JP2013150453A - Controller - Google Patents

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Shigeru Kurita
茂 栗田
Tetsuo Ichino
哲雄 市野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller capable of preventing overshoot or undershoot of an output voltage generated when the number of operated PWM control switching regulators is changed.SOLUTION: An SVID interface 14 receives from exterior a change command for changing the number of voltage regulators to be operated among a plurality of voltage regulators 30-1 to 30-4. In the case that the number of voltage regulators to be operated is increased from 1 to k (2≤k≤n), a hard logic power supply control circuit 13A sequentially starts outputting of pulses of second to k-th phase clocks for controlling second to k-th regulators after a pulse of a first phase clock for controlling the first regulator is outputted. The i-th phase clock delays by (i×T)/n compared with the first phase clock. T is a cycle of the first to n-th phase clocks, and i satisfies 2≤i≤n.

Description

本発明は、コントローラに関する。   The present invention relates to a controller.

従来から、スイッチングレギュレータの出力電圧の変動を抑えるための技術が知られている。たとえば、特許文献1(特開2007−288974号公報)では、モード切替え信号に応じて、レギュレータを切替える。すなわち、所定期間だけは応答スピードの速いシリーズレギュレータによって、スイッチングレギュレータの出力目標電圧に対応する電源供給を行なうことで、オーバーシュートなしの電圧切替えが可能となる技術が記載されている。   Conventionally, a technique for suppressing fluctuations in the output voltage of a switching regulator is known. For example, in patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-288974), a regulator is switched according to a mode switching signal. That is, a technique is described in which voltage switching without overshoot is possible by supplying power corresponding to the output target voltage of a switching regulator by a series regulator having a high response speed only for a predetermined period.

特許文献2(特開2011−24305号公報)では、デューティー比を段階的に切替える技術が記載されている。すなわち、電源装置は、出力電流が切換電流値より小さいと、第1スイッチングコンバータの駆動を開始する。その後、電源装置は、出力電流が切換電流値よりも小さい値から大きくなると、第2スイッチングコンバータの駆動を開始した後、第1スイッチングコンバータの駆動を停止する。第1スイッチングコンバータ及び第2スイッチングコンバータの駆動を開始または停止させるときに、MOSFETQ1またはMOSFETQ2のデューティー比を急激には変化させずに、複数回にわたってその値を変えながら、緩やかに変化させる。   Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-24305) describes a technique for switching the duty ratio in stages. That is, when the output current is smaller than the switching current value, the power supply device starts driving the first switching converter. Thereafter, when the output current increases from a value smaller than the switching current value, the power supply device starts driving the second switching converter and then stops driving the first switching converter. When the driving of the first switching converter and the second switching converter is started or stopped, the duty ratio of the MOSFET Q1 or MOSFET Q2 is not changed rapidly, but is gradually changed while changing its value over a plurality of times.

特許文献3(特開2009−33855号公報)には、検出電圧が目標電圧より高い状態から低い状態に変化する場合、ハードスイッチングレギュレータ回路の可変電力を通常よりも大きな量だけ増加させ、検出電圧が目標電圧より低い状態から高い状態に変化する場合、ハードスイッチングレギュレータ回路の可変電力を通常よりも大きな量だけ低減させるスイッチングレギュレータが記載されている。   In Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-33855), when the detection voltage changes from a state higher than a target voltage to a lower state, the variable power of the hard switching regulator circuit is increased by a larger amount than usual to detect the detection voltage. A switching regulator is described that reduces the variable power of the hard switching regulator circuit by a larger amount than usual when the voltage changes from lower to higher than the target voltage.

特開2007−288974号公報JP 2007-288974 A 特開2011−24305号公報JP 2011-24305 A 特開2009−33855号公報JP 2009-33855 A

しかしながら、特許文献1には、出力電圧を変化させる場合に、シリーズレギュレータの出力目標電圧を電源装置の出力目標電圧とするものであって、PWM(Pulse Width Modulation)のタイミングについて検討されていない。   However, in Patent Document 1, when the output voltage is changed, the output target voltage of the series regulator is used as the output target voltage of the power supply device, and the timing of PWM (Pulse Width Modulation) is not studied.

また、特許文献1〜3には、レギュレータを動作させる台数を変化させたときに生じる出力電圧のオーバーシュートまたはアンダーシュートを防止する対策について考慮されていない。   Further, Patent Documents 1 to 3 do not consider measures for preventing output voltage overshoot or undershoot that occurs when the number of regulators to be operated is changed.

本発明の一実施形態のコントローラは、動作させる電圧レギュレータの台数を1台からk台(2≦k≦n)に増加させる場合には、第1のレギュレータを制御する第1の位相クロックのパルスが出力された後、第2〜第kのレギュレータを制御する第2〜第kの位相クロックのパルスの出力を順次開始する制御部とを備える。ただし、第iの位相クロックは、第1の位相クロックに比べて、(i×T)/nだけ遅れ、Tは第1〜第nの位相クロックの周期であり、2≦i≦nである。   When increasing the number of voltage regulators to be operated from one to k (2 ≦ k ≦ n), the controller according to one embodiment of the present invention provides a pulse of the first phase clock that controls the first regulator. And a controller that sequentially starts outputting pulses of the second to k-th phase clocks that control the second to k-th regulators. However, the i-th phase clock is delayed by (i × T) / n as compared to the first phase clock, T is the period of the first to n-th phase clocks, and 2 ≦ i ≦ n. .

本発明の一実施形態によれば、PWM制御スイッチングレギュレータを動作させる台数を変化させたときに生じる出力電圧のオーバーシュートまたはアンダーシュートを防止することができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to prevent overshoot or undershoot of the output voltage that occurs when the number of operating PWM control switching regulators is changed.

先行技術におけるパワーステートモードの変化時に出力電圧が変動する例を表わす図である。It is a figure showing the example from which an output voltage fluctuates at the time of the change of the power state mode in a prior art. 第1の実施形態の半導体システムの構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the semiconductor system of 1st Embodiment. 第1の実施形態における、位相クロックと、フィードバック係数の変化を表わす図である。It is a figure showing the change of a phase clock and a feedback coefficient in 1st Embodiment. 第1の実施形態の変形例における、位相クロックと、フィードバック係数の変化を表わす図である。It is a figure showing the change of a phase clock and a feedback coefficient in the modification of 1st Embodiment. 出力電圧Voの大きさを変化させるときの処理時間を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the processing time when changing the magnitude | size of the output voltage Vo. 第2の実施形態の半導体システムの構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the semiconductor system of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の半導体システムの構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the semiconductor system of 3rd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
第1の実施形態では、パワーステートモード変化時の問題点を解決することを目的とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
An object of the first embodiment is to solve a problem when the power state mode is changed.

まず、先行技術におけるパワーステートモード変化時の問題点について説明する。
図1は、先行技術におけるパワーステートモードの変化時に出力電圧が変動する例を表わす図である。
First, a problem when the power state mode changes in the prior art will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example in which the output voltage fluctuates when the power state mode changes in the prior art.

パワーステートモードは、動作する電圧レギュレータの数を定める。パワーステートモードがState1の場合には、1個の電圧レギュレータが動作する。パワーステートモードがState0の場合には、4個の電圧レギュレータが動作する。   The power state mode defines the number of voltage regulators that operate. When the power state mode is State 1, one voltage regulator operates. When the power state mode is State 0, four voltage regulators operate.

図1(a)に示すように、パワーステートモードがState1の場合には、位相クロックCLK#0によって、1個の電圧レギュレータが動作する。パワーステートモードがState0の場合には、位相クロックCLK#1〜#3によって4個の電圧レギュレータが動作する。   As shown in FIG. 1A, when the power state mode is State 1, one voltage regulator is operated by the phase clock CLK # 0. When the power state mode is State 0, four voltage regulators are operated by the phase clocks CLK # 1 to # 3.

