JP6868381B2 - 電圧変動検知回路、半導体集積回路、車両 - Google Patents

電圧変動検知回路、半導体集積回路、車両 Download PDF

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Description

本発明は、電圧の変動を検知する電圧変動検知回路並びにこれを用いた半導体集積回路及び車両に関する。
特許文献１では、変動検知対象の電圧をＡ／Ｄコンバータでディジタル値に変換し、そのディジタル値の変動量から変動検知対象の電圧の変動幅を導出する電圧変動検知回路が提案されている。
特開２００５−３２６３１３号公報
しかしながら、特許文献１で提案されている電圧変動検知回路は、Ａ／Ｄコンバータを必要とする構成であるため、大掛かりな回路になっていた。
本発明は、上記の状況に鑑み、Ａ／Ｄコンバータを必要としない構成で電圧の変動を検知することができる電圧変動検知回路並びにこれを用いた半導体集積回路及び車両を提供することを目的とする。
本明細書中に開示されている第１の構成の電圧変動検知回路は、閾値電圧を生成する閾値電圧生成回路と、変動検知対象の電圧と前記閾値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に基づいて前記閾値電圧生成回路を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記閾値電圧を段階的に小さくし、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以上になると、前記閾値電圧を所定段階大きくしてから再度前記閾値電圧を段階的に小さくし、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以上になると、前記閾値電圧を所定段階大きくする動作が繰り返されるように、前記閾値電圧生成回路を制御し、前記制御部は、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以上になった時点の制御内容に基づいて前記変動検知対象の電圧の変動を検知する構成である。
また、上記第１の構成の電圧変動検知回路において、前記閾値電圧を所定の減少量又は所定値に達するまで段階的に小さくしても前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以上にならない場合に、前記閾値電圧を最大にしてから再度前記閾値電圧を段階的に小さくする構成（第２の構成）であってもよい。
本明細書中に開示されている第３の構成の電圧変動検知回路は、閾値電圧を生成する閾値電圧生成回路と、変動検知対象の電圧と前記閾値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に基づいて前記閾値電圧生成回路を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記閾値電圧を段階的に大きくし、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以下になると、前記閾値電圧を所定段階小さくしてから再度前記閾値電圧を段階的に大きくし、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以下になると、前記閾値電圧を所定段階小さくする動作が繰り返されるように、前記閾値電圧生成回路を制御し、前記制御部は、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以下になった時点の制御内容に基づいて前記変動検知対象の電圧の変動を検知する構成である。
また、上記第３の構成の電圧変動検知回路において、前記閾値電圧を所定の増加量又は所定値に達するまで段階的に大きくしても前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以下にならない場合に、前記閾値電圧を最小にしてから再度前記閾値電圧を段階的に大きくする構成（第４の構成）であってもよい。
本明細書中に開示されている第５の構成の電圧変動検知回路は、第１閾値電圧及び前記第１閾値電圧より小さい第２閾値を生成する閾値電圧生成回路と、変動検知対象の電圧と前記第１閾値電圧とを比較する第１コンパレータと、前記変動検知対象の電圧と前記第２閾値電圧とを比較する第２コンパレータと、前記第１コンパレータの出力及び前記第２コンパレータの出力に基づいて前記閾値電圧生成回路を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１閾値電圧を段階的に小さくし且つ前記第２閾値電圧を段階的に大きくし、前記変動検知対象の電圧が前記第１閾値電圧以上又は前記第２閾値電圧以下になると、前記第１閾値電圧を所定段階大きくし且つ前記第２閾値電圧を所定段階小さくしてから再度前記第１閾値電圧を段階的に小さくし且つ前記第２閾値電圧を段階的に大きくし、前記変動検知対象の電圧が前記第１閾値電圧以上又は前記第２閾値電圧以下になると、前記第１閾値電圧を所定段階大きくし且つ前記第２閾値電圧を所定段階小さくする動作が繰り返されるように、前記閾値電圧生成回路を制御し、前記制御部は、前記変動検知対象の電圧が前記第１閾値電圧以上又は前記第２閾値電圧以下になった時点の制御内容に基づいて前記変動検知対象の電圧の変動を検知する構成である。
