JP6630188B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング電源装置に関する。

従来から様々なスイッチング電源装置が開発されている。その中には、電源装置の出力電圧がスペック上限またはスペック下限を超えることを検知することで異常を検知するものがある。

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１を挙げることができる。

特開２０１２−２５７４４４号公報

しかしながら、上記のような出力電圧がスペック範囲を超える異常を検知するスイッチング電源装置では、例えば、スペック範囲内において出力電圧が短時間に大きく変動するスパイク電圧の発生や、スペック範囲内において生じる出力電圧の発振などのスペック範囲内での異常を検知することは困難であった。

例えばスイッチング電源装置が車載用である場合、自動車の電気／電子に関する機能安全についての国際規格であるＩＳＯ２６２６２なども策定されている状況では、より安全性を重視するため、スペック範囲外のみならずスペック範囲内で生じる異常を検知することの要請が高い。

上記状況に鑑み、本発明は、出力電圧のスペック範囲内での異常を有効に検知することができるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係るスイッチング電源装置は、
スイッチング素子と、
クロック信号を生成する発振器と、
出力電圧に基づく帰還電圧と前記クロック信号に基づき前記スイッチング素子をスイッチング制御する帰還制御部と、
前記帰還電圧と所定の基準電圧とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力する比較信号に生じるパルスの個数と、前記クロック信号または前記クロック信号に同期する信号に生じるパルスの個数とを比較し、比較結果に基づき正常か否かを示す検知信号を出力する異常検知部と、を備える構成としている（第１の構成）。

また、上記第１の構成において、前記異常検知部は、所定周期における前記比較信号に生じるパルスの個数をカウントする第１カウント部と、前記所定周期における前記クロック信号または前記クロック信号に同期する信号に生じるパルスの個数をカウントする第２カウント部と、前記第１カウント部による第１カウント値が前記第２カウント部による第２カウント値に比して所定の第１閾値以上多い場合、または前記第１カウント値が前記第２カウント値に比して所定の第２閾値以上少ない場合、異常が生じたと判定して前記検知信号を出力する判定部と、を有することとしてもよい（第２の構成）。

また、上記第２の構成において、前記異常検知部は、前記第１閾値、前記第２閾値、および前記所定周期が設定可能であるレジスタを更に有することとしてもよい（第３の構成）。

また、上記第１〜第３のいずれかの構成において、前記帰還制御部により出力される前記スイッチング素子をスイッチング駆動するためのドライブ信号に基づき、電圧値が周期的に変動するリップル電圧を前記基準電圧として生成するリップル電圧生成部を更に備えることとしてもよい（第４の構成）。

また、上記第４の構成において、前記帰還制御部は、前記帰還電圧と参照電圧とが入力されるエラーアンプを有し、前記リップル電圧生成部は、前記ドライブ信号と前記参照電圧とに基づき前記リップル電圧を生成することとしてもよい（第５の構成）。

また、上記第１〜第３のいずれかの構成において、前記基準電圧は、固定値の参照電圧であることとしてもよい（第６の構成）。

また、上記第１〜第６のいずれかの構成において、前記クロック信号に同期する信号は、前記帰還制御部により出力される前記スイッチング素子をスイッチング駆動するためのドライブ信号であることとしてもよい（第７の構成）。

また、上記第１〜第７のいずれかの構成において、前記異常検知部は、前記検知信号を外部のマイコンに出力することとしてもよい（第８の構成）。

また、上記第１〜第８のいずれかの構成のスイッチング電源装置は、前記スイッチング素子と接続されるインダクタを更に備える降圧コンバータであることとしてもよい（第９の構成）。

