WO2022158347A1 - 自己診断回路、および半導体装置 - Google Patents

自己診断回路、および半導体装置 Download PDF

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WO2022158347A1
WO2022158347A1 PCT/JP2022/000689 JP2022000689W WO2022158347A1 WO 2022158347 A1 WO2022158347 A1 WO 2022158347A1 JP 2022000689 W JP2022000689 W JP 2022000689W WO 2022158347 A1 WO2022158347 A1 WO 2022158347A1
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WO
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voltage
circuit
self
comparator
output
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Application number
PCT/JP2022/000689
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English (en)
French (fr)
Inventor
亮介 住井
克寛 押川
貴行 松浦
Original Assignee
ローム株式会社
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/30Marginal testing, e.g. by varying supply voltage
    • G01R31/3004Current or voltage test
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317Testing of digital circuits
    • G01R31/3181Functional testing
    • G01R31/3187Built-in tests

Definitions

  • the present disclosure relates to self-diagnostic circuits.
  • UVLO low voltage in the power supply voltage of an IC
  • TSD function for detecting and protecting an overheating state of an IC chip
  • an object of the present disclosure is to provide a self-diagnostic circuit that can realize an effective configuration for diagnosing whether a circuit that detects an abnormality is functioning normally.
  • One aspect of the present disclosure is a self-diagnostic circuit that diagnoses an abnormality detection circuit having a first comparator capable of inputting a voltage based on an abnormality detection target voltage and a first reference voltage, a voltage switching unit that switches and outputs a voltage level based on the second reference voltage; a first path switching unit that switches between a path through which the voltage output from the voltage switching unit is input to the first comparator and a path through which the voltage based on the abnormality detection target voltage is input to the first comparator; a control unit that controls the voltage switching unit and the path switching unit; and a self-diagnostic circuit.
  • the self-diagnostic circuit of the present disclosure it is possible to realize an effective configuration for diagnosing whether the circuit that detects an abnormality is functioning normally.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration for external connection of a PMIC according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of a PMIC according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a self-diagnostic circuit for diagnosing each of the undervoltage detection circuit and the overvoltage detection circuit.
  • FIG. 4 is a timing chart showing an operation example when the PMIC is activated.
  • FIG. 5 is a timing chart showing an example of the self-diagnosis operation of the voltage reduction detection circuit in analog self-diagnosis mode (A-BIST) or the like.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of an abnormality detection circuit according to a comparative example.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of an abnormality detection circuit according to a comparative example.
  • FIG. 6 shows the configuration of a reduced voltage detection circuit 101 as an abnormality detection circuit.
  • FIG. 6 also shows the configuration of the self-diagnosis circuit BST101.
  • the circuit configuration shown in FIG. 6 is provided in the power supply IC.
  • the power supply IC has a DC/DC converter function.
  • the voltage drop detection circuit 101 is a circuit that detects a voltage drop of the output voltage Vo (DC output voltage) due to the DC/DC converter function.
  • the voltage drop detection circuit 101 includes a comparator CMP11, an inverter IV11, resistors R11 to R15, and an NMOS transistor (N-channel MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)) NM11. is doing.
  • resistor R11 One end of the resistor R11 is connected to the FB terminal. An output voltage Vo is applied to the FB terminal. The other end of resistor R11 is connected to one end of resistor R12 at node N11.
  • the node N11 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP11.
  • One end of the resistor R13 is connected to the application end of the reference voltage Vref.
  • the other end of resistor R13 is connected to one end of resistor R14 at node N13.
  • the node N13 is connected to the inverting input terminal (-) of the comparator CMP11.
  • the output end of comparator CMP11 is connected to the input end of inverter IV11 at node N15.
  • the node N15 is connected to the gate of the NMOS transistor NM11.
  • the source of the NMOS transistor NM11 is connected to the ground potential application terminal.
  • a drain of the NMOS transistor NM11 is connected to a node N14 to which the other end of the resistor R14 and one end of the resistor R15 are connected.
  • the other end of the resistor R15 is connected to the ground potential application end.
  • the self-diagnostic circuit BST101 has an NMOS transistor NM12, a resistor R16, and a control logic section 100.
  • One end of resistor R16 is connected to the other end of resistor R12 at node N12.
  • the other end of the resistor R16 is connected to the ground potential application end.
  • the drain of NMOS transistor NM12 is connected to node N12.
  • the source of the NMOS transistor NM12 is connected to the ground potential application terminal.
  • the control logic unit 100 applies the BIST signal Bst12 as a gate signal to the gate of the NMOS transistor NM12.
  • the BIST signal Bst12 is Low and the NMOS transistor NM12 is off.
  • the comparator input signal CMP11INp generated at the node N11 by dividing the output voltage Vo by the resistors R11, R12, and R16 is input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP11.
  • the NMOS transistor NM11 and the resistor R15 are configured for a hysteresis function. Specifically, when the output of the comparator CMP11 is Low, the NMOS transistor NM11 is in the OFF state, and the comparator input signal CMP11INn generated at the node N13 by dividing the reference voltage Vref by the resistors R13 to R15 is the inverted input of the comparator CMP11. Entered at the end (-).
  • the NMOS transistor NM11 When the output of the comparator CMP11 is High, the NMOS transistor NM11 is on, and the comparator input signal CMP11INn generated at the node N13 by dividing the reference voltage Vref by the resistors R13 and R14 is applied to the inverting input terminal (-) of the comparator CMP11. is entered.
  • the voltage reduction detection signal UVD which is the output of the inverter IV11
  • the comparator input signal CMP11INp exceeds the comparator input signal CMP11INn and the output of the comparator CMP11 becomes High
  • the voltage reduction detection signal UVD becomes Low.
  • the control logic unit 100 determines that the output voltage Vo is in a voltage reduction abnormal state based on the voltage reduction detection signal UVD that has become High, and performs a protection operation. .
  • the control logic unit 100 sequentially switches and outputs the BIST signal Bst12 of different levels (Low, High).
  • the BIST signal Bst12 is Low
  • the NMOS transistor NM12 is in the OFF state
  • the comparator input signal CMP11INp generated at the node N11 by dividing the output voltage Vo by the resistors R11, R12, and R16 is applied to the non-inverting input terminal (+ ).
  • the NMOS transistor NM12 When the BIST signal Bst12 is High, the NMOS transistor NM12 is on, and the comparator input signal CMP11INp generated at the node N11 by dividing the output voltage Vo by the resistors R11 and R12 is the non-inverting input terminal (+ ).
  • the comparator CMP11 when the comparator CMP11 is operating normally, after the power supply IC starts up and the output voltage Vo rises, in the BIST mode, if the BIST signal Bst12 is Low, the output of the comparator CMP11 becomes High and the voltage is reduced. The detection signal UVD becomes Low. On the other hand, in the BIST mode, when the BIST signal Bst12 is High, the output of the comparator CMP11 becomes Low and the voltage reduction detection signal UVD becomes High.
  • the self-diagnostic circuit BST101 forcibly switches the level of the comparator input signal CMP11INp to detect whether or not the level of the voltage reduction detection signal UVD is switched, so that the voltage reduction detection circuit 101 can operate normally. It is possible to determine whether
  • the self-diagnostic operation described above is performed in a state where the output voltage Vo has risen and stabilized.
  • the self-diagnostic operation takes a certain amount of time, even if the abnormality detection function is abnormal, the abnormality detection function will be determined to be abnormal by the self-diagnosis and the abnormal output will not be produced until the IC is shut down. There is a possibility that the voltage Vo may be output.
  • the self-diagnostic operation may not operate normally depending on the output voltage Vo. For example, when the output voltage Vo is 0 V at startup, in the configuration shown in FIG. 6, even if the level of the BIST signal Bst12 is switched, the comparator input signal CMP11INp is only 0 V, and the output logic of the comparator CMP11 cannot be switched. . Therefore, the self-diagnostic operation becomes impossible.
  • the abnormality detection target voltage (the output voltage Vo in the example of FIG. 6), which is the target of abnormality detection by the abnormality detection circuit.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration for external connection of PMIC 1 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of the PMIC1.
  • the PMIC 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a semiconductor device (power supply IC package) that includes a plurality of power supply circuits for supplying power to a CMOS sensor device 30 mounted on a vehicle.
  • the CMOS sensor device 30 is mounted on an in-vehicle camera system.
  • the PMIC 1 includes external terminals for establishing electrical connection with the outside, such as a VIN terminal, a VREG50 terminal, a VREG15 terminal, a BOOT1 terminal, a SW1 terminal, a PGND1 terminal, an FB1 terminal, an FB2 terminal, and a PVIN2 terminal. terminal, SW2 terminal, PGND23 terminal, SW3 terminal, PVIN3 terminal, FB3 terminal, VO4 terminal, RSTOUT terminal, WAROUT terminal, SCL terminal, SDA terminal, and GND terminal.
  • the PMIC 1 includes an internal voltage generator 2, an internal voltage generator 3, a reference voltage generator 4, a power supply voltage UVLO (Under Voltage Lock Out) circuit 5, and an internal voltage UVLO circuit 6. , an internal voltage UVLO circuit 7, an OTP (One Time Programmable ROM) 8, a TSD (Thermal Shut Down) circuit 9, a TW (Thermal Warning) circuit 10, a first DC/DC circuit 11, and a second DC/DC circuit 12, a third DC/DC circuit 13, an LDO (Low Dropout) 14, a control logic unit 15, an I2C input/output unit 16, a reset input/output unit 17, and a warning input/output unit 18.
  • the PMIC 1 further includes a first overvoltage detection circuit 19, a first undervoltage detection circuit 20, a second overvoltage detection circuit 21, a second undervoltage detection circuit 22, and a second undervoltage protection circuit.
  • the VIN terminal is connected to the application end of the power supply voltage (input power supply voltage) Vin.
  • the internal voltage Vreg 50 serves as power supply voltages for the internal voltage generator 3 and the first DC/DC circuit 11 .
  • the internal voltage Vreg50 can be externally output from the VREG50 terminal.
  • the internal voltage Vreg15 becomes the power supply voltage for each part in the PMIC1.
  • Internal voltage Vreg15 is used as a reference voltage in first, second and third DC/DC circuits 11, 12 and 13 and LDO14.
  • the internal voltage Vreg15 can be externally output from the VREG15 terminal.
  • the reference voltage generator 4 generates the first reference voltage Vref1 and the second reference voltage Vref2 based on the internal voltage Vreg15.
  • the first reference voltage Vref1 is used as a reference voltage for various fault detection circuits and fault protection circuits in the PMIC1.
  • the second reference voltage Vref2 is used as a reference voltage for a self-diagnostic circuit, which will be described later.
  • the power supply voltage UVLO circuit 5 is an anomaly protection circuit that detects low voltage anomalies in the power supply voltage Vin.
  • the power supply voltage UVLO circuit 5 outputs a UVLO signal UVLOVIN to the control logic unit 15 .
