CN109906557A - 开关电路及电源装置 - Google Patents

开关电路及电源装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109906557A
CN109906557A CN201780068442.1A CN201780068442A CN109906557A CN 109906557 A CN109906557 A CN 109906557A CN 201780068442 A CN201780068442 A CN 201780068442A CN 109906557 A CN109906557 A CN 109906557A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
switched
semiconductor switch
fet20
switching circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780068442.1A
Other languages
English (en)
Inventor
塚本克马
小田康太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Wiring Systems Ltd, AutoNetworks Technologies Ltd, Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Wiring Systems Ltd
Publication of CN109906557A publication Critical patent/CN109906557A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0814Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit
    • H03K17/08142Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit in field-effect transistor switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K2017/0806Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage against excessive temperature

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

开关电路(10)具备FET(20)。第一驱动部(22)在FET(20)中,通过调整以源极的电位为基准的栅极的电压而将FET(20)切换为接通或断开。在FET(20)接通的情况下,电流经由FET(20)的源极及漏极流动。在第一驱动部(22)将FET(20)从接通切换为断开的情况下,第二驱动部(24)将回流开关(21)从断开切换为接通。

Description

开关电路及电源装置
技术领域
本发明涉及开关电路及电源装置。
本申请主张基于在2016年11月21日提出申请的日本申请第2016-226085号的优先权,并援引上述日本申请记载的全部的记载内容。
背景技术
专利文献1公开了使用NPN型的双极晶体管作为半导体开关,通过将半导体开关切换为接通或断开而进行连接和该连接的切断的开关电路。双极晶体管通过调整以发射极的电位为基准的基极的电压而切换为接通或断开。
在以发射极的电位为基准的基极的电压成为一定电压以上的情况下,双极晶体管切换为接通,电流能够向双极晶体管的集电极及发射极间流动。在以发射极的电位为基准的基极的电压小于一定电压的情况下,双极晶体管切换为断开,电流不会向双极晶体管的集电极及发射极间流动。在双极晶体管接通的情况下,以发射极的电位为基准的基极的电压越高,则集电极及发射极间的电阻值越小。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平5-218833号公报
发明内容
本发明的一形态的开关电路具备半导体开关,该半导体开关使电流经由第一端及第二端流动并根据以该第一端的电位为基准的控制端的电压来切换为接通或断开,其中,所述开关电路具备:电压维持体,将该半导体开关的所述第一端及第二端间的电压维持为规定电压以下;开关,该开关的一端连接于所述半导体开关的所述第一端;第一切换部,将所述半导体开关从接通切换为断开;及第二切换部,在该第一切换部将该半导体开关从接通切换为断开的情况下,该第二切换部将所述开关从断开切换为接通。
本发明的一形态的开关电路具备半导体开关,该半导体开关使电流经由第一端及第二端流动并根据以该第一端的电位为基准的控制端的电压来切换为接通或断开,其中,所述开关电路具备:电压维持体,将该半导体开关的所述第一端及第二端间的电压维持为规定电压以下;及
二极管,该二极管的阴极连接于所述半导体开关的所述第一端。
本发明的一形态的电源装置具备前述的开关电路和经由该开关电路而被连接的两个蓄电器。
附图说明
图1是表示实施方式1的电源装置的主要部分结构的框图。
图2是表示未设置回流开关及齐纳二极管的开关电路的动作的说明图。
图3是表示开关电路的动作的说明图。
图4是表示开关电路的动作的另一说明图。
图5是表示实施方式2的电源装置的主要部分结构的框图。
图6是表示实施方式3的电源装置的主要部分结构的框图。
图7是表示实施方式4的电源装置的主要部分结构的框图。
图8是表示实施方式5的电源装置的主要部分结构的框图。
图9是表示实施方式6的电源装置的主要部分结构的框图。
图10是表示实施方式7的电源装置的主要部分结构的框图。
具体实施方式
[本公开要解决的课题]
在专利文献1记载的开关电路中,例如,蓄电池的正极连接于双极晶体管的集电极,双极晶体管的发射极连接于负载的一端,蓄电池的负极和负载的另一端被接地。在将双极晶体管切换为接通的情况下,将蓄电池及负载连接。在将双极晶体管断开时,蓄电池及负载的连接被切断。
在将双极晶体管切换为接通的情况下,通过使以接地电位为基准的双极晶体管的基极的电压上升而使以发射极的电位为基准的基极的电压上升。在将双极晶体管切换为断开的情况下,通过使以接地电位为基准的双极晶体管的基极的电压下降而使以发射极的电位为基准的基极的电压下降。
将双极晶体管及负载连接的电线是具有电感成分的感应性构件。因此,在双极晶体管接通期间,电流向电线流动,向电线蓄积能量。
为了将双极晶体管切换为接通而使以接地电位为基准的双极晶体管的基极的电压下降的情况下,双极晶体管的集电极及发射极间的电阻值上升,在感应性构件中流动的电流下降。此时,感应性构件为了维持在感应性构件中流动的电流而使以接地电位为基准的发射极的电压下降,将以发射极的电位为基准的基极的电压维持成一定电压以上。由此,电流经由双极晶体管流动,将蓄积于感应性构件的能量放出。在该能量成为0的情况下,以发射极的电位为基准的基极的电压小于一定电压,双极晶体管切换为断开。
在感应性构件将以接地电位为基准的发射极的电压维持为一定电压以上期间,双极晶体管的集电极及发射极间的电阻值大。因此,由双极晶体管消耗的电力大,从双极晶体管产生的热量大。因此,存在双极晶体管成为高温而双极晶体管的功能下降的可能性。
因此,目的在于提供一种在进行了向断开的切换的情况下在半导体开关产生的热量小的开关电路、及具备该开关电路的电源装置。
[本公开的效果]
根据本公开,在进行了向断开的切换的情况下在半导体开关产生的热量小。
[本发明的实施方式的说明]
首先,列举本发明的实施方式进行说明。也可以将以下记载的实施方式的至少一部分任意组合。
