JP6704298B2 - DC/DC converter and its control circuit, control method, and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、DC/DCコンバータに関する。 The present invention relates to a DC/DC converter.
さまざまな電子機器において、ある電圧値の直流電圧を別の電圧値の直流電圧に変換するDC/DCコンバータが使用される。DC/DCコンバータの入力電流のリップルを抑制するために、マルチフェーズのDC/DCコンバータが用いられる。図1は、マルチフェーズの降圧(Buck)DC/DCコンバータ(単にDC/DCコンバータと称する)900の回路図である。DC/DCコンバータ900は、入力ライン902に直流入力電圧VINを受け、出力ライン904に降圧された出力電圧VOUTを発生する。DC/DCコンバータ900は、Mチャンネル(Mは2以上の整数)で構成される。DC/DCコンバータ900はチャンネルごとに、スイッチングトランジスタM1、同期整流トランジスタM2、インダクタL1を有し、全Mチャンネルに共通の出力キャパシタC1を有する。なお、本明細書において必要に応じてチャンネル番号を添え字で示す。
In various electronic devices, a DC/DC converter that converts a DC voltage having a certain voltage value into a DC voltage having another voltage value is used. A multi-phase DC/DC converter is used to suppress the ripple of the input current of the DC/DC converter. FIG. 1 is a circuit diagram of a multi-phase buck DC/DC converter (simply referred to as a DC/DC converter) 900. The DC/
コントローラ910は、Mチャンネルで共通のエラーアンプ912と、チャンネルごとに設けられたパルス変調器914_1〜914_Mと、チャンネルごとに設けられたドライバ922_1〜922_Mと、を備える。抵抗R11、R12は、出力電圧VOUTを分圧し、出力電圧VOUTに応じたフィードバック信号VFBを生成する。エラーアンプ912は、フィードバック信号VFBとその目標値である基準電圧VREFの誤差を増幅し、誤差に応じた誤差信号VERRを生成する。誤差信号VERRは、複数チャンネルのパルス変調器914_1〜914_Mに供給される。
The
各チャンネルのパルス変調器914は、誤差信号VERRに応じたデューティ比を有するパルス信号SPWMを生成する。
The
図1のDC/DCコンバータ900をマルチフェーズ動作させるとき、複数チャンネルのパルス変調器914_1〜914_Mは、異なる位相で動作する。たとえばMフェーズで動作する場合、パルス変調器914_1〜914_Mの位相差は、360°/Mとなる。
When the DC/
正常に動作するDC/DCコンバータ900では、複数チャンネルのインダクタL1それぞれに、均等に電流が流れることとなる。ところが、いずれかのチャンネルにおいて異常が発生していると、あるチャンネルに電流が偏り、そのチャンネルの回路素子の負担が大きくなるおそれがある。あるいは電流の偏りによって、入力電流のリップルが大きくなり、マルチフェーズの利点が失われてしまう。
In the DC/
このような問題は降圧DC/DCコンバータのみでなく、昇圧(Boost)DC/DCコンバータ、あるいは昇降圧コンバータにおいても生じうる。 Such a problem may occur not only in the step-down DC/DC converter but also in the step-up (Boost) DC/DC converter or the buck-boost converter.
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、異常を自己診断可能なマルチフェーズDC/DCコンバータおよびその制御回路の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and one of the exemplary objects of a certain aspect thereof is to provide a multi-phase DC/DC converter capable of self-diagnosing abnormality and a control circuit thereof.
