半导体集成电路及其动作方法_2

文档序号:8472525阅读:来源:国知局
电路15的结 构的图。
[0045] 图5是表示图4所示的实施方式1的检测控制电路15中包含的温度测定电路151 和代码生成电路152的结构的图。
[0046] 图6是表示图5所示的温度测定电路151的串联连接二极管DS为n个二极管Dl~ Dn的各二极管的结构的图。
[0047] 图7是表示通过采用实施方式1的其他方式的检测控制电路15而能够检测由铝 电解电容器构成的平滑电容C的温度变动或电阻变动的半导体集成电路10的结构的图。
[0048] 图8是表示图1所示的实施方式1的半导体集成电路10的检测控制电路15的其 他结构的图。
[0049] 图9是表示图8所示的其他方式的检测控制电路15中包含的脉动电压测定电路 153和代码生成电路154的结构的图。
[0050] 图10是表示在图1或图7所示的使用了实施方式1的半导体集成电路10的稳定 化电源电路1中,相位补偿特性通过检测控制电路15的检测结果来控制的相位补偿电路14 的结构的图。
[0051] 图11是说明图10所示的实施方式1的相位补偿电路14的动作的图。
[0052] 图12是说明图1至图6所示的实施方式1的相位补偿电路14的动作的图。
[0053] 图13是表示在图1或图7所示的使用了实施方式1的半导体集成电路10的稳定 化电源电路1中,相位补偿特性通过检测控制电路15的检测结果来控制的相位补偿电路14 的其他结构的图。
[0054] 图14是说明图13所示的实施方式1的相位补偿电路14的动作的图。
[0055] 图15是表示在图1或图7所示的使用了实施方式1的半导体集成电路10的稳定 化电源电路1中,相位补偿特性通过检测控制电路15的检测结果来控制的相位补偿电路14 的其他结构的图。
[0056] 图16是说明图15所示的实施方式1的相位补偿电路14的动作的图。
[0057] 图17是表示采用了实施方式1的其他方式的相位补偿电路14的半导体集成电路 10的结构的图。
[0058] 图18是表示采用了实施方式1的其他方式的相位补偿电路14的半导体集成电路 10的结构的图。
[0059] 图19是表示在图18所示的使用了实施方式1的半导体集成电路10的稳定化电 源电路1中,相位补偿特性通过检测控制电路15的检测结果来控制的相位补偿电路14'的 结构的图。
[0060] 图20是说明图19所示的实施方式1的相位补偿电路14'的动作的图。
[0061] 图21是表示参照图1至图20说明的使用了实施方式1的半导体集成电路10的 稳定化电源电路1的最低温时(比_25°C低的状态下)的相位补偿特性的图。
[0062] 图22是表示参照图1至图20说明的使用了实施方式1的半导体集成电路10的 稳定化电源电路1的最高温时(比+25°C高的状态下)的相位补偿特性的图。
[0063] 图23是表示利用了稳定化电源电路1的电子装置的结构的图,该稳定化电源电路 1使用了实施方式2的半导体集成电路10。
[0064] 图24是表示利用了稳定化电源电路1的电子装置的结构的图,该稳定化电源电路 1使用了实施方式3的半导体集成电路10。
[0065] 图25是表示将上述非稳定化电源2、负载电路3、使用了实施方式1至实施方式3 中的任一个半导体集成电路的稳定化电源电路1搭载于车辆27的情况的图。
[0066] 图26是表示图25所示的电子控制装置(ECU) 29的内部的负载电路3即作为微型 控制器的半导体集成电路3的结构的图。
[0067] 标号说明
[0068] 1…稳定化电源电路
[0069] 2…非稳定化电源
[0070] 3…负载电路
[0071] 10…半导体集成电路
[0072] 11…误差放大器
[0073] 12…输出控制电路
[0074] 13…PWM控制电路
[0075] 14、14'…相位补偿电路14
[0076] 15...检测控制电路
[0077] L…平滑线圈
[0078] C…平滑电容
[0079] Vin…输入电压
[0080] Vout…输出电压
[0081] GND…接地电压
[0082] MPI...MOS晶体管
[0083] Di…二极管
[0084] R1、R2…分压电阻
【具体实施方式】
[0085] 1.实施方式的概要
[0086] 首先,关于本申请中公开的代表性的实施方式,说明其概要。在代表性的实施方式 的概要说明中带有括弧而参照的附图的参照标号只不过是例示了包含在标注有该标号的 结构要素的概念中的情况。
[0087] 〔1〕代表性的实施方式是用于能够从供给到输入端子的输入电源电压(Vin)向与 输出端子连接的平滑电容(C)和负载(3)的并联连接供给输出电源电压(Vout)的稳定化 电源电路(1)的半导体集成电路(10)。
[0088] 所述半导体集成电路(10)具备:检测所述输出电源电压(Vout)的误差的误差放 大器(11);连接于所述输入端子与所述输出端子之间的输出控制电路(12);与所述误差放 大器(11)连接的相位补偿电路(14);以及与所述相位补偿电路(14)连接的检测控制电路 (15)〇
