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公開番号2025111114
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-30
出願番号2024005306
出願日2024-01-17
発明の名称DCDCコンバータ、制御回路及び半導体装置
出願人サンケン電気株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20250723BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】キャパシタの半田付け部の劣化判定を行うことができるDCDCコンバータを提供する。
【解決手段】スイッチング素子2、3と、スイッチング素子2、3に接続されたインダクタ4と、インダクタ4に接続されたキャパシタ5と、スイッチング素子2、3をPWM信号に基づいてオンオフ制御する制御回路10と、を備えるDCDCコンバータ1である。制御回路10は、目標電圧と出力電圧Voutとの誤差値に基づいて、PWM信号のDutyを制御するためのDuty指令値を算出するデジタルフィルタと、初期状態におけるDuty指令値の推移を初期データとして格納する初期データ格納部と、初期データと比較データとを比較することで、スイッチング素子2、3とインダクタ4とキャパシタ5との少なくとも何れか一つの劣化判定を行う比較部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
スイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたインダクタと、前記インダクタに接続されたキャパシタと、前記スイッチング素子をＰＷＭ信号に基づいてオンオフ制御する制御回路と、を備えるＤＣＤＣコンバータであって、
目標電圧と出力電圧との誤差値に基づいて、前記ＰＷＭ信号のデューティーを制御するためのデューティー指令値を算出するデューティー算出部と、
初期状態における前記デューティー指令値の推移を初期データとして格納する初期データ格納部と、
前記デューティー算出部で算出される前記デューティー指令値の推移を比較データとして収集する比較データ収集部と、
前記デューティー指令値の理論値に対するジッターを前記初期データと前記比較データとで比較することで、前記キャパシタの半田付け部の劣化判定を行う比較部と、を備えることを特徴とするＤＣＤＣコンバータ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
初期状態の学習期間に前記デューティー算出部で算出される前記デューティー指令値の推移を前記初期データとして前記初期データ格納部に格納する初期データ収集部を備えることを特徴とする請求項１に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記初期データは、前記デューティー指令値と前記理論値との誤差を積算した初期誤差積算値として前記初期データ格納部に格納され、
前記比較部は、前記比較データにおける前記デューティー指令値を前記理論値との誤差を積算した比較誤差積算値に変換し、前記初期誤差積算値と前記比較誤差積算値とで比較することで、前記キャパシタの半田付け部の劣化判定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記初期データ及び前記比較データは、時刻毎の前記デューティー指令値の配列データであり、
前記比較部は、前記初期データ及び前記比較データの傾向分析によって劣化判定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項５】
周辺温度を検出する温度検出部を備え、
前記初期データ及び前記比較データは、前記温度検出部で検出された時刻毎の温度を含むことを特徴とする請求項４に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項６】
前記インダクタに流れる電流を検出する電流検出部を備え、
前記初期データ及び前記比較データは、前記電流検出部で検出された時刻毎の電流を含むことを特徴とする請求項４記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項７】
スイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたインダクタと、前記インダクタに接続されたキャパシタと、を備えたＤＣＤＣコンバータを制御する制御回路であって、
前記スイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部と、
目標電圧と出力電圧との誤差値に基づいて、前記ＰＷＭ信号のデューティーを制御するためのデューティー指令値を算出するデューティー算出部と、
初期状態における前記デューティー指令値の推移を初期データとして格納する初期データ格納部と、
前記デューティー算出部で算出される前記デューティー指令値の推移を比較データとして収集する比較データ収集部と、
前記デューティー指令値の理論値に対するジッターを前記初期データと前記比較データとで比較することで、前記キャパシタの半田付け部の劣化判定を行う比較部と、を備えることを特徴とする制御回路。
【請求項８】
請求項７に記載の制御回路が基板上に集積化されていることを特徴とする半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の実施の形態は、ＤＣＤＣコンバータ、制御回路及び半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
負荷回路に安定した出力電圧を供給するＤＣＤＣコンバータは、部品としてスイッチング素子、インダクタ、キャパシタ等を備える。従って、ＤＣＤＣコンバータは、温度サイクルを繰り返すと、構成している部品の半田付け部にクラックが入り、導通抵抗が増加し、やがて故障に至る。ＤＣＤＣコンバータが故障した場合は、負荷回路を破壊させるなど被害が拡大する虞がある。このため、ＤＣＤＣコンバータは、故障発生前に故障の前兆をユーザーへ報知する故障予測機能を備え、予防保全を行うことが望ましい。
【０００３】
ＤＣＤＣコンバータの故障予測方法としては、スイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号のＤｕｔｙ理論値と実際のＤｕｔｙとを比較し、理論値と実際の値の誤差が大きい場合に異常と判断し、ＦＡＵＬＴ信号を出力する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、スイッチング素子やインダクタの半田付け部が劣化した場合に、Ｄｕｔｙが増加する方向の変化を検出して故障の前兆を予測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１５８７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術は、キャパシタ部の半田が劣化した場合は、故障の前兆を予測できないという問題点があった。
【０００６】
本開示は、キャパシタの半田付け部が劣化した場合も、故障の前兆を予測できるＤＣＤＣコンバータ、制御回路及び半導体装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のＤＣＤＣコンバータは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたインダクタと、前記インダクタに接続されたキャパシタと、前記スイッチング素子をＰＷＭ信号に基づいてオンオフ制御する制御回路と、を備えるＤＣＤＣコンバータであって、目標電圧と出力電圧との誤差値に基づいて、前記ＰＷＭ信号のデューティーを制御するためのデューティー指令値を算出するデューティー算出部と、初期状態における前記デューティー指令値の推移を初期データとして格納する初期データ格納部と、前記デューティー算出部で算出される前記デューティー指令値の推移を比較データとして収集する比較データ収集部と、前記デューティー指令値の理論値に対するジッターを前記初期データと前記比較データとで比較することで、前記キャパシタの半田付け部の劣化判定を行う比較部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本開示のＤＣＤＣコンバータは、キャパシタ部の半田が劣化した場合も、不安定なフィードバック制御によって生じるＤｕｔｙ指令値の理論値に対するジッターの変化を検出し、故障の前兆を予測でき、予防保全を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
ＤＣＤＣコンバータの第１の実施の形態の構成を示す図である。
図１に示すＤＣＤＣコンバータの動作波形を示す図である。
図１に示すＤデジタルフィルタで算出されるＤｕｔｙ指令値を示す図である。
図１に示す初期データ収集格納部及び判定部の構成を示す図である。
図１に示す初期データ収集格納部及び判定部の収集動作を示すフローチャートである。
図１に示す判定部の劣化判定動作を示すフローチャートである。
図４に示す比較部で算出されるス比較誤差積算値及び初期誤差積算値を示す図である。
図１に示す比較部での傾向分析の説明を示す図である。
ＤＣＤＣコンバータの第２の実施の形態の構成を示す図である。
温度を含む初期データ及比較データの例を示す図である。
ＤＣＤＣコンバータの第３の実施の形態の構成を示す図である。
電流計測値を含む初期データ及比較データの例を示す図である。
ＤＣＤＣコンバータの第４の実施の形態の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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