JP3680978B2 - In-vehicle power supply - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ電圧をチョッパ型レギュレータとシリーズ型レギュレータで所定の定電圧に降圧する車載用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車載用電源装置は、バッテリ電圧をシリーズ型レギュレータで所定の定電圧に降圧して車載用電子機器に供給するものが一般的であるが、シリーズ型レギュレータは、安定度の高い電源を構成できる反面、チョッパ型レギュレータと比較して変換効率が低いため、近年の車載用電子機器の増加（消費電力の増加）に伴って、シリーズ型レギュレータでは発熱が大きくなるという欠点がある。そこで、近年、高効率で且つ大容量の安定化電源回路を実現するために、特開平２−２５２００７号公報、特開平５−３８１３８号公報に示すように、チョッパ型レギュレータとシリーズ型レギュレータとを直列に接続し、バッテリ電圧をチョッパ型レギュレータで効率良く所定電圧まで降圧し、これをシリーズ型レギュレータで所定の定電圧に安定化させて車載用電子機器に供給するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成では、前段のチョッパ型レギュレータのスイッチング素子が何等かの原因でショートした場合、降圧されないバッテリ電圧がそのまま後段のシリーズ型レギュレータに供給されることになるため、シリーズ型レギュレータの電圧制御用のトランジスタの発熱量が大きくなり過ぎて、該トランジスタが二次故障するおそれがある。
【０００４】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、前段のチョッパ型レギュレータのショート等の異常による後段のシリーズ型レギュレータの二次故障を未然に防止することができる車載用電源装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の車載用電源装置は、バッテリ電圧をチョッパ型レギュレータで所定電圧まで降圧し、これをシリーズ型レギュレータで所定の定電圧に安定化させるものにおいて、チョッパ型レギュレータの出力電圧に基づいてチョッパ型レギュレータの異常の有無を異常検出手段で監視し、チョッパ型レギュレータの異常を検出した時には、その異常検出信号を遅延回路を介して強制オフ手段に入力することによってシリーズ型レギュレータを強制的にオフするようにしたものである。このようにすれば、前段のチョッパ型レギュレータのショート等の異常による後段のシリーズ型レギュレータの二次故障を未然に防止することができる。
【０００６】
しかも、請求項１に係る発明のように、チョッパ型レギュレータの出力電圧に基づいて該チョッパ型レギュレータの異常を検出するようにすれば、チョッパ型レギュレータにショート等の異常が発生すると、チョッパ型レギュレータの出力電圧が正常時よりも高くなるという特性を利用して、チョッパ型レギュレータの出力電圧が正常範囲よりも高いか否かでチョッパ型レギュレータの異常の有無を判定することができる。更に、異常検出手段と強制オフ手段との間に遅延回路が設けられているため、電源投入時やノイズ発生時等にチョッパ型レギュレータの出力電圧が瞬間的に上昇しても、強制オフ手段によってシリーズ型レギュレータが強制オフされないようにすることができる。
【０００７】
或は、請求項２のように、チョッパ型レギュレータの入力電圧と出力電圧との電圧差に基づいて該チョッパ型レギュレータの異常を検出するようにしても良い。つまり、チョッパ型レギュレータにショート故障が発生すると、チョッパ型レギュレータの出力電圧が入力電圧（バッテリ電圧）とほぼ同一の電圧まで上昇して入出力電圧の差が小さくなるため、入出力電圧の差が正常範囲よりも小さいか否かで異常の有無を判定することができる。
【０００８】
但し、バッテリ電圧が低下するに従って、チョッパ型レギュレータのスイッチング素子のデューティ比が高くなり、更に、チョッパ型レギュレータの入力電圧（バッテリ電圧）が目標出力電圧以下に低下すると、デューティ比が１００％となるため、スイッチング素子が常時オン状態に保たれてショート故障と区別できなくなる。
【０００９】
この点を考慮して、請求項４のように、チョッパ型レギュレータの入力電圧が所定電圧以下に低下した時に、チョッパ型レギュレータの異常検出を異常検出禁止手段により禁止するようにすることが好ましい。このようにすれば、バッテリ電圧の低下によりチョッパ型レギュレータのデューティ比が１００％になった状態を誤ってショート故障と判定することを未然に防止することができ、異常検出の信頼性を向上することができる。
尚、異常検出手段と強制オフ手段の具体的構成としては、請求項３のように、異常検出手段は、チョッパ型レギュレータの出力電圧と所定の基準電圧とを比較し、チョッパ型レギュレータの出力電圧が異常を示す値のときに、異常検出信号を出力する比較回路から構成し、強制オフ手段は、異常検出手段から出力される異常検出信号を遅延回路を介して受けると、シリーズ型レギュレータを強制的にオフさせる強制オフ信号を出力するトランジスタ回路から構成すると良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明の実施形態（１）を図１に基づいて説明する。バッテリ１１のプラス端子側に、イグニッションスイッチ１２を介してチョッパ型レギュレータ１３とシリーズ型レギュレータ１４とが直列に接続されている。チョッパ型レギュレータ１３は、バッテリ１１から供給される電力をトランジスタ１５でスイッチングして、平滑回路１６で平滑化することで、バッテリ電圧を所定電圧まで降圧する。トランジスタ１５のスイッチング動作は、チョッパ型レギュレータ１３の出力電圧が目標電圧となるようにデューティ制御回路１７によって制御される。平滑回路１６は、トランジスタ１５の出力側（コレクタ）に接続されたチョークコイル１８と、このチョークコイル１８の両端とグランド側との間に接続されたダイオード１９とコンデンサ２０とから構成され、トランジスタ１５のスイッチングにより生成された矩形波の電圧波形が該平滑回路１６で平滑化され、後段のシリーズ型レギュレータ１４に供給される。
