特表 2023-529041 電圧管理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-07

(54)【発明の名称】電圧管理装置

(51)【国際特許分類】

   G05F 3/24 20060101AFI20230630BHJP

【ＦＩ】

G05F3/24 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022543053

(86)(22)【出願日】2021-01-14

(85)【翻訳文提出日】2022-09-13

(86)【国際出願番号】 US2021013427

(87)【国際公開番号】W WO2021146416

(87)【国際公開日】2021-07-22

(31)【優先権主張番号】202041001565

(32)【優先日】2020-01-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN

(31)【優先権主張番号】17/148,196

(32)【優先日】2021-01-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】507107291

【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】230129078

【弁護士】

【氏名又は名称】佐藤 仁

(72)【発明者】

【氏名】ラマクリシュナ アンカムレディ

(72)【発明者】

【氏名】ロヒット ポガット

(72)【発明者】

【氏名】シッドハント ロヘラ

【テーマコード（参考）】

5H420

【Ｆターム（参考）】

5H420NA12

5H420NA16

5H420NA35

5H420NB03

5H420NB12

5H420NB22

5H420NB25

5H420NC02

5H420NC14

(57)【要約】

電圧管理装置（１００）は、第１の供給電圧（１１２）と第２の供給電圧（１２４）の間に結合される第１のトランジスタ（１１６）を含む。電圧管理装置は、第１の供給電圧（１１２）と第２の供給電圧（１２４）の間に結合される第２のトランジスタ（１２０）を含む。電圧管理装置（１００）は、第１のトランジスタ（１１６）及び第２のトランジスタ（１２０）のゲート‐ソース間電圧の差に比例する第１の電流（１２６）を提供するよう構成される。電圧管理装置（１００）はまた、第１の供給電圧（１１２）の差と、第１のトランジスタ（１１６）及び第２のトランジスタ（１２０）のゲート‐ソース間電圧の差とに比例する第２の電流（１４６）を提供するよう構成される。電圧管理装置（１００）は、第１の電流（１２６）を第２の電流（１４６）と比較し、第１の供給電圧（１１２）が閾値を交差することに応答して状態を変更させる電圧値を判定するよう構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電圧管理装置（voltage supervisor）であって、
第１の供給電圧と第２の供給電圧との間に結合される第１のトランジスタと、
前記第１の供給電圧と前記第２の供給電圧との間に結合される第２のトランジスタと、
を含み、前記電圧管理装置が、
前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタのゲート‐ソース間電圧の差に比例する第１の電流を提供し、
前記第１の供給電圧の差と、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタのゲート‐ソース間電圧の前記差とに比例する第２の電流を提供し、
前記第１の電流を前記第２の電流と比較して、前記第１の供給電圧が閾値を交差することに応答して状態を変化させる電圧値を判定する、
ように構成される、
電圧管理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電圧管理装置であって、前記第２の電流が、前記閾値を交差する前記第１の供給電圧に応答する前記第１の電流よりも大きい、電圧管理装置。

【請求項3】

請求項１に記載の電圧管理装置であって、前記電圧管理装置が、前記第１の供給電圧が前記閾値を交差することに応答して前記第２の電流をクランプするように構成される、電圧管理装置。

【請求項4】

請求項１に記載の電圧管理装置であって、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタが、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタのゲート‐ソース間電圧の前記差の温度係数を低減するようなサイズとされる、電圧管理装置。

【請求項5】

請求項１に記載の電圧管理装置であって、前記第１のトランジスタのゲートが、前記第２のトランジスタのゲートに結合される、電圧管理装置。

【請求項6】

請求項１に記載の電圧管理装置であって、前記第２のトランジスタのドレインが電流ミラーに結合され、前記第２のトランジスタのソースが抵抗器に結合される、電圧管理装置。

【請求項7】

請求項１に記載の電圧管理装置であって、前記電圧管理装置が、前記第１の供給電圧及び抵抗器に結合される第３のトランジスタを含み、前記第３のトランジスタが、前記第２の電流を提供するように構成される、電圧管理装置。

【請求項8】

請求項７に記載の電圧管理装置であって、前記第３のトランジスタが、前記第１の供給電圧が前記閾値を交差することに応答して前記第２の電流をクランプするように構成される、電圧管理装置。

【請求項9】

請求項１に記載の電圧管理装置であって、前記電圧管理装置が、電流ミラーを用いて前記第１の電流を提供するように構成される、電圧管理装置。

【請求項10】

請求項１に記載の電圧管理装置であって、前記電圧管理装置が第１及び第２の抵抗器を含み、前記第１の抵抗器が前記第２のトランジスタに結合され、前記第１及び第２の抵抗器が前記閾値を判定するようなサイズとされる、電圧管理装置。

【請求項11】

システムであって、
電流ミラーと、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第１の抵抗とを含む基準電流生成器であって、前記第１のトランジスタの制御端子が前記第２のトランジスタの制御端子に結合され、前記第２のトランジスタの第１の電流端子が前記第１の抵抗に結合される、前記基準電流生成器と、
前記電流ミラーに結合される制御端子と、電力供給に結合されるように適合される第１の電流端子と、第２の抵抗器に結合される第２の電流端子とを有する第３のトランジスタと、
前記第３のトランジスタの前記制御端子に結合される制御端子と、前記電力供給に結合されるように適合される第１の電流端子とを有する第４のトランジスタと、
前記第４のトランジスタの前記第２の電流端子に結合される第２の電流端子と、前記第２のトランジスタの前記制御端子に結合される制御端子と、第６のトランジスタに結合される第１の電流端子とを有する第５のトランジスタと、
を含む、システム。

【請求項12】

請求項１１に記載のシステムであって、前記電流ミラーが第１の電流ミラーであり、前記システムが、前記第５のトランジスタの前記第１の電流端子に結合される第２の電流ミラーをさらに含む、システム。

【請求項13】

請求項１１に記載のシステムであって、前記第１のトランジスタの閾値電圧が前記第２のトランジスタの閾値電圧よりも大きい、システム。

【請求項14】

請求項１１に記載のシステムであって、前記第１のトランジスタが、約５００ミリボルト未満の閾値電圧を有するｎチャネルトランジスタである、システム。

【請求項15】

請求項１１に記載のシステムであって、前記第２のトランジスタが、ｎチャネルネイティブトランジスタである、システム。

【請求項16】

請求項１１に記載のシステムであって、前記第１のトランジスタの第２の電流端子が前記電流ミラーに結合され、前記第２のトランジスタの第２の電流端子が前記電流ミラーに結合される、システム。

【請求項17】

電圧管理装置であって、
電流ミラーを有する基準電流生成器であって、前記電流ミラーが、第１のトランジスタと第２のトランジスタとのゲート‐ソース間電圧の差に比例する第１の電流を提供するように構成される、前記基準電流ミラーと、
前記電流ミラーに接続されたゲートと、電力供給に結合されるように適合されるソースと、抵抗器に結合されるドレインとを有する第３トランジスタであって、供給電圧の差と、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタのゲート‐ソース電圧の前記差とに比例する第２の電流を提供するように構成される前記第３トランジスタと、
前記第３のトランジスタの前記ゲートに結合されるゲートと、前記電力供給に結合されるように適合されるソースと、閾値を上回る前記供給電圧を示すドレイン電圧を有するドレインとを有する第４のトランジスタと、
を含む、電圧管理装置。