また、上記第５の構成の電圧変動検知回路において、前記閾値電圧生成回路は、第１固定抵抗と、抵抗値が段階的に可変する可変抵抗と、第２固定抵抗と、を含み、前記第１固定抵抗の第１端に参照電圧が印加され、前記第１固定抵抗の第２端に前記可変抵抗の第１端が接続され、前記可変抵抗の第２端に前記第２固定抵抗の第１端が接続され、前記第２固定抵抗の第２端が接地され、前記第１固定抵抗と前記可変抵抗との接続ノードに前記第１閾値電圧が発生し、前記可変抵抗と前記第２固定抵抗との接続ノードに前記第２閾値電圧が発生する構成（第６の構成）であってもよい。
また、上記第１、２、５、６いずれかの構成の電圧変動検知回路において、前記制御部は、前記第１閾値電圧が最大であるときに前記変動検知対象の電圧が前記第１閾値電圧以上であれば、前記変動検知対象の電圧が過電圧になっていることを検出する構成（第７の構成）であってもよい。
また、上記第３〜６いずれかの構成の電圧変動検知回路において、前記制御部は、前記第２閾値電圧が最小であるときに前記変動検知対象の電圧が前記第２閾値電圧以下であれば、前記変動検知対象の電圧が低電圧になっていることを検出する構成（第８の構成）であってもよい。
また、上記第１〜８いずれかの構成の電圧変動検知回路において、前記制御部は、前記変動検知対象の電圧の発振、前記変動検知対象の電圧のスパイク、及び前記変動検知対象の電圧のドリフトの少なくとも一つを検知する構成（第９の構成）であってもよい。
本明細書中に開示されている半導体集積回路は、上記第１〜第９いずれかの構成の電圧変動検知回路と、前記変動検知対象の電圧を生成する電圧生成回路の少なくとも一部と、を有する構成（第１０の構成）である。
本明細書中に開示されている車両は、上記第１０の構成の半導体集積回路を有する構成（第１１の構成）である。
本明細書中に開示されている電圧変動検知回路、半導体集積回路、及び車両によれば、Ａ／Ｄコンバータを必要としない構成で電圧の変動を検知することができる。
電圧変動検知回路の第１構成例を示す図 可変抵抗の一構成例を示す図 検知対象の電圧と第１閾値電圧を示すタイムチャート 電圧変動検知回路の第２構成例を示す図 検知対象の電圧と第２閾値電圧を示すタイムチャート 電圧変動検知回路の第３構成例を示す図 検知対象の電圧、第１閾値電圧、及び第２閾値電圧を示すタイムチャート 電源装置の一構成例を示す図 電源装置の他の構成例を示す図 電源装置が搭載される車両の外観図
＜第１構成例＞
図１は、電圧変動検知回路の第１構成例を示す図である。図１に示す電圧変動検知回路は、定電圧源１と、固定抵抗２Ａと、可変抵抗３と、コンパレータ４Ａと、制御部５Ａと、を有する。
第１閾値電圧ＶＴＨ１を生成する閾値電圧生成回路は、定電圧源１、固定抵抗２Ａ、及び可変抵抗３を有する。定電圧源１は参照電圧ＶＲＥＦを生成する。固定抵抗２Ａと可変抵抗３とによって構成される分圧回路は、参照電圧ＶＲＥＦの分圧である第１閾値電圧ＶＴＨ１を生成する。可変抵抗３の抵抗値が大きくなるほど、第１閾値電圧ＶＴＨ１は大きくなる。可変抵抗３は、例えば図２に示すように抵抗Ｒ１〜Ｒ４を直列接続し、各抵抗Ｒ１〜Ｒ４に各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を並列接続した構成にすることができる。図２に示す構成の場合、例えば抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値の比を２０：２１：２２：２３にすると、可変抵抗３の抵抗値を等ピッチで２４段階変化させることができる。
コンパレータ４Ａは、変動検知対象の電圧ＶＴＧと第１閾値電圧ＶＴＨ１を比較する。変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上であれば、コンパレータ４Ａはハイレベルの信号を出力する。一方、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１未満であれば、コンパレータ４Ａはローレベルの信号を出力する。
制御部５Ａは、コンパレータ４Ａの出力に基づいて上記の閾値電圧生成回路を制御する。具体的には制御部５Ａは可変抵抗３の抵抗値を制御する。なお、定電圧源１を可変電圧源に変更し、制御部５Ａが可変電圧源の出力電圧を制御することも可能である。
制御部５Ａの制御によって、上記の閾値電圧生成回路は次のような動作を繰り返す。
（１）第１閾値電圧ＶＴＨ１を段階的に小さくする。
（２）変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上になると、第１閾値電圧ＶＴＨ１を所定段階大きくする。
（３）再度第１閾値電圧ＶＴＨ１を段階的に小さくする。
（４）変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上になると、第１閾値電圧ＶＴＨ１を所定段階大きくする。
なお、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上になった時点における第１閾値電圧ＶＴＨ１が大き過ぎて、第１閾値電圧ＶＴＨ１を所定段階大きくすることができない場合がある。この場合には、上記の閾値電圧生成回路は、第１閾値電圧ＶＴＨ１を所定段階大きくする代わりに第１閾値電圧ＶＴＨ１を最大（図３中のＶＴＨ１＿ＭＡＸ参照）にする。
上述した制御部５Ａの制御によって、第１閾値電圧ＶＴＨ１は図３に示すように変化する。なお、図３では便宜上第１閾値電圧ＶＴＨ１が連続的に変化しているように図示されているが、実際には上述した説明から明らかなように第１閾値電圧ＶＴＨ１は段階的に変化する。
