知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023082753
(43)【公開日】2023-06-15
(54)【発明の名称】電源制御装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/145 20060101AFI20230608BHJP
H02M 3/155 20060101ALI20230608BHJP
【ＦＩ】
H02M3/145 C
H02M3/155 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021196651
(22)【出願日】2021-12-03
(71)【出願人】
【識別番号】000116024
【氏名又は名称】ローム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001933
【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】和智 貴嗣
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA17
5H730AS05
5H730BB13
5H730BB57
5H730DD04
5H730EE13
5H730FD01
5H730FD26
5H730FG05
5H730XX04
5H730XX15
5H730XX25
5H730XX35
5H730XX43
5H730ZZ13
(57)【要約】
【課題】逆流電流における過電流を検出した場合に、安全にスイッチングを停止させる。
【解決手段】電源制御装置（１）は、逆流検出部（２１）により逆流電流の過電流が検出された場合に、クロック信号のエッジ発生までハイサイドスイッチ素子（Ｍ１）をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態で維持する第１制御と、前記エッジ発生により前記ハイサイドスイッチ素子をオフ状態、前記ローサイドスイッチ素子をオン状態に切り替えてから前記逆流検出部により前記逆流電流のゼロクロスが検出された場合に前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態に切り替える第２制御と、前記第１制御および前記第２制御の繰り返しの後に前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子ともにオフ状態とする第３制御と、を実行可能に構成されるスイッチング制御部（２２１）を有する逆流保護部（２２）と、を備える。
【選択図】図９
【解決手段】電源制御装置（１）は、逆流検出部（２１）により逆流電流の過電流が検出された場合に、クロック信号のエッジ発生までハイサイドスイッチ素子（Ｍ１）をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態で維持する第１制御と、前記エッジ発生により前記ハイサイドスイッチ素子をオフ状態、前記ローサイドスイッチ素子をオン状態に切り替えてから前記逆流検出部により前記逆流電流のゼロクロスが検出された場合に前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態に切り替える第２制御と、前記第１制御および前記第２制御の繰り返しの後に前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子ともにオフ状態とする第３制御と、を実行可能に構成されるスイッチング制御部（２２１）を有する逆流保護部（２２）と、を備える。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力電圧の印加端とグランド電位の印加端との間に直列に接続されるハイサイドスイッチ素子およびローサイドスイッチ素子と、
前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子とが接続されるノードに接続される第１端を有するインダクタと、
前記インダクタの第２端に接続される出力コンデンサと、を備える同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源制御装置であって、
オン状態の前記ローサイドスイッチ素子に流れる逆流電流を検出する逆流検出部と、
前記逆流検出部により前記逆流電流の過電流が検出された場合に、クロック信号のエッジ発生まで前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態で維持する第１制御と、前記エッジ発生により前記ハイサイドスイッチ素子をオフ状態、前記ローサイドスイッチ素子をオン状態に切り替えてから前記逆流検出部により前記逆流電流のゼロクロスが検出された場合に前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態に切り替える第２制御と、前記第１制御および前記第２制御の繰り返しの後に前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子ともにオフ状態とする第３制御と、を実行可能に構成されるスイッチング制御部を有する逆流保護部と、
を備える、電源制御装置。
前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子とが接続されるノードに接続される第１端を有するインダクタと、
前記インダクタの第２端に接続される出力コンデンサと、を備える同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源制御装置であって、
オン状態の前記ローサイドスイッチ素子に流れる逆流電流を検出する逆流検出部と、
前記逆流検出部により前記逆流電流の過電流が検出された場合に、クロック信号のエッジ発生まで前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態で維持する第１制御と、前記エッジ発生により前記ハイサイドスイッチ素子をオフ状態、前記ローサイドスイッチ素子をオン状態に切り替えてから前記逆流検出部により前記逆流電流のゼロクロスが検出された場合に前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態に切り替える第２制御と、前記第１制御および前記第２制御の繰り返しの後に前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子ともにオフ状態とする第３制御と、を実行可能に構成されるスイッチング制御部を有する逆流保護部と、
を備える、電源制御装置。
【請求項2】
前記逆流検出部は、前記ノードに接続可能な第１入力端と、基準電圧の印加端に接続可能な第２入力端と、を含むコンパレータを有し、
前記逆流保護部は、前記基準電圧を可変制御する可変制御部を有する、請求項１に記載の電源制御装置。
前記逆流保護部は、前記基準電圧を可変制御する可変制御部を有する、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項3】
前記逆流検出部は、
前記ノードに接続可能な第１入力端と、基準電圧の印加端に接続可能な第２入力端と、を含む第１コンパレータと、
前記ノードに接続可能な第１入力端と、グランド電位の印加端に接続可能な第２入力端と、を含む第２コンパレータと、
を有する、請求項１に記載の電源制御装置。
前記ノードに接続可能な第１入力端と、基準電圧の印加端に接続可能な第２入力端と、を含む第１コンパレータと、
前記ノードに接続可能な第１入力端と、グランド電位の印加端に接続可能な第２入力端と、を含む第２コンパレータと、
を有する、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項4】
前記スイッチング制御部は、第１タイマーを有し、前記第１タイマーにより前記クロック信号を第１所定個数カウントするまで、前記第１制御および前記第２制御を繰り返し実行可能に構成される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項5】
