(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ所定の出力電圧を発生するとともに、各異常状態に応じて各異常検出信号を発生する複数の電源回路と、
前記各異常検出信号が電源回路別及び異常種別毎にまとめられ、発生した異常検出信号に該当する電源回路及び異常種別の組み合わせで決定される記憶領域に、当該発生した異常検出信号の時刻データを記憶する記憶手段と、
前記各異常検出信号のいずれかが発生されたことに応じて、少なくとも前記複数の電源回路の動作を停止させるオフ回路とを備えることを特徴とする、複数の電源出力を有する電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電源出力を有し、異常状態を監視し保護する機能をもつ電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ（大規模ＩＣ）のシステム化に伴い、複数の電源出力を有する半導体装置（以下、システム電源ＩＣ）が多く用いられるようになってきている。図４に示されるように、このようなシステム電源ＩＣ４００は、その内部に複数の電圧調整電源回路１１〜１ｎを備えている。それらの電圧調整電源回路１１〜１ｎは、ＩＣ４００に印加される内部電源電圧を昇圧或いは降圧して、それぞれ所定の電圧値の出力電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎを発生する。その出力電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎがそれぞれ出力端子Ｐｏ１〜Ｐｏｎを介して外部負荷回路（図示せず）に供給される。なお、Ｃｏ１〜Ｃｏｎは、出力の平滑用コンデンサである。
【０００３】
また、各電圧調整電源回路１１〜１ｎは、その内部の電圧、電流や温度などを監視する監視回路を備えており、それらの値を監視している。そして、それらの値のいずれかが異常値を示すと、電圧調整電源回路の動作が異常である旨の異常検出信号を発生する。
【０００４】
また、システム電源ＩＣ４００は、電圧調整電源回路１１〜１ｎの異常検出信号が入力されるシステムオフ回路２１を備えている。
【０００５】
そして、電圧調整電源回路１１〜１ｎのいずれかで何らかの異常値が出力されると、異常検出信号が出力されて、システムオフ回路２１が駆動される。このシステムオフ回路２１の駆動により、システム電源ＩＣ４００全体をオフして、各電圧調整電源回路１１〜１ｎやそれに接続されている負荷などが破壊されないように保護動作を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この従来のシステム電源ＩＣ４００では、いずれかからの異常検出信号によって全体をオフしてしまうため、どの電圧調整電源回路でどの様な異常状態が発生して、保護されたかは分からない。このため、保護動作後に異常状態の原因究明や再現実験を行うことが困難な場合が多く、ＩＣ４００を再び動作させられるようになるまでに長時間を要したり、無理な再動作によりＩＣ４００を破壊してしまうおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、複数の電源出力を有し、異常状態を監視し保護する機能をもつシステム電源装置であって、いずれの電源での任意の異常現象に対応してシステムオフして保護するとともに、保護動作後に異常状態の原因究明や再現実験を容易に行うことができるシステム電源装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の複数の電源出力を有する電源装置は、それぞれ所定の出力電圧を発生するとともに、各異常状態に応じて各異常検出信号を発生する複数の電源回路と、前記各異常検出信号が電源回路別及び異常種別毎にまとめられ、発生した異常検出信号に該当する電源回路及び異常種別の組み合わせで決定される記憶領域に、当該発生した異常検出信号の時刻データを記憶する記憶手段と、前記各異常検出信号のいずれかが発生されたことに応じて、少なくとも前記複数の電源回路の動作を停止させるオフ回路とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、複数の電源回路のいずれかで異常状態が発生した場合に、その異常検出信号を記憶手段（例えば、不揮発性メモリ）に電源回路及び異常状態の区別を可能に時刻データで記憶してから、全ての電源回路の動作を停止させる。これにより、複数の電源出力を有する半導体装置（システム電源ＩＣ）及び負荷等を保護するとともに、記憶手段（不揮発性メモリ）に記憶された電源回路及び異常状態に対応する時刻データを利用して異常状態の原因究明や再現実験を容易に行い、電源装置の再動作を素早く行えるようになる。特に、複数の異常検出信号が発生された場合に、その異常状態の発生順序も時刻データにより判明するから、複数の異常状態の関連性も把握することができる。
また、異常検出信号（ｉ−ａ〜ｎ−ｍ）を、電源回路別（ｎ）及び異常種別毎（ｍ）にまとめて、それらの組み合わせにより、異常検出信号が発生した時にその発生時刻データを記憶手段に記憶させるから、異常検出信号数（ｍ×ｎ）が多い場合に記憶手段の端子数を少なくすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明のシステム電源ＩＣの実施の形態について説明する。