図1(b)に示すように、パワーステートモードがState1からState0に切り替わるとき、およびState0からState1に切り替わるときに、アンダーシュートまたはオーバーシュートが発生する。このようなアンダーシュートを回避するために、変動波形を検知して、補完する方式も考えられるが、補完のため遅延が発生し、適切ではない。   As shown in FIG. 1B, undershoot or overshoot occurs when the power state mode is switched from State 1 to State 0 and from State 0 to State 1. In order to avoid such an undershoot, a method of detecting and complementing the fluctuation waveform is also conceivable, but a delay occurs due to the complementation, which is not appropriate.

図2は、第1の実施形態の半導体システムの構成を表わす図である。
図2を参照して、この半導体システムは、コントローラ1と、レギュレータ群30と、CPU25とを備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the semiconductor system according to the first embodiment.
With reference to FIG. 2, the semiconductor system includes a controller 1, a regulator group 30, and a CPU 25.

レギュレータ群30は、コントローラ1Aと、CPU25の制御によって、電圧VoをCPU25へ供給する。レギュレータ群30は、4個の電圧レギュレータ30−1〜30−4を備える。   The regulator group 30 supplies the voltage Vo to the CPU 25 under the control of the controller 1 </ b> A and the CPU 25. The regulator group 30 includes four voltage regulators 30-1 to 30-4.

コントローラ1Aは、ここでは1チップ(1つの半導体チップ)で構成されている。
コントローラ1Aは、PIN制御部6と、フラッシュメモリ7と、パラメータレジスタ8と、パフォーマンスレジスタ9と、MCU5と、PMBUS(Power Management Bus)インタフェース10と、SVID(Serial VID)コマンド判定回路12と、ハードロジック電源制御回路13Aと、アナログ電源制御回路11Aと、電源異常監視回路2とを備える。
Here, the controller 1A is composed of one chip (one semiconductor chip).
The controller 1A includes a PIN control unit 6, a flash memory 7, a parameter register 8, a performance register 9, an MCU 5, a PMBUS (Power Management Bus) interface 10, an SVID (Serial VID) command determination circuit 12, a hardware A logic power supply control circuit 13A, an analog power supply control circuit 11A, and a power supply abnormality monitoring circuit 2 are provided.

コントローラ1Aの構成要素のうち、MCU5と、ハードロジック電源制御回路13Aと、アナログ電源制御回路11Aと、電源異常監視回路2とで、制御部161Aを構成する。   Among the components of the controller 1A, the MCU 5, the hard logic power supply control circuit 13A, the analog power supply control circuit 11A, and the power supply abnormality monitoring circuit 2 constitute a control unit 161A.

SVIDコマンド判定回路12は、SVIDインタフェース14と、動作モードレジスタ16と、電圧指示値レジスタ18と、パワーステート指示値レジスタ19とを備える。   The SVID command determination circuit 12 includes an SVID interface 14, an operation mode register 16, a voltage instruction value register 18, and a power state instruction value register 19.

CPU25は、ここでは、1チップで構成され、電圧レギュレータ30−1〜30−4から出力される電源電圧を受けて、様々な処理を行なう。また、CPU25は、SVIDインタフェース14を通じて、コントローラ1Aに指示を送る。たとえば、CPU25は、必要な電力量に応じて、動作させる電圧レギュレータの台数の変更を指示する制御信号をSVIDインタフェース14を通じて、コントローラ1Aに送る。   Here, the CPU 25 is composed of one chip, and receives the power supply voltage output from the voltage regulators 30-1 to 30-4 and performs various processes. Further, the CPU 25 sends an instruction to the controller 1A through the SVID interface 14. For example, the CPU 25 sends a control signal instructing to change the number of voltage regulators to be operated to the controller 1A through the SVID interface 14 in accordance with the required amount of power.

PIN制御部6は、外部の電位固定部26によって固定された端子の電位に従って、外部端子がどのように設定されたかを表わす設定情報をMCU5に出力する。   The PIN control unit 6 outputs setting information indicating how the external terminal is set to the MCU 5 in accordance with the terminal potential fixed by the external potential fixing unit 26.

フラッシュメモリ7は、MCU5が処理を行なうためのプログラムを格納する。プログラムを用いることによって、電源規格の変更があっても、デバイスを再開発する手間を省くことができる。また、フラッシュメモリ7は、最大許容電圧値、最大許容温度、および最大許容電流などの初期値を定めた複数のパラメータのテーブルを記憶する。   The flash memory 7 stores a program for the MCU 5 to perform processing. By using the program, it is possible to save the trouble of redeveloping the device even if the power supply standard is changed. The flash memory 7 stores a table of a plurality of parameters that define initial values such as a maximum allowable voltage value, a maximum allowable temperature, and a maximum allowable current.

パラメータレジスタ8は、SVIDインタフェース14を通じて、デジタルステップ制御でのステップごとの電圧値の変化量(刻み電圧)、および放電モードでの下げたい最終電圧である指示電圧と放電モードを指示電圧に達する前に放電モードを終了するときの目標電圧Vsとの差であるΔVの値などを記憶する。   Through the SVID interface 14, the parameter register 8 changes the voltage value change amount (step voltage) for each step in the digital step control and the instruction voltage and the discharge mode that are the final voltages to be lowered in the discharge mode before reaching the instruction voltage. The value of ΔV, which is the difference from the target voltage Vs when the discharge mode is terminated, is stored.

パフォーマンスレジスタ9は、フラッシュメモリ7に記録された最大許容電圧値、最大許容温度、および最大許容電流などのデータ受け取り、記憶する。   The performance register 9 receives and stores data such as the maximum allowable voltage value, the maximum allowable temperature, and the maximum allowable current recorded in the flash memory 7.

ここで、最大許容電圧値は、CPUにかけることが可能な最大の電源電圧である。最大許容温度は、電圧レギュレータなどから測定される温度で動作上許される最高の温度である。最大許容電流は、電圧レギュレータが流すことができる最大の電流である。これらの値を超えた場合は、コントローラは値を下げるように電圧レギュレータなどに指示信号を出力する。   Here, the maximum allowable voltage value is the maximum power supply voltage that can be applied to the CPU. The maximum allowable temperature is the highest temperature allowed for operation at a temperature measured from a voltage regulator or the like. The maximum allowable current is the maximum current that the voltage regulator can flow. When these values are exceeded, the controller outputs an instruction signal to a voltage regulator or the like so as to decrease the values.

MCU5は、プログラムに基づいて演算処理を行なう。
PMBUSインタフェース10は、PMBUSを通じて、外部のシステム制御部27から信号を受けるとともに、外部のシステム制御部27へ信号を出力する。
The MCU 5 performs arithmetic processing based on the program.
The PMBUS interface 10 receives a signal from the external system control unit 27 through the PMBUS and outputs a signal to the external system control unit 27.

SVIDインタフェース14は、シリアル通信線を通じて、CPU25からの信号を受けるとともに、CPU25へ信号を出力する。   The SVID interface 14 receives a signal from the CPU 25 through a serial communication line and outputs a signal to the CPU 25.

動作モードレジスタ16は、現在の動作モードを記憶する。たとえば、動作モードとして、通常モード、放電モードなどがある。   The operation mode register 16 stores the current operation mode. For example, the operation mode includes a normal mode and a discharge mode.

電圧指示値レジスタ18は、電圧制御時にCPU25から指示された電圧の値を記憶する。   The voltage instruction value register 18 stores a voltage value instructed by the CPU 25 during voltage control.

パワーステート指示値レジスタ19は、パワーステート制御時にCPU25から指示されたパワーステートモードを記憶する。パワーステートモードとは、動作する電圧レギュレータの数を定める。パワーステートモードがState1の場合には、1個の電圧レギュレータ30−1が動作する。パワーステートモードがState0の場合には、4個の電圧レギュレータ30−1〜30−4が動作する。   The power state instruction value register 19 stores a power state mode instructed by the CPU 25 during power state control. The power state mode determines the number of voltage regulators that operate. When the power state mode is State 1, one voltage regulator 30-1 operates. When the power state mode is State 0, the four voltage regulators 30-1 to 30-4 operate.