  • the control logic unit 15 shuts down the IC when the low voltage abnormality of the power supply voltage Vin is detected.
  • the internal voltage UVLO circuit 6 is an anomaly protection circuit that detects low voltage anomalies in the internal voltage Vreg50.
  • the internal voltage UVLO circuit 6 outputs a UVLO signal UVLOREG50 to the control logic section 15.
  • FIG. The control logic unit 15 shifts to the safe mode state when the low voltage abnormality of the internal voltage Vreg50 is detected.
  • the internal voltage UVLO circuit 7 is an anomaly protection circuit that detects low voltage anomalies in the internal voltage Vreg15.
  • the internal voltage UVLO circuit 7 outputs a UVLO signal UVLOREG15 to the control logic section 15 .
  • the control logic unit 15 shifts to a standby state when a low voltage abnormality of the internal voltage Vreg15 is detected.
  • OTP8 is a ROM that can be written only once, and stores various data. Data is read from the OTP 8 by the control logic unit 15 .
  • the TSD circuit 9 is an overheat protection circuit and outputs an overheat protection signal TSD to the control logic section 15 .
  • a first predetermined temperature eg, 175° C.
  • the TW circuit 10 is an overheat detection circuit and outputs an overheat warning signal TW to the control logic section 15 .
  • a second predetermined temperature eg, 140° C.
  • the first DC/DC circuit 11 configures a first DC/DC converter 41 (FIG. 1) together with an inductor L1, an output capacitor Co1, and a boot capacitor Cb1 arranged outside the PMIC1.
  • the first DC/DC converter 41 is a step-down converter (Buck Converter) that inputs a power supply voltage Vin (eg, 15.0 V) and outputs an output voltage Vo1 (eg, 3.7 V).
  • the SW1 terminal is a terminal to which the switching output of the first DC/DC circuit 11 is applied.
  • the SW1 terminal is connected to one end of the inductor L1.
  • the other end of inductor L1 is connected to one end of output capacitor Co1.
  • the other end of the output capacitor Co1 is connected to the PGND1 terminal.
  • a PGND1 terminal is a ground terminal for the first DC/DC circuit 11 and is connected to a ground potential application terminal.
  • a boot capacitor Cb1 constitutes a bootstrap.
  • One end of the boot capacitor Cb1 is connected to the BOOT1 terminal.
  • the other end of the boot capacitor Cb1 is connected to the SW1 terminal.
  • a boot voltage generated at the BOOT1 terminal is supplied to the high side driver in the first DC/DC circuit 11 .
  • an output voltage Vo1 is generated at the node where the inductor L1 and the output capacitor Co1 are connected.
  • the output voltage Vo1 is applied to the PVIN2 terminal and the PVIN3 terminal and used as the input power supply for the second DC/DC circuit 12 and the third DC/DC circuit 13, respectively.
  • the output voltage Vo1 is applied to the FB1 terminal.
  • the FB1 terminal is a terminal for feeding back the output voltage Vo1 to the first DC/DC circuit 11 .
  • the output voltage Vo1 applied to the FB1 terminal is also used as an input power source for the LDO 14.
  • the second DC/DC circuit 12 constitutes a second DC/DC converter 42 (FIG. 1) together with an inductor L2 and an output capacitor Co2 arranged outside the PMIC1.
  • the second DC/DC converter 42 is a step-down converter (Buck Converter) that receives the output voltage Vo1 applied to the PVIN2 terminal and outputs an output voltage Vo2 (for example, 1.1 V).
  • the SW2 terminal is a terminal to which the switching output of the second DC/DC circuit 12 is applied.
  • the SW2 terminal is connected to one end of the inductor L2.
  • the other end of inductor L2 is connected to one end of output capacitor Co2.
  • the other end of the output capacitor Co2 is connected to the PGND23 terminal.
  • the PGND 23 terminal is connected to the ground potential application end and serves as a ground terminal for the second DC/DC circuit 12 and the third DC/DC circuit 13 .
  • an output voltage Vo2 is generated at the node where the inductor L2 and the output capacitor Co2 are connected.
  • the output voltage Vo2 is supplied to the CMOS sensor device 30 as a power supply voltage.
  • the output voltage Vo2 is applied to the FB2 terminal.
  • the FB2 terminal is a terminal for feeding back the output voltage Vo2 to the second DC/DC circuit 12 .
  • the third DC/DC circuit 13 constitutes a third DC/DC converter 43 (FIG. 1) together with an inductor L3 and an output capacitor Co3 arranged outside the PMIC1.
  • the third DC/DC converter 43 is a step-down converter (Buck Converter) that receives the output voltage Vo1 applied to the PVIN3 terminal and outputs an output voltage Vo3 (for example, 1.8V).
  • the SW3 terminal is a terminal to which the switching output of the third DC/DC circuit 13 is applied.
  • the SW3 terminal is connected to one end of the inductor L3.
  • the other end of inductor L3 is connected to one end of output capacitor Co3.
  • the other end of the output capacitor Co3 is connected to the PGND23 terminal.
  • an output voltage Vo3 is generated at the node where the inductor L3 and the output capacitor Co3 are connected.
  • the output voltage Vo3 is supplied to the CMOS sensor device 30 as a power supply voltage.
  • the output voltage Vo3 is applied to the FB3 terminal.
  • the FB3 terminal is a terminal for feeding back the output voltage Vo3 to the third DC/DC circuit 13 .
  • the LDO 14 is a linear regulator that receives the output voltage Vo1 applied to the FB1 terminal and outputs an output voltage Vo4 (eg, 3.3 V).
  • Vo4 an output voltage
  • the output voltage Vo4 is externally output from the VO4 terminal and supplied to the CMOS sensor device 30 as a power supply voltage.
  • the VO4 terminal is also used as a terminal for feeding back the output voltage Vo4 to the LDO14.
  • the control logic unit 15 is a control unit that controls the PMIC 1 in an integrated manner.
  • the I2C input/output unit 16 performs I2C communication with the CMOS sensor device 30 via the SDA terminal and SCL terminal.
  • I2C is a type of serial interface.
  • the SDA terminal is used for input/output of serial interface data.
  • the SCL terminal is used to input the serial interface clock.
  • the reset input/output unit 17 outputs the reset output signal Rsto to the CMOS sensor device 30 via the RSTOUT terminal.
  • the reset output signal Rsto is set to a level indicating an abnormality (for example, Low) when an abnormality is detected by the abnormality protection circuit.
  • the warning input/output unit 18 outputs the warning output signal Wo to the CMOS sensor device 30 via the WAROUT terminal.
  • the warning output signal Wo is set to a level indicating an abnormality (for example, Low) when an abnormality is detected by an abnormality detection circuit or an abnormality protection circuit.
  • the first overvoltage detection circuit 19, the second overvoltage detection circuit 21, the third overvoltage detection circuit 24, and the fourth overvoltage detection circuit 27 are abnormality detection circuits that detect an overvoltage abnormality.
  • the first overvoltage detection circuit 19 is a circuit that detects an overvoltage of the output voltage Vo1 applied to the FB1 terminal, and outputs an overvoltage detection signal OVD1.
  • the second overvoltage detection circuit 21 is a circuit for detecting an overvoltage of the output voltage Vo2 applied to the FB2 terminal, and outputs an overvoltage detection signal OVD2.
  • the third overvoltage detection circuit 24 is a circuit for detecting an overvoltage of the output voltage Vo3 applied to the FB3 terminal, and outputs an overvoltage detection signal OVD3.
  • the fourth overvoltage detection circuit 27 is a circuit for detecting an overvoltage of the output voltage Vo4 applied to the VO4 terminal, and outputs an overvoltage detection signal OVD4.
  • the first reduced voltage detection circuit 20, the second reduced voltage detection circuit 22, the third reduced voltage detection circuit 25, and the fourth reduced voltage detection circuit 28 are abnormality detection circuits that detect a reduced voltage abnormality.
  • the first voltage drop detection circuit 20 is a circuit that detects a voltage drop of the output voltage Vo1 applied to the FB1 terminal, and outputs a voltage drop detection signal UVD1.
  • the second voltage drop detection circuit 22 is a circuit that detects voltage drop of the output voltage Vo2 applied to the FB2 terminal, and outputs a voltage drop detection signal UVD2.
  • the third voltage drop detection circuit 25 is a circuit for detecting a voltage drop of the output voltage Vo3 applied to the FB3 terminal, and outputs a voltage drop detection signal UVD3.
  • the fourth voltage drop detection circuit 28 is a circuit for detecting a voltage drop of the output voltage Vo4 applied to the VO4 terminal, and outputs a voltage drop detection signal UVD4.
  • the TW circuit 10 is an abnormality detection circuit that detects an overheating abnormality.
  • the control logic unit 15 When an abnormality is detected by any of the above-described abnormality detection circuits, the control logic unit 15 continues the active state (normal operation state), but sets the warning output signal Wo to a level indicating abnormality (for example, Low). , alerts the CMOS sensor device 30 . At this time, the reset output signal Rsto is set to a level indicating normality (for example, High).
  • the second undervoltage protection circuit 23, the third undervoltage protection circuit 26, and the fourth undervoltage protection circuit 29 are abnormality protection circuits that detect undervoltage abnormality.
  • the second undervoltage protection circuit 23 is a circuit that detects a voltage drop in the output voltage Vo2 applied to the FB2 terminal, and outputs a undervoltage protection signal UVP2.
  • the third under-voltage protection circuit 26 is a circuit that detects a voltage drop in the output voltage Vo3 applied to the FB3 terminal, and outputs a under-voltage protection signal UVP3.
  • the fourth undervoltage protection circuit 29 is a circuit for detecting a voltage reduction of the output voltage Vo4 applied to the VO4 terminal, and outputs a undervoltage protection signal UVP4.
  • the power supply voltage UVLO circuit 5, the internal voltage UVLO circuits 6 and 7, and the TSD circuit 9 are all abnormal protection circuits.
  • the control logic unit 15 transitions to any one of shutdown state, safe mode state, and standby state.
  • the control logic section 15 shifts to the safe mode. Also, at this time, the control logic unit 15 sets both the warning output signal Wo and the reset output signal Rsto to a level indicating an abnormality (for example, Low), and notifies the CMOS sensor device 30 of the abnormality.
  • the anomaly protection circuit has the function of detecting an anomaly, it can also be regarded as an anomaly detection circuit.
  • the PMIC 1 has a built-in self test (BIST) function for diagnosing whether the abnormality detection circuit and the abnormality protection circuit are operating normally.
  • BIST built-in self test
  • first to fourth overvoltage detection circuits 19, 21, 24 and 27, first to fourth undervoltage detection circuits 20, 22, 25 and 28, and second to fourth undervoltage protection circuits A self-diagnostic circuit is provided corresponding to each of 23, 26 and 29 ("A-BIST" in FIG. 2).
