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公開番号2025162754
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-28
出願番号2024066157
出願日2024-04-16
発明の名称電源制御装置、DC/DCコンバータ、および車両
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人佐野特許事務所
主分類H02M 3/155 20060101AFI20251021BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】入力電圧の低下時においてDC/DCコンバータの出力をレギュレーションすること、および、入力電圧の復帰時においてDC/DCコンバータの出力オーバシュートを抑えることを可能とする電源制御装置を提供する。
【解決手段】電源制御装置(2A)は、第2エラーアンプ(12)から出力される第2アンプ出力電圧(Vc)を所定のクランプ電圧(Vclamp)にクランプするように構成されるクランプ回路(20)を備え、スイッチング制御部(16)は、ローサイドトランジスタ(M2)のターンオンのスキップを少なくとも1回のスイッチング周期において行ってハイサイドトランジスタ(M1)のオン状態を維持するスキップ動作が可能であり、前記クランプ回路は、前記スキップ動作中においてクランプを行う。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
入力電圧の印加端に第１端が接続されるハイサイドトランジスタと、
前記ハイサイドトランジスタの第２端に第１ノードにおいて第１端が接続されるローサイドトランジスタと、
前記第１ノードに接続されるインダクタと、
を備えるＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源制御装置であって、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に基づく帰還電圧と、第１基準電圧とが入力されるように構成される第１エラーアンプと、
前記第１エラーアンプの出力と、前記インダクタに流れる電流の情報を表す信号が入力されるように構成される第２エラーアンプと、
前記第２エラーアンプの出力と、ランプ電圧が入力されるように構成される第１コンパレータと、
前記第１コンパレータの出力に基づいて前記ハイサイドトランジスタおよび前記ローサイドトランジスタのスイッチング制御を行うように構成されるスイッチング制御部と、
前記第２エラーアンプから出力される第２アンプ出力電圧を所定のクランプ電圧にクランプするように構成されるクランプ回路と、
を備え、
前記スイッチング制御部は、前記ローサイドトランジスタのターンオンのスキップを少なくとも１回のスイッチング周期において行って前記ハイサイドトランジスタのオン状態を維持するスキップ動作が可能であり、
前記クランプ回路は、前記スキップ動作中においてクランプを行う、電源制御装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記クランプ回路は、
前記第２アンプ出力電圧と前記クランプ電圧とが入力されるように構成される第１アンプと、
前記第１アンプの出力がゲートに入力され、前記第２アンプ出力電圧の印加端とグランドとの間に接続されるＮＭＯＳトランジスタと、
を有する、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記第１アンプから出力される論理信号としての制御信号に基づいて前記第１基準電圧が制御される、請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記第２アンプ出力電圧と前記クランプ電圧とが入力されるように構成される第２アンプと、
分圧抵抗と、
をさらに備え、
前記第２アンプから出力される出力電流は、前記分圧抵抗が接続される第２ノードに対して出力され、
前記第２ノードにおいて前記第１基準電圧が生成される、請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項５】
前記クランプ回路は、
前記第２アンプ出力電圧と前記クランプ電圧とが入力されるように構成される第３アンプと、
前記第３アンプから出力される出力信号がゲートに入力され、第２基準電圧の印加端がソースに接続され、前記第１エラーアンプから出力される第１アンプ出力電圧の印加端がドレインに接続されるＰＭＯＳトランジスタと、
を有する、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項６】
前記ハイサイドトランジスタのオンオフを表すハイサイドオンオフ信号が入力され、前記第１アンプに対してイネーブル信号を出力するように構成されるクランプ回路制御部をさらに備え、
前記クランプ回路制御部は、前記ハイサイドトランジスタのターンオンから所定の経過時間が経過するまで前記ハイサイドトランジスタのオン状態が維持された場合に前記イネーブル信号をイネーブルに変更する、請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項７】
前記クランプ回路制御部は、前記イネーブルへの変更後に、前記ハイサイドトランジスタがターンオフされた後、前記ハイサイドトランジスタのターンオンが所定回数続いた場合に、前記イネーブル信号をディセーブルに変更する、請求項６に記載の電源制御装置。
【請求項８】
軽負荷が検出された場合にスリープ動作に移行させるように構成される軽負荷モード制御部と、
前記クランプ電圧の印加端と前記第１コンパレータの入力端との間に接続されるスイッチと、
をさらに備え、
前記軽負荷モード制御部が前記スリープ動作における前記出力電圧の低下が検出された場合に前記スイッチをオン状態とすることで、前記第１コンパレータによる前記ランプ電圧と前記クランプ電圧との比較に基づいて前記ハイサイドトランジスタをオン状態とさせるためのオンパルスが少なくとも１度生成される、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項９】
前記出力電圧に基づいて前記クランプ電圧を生成するように構成されるクランプ電圧生成回路をさらに備える、請求項８に記載の電源制御装置。
【請求項１０】
