CN102246375A - 电力供给控制电路 - Google Patents

Abstract

电力供给控制电路(10)，其包括与半导体开关(30)并联连接的旁路电路(40)。在控制电路(20)处于非激活状态、同时负载(50)处于非通电状态或待机状态时，旁路电路(40)将电源(Ba)连接至负载。旁路电路(40)包括通电决定电路(41)，其根据负载(50)进入操作状态而生成用于激活控制电路(20)的激活信号(Wps)。通电决定电路(41)将激活信号(Wps)供给至控制电路(20)，以使得接通半导体开关(30)并允许通过通电线路(51)向负载(50)供给电力。

Description

电力供给控制电路

技术领域

本发明涉及一种电力供给控制电路，具体来说，涉及在负载处于非通电状态或待机状态时的省电化。

背景技术

常规上，提供电力供给控制电路。该电路具有：通电线路，其连接在电源和负载之间；以及诸如功率MOSFET的高功率半导体开关器件，其沿通电线路设置。该电路被配置成接通/关断半导体开关器件，以使得控制对负载的电流供给。其中一种这样的电力供给控制电路被配置成，当过电流流过时，对半导体开关器件的控制端子处的电位进行控制，以使得关断半导体开关器件，从而切断电力供给。换言之，半导体开关器件也用作随后保护通电线路(电线)的半导体熔断器。

[专利文献1]日本专利申请公布No.2001-217696

发明内容

(本发明要解决的问题)

这里请注意，在需要电力供给的一些负载的上游使用半导体开关器件作为半导体熔断器的情况下，即使在负载处于非通电状态或待机状态时也需要从电源向负载施加电压或供给电力。例如，在负载是安装于车辆中的ECU(引擎控制单元)的情况下，必须向半导体开关器件施加驱动电流并且向控制电流供给电力，以便使ECU维持在待机状态中。因此，即使在负载处于非通电状态或待机状态时，电力供给控制电路也会消耗预定电力。因而，需要在负载处于非通电状态或待机状态时使电力供给控制电路省电。

(用于解决问题的方法)

本发明是基于以上情形而完成的。根据本发明的电力供给控制电路将要被连接至将电力从电源供给至负载的通电线路。所述电力供给控制电路包括半导体开关和控制电路。所述半导体开关用于接通和关断电力的供给。所述控制电路用于控制所述半导体开关的接通和关断，同时保护所述半导体开关和所述通电线路。所述电力供给控制电路包括：旁路电路，其与所述半导体开关并联连接。在所述控制电路处于非激活状态、同时所述负载处于非通电状态或待机状态时，所述旁路电路将所述电源连接至所述负载。所述旁路电路包括通电决定电路，所述通电决定电路根据所述负载进入操作状态而生成用于激活所述控制电路的激活信号。所述通电决定电路将所述激活信号供给至所述控制电路，以使得接通所述半导体开关并允许通过所述通电线路向所述负载供给电力。

利用本发明，当负载处于非通电状态或待机状态时，可以通过旁路电路将电力供给至负载。这使得能够在负载处于非通电状态或待机状态时将控制电路和半导体开关的电力消耗显著减少至仅控制电路的待机电力消耗。因而，能够在负载处于非通电状态或待机状态时适当地省电。请注意，术语负载的“非通电状态”是指其中负载未处于操作状态且没有负载电流流过负载的状态。请注意，术语“非通电状态”还包括其中电压仅施加到负载的状态。术语负载的“待机状态”是指其中负载处于为预定操作待机的状态。在“待机状态”下，有诸如待机电流的微小电流流过负载。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电力供给控制电路的示意性框图；

图2是电力供给控制电路的更加详细的框图；以及

图3是示意性示出实施例的信号的时间变化的时序图。

(附图标记说明)

10…电力供给控制电路

20…控制电路

22…电流检测和电线温度计算电路(电流检测电路、温度计算电路、非通电决定电路)

