WO2023021702A1 - 電源制御装置 - Google Patents

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WO2023021702A1
WO2023021702A1 PCT/JP2021/030657 JP2021030657W WO2023021702A1 WO 2023021702 A1 WO2023021702 A1 WO 2023021702A1 JP 2021030657 W JP2021030657 W JP 2021030657W WO 2023021702 A1 WO2023021702 A1 WO 2023021702A1
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power supply
circuit
supply circuit
register
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PCT/JP2021/030657
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅文 山本
巧 増渕
Original Assignee
日立Astemo株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Definitions

  • the present invention relates to a power control device, which is an integrated circuit used to control the power of semiconductor devices.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200002 describes a technique for realizing a redundant function by using two power supply control ICs.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200002 describes a technique of preparing a redundant standby power supply circuit inside a power supply control IC, and switching to the redundant standby power supply circuit when the active power supply circuit fails.
  • Patent Literature 1 has a problem in that an increase in the size of the ECU causes an increase in cost.
  • An object of the present invention is to provide a power supply control device that can reduce the number of parts while having a redundant function in consideration of the above problems.
  • a power supply control device of the present invention comprises a plurality of power supply circuits, a control circuit for controlling the power supply circuits, and an output current monitor for monitoring the output current of the power supply circuits. and a storage section capable of setting an arbitrary operation mode out of a plurality of operation modes for controlling the power supply circuit.
  • the control circuit controls the power supply circuit based on the operation mode set in the storage section and the output current monitored by the output current monitor.
  • the power supply control device having the above configuration, it is possible to reduce the number of parts while having a redundant function. As a result, the number of semiconductor device parts to be mounted on the ECU can be suppressed, and the size of the ECU can be reduced. Therefore, the development cost of the ECU can be suppressed. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a power control device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram showing register contents of a setting register circuit in the power supply control device according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing an operation mode register
  • FIG. Fig. 2 is a block diagram showing an intelligent threshold register
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing an intelligent distribution destination register
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing an intelligent distribution current value register
  • FIG. 3 is a block diagram showing a seamless threshold register
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a distribution current value register for seamless
  • 1 is a configuration diagram showing a first power supply circuit group inside a power supply control device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing a power supply circuit inside the first power supply circuit group of FIG. 9;
  • FIG. 1 is a configuration diagram when a power supply control device according to an embodiment of the present invention is connected to a Micro Controller Unit (MCU);
  • FIG. FIG. 4 is a connection configuration diagram with an MCU when a seamless function is applied in the first operation mode; 3 is a configuration diagram of the power supply control device during normal operation;
  • FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of a power supply control device when a seamless function is applied in the first operation mode;
  • FIG. 4 is a flowchart of processing performed by the FSM circuit of the power control device in the first operation mode; It is an example of register setting of the power supply control device when the seamless function in the first operation mode is applied.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a first power supply circuit group of the power supply control device when the seamless function in the first operation mode is applied;
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the power supply circuit of the power supply control device when the seamless function in the first operation mode is applied;
  • 1 is an IC configuration diagram of a power supply control device according to an embodiment of the present invention;
  • FIG. FIG. 10 is a connection configuration diagram of the power supply control device and the MCU when the intelligent function in the second operation mode is applied;
  • FIG. 10 is a configuration diagram of the power supply control device when the intelligent function in the second operation mode is applied;
  • FIG. 10 is a flow chart of processing performed by the FSM circuit of the power control device when the intelligent function in the second operation mode is applied; It is an example of register setting of the power supply control device when the intelligent function in the second operation mode is applied.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of the first power supply circuit group of the power supply control device when the intelligent function in the second operation mode is applied;
  • FIG. 7 is a configuration diagram of the power supply circuit of the power supply control device when the intelligent function in the second operation mode is applied;
  • FIG. 10 is a flow chart of processing performed by the FSM circuit of the power control device when the seamless function and the intelligent function are applied in the third operation mode; It is an example of register setting of the power supply control device when the seamless function and the intelligent function are applied in the third operation mode.
  • FIG. 10 is a flow chart of processing performed by the FSM circuit of the power control device when the seamless function and the intelligent function are applied in the third operation mode.
  • FIG. 11 is a connection configuration diagram of the power supply control device and the MCU when non-redundancy (intelligent function is used) in the fourth operation mode is applied;
  • FIG. 10 is a flow chart of processing performed by the FSM circuit of the power supply control device when non-redundancy (intelligent function is used) in the fourth operation mode is applied; It is an example of register setting of the power supply control device when non-redundancy (intelligent function is used) in the fourth operation mode is applied.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of a first power supply circuit group of the power supply control device when non-redundancy (intelligent function is used) in the fourth operation mode is applied; FIG.
  • FIG. 12 is a configuration diagram of the power supply circuit of the power supply control device when non-redundancy (intelligent function is used) in the fourth operation mode is applied; It is an example of register setting of the power supply control device when non-redundancy (normal operation) in the fifth operation mode is applied.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of a first power supply circuit group of the power supply control device when a non-redundant state (normal operation) in the fifth operation mode is applied;
  • FIG. 12 is a configuration diagram of the power supply circuit of the power supply control device when non-redundancy (normal operation) in the fifth operation mode is applied;
  • FIG. 1 Embodiments of the power control device will be described below with reference to FIGS. 1 to 35.
  • FIG. the same code
  • the same components are given the same reference numerals, and repetitive description may be omitted.
  • the drawings may be represented schematically as compared with actual embodiments, but they are only examples and do not limit the interpretation of the present invention.
  • Embodiment 1-1 Configuration Example of Power Supply Control Apparatus
  • this example the configuration of a power supply control apparatus according to an embodiment (hereinafter referred to as "this example") will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
  • FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the power supply control device of this example.
  • a power control device (hereinafter referred to as a "power control IC") 1 of this example shown in FIG. 1 is a power management IC, which is an integrated circuit used to control the power of semiconductor elements.
  • the power control IC 1 includes a power management control circuit 2 and a plurality of power supply circuit groups 31, 32, .
  • the power management control circuit 2 has a setting register circuit 21 , an FSM (Finite State Machine) circuit 22 and an output current monitor 23 .
  • a setting register circuit 21 representing a storage section is configured to be able to store a plurality of operation modes for setting the operation of the power supply control IC 1 .
  • the FSM circuit 22 controls the operation of the power supply control IC1.
  • the FSM circuit 22 controls the power control IC 1 based on the registers set in the setting register circuit 21 .
  • the FSM circuit 22 controls a series of operations of the power supply control IC, such as register setting control for the setting register circuit 21, start-up diagnostic control, power supply circuit control, output current monitor 23 control, seamless function control, and intelligent function control. It is a circuit that
  • the output current monitor 23 monitors the output current of each power supply circuit included in the power supply circuit groups 31, 32, . . . 33, which will be described later.
  • the output current value of each power supply circuit monitored by the output current monitor 23 is output to the FSM circuit 22 .
  • the FSM circuit 22 compares the output current of each power supply circuit monitored by the output current monitor 23 with the intelligent threshold register value and the seamless threshold register value set in the register setting, and executes the intelligent function and the seamless function. make judgments.
  • the first power supply circuit group 31 has three power supply circuits: a first power supply circuit 311 , a second power supply circuit 312 and a third power supply circuit 313 . These three power supply circuits 311 , 312 and 313 are connected to the setting register circuit 21 and FSM circuit 22 of the power management control circuit 2 .
  • the power supply circuits 311, 312, and 313 are controlled by the setting register circuit 21 and the FSM circuit 22 of the power management control circuit 2 and operated by the output power supply circuit group control signal n211.
  • the power supply circuit group control signal n211 is represented by one for the sake of simplification. 31 and each power supply circuit 311, 312, 313 may be controlled.
  • each power supply circuit 311 , 312 , 313 is connected to the output current monitor 23 .
  • Output currents n311, n312 and n313 of the power supply circuits 311, 312 and 313 are monitored by the output current monitor 23.
  • the present invention is not limited to this. There may be two or four or more. Note that the number of power supply circuits included in the power supply circuit group 31 may be two or more. Also, the power supply circuits 311, 312, and 313 inside the first power supply circuit group 31 operate under the same voltage value.
  • the configurations of the second power supply circuit group 32 and the nth power supply circuit group 33 are the same as the configuration of the first power supply circuit group 31, so description thereof will be omitted here.
  • FIG. 2 is a diagram showing contents of registers set in the setting register circuit 21.
  • the setting register circuit 21 includes "operation mode register”, “intelligent threshold register”, “intelligent distribution destination register”, “intelligent distribution current value register”, “seamless threshold register”, and " seamless distribution current value register” is set.
  • the "operation mode register” is a register that sets the operation mode of the power supply control IC1.
  • An “intelligent threshold register” is a register that sets a threshold for output current when performing intelligent functions.
  • the “intelligent distribution destination register” is a register that selects a distribution destination power supply circuit in the non-redundant mode (intelligent function is used).
  • the “intelligent distribution current value register” is a register for setting the distribution current value when executing the intelligent function.
  • a “seamless threshold register” is a register that sets the threshold of the output current when implementing the seamless function.
  • the “distribution current value register for seamless” is a register for setting a distribution current value when executing the seamless function.
  • register contents set in the setting register circuit 21 are not limited to the example shown in FIG.
  • each register shown below, the number of bits of the register is described assuming that the number of power supply circuit groups is 2 and the number of power supply circuits mounted inside each power supply circuit group is 3. Note that the number of bits of each register is not limited to the number of bits shown below.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing an operation mode register.
  • the operation mode register is set to "redundancy mode (seamless function)", “redundancy mode (intelligent function)”, “redundancy mode (seamless function/intelligent function)", “ It has five operation modes: a non-redundant mode (normal operation) and a non-redundant mode (intelligent function use).
  • the power supply control IC 1 is manufactured and set, the user selects an arbitrary operation mode from among the five operation modes.
  • the upper 1 bit of the register value sets the redundancy mode and redundancy mode. For example, when the upper 1 bit is 1, the redundant mode is selected, and when the upper 1 bit is 0, the non-redundant mode is selected.
  • the lower two bits of the register value set the seamless function, intelligent function, seamless function/intelligent function, and normal operation. For example, when the lower two bits are 01, the seamless function is selected, and when the lower two bits are 10, the intelligent function is selected. When the lower two bits are 11, the seamless function/intelligent function is selected, and when the lower two bits are 00, normal operation is performed.
  • the seamless function is an operation mode in which, when it is determined that one power supply circuit out of a plurality of power supply circuits has failed, the other power supply circuits output current to compensate.
  • the intelligent function is an operation mode in which current values supplied from a plurality of power supply circuits are combined and output as a predetermined current value.
  • the seamless function/intelligent function is an operation mode in which the two functions described above are performed simultaneously.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an intelligent threshold register.
  • the intelligent threshold register consists of 5 bits. Since this intelligent threshold value register is required for each power supply circuit, in this example, the register is composed of 5 bits.times.the number of power supply circuits.
  • the resistor value sets the current threshold from 0A to 2.0A in 0.1A increments. Although the register values other than those shown in FIG. 4 are unused, 0A is selected when an unused value is set.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing an intelligent distribution destination register.
  • the number of power supply circuit groups is two, and the number of power supply circuits mounted inside each power supply circuit group is three. is 4 bits.