【００１１】
一方、シリーズ型レギュレータ１４は、オペアンプ２１で出力電圧を検出して２つのトランジスタ２２，２３を制御することで、チョッパ型レギュレータ１３からの入力電圧を所定の定電圧ＶDDに制御する。本実施形態では、電圧制御用のトランジスタ２２がシリーズ型レギュレータ１４の入力端子と出力端子との間に接続され、このトランジスタ２２のベースとグランド側との間に他のトランジスタ２３が接続されている。シリーズ型レギュレータ１４の出力端子側とグランド側との間に２つの抵抗２４，２５が直列に接続され、シリーズ型レギュレータ１４の出力電圧が２つの抵抗２４，２５で分圧され、この分圧電圧Ｖ1 が出力電圧検出信号としてオペアンプ２１の反転入力端子に入力される。このオペアンプ２１の非反転入力端子には、定電圧ダイオード等で生成した基準電圧Ｖ2 が入力される。これにより、オペアンプ２１は、２つの入力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が等しくなるように、該オペアンプ２１の出力電圧でトランジスタ２３のベース電圧を制御し、このトランジスタ２３のコレクタ電圧によって電圧制御用のトランジスタ２２のベース電圧を制御することで、該トランジスタ２２の出力電圧（シリーズ型レギュレータ１４の出力電圧）を所定の定電圧ＶDDに制御する。
【００１２】
このシリーズ型レギュレータ１４の出力電圧ＶDDは、車載マイクロコンピュータ２６等の車載用電子機器に電源として供給され、この車載マイクロコンピュータ２６によってエンジン制御装置２７が制御される。
【００１３】
次に、本実施形態（１）の車載用電源装置のフェールセーフ回路２９の構成を説明する。フェールセーフ回路２９は、チョッパ型レギュレータ１３の出力電圧が所定電圧より高いか否かを判定する出力電圧比較回路３０と遅延回路３４と強制オフ用のトランジスタ３５とから構成されている。
【００１４】
まず、出力電圧比較回路３０の構成を説明すると、チョッパ型レギュレータ１３の出力端子側とグランド側との間に２つの抵抗３１，３２が直列に接続され、これら両抵抗３１，３２によってチョッパ型レギュレータ１３の出力電圧が分圧され、その分圧電圧Ｖ3 が出力電圧検出信号としてコンパレータ３３の非反転入力端子に入力される。このコンパレータ３３の反転入力端子には、定電圧ダイオード等で生成した異常判定用の基準電圧Ｖ4 が入力され、このコンパレータ３３で、２つの入力電圧Ｖ3 ，Ｖ4 が比較される。
【００１５】
この場合、チョッパ型レギュレータ１３が正常に動作している時には、チョッパ型レギュレータ１３の出力電圧が所定電圧以下となって、Ｖ3 ≦Ｖ4 となり、コンパレータ３３の出力がローレベルに維持される。これに対し、チョッパ型レギュレータ１３にショート故障等の異常が発生すると、チョッパ型レギュレータ１３の出力電圧が所定電圧より高くなって、Ｖ3 ＞Ｖ4 となり、コンパレータ３３の出力がハイレベルに反転する。このような動作により、出力電圧比較回路３０は、チョッパ型レギュレータ１３の異常を検出する異常検出手段として機能する。
【００１６】
以上のように構成した出力電圧比較回路３０のコンパレータ３３の出力は、遅延回路３４を介して強制オフ用のトランジスタ３５のベースに印加される。このトランジスタ３５のコレクタとエミッタは、シリーズ型レギュレータ１４のトランジスタ２３のベース側とグランド側との間に接続され、強制オフ用のトランジスタ３５がオンすると、シリーズ型レギュレータ１４のトランジスタ２３のベース電位が強制的にローレベルに下げられ、シリーズ型レギュレータ１４が強制的にオフされる。これにより、強制オフ用のトランジスタ３５は、特許請求の範囲でいう強制オフ手段としての役割を果たす。
【００１７】
一方、コンパレータ３３の出力側に接続された遅延回路３４は、短い時間幅のパルス出力をカットする回路であり、電源投入時やノイズ発生時等にチョッパ型レギュレータ１３の出力電圧が瞬間的に上昇してコンパレータ３３の出力が瞬間的にハイレベルに反転しても、シリーズ型レギュレータ１４が強制オフされないようにするためのものである。
【００１８】
以上説明した実施形態（１）によれば、チョッパ型レギュレータ１３が正常に動作している時には、チョッパ型レギュレータ１３の出力電圧が目標電圧まで降圧され、コンパレータ３３の入力電圧Ｖ3 が基準電圧Ｖ4 よりも低くなる。これにより、コンパレータ３３の出力がローレベルに維持され、強制オフ用のトランジスタ３５がオフ状態に維持される。この状態では、シリーズ型レギュレータ１４のオペアンプ２１は、２つの入力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が等しくなるように、該オペアンプ２１の出力電圧でトランジスタ２３のベース電圧を制御し、このトランジスタ２３のコレクタ電圧によって電圧制御用のトランジスタ２２のベース電圧を制御することで、該トランジスタ２２の出力電圧（シリーズ型レギュレータ１４の出力電圧）を所定の定電圧ＶDDに制御する。
【００１９】
一方、チョッパ型レギュレータ１３のトランジスタ１５がショート故障すると、トランジスタ１５が常時オン状態となるため、チョッパ型レギュレータ１３の出力電圧がバッテリ電圧とほぼ同じ電圧まで上昇して、コンパレータ３３の入力電圧Ｖ3 が基準電圧Ｖ4 よりも高くなる。これにより、コンパレータ３３の出力がハイレベルに反転して、強制オフ用のトランジスタ３５がオン状態に切り換えられる。その結果、シリーズ型レギュレータ１４のトランジスタ２３のベース電位が強制的にローレベルに下げられ、シリーズ型レギュレータ１４が強制的にオフされる。これにより、前段のチョッパ型レギュレータ１３のショート等の異常による後段のシリーズ型レギュレータ１４の二次故障が未然に防止される。