前記逆流検出部は、前記ノードに接続可能な第１入力端と、基準電圧の印加端に接続可能な第２入力端と、を含むコンパレータを有し、
前記逆流保護部は、前記基準電圧を可変制御する可変制御部を有し、
前記可変制御部は、第２タイマーを有し、前記逆流電流の過電流が検出されてから、前記第２タイマーにより前記クロック信号を前記第１所定個数よりも多い第２所定個数カウントするまで前記基準電圧を０Ｖ付近に制御可能に構成される、請求項４に記載の電源制御装置。
前記逆流保護部は、前記基準電圧を可変制御する可変制御部を有し、
前記可変制御部は、第２タイマーを有し、前記逆流電流の過電流が検出されてから、前記第２タイマーにより前記クロック信号を前記第１所定個数よりも多い第２所定個数カウントするまで前記基準電圧を０Ｖ付近に制御可能に構成される、請求項４に記載の電源制御装置。
【請求項6】
前記電源制御装置をシャットダウンさせる指示が前記逆流保護部による保護動作のときにあった場合、前記第２所定個数のカウント後にシャットダウンが行われる、請求項５に記載の電源制御装置。
【請求項7】
前記スイッチング制御部は、前記第１制御および前記第２制御を繰り返し実行しつつ、前記逆流検出部によりオン状態の前記ローサイドスイッチ素子を流れる電流の正方向から負方向へ切り替わるゼロクロスが検出されるかを監視可能に構成される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項8】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電源制御装置と、
前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子と、
前記インダクタと、
前記出力コンデンサと、を備える、同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ。
前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子と、
前記インダクタと、
前記出力コンデンサと、を備える、同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【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。
【背景技術】
【0002】
従来、いわゆる同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータが知られている（例えば特許文献１参照）。同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータでは、ハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子をスイッチングすることにより、入力電圧をそれよりも低い出力電圧に変換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－８９０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、入力電圧の印加端とグランド電位の印加端との間にハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子が直列に接続される。ハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子とが接続されるノードにスイッチ電圧が発生する。上記特許文献１には、ローサイドスイッチ素子がオン状態のときに、上記ノードからグランド電位の印加端へ向けて流れる逆流電流がローサイドスイッチ素子に発生したことを検出する逆流検出部が開示されている。上記逆流検出部は、グランド電位の印加端から上記ノードへ向けて流れる正方向の電流が逆流電流に変化したことを検出するための、いわゆるゼロクロスを検出する検出部である。上記逆流検出部が逆流電流を検出した場合、ハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子をともにターンオフさせ、上記ノードをＨｉ－Ｚ状態とする。
【0005】
しかしながら、上記逆流検出部はゼロクロス検出部であって、逆流電流における過電流を検出するものではない。仮に上記過電流を検出した場合に、上記のようにハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子をともにターンオフさせると、逆流電流がハイサイドスイッチ素子に寄生されたボディダイオードを流れ、寄生動作による不具合が生じる虞がある。
【0006】
上記状況に鑑み、本開示は、同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源制御装置であって、逆流電流における過電流を検出した場合に、安全にスイッチングを停止させることが可能となる電源制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
例えば、本開示に係る電源制御装置は、
入力電圧の印加端とグランド電位の印加端との間に直列に接続されるハイサイドスイッチ素子およびローサイドスイッチ素子と、
前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子とが接続されるノードに接続される第１端を有するインダクタと、
前記インダクタの第２端に接続される出力コンデンサと、を備える同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源制御装置であって、
オン状態の前記ローサイドスイッチ素子に流れる逆流電流を検出する逆流検出部と、
前記逆流検出部により前記逆流電流の過電流が検出された場合に、クロック信号のエッジ発生まで前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態で維持する第１制御と、前記エッジ発生により前記ハイサイドスイッチ素子をオフ状態、前記ローサイドスイッチ素子をオン状態に切り替えてから前記逆流検出部により前記逆流電流のゼロクロスが検出された場合に前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態に切り替える第２制御と、前記第１制御および前記第２制御の繰り返しの後に前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子ともにオフ状態とする第３制御と、を実行可能に構成されるスイッチング制御部を有する逆流保護部と、を備える構成としている。
入力電圧の印加端とグランド電位の印加端との間に直列に接続されるハイサイドスイッチ素子およびローサイドスイッチ素子と、
前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子とが接続されるノードに接続される第１端を有するインダクタと、
前記インダクタの第２端に接続される出力コンデンサと、を備える同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源制御装置であって、
オン状態の前記ローサイドスイッチ素子に流れる逆流電流を検出する逆流検出部と、
前記逆流検出部により前記逆流電流の過電流が検出された場合に、クロック信号のエッジ発生まで前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態で維持する第１制御と、前記エッジ発生により前記ハイサイドスイッチ素子をオフ状態、前記ローサイドスイッチ素子をオン状態に切り替えてから前記逆流検出部により前記逆流電流のゼロクロスが検出された場合に前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態に切り替える第２制御と、前記第１制御および前記第２制御の繰り返しの後に前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子ともにオフ状態とする第３制御と、を実行可能に構成されるスイッチング制御部を有する逆流保護部と、を備える構成としている。