制御部５Ａは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上になった時点（図３中の黒丸参照）の制御内容に基づいて変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動を検知する。すなわち、制御部５Ａは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上になった時点（図３中の黒丸参照）の制御内容（可変抵抗３の抵抗値）から、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上になった時点（図３中の黒丸参照）それぞれにおける変動検知対象の電圧ＶＴＧの値を検知し、変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動を検知する。制御部５Ａは、変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動の検知結果を通知する過電圧通知信号ＳＡを出力する。なお、変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動の検知結果が複数種類ある場合、過電圧通知信号ＳＡを多値化してもよく、過電圧通知信号ＳＡを複数種類設けてもよい。
制御部５Ａは、例えば変動検知対象の電圧ＶＴＧの極値を求め、求めた極値の群が所定の周期性を有していれば、変動検知対象の電圧ＶＴＧの発振を検出するようにしてもよい。
また、制御部５Ａは、例えば変動検知対象の電圧ＶＴＧの所定期間における最新平均値を求め、その最新平均値と変動検知対象の電圧ＶＴＧの最新値との差が一定以上であれば、変動検知対象の電圧ＶＴＧのスパイクを検出するようにしてもよい。
また、制御部５Ａは、例えば変動検知対象の電圧ＶＴＧの所定期間における最新平均値と変動検知対象の電圧ＶＴＧの所定期間における二番目に新しい平均値とを求め、その最新平均値とその二番目に新しい平均値との差が一定以上であれば、変動検知対象の電圧ＶＴＧのドリフトを検出するようにしてもよい。
さらに、制御部５Ａは、第１閾値電圧ＶＴＨ１が最大であるときに変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上であれば、変動検知対象の電圧ＶＴＧが過電圧になっていることを検出する。制御部５Ａは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが過電圧になっていることを検出した場合、変動検知対象の電圧ＶＴＧが過電圧になっていることを通知する過電圧通知信号ＳＢを出力する。したがって、図１に示す電圧変動検知回路は、過電圧検出回路を兼ねている。
以上説明した図１に示す電圧変動検知回路は、Ａ／Ｄコンバータを必要としない構成で変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動を検知することができる。
なお、上述した動作だけでは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上になって第１閾値電圧ＶＴＨ１が所定段階大きくなる際に変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１よりも大きくなってしまう場合に不具合が生じる。具体的には、再度変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上になることが不可能になる。
そこで、第１閾値電圧ＶＴＨ１を所定の減少量又は所定値に達するまで段階的に小さくしても変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上にならない場合に、上記の閾値電圧生成回路は第１閾値電圧ＶＴＨ１を最大にしてから再度第１閾値電圧ＶＴＨ１を段階的に小さくする動作を行うことが好ましい。
＜第２構成例＞
図４は、電圧変動検知回路の第２構成例を示す図である。図４に示す電圧変動検知回路は、定電圧源１と、可変抵抗３と、固定抵抗２Ｂと、コンパレータ４Ｂと、制御部５Ｂと、を有する。なお、図４において図１と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
第２閾値電圧ＶＴＨ２を生成する閾値電圧生成回路は、定電圧源１、可変抵抗３、及び固定抵抗２Ｂを有する。可変抵抗３と固定抵抗２Ｂとによって構成される分圧回路は、参照電圧ＶＲＥＦの分圧である第２閾値電圧ＶＴＨ２を生成する。可変抵抗３の抵抗値が大きくなるほど、第２閾値電圧ＶＴＨ２は小さくなる。
コンパレータ４Ｂは、変動検知対象の電圧ＶＴＧと第２閾値電圧ＶＴＨ２を比較する。変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下であれば、コンパレータ４Ｂはハイレベルの信号を出力する。一方、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２未満より大きければ、コンパレータ４Ｂはローレベルの信号を出力する。
制御部５Ｂは、コンパレータ４Ｂの出力に基づいて上記の閾値電圧生成回路を制御する。具体的には制御部５Ｂは可変抵抗３の抵抗値を制御する。なお、定電圧源１を可変電圧源に変更し、制御部５Ｂが可変電圧源の出力電圧を制御することも可能である。
制御部５Ｂの制御によって、上記の閾値電圧生成回路は次のような動作を繰り返す。
（１）第２閾値電圧ＶＴＨ２を段階的に大きくする。
（２）変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になると、第２閾値電圧ＶＴＨ２を所定段階小さくする。
（３）再度第２閾値電圧ＶＴＨ２を段階的に大きくする。
（４）変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になると、第２閾値電圧ＶＴＨ２を所定段階小さくする。
