JP7352512B2 - 電源回路及び電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチングレギュレータの出力電圧を監視し、監視結果に応じて出力電圧を安定して供給するための電源回路、及び当該電源回路を備える電子制御装置に関する。

近年、カーエレクトロニクス分野では、パワートレイン、自動運転などに向けて、多数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）が実用化されている。ＥＣＵは、各種制御を担うマイクロコントローラ（以下「マイコン」とも略称する）と、マイコンの電源を担う電源回路とを搭載している。この電源回路には、バッテリ電源を元とする直流電圧を、異なる直流電圧に変換して出力するスイッチングレギュレータが使用される。

ＥＣＵ向けのマイコンは、制御する機能の増大に従って、消費電流の絶対値が増加し、各機能のオン／オフ切替えなどによって、消費電流の変化率も増加している。このため、スイッチングレギュレータには、マイコンの消費電流（スイッチングレギュレータの負荷電流）が急に変わった場合でも、マイコンの電源電圧変動（スイッチングレギュレータの出力電圧の変動）が、マイコンの許容範囲内に収まることを求められる。

さらに、安全性向上のため、スイッチングレギュレータは、出力電圧をフィードバックするループ線が断線した場合に、スイッチングレギュレータの出力電圧が上昇して、マイコンの電源電圧の許容範囲を大きく超えることを防止する機能を備えていることが望ましい。

特許文献１には、スイッチングレギュレータの出力電圧の異常を検出する方法の一例が開示されている。

特開２００６－２３８６０８号公報

ところで、負荷電流が急に減少（「負荷急減」と呼ぶ）した場合に、スイッチングレギュレータの出力電圧が上昇し、出力電圧が許容される電圧範囲を超えてしまうことがある。

特許文献１に記載の技術は、出力電圧をモニタし、コンパレータの閾値を超えるような過電圧を検出した場合には、異常と判定し、メインスイッチをオフさせる（シャットダウンさせる）仕組みである。出力電圧の異常判定によってメインスイッチが停止するため、スイッチングレギュレータ及びシステム全体が、異常を検出した状態に移行すると考えられる。しかしながら、この技術は、負荷急減の度に、出力電圧が上昇して異常検出する可能性があり、電源回路の安定的な動作という点で問題がある。

上記の状況から、負荷電流が急変した場合でも、出力電圧を安定して供給する電源回路及び電子制御装置を提供することを目的とする

上記課題を解決するために、本発明の一態様の電源回路は、スイッチング素子のスイッチング動作により入力直流電圧を目標の直流電圧に変換して出力するスイッチングレギュレータを使用し、スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路を備えた電源回路である。
上記制御回路は、
スイッチングレギュレータの出力電圧を抵抗分割で分圧する抵抗分圧回路と、分圧した電圧と設定した基準電圧との誤差信号を生成する誤差検出回路と、スイッチング素子に流れる電流を検出するスイッチ電流検出回路と、誤差検出回路の出力とスイッチ電流検出回路の出力を比較する第１のコンパレータと、クロック信号を出力するクロック源と、クロック信号を起点とするスイッチング素子をオン制御するためのオン信号と、第１のコンパレータの出力信号を起点とするスイッチング素子をオフ制御するためのオフ信号を生成するスイッチ信号生成回路と、出力電圧が第２の基準電圧よりも上昇したことを検出する第２のコンパレータと、この第２のコンパレータの出力信号に基づいて、スイッチ信号生成回路のオン信号の生成を切り替える切替機能と、を備える。
そして、上記切替機能は、第２のコンパレータで出力電圧の上昇が検出されたときには、スイッチ信号生成回路においてオン信号の生成を切り替えてスイッチング素子がオンしないように制御する。

本発明の少なくとも一態様によれば、負荷電流が急変した場合でも、出力電圧を安定して供給することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施形態に係るスイッチングレギュレータを使用した電源回路の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る電源回路における各部の信号の状態を示すタイミングチャートである。 従来のスイッチングレギュレータを使用した電源回路の例を示す図である。 従来の電源回路における各部の信号の状態を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るスイッチングレギュレータを使用した電源回路の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る電源回路における各部の信号の状態を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態に係るスイッチングレギュレータを使用した電源回路の例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る電源回路における各部の信号の状態を示すタイミングチャートである。 本発明の第４の実施形態に係るスイッチングレギュレータを使用した電源回路の例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る電源回路における各部の信号の状態を示すタイミングチャートである。 本発明の第１～第４の実施形態のいずれかの電源回路を備えた電子制御装置の構成例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態に係る電源回路について、図１及び図２を参照して説明する。本発明は、スイッチングレギュレータ方式のＤＣ／ＤＣコンバータ（以下「スイッチングレギュレータ」）に関し、負荷の電流が急変した際に、出力電圧を安定して供給するための電源回路、及び当該電源回路を備える電子制御装置である。

［電源回路の構成］
図１は、第１の実施形態に係るスイッチングレギュレータを使用した電源回路の例を示す。図１に示す電源回路１００は、制御回路１０２を備える。

図１のスイッチングレギュレータは、降圧型の非同期整流タイプのスイッチングレギュレータの一例であり、電源１１１を元とする直流電圧を、異なる直流電圧（出力電圧Ｖｏ）に変換して負荷１１５（例えば電子制御装置（ＥＣＵ））へ出力する。なお、スイッチングレギュレータとして、降圧型の非同期整流タイプを例示したが、同期整流タイプなど本発明が適用されるスイッチングレギュレータはこの例に限らない。

スイッチングレギュレータでは、メインスイッチ２５の一端が、不図示の入力端子と信号線７を介して電源１１１と接続する。メインスイッチ２５の他端は、信号線８を介してインダクタ１１３の一端と接続し、インダクタ１１３の他端が、不図示の出力端子を介して負荷１１５と接続する。メインスイッチ２５には、パワーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子が用いられる。

メインスイッチ２５の他端とインダクタ１１３の一端との接続中点と、接地との間に、ダイオード１１２が接続されている。また、インダクタ１１３の他端と出力端子との接続中点と、接地との間に、キャパシタ１１４が接続されている。また、インダクタ１１３の他端と出力端子との接続中点と、制御回路１０２のフィードバック端子Ｔとの間に、信号線９が接続されている。

電源回路１００では、制御回路１０２によりスイッチングレギュレータのメインスイッチ２５をオン／オフ制御することで、出力端子（信号線９）に所望の出力電圧Ｖｏを得る。

制御回路１０２は、クロック源２０、論理ＡＮＤ回路２１、ＲＳ型フリップフロップ２２、ドライバ回路２３、及びスイッチ電流検出回路２４を備える。クロック源２０と論理ＡＮＤ回路２１の入力端子は信号線１で、論理ＡＮＤ回路２１の出力端子とＲＳ型フリップフロップ２２のＳ端子（セット端子）は信号線２で、ＲＳ型フリップフロップ２２のＱ端子（出力端子）とドライバ回路２３の入力端子は信号線４で、ドライバ回路２３の出力端子とメインスイッチ２５のゲート端子は信号線５で接続されている。また、スイッチ電流検出回路２４は、電源１１１からメインスイッチ２５に流れる電流（メインスイッチ電流）を検出し、スイッチ電流に応じた検出信号をスイッチ電流検出コンパレータ２６へ出力する。

