JP2016075626A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2016075626A
JP2016075626A JP2014207167A JP2014207167A JP2016075626A JP 2016075626 A JP2016075626 A JP 2016075626A JP 2014207167 A JP2014207167 A JP 2014207167A JP 2014207167 A JP2014207167 A JP 2014207167A JP 2016075626 A JP2016075626 A JP 2016075626A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
internal circuit
load current
power supply
semiconductor device
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014207167A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6327099B2 (ja
Inventor
知哉 甲木
Tomoya Katsuki
知哉 甲木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2014207167A priority Critical patent/JP6327099B2/ja
Priority to US14/870,379 priority patent/US9599644B2/en
Priority to DE102015219226.1A priority patent/DE102015219226A1/de
Publication of JP2016075626A publication Critical patent/JP2016075626A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6327099B2 publication Critical patent/JP6327099B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G01R19/16576Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 comparing DC or AC voltage with one threshold
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16552Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies in I.C. power supplies
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G01R19/1659Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 to indicate that the value is within or outside a predetermined range of values (window)
    • G01R19/16595Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 to indicate that the value is within or outside a predetermined range of values (window) with multi level indication
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/28Supervision thereof, e.g. detecting power-supply failure by out of limits supervision

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

【課題】リアルタイムでバイパスコンデンサの故障を検出する半導体装置を提供する。【解決手段】ICチップ1は、CPUなどを含んで構成される内部回路2、抵抗3、パルス発生部2aおよびスイッチ4からなる負荷電流増加回路5、リップル下限値検出回路6を備えている。電源端子VDに、直流電源7およびバイパスコンデンサ8が接続されている。内部回路2は、パルス発生部2aからパルスを出力してスイッチ4をオンさせる。電源端子VDから抵抗3を介して電流が流れて負荷電流が増加する。バイパスコンデンサ8に故障があると電圧が閾値以下に低下し、検出信号を内部回路2に出力する。これにより、内部回路2がリセットする電圧に低下させることなく故障診断を行える。【選択図】図1

