JP5998739B2 - レギュレータ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レギュレータ装置に関する。
従来より、半導体装置の初期特性値に基づき定められた設定値を記憶する設定値記憶部と、所定のタイミングにおける前記半導体装置の特性値と前記設定値記憶部に記憶された設定値とに基づき、前記半導体装置の特性劣化を検出する検出回路とを備える半導体装置があった（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１１−０７１１７４号公報
しかしながら、従来の半導体装置は、半導体装置に含まれるパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）のような半導体素子の劣化を診断している。この半導体素子は、半導体装置が外部装置に電力を供給する通常動作を行う際に、駆動されるものである。
このため、半導体素子の劣化を診断している間は、半導体装置は通常動作を行うことができず、外部装置への電力供給を停止する必要があった。
このように、従来の装置は、劣化診断時に動作を停止しなければならなかった。
そこで、動作を停止することなく、劣化の生じたレギュレータを切り替えることのできるレギュレータ装置を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態のレギュレータ装置は、電力入力端子と、電力出力端子と、動作用ＦＥＴと、前記動作用ＦＥＴとともに駆動されるモニタ用ＦＥＴとを有し、前記電力入力端子と前記電力出力端子の間に並列に配設される複数のレギュレータと、前記複数のレギュレータに含まれる前記モニタ用ＦＥＴが劣化したか否かを判定する判定部と、前記判定部によって劣化したと判定されたモニタ用ＦＥＴを含むレギュレータを、劣化の生じていないレギュレータと切り替える切替制御部と、前記動作用ＦＥＴと前記モニタ用ＦＥＴの駆動制御を行う駆動制御部と前記判定部は、前記モニタ用ＦＥＴのオン抵抗値に基づいて、前記モニタ用ＦＥＴが劣化したか否かを判定し、前記駆動制御部は、前記モニタ用ＦＥＴの劣化診断を行わない通常動作時は、前記動作用ＦＥＴと前記モニタ用ＦＥＴとを同一の駆動信号でスイッチングし、前記モニタ用ＦＥＴの劣化診断を行う際は、前記動作用ＦＥＴをスイッチングするとともに、前記モニタ用ＦＥＴをオン状態に保持する。
動作を停止することなく、劣化の生じたレギュレータを切り替えることのできるレギュレータ装置を提供することができる。
ＤＭＯＳトランジスタにおけるオン抵抗値の経時変化を示す図である。 実施の形態のレギュレータ装置１００を示す図である。 実施の形態のレギュレータ装置１００に用いるレギュレータ１０Ａの内部構成を示す図である。 実施の形態のレギュレータ装置１００によるレギュレータ１０Ａ〜１０Ｃの切替処理を示すフローチャートである。
以下、本発明のレギュレータ装置を適用した実施の形態について説明する。
＜実施の形態＞
図１は、ＤＭＯＳトランジスタにおけるオン抵抗値の経時変化を示す図である。
実施の形態のレギュレータ装置は、ＤＭＯＳ(Dual Diffused Metal Oxide Semiconductor)トランジスタのようにホットキャリアの影響によってオン抵抗値が増大する素子をスイッチング駆動することにより、電力の変換を行う。このため、実施の形態のレギュレータ装置について説明する前に、ＤＭＯＳトランジスタにおけるオン抵抗値の経時変化について説明する。
図１において、横軸はホットキャリアによるストレスがＤＭＯＳトランジスタに与えられた時間（Stress time(s)）を示し、縦軸は劣化度合(Degradation(%))を示す。ホットキャリアによるストレスが与えられた時間とは、ＤＭＯＳトランジスタがスイッチング駆動された時間である。また、縦軸の劣化度合（Degradation(%)）は、ＤＭＯＳトランジスタのオン抵抗（Ｒｏｎ）、コンダクタンス（ｇｍ）、及びドレイン電流（Ｉｄ）の初期値に対する変化量を百分率で示したものである。
また、図１において、三角（△）のプロットは、ＤＭＯＳトランジスタのオン抵抗（Ｒｏｎ）を示し、四角（□）のプロットは、ＤＭＯＳトランジスタのコンダクタンス（ｇｍ）を示し、丸（○）のプロットは、ドレイン電流（Ｉｄ）を示す。
図１に示すように、ＤＭＯＳトランジスタのオン抵抗は、ホットキャリアによるストレスが与えられた時間が経過するにつれて増大しており、コンダクタンスとドレイン電流は減少している。
このように、ＤＭＯＳトランジスタにおけるオン抵抗値は、ホットキャリアによるストレスが与えられた時間が長くなる程（すなわち、使用される時間が長くなる程）、劣化することが分かる。