【００２０】
［実施形態（２）］
次に、本発明の実施形態（２）を図２に基づいて説明する。本実施形態（２）では、チョッパ型レギュレータ１３の出力電圧からチョッパ型レギュレータ１３の異常を検出する出力電圧比較回路３０を設け、更に、チョッパ型レギュレータ１３の入力電圧（バッテリ電圧）が所定電圧より高いか否かを判定する入力電圧比較回路４１を設けている。この入力電圧比較回路４１の構成を説明すると、チョッパ型レギュレータ１３の入力端子側とグランド側との間に２つの抵抗４２，４３が直列に接続され、これら両抵抗４２，４３によってチョッパ型レギュレータ１３の入力電圧（バッテリ電圧）が分圧され、その分圧電圧Ｖ5 が入力電圧検出信号としてコンパレータ４４の非反転入力端子に入力される。このコンパレータ４４の反転入力端子には、定電圧ダイオード等で生成した基準電圧Ｖ6 が入力され、このコンパレータ４４で、２つの電圧Ｖ5 ，Ｖ6 が比較される。この場合、バッテリ電圧が所定電圧よりも高い時（正常時）には、Ｖ5 ＞Ｖ6 となり、コンパレータ４４の出力がハイレベルに維持される。これに対し、バッテリ電圧が所定電圧以下に低下した時には、Ｖ5 ≦Ｖ6 となり、コンパレータ４４の出力がローレベルに反転する。
【００２１】
以上のように構成した入力電圧比較回路４１のコンパレータ４４の出力端子はＡＮＤ回路４５の一方の入力端子に接続され、該ＡＮＤ回路４５の他方の入力端子には、出力電圧比較回路３０のコンパレータ３３の出力端子が接続されている。そして、ＡＮＤ回路４５の出力端子が強制オフ用のトランジスタ３５のベースに接続されている。
【００２２】
この場合、バッテリ電圧が所定電圧以下に低下すると、入力電圧比較回路４１のコンパレータ４４の２つの入力電圧Ｖ5 ，Ｖ6 の関係がＶ5 ≦Ｖ6 となり、コンパレータ４４の出力がローレベルに反転して、ＡＮＤ回路４５の一方の入力がローレベルとなる。この状態では、仮に、出力電圧比較回路３０のコンパレータ３３の出力がハイレベルに反転したとしても、ＡＮＤ回路４５の出力がローレベルに維持され、強制オフ用のトランジスタ３５がオフ状態に維持される。これにより、バッテリ電圧が所定電圧以下に低下した時には、チョッパ型レギュレータ１３の異常検出が禁止された状態となる。この場合、入力電圧比較回路４１とＡＮＤ回路４５とから異常検出禁止手段が構成されている。
【００２３】
尚、本実施形態（２）おいても、前記実施形態（１）と同じく、出力電圧比較回路３０のコンパレータ３３の出力端子に遅延回路を接続して、該コンパレータ３３の出力を遅延回路を介してＡＮＤ回路４５の一方の入力端子に入力するようにしても良い。同様に、入力電圧比較回路４１の出力側にも、遅延回路を接続しても良い。
【００２４】
以上説明した実施形態（１），（２）では、出力電圧比較回路３０によってチョッパ型レギュレータ１３の出力電圧からチョッパ型レギュレータ１３の異常を検出するようにしたが、チョッパ型レギュレータ１３の入力電圧と出力電圧との電圧差を検出して、その電圧差に基づいてチョッパ型レギュレータ１３の異常を検出するようにしても良い。つまり、チョッパ型レギュレータ１３にショート故障が発生すると、チョッパ型レギュレータ１３の出力電圧が入力電圧（バッテリ電圧）とほぼ同一の電圧まで上昇して入出力電圧の差が小さくなるため、入出力電圧の差が正常範囲よりも小さいか否かで異常の有無を判定することができる。
【００２５】
但し、バッテリ電圧が低下して、チョッパ型レギュレータ１３の入力電圧が目標出力電圧以下に低下すると、デューティ比が１００％となり、トランジスタ１５が常時オン状態に保たれてショート故障と区別できなくなる。
【００２６】
そこで、チョッパ型レギュレータ１３の入力電圧と出力電圧との電圧差に基づいてチョッパ型レギュレータ１３の異常を検出する場合には、前記実施形態（２）と同じく、チョッパ型レギュレータ１３の入力電圧が所定電圧以下に低下した時に、チョッパ型レギュレータ１３の異常検出を禁止するように構成すると良い。このようにすれば、バッテリ電圧の低下によりチョッパ型レギュレータ１３のデューティ比が１００％になった状態を誤ってショート故障と判定することを未然に防止することができ、異常検出の信頼性を向上することができる。
【００２７】
尚、前記実施形態（１），（２）では、チョッパ型レギュレータ１３の異常をハードウエアで検出するようにしたが、チョッパ型レギュレータ１３の出力電圧をマイクロコンピュータに取り込んでチョッパ型レギュレータ１３の異常を判定したり、或は、マイクロコンピュータでチョッパ型レギュレータ１３の入力電圧と出力電圧との電圧差を算出してチョッパ型レギュレータ１３の異常を判定するようにしても良い。
【００２８】
その他、本発明は、チョッパ型レギュレータ１３やシリーズ型レギュレータ１４の構成を適宜変更しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示す車載用電源装置の電気回路図
【図２】本発明の実施形態（２）を示す車載用電源装置の電気回路図
【符号の説明】
１１…バッテリ、１３…チョッパ型レギュレータ、１４…シリーズ型レギュレータ、１５…トランジスタ、２１…オペアンプ、２２…電圧制御用のトランジスタ、２３…トランジスタ、２９…フェールセーフ回路、３０…出力電圧比較回路（異常検出手段）、３３…コンパレータ、３４…遅延回路、３５…強制オフ用のトランジスタ（強制オフ手段）、４１…入力電圧比較回路、４４…コンパレータ、４５…ＡＮＤ回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an in-vehicle power supply device that steps down a battery voltage to a predetermined constant voltage using a chopper type regulator and a series type regulator.