【請求項18】

請求項１７に記載の電圧管理装置であって、前記第３のトランジスタが、前記供給電圧が前記閾値を交差することに応答して前記第２の電流をクランプするように構成される、電圧管理装置。

【請求項19】

請求項１７に記載の電圧管理装置であって、前記抵抗器が第１の抵抗器であり、前記閾値が、前記第１の抵抗器の値と、前記第２のトランジスタのソースに結合される第２の抵抗器の値とに少なくとも部分的に基づく、電圧管理装置。

【請求項20】

請求項１７に記載の電圧管理装置であって、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタが、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタのゲート‐ソース間電圧の前記差の温度係数を低減するようなサイズとされる、電圧管理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

電圧管理装置（voltage supervisor）は、供給電圧を監視し、供給電圧に関する特定の問題を検出するために、多くの応用例において有用である。幾つかの応用例では、電圧管理装置が、電力供給電圧が閾値を下回るか又は閾値を上回るか否かを検出することができる。電圧が閾値を交差することに応答して、電圧管理装置は信号をアサートする。この信号は、適切な電力供給動作を保証するためのアクションを取るのに有用である。

【発明の概要】

【0002】

本記載の少なくとも１つの例に従って、電圧管理装置が、第１の供給電圧と第２の供給電圧との間に結合される第１のトランジスタを含む。電圧管理装置は、第１の供給電圧と第２の供給電圧との間に結合される第２のトランジスタを含む。電圧管理装置は、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのゲート‐ソース間電圧の差に比例する第１の電流を提供するように構成される。電圧管理装置はまた、第１の供給電圧の差と、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのゲート‐ソース電圧の差とに比例する第２の電流を提供するように構成される。電圧管理装置は、第１の電流を第２の電流と比較して、第１の供給電圧が閾値を交差することに応答して状態を変更させる電圧値を判定するように構成される。

【0003】

本記載の少なくとも１つの例に従って、或るシステムが、電流ミラーと、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第１の抵抗器とを含む基準電流生成器を含み、第１のトランジスタの制御端子が第２のトランジスタの制御端子に結合され、第２のトランジスタの第１の電流端子が第１の抵抗器に結合される。このシステムは、電流ミラーに結合される制御端子と、電力供給に結合されるように適合される第１の電流端子と、第２の抵抗器に結合される第２の電流端子とを有する第３のトランジスタを含む。このシステムは、第３のトランジスタの制御端子に結合される制御端子と、電力供給に結合されるように適合される第１の電流端子とを有する第４のトランジスタを含む。このシステムは、第４のトランジスタの第２の電流端子に結合される第２の電流端子と、第２のトランジスタの制御端子に結合される制御端子と、第６のトランジスタに結合される第１の電流端子とを有する第５のトランジスタを含む。

【0004】

本記載の少なくとも１つの例に従って、電圧管理装置が、電流ミラーを有する基準電流生成器を含み、電流ミラーは、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのゲート‐ソース間電圧の差に比例する第１の電流を提供するように構成される。電圧管理装置は、電流ミラーに結合されるゲートと、電力供給に結合されるように適合されるソースと、抵抗器に結合されるドレインとを有する第３のトランジスタを含み、第３のトランジスタは、供給電圧の差と、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのゲート‐ソース間電圧の差とに比例する第２の電流を提供するように構成される。電圧管理装置は、第３のトランジスタのゲートに結合されるゲートと、電力供給に結合されるように適合されるソースと、供給電圧が閾値を上回ることを示すドレイン電圧を有するドレインとを有する第４のトランジスタを含む。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】様々な例に従った電圧管理装置である。

【0006】

【図2】様々な例に従った強い反転動作のための温度係数のグラフである。

【0007】

【図3】様々な例に従って、ゼロ温度係数がどのように達成されるかを示す一連のグラフである。

【0008】

【図4】様々な例に従った電圧管理のための方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

電圧管理装置は、電力供給電圧を監視し、閾値に達した場合に信号をアサートするのに有用である。ノード（トリップノードと呼ばれる）は、電力供給電圧が閾値に達すると、高電圧から低電圧に又はその逆に反転する電圧を有する。トリップノードを反転させる電力供給のこの電圧は、トリップ電圧（例えば、閾値電圧又は電圧閾値）と呼ばれる。従来の電圧管理装置には多くの欠点がある。例えば、従来の電圧管理装置はしばしば、静止電流（Ｉ_Ｑ）とも呼ばれる高オフステージ電流を有し、応答時間が遅い。また、小さな閾値電圧（監視されている電力供給の閾値電圧）は、従来の電圧管理装置において実現することが困難なことが多い。さらに、監理されている電力供給のプログラム可能な閾値電圧を達成することは、従来の電圧管理装置では困難である。例えば、監理されている供給電圧が、異なる電圧に変更される場合、電圧管理装置は、通常、新たな供給電圧を取り扱うように再設計される。さらに、従来の電圧管理装置は、大抵、大きなシリコン面積を占める。

【0010】

本明細書における例では、電圧管理装置が、低Ｉ_Ｑを提供し、迅速な応答時間を有し、或る範囲の閾値電圧に対してスケーリングされ得、小さなシリコンエリアを有する。本明細書において記載される電圧管理装置は、４つの分岐を有する回路トポロジーを使用し、２つの異なる電流がこれらの分岐を介して流れる。第１の電流は、２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴＳ）のゲート‐ソース間電圧（ΔＶ_ＧＳ）の差に正比例する。第１の電流は、この電流が供給電圧と共に変化しないので基準電流として有用である。第２の電流は供給電圧に正比例し、従って、第２の電流の大きさは供給電圧の大きさを示す。これらの２つの電流は、トリップノードの状態を判定するために比較される。供給電圧が閾値を超えることに応答して、第２の電流が第１の電流を超えるので、トリップノードは低電圧から高電圧に反転する。トリップノード反転に応答して、回路はクランプされてＩ_Ｑの増大を低減する。