ハードロジック電源制御回路13は、DACデジタルステップ制御部220と、位相クロック生成部21とを備える。   The hard logic power supply control circuit 13 includes a DAC digital step control unit 220 and a phase clock generation unit 21.

DACデジタルステップ制御部220は、複数回のステップで指示された電圧に達するように、各ステップでの電圧変化値を決定し、決定した電圧変化値をデジタル電圧DVとして出力する。   The DAC digital step control unit 220 determines a voltage change value at each step so as to reach the voltage specified in a plurality of steps, and outputs the determined voltage change value as a digital voltage DV.

位相クロック生成部121は、動作させる電圧レギュレータへの制御信号SMODを活性化する。位相クロック生成部121は、パワーステートモードがState0のときには、4個の電圧レギュレータ30−1〜30−4への制御信号SMOD#0〜SMOD#3を活性化する。位相クロック生成部121は、パワーステートモードがState1のときには、1個の電圧レギュレータ30−1への制御信号SMOD#0を活性化する。   The phase clock generator 121 activates the control signal SMOD to the voltage regulator to be operated. When the power state mode is State 0, the phase clock generator 121 activates the control signals SMOD # 0 to SMOD # 3 to the four voltage regulators 30-1 to 30-4. The phase clock generation unit 121 activates the control signal SMOD # 0 to one voltage regulator 30-1 when the power state mode is State1.

また、位相クロック生成部121は、動作させる電圧レギュレータへの位相クロックの位相を決定し、決定した位相の位相クロックを出力する。位相クロック生成部21は、内部のタイマに従って、PWM(Pulse Width Modulation)周期のタイミングで位相クロックを生成する。電圧レギュレータの位相クロックの周期は、すべて同一(PWM周期)であるが、電圧レギュレータの位相クロックの位相は、すべて異なる。位相クロック生成部21は、停止させる電圧レギュレータへの制御信号SMODを非活性化する。   Further, the phase clock generation unit 121 determines the phase of the phase clock to the voltage regulator to be operated, and outputs the phase clock having the determined phase. The phase clock generation unit 21 generates a phase clock at a PWM (Pulse Width Modulation) cycle timing according to an internal timer. The period of the phase clock of the voltage regulator is the same (PWM period), but the phases of the phase clocks of the voltage regulator are all different. The phase clock generation unit 21 deactivates the control signal SMOD to the voltage regulator to be stopped.

位相クロック生成部121が電圧レギュレータ30−1〜30−4へ出力する位相クロックをそれぞれ、位相クロックCLK#0〜CLK#3とする。位相クロックCLK#0〜CLK#3の周期は、同一のTである。位相クロックCLK#1〜CLK#3の位相は、位相クロックCLK#0に対して、それぞれT/4、2T/4、3T/4ずつ遅れている。   The phase clocks output from the phase clock generator 121 to the voltage regulators 30-1 to 30-4 are referred to as phase clocks CLK # 0 to CLK # 3, respectively. The periods of the phase clocks CLK # 0 to CLK # 3 are the same T. The phases of the phase clocks CLK # 1 to CLK # 3 are delayed by T / 4, 2T / 4, and 3T / 4, respectively, with respect to the phase clock CLK # 0.

アナログ電源制御回路11Aは、DAC(Digital Analog Converter)22Aと、差動アンプ24Aと、エラーアンプ23と、ADC(Analog Digital Converter)17と、フィルタ部59とを備える。フィルタ部59は、抵抗R1〜R3と、コンデンサC2,C2と、制御信号SW1Cによって制御されるスイッチSW1とを含む。   The analog power supply control circuit 11A includes a DAC (Digital Analog Converter) 22A, a differential amplifier 24A, an error amplifier 23, an ADC (Analog Digital Converter) 17, and a filter unit 59. Filter unit 59 includes resistors R1 to R3, capacitors C2 and C2, and a switch SW1 controlled by control signal SW1C.

DAC22Aは、DACデジタルステップ制御部20から出力されたデジタル電圧DVをアナログ電圧Vdに変換する。また、DAC22Aは、位相クロックCLK#0に基づいて、スイッチSW1を制御する制御信号SW1Cを出力する。DAC22は、パワーステートモードState1のとき(1台動作)には、制御信号SW1Cをロウレベルにして、スイッチSW1をオフにする。これによって、フィルタ部59における抵抗値がRS1になる。DAC22Aは、パワーステートモードState0のとき(4台動作)には、制御信号SW1Cをハイレベルにして、スイッチSW1をオンにする。これによって、フィルタ部59における抵抗値がRS2になる。   The DAC 22A converts the digital voltage DV output from the DAC digital step control unit 20 into an analog voltage Vd. Further, the DAC 22A outputs a control signal SW1C for controlling the switch SW1 based on the phase clock CLK # 0. In the power state mode State1 (single unit operation), the DAC 22 sets the control signal SW1C to a low level and turns off the switch SW1. As a result, the resistance value in the filter unit 59 becomes RS1. When the DAC 22A is in the power state mode State0 (operation of four units), the DAC 22A sets the control signal SW1C to a high level and turns on the switch SW1. As a result, the resistance value in the filter unit 59 becomes RS2.

DAC22Aは、パワーステートモードが切り替わったときには、最初の位相クロックCLK#0のパルスのタイミングで、制御信号SW1Cのレベルを切替えることによって、スイッチSW1のオン/オフを切替える。   When the power state mode is switched, the DAC 22A switches on / off the switch SW1 by switching the level of the control signal SW1C at the timing of the first pulse of the phase clock CLK # 0.

差動アンプ24は、CPU25の高電位側の電圧VSEN1と低電位側の電圧VSEN2の差を増幅して電圧V2を出力する。   The differential amplifier 24 amplifies the difference between the high-potential-side voltage VSEN1 and the low-potential-side voltage VSEN2 of the CPU 25 and outputs the voltage V2.

エラーアンプ23は、正の入力端子にDAC22から出力される電圧Vdを受け、負の入力端子に差動アンプ24から出力される電圧、および電流制御部41からのフィードバック電流を受ける。エラーアンプ23は、2つの入力端子の電圧の差を増幅して、指定された電圧と現在のCPU25の電圧との差を表わす電圧として電圧レギュレータへ出力する。   The error amplifier 23 receives the voltage Vd output from the DAC 22 at the positive input terminal, and receives the voltage output from the differential amplifier 24 and the feedback current from the current control unit 41 at the negative input terminal. The error amplifier 23 amplifies the difference between the voltages at the two input terminals, and outputs the amplified voltage to the voltage regulator as a voltage representing the difference between the designated voltage and the current CPU 25 voltage.

電流制御部41は、エラーアンプ23からの出力電圧を元に、レギュレータ群30から供給される電流量Ioを検出する。電流制御部41は、検出した電流量Ioに比例するフィードバック電流GC×Ioをエラーアンプ23の負の入力端子に供給する。GC1はフィードバック係数である。電流制御部41は、パワーステートモード時の変更時の出力電圧Voのアンダーシュートまたはオーバーシュートを防止するために、パワーステートモードに応じたフィードバック電流GC×Ioを供給する。すなわち、電流制御部41は、パワーステートモードState0のとき(4台動作)には、フィードバック電流CG0×Ioを供給する(すなわち、フィードバック係数をGC0とする)。電流制御部41は、パワーステートモードState1のとき(1台動作)には、フィードバック電流GC1×Ioを供給する(すなわち、フィードバック係数をGC1とする)。ここで、GC0/GC1=4である。   The current control unit 41 detects the amount of current Io supplied from the regulator group 30 based on the output voltage from the error amplifier 23. The current control unit 41 supplies a feedback current GC × Io proportional to the detected current amount Io to the negative input terminal of the error amplifier 23. GC1 is a feedback coefficient. The current control unit 41 supplies a feedback current GC × Io corresponding to the power state mode in order to prevent undershoot or overshoot of the output voltage Vo when changing in the power state mode. That is, the current control unit 41 supplies the feedback current CG0 × Io (that is, the feedback coefficient is set to GC0) in the power state mode State0 (operation of four units). The current control unit 41 supplies the feedback current GC1 × Io (that is, the feedback coefficient is GC1) in the power state mode State1 (single unit operation). Here, GC0 / GC1 = 4.