また、制御回路１０２は、スイッチ電流検出コンパレータ２６、異常検出判定回路２７、異常（過電圧）検出コンパレータ２８、及び基準電圧源２９を備える。スイッチ電流検出コンパレータ２６は、信号線６を介してスイッチ電流検出回路２４の検出信号が非反転入力端子（＋）に入力され、信号線１３を介してエラーアンプ３１の出力信号が反転入力端子（－）に入力される。スイッチ電流検出コンパレータ２６の出力信号は、信号線３を介してＲＳ型フリップフロップ２２のＲ端子（リセット端子）に入力される。

異常（過電圧）検出コンパレータ２８は、信号線９及びフィードバック端子Ｔを介してスイッチングレギュレータの出力電圧Ｖｏが非反転入力端子（＋）に入力され、基準電圧源２９の基準電圧ＶＢ１が反転入力端子（－）に入力される。異常（過電圧）検出コンパレータ２８の出力信号は、信号線１０を介して異常検出判定回路２７に入力される。異常検出判定回路２７は、異常（過電圧）検出コンパレータ２８の出力信号からスイッチングレギュレータの異常の有無を判定し、スイッチングレギュレータが異常である場合には、スイッチングレギュレータ停止信号を出力する。スイッチングレギュレータ停止信号は、電源回路１００内に伝達される。

また、制御回路１０２は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及び誤差検出回路３０を備える。信号線９（フィードバック端子Ｔ）と接地との間に、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２が直列に接続されている。誤差検出回路３０は、例えばエラーアンプ３１と、基準電圧源３２を備える。エラーアンプ３１は、出力電圧Ｖｏを抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧した電圧が信号線１２を介して反転入力端子（－）に入力され、基準電圧源３２の基準電圧ＶＢ２が非反転入力端子（＋）に入力される。エラーアンプ３１の出力信号は、信号線１３を介してスイッチ電流検出コンパレータ２６の反転入力端子（－）に入力される。誤差検出回路３０は、出力電圧Ｖｏの状態を表す信号（ここでは分圧電圧）と基準電圧ＶＢ２との誤差を平均化できる構成であればよく、周知技術を用いて構成することができる。

さらに、制御回路１０２は、負荷急減検出回路３３と、論理インバータ回路３６を備える。負荷急減検出回路３３は、例えば負荷急減検出コンパレータ３４と、基準電圧源３５を備える。負荷急減検出コンパレータ３４は、信号線９（フィードバック端子Ｔ）を介して出力電圧Ｖｏが非反転入力端子（＋）に入力され、基準電圧源３５の基準電圧ＶＢ３が反転入力端子（－）に入力される。ＶＢ３はＶＢ１よりも小さい値に設定される。負荷急減検出コンパレータ３４の出力信号は、信号線１４を介して論理インバータ回路３６に入力される。論理インバータ回路３６は、負荷急減検出コンパレータ３４の出力信号を反転した反転信号を、信号線１５を介して論理ＡＮＤ回路２１に入力する。負荷急減検出回路３３は、出力電圧Ｖｏの上昇（負荷急減）を検出できる構成であればよく、周知技術を用いて構成することができる。

制御回路１０２は、ＩＣチップに実装される。また、ＩＣチップに、制御回路１０２とメインスイッチ２５を実装してもよい。

［各部のタイミングチャート］
図２は、第１の実施形態に係る電源回路１００における各部の信号の状態を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、図１の主要な信号線に得られる信号の波形の様子を示している。図２では、出力負荷電流、出力電圧Ｖｏ（信号線９）、クロック源２０の出力（信号線１）、負荷急減検出コンパレータ３４の出力（信号線１４）、ＲＳ型フリップフロップ２２のＳ端子（信号線２）、ＲＳ型フリップフロップ２２のＱ端子（信号線４）、ＲＳ型フリップフロップ２２のＲ端子（信号線３）、エラーアンプ３１の出力（信号線１３）、及びメインスイッチ電流検出（信号線６）の各波形を示している。なお、図２において、ＲＳ型フリップフロップ２２を「フリップフロップ２２」と表記している。

ここでは、スイッチングレギュレータの負荷電流（負荷１１５の消費電流）が大きいレベルで安定している状態から、負荷電流が急減し、負荷電流が小さいレベルで安定している状態まで、遷移した場合を想定している。

（負荷電流が安定状態）
負荷電流が大きいレベルで安定している状態では、クロック源２０から、信号線１を介して、一定間隔のスイッチング周波数のクロック信号が、ＲＳ型フリップフロップ２２のＳ端子（信号線２）に入力され、Ｑ端子（信号線４）からは、クロック信号の立ち上がりエッジでＨｉレベルとなる信号が出力される。このＲＳ型フリップフロップ２２の出力信号により、ドライバ回路２３は、信号線５を介してメインスイッチ２５をオンさせる。

メインスイッチ２５がオンし、電源１１１から負荷１１５に向かって流れる電流を、スイッチ電流検出回路２４でモニタし、その結果を、スイッチ電流検出コンパレータ２６に接続された信号線６に出力する。

一方、メインスイッチ２５のオンによって上昇する出力電圧Ｖｏ（信号線９）は、帰還するフィードバック端子Ｔに直列に接続された抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧され、分圧電圧が信号線１２から取り出される。

エラーアンプ３１は、分圧電圧（信号線１２）と基準電圧ＶＢ２との誤差を平均化して、スイッチ電流検出コンパレータ２６に接続された信号線１３に出力する。反転入力端子に入力される分圧電圧が上昇すると、エラーアンプ３１の出力は低下する。

スイッチ電流検出コンパレータ２６は、この信号線１３の信号と、先述の信号線６の信号を比較する。そして、信号線６の信号レベルが信号線１３の信号レベルを超えると、信号線３を介して、スイッチ電流検出コンパレータ２６からＲＳ型フリップフロップ２２のＲ端子にリセット信号が入力される。ＲＳ型フリップフロップ２２のＱ端子（信号線４）から出力される信号はＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化し、ドライバ回路２３から、信号線５を介して、メインスイッチ２５をオフさせる。

このように、メインスイッチ２５のオン／オフ動作を、スイッチング周波数毎に繰り返すことによって、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の分圧と、基準電圧ＶＢ２とによって設定される所望の出力電圧Ｖｏ（信号線９）が得られる。

また、制御回路１０２では、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が、異常に高くなった場合に備えて、異常（過電圧）を検出できるようになっている。異常（過電圧）検出コンパレータ２８で、信号線９の信号と基準電圧ＶＢ１を比較し、基準電圧ＶＢ１を超えた場合には、信号線１０の出力信号がＨｉレベルへ変化する。異常（過電圧）検出コンパレータ２８の出力信号は、信号線１０を介して異常検出判定回路２７に入力される。異常検出判定回路２７において出力電圧Ｖｏが異常であると判定された場合は、異常検出判定回路２７から信号線１１にスイッチングレギュレータを停止させる信号が出力される。