本発明のある態様は、複数チャンネルを有するマルチフェーズのDC/DCコンバータの制御回路に関する。制御回路は、DC/DCコンバータの出力電圧に応じたフィードバック信号とその目標値の誤差を増幅し、誤差信号を生成するエラーアンプと、誤差信号にもとづいて、複数チャンネルのパルス信号を生成するパルス変調器と、複数チャンネルに対応し、それぞれが対応するパルス信号にもとづいて、対応するスイッチングトランジスタを駆動する複数のドライバと、複数チャンネルそれぞれのスイッチングトランジスタのゲート信号の積分値または平均値に応じた複数の第1検出信号にもとづいて異常を検出する異常検出部と、を備える。 One aspect of the present invention relates to a control circuit of a multi-phase DC/DC converter having a plurality of channels. The control circuit amplifies the error between the feedback signal according to the output voltage of the DC/DC converter and its target value to generate an error signal, and a pulse signal to generate a pulse signal of a plurality of channels based on the error signal. Corresponding to the modulator and multiple channels, multiple drivers that drive the corresponding switching transistors based on the corresponding pulse signals, and the integrated value or the average value of the gate signals of the switching transistors of each of the multiple channels. An abnormality detection unit that detects an abnormality based on the plurality of first detection signals.
正常動作するマルチフェーズDC/DCコンバータでは、各チャンネルのスイッチングトランジスタは、実質的に同一デューティ比で、所定の位相差を維持しながらスイッチングする。したがって、正常状態では、各スイッチングトランジスタのゲート信号の積分値あるいは平均値である第1検出信号は、実質的に等しくなる。反対にいずれかのチャンネルにおいて異常が生じていると、第1検出信号が他のチャンネルと異なる電圧レベルとなる。この態様によれば、複数チャンネルの第1検出信号を比較することで、異常を自己診断できる。 In a normally operating multi-phase DC/DC converter, the switching transistors of each channel perform switching at substantially the same duty ratio while maintaining a predetermined phase difference. Therefore, in the normal state, the first detection signal, which is the integrated value or the average value of the gate signals of the respective switching transistors, becomes substantially equal. On the contrary, if an abnormality occurs in any of the channels, the first detection signal has a voltage level different from that of the other channels. According to this aspect, the abnormality can be self-diagnosed by comparing the first detection signals of a plurality of channels.
異常検出部は、複数チャンネルに対応し、それぞれが、対応するスイッチングトランジスタのゲート信号の積分値または平均値に応じた前記第1検出信号を生成する複数の第1検出信号生成部と、複数チャンネルについて得られる複数の第1検出信号を比較する比較部と、を含んでもよい。 The abnormality detection unit corresponds to a plurality of channels, and each of the plurality of first detection signal generation units generates a first detection signal according to an integral value or an average value of the gate signals of the corresponding switching transistors, and a plurality of channels. And a comparison unit that compares a plurality of first detection signals obtained with respect to.
第1検出信号生成部は、アナログの積分器を含んでもよい。第1検出信号生成部は、アナログのローパスフィルタを含んでもよい。 The first detection signal generation unit may include an analog integrator. The first detection signal generation unit may include an analog low pass filter.
異常検出部は、各第1検出信号を、少なくとも別の2つの第1検出信号と比較してもよい。これにより異常チャンネルを特定することが可能となる。 The abnormality detection unit may compare each first detection signal with at least two other first detection signals. This makes it possible to identify the abnormal channel.
異常検出部は、複数の第1検出信号から選ばれる2個のすべての組み合わせを比較してもよい。これにより高精度な異常検出が実現できる。 The abnormality detection unit may compare all two combinations selected from the plurality of first detection signals. This enables highly accurate abnormality detection.
DC/DCコンバータは同期整流型であってもよい。異常検出部は、複数チャンネルそれぞれの同期整流トランジスタのゲート信号の積分値または平均値を示す複数の第2検出信号を比較することにより、異常の生じているチャンネルを判定してもよい。
スイッチングトランジスタに加えて、同期整流トランジスタのスイッチング状態も監視することにより、異常検出の精度を高めることができる。
The DC/DC converter may be a synchronous rectification type. The abnormality detection unit may determine the channel in which the abnormality has occurred by comparing a plurality of second detection signals indicating the integrated value or the average value of the gate signals of the synchronous rectification transistors of each of the plurality of channels.
By monitoring the switching state of the synchronous rectification transistor in addition to the switching transistor, the accuracy of abnormality detection can be improved.