なお、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になった時点における第２閾値電圧ＶＴＨ２が小さ過ぎて、第２閾値電圧ＶＴＨ２を所定段階小さくすることができない場合がある。この場合には、上記の閾値電圧生成回路は、第２閾値電圧ＶＴＨ２を所定段階小さくする代わりに第２閾値電圧ＶＴＨ２を最小（図５中のＶＴＨ２＿ＭＩＮ参照）にする。
上述した制御部５Ｂの制御によって、第２閾値電圧ＶＴＨ２は図５に示すように変化する。なお、図５では便宜上第２閾値電圧ＶＴＨ２が連続的に変化しているように図示されているが、実際には上述した説明から明らかなように第２閾値電圧ＶＴＨ２は段階的に変化する。
制御部５Ｂは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になった時点（図５中の黒丸参照）の制御内容に基づいて変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動を検知する。すなわち、制御部５Ｂは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になった時点（図５中の黒丸参照）の制御内容（可変抵抗３の抵抗値）から、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になった時点（図５中の黒丸参照）それぞれにおける変動検知対象の電圧ＶＴＧの値を検知し、変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動を検知する。制御部５Ａは、変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動の検知結果を通知する過電圧通知信号ＳＡを出力する。なお、変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動の検知結果が複数種類ある場合、過電圧通知信号ＳＡを多値化してもよく、過電圧通知信号ＳＡを複数種類設けてもよい。
制御部５Ｂは、制御部５Ａと同様に、変動検知対象の電圧ＶＴＧの発振、変動検知対象の電圧ＶＴＧのスパイク、変動検知対象の電圧ＶＴＧのドリフトの少なくとも一つを検出するようにしてもよい。
さらに、制御部５Ｂは、第２閾値電圧ＶＴＨ２が最小であるときに変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下であれば、変動検知対象の電圧ＶＴＧが低電圧になっていることを検出する。制御部５Ｂは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが低電圧になっていることを検出した場合、変動検知対象の電圧ＶＴＧが低電圧になっていることを通知する低電圧通知信号ＳＣを出力する。したがって、図４に示す電圧変動検知回路は、低電圧検出回路を兼ねている。
以上説明した図４に示す電圧変動検知回路は、Ａ／Ｄコンバータを必要としない構成で変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動を検知することができる。
なお、上述した動作だけでは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になって第２閾値電圧ＶＴＨ２が所定段階小さくなる際に変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２よりも大きくなってしまう場合に不具合が生じる。具体的には、再度変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になることが不可能になる。
そこで、第２閾値電圧ＶＴＨ２を所定の増加量又は所定値に達するまで段階的に大きくしても変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下にならない場合に、上記の閾値電圧生成回路は第２閾値電圧ＶＴＨ２を最小にしてから再度第２閾値電圧ＶＴＨ２を段階的に大きくする動作を行うことが好ましい。
＜第３構成例＞
図６は、電圧変動検知回路の第３構成例を示す図である。図６に示す電圧変動検知回路は、定電圧源１と、固定抵抗２Ａ及び２Ｂと、可変抵抗３と、コンパレータ４Ａ及び４Ｂと、制御部５Ｃと、を有する。なお、図６において図１及び図４と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
第１閾値電圧ＶＴＨ１及び第２閾値電圧ＶＴＨ２を生成する閾値電圧生成回路は、定電圧源１、固定抵抗２Ａ、可変抵抗３、及び固定抵抗２Ｂを有する。固定抵抗２Ａと可変抵抗３と固定抵抗２Ｂとによって構成される分圧回路は、参照電圧ＶＲＥＦの分圧である第１閾値電圧ＶＴＨ１及び第２閾値電圧ＶＴＨ２を生成する。固定抵抗２Ａの第１端に参照電圧ＶＲＥＦが印加され、固定抵抗２Ａの第２端に可変抵抗３の第１端が接続される。可変抵抗３の第２端に固定抵抗２Ｂの第１端が接続され、固定抵抗２Ｂの第２端が接地される。固定抵抗２Ａと可変抵抗３との接続ノードに第１閾値電圧ＶＴＨ１が発生し、可変抵抗３と固定抵抗２Ｂとの接続ノードに第２閾値電圧ＶＴＨ２が発生する。可変抵抗３の抵抗値が大きくなるほど、第１閾値電圧ＶＴＨ１は大きくなり、第２閾値電圧ＶＴＨ２は小さくなる。
制御部５Ｃは、コンパレータ４Ａの出力及びコンパレータ４Ｂの出力に基づいて上記の閾値電圧生成回路を制御する。具体的には制御部５Ｃは可変抵抗３の抵抗値を制御する。
制御部５Ｃの制御によって、上記の閾値電圧生成回路は次のような動作を繰り返す。
（１）第１閾値電圧ＶＴＨ１を段階的に小さくし且つ第２閾値電圧ＶＴＨ２を段階的に大きくする。