電流制御部41は、パワーステートモードが切り替わったときには、最初の位相クロックCLK#0のパルスのタイミングで、フィードバック係数GCの値を切替える。   When the power state mode is switched, the current control unit 41 switches the value of the feedback coefficient GC at the timing of the first pulse of the phase clock CLK # 0.

ADC17は、レギュレータ群30の出力電圧VoをAD変換する。
電源異常監視回路2は、電圧コンパレータ4と、電源異常監視部3とを備える。
The ADC 17 AD converts the output voltage Vo of the regulator group 30.
The power supply abnormality monitoring circuit 2 includes a voltage comparator 4 and a power supply abnormality monitoring unit 3.

電圧コンパレータ4は、電圧レギュレータにより生成された電圧を受け、所定の標準電圧とをアナログ処理で比較する。   The voltage comparator 4 receives the voltage generated by the voltage regulator and compares it with a predetermined standard voltage by analog processing.

電源異常監視部3は、電圧コンパレータ4の出力に従って、CPU25の電源電圧が異常であるか否かを監視する。   The power supply abnormality monitoring unit 3 monitors whether the power supply voltage of the CPU 25 is abnormal according to the output of the voltage comparator 4.

電圧レギュレータ30−1〜30−4は、CPU25に電源電圧を供給する。ここでは、各電圧レギュレータ30−1〜30−4はそれぞれ、1つのパッケージに収められている。さらにここでは、パッケージ内にハイサイドMOSトランジスタ196、ロウサイドMOSトランジスタ197、その他の部分(PWM部151とMOS制御部198)の3チップで構成されている。   The voltage regulators 30-1 to 30-4 supply a power supply voltage to the CPU 25. Here, each of the voltage regulators 30-1 to 30-4 is housed in one package. Further, here, the package is composed of three chips of a high-side MOS transistor 196, a low-side MOS transistor 197, and other parts (PWM unit 151 and MOS control unit 198).

電圧レギュレータ30−1〜30−4は、位相クロックに応じて動作するPWM制御スイッチングレギュレータであり、PWM部151と、DC−DC変換器33とを備える。電圧レギュレータ30−1〜30−4は、制御信号SMODが活性化されると動作し、制御信号SMODが非活性化されると動作を停止する。   The voltage regulators 30-1 to 30-4 are PWM control switching regulators that operate according to the phase clock, and include a PWM unit 151 and a DC-DC converter 33. The voltage regulators 30-1 to 30-4 operate when the control signal SMOD is activated, and stop operating when the control signal SMOD is deactivated.

PWM部151は、PWM比較器31と、ラッチ回路32とを備える。
PWM比較器31は、エラーアンプ23の出力である誤差信号をもとにPWM信号を出力する。
The PWM unit 151 includes a PWM comparator 31 and a latch circuit 32.
The PWM comparator 31 outputs a PWM signal based on the error signal that is the output of the error amplifier 23.

ラッチ回路32のセット端子Sには、PWM比較器31の出力が入力される。ラッチ回路32のリセット端子Rには、位相クロック生成部21の出力である位相クロックが入力される。   The output of the PWM comparator 31 is input to the set terminal S of the latch circuit 32. The phase clock that is the output of the phase clock generator 21 is input to the reset terminal R of the latch circuit 32.

DC−DC変換器33は、ラッチ回路32の出力と接続され、CPU25へ電源電圧を供給する。ここでは、ラッチ回路32から出力されるPWM信号によりDC−DC変換器33が制御される。   The DC-DC converter 33 is connected to the output of the latch circuit 32 and supplies a power supply voltage to the CPU 25. Here, the DC-DC converter 33 is controlled by the PWM signal output from the latch circuit 32.

図2に示すハイサイドMOSトランジスタ196がオンし、ロウサイドMOSトランジスタ197がオフすることで、CPU25の高電位側のCPU電圧線の電圧VSEN1が上昇する。他方、ハイサイドMOSトランジスタ196がオフし、ロウサイドMOSトランジスタ197がオンすることで、CPU電圧線の電圧VSEN1が降下する。   When the high side MOS transistor 196 shown in FIG. 2 is turned on and the low side MOS transistor 197 is turned off, the voltage VSEN1 of the CPU voltage line on the high potential side of the CPU 25 increases. On the other hand, when the high side MOS transistor 196 is turned off and the low side MOS transistor 197 is turned on, the voltage VSEN1 of the CPU voltage line drops.

通常モードでは、CPU電圧線の電圧VSEN1が一定の電圧になるように、ハイサイドMOSトランジスタ196とロウサイドMOSトランジスタ197のオン/オフが制御される。つまり、電圧が低い場合はハイサイドMOSトランジスタ196をオンさせて(このときロウサイドMOSトランジスタ197をオフ)電圧を上昇させたり、電圧が高い場合はロウサイドMOSトランジスタ197をオンさせて(このときハイサイドMOSトランジスタ196をオフ)電圧を降下させる。   In the normal mode, on / off of the high-side MOS transistor 196 and the low-side MOS transistor 197 is controlled so that the voltage VSEN1 of the CPU voltage line becomes a constant voltage. That is, when the voltage is low, the high side MOS transistor 196 is turned on (at this time, the low side MOS transistor 197 is turned off) to increase the voltage, or when the voltage is high, the low side MOS transistor 197 is turned on (at this time, the high side MOS transistor 197 is turned off). The MOS transistor 196 is turned off, and the voltage is lowered.

図3は、第1の実施形態における、位相クロックと、フィードバック係数の変化を表わす図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating changes in the phase clock and the feedback coefficient in the first embodiment.

図3では、パワーステートモードがState1→Stata0→State1に変化する例が示されている。   FIG. 3 shows an example in which the power state mode changes from State 1 to State 0 to State 1.

まず、State1では、位相クロック生成部121は、制御信号SMOD#0を活性化し、かつCLK#0を生成し、電圧レギュレータ30−1へ供給する。   First, in State 1, the phase clock generation unit 121 activates the control signal SMOD # 0, generates CLK # 0, and supplies it to the voltage regulator 30-1.

Stata1からState0への移行に際しては、位相クロック生成部121は、(1)に示すように切り替わったタイミングの直後で、制御信号SMOD#3の活性化および位相クロック(CLK#3)の生成開始をしない。その代わりに、位相クロック生成部121は、Stata1からState0へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスが生成されて((2)に示す)から、制御信号SMOD#1、SMOD#2、SMOD#3の順に活性化するとともに、位相クロックCLK#1、CLK#2、CLK#3の順に生成を開始する。これによって、State0でPWM周期内の最初に出力されるパルスを位相クロックCLK#0のパルスにすることができる。   In the transition from State 1 to State 0, the phase clock generation unit 121 activates the control signal SMOD # 3 and starts generating the phase clock (CLK # 3) immediately after the switching timing as shown in (1). do not do. Instead, the phase clock generator 121 generates the control signal SMOD # 1, SMOD # 2, SMOD # 2, after the first phase clock CLK # 0 pulse is generated after switching from State1 to State0 (shown in (2)). The activation is performed in the order of SMOD # 3, and generation is started in the order of phase clocks CLK # 1, CLK # 2, and CLK # 3. As a result, the first output pulse in the PWM cycle at State 0 can be made the pulse of the phase clock CLK # 0.