異常検出部は、複数チャンネルに対応し、それぞれが、対応する同期整流トランジスタのゲート信号の積分値または平均値に応じた第2検出信号を生成する複数の第2検出信号生成部をさらに含んでもよい。 The abnormality detection unit may further include a plurality of second detection signal generation units corresponding to a plurality of channels, each of which generates a second detection signal according to an integral value or an average value of the gate signals of the corresponding synchronous rectification transistors. Good.
あるチャンネルにおいて異常が判定されたとき、当該異常チャンネルの動作を停止し、残りの正常チャンネルを継続動作させてもよい。これにより異常状態においても、負荷を駆動し続けることができる。 When an abnormality is determined in a certain channel, the operation of the abnormal channel may be stopped and the remaining normal channels may be continuously operated. As a result, the load can be continuously driven even in an abnormal state.
残りの正常チャンネルの個数に応じて、位相差を変更してもよい。これにより系の安定性を高めることができる。 The phase difference may be changed according to the number of remaining normal channels. This can increase the stability of the system.
制御回路は、異常と判定されたとき、外部に通知する通知部をさらに備えてもよい。 The control circuit may further include a notification unit that notifies the outside when it is determined to be abnormal.
制御回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。 The control circuit may be integrated on one semiconductor substrate. "Integrated integration" includes the case where all the components of the circuit are formed on the semiconductor substrate and the case where the main components of the circuit are integrated, and some of them are used for adjusting the circuit constants. A resistor or a capacitor may be provided outside the semiconductor substrate.
本発明の別の態様はDC/DCコンバータに関する。DC/DCコンバータは上述のいずれかの制御回路を備える。 Another aspect of the present invention relates to a DC/DC converter. The DC/DC converter includes any of the control circuits described above.
本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、上述のDC/DCコンバータを備えてもよい。 Another aspect of the present invention relates to an electronic device. The electronic device may include the DC/DC converter described above.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above constituent elements and constituent elements and expressions of the present invention that are mutually replaced among methods, devices, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明のある態様によれば、マルチフェーズコンバータの異常を検出できる。 According to an aspect of the present invention, it is possible to detect an abnormality in the multi-phase converter.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent constituent elements, members, and processes shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted as appropriate. Further, the embodiments are merely examples and do not limit the invention, and all the features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさず、あるいは機能を阻害しない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 In the present specification, "a state in which the member A is connected to the member B" means that the member A and the member B are physically directly connected, or that the member A and the member B are electrically connected. It also includes the case of being indirectly connected via another member that does not affect the state or impairs the function.
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさず、あるいは機能を阻害しない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 Similarly, the "state in which the member C is provided between the member A and the member B" means that the member A and the member C are directly connected to each other or the member B and the member C are directly connected to each other. It also includes the case of being indirectly connected via another member that does not affect the connection state or impairs the function.
また、「信号A(電圧、電流)が信号B(電圧、電流)に応じている」とは、信号Aが信号Bと相関を有することを意味し、具体的には、(i)信号Aが信号Bである場合、(ii)信号Aが信号Bに比例する場合、(iii)信号Aが信号Bをレベルシフトして得られる場合、(iv)信号Aが信号Bを増幅して得られる場合、(v)信号Aが信号Bを反転して得られる場合、(vi)あるいはそれらの任意の組み合わせ、等を意味する。「応じて」の範囲は、信号A、Bの種類、用途に応じて定まることが当業者には理解される。 Further, "the signal A (voltage, current) corresponds to the signal B (voltage, current)" means that the signal A has a correlation with the signal B. Specifically, (i) the signal A Is a signal B, (ii) the signal A is proportional to the signal B, (iii) the signal A is obtained by level-shifting the signal B, and (iv) the signal A is obtained by amplifying the signal B. (V) signal A obtained by inverting signal B means (vi) or any combination thereof. It is understood by those skilled in the art that the range of “according to” depends on the types of the signals A and B and the application.