なお、横軸の時間が１Ｅ＋４（ｓ）を超えた辺りで、オン抵抗値はピークを迎えて再び減少し、コンダクタンスとドレイン電流は底を打って再び増大している。しかしながら、通常は、オン抵抗値がピークを迎え、コンダクタンスとドレイン電流が底を打つ前に、ＤＭＯＳトランジスタは劣化の許容限度を超えてしまう。
すなわち、オン抵抗値はピークを迎えて再び減少し、コンダクタンスとドレイン電流は底を打って再び増大している領域は、通常はＤＭＯＳトランジスタを使用しない程度に劣化が進んだ状態である。
このようなＤＭＯＳトランジスタにおけるオン抵抗値の経時変化は、例えば、"Hot-Carrier Degradation Phenomena in Lateral and Vertical DMOS Transistors", IEEE TRANSACTIONS ELECTRON DEVICES, VOL.51,NO.4,APRIL,2004 に記載されている。
次に、実施の形態のレギュレータ装置について説明する。
図２は、実施の形態のレギュレータ装置１００を示す図である。
実施の形態のレギュレータ装置１００は、３つのレギュレータ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、コントローラＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）５０、電力入力端子１０１、電力出力端子１０２、リアクトル１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、ダイオード１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、コンデンサ１０５、及び出力電流検出部１０６を含む。
レギュレータ装置１００は、例えば、サーバ、又は、携帯電話の基地局等の情報処理装置に組み込まれ、電力出力端子から情報処理装置に電力を供給する装置である。
レギュレータ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ（以下、１０Ａ〜１０Ｃと記す）は、それぞれ電力入力端子１０１と電力出力端子１０２の間で並列に接続されている。レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃの内部構成は同一である。レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃは、動作用ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果型トランジスタ）とモニタ用ＦＥＴとを含む。
動作用ＦＥＴは、電力を変換する際のスイッチングに用いるスイッチング素子である。モニタ用ＦＥＴは、動作用ＦＥＴと同一種類で同一サイズのＦＥＴであり、動作用ＦＥＴとともにスイッチングが行われるが、電力を変換するためには用いられず、劣化の度合を監視するために用いられる。動作用ＦＥＴとモニタ用ＦＥＴのサイズが等しいことは、例えば、ゲート幅とゲート長が等しいことである。
なお、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃの詳細な内部構成については、図３を用いて後述する。また、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃを特に区別しない場合には、レギュレータ１０と称す。
また、ここでは、一例として、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃの切替処理を行う前の状態では、レギュレータ１０Ａと１０ＢがコントローラＩＣ５０によって選択されて、電力入力端子１０１から入力される電力を変換して（電圧を降圧して）電力出力端子１０２に出力していることとする。
このように、実施の形態のレギュレータ装置１００は、複数のレギュレータのうちの少なくとも１つ（ここでの一例ではレギュレータ１０Ｃ）を電力の変換動作には用いずに待機させておく。これは、レギュレータ１０Ａ又は１０Ｂに劣化が生じた際に、レギュレータ１０Ｃに切り替えるために、待機させておくものである。
このように、少なくとも１つのレギュレータを待機させておくために、レギュレータ装置１００は、待機用のレギュレータを除いた状態で、情報処理装置に電力を供給できるように、出力容量が設定されている。
例えば、レギュレータ装置１００が組み込まれる情報処理装置が４０Ｗの電力を必要とする場合に、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃのうちの２つから情報処理装置に電力を供給する場合は、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃの出力容量を、それぞれ、２０Ｗに設定すればよい。