また、上記第１〜第９のいずれかの構成のスイッチング電源装置は、車載用であることが好適である。

本発明のスイッチング電源装置によると、出力電圧のスペック範囲内での異常を有効に検知することができる。

本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。 ロジック部の一構成例を示すブロック図である。 出力電圧が正常状態である場合の各種信号波形例を示すタイミングチャートである。 出力電圧が持ち上がる異常状態が生じた場合の各種信号波形例を示すタイミングチャートである。 出力電圧が持ち下がる異常状態が生じた場合の各種信号波形例を示すタイミングチャートである。 出力電圧にスパイク電圧が生じる異常状態の場合の各種信号波形例を示すタイミングチャートである。 出力電圧がスペック範囲内で発振する異常状態が生じた場合の各種信号波形例を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。 スイッチング電源装置を搭載した車両の一構成例を示す外観図である。

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

＜スイッチング電源装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。図１に示すスイッチング電源装置１５は、入力電圧Ｖｉｎを降圧して出力電圧Ｖｏｕｔを生成し、負荷Ｚ１へ供給する降圧ＤＣ／ＤＣコンバータである。

スイッチング電源装置１５は、上側スイッチング素子Ｑ１、下側スイッチング素子Ｑ２、コイルＬ１（インダクタ）、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、エラーアンプ１、スロープ電圧生成部２、コンパレータ３、発振器４、ＲＳフリップフロップ５、ドライバ６、リップル電圧生成部７、コンパレータ８、およびロジック部９（異常検知部）を備えている。図１に示す構成のうち、例えば、各々ディスクリートな素子である上側スイッチング素子Ｑ１、下側スイッチング素子Ｑ２、コイルＬ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、および抵抗Ｒ２以外の構成要素によってドライバＩＣ（半導体装置）が構成される。

ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）で構成される上側スイッチング素子Ｑ１のソースには、入力電圧Ｖｉｎが印加される。上側スイッチング素子Ｑ１のドレインは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成される下側スイッチング素子Ｑ２のドレインに接続され、下側スイッチング素子Ｑ２のソースは接地端に接続される。

上側スイッチング素子Ｑ１と下側スイッチング素子Ｑ２との接続点Ｐは、コイルＬ１の一端に接続される。コイルＬ１の他端は、コンデンサＣ１の一端と共に出力端子Ｔｏに接続される。コンデンサＣ１の他端は、接地端に接続される。

出力電圧Ｖｏｕｔが生じる出力端子Ｔｏと接地端との間で、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２は直列に接続される。出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗Ｒ１、Ｒ２によって分圧して生成される帰還電圧ＦＢがエラーアンプ１の反転入力端（−）に印加される。エラーアンプ１の非反転入力端（＋）には、参照電圧Ｖｒｅｆ１が印加される。

エラーアンプ１は、帰還電圧ＦＢと基準電圧Ｖｒｅｆ１との差分を増幅して誤差電圧ＳＥを生成する。エラーアンプ１の出力端は、コンパレータ３の反転入力端に接続される。

スロープ電圧生成部２は、鋸歯状波または三角波のスロープ電圧ＳＬＰを生成・出力する。スロープ電圧ＳＬＰは、コンパレータ３の非反転入力端に印加される。

コンパレータ３は、誤差電圧ＳＥとスロープ電圧ＳＬＰとを比較し、比較結果である比較信号ＳＣ１をＲＳフリップフロップ５のリセット端子に出力する。発振器４は、所定周波数のパルス状のクロック信号ＣＬＫを生成する。クロック信号ＣＬＫは、ＲＳフリップフロップ５のセット端子に入力される。

ＲＳフリップフロップ５は、クロック信号ＣＬＫと比較信号ＳＣ１とに基づいてパルス状のドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣを生成し、ドライバ６に出力する。ドライバ６は、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣに基づいてゲート信号Ｇ１およびゲート信号Ｇ２を生成し、ゲート信号Ｇ１を上側スイッチング素子Ｑ１のゲートに印加すると共に、ゲート信号Ｇ２を下側スイッチング素子Ｑ２のゲートに印加する。