【0011】

図１は、本明細書の様々な例に従った電圧管理装置１００である。電圧管理装置１００は、始動セクション１０２と、基準電流生成器１０４と、電流クランプ１０６とを含む。電圧管理装置１００はまた、４つの垂直分岐を有するものとして説明することができ、その動作を下記で説明する。始動セクション１０２は、トランジスタ１０８と抵抗器１１０とを含む。トランジスタ１０８は一例ではｎ型ＦＥＴである。トランジスタ１０８は、一例では、約－１００ｍＶの閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を有するネイティブトランジスタである。他の例では、別の低い又はわずかに負のＶ_ＴＨを有するネイティブトランジスタを用いてもよい。ネイティブトランジスタは、エンハンスメントモードとデプリーションモードとの中間である様々なＦＥＴである。他の例では、異なるタイプのトランジスタが有用であり得る。比較的低い閾値電圧Ｖ_ＴＨを有するトランジスタを用いることによって、電圧管理装置１００は、より低い供給電圧レベルを監視することができる。トランジスタの閾値電圧Ｖ_ＴＨが比較的高い場合、電圧管理装置１００内のトランジスタは、より低い供給電圧を充分に監視するのに充分な低電圧レベルで動作することができないことがある。トランジスタ１０８のソースは、抵抗器１１０の第１の端子に結合され、ドレインはノード１１２に結合される。一例では、供給電圧Ｖ_ＩＮがノード１１２に設けられる。トランジスタ１０８のゲートが、抵抗器１１０の第２の端子に結合される。本明細書の例では、トランジスタのゲートが制御端子と呼ばれることもある。トランジスタのソース又はドレインは電流端子と呼ばれることもある。始動セクション１０２は、一例では電圧管理装置１００を開始するのに有用である。電圧管理装置１００を開始することに応答して、始動セクション１０２はイナクティブになる。以下、始動セクション１０２の動作について説明する。

【0012】

電圧管理装置１００は基準電流生成器１０４を含む。基準電流生成器１０４は、この例では２つの垂直分岐を有する。他の例において、基準電流を提供するために、異なるタイプの基準電流生成器が有用である。基準電流生成器１０４の第１の分岐が、トランジスタ１１４と、抵抗器１１０と、トランジスタ１１６とを含む。基準電流生成器１０４の第２の分岐が、トランジスタ１１８と、トランジスタ１２０と、抵抗器１２２とを含む。一例では、基準電流生成器は、供給電圧が所定の閾値を超えたか否かを判定するための基準として電圧管理装置１００によって用いられる電流Ｉ_１（下記で説明する）を提供するように動作する。

【0013】

トランジスタ１１４は一例ではｐ型ＦＥＴである。一例では、トランジスタ１１４は、約４００～５００ｍＶの閾値電圧Ｖ_ＴＨを有する低閾値電圧トランジスタである。他の例では、異なるタイプのトランジスタが有用であり得る。トランジスタ１１４は、ノード１１２に結合されるソースと、抵抗器１１０の第１の端子に結合されるドレインとを有する。トランジスタ１１４は、トランジスタ１１８のゲートに結合されるゲートも有する。トランジスタ１１６は、一例ではｎ型ＦＥＴである。トランジスタ１１６は、抵抗器１１０の第２の端子に結合されるドレインを有する。トランジスタ１１６のドレインはまた、トランジスタ１１６のゲートに結合される。トランジスタ１１６は、接地１２４に結合されるソースを有する。他の例において、接地１２４におけるレールは、ノード１１２に設けられた第１の供給電圧Ｖ_ＩＮとは異なる電圧（第２の供給電圧）である接地１２４以外の電圧レールに結合され得る。

【0014】

基準電流生成器１０４の第２の分岐において、トランジスタ１１８は、ノード１１２に結合されるソースと、トランジスタ１１８のゲートに結合されるドレインとを有する。トランジスタ１１８のドレインはまた、トランジスタ１２０のドレインに結合される。トランジスタ１１８は、一例ではｐ型ＦＥＴである。トランジスタ１２０は、トランジスタ１１６のゲートに結合されるゲートを有する。トランジスタ１２０はまた、抵抗器１２２の第１の端子に結合されるソースを有する。トランジスタ１２０は、一例ではｎ型ＦＥＴである。抵抗器１２２の第２の端子が接地１２４に結合される。

【0015】

一例では、トランジスタ１１８は、閾値電圧Ｖ_ＴＨが約４００～５００ｍＶの低閾値電圧トランジスタである。他の例において、異なるタイプのトランジスタが有用であり得る。トランジスタ１１４及び１１８は、それらの隣の円内に「１」とある。この「１」は、トランジスタ１１４及び１１８が同様のサイズであることを示し、トランジスタ１１４及び１１８が電流ミラーとして構成されているので、トランジスタ１１４を流れる電流は、トランジスタ１１８を流れる電流にほぼ等しくなる。トランジスタ１１４及び１１８のゲートが接続され、ソースが接続されるので、トランジスタ１１４及び１１８のゲート‐ソース間Ｖ_ＧＳは同じである。１つの例示の動作において、電流Ｉ １２７はトランジスタ１１４を介して流れ、電流Ｉ_１ １２６はトランジスタ１１８を介して流れる。電流Ｉ_１ １２６及びＩ １２７は一例ではほぼ等しい。電流Ｉ_１ １２６及び電圧管理装置１００におけるその使用については、下記で説明する。

【0016】

一例において、トランジスタ１１６は、約４００～５００ｍＶの閾値電圧Ｖ_ＴＨを有する低閾値電圧トランジスタである。一例では、トランジスタ１２０は、約－１００ｍＶの閾値Ｖ_ＴＨを有するネイティブトランジスタである。他の例において、異なるタイプのトランジスタが有用であり得る。

【0017】

始動セクション１０２は、下記のように動作する。最初に、ノード１１２における供給電圧Ｖ_ＩＮが低く（例えば、２ボルト未満）、電圧管理装置１００において電流がまだ発生していないとき、ノード１２８は接地（０Ｖ）にある。また、抵抗器１１０に電流Ｉ １２７が流れていないので、抵抗器１１０の第１の端子は接地されている。次に、トランジスタ１０８のＶ_ＧＳは０Ｖであり、これは、トランジスタ１０８がオンにして電流を導通し始めるのに充分である。トランジスタ１０８によって導通される電流は、始動電流として作用し、ノード１２８において寄生容量を充電し、それによって、ノード１２８における電圧電位を増加させ、トランジスタ１１６をオンにする。トランジスタ１１６をオンにすると、他のデバイス（トランジスタ１１４、１１８、及び１２０）は、それぞれの電流ミラー配置で電流を導通し始め、導通された電流は、定常状態が達成されるまで増加する。電圧管理装置１００の左端の２つの分岐における正のフィードバックは、定常状態に達するのを助ける。始動セクション１０２は、一例では、電圧管理装置１００がゼロ電流を有さず、動作不能のままであることを保証する。

【0018】

電流Ｉ １２７がトランジスタ１１４を介して流れ始めた後、抵抗器１１０の両端間の電圧降下が増加し、これは、トランジスタ１０８をオフにするように、トランジスタ１０８のソースにおける電圧をトランジスタ１０８のゲートにおける電圧よりも充分に高くする。これは、抵抗器１１０の両端間の電圧降下がトランジスタ１０８の－Ｖ_ＧＳに等しいからである。抵抗器１１０は、抵抗器１１０の両端間の電圧降下が、電圧管理装置１００の通常の動作の間、トランジスタ１０８をオフに保つのに充分な大きさであるようなサイズとされる。

