力端子１２Ａに接続され、コンデンサＣ１の他端は接地されている。負荷１８は、レギュレータ１２の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ（出力端子１２Ａの電圧）に基づく電流Ｉ_ｌｏａｄの供給先（電流Ｉ_ｌｏａｄが供給されることによって作動する負荷）である。負荷１８の一例としては、図６に示す負荷回路１７０に相当する回路、記憶素子（例えば、不揮発性メモリ）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、又はＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）が挙げられる。

【0018】

制御部１４は、信号レベルがＨレベルとＬレベルとに遷移する制御信号をレギュレータ１２に供給することでレギュレータ１２を制御する。なお、制御部１４の一例としては、ＣＰＵ又はＡＳＩＣが挙げられる。

【0019】

レギュレータ１２は、基準電圧回路２０、演算増幅器２２、検出回路２４、コンデンサＣ２（本発明に係る容量性素子の一例）、第２スイッチＳＷ２（本発明に係る第２切替部の一例）、及び信号供給端子２６（本発明に係る供給部の一例）を含む。

【0020】

基準電圧回路２０は、接地されており、駆動用電圧ＨＶによって入力された駆動用電圧に基づいて基準電圧Ｖ_ｒｅｆを生成して出力する。

【0021】

演算増幅器２２は、反転入力端子、非反転入力端子、及び出力端子を備えている。演算増幅器２２は、接地されており、駆動用電圧が入力されることで駆動する。演算増幅器２２の非反転入力端子には基準電圧Ｖ_ｒｅｆが入力される。また、演算増幅器２２の出力端子は反転入力端子に負帰還されている。また、負帰還経路には、演算増幅器２２の位相補償用コンデンサであるコンデンサＣ２が挿入されている。すなわち、演算増幅器２２の出力端子は、コンデンサＣ２を介して非反転入力端子に接続されている。具体的には、コンデンサＣ２の一端が演算増幅器２２の出力端子に接続されており、コンデンサＣ２の他端が演算増幅器２２の反転入力端子に接続されている。

【0022】

検出回路２４は、本発明に係る付加電圧の一例である出力電圧Ｖ_ｏｕｔ（≒演算増幅器２２の出力電圧（基準電圧Ｖ_ｒｅｆ）＋コンデンサＣ２の電圧Ｖ_Ｃ）を検出し、検出した出力電圧Ｖ_ｏｕｔに応じたフィードバック電圧Ｖ_ＦＢを生成して出力する回路である。

【0023】

検出回路２４は、抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧器２５と第１スイッチＳＷ１（本発明に係る第１切替部の一例）との直列回路を有する。分圧器２５は、出力端子１２から入力された出力電圧Ｖ_ｏｕｔを分圧することでフィードバック電圧Ｖ_ＦＢ（本発明に係る帰還用電圧の一例）を取り出す。第１スイッチＳＷ１は、分圧器２５と接地電圧とされた接地部２４Ｂ（本発明に係る低電圧源の一例）との接続状態及び非接続状態を切替可能なスイッチである。

【0024】

分圧器２５は、第１スイッチＳＷ１を介して本発明に係る低電圧源の一例である接地部２４Ｂに接続されている。すなわち、第１スイッチＳＷ１の一端は、接地部２４Ｂに接続されることで接地されており、第１スイッチＳＷ１の他端は抵抗Ｒ１の一端に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は抵抗Ｒ２の一端に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、出力端子１２Ａに接続されている。なお、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢ（本発明に係る帰還用電圧の一例）は、分圧器２５における抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点２４Ａから取り出される。

【0025】

第２スイッチＳＷ２は、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢがコンデンサＣ２の他端に入力される入力状態とフィードバック電圧Ｖ_ＦＢがコンデンサＣ２の他端に入力されない非入力状態とを切替可能なスイッチである。

