(57)【要約】【課題】半導体装置の破壊を防ぐことによって機能安全を確保することが可能な半導体装置及びそれを備えたスイッチング電源を提供すること。【解決手段】一実施の形態によれば、半導体装置１は、パルス信号Ｓ１を生成する制御回路１１と、外部から電源電圧ＶＳＵＰが供給される入力端子ＩＮと、スイッチング電源１０の構成要素であるインダクタＬ１及びダイオードＤ１が外部に接続された出力端子ＳＶＣと、の間に設けられ、パルス信号Ｓ１に基づいてオンオフが制御されるドライブトランジスタＴｒ１と、出力端子ＳＶＣと接地電圧端子ＧＮＤとの間に設けられたＥＳＤ保護素子Ｄ２と、を備え、出力端子ＳＶＣの電圧が供給されるノードＮ１の電圧ＶｓによってダイオードＤ１のオープン故障の有無を判定する比較回路ＣＭＰ１と、を備える。【選択図】図１
2020072526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１制御信号を生成する制御回路と、
外部から電源電圧が供給される第１端子と、スイッチング電源の構成要素であるインダクタ及びダイオードが外部に接続された第２端子と、の間に設けられ、前記第１制御信号に基づいてオンオフが制御される第１トランジスタと、
前記第２端子と接地電圧端子との間に設けられたＥＳＤ保護素子と、
前記第２端子の電圧に応じた電圧が供給される第１ノードの電圧に基づいて、前記ダイオードのオープン故障の有無を判定する判定回路と、
を備えた、半導体装置。
【請求項２】
前記判定回路は、
参照電圧源と、
前記参照電圧源によって生成された参照電圧と、前記第１ノードの電圧と、を比較する比較回路と、
を備えた、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２端子と前記第１ノードとの間に設けられ、前記第１制御信号に基づいて前記第１トランジスタと相補的にオンオフが制御される第２トランジスタと、
前記第１制御信号に応じた電圧を出力するバッファと、
前記バッファの出力端子と、前記第１ノードと、の間に設けられた容量素子と、
をさらに備えた、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記バッファは、前記第２トランジスタがオフした場合、前記第２トランジスタがオンした場合よりも高い電圧を出力するように構成されている、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記判定回路は、
参照電圧源と、
前記参照電圧源によって生成された参照電圧と、前記第１ノードの電圧と、を比較する比較回路と、
を備えた、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記参照電圧源は、前記参照電圧が、前記ダイオードがオープン故障している場合における前記第２トランジスタのオフ時の前記第１ノードの電圧よりも高く、かつ、前記ダイオードがオープン故障していない場合における前記第２トランジスタのオフ時の前記第１ノードの電圧よりも低くなるように構成されている、
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１トランジスタと前記第２端子との間に設けられた第１ボンディングワイヤと、
前記第１ボンディングワイヤと交流結合された第２ボンディングワイヤと、
をさらに備え、
前記判定回路は、前記第２端子から前記第１及び前記第２ボンディングワイヤを介して前記第１ノードに伝達された電圧に基づいて、前記ダイオードのオープン故障の有無を判定するように構成されている、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記判定回路は、
参照電圧源と
前記参照電圧源によって生成された参照電圧と、前記第１ノードの電圧と、を比較する比較回路と、
をさらに備えた、
請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２ボンディングワイヤよりも前記第１ボンディングワイヤから離れて設けられた第３ボンディングワイヤをさらに備え、
前記参照電圧源は、前記第３ボンディングワイヤを介して供給される電圧を基準にして前記参照電圧を生成するように構成されている、
請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の半導体装置と、
前記半導体装置の前記第２端子と、外部出力端子と、の間に設けられたインダクタと、
前記半導体装置の前記第２端子と、接地電圧端子と、の間に設けられたダイオードと、
を備えた、スイッチング電源。
【請求項１１】
第１制御信号を生成する制御回路と、
外部から電源電圧が供給される第１端子と、スイッチング電源の構成要素であるインダクタ及びダイオードが外部に接続された第２端子と、の間に設けられ、前記第１制御信号に基づいてオンオフが制御される第１トランジスタと、
前記第２端子と接地電圧端子との間に設けられたＥＳＤ保護素子と、
前記第２端子と第１ノードとの間に設けられ、前記第１制御信号に基づいて前記第１トランジスタと相補的にオンオフが制御される第２トランジスタと、
前記第１制御信号に応じた電圧を出力するバッファと、
前記バッファの出力端子と、前記第１ノードと、の間に設けられた容量素子と、
を備え、
前記第２端子の電圧に応じた電圧が供給される前記第１ノードの電圧に基づいて、前記ダイオードのオープン故障の有無が判定される、半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体装置と、
前記半導体装置の前記第２端子と、外部出力端子と、の間に設けられたインダクタと、
前記半導体装置の前記第２端子と、接地電圧端子と、の間に設けられたダイオードと、
を備えた、スイッチング電源。
【請求項１３】
演算処理装置をさらに備え、
前記演算処理装置は、
前記第１ノードの電圧をＡＤ変換するＡＤコンバータと、
前記ＡＤコンバータによるＡＤ変換結果から前記ダイオードのオープン故障の有無を判定する判定回路と、
を有する、請求項１２に記載のスイッチング電源。
【請求項１４】
前記演算処理装置は、
前記ＡＤコンバータから逐次出力される複数の前記ＡＤ変換結果が格納されるメモリをさらに備え、