Description

本発明は、半導体装置に関する。
半導体装置の電源端子間に設けられるいわゆるバイパスコンデンサ等のコンデンサの故障診断を行うものがある。一般的には、外部電源と半導体装置内のマイクロコントローラ内部のPOR(power on reset)回路を使用して行う診断方法がある。この方法では、まず、マイクロコントローラの内部回路を停止させ、外部電源の電圧を一瞬立ち下げる。このとき、バイパスコンデンサが正常に機能している場合には、バイパスコンデンサに電荷が蓄えられているので、電源電圧が一瞬停止してもマイコンの内部電圧は下限電圧を下回ることはない。
一方、バイパスコンデンサに異常が発生している場合には、バイパスコンデンサに電荷が蓄えられていない状態であるから、マイコンの内部電圧が下限電圧を下回ることがある。マイコンの内部電圧が下限電圧を下回るとマイクロコントローラ内部のPOR回路が動作してリセット信号を発生させ、内部回路をリセット状態にする。これにより、外部電源の制御と半導体装置内のPOR回路とによりバイパスコンデンサの故障診断を実施することができる。
しかしながら、上記した従来技術は、内部回路に対するリセット信号の有無にて故障診断を実施する為、マイクロコントローラが停止した状態でしか故障診断を実行できないという問題が生じている。近年、機能安全の要求から電源、クロックなどシステムに致命的な影響を与える故障はリアルタイムで検出することを求められている。これらの従来技術は、マイクロコントローラを停止する必要がありリアルタイムでバイパスコンデンサの故障を検出することができていない。
特開2010−259178号公報 特開平10−71926号公報
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、マイクロコントローラを停止することなくリアルタイムでバイパスコンデンサの故障を検出することができる半導体装置を提供することにある。
請求項1に記載の半導体装置は、電源端子にバイパスコンデンサが接続された状態で直流電源から内部回路に給電されて動作する半導体装置であって、前記電源端子から供給する電流を所定の動作期間だけ変化させる負荷電流制御部と、前記電源端子の電圧を検出し、閾値上限が設定されるときにはその閾値上限を上回る場合、閾値下限が設定されるときにはその閾値下限を下回る場合に検出信号を出力する検出部とを備えている。
上記構成を採用することにより、負荷電流制御部により、電源端子から供給する電流を所定の動作期間だけ変化させると、検出部により、電源端子の電圧を検出し、閾値上限が設定されるときにはその閾値上限を上回る場合、閾値下限が設定されるときにはその閾値下限を下回る場合に検出信号を出力することができる。
バイパスコンデンサが機能している場合には、負荷電流の増加あるいは減少により生ずる電圧変動がある場合でもこれを充電されている電荷で吸収することができる。これにより、電源端子の電圧が閾値上限を上回ったり、あるいは閾値下限を下回ることがなくなる。一方、バイパスコンデンサが故障している場合には、負荷電流の増加あるいは減少により生ずる電圧変動が吸収できず、検出部により、電源端子の電圧が閾値上限を上回ったり、あるいは閾値下限を下回る状態が検出される。これにより、内部回路が動作している状態でバイパスコンデンサの故障の有無を診断することができる。
第1実施形態を示す電気的構成図 各部の電位変化を示すタイムチャート 制御回路の処理プログラムのフローチャート 第2実施形態を示す電気的構成図 各部の電位変化を示すタイムチャート 制御回路の処理プログラムのフローチャート 第3実施形態を示す電気的構成図 制御装置の処理プログラムのフローチャート
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。回路構成を示す図1において。半導体装置としてのICチップ1は、内部に内部回路2としてマイクロコントローラなどの回路を備えている。内部回路2は、マイクロコントローラとしてのCPUなどの演算処理装置やメモリなどの記憶装置、タイマ機能、通信機能を持つ周辺機能から構成されおり、さらに、この実施形態においては、パルス発生部2aを備えている。内部回路2は、ICチップ1の電源端子VDから給電される。電源端子VDはインピーダンス素子としての抵抗3およびスイッチ素子としてのスイッチ4を直列に介してグランドに接続されている。スイッチ4は、内部回路2のパルス発生部2aからオンオフの制御信号が与えられる。抵抗3およびスイッチ4により負荷電流増加回路5を構成する。スイッチ4は、例えばMOSFETなどを用いることができる。なお、負荷電流増加回路5は、負荷電流制御部に相当する構成である。