【0026】

第２スイッチＳＷ２は、コンデンサＣ２の他端と接続点２４Ａとの間に挿入されている。すなわち、第２スイッチＳＷ２の一端が接続点２４Ａに接続されており、第２スイッチＳＷ２の他端がコンデンサＣ２の他端に接続されている。なお、以下では、説明の便宜上、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を区別して説明する必要がない場合（第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の両方を指す場合）、「スイッチＳＷ」と称する）。

【0027】

信号供給端子２６は、第１スイッチＳＷ１により接続状態及び非接続状態が繰り返し切り替えられ、かつ、第２スイッチＳＷ２により入力状態及び非入力状態が繰り返し切り替えられるように制御信号をスイッチＳＷに供給する。

【0028】

信号供給端子２６は、スイッチＳＷに接続されている。また、信号供給端子２６は、制御部１４に接続されており、制御部１４によって制御信号が入力され、入力された制御信号をスイッチＳＷに供給する。

【0029】

スイッチＳＷは、例えば、Ｎチャネル型トランジスタである。第１スイッチＳＷ１として用いるＮチャネル型トランジスタにおいて、ゲートは信号供給端子２６に接続され、ドレインは抵抗Ｒ１の一端に接続され、ソースは接地部２４Ｂに接続される。また、第２スイッチＳＷ２として用いるＮチャネル型トランジスタにおいて、ゲートは信号供給端子２６に接続され、ドレインは接続点２４Ａに接続され、ソースはコンデンサＣ２の他端に接続される。従って、各Ｎチャネル型トランジスタのゲートに入力される制御信号の信号レベルに応じてドレインとソースとの間の導通状態と非導通状態とが切り替えられる。すなわち、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２は、入力された制御信号の信号レベルに応じて同期してスイッチングされる。

【0030】

本実施形態では、スイッチＳＷにＨレベルの制御信号が入力されると、スイッチＳＷがオンされ、スイッチＳＷにＬレベルの制御信号が入力されると、スイッチＳＷがオフされる。そのため、Ｈレベルの制御信号が入力されて第１スイッチＳＷ１がオンされると、検出回路２４に電流が供給され、第１スイッチＳＷ１がオフされると、検出回路２４に対する電流の供給が停止される。また、第２スイッチＳＷ２がオフされると、演算増幅器２２の反転入力端子にフィードバック電圧Ｖ_ＦＢが入力されず、第２スイッチＳＷ２がオンされると、演算増幅器２２の反転入力端子にフィードバック電圧Ｖ_ＦＢが入力される。

【0031】

次に、レギュレータ１２の動作について図２を参照しながら説明する。なお、以下では、説明の便宜上、レギュレータ１２が制御部１４によって停止モード又は動作モードに設定される場合について説明する。停止モードとは、例えば、スイッチＳＷがオフされ、かつ、基準電圧回路２０及び演算増幅器２２に対して駆動用電圧ＨＶが入力されていない状態を指す。動作モードとは、例えば、基準電圧回路２０及び演算増幅器２２に対して駆動用電圧ＨＶが入力された状態（レギュレータ１２が駆動している状態）を指す。また、動作モードは、通常動作モードと間欠動作モードとに大別される。なお、図２に示す例では、レギュレータ１２が通常動作モードから間欠動作モードに移行し、間欠動作モードから通常動作モードに復帰する場合が示されている。

【0032】

先ず、レギュレータ１２が停止モードから通常動作モードに移行する場合、基準電圧回路２０及び演算増幅器２２に対して駆動用電圧ＨＶが入力され、制御部１４から信号供給端子２６にＨレベルの制御信号が入力される。そして、Ｈレベルの制御信号は、信号供給端子２６からスイッチＳＷに入力され、これに応じて、スイッチＳＷがオンされる。スイッチＳＷがオンされると、通常動作モードが開始される。