[0089] 所述输出控制电路(12)由对所述输出电源电压(Vout)的所述误差进行响应的所 述误差放大器(11)来控制,从而生成所述输出电源电压(Vout)。
[0090] 其特征在于,所述检测控制电路(15)检测所述平滑电容(C)的等效串联电阻 (ESR)的温度的变动或由该温度的变动引起的电阻的变动,并按照其检测结果对所述相位 补偿电路(14)进行可变控制(参照图1)。
[0091] 根据所述实施方式,在防止低温时的电解电容器的等效串联电阻(ESR)的增加引 起的稳定化电源的不稳定性或异常振荡时,能够减轻外置部件的增大。
[0092] 在优选实施方式中,在所述平滑电容(C)的所述温度比预定的温度低的状态下, 所述检测控制电路(15)将所述相位补偿电路(14)的时间常数(R3VC1)设定为比预定的时 间常数小的时间常数(R3C10)。
[0093] 其特征在于,在所述平滑电容(C)的所述温度比所述预定的温度高的状态下,所 述检测控制电路(15)将所述相位补偿电路(14)的所述时间常数(R3VC1)设定为比所述预 定的时间常数大的其他时间常数(R3(C10+C11+C12+C13))(参照图1)。
[0094] 在其他优选实施方式中,在所述平滑电容(C)的所述温度为所述低的状态下, 将通过所述小的时间常数的相位补偿而设定的极点频率设定为比预定的频率高的频率 (fp(LT))〇
[0095] 其特征在于,在所述平滑电容(C)的所述温度为所述高的状态下,将通过所述大 的时间常数的相位补偿而设定的极点频率设定为比所述预定的频率低的频率(fp(HT)) (参照图21、图22)。
[0096] 在其他优选实施方式中,其特征在于,所述检测控制电路(15)通过至少四个阶段 来检测所述平滑电容(C)的所述等效串联电阻(ESR)的所述温度的变动或所述电阻的变 动,由此通过至少四个阶段对所述相位补偿电路(14)的相位补偿特性进行可变控制(参照 图5、图9)。
[0097] 更优选的实施方式的特征在于,所述检测控制电路(15)执行如下的A/D转换:使 用至少三个基准值,将作为所述温度的变动或所述电阻的变动的模拟输入信号判定为至少 四个多值电平(参照图5、图9)。
[0098] 其他更优选的实施方式的特征在于,所述A/D转换通过快闪型A/D转换器、逐次比 较型A/D转换器、流水线型A/D转换器中的任一个来执行。
[0099] 在其他更优选的实施方式中,其特征在于,所述检测控制电路(15)利用PN结二极 管的正向压降的温度变化率(AVf),来检测所述稳定化电源电路(1)的周围温度即所述平 滑电容(C)的所述温度的变动(参照图5)。
[0100] 在其他更优选的实施方式中,其特征在于,所述检测控制电路(15)通过检测所述 输出电源电压(Vout)中包含的脉动电压的电压振幅电平的变动,来检测由所述温度的变 动引起的所述平滑电容(C)的所述等效串联电阻(ESR)的所述电阻的变动(参照图9)。
[0101] 在其他更优选的实施方式中,在所述平滑电容(C)和所述负载(3)的所述并联连 接与所述输出端子之间能够连接低通滤波器的平滑线圈(L)。
[0102] 所述输出控制电路(12)包括连接在所述输入端子与所述输出端子之间的第一开 关元件(MPl)和连接在所述输出端子与接地电压(GND)之间的第二开关元件(Di)。
[0103] 所述半导体集成电路(10)还具备开关控制电路(13),该开关控制电路(13)对所 述误差放大器(11)的误差检测输出信号(Vd2)进行响应,而控制所述输出控制电路(12) 的所述第一开关元件(MPl)和所述第二开关元件(Di)的开关。
[0104] 通过所述开关控制电路(13)将所述第一开关元件(MPl)控制成接通状态并将所 述第二开关元件(Di)控制成断开状态的期间成为向所述低通滤波器的所述平滑线圈(L) 蓄积磁能的接通期间(Tm)。
[0105] 通过所述开关控制电路(13)将所述第一开关元件(MPl)控制成断开状态并将所 述第二开关元件(Di)控制成接通状态的其他期间成为所述低通滤波器的所述平滑线圈 (L)的磁能被消耗的断开期间(Tqff)。
[0106] 其特征在于,所述开关控制电路(13)对所述误差放大器(11)的所述误差检测输 出信号(Vd2)进行响应而将所述接通期间(Tw)和所述断开期间(〇分别设定为预定的 值,由所述稳定化电源电路(1)生成相比所述输入电源电压(Vin)降压了的所述输出电源 电压(Vout)(参照图1、图7、图17、图18)。
[0107] 在其他更优选的实施方式中,在被供给所述输入电源电压(Vin)的所述输入端子 上能够连接平滑线圈(L)的一端,所述平滑线圈(L)的另一端能够与所述输出控制电路 (12)连接。
[0108] 所述输出控制电路(12)包括能够连接在所述平滑线圈(L)的所述另一端与所述 输出端子之间的第一开关元件(Di)和能够连接在所述平滑线圈(L)的所述另一端与接地 电压(GND)之间的第二开关元件(MNl)。