【0019】

電圧管理装置１００の第１及び第２の２つの分岐は、供給電圧Ｖ_ＩＮの変動に伴って変化しない基準電流Ｉ_１ １２６を提供する。トランジスタ１１６のＶ_ＧＳは、トランジスタ１１６のゲートに結合されるノード１２８と、共通電位（幾つかの例において接地）１２４との間の電圧であるＶ_１によって表される。トランジスタ１２０のＶ_ＧＳはＶ_２で表される。Ｖ_２はノード１２８とノード１３０との間の電圧である。Ｖ_１とＶ_２との間の差は、ノード１３０における電圧でもある、抵抗器１２２の両端間の電圧に等しい。従って、ノード１３０における電圧は、トランジスタ１１６及び１２０のゲート‐ソース間電圧_ＶＧの差であるためΔＶ_ＧＳと呼ばれる。

【0020】

電流Ｉ_１ １２６は、トランジスタ１２０及び抵抗器１２２（Ｒ_ＢＯＴ）を介して流れる。抵抗器１２２の両端の電圧は既知であるため、電流Ｉ_１ １２６は式（１）で計算される。
Ｉ_１＝（ΔＶ_ＧＳ）／（Ｒ_ＢＯＴ） （１）

【0021】

式（１）に示すように、電流Ｉ_１ １２６は、供給電圧Ｖ_ＩＮと共に変化しない。電流Ｉ_１ １２６の値は、トランジスタ１１６及び１２０の２つのゲート‐ソース間電圧Ｖ_ＧＳ間の差、及び抵抗器１２２の値によって判定される。供給電圧Ｖ_ＩＮが変化するにつれて、これらの２つのＶ_ＧＳ間の差は同じままである。一方のΔＶ_ＧＳ値が上昇することにつれて、他方も同様の量だけ上昇する。一方のΔＶ_ＧＳ値が下がるにつれて、他方も同様の量だけ下がる。電流Ｉ_１ １２６はこのΔＶ_ＧＳ値に比例し、このΔＶ_ＧＳ値は、供給電圧Ｖ_ＩＮと共に変化しない。従って、電流Ｉ_１ １２６も供給電圧Ｖ_ＩＮと共に変化しない。このため、電流Ｉ_１ １２６は、供給電圧Ｖ_ＩＮが閾値を超えて上昇したか否かを判定するのに役立つ基準電流として有用である。

【0022】

電圧管理装置１００の第３の分岐が、トランジスタ１３２、１３４、及び１３６を含む。トランジスタ１３２は、一例ではｐ型ＦＥＴである。一例では、トランジスタ１３２は、閾値電圧Ｖ_ＴＨが約４００～５００ｍＶの低閾値電圧トランジスタである。他の例において、異なるタイプのトランジスタが有用であり得る。トランジスタ１３２は、一例ではトランジスタ１１４及び１１８とほぼ同一であり得る。トランジスタ１３２は、その隣の円内に「１」とあり、これは、トランジスタ１３２が、トランジスタ１１４及び１１８とほぼ同じサイズであり、トランジスタ１１４及び１１８と同様の量の電流を導通することができることを示す（トランジスタ１３２も、トランジスタ１１４及び１１８で形成された電流ミラーの一部であるため）。トランジスタ１３２は、トランジスタ１１８のゲートに結合されるゲートと、ノード１１２に結合されるソースとを有する。トランジスタ１３２のドレインが、ノード１３８とトランジスタ１３４のドレインとに結合される。トランジスタ１３２はトランジスタ１１４及び１１８を有する電流ミラーの一部を形成するので、トランジスタ１３２を流れる電流Ｉ １２９は、トランジスタ１１８を流れる電流Ｉ_１ １２６にほぼ等しい。

【0023】

トランジスタ１３４は、一例において、約－１００ｍＶの閾値Ｖ_ＴＨを有するｎ型（ＦＥＴ）ネイティブトランジスタである。他の例において、異なるタイプのトランジスタが有用であり得る。トランジスタ１３４は、ノード１３８においてトランジスタ１３２のドレインに結合されるドレインを有する。トランジスタ１３４は、トランジスタ１２０のゲートに結合されるゲートを有する。トランジスタ１３４はまた、ノード１４０とトランジスタ１３６のドレインとに結合されるソースを有する。一例では、トランジスタ１３４はトランジスタ１２０と同一のトランジスタである。

【0024】

トランジスタ１３６は、トランジスタ１３４のソースに結合されるドレインと、接地１２４に結合されるソースとを有する。トランジスタ１３６はまた、ノード１３８に結合されるゲートを有し、これは、トランジスタ１３４のドレインに結合される。

【0025】

電圧管理装置１００の第３の分岐は、トランジスタ１４２を含む電流クランプ１０６を有する側部分岐を含む。側部分岐は抵抗器１４４も含む。トランジスタ１４２は、トランジスタ１３２のゲートに結合されるゲートと、ノード１１２に結合されるソースとを有する。トランジスタ１４２のドレインが、抵抗器１４４の第１の端子に結合される。抵抗器１４４の第２の端子が、ノード１４０に結合される。

【0026】

一例では、トランジスタ１４２は、約４００～５００ｍＶの閾値電圧Ｖ_ＴＨを有する低閾値電圧トランジスタである。他の例において、異なるタイプのトランジスタが有用であり得る。トランジスタ１４２はその隣の円内に「２」とあり、これは、トランジスタ１４２が、トランジスタ１１４、１１８、及び１３２のサイズの約２倍であり、従って、それらの３つのトランジスタの約２倍の電流を導通することができることを示す。トランジスタ１４２はまた、ノード１１２における電圧がトリップ点を上回る適切な量であるとき、トランジスタ１１４、１１８、及び１３２を備える電流ミラーとして作用するように構成される。

【0027】

電流Ｉ_２ １４６が抵抗器１４４を介して流れる。電流Ｉ_２ １４６は、（下記の式（２）に示されるように）ノード１１２における供給電圧Ｖ_ＩＮと共に変化する電流であり、供給電圧Ｖ_ＩＮが閾値を上回ったか否かを判定するのに有用である。一例において、Ｖ_ＩＮはゆっくりと上昇して閾値に近づく。電流Ｉ_２ １４６は、トランジスタ１４２を介して流れる。トランジスタ１３４の両端のゲート‐ソース間電圧Ｖ_ＧＳがＶ_２であり、これは上述のようにノード１２８とノード１３０との間の電圧である。一例では、トランジスタ１２０及び１３４は同一のデバイスであり、それらのゲートは接続され、そのため、トランジスタ１２０及び１３４のゲートは同じ電圧にある。トランジスタ１２０を流れる電流が電流Ｉ_１ １２６であり、トランジスタ１３４を流れる電流が電流Ｉ １２９であり、これはＩ_１ １２６と同様である（電流ミラーに因る）。トランジスタ１２０及び１３４を介する電流は同じであり、トランジスタ１２０及び１３４のゲートは同じ電圧にあるので、トランジスタ１２０及び１３４のソースも同じ電圧になる。トランジスタ１２０のソースにおける電圧は、ノード１３０における電圧である。上述したように、その電圧はΔＶ_ＧＳである。従って、ノード１４０における電圧もΔＶ_ＧＳとなる。

