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公開番号2024053910
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-16
出願番号2022160419
出願日2022-10-04
発明の名称降圧DC/DCコンバータのコントローラ回路、車載電源システム
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20240409BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】過電圧状態を抑制可能な降圧DC/DCコンバータのコントローラ回路を提供する。
【解決手段】降圧DC/DCコンバータは、コントローラICを備え、コントローラICは、最大デューティサイクルの変化抑制可能なランプ電圧発生回路210及びクランプ電圧生成回路220を備える。ランプ電圧発生回路210は、第1電流源CS11、第1キャパシタC11、第2キャパシタC12、スイッチSW11、ドライバ回路DR11、を含む。クランプ電圧生成回路220は、第4キャパシタC22、第3キャパシタC21、第1バッファBUF21、第1抵抗R21、第2電流源CS21、第2バッファBUF22を含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
降圧ＤＣ／ＤＣコンバータのコントローラ回路であって、
周期的なランプ電圧を生成するランプ電圧発生回路と、
クランプ電圧を生成するクランプ電圧生成回路と、
前記降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの電気的状態とその目標状態の誤差に応じた誤差信号を生成するエラーアンプと、
前記誤差信号を、前記クランプ電圧を利用してクランプするクランプ回路と、
前記クランプ回路によるクランプ後の前記誤差信号を、前記ランプ電圧と比較するパルス幅変調コンパレータと、
を備え、
前記ランプ電圧発生回路は、
接地された第１端と、第２端と、を有する第１キャパシタと、
前記第１キャパシタの前記第２端に、前記コントローラ回路に供給される電源電圧に応じた第１電流を供給する第１電流源と、
前記第１キャパシタと並列に接続されたスイッチと、
前記第１キャパシタの前記第２端と接続された第１端と、第２端と、を有する第２キャパシタと、
リセット信号に応じて前記スイッチをターンオンし、前記第２キャパシタの前記第２端に所定電圧レベルを有する基準電圧を印加するドライバ回路と、
を備え、
前記クランプ電圧生成回路は、
接地された第１端と、第２端と、を有する第３キャパシタと、
前記第３キャパシタの前記第２端と接続された第１端と、前記基準電圧を受ける第２端と、を有する第４キャパシタと、
前記第３キャパシタの前記第２端の電圧を受ける第１端と、第２端と、を有する第１抵抗と、
前記第１抵抗の第２端に第２電流を供給する第２電流源と、
を含み、前記クランプ電圧は、前記第１抵抗の前記第２端に発生する電圧に応じている、コントローラ回路。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記第２電流は定電流である、請求項１に記載のコントローラ回路。
【請求項３】
前記第２電流は前記電源電圧に応じている、請求項１に記載のコントローラ回路。
【請求項４】
前記電源電圧は、前記降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧である、請求項１から３のいずれかに記載のコントローラ回路。
【請求項５】
前記ドライバ回路は、電源ラインに前記基準電圧を受け、出力が前記第２キャパシタの前記第２端および前記スイッチの制御ノードと接続されたバッファを含む、請求項１から３のいずれかに記載のコントローラ回路。
【請求項６】
前記クランプ電圧生成回路は、
前記第３キャパシタの前記第２端の電圧を受け、前記第１抵抗の前記第１端に出力する第１バッファをさらに含む、請求項１から３のいずれかに記載のコントローラ回路。
【請求項７】
前記クランプ電圧生成回路は、
前記第１抵抗の前記第２端に発生する電圧を受け、前記クランプ電圧を出力する第２バッファをさらに含む、請求項１から３のいずれかに記載のコントローラ回路。
【請求項８】
前記第１電流源と前記第２電流源は同じ構成を有する、請求項１から３のいずれかに記載のコントローラ回路。
【請求項９】
前記第１電流源は、
前記電源電圧を分圧する抵抗分圧回路と、
第１端が接地された第２抵抗と、
第１端が前記第２抵抗の第２端に接続されたトランジスタと、
非反転入力端子に前記抵抗分圧回路の出力電圧を受け、反転入力端子が前記第２抵抗の前記第２端と接続され、出力が前記トランジスタの制御端子と接続されたオペアンプと、
前記トランジスタに流れる電流を折り返すカレントミラー回路と、
を含む、請求項１から３のいずれかに記載のコントローラ回路。
【請求項１０】