【0033】

通常動作モードが開始されると、基準電圧Ｖ_ｒｅｆにコンデンサＣ２の電圧Ｖ_Ｃが付加された電圧が出力電圧Ｖ_ｏｕｔとされ、この出力電圧Ｖ_ｏｕｔがコンデンサＣ１及び負荷１８に入力される。コンデンサＣ２の電圧Ｖ_Ｃは、例えば、基準電圧Ｖ_ｒｅｆとフィードバック電圧Ｖ_ＦＢとの差分（電位差）に相当する電圧である。また、この場合、出力端子１２Ａから検出回路２４に電流が供給され、検出回路２４で電流が消費される。

【0034】

次に、通常動作モードの状態で、制御部１４から信号供給端子２６にＬレベルの制御信号が入力される。そして、Ｌレベルの制御信号は、信号供給端子２６からスイッチＳＷに入力され、これに応じて、スイッチＳＷがオフされる。スイッチＳＷがオフされると、通常動作モードから間欠動作モードに移行する。

【0035】

間欠動作モードが開始されると、先ず、ホールド期間でスイッチＳＷがオフされ、次のサンプリング期間でスイッチＳＷがオンされる。ホールド期間とは、予め許容された電圧範囲内に出力電圧Ｖ_ｏｕｔを保持する期間として予め定められた期間を指す。サンプリング期間とは、例えば、出力電圧Ｖ_ｏｕｔを間欠動作モードが開始された時点（通常動作モードが終了した時点）での電圧に戻す期間として予め定められた期間を指す。

【0036】

間欠動作モードでは、ホールド期間とサンプリング期間とで１サイクルが形成される。間欠動作モードでは、予め許容された電圧範囲（例えば、負荷１８が許容可能な電圧範囲）内に出力電圧Ｖ_ｏｕｔが保持されるように複数サイクルが実施される。ここで、複数サイクルが実施されるとは、ホールド期間とサンプリング期間とが繰り返し切り替えられることを意味する。また、本実施形態では、ホールド期間及びサンプリング期間の各々が不変時間（固定化された時間）であるため、ホールド期間とサンプリング期間とが周期的（規則的）に切り替えられる。

【0037】

ホールド期間では、スイッチＳＷがオフされる。そのため、演算増幅器２２はボルテージフォロワとして動作する。しかし、コンデンサＣ２ではリーク電流（コンデンサＣ２から漏れ出る電流）が生じるため（コンデンサＣ２が放電されるため）、図２に示すホールド期間における出力電圧Ｖ_ｏｕｔは徐々に低下する。そして、スイッチＳＷがオフされてから第１所定時間（例えば、１ミリ秒）が経過した場合に制御部１４から信号供給端子２６にＨレベルの制御信号が入力される。Ｈレベルの制御信号は、信号供給端子２６からスイッチＳＷに入力され、これに応じて、サンプリング期間が開始される。

【0038】

ここで、本発明に係る第１時間の一例である第１所定時間とは、例えば、スイッチＳＷがオフされてから出力電圧Ｖ_ｏｕｔが許容下限電圧（本発明に係る第１閾値の一例）に達するまでの時間としてシミュレーション又は実験等によって事前に得られた時間を指す。許容下限電圧とは、例えば、負荷１８の動作を補償可能な電圧範囲内の下限電圧（負荷１８で許容される下限電圧）を指す。本実施形態では、負荷１８の動作を補償可能な電圧範囲が１．３５ボルト以上１．５２ボルト未満であり、通常動作モードでの出力電圧Ｖ_ｏｕｔを１．５ボルトとし、許容下限電圧を１．３５ボルトとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、許容下限電圧に代えて、１．３５ボルトよりも大きく１．５ボルトよりも小さな電圧（例えば、１．４ボルト）を採用してもよい。

【0039】

また、本実施形態では、第１所定時間として不変時間を採用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。ユーザの指示（例えば、制御部１４に接続されたユーザ・インタフェースによって受け付けられた指示）に応じてカスタマイズされる可変時間、又は、環境条件の変化に応じて制御部１４によって調整される可変時間を採用してもよい。環境条件とは、例えば、半導体装置１０の設置環境の温度及び湿度、並びに半導体装置１０又はレギュレータ１２（特に、コンデンサＣ２）を電磁的な外乱から保護するシールドの強度等を指す。

