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JP6832086B2 - Power supply module, semiconductor module, electronic device - Google Patents
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JP6832086B2 - Power supply module, semiconductor module, electronic device - Google Patents

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Description

本発明は、電源モジュールなどの半導体モジュールに関する。 The present invention relates to a semiconductor module such as a power supply module.

近年のスマートホン、タブレットPC(Personal Computer)、デジタルカメラ等の電子機器には、電池電圧を昇圧もしくは降圧し、その他の回路ブロックに適切な電圧レベルに変換するDC/DCコンバータが搭載される。DC/DCコンバータは、そのスイッチングに応じて放射ノイズや輻射ノイズを発生する。これらのノイズはEMI(Electro-Magnetic Interference)とも称される。 In recent years, electronic devices such as smartphones, tablet PCs (Personal Computers), and digital cameras are equipped with DC / DC converters that increase or decrease the battery voltage and convert it to an appropriate voltage level in other circuit blocks. The DC / DC converter generates radiation noise and radiation noise according to the switching. These noises are also called EMI (Electro-Magnetic Interference).

電子機器が放射するEMIのレベルが高いと、他の電子機器に悪影響を及ぼすため、電子機器には規制値が規定されており、規制値を超える商品の出荷は原則として許されない。したがって電子機器の設計者は、EMIが規制値を下回るように、シールドを施したり、回路的な工夫を凝らす必要があった。EMIはシミュレーションなどによる予測が難しく、したがって電子機器の最終開発段階において実際にその値を測定するまで、規制をクリアしているかを判断することができない。したがって完成後、EMIを測定した結果、規制をクリアしていなければ、電子機器を再設計する必要がある。このようにEMI対策には膨大なコスト、労力が費やされている。 If the level of EMI emitted by an electronic device is high, it will adversely affect other electronic devices. Therefore, a regulated value is set for electronic devices, and in principle, shipment of products exceeding the regulated value is not permitted. Therefore, the designer of the electronic device needs to shield or devise a circuit so that the EMI falls below the regulation value. EMI is difficult to predict by simulation or the like, and therefore it is not possible to judge whether or not the regulation is cleared until the value is actually measured at the final development stage of the electronic device. Therefore, after completion, if the EMI is measured and the regulation is not cleared, it is necessary to redesign the electronic device. In this way, enormous costs and labor are spent on EMI countermeasures.

DC/DCコンバータに限らず、その他の用途のIC(Integrated Circuit)についてもEMI対策は重要な技術である。 EMI countermeasures are an important technology not only for DC / DC converters but also for ICs (Integrated Circuits) for other purposes.

特開2010−057005号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-057005

本発明はかかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、EMI対策の容易な電源モジュールあるいは半導体モジュールの提供にある。 The present invention has been made in such a situation, and one of the exemplary purposes of the embodiment is to provide a power supply module or a semiconductor module with easy EMI countermeasures.

本発明のある態様は電源モジュールに関する。電源モジュールは、第1ピンと、第2ピンと、第3ピンと、出力ピンと、第3ピンと接続される入力端子および出力ピンと接続される出力端子を有するDC/DCコンバータと、第1ピンと第2ピンの間に設けられる第1インダクタンス素子と、第2ピンと第3ピンの間に設けられる第2インダクタンス素子と、を備え、ひとつのパッケージに収容される。 One aspect of the present invention relates to a power supply module. The power supply module includes a DC / DC converter having an input terminal connected to a first pin, a second pin, a third pin, an output pin, an input terminal connected to the third pin, and an output terminal connected to the output pin, and the first pin and the second pin. It includes a first inductance element provided between them and a second inductance element provided between the second pin and the third pin, and is housed in one package.

この態様によると、第1ピン、第2ピン、第3ピンに接続する外付け回路部品に応じて、および/または電源モジュールが実装されるプリント基板上での第1ピン、第2ピン、第3ピンの結線態様に応じて、DC/DCコンバータの前段に形成されるフィルタの特性を変更することができ、適切なEMI対策を施すことができる。 According to this aspect, depending on the external circuit components connected to the 1st, 2nd, and 3rd pins, and / or on the printed circuit board on which the power supply module is mounted, the 1st, 2nd, and 2nd pins. The characteristics of the filter formed in the front stage of the DC / DC converter can be changed according to the connection mode of the 3-pin, and appropriate EMI countermeasures can be taken.

第1インダクタンス素子、第2インダクタンス素子の少なくともひとつは、フェライトビーズであってもよい。 At least one of the first inductance element and the second inductance element may be ferrite beads.