また、Stata1からState0へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスに従って、電流制御部41は、フィードバック係数をGC0に切替え、DAC22Aは、制御信号SW1Cをハイレベルに設定して、スイッチSW1をオンにする。これによって、エラーアンプ23に供給される電流がGC1×Io〜GC0×Ioに変化する。   Also, according to the first pulse of the phase clock CLK # 0 after switching from State1 to State0, the current control unit 41 switches the feedback coefficient to GC0, the DAC 22A sets the control signal SW1C to high level, and switches the switch SW1. turn on. As a result, the current supplied to the error amplifier 23 changes from GC1 × Io to GC0 × Io.

State0からStata1への移行に際しては、位相クロック生成部121は、(3)に示すように切り替わったタイミングの直後で、制御信号SMOD#3の非活性化および位相クロック(CLK#3)の生成停止をしない。その代わりに、位相クロック生成部121は、Stata0からState1へ切り替わった後に、位相クロックCLK#0が生成されて((4)に示す)から、制御信号SMOD#1、SMOD#2、SMOD#3の順に非活性化するとともに、位相クロックCLK#1、CLK#2、CLK#3の順に生成を停止する。これによって、PWM周期内の位相クロックパルスの数(すなわち、動作する電圧レギュレータの数)を4個から1個に変化させることができる。仮に、(3)に示すように、位相クロック(CLK#3)の生成を停止した場合には、位相クロックのパルスの数が4→3→1のように変化することになって、CPU25からの指示と一致しなくなる。   In the transition from State 0 to State 1, the phase clock generator 121 deactivates the control signal SMOD # 3 and stops generating the phase clock (CLK # 3) immediately after the timing of switching as shown in (3). Do not do. Instead, after the phase clock CLK # 0 is generated (shown in (4)) after the phase clock generator 121 switches from the State 0 to the State 1, the control signals SMOD # 1, SMOD # 2, and SMOD # 3 are generated. Are deactivated in this order, and generation is stopped in the order of the phase clocks CLK # 1, CLK # 2, and CLK # 3. As a result, the number of phase clock pulses in the PWM period (that is, the number of operating voltage regulators) can be changed from four to one. As shown in (3), when the generation of the phase clock (CLK # 3) is stopped, the number of pulses of the phase clock changes as 4 → 3 → 1. Does not match the instructions.

また、Stata0からState1へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスに従って、電流制御部41は、フィードバック係数をGC1に切替え、DAC22Aは、制御信号SW1Cをロウレベルに設定して、スイッチSW1をオフにする。これによって、供給される電流がGC0×Io〜GC1×Ioに変化する。   In addition, according to the first phase clock CLK # 0 pulse after switching from State 0 to State 1, the current control unit 41 switches the feedback coefficient to GC1, the DAC 22A sets the control signal SW1C to low level, and turns off the switch SW1. To. As a result, the supplied current changes from GC0 × Io to GC1 × Io.

以上のように、本実施の形態によれば、位相クロックCLK#0を起点として、他の位相クロックCLK#1〜#3の生成および停止を制御することによって、PWM制御スイッチングレギュレータを動作させる台数を変化させたときに生じる出力電圧のオーバーシュートまたはアンダーシュートを防止することができる。   As described above, according to the present embodiment, the number of PWM control switching regulators operated by controlling the generation and stop of the other phase clocks CLK # 1 to # 3 starting from the phase clock CLK # 0. It is possible to prevent overshoot or undershoot of the output voltage that occurs when V is changed.

[第1の実施形態の変形例1]
第1の実施形態では、パワーステートモードが切り替わった後の最初の位相クロックCLK#0のパルスのタイミングで、フィードバック係数GC、制御信号SW1Cのレベルを切替えることによって、フィードバック電流量を変化させた。しかし、フィルタ部59での処理遅延などが問題となるときには、パワーステートモードが切り替わった後の最初の位相クロックCLK#0のパルスのタイミングに先行するタイミングでフィードバック電流量を変化させることが望ましい。本変形例では、フィードバック電流量を先行して変化させる方法について説明する。
[Modification 1 of the first embodiment]
In the first embodiment, the feedback current amount is changed by switching the feedback coefficient GC and the level of the control signal SW1C at the timing of the first pulse of the phase clock CLK # 0 after the power state mode is switched. However, when processing delay in the filter unit 59 becomes a problem, it is desirable to change the feedback current amount at a timing preceding the timing of the first phase clock CLK # 0 after the power state mode is switched. In this modification, a method for changing the feedback current amount in advance will be described.

図4は、第1の実施形態の変形例における、位相クロックと、フィードバック係数の変化を表わす図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating changes in the phase clock and the feedback coefficient in the modification of the first embodiment.

まず、State1では、位相クロック生成部121は、制御信号SMOD#0を活性化し、かつCLK#0を生成し、電圧レギュレータ30−1へ供給する。   First, in State 1, the phase clock generation unit 121 activates the control signal SMOD # 0, generates CLK # 0, and supplies it to the voltage regulator 30-1.

Stata1からState0への移行に際しては、位相クロック生成部121は、(1)に示すように切り替わったタイミングの直後で、制御信号SMOD#3の活性化および位相クロック(CLK#3)の生成開始をしない。その代わりに、位相クロック生成部121は、Stata1からState0へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスが生成されて((2)に示す)から、制御信号SMOD#1、SMOD#2、SMOD#3の順に活性化するとともに、位相クロックCLK#1、CLK#2、CLK#3の順に生成を開始する。これによって、State0でPWM周期内の最初に出力されるパルスを位相クロックCLK#0のパルスにすることができる。   In the transition from State 1 to State 0, the phase clock generation unit 121 activates the control signal SMOD # 3 and starts generating the phase clock (CLK # 3) immediately after the switching timing as shown in (1). do not do. Instead, the phase clock generator 121 generates the control signal SMOD # 1, SMOD # 2, SMOD # 2, after the first phase clock CLK # 0 pulse is generated after switching from State1 to State0 (shown in (2)). The activation is performed in the order of SMOD # 3, and generation is started in the order of phase clocks CLK # 1, CLK # 2, and CLK # 3. As a result, the first output pulse in the PWM cycle at State 0 can be made the pulse of the phase clock CLK # 0.

また、Stata1からState0へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスが出力される前に、直前の位相クロックCLK#0のパルスに従って、電流制御部41は、フィードバック係数をGC0に切替え、DAC22Aは、制御信号SW1Cをハイレベルに設定して、スイッチSW1をオンにする。これによって、供給される電流がGC1×Io〜GC0×Ioに変化する。このように、位相クロックの切替えに先立ってフィードバック電流の大きさを切替えることによって、フィードバック電流量の増加が出力電圧Voに反映されるまでの遅延を防止することができる。   In addition, before the first phase clock CLK # 0 pulse is output after switching from State1 to State0, the current control unit 41 switches the feedback coefficient to GC0 in accordance with the pulse of the previous phase clock CLK # 0, and the DAC 22A Sets the control signal SW1C to a high level and turns on the switch SW1. As a result, the supplied current changes from GC1 × Io to GC0 × Io. Thus, by switching the magnitude of the feedback current prior to the switching of the phase clock, it is possible to prevent a delay until the increase in the feedback current amount is reflected in the output voltage Vo.