【発明の効果】
【0008】
本開示に係る電源制御装置によれば、逆流電流における過電流を検出した場合に、安全にスイッチングを停止させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、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。
【0011】
＜１．スイッチング電源装置＞
図１は、スイッチング電源装置の構成例を示す全体構成図である。図１のスイッチング電源装置ＡＡは、入力電圧Ｖｉｎから入力電圧Ｖｉｎよりも低い出力電圧Ｖｏｕｔを生成する同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータとして構成されている。入力電圧Ｖｉｎおよび出力電圧Ｖｏｕｔは、正の直流電圧である。スイッチング電源装置ＡＡは、電源制御装置としての電源ＩＣ１と、電源ＩＣ１の外部に設けられたインダクタＬ１、出力コンデンサＣ１、および帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２と、を備える。
図１は、スイッチング電源装置の構成例を示す全体構成図である。図１のスイッチング電源装置ＡＡは、入力電圧Ｖｉｎから入力電圧Ｖｉｎよりも低い出力電圧Ｖｏｕｔを生成する同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータとして構成されている。入力電圧Ｖｉｎおよび出力電圧Ｖｏｕｔは、正の直流電圧である。スイッチング電源装置ＡＡは、電源制御装置としての電源ＩＣ１と、電源ＩＣ１の外部に設けられたインダクタＬ１、出力コンデンサＣ１、および帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２と、を備える。
【0012】
図２に電源ＩＣ１の外観の例を示す。電源ＩＣ１は、半導体集積回路を樹脂にて構成された筐体（パッケージ）内に封入することで形成された電子部品（半導体装置）であり、電源ＩＣ１を構成する各回路が半導体にて集積化されている。電源ＩＣ１としての電子部品の筐体には、ＩＣ１の外部に対し筐体から露出した外部端子が複数設けられている。なお、図２に示される外部端子の数は例示に過ぎない。
【0013】
電源ＩＣ１に設けられる複数の外部端子の一部として、図１には外部端子ＴＭ１～ＴＭ４が示されている。外部端子ＴＭ１は、入力電圧Ｖｉｎの印加端に接続される。外部端子ＴＭ２は、後述のノードＮＤ１に接続される。外部端子ＴＭ３は、グランド電位の印加端に接続される。外部端子ＴＭ４には後述の帰還電圧ＶＦＢが印加される。
【0014】
電源ＩＣ１は、出力トランジスタとしてのハイサイドスイッチ素子Ｍ１と、同期整流トランジスタとしてのローサイドスイッチ素子Ｍ２と、制御部１０と、内部電源回路３０と、を備えている。制御部１０に属さず且つ内部電源回路３０と異なるブロック（リセット回路、保護回路等）がさらに電源ＩＣ１に含まれうるが、ここでは、必要の無い限り、当該ブロックの図示および機能説明を省略する。ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２は、ＮＭＯＳトランジスタ（Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor））として構成されている。ただし、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１をＰＭＯＳトランジスタ（Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ）として構成する変形も可能である。なお、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２は、電源ＩＣ１の外部に設けてもよい。
【0015】
スイッチング電源装置ＡＡは、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２を用いて同期整流方式にて直流－直流変換を行う。なお、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２を含む任意のトランジスタについて、当該トランジスタがオン状態となっている区間をオン区間と称することがあり、当該トランジスタがオフ状態となっている区間をオフ区間と称することがある。
【0016】
ハイサイドスイッチ素子Ｍ１のドレインは外部端子ＴＭ１に接続され、従って入力電圧Ｖｉｎの入力を受ける。ハイサイドスイッチ素子Ｍ１のソースとローサイドスイッチ素子Ｍ２のドレインはノードＮＤ１にて接続される。ローサイドスイッチ素子Ｍ２のソースは外部端子ＴＭ３を介してグランド電位の印加端に接続される。ノードＮＤ１に生じる電圧をスイッチ電圧と称し、符号“Ｖｓｗ”にて表す。インダクタＬ１の一端は外部端子ＴＭ２を介してノードＮＤ１に接続され、インダクタＬ１の他端はノードＮＤ２に接続される。ノードＮＤ２に出力電圧Ｖｏｕｔが生じる。ノードＮＤ２とグランド電位の印加端との間に出力コンデンサＣ１が接続される。また、ノードＮＤ２とグランド電位の印加端との間に帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路が設けられる。従って、帰還抵抗Ｒ１およびＲ２間の接続ノードには出力電圧Ｖｏｕｔの分圧である帰還電圧Ｖｆｂが生じる。帰還抵抗Ｒ１およびＲ２間の接続ノードが外部端子ＴＭ４に接続されることで、外部端子ＴＭ４に帰還電圧Ｖｆｂが印加される。なお、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１をＰＭＯＳトランジスタとして構成する場合にあってはトランジスタのソースおよびドレインの関係が逆になる（即ち、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１のソース、ドレインが、夫々、外部端子ＴＭ１、ノードＮＤ１に接続されることになる）。
【0017】
図１において、“ＬＤ”は、ノードＮＤ２とグランド電位の印加端との間に接続される負荷を表している。負荷ＬＤは出力電圧Ｖｏｕｔに基づき駆動される任意の負荷（マイクロコンピュータ等）である。ノードＮＤ２から負荷ＬＤに流れる、負荷ＬＤの消費電流を負荷電流と称し、記号“ＩＬＤ”にて表す。また、インダクタＬ１に流れる電流をインダクタ電流と称し、記号“ＩＬ”にて表す。
【0018】
制御部１０は、帰還電圧Ｖｆｂと、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１に流れる電流に応じた後述のスロープ電圧Ｖｓｌｐとに基づき、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２のゲート電圧を制御することを通じてハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２のオン／オフを制御し、これによって出力電圧Ｖｏｕｔを所定の目標電圧（例えば５Ｖ）に安定化させる。図１の制御部１０では、いわゆるカレントモード制御方式にてハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２を駆動することが可能となっている。内部電源回路３０は、入力電圧Ｖｉｎから所定の内部電源電圧Ｖｒｅｇを生成する。制御部１０内の各回路は内部電源電圧Ｖｒｅｇに基づいて駆動される。
【0019】
制御部１０の内部構成を説明する。制御部１０は、エラーアンプ１１、基準電圧源１２、抵抗１３、コンデンサ１４、スロープ電圧生成部１５、メインコンパレータ１６、制御ロジック部１７、ハイサイドプリドライバ１８、ローサイドプリドライバ１９、クロック生成部２０、逆流検出部２１、および逆流保護部２２を備える。
【0020】