(1)本发明的一形态的开关电路具备半导体开关,该半导体开关使电流经由第一端及第二端流动并根据以该第一端的电位为基准的控制端的电压来切换为接通或断开,其中,所述开关电路具备:电压维持体,将该半导体开关的所述第一端及第二端间的电压维持为规定电压以下;开关,该开关的一端连接于所述半导体开关的所述第一端;第一切换部,将所述半导体开关从接通切换为断开;及第二切换部,在该第一切换部将该半导体开关从接通切换为断开的情况下,该第二切换部将所述开关从断开切换为接通。
在上述的一形态中,在半导体开关为接通且开关为断开的情况下,电流例如向半导体开关的第二端及第一端依次流动。一端与半导体开关的第一端连接的电线是具有电感成分的感应性构件。因此,在电流在半导体开关中流动的情况下,在电线中蓄积能量。
在将半导体开关切换为断开的情况下,将开关切换为接通。在该情况下,在开关的另一端连接于电线的另一端时,电流从电线经由开关流动,在电线中蓄积的能量被放出。因此,在半导体开关从接通切换至断开之后,以固定电位例如接地电位为基准的半导体开关的第一端的电压几乎不会下降,半导体开关维持为断开。结果是,在半导体开关切换为断开的情况下,在半导体开关产生的热量小。
在电流向半导体开关的第二端及第一端依次流动期间,在一端与半导体开关的第二端连接的电线中也蓄积能量。在半导体开关切换为断开的情况下,该电线使半导体开关的第二端的电压上升。由此,虽然半导体开关的第一端及第二端间的电压上升,但是该电压由电压维持体维持为规定电压以下。因此,不会向半导体开关施加大的电压。
(2)在本发明的一形态的开关电路中,具备检测所述半导体开关的所述第一端的电压的电压检测部,所述第二切换部在将所述开关切换为接通之后,在该电压检测部检测到的电压成为电压阈值以上时将所述开关切换为断开。
在上述的一形态中,例如,检测以固定电位为基准的半导体开关的第一端的电压。在将开关切换为接通之后,在半导体开关的第一端的电压成为了电压阈值以上时将开关切换为断开。因此,在与半导体开关的第一端连接的电线中蓄积的全部的能量被放出之后,能够将开关切换为断开。
(3)本发明的一形态的开关电路具备第二半导体开关,该第二半导体开关使电流经由第三端及第四端流动并根据以该第三端的电位为基准的第二控制端的电压来切换为接通或断开,所述半导体开关的所述第一端连接于该第二半导体开关的所述第三端,或者,所述半导体开关的所述第二端连接于所述第二半导体开关的所述第四端,所述第一切换部将所述半导体开关及第二半导体开关同时从接通切换为断开。
在上述的一形态中,将半导体开关及第二半导体开关连接,同时从接通切换为断开。在半导体开关及第二半导体开关分别为N沟道型的FET(Field Effect Transistor)的情况下,作为第一端发挥作用的半导体开关的源极连接于作为第三端发挥作用的第二半导体开关的源极,或者,作为第二端发挥作用的半导体开关的漏极连接于作为第四端发挥作用的第二半导体开关漏极。在该情况下,在半导体开关及第二半导体开关断开时,电流不会经由半导体开关及第二半导体开关的寄生二极管流动。
(4)本发明的一形态的开关电路具备半导体开关,该半导体开关使电流经由第一端及第二端流动并根据以该第一端的电位为基准的控制端的电压来切换为接通或断开,其中,所述开关电路具备:电压维持体,将该半导体开关的所述第一端及第二端间的电压维持为规定电压以下;及二极管,该二极管的阴极连接于所述半导体开关的所述第一端。
在上述的一形态中,在半导体开关接通的情况下,电流例如向半导体开关的第二端及第一端依次流动。一端与半导体开关的第一端连接的电线是具有电感成分的感应性构件。因此,电流在半导体开关中流动的情况下,在电线中蓄积能量。
在将半导体开关切换为断开的情况下,电线使半导体开关的第一端的电压下降。并且,在二极管中,在以阳极的电位为基准的阴极的电压成为正方向电压以上的情况下,电流从电线经由二极管流动,在电线中蓄积的能量被放出。正方向电压是在正方向的电流向二极管流动的情况下在二极管的两端间产生的电压差。如以上所述,在电线中蓄积的能量被放出,因此例如在二极管的阳极的电位为固定电位的情况下,在半导体开关从接通切换为断开之后,以固定电位为基准的半导体开关的第一端的电压几乎不变动,半导体开关维持为断开。其结果是,在半导体开关切换为断开的情况下,在半导体开关产生的热量小。
在电流向半导体开关的第二端及第一端依次流动期间,在一端与半导体开关的第二端连接的电线中也蓄积能量。在半导体开关切换为断开的情况下,该电线使半导体开关的第二端的电压上升。由此,虽然半导体开关的第一端及第二端间的电压上升,但是该电压由电压维持体维持为规定电压以下。因此,不会向半导体开关施加大的电压。
(5)本发明的一形态的开关电路具备:第二半导体开关,使电流经由第三端及第四端流动,根据以该第三端的电位为基准的第二控制端的电压来切换为接通或断开;及切换部,将所述半导体开关及第二半导体开关同时从接通切换为断开,所述半导体开关的所述第一端连接于该第二半导体开关的所述第三端,或者,所述半导体开关的所述第二端连接于所述第二半导体开关的所述第四端。
在上述的一形态中,将半导体开关及第二半导体开关连接,同时从接通切换为断开。在半导体开关及第二半导体开关分别为N沟道型的FET的情况下,作为第一端发挥作用的半导体开关的源极连接于作为第三端发挥作用的第二半导体开关的源极,或者作为第二端发挥作用的半导体开关的漏极连接于作为第四端发挥作用的第二半导体开关漏极。在该情况下,在半导体开关及第二半导体开关断开时,电流不会经由半导体开关及第二半导体开关的寄生二极管流动。
(6)在本发明的一形态的开关电路中,在向所述电压维持体施加的电压小于规定电压的情况下,电流不向该电压维持体流动,在向该电压维持体施加的电压为规定电压的情况下,电流向该电压维持体流动。
在上述的一形态中,电压维持体是齐纳二极管或变阻器等。在向电压维持体施加的电压成为了规定电压的情况下,电流经由电压维持体流动,向电压维持体施加的电压维持为规定电压以下。
(7)在本发明的一形态的电源装置中,具备前述的开关电路和经由该开关电路而被连接的两个蓄电器。
在上述的一形态中,一方的蓄电器经由开关电路向另一方的蓄电器供给电力,对另一方的蓄电器充电。
[本发明的实施方式的详情]
以下,参照附图说明本发明的实施方式的开关电路及电源装置的具体例。需要说明的是,本发明没有限定为这些例示,而是由权利要求书公开,并意图包含与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1的电源装置1的主要部分结构的框图。电源装置1优选搭载于车辆,具备开关电路10、蓄电池11、负载12及电线W1、W2。电线W1、W2分别是具有电阻成分及电感成分的感应性构件。电线W1的等价电路由电阻R1及电感器L1的串联电路表示。电线W2的等价电路由电阻R2及电感器L2的串联电路表示。
蓄电池11的正极连接于电线W1的一端。电线W1的另一端连接于开关电路10。在开关电路10还连接有电线W2的一端。电线W2的另一端连接于负载12的一端。蓄电池11的负极和负载12的另一端被接地。
开关电路10进行电线W1、W2的连接和该连接的切断。在开关电路10将电线W1、W2连接的情况下,蓄电池11经由电线W1、开关电路10及电线W2向负载12供给电力。负载12是搭载于车辆的电气设备,使用从蓄电池11供给的电力而工作。在开关电路10切断电线W1、W2的连接的情况下,不从蓄电池11向负载12供给电力,负载12不工作。
开关电路10具有N沟道型的FET20、回流开关21、第一驱动部22、电压检测部23、第二驱动部24、微型计算机(以下,称为微机)25、二极管D1及齐纳二极管Z1。二极管D1是FET20的寄生二极管。二极管D1的阴极及阳极分别连接于FET20的漏极及源极。
关于FET20,漏极连接于电线W1的另一端,源极连接于电线W2的一端。齐纳二极管Z1的阴极及阳极分别连接于FET20的漏极及源极。回流开关21的一端和电压检测部23连接于FET20的源极。回流开关21的另一端被接地。FET20的栅极连接于第一驱动部22。第一驱动部22、电压检测部23及第二驱动部24分别连接于微机25。第一驱动部22被接地。