出力電圧Ｖｏ（信号線９）が急上昇しなければ、負荷急減検出コンパレータ３４で出力電圧Ｖｏを基準電圧ＶＢ３と比較した結果（信号線１４）はＬｏｗレベルである。このため、論理インバータ回路３６でＨｉレベルに反転した信号が、信号線１５を介して、論理ＡＮＤ回路２１に入力されるので、ＲＳ型フリップフロップ２２へ供給されるクロック信号はマスクされない（元の状態が維持される）。

（負荷電流が急減した状態）
次に、負荷電流が急減した場合を説明する。負荷電流が急減した場合（タイミングｔ０）、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が急上昇し、出力電圧Ｖｏが基準電圧ＶＢ３を超えると、負荷急減検出コンパレータ３４の出力（信号線１４）はＬｏｗレベルからＨｉレベルに変化する（タイミングｔ１）。これにより、論理インバータ回路３６の出力（信号線１５）がＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化する。

出力電圧Ｖｏ（信号線９）が高い間は、信号線１のクロック信号はマスクされ、論理ＡＮＤ回路２１の出力（信号線２）は、Ｌｏｗレベルになる。メインスイッチ２５はオンしないため、負荷急減直後の出力電圧Ｖｏ（信号線９）の上昇を抑制することが可能となる。

その後、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が徐々に低下し、出力電圧Ｖｏが基準電圧ＶＢ３を下回ると（タイミングｔ２）、負荷急減検出コンパレータ３４の出力（信号線１４）は、ＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化する。そして、論理インバータ回路３６の出力（信号線１５）は、ＬｏｗレベルからＨｉレベルに変化する。

このタイミングでクロック信号（信号線１）がＨｉレベルであれば（タイミングｔ３）、論理ＡＮＤ回路２１の出力（信号線２）は、Ｈｉレベルになる。そして、ＲＳ型フリップフロップ２２のＳ端子がＬｏｗレベルからＨｉレベルに変化するので、メインスイッチ２５にオン信号が出力される。

しかし、出力電圧Ｖｏ（信号線９）の上昇で、エラーアンプ３１の出力（信号線１３）は、平均化に時間を要しながらも、徐々に低下を開始した後なので、メインスイッチ２５のオン時間は短く、出力電圧Ｖｏ（信号線９）の上昇幅は小さい。

この出力電圧Ｖｏの再上昇で、再び出力電圧Ｖｏが基準電圧ＶＢ３を超えると（タイミングｔ４）、信号線１５はＬｏｗレベルに変化する。このため、論理ＡＮＤ回路２１で、クロック信号（信号線１）はマスクされ、メインスイッチ２５はオンしない。このような動作を繰り返しながら、出力電圧Ｖｏ（信号線９）は徐々に低下する。

最終的には、スイッチングレギュレータ全体のフィードバックループにより、負荷電流が小さいレベルで安定している状態にバランスされ、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が安定する。

なお、負荷急減検出の基準電圧ＶＢ３は、異常（過電圧）検出の基準電圧ＶＢ１よりも低い電圧に設定する。負荷急減によって上昇する出力電圧Ｖｏが、異常（過電圧）検出される前に、負荷急減検出コンパレータ３４で負荷急減検出を検出して迅速にメインスイッチ２５をオフ制御することで、通常動作（異常検出されていない）状態を維持できる。

以上のとおり、第１の実施形態の電源回路（電源回路１００）は、スイッチング素子（メインスイッチ２５）のスイッチング動作により入力直流電圧を目標の直流電圧に変換して出力するスイッチングレギュレータを使用し、スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路（制御回路１０２）、を備える。
上記制御回路は、
スイッチングレギュレータの出力電圧を抵抗分割で分圧する抵抗分圧回路（抵抗Ｒ１，Ｒ２）と、
分圧した電圧と設定した基準電圧との誤差信号を生成する誤差検出回路（誤差検出回路３０）と、
スイッチング素子に流れる電流を検出するスイッチ電流検出回路（スイッチ電流検出回路２４）と、
誤差検出回路の出力とスイッチ電流検出回路の出力を比較する第１のコンパレータ（スイッチ電流検出コンパレータ２６）と、
クロック信号を出力するクロック源（クロック源２０）と、
クロック信号を起点とするスイッチング素子をオン制御するためのオン信号と、第１のコンパレータの出力信号を起点とするスイッチング素子をオフ制御するためのオフ信号を生成するスイッチ信号生成回路（ＲＳ型フリップフロップ２２）と、
出力電圧が第２の基準電圧（ＶＢ３）よりも上昇したことを検出する第２のコンパレータ（負荷急減検出コンパレータ３４）と、
第２のコンパレータの出力信号に基づいて、スイッチ信号生成回路のオン信号の生成を切り替える切替機能（論理ＡＮＤ回路２１）と、を備える。
そして、切替機能は、第２のコンパレータで出力電圧の上昇が検出されたときには、スイッチ信号生成回路においてオン信号の生成を切り替えてスイッチング素子がオンしないよう制御するように構成されている。

また、第１の実施形態の電源回路（電源回路１００）では、制御回路（制御回路１０２）は、第２の基準電圧（ＶＢ３）よりも高い値に設定された第３の基準電圧（ＶＢ１）を超える出力電圧の異常な上昇を検出する第３のコンパレータ（異常（過電圧）検出コンパレータ２８）と、第３のコンパレータの出力信号に基づいて出力電圧の異常判定を行う異常検出判定回路（異常検出判定回路２７）と、を備える。
本実施形態では、上記第３のコンパレータで出力電圧の異常と判定される前に、出力電圧が上昇したことを第２のコンパレータ（負荷急減検出コンパレータ３４）で検出し、切替機能（論理ＡＮＤ回路２１）によりスイッチング素子がオンしないように制御する。

このように、本発明の第１の実施形態では、スイッチングレギュレータの制御回路１０２に、異常（過電圧）検出コンパレータ２８とは別に、負荷急減検出コンパレータ３４を追加することにより、出力電圧Ｖｏの上昇を抑制する改善が図られている。

例えば、負荷急減検出コンパレータの閾値は、異常（過電圧）検出レベルよりも低いレベルに設定し、上昇する出力電圧が、異常（過電圧）検出レベルに到達する前に、メインスイッチのオフ制御を行う。このように、負荷急減による出力電圧Ｖｏの上昇を、異常（過電圧）レベルを検出する前に抑制することで、通常動作を維持できる。
また、負荷急減の検出に、平均化のため判定時間が長いエラーアンプ３１の出力を使用しないため、メインスイッチ２５をオフするまでの時間が短く、出力電圧Ｖｏが上昇を続けることを抑制できる。