エラーアンプ１１は、電流出力型のトランスコンダクタンスアンプである。エラーアンプ１１の反転入力端子（－）には外部端子ＴＭ４に加わる帰還電圧Ｖｆｂが供給される。基準電圧源１２は所定の正の直流電圧である基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。基準電圧Ｖｒｅｆはエラーアンプ１１の非反転入力端子（＋）に入力される。エラーアンプ１１の出力端子は電源ＩＣ１内の配線であるラインＬＮ１に接続される。なお、電源ＩＣ１にソフトスタート機能が設けられる場合には、エラーアンプ１１に対しソフトスタート電圧も入力されるが、当該機能については後述するものとし、ここでは当該機能を無視する。
【0021】
エラーアンプ１１は、負側対象電圧と正側対象電圧との差分に応じた誤差電圧Ｖｃｍｐを生成する。ソフトスタート機能を無視した場合、負側対象電圧、正側対象電圧は、夫々、帰還電圧Ｖｆｂ、基準電圧Ｖｒｅｆである。エラーアンプ１１は、負側対象電圧と正側対象電圧との差分に応じた誤差電流信号による電荷をラインＬＮ１に対して入出力することで、ラインＬＮ１に誤差電圧Ｖｃｍｐを生じさせる。具体的にはエラーアンプ１１は、正側対象電圧が負側対象電圧よりも高いときには誤差電圧Ｖｃｍｐが高くなるようにラインＬＮ１に向けて誤差電流信号による電流を出力し、負側対象電圧が正側対象電圧よりも高いときには誤差電圧Ｖｃｍｐが低くなるようにラインＬＮ１からエラーアンプ１１に向けて誤差電流信号による電流を引き込む。負側対象電圧と正側対象電圧との差分の絶対値が増大するにつれて、誤差電流信号による電流の大きさも増大する。
【0022】
ラインＬＮ１とグランド電位の印加端との間には抵抗１３およびコンデンサ１４の直列回路が接続される。当該直列回路は位相補償部として機能し、エラーアンプ１１と協働してラインＬＮ１に誤差電圧Ｖｃｍｐを生じさせる。具体的には抵抗１３の一端がラインＬＮ１に接続され、抵抗１３の他端がコンデンサ１４を介してグランド電位の印加端に接続される。抵抗１３の抵抗値およびコンデンサ１４の静電容量値を適切に設定することにより誤差電圧Ｖｃｍｐの信号位相を補償して出力帰還ループの発振を防ぐことができる。なお、抵抗１３およびコンデンサ１４の双方または一方は、電源ＩＣ１の外部に設けられて、電源ＩＣ１に対して外付け接続されるものであってもよい。
【0023】
スロープ電圧生成部１５は、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１のオン区間（すなわち、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１がオン状態となっている区間）においてハイサイドスイッチ素子Ｍ１に流れる電流に応じたスロープ電圧Ｖｓｌｐを生成する。
【0024】
メインコンパレータ１６は、スロープ電圧Ｖｓｌｐと誤差電圧Ｖｃｍｐとを比較して比較結果を示す信号ＲＳＴを出力する。メインコンパレータ１６の出力信号ＲＳＴの内、ハイレベルの信号ＲＳＴのみがリセット信号として機能し、ローレベルの信号ＲＳＴはリセット信号に該当しない。以下、メインコンパレータ１６からハイレベルの信号ＲＳＴが出力されることを、リセット信号の発行または出力と表現することがある。メインコンパレータ１６は、スロープ電圧Ｖｓｌｐおよび誤差電圧Ｖｃｍｐに基づきリセット信号を発行するリセット信号生成部として機能する。
【0025】
クロック生成部２０は、所定周波数のクロック信号ＣＬＫを生成する。クロック信号ＣＬＫは、制御ロジック部１７および逆流保護部２２の夫々に対して出力される。
【0026】
図３に、クロック信号ＣＬＫを示す。クロック信号ＣＬＫは、ローレベルからハイレベルへ立ち上がるアップエッジから次のアップエッジまでの期間Ｔｃｌｋを１周期として有する。期間Ｔｃｌｋの内、クロック信号ＣＬＫがハイレベルとなる期間Ｔｈは、クロック信号ＣＬＫがローレベルとなる期間Ｔｌよりも長い。
【0027】
制御ロジック部１７は、フリップフロップなどのロジック回路にて構成され、クロック生成部２０からのクロック信号ＣＬＫとメインコンパレータ１６からの信号ＲＳＴとに基づいて、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２の夫々のオン／オフ状態を指定する制御信号ＣＮＴ１，ＣＮＴ２を生成および出力する。ハイサイドプリドライバ１８は、制御信号ＣＮＴ１に基づいてハイサイドスイッチ素子Ｍ１のゲート信号Ｇ１を生成および出力する。ローサイドプリドライバ１９は、制御信号ＣＮＴ２に基づいてローサイドスイッチ素子Ｍ２のゲート信号Ｇ２を生成および出力する。
【0028】
ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２から成るブロックを、便宜上、出力段と称する。出力段の状態（すなわちスイッチ電圧Ｖｓｗの状態）は、出力ハイ状態と、出力ロー状態と、Ｈｉ－Ｚ状態の何れかとなる。出力ハイ状態では、Ｍ１、Ｍ２が夫々、オン状態、オフ状態である。出力ロー状態では、Ｍ１、Ｍ２が夫々、オフ状態、オン状態である。Ｈｉ－Ｚ状態では、Ｍ１、Ｍ２が共にオフ状態である。制御ロジック部１７は、ゲート信号Ｇ１、Ｇ２を、夫々、ハイレベル、ローレベルとすることで、出力段を出力ハイ状態とし、ゲート信号Ｇ１、Ｇ２を、夫々、ローレベル、ハイレベルとすることで、出力段を出力ロー状態とする。また、制御ロジック部１７は、ゲート信号Ｇ１、Ｇ２をともにローレベルとすることで、出力段をＨｉ－Ｚ状態とする。
【0029】
上述のように構成された制御部１０は、帰還電圧Ｖｆｂおよびスロープ電圧Ｖｓｌｐに基づき、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２を交互にオン、オフとする（即ち、出力段を出力ハイ状態と出力ロー状態間で切り替える）スイッチング動作を行うことで、基準電圧Ｖｒｅｆに応じた目標電圧に出力電圧Ｖｏｕｔを安定化させることができ、スロープ電圧Ｖｓｌｐによる電流情報を用いることで負荷応答性を高めることができる。出力電圧Ｖｏｕｔの情報に加えて（すなわち帰還電圧Ｖｆｂに加えて）電流情報を用いてハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２を制御する方式はカレントモード制御方式と称され、その制御はカレントモード制御と称される。
【0030】
なお、スイッチング動作において、出力段の状態を出力ハイ状態および出力ロー状態間で切り替える際、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２を通じた貫通電流の発生を抑止すべく、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２が同時にオフとされるデッドタイムが挿入されてもよい。
【0031】
スイッチング動作により、実質的に入力電圧Ｖｉｎのレベルとグランド電位のレベルとでレベルが変動する矩形波状の電圧がスイッチ電圧Ｖｓｗとして現れるが、当該スイッチ電圧ＶｓｗがインダクタＬ１および出力コンデンサＣ１にて平滑化されることで直流の出力電圧Ｖｏｕｔが得られる。
【0032】
スロープ電圧Ｖｓｌｐについて説明を補足する。ハイサイドスイッチ素子Ｍ１のオン区間中においてハイサイドスイッチ素子Ｍ１に流れる電流は、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１のオン区間中におけるインダクタ電流ＩＬに等しいため、スロープ電圧Ｖｓｌｐはハイサイドスイッチ素子Ｍ１のオン区間中におけるインダクタ電流ＩＬの情報を示している。すなわち、スロープ電圧Ｖｓｌｐは、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１のオン区間中におけるハイサイドスイッチ素子Ｍ１またはインダクタＬ１の電流情報を含んでいる。当該電流情報を含むスロープ電圧Ｖｓｌｐの生成方法として公知の任意の方法を利用できる。
【0033】