前記判定回路は、前記メモリに格納された前記複数のＡＤ変換結果から前記ダイオードのオープン故障の有無を判定するように構成されている、
請求項１３に記載のスイッチング電源。
【請求項１５】
前記制御回路は、前記判定回路によって前記ダイオードにオープン故障が発生していると判定された場合、前記第１トランジスタを強制的にオフに制御するように構成されている、
請求項１３に記載のスイッチング電源。
【請求項１６】
前記制御回路は、前記判定回路によって前記ダイオードにオープン故障が発生していると判定された場合、前記第１トランジスタのスイッチング周波数を所定の周波数に切り替えるように構成されている、
請求項１３に記載のスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置及びそれを備えたスイッチング電源に関し、例えば半導体装置の破壊を防ぐことによって機能安全を確保するのに適した半導体装置及びそれを備えたスイッチング電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の車載用ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）では、機能安全に関する要求が厳しくなっている。例えば、車両に搭載される降圧型のスイッチング電源においても、ＡＳＩＣに外付けされたダイオードに故障が発生した場合には、速やかに動作を停止するかセーフモードに移行することによってＡＳＩＣの破壊を防ぐことが求められている。
【０００３】
特許文献１には、降圧型のスイッチング電源の保護回路が開示されている。具体的には、スイッチング電源は、主スイッチング素子と、インダクタと、主スイッチング素子がオンの期間にインダクタに蓄えられていたエネルギーを、主スイッチング素子がオフの期間に負荷に供給するように構成されたフライホイルダイオードと、保護回路と、を備える。保護回路は、主スイッチング素子へのスイッチング信号波形と、フライホイルダイオード電圧波形と、を比較して、両者が一致しない場合に、スイッチング回路を電源から遮断するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２２８４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された保護回路は、フライホイルダイオードのショート故障を検出することはできるが、フライホイルダイオードのオープン故障を検出することができない、という問題があった。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施の形態によれば、半導体装置は、第１制御信号を生成する制御回路と、外部から電源電圧が供給される第１端子と、スイッチング電源の構成要素であるインダクタ及びダイオードが外部に接続された第２端子と、の間に設けられ、前記第１制御信号に基づいてオンオフが制御される第１トランジスタと、前記第２端子と接地電圧端子との間に設けられたＥＳＤ保護素子と、前記第２端子の電圧に応じた電圧が供給される第１ノードの電圧に基づいて、前記ダイオードのオープン故障の有無を判定する判定回路と、を備える。
【０００７】
一実施の形態によれば、半導体装置は、第１制御信号を生成する制御回路と、外部から電源電圧が供給される第１端子と、スイッチング電源の構成要素であるインダクタ及びダイオードが外部に接続された第２端子と、の間に設けられ、前記第１制御信号に基づいてオンオフが制御される第１トランジスタと、前記第２端子と接地電圧端子との間に設けられたＥＳＤ保護素子と、前記第２端子と前記第１ノードとの間に設けられ、前記第１制御信号に基づいて前記第１トランジスタと相補的にオンオフが制御される第２トランジスタと、前記第１制御信号に応じた電圧を出力するバッファと、前記バッファの出力端子と、前記第１ノードと、の間に設けられた容量素子と、を備え、前記第２端子の電圧に応じた電圧が供給される第１ノードの電圧に基づいて、前記ダイオードのオープン故障の有無が判定される。
【発明の効果】
【０００８】
前記一実施の形態によれば、半導体装置の破壊を防ぐことによって機能安全を確保することが可能な半導体装置及びそれを備えたスイッチング電源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかるスイッチング電源の構成例を示す図である。
【図２】図１に示すスイッチング電源の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】実施の形態２にかかるスイッチング電源の構成例を示す図である。
【図４】図３に示すスイッチング電源の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】実施の形態３にかかるスイッチング電源の構成例を示す図である。
【図６】図５に示すスイッチング電源の測定値及び予測値の例を示す図である。
【図７】実施の形態４にかかるスイッチング電源の構成例を示す図である。
【図８】図７に示すスイッチング電源の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】実施の形態１に至る前の構想にかかるスイッチング電源の構成例を示す図である。
【図１０】図９に示すスイッチング電源の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１１】
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００１２】
＜発明者による事前検討＞
実施の形態１にかかる半導体装置及びそれを備えたスイッチング電源の説明をする前に、発明者が事前検討した内容について説明する。
【００１３】
図９は、実施の形態１に至る前の構想にかかる降圧型のスイッチング電源５０の構成例を示す図である。スイッチング電源５０は、例えば、車両にエアバックの制御のために搭載される。
【００１４】
図９に示すように、スイッチング電源５０は、半導体装置５と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１と、容量素子Ｃ１と、を備える。半導体装置５は、例えば、半導体チップをパッケージ化したものである。半導体チップ上に形成された回路と、半導体装置５外部の回路とは、図示しないボンディングワイヤ（及びリードフレーム）を介して、電気的に接続可能に構成されている。