【0028】

トランジスタ１３６は、電圧管理装置１００の第３の分岐の底部にある。トランジスタ１３６のドレイン（例えば、ノード１４０）において、電流Ｉ １２９は電流Ｉ_２ １４６と組み合わされて、トランジスタ１３６を流れる電流Ｉ_３ １４８を生成する。抵抗器１４４を介する電流は電流Ｉ_２ １４６であり、抵抗器１４４の第２の端子における電圧はΔＶ_ＧＳ。である。従って、抵抗器１４４の第１の端子における電圧は、抵抗器１４４の両端の電圧降下を判定し、電流Ｉ_２ １４６の値を判定するのに有用である。

【0029】

供給電圧Ｖ_ＩＮが、トリップノードをトリップする閾値電圧よりも低いことに応答して、抵抗器１４４の第１の端子における電圧は、わずかな誤差を伴ってほぼＶ_ＩＮである。これは、トランジスタ１４２がオンにされ、その両端の電圧降下が無視できるからである。トランジスタ１４２は、トランジスタ１１４、１１８、及び１３２のサイズの約２倍であり、これらのトランジスタによって形成される電流ミラーの一部である。従って、トランジスタ１４２は、電流Ｉ_１ １２６の約２倍を導通する能力を有する。しかしながら、トランジスタ１４２は、供給電圧Ｖ_ＩＮと接地１２４との間の電圧差が、トランジスタ１４２を介して流れるためにそのような大量の電流を生成するのに充分に大きくないようなサイズとされる。トランジスタ１４２のドレインにおける電圧は、上述のようにトランジスタ１４２のソースにおける電圧に近く、これは、トランジスタ１４２はそれが導通することができる電流の全量を導通しないことを意味する。従って、トランジスタ１４２を介する電流Ｉ_２ １４６は、この例では電流Ｉ_１ １２６の２倍より小さい。Ｖ_ＩＮがトリップノードをトリップする電圧閾値に達するまで、トランジスタ１４２のドレイン電圧はトランジスタ１４２のソース電圧に近く、そのソース電圧は供給電圧Ｖ_ＩＮにある。従って、トランジスタ１４２のドレインにおける電圧も供給電圧Ｖ_ＩＮに近い。そのため、抵抗器１４４（Ｒ_ＴＯＰ）の第１の端子における電圧は、供給電圧Ｖ_ＩＮに近い。式（２）は電流Ｉ_２ １４６の値を示す。
Ｉ_２＝（Ｖ_ＩＮ－ΔＶ_ＧＳ）／（Ｒ_ＴＯＰ） （２）

【0030】

Ｖ_ＩＮがトリップノードをトリップする電圧閾値を下回る上述の動作状態の間、電流Ｉ_２ １４６は、Ｉ_１ １２６の値の２倍ではなく、供給電圧Ｖ_ＩＮの値と共に直接的に変化する。

【0031】

電圧管理装置１００の最初の３つの分岐の各々を介して流れる電流については上述されている。電圧管理装置１００の第４の分岐は、トランジスタ１５０、１５２、１５４、及びＴＲＩＰノード１５６を含む。一例では、トランジスタ１５０は、約４００～５００ｍＶの閾値電圧Ｖ_ＴＨを有する低閾値電圧トランジスタである。他の例において、異なるタイプのトランジスタが有用であり得る。トランジスタ１５０はその隣の円内に「ｋ」とあり、これは、トランジスタ１５０が、トランジスタ１１４、１１８、及び１３２のサイズのほぼ「ｋ」倍であり、従って、それらのトランジスタによって形成される電流ミラーの一部であるのでそれらのトランジスタのほぼ「ｋ」倍の電流を導通することができることを示す。トランジスタ１５０のソースはノード１１２に結合される。トランジスタ１５０のゲートは、トランジスタ１４２のゲートに結合される。トランジスタ１５０のドレインは、ＴＲＩＰノード１５６に及びトランジスタ１５２のドレインに結合される。

【0032】

トランジスタ１５２は、一例において、約－１００ｍＶの閾値Ｖ_ＴＨを有するｎ型（ＦＥＴ）ネイティブトランジスタである。他の例において、異なるタイプのトランジスタが有用であり得る。トランジスタ１５２は、トランジスタ１３４のゲートに結合されるゲートと、トランジスタ１５４のドレインに結合されるソースとを有する。一例では、トランジスタ１５２がトランジスタ１２０及び１３４と同一である。

【0033】

トランジスタ１５４は、一例において、閾値電圧Ｖ_ＴＨが約７００ｍＶの基準閾値電圧トランジスタである。他の例において、異なるタイプのトランジスタが有用であり得る。トランジスタ１５４は、接地１２４に結合されるソースと、トランジスタ１３６のゲートに結合されるゲートとを有する。一例では、トランジスタ１３６も、約７００ｍＶの閾値電圧Ｖ_ＴＨを有する基準電圧閾値トランジスタである。トランジスタ１５４はその隣の円内に「１」とあり、一方、トランジスタ１３６はその隣の円内に「２」とある。これらの数字は、トランジスタ１３６が、この例ではトランジスタ１５４のサイズの約２倍であることを示す。

【0034】

上述のように、電流１ １２９（Ｉ_１ １２６にほぼ等しい）及びＩ_２ １４６は、式（３）に示されるように、組み合わさって電流Ｉ_３ １４８をつくる。
Ｉ_１＋Ｉ_２＝Ｉ_３ （３）

【0035】

トランジスタ１３６を介して流れる電流は電流Ｉ_３ １４８であり、トランジスタ１３６は、トランジスタ１５４の２倍のサイズである。トランジスタ１３６及び１５４のゲートは共に結合され、トランジスタ１３６及び１５４のソースもまた、接地１２４において共に結合される。従って、トランジスタ１３６及びトランジスタ１５４のゲート‐ソース間Ｖ_ＧＳは同じである。トランジスタ１３６はトランジスタ１５４のサイズの約２倍であるので、トランジスタ１３６はトランジスタ１５４の約２倍の電流を導通する。トランジスタ１３６を介する電流は電流Ｉ_３ １４８であり、そのため、トランジスタ１５４を介する電流は、電流１５８として図１に示されるＩ_３／２である。一例では、トランジスタ１３６及び１５４が電圧管理装置１００内の第２の電流ミラーとして動作し、電流は、トランジスタ１３６及び１５４が異なるサイズであることに応答してスケーリングされる。

【0036】

第４の分岐の頂部において、トランジスタ１５０を介して流れる電流は、電流Ｉ_１ １２６のｋ倍（例えば、ｋＩ_１）である。式（１）に関して上述したように、電流Ｉ_１ １２６が供給電圧Ｖ_ＩＮに依存しないため、電流ｋＩ_１は供給電圧Ｖ_ＩＮに依存しない。そのため、供給電圧Ｖ_ＩＮが上昇するにつれて、電流ｋＩ_１は、経時的にほぼ一定となる。しかしながら、電流Ｉ_３ １４８は電流Ｉ １２９（Ｉ_１ １２６にほぼ等しい）とＩ_２ １４６との組合せであり、電流Ｉ_２ １４６はＶ_ＩＮに依存するので、供給電圧Ｖ_ＩＮが上昇するにつれて、第４の分岐の底部の電流１５８（例えば、Ｉ_３／２）も上昇する。電流１５８が、第４の分岐における電流ｋＩ_１を上回って上昇することに応答して、ＴＲＩＰノード１５６は状態を切り替える。具体的には、供給電圧Ｖ_ＩＮが、監視されている電圧閾値を下回ることに応答して、電流ｋＩ_１はＴＲＩＰノード１５６を高電圧までプルする。電流１５８が電流ｋＩ_１を上回るほど充分に供給電圧Ｖ_ＩＮが増大する（これは、電流１５８が供給電圧Ｖ_ＩＮと共に変化し、電流ｋＩ_１が変化しないために起こり得る）につれて、ＴＲＩＰノード１５６は低電圧にプルされる。ノードを反転させるＴＲＩＰノード１５６における電圧は、トリップ電圧（例えば、閾値電圧又は電圧閾値）である。