図４Ａにスロープ電圧生成部１５の構成の例を示し、図４Ｂにスロープ電圧Ｖｓｌｐに関与する電流および電圧の波形を示す。図４Ａのスロープ電圧生成部１５は、ＩＶ変換部１５Ａと、ランプ電圧生成部１５Ｂと、加算部１５Ｃと、備える。ＩＶ変換部１５Ａは、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１のオン区間中にハイサイドスイッチ素子Ｍ１に流れる電流（即ちハイサイドスイッチ素子Ｍ１のオン区間中におけるインダクタ電流ＩＬ）を電圧に変換することにより、当該電流に比例したセンス電圧Ｖｓｎｓを生成する。ランプ電圧生成部１５Ｂは、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１のオン区間中において０Ｖを起点に徐々に増加する鋸波状のランプ電圧Ｖｒｍｐを生成する。加算部１５Ｃは、センス電圧Ｖｓｎｓとランプ電圧Ｖｒｍｐの和の電圧をスロープ電圧Ｖｓｌｐとして生成する。ハイサイドスイッチ素子Ｍ１のオン区間以外の区間においてスロープ電圧Ｖｓｌｐは０Ｖである（但し、所定のバイアス電圧値を有していても良い）。周知の如く、ランプ電圧Ｖｒｍｐの加算により、カレントモード制御における出力帰還ループの発振を抑制することができる。
【0034】
＜２．基本スイッチング制御＞
次に、負荷電流ＩＬＤが比較的大きい場合に制御部１０にて実行可能な基本スイッチング制御について説明する。
次に、負荷電流ＩＬＤが比較的大きい場合に制御部１０にて実行可能な基本スイッチング制御について説明する。
【0035】
図５に基本スイッチング制御のタイミングチャートを示す。出力段が出力ロー状態であって且つクロック信号ＣＬＫがハイレベルであるタイミングｔＡ０を起点にして基本スイッチング制御を説明する。基本スイッチング制御において、タイミングｔＡ０ではスロープ電圧Ｖｓｌｐは０Ｖであり、その後、タイミングｔＡ１にてクロック信号ＣＬＫにアップエッジが生じると、制御ロジック部１７が制御信号ＣＮＴ１，ＣＮＴ２を切り替えることで出力段は出力ロー状態から出力ハイ状態に切り替わる。出力段が出力ハイ状態である区間では、インダクタ電流ＩＬが徐々に増大してゆき、これに連動してスロープ電圧Ｖｓｌｐも徐々に上昇してゆく。そして、誤差電圧Ｖｃｍｐ未満であったスロープ電圧ＶｓｌｐがタイミングｔＡ２にて誤差電圧Ｖｃｍｐにまで達すると、メインコンパレータ１６の出力信号ＲＳＴがローレベルからハイレベルに切り替わる、即ちリセット信号が発行される。リセット信号の発行を受けてロジック制御部１７により制御信号ＣＮＴ１，ＣＮＴ２が切り替わることで出力段は出力ハイ状態から出力ロー状態に切り替わる。出力段が出力ロー状態となると、速やかにスロープ電圧Ｖｓｌｐが０Ｖまで低下するため、信号ＲＳＴはローレベルに戻る。以後、同様の動作が繰り返される。
【0036】
このように、基本スイッチング制御では、基準周波数ｆＣＬＫ（期間Ｔｃｌｋの逆数）を有するクロック信号ＣＬＫのアップエッジに応答して出力段が出力ロー状態から出力ハイ状態に切り替わるため、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２は基準周波数ｆＣＬＫにてＰＷＭ制御されることになる。即ち、基本スイッチング制御では、入力電圧Ｖｉｎが基準周波数ｆＣＬＫにてパルス幅変調されることで出力電圧Ｖｏｕｔが得られる。“ＰＷＭ”はパルス幅変調の略語である。
【0037】
＜３．比較例に係る逆流保護機能＞
ここでは、後に説明する本開示に係る逆流保護機能との対比としての比較例に係る逆流保護機能について説明する。すなわち、図１に示す逆流検出部２１および逆流保護部２２について詳述する。
ここでは、後に説明する本開示に係る逆流保護機能との対比としての比較例に係る逆流保護機能について説明する。すなわち、図１に示す逆流検出部２１および逆流保護部２２について詳述する。
【0038】
図６には、比較例に係る逆流保護機能に関する構成を示す。図６に示す逆流検出部２１は、コンパレータ２１Ａから構成される。コンパレータ２１の非反転入力端は、ノードＮＤ１に接続される。コンパレータ２１の反転入力端は、逆流検出用の基準電圧ＲＣｒｅｆの印加端に接続される。
【0039】
ここで、図６に示すように、ノードＮＤ１から出力コンデンサＣ１側へのインダクタ電流ＩＬの流れる方向を正方向（図６の実線矢印）とし、出力コンデンサＣ１からノードＮＤ１側へのインダクタ電流ＩＬの流れる方向を負方向（図６の破線矢印）とする。負方向が逆流方向である。コンパレータ２１Ａは、ローサイドスイッチＭ２がオン状態のときに、ローサイドスイッチＭ２を負方向に流れるインダクタ電流ＩＬ（逆流電流ＩＬ１）を検出する。逆流電流ＩＬ１とローサイドスイッチ素子Ｍ２のオン抵抗によりノードＮＤ１に生じる電圧が基準電圧ＲＣｒｅｆを上回った場合、逆流電流ＩＬ１が所定の逆流検出閾値電流（０Ａよりも大きさが大きい閾値電流）を上回ったとして、コンパレータ２１Ａは、ハイレベルのコンパレータ出力信号ＣＰＯＵＴを出力する。これにより、逆流検出部２１は、ローサイドスイッチ素子Ｍ２に流れる逆流電流ＩＬ１の過電流を検出する。従って、逆流検出部２１は、逆流のいわゆるゼロクロスを検出するものとは異なる。なお、コンパレータ２１Ａは、ローサイドスイッチＭ２がオフ状態の場合は、コンパレータ出力信号ＣＰＯＵＴをローレベルとする。
【0040】
比較例に係る逆流保護機能の動作について、図７に示すタイミングチャートを参照して説明する。図７においては、上段から順に、クロック信号ＣＬＫ、スイッチ電圧Ｖｓｗ、コンパレータ出力信号ＣＰＯＵＴ、インダクタ電流ＩＬ、および、負荷電流ＩＬＤの波形例を示す。図７において、０Ａの電流レベルと、逆流検出閾値電流ＲＣｔｈを示している。０Ａレベルよりも下方の電流は、負方向の電流を示し、０Ａレベルよりも上方の電流は、正方向の電流を示し、０Ａレベルより離れるほど、電流の大きさは大きくなる。逆流検出閾値電流ＲＣｔｈは、負方向の０Ａよりも大きさが大きい閾値電流である。また、負荷電流ＩＬＤの負方向とは、負荷ＬＤから出力コンデンサＣ１側へ流れる方向である。
【0041】
まず、通常動作として、タイミングｔ１でクロック信号ＣＬＫのアップエッジが発生すると、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１がオン状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２がオフ状態とされる。これにより、負方向のインダクタ電流ＩＬは、逆流電流ＩＬ２（図６）としてオン状態のハイサイドスイッチ素子Ｍ１を流れ、インダクタ電流ＩＬの大きさは時間とともに減少する。
【0042】
そして、タイミングｔ２でリセット信号が発行されると、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１がオフ状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２がオン状態とされる。これにより、負方向のインダクタ電流ＩＬは、逆流電流ＩＬ１（図６）としてオン状態のローサイドスイッチ素子Ｍ２を流れ、インダクタ電流ＩＬの大きさは時間とともに増加する。そして、タイミングｔ３でクロック信号ＣＬＫのアップエッジが発生すると、再びハイサイドスイッチ素子Ｍ１がオン状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２がオフ状態とされ、インダクタ電流ＩＬの大きさが減少を開始する。以降、同様の動作が繰り返される。
【0043】
図７の例では、負方向の負荷電流ＩＬＤにより、負方向のインダクタ電流ＩＬの大きさが徐々に大きくなり、タイミングｔ４において、ローサイドスイッチ素子Ｍ２がオン状態でのインダクタ電流ＩＬが逆流検出閾値電流ＲＣｔｈに到達する。すると、逆流検出部２１におけるコンパレータ２１Ａのコンパレータ出力信号ＣＰＯＵＴがハイレベルとなり、逆流保護部２２はこれを受けてシャットダウンが行われる。ここでは、逆流保護部２２は、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１とローサイドスイッチ素子Ｍ２ともにオフ状態とする。これにより、逆流電流ＩＬ２がハイサイドスイッチ素子Ｍ１のボディダイオードＢＤを介して流れ、０Ａまで逆流電流ＩＬ２の大きさが減少する。このとき、スイッチ電圧Ｖｓｗは、通常動作時の値よりボディダイオードＢＤのＶｆだけ高い値となる。この場合、逆流検出部２１により検出する電流分、寄生トランジスタに電流を流すことになり、寄生トランジスタを起因とする誤動作のリスクが高くなる。