以下,将以接地电位为基准的FET20的漏极、源极及栅极各自的电压记载为漏极电压Vd、源极电压Vs及栅极电压Vg。而且,在FET20中,以源极的电位为基准而将栅极的电压记载为差分电压Vgs(参照图2及图3)。在FET20中,将以源极的电位为基准的漏极的电压记载为差分电压Vds(参照图4)。
FET20作为半导体开关发挥作用。在FET20中,在差分电压Vgs为正的一定电压以上的情况下,电流经由漏极及源极流动。此时,FET20接通。在FET20中,在差分电压Vgs小于正的一定电压的情况下,电流不会经由漏极及源极流动。此时,FET20断开。在实施方式1中,FET20的源极、漏极及栅极分别作为第一端、第二端及控制端发挥作用。
对FET20的接通或断开进行指示的第一指示信号从微机25向第一驱动部22输入。在第一指示信号的指示为从断开切换为接通的情况下,第一驱动部22使栅极电压Vg上升,由此使差分电压Vgs上升,将FET20从断开切换为接通。由此,电线W1、W2被连接。
在第一指示信号的指示为从接通切换为断开的情况下,第一驱动部22使栅极电压Vg下降,由此使差分电压Vgs下降,将FET20从接通切换为断开。由此,电线W1、W2的连接被切断。
第一驱动部22作为第一切换部发挥作用。
齐纳二极管Z1作为电压维持体发挥作用,将差分电压Vds维持为一定的基准电压以下。该基准电压是所谓击穿电压。在差分电压Vds小于基准电压的情况下,电流不向齐纳二极管Z1流动。在差分电压Vds为基准电压的情况下,在齐纳二极管Z1中,电流从阴极朝向阳极流动。基准电压设定为超过蓄电池11的两端间的电压(以下,称为蓄电池电压Vb1)的上限值的电压。
电压检测部23检测源极电压Vs,并将表示检测到的源极电压Vs的电压信息向微机25输出。
对回流开关21的接通或断开进行指示的第二指示信号从微机25向第二驱动部24输入。在第二指示信号的指示为从断开切换为接通的情况下,第二驱动部24将回流开关21从断开切换为接通。在第二指示信号的指示为从接通切换为断开的情况下,第二驱动部24将回流开关21从接通切换为断开。回流开关21是FET、双极晶体管或继电器触点等。
微机25对第一指示信号及第二指示信号各自的指示进行切换。例如在对电线W1、W2的连接进行指示的连接信号向微机25输入的情况下,微机25将第一指示信号的指示从断开切换为接通。此时,第一驱动部22将FET20从断开切换为接通。结果是,从蓄电池11经由电线W1、FET20及电线W2向负载12供给电力。在从蓄电池11向负载12供给电力期间,向电线W1、W2的电感器L1、L2分别蓄积能量。
例如在对电线W1、W2的连接的切断进行指示的切断信号向微机25输入的情况下,微机25将第一指示信号的指示从接通切换为断开,并将第二指示信号的指示从断开切换为接通。由此,第一驱动部22将FET20从接通切换为断开,第二驱动部24将回流开关21从断开切换为接通。由此,电线W1、W2的连接被切断,从蓄电池11向负载12的电力供给停止。此外,通过回流开关21及齐纳二极管Z1的作用,将在电线W1、W2的电感器L1、L2中蓄积的能量适当地放出。
在第一驱动部22将FET20从接通切换为断开的情况下,第二驱动部24作为将回流开关21切换为接通的第二切换部发挥作用。
微机25在将第二指示信号的指示从断开切换为接通之后,在电压检测部23检测到的源极电压Vs成为电压阈值以上时,将第二指示信号的指示从接通切换为断开。电压阈值恒定,并预先设定。在图1的例子中,电压阈值为0V。因此,第二驱动部24在将回流开关21从断开切换为接通之后,在电压检测部23检测到的源极电压Vs成为一定的电压阈值以上时,将回流开关21从接通切换为断开。
图2是表示未设置回流开关21及齐纳二极管Z1的开关电路的动作的说明图。该开关电路是从开关电路10将回流开关21及齐纳二极管Z1拆卸后的电路。图2示出栅极电压Vg、源极电压Vs及差分电压Vgs的推移。图2还示出在FET20中流动的开关电流Is的推移。开关电流Is是绝对值。
在第一指示信号的指示为接通的情况下,第一驱动部22将栅极电压Vg调整为预先设定的设定电压。在栅极电压Vg被调整为设定电压的情况下,差分电压Vgs为正的一定电压以上,FET20接通。此时,差分电压Vgs充分高,因此FET20的漏极及源极间的电阻值小。在栅极电压Vg被调整为设定电压的情况下,在FET20的漏极及源极间产生的电压下降的幅度小,因此源极电压与蓄电池电压Vb1大体一致。因此,设定电压远高于蓄电池电压Vb1。
在栅极电压Vg被调整为设定电压的情况下,电流从蓄电池11经由电线W1、FET20及电线W2而向负载12流动,在电线W1、W2的电感器L1、L2中蓄积能量。此时,开关电流Is大。
在第一指示信号的指示为从接通切换为断开的情况下,第一驱动部22使栅极电压Vg下降为0V。由此,FET20的漏极及源极间的电阻值上升,因此在电线W1、W2中流动的电流下降。此时,电线W1的电感器L1为了维持向电线W1流动的电流的大小而使漏极电压Vd上升。此外,电线W2的电感器L2为了维持向电线W2流动的电流的大小而使源极电压Vs下降。
电线W2的电感器L2使源极电压Vs下降至差分电压Vgs成为正的一定电压以上为止。因此,即使在栅极电压Vg被调整为0V之后,FET20也维持为接通。在FET20接通期间,电流向电线W1、FET20及电线W2依次流动,将在电线W1、W2的电感器L1、L2中蓄积的能量放出。在电感器L1、L2放出能量期间,源极电压Vs及差分电压Vgs恒定,开关电流Is以恒定的斜率下降。
在电线W1、W2的电感器L1、L2中蓄积的全部的能量被放出的情况下,即,开关电流Is成为0A的情况下,源极电压Vs上升为0V,差分电压Vgs下降为0V。由此,FET20断开。当然,在FET20断开的情况下,开关电流Is为0A。
在电线W1、W2的电感器L1、L2放出能量期间,差分电压Vgs低,因此FET20的漏极及源极间的电阻值大。因此,由FET20消耗的电力大,从FET20产生的热量大。因此,存在FET20成为高温而FET20的功能下降的可能性。
图3是表示开关电路10的动作的说明图。图3中,与图2同样,示出栅极电压Vg、源极电压Vs、差分电压Vgs及开关电流Is的推移。
在第一指示信号的指示为接通的情况下,第一驱动部22将栅极电压Vg调整为设定电压。在栅极电压Vg被调整为设定电压的情况下,差分电压Vgs为正的一定电压以上,FET20接通。此时,差分电压Vgs充分高,因此FET20的漏极及源极间的电阻值小。在栅极电压Vg被调整为设定电压的情况下,在FET20的漏极及源极间产生的电压下降的幅度小,因此源极电压Vs与蓄电池电压Vb1大体一致。因此,设定电压远高于蓄电池电压Vb1。
在栅极电压Vg被调整为设定电压的情况下,电流从蓄电池11经由电线W1、FET20及电线W2而向负载12流动,在电线W1、W2的电感器L1、L2中蓄积能量。此时,开关电流Is大。
如前所述,微机25在将FET20从接通切换为断开的情况下,将第一指示信号的指示从接通切换为断开,并将第二指示信号的指示从断开切换为接通。由此,第一驱动部22使栅极电压Vg下降为0V,第二驱动部24将回流开关21从断开切换为接通。
在栅极电压Vg下降为0V的情况下,如前所述,电线W1的电感器L1使漏极电压Vd上升,电线W2的电感器L2使源极电压Vs下降。在此,回流开关21接通,因此电流从电线W2依次流向负载12及回流开关21,电线W2的电感器L2放出能量。电线W2的电感器L2使源极电压Vs下降经由回流开关21能够放出能量的量。因此,源极电压Vs从0V几乎不下降。
由于源极电压Vs从0V几乎不下降,因此在电线W2的电感器L2放出能量期间,差分电压Vgs小于正的一定电压。因此,在栅极电压Vg下降为0V的情况下,FET20从接通切换为断开,然后,FET20维持为断开。因此,在FET20切换为断开时,在FET20产生的热量小。