パルス発生部2aは、例えば内部回路2内のタイマ機能が使用されている。パルス発生部2aは、一定周期でハイレベルおよびローレベルを切り換えてこれを繰り返すパルス信号を出力している。このパルス信号の周期やハイレベル信号のデューティ比はパルス発生部2aの設定により制御することができる。スイッチ4は、パルス信号がハイレベルのときにオン状態となり、電源端子VDを抵抗3を介してグランドに接続させて電流を流す。また、スイッチ4は、パルス信号がローレベルのときにオフ状態となり、抵抗3を介してグランドに流れる電流を停止させる。
また、電源端子VDには、電源電圧を検出しているリップル下限値検出回路6が接続されている。リップル下限値検出回路6は、検出部として機能するもので、内部に閾値下限となる電圧レベルが記憶されており、検出する電源端子VDの電圧が閾値下限を下回るとハイレベルの検出信号S1を内部回路2に出力するように設けられている。この場合、閾値下限となる電圧レベルは、内部回路2の動作が不能となるパワーオンリセットが動作する電圧レベルよりも大きい電圧に設定される。
ICチップ1の電源端子VDには、外部から直流電源7が接続され、内部回路2に給電する。また、電源端子VDとグランドとの間には、バイパスコンデンサ8が接続されている。バイパスコンデンサ8は、直流電源7の供給電圧を安定させたり、あるいは高周波ノイズを取り除く機能を持つ。
次に、上記構成の作用について、図2および図3も参照して説明する。上記構成では、ICチップ1は、直流電源7から電源端子VDを介して給電されていて、内部回路2およびその他の図示しない回路に給電されている。この状態では、直流電源7の電圧が変動したり、何らかの原因で瞬時的に電圧が変動する場合でも、バイパスコンデンサ8がその変動を吸収して内部回路2に閾値下限電圧以上の所定の電圧を与えるている。
しかし、バイパスコンデンサ8が断線したり故障するなどしてコンデンサとしての機能が果たせない状態となると、上記のように電圧が変動するとこれに追随して内部回路2への給電する電圧も変動し、動作異常をきたす事態が生じ得る。このように内部回路2においては、給電される電圧が所定レベルを下回ると、パワーオンリセット機能が働いてしまい、内部回路2の内部動作を停止させ、電源が復帰して所定レベル以上の電圧が与えられるようになるまで停止状態が継続する。
本実施形態においては、上記のような事態が動作中に発生して内部回路2の動作が停止するのを極力抑制する。内部回路2は、あらかじめ図3に示すフローチャートの内容を実行する診断プログラムを適宜のタイミングで実施して、バイパスコンデンサ8の故障が発生していないかどうかを判断している。なお、図2のタイムチャートに示すように、例えば期間T1では通常の動作を行っており、期間T2になると診断プログラムが実行され、通常状態の期間T3を経て、再び期間T4になると診断プログラムが実行され、その後、期間T5では通常の動作状態である。また、バイパスコンデンサ8の状態は正常な状態で期間T3の途中までくると、故障が発生して正常に動作しない(オープン)状態になることを想定している。
内部回路2は、図3の診断プログラムを開始すると、まず診断タイミングであるか否かを判断する(A1)。内部回路2は、あらかじめ設定された所定の診断タイミングをクロックなどのカウントで判定していて、診断タイミングになっている場合にはYESと判断して診断処理を開始する(A2)。診断処理では、内部回路2は、パルス発生部2aにパルスを発生させる(A3)。これにより、パルス発生部2aからスイッチ4にハイレベルの信号が出力され、スイッチ4はオン状態に移行する。
スイッチ4がオン状態に移行すると、電源端子VDから内部回路2に給電していた状態が、抵抗3およびスイッチ4を介して負荷電流が一時的に増大する。このとき、通常であれば、バイパスコンデンサ8が機能して充電されている電荷により負荷電流の増大に対応し、電流供給能力の低下を補う。これにより電源端子VDの電圧が大きく低下するのを抑制できる。この後、直流電源7が増加した負荷電流を供給可能な状態になると、内部回路2への電源電圧が確保され、給電状態は安定した状態に戻る。この結果、リップル下限値検出回路6は閾値下限を下回る電圧を検出することはないので、ハイレベルの故障検出信号を出力することはない。したがって、内部回路2は、ステップA4でNOと判断してプログラムを終了する。