＜従来の電源回路＞
次に、従来のスイッチングレギュレータを使用した電源回路について、図３及び図４を参照して説明する。

［電源回路の構成］
図３は、従来のスイッチングレギュレータを使用した電源回路の例を示す。図２に示した電源回路２００は、スイッチングレギュレータを使用し、制御回路２０２を備える。スイッチングレギュレータは、降圧型の非同期整流タイプのスイッチングレギュレータの一例である。従来のスイッチングレギュレータは、第１の実施形態のスイッチングレギュレータ（図１）と比べると、負荷急減を検出する回路構成（論理ＡＮＤ回路２１、負荷急減検出コンパレータ３４、基準電圧源（ＶＢ３）、論理インバータ回路３６、信号線２，１４，１５）が除かれた構成である。

［各部のタイミングチャート］
図４は、従来の電源回路２００における各部の信号の状態を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、図３の主要な信号線に得られる信号の波形の様子を示している。図４では、出力負荷電流、出力電圧Ｖｏ（信号線９）、クロック源２０の出力（信号線１）、ＲＳ型フリップフロップ２２のＳ端子（信号線１）、ＲＳ型フリップフロップ２２のＱ端子（信号線４）、ＲＳ型フリップフロップ２２のＲ端子（信号線３）、エラーアンプ３１の出力（信号線１３）、及びメインスイッチ電流検出（信号線６）の各波形を示している。

ここでは、図２の場合と同様に、スイッチングレギュレータの負荷電流（負荷１１５の消費電流）が大きいレベルで安定している状態から、負荷電流が急減し、負荷電流が小さいレベルで安定している状態まで、遷移した場合を想定している。負荷電流が安定している状態での動作は、第１の実施形態（図１、図２）と同じである。

負荷電流が大きいレベルから小さいレベルまで急減した場合（タイミングｔ０）、スイッチングレギュレータの出力電圧Ｖｏ（信号線９）が急上昇する。フィードバック端子Ｔ（同じく信号線９）に直列に接続された抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧された電圧（信号線１２）が上昇するため、エラーアンプ３１の出力（信号線１３）は低下するが、平均化処理のため徐々に下がっていく。

この信号線１３の信号レベルを、メインスイッチ２５のオンで上昇する信号線６の信号レベルが超えるまでの時間も徐々に短くなり、スイッチ電流検出コンパレータ２６で判定するまでの時間も徐々に短くなる。それにより、ＲＳ型フリップフロップ２２のＳ端子に入力されるクロック信号のクロック信号の立ち上がりから、Ｒ端子にリセット信号が入力されるまでの時間も短くなる。したがって、ＲＳ型フリップフロップ２２のＱ端子（信号線４）がＨｉレベルである時間、つまりメインスイッチ２５のオン時間が短くなっていく。

出力電圧Ｖｏ（信号線９）の急上昇によって下がり過ぎたエラーアンプ３１の出力（信号線１３）は、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が低下してくると上昇に転じ、スイッチングレギュレータ全体のフィードバックループにより、負荷電流が小さいレベルで安定している状態にバランスされ、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が安定する。

この従来の電源回路２００では、負荷電流の急減の直後、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が急上昇しても、エラーアンプ３１の平均化処理のため、エラーアンプ３１の出力を、上昇した出力電圧Ｖｏに相当するレベルに低下させるまでに時間を要してしまう。メインスイッチ２５のオン時間は、エラーアンプ３１の出力が低下すると共に短くなっていくが、出力電圧Ｖｏ（信号線９）は、エラーアンプ３１の出力が出力電圧Ｖｏに相当するレベルに低下するまで、上昇を続けてしまうという問題があった。異常（過電圧）検出コンパレータ２８で出力電圧Ｖｏ（信号線９）が基準電圧ＶＢ１を超えたことが検出されたとき、異常検出判定回路２７からスイッチングレギュレータ停止信号を出力され、出力電圧Ｖｏが低下する。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る電源回路について、図５及び図６を参照して説明する。

［電源回路の構成］
図５は、第２の実施形態に係るスイッチングレギュレータを使用した電源回路の例を示す。図５に示す電源回路１００Ａは、スイッチングレギュレータを使用し、制御回路１０２Ａを備える。

電源回路１００Ａ（制御回路１０２Ａ）は、第１の実施形態に係る電源回路１００（図１）に対し、論理ＡＮＤ回路２１とＲＳ型フリップフロップ２２の代わりに、Ｄ型フリップフロップ３７を設けている点が異なる。Ｄ型フリップフロップ３７に対する結線では、信号線１を介してクロック源２０の出力端子とＣＫ端子（クロック）を接続し、信号線１５を介して論理インバータ回路３６の出力端子とＤ端子を接続している。また、信号線３を介してスイッチ電流検出コンパレータ２６の出力端子とＲ端子（リセット）を接続している。そして、信号線４を介してＱ端子とドライバ回路２３の入力端子を接続している。

第１の実施形態では、負荷急減に伴う出力電圧Ｖｏ（信号線９）の上昇を抑制することは可能であるが、出力電圧Ｖｏが低下し、負荷急減検出コンパレータ３４の出力（信号線１４）がＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化したタイミングで、メインスイッチ２５がオンしてしまう。このため、スイッチング周波数と異なる周波数のスイッチングノイズが発生する問題がある。

そこで、第２の実施形態では、Ｄ型フリップフロップ３７を適用し、スイッチング周波数であるクロック信号の立ち上がりエッジのタイミングで、必ずメインスイッチ２５がオンする制御方式とする。また、第２のコンパレータの出力信号に基づいて、スイッチ信号生成回路のオン信号の生成を切り替える切替機能は、Ｄ型フリップフロップ３７のＤ端子入力信号レベルで制御するように構成されている。

［各部のタイミングチャート］
図６は、第２の実施形態に係る電源回路１００Ａにおける各部の信号の状態を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、図５の主要な信号線に得られる信号の波形の様子を示している。

図６では、出力負荷電流、出力電圧Ｖｏ（信号線９）、Ｄ型フリップフロップ３７のＣＫ端子（信号線１）、負荷急減検出コンパレータ３４の出力（信号線１４）、Ｄ型フリップフロップ３７のＤ端子（信号線１５）、Ｄ型フリップフロップ３７のＱ端子（信号線４）、Ｄ型フリップフロップ３７のＲ端子（信号線３）、エラーアンプ３１の出力（信号線１３）、及びメインスイッチ電流検出（信号線６）の各波形を示している。なお、図６において、Ｄ型フリップフロップ３７を「フリップフロップ３７」と表記している。

ここでは、スイッチングレギュレータの負荷電流（負荷１１５の消費電流）が大きいレベルで安定している状態から、負荷電流が急減し、負荷電流が小さいレベルで安定している状態まで、遷移した場合を想定している。

（負荷電流が安定状態）
負荷電流が大きいレベルで安定している状態では、負荷急減検出コンパレータ３４の出力（信号線１４）はＬｏｗレベル、論理インバータ回路３６の出力（信号線１５）はＨｉレベルであり、Ｄ型フリップフロップのＤ端子はＨｉレベルである。クロック源２０から、信号線１を介して、一定間隔のスイッチング周波数のクロック信号が、Ｄ型フリップフロップ３７のＣＫ端子（信号線１）に入力され、Ｑ端子（信号線４）からは、クロック信号の立ち上がりエッジでＨｉレベルとなる信号が出力される。このＤ型フリップフロップ３７の出力信号により、ドライバ回路２３は、信号線５を介してメインスイッチ２５をオンさせる。