（２）変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上又は第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になると、第１閾値電圧ＶＴＨ１を所定段階大きくし且つ第２閾値電圧ＶＴＨ２を所定段階小さくする。
（３）再度第１閾値電圧ＶＴＨ１を段階的に小さくし且つ第２閾値電圧ＶＴＨ２を段階的に大きくする。
（４）変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上又は第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になると、第１閾値電圧ＶＴＨ１を所定段階大きくし且つ第２閾値電圧ＶＴＨ２を所定段階小さくする。
なお、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上になった時点における第１閾値電圧ＶＴＨ１が大き過ぎて、第１閾値電圧ＶＴＨ１を所定段階大きくすることができない場合がある。この場合には、上記の閾値電圧生成回路は、第１閾値電圧ＶＴＨ１を所定段階大きくする代わりに第１閾値電圧ＶＴＨ１を最大にする。
また、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になった時点における第２閾値電圧ＶＴＨ２が小さ過ぎて、第２閾値電圧ＶＴＨ２を所定段階小さくすることができない場合がある。この場合には、上記の閾値電圧生成回路は、第２閾値電圧ＶＴＨ２を所定段階小さくする代わりに第２閾値電圧ＶＴＨ２を最小にする。
上述した制御部５Ｃの制御によって、第１閾値電圧ＶＴＨ１及び第２閾値電圧ＶＴＨ２は図７に示すように変化する。なお、図７では便宜上第１閾値電圧ＶＴＨ１及び第２閾値電圧ＶＴＨ２が連続的に変化しているように図示されているが、実際には上述した説明から明らかなように第１閾値電圧ＶＴＨ１及び第２閾値電圧ＶＴＨ２は段階的に変化する。
制御部５Ｃは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上又は第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になった時点（図７中の黒丸参照）の制御内容に基づいて変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動を検知する。すなわち、制御部５Ｃは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上又は第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になった時点（図７中の黒丸参照）の制御内容（可変抵抗３の抵抗値）から、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上又は第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になった時点（図７中の黒丸参照）それぞれにおける変動検知対象の電圧ＶＴＧの値を検知し、変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動を検知する。制御部５Ａは、変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動の検知結果を通知する過電圧通知信号ＳＡを出力する。なお、変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動の検知結果が複数種類ある場合、過電圧通知信号ＳＡを多値化してもよく、過電圧通知信号ＳＡを複数種類設けてもよい。
制御部５Ｃは、制御部５Ａ及び５Ｂと同様に、変動検知対象の電圧ＶＴＧの発振、変動検知対象の電圧ＶＴＧのスパイク、変動検知対象の電圧ＶＴＧのドリフトの少なくとも一つを検出するようにしてもよい。
さらに、制御部５Ｃは、第１閾値電圧ＶＴＨ１が最大であるときに変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上であれば、変動検知対象の電圧ＶＴＧが過電圧になっていることを検出する。制御部５Ｃは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが過電圧になっていることを検出した場合、変動検知対象の電圧ＶＴＧが過電圧になっていることを通知する過電圧通知信号ＳＢを出力する。したがって、図６に示す電圧変動検知回路は、過電圧検出回路を兼ねている。
さらに、制御部５Ｃは、第２閾値電圧ＶＴＨ２が最小であるときに変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下であれば、変動検知対象の電圧ＶＴＧが低電圧になっていることを検出する。制御部５Ｃは、変動検知対象の電圧ＶＴＧが低電圧になっていることを検出した場合、変動検知対象の電圧ＶＴＧが低電圧になっていることを通知する低電圧通知信号ＳＣを出力する。したがって、図６に示す電圧変動検知回路は、低電圧検出回路を兼ねている。
以上説明した図６に示す電圧変動検知回路は、Ａ／Ｄコンバータを必要としない構成で変動検知対象の電圧ＶＴＧの変動を検知することができる。