一方、期間T3でバイパスコンデンサ8がオープンなどの故障をした場合には、負荷電流が一時的に増加したときに電源端子VDの電圧が低下し、バイパスコンデンサ8による電荷が供給できないことから、電圧の低下が回復されないまま内部回路2にかかることになる。この場合、リップル下限値検出回路6は、検出している電源端子VDの端子電圧が閾値下限電圧を下回ると、ローレベルの故障検出信号を内部回路2に出力する。なお、閾値下限を設定している電圧レベルは、内部回路2がリセット状態となる電圧よりも高い電圧値であるから、内部回路2がリセット状態に移行して停止状態になることはない。
内部回路2は、ステップA4において、ハイレベルの故障検出信号を受信していることから、ここでYESと判断してバイパスコンデンサ8の異常を示すアラームを出力して(A5)、診断プログラムを終了する。これにより、使用者に対して音あるいは表示など何らかの報知手段により、バイパスコンデンサ8に故障が発生していることを報知し、システムを安全状態に遷移させることができる。
上記構成によれば、負荷電流増加回路5を設け、内部回路2により、診断プログラムを実行することで、内部回路2を通常の動作を行う状態のままで、パワーオンリセットなどの停止状態に移行することなく、バイパスコンデンサ8の故障状態の診断を行うことができる。
なお、上記した診断プログラムは、内部回路2が通常の処理を実施している状態で、定期的に割り込み処理をかけて実行するものとして示したが、これに限らず、独立して診断プログラムを実行する構成とし、一連のフローの終了後に診断プログラムを終了することなく、ステップA1に戻って繰り返し実行するようにしても良い。
(第2実施形態)
図4から図6は第2実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、負荷電流を一時的に減少させることでバイパスコンデンサ8の故障を検出する方式のICチップ11を採用している。例えば、直流電源7の駆動能力が高く、第1実施形態の方式では電圧降下があまり見込めない場合に使用することができる。また、この実施形態では、負荷電流を一時的に減少させる方式を採用することから、内部回路2がスタンバイ状態であるときに診断プログラムを実施するようにしている。
図4はICチップ11の構成を示している。ICチップ11は、リップル下限値検出回路6に代えて、検出部としてリップル上限値検出回路12を備えると共に、故障検出信号を記憶するメモリ13を備える。リップル上限値検出回路12は、内部に閾値上限となる電圧レベルが記憶されており、検出する電源端子VDの電圧が閾値上限を上回るとハイレベルの検出信号を内部回路2に出力するように設けられている。閾値上限となる電圧レベルは、例えば内部回路2が動作が不安定になるような過大な電圧よりも低い電圧に設定されている。なお、この実施形態では、負荷電流制御部としての負荷電流増加回路5は、診断時に負荷電流を減少させるように動作させるので、負荷電流減少回路として機能する。
本実施形態においては、内部回路2は、あらかじめ図6に示すフローチャートの内容を実行する診断プログラムを適宜のタイミングで実施して、スタンバイ状態に入った状態でバイパスコンデンサ8の故障が発生していないかどうかを判断している。なお、図5のタイムチャートに示すように、例えば期間Q1では通常の動作を行っており、期間Q2になるとスタンバイ状態にはいって診断処理が実行され、通常状態の期間Q3を経て、再び期間Q4になるとスタンバイ状態に移行して診断処理が実行され、その後、期間Q5では通常の動作状態である。また、バイパスコンデンサ8の状態は正常な状態で期間Q3の途中までくると、故障が発生して正常に動作しない(オープン)状態になることを想定している。
次に、上記構成の作用について図5および図6も参照して説明する。まず、通常の期間であるQ1においては、内部回路2は通常の処理を行っており、パルス発生部2aからハイレベルの信号を出力させて負荷電流増加回路5により負荷電流を増加させている状態となっている。この期間Q1の状態では、直流電源7の電圧および電源端子VDの電圧は、内部回路2の動作をうけて若干の電圧変動が起こっているが、前述したように直流電源7の駆動能力が高いことや、バイパスコンデンサ8が正常に動作してことにより、電圧変動の幅であるリップル幅は小さくなっている。
次に、上記した通常の期間Q1において、内部回路2は、図6の診断プログラムを開始すると、まずスタンバイタイミングであるか否かを判断する(B1)。内部回路2は、ここでYESの場合にスタンバイ状態に移行させるため、パルス発生部2aによりローレベルの信号を出力させてスイッチ4をオフさせる(B2)。この後、内部回路2は、スタンバイ処理を行ってスタンバイ状態に移行する(B3)。この状態は、内部回路2がスタンバイ状態となるスタンバイ期間Q2である。