【0040】

サンプリング期間では、スイッチＳＷがオンされる。そのため、コンデンサＣ２に対する充電が開始される。スイッチＳＷがオンされてから第２所定時間（例えば、３０マイクロ秒）が経過した場合に、制御部１４から信号供給端子２６を介してスイッチＳＷにＬレベルの制御信号が入力されると、次の１サイクルのホールド期間が開始される。スイッチＳＷがオンされてから第２所定時間が経過した場合に、スイッチＳＷに継続してＨレベルの制御信号が入力されると、間欠動作モードから通常動作モードへ移行する。

【0041】

ここで、本発明に係る第２時間の一例である第２所定時間とは、例えば、スイッチＳＷがオンされてから出力電圧Ｖ_ｏｕｔが通常動作モード時電圧（例えば、通常動作モードの終了時の電圧（１．５ボルト））に達するまでの時間としてシミュレーション又は実験等によって事前に得られた時間を指す。なお、ここでは、本発明に係る第２閾値の一例として通常動作モード時電圧を例示したが、これに限らず、通常動作モード時電圧に代えて、通常動作モード時電圧未満の電圧又は通常動作モード時電圧を超える電圧であってもよい。但し、この場合、通常動作モード時電圧未満の電圧又は通常動作モード時電圧を超える電圧は、許容下限電圧よりも大きく、かつ、負荷１８の動作を補償可能な電圧範囲内の電圧（例えば、１．４５ボルト）であることが好ましい。

【0042】

また、本実施形態では、第２所定時間として不変時間を採用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ユーザの指示に応じてカスタマイズされる可変時間、又は、環境条件の変化に応じて制御部１４によって調整される可変時間を採用してもよい。

【0043】

以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置１０では、制御部１４の制御下でレギュレータ１２が間欠的に動作する。すなわち、レギュレータ１２の間欠動作モードにおいて、信号供給端子２６からスイッチＳＷに供給される制御信号の信号レベルに応じてスイッチＳＷのオン状態とオフ状態が繰り返される。これは、スイッチＳＷがオンされている間のみ検出回路２４で電流が消費され、スイッチＳＷがオフされている間は検出回路２４で電流が消費されないことを意味する。従って、本実施形態に係る半導体装置１０は、スイッチＳＷ及び信号供給端子２６を有しない構成に比べ、動作状態のレギュレータ１２の消費電流を低減することができる。

【0044】

また、本実施形態に係る半導体装置１０では、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが予め許容された電圧範囲内に保持されるようにスイッチＳＷのオン状態及びオフ状態の切り替えが行われる。これにより、半導体装置１０は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが予め許容された電圧範囲内に保持されるようにスイッチＳＷのオン状態及びオフ状態の切り替えが行われない場合に比べ、負荷１８に対する安定した電圧供給を実現することができる。

【0045】

また、本実施形態に係る半導体装置１０では、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが負荷１８の動作を補償可能な電圧範囲内に保持されるようにスイッチＳＷのオン状態及びオフ状態の切り替えが行われる。これにより、半導体装置１０は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが負荷１８の動作を補償可能な電圧範囲内に保持される構成を有しない場合に比べ、負荷１８の動作を補償可能な電圧範囲内の出力電圧Ｖ_ｏｕｔを負荷１８に対して安定して供給することができる。

【0046】

また、本実施形態に係る半導体装置１０では、第１所定時間及び第２所定時間の各々を固定化されて時間とすることで、間欠動作モードでスイッチＳＷのオン状態とオフ状態とが周期的に繰り返される。これにより、半導体装置１０は、間欠動作モードでスイッチＳＷのオン状態とオフ状態とが不規則に切り替えられる場合に比べ、簡素な制御でスイッチＳＷのオン状態とオフ状態とを切り替えることができる。

