JP7783064B2 - Power interruption protection circuit, power interruption protection circuit control method, power interruption protection controller, and data storage device - Google Patents
Power interruption protection circuit, power interruption protection circuit control method, power interruption protection controller, and data storage deviceInfo
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Description
本開示は、電源遮断保護回路に関する。 This disclosure relates to a power interruption protection circuit.
電子部品には、安定した電源電圧の供給が欠かせない。ソリッドステートドライブやハードディスクなどの記憶装置は、電源電圧が瞬断されると、記憶中のデータの破壊、消失のおそれがある。入力電圧が遮断された後も、負荷がデータ待避などの必要な保護処理を実行する期間、電源電圧を維持することが求められる。このような機能は、電源遮断保護、PLP(Power Loss Protection)、PLI(Power Loss Imminent)、PFP(Power Failure Protection)などと称される。 A stable supply of power voltage is essential for electronic components. A momentary power interruption in storage devices such as solid-state drives and hard disks poses the risk of data corruption or loss. Even after the input voltage is cut off, it is necessary to maintain the power voltage for the load to perform necessary protection processes, such as data evacuation. This type of function is known as power interruption protection, PLP (Power Loss Protection), PLI (Power Loss Imminent), or PFP (Power Failure Protection).
図1は、PLP機能を備えるシステムのブロック図である。システム2は、主電源10、負荷20および電源遮断保護回路30を備える。主電源10は、12V程度の入力電圧VINを生成する。負荷20は、PMIC(電源管理回路)22および複数の電子部品24_1~24_nを含む。PMIC22は、12Vの電源電圧VDDを受け、それを昇圧あるいは降圧し、電子部品24_1~24_nに供給する。 1 is a block diagram of a system with a PLP function. The system 2 includes a main power supply 10, a load 20, and a power interruption protection circuit 30. The main power supply 10 generates an input voltage V IN of approximately 12 V. The load 20 includes a PMIC (power management circuit) 22 and multiple electronic components 24_1 to 24_n. The PMIC 22 receives a 12 V power supply voltage V DD , boosts or lowers it, and supplies it to the electronic components 24_1 to 24_n.
電源遮断保護回路30は、主電源10と負荷20の間に設けられる。電源遮断保護回路30は、スイッチ32、バックアップキャパシタ34、昇圧/降圧双方向DC/DCコンバータ36を備える。 The power interruption protection circuit 30 is provided between the main power supply 10 and the load 20. The power interruption protection circuit 30 includes a switch 32, a backup capacitor 34, and a step-up/step-down bidirectional DC/DC converter 36.
スイッチ32は、電子ヒューズとも称され、主電源10と負荷20を結ぶ電源ライン38上に設けられる。有効な入力電圧VINが供給される間、スイッチ32はオンとなり、入力電圧VINが電源電圧VDDとして負荷20に供給される。DC/DCコンバータ36の入力端子INは、電源ライン38と接続され、出力端子OUTは、バックアップキャパシタ34と接続される。DC/DCコンバータ36は、入力電圧VINが供給されている間、入力電圧VINを昇圧し、バックアップキャパシタ34を充電する。バックアップキャパシタ34の容量をC、バックアップキャパシタ34に発生する電圧をVSTRとすると、バックアップキャパシタ34に蓄えられる電荷QおよびエネルギーEは、以下の式で表される。
Q=C・VSTR
Eは、E=C・VSTR
2/2
The switch 32, also referred to as an electronic fuse, is provided on a power supply line 38 connecting the main power supply 10 and the load 20. While a valid input voltage VIN is supplied, the switch 32 is on, and the input voltage VIN is supplied to the load 20 as the power supply voltage VDD . An input terminal IN of a DC/DC converter 36 is connected to the power supply line 38, and an output terminal OUT is connected to the backup capacitor 34. While the input voltage VIN is being supplied, the DC/DC converter 36 boosts the input voltage VIN and charges the backup capacitor 34. If the capacitance of the backup capacitor 34 is C and the voltage generated in the backup capacitor 34 is VSTR , the charge Q and energy E stored in the backup capacitor 34 are expressed by the following equations:
Q = C.V. STR
E is E=C・V STR 2 /2
電源遮断保護回路30は、入力電圧VINの遮断(喪失)を検出すると、スイッチ32をオフする。そしてDC/DCコンバータ36は、OUT側を入力、IN側を出力とする降圧コンバータとして逆方向に動作し、バックアップキャパシタ34のキャパシタ電圧VSTRを、電源電圧VDDの電圧レベルに降圧し、負荷20に供給する。 When the power supply interruption protection circuit 30 detects an interruption (loss) of the input voltage VIN , it turns off the switch 32. Then, the DC/DC converter 36 operates in the reverse direction as a step-down converter with the OUT side as the input and the IN side as the output, and steps down the capacitor voltage VSTR of the backup capacitor 34 to the voltage level of the power supply voltage VDD and supplies it to the load 20.
負荷20に対する電源喪失の要因としては、入力電圧VINの喪失/低下、入力端子の地絡、入力電圧の上昇の他に、負荷20の電流の増加がある。つまり、負荷電流が過電流となり、主電源10からの電力が不足すると、電源電圧VDDが低下する。 Causes of power loss to the load 20 include loss/reduction of the input voltage VIN , a ground fault at the input terminal, an increase in the input voltage, and an increase in the current of the load 20. In other words, if the load current becomes an overcurrent and the power from the main power supply 10 becomes insufficient, the power supply voltage VDD will drop.
本開示は係る課題に鑑み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、過電流に対してもロバストな電源遮断保護回路の提供にある。 This disclosure has been made in light of these issues, and one exemplary purpose of one aspect thereof is to provide a power interruption protection circuit that is robust against overcurrent.
本開示のある態様の電源遮断保護回路は、入力電圧を受けるべき入力ラインと、負荷と接続されるべき出力ラインと、バックアップキャパシタと、昇圧モードと降圧モードが切りかえ可能であり、出力ラインおよびバックアップキャパシタと接続され、昇圧モードにおいて、出力ラインのバス電圧を昇圧してバックアップキャパシタを充電するとともに、降圧モードにおいて、バックアップキャパシタの電圧を降圧し、出力ラインに供給するスイッチング電源と、入力ラインと出力ラインの間に設けられ、オン状態とオフ状態が電気的に切りかえ可能であるとともに、オン状態において電流クランプ機能を有する電子ヒューズ回路と、出力ラインのバス電圧がしきい値を下回ると、低電圧ロックアウト信号をアサートする低電圧ロックアウト回路と、低電圧ロックアウト信号がアサートされると、電子ヒューズ回路をオフ状態とし、スイッチング電源を降圧モードに切りかえるコントロールロジックと、を備える。 A power interruption protection circuit according to one embodiment of the present disclosure includes an input line for receiving an input voltage, an output line for connection to a load, a backup capacitor, a switching power supply that is switchable between step-up mode and step-down mode and is connected to the output line and the backup capacitor, and that, in step-up mode, steps up the bus voltage of the output line to charge the backup capacitor, and, in step-down mode, steps down the voltage of the backup capacitor and supplies it to the output line, an electronic fuse circuit that is provided between the input line and the output line and is electrically switchable between an on state and an off state and has a current clamping function in the on state, an undervoltage lockout circuit that asserts an undervoltage lockout signal when the bus voltage of the output line falls below a threshold, and control logic that, when the undervoltage lockout signal is asserted, turns off the electronic fuse circuit and switches the switching power supply to step-down mode.
本開示の別の態様は、電源遮断保護コントローラである。この電源遮断保護コントローラは、入力電圧を受けるべき入力ピンと、負荷と接続されるべき出力ピンと、バックアップキャパシタが接続されるべきキャパシタ接続ピンと、外付けのインダクタを介して出力ピンと接続されるべき少なくともひとつのスイッチングピンと、昇圧モードと降圧モードが切りかえ可能であり、少なくともひとつのスイッチングピン、出力ピンおよびキャパシタ接続ピンと接続され、昇圧モードにおいて、バックアップキャパシタの電圧を第1目標レベルに安定化し、降圧モードにおいて、出力ピンの電圧を第2目標レベルに安定化するコンバータブロックと、入力ピンと出力ピンを結ぶ電源ライン上に設けられ、オン状態とオフ状態が電気的に切りかえ可能であるとともに、オン状態において電流クランプ機能を有する電子ヒューズ回路と、出力ピンの電圧がしきい値を下回ると、低電圧ロックアウト信号をアサートする低電圧ロックアウト回路と、低電圧ロックアウト信号がアサートされると、電子ヒューズ回路をオフ状態とし、コンバータブロックを降圧モードに切りかえるコントロールロジックと、を備える。 Another aspect of the present disclosure is a power interruption protection controller. This power interruption protection controller includes an input pin for receiving an input voltage, an output pin for connection to a load, a capacitor connection pin for connection to a backup capacitor, at least one switching pin for connection to the output pin via an external inductor, a converter block switchable between step-up mode and step-down mode, connected to the at least one switching pin, the output pin, and the capacitor connection pin, and stabilizing the voltage of the backup capacitor at a first target level in step-up mode and stabilizing the voltage of the output pin at a second target level in step-down mode, an electronic fuse circuit disposed on a power supply line connecting the input pin and the output pin, electrically switchable between an on state and an off state, and having a current clamp function in the on state, an undervoltage lockout circuit that asserts an undervoltage lockout signal when the voltage of the output pin falls below a threshold, and control logic that, when the undervoltage lockout signal is asserted, turns off the electronic fuse circuit and switches the converter block to step-down mode.
なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、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、本発明あるいは本開示の態様として有効である。さらに、この項目(課題を解決するための手段)の記載は、本発明の欠くべからざるすべての特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。 In addition, any combination of the above components, or mutual substitution of components or expressions between methods, devices, systems, etc., are also valid aspects of the present invention or this disclosure. Furthermore, the description in this section (Means for Solving the Problems) does not explain all essential features of the present invention, and therefore, subcombinations of the described features may also constitute the present invention.
本開示のある態様によれば、過電流に対してもロバストな電源遮断保護機能を提供できる。 Certain aspects of the present disclosure can provide robust power interruption protection even against overcurrent.
(実施形態の概要)
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、1つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態(実施例や変形例)または複数の実施形態(実施例や変形例)を指すものとして用いる場合がある。
(Outline of the embodiment)
A summary of some exemplary embodiments of the present disclosure is provided. This summary is intended to provide a simplified overview of some concepts of one or more embodiments in order to provide a basic understanding of the embodiments as a prelude to the more detailed description that follows. It is not intended to limit the scope of the invention or disclosure. This summary is not an exhaustive overview of all possible embodiments, and is not intended to identify key elements of all embodiments or to delineate the scope of some or all aspects. For convenience, the term "one embodiment" may refer to one embodiment (example or variant) or multiple embodiments (examples or variants) disclosed herein.
一実施形態に係る電源遮断保護回路は、入力電圧を受けるべき入力ラインと、負荷と接続されるべき出力ラインと、バックアップキャパシタと、昇圧モードと降圧モードが切りかえ可能であり、出力ラインおよびバックアップキャパシタと接続され、昇圧モードにおいて、出力ラインのバス電圧を昇圧してバックアップキャパシタを充電するとともに、降圧モードにおいて、バックアップキャパシタの電圧を降圧し、出力ラインに供給するスイッチング電源と、入力ラインと出力ラインとの間に設けられ、オン状態とオフ状態が電気的に切りかえ可能であるとともに、オン状態において電流クランプ機能を有する電子ヒューズ回路と、出力ラインのバス電圧がしきい値を下回ると、低電圧ロックアウト信号をアサートする低電圧ロックアウト回路と、低電圧ロックアウト信号がアサートされると、電子ヒューズ回路をオフ状態とし、スイッチング電源を降圧モードに切りかえるコントロールロジックと、を備える。 One embodiment of a power interruption protection circuit includes an input line for receiving an input voltage, an output line for connection to a load, a backup capacitor, a switching power supply that is switchable between step-up mode and step-down mode and is connected to the output line and the backup capacitor, and that, in step-up mode, steps up the bus voltage of the output line to charge the backup capacitor, and, in step-down mode, steps down the voltage of the backup capacitor and supplies it to the output line, an electronic fuse circuit that is provided between the input line and the output line and is electrically switchable between an on state and an off state and has a current clamping function in the on state, an undervoltage lockout circuit that asserts an undervoltage lockout signal when the bus voltage of the output line falls below a threshold, and control logic that, when the undervoltage lockout signal is asserted, turns off the electronic fuse circuit and switches the switching power supply to step-down mode.
通常の動作モード(正常状態)では、スイッチング電源は、昇圧モードで動作し、バックアップキャパシタに電力が蓄えられる。通常の動作モードにおいて、負荷電流が増加すると、電子ヒューズ回路の電流クランプ回路が有効になり、電子ヒューズ回路に流れる電流がクランプされる。その結果、出力ラインのバス電圧が低下する。バス電圧の低下が、低電圧ロックアウト回路により検出されると、電子ヒューズ回路がオフ状態となり、スイッチング電源が降圧モードに切り替わることで、バックアップキャパシタに蓄えられた電力が負荷に供給される。この構成によれば、過電流に対してもロバストな電源遮断保護機能を提供できる。 In normal operating mode (normal state), the switching power supply operates in boost mode and stores power in the backup capacitor. In normal operating mode, when the load current increases, the current clamp circuit of the electronic fuse circuit is activated and the current flowing through the electronic fuse circuit is clamped. As a result, the bus voltage of the output line drops. When the drop in bus voltage is detected by the undervoltage lockout circuit, the electronic fuse circuit is turned off and the switching power supply switches to buck mode, supplying the power stored in the backup capacitor to the load. This configuration provides robust power interruption protection even against overcurrent.
一実施形態において、電源遮断保護回路は、電子ヒューズ回路のリミット電流より低いしきい値を有し、入力ラインの電流がしきい値を越えると過電流検出信号をアサートする過電流検出回路をさらに備えてもよい。過電流検出信号のアサートを、負荷に伝送してもよい。 In one embodiment, the power interruption protection circuit may further include an overcurrent detection circuit that has a threshold lower than the limit current of the electronic fuse circuit and asserts an overcurrent detection signal when the current on the input line exceeds the threshold. The assertion of the overcurrent detection signal may be transmitted to the load.
一実施形態において、スイッチング電源は、昇圧モードと降圧モードとで、電力伝送の方向が反転可能な昇圧/降圧双方向DC/DCコンバータを含んでもよい。 In one embodiment, the switching power supply may include a step-up/step-down bidirectional DC/DC converter that is reversible in the direction of power transmission between step-up mode and step-down mode.
一実施形態において、電源遮断保護回路は、昇圧/降圧双方向DC/DCコンバータのインダクタと出力ラインとの間に接続される保護スイッチをさらに備えてもよい。バックアップキャパシタがショートモードで故障した場合に、保護スイッチをオフすることで、負荷への給電を継続することができる。 In one embodiment, the power interruption protection circuit may further include a protection switch connected between the inductor of the step-up/step-down bidirectional DC/DC converter and the output line. If the backup capacitor fails in short mode, power can be continued to be supplied to the load by turning off the protection switch.
一実施形態において、スイッチング電源は、昇圧モードにおいてアクティブとなり、出力ラインと接続される入力ノードと、バックアップキャパシタと接続される出力ノードを有する昇圧コンバータと、降圧モードおよび昇圧モードにおいてアクティブであり、出力ラインと接続される入力ノードと、バックアップキャパシタと接続される出力ノードを有する降圧コンバータと、を含んでもよい。双方向DC/DCコンバータを用いる構成では、双方向DC/DCコンバータの動作モードの切りかえにともなう制御遅延が生じるため、電源電圧が低下する場合がある。これに対して、スイッチング電源が昇圧コンバータと降圧コンバータを含む構成では、降圧コンバータを常時動作させておくことにより、電源喪失が発生したときに、降圧コンバータの起動を待つ必要がないため、バックアップキャパシタに蓄えておいた電力を、速やかに負荷に供給することができる。 In one embodiment, the switching power supply may include a boost converter that is active in boost mode and has an input node connected to the output line and an output node connected to the backup capacitor, and a buck converter that is active in buck mode and boost mode and has an input node connected to the output line and an output node connected to the backup capacitor. In a configuration using a bidirectional DC/DC converter, a control delay occurs when switching the operating mode of the bidirectional DC/DC converter, which can cause a drop in power supply voltage. In contrast, in a configuration where the switching power supply includes a boost converter and a buck converter, by keeping the buck converter operating at all times, there is no need to wait for the buck converter to start up when a power loss occurs, and power stored in the backup capacitor can be quickly supplied to the load.
一実施形態において、電源遮断保護回路は、昇圧コンバータおよび降圧コンバータそれぞれのインダクタと出力ラインとの間に接続される保護スイッチをさらに備えてもよい。バックアップキャパシタがショートモードで故障した場合に、保護スイッチをオフすることで、負荷への給電を継続することができる。 In one embodiment, the power interruption protection circuit may further include a protection switch connected between the inductor of each of the boost converter and the buck converter and the output line. If the backup capacitor fails in short-circuit mode, turning off the protection switch allows power to continue being supplied to the load.
一実施形態において、負荷は、SSD(Solid State Drive)であってもよい。 In one embodiment, the load may be a solid state drive (SSD).
一実施形態に係るデータ記憶装置は、上述のいずれかの電源遮断保護回路を備えてもよい。 A data storage device according to one embodiment may include any of the power interruption protection circuits described above.
一実施形態に係る電源遮断保護コントローラは、入力電圧を受けるべき入力ピンと、負荷と接続されるべき出力ピンと、バックアップキャパシタが接続されるべきキャパシタ接続ピンと、外付けのインダクタを介して出力ピンと接続されるべき少なくともひとつのスイッチングピンと、昇圧モードと降圧モードが切りかえ可能であり、少なくともひとつのスイッチングピン、出力ピンおよびキャパシタ接続ピンと接続され、昇圧モードにおいて、バックアップキャパシタの電圧を第1目標レベルに安定化し、降圧モードにおいて、出力ピンの電圧を第2目標レベルに安定化するコンバータブロックと、入力ピンと出力ピンを結ぶ電源ライン上に設けられ、オン状態とオフ状態が電気的に切りかえ可能であるとともに、オン状態において電流クランプ機能を有する電子ヒューズ回路と、出力ピンの電圧がしきい値を下回ると、低電圧ロックアウト信号をアサートする低電圧ロックアウト回路と、低電圧ロックアウト信号がアサートされると、電子ヒューズ回路をオフ状態とし、コンバータブロックを降圧モードに切りかえるコントロールロジックと、を備える。 In one embodiment, the power interruption protection controller includes an input pin for receiving an input voltage, an output pin for connecting to a load, a capacitor connection pin for connecting a backup capacitor, at least one switching pin for connecting to the output pin via an external inductor, a converter block that is switchable between step-up mode and step-down mode and is connected to at least one switching pin, the output pin, and the capacitor connection pin, and that stabilizes the voltage of the backup capacitor at a first target level in step-up mode and the voltage of the output pin at a second target level in step-down mode, an electronic fuse circuit that is provided on a power supply line connecting the input pin and the output pin, is electrically switchable between an on state and an off state, and has a current clamping function in the on state, an undervoltage lockout circuit that asserts an undervoltage lockout signal when the voltage of the output pin falls below a threshold, and control logic that, when the undervoltage lockout signal is asserted, turns off the electronic fuse circuit and switches the converter block to step-down mode.