ある態様の電源モジュールは、第3ピンと接地ラインの間に設けられるキャパシタをさらに備えてもよい。 The power supply module of some embodiment may further include a capacitor provided between the third pin and the ground line.

本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は、電源モジュールを備えてもよい。これにより電子機器のEMI対策に要するコスト、労力を低減できる。 Another aspect of the invention relates to electronic devices. The electronic device may include a power supply module. As a result, the cost and labor required for EMI countermeasures for electronic devices can be reduced.

本発明の別の態様は、半導体モジュールに関する。半導体モジュールは、第1ピンと、第2ピンと、第3ピンと、その出力端子または電源端子が、第3ピンと接続される内部回路と、第1ピンと第2ピンの間に設けられる第1インダクタンス素子と、第2ピンと第3ピンの間に設けられる第2インダクタンス素子と、を備え、ひとつのパッケージに収容される。 Another aspect of the invention relates to a semiconductor module. The semiconductor module includes a first pin, a second pin, a third pin, an internal circuit in which the output terminal or power supply terminal thereof is connected to the third pin, and a first inductance element provided between the first pin and the second pin. , A second inductance element provided between the second pin and the third pin is provided, and is housed in one package.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components and those in which the components and expressions of the present invention are mutually replaced between methods, devices, systems and the like are also effective as aspects of the present invention.

本発明のある態様によれば、EMI対策を容易化できる。 According to an aspect of the present invention, EMI countermeasures can be facilitated.

実施の形態に係る電源モジュールの回路図である。It is a circuit diagram of the power supply module which concerns on embodiment. 電源モジュールの具体的な構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific configuration example of a power supply module. 図3(a)〜図3(c)は、電源モジュールの使用態様のバリエーションを示す周辺回路図である。3 (a) to 3 (c) are peripheral circuit diagrams showing variations in usage modes of the power supply module. 図4(a)〜図4(c)は、電源モジュールの使用態様のさらなるバリエーションを示す周辺回路図である。4 (a) to 4 (c) are peripheral circuit diagrams showing further variations in the usage mode of the power supply module. 実施の形態に係る電源モジュールを備える電子機器の斜視図である。It is a perspective view of the electronic device which comprises the power supply module which concerns on embodiment. 図6(a)、(b)は、変形例に係る半導体モジュールの回路図である。6 (a) and 6 (b) are circuit diagrams of a semiconductor module according to a modified example.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on preferred embodiments. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings shall be designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. Further, the embodiment is not limited to the invention but is an example, and all the features and combinations thereof described in the embodiment are not necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In the present specification, the "state in which the member A is connected to the member B" means that the member A and the member B are physically directly connected, and that the member A and the member B are electrically connected to each other. It also includes the case of being indirectly connected via other members, which does not substantially affect the connection state, or does not impair the functions and effects performed by the combination thereof.
Similarly, "a state in which the member C is provided between the member A and the member B" means that the member A and the member C, or the member B and the member C are directly connected, and their electricity. It also includes the case of being indirectly connected via other members, which does not substantially affect the connection state, or does not impair the functions and effects performed by the combination thereof.

図1は、実施の形態に係る電源モジュール1の回路図である。電源モジュール1は、直流電圧を受け、それを降圧あるいは昇圧し、所定の電圧レベルに安定化された出力電圧VOUTを生成する。電源モジュール1は、第1ピン(VIN)、第2ピン(EMI)、第3ピン(VCC)、出力ピン(VOUT)、接地ピン(GND)、センスピン(VSENSE)、を有し、ひとつのパッケージに収容される。パッケージに収容されるとは、外部からひとつの部品とみなされることを意味し、樹脂によりモールドされ、金属や樹脂のケースに収容されることを含みうる。パッケージの態様は特に限定されない。 FIG. 1 is a circuit diagram of the power supply module 1 according to the embodiment. The power supply module 1 receives a DC voltage, steps down or boosts it, and generates an output voltage V OUT stabilized at a predetermined voltage level. The power supply module 1 has a first pin (VIN), a second pin (EMI), a third pin (VCC), an output pin (VOUT), a ground pin (GND), and a sense pin (VSENSE) in one package. Is housed in. Containing in a package means being considered as one part from the outside, and may include being molded with resin and housed in a metal or resin case. The mode of the package is not particularly limited.