在电线W2的电感器L2放出能量期间,源极电压Vs及差分电压Vgs恒定,流过回流开关21的电流以恒定的斜率下降。在放出了在电线W2的电感器L2中蓄积的全部的能量的情况下,即,流过回流开关21的电流成为0A的情况下,源极电压Vs上升为0V,差分电压Vgs下降为0V。由此,FET20不切换为接通而维持为断开。
在栅极电压Vg被调整为0V期间,FET20维持为断开,因此开关电流Is维持为0A。在电压检测部23检测到的电压,即源极电压Vs成为0V以上的情况下,微机25将第二指示信号的指示从接通切换为断开,第二驱动部24将回流开关21从接通切换为断开。因此,在放出了在电线W2的电感器L2中蓄积的全部的能量之后,回流开关21从接通切换为断开。
图4是表示开关电路10的动作的另一说明图。图4示出栅极电压Vg及差分电压Vds的推移。图4还示出在齐纳二极管Z1中流动的二极管电流Ia的推移。二极管电流Ia为绝对值。图3及图4所示的栅极电压Vg的推移相同。
在栅极电压Vg被调整为0V的情况下,在电线W2的电感器L2中蓄积的能量经由回流开关21被放出,因此源极电压Vs为大致0V。然而,由于电线W1的电感器L1使漏极电压Vd上升,因此差分电压Vds上升至齐纳二极管Z1的基准电压。在差分电压Vds达到基准电压的情况下,电流从电线W1经由齐纳二极管Z1流动,在电线W1的电感器L1中蓄积的能量被放出。差分电压Vds维持为基准电压以下。因此,不会向FET20的漏极及源极间施加大的电压。
在电线W1的电感器L1放出能量期间,漏极电压Vd及差分电压Vds为恒定。在栅极电压Vg被调整为设定电压的情况下,差分电压Vds为大致0V,因此二极管电流Ia为0A。在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V的情况下,二极管电流Ia上升。在电线W1的电感器L1放出能量期间,二极管电流Ia以恒定的斜率下降。
在放出了在电线W1的电感器L1中蓄积的全部的能量的情况下,即,二极管电流Ia成为0A的情况下,差分电压Vds从基准电压下降为蓄电池电压Vb1。在差分电压Vds小于基准电压期间,二极管电流Ia为0A。第二驱动部24将回流开关21从接通切换为断开的时刻与二极管电流Ia成为0A的时刻大体一致。
(实施方式2)
图5是表示实施方式2的电源装置1的主要部分结构的框图。
以下,关于实施方式2,说明与实施方式1不同的点。关于除了后述的结构之外的其他的结构,由于与实施方式1共通,因此对于与实施方式1共通的结构部,标注与实施方式1相同的参照标号而省略其说明。
在实施方式2的电源装置1中,与实施方式1的电源装置1相比,开关电路10的结构不同。实施方式2的开关电路10关于实施方式1的开关电路10具有的结构部,取代回流开关21、电压检测部23及第二驱动部24而具有回流二极管26。回流二极管26的阴极连接于FET20的源极,回流二极管26的阳极被接地。因此,在FET20接通的情况下,源极电压Vs为正的电压,因此电流不会流过回流二极管26。
在实施方式2的开关电路10中,栅极电压Vg、源极电压Vs、差分电压Vgs、开关电流Is、差分电压Vds及二极管电流Ia除了以下的差异点之外与实施方式1同样地推移。说明实施方式1、2中的关于这些推移的差异点。
在使栅极电压Vg下降为0V的情况下,与实施方式1同样,漏极电压Vd上升,源极电压Vs下降。在回流二极管26中,在以阴极的电位为基准的阳极的电压成为正方向电压以上时,电流从电线W2依次向负载12及回流二极管26流动,电线W2的电感器L2放出能量。正方向电压是在电流向回流二极管26流动的情况下在回流二极管26产生的电压下降的幅度。电线W2的电感器L2使源极电压Vs下降经由回流二极管26能够放出能量的量。因此,源极电压Vs的绝对值维持为与正方向电压一致的负的电压。因此,源极电压Vs从0V几乎不下降。
由于源极电压Vs从0V几乎不下降,因此在电线W2的电感器L2放出能量期间,差分电压Vgs小于正的一定电压。因此,在栅极电压Vg下降为0V的情况下,FET20从接通切换为断开,然后,FET20维持为断开。因此,在FET20切换为断开的情况下,在FET20产生的热量小。
在电线W2的电感器L2放出能量期间,源极电压Vs及差分电压Vgs为恒定,在回流二极管26中流动的电流以恒定的斜率下降。在放出了在电线W2的电感器L2中蓄积的全部的能量的情况下,即,在回流二极管26中流动的电流成为0A的情况下,源极电压Vs上升为0V,差分电压Vgs下降为0V。由此,FET20不切换为接通而维持为断开。在栅极电压Vg被调整为0V期间,FET20维持为断开,因此开关电流Is维持为0A。
实施方式2的电源装置1及开关电路10起到与实施方式1同样的效果。
(实施方式3)
图6是表示实施方式3的电源装置1的主要部分结构的框图。
以下,关于实施方式3,说明与实施方式1不同的点。关于除了后述的结构之外的其他的结构,由于与实施方式1共通,因此对于与实施方式1共通的结构部,标注与实施方式1相同的参照标号而省略其说明。
在实施方式3的电源装置1中,与实施方式1的电源装置1相比,开关电路10的结构不同。实施方式3的开关电路10具有的FET20、二极管D1及齐纳二极管Z1各自的数目为2个以上。
在多个FET20、20、…分别与实施方式1同样地连接二极管D1。因此,二极管D1的个数与FET20的个数相同。多个FET20、20、…分别与实施方式1同样地被连接。因此,各FET20的漏极及源极分别连接于其他的FET20的漏极及源极。多个FET20、20、…各自的栅极连接于第一驱动部22的共通的一端。多个齐纳二极管Z1、Z1、…分别与实施方式1同样地被连接。因此,各齐纳二极管Z1的阴极及阳极分别连接于其他的齐纳二极管Z1的阴极及阳极。
第一驱动部22将多个FET20、20、…同时切换为接通或断开。在此,“同时”不仅是指向接通或断开的切换的时刻完全一致,而且也指向接通或断开的切换的时刻实质上一致的情况。而且,齐纳二极管Z1、Z1、…的基准电压大体一致。
实施方式3的电源装置1及开关电路10起到与实施方式1同样的效果。
需要说明的是,在实施方式3中,也可以是FET20的个数为1,齐纳二极管Z1的个数为2个以上。此外,还可以是齐纳二极管Z1的个数为1且FET20的个数为2个以上。而且,实施方式3的开关电路10也可以是取代回流开关21、电压检测部23及第二驱动部24而与实施方式2同样地具有回流二极管26的结构。
(实施方式4)
图7是表示实施方式4的电源装置1的主要部分结构的框图。
以下,关于实施方式4,说明与实施方式1不同的点。关于除了后述的结构之外的其他的结构,由于与实施方式1共通,因此对于与实施方式1共通的结构部,标注与实施方式1相同的参照标号而省略其说明。
实施方式4的电源装置1除了开关电路10、蓄电池11、负载12及电线W1、W2之外,还具备负载30及蓄电池31。负载30的一端连接于蓄电池11的正极,蓄电池31的正极连接于负载12及电线W2间的连接节点。负载30的另一端和蓄电池31的负极被接地。蓄电池11、31经由开关电路10被连接。
在开关电路10将电线W1、W2连接的情况下,在蓄电池电压Vb1比蓄电池31的两端间的电压(以下,称为蓄电池电压Vb2)高时,蓄电池11向负载12、30及蓄电池31供给电力。由此,蓄电池31被充电。在同样的情况下,在蓄电池电压Vb2比蓄电池电压Vb1高时,蓄电池31向负载12、30及蓄电池11供给电力。由此,蓄电池11被充电。蓄电池11、31分别作为蓄电器发挥作用。
在开关电路10切断电线W1、W2的连接的情况下,蓄电池11向负载30供给电力,蓄电池31向负载12供给电力。
负载30也是搭载于车辆的电气设备。负载12、30分别使用从蓄电池11、31的一方供给的电力而工作。
实施方式4的开关电路10除了实施方式1的开关电路10的结构部之外,还具有N沟道型的FET40、二极管D2及齐纳二极管Z2。二极管D2是FET40的寄生二极管。二极管D2的阴极及阳极分别连接于FET40的漏极及源极。