メインスイッチ２５がオンし、電源１１１から、負荷１１５に向かって流れる電流を、スイッチ電流検出回路２４でモニタし、その結果を、スイッチ電流検出コンパレータ２６に接続された信号線６に出力する。

一方、メインスイッチ２５のオンによって上昇する出力電圧Ｖｏ（信号線９）は、帰還するフィードバック端子Ｔに直列に接続された抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧（信号線１２）される。

エラーアンプ３１は、分圧電圧（信号線１２）と基準電圧ＶＢ２との誤差を平均化して、スイッチ電流検出コンパレータ２６に接続された信号線１３に出力する。

スイッチ電流検出コンパレータ２６は、この信号線１３の信号と、先述の信号線６の信号を比較する。そして、信号線６の信号レベルが信号線１３の信号レベルを超えると、信号線３を介して、スイッチ電流検出コンパレータ２６からＤ型フリップフロップ３７のＲ端子にリセット信号が入力される。Ｄ型フリップフロップ３７のＱ端子（信号線４）から出力される信号はＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化し、ドライバ回路２３から、信号線５を介して、メインスイッチ２５をオフさせる。

このように、メインスイッチ２５のオン／オフ動作を、スイッチング周波数毎に繰り返すことによって、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の分圧と、基準電圧ＶＢ２とによって設定される所望の出力電圧Ｖｏ（信号線９）が得られる。

（負荷電流が急減した状態）
負荷電流が急減した場合（タイミングｔ０）、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が急上昇し、出力電圧Ｖｏが基準電圧ＶＢ３を超えると、負荷急減検出コンパレータ３４の出力（信号線１４）はＬｏｗレベルからＨｉレベルに変化する（タイミングｔ１１）。これにより、論理インバータ回路３６の出力（信号線１５）がＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化する。

そして、Ｄ型フリップフロップ３７のＤ端子がＬｏｗレベルとなるので、次のクロック信号の立ち上がりで（タイミングｔ１２）、Ｑ端子（信号線４）の出力信号はＬｏｗレベルのままであり、メインスイッチ２５はオンしない。このため、負荷急減直後の出力電圧Ｖｏ（信号線９）の上昇を抑制することが可能となる。

その後、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が徐々に低下し、出力電圧Ｖｏが基準電圧ＶＢ３を下回ると（タイミングｔ１３）、負荷急減検出コンパレータ３４の出力（信号線１４）はＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化し、論理インバータ回路３６の出力（信号線１５）はＬｏｗレベルからＨｉレベルに変化する。

このタイミングで、Ｄ型フリップフロップ３７のＤ端子はＨｉレベルに変化するが、Ｑ端子（信号線４）はＨｉレベルに変化しないので、メインスイッチ２５はオンにならない。

次のクロック信号の立ち上がりエッジで（タイミングｔ１４）、Ｄ型フリップフロップ３７のＱ端子がＨｉレベルに変化するので、メインスイッチ２５がオンし、出力電圧Ｖｏ（信号線９）は、再上昇を始める。

しかし、出力電圧Ｖｏ（信号線９）の上昇で、エラーアンプ３１の出力（信号線１３）は、平均化に時間を要しながらも、徐々に低下を開始した後なので、メインスイッチ２５のオン時間は短く、出力電圧Ｖｏ（信号線９）の上昇幅は小さい。

この出力電圧Ｖｏの再上昇で、再び出力電圧Ｖｏが基準電圧ＶＢ３を超えると（タイミングｔ１５，ｔ１６）、Ｄ型フリップフロップ３７のＤ端子（信号線１５）はＬｏｗレベルに変化する。このため、Ｄ型フリップフロップ３７で、ＣＫ端子（信号線１）のクロック信号の立ち上がりエッジがマスクされ、メインスイッチ２５はオンしない。このような動作を繰り返しながら、出力電圧Ｖｏ（信号線９）は徐々に低下する。

最終的には、スイッチングレギュレータ全体のフィードバックループにより、負荷電流が小さいレベルで安定している状態にバランスされ、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が安定する。

このように、本発明の第２の実施形態では、Ｄ型フリップフロップの適用によって、負荷急減検出コンパレータ３４の出力に基づいてオフ制御したメインスイッチ２５を再オンさせるタイミングと、クロック信号の立ち上がりエッジを揃える改善が図られている。
メインスイッチ２５がオンするタイミングと、スイッチング周波数のクロック信号の立ち上がりエッジを揃えることで、外部への雑音となるスイッチングノイズの周波数が、拡散することを抑制できる。

以上のとおり、第２の実施形態に係る電源回路（電源回路１００Ａ）では、スイッチング素子（メインスイッチ２５）をオンするタイミングが、クロック信号（信号線１）の立ち上がりエッジ（立ち下がりエッジでも可能）と同期するように、スイッチ信号生成回路（Ｄ型フリップフロップ３７）のオン信号の生成を制御する。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る電源回路について、図７及び図８を参照して説明する。第３の実施形態では、第２の実施形態（図５）に、軽負荷検出機能を追加している。軽負荷とは、スイッチングレギュレータの負荷電流が小さく、スイッチング周波数毎にメインスイッチ２５をオンさせる必要がない状態である。スイッチング周波数毎にメインスイッチ２５をオンさせると、所望の出力電圧Ｖｏが得られず、出力電圧Ｖｏが上昇してしまう。このため、本実施形態では、メインスイッチ２５に対するオン信号を間欠動作させる（間引く）機能を搭載している。

［電源回路の構成］
図７は、第３の実施形態に係るスイッチングレギュレータを使用した電源回路の例を示す。図７に示す電源回路１００Ｂは、スイッチングレギュレータを使用し、制御回路１０２Ｂを備える。

電源回路１００Ｂ（制御回路１０２Ｂ）は、第２の実施形態に係る電源回路１００Ａ（図５）をベースに、軽負荷検出機能として、軽負荷検出コンパレータ３８、基準電圧ＶＢ４の基準電圧源３９、論理インバータ回路４０、論理ＯＲ回路４１、及び信号線１６，１７が追加されている。

軽負荷検出コンパレータ３８の非反転入力端子（＋）は、信号線１３を介してエラーアンプ３１の出力端子と接続し、反転入力端子（－）は、基準電圧源３９と接続している。軽負荷検出コンパレータ３８が負荷状態に応じた信号を出力する出力端子は、信号線１６を介して論理インバータ回路４０の入力端子と接続している。論理インバータ回路４０の出力端子は、信号線１７を介して論理ＯＲ回路４１の一の入力端子に接続している。また、論理ＯＲ回路４１の他の入力端子には、信号線１４を介して負荷急減検出コンパレータ３４の出力端子と接続している。そして、論理ＯＲ回路４１の出力端子が、論理インバータ回路３６の入力端子に接続している。