  • the upper two bits of the register value are 00, the current is not distributed.
  • the lower 2 bits can be any value.
  • the upper two bits of the register value are 01, the current is distributed to the power supply circuit group 31, and the lower two bits select to which power supply circuit in the power supply circuit group 31 the current is to be distributed.
  • register values other than the values shown in FIG. 5 are unused, if an unused value is set, the FSM circuit 22 selects no distribution.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing an intelligent distribution current value register.
  • the register is composed of 4 bits.times.the number of power supply circuits. Then, the current threshold is set from 0 A to 0.200 A in increments of 0.025 A according to the register value.
  • register values other than those shown in FIG. 6 are unused, 0A is selected when unused values are set.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a seamless threshold register.
  • the register is composed of 5 bits.times.the number of power supply circuits. Similar to the intelligent threshold register of FIG. 4, the register value sets the current threshold from 0A to 2.0A in 0.1A increments. Although the register values other than those shown in FIG. 7 are unused, 0A is selected when an unused value is set.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing a distribution current value register for seamless.
  • the register is composed of 4 bits.times.the number of power supply circuits. Similar to the intelligent distribution current value register in FIG. 6, the current threshold is set from 0A to 0.200A in increments of 0.025A according to the register value. Although the register values other than those shown in FIG. 8 are unused, 0A is selected when an unused value is set.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing the first power supply circuit group 31, and FIG. 10 is a configuration diagram showing the first power supply circuit 311. As shown in FIG. Since the other power supply circuit groups 32 and 33 and the power supply circuits 312 and 313 have the same configuration, their description is omitted.
  • each of the power supply circuits 311, 312, and 313 included in the first power supply circuit group 31 has two systems of outputs, power supply circuit output and distribution output.
  • a power circuit output of the first power circuit 311 has a switch 411 and a diode 511 .
  • the switch 411 and the diode 511 constitute a diode OR circuit.
  • the switch 411 is ON/OFF controlled when the register value of the operation mode register selects the seamless function, but is otherwise ON.
  • a current combining SW circuit 611 for combining the distributed currents from the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 is provided beyond the power supply circuit output.
  • the current combining SW circuit 611 has two switches 621 and 631 . Then, the current synthesizing SW circuit 611 connects the switch 621 when synthesizing the current of the first power supply circuit 311 and the distributed current from the second power supply circuit 312 . Further, the current synthesizing SW circuit 611 connects the switch 631 when synthesizing the current of the first power supply circuit 311 and the distributed current from the third power supply circuit 313 .
  • the switch 621 is ON-controlled when using the redundant or non-redundant intelligent function when the seamless function or intelligent function described above is set to combine with the distributed current from the second power supply circuit 312 .
  • the switch 631 like the switch 621, is set to be combined with the distributed current from the third power supply circuit 313 by the seamless function or the intelligent function described above, and is turned on when the intelligent function is used in the redundant or non-redundant state. controlled.
  • a switch 711 is mounted downstream of the current combining SW circuit 611 in the power circuit output, ie, at the end of the power circuit output.
  • the power control IC 1 turns off the switch 711 to stop the power supply from the connected IC.
  • An external element such as an electrolytic capacitor 811 is added to the output terminal of the first power supply circuit 311 . This makes it possible to avoid instantaneous interruption of the first power supply circuit 311 when seamless processing and intelligent processing, which will be described later, are performed.
  • a diode 521 is mounted on the distributed output of the first power supply circuit 311 .
  • the connection destinations of the distributed output of the first power supply circuit 311 are the current synthesis SW circuit 612 of the second power supply circuit 312 and the current synthesis SW circuit 613 of the third power supply circuit 313 .
  • the current output from the distribution output of the first power supply circuit 311 becomes the distribution current of the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 .
  • the configuration of the second power supply circuit 312 is the same as that of the first power supply circuit 311 described above.
  • An external element such as an electrolytic capacitor 812 is added to the output terminal of the second power supply circuit 312 to avoid momentary interruption of the second power supply circuit 312 .
  • a diode 522 is mounted on the distributed output of the second power supply circuit 312 as in the case of the first power supply circuit 311 .
  • the connection destinations thereof are a current combining SW circuit 611 for the first power supply circuit 311 and a current combining SW circuit 613 for the third power supply circuit 313, and the currents are distributed to these power supply circuits.
  • the configuration of the third power supply circuit 313 is also the same as that of the first power supply circuit 311 described above.
  • An external element such as an electrolytic capacitor 813 is added to the output terminal of the third power supply circuit 313 to avoid momentary interruption of the third power supply circuit 313 .
  • a diode 523 is mounted on the distributed output of the third power supply circuit 313 as in the case of the first power supply circuit 311 .
  • the connection destinations thereof are a current combining SW circuit 611 for the first power supply circuit 311 and a current combining SW circuit 612 for the second power supply circuit 312, and the currents are distributed to these power supply circuits.
  • the circuit configuration of the first power supply circuit group 31 is not limited to the circuit configuration described above.
  • the first power supply circuit 311 is composed of two circuits: a constant current output circuit 901 and a current distribution circuit 902 .
  • the constant current output circuit 901 is a circuit part of the current output that does not depend on the distributed current. If the output current of the first power supply circuit 311 is 1 A and the upper limit of the distributed current is 0.200 A, 0.800 A does not depend on the distributed current. That is, the constant current output circuit 901 is a circuit that outputs a current of 0.800 A that does not depend on this distributed current.
  • a current distribution circuit 902 performs ON/OFF control of each switch according to the set value of the distribution current value register when the seamless function or the intelligent function is selected, and divides the current of the power supply circuit output and the current of the distribution output. is. For example, when the distribution current value is set to the maximum value by the register setting, a predetermined switch out of the plurality of switches is turned off, and the remaining switches are turned on. As a result, the current from the predetermined MOS transistor is controlled not to flow to the power supply circuit output, but to flow to the distribution output.
  • each switch of this current distribution circuit 902 depends on the distribution current value set by the setting register circuit 21 .
  • all predetermined switches are controlled to be ON, and the remaining switches are all controlled to be OFF, so that the same operation as the constant current output circuit 901 is performed.
  • the circuit configuration of the first power supply circuit 311 is not limited to the circuit configuration described above.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration during normal operation when the power supply control IC 1 of this example having the configuration described above is connected to a Micro Controller Unit (MCU).
  • the first power supply circuit 311 of the power supply control IC1 is connected to the function A1001 of the MCU1000 and supplies current to the function A1001.
  • the second power supply circuit 312 is connected to the function B1002 of the MCU 1000 and supplies current to the function B1002.
  • the third power supply circuit 313 is connected to the function B 1002 of the MCU 1000 and the external memory 2000 and supplies current to the function B 1002 and the external memory 2000 .
  • FIG. 12 is a connection configuration diagram with the MCU when the seamless function in the first operation mode is applied.
  • the power supply control IC1 when a failure occurs in the first power supply circuit 311, the power supply control IC1 performs a seamless function. That is, current is supplied to the function A10001 of the MCU 1000 from the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 instead of the first power supply circuit 311 . Thereby, even if the current supply from the first power supply circuit 311 is stopped, the current supply to the MCU 1000 can be continued.
  • the MCU 1000 may be notified of the failure of the power supply control IC 1 to change the operation of the MCU 1000 to a low power mode or the like.
  • FIG. 13 is a configuration diagram of the power supply control IC 1 during normal operation. As shown in FIG. 13 , during normal operation, currents are supplied from the power supply circuits 311 , 312 , and 313 of the first power supply circuit group 31 based on the power supply circuit control signal from the power management control circuit 2 . The current values of the power supply circuits 311 , 312 and 313 are monitored by the output current monitor 23 .
  • FIG. 14 is a configuration diagram of the power supply control IC 1 when the seamless function in the first operation mode is applied. As shown in FIG. 14 , when a failure occurs in the first power circuit 311 , current is distributed from the second power circuit 312 and the third power circuit 313 . Also at this time, the current values of the power supply circuits 311, 312, and 313 are monitored by the output current monitor 23. FIG. 14
  • FIG. 15 is a flowchart of processing performed by the FSM circuit 22 in the first operation mode.
  • FIG. 16 is an example of register settings in the first operation mode.
  • the FSM circuit 22 reads various register values set in the setting register circuit 21 (step S11). As shown in FIG. 16, the register value of the operation mode register is set to "101". Therefore, the FSM circuit 22 determines that the power supply control IC 1 should be operated in the redundancy mode (seamless function), which is the first operation mode.
  • step S12 the FSM circuit 22 performs start-up diagnosis.
  • step S13 the FSM circuit 22 confirms whether the result of the start-up diagnosis is Pass or Fail in the drive-time diagnosis in step S12 (step S13). If the FSM circuit 22 determines that the start-up diagnostic result is Pass in the process of step S13, whether or not the output current of each of the power supply circuits 311, 312, and 313 monitored by the output current monitor 23 is greater than the seamless threshold. (step S14).
  • the register value of the seamless threshold register shown in FIG. 16 is set to "0101". Therefore, the FSM circuit 22 determines that the seamless threshold current value is 1.0A. In the example shown in FIG. 16, the same value is set for all power supply circuits, but different values may be set for each power supply circuit.
  • step S14 if it is determined that the output current value is greater than the seamless threshold (Yes determination in step S14), the FSM circuit 22 performs normal operation (step S15). On the other hand, in the process of step S14, if it is determined that the output current value is equal to or less than the seamless threshold value (No determination in step S14), it is determined whether or not the output current value is the same as the seamless threshold value (step S18). .
  • step S18 when it is determined that the output current value is the same as the seamless threshold (Yes determination of step S18), the FSM circuit 22 stops the operation of the power supply control IC 1 (step S19). The FSM circuit 22 then implements the seamless function (step S20).
  • the register value of the distributed current value register for seamless shown in FIG. 16 is set to "1000". Therefore, the maximum distributed current value is 0.200A. In the example shown in FIG. 16, the same value is set for all power supply circuits, but different values may be set for each power supply circuit.
  • step S21 the FSM circuit 22 restarts the operation of the power control IC 1 (step S21).
  • the operation of the power supply control IC 1 is temporarily stopped, but the electrolytic capacitor 813 provided at the output terminal of each of the power supply circuits 311, 312, and 313 prevents instantaneous interruption. can be done.
  • step S18 If it is determined in the process of step S18 that the output current value has not reached the seamless threshold value (No determination in step S18), the power supply control IC 1 continues to operate even if the FSM circuit 22 performs the seamless function. Therefore, the operation is stopped (step S22).
  • step S13 if the diagnostic result at startup is Fail, the FSM circuit 22 outputs a shutdown request to the control IC upstream of the power supply control IC (step S16). The FSM circuit 22 then stops the operation of the power supply control IC 1 (step S17).
  • FIG. 17 is a configuration diagram of the first power supply circuit group 31 when the seamless function in the first operation mode is applied.
  • the power circuit output of the first power circuit 311 is turned off by the switch 411 .
  • the distributed outputs of the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 are controlled to turn ON the switches 621 and 631 in the current combining SW circuit 611, and the distributed currents from the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 are controlled. is output to the first power supply circuit 311 .
  • the power circuit outputs of the second power circuit 312 and the power circuit 313 continue to output current even after the seamless function is executed.