【0047】

また、本実施形態に係る半導体装置１０では、間欠動作モードにおいて、スイッチＳＷがオフされてから第１所定時間が経過した場合に、スイッチＳＷがオンされる。これにより、半導体装置１０は、簡易な構成で、予め許容された電圧範囲の下限値（許容下限電圧）を下回らない範囲内に出力電圧Ｖ_ｏｕｔを保持することができる。

【0048】

また、本実施形態に係る半導体装置１０では、間欠動作モードにおいて、スイッチＳＷがオンされてから第２所定時間が経過した場合に、スイッチＳＷがオフされる。これにより、半導体装置１０は、簡易な構成で、予め許容された電圧範囲の上限値（通常動作モード時電圧）を超えない範囲内に出力電圧Ｖ_ｏｕｔを保持することができる。

【0049】

また、本実施形態に係る半導体装置１０では、レギュレータ１２の間欠動作モードにおいてスイッチＳＷがオフされている場合に演算増幅器２２がボルテージフォロワとして動作する。これにより、半導体装置１０は、演算増幅器２２がボルテージフォロワとして動作しない場合に比べ、簡易な構成でレギュレータ１２の出力電圧Ｖ_ｏｕｔの低下を抑制することができる。

【0050】

また、本実施形態に係る半導体装置１０では、コンデンサＣ２として演算増幅器２２の位相補償用コンデンサが利用されている。これにより、半導体装置１０は、コンデンサＣ２として演算増幅器２２の位相補償用コンデンサを利用しない場合に比べ、簡素な構成で、ホールド期間での出力電圧Ｖ_ｏｕｔの低下を抑制することができる。

【0051】

また、本実施形態に係る半導体装置１０では、第１スイッチＳＷ１のスイッチング動作と第２スイッチＳＷ２のスイッチング動作とを同期させている。これにより、半導体装置１０は、間欠動作モードにおいて第１スイッチＳＷ１のスイッチング動作と第２スイッチＳＷ２のスイッチング動作とを同期させていない場合に比べ、ホールド期間とサンプリング期間との切り替えを円滑に行うことができる。

【0052】

また、本実施形態に係る半導体装置１０では、レギュレータ１２の外部に、信号供給端子２６に対して制御信号を供給する制御部１４が設けられている。これにより、半導体装置１０は、レギュレータ１２内に制御信号を生成する回路が搭載される場合に比べ、レギュレータ１２の構成を簡素化することができる。

【0053】

なお、上記実施形態では、通常動作モード及び間欠動作モードが制御部１４によって選択的に設定される場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図３に示すように、通常動作モードを含めずに間欠動作モードのみを動作モードとして採用するようにしてもよい。この場合、通常動作モードと間欠動作モードとを併用する場合に比べ、動作状態のレギュレータ１２の消費電流を低減することができる。また、通常動作モードと間欠動作モードとを切り替える制御が不要となる。

【0054】

また、上記実施形態では、第２スイッチＳＷ２が接続点２４ＡとコンデンサＣ２の他端との間に挿入されている場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体装置１０に代えて、一例として図４に示す半導体装置５０を採用してもよい。

【0055】

一例として図４に示すように、半導体装置５０は、図１に示す半導体装置１０に比べ、レギュレータ１２に代えてレギュレータ５２を有する点が異なる。レギュレータ５２は、レギュレータ１２に比べ、接続点２４ＡとコンデンサＣ２との間の第２スイッチＳＷ２が除去され、接続点２４ＡとコンデンサＣ２の他端とが直接接続された点が異なる。また、レギュレータ５２は、レギュレータ１２に比べ、第２スイッチＳＷ２Ａを有する点が異なる。第２スイッチＳＷ２Ａの一端は抵抗Ｒ２の他端に接続され、第２スイッチＳＷ２Ａの他端は出力端子１２Ａに接続される。このように構成された半導体装置５０であっても上記実施形態で説明した半導体装置１０と同様の効果が得られる。

【0056】

また、上記実施形態では、第１所定時間及び第２所定時間に基づいてスイッチＳＷのオン状態とオフ状態とを切り替える場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体装置１０に代えて、一例として図５に示す半導体装置６０を採用してもよい。