スタンバイ期間Q2においては、内部回路2によりスイッチ4がオフ状態に移行されたことで、負荷電流が急激に減少する。負荷電流の減少に伴って、直流電源7および電源端子VDにおいては、電圧の持ち上がりが発生する。しかし、期間Q2では、バイパスコンデンサ8が正常に機能しているため、リップル上限値検出回路12が検出する電圧は閾値上限を上回ることが無く、故障検出信号は正常値を示すローレベルの信号を出力し続けている。
上記のようにしてスタンバイ状態で故障検出信号がローレベルの信号である場合には、メモリ13においてハイレベルの故障検出信号は記憶されていない。したがって、この後内部回路2が診断プログラムを実行してスタンバイタイミングを脱している場合には(B1でNO)、通常処理を実施する(B4)。内部回路2は、このとき、メモリ12の内容を読み出し(B5)、ハイレベルの故障検出信号が無い場合にはステップB6でNOと判断してプログラムを終了する。
次に、通常状態である期間Q3において、途中でバイパスコンデンサ8に断線による故障が発生した場合を想定する。この状態で、内部回路2は、診断プログラムを実行してスタンバイタイミングになると(B1でYES)、再びパルス発生部2aによりローレベルの信号を出力させてスイッチ4をオフさせる(B2)。この後、内部回路2は、スタンバイ処理を行ってスタンバイ状態に移行する(B3)。
これにより、ICチップ11においては、スイッチ4がオフすることで、負荷電流が急激に減少する。この変化で、前述同様にして直流電源7および電源端子VDは、電圧の持ち上がりが発生する。このときバイパスコンデンサ8による電圧平滑機能が動作しないため、リップル電圧がリップル上限値検出回路12の閾値上限を上回り、故障検出信号は故障状態を示すハイレベルの信号を出力する。この故障状態を示すハイレベルの信号は、故障検出信号としてメモリ13に記憶される。
この後内部回路2が診断プログラムを実行してスタンバイタイミングを脱している場合には(B1でNO)、通常処理を実施する(B4)。内部回路2は、このとき、メモリ12の内容を読み出し(B5)、故障検出信号が有ることでステップB6でYESと判断し、バイパスコンデンサ8の異常を示すアラームを表示し(B7)システムを安全状態に遷移させることができる。
上記構成によれば、負荷電流増加回路5を設け、内部回路2により、診断プログラムを実行してスタンバイ状態を利用してバイパスコンデンサ8の故障状態の診断を行うことができる。
なお、上記実施形態においては、通常時にスイッチ4を常にオン状態に制御しておくのではなく、検出したい直前に電流を増加させておくことで負荷電流の急激な減少状態を設けるようにしても良い。
(第3実施形態)
図7および図8は第3実施形態を示すもので、以下、第2実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、ICチップ21は診断プログラムを実行するのではなく、外部に設けられた制御装置22によりICチップ21に接続されるバイパスコンデンサ8の故障状態を診断するように構成したものである。また、この実施形態では、第2実施形態と同様にしてスタンバイ状態での診断処理を前提としている。
図7に示すように、ICチップ21は、内部回路2を備えているが、内部回路2は診断プログラムを実行するものではない。負荷電流を急激に減少させる動作を行わせてバイパスコンデンサ8の故障状態を検出するため、スイッチ4は通常状態でオンとなるように制御され、スタンバイ時にオフ制御される構成である。スタンバイ時の負荷電流変化に応じて変動する電源端子VDの電圧をリップル上限値検出回路12により検出している。
このICチップ21の診断処理を行う制御装置22は、ICチップ21の外部に別途設けられるマイコンなどを有するICチップなどから構成される。制御装置22は、リップル上限値検出回路12から故障検出信号を受信するように接続されると共に、内部回路2のパルス発生部2aに接続されてスイッチ4のオンオフ制御を行えるように設けられている。制御装置22には、図8に示す診断プログラムが内部に記憶され、後述するように診断処理を実行する。
次に、上記構成の作用について図8も参照して説明する。まず、通常期間においては、内部回路2は通常の処理を行っており、パルス発生部2aからハイレベルの信号を出力させて負荷電流増加回路5により負荷電流を増加させている状態となっている。この通常状態では、直流電源7の電圧および電源端子VDの電圧は、内部回路2の動作を受けて若干の電圧変動が起こっているが、前述したように直流電源7の駆動能力が高いことや、バイパスコンデンサ8が正常に動作してことにより、電圧変動の幅であるリップル幅は小さくなっている。