24…锁存重置电路(非通电决定电路)

30…半导体开关

31…主开关

40…旁路电路

41…通电决定电路

42…锁存电路

43…旁路禁止电路

45…旁路

50…ECU(负载)

51…电线(通电线路)

C1…电容器

Los…负载命令信号(命令信号)

Tr1…晶体管(电路切断器件)

Tr2…晶体管(通路切断器件)

It…负载电流

R2…电阻

Wps…唤醒信号(激活信号)

具体实施方式

<实施例>

将参照图1至图3来说明根据本发明的实施例。图1是根据本发明实施例的电力供给控制电路10的示意性框图。图2是电力供给控制电路10的更加详细的框图。图3是示意性示出实施例的每个信号的时间变化的时序图。

1.电路构造

如图1所示，半导体开关30连接至通电线路51，所述通电线路51将电力从电源Ba供给至负载50。电力供给控制电路10包括半导体开关30和控制电路20。半导体开关30接通/关断电力的供给。控制电路20控制半导体开关30的接通/关断，同时保护半导体开关30和通电线路51。电力供给控制电路10进一步包括旁路电路40，所述旁路电路40与半导体开关30并联连接。当控制电路20处于非激活状态、同时负载50处于非通电状态或待机状态时，旁路电路40将电池电源Ba连接至负载50。

旁路电路40包括通电决定电路41。通电决定电路41对负载50进入操作状态进行检测，并且根据负载50的操作状态的检测来激活控制电路20。通电决定电路41将激活信号Wps供给至控制电路20。然后，接通半导体开关30，从而将电力从电源Ba通过通电线路51而施加到负载50。在此实施例中，电力供给控制电路10安装在车辆中；电源Ba为电池；以及电力供给控制电路10通过作为通电线路51的电线来控制作为负载50的ECU的驱动。

接下来，将参照图2来描述电力供给控制电路10的每个组件。控制电路20包括FET驱动电路21、电流检测和电线温度计算电路22、唤醒电路23、锁存重置电路24(“非通电决定电路”的示例)和晶体管Tr5等。

FET驱动电路21控制半导体开关30的主开关31和晶体管Tr5的接通/关断。

电流检测和电线温度计算电路22连接至半导体开关30的感测晶体管32。电流检测和电线温度计算电路22检测至负载50的负载电流It，并根据检测到的负载电流It的量来计算通电线路(电线)51中的温度上升ΔT。当负载电流It变成等于或低于阈值Ith时，或者当温度上升ΔT在通电线路(电线)51中的温度上升ΔT由于负载50通电而饱和的预定时间(参见图3中的K2)上或之后变成等于或低于阈值ΔTth时，电流检测和电线温度计算电路22生成决定信号Jds，用于做出负载50处于非通电状态或待机状态的决定。然后，电流检测和电线温度计算电路22将决定信号Jds供给至锁存重置电路24。

唤醒电路23根据来自旁路电路40的唤醒信号Wps(激活信号的示例)而将控制电路20的状态从待机状态切换至激活状态。在接收到唤醒信号Wps时，唤醒电路23生成状态切换信号Mcs，并将状态切换信号Mcs供给至FET驱动电路21、电流检测和电线温度计算电路22和锁存重置电路24。

当接收到决定信号Jds或者用于将负载50设定至非通电状态(关断状态)或待机状态的负载命令信号Los，锁存重置电路24决定负载50处于非通电状态或待机状态。然后，为了将控制电路20从激活状态切换至待机状态，锁存重置电路24生成锁存重置信号Res，并将锁存重置信号Res供给至旁路电路40的锁存电路42。

半导体开关30包括主开关31和感测晶体管32。主开关31将电力供给至负载50。感测晶体管32检测负载电流It。主开关31和感测晶体管32例如由N沟道FET(场效应晶体管)来构造。