電源モジュール1は、第1インダクタンス素子L1、第2インダクタンス素子L2、キャパシタCi、DC/DCコンバータ10を備える。DC/DCコンバータ10は、その入力端子PINの電圧を降圧もしくは昇圧し、所定の電圧レベルに安定化された出力電圧VOUTをその出力端子POUTに発生する。DC/DCコンバータ10の入力端子はVCCピンと接続され、その出力端子は、VOUTピンと接続される。VSENSEピンには、負荷(不図示)に供給される電源電圧VOUTを示す検出電圧VFBがフィードバックされる。DC/DCコンバータ10は、検出電圧VFBが基準電圧VREFと一致するように、スイッチングのデューティ比あるいはスイッチング周波数を調節する。 The power supply module 1 includes a first inductance element L1, a second inductance element L2, a capacitor Ci, and a DC / DC converter 10. The DC / DC converter 10 steps down or boosts the voltage of the input terminal P IN , and generates an output voltage V OUT stabilized at a predetermined voltage level at the output terminal P OUT. The input terminal of the DC / DC converter 10 is connected to the VCS pin, and the output terminal thereof is connected to the VOUT pin. A detection voltage V FB indicating a power supply voltage V OUT supplied to a load (not shown) is fed back to the VSENSE pin. The DC / DC converter 10 adjusts the switching duty ratio or switching frequency so that the detected voltage V FB matches the reference voltage V REF.

第1インダクタンス素子L1は、VINピンとEMIピンの間に設けられる。第2インダクタンス素子L2は、EMIピンとVCCピンの間に設けられる。キャパシタCiは、VCCピンと接地ラインの間に設けられる。第1インダクタンス素子L1および第2インダクタンス素子L2の少なくとも一方はフェライトビーズであることが好ましい。なお第1インダクタンス素子L1、第2インダクタンス素子L2の両方をフェライトビーズとしてもよいし、一方をチョークコイルとしてもよいし、両方をチョークコイルとしてもよい。インダクタンス素子L1、L2は同一部品を用いてもよいし、回路定数の異なる部品を用いてもよい。 The first inductance element L1 is provided between the VIN pin and the EMI pin. The second inductance element L2 is provided between the EMI pin and the VCS pin. The capacitor Ci is provided between the VCS pin and the ground line. At least one of the first inductance element L1 and the second inductance element L2 is preferably ferrite beads. Both the first inductance element L1 and the second inductance element L2 may be ferrite beads, one may be a choke coil, or both may be choke coils. The same components may be used for the inductance elements L1 and L2, or components having different circuit constants may be used.

図2は、電源モジュール1の具体的な構成例を示す回路図である。DC/DCコンバータ10は、制御IC(Integrated Circuit)20と、周辺回路を構成するいくつかのチップ部品を含む。図2のDC/DCコンバータ10は、降圧コンバータ(Buckコンバータ)である。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the power supply module 1. The DC / DC converter 10 includes a control IC (Integrated Circuit) 20 and some chip components constituting peripheral circuits. The DC / DC converter 10 in FIG. 2 is a step-down converter (Back converter).

DC/DCコンバータ10は、制御IC20に加えて、抵抗R11,R12,R13、入力キャパシタCi1,Ci2、出力キャパシタCo1,Co2、インダクタンス素子L1,L2、インダクタL3、ブートストラップ用キャパシタC3を含む。たとえばインダクタンス素子L1,L2のインダクタンスは等しくてもよい。抵抗R11〜R13は、DC/DCコンバータ10の出力ライン12と接地ライン14の間に直列に接続される。また抵抗R11,R12,R13の接続ノードN1,N2は、VSENSEピンおよびFBピンと接続される。入力キャパシタCi1,Ci2は、入力ライン16と接地ライン14の間に並列に接続される。出力キャパシタCo1,Co2は、出力ライン12と接地ライン14の間に並列に接続される。出力キャパシタCo1,Co2の容量値は、入力キャパシタCi1,Ci2の容量値より大きいことが好ましい。インダクタL3の一端は出力ライン12と接続され、その他端は制御IC20のスイッチングノードLXと接続される。SW端子には、外付けのブートストラップ用コンデンサを接続することができる。 In addition to the control IC 20, the DC / DC converter 10 includes resistors R11, R12, R13, input capacitors Ci1, Ci2, output capacitors Co1, Co2, inductance elements L1, L2, inductor L3, and bootstrap capacitor C3. For example, the inductances of the inductance elements L1 and L2 may be equal. The resistors R11 to R13 are connected in series between the output line 12 of the DC / DC converter 10 and the ground line 14. Further, the connection nodes N1 and N2 of the resistors R11, R12 and R13 are connected to the VSENSE pin and the FB pin. The input capacitors Ci1 and Ci2 are connected in parallel between the input line 16 and the ground line 14. The output capacitors Co1 and Co2 are connected in parallel between the output line 12 and the ground line 14. The capacitance value of the output capacitors Co1 and Co2 is preferably larger than the capacitance value of the input capacitors Ci1 and Ci2. One end of the inductor L3 is connected to the output line 12, and the other end is connected to the switching node LX of the control IC 20. An external bootstrap capacitor can be connected to the SW terminal.