【００１１】
図1は、本発明の第１の実施の形態に係るシステム電源ＩＣ１００の構成図である。
【００１２】
図１において、システム電源ＩＣ１００は、その内部に複数の電圧調整電源回路１１〜１ｎを備えている。それらの電圧調整電源回路１１〜１ｎは、シリーズ電源、昇圧型スイッチング電源、降圧型スイッチング電源等により、内部電源電圧を昇圧或いは降圧して、それぞれ所定の電圧値の出力電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎを発生する。その出力電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎがそれぞれ出力端子Ｐｏ１〜Ｐｏｎを介して外部負荷回路（図示せず）に供給される。なお、Ｃｏ１〜Ｃｏｎは、出力の平滑用コンデンサである。
【００１３】
各電圧調整電源回路１１〜１ｎは、その内部の入力電圧、出力電圧、出力電流や素子温度などを監視する監視回路を各々備えており、それらの値が所定値以上或いは所定値以下等になるのに応じて、過電流、過電圧、不足電圧、短絡、断線、過熱等の異常状態を検出するように、それらの値を監視している。そして、それらの値が異常値を示すと、電圧調整電源回路１１〜１ｎが異常状態である旨の異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍを発生する。ここで、ｉ〜ｎは電圧調整電源回路の番号を示し、ａ〜ｍは異常状態の種別を表す。
【００１４】
また、これらの電圧調整電源回路１１〜１ｎは、それぞれ個別のＩＣチップで構成することができ、この場合には、その電圧調整電源回路のそれらＩＣチップは、他のチップと組み合わされる。
【００１５】
リアルタイムクロック（以下、ＲＴＣ）４１は、時刻データｔｉｍｅを出力するものである。なお、時刻データｔｉｍｅが、外部からシステム電源ＩＣ１００に供給される場合には、ＲＴＣ４１を省くことができる。
【００１６】
不揮発性メモリ３１は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ或いはその他の不揮発性記憶手段で構成され、異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍの数に対応できるだけの記憶領域を有している。これら各記憶領域は、それぞれ異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍによりアドレスされる。異常検出信号がアドレス、即ち供給された記憶領域には、その時点の時刻データｔｉｍｅがデータとして記憶されるとともに、異常検出信号が供給されたことを示すフラグＦが立てられる。記憶されたデータは、リード端子Ｐｒを介して、読み出すように構成される。
【００１７】
この不揮発性メモリ３１は、単独のＩＣチップとして構成される。そして、リアルソケット（登録商標名）のように、他のＩＣチップに接続可能なチップオンチップ構成とされる。これにより、システム電源ＩＣ１００は、不揮発性メモリ３１や電圧調整電源回路１１〜１ｎのＩＣチップが、他のＩＣチップとともに組み合わされて、システムＬＳＩとして構成される。
【００１８】
オア回路５１は、不揮発性メモリ３１の各記憶領域のフラグＦが入力され、いずれかの記憶領域のフラグＦが立つと出力を発生する。なお、いずれかのフラグＦが立ったときに、不揮発性メモリ３１の内部でフラグのオア処理を行う場合には、オア回路５１は省略できる。
【００１９】
システムオフ回路２１は、オア回路５１の出力を受けて、システム電源ＩＣ１００をオフ状態にする。例えば、システム電源ＩＣ１００の大元の電源を遮断したり、或いは電圧調整電源回路１１〜１ｎへの電源を遮断したり、電圧調整電源回路１１〜１ｎからの出力を遮断したりすることができる。
【００２０】
さて、この図１のシステム電源ＩＣ１００では、正常動作時には、各電圧調整電源回路１１〜１ｎから、それぞれ所定の電圧値の出力電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎが発生され、それぞれの負荷に供給されている。
【００２１】
各電圧調整電源回路１１〜１ｎの内部や、その電源側或いは負荷側において、過電流、過電圧、短絡、断線、加熱等の異常状態が発生し、それが検出されると、その異常状態に応じた異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍが発生される。
【００２２】
異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍが供給された、不揮発性メモリ３１の記憶領域には、その時点の時刻データが記憶されるとともに、フラグＦが立てられる。
【００２３】
いずれか１つ以上の記憶領域にフラグＦが立つと、オア回路５１に出力が発生し、システムオフ回路２１が動作し、例えばシステム電源ＩＣ１００の大元の電源を遮断して、システム電源ＩＣ１００全体をオフ状態にする。
【００２４】
これにより、全ての電圧調整電源回路１１〜１ｎは動作を停止し、異常状態による破壊から保護される。
【００２５】
