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公開番号2024069834
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-22
出願番号2022180068
出願日2022-11-10
発明の名称電源システム及び半導体集積回路装置
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人佐野特許事務所
主分類H02M 3/155 20060101AFI20240515BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】無負荷時の効率を向上させることができるとともに、複数の半導体集積回路装置間の発熱の偏りを抑制することができる電源システムを提供する。
【解決手段】電源システム(SYS1)は、複数の半導体集積回路装置(1、2)を有する。キャリブレーション時に、前記複数の半導体集積回路装置のうちのマスターは、定電圧を用いて、自己の前記スイッチング素子を流れる電流の検知結果の第1基準をキャリブレーションするように構成され、前記複数の半導体集積回路装置のうちのスレーブは、前記マスターから供給される前記定電圧を用いて、自己の前記スイッチング素子を流れる電流の検知結果の第2基準をキャリブレーションするように構成される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
出力電圧に基づく帰還電圧と基準電圧との差に応じたエラー信号を出力するように構成されたエラーアンプを有し、前記エラー信号とスイッチング素子を流れる電流とに基づき前記スイッチング素子を制御するようにそれぞれ構成された複数の半導体集積回路装置を有する電源システムであって、
前記複数の半導体集積回路装置のうちのマスターは、前記帰還電圧と自己の前記基準電圧との差に応じた前記エラー信号に基づく制御を実行するように構成され、
前記複数の半導体集積回路装置のうちのスレーブは、前記帰還電圧と前記マスターの前記基準電圧との差に応じた前記エラー信号に基づく制御を実行するように構成され、
キャリブレーション時に、
前記マスターは、定電圧を用いて、自己の前記スイッチング素子を流れる電流の検知結果の第１基準をキャリブレーションするように構成され、
前記スレーブは、前記マスターから供給される前記定電圧を用いて、自己の前記スイッチング素子を流れる電流の検知結果の第２基準をキャリブレーションするように構成された、電源システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記定電圧は、前記マスター及び前記スレーブそれぞれの前記エラー信号とは異なる、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記複数の半導体集積回路装置それぞれは、前記定電圧を出力するように構成された定電圧源と、前記エラー信号及び前記定電圧を受け取るように構成された選択部と、を有し、
前記マスターの前記選択部は、前記キャリブレーション時に、前記定電圧を選択して出力するように構成された、請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記複数の半導体集積回路装置それぞれは第１端子を有し、
前記マスターは、自己の前記第１端子から前記定電圧及び前記エラー信号を別々に出力されるように構成される、請求項１に記載の電源システム。
【請求項５】
前記スレーブは、自己の前記第１端子で前記定電圧及び前記マスターの前記エラー信号を別々に受け取るように構成される、請求項４に記載の電源システム。
【請求項６】
前記複数の半導体集積回路装置それぞれは、前記マスターか前記スレーブのどちらであるかを判定するように構成された判定部を有する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項７】
前記判定部は、外部から印加される電圧に基づき前記マスターか前記スレーブのどちらであるかを判定するように構成される、請求項６に記載の電源システム。
【請求項８】
前記マスターは、第１クロック信号に基づき動作するように構成され、
前記マスターは、前記第１クロック信号から所定の角度位相が遅れた第２クロック信号を生成するように構成され、
前記スレーブは、前記第２クロック信号に基づき動作するように構成される、請求項１に記載の電源システム。
【請求項９】
前記複数の半導体集積回路装置それぞれは、前記エラーアンプの出力端に接続されるバッファアンプを有する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記複数の半導体集積回路装置それぞれは、前記エラー信号に基づく電圧と前記スイッチング素子を流れる電流の検知結果との差を増幅するように構成される一対の差動増幅回路を含む差動アンプを有し、
前記複数の半導体集積回路装置それぞれは、前記一対の差動増幅回路の一方を前記スイッチング素子の制御に用い、前記一対の差動増幅回路の他方を前記キャリブレーションに用いるように構成される、請求項１～９のいずれか一項に記載の電源システム。