制御IC20は、ハイサイドトランジスタ(スイッチングトランジスタ)M1、ローサイドトランジスタ(同期整流トランジスタ)M2、エラーアンプ22、ソフトスタート回路24、パルス変調器26、ドライバ28、基準電圧源30、保護回路32、ORゲート34、および位相補償用のキャパシタC21および抵抗R21を含む。 The control IC 20 includes a high-side transistor (switching transistor) M1, a low-side transistor (synchronous rectifier transistor) M2, an error amplifier 22, a soft start circuit 24, a pulse modulator 26, a driver 28, a reference voltage source 30, a protection circuit 32, and an OR gate. 34, and a capacitor C21 and a resistor R21 for phase compensation are included.

ハイサイドトランジスタM1およびローサイドトランジスタM2は、入力ライン16と接地ライン14の間に直列に設けられる。本実施の形態においてハイサイドトランジスタM1、ローサイドトランジスタM2はいずれもNチャンネルMOSFETである。ハイサイドトランジスタM1をターンオン可能なゲート信号を生成するために、ブートストラップ用のキャパシタC3が設けられる。またキャパシタC3の一端はBOOTピンと接続される。BOOTピンには、キャパシタC3を充電するためのダイオードおよび電圧源が外付けされる。 The high-side transistor M1 and the low-side transistor M2 are provided in series between the input line 16 and the ground line 14. In the present embodiment, both the high-side transistor M1 and the low-side transistor M2 are N-channel MOSFETs. A bootstrap capacitor C3 is provided to generate a gate signal capable of turning on the high-side transistor M1. Further, one end of the capacitor C3 is connected to the BOOT pin. A diode and a voltage source for charging the capacitor C3 are externally attached to the BOOT pin.

ハイサイドトランジスタM1とローサイドトランジスタM2の接続ノードLXには、インダクタL3が接続される。エラーアンプ22の反転入力端子は、FBピンと接続される。エラーアンプ22のひとつの非反転入力端子には基準電圧VREFが、もうひとつの非反転入力端子にはソフトスタート回路24が生成するソフトスタート電圧VSSが入力される。ソフトスタート回路24はDC/DCコンバータ10の起動時に、ソフトスタート電圧VSSを時間とともに緩やかに増大させる。エラーアンプ22は、基準電圧VREFとソフトスタート電圧VSSのうち低い一方とフィードバック電圧VFBとの誤差を増幅する。たとえばエラーアンプ22はトランスコンダクタンスアンプである。キャパシタC21および抵抗R21は、エラーアンプ22の出力と接地の間に直列に設けられる。またエラーアンプ22の出力はCOMPピンと接続され、キャパシタC21と抵抗R21の接続ノードは、RCOMPピンと接続される。COMPピンおよびRCOMPピンには、必要に応じて位相補償用の回路素子が外付けされる。 An inductor L3 is connected to the connection node LX of the high-side transistor M1 and the low-side transistor M2. The inverting input terminal of the error amplifier 22 is connected to the FB pin. Reference voltage V REF to one non-inverting input terminal of the error amplifier 22, the soft-start voltage V SS to the soft start circuit 24 and the other one non-inverting input terminal is generated is input. The soft start circuit 24 gradually increases the soft start voltage VSS with time when the DC / DC converter 10 is started. The error amplifier 22 amplifies the error between the lower one of the reference voltage V REF and the soft start voltage V SS and the feedback voltage V FB . For example, the error amplifier 22 is a transconductance amplifier. The capacitor C21 and the resistor R21 are provided in series between the output of the error amplifier 22 and the ground. Further, the output of the error amplifier 22 is connected to the COMP pin, and the connection node of the capacitor C21 and the resistor R21 is connected to the RCOMP pin. Circuit elements for phase compensation are externally attached to the COMP pin and the RCOMP pin, if necessary.