一実施形態において、電源遮断保護コントローラは、電子ヒューズ回路のリミット電流より低いしきい値を有し、電源ラインの電流がしきい値を越えると過電流検出信号をアサートする過電流検出回路をさらに備えてもよい。過電流検出信号のアサートを、負荷に伝送してもよい。 In one embodiment, the power interruption protection controller may further include an overcurrent detection circuit that has a threshold lower than the limit current of the electronic fuse circuit and asserts an overcurrent detection signal when the current on the power line exceeds the threshold. The assertion of the overcurrent detection signal may be transmitted to the load.
一実施形態において、コンバータブロックは、昇圧モードと降圧モードとで、電力伝送の方向が反転可能な昇圧/降圧双方向DC/DCコンバータを含んでもよい。 In one embodiment, the converter block may include a step-up/step-down bidirectional DC/DC converter that can reverse the direction of power transfer between step-up mode and step-down mode.
一実施形態において、コンバータブロックは、昇圧モードにおいてアクティブとなり、キャパシタ接続ピンを出力とする昇圧コンバータと、昇圧モードおよび降圧モードにおいてアクティブとなり、キャパシタ接続ピンを入力とする降圧コンバータと、を含んでもよい。 In one embodiment, the converter block may include a boost converter that is active in boost mode and has the capacitor connection pin as its output, and a buck converter that is active in both boost mode and buck mode and has the capacitor connection pin as its input.
一実施形態において、電源遮断保護コントローラひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を1つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。 In one embodiment, the power interruption protection controller may be monolithically integrated on a single semiconductor substrate. "Monolithic integration" includes cases where all of the circuit components are formed on a semiconductor substrate, or where the main circuit components are monolithically integrated; some resistors and capacitors for adjusting circuit constants may be provided outside the semiconductor substrate. By integrating the circuit on a single chip, the circuit area can be reduced and the characteristics of the circuit elements can be maintained uniformly.
一実施形態において、負荷は、SSD(Solid State Drive)であってもよい。 In one embodiment, the load may be a solid state drive (SSD).
(実施形態)
以下、好適な実施の形態について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。
(Embodiment)
Preferred embodiments will be described below with reference to the drawings. Identical or equivalent components, parts, and processes shown in each drawing will be given the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted where appropriate. Furthermore, the embodiments are illustrative and do not limit the invention, and all features and combinations thereof described in the embodiments 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、電気的な接続状態に影響を及ぼさず、あるいは機能を阻害しない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。また、「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、電気的な接続状態に影響を及ぼさず、あるいは機能を阻害しない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 In this specification, "a state in which component A is connected to component B" includes not only cases in which components A and B are directly physically connected, but also cases in which components A and B are indirectly connected via other components that do not affect the electrical connection or impair function. Furthermore, "a state in which component C is provided between components A and B" includes not only cases in which components A and C, or components B and C, are directly connected, but also cases in which components C and A are indirectly connected via other components that do not affect the electrical connection or impair function.
(実施形態1)
図2は、実施形態1に係る電源遮断保護回路100Aを備えるシステム2Aのブロック図である。システム2Aは、主電源10、負荷20および電源遮断保護回路100Aを備える。主電源10は、たとえばAC/DCコンバータやUSB(Universal Serial Bus)バスであり、所定の第1電圧レベル(以下、12Vとする)の直流の入力電圧VINを電源遮断保護回路100Aに供給する。
(Embodiment 1)
2 is a block diagram of a system 2A including a power interruption protection circuit 100A according to embodiment 1. The system 2A includes a main power supply 10, a load 20, and a power interruption protection circuit 100A. The main power supply 10 is, for example, an AC/DC converter or a USB (Universal Serial Bus) bus, and supplies a DC input voltage V IN of a predetermined first voltage level (hereinafter, 12 V) to the power interruption protection circuit 100A.
電源遮断保護回路100Aは、入力電圧VINを受け、負荷20に対してバス電圧VBUSを供給する。 The power interruption protection circuit 100A receives an input voltage V IN and supplies a bus voltage V BUS to a load 20 .
電源遮断保護回路100Aは、入力ライン104、出力ライン108、電子ヒューズ回路220、バックアップキャパシタ102、スイッチング電源110A、UVLO(低電圧ロックアウト)回路230、コントロールロジック240A、過電流検出回路250を備える。 The power interruption protection circuit 100A includes an input line 104, an output line 108, an electronic fuse circuit 220, a backup capacitor 102, a switching power supply 110A, a UVLO (undervoltage lockout) circuit 230, control logic 240A, and an overcurrent detection circuit 250.
主電源10と負荷20の間は、バスラインで接続される。バスライン上には、電子ヒューズ回路220が設けられる。バスラインのうち、電子ヒューズ回路220より主電源10側を入力ライン104と称し、電子ヒューズ回路220より負荷20側を出力ライン108と称する。入力ライン104には、入力電圧VINが供給される。出力ライン108には、負荷20が接続される。 A bus line connects the main power supply 10 and the load 20. An electronic fuse circuit 220 is provided on the bus line. The bus line is defined as an input line 104 on the main power supply 10 side of the electronic fuse circuit 220, and as an output line 108 on the load 20 side of the electronic fuse circuit 220. An input voltage VIN is supplied to the input line 104. The load 20 is connected to the output line 108.
電子ヒューズ回路220は、入力ライン104と出力ライン108との間に設けられ、オン状態とオフ状態が電気的に切りかえ可能である。電子ヒューズ回路220は、電流クランプ機能(電流リミット機能)を有し、オン状態において、電子ヒューズ回路220に流れる電流IINが、所定のリミット電流ILIMを超えないように制限する(IIN<ILIM)。 The electronic fuse circuit 220 is provided between the input line 104 and the output line 108, and is electrically switchable between an ON state and an OFF state. The electronic fuse circuit 220 has a current clamping function (current limiting function), and in the ON state, limits the current I IN flowing through the electronic fuse circuit 220 so that it does not exceed a predetermined limit current I LIM (I IN <I LIM ).
バックアップキャパシタ102は、バックラップライン106と接続されている。 The backup capacitor 102 is connected to the backlap line 106.
スイッチング電源110Aは、出力ライン108およびバックアップキャパシタ102と接続されている。スイッチング電源110Aは、昇圧モードと降圧モードが切りかえ可能であり、昇圧モードにおいて、出力ライン108のバス電圧VBUSを昇圧してバックアップキャパシタ102に充電する。この充電によって、バックアップキャパシタ102の電圧VSTRは、所定の電圧レベルに安定化される。 The switching power supply 110A is connected to the output line 108 and the backup capacitor 102. The switching power supply 110A is switchable between a step-up mode and a step-down mode, and in the step-up mode, it steps up the bus voltage V BUS of the output line 108 and charges the backup capacitor 102. By this charging, the voltage V STR of the backup capacitor 102 is stabilized at a predetermined voltage level.
スイッチング電源110Aは、降圧モードにおいて、バックアップキャパシタ102の電圧VSTRを降圧し、出力ライン108に供給する。本実施形態においてスイッチング電源110Aは、昇圧/降圧双方向DC/DCコンバータであり、昇圧モードと降圧モードとで、電力伝送の方向が反転可能となっている。 In the step-down mode, the switching power supply 110A steps down the voltage VSTR of the backup capacitor 102 and supplies the voltage to the output line 108. In this embodiment, the switching power supply 110A is a step-up/step-down bidirectional DC/DC converter, and the direction of power transmission can be reversed between the step-up mode and the step-down mode.
UVLO回路230は、出力ライン108のバス電圧VBUSが所定のしきい値VUVLOを下回ると、低電圧ロックアウト信号UVLOをアサートする。 UVLO circuit 230 asserts an undervoltage lockout signal UVLO when the bus voltage V BUS on output line 108 falls below a predetermined threshold V UVLO .
コントロールロジック240Aは、PLPコントローラ200Aを統合的に制御する。具体的にはコントロールロジック240Aは、電子ヒューズ回路220のオン、オフを制御するとともに、コンバータブロック210Aの動作モードを制御する。 The control logic 240A comprehensively controls the PLP controller 200A. Specifically, the control logic 240A controls the on/off state of the electronic fuse circuit 220 and also controls the operating mode of the converter block 210A.
コントロールロジック240Aは、UVLO信号がアサートされると、電子ヒューズ回路220回路をオフ状態とし、スイッチング電源110Aを降圧モードに切りかえる。 When the UVLO signal is asserted, the control logic 240A turns off the electronic fuse circuit 220 and switches the switching power supply 110A to step-down mode.
過電流検出回路250は、電子ヒューズ回路220回路のリミット電流ILIMより低いしきい値IOCPを有し、バスラインに流れるバス電流IBUSがしきい値IOCPを超えると、過電流検出信号OCDをアサートする。コントロールロジック240Aは、OCD信号がアサートされると、負荷20に通知する。本実施形態において、過電流検出信号OCDは電子ヒューズ回路220やスイッチング電源110Aの制御には影響を与えない。 The overcurrent detection circuit 250 has a threshold value I_OCP that is lower than the limit current I_LIM of the electronic fuse circuit 220, and asserts an overcurrent detection signal OCD when the bus current I_BUS flowing through the bus line exceeds the threshold value I_OCP . When the OCD signal is asserted, the control logic 240A notifies the load 20. In this embodiment, the overcurrent detection signal OCD does not affect the control of the electronic fuse circuit 220 or the switching power supply 110A.