[0109] 所述半导体集成电路(10)还具备开关控制电路(13),该开关控制电路(13)对所 述误差放大器(11)的误差检测输出信号(Vd2)进行响应而控制所述输出控制电路(12)的 所述第一开关元件(Di)和所述第二开关元件(MNl)的开关。
[0110] 通过所述开关控制电路(13)将所述第二开关元件(MNl)控制成接通状态并将所 述第一开关元件(Di)控制成断开状态的期间成为向所述平滑线圈(L)蓄积磁能的接通期 间(Ton)。
[0111] 通过所述开关控制电路(13)将所述第二开关元件(MNl)控制成断开状态并将所 述第一开关元件(Di)控制成接通状态的其他期间成为所述平滑线圈(L)的磁能被消耗的 断开期间(Ttw)。
[0112] 其特征在于,所述开关控制电路(13)对所述误差放大器(11)的所述误差检测输 出信号(Vd2)进行响应而将所述接通期间(Tw)和所述断开期间(〇分别设定成预定的 值,由所述稳定化电源电路(1)生成相比所述输入电源电压(Vin)升压了的所述输出电源 电压(Vout)(参照图23)。
[0113] 在具体的实施方式中,在所述输出端子上能够连接所述平滑电容(C)与所述负载 (3)的所述并联连接。
[0114] 其特征在于,以即使所述输入电源电压发生变动也使所述输出电源电压实质恒定 的方式通过所述误差放大器(11)的所述误差检测输出信号(Vd2)来调整所述输出控制电 路(12)的压降,所述稳定化电源电路⑴作为通过所述输出控制电路的压降来吸收所述输 入电源电压(Vin)的变动的串联稳压器而进行动作(参照图24)。
[0115] 在其他具体的实施方式中,所述相位补偿电路(14、14')包括与所述误差放大器 (11) 的输入端子和输出端子中的至少任一方串联连接的补偿电阻和补偿电容。
[0116] 所述相位补偿电路(14、14')的所述补偿电阻和所述补偿电容中的任一个是能 够通过所述检测控制电路(15)进行可变控制的可变常数元件。
[0117] 在更具体的实施方式中,其特征在于,所述可变常数元件是能够通过所述检测控 制电路(15)进行可变控制的可变电阻元件和可变电容元件中的任一个。
[0118] 在其他更具体的实施方式中,其特征在于,所述误差放大器(11)、所述输出控制电 路(12)、所述开关控制电路(13)、所述相位补偿电路(14)及所述检测控制电路(15)集成 化为所述半导体集成电路(10)的单一的半导体芯片。
[0119] 在最具体的实施方式中,其特征在于,所述误差放大器(11)、所述输出控制电路 (12) 、所述开关控制电路(13)、所述相位补偿电路(14)及所述检测控制电路(15)形成为由 系统级封装(SIP)或多芯片模块(MCP)构成的所述半导体集成电路(10)的单一的树脂封 固封装体。
[0120] 在其他最具体的实施方式中,其特征在于,所述负载(3)包括对作为车辆的动力 源的发动机和马达中的至少任一方(28)进行控制的电子控制装置(29)(图25、图26)。
[0121] 〔2〕另一观点的代表性的实施方式是用于能够从供给到输入端子的输入电源电压 (Vin)向与输出端子连接的平滑电容(C)和负载(3)的并联连接供给输出电源电压(Vout) 的稳定化电源电路(1)的半导体集成电路(10)的动作方法。
[0122] 所述半导体集成电路(10)具备:检测所述输出电源电压(Vout)的误差的误差放 大器(11);连接于所述输入端子与所述输出端子之间的输出控制电路(12);与所述误差放 大器(11)连接的相位补偿电路(14);以及与所述相位补偿电路(14)连接的检测控制电路 (15)〇
[0123] 所述输出控制电路(12)由对所述输出电源电压(Vout)的所述误差进行响应的所 述误差放大器(11)来控制,从而生成所述输出电源电压(Vout)。
[0124] 其特征在于,所述检测控制电路(15)检测所述平滑电容(C)的等效串联电阻 (ESR)的温度的变动或由该温度的变动引起的电阻的变动,并按照其检测结果对所述相位 补偿电路(14)进行可变控制(参照图1)。
[0125] 根据所述实施方式,在防止低温时的电解电容器的等效串联电阻(ESR)的增加引 起的稳定化电源的不稳定性或异常振荡时,能够减轻外置部件的增大。
[0126] 2.实施方式的详情
[0127] 接着,更详细地说明实施方式。此外,在用于说明实施发明用的最佳方式的所有图 中,对于具有与所述图相同的功能的部件,标注同一标号,省略其重复的说明。
[0128][实施方式1]
[0129]《利用了稳定化电源电路的电子装置的结构》
[0130] 图1是表示利用了稳定化电源电路1的电子装置的结构的图,该稳定化电源电路 1使用了实施方式1的半导体集成电路10。
[0131] 该电子装置由非稳定化电源2、稳定化电源电路1、负载电路3构成。非稳定化电 源2的输
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