以上のようなエラーアンプ１、スロープ電圧生成部２、コンパレータ３、およびＲＳフリップフロップ５から成る帰還制御部により、帰還電圧ＦＢおよびクロック信号ＣＬＫを用いて上側スイッチング素子Ｑ１および下側スイッチング素子Ｑ２をスイッチング制御する帰還制御を行い、出力電圧Ｖｏｕｔは一定に制御される。即ち、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣは、ＰＷＭ（pulse width modulation）制御によりオンデューティを調整される。

本実施形態のスイッチング電源装置１５では、更にリップル電圧生成部７、コンパレータ８、およびロジック部９を備える構成としている。リップル電圧生成部７は、オペアンプ７１、抵抗７２、抵抗７３、およびコンデンサ７４を有する。オペアンプ７１の非反転入力端（＋）には、エラーアンプ１用の参照電圧Ｖｒｅｆ１が印加される。オペアンプ７１の反転入力端（−）には、抵抗７２の一端が接続される。抵抗７２の他端には、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣが印加される。オペアンプ７１の反転入力端には、更にコンデンサ７４の一端と抵抗７３の一端も接続される。オペアンプ７１の出力端は、コンデンサ７４の他端と抵抗７３の他端に接続される。

抵抗７２、抵抗７３、およびコンデンサ７４は、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣに応じてオペアンプ７１の負帰還ループをパルス駆動する。その結果、オペアンプ７１から出力されるリップル電圧Ｖｒｐは、参照電圧Ｖｒｅｆ１を基準として周期的に電圧値が変動する波形となる（後述する図３等を参照）。

なお、オペアンプ７１に印加される基準電圧は、エラーアンプ１用の参照電圧Ｖｒｅｆ１に限ることはなく、例えば参照電圧Ｖｒｅｆ１をシフトした電圧であってもよい。

リップル電圧生成部７から出力されるリップル電圧Ｖｒｐは、コンパレータ８の非反転入力端に印加される。コンパレータ８の反転入力端には、帰還電圧ＦＢが印加される。コンパレータ８は、リップル電圧Ｖｒｐと帰還電圧ＦＢとを比較し、比較結果として比較信号ＳＣ２を出力する。

ロジック部９は、入力されるクロック信号ＣＬＫおよび比較信号ＳＣ２に基づき、出力電圧Ｖｏｕｔの状態を検知し、出力電圧Ｖｏｕｔが正常状態か否かを示す検知信号ＤＥＴを出力する。検知信号ＤＥＴは、例えばスイッチング電源装置１５外部のマイコンに送信することで、当該マイコンに出力電圧Ｖｏｕｔの状態を報知することができる。なお、スイッチング電源装置１５が例えば車載用である場合は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）に上記マイコンを含めることができる。

＜異常検知動作＞
次に、スイッチング電源装置１５における出力電圧Ｖｏｕｔの異常検知動作について図３〜図７のタイミングチャートを用いて説明する。

図３は、出力電圧Ｖｏｕｔが正常状態である場合の各種信号波形例を示すタイミングチャートである。図３において、上側から順に、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣ、帰還電圧ＦＢ（実線）、リップル電圧Ｖｒｐ（破線）、クロック信号ＣＬＫ、および比較信号ＳＣ２を示す（以降の他のタイミングチャートについても同様）。出力電圧Ｖｏｕｔが正常状態である場合、帰還電圧ＦＢも正常な波形となる。

クロック信号ＣＬＫがＨｉｇｈレベルに立ち上がると、ＲＳフリップフロップ５がセットされ、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣはＨｉｇｈレベルに立ち上がる。これにより、ゲート信号Ｇ１、Ｇ２によって上側スイッチング素子Ｑ１はオンとなり、下側スイッチング素子Ｑ２はオフとなる。すると、入力電圧Ｖｉｎの印加端から上側スイッチング素子Ｑ１、コイルＬ１を介して負荷Ｚ１に向けて電流が流れ、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。即ち、帰還電圧ＦＢも上昇する。