電源遮断保護回路100Aの構成要素の一部は、電源遮断保護コントローラ(以下、PLPコントローラと称する)200Aに集積化される。具体的にはPLPコントローラ200Aは、コンバータブロック210A、電子ヒューズ回路220、UVLO回路230、コントロールロジック240A、過電流検出回路250を備え、ひとつの半導体基板に集積化された機能IC(Integrated Circuit)である。 Some of the components of the power interruption protection circuit 100A are integrated into a power interruption protection controller (hereinafter referred to as the PLP controller) 200A. Specifically, the PLP controller 200A is a functional integrated circuit (IC) that includes a converter block 210A, an electronic fuse circuit 220, a UVLO circuit 230, control logic 240A, and an overcurrent detection circuit 250, and is integrated onto a single semiconductor substrate.
PLPコントローラ200Aは、入力ピンVIN、出力ピンVBUS、スイッチングピンLX、キャパシタ接続ピンSTR、フィードバックピンFB1,FB2を備える。入力ピンVINには、主電源10が接続され、入力電圧VINを受ける。出力ピンVBUSには負荷20が接続される。電子ヒューズ回路220は、入力ピンVINと出力ピンVBUSとの間に接続される。 The PLP controller 200A includes an input pin VIN, an output pin VBUS, a switching pin LX, a capacitor connection pin STR, and feedback pins FB1 and FB2. The input pin VIN is connected to a main power supply 10 and receives an input voltage VIN . The output pin VBUS is connected to a load 20. The electronic fuse circuit 220 is connected between the input pin VIN and the output pin VBUS.
スイッチング電源110Aは、コンバータブロック210AおよびインダクタL1,キャパシタC1を含む。キャパシタC1は出力ライン108と接続される。スイッチングピンLXは、外付けのインダクタL1を介して、出力ライン108と接続される。 The switching power supply 110A includes a converter block 210A, an inductor L1, and a capacitor C1. The capacitor C1 is connected to the output line 108. The switching pin LX is connected to the output line 108 via the external inductor L1.
コンバータブロック210Aは、ハイサイドトランジスタM1、ローサイドトランジスタM2、フィードバックコントローラ212を含む。フィードバックコントローラ212は、フィードバックピンFB1を介して、バックアップキャパシタ102の電圧VSTRに応じたフィードバック電圧VFB1を受ける。フィードバック電圧VFB1は、電圧VSTRを分圧した電圧であってもよい。 The converter block 210A includes a high-side transistor M1, a low-side transistor M2, and a feedback controller 212. The feedback controller 212 receives a feedback voltage VFB1 corresponding to the voltage VSTR of the backup capacitor 102 via a feedback pin FB1. The feedback voltage VFB1 may be a voltage obtained by dividing the voltage VSTR .
フィードバックコントローラ212は、昇圧モードにおいて、フィードバック電圧VFB1がその目標レベルに近づくように、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を駆動する。 In the boost mode, the feedback controller 212 drives the high-side transistor M1 and the low-side transistor M2 so that the feedback voltage VFB1 approaches its target level.
フィードバックコントローラ212は、フィードバックピンFB2を介して、出力ライン108のバス電圧VBUSに応じたフィードバック電圧VFB2を受ける。フィードバック電圧VFB2は、バス電圧VBUSを分圧した電圧であってもよい。 The feedback controller 212 receives, via a feedback pin FB2, a feedback voltage VFB2 that corresponds to the bus voltage VBUS of the output line 108. The feedback voltage VFB2 may be a voltage obtained by dividing the bus voltage VBUS .
フィードバックコントローラ212は、降圧モードにおいて、フィードバック電圧VFB2がその目標レベルに近づくように、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を駆動する。 In the buck mode, the feedback controller 212 drives the high-side transistor M1 and the low-side transistor M2 so that the feedback voltage VFB2 approaches its target level.
以上が電源遮断保護回路100Aの構成である。続いてその動作を説明する。 The above is the configuration of the power interruption protection circuit 100A. Next, we will explain its operation.
図3は、図2の電源遮断保護回路100Aの動作波形図である。時刻t0より前は、正常動作期間であり、コントロールロジック240Aは、電子ヒューズ回路220をオン状態とし、スイッチング電源110Aを昇圧モードに設定する。昇圧モードのスイッチング電源110Aによって、バックアップキャパシタ102の電圧VSTRは目標レベルに安定化され、バックアップキャパシタ102には、エネルギーE=1/2×C・VSTR 2が蓄えられている。正常動作期間中、負荷電流IOUTと入力電流IINは等しい。 3 is an operation waveform diagram of the power supply interruption protection circuit 100A of FIG. 2. Before time t0 , during the normal operation period, the control logic 240A turns on the electronic fuse circuit 220 and sets the switching power supply 110A to the boost mode. With the switching power supply 110A in the boost mode, the voltage V STR of the backup capacitor 102 is stabilized at a target level, and energy E=½×C·V STR 2 is stored in the backup capacitor 102. During the normal operation period, the load current I OUT and the input current I IN are equal.
時刻t0に、負荷20に流れる負荷電流IOUTが増加する。負荷電流IOUTの増大に追従して、入力電流IINも増大する。時刻t1に入力電流IINが過電流検出回路250のしきい値IOCPを超えると、OCD信号がアサートされる。コントロールロジック240Aは、OCD信号のアサートは、電子ヒューズ回路220やスイッチング電源110Aの制御には利用されない。 At time t0 , the load current IOUT flowing through the load 20 increases. Following the increase in the load current IOUT , the input current IIN also increases. When the input current IIN exceeds the threshold value IOCP of the overcurrent detection circuit 250 at time t1 , the OCD signal is asserted. The control logic 240A does not use the assertion of the OCD signal to control the electronic fuse circuit 220 or the switching power supply 110A.
電子ヒューズ回路220によって、入力電流IINはリミット電流ILIMでクランプされる。そうすると、IOUT>INとなり、キャパシタC1が放電されるため、バス電圧VBUSが時間とともに低下していく。 The input current I IN is clamped to the limit current I LIM by the electronic fuse circuit 220. Then, I OUT > IN , and the capacitor C1 is discharged, causing the bus voltage V BUS to decrease over time.
時刻t2にバス電圧VBUSが、UVLO回路230のしきい値電圧VUVLOより低くなると、UVLO信号がアサートされる。コントロールロジック240Aは、UVLO信号のアサートに応答して、電子ヒューズ回路220をオフする。これにより入力電流IINが遮断される。またコントロールロジック240Aは、UVLO信号のアサートに応答して、スイッチング電源110Aを降圧モードに切りかえる。これにより、スイッチング電源110Aから負荷20に対して、負荷電流IOUTとしてバックアップ電流ISTRが供給される。バックアップキャパシタ102の電圧VSTRは時間とともに低下していく。 At time t2 , when the bus voltage V BUS falls below the threshold voltage V UVLO of the UVLO circuit 230, the UVLO signal is asserted. In response to the assertion of the UVLO signal, the control logic 240A turns off the electronic fuse circuit 220, thereby cutting off the input current I IN . In addition, in response to the assertion of the UVLO signal, the control logic 240A switches the switching power supply 110A to the step-down mode, thereby supplying the backup current I STR to the load 20 as the load current I OUT from the switching power supply 110A. The voltage V STR of the backup capacitor 102 decreases over time.
以上が電源遮断保護回路100Aの動作である。 This completes the operation of the power supply interruption protection circuit 100A.
この電源遮断保護回路100Aによれば、過電流に対してもロバストな電源遮断保護機能を提供できる。 This power supply interruption protection circuit 100A can provide robust power supply interruption protection functionality even against overcurrent.
電源遮断保護回路100Aの利点は、比較技術との対比によって明確となる。図4は、比較技術の動作波形図である。比較技術では、時刻t1におけるOCD信号のアサートに応答して、電子ヒューズ回路220がオフされ、スイッチング電源110Aが降圧モードに切りかわる。つまり比較技術では、過電流が発生すると、直ちに、主電源10からの電力供給から、バックアップキャパシタ102からの電力供給に切りかえられる。 The advantages of the power interruption protection circuit 100A become clear when compared with the comparative technology. Figure 4 is an operational waveform diagram of the comparative technology. In the comparative technology, in response to the assertion of the OCD signal at time t1 , the electronic fuse circuit 220 is turned off and the switching power supply 110A switches to the step-down mode. In other words, in the comparative technology, when an overcurrent occurs, the power supply is immediately switched from the main power supply 10 to the backup capacitor 102.
電源遮断保護回路100Aに戻る。電源遮断保護回路100Aでは、負荷20が過電流状態(IIN>IOCP)となった場合に、直ちに、電子ヒューズ回路220をオフするのではなく、正常動作状態を維持し、リミット電流ILIMに制限された電流IINを主電源10から負荷20へと供給する。そして、そして、バス電圧VBUSがしきい値VUVLOまで低下すると、主電源10からの電力供給から、バックアップキャパシタ102からの電力供給へと切りかえる。つまり、比較技術に比べて、主電源10を利用できる期間が、図3のt1~t2の長さだけ増えることとなり、それと引き換えに、バックアップキャパシタ102のエネルギーの放出開始を遅らせることができる。これにより、バス電圧VBUSの低下を遅らせることができ、負荷20が動作できる期間を延ばすことができる。 Returning to the power interruption protection circuit 100A, in the power interruption protection circuit 100A, when the load 20 enters an overcurrent state (I IN > I OCP ), the electronic fuse circuit 220 is not immediately turned off, but rather the normal operating state is maintained, and the current I IN limited to the limit current I LIM is supplied from the main power supply 10 to the load 20. Then, when the bus voltage V BUS drops to the threshold value V UVLO , the power supply is switched from the main power supply 10 to the backup capacitor 102. In other words, compared to the comparative technology, the period during which the main power supply 10 can be used is extended by the length of t 1 to t 2 in FIG. 3 , and in exchange, the start of energy release from the backup capacitor 102 can be delayed. This delays the drop in the bus voltage V BUS , and extends the period during which the load 20 can operate.