State0からStata1への移行に際しては、位相クロック生成部121は、(3)に示すように切り替わったタイミングの直後で、制御信号SMOD#3の非活性化および位相クロック(CLK#3)の生成停止をしない。その代わりに、位相クロック生成部121は、Stata0からState1へ切り替わった後に、位相クロックCLK#0が生成されて((4)に示す)から、制御信号SMOD#1、SMOD#2、SMOD#3の順に非性化するとともに、位相クロックCLK#1、CLK#2、CLK#3の順に生成を停止する。これによって、PWM周期内の位相クロックパルスの数(すなわち、動作する電圧レギュレータの数)を4個から1個に変化させることができる。   In the transition from State 0 to State 1, the phase clock generator 121 deactivates the control signal SMOD # 3 and stops generating the phase clock (CLK # 3) immediately after the timing of switching as shown in (3). Do not do. Instead, after the phase clock CLK # 0 is generated (shown in (4)) after the phase clock generator 121 switches from the State 0 to the State 1, the control signals SMOD # 1, SMOD # 2, and SMOD # 3 are generated. And the generation is stopped in the order of the phase clocks CLK # 1, CLK # 2, and CLK # 3. As a result, the number of phase clock pulses in the PWM period (that is, the number of operating voltage regulators) can be changed from four to one.

Stata0からState1へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスが出力される前に、直前の位相クロックCLK#0のパルスに従って、電流制御部41は、フィードバック係数をGC1に切替え、DAC22Aは、制御信号SW1Cをロウレベルに設定して、スイッチSW1をオフにする。これによって、供給される電流がGC0×Io〜GC1×Ioに変化する。このように、位相クロックの切替えに先立ってフィードバック電流の大きさを切替えることによって、フィードバック電流量の減少が出力電圧Voに反映されるまでの遅延を防止することができる。   Before the first phase clock CLK # 0 pulse is output after switching from State0 to State1, the current control unit 41 switches the feedback coefficient to GC1 according to the previous phase clock CLK # 0 pulse, and the DAC 22A The control signal SW1C is set to a low level, and the switch SW1 is turned off. As a result, the supplied current changes from GC0 × Io to GC1 × Io. Thus, by switching the magnitude of the feedback current prior to the switching of the phase clock, it is possible to prevent a delay until the decrease in the feedback current amount is reflected in the output voltage Vo.

[第1の実施形態の変形例2]
第1の実施形態では、4台のうち1台のレギュレータが動作するState1と、4台すべてのレギュレータが動作するState0の間の切替えについて説明したが、これに限定するものではない。
[Modification 2 of the first embodiment]
In the first embodiment, switching between State 1 in which one of four regulators operates and State 0 in which all four regulators operate has been described. However, the present invention is not limited to this.

n台のうち1台のレギュレータが動作するState1と、n台のうちk台(2≦k≦n)のレギュレータが動作するState0の間の切替えについてについても、同様の方法で切替えることができる。動作させる電圧レギュレータの台数を1台からk台に増加させる場合には、位相クロックCLK#0のパルスが出力された後、位相クロックCLK#2〜CLK#kのパルスの出力を順次開始し、動作させる電圧レギュレータの台数をk台から1台に減少させる場合には、位相クロックCLK#0のパルスが出力された後、位相クロックCLK#2〜CLK#kのパルスの出力を停止する。ここで、位相クロックCLK#i(2≦i≦k)は、位相クロックCLK#0に比べて、(i×T)/nだけ遅れている。   Switching between State 1 in which one of the n regulators operates and State 0 in which k of the n regulators (2 ≦ k ≦ n) operate can be switched in the same manner. When the number of voltage regulators to be operated is increased from 1 to k, after the pulse of the phase clock CLK # 0 is output, the output of the pulses of the phase clock CLK # 2 to CLK # k is sequentially started. When the number of voltage regulators to be operated is decreased from k to 1, the output of the pulses of the phase clock CLK # 2 to CLK # k is stopped after the pulse of the phase clock CLK # 0 is output. Here, the phase clock CLK # i (2 ≦ i ≦ k) is delayed by (i × T) / n from the phase clock CLK # 0.

[第2の実施形態]
第2の実施形態では、電圧指示値を変更する場合の問題点を解決することを目的とする。
[Second Embodiment]
The second embodiment aims to solve the problem in changing the voltage instruction value.

図5は、出力電圧Voの大きさを変化させるときの処理時間を説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the processing time when the magnitude of the output voltage Vo is changed.

図5に示すように、出力電圧VoをVo1からVo2に変更する場合には、制御命令を受けてから完了を示す動作終了を出すまでの処理時間Tatと、DACの出力電圧Vdの変化率dVd/dtは、一定の時間内に収まるように求められる。   As shown in FIG. 5, when the output voltage Vo is changed from Vo1 to Vo2, the processing time Tat from when the control command is received until the completion of the operation indicating completion is obtained, and the change rate dVd of the DAC output voltage Vd. / Dt is determined so as to be within a certain period of time.

電流制御部41からのフィードバック電流がない場合には、エラーアンプ23の負の入力端子の電圧である目標電圧Vrは、DACの出力電圧Vdと一致するが、電流制御部41からのフィードバック電流がある場合には、エラーアンプ23の負の入力端子の電圧である目標電圧Vrは、見かけ上、次の式で表わされる。   When there is no feedback current from the current control unit 41, the target voltage Vr, which is the voltage at the negative input terminal of the error amplifier 23, matches the output voltage Vd of the DAC, but the feedback current from the current control unit 41 is In some cases, the target voltage Vr, which is the voltage at the negative input terminal of the error amplifier 23, is apparently expressed by the following equation.

Vr=Vd−GC×Io ・・・(1)
出力電流Ioは、CPU25に流れる電流I1と、出力コンデンサCXを充電する電流I2とからなる。したがって、式(1)は以下のようになる。
Vr = Vd−GC × Io (1)
The output current Io includes a current I1 flowing through the CPU 25 and a current I2 that charges the output capacitor CX. Therefore, Formula (1) becomes as follows.

Vr=Vd−GC×(I1+I2) ・・・(2)
出力電圧Voが変化するときには、出力コンデンサCXを充電する電流I2が増加する。電流I2が増加すると、目標電圧Vrが一時的に下がる。これによって、図5に示すように、出力電圧Voの立ち上がり時間が長くなり、処理時間TatおよびdVd/dtが一定の時間内に収まらなくなるという問題がある。
Vr = Vd−GC × (I1 + I2) (2)
When the output voltage Vo changes, the current I2 that charges the output capacitor CX increases. When the current I2 increases, the target voltage Vr temporarily decreases. As a result, as shown in FIG. 5, the rise time of the output voltage Vo becomes long, and there is a problem that the processing times Tat and dVd / dt cannot be within a certain time.

図6は、第2の実施形態の半導体システムの構成を表わす図である。
図6の半導体システムが、図2の第1の実施形態の半導体システムと相違する点は、DACデジタルステップ制御部520と、DAC22Bと、電流制御部41Bである。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a semiconductor system according to the second embodiment.
The semiconductor system of FIG. 6 is different from the semiconductor system of the first embodiment of FIG. 2 in a DAC digital step control unit 520, a DAC 22B, and a current control unit 41B.

DACデジタルステップ制御部520は、CPU25から電圧指示値の更新値が電圧指示値レジスタ18に記憶された場合に、電流制御部41Bを指示してフィードバック係数GCの値を切替えさせる。   When the updated value of the voltage instruction value is stored in the voltage instruction value register 18 from the CPU 25, the DAC digital step control unit 520 instructs the current controller 41B to switch the value of the feedback coefficient GC.

電流制御部41Bは、DACデジタルステップ制御部520からフィードバック係数GCの切替えの指示を受けると、一定時間だけフィードバック係数GCの値を小さくし、一定時間経過後にフィードバック係数GCを元の値に戻す。ここで、一定時間とは、更新された電圧指示値に基づく電圧制御が終了し、出力電圧Voが変化しなくなるまでの時間である。   When receiving an instruction to switch the feedback coefficient GC from the DAC digital step control unit 520, the current control unit 41B decreases the value of the feedback coefficient GC for a fixed time, and returns the feedback coefficient GC to the original value after the fixed time has elapsed. Here, the fixed time is the time until the voltage control based on the updated voltage instruction value ends and the output voltage Vo does not change.