図2は、実施の形態に係る制御回路200を備えるDC/DCコンバータ100の回路図である。DC/DCコンバータ100は、図1と同様に、マルチチャンネル、マルチフェーズの降圧コンバータ(Buck Converter)であり、入力ライン102に直流入力電圧VINを受け、それ降圧して所定の目標電圧VOUT(REF)に安定化された出力電圧VOUTを生成し、出力ライン104に接続された負荷(不図示)に供給する。
FIG. 2 is a circuit diagram of the DC/
DC/DCコンバータ100は、Mチャンネル(Mは2以上の整数)で構成される。チャンネル数Mは任意であり、2チャンネル、3チャンネル、4チャンネル、6チャンネル、8チャンネル、12チャンネル、16チャンネルなど、DC/DCコンバータ100の用途に応じて決めればよい。本実施の形態ではM=4とする。
The DC/
DC/DCコンバータ100は、出力回路110および制御回路200を備える。出力回路110は、チャンネルごとに、スイッチングトランジスタM1、同期整流トランジスタM2、インダクタL1を有し、Mチャンネルに共通の出力キャパシタC1および抵抗R11,R12を有する。本実施の形態において、スイッチングトランジスタM1、同期整流トランジスタM2および抵抗R11,R12は、制御回路200に集積化されているが、外付けのディスクリート素子、チップ部品を用いてもよい。
The DC/
制御回路200は、単一の半導体基板に集積化された機能IC(Integrated Circuit)である。制御回路200には、チャンネルごとに、入力(VIN)端子、スイッチング(LX)端子、接地(GND)端子が設けられ、また全チャンネルに共通のフィードバック(FB)端子が設けられる。FB端子には、出力電圧VOUTに応じた電圧がフィードバックされる。制御回路200は、出力電圧VOUTに応じたフィードバック信号VFBがその目標値VREFに近づくように、複数チャンネルCH1〜CHMのスイッチングトランジスタM1および同期整流トランジスタM2を駆動する。
The
制御回路200は、エラーアンプ202、パルス変調回路203、ドライバ206_1〜206_M、メインロジック210、異常検出部220を備える。エラーアンプ202は、出力電圧VOUTに応じたフィードバック信号VFBとその目標値VREFの誤差を増幅し、誤差信号VERRを生成する。
The
パルス変調回路203は、誤差信号VERRにもとづいて複数チャンネルCH1〜CHMのパルス信号SPWM1〜SPWMMを生成する。たとえばパルス変調回路203は、複数チャンネルCH1〜CHMに対応するパルス変調器204_1〜204_Mを含む。各チャンネルのパルス変調器204_iは、誤差信号VERRに応じたデューティ比(あるいは周波数)を有するパルス信号SPWMiを生成する。パルス変調器204の構成、変調方式は特に限定されないが、たとえばピーク電流モードのパルス幅変調器を用いることができる。
The
複数のドライバ206は、複数チャンネルに対応する。各チャンネルのドライバ206_iは、対応するパルス信号SPWMiに応じて、対応するスイッチングトランジスタM1および同期整流トランジスタM2を駆動する。
The plurality of
メインロジック210は、制御回路200を統合的に制御するロジック回路であり、起動シーケンスの制御や、複数チャンネルの位相差などを制御する。
The main logic 210 is a logic circuit that controls the
異常検出部220は、複数チャンネルCH1〜CHMそれぞれのスイッチングトランジスタM1のゲート信号HG1〜HGMを受ける。異常検出部220は、各チャンネルのゲート信号HGの積分値または平均値に応じた第1検出信号を比較することにより、DC/DCコンバータ100の異常の有無を判定する。
異常検出部220にはさらに、複数チャンネルCH1〜CHMそれぞれの同期整流トランジスタM2のゲート信号LG1〜LGMを受ける。異常検出部220は、各チャンネルのゲート信号LGの積分値または平均値に応じた第2検出信号を比較することにより、異常の生じているチャンネルを判定する。異常検出部220は、異常を検出すると、異常検出信号S11をアサート(たとえばハイレベル)する。メインロジック210は、異常検出信号S11のアサートに応答して、所定の保護処理を実行する。通知部212は、異常検出信号S11のアサートに応答して、外部の回路に、異常の発生を通知してもよい。通知部212は、ピン214を介してI2Cなどのバスと接続されるシリアルインタフェース回路であってもよい。あるいは通知部212は、異常の有無に応じて、ピン214の電気的状態を変化させてもよい。
以上がDC/DCコンバータ100の構成である。続いてその動作を説明する。図3は、図2のDC/DCコンバータ100の正常時の動作波形図である。
The above is the configuration of the DC/
正常動作するマルチフェーズDC/DCコンバータ100では、パルス信号SPWM1〜SPMW4は実質的に同一のデューティ比を有し、360度/4=90度の位相差を有している。