次に、診断処理を実施する場合について説明する。制御装置22は、図8の診断プログラムを開始すると、まずスタンバイタイミングであるか否かを判断する(C1)。内部回路2がスタンバイタイミングである場合には(C1でYES)、内部回路2をスタンバイ状態に移行させる。制御装置22は、このとき、内部回路2に制御信号を送信してパルス発生部2aにローレベルの信号を出力させてスイッチ4をオフさせる(C2)。この状態では、内部回路2は、スタンバイ処理を行ってスタンバイ状態に移行し、スタンバイ期間となる。
スタンバイ期間Q2においては、第2実施形態と同様にして、内部回路2によりスイッチ4がオフ状態に移行されたことで、負荷電流が急激に減少する。負荷電流の減少に伴って、直流電源7および電源端子VDにおいては、電圧の持ち上がりが発生する。バイパスコンデンサ8が正常に機能している場合には、リップル上限値検出回路12が検出する電圧は閾値上限を上回ることが無く、故障検出信号は正常値を示すローレベルの信号を出力し続けている。したがって、制御装置22は、リップル上限値検出回路12から故障検出信号を受信していなことから、ステップC3でNOと判断して診断処理を終了する。
一方、バイパスコンデンサ8が故障している場合には、スイッチ4のオフで負荷電流が急激に減少して直流電源7および電源端子VDの電圧持ち上がりが発生したときに、電圧平滑機能が動作しない。このため、リップル電圧がリップル上限値検出回路12の閾値上限を上回り、故障状態を示すハイレベルの信号を出力する。制御装置22は、この故障検出信号をリップル上限値検出回路12から受信すると、ステップC3でYESと判断し、バイパスコンデンサ8の異常を示すアラームを表示し(C4)システムを安全状態に遷移させることができる。また、この故障検出信号は、内部回路2が通常状態になったときに制御装置22から送信される。
上記構成によれば、内部回路2により診断プログラムを実行しない構成の場合でも、外部に設けた制御装置22により、診断プログラムを実行して内部回路2のスタンバイ状態を利用してバイパスコンデンサ8の故障状態の診断を行うことができる。
なお、上記実施形態においては、通常時にスイッチ4を常にオン状態に制御しておくのではなく、検出したい直前に電流を増加させておくことで負荷電流の急激な減少状態を設けるようにしても良い。
(他の実施形態)
なお、本発明は、上述した一実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
負荷電流制御部は、負荷電流増加回路5として、スイッチ4およびこれをオンオフさせるパルス発生部2aにより構成したが、負荷電流を増加あるいは減少させるための手段として、内部回路2内において、動作クロックを速くしたり遅くしたりして負荷電流の増減を図ることもできる。
また、同様に、負荷電流を増加あるいは減少させるための手段として、内部回路2の動作率を増加あるいは減少させることで負荷電流の増減を図ることもできる。
負荷電流制御部により、診断時に負荷電流を増加させたり減少させる場合に、その増加あるいは減少を発生させている期間(パルス幅などに相当)を、バイパスコンデンサの故障を診断できる程度の短い期間に設定することができる。これにより、診断時に電源電圧が過剰に低下したり、上昇するのを抑制して内部回路が動作停止あるいは不安定に至るのを防止することができる。
負荷電流制御部として、抵抗3を通電経路とする負荷電流増加回路5の電流経路を設定したが、抵抗3に代えて、ゲート−ドレイン間を短絡したMOSFETを設けても良い。
また、スイッチ4が抵抗成分を有していて、インピーダンス素子としての機能を持つ場合には、抵抗3を省略することもできる。
スイッチ素子は、MOSFETなどを用いたスイッチ4以外に、バイポーラトランジスタや、IGBTなどの半導体素子を用いることができる。
直流電源7は、外部電源そのものでも良いし、いったん外部から給電を受けてICチップに必要な電源を供給する電源回路として設けられる構成の場合でも良い。
図面中、1、11、21はICチップ(半導体装置)、2は内部回路、2aはパルス発生部、3は抵抗(インピーダンス素子)、4はスイッチ(スイッチ素子)、5は負荷電流増加回路(負荷電流制御部)、6はリップル下限値検出回路(検出部)、7は直流電源、8はバイパスコンデンサ、12はリップル上限値検出回路(検出部)、13はメモリ(記憶回路)、22は制御装置である。