［各部のタイミングチャート］
図８は、第３の実施形態に係る電源回路１００Ｂにおける各部の信号の状態を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、図７の主要な信号線に得られる信号の波形の様子を示している。

図８では、出力負荷電流、出力電圧Ｖｏ（信号線９）、Ｄ型フリップフロップ３７のＣＫ端子（信号線１）、負荷急減検出コンパレータ３４の出力（信号線１４）、軽負荷検出コンパレータ３８の出力（信号線１６）、Ｄ型フリップフロップ３７のＤ端子（信号線１５）、Ｄ型フリップフロップ３７のＱ端子（信号線４）、Ｄ型フリップフロップ３７のＲ端子（信号線３）、エラーアンプ３１の出力（信号線１３）、及びメインスイッチ電流検出（信号線６）の各波形を示している。

ここでは、スイッチングレギュレータの負荷電流（負荷１１５の消費電流）が大きいレベルで安定している状態から、負荷電流が急減し、負荷電流が軽負荷と認識される小さいレベルで安定している状態まで、遷移した場合を想定している。負荷電流が大きいレベルで安定している状態と、負荷電流が急減したときの動作は、前述の第２の実施形態の場合と同じであるため、説明を省略する。

（負荷電流が急減した状態）
以下、負荷電流が軽負荷と認識される小さいレベルで安定した状態の動作を説明する。
軽負荷検出コンパレータ３８が出力した軽負荷検出信号（信号線１６）を論理インバータ回路４０で反転した信号（信号線１７）と、負荷急減検出コンパレータ３４が出力した負荷急変検出信号（信号線１４）とが、論理ＯＲ回路４１に入力される。そして、論理ＯＲ回路４１の出力は、論理インバータ回路３６を介して、Ｄ型フリップフロップ３７のＤ端子（信号線１５）へ入力される。このＤ端子（信号線１５）がＬｏｗレベルのとき（タイミングｔ１２）、Ｄ型フリップフロップ３７で、ＣＫ端子（信号線１）のクロック信号の立ち上がりエッジがマスクされ、メインスイッチ２５はオンしない。一方、Ｄ端子（信号線１５）がＨｉレベルのとき、ＣＫ端子（信号線１）のクロック信号の立ち上がりエッジ（タイミングｔ１４）を起点に、メインスイッチ２５がオンする。

軽負荷の識別は、エラーアンプ３１の出力（信号線１３）と基準電圧ＶＢ４を、軽負荷検出コンパレータ３８で比較することによって行う。軽負荷状態では、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が上がり過ぎると、エラーアンプ３１の出力（信号線１３）が低下する。誤差検出信号（信号線１３）が基準電圧ＶＢ４よりも小さくなると、軽負荷検出コンパレータ３８の出力（信号線１６）はＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化し（タイミングｔ２１）、軽負荷状態と判定される。

このとき、信号線１６から論理インバータ回路４０、論理ＯＲ回路４１、及び論理インバータ回路３６を介して、Ｄ型フリップフロップ３７のＤ端子（信号線１５）も同じくＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化する。ＣＫ端子（信号線１）のクロック信号の立ち上がりエッジがマスクされるので、メインスイッチ２５はオンしない。

メインスイッチ２５がオンしないので、出力電圧Ｖｏ（信号線９）は低下し、エラーアンプ３１の出力は上昇する。それにより、軽負荷検出コンパレータ３８の出力（信号線１６）はＬｏｗレベルからＨｉレベルに変化し（タイミングｔ２２）、次のクロック信号の立ち上がりエッジ（タイミングｔ２３）でメインスイッチ２５がオンできる状態になる。

そして、メインスイッチ２５がオンした後、誤差検出信号（信号線１３）が基準電圧ＶＢ４よりも小さくなると、軽負荷検出コンパレータ３８の出力（信号線１６）はＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化し（タイミングｔ２４）、軽負荷状態と判定される。このとき、Ｄ型フリップフロップ３７のＤ端子（信号線１５）も同じくＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化する。ＣＫ端子（信号線１）のクロック信号の立ち上がりエッジがマスクされるので、メインスイッチ２５はオンしない。軽負荷時には、スイッチングレギュレータ（軽負荷検出コンパレータ３８、Ｄ型フリップフロップ３７、メインスイッチ２５）がこのような動きを繰り返し、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が安定する。

よって、負荷電流が軽負荷と識別される小さいレベルで安定している状態では、スイッチングレギュレータのメインスイッチ２５は、間欠動作となる。

なお、基準電圧ＶＢ３で決まる負荷急減検出の閾値は、軽負荷検出機能に影響しないように、エラーアンプ３１の出力と基準電圧ＶＢ４で決まる軽負荷検出の閾値よりも高い値に設定する。すなわち、各基準電圧は、ＶＢ１＞ＶＢ３＞ＶＢ４の関係が成立する。

以上のとおり、第３の実施形態に係る電源回路（電源回路１００Ｂ）において、制御回路（制御回路１０２Ｂ）は、電源回路に接続された負荷が軽負荷であることを、出力電圧Ｖｏの上昇による誤差検出回路（誤差検出回路３０）の出力に基づいて判定する軽負荷検出回路（軽負荷検出コンパレータ３８、基準電圧源３９、論理インバータ回路４０、論理ＯＲ回路４１）、を備える。
本実施形態において、切替機能は、軽負荷検出回路の出力信号又は第２のコンパレータ（負荷急減検出コンパレータ３４）の出力信号に基づいて、スイッチ信号生成回路（Ｄ型フリップフロップ３７）のオン信号の生成を切り替え、第２のコンパレータで出力電圧の上昇が検出されたときには、スイッチ信号生成回路においてオン信号の生成を切り替えてスイッチング素子がオンしないように制御する。

このように、本発明の第３の実施形態では、軽負荷検出機能を備えたスイッチングレギュレータにおいて、軽負荷検出機能を損なうことなく、負荷急減検出コンパレータ３４の追加による出力電圧Ｖｏの上昇を抑制する改善が図られている。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態に係る電源回路について、図９及び図１０を参照して説明する。第４の実施形態では、第３の実施形態（図７）に、出力電圧Ｖｏ（信号線９）が帰還するフィードバック端子Ｔ（信号線９）に、断線検出機能を追加している。

図９は、第４の実施形態に係るスイッチングレギュレータを使用した電源回路の例を示す。図９に示す電源回路１００Ｃは、スイッチングレギュレータを使用し、制御回路１０２Ｃを備える。

電源回路１００Ｃ（制御回路１０２Ｃ）は、第３の実施形態に係る電源回路１００Ｂ（図７）をベースに、フィードバック端子Ｔ（信号線９）に断線検出機能として定電流回路４２を接続する。断線は、信号線９の断線を想定している。具体的には、出力電圧Ｖｏが供給される負荷１１５と、出力電圧Ｖｏが帰還するフィードバック端子Ｔ（信号線９）との間の断線を想定している。