旁路电路40包括通电决定电路41、旁路禁止电路43、旁路45、晶体管Tr1(“电路切断器件”的示例)、晶体管Tr2(通路切断器件)、电阻器R2、电容器C1等。请注意，旁路电路40可以在无需包括晶体管Tr1和旁路禁止电路43的情况下来构造。

通电决定电路41包括锁存电路42、晶体管Tr3和电阻器R3。晶体管Tr3例如由P沟道FET来构造。当晶体管Tr2接通且通路电压(参见图2中的点P1)达到导通电压的范围(对应于“预定范围内的值”)时，晶体管Tr3接通。于是，锁存电路42通过在电阻器R3的一端处生成的电位而生成唤醒信号Wps作为锁存信号。然后，锁存电路42将唤醒信号Wps供给至控制电路20的唤醒电路23。

晶体管Tr2例如由P沟道FET来构造。晶体管Tr2的接通/关断控制由晶体管Tr1和控制电路20的晶体管Tr5来执行。当使晶体管Tr2接通时，旁路45被切断。

提供电阻器R2，以使得在旁路45的端点P1处形成使晶体管Tr2接通的电压(通路电压)。电阻器R2具有这样的电阻值，该电阻值能够将负载电流It限制为以使得通过通电线路51的该电流It(负载电流)等于或低于一电流值，在该电流值处的负载电流It不会在当负载50被短路时损坏通电线路51。

电容器C1与电阻器R2并联连接。电容器C1平滑经由旁路45的信号。换言之，电容器C1被提供用来防止锁存电路42由于进入旁路45的脉冲噪音而产生故障。请注意，电容器C1可以省去。

旁路禁止电路43包括晶体管Tr4和电阻器R4。晶体管Tr4例如由P沟道FET来构造。旁路禁止电路43根据旁路禁止信号Bhs(“预定指令信号”的示例)来控制晶体管Tr1，以使得切断旁路电路40。例如，当要将车辆装上船运输时，旁路禁止电路43接通晶体管Tr1，以使得关断晶体管Tr2，从而切断旁路电路40的操作。

2.电力供给控制电路的操作

接下来，将参照图3的时序图来说明此实施例的电力供给控制电路10的操作。

假定控制电路20和负载(ECU)50目前处于待机状态，同时电力正从旁路45供给至ECU 50(参见图3中的时间点t0-t1)。进一步假定，在此状态下，在图3中的时间点t1处，将负载命令信号Los从例如远程控制器供给至ECU 50，以使得将负载(ECU)50从待机状态转换至通电状态(操作状态)。

于是，通过ECU 50的状态改变，通过旁路45的旁路电流Ib增加，旁路电路40中的电阻器R2上的电压降随之增加。当电压降达到了等于或高于预定值、即等于或高于通电决定电路41的晶体管Tr3的导通电压的值时，晶体管Tr3接通。当晶体管Tr3接通时，通电决定电路41的电阻器R3的端子电压增加，从而锁存电路42操作。换言之，锁存电路42使唤醒信号Wps有效。例如，如图3所示，锁存电路42将唤醒信号Wps从低电平改变至高电平。

于是，当接收到唤醒信号Wps，唤醒电路23生成状态切换信号Mcs并将状态切换信号Mcs供给至FET驱动电路21、电流检测和电线温度计算电路22和锁存重置电路24。根据状态切换信号Mcs，FET驱动电路21使主开关31接通，并且之后立即使晶体管Tr5接通。晶体管Tr5例如由P沟道FET来构造。当晶体管Tr5接通时，旁路电路40的晶体管Tr2被接通，从而旁路45被切断。换言之，ECU 50的通电通路从旁路45被切换至主通路35。

接下来，假定在图3中的时间点t2处，将用于使ECU 50从通电状态进入待机状态的负载命令信号Los供给至负载50和锁存重置电路24。于是，锁存重置电路24将锁存重置信号Res供给至旁路电路40的锁存电路42，从而锁存电路42将唤醒信号Wps从高电平改变至低电平，由此使唤醒信号Wps无效。