关于FET40,源极连接于FET20的源极,漏极连接于电线W2的一端。FET20、40各自的栅极连接于第一驱动部22的共通的一端。齐纳二极管Z2的阴极及阳极分别连接于FET40的漏极及源极。回流开关21的一端连接于FET20、40各自的源极。回流开关21的另一端被接地。电压检测部23连接于FET20、40的源极和微机25。
FET20的源极经由FET40、二极管D2或齐纳二极管Z2而连接于电线W2的一端。FET40的源极经由FET20、二极管D1或齐纳二极管Z1而连接于电线W1的另一端。
以下,将以接地电位为基准的FET20、40各自的漏极的电压记载为漏极电压Vd1、Vd2。而且,关于FET20,将以源极的电位为基准的漏极的电压记载为差分电压Vds1。关于FET40,将以源极的电位为基准的漏极的电压记载为差分电压Vds2。关于FET20、40,以接地电位为基准的栅极电压相同,以接地电位为基准的源极电压也相同,以源极的电位为基准的栅极的电压也相同。
FET40也作为半导体开关发挥作用。在FET40中,在差分电压Vgs为正的一定电压以上的情况下,电流经由漏极及源极流动。此时,FET40接通。在FET40中,在差分电压Vgs小于正的一定电压的情况下,电流不会经由漏极及源极流动。此时,FET40断开。FET20、40的一定电压大体一致。
在FET20、40的源极中,一方作为第一端发挥作用,另一方作为第三端发挥作用。在FET20、40的漏极中,一方作为第二端发挥作用,另一方作为第四端发挥作用。在FET40的栅极中,一方作为控制端发挥作用,另一方作为第二控制端发挥作用。
齐纳二极管Z1与实施方式1同样地发挥作用。因此,齐纳二极管Z1将差分电压Vds1维持为基准电压以下。齐纳二极管Z2也与齐纳二极管Z1同样地作为电压维持体发挥作用,将差分电压Vds2维持为一定的第二基准电压以下。该第二基准电压也是所谓击穿电压。在差分电压Vds2小于第二基准电压的情况下,电流不向齐纳二极管Z2流动。在差分电压Vds2为第二基准电压的情况下,在齐纳二极管Z2中,电流从阴极朝向阳极流动。基准电压及第二基准电压分别设定为比蓄电池电压Vb1、Vb2的差的最大值高的电压。
另外,关于齐纳二极管Z1、Z2,在电流向正方向流动的情况下,与通常的二极管同样地发挥作用。因此,分别在齐纳二极管Z1、Z2中,在以阴极的电位为基准的阳极的电压为一定的电压以上的情况下,电流向正方向流动。
第一指示信号指示FET20、40的接通或断开。在第一指示信号的指示为从断开切换为接通的情况下,第一驱动部22使栅极电压Vg上升,由此使差分电压Vgs上升,将FET20、40从断开同时切换为接通。由此,电线W1、W2被连接。在第一指示信号的指示为从接通切换为断开的情况下,第一驱动部22使栅极电压Vg下降,由此使差分电压Vgs下降,将FET20、40从接通同时切换为断开。由此,电线W1、W2的连接被切断。在此,“同时”的意思与在实施方式3中叙述的“同时”的意思相同。
如前所述,由于FET20、40的源极相互连接,因此在FET20、40断开的情况下,电流不会经由二极管D1、D2流动。
在实施方式4中,与栅极电压Vg相对应地,源极电压Vs、差分电压Vgs及开关电流Is分别与实施方式1同样地推移。在此,开关电流Is是经由FET20、40流动的电流的绝对值。
在栅极电压Vg为设定电压的情况下,差分电压Vgs为一定电压以上,因此FET20、40接通。在FET20、40接通的情况下,电流向电线W1、W2流动,在电线W1、W2的电感器L1、L2中蓄积能量。
在电流依次向电线W1、FET20、40及电线W2流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,漏极电压Vd1上升,漏极电压Vd2下降。伴随着漏极电压Vd2的下降,源极电压Vs也下降。
在栅极电压Vg被调整为0V的情况下,回流开关21接通,因此电流从电线W2经由负载12或蓄电池31而流过回流开关21,在电线W2的电感器L2中蓄积的能量被放出。因此,在电线W2的电感器L2放出能量期间,源极电压Vs与实施方式1同样几乎不下降,差分电压Vgs小于一定电压。其结果是,在栅极电压Vg被调整为0V之后,FET20、40维持为断开。
在电流向电线W1、FET20、40及电线W2依次流动的情况下,差分电压Vds1和在齐纳二极管Z1中流动的二极管电流Ia与实施方式1同样地推移。因此,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V的情况下,在漏极电压Vd1上升时,差分电压Vds1上升至基准电压。在差分电压Vds1达到基准电压的情况下,电流从电线W1经由齐纳二极管Z1流动,在电线W1的电感器L1中蓄积的能量被放出。差分电压Vds1维持为基准电压以下。
在电流向电线W2、FET40、20及电线W1依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,漏极电压Vd2上升,漏极电压Vd1下降。伴随着漏极电压Vd1的下降,源极电压Vs也下降。
在栅极电压Vg被调整为0V的情况下,回流开关21接通,因此电流从电线W1经由蓄电池11或负载30而流过回流开关21,在电线W1的电感器L1中蓄积的能量被放出。因此,在电线W1的电感器L1放出能量期间,源极电压Vs与实施方式1同样几乎不下降。其结果是,在栅极电压Vg被调整为0V之后,FET20、40维持为断开。
在电流向电线W2、FET40、20及电线W1依次流动的情况下,差分电压Vds2和在齐纳二极管Z2中流动的二极管电流Ib与实施方式1同样地推移。因此,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V的情况下,在漏极电压Vd2上升时,差分电压Vds2上升至第二基准电压。在差分电压Vds2达到第二基准电压的情况下,电流从电线W2经由齐纳二极管Z2流动,在电线W2的电感器L2中蓄积的能量被放出。差分电压Vds2维持为第二基准电压以下。
实施方式4的电源装置1及开关电路10起到与实施方式1同样的效果。
(实施方式5)
图8是表示实施方式5的电源装置1的主要部分结构的框图。
以下,关于实施方式5,说明与实施方式4不同的点。关于除了后述的结构之外的其他的结构,由于与实施方式4共通,因此对于与实施方式4共通的结构部,标注与实施方式4相同的参照标号而省略其说明。
在实施方式5的电源装置1中,与实施方式4的电源装置1相比,开关电路10的结构不同。在实施方式5的开关电路10中,齐纳二极管Z1、Z2的阳极相互连接。齐纳二极管Z1、Z2的阳极未连接于FET20、40各自的源极。
以下,将FET20、40的漏极间的电压的绝对值记载为差分电压Vdd。
在实施方式5的开关电路10中,在电流向电线W1、FET20、40及电线W2依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,漏极电压Vd1上升,差分电压Vdd上升至恒定的第三基准电压。在差分电压Vdd达到第三基准电压的情况下,电流在齐纳二极管Z1、Z2中流动,差分电压Vdd被维持为第三基准电压以下。差分电压Vds1比差分电压Vdd低。因此,差分电压Vds1也维持为第三基准电压以下。齐纳二极管Z1、Z2的串联电路也作为电压维持体发挥作用。
同样,在电流向电线W2、FET40、20及电线W1依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,漏极电压Vd2上升,差分电压Vdd上升至第三基准电压。在差分电压Vdd达到第三基准电压的情况下,电流在齐纳二极管Z1、Z2中流动,差分电压Vdd维持为第三基准电压以下。差分电压Vds2比差分电压Vdd低。因此,差分电压Vds2也维持为第三基准电压以下。
实施方式5的电源装置1及开关电路10起到与实施方式4同样的效果。
需要说明的是,在实施方式5中,齐纳二极管Z1、Z2的阴极也可以相互连接。在该情况下,齐纳二极管Z1、Z2各自的阳极连接于FET20、40的漏极。而且,一方的阳极连接于另一方的阳极或者一方的阴极连接于另一方的阴极的齐纳二极管Z1、Z2的串联电路的个数也可以是2个以上。在该情况下,多个串联电路被并联连接。