In the normally operating multi-phase DC/
正常状態において、各チャンネルのハイサイドのスイッチングトランジスタM1は、実質的に同一デューティ比で、所定の位相差(90度)を維持しながらスイッチングすべきであり、複数チャンネルのゲート信号HGの積分値あるいは平均値である第1検出信号SA1〜SA4は、実質的に等しくなる。 In a normal state, the high-side switching transistor M1 of each channel should switch while maintaining a predetermined phase difference (90 degrees) at substantially the same duty ratio, and the integrated value of the gate signals HG of a plurality of channels. Alternatively, the first detection signals SA 1 to SA 4 , which are average values, are substantially equal.
同様に各チャンネルのローサイドの同期整流トランジスタM2も、実質的に同一デューティ比で、所定の位相差(90度)を維持しながらスイッチングすべきであり、複数チャンネルのゲート信号LGの積分値あるいは平均値である第2検出信号SB1〜SB4は、実質的に等しくなる。 Similarly, the low-side synchronous rectification transistor M2 of each channel should be switched while maintaining a predetermined phase difference (90 degrees) with substantially the same duty ratio, and the integrated value or average of the gate signals LG of a plurality of channels. The values of the second detection signals SB 1 to SB 4 are substantially equal.
図4は、図2のDC/DCコンバータ100の異常時の動作波形図である。ここでは、第4チャンネルCH4のスイッチングトランジスタM1を駆動するハイサイドドライバに異常が生じており、ゲート信号HG4がハイレベルを維持しているものとする。つまりスイッチングトランジスタM1がオフのままスイッチングしない。
FIG. 4 is an operation waveform diagram when the DC/
このとき、第4チャンネルCH4の第1検出信号SA4は、他の正常チャンネルCH1〜CH3の第1検出信号SA1〜SA3と異なる電圧レベルとなる。したがって異常検出部220は、複数の第1検出信号SA1〜SA4を比較することにより、第4チャンネルCH4に異常が生じていることを検出できる。
At this time, the first detection signal SA 4 of the fourth channel CH4 has a voltage level different from that of the first detection signals SA 1 to SA 3 of the other normal channels CH1 to CH3. Therefore, the
以上がDC/DCコンバータ100の動作である。このDC/DCコンバータ100によれば、パルス変調器204の故障、ドライバ206のハイサイドドライバの故障、ローサイドドライバの故障、インダクタの外れ、配線の地絡、天絡などに起因するさまざまな異常を自己診断により検出できる。
The above is the operation of the DC/
本発明は、図2のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。 The present invention extends to various devices and circuits understood as the block diagram and circuit diagram of FIG. 2 or derived from the above description, and is not limited to a specific configuration. Hereinafter, more specific configuration examples and examples will be described in order to help understanding of the essence of the invention and circuit operation and to clarify them, not to narrow the scope of the invention.