  • the voltage drop detection circuit 20 has a comparator CMP1, an inverter IV1, resistors R1 to R3, and an NMOS transistor NM1. More specifically, one end of the resistor R1 is connected to the FB1 terminal. The other end of resistor R1 is connected to one end of resistor R2 at node N1. The node N1 is connected to one end of a second path changeover switch SW_UVD2 included in the self-diagnostic circuit BST1, which will be described later. The other end of the second path switch SW_UVD2 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP1 at the node N3. The inverting input terminal (-) of the comparator CMP1 is connected to the application terminal of the first reference voltage Vref1 generated by the reference voltage generator 4. FIG. The output terminal of the comparator CMP1 is connected to the input terminal of the inverter IV1.
  • the NMOS transistor NM1 and resistor R3 are provided for hysteresis function.
  • the output terminal of the inverter IV1 is connected to the gate of the NMOS transistor NM1.
  • the source of the NMOS transistor NM1 is connected to the ground potential application terminal.
  • a drain of the NMOS transistor NM1 is connected to a node N2 to which the other end of the resistor R2 and one end of the resistor R3 are connected.
  • the other end of the resistor R3 is connected to the ground potential application end.
  • the self-diagnostic circuit BST1 includes a first path switch SW_UVD1, a second path switch SW_UVD2, a first path switch SW_OVD1, a second path switch SW_OVD2, a high side switch SW_BIST_H, a low side switch SW_BIST_L, resistors R7 to R9, and a control logic unit 15 .
  • the first path changeover switch SW_UVD1, the second path changeover switch SW_UVD2, the first path changeover switch SW_OVD1, the second path changeover switch SW_OVD2, the high side switch SW_BIST_H, and the low side switch SW_BIST_L are on/off controlled by the control logic unit 15, respectively.
  • resistor R7 One end of the resistor R7 is connected to the application end of the second reference voltage Vref2 generated by the reference voltage generator 4.
  • the other end of resistor R7 is connected to one end of resistor R8 at node N4.
  • the other end of resistor R8 is connected to one end of resistor R9 at node N5.
  • the other end of the resistor R9 is connected to the ground potential application end.
  • the node N4 is connected to one end of the high side switch SW_BIST_H.
  • the other end of the high side switch SW_BIST_H is connected to one end of the first path changeover switch SW_UVD1 at the node N6.
  • the other end of the first path changeover switch SW_UVD1 is connected to the node N3.
  • the node N5 is connected to one end of the low-side switch SW_BIST_L.
  • the other end of the low-side switch SW_BIST_L is connected to node N6 at node N7.
  • the overvoltage detection circuit 19 also has a comparator CMP2, an inverter IV2, resistors R4 to R6, and an NMOS transistor NM2.
  • the node N7 is connected to one end of the first path switch SW_OVD1.
  • the other end of the first path changeover switch SW_OVD1 is connected to a node N8 to which the second path changeover switch SW_OVD2 and the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP2 are connected.
  • the first path changeover switch SW_OVD1 is turned off, and the second path changeover switch SW_OVD2 is turned on.
  • the voltage generated by dividing the output voltage Vo1 applied to the FB1 terminal by R4 to R6 is applied to the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP2 via the second path switch SW_OVD2 as the comparator input signal CMP2IN.
  • the comparator CMP2 compares the comparator input signal CMP2IN with the first reference voltage Vref1.
  • the overvoltage detection signal OVD1 which is the output of the comparator CMP2
  • the comparator input signal CMP2IN exceeds the first reference voltage Vref1
  • the overvoltage detection signal OVD1 output from the comparator CMP2 becomes High.
  • the overvoltage detection signal OVD 1 is input to the control logic section 15 . In this manner, when an overvoltage occurs in the output voltage Vo1, the control logic unit 15 can be notified of the high overvoltage detection signal OVD1 indicating an abnormality.
  • the control logic unit 15 turns on the first path switch SW_UVD1 and turns off the second path switch SW_UVD2. Further, the control logic unit 15 turns off the first path changeover switch SW_OVD1. In this case, the control logic unit 15 has a first state in which the high side switch SW_BIST_H is turned on and the low side switch SW_BIST_L is turned off, and a second state in which the high side switch SW_BIST_H is turned off and the low side switch SW_BIST_L is turned on. , switch.
  • the voltage (first level voltage) generated at the node N4 by dividing the second reference voltage Vref2 by the resistors R7 to R9 is the high-side switch SW_BIST_H and the first path switch SW_UVD1.
  • the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP1 as the comparator input signal CMP1IN.
  • the comparator CMP1 is operating normally, the output of the comparator CMP1 becomes High and the voltage reduction detection signal UVD1 becomes Low.
  • the voltage (second level voltage) generated at the node N5 by dividing the second reference voltage Vref2 by the resistors R7 to R9 passes through the low side switch SW_BIST_L and the first path switch SW_UVD1. is input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP1 as the comparator input signal CMP1IN.
  • the comparator CMP1 operates normally, the output of the comparator CMP1 becomes Low and the voltage drop detection signal UVD1 becomes High.
  • control logic unit 15 can diagnose whether the voltage reduction detection circuit 20 is normal by determining whether the level of the voltage reduction detection signal UVD1 is switched between High and Low.
  • control logic unit 15 turns on the first path changeover switch SW_OVD1 and turns off the second path changeover switch SW_OVD2. Further, the control logic unit 15 turns off the first path switch SW_UVD1. In this case, the control logic unit 15 switches between the first state and the second state.
  • the voltage generated at the node N4 by dividing the second reference voltage Vref2 by the resistors R7 to R9 passes through the high-side switch SW_BIST_H and the first path switch SW_OVD1 to the non-voltage of the comparator CMP2.
  • a comparator input signal CMP2IN is input to the inverting input terminal (+). In this case, if the comparator CMP2 is operating normally, the overvoltage detection signal OVD1, which is the output of the comparator CMP2, becomes High.
  • the voltage generated at the node N5 by dividing the second reference voltage Vref2 by the resistors R7 to R9 is applied to the non-inverting input of the comparator CMP2 via the low-side switch SW_BIST_L and the first path switch SW_OVD1.
  • a comparator input signal CMP2IN is input to the terminal (+). In this case, if the comparator CMP2 is operating normally, the overvoltage detection signal OVD1, which is the output of the comparator CMP2, becomes Low.
  • control logic unit 15 can diagnose whether the overvoltage detection circuit 19 is normal by determining whether the level of the overvoltage detection signal OVD1 is switched between High and Low.
  • the voltage switching unit 50 that switches the level of the voltage based on the second reference voltage Vref2 and outputs the voltage is configured from the resistors R7 to R9, the high side switch SW_BIST_H, and the low side switch SW_BIST_L.
  • the first path switching switches SW_UVD1 and SW_OVD1 and the second path switching switches SW_UVD2 and SW_OVD2 are the first path for applying the voltage based on the second reference voltage Vref2 to the comparator and the voltage based on the output voltage Vo1 for applying to the comparator.
  • Route switching units 51 and 52 for switching between the second route and the second route are configured.
  • the first path switching unit 51 includes a first path switching switch SW_UVD1 and a second path switching switch SW_UVD2.
  • the second path switching unit 52 includes a first path switching switch SW_OVD1 and a second path switching switch SW_OVD2.
  • the first path selector switches SW_UVD1 and SW_OVD1 are turned on, and the second path selector switches SW_UVD2 and SW_OVD2 are turned off, thereby blocking the second path and securing the first path. .
  • the control logic unit 15 can diagnose the abnormality detection circuit based on whether the output level of the comparator is switched.
  • diagnosis of the abnormality detection circuit can be performed regardless of the value of the output voltage Vo1, which is the voltage to be detected for abnormality. As will be described later, this makes it possible to perform a self-diagnostic operation before the output voltage Vo1 rises when the IC is started.
  • switching between the first state and the second state by the high-side switch SW_BIST_H and the low-side switch SW_BIST_L may be started from any state, and the number of times of switching is not limited as long as it is one or more times. .
  • the on/off state of the second path changeover switches SW_UVD2 and SW_OVD2 does not matter in one abnormality detection circuit that performs the self-diagnostic operation and the other abnormality detection circuit.
  • self-diagnosis circuits can be provided in the same configuration as in FIG. 3 for the second overvoltage detection circuit 21 and the second undervoltage detection circuit 22 .
  • the second undervoltage protection circuit 23 and its self-diagnostic circuit the same configurations as the first undervoltage detection circuit 20, the first path changeover switch SW_UVD1, and the second path changeover switch SW_UVD2 shown in FIG. It may be added to the overvoltage detection circuit 21 and the second undervoltage detection circuit 22 .
  • the third overvoltage detection circuit 24 the third undervoltage detection circuit 25, the third undervoltage protection circuit 26, and their self-diagnosis circuits
  • the fourth overvoltage detection circuit 27, the fourth undervoltage detection circuit 28, and the fourth Undervoltage protection circuit 29 and their self-diagnosis circuits may be configured in the same manner as second overvoltage detection circuit 21, second undervoltage detection circuit 22, and second undervoltage protection circuit 23 and their self-diagnosis circuits. Just do it.
  • the voltages to be detected for abnormality are the output voltages Vo1 to Vo4 of the power supply circuit.
  • a self-diagnostic circuit may be constructed. That is, it is possible to apply a self-diagnostic circuit in a UVLO circuit or an overheat detection/protection circuit.
  • FIG. 4 is a timing chart showing an operation example when the PMIC 1 is activated.
  • the control logic unit 15 is in a standby state, and the IC stops operating.
  • the internal voltages Vreg50 and Vreg15 also start to rise.
  • control logic unit 15 In the digital self-diagnostic mode state, when it is diagnosed that it is normal, the control logic unit 15 shifts to the OTP load state. Here, the control logic unit 15 reads data from the OTP 8 and initializes settings.
  • the control logic unit 15 shifts to the analog self-diagnostic mode state (A-BIST).
  • A-BIST analog self-diagnostic mode state
  • self-diagnostic operations of various overvoltage detection circuits, undervoltage detection circuits, and undervoltage protection circuits are performed.
  • the self-diagnostic operation of the UVLO circuit and overheating abnormality detection/protection circuit may be performed.
  • the analog self-diagnostic mode state if all circuits are diagnosed as normal, and under the conditions that the UVLO of the power supply voltage Vin is canceled and the UVLO of the internal voltage Vreg50 is canceled, control is performed.
  • the logic unit 15 transitions from the analog self-diagnostic mode state to the startup state.
  • the control logic unit 15 controls the first to third DC/DC circuits 11, 12, 13 and the LDO 14 to sequentially raise the output voltages Vo1 to Vo4. More specifically, first, the rise of the output voltage Vo1 is started, the voltage reduction state of the output voltage Vo1 is canceled, and when it is detected that the output voltage Vo1 has risen normally, the rise of the output voltage Vo2 is started. Start. When the voltage reduction state of the output voltage Vo2 is canceled and it is detected that the output voltage Vo2 has risen normally, the rise of the output voltage Vo3 is started. Then, when the voltage reduction state of the output voltage Vo3 is canceled and it is detected that the output voltage Vo3 has risen normally, the rise of the output voltage Vo4 is started.