一方、システム電源ＩＣ１００がオフされるまでの間に異常検出信号が供給された不揮発性メモリ２１の記憶領域には、フラグＦが立つとともに異常検出信号の供給時刻が記憶されている。また、システム電源ＩＣ１００において、ある事象に原因して、複数の異常状態が関連して発生することがある。例えば、短絡に原因して、不足電圧と過電流が検出される場合など。このような複数の異常状態が短時間の間に連続して発生した場合でも、それらの異常状態の発生とその発生時刻とが、不揮発性メモリ３１に記憶されている。不揮発性メモリを用いているからシステム電源ＩＣがオフされてもその記憶は維持されている。
【００２６】
その後、システム電源ＩＣ１００から、不揮発性メモリ３１を取り外して、それを記憶データ読み取り装置に掛けたり、専用の接続ケーブルを用いたりして、てその記憶データを読み取る。読み取られた記憶データは、異常状態の発生した電圧調整電源回路及びその異常状態の種別、さらにその発生時刻を示している。
【００２７】
これらの読み取られた記憶データに基づいて、複数の異常状態の関連性も含めて、異常状態の原因究明や再現実験を容易に行うことができるから、異常発生への対策が容易になる。
【００２８】
また、異常検出信号が出力されると、不揮発性メモリ３１に記憶されたことを確認した後に、システムオフ回路２１を駆動するから、異常状態の記憶が確実に行われる。
【００２９】
次に、図２は、本発明の第２の実施の形態に係るシステム電源ＩＣ２００の構成図である。
【００３０】
図２の第２の実施の形態では、異常状態の発生とその発生時刻を記憶する不揮発性メモリ３２へ各異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍを記憶させるためのアドレスを、電圧調整電源回路の番号ｉ〜ｎと異常状態の種別ａ〜ｍとの組み合わせにより行うようにしている。
【００３１】
このために、電圧調整電源回路１１〜１ｎからの各異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍを、それぞれ２つのダイオードＤを用いて２系統に分岐する。そして、分岐された２系統のうちの一方を、異常状態の同じ種別同士で相互に接続する。これにより、異常状態の種別グループａ〜ｍを得る。一方、分岐された２系統のうちの他方を、異常状態の同じ電源回路番号同士で相互に接続する。これにより、異常状態の電源回路番号グループｉ〜ｎを得る。なお、この例では、異常状態発生時に、その異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍがハイレベル（Ｈレベル）になるものとしている。
【００３２】
この電源回路番号グループｉ〜ｎをローアドレス信号として不揮発性メモリ３２に供給し、種別グループａ〜ｍをカラムアドレス信号として不揮発性メモリ３２に供給する。勿論、これらローアドレス信号とカラムアドレス信号を逆にしても良い。
【００３３】
図２でのその他の構成は、図１の第１の実施の形態におけると同様であるので、再度の説明は省略する。
【００３４】
この第２の実施の形態では、ある異常検出信号例えばｉ−ａが発生されると、ダイオードＤで２分岐され、ロー信号ｉとカラム信号ａとが不揮発性メモリ３２に供給されるから、ロー信号ｉとカラム信号ａとで決まる記憶領域に時刻データが記憶されるとともに、記憶されたことを示すフラグが立てられる。
【００３５】
また、複数の異常検出信号が発生された場合にも、それらのロー信号とカラム信号とで決まるそれぞれの記憶領域に時刻データが記憶され、フラグが立てられる。これにより、システムオフ回路２１が駆動されて、システム電源ＩＣ２００が保護される。なお、この例では、フラグＦのオア処理は不揮発性メモリ３２の内部で行われている。
【００３６】
この第２の実施の形態によれば、異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍを、電源回路別及び異常種別毎にまとめて、それらの組み合わせにより、発生した異常検出信号を不揮発性メモリ３２に記憶させるから、異常検出信号数ｍ×ｎが多い場合に不揮発性メモリ３２の端子数を少なくすることができる。特に、不揮発性メモリ３２は、他の回路と製造プロセスが異なっているので、不揮発性メモリ３２を単独のＩＣチップとして構成し、他のＩＣチップにチップオンチップ構成とする場合には、このような構成が有効である。
【００３７】
次に、図３は、本発明の第３の実施の形態に係るシステム電源ＩＣ３００の構成図である。
【００３８】
図３の第３の実施の形態では、異常状態の発生とその発生時刻を記憶する不揮発性メモリ３２へ各異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍを記憶させることと並行して、システムオフ回路２１を駆動するようにしている。
【００３９】
このために、電源回路番号グループｉ〜ｎをオア回路５２に入力し、その出力でシステムオフ回路２１を駆動する。各異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍは、必ずいずれかの電源回路番号グループｉ〜ｎに含まれているから、オア回路への入力数も電源回路番号グループ数だけでよい。オア回路５２への入力として、電源回路番号グループｉ〜ｎに代えて、種別グループａ〜ｍを用いても良い。実際的には、オア回路５２への入力数の少ない方を採用することが望ましい。