図5(a)は、異常検出部220の構成例を示すブロック図である。異常検出部220は、複数の第1検出信号生成部222、複数の第2検出信号生成部224、第1比較部226および第2比較部228を含む。第1検出信号生成部222は、ゲート信号HGを積分する積分器あるいはローパスフィルタを含む。第2検出信号生成部224も同様である。
FIG. 5A is a block diagram showing a configuration example of the
第1比較部226は、複数の第1検出信号SA1〜SA4を比較し、第1異常検出信号S12を生成する。第2比較部228は、複数の第2検出信号SB1〜SB4を比較し、第2異常検出信号S13を生成する。論理ゲート230は、異常検出信号S12とS13の論理和を生成する。
The
図5(b)は、第1比較部226の構成例を示す回路図である。第1比較部226は、各第1検出信号SAiを、少なくとも別の2つの第1検出信号SAi−1およびSAi+1と比較する。なおMチャンネルの場合、SA0=SAM、SAM+1=SA1とする。
FIG. 5B is a circuit diagram showing a configuration example of the first comparing
第1比較部226は、電圧コンパレータ232のアレイで構成することができる。電圧コンパレータ232の個数は、チャンネル数Mと等しくてよい。各電圧コンパレータ232は、2つの入力の差分(絶対値)が所定のしきい値を超えると、その出力をアサート(たとえばハイレベル)する。論理ゲート234は、複数の電圧コンパレータ232の出力SC1〜SC4の論理和を異常検出信号S12として出力する。第2比較部228は、第1比較部226と同様に構成される。図5(a)の論理ゲート230と図5(b)の論理ゲート234は、1個にまとめることが可能である。
The
第1比較部226は、M個以上のコンパレータを含んでもよい。たとえば第1比較部226は、複数の第1検出信号SA1〜SA4から選択可能な2個のすべての組み合わせを比較してもよい。M個の検出信号SA1〜SAMに対して、2個の組み合わせは、M×(M−1)/2通り存在する。したがって、第1比較部226は、M×(M−1)/2個のコンパレータを含んでもよい。M=4の場合、6個のコンパレータを用いればよい。
The
メインロジック210は、複数の第1検出信号SA1〜SAMの比較結果SC1〜SCMにもとづいて、異常チャンネルCHjを特定してもよい。上述のように、各第1検出信号SAiを、少なくとも別の2つの第1検出信号SAi−1およびSAi+1と比較した場合、異常チャンネルを特定することが可能である。すなわち、SAjとSAj−1の比較結果であるSCjと、SAjとSAj+1の比較結果であるSCj+1がアサートされており、そのほかの比較結果SCがネゲートであるとき、j番目のチャンネルに異常が生じているものと判定することができる。メインロジック210は、異常チャンネルCHjの動作を停止し、残りの正常チャンネルを継続動作させてもよい。これにより異常状態においても、負荷を駆動し続けることができる。 The main logic 210, comparison results of the plurality of first detection signal SA 1 -SA M based on the SC 1 to SC M, may identify the abnormal channel CHj. As described above, when each first detection signal SA i is compared with at least two other first detection signals SA i-1 and SA i+1 , it is possible to identify the abnormal channel. That is, when SC j , which is the comparison result of SA j and SA j−1 , and SC j+1, which is the comparison result of SA j and SA j+1 , are asserted and the other comparison results SC are negate, the j-th It can be determined that an abnormality has occurred in the channel. The main logic 210 may stop the operation of the abnormal channel CHj and continuously operate the remaining normal channels. As a result, the load can be continuously driven even in an abnormal state.
この際に、残りの正常チャンネルの個数に応じて、位相差を変更してもよい。たとえばM=4チャンネルの構成において、1チャンネルに異常が認められた場合、残りの3チャンネルを360度/3=120度の位相差で制御してもよい。これにより系の安定性を高めることができる。 At this time, the phase difference may be changed according to the number of remaining normal channels. For example, in the configuration of M=4 channels, if an abnormality is recognized in one channel, the remaining three channels may be controlled with a phase difference of 360 degrees/3=120 degrees. This can increase the stability of the system.