【0044】
＜４．逆流保護機能＞
＜＜第１実施形態＞＞
上記のような比較例における課題に鑑み、以下説明する本開示の実施形態に係る逆流保護機能が実施される。図８は、本開示の第１実施形態に係る逆流保護機能に関する構成を示す図である。
＜＜第１実施形態＞＞
上記のような比較例における課題に鑑み、以下説明する本開示の実施形態に係る逆流保護機能が実施される。図８は、本開示の第１実施形態に係る逆流保護機能に関する構成を示す図である。
【0045】
【0046】
逆流保護部２２は、スイッチング制御部２２１と、可変制御部２２２と、を有する。スイッチング制御部２２１は、逆流保護のためのハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２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２２１は、ロジック制御部１７、ハイサイドプリドライバ１８およびローサイドプリドライバ１９を介してスイッチング制御を行う。なお、スイッチング制御部２２１は、クロック信号ＣＬＫをカウント可能に構成される第１タイマー２２１Ａを有する。可変制御部２２２は、基準電圧ＲＣＲｅｆの可変制御を行うように構成される。可変制御部２２２は、クロック信号ＣＬＫをカウント可能に構成される第２タイマー２２２Ａを有する。
【0047】
図８に示す構成による逆流保護機能の動作について、図９に示すタイミングチャートを参照して説明する。図９においては、上段から順に、クロック信号ＣＬＫ、スイッチ電圧Ｖｓｗ、コンパレータ出力信号ＣＰＯＵＴ、および、インダクタ電流ＩＬの波形例を示す。図９において、先述した図７と同様に、０Ａの電流レベルと、逆流検出閾値電流ＲＣｔｈを示している。
【0048】
また、図９において、逆流保護スイッチング制御のイネーブル状態を示すイネーブル状態ＥＮＢを示している。イネーブル状態ＥＮＢがローレベルでディセーブルを示し、イネーブル状態ＥＮＢがハイレベルでイネーブルを示している。また、図９においては、可変制御信号Ｓｖをさらに示している。可変制御信号Ｓｖがローレベルの場合に、基準電圧ＲＣｒｅｆは０Ｖよりも大きい正の所定電圧とされ、可変制御信号Ｓｖがハイレベルの場合に、基準電圧ＲＣｒｅｆは０Ｖとされる。すなわち、可変制御信号Ｓｖがローレベルの場合に、逆流電流ＩＬ１（図８）における過電流検出が選択され、可変制御信号Ｓｖがハイレベルの場合に、逆流電流ＩＬ１のゼロクロス検出が選択される。
【0049】
ただし、可変制御信号Ｓｖがハイレベルの場合に、基準電圧ＲＣｒｅｆは必ずしも０Ｖでなく、０Ｖとは異なる０Ｖ付近の値としてもよい。すなわち、逆流電流ＩＬ１のゼロクロス検出は、０Ａ付近の閾値による検出であればよい。
【0050】
図９において、タイミングｔ１１～ｔ１３の動作は、先述した比較例におけるタイミングｔ１～ｔ３（図７）の動作と同様の通常動作であり、詳述は省く。なお、通常動作時には、逆流保護スイッチング制御はディセーブルであり（ＥＮＢ＝ローレベル）、可変制御信号Ｓｖは、基準電圧ＲＣｒｅｆとして正の所定電圧を選択している。図９の例では、このような通常動作が繰り返され、負方向のインダクタ電流ＩＬの大きさが徐々に大きくなり、ローサイドスイッチ素子Ｍ２がオン状態のときに、タイミングｔ１４にてインダクタ電流ＩＬ（逆流電流ＩＬ１）が逆流検出閾値電流ＲＣｔｈに到達する。
【0051】
このとき、ノードＮＤ１の電圧が正の電圧である基準電圧ＲＣｒｅｆを上回り、コンパレータ２１Ａからハイレベルのコンパレータ出力信号ＣＰＯＵＴが出力される。これを受け、逆流保護部２２において、逆流保護スイッチング制御がイネーブルとなり（ＥＮＢ＝ハイレベル）、スイッチング制御部２２１は、逆流保護のためのスイッチング制御を開始する。このとき、第１タイマー２２１Ａは、クロック信号ＣＬＫのカウントを開始する。
【0052】
一方、上記のようにコンパレータ２１Ａからハイレベルのコンパレータ出力信号ＣＰＯＵＴが出力されることを受け、可変制御部２２２は、可変制御信号Ｓｖにより基準電圧ＲＣｒｅｆとして０Ｖを選択する（Ｓｖ＝ハイレベル）。このとき、第２タイマー２２２Ａは、クロック信号ＣＬＫのカウントを開始する。
【0053】
スイッチング制御部２２１は、逆流保護動作を開始すると、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１をオン状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２をオフ状態へ切り替え、次のクロック信号ＣＬＫのダウンエッジの発生（図９ではタイミングｔ１５）までその状態を維持させる。これにより、負方向のインダクタ電流ＩＬ（逆流電流ＩＬ２）の大きさが時間とともに減少する。
【0054】
ただし、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１をオン状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２をオフ状態へ切り替えてから、所定の最小オン時間を経過する前に次のダウンエッジが発生した場合は、そのダウンエッジは無視し、さらに次のダウンエッジの発生まで状態を維持させる。これにより、クロック信号ＣＬＫのダウンエッジ直前に逆流保護動作が開始された場合などに、すぐにダウンエッジが発生してしまい、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１のオン状態の期間が短くなりすぎることを回避できる。
【0055】
タイミングｔ１５で次のダウンエッジが発生すると、スイッチング制御部２２１は、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１をオフ状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２をオン状態へ切り替え、コンパレータ２１Ａの出力（コンパレータ出力信号ＣＰＯＵＴ）の監視を開始する。これにより、負方向のインダクタ電流ＩＬ（逆流電流ＩＬ１）の大きさが時間とともに増加する。コンパレータ２１Ａの出力がハイレベルとなった場合に、スイッチング制御部２２１は、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１をオン状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２をオフ状態へ切り替える。すなわち、可変制御信号Ｓｖにより基準電圧ＲＣｒｅｆ＝０Ｖとされているため、０Ａ（＝逆流検出閾値電流）よりも大きい逆流電流ＩＬ１が検出されると、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１をオン状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２をオフ状態へ切り替える。
【0056】
図９のように、タイミングｔ１５の時点でインダクタ電流ＩＬは負方向であるため、すぐに逆流が検出され、タイミングｔ１６にてハイサイドスイッチ素子Ｍ１がオン状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２がオフ状態へ切り替えられる。その後、クロック信号ＣＬＫのダウンエッジの発生までその状態が維持される。タイミングｔ１７でダウンエッジが発生すると、スイッチング制御部２２１は、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１をオフ状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２をオン状態へ切り替える。そして、すぐにコンパレータ２１Ａにより逆流が検出されるため、タイミングｔ１８にてハイサイドスイッチ素子Ｍ１がオン状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２がオフ状態へ切り替えられる。
【0057】