【0037】

電流ｋＩ_１及び１５８は計算することができ、トリップ電圧も計算することができる。トランジスタ１５０を介する電流ｋＩ_１は、式（４）に示される。

【0038】

電流１５８は、式（５）で計算される電流Ｉ_３ １４８の半分である

【0039】

ＴＲＩＰノード１５６は、電流１５８が電流ｋＩ_１に等しくなるにつれて反転し始める。トリップ電圧を式（６）に示す。

【0040】

式（６）は、トリップ電圧Ｖ_ＴＲＩＰが、定数を掛けたΔＶ_ＧＳに正比例することを示している。定数は、抵抗器１４４（Ｒ_ＴＯＰ）と抵抗器１２２（Ｒ_ＢＯＴ）の関数である。これら２つの抵抗器１２２及び１４４の値は、電圧管理装置１００が製造されるときのプロセス変動に基づいて、それらの設計値から逸脱することがある。しかしながら、それらが同じように変化する場合、プロセス変動は式（６）に従って相殺され得る。定数ｋは相対的なデバイスサイズであり、これは、一定であり、プロセス又は温度と共に実質的に変化することはない。トリップ電圧Ｖ_ＴＲＩＰの主な変動は、ΔＶ_ＧＳに影響を与えるプロセス変動である。一例において、本明細書におけるトランジスタは、ΔＶ_ＧＳの温度係数がほぼゼロになるようなサイズにすることができる。その場合、トリップ電圧Ｖ_ＴＲＩＰも温度と共に著しく変化することはない。

【0041】

上述のように、電圧管理装置１００は、様々な電圧閾値に対してプログラム可能である。抵抗器１２２及び１４４の値は、トリップ電圧Ｖ_ＴＲＩＰを変化させるように調節することができる。また、トリップ電圧Ｖ_ＴＲＩＰを変えるために、ｋの値（相対的なデバイスサイズ）を調節することもできる。従って、本明細書の例においてトリップ電圧Ｖ_ＴＲＩＰを微調整することができる。電圧管理装置１００のトポロジーはこのプログラマビリティを提供し、これは、同じ回路が別のトリップ電圧Ｖ_ＴＲＩＰを提供するのに有用であることを意味する。幾つかの例において、トリップ電圧Ｖ_ＴＲＩＰを変化させるために可変抵抗器を用いることができる。他の例において、抵抗のスイッチ入れて又はスイッチを切って抵抗を変化させ、トリップ電圧Ｖ_ＴＲＩＰを調節することができる。

【0042】

様々な例における電圧管理装置１００の別の特徴は、トリップ点に達した後、電流Ｉ_２ １４６が制限されることである。電流Ｉ_１ １２６は供給電圧から独立しているが、電流Ｉ_２ １４６は独立していない。電流クランプ１０６は、供給電圧Ｖ_ＩＮが上昇するにつれて電流Ｉ_２ １４６を制限するのに有用である。電流クランプ１０６は、供給電圧Ｖ_ＩＮが或る値に達した後に電流Ｉ_２ １４６が増加するのを防止する。供給電圧Ｖ_ＩＮのこの或る値で、トランジスタ１４２が電流Ｉ_１ １２６の約２倍に等しい電流を提供するために、電圧供給Ｖ_ＩＮと接地１２４との間に充分な電圧マージンがある。トランジスタ１４２を介して流れる電流が電流Ｉ_１ １２６の２倍に達すると、トランジスタ１４２は飽和する。従って、供給電圧Ｖ_ＩＮが或る値を超えて上昇すると、電圧管理装置１００の分岐に追加の電流が流れなくなる。

【0043】

電圧管理装置１００が製造された後、トリップ電圧Ｖ_ＴＲＩＰは、可変抵抗が使用されない限り変更することができない。従って、温度による変化を防止するために、トランジスタ１１６及び１２０は、ΔＶ_ＧＳの温度係数がほぼゼロになるようなサイズとするべきである。トランジスタ１１６とトランジスタ１２０との間のΔＶ_ＧＳの温度係数がほぼゼロである場合、電流Ｉ_１ １２６の値にも、温度変化に対する一層の耐性が生じ、これにより、電流Ｉ_１ １２６が基準電流として有用であることが可能となる。

【0044】

本明細書においてゼロに近い温度係数を達成するための２つの方法が記載され、１つの方法は、強い反転動作においてトランジスタを用いることに関与し、別の方法は、弱い反転動作においてトランジスタを用いることに関与する。強い反転動作では、トランジスタのＶ_ＧＳは閾値電圧Ｖ_ＴＨを大きく上回る。オーバードライブ電圧Ｖ_ＯＶは、閾値電圧Ｖ_ＴＨを上回るゲート‐ソース間電圧Ｖ_ＧＳである。弱い反転動作（例えば、閾値以下の領域）では、トランジスタは、閾値電圧Ｖ_ＴＨを下回るゲート‐ソース間電圧Ｖ_ＧＳで動作する。

【0045】

まず、強い反転動作の例において、Ｖ_ＧＳ＝Ｖ_ＴＨ＋Ｖ_ＯＶである。また、式（７）は、これらの電圧の差を示す。
ΔＶ_ＧＳ＝ΔＶ_ＴＨ＋ΔＶ_ＯＶ （７）

【0046】

ΔＶ_ＧＳは、図１に関して上述したように、トランジスタ１１６とトランジスタ１２０との間のゲート‐ソース間電圧の差である。一例では、トランジスタ１１６が低電圧トランジスタ（ＬＶＴ）であり、下記の式におけるトランジスタ１１６に関連する変数に、下付き文字ＬＶＴがつく。この例では、トランジスタ１２０がネイティブトランジスタ（ＮＡＴ）であり、下記の式におけるトランジスタ１２０に関連する変数に下付きのＮＡＴがつく。式（７）の変数は、トランジスタが動作している動作領域に基づいて拡張することができる。強い反転動作の場合、ΔＶ_ＯＶは、トランジスタ１１６のＶ_ＯＶからトランジスタ１２０のＶ_ＯＶを引いたものに等しい。ΔＶ_ＯＶについえこれらの項を代入すると、式（８）が得られる。
ΔＶ_ＧＳ＝ΔＶ_ＴＨ＋［Ｖ_{ＯＶ（ＬＶＴ）}－Ｖ_{ＯＶ（ＮＡＴ）}］ （８）