Claims (7)

  1. 電源端子(VD)にバイパスコンデンサ(8)が接続された状態で直流電源(7)から内部回路(2)に給電されて動作する半導体装置(1、11、21)であって、
    前記電源端子から供給する電流を所定の動作期間だけ変化させる負荷電流制御部(5)と、
    前記電源端子の電圧を検出し、閾値上限が設定されるときにはその閾値上限を上回る場合、閾値下限が設定されるときにはその閾値下限を下回る場合に検出信号を出力する検出部(6、12)と
    を備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項1に記載の半導体装置(1)において、
    前記負荷電流制御部(5)は、前記負荷電流を増加させることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項2に記載の半導体装置(1)において、
    前記負荷電流制御部(5)は、前記電源端子から前記内部回路への給電経路に電流を側路するように設けられたスイッチ素子(4)およびインピーダンス素子(3)の直列回路を備え、前記動作期間中に前記スイッチ素子をオン状態にすることで前記負荷電流を増加させるように構成されることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項1に記載の半導体装置(11、21)において、
    前記負荷電流制御部(5)は、前記負荷電流を減少させることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項4に記載の半導体装置(11、21)において、
    前記負荷電流制御部(5)は、前記電源端子から前記内部回路への給電経路に電流を側路するように設けられたスイッチ素子(4)およびインピーダンス素子(3)の直列回路を備え、前記動作期間中に前記スイッチ素子をオフ状態にすることで前記負荷電流を減少させるように構成されることを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項1から5のいずれか一項に記載の半導体装置(1、11、21)において、
    前記検出部(6、12)は、前記閾値上限もしくは閾値下限として、前記内部回路が動作不能とならない電圧に設定されていることを特徴とする半導体装置。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体装置(11)において、
    前記検出部(12)が出力する前記検出信号を記憶する記憶回路(13)を備えたことを特徴とする半導体装置。
JP2014207167A 2014-10-08 2014-10-08 半導体装置 Active JP6327099B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014207167A JP6327099B2 (ja) 2014-10-08 2014-10-08 半導体装置
US14/870,379 US9599644B2 (en) 2014-10-08 2015-09-30 Semiconductor device
DE102015219226.1A DE102015219226A1 (de) 2014-10-08 2015-10-06 Halbleitervorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014207167A JP6327099B2 (ja) 2014-10-08 2014-10-08 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016075626A true JP2016075626A (ja) 2016-05-12
JP6327099B2 JP6327099B2 (ja) 2018-05-23