  • switches 711, 712, and 713 are mounted at the terminals of the outputs of the power supply circuits 311, 312, and 313, respectively.
  • the power control IC controls the switches 711, 712, and 713 to turn OFF the switches 711, 712, and 713. This is to stop power supply to the IC.
  • FIG. 18 is a diagram showing the internal state of the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 when the seamless function is applied in the first operation mode. Note that FIG. 18 shows only the second power supply circuit 312 .
  • the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 distribute the maximum value of 0.200 A to the first power supply circuit 311 according to the set value of the distribution current value register for seamless shown in FIG.
  • the current distribution circuit 902 turns off all predetermined switch switches so that the current of a predetermined MOS transistor does not flow to the power supply circuit output. All the remaining switches are ON-controlled to output the current from the MOS transistor to the distribution output.
  • FIG. 19 is an IC configuration diagram of the power supply control IC 1 of this example.
  • the power supply control IC 1 has a SOI structure that physically and electrically isolates each power supply circuit to prevent a failure of each power supply circuit from affecting another power supply circuit. This can prevent the first power circuit 311, the second power circuit 312, and the third power circuit 313 from being destroyed at the same time.
  • FIG. 20 is a connection configuration diagram with the MCU when the intelligent function is applied in the second operation mode.
  • FIG. 21 is a configuration diagram of the power supply control IC 1 when applying the intelligent function in the second operation mode.
  • the power supply control IC 1 causes the first power supply circuit 311 to receive current from the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 .
  • Distribute As shown in FIG. 20, the function A of the MCU 1000 is supplied with current obtained by combining the currents from the three power supply circuits 311, 312, and 313. FIG. This makes it possible to supply a current value larger than the current value that can be output by one power supply circuit.
  • FIG. 22 is a flowchart of processing performed by the FSM circuit 22 in the second operation mode.
  • FIG. 23 is an example of register settings in the second operation mode.
  • the FSM circuit 22 when the power supply control IC 1 is first activated, the FSM circuit 22 reads various register values set in the setting register circuit 21 (step S31). As shown in FIG. 23, the register value of the operation mode register is set to "110". Therefore, the FSM circuit 22 determines that the power supply control IC 1 should be operated in the redundancy mode (intelligent function), which is the second operation mode.
  • step S32 the FSM circuit 22 performs start-up diagnosis.
  • step S33 the FSM circuit 22 confirms whether the result of the start-up diagnosis is Pass or Fail in the drive-time diagnosis in step S32 (step S33). If the FSM circuit 22 determines that the start-up diagnostic result is Pass in the process of step S33, whether or not the output current of each of the power supply circuits 311, 312, and 313 monitored by the output current monitor 23 is greater than the intelligent threshold. is determined (step S34).
  • the register value of the intelligent threshold register shown in FIG. 23 is set to "10100". Therefore, the FSM circuit 22 determines that the intelligent threshold current value is 2.0A. In the example shown in FIG. 23, the same value is set for all power supply circuits, but different values may be set for each power supply circuit.
  • step S34 if it is determined that the output current value is greater than the intelligent threshold (Yes determination in step S34), the FSM circuit 22 performs normal operation (step S35). On the other hand, if it is determined in the process of step S34 that the output current value is equal to or less than the intelligent threshold value (No determination in step S34), it is determined whether or not the output current value is the same as the intelligent threshold value (step S38). .
  • step S38 if it is determined that the output current value is the same as the intelligent threshold value (Yes in step S38), the FSM circuit 22 stops the operation of the power supply control IC 1 (step S38) to apply the intelligent function. S39). FSM circuit 22 then performs an intelligent function (step S40).
  • the register value of the distributed current value register for intelligent shown in FIG. 23 is set to "0100". Therefore, the maximum distributed current value is 0.100A.
  • the same value is set for all power supply circuits, but different values may be set for each power supply circuit.
  • step S41 the FSM circuit 22 restarts the operation of the power control IC 1 (step S41).
  • the operation of the power supply control IC 1 is temporarily stopped. can be done.
  • step S38 If it is determined in the processing of step S38 that the output current value has not reached the intelligent threshold value (No determination in step S38), the power supply control IC 1 continues to operate even if the FSM circuit 22 performs the intelligent function. operation is stopped (step S42).
  • step S33 if the diagnostic result at startup is Fail, the FSM circuit 22 outputs a shutdown request to the control IC upstream of the power supply control IC (step S36). The FSM circuit 22 then stops the operation of the power supply control IC 1 (step S37).
  • FIG. 24 is a configuration diagram of the first power supply circuit group 31 when the intelligent function is applied in the second operation mode.
  • the power circuit output of the first power circuit 311 is kept ON-controlled by the switch 411 .
  • the switches 621 and 631 in the current synthesis SW circuit 611 are controlled to turn on the distributed outputs of the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313, and the distributed currents from the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 are controlled. is output to the first power supply circuit 311 .
  • the current of the first power supply circuit 311 is combined with the distributed currents from the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 .
  • the power circuit outputs of the second power circuit 312 and the power circuit 313 continue to output current even after the intelligent function is executed.
  • switches 711, 712, and 713 are mounted at the terminals of the outputs of the power supply circuits 311, 312, and 313, respectively.
  • the power control IC controls the switches 711, 712, and 713 to turn OFF the switches 711, 712, and 713. This is to stop power supply to the IC.
  • FIG. 25 is a diagram showing the internal state of the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 when the intelligent function is applied in the second operation mode. Note that FIG. 25 shows only the second power supply circuit 312 .
  • the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 distribute 0.100 A, which is half the maximum value, to the first power supply circuit 311 according to the set value of the distribution current value register for intelligent use shown in FIG.
  • the current distribution circuit 902 of the circuit 312 turns off all predetermined switches of the circuit within the range of the current distribution target 904 so that the current of the predetermined MOS transistor does not flow to the power supply circuit output. Further, the remaining predetermined switches corresponding to the current distribution target 904 are ON-controlled to distribute and output currents of predetermined MOS transistors.
  • FIG. 1 In this third operation mode, one of the seamless function of the redundancy mode and the intelligent function of the redundancy mode is selected and implemented based on the state of the output current of the power supply control IC1. Note that the description of the configuration common to the above-described first operation mode and second operation mode will be omitted. That is, when implementing the seamless function, the configuration of the power supply control IC 1 becomes the configuration shown in FIG. 14, and when implementing the intelligent function, the configuration of the power supply control IC 1 becomes the configuration shown in FIG.
  • FIG. 26 is a flowchart of processing performed by the FSM circuit 22 in the third operation mode.
  • FIG. 27 is an example of register settings in the third operation mode.
  • the FSM circuit 22 reads various register values set in the setting register circuit 21 (step S51). As shown in FIG. 27, the register value of the operation mode register is set to "111". Therefore, the FSM circuit 22 determines that the power supply control IC 1 should be operated in the redundancy mode (seamless function/intelligent function), which is the third operation mode.
  • step S52 the FSM circuit 22 performs start-up diagnostics.
  • step S53 the FSM circuit 22 confirms whether the result of the start-up diagnosis is Pass or Fail in the drive-time diagnosis in step S52 (step S53). If the FSM circuit 22 determines that the start-up diagnostic result is Pass in the processing of step S53, whether or not the output current of each of the power supply circuits 311, 312, and 313 monitored by the output current monitor 23 is greater than the intelligent threshold. is determined (step S54).
  • the register value of the intelligent threshold register shown in FIG. 27 is set to "10100". Therefore, the FSM circuit 22 determines that the intelligent threshold current value is 2.0A. In the example shown in FIG. 27, the same value is set for all power supply circuits, but different values may be set for each power supply circuit.
  • step S54 if it is determined that the output current value is greater than the intelligent threshold (Yes determination in step S54), the FSM circuit 22 performs normal operation (step S55).
  • step S34 if it is determined that the output current value is equal to or less than the intelligent threshold value (No determination in step S54), it is determined whether the output current value is greater than the seamless threshold value and equal to or less than the intelligent threshold value. is determined (step S58).
  • the register value of the seamless threshold register shown in FIG. 27 is set to "01010". Therefore, the FSM circuit 22 determines that the seamless threshold current value is 1.0A. In the example shown in FIG. 27, the same value is set for all power supply circuits, but different values may be set for each power supply circuit.
  • step S58 when it is determined that the output current value is greater than the seamless threshold and equal to or less than the intelligent threshold (Yes determination in step S58), the FSM circuit 22 applies the intelligent function. Stop the operation (step S59). FSM circuit 22 then performs an intelligent function (step S60). Next, the FSM circuit 22 restarts the operation of the power control IC 1 (step S61).
  • the register value of the distributed current value register for intelligent shown in FIG. 27 is set to "0100". Therefore, the maximum distributed current value is 0.100A.
  • the same value is set for all power supply circuits, but different values may be set for each power supply circuit.
  • step S58 determines whether the output current value is the same as the seamless threshold. If it is determined in the process of step S58 that the output current value is equal to or less than the seamless threshold (No determination in step S58), the FSM circuit 22 determines whether the output current value is the same as the seamless threshold. (Step S62).
  • step S62 when it is determined that the output current value is the same as the seamless threshold value (Yes determination in step S62), the FSM circuit 22 stops the operation of the power supply control IC 1 (step S62) to apply the seamless function. S63). The FSM circuit 22 then implements the seamless function (step S64). Next, the FSM circuit 22 restarts the operation of the power supply control IC1 (step S65).
  • the register value of the distribution current value register for seamless shown in FIG. 27 is set to "1000". Therefore, the maximum distributed current value is 0.200A. In the example shown in FIG. 27, the same value is set for all power supply circuits, but different values may be set for each power supply circuit.
  • step S62 If it is determined in the process of step S62 that the output current value has not reached the seamless threshold value (No determination in step S62), the power supply control IC 1 continues to operate even if the FSM circuit 22 performs the seamless function. operation is stopped (step S66).
  • step S53 if the diagnostic result at startup is Fail, the FSM circuit 22 outputs a shutdown request to the control IC on the upstream side of the power supply control IC (step S56). The FSM circuit 22 then stops the operation of the power supply control IC 1 (step S57).
  • the power supply control IC 1 is set to perform one of the seamless function and the intelligent function of the redundant mode.
  • the output current from the power supply circuit 311 to the power supply circuit 313 is checked, and if the output current of the power supply circuit 311 is greater than the seamless threshold and becomes equal to or less than the intelligent threshold, the operation of the power supply control IC 1 is stopped and the intelligent perform a function; Also, when the output current of the power supply circuit 311 reaches the seamless threshold, the operation of the power supply control IC 1 is stopped to perform the seamless function. After executing the intelligent function or the seamless function, the operation of the power supply control IC 1 is resumed.
  • the third operation mode by using two thresholds, the intelligent threshold and the seamless threshold, the operation of the power supply control IC 1 can be controlled step by step.
  • FIG. 28 is a configuration diagram of the power supply control IC 1 when the intelligent function is applied in the non-redundancy mode, which is the fourth operation mode.
  • the first power supply circuit 311 uses the intelligent function to have the currents distributed from the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313, and the currents from the three power supply circuits. After being combined, they are supplied to the function A1001 of the MCU1000.
  • the second power supply circuit 312 supplies power to the function B1002 of the MCU1000.