【0047】

図１における電流Ｉ_１ １２６は、式（９）において定義される。

ここで、ｋ’はプロセス相互コンダクタンスパラメータであり、これは、集積回路を製造するために用いられるプロセス技術に依存する定数であり、Ｗ／Ｌは、チャネル長に対するチャネル幅の比である（この例ではトランジスタ１２０についてであるが、式（９）は、他のトランジスタを介する電流を見つけるためにも用いられる）。Ｖ_ＯＶについて式（９）を解き、Ｖ_{ＯＶ（ＬＶＴ）}及びＶ_{ＯＶ（ＮＡＴ）}の両方についてその解Ｖ_ＯＶを代入すると、式（１０）が得られる。

【0048】

ΔＶ_ＴＨは、正の値であり、トランジスタ１１６の閾値電圧Ｖ_ＴＨからトランジスタ１２０の閾値電圧Ｖ_ＴＨを引いたものに等しい。一例では、トランジスタ１１６の閾値電圧Ｖ_ＴＨはゼロより大きく、トランジスタ１２０の閾値電圧Ｖ_ＴＨはほぼゼロであるか又はゼロよりわずかに小さい。従って、ΔＶ_ＴＨはゼロより大きい。

【0049】

式（１１）は、式（１０）の並び替えである。

【0050】

この例では、ＬＶＴトランジスタとＮＡＴトランジスタは同一サイズであるため、Ｗ／Ｌ変数は、各トランジスタについて同じであり、式（１１）に示されるように括弧の外に移すことができる。次の工程は、式（１１）においてΔＶ_ＴＨの温度係数とΔＶ_ＴＨに加算される項の温度係数を識別することである。ゼロ温度係数を達成するために、ΔＶ_ＴＨの温度係数は、式（１１）における他の項の温度係数（これは、式（７）に示されるように、ΔＶ_ＯＶに等しい）によって相殺されるべきである。

【0051】

ΔＶ_ＴＨはプロセス依存であるので、ゼロ温度係数を達成するように調節することができない。ΔＶ_ＯＶ項については、（Ｗ項及びＬ項を改変することによって）トランジスタのサイズを改変することができる。Ｗ及びＬ変数は、ΔＶ_ＴＨの温度係数を打ち消すように、適切な方向にΔＶ_ＯＶ項の温度係数を変化させるように調節することができる。例えば、ΔＶ_ＴＨの温度係数がθである場合、他の項は、それらの項が打ち消されるように、－θであるべきである。また、ｋ’は、デバイスの移動度（μ）×酸化物容量Ｃ_OX（ｋ’＝μＣ_OX）に等しい。

【0052】

図２は、一例に従った強い反転動作のための温度係数のグラフ２００である。グラフ２００は、（ｋ’／２）（Ｗ／Ｌ）対温度の逆数をグラフ化している。（ｋ’／２）（Ｗ／Ｌ）の逆数がｙ軸上にグラフ化されている。ｘ軸は摂氏での温度である。曲線２０２は、トランジスタ１１６などのＬＶＴデバイスについての（ｋ’／２）（Ｗ／Ｌ）の逆数である。曲線２０４は、トランジスタ１２０などのＮＡＴデバイスについての項（ｋ’／２）（Ｗ／Ｌ）の逆数である。グラフ２００に見られるように、ＬＶＴについてのこの項の逆数（曲線２０２）は、ＮＡＴについてのこの項の逆数（曲線２０４）よりも低い勾配を有する。これらの２つの項が減算される場合（これは式（１１）の最後の部分で行われる）、結果は負の温度係数である。従って、ΔＶ_ＴＨに付加される、式（１１）

の右側の第２項（括弧内の項で乗じたラジカル）は、温度の上昇と共に低下する。これは、上記のような第２項は負の温度係数を有することを意味する。その第２項は、その絶対値がΔＶ_ＴＨの絶対値に等しくなるまで（同一サイズのＬＶＴ及びＮＡＴトランジスタの）Ｗ及びＬ値を変えることによって調節することができる。それらの絶対値が等しい場合、第２項はΔＶ_ＴＨを相殺し、結果として生じる温度係数はほぼゼロである。

【0053】

閾値以下（ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）又は弱い反転動作の第２の場合では、ΔＶ_ＧＳ＝ΔＶ_ＴＨ＋ΔＶ_ＯＶである。上述のような類似の数学的置換がこのタイプの動作に対して成される。しかしながら、閾値以下の動作の場合、ΔＶ_ＯＶ項は、強い反転動作の場合とは異なる。一例では、閾値以下の動作は、式（１２）によって特徴付けられる。

【0054】

式（１２）の対数項（これはΔＶ_ＯＶに相当する）は、ΔＶ_ＴＨの温度係数項を相殺するために、上記の強い反転動作と同様に調節される。対数項は、ＬＶＴ及びＮＡＴトランジスタの一方又は両方についてＷ及びＬ変数を調節することによって調節することができる。

【0055】

図３は、閾値以下の動作における温度係数の相殺を示すグラフの集合である。グラフ３００は、温度（摂氏）に対するΔＶ_ＴＨ（ボルト）のグラフである。温度係数は曲線３０２として示される。曲線３０２は、グラフ３００に示されるように、約０．１３の正の勾配を有する。

【0056】

グラフ３０４は温度に関するΔＶ_ＯＶのグラフである。温度係数は曲線３０６として示される。曲線３０６は負の勾配を有し、曲線３０６の左端で約０の勾配を有し、曲線３０６の中央で約－０．２の勾配を有し、曲線３０６の右端で約－０．３の勾配を有する。

【0057】

一例では、ΔＶ_ＯＶの勾配が、ΔＶ_ＴＨの勾配が正であるときに等しく負とされる場合、グラフ３０８に示される曲線３１０のような傘形状の曲線となる。グラフ３０８は温度に対するΔＶ_ＧＳのグラフであり、曲線３０２及び３０６を組み合わせた結果である。曲線３１０では、最初の点（左端）及び最後の点（右端）が同様のＶ_ＧＳである。従って、温度の上昇に伴って、曲線３１０は勾配の増加又は勾配の減少を示さず、その代わりに、傘形状の曲線となる。曲線３１０は完全に水平ではないので、温度の変化によって引き起こされる何らかの影響があるが、水平に近いので、幾つかの例において影響は小さい。

【0058】

図４は、本明細書の様々な例に従った、電圧監理のための方法４００のフローチャートである。方法４００は図１～図３に関連して記載されるが、任意の適切な順序でこの方法を実施するように構成された任意のシステムが、本説明の範囲内に含まれる。一例では、図１内の構成要素が方法４００を実施する。

【0059】

方法４００は、電圧管理装置１００が第１の電流を提供する工程４１０で始まり、第１の電流は、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのゲート‐ソース間電圧Ｖ_ＧＳの差に比例する。一例では、トランジスタ１１４及び１１８の電流ミラーが第１の電流Ｉ_１ １２６を提供する。第１の電流Ｉ_１ １２６は、トランジスタ１１６及び１２０のＶ_ＧＳの差に比例する。一例では、トランジスタ１１６は第１のトランジスタであり、トランジスタ１２０は第２のトランジスタである。