前記スキップは、所定の最大回数までの可変の回数の前記スイッチング周期で行われる、請求項１に記載の電源制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電源制御装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ＤＣ／ＤＣコンバータの一種は、互いに直列接続されたハイサイドトランジスタおよびローサイドトランジスタと、それらの接続ノードに接続されたインダクタおよび出力コンデンサを有する整流平滑回路と、備える。ハイサイドトランジスタおよびローサイドトランジスタ間に入力電圧が印加される。ハイサイドトランジスタおよびローサイドトランジスタを交互にオン、オフすることで生じる矩形波状の電圧を、整流平滑回路にて整流および平滑化することで、入力電圧よりも低い出力電圧が得られる。この際、インダクタ電流を参照した電流モード制御が行われることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－２２１０９９号公報
【０００４】
［概要］
車載バッテリ駆動機器において、寒冷地などにおいて鉛バッテリの内部インピーダンスが下がり、バッテリ電圧が大きくドロップするコールドクランク現象は一般的に知られている事象である。コールドクランク現象からの復帰時に車載バッテリに直接接続されるＤＣ／ＤＣコンバータの出力オーバシュートを抑えることと、バッテリ出力が低下する際にＤＣ／ＤＣコンバータの出力をできる限りレギュレーションさせることが市場から要求されている。
【０００５】
上記状況に鑑み、本開示は、入力電圧の低下時においてＤＣ／ＤＣコンバータの出力をレギュレーションすること、および入力電圧の復帰時においてＤＣ／ＤＣコンバータの出力オーバシュートを抑えることを可能とする電源制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本開示の一態様に係る電源制御装置は、
入力電圧の印加端に第１端が接続されるハイサイドトランジスタと、
前記ハイサイドトランジスタの第２端に第１ノードにおいて第１端が接続されるローサイドトランジスタと、
前記第１ノードに接続されるインダクタと、
を備えるＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源制御装置であって、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に基づく帰還電圧と、第１基準電圧とが入力されるように構成される第１エラーアンプと、
前記第１エラーアンプの出力と、前記インダクタに流れる電流の情報を表す信号が入力されるように構成される第２エラーアンプと、
前記第２エラーアンプの出力と、ランプ電圧が入力されるように構成される第１コンパレータと、
前記第１コンパレータの出力に基づいて前記ハイサイドトランジスタおよび前記ローサイドトランジスタのスイッチング制御を行うように構成されるスイッチング制御部と、
前記第２エラーアンプから出力される第２アンプ出力電圧を所定のクランプ電圧にクランプするように構成されるクランプ回路と、
を備え、
前記スイッチング制御部は、前記ローサイドトランジスタのターンオンのスキップを少なくとも１回のスイッチング周期において行って前記ハイサイドトランジスタのオン状態を維持するスキップ動作が可能であり、
前記クランプ回路は、前記スキップ動作中においてクランプを行う構成としている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、本開示の実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの全体構成図である。
図２は、電源ＩＣの外観斜視図を示す図である。
図３は、電源ＩＣを有するＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す。
図４は、エラーアンプおよびコンパレータの周辺回路構成の一例を示す図である。
図５は、ランプ電圧、クロック信号、およびゲート信号の波形例を示す図である。
図６は、分周動作に関する処理を示すフローチャートである。
図７は、アンプ出力電圧がクランプ電圧にクランプされた場合での波形例を示す図である。
図８は、入力電圧が低下して復帰した場合の挙動例を示す波形図である。
図９は、アンプ出力電圧のクランプ動作の一例を示すタイミングチャートである。
図１０は、クランプ回路制御部の動作に関するフローチャートである。
図１１は、クランプ回路制御部の動作例を示す波形図である。
図１２は、基準電圧を制御する構成の変形例を示す図である。
図１３は、図１２に示す構成の動作を模式的に示す波形図である。
図１４は、図４の構成の変形例に係る図である。
図１５は、軽負荷時を考慮した構成を示す図である。
図１６は、軽負荷時の動作例を示すタイミングチャートである。
図１７は、スリープ動作からの復帰時における波形例を示す図である。
図１８は、クランプ電圧生成回路の構成例を示す図である。
図１９は、車両の一例を示す外観図である。
【０００８】
[詳細な説明]
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。
【０００９】
＜ＤＣ／ＤＣコンバータの構成＞
図１は、本開示の実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１の全体構成図である。図１のＤＣ／ＤＣコンバータ１は、電源制御装置としての電源ＩＣ２と、電源ＩＣ２に対して外付け接続される複数のディスクリート部品と、を備え、当該複数のディスクリート部品には、出力コンデンサとしてのコンデンサＣ１と、ブートコンデンサとしてのコンデンサＣ２と、帰還抵抗としての抵抗Ｒ１およびＲ２と、インダクタＬ１とが含まれる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、外部から供給される入力電圧Ｖｉｎより所望の出力電圧Ｖｏｕｔを生成する降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとして構成されている。出力端子ＯＵＴに出力電圧Ｖｏｕｔが生じる。即ち、出力端子ＯＵＴは出力電圧Ｖｏｕｔの印加端（出力電圧ＶｏｕｔＴが加わる端子）である。出力電圧Ｖｏｕｔは出力端子ＯＵＴに接続された負荷ＬＤに供給される。
【００１０】
入力電圧Ｖｉｎおよび出力電圧Ｖｏｕｔは正の直流電圧であって、出力電圧Ｖｏｕｔは入力電圧Ｖｉｎよりも低い。例えば入力電圧Ｖｉｎが１２Ｖであるとき、抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗値を調整することで１２Ｖ未満の所望の目標電圧（例えば５Ｖ）にて出力電圧Ｖｏｕｔを安定化させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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