【００１５】
半導体装置５は、増幅回路ＡＭＰ１と、制御回路１１と、ドライブトランジスタ（第１トランジスタ）Ｔｒ１と、ＥＳＤ保護素子Ｄ２と、を備える。なお、ＥＳＤ保護素子Ｄ２は、ダイオードによって構成されている。また、ドライブトランジスタＴｒ１は、例えば、ＰチャネルＭＯＳトランジスタである。
【００１６】
半導体装置５の内部において、ドライブトランジスタＴｒ１は、半導体装置１外部から電源電圧ＶＳＵＰが供給される入力端子ＩＮと、出力端子ＳＶＣと、の間に設けられ、パルス信号（制御信号）Ｓ１に応じてオンオフを切り替える。また、ＥＳＤ保護素子Ｄ２は、出力端子ＳＶＣと、接地電圧端子ＧＮＤと、の間に設けられている。より具体的には、ＥＳＤ保護素子Ｄ２を構成するダイオードのアノードは、接地電圧端子ＧＮＤに接続され、カソードは、出力端子ＳＶＣに接続されている。なお、入力端子ＩＮ及び出力端子ＳＶＣは、例えば、リードフレームである。
【００１７】
半導体装置５の外部において、ダイオードＤ１は、出力端子ＯＵＴと、接地電圧端子ＧＮＤと、の間に設けられている。より具体的には、ダイオードＤ１のアノードは接地電圧端子ＧＮＤに接続され、ダイオードＤ１のカソードは出力端子ＳＶＣに接続されている。また、半導体装置５の外部において、インダクタＬ１は、半導体装置５の出力端子ＳＶＣと、スイッチング電源５０の出力端子ＯＵＴと、の間に設けられている。さらに、半導体装置５の外部において、容量素子Ｃ１は、スイッチング電源５０の出力端子ＯＵＴと、接地電圧端子ＧＮＤと、の間に設けられている。
【００１８】
例えば、ドライブトランジスタＴｒ１がオンすることにより、入力端子ＩＮからドライブトランジスタＴｒ１、出力端子ＳＶＣ、及び、インダクタＬ１を介して、スイッチング電源５０の出力端子ＯＵＴに向けて電流が流れる。このとき、インダクタＬ１には、電流エネルギーが蓄えられる。その後、ドライブトランジスタＴｒ１がオフすることにより、入力端子ＩＮからドライブトランジスタＴｒ１、出力端子ＳＶＣ、及び、インダクタＬ１に流れていた電流が遮断される。インダクタＬ１は、直前に流れていた電流の電流値を維持しようとして、蓄えた電流エネルギーを出力端子ＯＵＴに向けて放出する。それにより、接地電圧端子ＧＮＤからダイオードＤ１及びインダクタＬ１を介して出力端子ＯＵＴに向けて電流が流れる。出力端子ＯＵＴに流れる電流は、容量素子Ｃ１によって電圧に変換される。このような動作を繰り返すことで、スイッチング電源５０は、電源電圧ＶＳＵＰをパルス信号Ｓ１のデューティ比に応じて降圧させた出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００１９】
半導体装置５の内部において、増幅回路ＡＭＰ１は、出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｔｒｇとの電位差を増幅する。制御回路１１は、増幅回路ＡＭＰ１による増幅結果に応じたデューティ比のパルス信号Ｓ１を出力する。
【００２０】
例えば、増幅回路ＡＭＰ１は、出力電圧Ｖｏｕｔが低下して目標電圧Ｖｔｒｇ以下になった場合、Ｈレベルの増幅結果を出力する。このとき、制御回路１１は、パルス信号Ｓ１のデューティ比を大きくすることによって出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。また、増幅回路ＡＭＰ１は、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇して目標電圧Ｖｔｒｇより大きくなった場合、Ｌレベルの増幅結果を出力する。このとき、制御回路１１は、パルス信号Ｓ１のデューティ比を小さくすることによって出力電圧Ｖｏｕｔを降下させる。それにより、スイッチング電源５０は、安定した出力電圧Ｖｏｕｔを生成することができる。
【００２１】
（スイッチング電源５０の故障前後の動作）
続いて、図１０を用いて、スイッチング電源５０の故障前後の動作について説明する。
図１０は、スイッチング電源５０の動作を示すタイミングチャートである。
【００２２】
図１０に示すように、スイッチング電源５０では、ダイオードＤ１にオープン故障が発生した場合でも、ダイオードＤ１の代わりにＥＳＤ保護素子Ｄ２に電流が流れることによって、意図せずに降圧動作が継続される。以下、詳細に説明する。
【００２３】
まず、半導体装置５に外付けされたダイオードＤ１にオープン故障が発生していない場合（時刻ｔ５１〜ｔ５２）、出力端子ＳＶＣの電圧値は、ドライブトランジスタＴｒ１のオン時には、電源電圧ＶＳＵＰレベルを示し、ドライブトランジスタＴｒ１のオフ時には、ダイオードＤ１に順方向電流Ｉｄが流れるため、接地電圧ＧＮＤからダイオードＤ１の順方向電圧だけ降下させた負電圧レベルを示す。このとき、出力端子ＳＶＣの電圧値は、例えば−０．３Ｖを示す。
【００２４】
それに対し、半導体装置５に外付けされたダイオードＤ１にオープン故障が発生した場合（時刻ｔ５２以降）、出力端子ＳＶＣの電圧値は、ドライブトランジスタＴｒ１のオン時には、電源電圧ＶＳＵＰレベルを示し、ドライブトランジスタＴｒ１のオフ時には、ダイオードＤ１の代わりにＥＳＤ保護素子Ｄ２に順方向電流Ｉｅｓｄが流れるため、接地電圧ＧＮＤからＥＳＤ保護素子Ｄ２の順方向電圧だけ降下させた負電圧レベルを示す。ここで、ＥＳＤ保護素子Ｄ２は、は、ダイオードＤ１の順方向電圧よりも高い順方向電圧となるように構成されている。そのため、出力端子ＳＶＣの電圧値は、例えば−１Ｖを示す。
【００２５】
ところで、車載用ＡＳＩＣでは、機能安全に関する要求が厳しくなっている。そのため、車両に搭載されるスイッチング電源においても、ＡＳＣＩに外付けされたダイオードＤ１にオープン故障が発生した場合でも、ＡＳＩＣが破壊しないことが求められている。
【００２６】
しかしながら、スイッチング電源５０では、ダイオードＤ１にオープン故障が発生した場合でも、ダイオードＤ１の代わりにＥＳＤ保護素子Ｄ２に電流が流れることによって、意図せずに降圧動作が継続されてしまう。そのため、降圧動作によってＥＳＤ保護素子Ｄ２に流れる順方向電流がＥＳＤ保護素子Ｄ２の電流能力を超えてしまった場合、ＥＳＤ保護素子Ｄ２が破壊してしまうという問題があった。