【0060】

方法４００は、電圧管理装置１００が第２の電流を提供する工程４２０で継続し、第２の電流は、供給電圧の差と、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのゲート‐ソース間電圧Ｖ_ＧＳの差とに比例する。一例では、第２の電流は、式（２）で上述したような電流Ｉ_２ １４６である。式（２）は、電流Ｉ_２ １４６がＶ_ＩＮ－ΔＶ_ＧＳに比例することを示す。一例では、トランジスタ１１６及び１２０がそれぞれ第１及び第２のトランジスタであり、一方、トランジスタ１４２は第２の電流を提供する第３のトランジスタである。

【0061】

方法４００は、電圧管理装置１００が、第１の電流を第２の電流と比較して電圧ノードの状態を判定する工程４３０で継続し、電圧ノードは、供給電圧が閾値を越える場合、状態を変更させる。図１に関して上述したように、供給電圧Ｖ_ＩＮの上昇に起因して電流１５８が電流ｋＩ_１を超えて上昇すると、ＴＲＩＰノード１５６が状態を変化させる。一例では、トランジスタ１５０は第４のトランジスタであり、トランジスタ１５２は、電流ｋＩ_１を導通させる第５のトランジスタである。トランジスタ１５４は、トランジスタ１３６を備える第２の電流ミラーの一部として、電流１５８を導通させる第６のトランジスタである。他の例において、第１の電流を第２の電流と比較するために任意の適切な方法が有用である。

【0062】

本明細書に記載の例は、膨大な数の応用例に用いることができる。正確な電圧監理回路要素から恩恵を受ける如何なる最終機器システムも、電圧管理装置１００のスケーラブルでコンパクトな設計により、本明細書の例から恩恵を受けることができる。電圧管理装置１００は、トランジスタの動作領域とは独立して機能する。すなわち、一例では、電圧管理装置１００は、強い反転においてトランジスタを用いることによって、用いるエリアを低減することができる。別の例において、トランジスタが低Ｉ_Ｑ動作のための閾値以下の動作において有用である。

【0063】

電圧管理装置１００において、トリップ点とΔＶ_ＧＳとの間の正比例関係を判定する定数は、スケーラブルであり、プロセス依存ではない。定数は、２つの方式（電流ミラー比及び抵抗比）でスケーリングすることができる。２つの方式でスケーリングすることにより、シリコン面積を大幅に増大させることなく、トリップポイントを細かくプログラムすることができる。

【0064】

電圧管理装置１００において、説明したトポロジーのＩ_Ｑは、トリップ点に達した後のＶ_ＩＮの増加とは無関係である。この独立性は、Ｖ_ＩＮに依存する電流Ｉ_２ １４６を搬送する電圧管理装置１００の分岐において電流クランプ１０６を用いることによって達成される。

【0065】

幾つかの例において、電圧管理装置１００は、約１．０ボルト～約５．０ボルトの範囲で動作する。また、電圧監視装置１００は、始動セクション１０２により自己開始する。電圧管理装置１００のための応答時間は、従来のシステムと比較して速い。

【0066】

「結合する」という用語は、本明細書全体を通して用いられている。この用語は、明細書の記載と一貫する機能的関係を可能にする、接続、通信、又は信号経路を網羅し得る。例えば、デバイスＡが、デバイスＢを制御して或る動作を実施するための信号を提供する場合、第１の例において、デバイスＡがデバイスＢに結合されるか、或いは、第２の例において、介在する構成要素ＣがデバイスＡとデバイスＢとの間の機能的関係を実質的に変更せず、デバイスＢがデバイスＡによって提供される制御信号を介してデバイスＡによって制御される場合、デバイスＡが介在する構成要素Ｃを介してデバイスＢに結合される。

【0067】

或るタスク又は機能を実施するように「構成された」デバイスは、そのタスク又は機能を実施するように製造時に製造者によって構成可能であり（例えば、プログラミング及び／又はハードワイヤードされる）、或いは、それらの機能及び／又はその他の付加的な又は代替的な機能を実施するように、製造後にユーザによって構成可能（又は再構成可能）であり得る。こういった構成は、デバイスのファームウェア及び／又はソフトウェアプログラミングを介してもよく、ハードウェア構成要素の構成及び／又はレイアウトを介してもよく、デバイスの相互接続を介してもよく、又はそれらの組み合わせを介してもよい。

【0068】

特定の構成要素を含むものとして本明細書で記載される回路又はデバイスは、代わりに、それらの構成要素に結合されて、記載される回路又はデバイスを形成するように適合され得る。例えば、１つ又は複数の半導体素子（トランジスタなど）、１つ又は複数の受動素子（抵抗器、コンデンサ、及び／又はインダクタなど）、及び／又は、１つ又は複数の源（電圧源及び／又は電流源など）を含むものとして記載される構造が、代わりに、単一の物理デバイス（例えば、半導体ダイ及び／又は集積回路（ＩＣ）パッケージ）内の半導体素子のみを含み得、例えば、エンドユーザー及び／又はサードパーティによって、製造時又は製造時の後に、記載される構造を形成するために受動素子及び／又は前述のような源の少なくとも幾つかに結合されるように適合されてもよい。

【0069】

本明細書において特定のトランジスタの使用について説明しているが、他のトランジスタ（又は同等のデバイス）を代わりに使用してもよい。例えば、ｐ型金属酸化物シリコンＦＥＴ（「ＭＯＳＦＥＴ」）は、回路にほとんど又は全く変更がないｎ型ＭＯＳＦＥＴの代わりに用いられ得る。さらに、他のタイプのトランジスタ（バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）など）が用いられてもよい。

【0070】

本明細書で記載される回路は構成要素置換前に利用可能な機能と少なくとも部分的に同様の機能を提供するために、置換された構成要素を含むように再構成可能である。抵抗器として示される構成要素は、特に明記しない限り、一般に、示される抵抗器によって表されるインピーダンスの量を提供するために、直列及び／又は並列に結合される任意の１つ又は複数の要素を表す。例えば、単一の構成要素として本明細書に示され記載される抵抗器又はコンデンサが、代わりに、それぞれ、同じノード間で並列に結合される複数の抵抗器又はコンデンサであってもよい。例えば、単一の構成要素として本明細書に示され記載される抵抗器又はコンデンサが代わりに、単一の抵抗器又はコンデンサと同じ２つのノード間に直列に結合される、それぞれ複数の抵抗器又はコンデンサであってもよい。

【0071】

前述の説明における「接地」という語句の使用は、シャーシ接地、アース接地、浮動接地、仮想接地、デジタル接地、共通接地、及び／又は、本説明の教示に適用可能であるか又は本説明の教示に適した任意の他の形態の接地接続を含む。特に明記しない限り、値に先行する「約」、「およそ」又は「実質的に」は、その値の±１０％を意味する。本発明の特許請求の範囲内で説明した例示の例に改変が成され得、他の例が可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】