另外,实施方式4、5的开关电路10也可以是与实施方式2同样取代回流开关21、电压检测部23及第二驱动部24而具有回流二极管26的结构。在该情况下,关于回流二极管26,阴极连接于FET20、40的源极,阳极被接地。与实施方式2同样,在源极电压Vs的绝对值成为回流二极管26的正方向电压即负的电压的情况下,电流从电线W1或电线W2流过回流二极管26,电线W1或电线W2放出能量。
(实施方式6)
图9是表示实施方式6的电源装置1的主要部分结构的框图。
以下,关于实施方式6,说明与实施方式4不同的点。关于除了后述的结构之外的其他的结构,由于与实施方式4共通,因此对于与实施方式4共通的结构部,标注与实施方式1相同的参照标号而省略其说明。
在实施方式6的电源装置1中,与实施方式4的电源装置1相比,开关电路10的结构不同。实施方式6的开关电路10除了实施方式4的开关电路10具有的结构部之外,还具有回流开关41、第三驱动部42、电流传感器43及电压检测部44。
FET40的源极连接于电线W1的另一端。FET40的漏极连接于FET20的漏极。FET20的源极连接于电线W2的一端。与实施方式4同样,齐纳二极管Z1的阴极及阳极分别连接于FET20的漏极及源极,齐纳二极管Z2的阴极及阳极分别连接于FET40的漏极及源极。
在FET40的源极还连接有回流开关41的一端。回流开关41的另一端被接地。第三驱动部42及电流传感器43分别连接于微机25。电压检测部44分别连接于FET40的源极和微机25。回流开关21的一端连接于FET20的源极,回流开关21的另一端被接地。电压检测部23分别连接于FET20的源极和微机25。
FET20、40的漏极相互连接,因此在FET20、40断开的情况下,电流不会经由二极管D1、D2流动。
以下,将以接地电位为基准的FET20、40各自的源极的电压记载为源极电压Vs1、Vs2。以接地电位为基准的FET20、40的漏极的电压相同。将以接地电位为基准的FET20的漏极的电压记载为漏极电压Vd。关于FET20,将以源极的电位为基准的栅极及漏极各自的电压记载为差分电压Vgs1、Vds1。关于FET40,将以源极的电位为基准的栅极及漏极各自的电压记载为差分电压Vgs2、Vds2。将以FET20的源极的电位为基准的FET40的源极的电压记载为差分电压Vss。
电压检测部23检测源极电压Vs1,并将表示检测到的源极电压Vs1的电压信息向微机25输出。同样,电压检测部44检测源极电压Vs2,并将表示检测到的源极电压Vs2的电压信息向微机25输出。
对回流开关41的接通或断开进行指示的第三指示信号从微机25向第三驱动部42输入。在第三指示信号的指示为从断开切换为接通的情况下,第三驱动部42将回流开关41从断开切换为接通。在第三指示信号的指示为从接通切换为断开的情况下,第三驱动部42将回流开关41从接通切换为断开。微机25切换第三指示信号的指示。回流开关41是FET、双极晶体管或继电器触点等。
在实施方式5中,第二驱动部24及第三驱动部42分别作为第二切换部发挥作用。
电流传感器43检测在FET20、40的漏极中流动的电流。在电流从FET20的源极向FET40的源极流动的情况下,电流传感器43检测为正的电流,在电流从FET40的源极向FET20的源极流动的情况下,电流传感器43检测为负的电流。电流传感器43将表示检测到的电流的电流信息向微机25输出。在FET20、40接通的情况下,微机25基于从电流传感器43输入的电流信息表示的电流是否为正的电压,判定是电流向电线W1、FET40、20及电线W2依次流动,还是电流向电线W2、FET20、40及电线W1依次流动。
需要说明的是,也可以是,在电流从FET20的源极向FET40的源极流动的情况下,电流传感器43检测为负的电流,在电流从FET40的源极向FET20的源极流动的情况下,电流传感器43检测为正的电流。
微机25中,例如在实施方式1中叙述的连接信号向微机25输入的情况下,将第一指示信号的指示从断开切换为接通。由此,第一驱动部22将FET20、40切换为接通。
微机25中,在电流向电线W1、FET40、20及电线W2依次流动的情况下,例如,在实施方式1中叙述的切断信号向微机25输入时,将第一指示信号的指示从接通切换为断开,并将第二指示信号的指示从断开切换为接通。在将第二指示信号切换为接通之后,在电压检测部23检测到的源极电压Vs1成为了电压阈值以上时,将第二指示信号的指示从接通切换为断开。因此,第一驱动部22将FET20、40切换为断开,并且第二驱动部24将回流开关21从断开切换为接通。在回流开关21切换为接通之后,在电压检测部23检测到的源极电压Vs1成为了电压阈值以上时,第二驱动部24将回流开关21从接通切换为断开。
微机25在电流向电线W2、FET20、40及电线W1依次流动的情况下,例如,在实施方式1中叙述的切断信号向微机25输入时,将第一指示信号的指示从接通切换为断开,并将第三指示信号的指示从断开切换为接通。在将第三指示信号切换为接通之后,在电压检测部44检测到的源极电压Vs2成为了第二电压阈值以上的情况下,将第三指示信号的指示从接通切换为断开。因此,第一驱动部22将FET20、40切换为断开并且第三驱动部42将回流开关41从断开切换为接通。在回流开关41切换为接通之后,在电压检测部44检测到的源极电压Vs2成为第二电压阈值以上的情况下,第三驱动部42将回流开关41从接通切换为断开。第二电压阈值为恒定,被预先设定。在图9的例子中,电压阈值及第二电压阈值为0V。
在电流向电线W1、FET40、20及电线W2依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,源极电压Vs1下降。此时,回流开关21接通。因此,电流从电线W2经由负载12或蓄电池31而流过回流开关21,在FET20、40接通期间在电线W2的电感器L2中蓄积的能量被放出。因此,在电线W2的电感器L2放出能量期间,源极电压Vs1几乎不下降,差分电压Vgs1小于正的一定电压。其结果是,在栅极电压Vg被调整为0V之后,FET20维持为断开。在电线W2的电感器L2中蓄积的全部的能量被放出而电压检测部23检测到的源极电压Vs1成为了电压阈值以上的情况下,回流开关21切换为断开。
在电流向电线W1、FET40、20及电线W2依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,源极电压Vs2从蓄电池电压Vb1上升。因此,差分电压Vgs2为0V以下,小于正的一定电压。其结果是,在栅极电压Vg被调整为0V之后,FET40也维持为断开。
在电流向电线W1、FET40、20及电线W2依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,如前所述源极电压Vs2上升,因此漏极电压Vd也上升。由此,差分电压Vds1上升至基准电压。在差分电压Vds1达到基准电压的情况下,电流从电线W1流过齐纳二极管Z1,在电线W1的电感器L1中蓄积的能量被放出。差分电压Vds1维持为基准电压以下。
在电流向电线W2、FET20、40及电线W1依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,源极电压Vs2下降。此时,回流开关41接通。因此,电流从电线W1经由蓄电池11及负载30而流过回流开关41,在FET20、40接通期间,在电线W1的电感器L2中蓄积的能量被放出。因此,在电线W1的电感器L1放出能量期间,源极电压Vs2几乎不下降,差分电压Vgs2小于正的一定电压。其结果是,在栅极电压Vg被调整为0V之后,FET40维持为断开。在电线W1的电感器L1中蓄积的全部的能量被放出而电压检测部44检测到的源极电压Vs2成为了第二电压阈值以上的情况下,回流开关41切换为断开。