【0057】

一例として図５に示すように、半導体装置６０は、図１に示す半導体装置１０に比べ、出力端子１２ＡとコンデンサＣ１の一端との間に検出部６２が挿入されている点が異なる。検出部６２は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが第１閾値に達したか否かを検出し、かつ、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが第１閾値よりも大きな第２閾値に達したか否かを検出する。

【0058】

なお、ここでは、検出部６２の一例としてコンパレータを含む回路を採用しているが、これに限らず、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが第１閾値に達したか否かを検出し、かつ、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが第２閾値に達したか否かを検出する回路であればよい。また、ここでは、第１閾値として、負荷１８の動作を補償可能な電圧範囲の下限値（例えば、許容下限電圧に相当する電圧）を採用している。また、ここでは、第２閾値として、負荷１８の動作を補償可能な電圧範囲で第１閾値よりも大きな値（例えば、通常動作モード時電圧に相当する電圧）を採用している。

【0059】

検出部６２は、制御部１４に接続されており、検出部６２での検出結果を制御部１４に出力する。制御部１４は、入力された検出結果に応じてスイッチＳＷのオン状態とオフ状態とを切り替える。例えば、制御部１４は、スイッチＳＷがオフ状態で、検出部６２によって出力電圧Ｖ_ｏｕｔが第１閾値に達したと検出された場合に、スイッチＳＷをオフ状態からオン状態に切り替える。また、制御部１４は、スイッチＳＷがオン状態で、検出部６２によって出力電圧Ｖ_ｏｕｔが第２閾値に達したと検出された場合に、スイッチＳＷをオン状態からオフ状態に切り替える。

【0060】

従って、半導体装置６０は、スイッチＳＷがオフされてから出力電圧Ｖ_ｏｕｔが第１閾値に達したと検出された場合にスイッチＳＷがオンされる構成を有しない場合に比べ、第１閾値を下回らない範囲内に出力電圧Ｖ_ｏｕｔを高精度に保持することができる。

【0061】

また、半導体装置６０は、スイッチＳＷがオンされてから出力電圧Ｖ_ｏｕｔが第２閾値に達したと検出された場合にスイッチＳＷがオフされる構成を有しない場合に比べ、簡易な構成で、第２閾値を超えない範囲内に出力電圧Ｖ_ｏｕｔを高精度に保持することができる。

【0062】

また、半導体装置６０は、第１閾値及び第２閾値を、負荷１８の動作を補償可能な電圧範囲の値としない場合に比べ、負荷１８の動作を補償可能な電圧範囲内に出力電圧Ｖ_ｏｕｔを高精度に保持することができる。

【0063】

また、上記実施形態では、第１スイッチＳＷ１のスイッチング動作と第２スイッチＳＷ２のスイッチング動作とを同期させているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２スイッチＳＷ２のスイッチング動作が第１スイッチＳＷ１のスイッチング動作よりも先に行われるようにしてもよい。

【0064】

また、上記実施形態では、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが予め許容された電圧範囲内に保持されるようにスイッチＳＷの切り替えが行われる場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものはない。例えば、間欠動作モードにおいて出力電圧Ｖ_ｏｕｔが許容下限電圧を下回った場合であってもスイッチＳＷをオンしなくてもよい。この場合、例えば、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが許容下限電圧を下回っている間、負荷１８に対してレギュレータ１２以外の図示しないレギュレータ（例えば、メインレギュレータ）から補完電圧が負荷１８に供給されるようにすればよい。

【符号の説明】

【0065】

１０，５０，６０ 半導体装置
１２Ａ 出力端子
１４ 制御部
１８ 負荷
２２ 演算増幅器
２４ 検出回路
２４Ａ 接続点
２４Ｂ 接地部
２５ 分圧器
２６ 信号供給端子
６２ 検出部
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＳＷ２，ＳＷ２Ａ 第２スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】