その後、クロック信号ＣＬＫのダウンエッジの発生までその状態が維持される。タイミングｔ１９にてダウンエッジが発生すると、第１タイマー２２１Ａは、第１所定個数（ここでは３個）のクロック信号ＣＬＫをカウントしたとして、逆流保護スイッチング制御をディセーブルに切り替える（ＥＮＢ＝ローレベル）。これにより、スイッチング制御部２２１は、逆流保護のためのスイッチング制御を停止し、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１をオフ状態、ローサイドスイッチ素子Ｍ２をオン状態へ切り替える。スイッチング制御部２２１は、コンパレータ２１Ａの出力を監視し、コンパレータ２１Ａの出力がハイレベルになると、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２ともにオフ状態として、スイッチングを停止する。すなわち、ローサイドスイッチ素子Ｍ２を流れる電流のゼロクロスが検出されると、スイッチングが停止される。図９では、タイミングｔ２０にてゼロクロスが検出され、スイッチングが停止される。
【0058】
このように、本実施形態では、オン状態でのローサイドスイッチ素子Ｍ２に流れる逆流電流の過電流（逆流検出閾値電流）が検出されると、スイッチング制御部２２１により次のクロック信号ＣＬＫのダウンエッジまでハイサイドスイッチ素子Ｍ１をオン状態に維持する制御と、逆流検出閾値電流を０Ａに切り替えての逆流検出制御を繰り返すことで、負方向（逆流方向）のインダクタ電流ＩＬの大きさを０Ａに向かって減少させてゆき（デガウス動作）、インダクタ電流ＩＬが０Ａとなってからスイッチングの停止が行われる。これにより、オフ状態であるハイサイドスイッチ素子Ｍ１のボディダイオードＢＤに逆流電流が流れることを抑制し、寄生動作による不具合を抑制できる。従って、安全にスイッチングの停止を行うことができる。
【0059】
なお、第１タイマー２２１Ａは、負方向のインダクタ電流ＩＬの大きさを充分に低減させることができる逆流保護スイッチング制御のイネーブルの期間（ＥＮＢ＝ハイレベルの期間）を確保するための第１所定個数のクロック信号ＣＬＫをカウントする。第１所定個数は、図９の例では３個としたが、３個以外でもよい。
【0060】
また、第１タイマー２２１Ａが第１所定個数のクロック信号ＣＬＫをカウントした後に、第２タイマー２２２Ａが第２所定個数のクロック信号ＣＬＫをカウントする。第２所定個数は、第１所定個数より多い。図９の例では、タイミングｔ１９の後、４個とした第２所定個数のクロックＣＬＫがタイミングｔ２１にてカウントされる。これにより、可変制御部２２２は、可変制御信号Ｓｖにより基準電圧ＲＣｒｅｆを０Ｖから所定の正の電圧に切り替える（Ｓｖ＝ローレベル）。これにより、逆流検出部２１における検出は、ゼロクロス検出から逆流電流の過電流検出に切り替わる。第２所定個数を第１所定個数よりも多くすることで、なるべく長い期間、逆流検出部２１での検出をゼロクロス検出にすることができ、より確実にインダクタ電流ＩＬを０Ａとした状態でスイッチングを停止できる。
【0061】
また、逆流保護状態のときにチップイネーブルＯＦＦ動作が指示された場合は、上記のように逆流検出部２１の検出が切り替わってから（タイミングｔ２１の後）、チップイネーブルＯＦＦ動作を実行すればよい。また、チップイネーブルＯＦＦ動作が指示されていない場合は、上記のように逆流検出部２１の検出が切り替わってから通常動作に戻ればよい。
【0062】
＜＜第２実施形態＞＞
次に、本開示の第２実施形態に係る逆流保護機能について説明する。本実施形態での構成は、先述の図８で示した構成（第１実施形態）において、タイマー２２１Ａ，２２２Ａを設けない構成とすればよい。
次に、本開示の第２実施形態に係る逆流保護機能について説明する。本実施形態での構成は、先述の図８で示した構成（第１実施形態）において、タイマー２２１Ａ，２２２Ａを設けない構成とすればよい。
【0063】
本実施形態に係る逆流保護機能の動作について、図１０に示すタイミングチャートを参照して説明する。本実施形態では、逆流検出部２１により逆流電流の過電流が検出されると（タイミングｔ１４）、スイッチング制御部２２１により、次のクロック信号ＣＬＫのダウンエッジまでハイサイドスイッチ素子Ｍ１をオン状態に維持する制御と、逆流検出閾値電流を０Ａに切り替えての逆流検出制御を繰り返すことで、逆流保護のためのスイッチング制御を行うことは第１実施形態と同様である。本実施形態では、上記のようなスイッチング制御を行うとともに、逆流保護部２２は、ローサイドスイッチ素子Ｍ２をオン状態としている場合に、コンパレータ２１Ａの出力がローレベルからハイレベルへ切り替わるかを監視する。すなわち、可変制御信号Ｓｖにより基準電圧ＲＣｒｅｆ＝０Ｖとされているため、ローサイドスイッチ素子Ｍ２を流れる正方向のインダクタ電流ＩＬが負方向に切り替わるゼロクロスを監視する。
【0064】
図１０の例では、タイミングｔ１９（図９と同様）でローサイドスイッチ素子Ｍ２がオン状態へ切り替わった後、タイミングｔ２０でインダクタ電流ＩＬのゼロクロスが検出される。なお、図１０に示すように、タイミングｔ１７などのように逆流電流ＩＬ２（負方向のインダクタ電流ＩＬ）が流れているときにローサイドスイッチ素子Ｍ２がオン状態に切り替えられた場合は、短い期間Ｔ１ですぐにゼロクロスが検出されるが、タイミングｔ１９のように正方向のインダクタ電流ＩＬが流れているときにローサイドスイッチ素子Ｍ２がオン状態に切り替えられた場合、期間Ｔ１よりも長い期間Ｔ２の経過後にゼロクロスが検出される。従って、ローサイドスイッチ素子Ｍ２がオン状態に切り替えられてから所定期間以上経過後にゼロクロスが検出されるかを監視する。スイッチング制御部２２１は、ゼロクロスが検出されると、ハイサイドスイッチ素子Ｍ１およびローサイドスイッチ素子Ｍ２ともにオフ状態とし、スイッチングを停止する。このとき、逆流保護スイッチング制御がディセーブル（ＥＮＢ＝ローレベル）とされ、可変制御部２２２は、可変制御信号Ｓｖにより基準電圧ＲＣｒｅｆを０Ｖから正の電圧へ切り替える。
【0065】
このような本実施形態によっても、逆流電流の過電流が検出された場合に、インダクタ電流ＩＬを０Ａとしてからスイッチングを停止するため、安全にスイッチングを停止できる。特に、本実施形態では、第１実施形態のようなタイマー制御が不要となる。
【0066】
＜＜第３実施形態＞＞
次に、本開示の第３実施形態に係る逆流保護機能について説明する。図１１に、本実施形態に係る逆流保護機能に関する構成を示す。
次に、本開示の第３実施形態に係る逆流保護機能について説明する。図１１に、本実施形態に係る逆流保護機能に関する構成を示す。
【0067】
図１１に示す構成においては、逆流検出部２１は、コンパレータ２１Ａに加えて、コンパレータ２１Ｂを有する。コンパレータ２１Ａは、第１実施形態と同様に、ノードＮＤ１の電圧と基準電圧ＲＣｒｅｆとを比較するが、第１実施形態と異なり、基準電圧ＲＣｒｅｆは可変ではなく、固定である。また、コンパレータ２１Ｂの非反転入力端は、ノードＮＤ１に接続され、コンパレータ２１Ｂの反転入力端は、グランド電位の印加端に接続される。これにより、コンパレータ２１Ｂは、ローサイドスイッチ素子Ｍ２を流れる電流のゼロクロスを検出する。また、図１１に示す構成においては、逆流保護部２２は、可変制御部は有さず、スイッチング制御部２２１を有する。
【0068】
図１１に示す構成による逆流保護動作では、第１実施形態または第２実施形態における制御において、基準電圧ＲＣｒｅｆ＝０Ｖとしたコンパレータ２１Ａに基づく制御を、ゼロクロス検出用のコンパレータ２１Ｂに基づく制御に置き換えればよい。このような本実施形態によれば、基準電圧ＲＣｒｅｆを可変させるための構成が不要となる。
【0069】
＜５．その他＞
なお、本開示に係る種々の技術的特徴は、上記実施形態の他、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
なお、本開示に係る種々の技術的特徴は、上記実施形態の他、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【0070】
＜６．付記＞
以上の通り、例えば、本開示に係る電源制御装置（１）は、