コントローラＩＣ５０は、インターフェイス部５１、主制御部５２、及びメモリ部５３を有する。
インターフェイス部５１は、レギュレータ１０Ａ〜１０ＣとコントローラＩＣ５０との間におけるデータの入出力部である。
主制御部５２は、駆動制御部５２１、劣化判定部５２２、及び切替制御部５２３を有する。主制御部５２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）で実現することができる。
駆動制御部５２１は、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃに含まれる動作用ＦＥＴとモニタ用ＦＥＴの駆動制御を行う。駆動制御部５２１は、出力電流検出部１０６で検出される電流値に基づき、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃの動作用ＦＥＴを駆動する駆動信号のデューティ比を決定する。駆動制御部５２１は、電力入力端子１０１から入力される電力の電圧を降圧し、かつ、電力出力端子１０２から出力される電圧値が一定になるようにデューティ比を決定する。
ここでは、一例として、レギュレータ１０の切替処理を行う前の状態では、駆動制御部５２１は、レギュレータ１０Ａと１０Ｂの駆動制御を行っており、レギュレータ１０Ｃの駆動制御は行っていないこととする。
劣化判定部５２２は、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃに含まれるモニタ用ＦＥＴが劣化しているか否かを判定する。劣化判定部５２２は、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃに含まれるモニタ用ＦＥＴのオン抵抗値を計測し、メモリ部５３に格納されている閾値と比較することによって、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃに含まれるモニタ用ＦＥＴが劣化しているか否かを判定する。
ここでは、一例として、レギュレータ１０の切替処理を行う前の状態では、劣化判定部５２２は、電力の変換を行っているレギュレータ１０Ａと１０Ｂに含まれるモニタ用ＦＥＴの劣化の有無を判定することとする。
なお、ここでは、一例として、レギュレータ１０Ｃは、モニタ用ＦＥＴに劣化の生じていないレギュレータであるが、レギュレータ１０Ｃのモニタ用ＦＥＴに劣化が生じていないことを確認するために、劣化判定部５２２がレギュレータ１０Ｃのモニタ用ＦＥＴの劣化の有無を判定してもよい。
切替制御部５２３は、モニタ用ＦＥＴが劣化したレギュレータ（１０Ａ〜１０Ｃのうちのいずれか）を、モニタ用ＦＥＴが劣化していない他のレギュレータ（１０Ａ〜１０Ｃのうちのいずれか）に切り替える切替制御部である。
ここでは、一例として、レギュレータ１０の切替処理を行う前の状態では、駆動制御部５２１はレギュレータ１０Ａと１０Ｂの駆動制御を行っている。しかしながら、劣化判定部５２２によってレギュレータ１０Ａのモニタ用ＦＥＴが劣化していると判定されると、切替制御部５２３は、レギュレータ１０Ａをレギュレータ１０Ｃに切り替える。レギュレータ１０Ａがレギュレータ１０Ｃに切り替えられると、レギュレータ装置１００は、レギュレータ１０Ｂと１０Ｃで情報処理装置に電力を供給することになる。
切替制御部５２３がレギュレータ１０Ａ〜１０Ｃの切替制御のために生成する切替指令は、駆動制御部５２１に伝送される。駆動制御部５２１は、切替指令によって切り替えられた（選択された）レギュレータ（１０Ａ〜１０Ｃのうちのいずれか２つ）に駆動信号を供給する。
メモリ部５３は、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃのモニタ用ＦＥＴのオン抵抗の閾値を表す閾値データを格納するメモリである。閾値データが表すオン抵抗の閾値は、例えば、未使用状態のモニタ用ＦＥＴのオン抵抗（初期値）の＋１０％とする。閾値データが表すオン抵抗の閾値は、モニタ用ＦＥＴの動作特性等に応じて、レギュレータ装置１００の動作に支障が生じないような適切な値に設定すればよい。
メモリ部５３としては、例えば、不揮発性のメモリを用いる。レギュレータ装置１００の電源がオフにされても、閾値データを保持することが可能であるからである。また、メモリ部５３には、劣化判定部５２２が算出するオン抵抗値を表すデータも格納される。メモリ部５３は、格納部の一例である。
電力入力端子１０１は、レギュレータ装置１００が組み込まれるサーバに供給される電力（Ｖｉｎ）が入力される端子であり、例えば、５（Ｖ）〜１２（Ｖ）の直流電圧が入力される。電力入力端子１０１に入力される直流電圧は、レギュレータ装置１００内で所定電圧の直流電圧に変換（降圧）され、電力出力端子１０２から出力される。ここでは、一例として、電力出力端子１０２から１．８（Ｖ）〜５（Ｖ）の直流電圧が出力されることとする。電力出力端子１０２から出力される電力（Ｖｏｕｔ）は、レギュレータ装置１００が組み込まれるサーバ等の情報処理装置内のＩＣ等に供給される。