【００２７】
特に近年では、プロセス微細化に伴ってＥＳＤ保護素子の順方向電流能力が減少してきているため、ダイオードＤ１のオープン故障による意図しない降圧動作によってＥＳＤ保護素子Ｄ２は破壊しやすくなっている。なお、ＥＳＤ保護素子Ｄ２の破壊を防ぐため当該ＥＳＤ保護素子Ｄ２の順方向電流能力を高くしようとすると、ＥＳＤ保護素子Ｄ２のサイズが大きくなってしまうため、チップコストが増大してしまう。
【００２８】
そこで、発明者は、ＡＳＩＣ（半導体装置）に外付けされたダイオードのオープン故障を検出して速やかに動作を停止するかセーフモードに移行することによって、ＡＳＩＣの破壊を防いで機能安全を確保することが可能な、実施の形態１にかかる半導体装置及びそれを備えたスイッチング電源を見いだした。
【００２９】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１にかかる降圧型のスイッチング電源１０の構成例を示す図である。スイッチング電源１０は、例えば、車両にエアバックの制御のために搭載される。
【００３０】
図１に示すように、スイッチング電源１０は、半導体装置１と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１と、容量素子Ｃ１と、を備える。半導体装置１は、例えば、半導体チップをパッケージ化したものである。半導体チップ上に形成された回路と、半導体装置１外部の回路とは、図示しないボンディングワイヤ（及びリードフレーム）を介して、電気的に接続可能に構成されている。
【００３１】
半導体装置１は、増幅回路ＡＭＰ１と、制御回路１１と、ドライブトランジスタＴｒ１と、ＥＳＤ保護素子Ｄ２と、比較回路（判定回路）ＣＭＰ１と、参照電圧源１２と、を備える。なお、ＥＳＤ保護素子Ｄ２は、ダイオードによって構成されている。また、ドライブトランジスタＴｒ１は、例えば、ＰチャネルＭＯＳトランジスタであるが、同様の動作を実現できるのであれば、ＮチャネルＭＯＳトランジスタであってもよい。
【００３２】
半導体装置１の内部において、ドライブトランジスタＴｒ１は、半導体装置１外部から電源電圧ＶＳＵＰが供給される入力端子ＩＮと、出力端子ＳＶＣと、の間に設けられ、パルス信号（制御信号）Ｓ１に応じてオンオフを切り替える。また、ＥＳＤ保護素子Ｄ２は、出力端子ＳＶＣと、接地電圧端子ＧＮＤと、の間に設けられている。より具体的には、ＥＳＤ保護素子Ｄ２を構成するダイオードのアノードは、接地電圧端子ＧＮＤに接続され、カソードは、出力端子ＳＶＣに接続されている。なお、入力端子ＩＮ及び出力端子ＳＶＣは、例えば、リードフレームである。
【００３３】
半導体装置１の外部において、ダイオードＤ１は、出力端子ＯＵＴと、接地電圧端子ＧＮＤと、の間に設けられている。より具体的には、ダイオードＤ１のアノードは接地電圧端子ＧＮＤに接続され、ダイオードＤ１のカソードは出力端子ＳＶＣに接続されている。また、半導体装置１の外部において、インダクタＬ１は、半導体装置１の出力端子ＳＶＣと、スイッチング電源１０の出力端子ＯＵＴと、の間に設けられている。さらに、半導体装置１の外部において、容量素子Ｃ１は、スイッチング電源１０の出力端子ＯＵＴと、接地電圧端子ＧＮＤと、の間に設けられている。
【００３４】
例えば、ドライブトランジスタＴｒ１がオンすることにより、入力端子ＩＮからドライブトランジスタＴｒ１、出力端子ＳＶＣ、及び、インダクタＬ１を介して、スイッチング電源１０の出力端子ＯＵＴに向けて電流が流れる。このとき、インダクタＬ１には、電流エネルギーが蓄えられる。その後、ドライブトランジスタＴｒ１がオフすることにより、入力端子ＩＮからドライブトランジスタＴｒ１、出力端子ＳＶＣ、及び、インダクタＬ１に流れていた電流が遮断される。インダクタＬ１は、直前に流れていた電流の電流値を維持しようとして、蓄えた電流エネルギーを出力端子ＯＵＴに向けて放出する。それにより、接地電圧端子ＧＮＤからダイオードＤ１及びインダクタＬ１を介して出力端子ＯＵＴに向けて電流が流れる。出力端子ＯＵＴに流れる電流は、容量素子Ｃ１によって電圧に変換される。このような動作を繰り返すことで、スイッチング電源１０は、電源電圧ＶＳＵＰをパルス信号Ｓ１のデューティ比に応じて降圧させた出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００３５】
半導体装置１の内部において、増幅回路ＡＭＰ１は、出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｔｒｇとの電位差を増幅する。制御回路１１は、増幅回路ＡＭＰ１による増幅結果に応じたデューティ比のパルス信号Ｓ１を出力する。
【００３６】
例えば、増幅回路ＡＭＰ１は、出力電圧Ｖｏｕｔが低下して目標電圧Ｖｔｒｇ以下になった場合、Ｈレベルの増幅結果を出力する。このとき、制御回路１１は、パルス信号Ｓ１のデューティ比を大きくすることによって出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。また、増幅回路ＡＭＰ１は、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇して目標電圧Ｖｔｒｇより大きくなった場合、Ｌレベルの増幅結果を出力する。このとき、制御回路１１は、パルス信号Ｓ１のデューティ比を小さくすることによって出力電圧Ｖｏｕｔを降下させる。それにより、スイッチング電源１０は、安定した出力電圧Ｖｏｕｔを生成することができる。
【００３７】
半導体装置１の内部において、比較回路ＣＭＰ１は、出力端子ＳＶＣの電圧が供給されるノードＮ１の電圧Ｖｓと、参照電圧源１２によって生成される参照電圧Ｖｒｅｆ２と、を比較して、比較結果ＤＴ１を出力する。この比較結果ＤＴ１によって、ダイオードＤ１のオープン故障の有無が検出される。
【００３８】
例えば、比較回路ＣＭＰ１は、ノードＮ１の電圧Ｖｓ（即ち、出力端子ＳＶＣの電圧）が参照電圧Ｖｒｅｆ２より大きい場合、Ｌレベルの比較結果ＤＴ１を出力し、電圧Ｖｓが参照電圧Ｖｒｅｆ２以下の場合、Ｈレベルの比較結果ＤＴ１を出力する。