  • the control logic unit 15 raises the warning output signal Wo to High. If no abnormality is detected by the abnormality protection circuit within a predetermined delay time after the warning output signal Wo rises to High, the control logic unit 15 raises the reset output signal Rsto to High, Transition from the startup state to the active state (normal operating state).
  • the self-diagnostic operation (A-BIST) can be performed before the output voltages Vo1 to Vo4 rise.
  • diagnosis can be performed without outputting abnormal output voltages Vo1 to Vo4.
  • the control logic unit 15 shifts to the safe mode.
  • FIG. 5 is a timing chart showing an example of the self-diagnosis operation of the first reduced voltage detection circuit 20 (FIG. 3) in analog self-diagnosis mode (A-BIST) or the like.
  • A-BIST analog self-diagnosis mode
  • FIG. 5 regarding the state of the switch, High indicates an ON state, and Low indicates an OFF state.
  • the first path changeover switch SW_UVD1 is turned on, and the second path changeover switch SW_UVD2 is turned off.
  • the ON/OFF states of the high side switch SW_BIST_H and the low side switch SW_BIST_L are switched in the order of the first state ⁇ second state ⁇ first state.
  • the comparator input signal CMP1IN is switched from High ⁇ Low ⁇ High.
  • the control logic unit 15 diagnoses that the voltage reduction detection circuit 20 is normal.
  • control logic unit 15 can shift from the active state to the self-diagnostic mode state (SELF TEST). This transition is performed in accordance with a command from the CMOS sensor device 30 through I2C communication. In this self-diagnostic mode state as well, the self-diagnostic operation in the voltage reduction detection circuit 20 is performed in the same manner as in the analog self-diagnostic mode state.
  • SELF TEST self-diagnostic mode state
  • the self-diagnostic circuit (BST1) includes a first comparator ( A self-diagnostic circuit for diagnosing an abnormality detection circuit (20) having CMP1), a voltage switching unit (50) that switches and outputs a voltage level based on the second reference voltage (Vref2); A first path switching unit (51) that switches between a path through which the voltage output from the voltage switching unit is input to the first comparator and a path through which the voltage based on the abnormality detection target voltage is input to the first comparator.
  • a control section (15) for controlling the voltage switching section and the path switching section first configuration.
  • the voltage switching unit (50) has a first node (50) having one end connected to a first node (N4) at which a first level voltage based on the second reference voltage (Vref2) is generated.
  • a second switch having a switch (SW_BIST_H), one end connected to a second node (N5) generating a second level voltage based on the second reference voltage, and the other end connected to the other end of the first switch. and a switch (SW_BIST_L), and the first switch and the second switch may be on/off controlled by the control unit (15) (second configuration).
  • the voltage switching unit (50) A first resistor (R7) having one end connected to the application end of the second reference voltage (Vref2), and a second resistor (R7) having one end connected to the other end of the first resistor and the first node (N4). It has a configuration including a resistor (R8) and a third resistor (R9) having one end connected to the other end of the second resistor and the second node (N5) (third configuration).
  • the first path switching section (51) includes a third node (N6) to which the voltage output from the voltage switching section (50) is applied, and the A third switch (SW_UVD1) arranged between the input terminal of the first comparator (CMP1), a fourth node (N1) to which a voltage based on the abnormality detection target voltage (Vo1) is applied, and the first comparator and a fourth switch (SW_UVD2) disposed between the input end of the (fourth configuration).
  • the abnormality detection circuit (20) includes a fourth resistor (R1) having one end connected to the application terminal of the abnormality detection target voltage (Vo1), and a resistor other than the fourth resistor.
  • a fifth resistor (R2) having one end connected to the fourth node (N1) and a sixth resistor (R3) having one end connected to the other end of the fifth resistor at the fifth node (N2).
  • an NMOS transistor (NM1) including a gate driven based on the output of the first comparator and a drain connected to the fifth node (fifth configuration).
  • the first reference voltage (Vref1) is applied to one input terminal of the first comparator (CMP1)
  • the abnormality detection circuit (20, 19) has a second comparator (CMP2) having one input terminal to which the first reference voltage is applied
  • the self-diagnostic circuit (BST1) detects the voltage output from the voltage switching section (50) as the A second path switching unit that switches between a path through which the other input terminal of the second comparator is inputted and a path through which the voltage based on the abnormality detection target voltage (Vo1) is inputted to the other input terminal of the second comparator.
  • (52) may be used (sixth configuration).
  • the abnormality detection target voltage (Vo1) may be the output voltage of the power supply circuit (41) (seventh configuration).
  • the self-diagnostic operation may be performed before the output voltage (Vo1) rises when starting the IC (1) including the self-diagnostic circuit (BST1) (eighth configuration). .
  • the semiconductor device (1) has a configuration including the self-diagnostic circuit (BST1) having any one of the first to eighth configurations (ninth configuration).