以上のように、本実施の形態によれば、出力電圧Voが変化している間はフィードバック電流の量を小さくすることによって、制御命令を受けてから完了を示す動作終了を出すまでの処理時間Tatと、DACの出力電圧Vdの変化率dVd/dtは、一定の時間内に収まるようにすることができる。   As described above, according to the present embodiment, while the output voltage Vo is changing, by reducing the amount of feedback current, the processing time from receiving the control command until the completion of the operation indicating completion is obtained. Tat and the rate of change dVd / dt of the output voltage Vd of the DAC can be kept within a certain time.

[第2の実施形態の変形例]
第2の実施形態では、電流制御部41Bは、DACデジタルステップ制御部520からフィードバック係数GCの切替えの指示を受けると、一定時間だけフィードバック係数GCの値を小さくしたが、一定時間フィードバック係数GCの値を徐々に小さくしていくこととしてもよい。
[Modification of Second Embodiment]
In the second embodiment, when the current control unit 41B receives an instruction to switch the feedback coefficient GC from the DAC digital step control unit 520, the current control unit 41B decreases the value of the feedback coefficient GC for a certain period of time. The value may be gradually reduced.

また、電流制御部41Bは、DACデジタルステップ制御部520からフィードバック係数GCの切替えの指示を受けると、以下の(1)〜(4)のうちの1個または2個以上の組合せに基づいて、一定時間だけフィードバック係数GCの値を切替えることとしてもよい。   Further, upon receiving an instruction to switch the feedback coefficient GC from the DAC digital step control unit 520, the current control unit 41B, based on one or a combination of two or more of the following (1) to (4), The value of the feedback coefficient GC may be switched for a certain time.

(1) ADC17で検出された現在の出力電圧Voの値、
(2) CPU25からの変更後の電圧指示値、
(3) 変更前の電圧指示値と変更後の電圧指示値との差、
(4) CPU25から変更後の電圧指示値とともに送られてくる出力電圧の変更に要する時間。
(1) The value of the current output voltage Vo detected by the ADC 17,
(2) The voltage instruction value after the change from the CPU 25,
(3) The difference between the voltage instruction value before the change and the voltage instruction value after the change,
(4) Time required for changing the output voltage sent from the CPU 25 together with the changed voltage instruction value.

[第3の実施形態]
第3の実施形態は、第2の実施形態と同様に、電圧指示値を変更する場合の問題点を解決することを目的とする。
[Third Embodiment]
Similar to the second embodiment, the third embodiment aims to solve the problem in changing the voltage instruction value.

図7は、第3の実施形態の半導体システムの構成を表わす図である。
図7の半導体システムが、図2の第1の実施形態の半導体システムと相違する点は、DACデジタルステップ制御部420と、DAC22Cと、スイッチSW2と、電流制御部41Cである。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a semiconductor system according to the third embodiment.
The semiconductor system of FIG. 7 is different from the semiconductor system of the first embodiment of FIG. 2 in a DAC digital step control unit 420, a DAC 22C, a switch SW2, and a current control unit 41C.

DACデジタルステップ制御部420は、CPU25から電圧指示値の更新値が電圧指示値レジスタ18に記憶された場合に、DAC22Cを指示してスイッチSW2をオフにさせる。   When the updated value of the voltage instruction value is stored in the voltage instruction value register 18 from the CPU 25, the DAC digital step control unit 420 instructs the DAC 22C to turn off the switch SW2.

DAC22Cは、DACデジタルステップ制御部520からの指示に基づいて、制御信号SW2Cのレベルをロウベルに切替えることによって、スイッチSW2をオフさせる。
また、DAC22Cは、スイッチSW2をオフにした後、一定時間、すなわち所定数の位相クロックCLK#0のパルスが出力された後、制御信号SW2Cのレベルをハイレベルに切替えることによってスイッチSW2をオンにする。ここで、一定時間とは、更新された電圧指示値に基づく電圧制御が終了し、出力電圧Voが変化しなくなるまでの時間である。
The DAC 22C turns off the switch SW2 by switching the level of the control signal SW2C to low level based on an instruction from the DAC digital step control unit 520.
Further, the DAC 22C turns on the switch SW2 by switching the level of the control signal SW2C to a high level after a predetermined time, that is, after a predetermined number of pulses of the phase clock CLK # 0 are output, after the switch SW2 is turned off. To do. Here, the fixed time is the time until the voltage control based on the updated voltage instruction value ends and the output voltage Vo does not change.

スイッチSW2は、制御信号SW2がハイレベルのときにオンとなり、制御信号SW2がロウレベルのときにオフとなる。   The switch SW2 is turned on when the control signal SW2 is at a high level, and turned off when the control signal SW2 is at a low level.

電流制御部41Cは、検出した電流量Ioの値をラッチし、電流量Ioが変化しない限り、同一のフィードバック電流GC×Ioをエラーアンプ23の負の入力端子に供給する。したがって、出力電圧Voが変化している間は、フィードバック電流の値が変化しないようにすることができるので、コンデンサCXへ充電される電流量I2の増加によってフィードバック電流が増加し、出力電圧Voの立ち上がり時間が長くなるという問題を回避することができる。   The current control unit 41C latches the value of the detected current amount Io and supplies the same feedback current GC × Io to the negative input terminal of the error amplifier 23 unless the current amount Io changes. Therefore, while the output voltage Vo is changing, the value of the feedback current can be prevented from changing. Therefore, the feedback current increases due to the increase in the amount of current I2 charged to the capacitor CX, and the output voltage Vo The problem of a long rise time can be avoided.

以上のように、本実施の形態によれば、出力電圧Voが変化している間は、変化する直前のフィードバック電流の量を維持することによって、制御命令を受けてから完了を示す動作終了を出すまでの処理時間Tatと、DACの出力電圧Vdの変化率dVd/dtは、一定の時間内に収まるようにすることができる。   As described above, according to the present embodiment, while the output voltage Vo is changing, by maintaining the amount of feedback current immediately before the change, the operation completion indicating completion after receiving the control command is completed. The processing time Tat until output and the rate of change dVd / dt of the output voltage Vd of the DAC can be kept within a certain time.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1A,1B,1C コントローラ、2 電源異常監視回路、3 電源異常監視部、4 電圧コンパレータ、5 MCU、6 PIN制御部、7 フラッシュメモリ、8 パラメータレジスタ、9 パフォーマンスレジスタ、10 PMBUSインタフェース、11,A,11B,11C アナログ電源制御回路、12 SVIDコマンド判定回路、13A,13B,13C ハードロジック電源制御回路、161A,161B,161C 制御部、14 SVIDインタフェース、16 動作モードレジスタ、18 電圧指示値レジスタ、19 パワーステート指示値レジスタ、220,420,520 DACデジタルステップ制御部、121 位相クロック生成部、22A,22B,22C DAC、23 エラーアンプ、24 差動アンプ、25 CPU、26 電位固定部、27 システム制御部、30 レギュレータ群、30−1〜30−4 電圧レギュレータ、31 PWM比較器、32 ラッチ回路、33 DC−DCコンバータ、151 PWM部、196 ハイサイドMOSトランジスタ、197 ロウサイドMOSトランジスタ、198 MOS制御部。   1A, 1B, 1C controller, 2 power supply abnormality monitoring circuit, 3 power supply abnormality monitoring part, 4 voltage comparator, 5 MCU, 6 PIN control part, 7 flash memory, 8 parameter register, 9 performance register, 10 PMBUS interface, 11, A , 11B, 11C Analog power supply control circuit, 12 SVID command determination circuit, 13A, 13B, 13C hard logic power supply control circuit, 161A, 161B, 161C control unit, 14 SVID interface, 16 operation mode register, 18 voltage instruction value register, 19 Power state instruction value register, 220, 420, 520 DAC digital step controller, 121 phase clock generator, 22A, 22B, 22C DAC, 23 error amplifier, 24 differential amplifier, 25 CP , 26 potential fixing unit, 27 system control unit, 30 regulator group, 30-1 to 30-4 voltage regulator, 31 PWM comparator, 32 latch circuit, 33 DC-DC converter, 151 PWM unit, 196 high side MOS transistor, 197 Low side MOS transistor, 198 MOS controller.