  • the power supply circuit 313 supplies power to the function B 1002 of the MCU 1000 and the external memory 2000 . Note that the configuration diagram of the power supply control IC after performing the intelligent function is the same as that of FIG. 21 for the second operation mode, and is omitted.
  • FIG. 29 is a flowchart of processing performed by the FSM circuit 22 in the fourth operation mode.
  • FIG. 30 is an example of register settings in the fourth operation mode.
  • the FSM circuit 22 reads various register values set in the setting register circuit 21 (step S71). Next, the FSM circuit 22 performs start-up diagnosis (step S72). Next, the FSM circuit 22 confirms whether the result of the start-up diagnosis is Pass or Fail in the drive-time diagnosis of step S72 (step S73). If the FSM circuit 22 determines in the process of step S73 that the startup diagnostic result is Pass, it determines whether or not the intelligent function is to be used from the operation mode register in the setting register circuit 21 (step S76).
  • the FSM circuit 22 determines that the intelligent function is used in the process of step S76 (Yes determination in step S76). Then, in order to apply the intelligent function, the FSM circuit 22 stops the operation of the power control IC 1 (step S77). FSM circuit 22 then performs an intelligent function (step S78). Next, the FSM circuit 22 restarts the operation of the power supply control IC1 (step S79).
  • the register value of the distributed current value register for intelligent shown in FIG. 30 is set to "0100". Therefore, the maximum distributed current value is 0.100A.
  • the intelligent distribution current value register is not set in the first power supply circuit 311 .
  • the registers indicating the first power supply circuit 311, which is the distribution destination power supply circuit are not set in the first power supply circuit 311, and the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 are not set. A value is set.
  • a current of 0.100 A is distributed to the first power supply circuit 311 from the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 .
  • step S76 when it is determined that the intelligent function is not used (No determination in step S76), the FSM circuit 22 performs the normal operation corresponding to the fifth operation mode described later (step S80). ).
  • step S73 if the diagnostic result at startup is Fail, the FSM circuit 22 outputs a shutdown request to the control IC on the upstream side of the power supply control IC (step S74). The FSM circuit 22 then stops the operation of the power control IC 1 (step S75).
  • FIG. 31 is a configuration diagram of the first power supply circuit group 31 when the intelligent function is applied in the non-redundant mode in the fourth operation mode.
  • the power circuit output of the first power circuit 311 is kept ON-controlled by the switch 411 .
  • the switches 621 and 631 in the current synthesis SW circuit 611 are controlled to turn on the distributed outputs of the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313, and the distributed currents from the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 are controlled. is output to the first power supply circuit 311 .
  • the current of the first power supply circuit 311 is combined with the distributed currents from the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 .
  • the power circuit outputs of the second power circuit 312 and the power circuit 313 continue to output current even after the intelligent function is executed.
  • switches 711, 712, and 713 are mounted at the terminals of the outputs of the power supply circuits 311, 312, and 313, respectively.
  • the power control IC controls the switches 711, 712, and 713 to turn OFF the switches 711, 712, and 713. This is to stop power supply to the IC.
  • FIG. 32 is a diagram showing the internal states of the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 when the intelligent function is applied in the non-redundant mode in the fourth operation mode. Note that FIG. 32 shows only the second power supply circuit 312 .
  • the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 distribute 0.100 A, which is half the maximum value, to the first power supply circuit 311 according to the set value of the distribution current value register for intelligent use shown in FIG.
  • the current distribution circuit 902 of the circuit 312 turns off all predetermined switches of the circuit within the range of the current distribution target 904 so that the current of the predetermined MOS transistor does not flow to the power supply circuit output. Further, the remaining predetermined switches corresponding to the current distribution target 904 are ON-controlled to distribute and output currents of predetermined MOS transistors.
  • the first power supply circuit 311 of the power supply control IC1 is connected to the function A1001 of the MCU1000 and supplies current to the function A1001.
  • the second power supply circuit 312 is connected to the function B1002 of the MCU 1000 and supplies current to the function B1002.
  • the third power supply circuit 313 is connected to the function B 1002 of the MCU 1000 and the external memory 2000 and supplies current to the function B 1002 and the external memory 2000 .
  • FIG. 33 is an example of register settings in the fifth operation mode. As shown in FIG. 33, in the fifth operation mode, the register value of the operation mode register is set to "000". No register values are set in the "intelligent threshold register", “intelligent distribution destination register”, “intelligent distributed current value register”, “seamless threshold register”, and "seamless distributed current value register".
  • step S76 in the process flow shown in FIG. 29, when the FSM circuit 22 determines that the register value of the operation mode register in the setting register circuit 21 is "000", the FSM circuit implements the normal operation mode. .
  • FIG. 34 is a configuration diagram of the first power supply circuit group 31 in the normal operation mode in the fifth operation mode.
  • the power circuit output of the first power circuit 311 is kept ON-controlled by the switch 411 .
  • the distributed outputs of the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 are controlled to turn off the switches 621 and 631 in the current combining SW circuit 611 . Therefore, no distributed current is output from the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 to the first power supply circuit 311 . Therefore, the first power supply circuit 311 directly outputs the power supply circuit output without synthesizing the distributed currents.