クロック信号ＣＬＫの立ち上がりのときにスロープ電圧生成部２によりスロープ電圧ＳＬＰは上昇を開始し、スロープ電圧ＳＬＰが誤差電圧ＳＥに到達すると、比較信号ＳＣ１がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに立ち上がり、ＲＳフリップフロップ５はリセットされる。これにより、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣはＬｏｗレベルに立ち下がり、ゲート信号Ｇ１、Ｇ２によって上側スイッチング素子Ｑ１はオフとなり、下側スイッチング素子Ｑ２はオンとなる。つまり、誤差電圧ＳＥとスロープ電圧ＳＬＰとによって、上側スイッチング素子Ｑ１のオン期間Ｔｏｎが調整される。

上側スイッチング素子Ｑ１がオフとなると、スイッチング素子Ｑ２およびコイルＬ１を介して電流が流れ、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。従って、帰還電圧ＦＢも減少する。そして、クロック信号ＣＬＫがＨｉｇｈレベルに立ち上がると、ＲＳフリップフロップ５がセットされ、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣはＨｉｇｈレベルに立ち上がる。ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣの立ち下りから立ち上がりまでの期間が上側スイッチング素子Ｑ１のオフ期間Ｔｏｆｆとなる。

リップル電圧Ｖｒｐは、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣがＨｉｇｈレベルとなるオン期間Ｔｏｎにおいて減少し、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣがＬｏｗレベルとなるオフ期間Ｔｏｆｆにおいて上昇し、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣに応じて周期的に電圧値が変動する波形となる。

オフ期間Ｔｏｆｆの終了タイミング付近において、上昇するリップル電圧Ｖｒｐが減少する帰還電圧ＦＢを上回ることで、比較信号ＳＣ２はＨｉｇｈレベルに立ち上がる。その後、次のオン期間Ｔｏｎの開始タイミング付近において、減少するリップル電圧Ｖｒｐが上昇する帰還電圧ＦＢを下回ることで、比較信号ＳＣ２はＬｏｗレベルに立ち下がる。これにより、オフ期間Ｔｏｆｆからオン期間Ｔｏｎへの切替わりタイミングの付近において比較信号ＳＣ２にパルスが生じる。

図３に示す例では、出力電圧Ｖｏｕｔが正常状態であるため、クロック信号ＣＬＫのパルスに一対一に対応して比較信号ＳＣ２のパルスが生じており、両者のパルスの個数は所定期間において同数となっている。

次に、図４は、出力電圧Ｖｏｕｔが途中で持ち上がる異常が生じた場合の例を示すタイミングチャートである。図４においては、出力電圧Ｖｏｕｔの持ち上がりにより、期間Ｔ１において帰還電圧ＦＢの持ち上がりが生じている。なお、帰還電圧ＦＢは、スペックに対応する上限電圧Ｖｌｉｍ１と下限電圧Ｖｌｉｍ２の間で持ち上がっている。

この場合、クロック信号ＣＬＫにパルスＰ１およびパルスＰ２が生じるタイミングの付近において、比較信号ＳＣ２にはパルスが生じないため、所定期間において比較信号ＳＣ２のパルスの個数がクロック信号ＣＬＫのパルスの個数よりも少なくなっている。

次に、図５は、出力電圧Ｖｏｕｔが途中で持ち下がる異常が生じた場合の例を示すタイミングチャートである。図５においては、出力電圧Ｖｏｕｔの持ち下がりにより、期間Ｔ２において帰還電圧ＦＢの持ち下がりが生じている。なお、帰還電圧ＦＢは、上限電圧Ｖｌｉｍ１と下限電圧Ｖｌｉｍ２の間で持ち下がっている。