【００３９】
例えば、制御回路１１は、比較回路ＣＭＰ１によってダイオードＤ１のオープン故障が検出された場合、ドライブトランジスタＴｒ１をオフにすることによって、スイッチング電源１０の動作を強制的に停止させたり、ドライブトランジスタＴｒ１のスイッチング周波数を所定の周波数に切り替えることによって、スイッチング電源１０の負荷電流を低減させたりする。それにより、半導体装置１の破壊を防ぐことができる。
【００４０】
（スイッチング電源１０の故障前後の動作）
続いて、図２を用いて、スイッチング電源１０の故障前後の動作について説明する。
図２は、スイッチング電源１０の動作を示すタイミングチャートである。
【００４１】
図２に示すように、スイッチング電源１０では、ダイオードＤ１にオープン故障が発生した場合でも、ダイオードＤ１の代わりにＥＳＤ保護素子Ｄ２に電流が流れることによって、意図せずに降圧動作が継続される。以下、詳細に説明する。なお、本実施の形態では、参照電圧Ｖｒｅｆ２が−０．６Ｖである場合を例に説明する。
【００４２】
まず、半導体装置１に外付けされたダイオードＤ１にオープン故障が発生していない場合（時刻ｔ１１〜ｔ１２）のスイッチング電源１０の動作について説明する。
【００４３】
例えば、パルス信号Ｓ１がＬレベルを示すことによりドライブトランジスタＴｒ１がオンしている場合、ノードＮ１の電圧Ｖｓ（即ち、出力端子ＳＶＣの電圧）は、電源電圧ＶＳＵＰレベルを示す。このとき、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、例えば３Ｖを示す。他方、パルス信号Ｓ１がＨレベルを示すことによりドライブトランジスタＴｒ１がオフしている場合、ダイオードＤ１に順方向電流Ｉｄが流れるため、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、接地電圧ＧＮＤからダイオードＤ１の順方向電圧だけ降下させた負電圧レベルを示す。このとき、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、例えば−０．３Ｖを示す。
【００４４】
つまり、ダイオードＤ１にオープン故障が発生していない場合、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、ドライブトランジスタＴｒ１のオフ時に−０．３Ｖを示し、ドライブトランジスタＴｒ１のオン時に３Ｖを示す（時刻ｔ１１〜ｔ１２）。ここで、参照電圧Ｖｒｅｆ２は、−０．６Ｖを示している。そのため、比較回路ＣＭＰ１は、ドライブトランジスタＴｒ１のオンオフに関わらずＬレベルの比較結果ＤＴ１を出力し続ける（時刻ｔ１１〜ｔ１２）。
【００４５】
次に、半導体装置１に外付けされたダイオードＤ１にオープン故障が発生している場合（時刻ｔ１２以降）のスイッチング電源１０の動作について説明する。
【００４６】
例えば、パルス信号Ｓ１がＬレベルを示すことによりドライブトランジスタＴｒ１がオンしている場合、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、電源電圧ＶＳＵＰレベル（３Ｖ）を示す。他方、パルス信号Ｓ１がＨレベルを示すことによりドライブトランジスタＴｒ１がオフしている場合、ダイオードＤ１の代わりにＥＳＤ保護素子Ｄ２に順方向電流Ｉｅｓｄが流れるため、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、接地電圧ＧＮＤからＥＳＤ保護素子Ｄ２の順方向電圧だけ降下させた負電圧レベルを示す。ここで、ＥＳＤ保護素子Ｄ２の順方向電圧は、ダイオードＤ１の順方向電圧よりも高い。そのため、このとき、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、例えば−１Ｖを示す。
【００４７】
つまり、ダイオードＤ１にオープン故障が発生している場合、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、ドライブトランジスタＴｒ１のオフ時に−１Ｖを示し、ドライブトランジスタＴｒ１のオン時に３Ｖを示す（時刻ｔ１２以降）。ここで、参照電圧Ｖｒｅｆ２は、−０．６Ｖを示している。そのため、比較回路ＣＭＰ１は、ドライブトランジスタＴｒ１のオンオフの切り替わりに応じて比較結果ＤＴ１の論理値レベルを切り替える（時刻ｔ１２以降）。
【００４８】
例えば、制御回路１１は、比較回路ＣＭＰ１によってダイオードＤ１のオープン故障が検出された場合、ドライブトランジスタＴｒ１をオフにすることによって、スイッチング電源１０の動作を強制的に停止させたり、ドライブトランジスタＴｒ１のスイッチング周波数を所定の周波数に切り替えることによって、スイッチング電源１０の負荷電流を低減させたりする。
【００４９】
このように、本実施の形態にかかる半導体装置１は、比較回路ＣＭＰ１を用いて、外付けされたダイオードＤ１が接続されている出力端子ＳＶＣの電圧Ｖｓと、参照電圧Ｖｒｅｆ２と、を比較することにより、ダイオードＤ１にオープン故障が発生しているか否かを判定する。それにより、本実施の形態にかかる半導体装置１は、ダイオードＤ１のオープン故障によって意図せずにスイッチング電源１０の降圧動作が継続された場合でも、その故障を検出して速やかに動作を停止するかセーフモードに移行することができるため、半導体装置１の破壊を防いで機能安全を確保することができる。
【００５０】
＜実施の形態２＞
図３は、実施の形態２にかかる降圧型のスイッチング電源２０の構成例を示す図である。スイッチング電源２０は、スイッチング電源１０の場合と比較して、半導体装置１の代わりに半導体装置２を備える。
【００５１】
半導体装置２は、半導体装置１の場合と比較して、スイッチトランジスタ（第２トランジスタ）Ｔｒ２と、インバータＩＮＶ１と、バッファＢＦ１と、容量素子Ｃ２と、をさらに備える。なお、スイッチトランジスタＴｒ２は、例えば、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。
【００５２】