図5は、電子ヒューズ回路220および過電流検出回路250の構成例の回路図である。電子ヒューズ回路220は、トランジスタM11~M15、抵抗R11、外付けの抵抗R12、オペアンプ222、電圧源224、オペアンプ226、ゲートドライバ228を備える。トランジスタM11,M12は、入力ピンVINと出力ピンの間のオン、オフを切りかえるスイッチである。 Figure 5 is a circuit diagram of an example configuration of the electronic fuse circuit 220 and overcurrent detection circuit 250. The electronic fuse circuit 220 includes transistors M11 to M15, resistor R11, external resistor R12, operational amplifier 222, voltage source 224, operational amplifier 226, and gate driver 228. Transistors M11 and M12 are switches that switch on and off between the input pin VIN and the output pin.
トランジスタM13,M14は、トランジスタM11,M12のレプリカであり、バスラインに流れる電流IINを検出するために設けられる。トランジスタM11~M14はゲートが共通に接続されている。トランジスタM15は、トランジスタM14と接続される。オペアンプ222は、トランジスタM14の一端の電圧と、トランジスタM12の対応する一端(つまり出力ピンVBUS)の電圧を受ける。オペアンプ222の出力は、トランジスタM15のゲートと接続される。オペアンプ222によって、トランジスタM14の一端の電圧が、トランジスタM12の対応する一端の電圧と等しくなるように、つまりトランジスタM11,M12の両端間電圧が、トランジスタM13,M14の両端間電圧と等しくなるように、帰還がかかる。このとき、トランジスタM13,M14には、入力電流IINに比例した検出電流ICSが流れる。 Transistors M13 and M14 are replicas of transistors M11 and M12, and are provided to detect the current I IN flowing through the bus line. The gates of transistors M11 to M14 are connected in common. Transistor M15 is connected to transistor M14. An operational amplifier 222 receives the voltage at one end of transistor M14 and the voltage at the corresponding end of transistor M12 (i.e., the output pin VBUS). The output of operational amplifier 222 is connected to the gate of transistor M15. The operational amplifier 222 applies feedback so that the voltage at one end of transistor M14 becomes equal to the voltage at the corresponding end of transistor M12, that is, so that the voltage across transistors M11 and M12 becomes equal to the voltage across transistors M13 and M14. At this time, a detection current I CS proportional to the input current I IN flows through transistors M13 and M14.
トランジスタM15のドレインと接地との間には、抵抗R11,R12が接続される。たとえばPLPコントローラ200Aは、電流センスピンCSを備え、抵抗R12は電流センスピンCSに外付けされてもよい。抵抗R12には、検出電流ICSに比例した電圧降下VCSが発生する。 Resistors R11 and R12 are connected between the drain of the transistor M15 and ground. For example, the PLP controller 200A may include a current sense pin CS, and the resistor R12 may be externally connected to the current sense pin CS. A voltage drop VCS proportional to the detected current ICS occurs across the resistor R12.
電圧源224は、リミット電流ILIMを規定する基準電圧VLIMを生成する。たとえば電圧源224は、リミット電流ILIMのデジタルの設定値を受け、アナログ電圧に変換するD/Aコンバータであってもよい。電圧源224は、定電圧源であってもよい。 The voltage source 224 generates a reference voltage V that defines the limit current I. For example, the voltage source 224 may be a D/A converter that receives a digital setting value of the limit current I and converts it into an analog voltage. The voltage source 224 may also be a constant voltage source.
オペアンプ226は、電流検出信号VCSと基準電圧VLIMを受け、それらの誤差に応じた電圧VERRを生成する。ゲートドライバ228は、電子ヒューズ回路220をオン状態とすべき期間、トランジスタM11,M12のゲートにハイのゲート電圧VGを印加して、トランジスタM11,M12をフルオンする。なお、ゲートドライバ228は、突入電流防止のために、ソフトスタート(SS)機能を有してもよい。ソフトスタート付きのゲートドライバ228は、電子ヒューズ回路220をターンオンする際に、ゲート電圧VGを徐変して、緩やかにオフ状態からオン状態に遷移させる。 The operational amplifier 226 receives the current detection signal VCS and the reference voltage VLIM and generates a voltage VERR corresponding to the error between them. The gate driver 228 applies a high gate voltage VG to the gates of the transistors M11 and M12 during the period when the electronic fuse circuit 220 should be turned on, thereby fully turning on the transistors M11 and M12. The gate driver 228 may have a soft start (SS) function to prevent inrush current. When turning on the electronic fuse circuit 220, the gate driver 228 with soft start gradually changes the gate voltage VG , causing a gradual transition from the off state to the on state.
ゲートドライバ228は、VCS<VLIMの状態では、誤差電圧VERRに応じてゲート電圧VGを低下させる。これにより、トランジスタM11,M12の抵抗が大きくなり、入力電流IINが減少する方向にフィードバックがかかる。このフィードバックによって、入力電流IINが、リミット電流ILIMを超えないようにクランプされる。 When V CS < V LIM , the gate driver 228 reduces the gate voltage VG in accordance with the error voltage VERR . This increases the resistance of the transistors M11 and M12, and feedback is applied in the direction of decreasing the input current I IN . This feedback clamps the input current I IN so that it does not exceed the limit current I LIM .
過電流検出回路250は、電圧源252およびコンパレータ254を含む。電圧源252は、過電流しきい値IOCPを規定するしきい値電圧VOCPを生成する。たとえば電圧源252は、過電流のしきい値IOCPを規定するデジタルの設定値を受け、アナログ電圧に変換するD/Aコンバータであってもよい。電圧源252は、定電圧源であってもよい。コンパレータ254は、電流検出信号VCSをしきい値電圧VOCPと比較し、VCS>VOCPのときに、ハイ(アサート)となるOCD信号を出力する。 The overcurrent detection circuit 250 includes a voltage source 252 and a comparator 254. The voltage source 252 generates a threshold voltage V OCP that defines the overcurrent threshold I OCP . For example, the voltage source 252 may be a D/A converter that receives a digital setting value that defines the overcurrent threshold I OCP and converts it into an analog voltage. The voltage source 252 may also be a constant voltage source. The comparator 254 compares the current detection signal V CS with the threshold voltage V OCP and outputs an OCD signal that is high (asserted) when V CS >V OCP .
なお、電子ヒューズ回路220や過電流検出回路250の構成は、図5に示したものに限定されない。たとえば電子ヒューズ回路220のトランジスタM11~M14は、PMOSトランジスタであってもよい。 Note that the configurations of the electronic fuse circuit 220 and the overcurrent detection circuit 250 are not limited to those shown in FIG. 5. For example, transistors M11 to M14 of the electronic fuse circuit 220 may be PMOS transistors.
また電流検出の方法も、レプリカトランジスタと抵抗の組み合わせによるものに限定されない。たとえばスイッチを構成するトランジスタM11,M12と直列にセンス抵抗を挿入し、センス抵抗の電圧降下にもとづいて、電流クランプや過電流検出を行ってもよい。 Furthermore, the method of current detection is not limited to the combination of replica transistors and resistors. For example, a sense resistor may be inserted in series with transistors M11 and M12 that make up the switch, and current clamping or overcurrent detection may be performed based on the voltage drop across the sense resistor.
あるいは、VIN端子とVBUS端子の電位差、すなわちトランジスタM11,M12の両端間電圧にもとづいて、電流を検出し、検出した電流にもとづいて電流クランプや過電流制御を行ってもよい。 Alternatively, the current can be detected based on the potential difference between the VIN terminal and the VBUS terminal, i.e., the voltage across transistors M11 and M12, and current clamping or overcurrent control can be performed based on the detected current.
(実施形態2)
図6は、実施形態2に係る電源遮断保護回路100Bを備えるシステム2Bのブロック図である。図6の電源遮断保護回路100Bにおいて、スイッチング電源110Bの構成が図2のスイッチング電源110Aと異なっている。
(Embodiment 2)
6 is a block diagram of a system 2B including a power interruption protection circuit 100B according to embodiment 2. In the power interruption protection circuit 100B of FIG. 6, the configuration of a switching power supply 110B is different from that of the switching power supply 110A of FIG.
スイッチング電源110Bは、降圧コンバータ112と昇圧コンバータ114を含む。PLPコントローラ200Bは、2個のスイッチングピンLX1,LX2、2個のフィードバックピンFB1,FB2を有する。スイッチングピンLX1には、インダクタL1が接続され、スイッチングピンLX2には、インダクタL2が接続される。フィードバックピンFB1には、負荷20に供給される出力電圧VBUSに応じたフィードバック電圧VFB1がフィードバックされる。フィードバックピンFB2には、バックアップキャパシタ102に生ずる電圧VSTRに応じたフィードバック電圧VFB2がフィードバックされる。 The switching power supply 110B includes a step-down converter 112 and a step-up converter 114. The PLP controller 200B has two switching pins LX1 and LX2 and two feedback pins FB1 and FB2. An inductor L1 is connected to the switching pin LX1, and an inductor L2 is connected to the switching pin LX2. A feedback voltage VFB1 corresponding to the output voltage VBUS supplied to the load 20 is fed back to the feedback pin FB1 . A feedback voltage VFB2 corresponding to the voltage VSTR generated in the backup capacitor 102 is fed back to the feedback pin FB2 .