リアクトル１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃの一端は、それぞれ、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃの出力側に接続される。リアクトル１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃの他端は、電力出力端子１０２に接続される。
リアクトル１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃは、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃ内の動作用ＦＥＴのオン／オフに伴って電力変換用の誘導起電力を発生させるために設けられている。リアクトル１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃとしては、誘導コイルを用いることができる。
ダイオード１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃは、それぞれ、レギュレータ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃとリアクトル１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃとの間にカソードが接続され、アノードは接地されている。
コンデンサ１０５の一端は、リアクトル１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃと電力出力端子１０２との間に接続され、他端は接地される。コンデンサ１０５は、平滑用のコンデンサであり、電力出力端子１０２から出力される出力電圧を平滑化するために挿入されている。
出力電流検出部１０６は、電力出力端子１０２から出力される電流の電流値を検出する電流センサである。出力電流検出部１０６で検出される電流値は、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃの動作用ＦＥＴを駆動する駆動信号のデューティ比を決定するために、コントローラＩＣ５０の駆動制御部５２１にフィードバックされる。
なお、図２には、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃと電力出力端子１０２との間に、リアクトル１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃとダイオード１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃが接続される回路構成を示した。しかしながら、レギュレータとダイオードは、それぞれ、１つであってもよい。１つのレギュレータとダイオードに対して、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃを並列に接続してもよい。
次に、レギュレータ１０について説明する。
図３は、実施の形態のレギュレータ装置１００に用いるレギュレータ１０Ａの内部構成を示す図である。図３には、一例として降圧用のレギュレータ１０Ａを示す。レギュレータ１０Ｂ及び１０Ｃは、図３に示すレギュレータ１０Ａと同一の内部構成を有するため、ここではレギュレータ１０Ａについて説明する。
レギュレータ１０Ａは、電力入力端子１１、電力出力端子１２、動作用ＦＥＴ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、モニタ用ＦＥＴ１４、抵抗器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄを含む。
レギュレータ１０Ａは、さらに、ＦＥＴ駆動部１６、抵抗器１７、１８、及び電圧モニタ部１９を含む。
電力入力端子１１は、レギュレータ装置１００の電力入力端子１０１（図２参照）に接続されており、レギュレータ装置１００が組み込まれるサーバに供給される電力が入力される。例えば、５（Ｖ）〜１２（Ｖ）の直流電圧が入力される。
電力出力端子１２は、レギュレータ装置１００の電力出力端子１０２に接続されており、レギュレータ１０内で変換された電力を出力する。電力出力端子１２から出力される電力は、レギュレータ装置１００の電力出力端子１０２から出力される。