パルス変調器26は、エラーアンプ22の出力に生ずる誤差電圧VERR
に応じたデューティ比(あるいは周波数)を有するパルス信号Spを生成する。パルス変調器26は、電圧モードの変調器あるいはピーク電流モード、平均電流モードの変調器であってもよい。ドライバ28は、パルス信号SpにもとづいてハイサイドトランジスタM1、ローサイドトランジスタM2を駆動する。制御IC20は、エラーアンプ22およびパルス変調器26に代えて、ヒステリシス制御(Bang-Bang制御)のパルス変調器を含んでもよい。
The pulse modulator 26 has an error voltage VERR generated at the output of the error amplifier 22.
A pulse signal Sp having a duty ratio (or frequency) corresponding to the above is generated. The pulse modulator 26 may be a voltage mode modulator or a peak current mode or average current mode modulator. The driver 28 drives the high-side transistor M1 and the low-side transistor M2 based on the pulse signal Sp. The control IC 20 may include a hysteresis control (Bang-Bang control) pulse modulator instead of the error amplifier 22 and the pulse modulator 26.

基準電圧源30は、入力ライン16の電圧を受け、基準電圧VREFを生成する。たとえば基準電圧源30はバンドギャップリファレンス回路である。保護回路32は、制御IC20およびDC/DCコンバータ10が正常であるとき、その出力である保護信号PROTECTをアサート(たとえばハイレベル)し、異常を検出するとネゲート(ローレベル)する。保護回路32は、TSD(Thermal Shutdown)回路、UVLO(Under Voltage Lockout)回路、OCP(Over Current Protection)回路、RCP(Reverse Current Protection)回路、SCP(Short Circuit Protection)回路などを含みうる。 The reference voltage source 30 receives the voltage of the input line 16 and generates a reference voltage V REF. For example, the reference voltage source 30 is a bandgap reference circuit. When the control IC 20 and the DC / DC converter 10 are normal, the protection circuit 32 asserts (for example, high level) the protection signal PROTECT which is the output thereof, and negates (low level) when an abnormality is detected. The protection circuit 32 may include a TSD (Thermal Shutdown) circuit, a UVLO (Under Voltage Lockout) circuit, an OCP (Over Current Protection) circuit, an RCP (Reverse Current Protection) circuit, a SCP (Short Circuit Protection) circuit, and the like.

ENピンには外部からイネーブル信号が入力される。ORゲート34は、イネーブル信号と保護信号の論理和をとり、シャットダウン信号SHTDNを生成する。ドライバ28は、イネーブル信号ENおよびシャットダウン信号SHTDNにもとづいて、その動作が停止する。 An enable signal is input to the EN pin from the outside. The OR gate 34 ORs the enable signal and the protection signal to generate a shutdown signal SHTDN. The operation of the driver 28 is stopped based on the enable signal EN and the shutdown signal SHTDN.

以上が電源モジュール1の構成である。続いてその利点を説明する。
図3(a)〜図3(c)は、電源モジュール1の使用態様のバリエーションを示す周辺回路図である。図3(a)の使用形態において、電源モジュール1のVINピンと接地間には第1キャパシタCe1が、EMIピンと接地間には第2キャパシタCe2が、それぞれ外付けされる。電池などの外部電源PSからの直流電圧VDCは、VINピンに供給される。この使用形態において電源モジュール1の前段には、2段π型フィルタ40が形成される。
The above is the configuration of the power supply module 1. Next, the advantages will be described.
3 (a) to 3 (c) are peripheral circuit diagrams showing variations in the usage mode of the power supply module 1. In the usage mode of FIG. 3A, the first capacitor Ce1 is externally attached between the VIN pin and the ground of the power supply module 1, and the second capacitor Ce2 is externally attached between the EMI pin and the ground. The DC voltage VDC from the external power supply PS such as a battery is supplied to the VIN pin. In this usage mode, a two-stage π-type filter 40 is formed in front of the power supply module 1.

図3(b)の使用形態において電源モジュール1のVINピンと接地間には第1キャパシタCe1が設けられる。また外部電源PSからの直流電圧VDCは、VINピン、EMIピンに供給される。VINピンとEMIピンの間は、配線W1により短絡されており、したがって電源モジュール1に内蔵されるインダクタンス素子L1はバイパスされている。この使用形態において電源モジュール1の前段は、Ce1,L2,Ciからなる1段π型フィルタ42が形成される。 In the usage mode shown in FIG. 3B, the first capacitor Ce1 is provided between the VIN pin of the power supply module 1 and the ground. Further, the DC voltage VDC from the external power supply PS is supplied to the VIN pin and the EMI pin. The VIN pin and the EMI pin are short-circuited by the wiring W1, and therefore the inductance element L1 incorporated in the power supply module 1 is bypassed. In this usage mode, a one-stage π-type filter 42 composed of Ce1, L2, and Ci is formed in the front stage of the power supply module 1.