前記降圧ＤＣ／ＤＣコンバータは、前段のプライマリＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を降圧するセカンダリＤＣ／ＤＣコンバータである、請求項１から３のいずれかに記載のコントローラ回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
入力電圧よりも低い電圧を生成するために、降圧（Ｂｕｃｋ）ＤＣ／ＤＣコンバータが使用される。
【０００３】
降圧ＤＣ／ＤＣコンバータのコントローラ回路は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの電気的状態、具体的には出力電圧や出力電流を示すフィードバック信号が、目標状態に近づくように、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングトランジスタをフィードバック制御する。
【０００４】
コントローラ回路が集積化された半導体チップ（ダイ）は、半導体パッケージに収容される。半導体パッケージ内において、半導体チップの電極パッドは、ボンディングワイヤを介して、半導体パッケージのピンと接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第７１０２３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータのコントローラ回路について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。
【０００７】
フィードバック信号が伝わるフィードバック経路が遮断する異常が発生する可能性がある。このような異常は、たとえばボンディングワイヤの外れや、あるいは、半導体パッケージのピンとプリント基板のはんだの外れなどに起因して生じうる。フィードバック経路が遮断すると、コントローラ回路に入力されるフィードバック信号は０Ｖとなる。そうすると、コントローラ回路は、フィードバック信号が目標値に近づくように、スイッチングのデューティサイクルを増大させ、その結果、出力電圧（あるいは出力電流）が増加する。ところが、出力電圧（出力電流）が増大しても、フィードバック信号は０Ｖのままであるため、コントローラ回路はさらにデューティサイクルを増大させこととなり、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力は増加し続け、やがて過電圧状態となる。
【０００８】
本開示はかかる状況におい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、過電圧状態を抑制可能なコントローラ回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示のある態様は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータのコントローラ回路に関する。コントローラ回路は、周期的なランプ電圧を生成するランプ電圧発生回路と、クランプ電圧を生成するクランプ電圧生成回路と、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの電気的状態とその目標状態の誤差に応じた誤差信号を生成するエラーアンプと、誤差信号を、クランプ電圧を利用してクランプするクランプ回路と、クランプ回路によるクランプ後の誤差信号を、ランプ電圧と比較するパルス幅変調コンパレータと、を備える。ランプ電圧発生回路は、接地された第１端と、第２端と、を有する第１キャパシタと、第１キャパシタの第２端に、コントローラ回路に供給される電源電圧に応じた第１電流を供給する第１電流源と、第１キャパシタと並列に接続されたスイッチと、第１キャパシタの第２端と接続された第１端と、第２端と、を有する第２キャパシタと、リセット信号に応じてスイッチをターンオンし、第２キャパシタの第２端に所定電圧レベルを有する基準電圧を印加するドライバ回路と、を備える。クランプ電圧生成回路は、接地された第１端と、第２端と、を有する第３キャパシタと、第３キャパシタの第２端と接続された第１端と、基準電圧を受ける第２端と、を有する第４キャパシタと、第３キャパシタの第２端の電圧を受ける第１端と、第２端と、を有する第１抵抗と、第１抵抗の第２端に第２電流を供給する第２電流源と、を含み、クランプ電圧は、第１抵抗の第２端に発生する電圧に応じている。
【００１０】
なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、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、本発明あるいは本開示の態様として有効である。さらに、この項目（課題を解決するための手段）の記載は、本発明の欠くべからざるすべての特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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