動作用ＦＥＴ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、ゲートがＦＥＴ駆動部１６に接続され、ソースがそれぞれ抵抗器１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄに接続され、ドレインが電力出力端子１２に接続される。
動作用ＦＥＴ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、ＦＥＴ駆動部１６によって駆動されるスイッチング素子であり、例えば、ＤＭＯＳトランジスタによって構築されるＰＭＯＳＦＥＴ（P-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を用いることができる。動作用ＦＥＴ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、電力入力端子１１から入力される電力を降圧するためのスイッチングを行う。
モニタ用ＦＥＴ１４は、ゲートがＦＥＴ駆動部１６に接続され、ソースが抵抗器１７に接続され、ドレインが抵抗器１８に接続される。
モニタ用ＦＥＴ１４は、ＦＥＴ駆動部１６によってオン／オフの制御が行われるスイッチング素子であり、例えば、ＤＭＯＳトランジスタによって構築されるＰＭＯＳＦＥＴを用いることができる。モニタ用ＦＥＴ１４は、動作用ＦＥＴ１３〜１３Ｄと同一種類で同一サイズのＦＥＴであり、動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３ＤとともにＦＥＴ駆動部１６によってスイッチングが行われるが、電力を変換するためには用いられず、劣化の度合を監視するために用いられる。
抵抗器１５Ａ〜１５Ｄは、それぞれ、一端（図３中の上側の端子）が電力入力端子１１に接続され、他端（図３中の下側の端子）がそれぞれ動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄのソースに接続される。ここでは、抵抗器１５Ａ〜１５Ｄの抵抗値はすべて同一であり、抵抗値はｒである。
ＦＥＴ駆動部１６は、動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄとモニタ用ＦＥＴ１４のオン／オフ制御を行うドライバである。ＦＥＴ駆動部１６としては、例えば、コントローラＩＣ５０から入力される動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄとモニタ用ＦＥＴ１４の駆動信号を増幅するアンプを用いることができる。
抵抗器１７は、一端（図３中の上側の端子）が電力入力端子１１に接続され、他端（図３中の下側の端子）がモニタ用ＦＥＴ１４のソースに接続される。抵抗器１７の抵抗値はＲ１である。
抵抗器１８は、一端（図３中の上側の端子）がモニタ用ＦＥＴ１４のドレインに接続され、他端（図３中の下側の端子）は接地される。抵抗器１８の抵抗値はＲ３である。
電圧モニタ部１９は、抵抗器１７の両端間電圧を検出する電圧センサである。電圧モニタ部１９が検出する電圧値を表す信号は、コントローラＩＣ５０に入力される。
ここで、コントローラＩＣ５０による動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄ及びモニタ用ＦＥＴ１４の駆動方法と、モニタ用ＦＥＴ１４の劣化の有無の判定方法について説明する。
コントローラＩＣ５０の主制御部５２は、モニタ用ＦＥＴ１４の劣化診断を行わずに、電力変換を行うために動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄをスイッチング駆動する通常動作時には、モニタ用ＦＥＴ１４を動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄと同一の駆動信号を用いて駆動する。駆動信号は、主制御部５２の駆動制御部５２１によって生成される。なお、この通常動作時の駆動モードを通常モードと称す。
モニタ用ＦＥＴ１４は、電力変換に関係ないが、電力変換を行う動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄと同一の駆動信号で駆動することにより、動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄと同程度の劣化を生じさせるためである。
また、コントローラＩＣ５０の主制御部５２は、モニタ用ＦＥＴ１４の劣化診断を行う際は、通常動作時と同様に動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄを駆動信号で駆動するとともに、モニタ用ＦＥＴ１４のゲートにＬレベルの駆動信号を入力することにより、モニタ用ＦＥＴ１４をオン状態に保持する。この駆動モードを測定モードと称す。