図3(c)の使用形態において電源モジュール1のVINピンと接地間には第1キャパシタCe1が設けられる。また外部電源PSからの直流電圧VDCは、VINピンに供給される。EMIピンとVCCピンの間は、配線W2により短絡されており、したがって電源モジュール1に内蔵されるインダクタンス素子L2はバイパスされている。この使用形態において電源モジュール1の前段は、Ce,L1,C2からなる1段π型フィルタ44が形成される。 In the usage mode shown in FIG. 3C, the first capacitor Ce1 is provided between the VIN pin of the power supply module 1 and the ground. Further, the DC voltage VDC from the external power supply PS is supplied to the VIN pin. The EMI pin and the VCS pin are short-circuited by the wiring W2, and therefore the inductance element L2 incorporated in the power supply module 1 is bypassed. In this usage mode, a one-stage π-type filter 44 composed of Ce, L1 and C2 is formed in the front stage of the power supply module 1.

図4(a)〜図4(c)は、電源モジュール1の使用態様のさらなるバリエーションを示す周辺回路図である。図4(a)の使用形態において電源モジュール1のVINピンと接地間には第1キャパシタCe1が設けられる。また外部電源PSからの直流電圧VDCは、VINピンに供給される。この使用形態において電源モジュール1の前段は、Ce1,L1,L2,Ciからなる1段π型フィルタ46が形成される。 4 (a) to 4 (c) are peripheral circuit diagrams showing further variations of the usage mode of the power supply module 1. In the usage mode shown in FIG. 4A, the first capacitor Ce1 is provided between the VIN pin of the power supply module 1 and the ground. Further, the DC voltage VDC from the external power supply PS is supplied to the VIN pin. In this usage mode, a one-stage π-type filter 46 composed of Ce1, L1, L2, and Ci is formed in the front stage of the power supply module 1.

図4(b)の使用形態において電源モジュール1のVINピンと接地間には第1キャパシタCe1が設けられる。また外部電源PSからの直流電圧VDCは、VINピン、EMIピン、VCCピンに供給される。VINピンとEMIピンの間は、配線W1により短絡され、EMIピンとVCCピンの間は、配線W2により短絡されており、したがって電源モジュール1に内蔵されるインダクタンス素子L1,L2はバイパスされている。この使用形態において電源モジュール1の前段は、フィルタレス構成となる。 In the usage mode shown in FIG. 4B, the first capacitor Ce1 is provided between the VIN pin of the power supply module 1 and the ground. Further, the DC voltage VDC from the external power supply PS is supplied to the VIN pin, the EMI pin, and the VCS pin. The VIN pin and the EMI pin are short-circuited by the wiring W1, and the EMI pin and the VCS pin are short-circuited by the wiring W2. Therefore, the inductance elements L1 and L2 incorporated in the power supply module 1 are bypassed. In this usage mode, the front stage of the power supply module 1 has a filterless configuration.

図4(c)の使用形態において外部電源PSからの直流電圧VDCは、VCCピンに供給される。この使用形態において電源モジュール1の前段は、フィルタレス構成となる。またDC/DCコンバータ10の入力平滑コンデンサは、キャパシタCiのみとなる。あるいは直流電圧VDCを安定化するために、第1入力キャパシタCe1を追加してもよい。 In the usage mode of FIG. 4C, the DC voltage VDC from the external power supply PS is supplied to the VCS pin. In this usage mode, the front stage of the power supply module 1 has a filterless configuration. The input smoothing capacitor of the DC / DC converter 10 is only the capacitor Ci. Alternatively, a first input capacitor Ce1 may be added to stabilize the DC voltage VDC.

そのほかの使用形態として、図4(b)において、VINピンをオープンとしたものも有効である。 As another usage pattern, the one in which the VIN pin is opened in FIG. 4B is also effective.

電源モジュール1によれば、図3(a)〜(c)あるいは図4(a)〜(c)に示すように、電源モジュール1が使用されるプラットフォームごとに、DC/DCコンバータ10の前段の回路形式を変更することができる。 According to the power supply module 1, as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c) or FIGS. 4 (a) to 4 (c), the DC / DC converter 10 is set in front of the DC / DC converter 10 for each platform in which the power supply module 1 is used. The circuit type can be changed.