図６に示す電圧変動検知回路では、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上になって第１閾値電圧ＶＴＨ１が所定段階大きくなる際に変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ１よりも大きくなってしまう場合でも不具合は生じない。なぜなら、第２閾値電圧ＶＴＨ２が段階的に大きくなることによって変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になることが可能だからである。また、変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２以下になって第２閾値電圧ＶＴＨ２が所定段階小さくなる際に変動検知対象の電圧ＶＴＧが第２閾値電圧ＶＴＨ２よりも大きくなってしまう場合でも不具合は生じない。なぜなら、第１閾値電圧ＶＴＨ１が段階的に小さくなることによって変動検知対象の電圧ＶＴＧが第１閾値電圧ＶＴＨ２以上になることが可能だからである。
＜電源装置＞
上記で説明した電圧変動検知回路は例えば電源装置の一部品である電源用ＩＣに搭載される。図８は、電圧変動検知回路を有するスイッチング電源装置の一構成例を示す図である。また、図９は、電圧変動検知回路を有するＬＤＯ（Low Drop-Out regulator）の一構成例を示す図である。
図８に示すスイッチング電源装置は、スイッチング電源用ＩＣ１００を有する。
スイッチング電源用ＩＣ１００は、基準電圧生成部１０１と、定電圧源１０２と、エラーアンプ１０３と、発振回路１０４と、スロープ電圧生成部１０５と、ＰＷＭコンパレータ１０６と、ドライバ１０７と、電圧変動検知回路１０８及び１０９と、を集積化した半導体集積回路装置である。また、スイッチング電源用ＩＣ１００は、外部との電気的な接続を確立するために外部端子Ｔ１０１〜Ｔ１０５を有する。
コイルＬ１０１と、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１０１（以下、ＮＭＯＳトランジスタＱ１０１と称す）と、ダイオードＤ１０１と、出力コンデンサＣ１０１と、抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０３とが、スイッチング電源用ＩＣ１００に外部接続される。
電源電圧Ｖｃｃが外部端子Ｔ１０１に印加され、外部端子Ｔ１０２が接地される。電源電圧ＶｃｃがコイルＬ１０１の第１端に印加され、コイルＬ１０１の第２端はＮＭＯＳトランジスタＱ１０１のドレイン及びダイオードＤ１０１のアノードに接続される。ＮＭＯＳトランジスタＱ１０１のソースは電流検出用の抵抗Ｒ１０１を介して接地される。ＮＭＯＳトランジスタＱ１０１のゲートは外部端子Ｔ１０３に接続され、ＮＭＯＳトランジスタＱ１０１のソースは外部端子Ｔ１０４に接続される。
ダイオードＤ１０１のカソードは、出力コンデンサＣ１０１の第１端及び抵抗Ｒ１０２の第１端に接続される。出力コンデンサＣ１の第２端は接地される。抵抗Ｒ１０２の第２端は外部端子Ｔ１０５及び抵抗Ｒ１０３の第１端に接続される。抵抗Ｒ１０３の第２端は接地される。抵抗Ｒ１０２及びＲ１０３によって構成される分圧回路は、スイッチング電源装置の出力電圧ＶＯＵＴを分圧した帰還電圧ＶＦＢを生成し、その帰還電圧ＶＦＢを外部端子Ｔ１０５に供給する。
続いて、スイッチング電源用ＩＣ１００に集積化された回路ブロック毎の概要を説明する。
基準電圧生成部１０１は、外部端子Ｔ１０１に印加される電源電圧Ｖｃｃから基準電圧ＶＲＥＧを生成する。基準電圧ＶＲＥＧは他の回路ブロックの駆動電圧として用いられる。
定電圧源１０２は、参照電圧ＶＲＥＦを生成する。 エラーアンプ１０３は、非反転入力端（＋）に印加される参照電圧ＶＲＥＦと、反転入力端（−）に印加される帰還電圧ＶＦＢとの差分に応じた誤差電圧ＶＥＲＲを生成する。
発振回路１０４はクロック信号ＣＫを生成する。スロープ電圧生成部１０５は、抵抗Ｒ１０１によって検出された電流に応じた三角波状または鋸波状のスロープ電圧ＶＳＬＰを、クロック信号ＣＫを用いて生成する。
ＰＷＭコンパレータ１０６は、反転入力端（−）に印加される誤差電圧ＶＥＲＲと非反転入力端（＋）に印加されるスロープ電圧ＶＳＬＰとを比較し、その比較結果に応じたＰＷＭ信号Ｓ１を生成する。
ドライバ１０７は、ＰＷＭ信号Ｓ１に応じてＮＭＯＳトランジスタＱ１のゲート信号を生成し外部端子Ｔ１０３に出力する。外部端子Ｔ１０３から出力されるゲート信号によってＮＭＯＳトランジスタＱ１はオン／オフ制御される。
電圧変動検知回路１０８は電源電圧Ｖｃｃの変動を検知する。例えば、電源電圧Ｖｃｃをバッテリの出力電圧から得ることを想定した場合、電源電圧Ｖｃｃの低下が懸念されるため、電圧変動検知回路１０８として図４に示す電圧変動検知回路を用いるとよい。
電圧変動検知回路１０９は帰還電圧ＶＦＢの変動を検知する。帰還電圧ＶＦＢに関して過電圧になる可能性も低電圧になる可能性もあるため、電圧変動検知回路１０９として図６に示す電圧変動検知回路を用いるとよい。
電圧変動検知回路１０８及び１０９から出力される通知信号は、例えばＰＷＭコンパレータ１０６、ドライバ１０７等の動作停止を指示する信号として利用することができる。また、電圧変動検知回路１０８及び１０９から出力される通知信号を外部出力するための外部端子をスイッチング電源用ＩＣ１００に設けて、電圧変動検知回路１０８及び１０９から出力される通知信号をスイッチング電源用ＩＣ１００の外部に出力してもよい。
なお、電圧変動検知回路１０９は参照電圧ＶＲＥＦを生成する定電圧源を有しているが、電圧変動検知回路１０９の定電圧源と定電圧源１０２とは共用化しない方がよい。電圧変動検知回路１０９の定電圧源と定電圧源１０２とを別々の回路にすることによって、定電圧源１０２の異常によって帰還電圧ＶＦＢが変動した場合でも電圧変動検知回路１０９が帰還電圧ＶＦＢの変動を検知できるからである。一方、電圧変動検知回路１０８の定電圧源は例えば電圧変動検知回路１０９の定電圧源と共用化してもよい。