この場合、帰還電圧ＦＢの持ち下がりにより、タイミングｔ１においてリップル電圧Ｖｒｐが帰還電圧ＦＢを上回って比較信号ＳＣ２がＨｉｇｈレベルに立ち上がって以降、帰還電圧ＦＢはリップル電圧Ｖｒｐを下回り続けるので、比較信号ＳＣ２はＨｉｇｈレベルを維持する。従って、クロック信号ＣＬＫに生じるパルスＰ３〜Ｐ５に対して比較信号ＳＣ２には１つのみのパルスが生じることとなり、所定期間において比較信号ＳＣ２のパルスの個数がクロック信号ＣＬＫのパルスの個数よりも少なくなっている。

次に、図６は、出力電圧Ｖｏｕｔにおいてスパイク電圧が生じる異常が発生した場合の例を示すタイミングチャートである。負荷Ｚ１における消費電流が急激に大きくなるために出力電圧Ｖｏｕｔにおいて短時間内に電圧値が減少後上昇するスパイク電圧が生じることにより、図６に示すように、帰還電圧ＦＢにおいてもスパイク電圧Ｖｓｐ１およびＶｓｐ２が生じている。なお、スパイク電圧Ｖｓｐ１、Ｖｐｓ２は、上限電圧Ｖｌｉｍ１と下限電圧Ｖｌｉｍ２の間で生じている。

この場合、スパイク電圧Ｖｓｐ１およびＶｓｐ２に応じて、比較信号ＳＣ２にパルスＰ６およびＰ７が生じることとなり、所定期間において比較信号ＳＣ２のパルスの個数がクロック信号ＣＬＫのパルスの個数よりも多くなっている。

次に、図７は、出力電圧Ｖｏｕｔにおいてスペック範囲内での発振が生じる異常が発生した場合の例を示すタイミングチャートである。図７に示すように、スイッチング周期に比して長い周期で帰還電圧ＦＢに発振が生じている。発振は、上限電圧Ｖｌｉｍ１と下限電圧Ｖｌｉｍ２の間で生じている。

この場合、帰還電圧ＦＢがリップル電圧Ｖｒｐを下回るタイミングｔ２において、比較信号ＳＣ２がＨｉｇｈレベルに立ち上がる。そして、Ｈｉｇｈレベルが維持された後、タイミングｔ３において帰還電圧ＦＢがリップル電圧Ｖｒｐを上回ると比較信号ＳＣ２がＬｏｗレベルに立ち下がる。これにより、図７に示すクロック信号ＣＬＫに生じる５つのパルスに対して、比較信号ＳＣ２においては１つのみのパルスが生じることとなり、所定期間において比較信号ＳＣ２のパルスの個数がクロック信号ＣＬＫのパルスの個数よりも少なくなっている。

以上から、出力電圧Ｖｏｕｔが異常状態の場合は正常状態の場合に比して、クロック信号ＣＬＫに生じるパルスの個数と比較信号ＳＣ２に生じるパルスの個数との差分が大きくなるので、両者のパルスの個数を比較することで異常状態を検知することが可能となることが分かる。

このような比較処理を行うためにロジック部９が設けられる。図２は、ロジック部９の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、ロジック部９は、第１カウント部９１と、第２カウント部９２と、判定部９３と、レジスタ９４と、を有している。

第１カウント部９１は、比較信号ＳＣ２に生じるパルスの個数をカウントし、第１カウント値ＣＴ１を判定部９３に出力する。第２カウント部９２は、クロック信号ＣＬＫに生じるパルスの個数をカウントし、第２カウント値ＣＴ２を判定部９３に出力する。第１カウント部９１および第２カウント部９２は、レジスタ９４に設定された所定期間Ｔｓ（所定周期）におけるパルスの個数をカウントする。

判定部９３は、第１カウント値ＣＴ１と第２カウント値ＣＴ２とを比較し、第１カウント値ＣＴ１がＣＴ２に比して所定の第１閾値Ｎ１以上多い場合、または第１カウント値ＣＴ１がＣＴ２に比して所定の第２閾値Ｎ２以上少ない場合に、出力電圧Ｖｏｕｔに異常が生じていると判定し、そうでない場合は正常であると判定する。判定部９３は、判定結果に応じた検知信号ＤＥＴを出力する。