在接收到被无效的唤醒信号Wps时，唤醒电路23生成用于将控制电路20的状态从激活状态切换至待机状态的状态切换信号Mcs。然后，唤醒电路23将状态切换信号Mcs供给至FET驱动电路21、电流检测和电线温度计算电路22和锁存重置电路24。根据状态切换信号Mcs，FET驱动电路21使主开关31关断，之后立即使晶体管Tr5关断。当晶体管Tr5关断时，旁路电路40的晶体管Tr2被接通，从而使旁路45进入导通状态。换言之，ECU 50的通电通路从主通路35被切换至旁路45。

此外，当长时间段不使用ECU 5时，例如要将车辆装上船运输时，如图3中的时间点t3处所示，例如，将高电平旁路禁止信号Bhs供给至旁路禁止电路43的晶体管Tr4的栅极。例如，将晶体管Tr4的栅极上拉。于是，由于晶体管Tr1接通而使晶体管Tr2关断，因而旁路45被切断。然后，主通路35也被切断。因此，到ECU 50的通电通路完全被切断。

3.实施例的效果

当控制电路20处于未激活状态(例如处于待机状态)、同时ECU(负载)50处于待机状态时，旁路电路40通过旁路45连接电池Ba和ECU 50，以使得将电池Ba的电力供给至ECU 50。然后，当使ECU50进入激活状态时，接通半导体开关30，从而使得在切断旁路45的同时通过主通路35将电力供给至ECU 50。这使得可以在ECU 50处于待机状态中时将控制电路20和半导体开关30的电力消耗显著减少至仅为控制电路20的待机电力消耗。

此外，可以通过旁路禁止电路43来切断旁路45。因而，当要完全关断ECU 50时，例如当要将车辆装上船运输时，可以减少通过旁路电路40的电力消耗。

<其他实施例>

本发明不限于以上参照附图说明的实施例。例如，下列实施例也可以被包括在本发明的范围内。

(1)在以上实施例中示出的是，当锁存重置电路24(非通电状态决定电路)决定ECU(负载)50处于待机状态并关断半导体开关30以便使控制电路20自身进入非激活状态时，锁存重置电路24基于负载命令信号Los而示例性地决定ECU(负载)50处于非通电状态。本发明不限于此。

例如，如图3所示，锁存重置电路24可以通过负载电流It等于或低于阈值Ith来决定ECU 50处于非通电状态。在此情况下，可以通过其中负载电流It等于或低于阈值Ith的状态持续预定时间段K1来决定ECU 50的非通电状态(参见图3中的时间点t2-1处)。

或者，如图3所示，锁存重置电路24可以基于通电线路51中的温度上升计算值在通电线路51中的温度上升由于ECU 50通电而饱和的预定时间(参见图3中的K2)上或之后等于或低于阈值ΔTth来决定ECU 50处于非通电状态(参见图3中的时间点t2-2处)。

(2)以上实施例示出为，当决定ECU(负载)50处于非通电状态时，锁存重置电路24(非通电决定电路)生成锁存重置信号Res，以使得通过旁路电路40关断半导体开关30并使控制电路20自身进入非激活状态。本发明不限于此。锁存重置电路24可以直接地——即不通过旁路电路40——关断半导体开关30和晶体管Tr5，以便使控制电路20自身进入非激活状态。

(3)以上实施例示出为使得当ECU(负载)50处于通电状态时，晶体管Tr5被接通，从而切断旁路45。当ECU 50处于通电状态时可以不切断旁路45。即使在此情况下，当ECU 50处于待机状态时，也可以节省半导体开关30等的电力消耗。