[0002]
[Prior art]
Conventional in-vehicle power supply devices generally use a series regulator to step down the battery voltage to a predetermined constant voltage and supply it to in-vehicle electronic devices. The series regulator constitutes a highly stable power supply. On the other hand, since the conversion efficiency is lower than that of the chopper type regulator, the series type regulator has a drawback that heat generation increases with the increase in in-vehicle electronic devices (increase in power consumption) in recent years. Therefore, in recent years, in order to realize a high-efficiency and large-capacity stabilized power supply circuit, as shown in JP-A-2-252007 and JP-A-5-38138, a chopper type regulator and a series type regulator are provided. Some are connected in series, and the battery voltage is efficiently stepped down to a predetermined voltage by a chopper type regulator, which is stabilized to a predetermined constant voltage by a series type regulator and supplied to an in-vehicle electronic device.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above configuration, if the switching element of the chopper type regulator in the previous stage is short-circuited for any reason, the battery voltage that is not stepped down is supplied as it is to the series regulator in the subsequent stage. The amount of heat generated by the transistor for use may become too large, causing a secondary failure of the transistor.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to prevent secondary failure of the subsequent series regulator due to an abnormality such as a short circuit of the preceding chopper regulator. The object is to provide an in-vehicle power supply device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an in-vehicle power supply device according to claim 1 of the present invention is a method in which a battery voltage is stepped down to a predetermined voltage by a chopper type regulator and stabilized to a predetermined constant voltage by a series type regulator. Based on the output voltage of the chopper type regulator, the abnormality detection means monitors the abnormality of the chopper type regulator. When an abnormality of the chopper type regulator is detected, the abnormality detection signal is input to the forced-off means via the delay circuit. By doing so , the series regulator is forcibly turned off. In this way, it is possible to prevent secondary failure of the subsequent series regulator due to an abnormality such as a short circuit of the preceding chopper regulator.