  • the power circuit outputs of the second power circuit 312 and the third power circuit 313 are the same as the power circuit outputs of the first power circuit 311 .
  • switches 711, 712, and 713 are mounted at the terminals of the outputs of the power supply circuits 311, 312, and 313, respectively.
  • the power control IC controls the switches 711, 712, and 713 to turn OFF the switches 711, 712, and 713. This is to stop power supply to the IC.
  • FIG. 35 is a diagram showing the internal state of the second power supply circuit 312 and the third power supply circuit 313 in the normal operation mode, which is the fifth operation mode. Note that FIG. 35 shows only the second power supply circuit 312 .
  • the setting register circuit 21 showing an example of a storage unit capable of storing a plurality of operation modes and the output for monitoring the current values of the power supply circuits 311, 312, and 313 are provided.
  • a current monitor is provided.
  • An FSM circuit which is an example of a control circuit, controls the plurality of power supply circuits 311, 312, and 313 based on the operation mode stored in the setting register circuit 21 and the current value monitored by the output current monitor.
  • a redundant function can be performed without providing a plurality of power supply control ICs.
  • the number of parts can be reduced, and the overall size of the power supply control IC 1 can be reduced.
  • the setting register circuit 21 it is possible to arbitrarily set not only the operation mode but also the threshold value of each operation mode and the power supply circuit of the distribution destination at the time of distribution. As a result, the degree of freedom in power supply design can be increased, and the power supply control IC 1 with high versatility can be provided. As a result, it is possible to meet various ECU development requirements, and to expand the range of ECU applicable products using the power supply control IC 1 of this embodiment.
  • the power supply control IC 1 of this example uses all of the plurality of power supply circuits even in the normal operation mode and the redundancy mode. As a result, it is possible to prevent a power supply circuit from being wasted depending on the operation mode.
  • power supply control device power supply control IC
  • 2... power management control circuit 21... setting register circuit (storage unit), 22... FSM circuit (control circuit), 23... output current monitor, 31, 32, 33... power supply Circuit group 311... first power supply circuit 312... second power supply circuit 313... third power supply circuit 411, 621, 631, 711... switch 611, 612, 613... current synthesis SW circuit (current synthesis circuit), 811, 812, 813...Electrolytic capacitors

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Abstract

電源制御装置は、複数の電源回路と、電源回路の制御を行う制御回路と、源回路の出力電流をモニタする出力電流モニタと、電源回路の制御を行う複数の動作モードの中から任意の動作モードを設定可能な記憶部と、を備えている。制御回路は、記憶部に設定された動作モードと、出力電流モニタがモニタした出力電流に基づいて、電源回路を制御する。

Description

電源制御装置
 本発明は、半導体素子の電源制御を行うために使われる集積回路である電源制御装置に関する。
 車両アーキテクチャにおいてECUの統合化が検討されている。そのため、車載用半導体装置においても、電源制御装置は、機能安全の観点からピンオープンや断線等の故障が発生しても電源供給を継続するための冗長機能を有する要求が出ている。
 従来の冗長機能を有する電源制御装置としては、例えば、特許文献1に記載されているようなものがある。特許文献1には、電源制御ICを2個使用して冗長機能を実現する技術が記載されている。
 また、冗長機能を有する他の従来技術としては、例えば、特許文献2に記載されているようなものがある。特許文献2には、電源制御ICの内部に冗長用の予備電源回路を用意し、現用電源回路が故障した時は、冗長用の予備電源回路に切り替える技術が記載されている。
特開2007-259661号公報 特開2009-55686号公報
 しかしながら、特許文献1に記載された技術や特許文献2に記載された技術では、複数の電源制御ICを設ける必要があり、ECUに搭載される半導体部品の数量が多くなっていた。その結果、特許文献1に記載された技術では、ECUのサイズが大きくなることによるコストが増大する要因になる、という問題を有していた。
 また、開発するECUの要件によっては、カスタムに電源制御ICを開発する必要があり、ECU開発コストの他に電源制御ICの開発コストが必要になり合計すると膨大なコストが必要になるという課題がある。
 さらに、特許文献2に記載された技術では、現用電源回路と予備電源回路が分離されている。そのため、特許文献2に記載された技術では、通常動作時では、予備電源回路は使用されない。そのため、特許文献2に記載された技術では、通常動作時では、使用されない予備電源回路が無駄になっていた。
 本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、冗長機能を有しながら、部品点数の削減を図ることができる電源制御装置を提供することにある。
 上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の電源制御装置は、複数の電源回路と、電源回路の制御を行う制御回路と、電源回路の出力電流をモニタする出力電流モニタと、電源回路の制御を行う複数の動作モードの中から任意の動作モードを設定可能な記憶部と、を備えている。制御回路は、記憶部に設定された動作モードと、出力電流モニタがモニタした出力電流に基づいて、電源回路を制御する。
 上記構成の電源制御装置によれば、冗長機能を有しながら、部品点数の削減を図ることができる。これによりECUに搭載する半導体素子の部品を抑え、ECUの大きさを小型化することができる。このためECUの開発コストを抑制することができる。
 なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の実施の形態例にかかる電源制御装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態例にかかる電源制御装置における設定レジスタ回路のレジスタ内容を示す図である。 動作モードレジスタを示す構成図である。 インテリジェント閾値レジスタを示す構成図である。 インテリジェント用分配先レジスタを示す構成図である。 インテリジェント用分配電流値レジスタを示す構成図である。 シームレス閾値レジスタを示す構成図である。 シームレス用分配電流値レジスタを示す構成図である。 本発明の実施の形態例にかかる電源制御装置の内部の第1電源回路群を示す構成図である。 図9の第1電源回路群の内部の電源回路を示す構成図である。 本発明の実施の形態例にかかる電源制御装置をMicro  Controller  Unit(MCU)に接続したときの構成図である。 第1動作モードにおけるシームレス機能を適用したときのMCUとのの接続構成図である。 通常動作時の電源制御装置の構成図である。 第1動作モードにおけるシームレス機能を適用した時の電源制御装置の構成図である。 第1動作モードにおける電源制御装置のFSM回路が実施する処理フロー図である。 第1動作モードにおけるシームレス機能を適用した時の電源制御装置のレジスタ設定例である。 第1動作モードにおけるシームレス機能を適用した時の電源制御装置の第1電源回路群の構成図である。 第1動作モードにおけるシームレス機能を適用した時の電源制御装置の電源回路の構成図である。 本発明の実施の形態例にかかる電源制御装置のIC構成図である。 第2動作モードにおけるインテリジェント機能を適用したときの電源制御装置とMCUの接続構成図である。 第2動作モードにおけるインテリジェント機能を適用した時の電源制御装置の構成図である。 第2動作モードにおけるインテリジェント機能を適用した時の電源制御装置のFSM回路が実施する処理フロー図である。 第2動作モードにおけるインテリジェント機能を適用した時の電源制御装置のレジスタ設定例である。 第2動作モードにおけるインテリジェント機能を適用した時の電源制御装置の第1電源回路群の構成図である。 第2動作モードにおけるインテリジェント機能を適用した時の電源制御装置の電源回路の構成図である。 第3動作モードにおけるシームレス機能とインテリジェント機能を適用した時の電源制御装置のFSM回路が実施する処理フロー図である。 第3動作モードにおけるシームレス機能とインテリジェント機能を適用した時の電源制御装置のレジスタ設定例である。 第4動作モードにおける非冗長時(インテリジェント機能使用)を適用したときの電源制御装置とMCUの接続構成図である。 第4動作モードにおける非冗長時(インテリジェント機能使用)を適用した時の電源制御装置のFSM回路が実施する処理フロー図である。 第4動作モードにおける非冗長時(インテリジェント機能使用)を適用した時の電源制御装置のレジスタ設定例である。 第4動作モードにおける非冗長時(インテリジェント機能使用)を適用した時の電源制御装置の第1電源回路群の構成図である。 第4動作モードにおける非冗長時(インテリジェント機能使用)を適用した時の電源制御装置の電源回路の構成図である。 第5動作モードにおける非冗長時(通常動作)を適用した時の電源制御装置のレジスタ設定例である。 第5動作モードにおける非冗長時(通常動作)を適用した時の電源制御装置の第1電源回路群の構成図である。 第5動作モードにおける非冗長時(通常動作)を適用した時の電源制御装置の電源回路の構成図である。
 以下、電源制御装置の実施の形態例について、図1~図35を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。同一構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
1.実施の形態例
1-1.電源制御装置の構成例
 まず、実施の形態例にかかる(以下、「本例」という。)電源制御装置の構成について図1から図9を参照して説明する。
 図1は、本例の電源制御装置を示す構成図である。
 図1に示す本例の電源制御装置(以下、「電源制御IC」という。)1は、半導体素子の電源制御を行うために使われる集積回路であるパワーマネジメントICである。電源制御IC1は、パワーマネジメント制御回路2と、複数の電源回路群31、32・・・33とを備えている。
 パワーマネジメント制御回路2は、設定レジスタ回路21と、FSM(Finite State Machine)回路22と、出力電流モニタ23とを有している。記憶部を示す設定レジスタ回路21は、電源制御IC1の動作を設定するための複数の動作モードを記憶可能に構成されている。
 FSM回路22は、電源制御IC1の動作を制御する。FSM回路22は、設定レジスタ回路21に設定されたレジスタに基づいて電源制御IC1を制御する。また、FSM回路22は、設定レジスタ回路21へのレジスタ設定制御、起動時診断制御、電源回路制御、出力電流モニタ23の制御、シームレス機能制御、インテリジェント機能制御といった電源制御ICの一連の動作を制御する回路である。
 また、出力電流モニタ23は、後述する電源回路群31、32・・・33が有する各電源回路の出力電流をモニタする。出力電流モニタ23がモニタした各電源回路の出力電流値は、FSM回路22に出力される。そして、FSM回路22は、出力電流モニタ23がモニタした各電源回路の出力電流と、レジスタ設定で設定されたインテリジェント閾値レジスタ値やシームレス閾値レジスタ値と比較を行い、インテリジェント機能やシームレス機能を実行する判断を行う。
 第1電源回路群31は、第1電源回路311と、第2電源回路312と、第3電源回路313の3個の電源回路を有している。これら3個の電源回路311、312、313は、パワーマネジメント制御回路2の設定レジスタ回路21やFSM回路22に接続されている。そして、電源回路311、312、313は、パワーマネジメント制御回路2の設定レジスタ回路21やFSM回路22に制御され、かつ出力された各電源回路群用制御信号n211で動作する。