  • a power supply circuit (14) for supplying power to the in-vehicle device (30) may be provided, and the abnormality detection target voltage (Vo4) may be the output voltage of the power supply circuit.
  • the present disclosure can be used, for example, for in-vehicle PMICs.

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Abstract

自己診断回路(BST1)は、異常検出対象電圧(Vo1)に基づく電圧と、第1基準電圧(Vref1)とを入力可能な第1コンパレータ(CMP1)を有する異常検出回路(20)を診断する自己診断回路であって、第2基準電圧(Vref2)に基づく電圧のレベルを切り替えて出力する電圧切替え部(50)と、前記電圧切替え部から出力される電圧が前記第1コンパレータに入力される経路と、前記異常検出対象電圧に基づく電圧が前記第1コンパレータに入力される経路とを切り替える第1経路切替え部(51)と、前記電圧切替え部および前記経路切替え部を制御する制御部(15)と、を有する。

Description

自己診断回路、および半導体装置
 本開示は、自己診断回路に関する。
 従来、電源ICなどの各種ICには、異常を検出・保護する機能が備えられる場合が多い。このような機能の一例としては、電源回路の出力電圧の減電圧を検出・保護する機能、上記出力電圧の過電圧を検出・保護する機能、ICの電源電圧の低電圧を検出・保護する機能(UVLO)、およびICチップの過熱状態を検出・保護する機能(TSD)などが挙げられる(UVLO機能の一例については特許文献1参照)。
特開2012-175816号公報
 ここで、昨今、車載用機器などにおいて、自己診断機能(BIST:Built-In Self Test)を備えることが重要となっている。そこで、ICにおいて、上記のような異常を検出・保護する機能が正常に機能しているかを診断する自己診断機能を備えることが要望されている。
 上記状況に鑑み、本開示は、異常を検出する回路が正常に機能しているかを診断する効果的な構成を実現できる自己診断回路を提供することを目的とする。
 本開示の一態様は、異常検出対象電圧に基づく電圧と、第1基準電圧とを入力可能な第1コンパレータを有する異常検出回路を診断する自己診断回路であって、
 第2基準電圧に基づく電圧のレベルを切り替えて出力する電圧切替え部と、
 前記電圧切替え部から出力される電圧が前記第1コンパレータに入力される経路と、前記異常検出対象電圧に基づく電圧が前記第1コンパレータに入力される経路とを切り替える第1経路切替え部と、
 前記電圧切替え部および前記経路切替え部を制御する制御部と、
 を有する、自己診断回路としている。
 本開示の自己診断回路によれば、異常を検出する回路が正常に機能しているかを診断する効果的な構成を実現できる。
図1は、本開示の例示的な実施形態に係るPMICの外部接続に関する構成を示す図である。 図2は、本開示の例示的な実施形態に係るPMICの内部構成を示す図である。 図3は、減電圧検出回路および過電圧検出回路それぞれを診断する自己診断回路の構成を示す図である。 図4は、PMICの起動時における動作例を示すタイミングチャートである。 図5は、アナログ自己診断モード状態(A-BIST)等における減電圧検出回路の自己診断動作の一例を示すタイミングチャートである。 図6は、比較例に係る異常検出回路の構成を示す図である。
 以下、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。
<1.比較例>
 まず、本開示の実施形態について説明する前に、本開示の実施形態と比較するための比較例について説明する。比較例について説明することで、本開示の意義が明らかとなる。
 図6は、比較例に係る異常検出回路の構成を示す図である。図6においては、異常検出回路として、減電圧検出回路101の構成を示す。また、図6においては、異常検出回路に加えて、自己診断回路BST101の構成も示されている。図6に示される回路構成は、電源ICに備えられる。当該電源ICは、DC/DCコンバータ機能を有している。
 減電圧検出回路101は、上記DC/DCコンバータ機能による出力電圧Vo(DC出力電圧)の減電圧を検出する回路である。具体的には、減電圧検出回路101は、コンパレータCMP11と、インバータIV11と、抵抗R11~R15と、NMOSトランジスタ(Nチャネル型MOSFET(metal-oxide-semiconductor  field-effect  transistor))NM11と、を有している。
 抵抗R11の一端は、FB端子に接続される。FB端子には、出力電圧Voが印加される。抵抗R11の他端は、ノードN11において抵抗R12の一端に接続される。ノードN11は、コンパレータCMP11の非反転入力端(+)に接続される。抵抗R13の一端は、基準電圧Vrefの印加端に接続される。抵抗R13の他端は、ノードN13において抵抗R14の一端に接続される。ノードN13は、コンパレータCMP11の反転入力端(-)に接続される。コンパレータCMP11の出力端は、ノードN15においてインバータIV11の入力端に接続される。ノードN15は、NMOSトランジスタNM11のゲートに接続される。NMOSトランジスタNM11のソースは、グランド電位の印加端に接続される。NMOSトランジスタNM11のドレインは、抵抗R14の他端と抵抗R15の一端とが接続されるノードN14に接続される。抵抗R15の他端は、グランド電位の印加端に接続される。
 また、自己診断回路BST101は、NMOSトランジスタNM12と、抵抗R16と、制御ロジック部100と、を有する。抵抗R16の一端は、ノードN12において抵抗R12の他端に接続される。抵抗R16の他端は、グランド電位の印加端に接続される。NMOSトランジスタNM12のドレインは、ノードN12に接続される。NMOSトランジスタNM12のソースは、グランド電位の印加端に接続される。制御ロジック部100は、ゲート信号としてBIST信号Bst12をNMOSトランジスタNM12のゲートに印加させる。
 通常動作時には、BIST信号Bst12はLowであり、NMOSトランジスタNM12はオフ状態である。これにより、出力電圧Voを抵抗R11,R12,R16により分圧してノードN11に発生するコンパレータ入力信号CMP11INpがコンパレータCMP11の非反転入力端(+)に入力される。
 また、NMOSトランジスタNM11および抵抗R15は、ヒステリシス機能のための構成である。具体的には、コンパレータCMP11の出力がLowの場合、NMOSトランジスタNM11はオフ状態であり、基準電圧Vrefを抵抗R13~R15により分圧してノードN13に発生するコンパレータ入力信号CMP11INnがコンパレータCMP11の反転入力端(-)に入力される。コンパレータCMP11の出力がHighの場合、NMOSトランジスタNM11はオン状態であり、基準電圧Vrefを抵抗R13,R14により分圧してノードN13に発生するコンパレータ入力信号CMP11INnがコンパレータCMP11の反転入力端(-)に入力される。
 コンパレータ入力信号CMP11INpがコンパレータ入力信号CMP11INnを上回ってコンパレータCMP11の出力がHighとなった場合、インバータIV11の出力である減電圧検出信号UVDはLowとなる。一方、コンパレータ入力信号CMP11INpがコンパレータ入力信号CMP11INn以下であり、コンパレータCMP11の出力がLowとなった場合、減電圧検出信号UVDはHighとなる。減電圧検出信号UVDは制御ロジック部100に入力されるため、制御ロジック部100はHighとなった減電圧検出信号UVDにより、出力電圧Voが減電圧異常状態であると判断し、保護動作を行う。
 また、BISTモード(診断モード)においては、制御ロジック部100は、異なるレベル(Low、High)のBIST信号Bst12を順に切り替えて出力する。BIST信号Bst12がLowの場合、NMOSトランジスタNM12はオフ状態であり、出力電圧Voを抵抗R11,R12,R16により分圧してノードN11に発生するコンパレータ入力信号CMP11INpがコンパレータCMP11の非反転入力端(+)に入力される。
 また、BIST信号Bst12がHighの場合、NMOSトランジスタNM12はオン状態であり、出力電圧Voを抵抗R11,R12により分圧してノードN11に発生するコンパレータ入力信号CMP11INpがコンパレータCMP11の非反転入力端(+)に入力される。
 従って、コンパレータCMP11が正常に動作している場合、電源ICが起動して出力電圧Voが立ち上がった後では、BISTモードにおいて、BIST信号Bst12がLowの場合、コンパレータCMP11の出力がHighとなり、減電圧検出信号UVDはLowとなる。一方、BISTモードにおいて、BIST信号Bst12がHighの場合、コンパレータCMP11の出力がLowとなり、減電圧検出信号UVDはHighとなる。
 このように、自己診断回路BST101は、コンパレータ入力信号CMP11INpのレベルを強制的に切り替えることで、減電圧検出信号UVDのレベルが切り替わるか否かを検出し、減電圧検出回路101が正常に動作しているかを判定できる。
 しかしながら、上記の自己診断動作は、出力電圧Voが立ち上がって安定化した状態で実施されるものである。この場合、自己診断動作には一定の時間がかかるため、仮に異常検出機能が異常であった場合に、自己診断により異常検出機能が異常であると判定されてICがシャットダウンされるまで異常な出力電圧Voが出力される虞があった。
 そこで、出力電圧Voが立ち上がる前に自己診断動作を実施することが考えられる。この場合、異常検出機能が異常であった場合に、出力電圧Voを立ち上げることなくICのシャットダウンが可能である。しかしながら、ICが起動するタイミングによって起動時の出力電圧Voは不定となるため、出力電圧Voによっては自己診断動作が正常に動作しない可能性がある。例えば、起動時に出力電圧Voが0Vであった場合は、図6に示す構成では、BIST信号Bst12のレベルを切り替えてもコンパレータ入力信号CMP11INpは0Vにしかならず、コンパレータCMP11の出力論理を切り替えることができない。従って、自己診断動作が不可能となってしまう。
 本願発明者は、上記のように独自に見出した課題に鑑み、異常検出回路により異常を検出する対象である異常検出対象電圧(図6の例であれば出力電圧Vo)の値によらずに自己診断動作が可能となる構成を考案した。以下、本開示の実施形態について説明する。
<2.PMICの構成>
 ここでは、本開示の例示的な実施形態に係るPMIC(Power  Management  IC)の構成について説明する。図1は、本開示の例示的な実施形態に係るPMIC1の外部接続に関する構成を示す図である。図2は、PMIC1の内部構成を示す図である。
 図1および図2に示すPMIC1は、車載用のCMOSセンサ装置30に電源を供給するための複数の電源回路を備える半導体装置(電源ICパッケージ)である。CMOSセンサ装置30は、車載カメラシステムに搭載される。
 図1に示すように、PMIC1は、外部との電気的接続を確立するための外部端子として、VIN端子、VREG50端子、VREG15端子、BOOT1端子、SW1端子、PGND1端子、FB1端子、FB2端子、PVIN2端子、SW2端子、PGND23端子、SW3端子、PVIN3端子、FB3端子、VO4端子、RSTOUT端子、WAROUT端子、SCL端子、SDA端子、およびGND端子を有している。
 図2に示すように、PMIC1は、内部電圧生成部2と、内部電圧生成部3と、基準電圧生成部4と、電源電圧UVLO(Under  Voltage Lock Out)回路5と、内部電圧UVLO回路6と、内部電圧UVLO回路7と、OTP(One  Time  Programmable  ROM)8と、TSD(Thermal  Shut  Down)回路9と、TW(Thermal  Warning)回路10と、第1DC/DC回路11と、第2DC/DC回路12と、第3DC/DC回路13と、LDO(Low  Dropout)14と、制御ロジック部15と、I2C入出力部16と、リセット入出力部17と、ワーニング入出力部18と、を有している。
 PMIC1は、さらに図2に示すように、第1過電圧検出回路19と、第1減電圧検出回路20と、第2過電圧検出回路21と、第2減電圧検出回路22と、第2減電圧保護回路23と、第3過電圧検出回路24と、第3減電圧検出回路25と、第3減電圧保護回路26と、第4過電圧検出回路27と、第4減電圧検出回路28と、第4減電圧保護回路29と、を有している。