なお、動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄを通常時と同様に駆動する駆動信号と、モニタ用ＦＥＴ１４をオン状態に保持するための駆動信号は、主制御部５２の駆動制御部５２１によって生成される。
劣化判定部５２２は、モニタ用ＦＥＴ１４の劣化診断を行うために、モニタ用ＦＥＴ１４がオン状態に保持されている間に、電圧モニタ部１９の出力信号から抵抗器１７の両端間電圧を算出する。そして、劣化判定部５２２は、抵抗器１７の両端間電圧に基づいて、モニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値を算出する。
ここで、モニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗をＲ２とすると、電圧モニタ部１９は、抵抗器１７（抵抗値Ｒ１）、モニタ用ＦＥＴ１４（オン抵抗値Ｒ２）、抵抗器１８（抵抗値Ｒ３）の３つの抵抗器の分圧を検出していることになる。そして、モニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値Ｒ２が上昇すると、抵抗器１７、モニタ用ＦＥＴ１４、及び抵抗器１８に流れる電流値が減り、電圧モニタ部１９で検出する電圧値が低下する。
劣化判定部５２２は、電圧モニタ部１９で検出する電圧値と、モニタ用ＦＥＴ１４に劣化が生じていない場合に電圧モニタ部１９で検出される電圧値とを比較することによって、モニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値を算出する。なお、モニタ用ＦＥＴ１４に劣化が生じていない場合に電圧モニタ部１９で検出される電圧値を表すデータは、例えば、メモリ部５３に格納しておけばよい。
さらに、劣化判定部５２２は、算出したモニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値と、メモリ部５３（図２参照）に格納されている閾値データが表すモニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値の閾値とを比較し、算出したオン抵抗値がオン抵抗値の閾値以上であるか否かを判定する。劣化判定部５２２は、判定結果を切替制御部５２３に伝送する。
切替制御部５２３は、劣化判定部５２２の判定結果が、算出したオン抵抗値がオン抵抗値の閾値以上であることを示す場合は、オン抵抗値が閾値以上になったモニタ用ＦＥＴ１４を含むレギュレータ（１０Ａ〜１０Ｃのうちのいずれか）を他のレギュレータに切り替える。
例えば、劣化判定を行う前に、レギュレータ１０Ａ、１０Ｂで電力変換を行っている場合に、レギュレータ１０Ａ内のモニタ用ＦＥＴ１４が劣化していると劣化判定部５２２によって判定されると、切替制御部５２３は、レギュレータ１０Ａをレギュレータ１０Ｃに切り替える。レギュレータ１０Ａがレギュレータ１０Ｃに切り替えられると、レギュレータ装置１００は、レギュレータ１０Ｂと１０Ｃで情報処理装置に電力を供給することになる。
次に、図４を用いて、実施の形態のレギュレータ装置１００によるレギュレータ１０Ａ〜１０Ｃの切替処理について説明する。
図４は、実施の形態のレギュレータ装置１００によるレギュレータ１０Ａ〜１０Ｃの切替処理を示すフローチャートである。図４に示す処理は、コントローラＩＣ５０の主制御部５２によって実行される。
主制御部５２は、レギュレータ装置１００を含むサーバ等の情報処理装置、又は、当該情報処理装置にネットワーク等を通じて接続されている外部サーバ等の上位監視装置からコマンドを受信すると、処理を開始する（スタート）。
主制御部５２は、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃのモニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値を測定すべく、駆動信号を測定モードに切り替えるための切替指令を駆動制御部５２１に入力する（ステップＳ１）。これにより、駆動制御部５２１は、測定モードで動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄとモニタ用ＦＥＴ１４を駆動する。
測定モードでは、主制御部５２の駆動制御部５２１は、通常モード時と同様に動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄを駆動信号で駆動するとともに、モニタ用ＦＥＴ１４のゲートにＬレベルの駆動信号を入力することにより、モニタ用ＦＥＴ１４をオン状態に保持する。