降圧コンバータ112は、昇圧モード、降圧モードの両方においてアクティブであり、その入力ノードはバックアップキャパシタ102と接続され、その出力ノードは出力ライン108と接続される。降圧コンバータ112は、ハイサイドトランジスタM1、ローサイドトランジスタM2、フィードバックコントローラ214を含む。フィードバックコントローラ214は、負荷20に供給されるバス電圧VBUSに応じたフィードバック電圧VFB2を受け、バス電圧VBUSがその目標レベルVREF(BUCK)に近づくように、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を駆動する。 Buck converter 112 is active in both the step-up mode and the step-down mode, and its input node is connected to backup capacitor 102 and its output node is connected to output line 108. Buck converter 112 includes a high-side transistor M1, a low-side transistor M2, and a feedback controller 214. Feedback controller 214 receives a feedback voltage VFB2 that corresponds to a bus voltage VBUS supplied to load 20, and drives high-side transistor M1 and low-side transistor M2 so that bus voltage VBUS approaches its target level VREF(BUCK) .
好ましくは、降圧コンバータ112の出力電圧の目標電圧VREF(BUCK)は、入力電圧VINの正常レベル(たとえば12V)より低く定めるとよい。より好ましくは、負荷20の正常電圧範囲の下限VMINよりも低く定めるとよい。
VREF(BUCK)<VMIN
Preferably, the target voltage VREF(BUCK) of the output voltage of the step-down converter 112 is set lower than the normal level of the input voltage VIN (for example, 12 V). More preferably, it is set lower than the lower limit VMIN of the normal voltage range of the load 20.
V REF (BUCK) < V MIN
たとえば降圧コンバータ112の目標電圧VREF(BUCK)は、8Vに設定される。本実施形態において、降圧コンバータ112は、電流ソース能力のみを有し、電流シンク能力を有しない。したがって、バス電圧VBUSが目標電圧VREF(BUCK)より高い状態では、降圧コンバータ112は、動作はしているが、バス電圧VBUSに影響を与えることはない。 For example, the target voltage VREF(BUCK) of the buck converter 112 is set to 8 V. In this embodiment, the buck converter 112 has only a current source capability and does not have a current sink capability. Therefore, when the bus voltage VBUS is higher than the target voltage VREF(BUCK) , the buck converter 112 operates but does not affect the bus voltage VBUS .
昇圧コンバータ114は、降圧モードにおいて停止状態(ディセーブル)である。昇圧コンバータ114は、昇圧モードにおいてアクティブ(イネーブル)となり、その入力ノードは出力ライン108と接続され、その出力ノードはバックラップライン106と接続される。昇圧コンバータ114は、ハイサイドトランジスタM3、ローサイドトランジスタM4、フィードバックコントローラ216を含む。フィードバックコントローラ216は、フィードバック電圧VFB2を受け、バックアップキャパシタ102に生ずる電圧VSTRがその目標レベルVREF(BOOST)に近づくように、ハイサイドトランジスタM3およびローサイドトランジスタM4を駆動する。昇圧コンバータ114は、ハイサイドトランジスタM3がダイオードに置換されたダイオード整流型であってもよい。 The boost converter 114 is disabled in the buck mode. The boost converter 114 is enabled in the boost mode, with its input node connected to the output line 108 and its output node connected to the backlap line 106. The boost converter 114 includes a high-side transistor M3, a low-side transistor M4, and a feedback controller 216. The feedback controller 216 receives a feedback voltage VFB2 and drives the high-side transistor M3 and the low-side transistor M4 so that the voltage VSTR generated across the backup capacitor 102 approaches its target level VREF(BOOST) . The boost converter 114 may be a diode-rectified type in which the high-side transistor M3 is replaced with a diode.
コントロールロジック240Bは、UVLO回路230が生成するUVLO信号にもとづいて、コンバータブロック210Bの動作モードを制御する。具体的にはコントロールロジック240Bは、通常状態において、フィードバックコントローラ216に、ハイのイネーブル信号EN_BOOSTを供給し、昇圧コンバータ114をイネーブル状態とする。コントロールロジック240Bは、UVLO信号がアサートされると、イネーブル信号EN_BOOSTをローに変化させる。これにより昇圧コンバータ114がディセーブルとなる。 Control logic 240B controls the operating mode of converter block 210B based on the UVLO signal generated by UVLO circuit 230. Specifically, under normal conditions, control logic 240B supplies a high enable signal EN_BOOST to feedback controller 216, enabling boost converter 114. When the UVLO signal is asserted, control logic 240B changes enable signal EN_BOOST to low, thereby disabling boost converter 114.
以上がPLPコントローラ200Bの構成である。続いてその動作を説明する。 The above is the configuration of the PLP controller 200B. Next, we will explain its operation.
図7は、図6の電源遮断保護回路100Bの動作波形図である。時刻t0より前は、正常動作期間であり、コントロールロジック240Bは、電子ヒューズ回路220をオン状態とする。またコントロールロジック240Bは、昇圧コンバータ114に対するイネーブル信号EN_BOOSTをハイとし、スイッチング電源110Bを昇圧モードに設定する。 7 is an operational waveform diagram of the power interruption protection circuit 100B of FIG. 6. Before time t0 , the normal operation period is reached, and the control logic 240B turns on the electronic fuse circuit 220. The control logic 240B also turns the enable signal EN_BOOST for the boost converter 114 high, setting the switching power supply 110B into boost mode.
昇圧モードのスイッチング電源110Bによって、バックアップキャパシタ102の電圧VSTRは目標レベルVREF(BOOST)に安定化され、バックアップキャパシタ102には、エネルギーE=1/2×C・VSTR 2が蓄えられている。正常動作期間中、負荷電流IOUTと入力電流IINは等しい。また上述のように、降圧コンバータ112は動作しているが、バス電圧VBUSには影響を与えず、VBUS≒VINとなる。 The voltage VSTR of the backup capacitor 102 is stabilized at the target level VREF(BOOST) by the switching power supply 110B in boost mode, and energy E=1/2×C· VSTR2 is stored in the backup capacitor 102. During normal operation, the load current IOUT and the input current IIN are equal. Also, as described above, the step-down converter 112 is operating, but does not affect the bus voltage VBUS , so that VBUS≈VIN .
時刻t0に、負荷20に流れる負荷電流IOUTが増加する。負荷電流IOUTの増大に追従して、入力電流IINも増大する。時刻t1に入力電流IINが過電流検出回路250のしきい値IOCPを超えると、OCD信号がアサートされる。コントロールロジック240Bは、OCD信号のアサートは、電子ヒューズ回路220やスイッチング電源110Bの制御には利用されない。 At time t0 , the load current IOUT flowing through the load 20 increases. Following the increase in the load current IOUT , the input current IIN also increases. When the input current IIN exceeds the threshold value IOCP of the overcurrent detection circuit 250 at time t1 , the OCD signal is asserted. The assertion of the OCD signal by the control logic 240B is not used to control the electronic fuse circuit 220 or the switching power supply 110B.
電子ヒューズ回路220によって、入力電流IINはリミット電流ILIMでクランプされる。そうすると、IOUT>INとなり、キャパシタC1が放電されるため、バス電圧VBUSが時間とともに低下していく。 The input current I IN is clamped to the limit current I LIM by the electronic fuse circuit 220. Then, I OUT > IN , and the capacitor C1 is discharged, causing the bus voltage V BUS to decrease over time.
時刻t2にバス電圧VBUSが、UVLO回路230のしきい値電圧VUVLOより低くなると、UVLO信号がアサートされる。コントロールロジック240Bは、UVLO信号のアサートに応答して、電子ヒューズ回路220をオフする。これにより入力電流IINが遮断される。またコントロールロジック240Bは、UVLO信号のアサートに応答して、昇圧コンバータ114に対するイネーブル信号EN_BOOSTをローに切りかえ、スイッチング電源110Bを降圧モードに切りかえる。これにより、スイッチング電源110Bから負荷20に対して、負荷電流IOUTとしてバックアップ電流ISTRが供給される。バックアップキャパシタ102の電圧VSTRは時間とともに低下していく。 At time t2 , when the bus voltage V BUS falls below the threshold voltage V UVLO of the UVLO circuit 230, the UVLO signal is asserted. In response to the assertion of the UVLO signal, the control logic 240B turns off the electronic fuse circuit 220, thereby cutting off the input current I IN . In addition, in response to the assertion of the UVLO signal, the control logic 240B switches the enable signal EN_BOOST for the boost converter 114 to low, switching the switching power supply 110B to the buck mode. As a result, the backup current I STR is supplied from the switching power supply 110B to the load 20 as the load current I OUT . The voltage V STR of the backup capacitor 102 decreases over time.
以上が電源遮断保護回路100Bの動作である。 This completes the operation of the power supply interruption protection circuit 100B.
図2の電源遮断保護回路100Aでは、スイッチング電源110Aが、ひとつの双方向DC/DCコンバータで構成されており、昇圧モードと降圧モードを切りかえ可能な構成とした。この場合、昇圧モードから降圧モードへの切りかえの遅延が大きいと、この遅延の間に、バス電圧VBUSが低下する可能性がある。これに対して、図6の電源遮断保護回路100Bでは、コンバータの昇圧動作から降圧動作への切りかえが不要となるため、切りかえに伴う遅延が存在しない。したがって、バス電圧VBUSが低下するのを防止できる。 In the power interruption protection circuit 100A of Fig. 2, the switching power supply 110A is configured with a single bidirectional DC/DC converter and is capable of switching between step-up mode and step-down mode. In this case, if there is a large delay in switching from step-up mode to step-down mode, the bus voltage VBUS may drop during this delay. In contrast, in the power interruption protection circuit 100B of Fig. 6, there is no need to switch the converter from step-up operation to step-down operation, so there is no delay associated with the switching. Therefore, it is possible to prevent the bus voltage VBUS from dropping.