図5は、実施の形態に係る電源モジュール1を備える電子機器100の斜視図である。電子機器100としてはスマートホン、タブレットPC、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話端末、ポータブルオーディオプレイヤなどが例示される。電子機器100は、電源モジュール1に加えて、バッテリ102、機能IC104を備える。バッテリ102は、リチウムイオン電池などであり、直流の電池電圧VBATを生成する。電池電圧VBATは、電源モジュール1のVINピン、EMIピン、VCCピンに供給される。電源モジュール1の周辺には、必要に応じて図3(a)〜(c)あるいは図4(a)〜(c)に示したEMI対策用の外付けのチップ部品(Ce1,Ce2)が実装される。電源モジュール1の出力電圧VOUTは、機能IC104に供給される。機能IC104の機能は特に限定されない。たとえば機能IC104は、CPUやGPU、メモリ、オーディオICなどであってもよい。電子機器100がスマートホンや携帯電話端末の場合、機能IC104は、ベースバンドICあるいはアプリケーションプロセッサであってもよい。 FIG. 5 is a perspective view of an electronic device 100 including the power supply module 1 according to the embodiment. Examples of the electronic device 100 include a smart phone, a tablet PC, a laptop computer, a digital camera, a digital video camera, a mobile phone terminal, and a portable audio player. The electronic device 100 includes a battery 102 and a functional IC 104 in addition to the power supply module 1. The battery 102 is a lithium ion battery or the like, and generates a DC battery voltage V BAT. The battery voltage V BAT is supplied to the VIN pin, EMI pin, and VCS pin of the power supply module 1. External chip parts (Ce1, Ce2) for EMI countermeasures shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c) or 4 (a) to 4 (c) are mounted around the power supply module 1 as needed. Will be done. The output voltage V OUT of the power supply module 1 is supplied to the function IC 104. The function of the function IC 104 is not particularly limited. For example, the function IC 104 may be a CPU, GPU, memory, audio IC, or the like. When the electronic device 100 is a smart phone or a mobile phone terminal, the functional IC 104 may be a baseband IC or an application processor.

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described above based on the embodiments. This embodiment is an example, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications are possible for each of these components and combinations of each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such a modification will be described.

(第1変形例)
実施の形態では、電源モジュール1の入力電流(電源電流)に起因するEMIの抑止を説明したが、本発明は、電源モジュール1には限らずに、その他の機能を有する半導体モジュールに適用可能である。図6(a)、(b)は、変形例に係る半導体モジュールの回路図である。図6(a)の半導体モジュール2は、第1ピンP1、第2ピンP2、第3ピンP3、内部キャパシタCi、内部回路4を備える。第1インダクタンス素子L1は第1ピンP1と第2ピンP2の間に、第2インダクタンス素子L2は第2ピンP2と第3ピンP3の間に接続される。内部回路4の電源端子VDDは、内部キャパシタCiおよび第3ピンP3と接続されている。第1ピンP1〜第3ピンP3は、上述のVINピン、EMIピン、VCCピンに相当する。このような半導体モジュール2としては、スイッチングレギュレータのほか、モータドライバ、オーディオアンプなどが例示される。
(First modification)
In the embodiment, suppression of EMI caused by the input current (power supply current) of the power supply module 1 has been described, but the present invention is applicable not only to the power supply module 1 but also to a semiconductor module having other functions. is there. 6 (a) and 6 (b) are circuit diagrams of a semiconductor module according to a modified example. The semiconductor module 2 of FIG. 6A includes a first pin P1, a second pin P2, a third pin P3, an internal capacitor Ci, and an internal circuit 4. The first inductance element L1 is connected between the first pin P1 and the second pin P2, and the second inductance element L2 is connected between the second pin P2 and the third pin P3. The power supply terminal VDD of the internal circuit 4 is connected to the internal capacitor Ci and the third pin P3. The first pin P1 to the third pin P3 correspond to the above-mentioned VIN pin, EMI pin, and VCS pin. Examples of such a semiconductor module 2 include a switching regulator, a motor driver, an audio amplifier, and the like.

図6(b)の半導体モジュール3では、内部回路4の出力端子OUTが、内部キャパシタCiおよび第3ピンP3と接続されている。第1インダクタンス素子L1は第1ピンP1と第2ピンP2の間に、第2インダクタンス素子L2は第2ピンP2と第3ピンP3の間に接続される。内部回路4は、EMIの要因となり得る電圧を出力端子OUTから出力し、あるいはそのような電流IOUTを出力端子OUTを介して出力(ソース、もしくはシンク)する。第1ピンP1〜第3ピンP3、インダクタンス素子L1,L2およびそれらに接続される外付けの部品の組み合わせによって、EMIの要因となりうる電圧や電流IOUTからノイズを除去できる。このような半導体モジュール3としては、電流源、電圧源などが例示される。 In the semiconductor module 3 of FIG. 6B, the output terminal OUT of the internal circuit 4 is connected to the internal capacitor Ci and the third pin P3. The first inductance element L1 is connected between the first pin P1 and the second pin P2, and the second inductance element L2 is connected between the second pin P2 and the third pin P3. The internal circuit 4 outputs a voltage that can be a factor of EMI from the output terminal OUT, or outputs (sources or sinks) such a current I OUT via the output terminal OUT. Noise can be removed from the voltage and current I OUT that can cause EMI by combining the first pin P1 to the third pin P3, the inductance elements L1 and L2, and the external components connected to them. Examples of such a semiconductor module 3 include a current source and a voltage source.