次いで、主制御部５２は、抵抗器１７の両端間電圧を算出する（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理は、主制御部５２の劣化判定部５２２が、モニタ用ＦＥＴ１４の劣化診断を行うために、電圧モニタ部１９の出力信号から抵抗器１７の両端間電圧を算出することによって行われる。
次いで、主制御部５２は、モニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値を算出し、オン抵抗値を表すデータをメモリ部５３に格納する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理は、劣化判定部５２２が、抵抗器１７の両端間電圧に基づいて、モニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値を算出することによって実行される。
次いで、主制御部５２は、オン抵抗値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理は、劣化判定部５２２が、算出したモニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値と、メモリ部５３（図２参照）に格納されている閾値データが表すモニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値の閾値とを比較し、算出したオン抵抗値がオン抵抗値の閾値以上であるか否かを判定することによって実行される。劣化判定部５２２は、判定結果を切替制御部５２３に伝送する。
なお、ステップＳ３、Ｓ４の処理は、電力変換を行っているすべてのレギュレータ（１０Ａ〜１０Ｃのいずれか）について行われる処理である。
例えば、レギュレータ１０Ａと１０Ｂで電力変換を行っている場合は、レギュレータ１０Ａと１０Ｂのそれぞれに含まれるモニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値を算出し（ステップＳ３）、閾値との比較を行う（ステップＳ４）。
主制御部５２は、オン抵抗値が閾値以上であると判定した場合は（Ｓ４：ＹＥＳ）、劣化の生じていない正常なレギュレータ（１０Ａ〜１０Ｃのいずれか）の並列的な駆動を開始させる（ステップＳ５）。劣化の生じたレギュレータの代わりに駆動するレギュレータを予め駆動させるためである。ステップＳ５の処理は、主制御部５２の切替制御部５２３によって実行される処理である。
例えば、レギュレータ１０Ａと１０Ｂで電力変換を行っている場合に、レギュレータ１０Ａのモニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値が閾値以上になった場合は、劣化の生じたレギュレータ１０Ａを、劣化の生じていない正常なレギュレータ１０Ｃに切り替えるために、レギュレータ１０Ａの駆動を停止する前に、レギュレータ１０Ｃの駆動を開始する。切り替え時の電力供給を確保するためである。
レギュレータ１０Ｃの駆動は、切替制御部５２３から切替指令を受け取った駆動制御部５２１が、レギュレータ１０Ｃを通常モードで駆動することによって行われる。
次いで、主制御部５２は、劣化の生じたレギュレータを停止させる（ステップＳ６）。
例えば、レギュレータ１０Ａと１０Ｂで電力変換を行っている場合に、レギュレータ１０Ａのモニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値が閾値以上になり、レギュレータ１０Ｃの駆動がステップＳ５の処理によって開始されている場合には、劣化の生じたレギュレータ１０Ａ駆動が停止される。
ステップＳ６の処理が終了すると、主制御部５２は一連の処理を終了する（エンド）。
なお、ステップＳ５において、オン抵抗値が閾値以上ではないと主制御部５２が判定した場合は、フローはステップＳ７に進行する。
フローがステップＳ７に進行する場合は、現在電力変換を行っているレギュレータ（１０Ａ〜１０Ｃ）に劣化が生じていないため、主制御部５２は、現在電力変換を行っているレギュレータを継続使用する（ステップＳ７）。
ステップＳ７において、主制御部５２は、駆動制御部５２１に通常モードによる駆動を継続させる。
例えば、レギュレータ１０Ａと１０Ｂで電力変換を行っている場合は、レギュレータ１０Ａと１０Ｂによる電力変換が継続して行われることになる。
ステップＳ７の処理が終了すると、主制御部５２は一連の処理を終了する（エンド）。
以上、実施の形態のレギュレータ装置１００によれば、レギュレータ１０Ａ〜１０Ｃのモニタ用ＦＥＴ１４のオン抵抗値を監視することにより、動作用ＦＥＴ１３Ａ〜１３Ｄが電力変換を行っている間に、モニタ用ＦＥＴ１４の劣化診断を行うことができる。