(用途)
DC/DCコンバータ100は、タブレット端末、スマートホン、ノートPC、デジタルカメラなどの電池駆動型の電子機器に搭載することができる。図6は、実施の形態に係るDC/DCコンバータ100を備える電子機器700の一例を示す図である。電子機器700は、筐体702、電池704、マイクロプロセッサ706およびDC/DCコンバータ100を備える。DC/DCコンバータ100は、その入力端子に電池704からの電池電圧VBAT(=VIN)を受け、出力端子に接続されるマイクロプロセッサ706に、出力電圧VOUTを供給する。
(Use)
The DC/
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described above based on the embodiment. This embodiment is merely an example, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combinations of their respective constituent elements and processing processes, and that such modifications are also within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modified examples will be described.
(第1変形例)
DC/DCコンバータ100は、ダイオード整流型であってもよい。また降圧コンバータには限定されず、昇圧型、あるいは昇降圧型にも本発明は適用可能である。またハイサイドのトランジスタは、NチャンネルMOSFETであってもよい。またスイッチングトランジスタM1や同期整流トランジスタM2として、MOSFETに代えてIGBTやバイポーラトランジスタを用いてもよい。
(First modification)
The DC/
(第2変形例)
単に異常を検出することで足りる場合、第1検出信号SA1とSA2、SA3とSA4、…、SAM−1とSAMを比較してもよい。第2検出信号SBについても同様である。
(Second modified example)
When it is sufficient to simply detect the abnormality, the first detection signals SA 1 and SA 2 , SA 3 and SA 4 ,..., SA M-1 and SA M may be compared. The same applies to the second detection signal SB.
(第3変形例)
あるいは、全チャンネルの第1検出信号SA1〜SA4の平均値を演算により求め、各第1検出信号SAiを平均値と比較してもよい。
(Third modification)
Alternatively, the average value of the first detection signals SA 1 to SA 4 of all channels may be obtained by calculation, and each first detection signal SA i may be compared with the average value.
(第4変形例)
実施の形態では、チャンネルごとに第1検出信号生成部222や第2検出信号生成部224を設けたがそれに限定されない。図7は、第4変形例に係る異常検出部220の回路図である。この変形例では、第1検出信号生成部222がチャンネル数Mより少ない個数(たとえば2個)設けられる。マルチプレクサ240は、複数のゲート信号HG1〜HGMの1個HGiを選択し、第1検出信号生成部222_1に出力する。マルチプレクサ240は、複数のゲート信号HG1〜HGMの1個HGj(j≠i)を選択し、第1検出信号生成部222_2に出力する。この変形例によれば、マルチプレクサ240、242を制御することで、少ないハードウェアで、複数のゲート信号の任意の組み合わせを比較できる。
(Fourth modification)
In the embodiment, the first detection
(第5変形例)
マルチフェーズのパルス信号SPWM1〜SPWMMの生成方法も特に限定されない。パルス変調回路230は、1個のPWM信号を生成し、それを位相シフトすることにより、複数のパルス信号SPWM1〜SPWMMを生成してもよい。
(Fifth Modification)
The method of generating the multi-phase pulse signals S PWM1 to S PWMM is not particularly limited. The
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described by using specific words and phrases based on the embodiments, the embodiments merely show the principle and application of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many modifications and changes in arrangement are possible without departing from the concept of the present invention.
100…DC/DCコンバータ、102…入力ライン、104…出力ライン、110…出力回路、M1…スイッチングトランジスタ、M2…同期整流トランジスタ、L1…インダクタ、C1…出力キャパシタ、200…制御回路、202…エラーアンプ、204…パルス変調器、206…ドライバ、210…メインロジック、220…異常検出部、222…第1検出信号生成部、224…第2検出信号生成部、226…第1比較部、228…第2比較部。 100... DC/DC converter, 102... Input line, 104... Output line, 110... Output circuit, M1... Switching transistor, M2... Synchronous rectification transistor, L1... Inductor, C1... Output capacitor, 200... Control circuit, 202... Error Amplifier, 204... Pulse modulator, 206... Driver, 210... Main logic, 220... Abnormality detection section, 222... First detection signal generation section, 224... Second detection signal generation section, 226... First comparison section, 228... Second comparison unit.