第３の実施形態（図７）の構成で、この断線が発生すると、フィードバック端子Ｔ（信号線９）の電圧が低下する。スイッチングレギュレータのフィードバックループの特性で、フィードバック端子Ｔ（信号線９）の電圧から抵抗分圧した電圧（信号線１２）が、設定している基準電圧ＶＢ２よりも低下すると、メインスイッチ２５をオンさせる方向で動作する。負荷１１５へ供給する出力電圧Ｖｏは、所望の電圧から外れ、電源１１１の電圧まで上昇してしまうため、防止する機能が必要になる。

この断線が発生したときに、フィードバック端子Ｔ（信号線９）の電圧から抵抗分圧した電圧（信号線１２）が、設定している基準電圧ＶＢ２より高い電圧に設定できれば、メインスイッチ２５をオフさせる方向で動作させることができる。このため、本実施形態では、断線後のフィードバック端子Ｔ（信号線９）の電圧を上昇させる定電流回路４２を設ける。

［各部のタイミングチャート］
図１０は、第４の実施形態に係る電源回路における各部の信号の状態を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、図７の主要な信号線に得られる信号の波形の様子を示している。

図１０では、出力電圧Ｖｏ（信号線９）、Ｄ型フリップフロップ３７のＣＫ端子（信号線１）、負荷急減検出コンパレータ３４の出力（信号線１４）、異常（過電圧）検出コンパレータ２８の出力（信号線１０）、スイッチングレギュレータの停止信号（信号線１１）、軽負荷検出コンパレータ３８の出力（信号線１６）、Ｄ型フリップフロップ３７のＤ端子（信号線１５）、Ｄ型フリップフロップ３７のＱ端子（信号線４）、Ｄ型フリップフロップ３７のＲ端子（信号線３）、エラーアンプ３１の出力（信号線１３）、及びメインスイッチ電流検出（信号線６）の各波形を示している。

断線が発生すると（タイミングｔ３０）、定電流回路４２から供給される電流によって、フィードバック端子Ｔ（信号線９）の電圧は上昇する。フィードバック端子Ｔ（信号線９）の電圧上昇は、異常（過電圧）検出機能、負荷急減検出機能、又は軽負荷検出機能のいずれでも検出可能であるが、負荷急減検出コンパレータ３４で検出した信号が、最も迅速に、メインスイッチ２５のオフ制御が可能である（タイミングｔ３１）。

異常（過電圧）検出コンパレータ２８の閾値である基準電圧ＶＢ１は、負荷急減検出コンパレータ３４の閾値である基準電圧ＶＢ３よりも高いため、フィードバック端子Ｔ（信号線９）の電圧が基準電圧ＶＢ１に上昇するまで判定が遅くなる（タイミングｔ３２）。また、異常検出判定回路２７の内部遅延によって、さらに判定が遅くなる。また、軽負荷検出コンパレータ３８は、誤差を平均化するエラーアンプ３１の出力が低下するまでに時間を要するため、判定が遅くなる。

以上のとおり、第４の実施形態に係る電源回路（電源回路１００Ｃ）では、制御回路（制御回路１０２Ｃ）は、出力電圧Ｖｏが抵抗分圧回路（抵抗Ｒ１，Ｒ２）に帰還するフィードバック端子（Ｔ）に、定電流を流す定電流回路（定電流回路４２）が接続されている。
そして、フィードバック端子とスイッチングレギュレータの負荷との間の結線（信号線９）が断線した際には、定電流回路の定電流によりフィードバック端子の電圧の上昇したことを第２のコンパレータ（負荷急減検出コンパレータ３４）で検出し、切替機能は、スイッチ信号生成回路（Ｄ型フリップフロップ３７）のオン信号の生成を切り替え、スイッチング素子がオンしないように制御する。

このように、本発明の第４の実施形態は、出力電圧Ｖｏが供給される負荷１１５と、出力電圧Ｖｏが帰還するフィードバック端子Ｔとの結線（信号線９）を、断線検出する機能を備えたスイッチングレギュレータを備える。スイッチングレギュレータは、負荷急減検出コンパレータ３４の追加によって、断線検出してからメインスイッチ２５のオフ制御まで、迅速に動作する改善が図られている。
すなわち、フィードバック端子Ｔの断線検出の判定に、負荷急減検出コンパレータ３４を利用することにより、迅速にメインスイッチ２５をオフ制御することが可能となる。

＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態として、上述した第１～第４の実施形態のいずれかの電源回路を備えた電子制御装置について、図１１を参照して説明する。

図１１は、第１～第４の実施形態のいずれかの電源回路を備えた電子制御装置の構成例を示す。具体的には、例えば、電子制御装置は車載用のＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。

車両制御システムは、バッテリ電源３００と、電子制御装置３１０で構成される。電子制御装置３１０の内部には、電源回路３２０と、マイクロコントローラ（以下「マイコン」と略記する）３３０を備える。電源回路３２０の内部には、制御回路３２２を備える。電源回路３２０、及び制御回路３２２はそれぞれ、上述した第１～第４の実施形態における電源回路１００，１００Ａ～１００Ｃ、及び制御回路１０２，１０２Ａ～１０２Ｃのいずれかに相当する。

バッテリ電源３００の直流電圧は、信号線３０１を介して電源回路３２０に供給され、スイッチングレギュレータを使用して異なる直流電圧に変換され、信号線３０４を介してマイコン３３０（負荷）の電源電圧として供給される。マイコン３３０は、複数の入力信号３０２と複数の出力信号３０３を以って、車両の各種制御を担っている。

マイコン３３０は、自動運転などに対応するため高機能化が進んでおり、制御する機能が多数あるため、各機能のオン／オフ切替えによる消費電流の変化が大きい。マイコン３３０の電源を担う電源回路３２０には、マイコン３３０の消費電流（電源回路３２０の負荷電流）が急に変わった場合でも、マイコン３３０に安定した電力供給を行うことが求められる。すなわち、マイコン３３０の電源電圧変動（電源回路３２０の出力電圧Ｖｏの変動）は、マイコン３３０の許容範囲内に収める必要がある。ここでは、マイコン３３０の消費電流が急に減少した場合に、電源回路３２０の出力電圧Ｖｏの上昇を抑制する手段として、前述した第１～第３の実施形態の電源回路１００，１００Ａ～１００Ｂのいずれかを適用することができる。

また、安全性向上のため、スイッチングレギュレータの出力電圧をフィードバックするフィードバックループ線が断線した場合に、スイッチングレギュレータの出力電圧Ｖｏの上昇を防止する機能を備えている。これにより、マイコン３３０へ供給する電源電圧Ｖｏが上がり過ぎて、マイコン３３０の最大定格を超えるような事態を避けることができる。ここでは、断線検出機能として、前述した第４の実施形態の電源回路１００Ｃを適用することができる。

このように、本発明の第１～第４の実施形態は、電子制御装置（ＥＣＵ）の電源供給の安定化と安全性向上において有効な手段となる。

さらに、本発明は上述した各実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。

例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために電源回路（スイッチングレギュレータ）の構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成要素に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成要素を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成要素の追加又は置換、削除をすることも可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。ハードウェアとして、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを用いてもよい。ソフトウェアによって行われる場合には、例えば電源回路に設けられるＣＰＵその他の演算処理装置が、電源回路の内部に設けられたＲＯＭ等の記録媒体に保存されたコンピュータープログラムを読み出して順次実行することによって行われるようにしてもよい。