Claims (5)

第1の半導体装置に電源電圧を供給する複数の電圧レギュレータを制御するコントローラであって、前記複数の電圧レギュレータは、位相クロックに応じて動作するPWM制御スイッチングレギュレータであり、
外部から前記複数の電圧レギュレータのうち動作させる台数の変更指令を受けるインタフェースと、
動作させる電圧レギュレータの台数を1台からk台(2≦k≦n)に増加させる場合には、第1のレギュレータを制御する第1の位相クロックのパルスが出力された後、第2〜第kのレギュレータを制御する第2〜第kの位相クロックのパルスの出力を順次開始する制御部とを備え、
前記第iの位相クロックは、前記第1の位相クロックに比べて、(i×T)/nだけ遅れている、ただし、Tは前記第1〜第nの位相クロックの周期であり、2≦i≦nである、コントローラ。
A controller that controls a plurality of voltage regulators that supply a power supply voltage to the first semiconductor device, wherein the plurality of voltage regulators are PWM control switching regulators that operate according to a phase clock;
An interface for receiving a command to change the number of the voltage regulators to be operated from among the plurality of voltage regulators;
When the number of voltage regulators to be operated is increased from one to k (2 ≦ k ≦ n), after the first phase clock pulse for controlling the first regulator is output, the second to second a controller for sequentially starting output of pulses of the second to k-th phase clocks for controlling the regulator of k,
The i-th phase clock is delayed by (i × T) / n with respect to the first phase clock, where T is the period of the first to n-th phase clocks, and 2 ≦ i ≦ n.
前記制御部は、動作させる電圧レギュレータの台数をk台から1台に減少させる場合には、前記第1の位相クロックのパルスが出力された後、前記第2〜第kの位相クロックのパルスの出力を停止する、請求項1記載のコントローラ。   When the number of voltage regulators to be operated is decreased from k to one, the control unit outputs the pulses of the second to k-th phase clocks after the first phase clock pulse is output. The controller according to claim 1, wherein output is stopped. 前記制御部は、
前記電圧レギュレータから出力される電流に応じたフィードバック電流を供給する電流制御部と、
第1の端子および第2の端子に入力される電圧の差を増幅して前記電圧レギュレータに出力するエラーアンプとを含み、前記第1の端子は、指示電圧を受け、前記第2の端子は、前記第1の半導体装置に与えられている電圧を受けるとともに、前記フィードバック電流を受け、
前記電流制御部は、前記電圧レギュレータから出力される電流にフィードバック係数を乗じた値の電流を前記フィードバック電流として供給し、
前記電流制御部は、動作させる電圧レギュレータの台数を変更する場合には、前記第1のクロックのパルスに従って、前記フィードバック係数の値を切替える、請求項2記載のコントローラ。
The controller is
A current controller for supplying a feedback current according to the current output from the voltage regulator;
An error amplifier that amplifies a difference between voltages input to the first terminal and the second terminal and outputs the amplified difference to the voltage regulator, the first terminal receives an instruction voltage, and the second terminal is , Receiving a voltage applied to the first semiconductor device and receiving the feedback current,
The current control unit supplies, as the feedback current, a current obtained by multiplying a current output from the voltage regulator by a feedback coefficient,
3. The controller according to claim 2, wherein, when the number of voltage regulators to be operated is changed, the current control unit switches the value of the feedback coefficient in accordance with the pulse of the first clock.
第1の半導体装置に電源電圧を供給する複数の電圧レギュレータを制御するコントローラであって、前記複数の電圧レギュレータは、クロックに応じて動作するPWM制御スイッチングレギュレータであり、
外部から指示電圧の更新値を受けるインタフェースと、
前記指示電圧の更新値に応じて、前記複数の電圧レギュレータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電圧レギュレータから出力される電流に応じたフィードバック電流を供給する電流制御部と、
第1の端子および第2の端子に入力される電圧の差を増幅して前記電圧レギュレータに出力するエラーアンプとを含み、前記第1の端子は、指示電圧を受け、前記第2の端子は、前記第1の半導体装置に与えられている電圧を受けるとともに、前記フィードバック電流を受け、
前記電流制御部は、前記電圧レギュレータから出力される電流にフィードバック係数を乗じた値の電流を前記フィードバック電流として供給し、
前記電流制御部は、外部から前記指示電圧の更新値を受けたときには、前記第1の半導体装置に与えられる電圧が変化している間は、前記更新値を受ける前に比べて前記フィードバック係数の値を小さくする、コントローラ。
A controller that controls a plurality of voltage regulators that supply a power supply voltage to the first semiconductor device, wherein the plurality of voltage regulators are PWM control switching regulators that operate according to a clock;
An interface that receives an updated value of the indicated voltage from the outside,
A control unit that controls the plurality of voltage regulators according to an update value of the instruction voltage;
The controller is
A current controller for supplying a feedback current according to the current output from the voltage regulator;
An error amplifier that amplifies a difference between voltages input to the first terminal and the second terminal and outputs the amplified difference to the voltage regulator, the first terminal receives an instruction voltage, and the second terminal is , Receiving a voltage applied to the first semiconductor device and receiving the feedback current,
The current control unit supplies, as the feedback current, a current obtained by multiplying a current output from the voltage regulator by a feedback coefficient,
When the current control unit receives an updated value of the instruction voltage from the outside, the current control unit is configured to change the feedback coefficient of the first semiconductor device while the voltage applied to the first semiconductor device is changing compared to before receiving the updated value. Controller to decrease the value.
第1の半導体装置に電源電圧を供給する複数の電圧レギュレータを制御するコントローラであって、前記複数の電圧レギュレータは、クロックに応じて動作するPWM制御スイッチングレギュレータであり、
外部から指示電圧の更新値を受けるインタフェースと、
前記指示電圧の更新値に応じて、前記複数の電圧レギュレータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電圧レギュレータから出力される電流に応じたフィードバック電流を供給する電流制御部と、
第1の端子および第2の端子に入力される電圧の差を増幅して前記電圧レギュレータに出力するエラーアンプとを含み、前記第1の端子は、指示電圧を受け、前記第2の端子は、前記第1の半導体装置に与えられている電圧を受けるとともに、前記フィードバック電流を受け、
前記電流制御部は、前記電圧レギュレータから出力される電流にフィードバック係数を乗じた値の電流を前記フィードバック電流として供給し、
前記電流制御部は、外部から前記指示電圧の更新値を受けたときには、前記第1の半導体装置に与えられる電圧が変化している間は、前記更新値を受ける前のフィードバック電流の大きさを維持する、コントローラ。
A controller that controls a plurality of voltage regulators that supply a power supply voltage to the first semiconductor device, wherein the plurality of voltage regulators are PWM control switching regulators that operate according to a clock;
An interface that receives an updated value of the indicated voltage from the outside,
A control unit that controls the plurality of voltage regulators according to an update value of the instruction voltage;
The controller is
A current controller for supplying a feedback current according to the current output from the voltage regulator;
An error amplifier that amplifies a difference between voltages input to the first terminal and the second terminal and outputs the amplified difference to the voltage regulator, the first terminal receives an instruction voltage, and the second terminal is , Receiving a voltage applied to the first semiconductor device and receiving the feedback current,
The current control unit supplies, as the feedback current, a current obtained by multiplying a current output from the voltage regulator by a feedback coefficient,
When the current control unit receives the updated value of the instruction voltage from the outside, the current control unit determines the magnitude of the feedback current before receiving the updated value while the voltage applied to the first semiconductor device is changing. Maintain the controller.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10083671B2 (en) 2014-10-23 2018-09-25 Samsung Display Co., Ltd. DC-DC converter and display apparatus having the same

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