スイッチトランジスタＴｒ２は、出力端子ＳＶＣと、ノードＮ１との間に設けられ、パルス信号Ｓ１に応じてドライブトランジスタＴｒ１と相補的にオンオフを切り替える。なお、本実施の形態では、スイッチトランジスタＴｒ２がＮチャネルＭＯＳトランジスタである場合を例に説明しているが、これに限られない。スイッチトランジスタＴｒ２は、ドライブトランジスタＴｒ１と相補的にオンオフが切り替わるように構成されるのであれば、ＰチャネルＭＯＳトランジスタであってもよい。
【００５３】
インバータＩＮＶ１は、パルス信号Ｓ１を論理反転させて出力する。バッファＢＦ１は、インバータＩＮＶ１の出力信号をドライブして出力する。例えば、パルス信号Ｓ１がＨレベルを示すことによってスイッチトランジスタＴｒ２がオンしている場合、バッファＢＦ１は、Ｌレベルに相当する電圧Ｖｃ（例えば０Ｖ）を出力する。他方、パルス信号Ｓ１がＬレベルを示すことによってスイッチトランジスタＴｒ２がオフしている場合、バッファＢＦ１は、Ｈレベルに相当する電圧Ｖｃ（例えば３．３Ｖ）を出力する。
【００５４】
なお、バッファＢＦ１は、上記の構成に限られず、スイッチトランジスタＴｒ２がオンしている場合にＬレベルの電圧Ｖｃを出力し、かつ、スイッチトランジスタＴｒ２がオフしている場合に、スイッチトランジスタＴｒ２のオン時よりも高いＨレベルの電圧Ｖｃを出力する構成に適宜変更可能である。
【００５５】
容量素子Ｃ２は、バッファＢＦ１の出力端子と、ノードＮ１と、の間に設けられている。そのため、容量素子Ｃ２の一端には、バッファＢＦ１の出力電圧Ｖｃが印可され、容量素子Ｃ２の他端には、ノードＮ１の電圧Ｖｓが印可される。
【００５６】
半導体装置２及びそれを備えたスイッチング電源２０のその他の構成については、半導体装置１及びそれを備えたスイッチング電源１０の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【００５７】
（スイッチング電源２０の故障前後の動作）
続いて、図４を用いて、スイッチング電源２０の故障前後の動作について説明する。
図４は、スイッチング電源２０の動作を示すタイミングチャートである。なお、本実施の形態では、参照電圧Ｖｒｅｆ２が２．６Ｖである場合を例に説明する。
【００５８】
まず、半導体装置２に外付けされたダイオードＤ１にオープン故障が発生していない場合（時刻ｔ２１〜ｔ２２）のスイッチング電源２０の動作について説明する。
【００５９】
例えば、パルス信号Ｓ１がＨレベルを示す場合、ドライブトランジスタＴｒ１がオフするため、出力端子ＳＶＣの電圧は、接地電圧ＧＮＤからダイオードＤ１の順方向電圧だけ降下させた負電圧レベル（例えば−０．３Ｖ）を示す。このとき、スイッチトランジスタＴｒ２がオンするため、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、出力端子ＳＶＣの電圧と同じ−０．３Ｖを示す。また、このとき、バッファＢＦ１の出力電圧Ｖｃは、Ｌレベル（例えば０Ｖ）を示す。そのため、容量素子Ｃ２の両端に印可される電圧は、０．３Ｖ（＝０Ｖ−（−０．３Ｖ））となる。
【００６０】
その後、パルス信号Ｓ１がＨレベルからＬレベルに切り替わると、ドライブトランジスタＴｒ１がオンするため、出力端子ＳＶＣの電圧は、電源電圧ＶＳＵＰレベルを示す。ただし、スイッチトランジスタＴｒ２がオフしているため、出力端子ＳＶＣの電圧はノードＮ１には伝わらない。このとき、ノードＮ１はフローティング状態となっている。また、このとき、バッファＢＦ１の出力電圧Ｖｃは、ＬレベルからＨレベル（例えば０Ｖから３．３Ｖ）に切り替わる。そのため、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、−０．３Ｖから３．３Ｖ上昇して３Ｖ（＝−０．３Ｖ＋３．３Ｖ）を示す。
【００６１】
その後、パルス信号Ｓ１が再びＬレベルからＨレベルに切り替わる。以降、同様の動作が繰り返される。
【００６２】
つまり、ダイオードＤ１にオープン故障が発生していない場合、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、ドライブトランジスタＴｒ１のオフ時に−０．３Ｖを示し、ドライブトランジスタＴｒ１のオン時に３Ｖを示す（時刻ｔ２１〜ｔ２２）。ここで、参照電圧Ｖｒｅｆ２は、２．６Ｖを示している。そのため、比較回路ＣＭＰ１は、ドライブトランジスタＴｒ１のオンオフの切り替わりに応じて比較結果ＤＴ１の論理値レベルを切り替える（時刻ｔ２１〜ｔ２２）。
【００６３】
次に、半導体装置２に外付けされたダイオードＤ１にオープン故障が発生している場合（時刻ｔ２２以降）のスイッチング電源２０の動作について説明する。
【００６４】
例えば、パルス信号Ｓ１がＨレベルを示す場合、ドライブトランジスタＴｒ１がオフするため、出力端子ＳＶＣの電圧は、接地電圧端子ＧＮＤからＥＳＤ保護素子Ｄ２の順方向電圧だけ降下させた負電圧レベル（例えば−１Ｖ）を示す。このとき、スイッチトランジスタＴｒ２がオンするため、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、出力端子ＳＶＣの電圧と同じ−１Ｖを示す。また、このとき、バッファＢＦ１の出力電圧Ｖｃは、Ｌレベル（例えば０Ｖ）を示す。そのため、容量素子Ｃ２の両端に印加される電圧は、１Ｖ（＝０Ｖ−（−１Ｖ））となる。
【００６５】
その後、パルス信号Ｓ１がＨレベルからＬレベルに切り替わると、ドライブトランジスタＴｒ１がオンするため、出力端子ＳＶＣの電圧は、電源電圧ＶＳＵＰレベルを示す。ただし、スイッチトランジスタＴｒ２がオフしているため、出力端子ＳＶＣの電圧はノードＮ１には伝わらない。このとき、ノードＮ１はフローティング状態となっている。また、このとき、バッファＢＦ１の出力電圧Ｖｃは、ＬレベルからＨレベル（例えば０Ｖから３．３Ｖ）に切り替わる。そのため、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、−１Ｖから３．３Ｖ上昇して２．３Ｖ（＝−１＋３．３Ｖ）を示す。
【００６６】
その後、パルス信号Ｓ１が再びＬレベルからＨレベルに切り替わる。以降、同様の動作が繰り返される。
【００６７】