 なお、図1に示す例では、電源回路群用制御信号n211は簡単化のために1本で表現しているが、1本に限定するものではなく複数本の制御信号で第1電源回路群31と各電源回路311、312、313を制御してもよい。
 また、各電源回路311、312、313は、出力電流モニタ23に接続されている。そして、各電源回路311、312、313の各出力電流n311、n312、n313は、出力電流モニタ23によりモニタされる。
 なお、本例では、第1電源回路群31が有する電源回路の数を3個にした例を説明したが、これに限定されるものではく、第1電源回路群31が有する電源回路は、2個又は4個以上あってもよい。なお、電源回路群31が有する電源回路の数は、2個以上あればよい。また、第1電源回路群31の内部の各電源回路311、312、313は、同じ電圧値のもとで動作する。
 なお、第2電源回路群32及び第n電源回路群33の構成は、第1電源回路群31の構成と同一であるため、ここでは、その説明は省略する。
 次に、図2から図8を参照して設定レジスタ回路21に設定されるレジスタ内容について説明する。
 図2は、設定レジスタ回路21に設定されるレジスタ内容を示す図である。
 図2に示すように、設定レジスタ回路21には、「動作モードレジスタ」、「インテリジェント閾値レジスタ」、「インテリジェント用分配先レジスタ」、「インテリジェント用分配電流値レジスタ」、「シームレス閾値レジスタ」、「シームレス用分配電流値レジスタ」が設定される。
 「動作モードレジスタ」は、電源制御IC1の動作モードを設定するレジスタである。「インテリジェント閾値レジスタ」は、インテリジェント機能を実施する際の出力電流の閾値を設定するレジスタである。「インテリジェント用分配先レジスタ」は、非冗長モード(インテリジェント機能使用)における分配先の電源回路を選択するレジスタである。「インテリジェント用分配電流値レジスタ」は、インテリジェント機能を実施する際の分配電流値を設定するレジスタである。「シームレス閾値レジスタ」は、シームレス機能を実施する時の出力電流の閾値を設定するレジスタである。そして、「シームレス用分配電流値レジスタ」は、シームレス機能を実施する際の分配電流値を設定するレジスタである。
 なお、設定レジスタ回路21に設定されるレジスタ内容は、図2に示す例に限定されるものではない。
 また、以下に示す各レジスタの構成図では、電源回路群の数を2、各電源回路群の内部に搭載する電源回路の数を3としてレジスタのビット数を記載している。なお、各レジスタのビット数は、以下に示すビット数に限定されるものではない。
 図3は、動作モードレジスタを示す構成図である。
 図3に示すように、動作モードレジスタは、3ビットのレジスタ値によって、「冗長モード(シームレス機能)」、「冗長モード(インテリジェント機能)」、「冗長モード(シームレス機能・インテリジェント機能)」、「非冗長モード(通常動作)、非冗長モード(インテリジェント機能使用)」の5つの動作モードを有している。そして、電源制御IC1を製造し、設定する際に、ユーザが5つの動作モードから任意の動作モードが設定される。レジスタ値の上位1ビットが冗長モードと冗長モードを設定する。例えば、上位1ビットが1のときは冗長モードとなり、上位1ビットが0のときは非冗長モードとなる。また、レジスタ値の下位2ビットが、シームレス機能、インテリジェント機能、シームレス機能・インテリジェント機能、通常動作を設定する。例えば、下位2ビットが01のときはシームレス機能となり、下位2ビットが10のときはインテリジェント機能となる。そして、下位2ビットが11のときはシームレス機能・インテリジェント機能となり、下位2ビットが00のときは通常動作となる。
 ここで、シームレス機能は、複数の電源回路のうち1つの電源回路が故障していると判断した際に、他の電源回路で電流を出力し、補填する動作モードである。また、インテリジェント機能は、複数の電源回路からされる電流値を合成し、所定の電流値で出力する動作モードである。そして、シームレス機能・インテリジェント機能は、上述した2つの機能を同時に行う動作モードである。
 図4は、インテリジェント閾値レジスタを示す構成図である。
 図4に示すように、インテリジェント閾値レジスタは、5ビットで構成されている。そして、このインテリジェント閾値レジスタは、電源回路毎に必要になるため、本例ではレジスタを5ビット×電源回路数で構成している。レジスタ値によって電流閾値を、0Aから2.0Aまで0.1A刻みで設定する。レジスタ値が図4に示す値以外は未使用であるが、未使用の値を設定した場合には、0Aを選択する。
 図5は、インテリジェント用分配先レジスタを示す構成図である。
 上述したように、電源回路群数を2、各電源回路群の内部に搭載する電源回路数を3としていることから、分配しないケースも考慮し、図5に示すように、インテリジェント用分配先レジスタは、4ビットとなる。レジスタ値の上位2ビットが00の時は、電流を分配しない設定となる。この時下位2ビットはどんな値でもよい。レジスタ値の上位2ビットが01の時は、電源回路群31に電流を分配し、電源回路群31の内部のどの電源回路に電流を分配するのかを下位2ビットで選択する。レジスタ値が図5に示す値以外は未使用であるが、未使用の値を設定した場合には、FSM回路22は、分配しないを選択する。
 図6は、インテリジェント用分配電流値レジスタを示す構成図である。
 図6に示すように、本例ではレジスタを4ビット×電源回路数で構成している。そして、レジスタ値によって電流閾値を、0Aから0.200Aまで0.025A刻みで設定する。レジスタ値が図6に示す値以外は未使用であるが、未使用の値を設定した場合には、0Aを選択する。
 図7は、シームレス閾値レジスタを示す構成図である。
 図7に示すように、本例ではレジスタを5ビット×電源回路数で構成している。図4のインテリジェント閾値レジスタと同様に、レジスタ値によって電流閾値を、0Aから2.0Aまで0.1A刻みで設定する。レジスタ値が図7に示す値以外は未使用であるが、未使用の値を設定した場合には、0Aを選択する。
 図8は、シームレス用分配電流値レジスタを示す構成図である。
 図8に示すように、本例ではレジスタを4ビット×電源回路数で構成している。図6のインテリジェント用分配電流値レジスタと同様に、レジスタ値によって電流閾値を、0Aから0.200Aまで0.025A刻みで設定する。レジスタ値が図8に示す値以外は未使用であるが、未使用の値を設定した場合には、0Aを選択する。
 なお、本例では、図3から図8に示す各レジスタを用いて各種動作モードや電流閾値等を設定する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、記憶部として設定レジスタ回路21の代わりに内蔵メモリを適用し、各種動作モードや電流閾値等を設定してもよい。
 次に、図9及び図10を参照して電源回路群及び電源回路の構成について説明する。
 図9は、第1電源回路群31を示す構成図、図10は第1電源回路311を示す構成図である。なお、他の電源回路群32、33及び電源回路312、313もその構成は同様であるためその説明は省略する。
 図9に示すように、第1電源回路群31が有する各電源回路311、312、313は、電源回路出力と分配出力の2系統の出力を有している。第1電源回路311の電源回路出力は、スイッチ411と、ダイオード511とを有している。そして、スイッチ411とダイオード511によりダイオードOR回路を構成している。これにより、電源回路出力は、故障時のシームレス機能を実現することができる。
 スイッチ411は、動作モードレジスタのレジスタ値がシームレス機能を選択した場合にON/OFF制御されるが、それ以外はON状態である。
 そして、電源回路出力のその先には、第2電源回路312と第3電源回路313からの分配電流を合成する電流合成SW回路611が設けられている。電流合成SW回路611は、2つのスイッチ621、631を有している。そして、電流合成SW回路611は、第1電源回路311の電流と第2電源回路312からの分配電流とを合成する場合は、スイッチ621を接続する。また、電流合成SW回路611は、第1電源回路311の電流と第3電源回路313からの分配電流とを合成する場合は、スイッチ631を接続する。
 また、スイッチ621は、上述したシームレス機能やインテリジェント機能で第2電源回路312からの分配電流と合成する設定をした場合に、冗長時や非冗長時のインテリジェント機能使用時にON制御される。なお、スイッチ631は、スイッチ621と同様に、上述したシームレス機能やインテリジェント機能で第3電源回路313からの分配電流と合成する設定をした場合に、冗長時や非冗長時のインテリジェント機能使用時にON制御される。
 また、電源回路出力における電流合成SW回路611の下流側には、すなわち電源回路出力の末端には、スイッチ711が搭載されている。電源回路出力の接続先の半導体ICが故障等で電源供給の停止要求が発生したときに、電源制御IC1は、スイッチ711をOFF制御し、接続先のICでの電源供給を停止する。また、第1電源回路311の出力端子には、電解コンデンサ811等の外付け素子が付加される。これにより、後述するシームレス処理やインテリジェント処理を行う際における第1電源回路311の瞬断回避をすることができる。
 また、第1電源回路311の分配出力には、ダイオード521が搭載されている。そして、第1電源回路311の分配出力の接続先は、第2電源回路312の電流合成SW回路612と、第3電源回路313の電流合成SW回路613である。そして、第1電源回路311の分配出力から出力された電流は、第2電源回路312と第3電源回路313の分配電流となる。
 なお、第2電源回路312の構成は、上述した第1電源回路311と同じ構成である。そして、第2電源回路312の出力端子には、第2電源回路312の瞬断回避のための電解コンデンサ812等の外付け素子が付加される。さらに、第2電源回路312の分配出力には、第1電源回路311と同様にダイオード522が搭載されている。その接続先は、第1電源回路311用の電流合成SW回路611と、第3電源回路313用の電流合成SW回路613であり、これらの電源回路の分配電流となる。
 さらに、第3電源回路313の構成も、上述した第1電源回路311と同じ構成である。そして、第3電源回路313の出力端子には、第3電源回路313の瞬断回避のための電解コンデンサ813等の外付け素子が付加される。さらに、第3電源回路313の分配出力には、第1電源回路311と同様にダイオード523が搭載されている。その接続先は、第1電源回路311用の電流合成SW回路611と、第2電源回路312用の電流合成SW回路612であり、これらの電源回路の分配電流となる。
 なお、第1電源回路群31の回路構成は、上述した回路構成に限定されるものではない。
 次に、図10を参照して第1電源回路311の構成について説明する。
 図10に示すように、第1電源回路311は、常時電流出力回路901と、電流分配回路902の2つの回路により構成されている。
 常時電流出力回路901は、電流出力のうち、分配電流に依存しない回路部分である。仮に第1電源回路311の出力電流が1Aで、分配電流の上限値が0.200Aの場合、0.800A分は、分配電流に依存しない。すなわち、常時電流出力回路901は、この分配電流に依存しない0.800A分の電流を出力する回路である。
 電流分配回路902は、シームレス機能やインテリジェント機能を選択した時に、同じく分配電流値レジスタの設定値によって、各スイッチをON/OFF制御を行い、電源回路出力の電流と分配出力の電流を分割する回路である。例えば、レジスタ設定で分配電流値が最大値に設定された場合は、複数のスイッチのうち所定のスイッチをOFF制御することと、残りのスイッチをON制御する。これにより、所定のMOSトランジスタからの電流を電源回路出力に流れないように制御され、分配出力に流れるように制御される。
 この電流分配回路902の各スイッチのON/OFF制御は、設定レジスタ回路21で設定された分配電流値に依存する。電流を分配しない設定の場合は、所定のスイッチが全てON制御され、残りのスイッチが全てOFF制御となることで、常時電流出力回路901と同じ動作をする。
 なお、第1電源回路311の回路構成は、上述した回路構成に限定されるものではない。
 図11は、上述した構成を有する本例の電源制御IC1をMicro  Controller  Unit(MCU)に接続したときの通常動作時の構成図である。
 図11に示すように、電源制御IC1の第1電源回路311は、MCU1000の機能A1001に接続されており、機能A1001に電流を供給している。また、第2電源回路312は、MCU1000の機能B1002に接続されており、機能B1002に電流を供給している。さらに、第3電源回路313は、MCU1000の機能B1002と外付けメモリ2000に接続されており、機能B1002と外付けメモリ2000に電流を供給している。
2.第1動作モード
 次に、本例の電源制御IC1の第1動作モードである冗長モードのシームレス機能を実施する例について図12から図19を参照して説明する。なお、以下に表記する電流値は実施例を説明する上での値であり、電流値を限定するものではない。
 図12は、第1動作モードにおけるシームレス機能を適用したときのMCUとのの接続構成図である。
 図12に示すように、第1電源回路311に故障が発生すると、電源制御IC1は、シームレス機能を実施する。すなわち、第1電源回路311の代わりに、第2電源回路312及び第3電源回路313からMCU1000の機能A10001に電流を供給する。これにより、第1電源回路311から電流供給が停止してもMCU1000への電流供給を継続させることができる。
 このシームレス機能を実施した時は、MCU1000に供給される電流が著しく低減される場合もある。そのため、電源制御IC1の故障をMCU1000に知らせて、MCU1000の動作を低電力モード等に変更させてもよい。
 図13は、通常動作時の電源制御IC1の構成図である。
 図13に示すように、通常動作時では、パワーマネジメント制御回路2からの電源回路制御信号に基づいて、第1電源回路群31の各電源回路311、312、313から電流が供給される。そして、各電源回路311、312、313の電流値は、出力電流モニタ23によりモニタされる。
 図14は、第1動作モードにおけるシームレス機能を適用した時の電源制御IC1の構成図である。
 図14に示すように、第1電源回路311に故障が発生すると、第2電源回路312及び第3電源回路313から電流が分配される。なお、このときも各電源回路311、312、313の電流値は、出力電流モニタ23によりモニタされる。
 図15は、第1動作モードにおけるFSM回路22が実施する処理フロー図である。図16は、第1動作モードにおけるレジスタ設定例である。
 図15に示すように、まず電源制御IC1が起動されると、FSM回路22は、設定レジスタ回路21に設定された各種レジスタ値を読み取る(ステップS11)。図16に示すように、動作モードレジスタのレジスタ値は「101」に設定されている。そのため、FSM回路22は、電源制御IC1を第1動作モードである冗長モード(シームレス機能)で実施すると判断する。