具体的には降圧コンバータ112は、入力電圧VINが正常である状況においても、バス電圧VBUSには影響を与えないが、動作し続けている。したがって時刻t2に電子ヒューズ回路220がオフした直後に、直ちにバス電圧VBUSを目標電圧VREF(BUCK)に安定化することができる。 Specifically, even when the input voltage VIN is normal, the step-down converter 112 continues to operate without affecting the bus voltage VBUS . Therefore, immediately after the electronic fuse circuit 220 turns off at time t2 , the bus voltage VBUS can be immediately stabilized to the target voltage VREF(BUCK) .
なお、昇圧コンバータ114は、ダイオード整流型であってもよく、その場合、ハイサイドトランジスタM1をダイオードで構成してもよい。 The boost converter 114 may be a diode rectifier type, in which case the high-side transistor M1 may be configured as a diode.
(実施形態3)
図8は、実施形態3に係る電源遮断保護回路100Cを備えるシステム2Cの回路図である。電源遮断保護回路100Cは、図2の電源遮断保護回路100Aに加えて、保護スイッチ260を備える。インダクタL1は、保護スイッチ260を介して、VBUSピンと接続される。つまり、インダクタL1とVBUSピンが電気的に分離可能となっている。
(Embodiment 3)
8 is a circuit diagram of a system 2C including a power interruption protection circuit 100C according to the third embodiment. The power interruption protection circuit 100C includes a protection switch 260 in addition to the components of the power interruption protection circuit 100A in FIG. 2. The inductor L1 is connected to the VBUS pin via the protection switch 260. In other words, the inductor L1 and the VBUS pin can be electrically separated.
保護スイッチ260は、PLPコントローラ200Cに集積化してもよい。PLPコントローラ200Cは、インダクタ接続ピンVBをさらに備える。インダクタL1は、VBピンとLXピンの間に外付けされる。保護スイッチ260は、VBUSピンとVBピンの間に接続される。 The protection switch 260 may be integrated into the PLP controller 200C. The PLP controller 200C further includes an inductor connection pin VB. The inductor L1 is externally connected between the VB pin and the LX pin. The protection switch 260 is connected between the VBUS pin and the VB pin.
コントロールロジック240Cは、保護スイッチ260を制御する。コントロールロジック240Cは、昇圧モードおよび降圧モードにおいて、保護スイッチ260をオン状態とする。たとえばコントロールロジック240Cは、バックアップキャパシタ102のショートモードの故障(STRピンの地絡)を検出すると、保護スイッチ260をオフする。さらにコントロールロジック240Cは、LXピンの地絡を検出すると、保護スイッチ260をオフしてもよい。 Control logic 240C controls protection switch 260. Control logic 240C turns protection switch 260 on in step-up mode and step-down mode. For example, control logic 240C turns protection switch 260 off when it detects a short-circuit mode failure of backup capacitor 102 (a ground fault at the STR pin). Furthermore, control logic 240C may turn protection switch 260 off when it detects a ground fault at the LX pin.
コンバータブロック210Cの構成は、図2のコンバータブロック210Aと同様である。 The configuration of converter block 210C is similar to that of converter block 210A in Figure 2.
実施形態3によれば、バックアップキャパシタ102がショートモードで故障した状況において、VBUSピンを故障点と切り離すことができ、主電源10から負荷20への給電を継続できる。 According to embodiment 3, in a situation where the backup capacitor 102 fails in short mode, the VBUS pin can be disconnected from the failure point, allowing power to continue to be supplied from the main power supply 10 to the load 20.
(実施形態4)
図9は、実施形態4に係る電源遮断保護回路100Dを備えるシステム2Dの回路図である。電源遮断保護回路100Dは、図6の電源遮断保護回路100Bに加えて、保護スイッチ260を備える。インダクタL1およびL2は、保護スイッチ260を介して、VBUSピンと接続される。つまり、インダクタL1およびL2と、VBUSピンが電気的に分離可能となっている。
(Embodiment 4)
9 is a circuit diagram of a system 2D including a power interruption protection circuit 100D according to the fourth embodiment. The power interruption protection circuit 100D includes a protection switch 260 in addition to the components of the power interruption protection circuit 100B in FIG. 6. The inductors L1 and L2 are connected to the VBUS pin via the protection switch 260. That is, the inductors L1 and L2 can be electrically separated from the VBUS pin.
保護スイッチ260は、PLPコントローラ200Dに集積化してもよい。PLPコントローラ200Dは、VBピンをさらに備える。インダクタL1は、VBピンとLX1ピンの間に外付けされ、インダクタL2は、VBピンとLX2ピンの間に外付けされる。保護スイッチ260は、VBUSピンとVBピンの間に接続される。 The protection switch 260 may be integrated into the PLP controller 200D. The PLP controller 200D further includes a VB pin. An inductor L1 is externally connected between the VB pin and the LX1 pin, and an inductor L2 is externally connected between the VB pin and the LX2 pin. The protection switch 260 is connected between the VBUS pin and the VB pin.
コントロールロジック240Dは、保護スイッチ260を制御する。コントロールロジック240Dは、昇圧モードおよび降圧モードにおいて、保護スイッチ260をオン状態とする。たとえばコントロールロジック240Dは、バックアップキャパシタ102のショートモードの故障(STRピンの地絡)を検出すると、保護スイッチ260をオフする。さらにコントロールロジック240Dは、LXピンの地絡を検出すると、保護スイッチ260をオフしてもよい。 Control logic 240D controls protection switch 260. Control logic 240D turns protection switch 260 on in step-up mode and step-down mode. For example, control logic 240D turns protection switch 260 off when it detects a short-circuit mode failure of backup capacitor 102 (a ground fault at the STR pin). Furthermore, control logic 240D may turn protection switch 260 off when it detects a ground fault at the LX pin.
コンバータブロック210Dの構成は、図6のコンバータブロック210Bと同様である。 The configuration of converter block 210D is similar to that of converter block 210B in Figure 6.
実施形態4によれば、バックアップキャパシタ102がショートモードで故障した状況において、VBUSピンを故障点と切り離すことができ、主電源10から負荷20への給電を継続できる。 According to embodiment 4, in a situation where the backup capacitor 102 fails in short mode, the VBUS pin can be disconnected from the failure point, allowing power to continue to be supplied from the main power supply 10 to the load 20.
(用途)
実施の形態に係る電源遮断保護回路100A~100D(以下、符号100を付して総称する)は、データ記憶装置300に用いることができる。図10は、PLP機能付きのデータ記憶装置300のブロック図である。データ記憶装置300はたとえばSSD(Solid State Drive)であり、電源遮断保護回路100、PMIC302、コントローラ304やNANDメモリ306、キャッシュメモリ308、インタフェース310を備える。
(Application)
Power interruption protection circuits 100A to 100D (hereinafter collectively referred to as 100) according to the embodiments can be used in a data storage device 300. Fig. 10 is a block diagram of the data storage device 300 with a PLP function. The data storage device 300 is, for example, an SSD (Solid State Drive), and includes the power interruption protection circuit 100, a PMIC 302, a controller 304, a NAND memory 306, a cache memory 308, and an interface 310.
データ記憶装置300は、サーバー用であってもよいし、コンピュータに内蔵されてもよいし、ポータブルのSSDであってもよい。 The data storage device 300 may be for a server, built into a computer, or a portable SSD.
電源遮断保護回路100は、AC/DCコンバータやUSBバス(上述の主電源10、図10に不図示)から直流の入力電圧VDCを受け、PMIC302に所定の電圧レベルの電源電圧VDDを供給する。PMIC302は、コントローラ304やNANDメモリ306、キャッシュメモリ308、インタフェース310に、電源電圧を供給する。 The power interruption protection circuit 100 receives a DC input voltage V DC from an AC/DC converter or a USB bus (the above-mentioned main power supply 10, not shown in FIG. 10 ), and supplies a power supply voltage V DD of a predetermined voltage level to the PMIC 302. The PMIC 302 supplies the power supply voltage to the controller 304, NAND memory 306, cache memory 308, and interface 310.
なお電源遮断保護回路100の用途はデータ記憶装置300に限定されず、電源遮断後にも、ある時間、電源電圧を維持すべき用途に利用できる。 Note that the power interruption protection circuit 100 is not limited to use in data storage devices 300, but can also be used in applications where the power supply voltage must be maintained for a certain period of time after power is interrupted.
実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにさまざまな変形例が存在すること、またそうした変形例も本開示または本発明の範囲に含まれることは当業者に理解されるところである。 The embodiments are illustrative, and it will be understood by those skilled in the art that there are various variations in the combination of each component and each treatment process, and that such variations are also within the scope of this disclosure or the present invention.