 VIN端子は、電源電圧(入力電源電圧)Vinの印加端に接続される。内部電圧生成部2は、VIN端子に印加される電源電圧Vinに基づいて内部電圧Vreg50(=5.0V)を生成する。内部電圧Vreg50は、内部電圧生成部3および第1DC/DC回路11の各電源電圧となる。内部電圧Vreg50は、VREG50端子から外部出力可能である。
 内部電圧生成部3は、内部電圧Vreg50に基づいて内部電圧Vreg15(=1.5V)を生成する。内部電圧Vreg15は、PMIC1における各部の電源電圧となる。また、内部電圧Vreg15は、第1,2,3DC/DC回路11,12,13およびLDO14における基準電圧として使用される。内部電圧Vreg15は、VREG15端子から外部出力可能である。
 基準電圧生成部4は、内部電圧Vreg15に基づいて第1基準電圧Vref1および第2基準電圧Vref2を生成する。第1基準電圧Vref1は、PMIC1における各種の異常検出回路および異常保護回路の基準電圧として使用される。また、第2基準電圧Vref2は、後述する自己診断回路の基準電圧として使用される。
 電源電圧UVLO回路5は、電源電圧Vinの低電圧異常を検出する異常保護回路である。電源電圧UVLO回路5は、UVLO信号UVLOVINを制御ロジック部15に出力する。制御ロジック部15は、電源電圧Vinの低電圧異常が検出されると、ICをシャットダウンさせる。
 内部電圧UVLO回路6は、内部電圧Vreg50の低電圧異常を検出する異常保護回路である。内部電圧UVLO回路6は、UVLO信号UVLOREG50を制御ロジック部15に出力する。制御ロジック部15は、内部電圧Vreg50の低電圧異常が検出されると、セーフモード状態へ移行する。
 内部電圧UVLO回路7は、内部電圧Vreg15の低電圧異常を検出する異常保護回路である。内部電圧UVLO回路7は、UVLO信号UVLOREG15を制御ロジック部15に出力する。制御ロジック部15は、内部電圧Vreg15の低電圧異常が検出されると、スタンバイ状態へ移行する。
 OTP8は、1回のみ書き込みが可能なROMであり、各種データが格納されている。OTP8は、制御ロジック部15によりデータを読み込まれる。
 TSD回路9は、過熱保護回路であり、過熱保護信号TSDを制御ロジック部15に出力する。TSD回路9によりICチップのジャンクション温度が第1所定温度(例えば175℃)を上回ったことが検出されると、制御ロジック部15はICをシャットダウンさせる。
 TW回路10は、過熱検出回路であり、過熱警告信号TWを制御ロジック部15に出力する。TW回路10は、ICチップのジャンクション温度が第2所定温度(<第1所定温度、例えば140℃)を上回ったことを検出すると、過熱異常を警告する。
 第1DC/DC回路11は、PMIC1外部に配置されるインダクタL1、出力コンデンサCo1、およびブートコンデンサCb1とともに第1DC/DCコンバータ41(図1)を構成する。第1DC/DCコンバータ41は、電源電圧Vin(例えば15.0V)を入力として出力電圧Vo1(例えば3.7V)を出力する降圧コンバータ(Buck Converter)である。
 SW1端子は、第1DC/DC回路11のスイッチング出力が印加される端子である。SW1端子は、インダクタL1の一端に接続される。インダクタL1の他端は、出力コンデンサCo1の一端に接続される。出力コンデンサCo1の他端は、PGND1端子に接続される。PGND1端子は、グランド電位の印加端に接続され、第1DC/DC回路11用のグランド端子である。ブートコンデンサCb1は、ブートストラップを構成する。ブートコンデンサCb1の一端は、BOOT1端子に接続される。ブートコンデンサCb1の他端は、SW1端子に接続される。BOOT1端子に発生するブート電圧は、第1DC/DC回路11におけるハイサイドドライバに供給される。
 第1DC/DC回路11におけるスイッチング制御により、インダクタL1と出力コンデンサCo1とが接続されるノードに出力電圧Vo1が生成される。出力電圧Vo1は、PVIN2端子およびPVIN3端子に印加され、第2DC/DC回路12および第3DC/DC回路13のそれぞれの入力電源とされる。
 出力電圧Vo1は、FB1端子に印加される。FB1端子は、出力電圧Vo1を第1DC/DC回路11に帰還させるための端子である。また、FB1端子に印加される出力電圧Vo1は、LDO14の入力電源としても使用される。
 第2DC/DC回路12は、PMIC1外部に配置されるインダクタL2、および出力コンデンサCo2とともに第2DC/DCコンバータ42(図1)を構成する。第2DC/DCコンバータ42は、PVIN2端子に印加される出力電圧Vo1を入力として出力電圧Vo2(例えば1.1V)を出力する降圧コンバータ(Buck Converter)である。
 SW2端子は、第2DC/DC回路12のスイッチング出力が印加される端子である。SW2端子は、インダクタL2の一端に接続される。インダクタL2の他端は、出力コンデンサCo2の一端に接続される。出力コンデンサCo2の他端は、PGND23端子に接続される。PGND23端子は、グランド電位の印加端に接続され、第2DC/DC回路12および第3DC/DC回路13用のグランド端子である。
 第2DC/DC回路12におけるスイッチング制御により、インダクタL2と出力コンデンサCo2とが接続されるノードに出力電圧Vo2が生成される。出力電圧Vo2は、CMOSセンサ装置30に電源電圧として供給される。また、出力電圧Vo2は、FB2端子に印加される。FB2端子は、出力電圧Vo2を第2DC/DC回路12に帰還させるための端子である。
 第3DC/DC回路13は、PMIC1外部に配置されるインダクタL3、および出力コンデンサCo3とともに第3DC/DCコンバータ43(図1)を構成する。第3DC/DCコンバータ43は、PVIN3端子に印加される出力電圧Vo1を入力として出力電圧Vo3(例えば1.8V)を出力する降圧コンバータ(Buck Converter)である。
 SW3端子は、第3DC/DC回路13のスイッチング出力が印加される端子である。SW3端子は、インダクタL3の一端に接続される。インダクタL3の他端は、出力コンデンサCo3の一端に接続される。出力コンデンサCo3の他端は、PGND23端子に接続される。
 第3DC/DC回路13におけるスイッチング制御により、インダクタL3と出力コンデンサCo3とが接続されるノードに出力電圧Vo3が生成される。出力電圧Vo3は、CMOSセンサ装置30に電源電圧として供給される。また、出力電圧Vo3は、FB3端子に印加される。FB3端子は、出力電圧Vo3を第3DC/DC回路13に帰還させるための端子である。
 LDO14は、FB1端子に印加される出力電圧Vo1を入力として出力電圧Vo4(例えば3.3V)を出力するリニアレギュレータである。出力電圧Vo4は、VO4端子から外部出力され、CMOSセンサ装置30に電源電圧として供給される。また、VO4端子は、出力電圧Vo4をLDO14に帰還させる端子としても使用される。
 制御ロジック部15は、PMIC1を統括的に制御する制御部である。
 I2C入出力部16は、SDA端子およびSCL端子を介してCMOSセンサ装置30との間でI2C通信を行う。I2Cは、シリアルインタフェースの一種である。SDA端子は、シリアルインタフェースデータの入出力に使用される。SCL端子は、シリアルインタフェースクロックの入力に使用される。
 リセット入出力部17は、RSTOUT端子を介してリセット出力信号RstoをCMOSセンサ装置30に出力する。リセット出力信号Rstoは、後述するように、異常保護回路により異常が検出された場合に、異常を示すレベル(例えばLow)とされる。
 ワーニング入出力部18は、WAROUT端子を介してワーニング出力信号WoをCMOSセンサ装置30に出力する。ワーニング出力信号Woは、後述するように、異常検出回路または異常保護回路により異常が検出された場合に、異常を示すレベル(例えばLow)とされる。
<3.異常検出回路>
 第1過電圧検出回路19、第2過電圧検出回路21、第3過電圧検出回路24、および第4過電圧検出回路27は、過電圧異常を検出する異常検出回路である。
 第1過電圧検出回路19は、FB1端子に印加される出力電圧Vo1の過電圧を検出する回路であり、過電圧検出信号OVD1を出力する。第2過電圧検出回路21は、FB2端子に印加される出力電圧Vo2の過電圧を検出する回路であり、過電圧検出信号OVD2を出力する。第3過電圧検出回路24は、FB3端子に印加される出力電圧Vo3の過電圧を検出する回路であり、過電圧検出信号OVD3を出力する。第4過電圧検出回路27は、VO4端子に印加される出力電圧Vo4の過電圧を検出する回路であり、過電圧検出信号OVD4を出力する。
 第1減電圧検出回路20、第2減電圧検出回路22、第3減電圧検出回路25、および第4減電圧検出回路28は、減電圧異常を検出する異常検出回路である。
 第1減電圧検出回路20は、FB1端子に印加される出力電圧Vo1の減電圧を検出する回路であり、減電圧検出信号UVD1を出力する。第2減電圧検出回路22は、FB2端子に印加される出力電圧Vo2の減電圧を検出する回路であり、減電圧検出信号UVD2を出力する。第3減電圧検出回路25は、FB3端子に印加される出力電圧Vo3の減電圧を検出する回路であり、減電圧検出信号UVD3を出力する。第4減電圧検出回路28は、VO4端子に印加される出力電圧Vo4の減電圧を検出する回路であり、減電圧検出信号UVD4を出力する。
 また、TW回路10は、過熱異常を検出する異常検出回路である。
 このような上記いずれかの異常検出回路により異常が検出された場合、制御ロジック部15は、アクティブ状態(通常動作状態)を継続するが、ワーニング出力信号Woを異常を示すレベル(例えばLow)とし、CMOSセンサ装置30に警告する。このとき、リセット出力信号Rstoは、正常を示すレベル(例えばHigh)とさせる。
<4.異常保護回路>
 第2減電圧保護回路23、第3減電圧保護回路26、および第4減電圧保護回路29は、減電圧異常を検出する異常保護回路である。
 第2減電圧保護回路23は、FB2端子に印加される出力電圧Vo2の減電圧を検出する回路であり、減電圧保護信号UVP2を出力する。第3減電圧保護回路26は、FB3端子に印加される出力電圧Vo3の減電圧を検出する回路であり、減電圧保護信号UVP3を出力する。第4減電圧保護回路29は、VO4端子に印加される出力電圧Vo4の減電圧を検出する回路であり、減電圧保護信号UVP4を出力する。
 また、電源電圧UVLO回路5、内部電圧UVLO回路6,7、およびTSD回路9は、いずれも異常保護回路である。
 このような上記いずれかの異常保護回路により異常が検出された場合、制御ロジック部15は、シャットダウン状態、セーフモード状態、スタンバイ状態のいずれかに移行する。上記減電圧保護回路により異常が検出された場合は、制御ロジック部15は、セーフモードへ移行する。また、このとき、制御ロジック部15は、ワーニング出力信号Woとリセット出力信号Rstoをともに異常を示すレベル(例えばLow)とし、CMOSセンサ装置30に異常を通知する。
 なお、異常保護回路は、異常を検出する機能は有するので、異常検出回路としても捉えることができる。
<5.自己診断機能>
 本実施形態に係るPMIC1は、異常検出回路および異常保護回路が正常に動作しているかを診断する自己診断(BIST:Built-In Self Test)機能を有している。以下、自己診断機能について説明する。
 図2に示すように、第1~第4過電圧検出回路19,21,24,27、第1~第4減電圧検出回路20,22,25,28、および第2~第4減電圧保護回路23,26,29のそれぞれに対応して自己診断回路が設けられる(図2の「A-BIST」)。
<5-1.自己診断回路の構成>
 ここでは、図3を用いて、減電圧検出回路20および過電圧検出回路19それぞれを診断する自己診断回路BST1の構成について説明する。
 減電圧検出回路20は、コンパレータCMP1と、インバータIV1と、抵抗R1~R3と、NMOSトランジスタNM1と、を有している。より具体的には、抵抗R1の一端は、FB1端子に接続される。抵抗R1の他端は、ノードN1において抵抗R2の一端に接続される。ノードN1は、後述する自己診断回路BST1に含まれる第2経路切替スイッチSW_UVD2の一端に接続される。第2経路切替スイッチSW_UVD2の他端は、ノードN3においてコンパレータCMP1の非反転入力端(+)に接続される。コンパレータCMP1の反転入力端(-)は、基準電圧生成部4により生成される第1基準電圧Vref1の印加端に接続される。コンパレータCMP1の出力端は、インバータIV1の入力端に接続される。
 NMOSトランジスタNM1および抵抗R3は、ヒステリシス機能のために設けられる。インバータIV1の出力端は、NMOSトランジスタNM1のゲートに接続される。NMOSトランジスタNM1のソースは、グランド電位の印加端に接続される。NMOSトランジスタNM1のドレインは、抵抗R2の他端と抵抗R3の一端とが接続されるノードN2に接続される。抵抗R3の他端は、グランド電位の印加端に接続される。