[0006]
In addition, if an abnormality of the chopper type regulator is detected based on the output voltage of the chopper type regulator as in the invention according to claim 1, if an abnormality such as a short circuit occurs in the chopper type regulator, the chopper type regulator By utilizing the characteristic that the output voltage of the chopper type regulator becomes higher than that at the normal time, it is possible to determine whether or not the chopper type regulator has an abnormality based on whether or not the output voltage of the chopper type regulator is higher than the normal range. Furthermore, since a delay circuit is provided between the abnormality detection means and the forced-off means, even if the output voltage of the chopper type regulator rises momentarily when the power is turned on or when noise is generated, the forced-off means The series regulator can be prevented from being forcibly turned off.
[0007]
Alternatively, as in claim 2, it is also possible to detect the abnormality of the chopper-type regulator based on a voltage difference between the input voltage and the output voltage of the chopper-type regulator. In other words, when a short circuit failure occurs in the chopper type regulator, the output voltage of the chopper type regulator rises to almost the same voltage as the input voltage (battery voltage), and the difference between the input and output voltages becomes smaller. Whether or not there is an abnormality can be determined based on whether or not it is smaller than the normal range.
[0008]
However, as the battery voltage decreases, the duty ratio of the switching element of the chopper type regulator increases, and when the input voltage (battery voltage) of the chopper type regulator drops below the target output voltage, the duty ratio becomes 100%. Therefore, the switching element is always kept on and cannot be distinguished from a short circuit failure.
[0009]
With this in mind, as claimed in claim 4, when the input voltage of the chopper-type regulator falls below a predetermined voltage, it is preferable to prohibit the abnormality detection inhibit means an abnormality detection of the chopper regulator. In this way, it is possible to prevent the state in which the duty ratio of the chopper regulator has reached 100% due to a decrease in the battery voltage from being erroneously determined as a short-circuit failure, thereby improving the reliability of abnormality detection. be able to.
As the specific structure of the forced off means and abnormality detecting means, as claimed in claim 3, the abnormality detection means compares the output voltage of the chopper-type regulator and a predetermined reference voltage, chopper regulator output voltage Is composed of a comparator circuit that outputs an abnormality detection signal when the value indicates an abnormality, and the forced-off means forces the series regulator when it receives the abnormality detection signal output from the abnormality detection means via the delay circuit. It is preferable to form a transistor circuit that outputs a forced-off signal that is automatically turned off.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment (1)]
Hereinafter, embodiment (1) of this invention is described based on FIG. A chopper type regulator 13 and a series type regulator 14 are connected in series to the positive terminal side of the battery 11 via an ignition switch 12. The chopper type regulator 13 switches the power supplied from the battery 11 by the transistor 15 and smoothes it by the smoothing circuit 16, thereby stepping down the battery voltage to a predetermined voltage. The switching operation of the transistor 15 is controlled by the duty control circuit 17 so that the output voltage of the chopper type regulator 13 becomes the target voltage. The smoothing circuit 16 includes a choke coil 18 connected to the output side (collector) of the transistor 15, a diode 19 and a capacitor 20 connected between both ends of the choke coil 18 and the ground side. The voltage waveform of the rectangular wave generated by the switching is smoothed by the smoothing circuit 16 and supplied to the subsequent series regulator 14.
[0011]
On the other hand, the series regulator 14 detects the output voltage by the operational amplifier 21 and controls the two transistors 22 and 23, thereby controlling the input voltage from the chopper regulator 13 to a predetermined constant voltage VDD. In the present embodiment, the voltage control transistor 22 is connected between the input terminal and the output terminal of the series regulator 14, and another transistor 23 is connected between the base of the transistor 22 and the ground side. . Two resistors 24 and 25 are connected in series between the output terminal side of the series regulator 14 and the ground side, and the output voltage of the series regulator 14 is divided by the two resistors 24 and 25. V1 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 21 as an output voltage detection signal. A reference voltage V2 generated by a constant voltage diode or the like is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 21. As a result, the operational amplifier 21 controls the base voltage of the transistor 23 with the output voltage of the operational amplifier 21 so that the two input voltages V1 and V2 are equal, and the collector voltage of the transistor 23 causes the voltage of the transistor 22 for voltage control. By controlling the base voltage, the output voltage of the transistor 22 (the output voltage of the series regulator 14) is controlled to a predetermined constant voltage VDD.