Claims (15)
前記DC/DCコンバータの出力電圧に応じたフィードバック信号とその目標値の誤差を増幅し、誤差信号を生成するエラーアンプと、
前記誤差信号にもとづいて、複数チャンネルのパルス信号を生成するパルス変調回路と、
複数チャンネルに対応し、それぞれが対応するパルス信号にもとづいて、対応するスイッチングトランジスタを駆動する複数のドライバと、
複数チャンネルそれぞれのスイッチングトランジスタのゲート信号の積分値または平均値に応じた複数の第1検出信号にもとづいて、異常を検出する異常検出部と、
を備えることを特徴とする制御回路。 A control circuit for a multi-phase DC/DC converter having a plurality of channels, comprising:
An error amplifier that amplifies an error between the feedback signal according to the output voltage of the DC/DC converter and its target value to generate an error signal,
A pulse modulation circuit for generating pulse signals of a plurality of channels based on the error signal;
Corresponding to a plurality of channels, a plurality of drivers that drive the corresponding switching transistors based on the corresponding pulse signals,
An abnormality detection unit that detects an abnormality based on a plurality of first detection signals corresponding to the integrated value or the average value of the gate signals of the switching transistors of each of the plurality of channels;
A control circuit comprising:
複数チャンネルに対応し、それぞれが、対応するスイッチングトランジスタのゲート信号の積分値または平均値に応じた前記第1検出信号を生成する複数の第1検出信号生成部と、
前記複数チャンネルについて得られる複数の第1検出信号を比較する比較部と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の制御回路。 The abnormality detection unit,
A plurality of first detection signal generation units that correspond to a plurality of channels and that generate the first detection signals according to the integrated value or average value of the gate signals of the corresponding switching transistors;
A comparison unit that compares a plurality of first detection signals obtained for the plurality of channels;
The control circuit according to claim 1, further comprising:
前記異常検出部は、
複数チャンネルそれぞれの同期整流トランジスタのゲート信号の積分値または平均値に応じた複数の第2検出信号を比較することにより、異常の生じているチャンネルを判定することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の制御回路。 The DC/DC converter is a synchronous rectification type,
The abnormality detection unit,
7. The abnormal channel is determined by comparing a plurality of second detection signals according to the integrated value or the average value of the gate signals of the synchronous rectification transistors of each of the plurality of channels. The control circuit according to any one of 1.
複数チャンネルに対応し、それぞれが、対応する同期整流トランジスタのゲート信号の積分値または平均値に応じた第2検出信号を生成する複数の第2検出信号生成部を含むことを特徴とする請求項7に記載の制御回路。 The abnormality detection unit,
7. A plurality of second detection signal generators corresponding to a plurality of channels, each of which includes a plurality of second detection signal generators that generate a second detection signal corresponding to an integral value or an average value of the gate signals of the corresponding synchronous rectification transistors. 7. The control circuit according to 7.
前記DC/DCコンバータの出力電圧に応じたフィードバック信号とその目標値の誤差を増幅し、誤差信号を生成するステップと、
各チャンネルにおいて、前記誤差信号にもとづいてパルス信号を生成するステップと、
各チャンネルにおいて、対応するパルス信号にもとづいて、対応するスイッチングトランジスタを駆動するステップと、
各チャンネルにおいて、対応するスイッチングトランジスタのゲート信号の積分値または平均値に応じた第1検出信号を生成するステップと、
前記複数チャンネルに対して得られる複数の第1検出信号を比較することにより、異常の生じているチャンネルを判定するステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。 A method for controlling a multi-phase DC/DC converter having a plurality of channels, comprising:
Amplifying an error between the feedback signal according to the output voltage of the DC/DC converter and its target value to generate an error signal;
Generating a pulse signal in each channel based on the error signal,
Driving a corresponding switching transistor in each channel based on the corresponding pulse signal;
Generating a first detection signal according to an integrated value or an average value of the gate signals of the corresponding switching transistors in each channel,
Determining a channel in which an abnormality has occurred by comparing a plurality of first detection signals obtained for the plurality of channels,
A control method comprising:
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