入力電圧（Ｖｉｎ）の印加端とグランド電位の印加端との間に直列に接続されるハイサイドスイッチ素子（Ｍ１）およびローサイドスイッチ素子（Ｍ２）と、
前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子とが接続されるノードに接続される第１端を有するインダクタ（Ｌ１）と、
前記インダクタの第２端に接続される出力コンデンサ（Ｃ１）と、を備える同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＡＡ）に用いられる電源制御装置であって、
オン状態の前記ローサイドスイッチ素子に流れる逆流電流を検出する逆流検出部（２１）と、
前記逆流検出部により前記逆流電流の過電流が検出された場合に、クロック信号（ＣＬＫ）のエッジ発生まで前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態で維持する第１制御と、前記エッジ発生により前記ハイサイドスイッチ素子をオフ状態、前記ローサイドスイッチ素子をオン状態に切り替えてから前記逆流検出部により前記逆流電流のゼロクロスが検出された場合に前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態に切り替える第２制御と、前記第１制御および前記第２制御の繰り返しの後に前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子ともにオフ状態とする第３制御と、を実行可能に構成されるスイッチング制御部（２２１）を有する逆流保護部（２２）と、を備える（第１の構成）。
以上の通り、例えば、本開示に係る電源制御装置（１）は、
入力電圧（Ｖｉｎ）の印加端とグランド電位の印加端との間に直列に接続されるハイサイドスイッチ素子（Ｍ１）およびローサイドスイッチ素子（Ｍ２）と、
前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子とが接続されるノードに接続される第１端を有するインダクタ（Ｌ１）と、
前記インダクタの第２端に接続される出力コンデンサ（Ｃ１）と、を備える同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＡＡ）に用いられる電源制御装置であって、
オン状態の前記ローサイドスイッチ素子に流れる逆流電流を検出する逆流検出部（２１）と、
前記逆流検出部により前記逆流電流の過電流が検出された場合に、クロック信号（ＣＬＫ）のエッジ発生まで前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態で維持する第１制御と、前記エッジ発生により前記ハイサイドスイッチ素子をオフ状態、前記ローサイドスイッチ素子をオン状態に切り替えてから前記逆流検出部により前記逆流電流のゼロクロスが検出された場合に前記ハイサイドスイッチ素子をオン状態、前記ローサイドスイッチ素子をオフ状態に切り替える第２制御と、前記第１制御および前記第２制御の繰り返しの後に前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子ともにオフ状態とする第３制御と、を実行可能に構成されるスイッチング制御部（２２１）を有する逆流保護部（２２）と、を備える（第１の構成）。
【0071】
また、上記第１の構成において、前記逆流検出部（２１）は、前記ノード（ＮＤ１）に接続可能な第１入力端と、基準電圧（ＲＣｒｅｆ）の印加端に接続可能な第２入力端と、を含むコンパレータ（２１Ａ）を有し、前記逆流保護部（２２）は、前記基準電圧を可変制御する可変制御部（２２２）を有する構成としてもよい（第２の構成）。
【0072】
また、上記第１の構成において、前記逆流検出部（２１）は、前記ノード（ＮＤ１）に接続可能な第１入力端と、基準電圧（ＲＣｒｅｆ）の印加端に接続可能な第２入力端と、を含む第１コンパレータ（２１Ａ）と、前記ノードに接続可能な第１入力端と、グランド電位の印加端に接続可能な第２入力端と、を含む第２コンパレータ（２１Ｂ）と、を有する構成としてもよい（第３の構成）。
【0073】
また、上記第１から第３のいずれかの構成において、前記スイッチング制御部（２２１）は、第１タイマー（２２１Ａ）を有し、前記第１タイマーにより前記クロック信号（ＣＬＫ）を第１所定個数カウントするまで、前記第１制御および前記第２制御を繰り返し実行可能に構成される構成としてもよい（第４の構成）。
【0074】
また、上記第４の構成において、前記逆流検出部（２１）は、前記ノード（ＮＤ１）に接続可能な第１入力端と、基準電圧（ＲＣｒｅｆ）の印加端に接続可能な第２入力端と、を含むコンパレータ（２１Ａ）を有し、前記逆流保護部（２２）は、前記基準電圧を可変制御する可変制御部（２２２）を有し、前記可変制御部は、第２タイマー（２２２Ａ）を有し、前記逆流電流の過電流が検出されてから、前記第２タイマーにより前記クロック信号（ＣＬＫ）を前記第１所定個数よりも多い第２所定個数カウントするまで前記基準電圧を０Ｖ付近に制御可能に構成される構成としてもよい（第５の構成）。
【0075】
また、上記第５の構成において、前記電源制御装置（１）をシャットダウンさせる指示が前記逆流保護部（２２２）による保護動作のときにあった場合、前記第２所定個数のカウント後にシャットダウンが行われる構成としてもよい（第６の構成）。
【0076】
また、上記第１から第３のいずれかの構成において、前記スイッチング制御部（２２１）は、前記第１制御および前記第２制御を繰り返し実行しつつ、前記逆流検出部（２１）によりオン状態の前記ローサイドスイッチ素子（Ｍ２）を流れる電流の正方向から負方向へ切り替わるゼロクロスが検出されるかを監視可能に構成される構成としてもよい（第７の構成）。
【0077】
また、本開示の別態様は、上記いずれかの構成とした電源制御装置（１）と、前記ハイサイドスイッチ素子（Ｍ１）および前記ローサイドスイッチ素子（Ｍ２）と、前記インダクタ（Ｌ１）と、前記出力コンデンサ（Ｃ１）と、を備える同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＡＡ）である。
【産業上の利用可能性】
【0078】
本開示は、同期整流型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータに利用することが可能である。
【符号の説明】
【0079】
１ 電源ＩＣ
１０ 制御部
１１ エラーアンプ
１２ 基準電圧源
１３ 抵抗
１４ コンデンサ
１５ スロープ電圧生成部
１５Ａ ＩＶ変換部
１５Ｂ ランプ電圧生成部
１５Ｃ 加算部
１６ メインコンパレータ
１７ ロジック制御部
１８ ハイサイドプリドライバ
１９ ローサイドプリドライバ
２０ クロック生成部
２１ 逆流検出部
２１Ａ，２１Ｂ コンパレータ
２２ 逆流保護部
３０ 内部電源回路
２２１ スイッチング制御部
２２１Ａ 第１タイマー
２２２ 可変制御部
２２２Ａ 第２タイマー
ＡＡ スイッチング電源装置
ＢＤ ボディダイオード
Ｃ１ 出力コンデンサ
Ｌ１ インダクタ
ＬＤ 負荷
Ｍ１ ハイサイドスイッチ素子
Ｍ２ ローサイドスイッチ素子
Ｒ１，Ｒ２ 帰還抵抗
ＴＭ１～ＴＭ４ 外部端子
１０ 制御部
１１ エラーアンプ
１２ 基準電圧源
１３ 抵抗
１４ コンデンサ
１５ スロープ電圧生成部
１５Ａ ＩＶ変換部
１５Ｂ ランプ電圧生成部
１５Ｃ 加算部
１６ メインコンパレータ
１７ ロジック制御部
１８ ハイサイドプリドライバ
１９ ローサイドプリドライバ
２０ クロック生成部
２１ 逆流検出部
２１Ａ，２１Ｂ コンパレータ
２２ 逆流保護部
３０ 内部電源回路
２２１ スイッチング制御部
２２１Ａ 第１タイマー
２２２ 可変制御部
２２２Ａ 第２タイマー
ＡＡ スイッチング電源装置
ＢＤ ボディダイオード
Ｃ１ 出力コンデンサ
Ｌ１ インダクタ
ＬＤ 負荷
Ｍ１ ハイサイドスイッチ素子
Ｍ２ ローサイドスイッチ素子
Ｒ１，Ｒ２ 帰還抵抗
ＴＭ１～ＴＭ４ 外部端子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】