[0012]
The output voltage VDD of the series regulator 14 is supplied as a power source to an in-vehicle electronic device such as the in-vehicle microcomputer 26, and the engine control device 27 is controlled by the in-vehicle microcomputer 26.
[0013]
Next, the configuration of the fail safe circuit 29 of the in-vehicle power supply device of the present embodiment (1) will be described. The fail-safe circuit 29 includes an output voltage comparison circuit 30 that determines whether or not the output voltage of the chopper type regulator 13 is higher than a predetermined voltage, a delay circuit 34, and a forced-off transistor 35.
[0014]
First, the configuration of the output voltage comparison circuit 30 will be described. Two resistors 31 and 32 are connected in series between the output terminal side of the chopper type regulator 13 and the ground side. The output voltage 13 is divided and the divided voltage V3 is input to the non-inverting input terminal of the comparator 33 as an output voltage detection signal. The inverting input terminal of the comparator 33 is supplied with a reference voltage V4 for abnormality determination generated by a constant voltage diode or the like, and the comparator 33 compares the two input voltages V3 and V4.
[0015]
In this case, when the chopper type regulator 13 is operating normally, the output voltage of the chopper type regulator 13 becomes a predetermined voltage or less, V3 ≦ V4, and the output of the comparator 33 is maintained at a low level. On the other hand, when an abnormality such as a short circuit failure occurs in the chopper type regulator 13, the output voltage of the chopper type regulator 13 becomes higher than a predetermined voltage, V3> V4, and the output of the comparator 33 is inverted to a high level. By such an operation, the output voltage comparison circuit 30 functions as an abnormality detection unit that detects an abnormality of the chopper type regulator 13.
[0016]
The output of the comparator 33 of the output voltage comparison circuit 30 configured as described above is applied to the base of the forced-off transistor 35 via the delay circuit 34. The collector and emitter of the transistor 35 are connected between the base side and the ground side of the transistor 23 of the series regulator 14, and when the forcible off transistor 35 is turned on, the base potential of the transistor 23 of the series regulator 14 is The series regulator 14 is forcibly turned off by being forcibly lowered to a low level. Thus, the forcible off transistor 35 serves as a forcible off means in the claims.
[0017]
On the other hand, the delay circuit 34 connected to the output side of the comparator 33 is a circuit that cuts a pulse output with a short time width, and the output voltage of the chopper regulator 13 rises momentarily when the power is turned on or noise is generated. Thus, even if the output of the comparator 33 is momentarily inverted to a high level, the series regulator 14 is not forcedly turned off.
[0018]
According to the embodiment (1) described above, when the chopper type regulator 13 is operating normally, the output voltage of the chopper type regulator 13 is stepped down to the target voltage, and the input voltage V3 of the comparator 33 is greater than the reference voltage V4. Also lower. As a result, the output of the comparator 33 is maintained at a low level, and the transistor 35 for forced off is maintained in the off state. In this state, the operational amplifier 21 of the series regulator 14 controls the base voltage of the transistor 23 with the output voltage of the operational amplifier 21 so that the two input voltages V1 and V2 are equal. By controlling the base voltage of the control transistor 22, the output voltage of the transistor 22 (the output voltage of the series regulator 14) is controlled to a predetermined constant voltage VDD.
[0019]
On the other hand, when the transistor 15 of the chopper type regulator 13 is short-circuited, the transistor 15 is always turned on, so that the output voltage of the chopper type regulator 13 rises to almost the same voltage as the battery voltage, and the input voltage V3 of the comparator 33 becomes It becomes higher than the reference voltage V4. As a result, the output of the comparator 33 is inverted to a high level, and the transistor 35 for forced off is switched to the on state. As a result, the base potential of the transistor 23 of the series regulator 14 is forcibly lowered to a low level, and the series regulator 14 is forcibly turned off. As a result, secondary failure of the subsequent series regulator 14 due to an abnormality such as a short circuit of the preceding chopper regulator 13 is prevented.