Family

ID=55644344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014207167A Active JP6327099B2 (ja) 2014-10-08 2014-10-08 半導体装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9599644B2 (ja)
JP (1) JP6327099B2 (ja)
DE (1) DE102015219226A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020041987A (ja) * 2018-09-13 2020-03-19 株式会社東芝 電子回路

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7087373B2 (ja) * 2017-12-20 2022-06-21 富士電機株式会社 半導体素子の電流検出回路及び電流検出方法
JP7226303B2 (ja) * 2019-12-26 2023-02-21 株式会社デンソー 制御装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090072839A1 (en) * 2007-09-18 2009-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method to detect failure of smoothing electrolytic capacitor
WO2010150599A1 (ja) * 2009-06-22 2010-12-29 三菱電機株式会社 コンデンサ容量診断装置及びコンデンサ容量診断装置を備えた電力用機器
JP2011174797A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Mitsubishi Electric Corp 電力用コンデンサの監視装置
JP2012137341A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Toshiba Corp 電子機器、及び同電子機器における蓄電器静電容量検出方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3456787B2 (ja) 1995-03-10 2003-10-14 新電元工業株式会社 電解コンデンサ劣化判定回路及びこれを搭載した直流電源 装置
JPH0919003A (ja) * 1995-06-27 1997-01-17 Honda Motor Co Ltd 電動車両におけるコンデンサの劣化判定装置
JP3346989B2 (ja) 1996-08-30 2002-11-18 富士通テン株式会社 エアバッグ起動回路
GB2407218B (en) * 2003-03-17 2005-11-02 Mitsubishi Electric Corp Inverter device
JP4765689B2 (ja) 2006-03-10 2011-09-07 株式会社富士通ゼネラル 平滑コンデンサの劣化検出回路及びこれを備えた電子機器
US9064785B2 (en) 2007-07-20 2015-06-23 Freesacle Semiconductor, Inc. Electronic device including a capacitor and a process of forming the same
US8031549B2 (en) 2008-09-19 2011-10-04 Freescale Semiconductor, Inc. Integrated circuit having boosted array voltage and method therefor
JP2010259178A (ja) 2009-04-23 2010-11-11 Seiko Epson Corp 電源装置及び電源装置の制御方法
JP2010283955A (ja) 2009-06-03 2010-12-16 Freescale Semiconductor Inc 抵抗試験回路及び抵抗試験回路を備えたバッテリ充電器
EP2507833A4 (en) 2009-11-30 2014-02-19 Freescale Semiconductor Inc BYPASS CAPACITOR CIRCUIT AND METHOD FOR PROVIDING BYPASS CAPACITY TO AN INTEGRATED CIRCUIT CHIP
DE102010015312A1 (de) * 2010-04-17 2011-10-20 Audi Ag Hochvoltsystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Diagnose eines Hochvoltsystems für ein Kraftfahrzeug
JP5559724B2 (ja) * 2011-02-24 2014-07-23 株式会社アドバンテスト 試験装置用の電源装置およびそれを用いた試験装置
US9007087B2 (en) * 2012-10-11 2015-04-14 Hamilton Sundstrand Corporation System and method for automated failure detection of hold-up power storage devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090072839A1 (en) * 2007-09-18 2009-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method to detect failure of smoothing electrolytic capacitor
WO2010150599A1 (ja) * 2009-06-22 2010-12-29 三菱電機株式会社 コンデンサ容量診断装置及びコンデンサ容量診断装置を備えた電力用機器
JP2011174797A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Mitsubishi Electric Corp 電力用コンデンサの監視装置
JP2012137341A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Toshiba Corp 電子機器、及び同電子機器における蓄電器静電容量検出方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020041987A (ja) * 2018-09-13 2020-03-19 株式会社東芝 電子回路
JP6993949B2 (ja) 2018-09-13 2022-01-14 株式会社東芝 電子回路及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20160103159A1 (en) 2016-04-14
US9599644B2 (en) 2017-03-21
DE102015219226A1 (de) 2016-04-14
JP6327099B2 (ja) 2018-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7800870B2 (en) Power protection apparatus and electronic control unit
KR101515849B1 (ko) Cmos 디바이스의 래치―업 자동 검출 및 cmos 디바이스로의 전력 순환
JP5396446B2 (ja) 車載用電源装置
JP5820779B2 (ja) 車載用電源装置
JP6327099B2 (ja) 半導体装置
JP2018007551A (ja) ソフトスタート及び保護を備える電源装置
JP2008125180A (ja) スイッチング昇圧電源回路
KR101025535B1 (ko) 단락보호회로를 구비한 스위치 제어 회로
JP2008026025A (ja) 断線検出回路を備えた電源供給回路
KR20180108497A (ko) 감시 회로
JP2009148030A (ja) 電源制御装置及びこれを用いた機械装置
JP2006074908A (ja) 電力用半導体装置の制御用回路および制御用集積回路
JP5800358B2 (ja) 電源スイッチ保護回路及び車載機器
KR20190013648A (ko) 자가 진단이 가능한 워치독 모니터링 시스템
JP2017200412A (ja) 電源制御装置
TWI487231B (zh) 過電壓防護之控制方法以及用於電源控制器之控制電路
JP2011061968A (ja) 電源監視回路、該電源監視回路に用いられる電源監視方法及び電源監視制御プログラム、並びに電子機器
JP6519498B2 (ja) スイッチング電源装置
JP2004015881A (ja) 保護機能付きdc−dcコンバータおよび電圧検出機能付きdc−dcコンバータ
JP2008070951A (ja) マイコン監視回路
JP5743463B2 (ja) 電源制御装置
JP6834523B2 (ja) 電子制御装置
JP6665653B2 (ja) 電源装置
JP2010063312A (ja) 電源装置の制御切替方法および制御切替装置
JP6698447B2 (ja) パワー半導体モジュールおよびパワーエレクトロニクス機器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170301

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170829

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171025

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180320

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180402

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6327099

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250