 また、自己診断回路BST1は、第1経路切替スイッチSW_UVD1、第2経路切替スイッチSW_UVD2、第1経路切替スイッチSW_OVD1、第2経路切替スイッチSW_OVD2、ハイサイドスイッチSW_BIST_H、ローサイドスイッチSW_BIST_L、抵抗R7~R9、および制御ロジック部15を有している。第1経路切替スイッチSW_UVD1、第2経路切替スイッチSW_UVD2、第1経路切替スイッチSW_OVD1、第2経路切替スイッチSW_OVD2、ハイサイドスイッチSW_BIST_H、およびローサイドスイッチSW_BIST_Lは、それぞれ制御ロジック部15によりオンオフ制御される。
 抵抗R7の一端は、基準電圧生成部4により生成される第2基準電圧Vref2の印加端に接続される。抵抗R7の他端は、ノードN4において抵抗R8の一端に接続される。抵抗R8の他端は、ノードN5において抵抗R9の一端に接続される。抵抗R9の他端は、グランド電位の印加端に接続される。
 ノードN4は、ハイサイドスイッチSW_BIST_Hの一端に接続される。ハイサイドスイッチSW_BIST_Hの他端は、ノードN6において第1経路切替スイッチSW_UVD1の一端に接続される。第1経路切替スイッチSW_UVD1の他端は、ノードN3に接続される。
 ノードN5は、ローサイドスイッチSW_BIST_Lの一端に接続される。ローサイドスイッチSW_BIST_Lの他端は、ノードN7においてノードN6に接続される。
 また、過電圧検出回路19は、コンパレータCMP2と、インバータIV2と、抵抗R4~R6と、NMOSトランジスタNM2と、を有している。
 過電圧検出回路19の構成は、減電圧検出回路20の構成における接続関係と同様であるため、過電圧検出回路19の構成における接続関係については詳述は省く。ノードN7は、第1経路切替スイッチSW_OVD1の一端に接続される。第1経路切替スイッチSW_OVD1の他端は、第2経路切替スイッチSW_OVD2とコンパレータCMP2の非反転入力端(+)が接続されるノードN8に接続される。
<5-2.異常検出回路および自己診断回路の動作>
 次に、このような図3に示す構成における動作について説明する。通常動作時などにおいて、第1経路切替スイッチSW_UVD1はオフ状態、第2経路切替スイッチSW_UVD2はオン状態とされる。この場合、ハイサイドSW_BIST_HとローサイドスイッチSW_BIST_Lは、ともにオフ状態とされる。これにより、FB1端子に印加される出力電圧Vo1をR1~R3により分圧されて生成される電圧が第2経路切替スイッチSW_UVD2を介してコンパレータCMP1の非反転入力端(+)にコンパレータ入力信号CMP1INとして入力される。コンパレータCMP1は、コンパレータ入力信号CMP1INと第1基準電圧Vref1とを比較する。
 これにより、出力電圧Vo1に基づく電圧であるコンパレータ入力信号CMP1INが第1基準電圧Vref1を上回っている場合、コンパレータCMP1の出力がHighとなり、インバータIV1の出力である減電圧検出信号UVD1はLowとなる。一方、コンパレータ入力信号CMP1INが第1基準電圧Vref1以下の場合、コンパレータCMP1の出力がLowとなり、インバータIV1の出力である減電圧検出信号UVD1はHighとなる。減電圧検出信号UVD1は、制御ロジック部15に入力される。このようにして、出力電圧Vo1に減電圧が生じた場合、異常を示すHighの減電圧検出信号UVD1を制御ロジック部15に通知することができる。
 また、通常動作時などにおいて、第1経路切替スイッチSW_OVD1はオフ状態、第2経路切替スイッチSW_OVD2はオン状態とされる。この場合、FB1端子に印加される出力電圧Vo1をR4~R6により分圧されて生成される電圧が第2経路切替スイッチSW_OVD2を介してコンパレータCMP2の非反転入力端(+)にコンパレータ入力信号CMP2INとして入力される。コンパレータCMP2は、コンパレータ入力信号CMP2INと第1基準電圧Vref1とを比較する。
 これにより、出力電圧Vo1に基づく電圧であるコンパレータ入力信号CMP2INが第1基準電圧Vref1以下の場合、コンパレータCMP2の出力である過電圧検出信号OVD1はLowとなる。一方、コンパレータ入力信号CMP2INが第1基準電圧Vref1を上回っている場合、コンパレータCMP2の出力である過電圧検出信号OVD1がHighとなる。過電圧検出信号OVD1は、制御ロジック部15に入力される。このようにして、出力電圧Vo1に過電圧が生じた場合、異常を示すHighの過電圧検出信号OVD1を制御ロジック部15に通知することができる。
 また、減電圧検出回路20の自己診断動作時においては、制御ロジック部15は、第1経路切替スイッチSW_UVD1をオン状態、第2経路切替スイッチSW_UVD2をオフ状態とする。また、制御ロジック部15は、第1経路切替スイッチSW_OVD1はオフ状態とする。この場合、制御ロジック部15は、ハイサイドスイッチSW_BIST_Hをオン状態、ローサイドスイッチSW_BIST_Lをオフ状態とする第1状態と、ハイサイドスイッチSW_BIST_Hをオフ状態、ローサイドスイッチSW_BIST_Lをオン状態とする第2状態と、を切り替える。
 これにより、上記第1状態の場合、第2基準電圧Vref2を抵抗R7~R9により分圧してノードN4に生成される電圧(第1レベルの電圧)がハイサイドスイッチSW_BIST_Hおよび第1経路切替スイッチSW_UVD1を介してコンパレータCMP1の非反転入力端(+)にコンパレータ入力信号CMP1INとして入力される。この場合、コンパレータCMP1が正常に動作していれば、コンパレータCMP1の出力はHighとなり、減電圧検出信号UVD1はLowとなる。
 一方、上記第2状態の場合、第2基準電圧Vref2を抵抗R7~R9により分圧してノードN5に生成される電圧(第2レベルの電圧)がローサイドスイッチSW_BIST_Lおよび第1経路切替スイッチSW_UVD1を介してコンパレータCMP1の非反転入力端(+)にコンパレータ入力信号CMP1INとして入力される。この場合、コンパレータCMP1が正常に動作していれば、コンパレータCMP1の出力はLowとなり、減電圧検出信号UVD1はHighとなる。
 従って、制御ロジック部15は、減電圧検出信号UVD1のレベルがHighとLowで切り替わっているかを判断することで、減電圧検出回路20が正常であるか否かを診断できる。
 また、過電圧検出回路19の自己診断動作時においては、制御ロジック部15は、第1経路切替スイッチSW_OVD1をオン状態、第2経路切替スイッチSW_OVD2をオフ状態とする。また、制御ロジック部15は、第1経路切替スイッチSW_UVD1はオフ状態とする。この場合、制御ロジック部15は、上記第1状態と上記第2状態とを切り替える。
 これにより、上記第1状態の場合、第2基準電圧Vref2を抵抗R7~R9により分圧してノードN4に生成される電圧がハイサイドスイッチSW_BIST_Hおよび第1経路切替スイッチSW_OVD1を介してコンパレータCMP2の非反転入力端(+)にコンパレータ入力信号CMP2INとして入力される。この場合、コンパレータCMP2が正常に動作していれば、コンパレータCMP2の出力である過電圧検出信号OVD1はHighとなる。
 一方、上記第2状態の場合、第2基準電圧Vref2を抵抗R7~R9により分圧してノードN5に生成される電圧がローサイドスイッチSW_BIST_Lおよび第1経路切替スイッチSW_OVD1を介してコンパレータCMP2の非反転入力端(+)にコンパレータ入力信号CMP2INとして入力される。この場合、コンパレータCMP2が正常に動作していれば、コンパレータCMP2の出力である過電圧検出信号OVD1はLowとなる。
 従って、制御ロジック部15は、過電圧検出信号OVD1のレベルがHighとLowで切り替わっているかを判断することで、過電圧検出回路19が正常であるか否かを診断できる。
 このように、本実施形態では、抵抗R7~R9と、ハイサイドスイッチSW_BIST_Hと、ローサイドスイッチSW_BIST_Lとから、第2基準電圧Vref2に基づく電圧のレベルを切り替えて出力する電圧切替え部50が構成される。また、第1経路切替スイッチSW_UVD1,SW_OVD1と第2経路切替スイッチSW_UVD2,SW_OVD2は、第2基準電圧Vref2に基づく電圧をコンパレータに印加させる第1経路と、出力電圧Vo1に基づく電圧をコンパレータに印加させる第2経路と、を切り替える経路切替え部51,52を構成する。第1経路切替え部51は、第1経路切替スイッチSW_UVD1および第2経路切替スイッチSW_UVD2から構成される。第2経路切替え部52は、第1経路切替スイッチSW_OVD1および第2経路切替スイッチSW_OVD2から構成される。
 そして、自己診断動作時には、第1経路切替スイッチSW_UVD1,SW_OVD1をオン状態、第2経路切替スイッチSW_UVD2,SW_OVD2をオフ状態とすることで、上記第2経路を遮断して上記第1経路を確保する。その状態で、ハイサイドスイッチSW_BIST_HとローサイドスイッチSW_BIST_Lによる上記第1状態と上記第2状態とを切り替えることで、出力電圧Vo1とは関係なしにレベルの異なる電圧を電圧切替え部50から出力させコンパレータに印加させる。これにより、コンパレータの出力レベルが切り替わっているかに基づいて制御ロジック部15は異常検出回路の診断を行うことができる。
 このように、本実施形態では、異常検出対象電圧である出力電圧Vo1の値とは関係なしに、異常検出回路の診断を行うことができる。これにより、後述するように、IC起動時の出力電圧Vo1の立上り前に、自己診断動作を実施することが可能となる。
<5-3.変形例等>
 なお、減電圧検出回路20用の自己診断動作と、過電圧検出回路19用の自己診断動作は、時系列的に順に実施するが、実施する順番は問わない。
 また、ハイサイドスイッチSW_BIST_HとローサイドスイッチSW_BIST_Lによる上記第1状態と上記第2状態との切り替えについては、いずれの状態から開始してもよいし、切り替える回数は1回以上であれば回数は問わない。
 また、自己診断動作を実施する一方の異常検出回路とは他方の異常検出回路において、第2経路切替スイッチSW_UVD2,SW_OVD2のオンオフ状態は問わない。
 また、第2過電圧検出回路21および第2減電圧検出回路22についても、図3と同様な構成で自己診断回路を設けることができる。なお、第2減電圧保護回路23およびその自己診断回路については、図3に示す第1減電圧検出回路20、第1経路切替スイッチSW_UVD1、および第2経路切替スイッチSW_UVD2と同様な構成を第2過電圧検出回路21および第2減電圧検出回路22に追加すればよい。
 第3過電圧検出回路24、第3減電圧検出回路25、および第3減電圧保護回路26、ならびにそれらの自己診断回路について、第4過電圧検出回路27、第4減電圧検出回路28、および第4減電圧保護回路29、ならびにそれらの自己診断回路についても、第2過電圧検出回路21、第2減電圧検出回路22、および第2減電圧保護回路23、ならびにそれらの自己診断回路と同様に構成すればよい。
 さらに、上記では異常検出対象電圧としては、電源回路の出力電圧Vo1~Vo4であったが、これに限らず、電源電圧Vin、内部電圧(Vreg50など)、またはジャンクション温度の検出電圧として、上記と同様に自己診断回路を構成してもよい。すなわち、UVLO回路、または過熱検出・保護回路において自己診断回路を適用することが可能である。
<6.IC起動時の動作例>
 ここで、図4は、PMIC1の起動時における動作例を示すタイミングチャートである。図4において、まず制御ロジック部15は、スタンバイ状態であり、ICは動作を停止している。この状態でタイミングt1において、電源電圧Vinの立ち上がりが開始されると、それに伴い、内部電圧Vreg50およびVreg15の立ち上がりも開始される。
 そして、タイミングt2において、内部電圧Vreg15のUVLO解除が内部電圧UVLO回路7により検出されると、制御ロジック部15は、スタンバイ状態からデジタル自己診断モード状態(D-BIST)へ移行する。
 デジタル自己診断モード状態において、正常である旨が診断されると、制御ロジック部15は、OTPロード状態へ移行する。ここで、制御ロジック部15は、OTP8からデータを読み込み、設定を初期化する。
 OTPロード状態が完了すると、制御ロジック部15は、アナログ自己診断モード状態(A-BIST)へ移行する。アナログ自己診断モード状態において、先述した各種の過電圧検出回路、減電圧検出回路、および減電圧保護回路の自己診断動作が実施される。なお、ここで、先述したようにUVLO回路および過熱異常検出・保護回路の自己診断動作を実施してもよい。
 そして、アナログ自己診断モード状態において、すべての回路について正常であるとの診断がなされた場合、かつ、電源電圧VinのUVLO解除状態、かつ内部電圧Vreg50のUVLO解除状態であることを条件として、制御ロジック部15は、アナログ自己診断モード状態からスタートアップ状態へ移行する。