１～１７…信号線、 ２０…クロック源、 ２１…論理ＡＮＤ回路、 ２２…ＲＳ型フリップフロップ、 ２３…ドライバ回路、 ２４…スイッチ電流検出回路、 ２５…メインスイッチ、 ２６…スイッチ電流検出コンパレータ、 ２７…異常検出判定回路、 ２８…異常（過電圧）検出コンパレータ、 ２９…基準電圧源（ＶＢ１）、 ３０…誤差増幅回路、 ３１…エラーアンプ、 ３２…基準電圧源（ＶＢ２）、 ３３…負荷急減検出回路、 ３４…負荷急減検出コンパレータ、 ３５…基準電圧源（ＶＢ３）、 ３６…論理インバータ回路、 ３７…Ｄ型フリップフロップ、 ３８…軽負荷検出コンパレータ、 ３９…基準電圧ＶＢ４、 ４０…論理インバータ回路、 ４１…論理ＯＲ回路、 ４２…定電流回路、 １００，１００Ａ～１００Ｃ…電源回路、 １０２，１０２Ａ～１０２Ｃ…制御回路、 １１１…電源、 １１２…ダイオード、 １１３…インダクタ、 １１４…キャパシタ、 １１５…負荷、 ３００…バッテリ電源、 ３１０…電子制御装置（ＥＣＵ）、 ３２０…電源回路、 ３２２…制御回路、 ３３０…マイクロコントローラ、 ３０１～２０４…信号線、 Ｒ１，Ｒ２…抵抗、 Ｖｏ…出力電圧、 ＶＢ１～ＶＢ３…基準電圧

Claims (6)

1. スイッチング素子のスイッチング動作により入力直流電圧を目標の直流電圧に変換して出力するスイッチングレギュレータを使用し、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路を備えた電源回路において、
   前記制御回路は、
   前記スイッチングレギュレータの出力電圧を抵抗分割で分圧する抵抗分圧回路と、
   分圧した電圧と設定した基準電圧との誤差信号を生成する誤差検出回路と、
   前記スイッチング素子に流れる電流を検出するスイッチ電流検出回路と、
   前記誤差検出回路の出力と前記スイッチ電流検出回路の出力を比較する第１のコンパレータと、
   クロック信号を出力するクロック源と、
   前記クロック信号を起点とする前記スイッチング素子をオン制御するためのオン信号と、前記第１のコンパレータの出力信号を起点とするスイッチング素子をオフ制御するためのオフ信号を生成するスイッチ信号生成回路と、
   前記電源回路に接続された負荷が軽負荷であることを、前記出力電圧の上昇による前記誤差検出回路の出力に基づいて判定する軽負荷検出回路と、
   前記出力電圧が第２の基準電圧よりも上昇したことを検出する第２のコンパレータと、
   前記第２のコンパレータの出力信号に基づいて、前記スイッチ信号生成回路のオン信号の生成を切り替える切替機能と、を備え、
   前記切替機能は、前記軽負荷検出回路の出力信号又は前記第２のコンパレータの出力信号に基づいて、前記スイッチ信号生成回路のオン信号の生成を切り替え、前記軽負荷検出回路で前記負荷が軽負荷であると判定されたとき又は前記第２のコンパレータで前記出力電圧の上昇が検出されたときには、前記スイッチ信号生成回路において前記オン信号の生成を切り替えて前記スイッチング素子がオンしないように制御する
   電源回路。
2. 前記制御回路は、
   第２の基準電圧よりも高い値に設定された第３の基準電圧を超える前記出力電圧の異常な上昇を検出する第３のコンパレータと、
   前記第３のコンパレータの出力信号に基づいて前記出力電圧の異常判定を行う異常検出判定回路と、を備え、
   前記第３のコンパレータで前記出力電圧の異常と判定される前に、前記出力電圧が上昇したことを前記第２のコンパレータで検出し、前記切替機能により前記スイッチング素子がオンしないように制御する
   請求項１に記載の電源回路。
3. 前記制御回路は、
   前記出力電圧が前記抵抗分圧回路に帰還するフィードバック端子に、定電流を流す定電流回路が接続され、
   前記フィードバック端子と前記スイッチングレギュレータの負荷との間の結線が断線した際には、前記定電流回路の定電流により前記フィードバック端子の電圧の上昇したことを前記第２のコンパレータで検出し、前記切替機能により前記スイッチング素子がオンしないように制御する
   請求項２に記載の電源回路。
4. 前記切替機能は、前記スイッチング素子をオンするタイミングが、前記クロック信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジと同期するように、前記スイッチ信号生成回路のオン信号の生成を制御する
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電源回路。
5. 前記スイッチ信号生成回路は、Ｄ型フリップフロップであり、
   前記切替機能は、前記Ｄ型フリップフロップのＤ端子入力信号レベルで前記スイッチ信号生成回路のオン信号の生成を制御する
   請求項４に記載の電源回路。
6. 出力電圧を生成する電源回路と、前記電源回路の前記出力電圧を電源として動作するマイクロコントローラと、を備えた電子制御装置であって、
   前記電源回路は、
   スイッチング素子のスイッチング動作により入力直流電圧を目標の直流電圧に変換して出力するスイッチングレギュレータを使用し、
   前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路を有し、
   前記制御回路は、
   前記スイッチングレギュレータの出力電圧を抵抗分割で分圧する抵抗分圧回路と、
   分圧した電圧と設定した基準電圧との誤差信号を生成する誤差検出回路と、
   前記スイッチング素子に流れる電流を検出するスイッチ電流検出回路と、
   前記誤差検出回路の出力と前記スイッチ電流検出回路の出力を比較する第１のコンパレータと、
   クロック信号を出力するクロック源と、
   前記クロック信号を起点とする前記スイッチング素子をオン制御するためのオン信号と、前記第１のコンパレータの出力信号を起点とするスイッチング素子をオフ制御するためのオフ信号を生成するスイッチ信号生成回路と、
   前記電源回路に接続された負荷が軽負荷であることを、前記出力電圧の上昇による前記誤差検出回路の出力に基づいて判定する軽負荷検出回路と、
   前記出力電圧が第２の基準電圧よりも上昇したことを検出する第２のコンパレータと、
   前記第２のコンパレータの出力信号に基づいて、前記スイッチ信号生成回路のオン信号の生成を切り替える切替機能と、を備え、
   前記切替機能は、前記軽負荷検出回路の出力信号又は前記第２のコンパレータの出力信号に基づいて、前記スイッチ信号生成回路のオン信号の生成を切り替え、前記軽負荷検出回路で前記負荷が軽負荷であると判定されたとき又は前記第２のコンパレータで前記出力電圧の上昇が検出されたときには、前記スイッチ信号生成回路において前記スイッチング素子のオン信号の生成を切り替えて前記スイッチング素子がオンしないように制御する
   電子制御装置。

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