在电流向电线W2、FET20、40及电线W1依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,源极电压Vs1从蓄电池电压Vb2上升。因此,差分电压Vgs1为0V以下,小于正的一定电压。其结果是,在栅极电压Vg被调整为0V之后,FET20也维持为断开。
在电流向电线W2、FET20、40及电线W1依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,如前所述源极电压Vs1上升,因此漏极电压Vd也上升。由此,差分电压Vds2上升至第二基准电压。在差分电压Vds2达到第二基准电压的情况下,电流从电线W2流过齐纳二极管Z2,在电线W2的电感器L2中蓄积的能量被放出。差分电压Vds1维持为第二基准电压以下。
实施方式6的电源装置1及开关电路10起到与实施方式4同样的效果。
(实施方式7)
图10是表示实施方式7的电源装置1的主要部分结构的框图。
以下,关于实施方式7,说明与实施方式6不同的点。关于除了后述的结构之外的其他的结构,由于与实施方式6共通,因此对于与实施方式6共通的结构部,标注与实施方式6相同的参照标号而省略其说明。
在实施方式7的电源装置1中,与实施方式6的电源装置1相比,开关电路10的结构不同。实施方式7的开关电路10关于实施方式6的开关电路10具有的结构部,取代回流开关21、电压检测部23及第二驱动部24而具有实施方式2中叙述的回流二极管26,取代回流开关41、第三驱动部42及电压检测部44而具有回流二极管45。在实施方式2的开关电路10中,也可以不设置电流传感器43。
关于回流二极管26,阴极连接于FET20的源极,阳极被接地。关于回流二极管45,阴极连接于FET40的源极,阳极被接地。因此,在FET20、40接通的情况下,源极电压Vs1、Vs2为正的电压,因此电流不在回流二极管26、45中流动。
实施方式7的开关电路10除了以下的差异点之外与实施方式6同样地发挥作用。关于实施方式6、7的开关电路10的作用,说明差异点。
与实施方式6同样,微机25将第一指示信号切换为接通或断开,第一驱动部22按照第一指示信号的指示而将FET20、40切换为接通或断开。第一驱动部22也作为切换部发挥作用。
在电流向电线W1、FET40、20及电线W2依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,源极电压Vs1下降。在源极电压Vs1的绝对值成为回流二极管26的正方向电压即负的电压的情况下,电流从电线W2经由负载12或蓄电池31而流过回流二极管26,在FET20、40接通期间,在电线W2的电感器L2中蓄积的能量被放出。因此,在电线W2的电感器L2放出能量期间,源极电压Vs1几乎不下降,差分电压Vgs1小于正的一定的电压。其结果是,在栅极电压Vg被调整为0V之后,FET20维持为断开。
在电流向电线W1、FET40、20及电线W2依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,源极电压Vs2从蓄电池电压Vb1上升。因此,差分电压Vgs2为0V以下,小于正的一定电压。其结果是,在栅极电压Vg被调整为0V之后,FET40也维持为断开。而且,电流不向回流二极管45流动。
在电流向电线W2、FET20、40及电线W1依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,源极电压Vs2下降。在源极电压Vs2的绝对值成为回流二极管45的正方向电压即负的电压的情况下,电流从电线W1经由蓄电池11或负载30而流过回流二极管45,在FET20、40接通期间,在电线W1的电感器L1中蓄积的能量被放出。因此,在电线W1的电感器L1放出能量期间,源极电压Vs2几乎不下降,差分电压Vgs2小于正的一定的电压。其结果是,在栅极电压Vg被调整为0V之后,FET40维持为断开。
回流二极管45的正方向电压与回流二极管26的正方向电压同样地被定义。
在电流向电线W2、FET20、40及电线W1依次流动的情况下,在栅极电压Vg从设定电压被调整为0V时,源极电压Vs1从蓄电池电压Vb2上升。因此,差分电压Vgs1为0V以下,小于正的一定电压。其结果是,在栅极电压Vg被调整为0V之后,FET20也维持为断开。而且,电流不向回流二极管26流动。
实施方式7的电源装置1及开关电路10起到与实施方式6同样的效果。
需要说明的是,在实施方式4、6、7中,齐纳二极管Z1的个数也可以为2个以上。在该情况下,多个齐纳二极管Z1、Z1、…与实施方式3同样地并联连接,各齐纳二极管Z1的阴极及阳极分别连接于其他的齐纳二极管Z1的阴极及阳极。
同样,在实施方式4、6、7中,齐纳二极管Z2的个数也可以为2个以上。在该情况下,多个齐纳二极管Z2、Z2、…与实施方式3的多个齐纳二极管Z1、Z1、…同样地并联连接,各齐纳二极管Z2的阴极及阳极分别连接于其他的齐纳二极管Z2的阴极及阳极。
另外,在实施方式4-7中,FET20的个数也可以为2个以上。在该情况下,多个FET20、20、…与实施方式3同样地并联连接,各FET20的漏极及源极分别连接于其他的FET20的漏极及源极。各FET20的栅极连接于第一驱动部22的共通的一端。第一驱动部22将多个FET20、20、…同时切换为接通或断开。
同样,在实施方式4-7中,FET40的个数也可以为2个以上。在该情况下,多个FET40、40、…与实施方式3中的多个FET20、20、…同样地并联连接,各FET40的漏极及源极分别连接于其他的FET40的漏极及源极。各FET40的栅极连接于第一驱动部22的共通的一端。第一驱动部22将多个FET40、40、…同时切换为接通或断开。
在此,“同时”的意思与在实施方式3中叙述的“同时”的意思相同。
另外,在实施方式1-7中,齐纳二极管Z1只要作为将FET20的漏极及源极间的电压维持为基准电压以下的电压维持体发挥作用即可。因此,也可以取代齐纳二极管Z1而使用例如变阻器。
同样,在实施方式4-7中,齐纳二极管Z2只要作为将FET40的漏极及源极间的电压维持为第二基准电压以下的电压维持体发挥作用即可。因此,也可以取代齐纳二极管Z2而使用例如变阻器。
在变阻器的两端间的电压的绝对值小于规定的电压的情况下,电流不会经由变阻器流动。在变阻器的两端间的电压的绝对值为规定的电压的情况下,电流经由变阻器流动。在齐纳二极管Z1、Z2如实施方式5那样构成串联电路的情况下,在使用变阻器那样的电压维持体时,也可以取代该串联电路而使用1个电压维持体。
需要说明的是,在实施方式1、3-6中,回流开关21的向断开的切换也可以不用基于以接地电位为基准的FET20的源极的电压进行,例如,还可以基于在回流开关21中流动的电流来进行。在该情况下,在回流开关21中流动的电流成为0A的情况下,将回流开关21从接通切换为断开。
同样,在实施方式6中,回流开关41的向断开的切换也可以不用基于以接地电位为基准的FET40的源极的电压来进行,例如,还可以基于在回流开关41中流动的电流来进行。在该情况下,在回流开关41中流动的电流成为0A的情况下,将回流开关41从接通切换为断开。
另外,在实施方式1-3中,FET20只要作为半导体开关发挥作用即可。因此,也可以取代FET20而使用NPN型的双极晶体管或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等的半导体开关。
应考虑的是公开的实施方式1-7在全部的点上为例示而是限制性内容。本发明的范围不是上述的意思而是由权利要求书公开,并意图包含与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。
标号说明
1 电源装置
10 开关电路
11、31 蓄电池(蓄电器)
12、30 负载
20、40 FET(半导体开关、第二半导体开关)
21、41 回流开关