 このように、毎回電源制御IC1の起動時に設定レジスタ回路21に設定された各種レジスタ値を読み取ることで、電源制御IC1に設定された動作モードを確認することができる。
 次に、FSM回路22は、起動時診断を実施する(ステップS12)。次に、FSM回路22は、ステップS12の駆動時診断において、起動時診断結果がPassしているかFailしているかを確認する(ステップS13)。ステップS13の処理において起動時診断結果がPassしているとFSM回路22が判断した場合、出力電流モニタ23がモニタした各電源回路311、312、313の出力電流がシームレス閾値よりも大きいか否かを判断する(ステップS14)。
 ここで、図16に示すシームレス閾値レジスタのレジスタ値が「0101」に設定されている。そのため、FSM回路22は、シームレス閾値の電流値が1.0Aであると判断する。図16に示す例では、全電源回路に対して同じ値を設定しているが、電源回路毎に違う値を設定してもよい。
 ステップS14の処理において、出力電流値がシームレス閾値よりも大きいと判断した場合(ステップS14のYes判定)、FSM回路22は、通常動作時を実施する(ステップS15)。これに対して、ステップS14の処理において、出力電流値がシームレス閾値以下であると判断した場合(ステップS14のNo判定)、出力電流値がシームレス閾値と同じか否かを判断する(ステップS18)。
 ステップS18の処理において、出力電流値がシームレス閾値と同じであると判断した場合(ステップS18のYes判定)、シームレス機能を適用するため、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を停止させる(ステップS19)。そして、FSM回路22は、シームレス機能を実施する(ステップS20)。
 図16に示すシームレス用分配電流値レジスタのレジスタ値は「1000」に設定されている。そのため、分配電流値の最大値は、0.200Aとなる。図16に示す例では、全電源回路に対して同じ値を設定しているが、電源回路毎に違う値を設定してもよい。
 次に、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を再開させる(ステップS21)。なお、ステップS19からステップS21の処理の間、電源制御IC1が一時的にその動作が停止するが、各電源回路311、312、313の出力端子に設けた電解コンデンサ813により瞬断を回避することができる。
 なお、ステップS18の処理において、出力電流値がシームレス閾値に達していないと判断した場合(ステップS18のNo判定)、FSM回路22は、シームレス機能を実施しても電源制御IC1は動作を継続することができないため、動作を停止する(ステップS22)。
 また、ステップS13の処理において、起動時診断結果がFailの場合、FSM回路22は、電源制御ICよりも上流側の制御ICに遮断要求を出力する(ステップS16)。そして、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を停止させる(ステップS17)。
 図17は、第1動作モードにおけるシームレス機能を適用した時の第1電源回路群31の構成図である。
 図17に示すように、シームレス機能が実施されると、第1電源回路311の電源回路出力は、スイッチ411でOFF制御される。代わりに第2電源回路312と第3電源回路313の分配出力を電流合成SW回路611内のスイッチ621とスイッチ631をON制御されて、第2電源回路312及び第3電源回路313からの分配電流が第1電源回路311に出力される。なお、第2電源回路312と電源回路313の各電源回路出力はシームレス機能を実施後も電流を出力している。
 上述したように、各電源回路311、312、313の出力の末端にはスイッチ711、712、713が搭載されている。これは電源回路311、312、313の出力の接続先の半導体ICが故障等で電源供給の停止要求が発生したときに、電源制御ICはスイッチ711、712、713をOFF制御し、接続先のICでの電源供給を停止するためである。
 図18は、第1動作モードにおけるシームレス機能を適用したときの第2電源回路312、第3電源回路313の内部の状態を示す図である。なお、図18では、第2電源回路312のみを示している。
 図16に示すシームレス用分配電流値レジスタの設定値により第2電源回路312と第3電源回路313は、最大値である0.200Aを第1電源回路311に分配するため、第2電源回路312の電流分配回路902は、所定のスイッチイッチを全てOFF制御し、所定のMOSトランジスタの電流が電源回路出力に流れないようにしている。また、残りのスイッチは全てON制御され、MOSトランジスタからの電流を分配出力に出力している。
 図19は、本例の電源制御IC1のIC構成図である。
 図19に示すように、電源制御IC1は、SOI構造により各電源回路の間を物理的、電気的に分離し、各電源回路の故障が別の電源回路へ及ぶのを防止する構造としている。これにより、第1電源回路311や第2電源回路312、第3電源回路313が同時に破壊されるのを防止することができる。
3.第2動作モード
 次に、本例の電源制御IC1の第2動作モードである冗長モードのインテリジェント機能を実施する例について図20から図25を参照して説明する。なお、以下に表記する電流値は実施例を説明する上での値であり、電流値を限定するものではない。また、第2動作モードにおける通常動作は、上述した第1動作モードと同一であるため、その説明は省略する。
 図20は、第2動作モードにおけるインテリジェント機能を適用したときのMCUとのの接続構成図である。図21は、第2動作モードにおけるインテリジェント機能を適用した時の電源制御IC1の構成図である。
 図20及び図21に示すように、第2動作モードにおけるインテリジェント機能が実施されると、電源制御IC1は、第1電源回路311に対して、第2電源回路312及び第3電源回路313から電流を分配する。そして、図20に示すように、MCU1000の機能Aには、3個の電源回路311、312、313からの電流を合成した電流が供給される。これにより、一つの電源回路で出力可能な電流値よりも大きな電流値を供給することができる。
 図22は、第2動作モードにおけるFSM回路22が実施する処理フロー図である。図23は、第2動作モードにおけるレジスタ設定例である。
 図22に示すように、まず電源制御IC1が起動されると、FSM回路22は、設定レジスタ回路21に設定された各種レジスタ値を読み取る(ステップS31)。図23に示すように、動作モードレジスタのレジスタ値は「110」に設定されている。そのため、FSM回路22は、電源制御IC1を第2動作モードである冗長モード(インテリジェント機能)で実施すると判断する。
 次に、FSM回路22は、起動時診断を実施する(ステップS32)。次に、FSM回路22は、ステップS32の駆動時診断において、起動時診断結果がPassしているかFailしているかを確認する(ステップS33)。ステップS33の処理において起動時診断結果がPassしているとFSM回路22が判断した場合、出力電流モニタ23がモニタした各電源回路311、312、313の出力電流がインテリジェント閾値よりも大きいか否かを判断する(ステップS34)。
 ここで、図23に示すインテリジェント閾値レジスタのレジスタ値が「10100」に設定されている。そのため、FSM回路22は、インテリジェント閾値の電流値が2.0Aであると判断する。図23に示す例では、全電源回路に対して同じ値を設定しているが、電源回路毎に違う値を設定してもよい。
 ステップS34の処理において、出力電流値がインテリジェント閾値よりも大きいと判断した場合(ステップS34のYes判定)、FSM回路22は、通常動作時を実施する(ステップS35)。これに対して、ステップS34の処理において、出力電流値がインテリジェント閾値以下であると判断した場合(ステップS34のNo判定)、出力電流値がインテリジェント閾値と同じか否かを判断する(ステップS38)。
 ステップS38の処理において、出力電流値がインテリジェント閾値と同じであると判断した場合(ステップS38のYes判定)、インテリジェント機能を適用するため、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を停止させる(ステップS39)。そして、FSM回路22は、インテリジェント機能を実施する(ステップS40)。
 図23に示すインテリジェント用分配電流値レジスタのレジスタ値は「0100」に設定されている。そのため、分配電流値の最大値は、0.100Aとなる。図23に示す例では、全電源回路に対して同じ値を設定しているが、電源回路毎に違う値を設定してもよい。
 次に、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を再開させる(ステップS41)。なお、ステップS39からステップS41の処理の間、電源制御IC1が一時的にその動作が停止するが、各電源回路311、312、313の出力端子に設けた電解コンデンサ813により瞬断を回避することができる。
 なお、ステップS38の処理において、出力電流値がインテリジェント閾値に達していないと判断した場合(ステップS38のNo判定)、FSM回路22は、インテリジェント機能を実施しても電源制御IC1は動作を継続することができないため、動作を停止する(ステップS42)。
 また、ステップS33の処理において、起動時診断結果がFailの場合、FSM回路22は、電源制御ICよりも上流側の制御ICに遮断要求を出力する(ステップS36)。そして、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を停止させる(ステップS37)。
 図24は、第2動作モードにおけるインテリジェント機能を適用した時の第1電源回路群31の構成図である。
 図24に示すように、インテリジェント機能が実施されると、第1電源回路311の電源回路出力は、スイッチ411でON制御された状態が維持される。そして、第2電源回路312と第3電源回路313の分配出力を電流合成SW回路611内のスイッチ621とスイッチ631をON制御されて、第2電源回路312及び第3電源回路313からの分配電流が第1電源回路311に出力される。これにより、第1電源回路311の電流には、第2電源回路312及び第3電源回路313からの分配電流が合成される。なお、第2電源回路312と電源回路313の各電源回路出力はインテリジェント機能を実施後も電流を出力している。
 上述したように、各電源回路311、312、313の出力の末端にはスイッチ711、712、713が搭載されている。これは電源回路311、312、313の出力の接続先の半導体ICが故障等で電源供給の停止要求が発生したときに、電源制御ICはスイッチ711、712、713をOFF制御し、接続先のICでの電源供給を停止するためである。
 図25は、第2動作モードにおけるインテリジェント機能を適用したときの第2電源回路312、第3電源回路313の内部の状態を示す図である。なお、図25では、第2電源回路312のみを示している。
 図23に示すインテリジェント用分配電流値レジスタの設定値により第2電源回路312と第3電源回路313は、最大値の半分である0.100Aを第1電源回路311に分配するため、第2電源回路312の電流分配回路902は、電流分配対象904の範囲にある回路の所定のスイッチを全てOFF制御し、所定のMOSトランジスタの電流が電源回路出力に流れないようにしている。また、電流分配対象904に対応する残りの所定のスイッチは、ON制御され、所定のMOSトランジスタの電流を分配出力している。
4.第3動作モード
 次に、本例の電源制御IC1の第3動作モードである冗長モードのシームレス機能・インテリジェント機能を実施する例について図26から図27を参照して説明する。
 この第3動作モードでは、電源制御IC1の出力電流の状態から、上述した冗長モードのシームレス機能と、上述した冗長モードのインテリジェント機能の一方を選択して実施する実施例である。なお、上述した第1動作モード及び第2動作モードと共通する構成については、その説明は省略する。すなわち、シームレス機能を実施する場合、電源制御IC1の構成は、図14に示す構成となり、インテリジェント機能を実施する場合、電源制御IC1の構成は、図21に示す構成となる。
 図26は、第3動作モードにおけるFSM回路22が実施する処理フロー図である。図27は、第3動作モードにおけるレジスタ設定例である。
 図26に示すように、まず電源制御IC1が起動されると、FSM回路22は、設定レジスタ回路21に設定された各種レジスタ値を読み取る(ステップS51)。図27に示すように、動作モードレジスタのレジスタ値は「111」に設定されている。そのため、FSM回路22は、電源制御IC1を第3動作モードである冗長モード(シームレス機能・インテリジェン機能)で実施すると判断する。
 次に、FSM回路22は、起動時診断を実施する(ステップS52)。次に、FSM回路22は、ステップS52の駆動時診断において、起動時診断結果がPassしているかFailしているかを確認する(ステップS53)。ステップS53の処理において起動時診断結果がPassしているとFSM回路22が判断した場合、出力電流モニタ23がモニタした各電源回路311、312、313の出力電流がインテリジェント閾値よりも大きいか否かを判断する(ステップS54)。
  ここで、図27に示すインテリジェント閾値レジスタのレジスタ値が「10100」に設定されている。そのため、FSM回路22は、インテリジェント閾値の電流値が2.0Aであると判断する。図27に示す例では、全電源回路に対して同じ値を設定しているが、電源回路毎に違う値を設定してもよい。
 ステップS54の処理において、出力電流値がインテリジェント閾値よりも大きいと判断した場合(ステップS54のYes判定)、FSM回路22は、通常動作時を実施する(ステップS55)。これに対して、ステップS34の処理において、出力電流値がインテリジェント閾値以下であると判断した場合(ステップS54のNo判定)、出力電流値がシームレス閾値よりも大きく、かつインテリジェント閾値以下か、否かを判断する(ステップS58)。
 ここで、図27に示すシームレス閾値レジスタのレジスタ値が「01010」に設定されている。そのため、FSM回路22は、シームレス閾値の電流値が1.0Aであると判断する。図27に示す例では、全電源回路に対して同じ値を設定しているが、電源回路毎に違う値を設定してもよい。
 ステップS58の処理において、出力電流値がシームレス閾値よりも大きく、かつインテリジェント閾値以下であると判断した場合(ステップS58のYes判定)、インテリジェント機能を適用するため、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を停止させる(ステップS59)。そして、FSM回路22は、インテリジェント機能を実施する(ステップS60)。次に、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を再開させる(ステップS61)。
 図27に示すインテリジェント用分配電流値レジスタのレジスタ値は「0100」に設定されている。そのため、分配電流値の最大値は、0.100Aとなる。図23に示す例では、全電源回路に対して同じ値を設定しているが、電源回路毎に違う値を設定してもよい。