【００４０】
また、この構成の場合、システムオフ回路２１が駆動されて、システム電源ＩＣ３００がオフされるまでに、不揮発性メモリ３２への各異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍの記憶が完了していることが必要である。このために、オア回路５２、システムオフ回路２１等の処理時間Ｔｏｆｆが、記憶完了時間Ｔｍｅｍより短くなる場合には、処理時間Ｔｏｆｆがその時間分だけ長くなるように、例えばシステムオフ回路２１の動作処理時間を調整する。具体的には、遅延手段としてタイマーを設けるようにすれば良い
【００４１】
図３でのその他の構成は、図２の第２の実施の形態におけると同様であるので、再度の説明は省略する。
【００４２】
なお、図３の第３の実施の形態における考え方、即ち、異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍを記憶させることと並行して、システムオフ回路２１を駆動すること、を図１の第１の実施の形態に適用することもできる。この場合には、図１において、オア回路５１への入力を、不揮発性メモリ３１のフラグＦに代えて、異常検出信号ｉ−ａ〜ｎ−ｍを入力することになる。
【００４３】
この第４の実施の形態（図示なし）によれば、ある異常検出信号例えばｉ−ａが発生されると、不揮発性メモリの対応する記憶領域に時刻データが記憶されるとともに、記憶されたことを示すフラグが立てられる。そして、この異常状態の記憶動作と並行して、システムオフ回路を駆動しシステム電源ＩＣをオフする。したがって、システム電源ＩＣのオフが、不揮発性メモリへの異常状態の記憶に要する時間だけ早く行われるから、異常状態に対してシステム電源ＩＣの保護動作の遅れが少なくなる。
【００４４】
また、以上の各実施の形態においては、電圧調整電源装置１１〜１ｎの内部で各異常状態を監視し、その監視結果を出力するようにしている。この代案として、電圧調整電源装置１１〜１ｎから監視するべき電気量（例えば、入力電圧、出力電圧、出力電流や素子温度など）を出力し、別に設けた監視装置により異常状態を監視するようにしても良い。
【００４５】
この場合には、監視装置では各電圧調整電源装置１１〜１ｎの内部における各電気量を監視するほか、電圧調整電源装置１１〜１ｎの各入出力ピンでの電気量（例えば、電圧）を監視するように構成することができる。したがって、入出力ピンでの電気量のみを監視する場合には、電圧調整電源装置１１〜１ｎの内部構成には何らの変更を加えることなく、異常状態を監視させて、異常状態からの保護及びその発生の記憶を行うことができる。
【００４６】
なお、以上の説明では、時刻データを実時刻として説明してきたが、最初の異常検出の時刻を時刻零とし、引き続く２番目以後の異常検出の時刻を時刻零からの時間差として記憶するようにしても、同様な効果を期待できる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の電源回路のいずれかで異常状態が発生した場合に、その異常検出信号を記憶手段（例えば、不揮発性メモリ）に電源回路及び異常状態の区別を可能に時刻データで記憶してから、全ての電源回路の動作を停止させる。これにより、複数の電源出力を有する半導体装置（システム電源ＩＣ）及び負荷等を保護するとともに、記憶手段（不揮発性メモリ）に記憶された電源回路及び異常状態に対応する時刻データを利用して異常状態の原因究明や再現実験を容易に行い、電源装置の再動作を素早く行えるようになる。特に、複数の異常検出信号が発生された場合に、その異常状態の発生順序も時刻データにより判明するから、複数の異常状態の関連性も把握することができる。
また、異常検出信号（ｉ−ａ〜ｎ−ｍ）を、電源回路別（ｎ）及び異常種別毎（ｍ）にまとめて、それらの組み合わせにより、異常検出信号が発生した時にその発生時刻データを記憶手段に記憶させるから、異常検出信号数（ｍ×ｎ）が多い場合に記憶手段の端子数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシステム電源ＩＣの構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るシステム電源ＩＣの構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るシステム電源ＩＣの構成図。
【図４】従来のシステム電源ＩＣの構成図。
【符号の説明】
１００、２００、３００、４００  システム電源ＩＣ
１１〜１ｎ  電圧調整電源回路
２１  システムオフ回路
３１、３２  不揮発性メモリ
４１  リアルタイムクロック（ＲＴＣ）
５１、５２  オア回路
Ｐｏ１〜Ｐｏｎ  出力端子
Ｐｒ  リード端子
Ｖｏ１〜Ｖｏｎ  出力電圧
Ｃｏ１〜Ｃｏｎ  出力コンデンサ
ｉ−１〜ｎ−ｍ  異常検出信号
ｔｉｍｅ  時刻信号
【図１】
0003898090.tif 000002
【図２】
0003898090.tif 000003
【図３】
0003898090.tif 000004
【図４】
0003898090.tif 000005