第１閾値Ｎ１、第２閾値Ｎ２、および所定周期Ｔｓは、それぞれレジスタ９４に設定可能となっている。実際には、負荷Ｚ１における負荷電流の変動により、出力電圧Ｖｏｕｔが正常状態であってもクロック信号ＣＬＫおよび比較信号ＳＣ２にそれぞれ生じるパルスの個数に若干差が生じる場合がある。そこで、第１閾値Ｎ１および第２閾値Ｎ２は、それぞれゼロより大きな所定値としている。第１閾値Ｎ１、第２閾値Ｎ２、および所定周期Ｔｓは、負荷Ｚ１の負荷電流特性に応じてレジスタ９４に設定される。

このように本実施形態によれば、出力電圧Ｖｏｕｔのスペック範囲内での異常が生じた場合でも、その異常を検知することが可能となる。そのため、スイッチング電源装置１５をより安全性を重視したものとすることができる。

＜変形例＞
図８は、本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源装置２０の構成を示す図である。スイッチング電源装置２０の第１実施形態（図１）との構成の相違点は、コンパレータ８の非反入力端に印加される電圧がリップル電圧ではなく、所定の固定電圧値である参照電圧Ｖｒｅｆ２としていることである。

リップル電圧を用いる第１実施形態では、出力電圧Ｖｏｕｔが正常状態である場合に、帰還電圧ＦＢが上に凸となる波形であるのに対し、リップル電圧Ｖｒｐは下に凸となる波形になるので、ノイズ等により帰還電圧ＦＢが不要にリップル電圧Ｖｒｐを下回って比較信号ＳＣ２にパルスが生じることを抑止できる。しかしながら、帰還電圧ＦＢが上に大きく突出する波形となる場合であれば、本実施形態のように帰還電圧ＦＢと比較する参照電圧Ｖｒｅｆ２が一定値であっても、正常状態の場合の誤検知を抑止できる。

続いて、図９は、本発明の第３実施形態に係るスイッチング電源装置２５の構成を示す図である。スイッチング電源装置２５の第１実施形態（図１）との構成の相違点は、ロジック部９にクロック信号ＣＬＫの代わりにドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣが入力されることである。

図３等に示すように、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣは、クロック信号ＣＬＫのパルスと一対一でパルスが生成されるので、ロジック部９において、比較信号ＳＣ２に生じるパルスの個数と、ドライブ信号ＤＲＶ_ＬＧＣに生じるパルスの個数とを比較することで、第１実施形態と同様に出力電圧Ｖｏｕｔの異常状態を検知することができる。

＜車両への適用＞
図１０は、スイッチング電源装置を搭載した車両の一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Ｘは、バッテリＸ１０と、バッテリＸ１０から入力電圧Ｖｉｎの供給を受けて動作する種々の電子機器Ｘ１１〜Ｘ１８と、を搭載している。なお、図１０におけるバッテリＸ１０および電子機器Ｘ１１〜Ｘ１８の搭載位置については、図示の便宜上、実際とは異なる場合がある。

電子機器Ｘ１１は、エンジンに関連する制御（インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、および、オートクルーズ制御など）を行うエンジンコントロールユニットである。

電子機器Ｘ１２は、ＨＩＤ［high intensity discharged lamp］やＤＲＬ［daytime running lamp］などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。

電子機器Ｘ１３は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。

電子機器Ｘ１４は、車両Ｘの運動に関連する制御（ＡＢＳ［anti-lock brake system］制御、ＥＰＳ［electric power steering］制御、電子サスペンション制御など）を行うボディコントロールユニットである。

電子機器Ｘ１５は、ドアロックや防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。

電子機器Ｘ１６は、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、ダンパー（ショックアブソーバー）、電動サンルーフ、および、電動シートなど、標準装備品やメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Ｘに組み込まれている電子機器である。