 これに対して、ステップS58の処理において出力電流値がシームレス閾値以下であると判断した場合(ステップS58のNo判定)、FSM回路22は、出力電流値がシームレス閾値と同じか否かを判断する(ステップS62)。
 ステップS62の処理において、出力電流値がシームレス閾値と同じであると判断した場合(ステップS62のYes判定)、シームレス機能を適用するため、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を停止させる(ステップS63)。そして、FSM回路22は、シームレス機能を実施する(ステップS64)。次に、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を再開させる(ステップS65)。
 図27に示すシームレス用分配電流値レジスタのレジスタ値は「1000」に設定されている。そのため、分配電流値の最大値は、0.200Aとなる。図27に示す例では、全電源回路に対して同じ値を設定しているが、電源回路毎に違う値を設定してもよい。
 なお、ステップS62の処理において、出力電流値がシームレス閾値に達していないと判断した場合(ステップS62のNo判定)、FSM回路22は、シームレス機能を実施しても電源制御IC1は動作を継続することができないため、動作を停止する(ステップS66)。
 また、ステップS53の処理において、起動時診断結果がFailの場合、FSM回路22は、電源制御ICよりも上流側の制御ICに遮断要求を出力する(ステップS56)。そして、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を停止させる(ステップS57)。
 このように、第3動作モードにおいて電源制御IC1は冗長モードのシームレス機能とインテリジェント機能の一方を実施する動作設定である。起動時診断がPassした後、電源回路311から電源回路313の出力電流をチェックし、電源回路311の出力電流がシームレス閾値よりも大きく、インテリジェント閾値以下になると、電源制御IC1の動作を停止しインテリジェント機能を実施する。また、電源回路311の出力電流がシームレス閾値になると、電源制御IC1の動作を停止しシームレス機能を実施する。インテリジェント機能、あるいはシームレス機能を実施した後、電源制御IC1の動作を再開する。第3動作モードでは、インテリジェント閾値とシームレス閾値の2つの閾値を用いることで、電源制御IC1の動作を段階的に制御することができる。
5.第4動作モード
 次に、本例の電源制御IC1の第4動作モードである非冗長モードのインテリジェント機能を実施する例について図28から図32を参照して説明する。なお、以下に表記する電流値は実施例を説明する上での値であり、電流値を限定するものではない。
 図28は、第4動作モードである非冗長モードにおいてインテリジェント機能を適用した時の電源制御IC1の構成図である。
 図28に示すように、第1電源回路311は、インテリジェント機能を使用することで、第2電源回路312と第3電源回路313から電流を分配してもらい、3個の電源回路からの電流を合成した上でMCU1000の機能A1001に供給を行っている。第2電源回路312はMCU1000の機能B1002に供給を行っている。電源回路313は、MCU1000の機能B1002と外付けメモリ2000に供給を行っている。なおインテリジェント機能を実施した後の電源制御ICの構成図は、第2動作モードの図21と同じであるため省略する。
 図29は、第4動作モードにおけるFSM回路22が実施する処理フロー図である。図30は、第4動作モードにおけるレジスタ設定例である。
 まず電源制御IC1が起動されると、FSM回路22は、設定レジスタ回路21に設定された各種レジスタ値を読み取る(ステップS71)。次に、FSM回路22は、起動時診断を実施する(ステップS72)。次に、FSM回路22は、ステップS72の駆動時診断において、起動時診断結果がPassしているかFailしているかを確認する(ステップS73)。ステップS73の処理において起動時診断結果がPassしているとFSM回路22が判断した場合、設定レジスタ回路21における動作モードレジスタのからインテリジェント機能を利用するか否かを判断する(ステップS76)。
 図30に示すように動作モードレジスタのレジスタ値が「010」に設定されている場合、ステップS76の処理においてFSM回路22は、インテリジェント機能を利用すると判断する(ステップS76のYes判定)。そして、インテリジェント機能を適用するため、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を停止させる(ステップS77)。そして、FSM回路22は、インテリジェント機能を実施する(ステップS78)。次に、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を再開させる(ステップS79)。
 図30に示すインテリジェント用分配電流値レジスタのレジスタ値は「0100」に設定されている。そのため、分配電流値の最大値は、0.100Aとなる。なお、第1電源回路311には、インテリジェント用分配電流値レジスタは、設定されていない。さらに、インテリジェント用分配先レジスタにおいて第1電源回路311には設定されておらず、第2電源回路312及び第3電源回路313には、分配先の電源回路である第1電源回路311を示すレジスタ値が設定されている。これにより、図30に示すレジスタ値の場合、第2電源回路312及び第3電源回路313から0.100Aの電流が第1電源回路311に分配される。
 これに対して、ステップS76の処理において、インテリジェント機能を利用しないと判断する(ステップS76のNo判定)、FSM回路22は、後述する第5動作モードに相当する通常動作時を実施する(ステップS80)。
 また、ステップS73の処理において、起動時診断結果がFailの場合、FSM回路22は、電源制御ICよりも上流側の制御ICに遮断要求を出力する(ステップS74)。そして、FSM回路22は、電源制御IC1の動作を停止させる(ステップS75)。
 図31は、第4動作モードにおける非冗長モードでインテリジェント機能を適用した時の第1電源回路群31の構成図である。
 図31に示すように、インテリジェント機能が実施されると、第1電源回路311の電源回路出力は、スイッチ411でON制御された状態が維持される。そして、第2電源回路312と第3電源回路313の分配出力を電流合成SW回路611内のスイッチ621とスイッチ631をON制御されて、第2電源回路312及び第3電源回路313からの分配電流が第1電源回路311に出力される。これにより、第1電源回路311の電流には、第2電源回路312及び第3電源回路313からの分配電流が合成される。なお、第2電源回路312と電源回路313の各電源回路出力はインテリジェント機能を実施後も電流を出力している。
 上述したように、各電源回路311、312、313の出力の末端にはスイッチ711、712、713が搭載されている。これは電源回路311、312、313の出力の接続先の半導体ICが故障等で電源供給の停止要求が発生したときに、電源制御ICはスイッチ711、712、713をOFF制御し、接続先のICでの電源供給を停止するためである。
 図32は、第4動作モードにおける非冗長モードでのインテリジェント機能を適用したときの第2電源回路312、第3電源回路313の内部の状態を示す図である。なお、図32では、第2電源回路312のみを示している。
 図30に示すインテリジェント用分配電流値レジスタの設定値により第2電源回路312と第3電源回路313は、最大値の半分である0.100Aを第1電源回路311に分配するため、第2電源回路312の電流分配回路902は、電流分配対象904の範囲にある回路の所定のスイッチを全てOFF制御し、所定のMOSトランジスタの電流が電源回路出力に流れないようにしている。また、電流分配対象904に対応する残りの所定のスイッチは、ON制御され、所定のMOSトランジスタの電流を分配出力している。
6.第5動作モード
 次に、本例の電源制御IC1の第5動作モードである通常動作モードについて図33から図34を参照して説明する。なお、以下に表記する電流値は実施例を説明する上での値であり、電流値を限定するものではない。
 第5動作モードである通常動作モードでは、図11に示すように、電源制御IC1の第1電源回路311は、MCU1000の機能A1001に接続されており、機能A1001に電流を供給している。また、第2電源回路312は、MCU1000の機能B1002に接続されており、機能B1002に電流を供給している。さらに、第3電源回路313は、MCU1000の機能B1002と外付けメモリ2000に接続されており、機能B1002と外付けメモリ2000に電流を供給している。
 さらに、図13に示すように、通常動作時では、パワーマネジメント制御回路2からの電源回路制御信号に基づいて、第1電源回路群31の各電源回路311、312、313から電流が供給される。そして、各電源回路311、312、313の電流値は、出力電流モニタ23によりモニタされる。
 図33は、第5動作モードにおけるレジスタ設定例である。
 図33に示すように、第5動作モードでは、動作モードレジスタのレジスタ値は、「000」に設定される。また、「インテリジェント閾値レジスタ」、「インテリジェント用分配先レジスタ」、「インテリジェント用分配電流値レジスタ」、「シームレス閾値レジスタ」、「シームレス用分配電流値レジスタ」には、レジスタ値は設定されていない。
 そして、図29に示す処理フローにおけるステップS76の処理において、FSM回路22が設定レジスタ回路21における動作モードレジスタのレジスタ値が「000」であると判断すると、FSM回路は、通常動作モードを実施する。
 図34は、第5動作モードにおける通常動作モード時の第1電源回路群31の構成図である。
 図34に示すように、通常動作モードが実施されると、第1電源回路311の電源回路出力は、スイッチ411でON制御された状態が維持される。そして、第2電源回路312と第3電源回路313の分配出力を電流合成SW回路611内のスイッチ621とスイッチ631をOFF制御される。そのため、第2電源回路312及び第3電源回路313から第1電源回路311に分配電流が出力されない。そのため、第1電源回路311は、分配電流を合成することなく、電源回路出力をそのまま出力する。なお、第2電源回路312と第3電源回路313の各電源回路出力も第1電源回路311の電源回路出力と同様である。
 上述したように、各電源回路311、312、313の出力の末端にはスイッチ711、712、713が搭載されている。これは電源回路311、312、313の出力の接続先の半導体ICが故障等で電源供給の停止要求が発生したときに、電源制御ICはスイッチ711、712、713をOFF制御し、接続先のICでの電源供給を停止するためである。
 図35は、第5動作モードである通常動作モードでの第2電源回路312、第3電源回路313の内部の状態を示す図である。なお、図35では、第2電源回路312のみを示している。
 図35に示すように、通常動作モードでは、電流を分配する必要がないため、電流分配回路902から分配出力が出力されないように、分配出力に接続される全てのスイッチはOFF制御となる。また、電源回路出力に電流が流れるように、電源回路出力に接続される全てのスイッチはON制御となる。すなわち、電流分配回路902の各スイッチは、常時電流出力回路と同じ構成になるようにON/OFF制御される。
 上述したように、本例の電源制御IC1によれば、複数の動作モードを記憶可能な記憶部の一例を示す設定レジスタ回路21と、各電源回路311、312、313の電流値をモニタする出力電流モニタを設けている。そして、設定レジスタ回路21に記憶された動作モードと出力電流モニタがモニタした電流値に基づいて、制御回路の一例を示すFSM回路が複数の電源回路311、312、313を制御している。これにより、複数の電源制御ICを設けることなく、冗長機能を行うことができる。その結果、部品点数の削減を図り、電源制御IC1全体の小型化を図ることができる。
 さらに、設定レジスタ回路21には、動作モードだけでなく、各動作モードの閾値や、分配時の分配先の電源回路を任意に設定することができる。これにより、電源設計の自由度を拡大することができ、汎用性の高い電源制御IC1を提供することができる。その結果、様々なECU開発要件にも対応することができ、本例の電源制御IC1を用いたECUの適用製品の拡大を図ることができる。
 また、本例の電源制御IC1は、通常動作モードや冗長モードにおいても複数の電源回路を全て使用している。これにより、動作モードに応じて無駄になる電源回路が発生することを防止することができる。
 なお、上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
 1…電源制御装置(電源制御IC)、 2…パワーマネジメント制御回路、 21…設定レジスタ回路(記憶部)、 22…FSM回路(制御回路)、 23…出力電流モニタ、 31、32、33…電源回路群、 311…第1電源回路、 312…第2電源回路、 313…第3電源回路、 411、621、631、711…スイッチ、 611、612、613…電流合成SW回路(電流合成回路)、 811、812、813…電解コンデンサ

Claims (8)

  1.  複数の電源回路と、
     前記電源回路の制御を行う制御回路と、
     前記電源回路の出力電流をモニタする出力電流モニタと、
     前記電源回路の制御を行う複数の動作モードの中から任意の動作モードを設定可能な記憶部と、を備え、
     前記制御回路は、前記記憶部に設定された動作モードと、前記出力電流モニタがモニタした出力電流に基づいて、前記電源回路を制御する
     電源制御装置。
  2.  前記記憶部には、前記電源回路の動作モード、前記出力電流の閾値及び前記電流の分配方法が設定される
     請求項1に記載の電源制御装置。
  3.  複数の前記動作モードは、
     複数の前記電源回路の少なくとも1つを冗長系として用いる冗長モードと、
     複数の前記電源回路にそれぞれ別の機能を実行させる非冗長モードと、
     を有する請求項2に記載の電源制御装置。
  4.  前記冗長モードは、複数の前記電源回路のうち第1電源回路の出力電流値が、前記閾値以下になった際に、複数の前記電源回路のうち他の電源回路からの出力に切り替えるモードを有する
     請求項3に記載の電源制御装置。
  5.  前記冗長モードは、複数の前記電源回路のうち第1電源回路の出力電流値が、前記閾値以下になった際に、前記第1電源回路の出力電流に複数の前記電源回路のうち他の電源回路からの出力電流を合成するモードを有する
     請求項3に記載の電源制御装置。
  6.  前記第1電源回路の出力先には、他の電源回路からの分配された電流と前記第1電源回路から出力された電流を合成する電流合成回路が設けられる
     請求項5に記載の電源制御装置。
  7.  前記制御回路は、動作不可能な故障が検出されたときには、上位に接続された半導体装置に遮断要求を行う
     請求項1に記載の電源制御装置。
  8.  前記電源回路の末端には、スイッチが設けられ、
     前記制御回路は、接続先の半導体装置から遮断要求を受信した時に前記スイッチをOFF制御する
     請求項1に記載の電源制御装置。
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