2 システム
10 主電源
20 負荷
22 PMIC
24 電子部品
100 電源遮断保護回路
102 バックアップキャパシタ
104 入力ライン
106 バックラップライン
108 出力ライン
110 スイッチング電源
112 降圧コンバータ
114 昇圧コンバータ
200 PLPコントローラ
210 コンバータブロック
212 フィードバックコントローラ
220 電子ヒューズ回路
230 UVLO回路
240 コントロールロジック
250 過電流検出回路
260 保護スイッチ
LX スイッチングピン
FB フィードバックピン
VIN 入力ピン
VBUS 出力ピン
VB インダクタ接続ピン
300 データ記憶装置
302 PMIC
304 コントローラ
306 NANDメモリ
308 キャッシュメモリ
310 インタフェース
2 System 10 Main power supply 20 Load 22 PMIC
24 Electronic component 100 Power interruption protection circuit 102 Backup capacitor 104 Input line 106 Back-up line 108 Output line 110 Switching power supply 112 Step-down converter 114 Step-up converter 200 PLP controller 210 Converter block 212 Feedback controller 220 Electronic fuse circuit 230 UVLO circuit 240 Control logic 250 Overcurrent detection circuit 260 Protection switch LX Switching pin FB Feedback pin VIN Input pin VBUS Output pin VB Inductor connection pin 300 Data storage device 302 PMIC
304 Controller 306 NAND memory 308 Cache memory 310 Interface
Claims (17)
負荷と接続されるべき出力ラインと、
前記出力ラインと接続されたキャパシタと、
バックアップキャパシタと、
昇圧モードと降圧モードが切りかえ可能であり、前記出力ラインおよび前記バックアップキャパシタと接続され、前記昇圧モードにおいて、前記出力ラインのバス電圧を昇圧して前記バックアップキャパシタを充電するとともに、前記降圧モードにおいて、前記バックアップキャパシタの電圧を降圧し、前記出力ラインに供給するスイッチング電源と、
前記入力ラインと前記出力ラインの間に設けられ、オン状態とオフ状態が電気的に切りかえ可能であるとともに、前記オン状態において電流クランプ機能を有する電子ヒューズ回路と、
前記出力ラインのバス電圧がしきい値を下回ると、低電圧ロックアウト信号をアサートする低電圧ロックアウト回路と、
前記低電圧ロックアウト信号がアサートされると、前記電子ヒューズ回路をオフ状態とし、前記スイッチング電源を前記降圧モードに切りかえるコントロールロジックと、
を備える、電源遮断保護回路。 an input line to receive an input voltage;
an output line to be connected to a load;
a capacitor connected to the output line;
A backup capacitor;
a switching power supply that is switchable between a step-up mode and a step-down mode, is connected to the output line and the backup capacitor, and in the step-up mode, steps up a bus voltage of the output line to charge the backup capacitor, and in the step-down mode, steps down the voltage of the backup capacitor and supplies it to the output line;
an electronic fuse circuit provided between the input line and the output line, the electronic fuse circuit being electrically switchable between an on state and an off state and having a current clamping function in the on state;
an undervoltage lockout circuit that asserts an undervoltage lockout signal when the bus voltage on the output line falls below a threshold;
control logic that, when the undervoltage lockout signal is asserted, turns off the electronic fuse circuit and switches the switching power supply to the step-down mode;
A power cutoff protection circuit comprising:
前記過電流検出信号のアサートを、前記負荷に伝送する、請求項1に記載の電源遮断保護回路。 an overcurrent detection circuit having a threshold lower than the limit current of the electronic fuse circuit and asserting an overcurrent detection signal when the current on the input line exceeds the threshold;
2. The power interruption protection circuit according to claim 1, wherein the assertion of the overcurrent detection signal is transmitted to the load.
前記昇圧モードにおいてアクティブとなり、前記出力ラインと接続される入力ノードと、前記バックアップキャパシタと接続される出力ノードを有する昇圧コンバータと、
前記昇圧モードおよび前記降圧モードにおいてアクティブとなり、前記出力ラインと接続される入力ノードと、前記バックアップキャパシタと接続される出力ノードを有する降圧コンバータと、
を含む、請求項1または2に記載の電源遮断保護回路。 The switching power supply
a boost converter active in the boost mode, the boost converter having an input node connected to the output line and an output node connected to the backup capacitor;
a step-down converter that is active in the step-up mode and the step-down mode, and has an input node connected to the output line and an output node connected to the backup capacitor;
3. The power supply interruption protection circuit according to claim 1, comprising:
負荷およびキャパシタと接続されるべき出力ピンと、
バックアップキャパシタが接続されるべきキャパシタ接続ピンと、
外付けのインダクタを介して前記出力ピンと接続されるべき少なくともひとつのスイッチングピンと、
昇圧モードと降圧モードが切りかえ可能であり、前記少なくともひとつのスイッチングピン、前記出力ピンおよび前記キャパシタ接続ピンと接続され、前記昇圧モードにおいて、前記バックアップキャパシタの電圧を第1目標レベルに安定化し、前記降圧モードにおいて、前記出力ピンの電圧を第2目標レベルに安定化するコンバータブロックと、
前記入力ピンと前記出力ピンを結ぶ電源ライン上に設けられ、オン状態とオフ状態が電気的に切りかえ可能であるとともに、前記オン状態において電流クランプ機能を有する電子ヒューズ回路と、
前記出力ピンの電圧がしきい値を下回ると、低電圧ロックアウト信号をアサートする低電圧ロックアウト回路と、
前記低電圧ロックアウト信号がアサートされると、前記電子ヒューズ回路をオフ状態とし、前記コンバータブロックを前記降圧モードに切りかえるコントロールロジックと、
を備える、電源遮断保護コントローラ。 an input pin for receiving an input voltage;
an output pin to be connected to a load and a capacitor ;
a capacitor connection pin to which a backup capacitor is to be connected;
at least one switching pin to be connected to the output pin via an external inductor;
a converter block that is switchable between a step-up mode and a step-down mode, that is connected to the at least one switching pin, the output pin, and the capacitor connection pin, that stabilizes the voltage of the backup capacitor at a first target level in the step-up mode, and that stabilizes the voltage of the output pin at a second target level in the step-down mode;
an electronic fuse circuit provided on a power supply line connecting the input pin and the output pin, the electronic fuse circuit being electrically switchable between an on state and an off state and having a current clamping function in the on state;
an undervoltage lockout circuit that asserts an undervoltage lockout signal when the voltage at the output pin falls below a threshold;
control logic that, when the undervoltage lockout signal is asserted, turns off the electronic fuse circuit and switches the converter block to the buck mode;
A power interruption protection controller comprising:
前記過電流検出信号のアサートを、前記負荷に伝送する、請求項9に記載の電源遮断保護コントローラ。 an overcurrent detection circuit having a threshold lower than a limit current of the electronic fuse circuit and asserting an overcurrent detection signal when the current of the electronic fuse circuit exceeds the threshold;
10. The power interruption protection controller of claim 9, further comprising: transmitting assertion of the overcurrent detection signal to the load.
前記出力ピンと前記インダクタ接続ピンとの間に接続される保護スイッチと、
をさらに備える、請求項11に記載の電源遮断保護コントローラ。 an inductor connection pin to be connected to one end of the inductor of the step-up/step-down bidirectional DC/DC converter;
a protection switch connected between the output pin and the inductor connection pin;
The power interruption protection controller of claim 11 further comprising:
前記昇圧モードにおいてアクティブとなり、前記キャパシタ接続ピンを出力とする昇圧コンバータと、
前記昇圧モードおよび前記降圧モードにおいてアクティブとなり、前記キャパシタ接続ピンを入力とする降圧コンバータと、
を含む、請求項9または10に記載の電源遮断保護コントローラ。 The converter block comprises:
a boost converter that is active in the boost mode and has the capacitor connection pin as its output;
a step-down converter that is active in the step-up mode and the step-down mode and has the capacitor connection pin as an input;
11. A power interruption protection controller according to claim 9 or 10, comprising:
前記出力ピンと前記インダクタ接続ピンとの間に接続される保護スイッチと、
をさらに備える、請求項13に記載の電源遮断保護コントローラ。 an inductor connection pin to be connected to one end of an inductor of each of the step-up converter and the step-down converter;
a protection switch connected between the output pin and the inductor connection pin;
The power interruption protection controller of claim 13 further comprising:
前記電源遮断保護回路は、
入力電圧を受けるべき入力ラインと、
負荷と接続されるべき出力ラインと、
前記出力ラインと接続されたキャパシタと、
バックアップキャパシタと、
昇圧モードと降圧モードが切りかえ可能であり、前記出力ラインおよび前記バックアップキャパシタと接続され、前記昇圧モードにおいて、前記出力ラインのバス電圧を昇圧して前記バックアップキャパシタを充電するとともに、前記降圧モードにおいて、前記バックアップキャパシタの電圧を降圧し、前記出力ラインに供給するスイッチング電源と、
前記入力ラインと前記出力ラインとの間に設けられた電子ヒューズ回路と、
を備え、
前記制御方法は、
前記電子ヒューズ回路に流れる電流をクランプするステップと、
前記出力ラインのバス電圧がしきい値を下回ると、低電圧ロックアウト信号をアサートするステップと、
前記低電圧ロックアウト信号がアサートされると、前記電子ヒューズ回路をオフ状態とし、前記スイッチング電源を前記降圧モードに切りかえるステップと、
を備える、制御方法。 A control method for a power cutoff protection circuit,
The power supply cutoff protection circuit includes:
an input line to receive an input voltage;
an output line to be connected to a load;
a capacitor connected to the output line;
A backup capacitor;
a switching power supply that is switchable between a step-up mode and a step-down mode, is connected to the output line and the backup capacitor, and in the step-up mode, steps up a bus voltage of the output line to charge the backup capacitor, and in the step-down mode, steps down the voltage of the backup capacitor and supplies it to the output line;
an electronic fuse circuit disposed between the input line and the output line;
Equipped with
The control method includes:
clamping a current flowing through the electronic fuse circuit;
asserting an undervoltage lockout signal when the bus voltage on the output line falls below a threshold;
when the undervoltage lockout signal is asserted, turning off the electronic fuse circuit and switching the switching power supply to the step-down mode;
A control method comprising:
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