（【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】
本明細書中に開示されている発明は、電源システム及び半導体集積回路装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置におけるパッケージの進化によって、スイッチング素子を内蔵するスイッチング電源用半導体集積回路装置の大電流化が進んでいる。しかしながら、パッケージの許容損失には限界がある。そのため、スイッチング素子を内蔵するスイッチング電源用半導体集積回路装置を複数設け、それらを並列動作させる電源システムの開発が進んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１３２４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１に示す従来の電源システム１００は、特許文献１で開示されているスイッチング電源ＩＣ（Integrated Circuit）１０１及び１０２を並列動作させる。
【０００５】
ここで、製造ばらつきによってスイッチング電源ＩＣ１０１の基準電圧がスイッチング電源ＩＣ１０２の基準電圧より高く、その結果、スイッチング電源ＩＣ１０１の出力電圧がスイッチング電源ＩＣ１０２より高くなるものとする。
【０００６】
図２は、従来の電源システム１００の無負荷時（負荷が無限大のインピーダンスを有する場合）の出力電流波形を示す図である。無負荷時、スイッチング電源ＩＣ１０１は出力電流ＩＯＵＴ１０１をソースし、スイッチング電源ＩＣ１０２は出力電流ＩＯＵＴ１０２をシンクしてしまい、効率が低下する。
【０００７】
スイッチング電源ＩＣ１０１の出力電流ＩＯＵＴ１０１は、スイッチング電源ＩＣ１０１の出力端に外付け接続されるインダクタＬ１０１を流れるインダクタ電流ＩＬ１０１の中央値である。スイッチング電源ＩＣ１０２の出力電流ＩＯＵＴ１０２は、スイッチング電源ＩＣ１０２の出力端に外付け接続されるインダクタＬ１０２を流れるインダクタ電流ＩＬ１０２の中央値である。
【０００８】
図３は、従来の電源システム１００の最大負荷時の出力電流波形を示す図である。スイッチング電源ＩＣ１０１の出力電流ＩＯＵＴ１０１とスイッチング電源ＩＣ１０２の出力電流ＩＯＵＴ１０２とのバランスが崩れていることで、スイッチング電源ＩＣ１０１の出力電流ＩＯＵＴ１０１が先に最大出力電流に達する。このため、スイッチング電源ＩＣ１０１に熱集中しやすく、スイッチング電源ＩＣ１０１において保護（過熱保護、過電流保護など）がかかりやすくなる。つまり、従来の電源システム１００では、スイッチング電源ＩＣ１０１及びＩＣ１０２それぞれが有する性能を最大限に活用できていない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書中に開示されている電源システムは、出力電圧に基づく帰還電圧と基準電圧との差に応じたエラー信号を出力するように構成されたエラーアンプを有し、前記エラー信号とスイッチング素子を流れる電流とに基づき前記スイッチング素子を制御するようにそれぞれ構成された複数の半導体集積回路装置を有する電源システムである。前記複数の半導体集積回路装置のうちのマスターは、前記帰還電圧と自己の前記基準電圧との差に応じた前記エラー信号に基づく制御を実行するように構成される。前記複数の半導体集積回路装置のうちのスレーブは、前記帰還電圧と前記マスターの前記基準電圧との差に応じた前記エラー信号に基づく制御を実行するように構成される。キャリブレーション時に、前記マスターは、定電圧を用いて、自己の前記スイッチング素子を流れる電流の検知結果の第１基準をキャリブレーションするように構成され、前記スレーブは、前記マスターから供給される前記定電圧を用いて、自己の前記スイッチング素子を流れる電流の検知結果の第２基準をキャリブレーションするように構成される。
【００１０】
本明細書中に開示されている半導体集積回路装置は、出力電圧に基づく帰還電圧と基準電圧との差に応じたエラー信号を出力するように構成されたエラーアンプと、前記エラー信号とスイッチング素子を流れる電流とに基づき前記スイッチング素子を制御するように構成された制御部と、を有する。前記半導体集積回路装置は、マスターとして動作する場合、前記帰還電圧と自己の前記基準電圧との差に応じた前記エラー信号に基づく制御を実行するように構成され、キャリブレーション時に、定電圧を用いて、自己の前記スイッチング素子を流れる電流の検知結果の第１基準をキャリブレーションするように構成される。前記半導体集積回路装置は、スレーブとして動作する場合、前記帰還電圧と他の半導体集積回路装置の前記基準電圧との差に応じた前記エラー信号に基づく制御を実行するように構成され、キャリブレーション時に、他の半導体集積回路装置から供給される定電圧を用いて、自己の前記スイッチング素子を流れる電流の検知結果の第２基準をキャリブレーションするように構成される。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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