(4)在以上实施例中，通电决定电路41的构造并不限于图2中所示出的。对于通电决定电路41而言，仅需要根据负载进入操作状态来生成用于激活控制电路20的激活信号。例如，晶体管Tr3可以由N沟道FET来构造。在此情况下，电阻器R2和晶体管Tr2之间的电压将被施加到晶体管Tr3的栅极。

(5)以上实施例示出为使得当作为负载的ECU处于待机状态时，使电力供给控制电路10省电。本发明也可以应用于其中在负载处于非通电状态下时使电力供给控制电路10省电的情况。

Claims (11)

1.一种电力供给控制电路，其连接至将电力从电源供给至负载的通电线路，所述电力供给控制电路包括半导体开关和控制电路，所述半导体开关用于接通和关断电力的供给，所述控制电路用于在保护所述半导体开关和所述通电线路的同时控制所述半导体开关的接通和关断；

所述电力供给控制电路包括：

旁路电路，所述旁路电路与所述半导体开关并联连接，其中，在所述控制电路处于非激活状态、同时所述负载处于非通电状态或待机状态时，所述旁路电路将所述电源连接至所述负载，

其中：

所述旁路电路包括通电决定电路，所述通电决定电路根据所述负载进入操作状态而生成用于激活所述控制电路的激活信号，其中，所述通电决定电路将所述激活信号供给至所述控制电路，以使得接通所述半导体开关并允许通过所述通电线路向所述负载供给电力。

2.根据权利要求1所述的电力供给控制电路，其中：

所述旁路电路包括设置在所述电源和所述负载之间的旁路；并且

在所述旁路中形成的通路电压具有预定范围内的值时，所述通电决定电路生成所述激活信号。

3.根据权利要求2所述的电力供给控制电路，其中：

所述旁路包括电阻器；并且

所述电阻器形成所述通路电压。

4.根据权利要求3所述的电力供给控制电路，其中：

所述旁路进一步包括与所述电阻器并联连接的电容器。

5.根据权利要求3或4所述的电力供给控制电路，其中：

所述电阻器具有这样的电阻值，该电阻值能够将通过所述通电线路的电流限制为以使得该电流等于或低于一电流值，在该电流值的电流不会在所述负载被短路时损坏所述通电线路。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的电力供给控制电路，其中：

所述旁路电路包括用于切断所述旁路的通路切断器件；并且

所述控制电路根据通过所述半导体开关的电流来保护所述半导体开关和所述通电线路；以及

当通过所述激活信号激活时，所述控制电路接通所述半导体开关，并且之后控制所述通路切断器件以切断所述旁路。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的电力供给控制电路，其中：

所述旁路电路进一步包括：

电路切断器件，所述电路切断器件用于切断所述旁路电路；以及

旁路禁止电路，所述旁路禁止电路用于根据预定指令信号而控制所述电路切断器件，以切断所述旁路电路。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电力供给控制电路，其中：

所述控制电路包括非通电决定电路，当决定所述负载处于非通电状态或待机状态时，所述非通电决定电路接通所述半导体开关以使得使所述控制电路自身进入非激活状态。

9.根据权利要求8所述的电力供给控制电路，其中：

所述非通电决定电路通过使所述负载进入非通电状态或待机状态的负载命令信号来决定所述负载的非通电状态或待机状态。

10.根据权利要求8所述的电力供给控制电路，其中：

所述控制电路包括用于检测流至所述负载的负载电流的电流检测电路；以及

所述非通电决定电路通过所检测到的负载电流等于或低于阈值电流来决定所述负载的非通电状态或待机状态。

11.根据权利要求8所述的电力供给控制电路，其中：

所述控制电路包括温度计算电路，所述温度计算电路用于由所述负载电流的量来计算所述通电线路中的温度上升；并且

在由于对所述负载通电而导致所述通电线路中的温度上升达到饱和的预定时间之时或之后，所述非通电决定电路通过所述通电线路中的温度上升计算值等于或少于阈值来决定所述负载的非通电状态或待机状态。

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