図９に示すＬＤＯは、ＬＤＯ用ＩＣ２００を有する。
ＬＤＯ用ＩＣ２００は、基準電圧生成部２０１と、定電圧源２０２と、エラーアンプ２０３と、Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２０１（以下、ＰＭＯＳトランジスタＱ２０１と称す）と、抵抗Ｒ２０１及びＲ２０２と、電圧変動検知回路２０４と、を集積化した半導体集積回路装置である。また、ＬＤＯ用ＩＣ２００は、外部との電気的な接続を確立するために外部端子Ｔ２０１〜Ｔ２０３を有する。
出力コンデンサＣ２０１がＬＤＯ用ＩＣ２００に外部接続される。
電源電圧Ｖｃｃが外部端子Ｔ２０１に印加され、外部端子Ｔ２０２が接地される。出力コンデンサＣ２０１の第１端が外部端子Ｔ２０３に接続され、出力コンデンサＣ２０１の第２端が接地される。
続いて、ＬＤＯ用ＩＣ２００に集積化された回路ブロック毎の概要を説明する。
基準電圧生成部２０１は、外部端子Ｔ２０１に印加される電源電圧Ｖｃｃから基準電圧ＶＲＥＧを生成する。基準電圧ＶＲＥＧは他の回路ブロックの駆動電圧として用いられる。
ＰＭＯＳトランジスタＱ２０１は電源電圧Ｖｃｃを降圧した出力電圧ＶＯＵＴを生成して外部端子Ｔ０２３に出力する。抵抗Ｒ２０１及びＲ２０２によって構成される分圧回路は、出力電圧ＶＯＵＴを分圧した帰還電圧ＶＦＢを生成する。
定電圧源２０２は、参照電圧ＶＲＥＦを生成する。 エラーアンプ２０３は、非反転入力端（＋）に印加される帰還電圧ＶＦＢと、反転入力端（−）に印加される参照電圧ＶＲＥＦとの差分に応じた誤差電圧ＶＥＲＲを生成する。誤差電圧ＶＥＲＲはＰＭＯＳトランジスタＱ２０１のゲートに供給される。したがって、ＰＭＯＳトランジスタＱ２０１のオン抵抗が誤差電圧ＶＥＲＲによって調整される。
電圧変動検知回路２０４は出力電圧ＶＯＵＴの変動を検知する。電圧変動検知回路２０４として例えば図１に示す電圧変動検知回路を用いるとよい。
電圧変動検知回路２０４から出力される通知信号は、例えばエラーアンプ２０３の動作停止を指示する信号として利用することができる。また、電圧変動検知回路２０４から出力される通知信号を外部出力するための外部端子をＬＤＯ用ＩＣ２００に設けて、電圧変動検知回路２０４から出力される通知信号をＬＤＯ用ＩＣ２００の外部に出力してもよい。
なお、電圧変動検知回路２０４は参照電圧ＶＲＥＦを生成する定電圧源を有しているが、電圧変動検知回路２０４の定電圧源と定電圧源２０２とは共用化しない方がよい。電圧変動検知回路２０４の定電圧源と定電圧源２０２とを別々の回路にすることによって、定電圧源２０２の異常によって出力電圧ＶＯＵＴが変動した場合でも電圧変動検知回路２０４が出力電圧ＶＯＵＴの変動を検知できるからである。
＜電源装置の用途例＞
上記した電源装置は、例えば図１０に示す車両Ｘ１０に搭載される。例えば、図８に示すスイッチング電源装置は、車両Ｘ１０に搭載されるＭＣＵ（Micro Control Unit）に電源電圧を供給する電源装置として用いることができる。例えば、図９に示すＬＤＯは、車両Ｘ１０に搭載される先進運転支援システム用のカメラ及びセンサに電源電圧を供給する電源装置として用いることができる。
＜留意点＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作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。例えば、図８では、スイッチング電源回路の出力段を昇圧型とした構成を例に挙げたが、出力段の構成はこれに限定されるものではなく、降圧型、昇降圧型、ＳＥＰＩＣ型のいずれにも容易に対応す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及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。
１ 定電圧源
２Ａ、２Ｂ 固定抵抗
３ 可変抵抗
４Ａ、４Ｂ コンパレータ
５Ａ〜５Ｃ 制御部
１００ スイッチング電源用ＩＣ
２００ ＬＤＯ用ＩＣ
１０１、２０１ 基準電圧生成部
１０２、２０２ 定電圧源
１０３、２０３ エラーアンプ
１０４ 発振回路
１０５ スロープ電圧生成部
１０６ ＰＷＭコンパレータ
１０７ ドライバ
１０８、１０９、２０４ 電圧変動検知回路
Ｃ１０１、Ｃ２０１ 出力コンデンサ
Ｄ１０１ ダイオード
Ｌ１０１ コイル
Ｑ１０１ ＮＭＯＳトランジスタ
Ｑ２０１ ＰＭＯＳトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ１０１〜Ｒ１０３、Ｒ２０１、Ｒ２０２ 抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチ
Ｔ１０１〜Ｔ１０５、Ｔ２０１〜Ｔ２０３ 外部端子
Ｘ１０ 車両

Claims (11)

  1. 閾値電圧を生成する閾値電圧生成回路と、
    変動検知対象の電圧と前記閾値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に基づいて前記閾値電圧生成回路を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記閾値電圧を段階的に小さくし、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以上になると、前記閾値電圧を所定段階大きくすることで前記閾値電圧を固定値分だけ大きくしてから再度前記閾値電圧を段階的に小さくし、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以上になると、前記閾値電圧を所定段階大きくすることで前記閾値電圧を前記固定値分だけ大きくする動作が繰り返されるように、前記閾値電圧生成回路を制御し、