そして、いずれかのレギュレータ（１０Ａ〜１０Ｃのいずれか）に劣化が生じたことが判明した場合は、劣化の生じていないレギュレータ（１０Ａ〜１０Ｃのいずれか）に切り替えることができるので、レギュレータ装置１００を含む情報処理装置等の動作を継続させた状態で、劣化監視とレギュレータ（１０Ａ〜１０Ｃのいずれか）の切替を実現できる。
このため、動作を停止することなく、劣化の生じたレギュレータ（１０Ａ〜１０Ｃのいずれか）を切り替えることのできるレギュレータ装置１００を提供することができる。
なお、以上では、動作用ＦＥＴ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄと、モニタ用ＦＥＴ１４とが、ＤＭＯＳトランジスタによって構築されるＰＭＯＳＦＥＴによって実現される形態について説明した。
しかしながら、動作用ＦＥＴ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ及びモニタ用ＦＥＴ１４は、ＤＭＯＳトランジスタに限らず、経年変化によってオン抵抗が増大するトランジスタであれば、ＤＭＯＳトランジスタ以外のトランジスタであってもよい。
以上、本発明の例示的な実施の形態のレギュレータ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
電力入力端子と、
電力出力端子と、
動作用ＦＥＴと、前記動作用ＦＥＴとともに駆動されるモニタ用ＦＥＴとを有し、前記電力入力端子と前記電力出力端子の間に並列に配設される複数のレギュレータと、
前記複数のレギュレータに含まれる前記モニタ用ＦＥＴが劣化したか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって劣化したと判定されたモニタ用ＦＥＴを含むレギュレータを、劣化の生じていないレギュレータと切り替える切替制御部と
を含む、レギュレータ装置。
（付記２）
前記判定部は、前記モニタ用ＦＥＴのオン抵抗値に基づいて、前記モニタ用ＦＥＴが劣化したか否かを判定する、付記１記載のレギュレータ装置。
（付記３）
前記動作用ＦＥＴと前記モニタ用ＦＥＴの駆動制御を行う駆動制御部をさらに含み、
前記駆動制御部は、前記モニタ用ＦＥＴの劣化診断を行わない通常動作時は、前記動作用ＦＥＴと前記モニタ用ＦＥＴとを同一の駆動信号でスイッチングし、前記モニタ用ＦＥＴの劣化診断を行う際は、前記動作用ＦＥＴをスイッチングするとともに、前記モニタ用ＦＥＴをオン状態に保持する、付記２記載のレギュレータ装置。
（付記４）
前記モニタ用ＦＥＴの劣化診断用のオン抵抗の閾値を表す閾値データを格納する格納部をさらに含み、
前記判定部は、前記格納部に格納される閾値データが表す閾値と、前記モニタ用ＦＥＴのオン抵抗値とを比較することによって前記モニタ用ＦＥＴが劣化したか否かを判定する、付記２又は３記載のレギュレータ装置。
１００ レギュレータ装置
１０１ 電力入力端子
１０２ 電力出力端子
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ レギュレータ
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ 動作用ＦＥＴ
１４ モニタ用ＦＥＴ
５０ コントローラＩＣ
５２ 主制御部
５２１ 駆動制御部
５２２ 劣化判定部
５２３ 切替制御部

Claims (2)

  1. 電力入力端子と、
    電力出力端子と、
    動作用ＦＥＴと、前記動作用ＦＥＴとともに駆動されるモニタ用ＦＥＴとを有し、前記電力入力端子と前記電力出力端子の間に並列に配設される複数のレギュレータと、
    前記複数のレギュレータに含まれる前記モニタ用ＦＥＴが劣化したか否かを判定する判定部と、
    前記判定部によって劣化したと判定されたモニタ用ＦＥＴを含むレギュレータを、劣化の生じていないレギュレータと切り替える切替制御部と、
    前記動作用ＦＥＴと前記モニタ用ＦＥＴの駆動制御を行う駆動制御部と
    前記判定部は、前記モニタ用ＦＥＴのオン抵抗値に基づいて、前記モニタ用ＦＥＴが劣化したか否かを判定し、
    前記駆動制御部は、前記モニタ用ＦＥＴの劣化診断を行わない通常動作時は、前記動作用ＦＥＴと前記モニタ用ＦＥＴとを同一の駆動信号でスイッチングし、前記モニタ用ＦＥＴの劣化診断を行う際は、前記動作用ＦＥＴをスイッチングするとともに、前記モニタ用ＦＥＴをオン状態に保持する、レギュレータ装置。
  2. 前記モニタ用ＦＥＴの劣化診断用のオン抵抗の閾値を表す閾値データを格納する格納部をさらに含み、
    前記判定部は、前記格納部に格納される閾値データが表す閾値と、前記モニタ用ＦＥＴのオン抵抗値とを比較することによって前記モニタ用ＦＥＴが劣化したか否かを判定する、請求項１記載のレギュレータ装置。
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