電子機器Ｘ１７は、車載Ａ／Ｖ［audio/visual］機器、カーナビゲーションシステム、および、ＥＴＣ［electronic toll collection system］など、ユーザオプション品として任意で車両Ｘに装着される電子機器である。

電子機器Ｘ１８は、車載ブロア、オイルポンプ、ウォーターポンプ、バッテリ冷却ファンなど、高耐圧系モータを備えた電子機器である。

なお、先に説明したスイッチング装置１５、２０、２５は、負荷Ｚ１への電力供給手段として、電子機器Ｘ１１〜Ｘ１８のいずれにも組み込むことが可能である。特に車載に関するＩＳＯ２６２６２などの規定を満たすには、本実施形態のようなスペック範囲内での出力電圧の異常を検知する機能が重要となる。

＜その他＞
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全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り、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

例えば、本発明は、下側スイッチング素子Ｑ２をダイオードとした非同期整流型の降圧コンバータに適用することも可能である。

本発明は、例えば車両に搭載されるスイッチング電源装置に利用することができる。

１ エラーアンプ
２ スロープ電圧生成部
３ コンパレータ
４ 発振器
５ ＲＳフリップフロップ
６ ドライバ
７ リップル電圧生成部
７１ オペアンプ
７２ 抵抗
７３ 抵抗
７４ コンデンサ
８ コンパレータ
９ ロジック部
９１ 第１カウント部
９２ 第２カウント部
９３ 判定部
９４ レジスタ
１５、２０、２５ スイッチング電源装置
Ｌ１ コイル
Ｑ１ 上側スイッチング素子
Ｑ２ 下側スイッチング素子
Ｃ１ コンデンサ
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
Ｚ１ 負荷
Ｘ 車両
Ｘ１０ バッテリ
Ｘ１１〜Ｘ１８ 電子機器

Claims (10)

1. スイッチング素子と、
   クロック信号を生成する発振器と、
   出力電圧に基づく帰還電圧と前記クロック信号に基づき前記スイッチング素子をスイッチング制御する帰還制御部と、
   前記帰還電圧と所定の基準電圧とを比較するコンパレータと、
   前記コンパレータの出力する比較信号に生じるパルスの個数と、前記クロック信号または前記クロック信号に同期する信号に生じるパルスの個数とを比較し、比較結果に基づき正常か否かを示す検知信号を出力する異常検知部と、
   を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
2. 前記異常検知部は、
   所定周期における前記比較信号に生じるパルスの個数をカウントする第１カウント部と、
   前記所定周期における前記クロック信号または前記クロック信号に同期する信号に生じるパルスの個数をカウントする第２カウント部と、
   前記第１カウント部による第１カウント値が前記第２カウント部による第２カウント値に比して所定の第１閾値以上多い場合、または前記第１カウント値が前記第２カウント値に比して所定の第２閾値以上少ない場合、異常が生じたと判定して前記検知信号を出力する判定部と、
   を有することを請求項１に記載のスイッチング電源装置。
3. 前記異常検知部は、前記第１閾値、前記第２閾値、および前記所定周期が設定可能であるレジスタを更に有することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。
4. 前記帰還制御部により出力される前記スイッチング素子をスイッチング駆動するためのドライブ信号に基づき、電圧値が周期的に変動するリップル電圧を前記基準電圧として生成するリップル電圧生成部を更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
5. 前記帰還制御部は、前記帰還電圧と参照電圧とが入力されるエラーアンプを有し、
   前記リップル電圧生成部は、前記ドライブ信号と前記参照電圧とに基づき前記リップル電圧を生成することを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源装置。
6. 前記基準電圧は、固定値の参照電圧であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
7. 前記クロック信号に同期する信号は、前記帰還制御部により出力される前記スイッチング素子をスイッチング駆動するためのドライブ信号であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
8. 前記異常検知部は、前記検知信号を外部のマイコンに出力することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
9. 前記スイッチング素子と接続されるインダクタを更に備える降圧コンバータであることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
10. 車載用であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。

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