図6(a)や(b)の変形例によれば、電源電流IDDや電流IOUTに起因するEMIに適切な対策を講ずることができる。 According to the modified examples of FIGS. 6A and 6B, appropriate measures can be taken against the EMI caused by the power supply current I DD and the current I OUT.

(第2変形例)
実施の形態では、内部のキャパシタCiを備える構成を説明したが、キャパシタCiは必須ではなく、VCC端子に外付けすることを前提としてもよい。
(Second modification)
In the embodiment, the configuration including the internal capacitor Ci has been described, but the capacitor Ci is not indispensable, and it may be assumed that the capacitor Ci is externally attached to the VCS terminal.

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments merely indicate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many modifications and arrangement changes are permitted without departing from the ideas of the present invention.

1…電源モジュール、2,3…半導体モジュール、4…内部回路、10…DC/DCコンバータ、12…出力ライン、14…接地ライン、16…入力ライン、L1…第1インダクタンス素子、L2…第2インダクタンス素子、Ci…入力キャパシタ、M1…ハイサイドトランジスタ、M2…ローサイドトランジスタ、20…制御IC、22…エラーアンプ、24…ソフトスタート回路、26…パルス変調器、28…ドライバ、30…基準電圧源、32…保護回路、34…ORゲート、100…電子機器。 1 ... Power supply module, 2, 3 ... Semiconductor module, 4 ... Internal circuit, 10 ... DC / DC converter, 12 ... Output line, 14 ... Ground line, 16 ... Input line, L1 ... First inductance element, L2 ... Second Inverter element, Ci ... Input capacitor, M1 ... High side transistor, M2 ... Low side transistor, 20 ... Control IC, 22 ... Error amplifier, 24 ... Soft start circuit, 26 ... Pulse modulator, 28 ... Driver, 30 ... Reference voltage source , 32 ... protection circuit, 34 ... OR gate, 100 ... electronic device.

Claims (5)

第1ピンと、
第2ピンと、
第3ピンと、
出力ピンと、
前記第3ピンと接続される入力端子および前記出力ピンと接続される出力端子を有するDC/DCコンバータと、
前記第1ピンと前記第2ピンの間に設けられる第1インダクタンス素子と、
前記第2ピンと前記第3ピンの間に設けられる第2インダクタンス素子と、
を備え、ひとつのパッケージに収容されることを特徴とする電源モジュール。
1st pin and
2nd pin and
3rd pin and
Output pin and
A DC / DC converter having an input terminal connected to the third pin and an output terminal connected to the output pin,
A first inductance element provided between the first pin and the second pin,
A second inductance element provided between the second pin and the third pin,
A power supply module that is characterized by being housed in one package.
前記第1インダクタンス素子、前記第2インダクタンス素子の少なくともひとつは、フェライトビーズであることを特徴とする請求項1に記載の電源モジュール。 The power supply module according to claim 1, wherein at least one of the first inductance element and the second inductance element is a ferrite bead. 前記第3ピンと接地ラインの間に設けられるキャパシタをさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の電源モジュール。 The power supply module according to claim 1 or 2, further comprising a capacitor provided between the third pin and the ground line. 請求項1から3のいずれかに記載の電源モジュールを備えることを特徴とする電子機器。 An electronic device comprising the power supply module according to any one of claims 1 to 3. 第1ピンと、
第2ピンと、
第3ピンと、
の電源端子が、前記第3ピンと接続される内部回路と、
前記第1ピンと前記第2ピンの間に設けられる第1インダクタンス素子と、
前記第2ピンと前記第3ピンの間に設けられる第2インダクタンス素子と、
を備え、ひとつのパッケージに収容されることを特徴とする半導体モジュール。
1st pin and
2nd pin and
3rd pin and
An internal circuit power supply terminal of that is connected to said third pin,
A first inductance element provided between the first pin and the second pin,
A second inductance element provided between the second pin and the third pin,
A semiconductor module characterized by being housed in one package.
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