[0020]
[Embodiment (2)]
Next, Embodiment (2) of this invention is demonstrated based on FIG. In the present embodiment (2), an output voltage comparison circuit 30 for detecting an abnormality of the chopper type regulator 13 from the output voltage of the chopper type regulator 13 is provided, and the input voltage (battery voltage) of the chopper type regulator 13 is more than a predetermined voltage. An input voltage comparison circuit 41 for determining whether the voltage is high is provided. The configuration of the input voltage comparison circuit 41 will be described. Two resistors 42 and 43 are connected in series between the input terminal side and the ground side of the chopper type regulator 13, and the chopper type regulator 13 is connected to both the resistors 42 and 43. The input voltage (battery voltage) is divided and the divided voltage V5 is input to the non-inverting input terminal of the comparator 44 as an input voltage detection signal. A reference voltage V6 generated by a constant voltage diode or the like is input to the inverting input terminal of the comparator 44, and the comparator 44 compares the two voltages V5 and V6. In this case, when the battery voltage is higher than a predetermined voltage (normal), V5> V6 and the output of the comparator 44 is maintained at a high level. On the other hand, when the battery voltage falls below a predetermined voltage, V5 ≦ V6 is established, and the output of the comparator 44 is inverted to a low level.
[0021]
The output terminal of the comparator 44 of the input voltage comparison circuit 41 configured as described above is connected to one input terminal of the AND circuit 45, and the other input terminal of the AND circuit 45 is connected to the comparator 33 of the output voltage comparison circuit 30. Output terminal is connected. The output terminal of the AND circuit 45 is connected to the base of the forced-off transistor 35.
[0022]
In this case, when the battery voltage falls below a predetermined voltage, the relationship between the two input voltages V5 and V6 of the comparator 44 of the input voltage comparison circuit 41 becomes V5≤V6, the output of the comparator 44 is inverted to a low level, and AND One input of the circuit 45 becomes low level. In this state, even if the output of the comparator 33 of the output voltage comparison circuit 30 is inverted to a high level, the output of the AND circuit 45 is maintained at a low level, and the forcible off transistor 35 is maintained in an off state. . Thereby, when the battery voltage falls below a predetermined voltage, the abnormality detection of the chopper type regulator 13 is prohibited. In this case, the input voltage comparison circuit 41 and the AND circuit 45 constitute abnormality detection prohibiting means.
[0023]
In the present embodiment (2), similarly to the embodiment (1), a delay circuit is connected to the output terminal of the comparator 33 of the output voltage comparison circuit 30, and the output of the comparator 33 is passed through the delay circuit. Then, it may be inputted to one input terminal of the AND circuit 45. Similarly, a delay circuit may be connected to the output side of the input voltage comparison circuit 41.
[0024]
In the embodiments (1) and (2) described above, the output voltage comparison circuit 30 detects the abnormality of the chopper type regulator 13 from the output voltage of the chopper type regulator 13, but the input voltage of the chopper type regulator 13 A voltage difference with the output voltage may be detected, and an abnormality of the chopper type regulator 13 may be detected based on the voltage difference. That is, when a short circuit failure occurs in the chopper type regulator 13, the output voltage of the chopper type regulator 13 rises to almost the same voltage as the input voltage (battery voltage) and the difference between the input and output voltages becomes small. Whether or not there is an abnormality can be determined based on whether or not the difference is smaller than the normal range.
[0025]
However, when the battery voltage decreases and the input voltage of the chopper type regulator 13 decreases below the target output voltage, the duty ratio becomes 100%, and the transistor 15 is always kept on and cannot be distinguished from a short circuit failure.
[0026]
Therefore, when detecting an abnormality of the chopper type regulator 13 based on the voltage difference between the input voltage and the output voltage of the chopper type regulator 13, the input voltage of the chopper type regulator 13 is a predetermined value as in the embodiment (2). It may be configured to prohibit the abnormality detection of the chopper type regulator 13 when the voltage drops below the voltage. In this way, it is possible to prevent the state in which the duty ratio of the chopper regulator 13 has reached 100% due to a decrease in the battery voltage from being erroneously determined as a short-circuit failure, thereby improving the reliability of abnormality detection. can do.
[0027]
In the embodiments (1) and (2), the abnormality of the chopper type regulator 13 is detected by hardware. However, the output voltage of the chopper type regulator 13 is taken into the microcomputer and the abnormality of the chopper type regulator 13 is detected. Alternatively, the abnormality of the chopper type regulator 13 may be determined by calculating a voltage difference between the input voltage and the output voltage of the chopper type regulator 13 by a microcomputer.
[0028]
In addition, the present invention may appropriately change the configuration of the chopper type regulator 13 and the series type regulator 14.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electric circuit diagram of an in-vehicle power supply device showing an embodiment (1) of the present invention. FIG. 2 is an electric circuit diagram of an in-vehicle power supply device showing an embodiment (2) of the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery, 13 ... Chopper type regulator, 14 ... Series type regulator, 15 ... Transistor, 21 ... Operational amplifier, 22 ... Transistor for voltage control, 23 ... Transistor, 29 ... Fail safe circuit, 30 ... Output voltage comparison circuit (abnormal Detection means), 33... Comparator, 34... Delay circuit, 35.