    前記制御部は、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以上になった時点の制御内容に基づいて前記変動検知対象の電圧の変動を検知することを特徴とする電圧変動検知回路。
  2. 前記閾値電圧を所定の減少量又は所定値に達するまで段階的に小さくしても前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以上にならない場合に、前記閾値電圧を最大にしてから再度前記閾値電圧を段階的に小さくする請求項１に記載の電圧変動検知回路。
  3. 閾値電圧を生成する閾値電圧生成回路と、
    変動検知対象の電圧と前記閾値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に基づいて前記閾値電圧生成回路を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記閾値電圧を段階的に大きくし、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以下になると、前記閾値電圧を所定段階小さくすることで前記閾値電圧を固定値分だけ小さくしてから再度前記閾値電圧を段階的に大きくし、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以下になると、前記閾値電圧を所定段階小さくすることで前記閾値電圧を前記固定値分だけ小さくする動作が繰り返されるように、前記閾値電圧生成回路を制御し、
    前記制御部は、前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以下になった時点の制御内容に基づいて前記変動検知対象の電圧の変動を検知することを特徴とする電圧変動検知回路。
  4. 前記閾値電圧を所定の増加量又は所定値に達するまで段階的に大きくしても前記変動検知対象の電圧が前記閾値電圧以下にならない場合に、前記閾値電圧を最小にしてから再度前記閾値電圧を段階的に大きくする請求項３に記載の電圧変動検知回路。
  5. 第１閾値電圧及び前記第１閾値電圧より小さい第２閾値電圧を生成する閾値電圧生成回路と、
    変動検知対象の電圧と前記第１閾値電圧とを比較する第１コンパレータと、
    前記変動検知対象の電圧と前記第２閾値電圧とを比較する第２コンパレータと、
    前記第１コンパレータの出力及び前記第２コンパレータの出力に基づいて前記閾値電圧生成回路を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記第１閾値電圧を段階的に小さくし且つ前記第２閾値電圧を段階的に大きくし、前記変動検知対象の電圧が前記第１閾値電圧以上又は前記第２閾値電圧以下になると、前記第１閾値電圧を所定段階大きくすることで前記第１閾値電圧を第１固定値分だけ大きくし且つ前記第２閾値電圧を所定段階小さくすることで前記第２閾値電圧を第２固定値分だけ小さくしてから再度前記第１閾値電圧を段階的に小さくし且つ前記第２閾値電圧を段階的に大きくし、前記変動検知対象の電圧が前記第１閾値電圧以上又は前記第２閾値電圧以下になると、前記第１閾値電圧を所定段階大きくすることで前記第１閾値電圧を前記第１固定値分だけ大きくし且つ前記第２閾値電圧を所定段階小さくすることで前記第２閾値電圧を前記第２固定値分だけ小さくする動作が繰り返されるように、前記閾値電圧生成回路を制御し、
    前記制御部は、前記変動検知対象の電圧が前記第１閾値電圧以上又は前記第２閾値電圧以下になった時点の制御内容に基づいて前記変動検知対象の電圧の変動を検知することを特徴とする電圧変動検知回路。
  6. 前記閾値電圧生成回路は、
    第１固定抵抗と、
    抵抗値が段階的に可変する可変抵抗と、
    第２固定抵抗と、を含み、
    前記第１固定抵抗の第１端に参照電圧が印加され、
    前記第１固定抵抗の第２端に前記可変抵抗の第１端が接続され、
    前記可変抵抗の第２端に前記第２固定抵抗の第１端が接続され、
    前記第２固定抵抗の第２端が接地され、
    前記第１固定抵抗と前記可変抵抗との接続ノードに前記第１閾値電圧が発生し、前記可変抵抗と前記第２固定抵抗との接続ノードに前記第２閾値電圧が発生する請求項５に記載の電圧変動検知回路。
  7. 前記制御部は、
    前記第１閾値電圧が最大であるときに前記変動検知対象の電圧が前記第１閾値電圧以上であれば、前記変動検知対象の電圧が過電圧になっていることを検出する請求項５又は請求項６に記載の電圧変動検知回路。
  8. 前記制御部は、
    前記第２閾値電圧が最小であるときに前記変動検知対象の電圧が前記第２閾値電圧以下であれば、前記変動検知対象の電圧が低電圧になっていることを検出する請求項５〜７のいずれか一項に記載の電圧変動検知回路。
  9. 前記制御部は、前記変動検知対象の電圧の発振、前記変動検知対象の電圧のスパイク、及び前記変動検知対象の電圧のドリフトの少なくとも一つを検知する請求項１〜８のいずれか一項に記載の電圧変動検知回路。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の電圧変動検知回路と、
    前記変動検知対象の電圧を生成する電圧生成回路の少なくとも一部と、を有することを特徴とする半導体集積回路。
  11. 請求項１０に記載の半導体集積回路を有することを特徴とする車両。
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