 スタートアップ状態へ移行すると、制御ロジック部15は、第1~第3DC/DC回路11,12,13、およびLDO14を制御して、出力電圧Vo1~Vo4を順に立ち上げる。より具体的には、まず出力電圧Vo1の立ち上げを開始し、出力電圧Vo1の減電圧状態が解除され、出力電圧Vo1が正常に立ち上がったことが検出されると、出力電圧Vo2の立ち上げを開始する。そして、出力電圧Vo2の減電圧状態が解除され、出力電圧Vo2が正常に立ち上がったことが検出されると、出力電圧Vo3の立ち上げを開始する。そして、出力電圧Vo3の減電圧状態が解除され、出力電圧Vo3が正常に立ち上がったことが検出されると、出力電圧Vo4の立ち上げを開始する。
 そして、出力電圧Vo4の減電圧状態が解除され、出力電圧Vo4が正常に立ち上がったことが検出されると、制御ロジック部15は、ワーニング出力信号WoをHighに立ち上げる。ワーニング出力信号WoをHighに立ち上げてから、所定の遅延時間が経過するまでに異常保護回路による異常検出がなかった場合は、制御ロジック部15は、リセット出力信号RstoをHighに立ち上げるとともに、スタートアップ状態からアクティブ状態(通常動作状態)へ移行する。
 このように、図4に示す起動動作においては、出力電圧Vo1~Vo4の立上り前に自己診断動作(A-BIST)を実施することができる。これにより、異常な出力電圧Vo1~Vo4を出力することなしに診断を行うことができる。なお、異常である旨の診断がされた場合、制御ロジック部15は、セーフモードへ移行する。
<7.自己診断動作例>
 図5は、アナログ自己診断モード状態(A-BIST)等における第1減電圧検出回路20(図3)の自己診断動作の一例を示すタイミングチャートである。なお、図5において、スイッチの状態は、Highがオン状態、Lowがオフ状態を示す。
 図5に示すように、アナログ自己診断モード状態において、第1経路切替スイッチSW_UVD1はオン状態、第2経路切替スイッチSW_UVD2はオフ状態とされる。一方、ハイサイドスイッチSW_BIST_HとローサイドスイッチSW_BIST_Lのオンオフ状態は、第1状態→第2状態→第1状態の順に切り替わる。これにより、コンパレータ入力信号CMP1INは、High→Low→Highと切り替えられる。図5の例では、コンパレータCMP11は正常であるため、減電圧検出信号UVD1は、Low→High→Lowと切り替わっている。従って、制御ロジック部15は、減電圧検出回路20は正常である旨の診断をしている。
 また、図5に示すように、制御ロジック部15は、アクティブ状態から自己診断モード状態(SELF TEST)へ移行することも可能である。この移行は、CMOSセンサ装置30からのI2C通信による指令に応じて行われる。この自己診断モード状態においても、アナログ自己診断モード状態と同様に減電圧検出回路20における自己診断動作が実施されている。
<8.その他>
 なお、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。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、の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、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。
<9.付記>
 以上のように、例えば、本開示の一態様に係る自己診断回路(BST1)は、異常検出対象電圧(Vo1)に基づく電圧と、第1基準電圧(Vref1)とを入力可能な第1コンパレータ(CMP1)を有する異常検出回路(20)を診断する自己診断回路であって、
 第2基準電圧(Vref2)に基づく電圧のレベルを切り替えて出力する電圧切替え部(50)と、
 前記電圧切替え部から出力される電圧が前記第1コンパレータに入力される経路と、前記異常検出対象電圧に基づく電圧が前記第1コンパレータに入力される経路とを切り替える第1経路切替え部(51)と、
 前記電圧切替え部および前記経路切替え部を制御する制御部(15)と、を有する構成としている(第1の構成)。
 また、上記第1の構成において、前記電圧切替え部(50)は、前記第2基準電圧(Vref2)に基づく第1レベルの電圧が生じる第1ノード(N4)に接続される一端を有する第1スイッチ(SW_BIST_H)と、前記第2基準電圧に基づく第2レベルの電圧が生じる第2ノード(N5)に接続される一端と、前記第1スイッチの他端と接続される他端を有する第2スイッチ(SW_BIST_L)と、を有し、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチは、前記制御部(15)によりオンオフ制御される構成としてもよい(第2の構成)。
 また、上記第2の構成において、前記電圧切替え部(50)は、
 前記第2基準電圧(Vref2)の印加端に接続される一端を有する第1抵抗(R7)と、前記第1抵抗の他端と前記第1ノード(N4)において接続される一端を有する第2抵抗(R8)と、前記第2抵抗の他端と前記第2ノード(N5)において接続される一端を有する第3抵抗(R9)と、を有する構成としている(第3の構成)。
 また、上記第1から第3のいずれかの構成において、前記第1経路切替え部(51)は、前記電圧切替え部(50)から出力される電圧が印加される第3ノード(N6)と前記第1コンパレータ(CMP1)の入力端との間に配置される第3スイッチ(SW_UVD1)と、前記異常検出対象電圧(Vo1)に基づく電圧が印加される第4ノード(N1)と前記第1コンパレータの前記入力端との間に配置される第4スイッチ(SW_UVD2)と、を有する構成としてもよい(第4の構成)。
 また、上記第4の構成において、前記異常検出回路(20)は、前記異常検出対象電圧(Vo1)の印加端に接続される一端を有する第4抵抗(R1)と、前記第4抵抗の他端と前記第4ノード(N1)において接続される一端を有する第5抵抗(R2)と、前記第5抵抗の他端と第5ノード(N2)において接続される一端を有する第6抵抗(R3)と、前記第1コンパレータの出力に基づき駆動されるゲートと、前記第5ノードに接続されるドレインとを含むNMOSトランジスタ(NM1)と、を有する構成としてもよい(第5の構成)。
 また、上記第1から第5のいずれかの構成において、前記第1基準電圧(Vref1)は、前記第1コンパレータ(CMP1)の一方の入力端に印加され、前記異常検出回路(20,19)は、前記第1基準電圧が印加される一方の入力端を有する第2コンパレータ(CMP2)を有し、当該自己診断回路(BST1)は、前記電圧切替え部(50)から出力される電圧が前記第2コンパレータの他方の入力端に入力される経路と、前記異常検出対象電圧(Vo1)に基づく電圧が前記第2コンパレータの前記他方の入力端に入力される経路とを切り替える第2経路切替え部(52)を有する構成としてもよい(第6の構成)。
 また、上記第1から第6のいずれかの構成において、前記異常検出対象電圧(Vo1)は、電源回路(41)の出力電圧である構成としてもよい(第7の構成)。
 また、上記第7の構成において、当該自己診断回路(BST1)を含むIC(1)の起動において前記出力電圧(Vo1)が立ち上がる前に自己診断動作を行う構成としてもよい(第8の構成)。
 また、本開示の一態様に係る半導体装置(1)は、上記第1から第8のいずれかの構成とした自己診断回路(BST1)を有する構成としている(第9の構成)。
 また、上記第9の構成において、車載用装置(30)に電源を供給する電源回路(14)を有し、前記異常検出対象電圧(Vo4)は、前記電源回路の出力電圧である構成としてもよい(第10の構成)。
 本開示は、例えば、車載用のPMICに利用することが可能である。
   1   PMIC
   2,3   内部電圧生成部
   4   基準電圧生成部
   5   電源電圧UVLO回路
   6,7   内部電圧UVLO回路
   8   OTP
   9   TSD回路
  10   TW回路
  11,12,13 DC/DC回路
  14   LDO
  15   制御ロジック部
  16   I2C入出力部
  17   リセット入出力部
  18   ワーニング入出力部
  19   第1過電圧検出回路
  20   第1減電圧検出回路
  21   第2過電圧検出回路
  22   第2減電圧検出回路
  23   第2減電圧保護回路
  24   第3過電圧検出回路
  25   第3減電圧検出回路
  26   第3減電圧保護回路
  27   第4過電圧検出回路
  28   第4減電圧検出回路
  29   第4減電圧保護回路
  30   CMOSセンサ装置
  41   第1DC/DCコンバータ
  42   第2DC/DCコンバータ
  43   第3DC/DCコンバータ
  BST1  自己診断回路
  CMP1,CMP2   コンパレータ
  Cb1   ブートコンデンサ
  Co1~Co3   出力コンデンサ
  IV1,IV2   インバータ
  L1~L3   インダクタ
  NM1,NM2   NMOSトランジスタ
  R1~R9   抵抗
  SW_BIST_H   ハイサイドスイッチ
  SW_BIST_L   ローサイドスイッチ
  SW_UVD1   第1経路切替スイッチ
  SW_UVD2   第2経路切替スイッチ
  SW_OVD1   第1経路切替スイッチ
  SW_OVD2   第2経路切替スイッチ

Claims (10)

  1.  異常検出対象電圧に基づく電圧と、第1基準電圧とを入力可能な第1コンパレータを有する異常検出回路を診断する自己診断回路であって、
     第2基準電圧に基づく電圧のレベルを切り替えて出力する電圧切替え部と、
     前記電圧切替え部から出力される電圧が前記第1コンパレータに入力される経路と、前記異常検出対象電圧に基づく電圧が前記第1コンパレータに入力される経路とを切り替える第1経路切替え部と、
     前記電圧切替え部および前記経路切替え部を制御する制御部と、
     を有する、自己診断回路。
  2.  前記電圧切替え部は、
     前記第2基準電圧に基づく第1レベルの電圧が生じる第1ノードに接続される一端を有する第1スイッチと、
     前記第2基準電圧に基づく第2レベルの電圧が生じる第2ノードに接続される一端と、前記第1スイッチの他端と接続される他端を有する第2スイッチと、
     を有し、
     前記第1スイッチおよび前記第2スイッチは、前記制御部によりオンオフ制御される、請求項1に記載の自己診断回路。
  3.  前記電圧切替え部は、
     前記第2基準電圧の印加端に接続される一端を有する第1抵抗と、
     前記第1抵抗の他端と前記第1ノードにおいて接続される一端を有する第2抵抗と、
     前記第2抵抗の他端と前記第2ノードにおいて接続される一端を有する第3抵抗と、
     を有する、請求項2に記載の自己診断回路。
  4.  前記第1経路切替え部は、
     前記電圧切替え部から出力される電圧が印加される第3ノードと前記第1コンパレータの入力端との間に配置される第3スイッチと、
     前記異常検出対象電圧に基づく電圧が印加される第4ノードと前記第1コンパレータの前記入力端との間に配置される第4スイッチと、
     を有する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の自己診断回路。
  5.  前記異常検出回路は、
     前記異常検出対象電圧の印加端に接続される一端を有する第4抵抗と、
     前記第4抵抗の他端と前記第4ノードにおいて接続される一端を有する第5抵抗と、
     前記第5抵抗の他端と第5ノードにおいて接続される一端を有する第6抵抗と、
     前記第1コンパレータの出力に基づき駆動されるゲートと、前記第5ノードに接続されるドレインとを含むNMOSトランジスタと、
     を有する、請求項4に記載の自己診断回路。
  6.  前記第1基準電圧は、前記第1コンパレータの一方の入力端に印加され、
     前記異常検出回路は、前記第1基準電圧が印加される一方の入力端を有する第2コンパレータを有し、
     当該自己診断回路は、前記電圧切替え部から出力される電圧が前記第2コンパレータの他方の入力端に入力される経路と、前記異常検出対象電圧に基づく電圧が前記第2コンパレータの前記他方の入力端に入力される経路とを切り替える第2経路切替え部を有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の自己診断回路。
  7.  前記異常検出対象電圧は、電源回路の出力電圧である、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の自己診断回路。
  8.  当該自己診断回路を含むICの起動において前記出力電圧が立ち上がる前に自己診断動作を行う、請求項7に記載の自己診断回路。
  9.  請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の自己診断回路を有する、半導体装置。
  10.  車載用装置に電源を供給する電源回路を有し、
     前記異常検出対象電圧は、前記電源回路の出力電圧である、請求項9に記載の半導体装置。
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