Claims (4)

バッテリ電圧をチョッパ型レギュレータで所定電圧まで降圧し、これをシリーズ型レギュレータで所定の定電圧に安定化させて車載用電子機器に供給する車載用電源装置において、
前記チョッパ型レギュレータの異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段で前記チョッパ型レギュレータの異常を検出した時に前記シリーズ型レギュレータを強制的にオフする強制オフ手段とを備え、
前記異常検出手段と前記強制オフ手段との間に遅延回路を設け、
前記異常検出手段は、前記チョッパ型レギュレータの出力電圧に基づいて該チョッパ型レギュレータの異常を検出することを特徴とする車載用電源装置。In the in-vehicle power supply device that steps down the battery voltage to a predetermined voltage with a chopper type regulator, stabilizes it to a predetermined constant voltage with a series type regulator, and supplies it to the in-vehicle electronic device.
An abnormality detection means for detecting an abnormality of the chopper type regulator;
A forced-off means for forcibly turning off the series-type regulator when the abnormality detection means detects an abnormality of the chopper-type regulator;
A delay circuit is provided between the abnormality detection means and the forced off means,
The in-vehicle power supply device characterized in that the abnormality detecting means detects an abnormality of the chopper type regulator based on an output voltage of the chopper type regulator. バッテリ電圧をチョッパ型レギュレータで所定電圧まで降圧し、これをシリーズ型レギュレータで所定の定電圧に安定化させて車載用電子機器に供給する車載用電源装置において、
前記チョッパ型レギュレータの異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段で前記チョッパ型レギュレータの異常を検出した時に前記シリーズ型レギュレータを強制的にオフする強制オフ手段とを備え、
前記異常検出手段は、前記チョッパ型レギュレータの入力電圧と出力電圧との電圧差に基づいて該チョッパ型レギュレータの異常を検出することを特徴とする車載用電源装置。In the in-vehicle power supply device that steps down the battery voltage to a predetermined voltage with a chopper type regulator, stabilizes it to a predetermined constant voltage with a series type regulator, and supplies it to the in-vehicle electronic device.
An abnormality detection means for detecting an abnormality of the chopper type regulator;
A forced-off means for forcibly turning off the series-type regulator when the abnormality detection means detects an abnormality of the chopper-type regulator;
The in-vehicle power supply device characterized in that the abnormality detection means detects an abnormality of the chopper type regulator based on a voltage difference between an input voltage and an output voltage of the chopper type regulator. バッテリ電圧と車載用電子機器との間に、チョッパ型レギュレータとシリーズ型レギュレータとを直列的に配置し、前記チョッパ型レギュレータからの出力電圧を前記シリーズ型レギュレータにて所定の電圧に安定化させ、この安定化されたシリーズ型レギュレータからの出力を前記車載用電子機器に供給する車載用電源装置において、 前記チョッパ型レギュレータの出力電圧と所定の基準電圧とを比較し、前記チョッパ型レギュレータの出力電圧が異常を示す値のときに、異常検出信号を出力する比較回路からなる異常検出手段と、
前記異常検出信号が入力される遅延回路と、
前記遅延回路を通過した前記異常検出信号を受けると、前記シリーズ型レギュレータを強制的にオフさせる強制オフ信号を出力するトランジスタ回路からなる強制オフ手段と
を備えていることを特徴とする車載用電源装置。Between the battery voltage and the in-vehicle electronic device, a chopper type regulator and a series type regulator are arranged in series, and the output voltage from the chopper type regulator is stabilized to a predetermined voltage by the series type regulator. In the in-vehicle power supply device that supplies the output from the stabilized series regulator to the in-vehicle electronic device, the output voltage of the chopper regulator is compared with the output voltage of the chopper regulator and a predetermined reference voltage. An abnormality detection means comprising a comparison circuit that outputs an abnormality detection signal when is a value indicating abnormality;
A delay circuit to which the abnormality detection signal is input;
A vehicle-mounted power supply comprising: a forcible off means including a transistor circuit that outputs a forcible off signal that forcibly turns off the series regulator when receiving the abnormality detection signal that has passed through the delay circuit apparatus. 前記チョッパ型レギュレータの入力電圧が所定電圧以下に低下した時に前記異常検出手段による異常検出を禁止する異常検出禁止手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車載用電源装置。Vehicle according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the input voltage of the chopper-type regulator is provided with an abnormality detection inhibiting means for inhibiting the abnormality detection by the abnormality detecting means when drops below the predetermined voltage Power supply.
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