つまり、ダイオードＤ１にオープン故障が発生している場合、ノードＮ１の電圧Ｖｓは、ドライブトランジスタＴｒ１のオフ時に−１Ｖを示し、ドライブトランジスタＴｒ１のオン時に２．３Ｖを示す（時刻ｔ２２以降）。ここで、参照電圧Ｖｒｅｆ２は、２．６Ｖを示している。そのため、比較回路ＣＭＰ１は、ドライブトランジスタＴｒ１のオンオフに関わらずＨレベルの比較結果ＤＴ１を出力し続ける（時刻ｔ２２以降）。
【００６８】
例えば、制御回路１１は、比較回路ＣＭＰ１によってダイオードＤ１にオープン故障が発生していることが検出された場合、ドライブトランジスタＴｒ１をオフにすることによって、スイッチング電源２０の動作を強制的に停止させたり、ドライブトランジスタＴｒ１のスイッチング周波数を所定の周波数に切り替えることによって、スイッチング電源２０の負荷電流を低減させたりする。
【００６９】
このように、本実施の形態にかかる半導体装置２は、比較回路ＣＭＰ１を用いて、出力端子ＳＶＣの電圧が供給されるノードＮ１の電圧Ｖｓと、参照電圧Ｖｒｅｆ２と、を比較することにより、出力端子ＳＶＣに接続されたダイオードＤ１にオープン故障が発生しているか否かを判定する。それにより、本実施の形態にかかる半導体装置２は、ダイオードＤ１のオープン故障によって意図せずにスイッチング電源２０の降圧動作が継続された場合でも、その故障を検出して速やかに動作を停止するかセーフモードに移行することができるため、半導体装置２の破壊を防いで機能安全を確保することができる。
【００７０】
また、本実施の形態にかかる半導体装置２は、スイッチトランジスタＴｒ２や容量素子Ｃ２を用いることにより、ダイオードＤ１のオープン故障の有無に応じて変化するノードＮ１の判定対象の電圧Ｖｓが何れも正の電圧を示すように構成されている。それにより、参照電圧源１２は、正の参照電圧Ｖｒｅｆ２を生成するように構成されていれば良いため、負の参照電圧Ｖｒｅｆ２を生成する場合よりも回路構成を簡略化することができる。それにより、本実施の形態にかかる半導体装置２は、チップサイズを小さくすることができるため、チップコストを低減させることができる。
【００７１】
さらに、本実施の形態にかかる半導体装置２では、容量素子Ｃ２によってノードＮ１の電圧Ｖｓのノイズ成分が平均化される。そのため、本実施の形態にかかる半導体装置２は、ダイオードＤ１のオープン故障の有無に応じて変化するノードＮ１の電圧Ｖｓの変化量が小さい場合でも、ノイズ成分の影響を受けることなく精度良くダイオードＤ１のオープン故障を検出することができる。
【００７２】
＜実施の形態３＞
図５は、実施の形態３にかかる降圧型のスイッチング電源３０の構成例を示す図である。スイッチング電源３０は、スイッチング電源２０と比較して、半導体装置２の代わりに、比較回路ＣＭＰ１及び参照電圧源１２が設けられていない半導体装置３を備えるとともに、比較回路ＣＭＰ１及び参照電圧源１２の代わりにマイコン（マイクロコントローラ；演算処理装置）ＭＣ１を備える。マイコンＭＣ１は、ＡＤコンバータＡＤＣ１と、メモリＭ１と、判定回路３１と、を少なくとも備える。
【００７３】
ＡＤコンバータＡＤＣ１は、ノードＮ１の電圧Ｖｓをデジタル信号に変換する。判定回路３１は、ＡＤコンバータＡＤＣ１によるＡＤ変換結果（測定値）からダイオードＤ１のオープン故障の有無を判定する。それにより、スイッチング電源３０は、比較回路ＣＭＰ１を用いる場合よりも精度良くダイオードＤ１のオープン故障を検出することができる。
【００７４】
制御回路１１は、判定回路３１によってダイオードＤ１にオープン故障が発生していると判定された場合、ドライブトランジスタＴｒ１をオフにすることにより、スイッチング電源３０の動作を強制的に停止させたり、ドライブトランジスタＴｒ１のスイッチング周波数を所定の周波数に切り替えることにより、スイッチング電源３０の負荷電流を低減させたりする。それにより、半導体装置３の破壊を防ぐことができる。
【００７５】
なお、ＡＤコンバータＡＤＣ１により逐次出力されるＡＤ変換結果は、メモリＭ１に格納される。判定回路３１は、メモリＭ１に格納された複数のＡＤ変換結果から、経時的な劣化によるダイオードＤ１のオープン故障の時期を予測することもできる。
【００７６】
図６は、ＡＤ変換結果（測定値）の経時劣化を示す図である。なお、図６には、ＡＤ変換結果の予測値も示されている。図６に示すように、ダイオードＤ１の順方向電圧が経時的な劣化によって徐々に大きくなるにつれて、ＡＤコンバータＡＤＣ１によって測定されるノードＮ１の電圧Ｖｓは徐々に小さくなっている。これら測定値から、ダイオードＤ１がオープン故障する時期の予測が可能となる。
【００７７】
＜実施の形態４＞
図７は、実施の形態４にかかるスイッチング電源４０の構成例を示す図である。
スイッチング電源４０は、スイッチング電源１０と比較して、半導体装置１の代わりに半導体装置４を備える。半導体装置４は、半導体装置１と比較して、比較回路ＣＭＰ１の代わりに比較回路ＣＭＰ２を備え、ボンディングワイヤＷａ，Ｗｂ，Ｗｄ，Ｗｇと、参照電圧源１３と、を備える。
【００７８】
半導体装置４は、半導体チップＣＨＰ１が搭載された半導体パッケージであって、半導体チップＣＨＰ１と、リードフレームである端子ＩＮ，ＳＶＣ，Ｔ３，Ｔ４とは、それぞれ、ボンディングワイヤＷａ，Ｗｂ，Ｗｄ，Ｗｇによって接続されている。
【００７９】
より具体的には、ボンディングワイヤＷａは、半導体チップＣＨＰ１上に形成されたドライブトランジスタＴｒ１のソースと、半導体装置４の端子ＩＮと、の間に設けられている。ボンディングワイヤＷｂは、半導体チップＣＨＰ１上に形成されたＥＳＤ保護素子Ｄ２のカソード及びドライブトランジスタＴｒ１のドレインと、半導体装置４の端子ＳＶＣと、の間に設けられている。ボンディングワイヤＷｄは、半導体チップＣＨＰ１上に形成された比較回路ＣＭＰ２の非反転入力端子と、半導体装置４の端子Ｔ３と、の間に設けられている。ボンディングワイヤＷｇは、半導体チップＣＨＰ１上に形成された比較回路ＣＭＰ２の反転入力端子に参照電圧Ｖｒｅｆ３を供給する参照電圧源１３と、半導体装置４の端子Ｔ４と、の間に設けられている。端子Ｔ３，Ｔ４は、何れも半導体装置４外部の接地電圧端子ＧＮＤに接続されている。参照電圧源１３は、ボンディングワイヤＷｇを介して供給された接地電圧ＧＮＤを基準にして参照電圧Ｖｒｅｆ３を生成する。
【００８０】
なお、ボンディングワイヤＷｄは、ボンディングワイヤＷｂに隣接配置されている。そのため、ボンディングワイヤＷｂ，Ｗｄは交流結合された状態となっている。他方、ボンディングワイヤＷａ，Ｗｇは、ボンディングワイヤＷｄよりもボンディングワイヤＷｂから離れて配置されている。したがって、ボンディングワイヤＷａ，Ｗｇと、ボンディングワイヤＷｂとは、交流結合されていない。
【００８１】
図８は、スイッチング電源４０の動作を示すタイミングチャートである。
図８に示すように、ダイオードＤ１にオープン故障が発生していない場合（時刻ｔ４１〜ｔ４２）、ボンディングワイヤＷｂには、ドライブトランジスタＴｒ１のオン時に電流が流れ、ドライブトランジスタＴｒ１のオフ時には電流が流れない。つまり、ダイオードＤ１にオープン故障が発生していない場合、ボンディングワイヤＷｂには間欠的に電流が流れる。そのため、ボンディングワイヤＷｂには、電流の急峻な変化によって大きな逆起電力が発生する。
【００８２】
それに対し、ダイオードＤ１にオープン故障が発生している場合（時刻ｔ４２以降）、ボンディングワイヤＷｂには、ドライブトランジスタＴｒ１のオン時に電流が流れ、ドライブトランジスタＴｒ１のオフ時にもＥＳＤ保護素子Ｄ２からインダクタＬ１に向けて電流が流れる。つまり、ダイオードＤ１にオープン故障が発生している場合、ボンディングワイヤＷｂには連続的に電流が流れる。そのため、ボンディングワイヤＷｂに発生する逆起電力は小さくなる。
【００８３】
ボンディングワイヤＷｂに発生した逆起電力は、ボンディングワイヤＷｂに交流結合されたボンディングワイヤＷｄに伝達され、ノードＮ２に供給される。比較回路ＣＭＰ２は、ノードＮ２の電圧Ｖｄと、参照電圧源１３によって生成された参照電圧Ｖｒｅｆ３と、を比較して、比較結果ＤＴ２を出力する。この比較結果ＤＴ２によって、ダイオードＤ１のオープン故障の有無が検出される。
【００８４】
例えば、比較回路ＣＭＰ２は、ノードＮ２の電圧Ｖｄが参照電圧Ｖｒｅｆ３より大きい場合、Ｈレベルの比較結果ＤＴ２を出力し、ノードＮ２の電圧Ｖｄが参照電圧Ｖｒｅｆ３以下の場合、Ｌレベルの比較結果ＤＴ２を出力する。
【００８５】
ここで、ダイオードＤ１にオープン故障が発生していない場合（時刻ｔ４１〜ｔ４２）、ノードＮ２の電圧Ｖｄは、ボンディングワイヤＷｂに大きな逆起電力が発生するたびに参照電圧Ｖｒｅｆ３よりも大きくなる。そのため、比較回路ＣＭＰ２は、間欠的にＨレベルの比較結果ＤＴ２を出力する（時刻ｔ４１〜ｔ４２）。
【００８６】
それに対し、ダイオードＤ１にオープン故障が発生している場合（時刻ｔ４２以降）、ボンディングワイヤＷｂに発生する逆起電力が小さいため、ノードＮ２の電圧Ｖｄは、常に参照電圧Ｖｒｅｆ３以下になる。そのため、比較回路ＣＭＰ２は、Ｌレベルの比較結果ＤＴ２を出力し続ける（時刻ｔ４２以降）。
【００８７】
例えば、制御回路１１は、比較回路ＣＭＰ２によってダイオードＤ１のオープン故障が検出された場合、ドライブトランジスタＴｒ１をオフにすることによって、スイッチング電源４０の動作を強制的に停止させたり、ドライブトランジスタＴｒ１のスイッチング周波数を所定の周波数に切り替えることによって、スイッチング電源４０の負荷電流を低減させたりする。それにより、半導体装置４の破壊を防ぐことができる。
【００８８】
このように、本実施の形態にかかる半導体装置４は、比較回路ＣＭＰ２を用いて、出力端子ＳＶＣの電圧の変化によってボンディングワイヤＷｄに発生する逆起電圧Ｖｄと、参照電圧Ｖｒｅｆ３と、を比較することにより、出力端子ＳＶＣに接続されたダイオードＤ１にオープン故障が発生しているか否かを判定する。それにより、本実施の形態にかかる半導体装置４は、ダイオードＤ１のオープン故障によって意図せずにスイッチング電源４０の降圧動作が継続された場合でも、その故障を検出して速やかに動作を停止するかセーフモードに移行することができるため、半導体装置４の破壊を防いで機能安全を確保することができる。
【００８９】
また、本実施の形態にかかる半導体装置４は、スイッチング電源４０のＤＣＤＣコンバータ回路部分とは非接触の回路によってダイオードＤ１のオープン故障の有無を判定しているため、ＤＣＤＣコンバータ回路に与える影響を最小限に抑制することができる。
【００９０】
本実施の形態では、ボンディングワイヤＷｂからボンディングワイヤＷｄに伝達された逆起電力の電圧が、そのままノードＮ２に供給される場合を例に説明したが、これに限られない。ボンディングワイヤＷｂからボンディングワイヤＷｄに伝達された逆起電力の電圧は、整流処理されたり、平滑処理されたりした後に、ノードＮ２に供給されても良い。
【００９１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００９２】
例えば、上記の実施の形態に係る半導体装置では、半導体基板、半導体層、拡散層（拡散領域）などの導電型（ｐ型もしくはｎ型）を反転させた構成としてもよい。そのため、ｎ型、及びｐ型の一方の導電型を第１の導電型とし、他方の導電型を第２の導電型とした場合、第１の導電型をｐ型、第２の導電型をｎ型とすることもできるし、反対に第１の導電型をｎ型、第２の導電型をｐ型とすることもできる。
【符号の説明】
【００９３】
１  半導体装置
２  半導体装置
３  半導体装置
４  半導体装置
５  半導体装置
１０  スイッチング電源
１１  制御回路
１２  参照電圧源
１３  参照電圧源
２０  スイッチング電源
３０  スイッチング電源
３１  判定回路
４０  スイッチング電源
５０  スイッチング電源
ＡＤＣ１  ＡＤコンバータ
ＡＭＰ１  増幅回路
ＢＦ１  バッファ
Ｃ１  容量素子
Ｃ２  容量素子
ＣＨＰ１  半導体チップ
ＣＭＰ１  比較回路
ＣＭＰ２  比較回路
Ｄ１  ダイオード
Ｄ２  ＥＳＤ保護素子（ダイオード）
ＩＮＶ１  インバータ
Ｌ１  インダクタ
Ｍ１  メモリ
ＭＣ１  マイコン
Ｔｒ１  ドライブトランジスタ
Ｔｒ２  スイッチトランジスタ
Ｗａ  ボンディングワイヤ
Ｗｂ  ボンディングワイヤ
Ｗｄ  ボンディングワイヤ
Ｗｇ  ボンディングワイヤ
【図１】
2020072526.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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