22 第一驱动部(第一切换部、切换部)
23、44 电压检测部
24 第二驱动部(第二切换部)
25 微机
26、45 回流二极管
42 第三驱动部(第二切换部)
43 电流传感器
D1、D2 二极管
L1、L2 电感器
R1、R2 电阻
W1、W2 电线(感应性构件)
Z1、Z2 齐纳二极管(电压维持体)。

Claims (7)

1.一种开关电路,具备半导体开关,该半导体开关使电流经由第一端及第二端流动并根据以该第一端的电位为基准的控制端的电压来切换为接通或断开,其中,
所述开关电路具备:
电压维持体,将该半导体开关的所述第一端及第二端间的电压维持为规定电压以下;
开关,该开关的一端连接于所述半导体开关的所述第一端;
第一切换部,将所述半导体开关从接通切换为断开;及
第二切换部,在该第一切换部将该半导体开关从接通切换为断开的情况下,该第二切换部将所述开关从断开切换为接通。
2.根据权利要求1所述的开关电路,其中,
所述开关电路具备检测所述半导体开关的所述第一端的电压的电压检测部,
所述第二切换部在将所述开关切换为接通之后,在该电压检测部检测到的电压成为电压阈值以上时将所述开关切换为断开。
3.根据权利要求1或2所述的开关电路,其中,
所述开关电路具备第二半导体开关,该第二半导体开关使电流经由第三端及第四端流动并根据以该第三端的电位为基准的第二控制端的电压来切换为接通或断开,
所述半导体开关的所述第一端连接于该第二半导体开关的所述第三端,或者,所述半导体开关的所述第二端连接于所述第二半导体开关的所述第四端,
所述第一切换部将所述半导体开关及第二半导体开关同时从接通切换为断开。
4.一种开关电路,具备半导体开关,该半导体开关使电流经由第一端及第二端流动并根据以该第一端的电位为基准的控制端的电压来切换为接通或断开,其中,
所述开关电路具备:
电压维持体,将该半导体开关的所述第一端及第二端间的电压维持为规定电压以下;及
二极管,该二极管的阴极连接于所述半导体开关的所述第一端。
5.根据权利要求4所述的开关电路,其中,
所述开关电路具备:
第二半导体开关,使电流经由第三端及第四端流动,根据以该第三端的电位为基准的第二控制端的电压来切换为接通或断开;及
切换部,将所述半导体开关及第二半导体开关同时从接通切换为断开,
所述半导体开关的所述第一端连接于该第二半导体开关的所述第三端,或者,所述半导体开关的所述第二端连接于所述第二半导体开关的所述第四端。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的开关电路,其中,
在向所述电压维持体施加的电压小于规定电压的情况下,电流不向该电压维持体流动,在向该电压维持体施加的电压为规定电压的情况下,电流向该电压维持体流动。
7.一种电源装置,具备:
权利要求1~6中任一项所述的开关电路;及
经由该开关电路而被连接的两个蓄电器。
CN201780068442.1A 2016-11-21 2017-11-14 开关电路及电源装置 Pending CN109906557A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016226085A JP2018085567A (ja) 2016-11-21 2016-11-21 スイッチ回路及び電源装置
JP2016-226085 2016-11-21
PCT/JP2017/040832 WO2018092743A1 (ja) 2016-11-21 2017-11-14 スイッチ回路及び電源装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109906557A true CN109906557A (zh) 2019-06-18

Family

ID=62145388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780068442.1A Pending CN109906557A (zh) 2016-11-21 2017-11-14 开关电路及电源装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190363705A1 (zh)
JP (1) JP2018085567A (zh)
CN (1) CN109906557A (zh)
DE (1) DE112017005872T5 (zh)
WO (1) WO2018092743A1 (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008228371A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Advics:Kk 車両用電動モータの駆動制御装置
CN104467770A (zh) * 2013-09-24 2015-03-25 株式会社日立功率半导体 半导体开关电路、信号处理装置以及超声波诊断装置
WO2016002249A1 (ja) * 2014-06-30 2016-01-07 シャープ株式会社 スイッチング回路およびこれを備えた電源回路

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05218833A (ja) 1992-02-03 1993-08-27 Uchino:Kk サージ電圧吸収回路
JPH05243945A (ja) * 1992-02-27 1993-09-21 Nec Corp モータ駆動用集積回路
JP3068985B2 (ja) * 1993-07-29 2000-07-24 株式会社東芝 半導体リレー
US5420532A (en) * 1993-08-20 1995-05-30 Texas Instruments Incorporated Synchronous rectifying circuit
US5510747A (en) * 1993-11-30 1996-04-23 Siliconix Incorporated Gate drive technique for a bidirectional blocking lateral MOSFET
JPH11163703A (ja) * 1997-11-27 1999-06-18 Mitsubishi Electric Corp 音声信号処理装置
JP2002084174A (ja) * 2000-09-08 2002-03-22 Denso Corp 負荷駆動回路
JP4359250B2 (ja) * 2005-02-10 2009-11-04 株式会社日立製作所 インターフェース回路及び電力変換装置並びに車載用電機システム
JP2007082351A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Toshiba Corp 電力変換装置
DE102007013824B4 (de) * 2006-03-22 2013-10-24 Denso Corporation Schaltkreis mit einem Transistor
JP5317413B2 (ja) * 2007-02-06 2013-10-16 株式会社東芝 半導体スイッチおよび当該半導体スイッチを適用した電力変換装置
JP2010207061A (ja) * 2009-03-06 2010-09-16 Denso Corp 車両用電源システム
US9071245B2 (en) * 2013-04-24 2015-06-30 Hamilton Sundstrand Corporation Solid state power controller gate control
JPWO2015111154A1 (ja) * 2014-01-22 2017-03-23 株式会社安川電機 スイッチング回路、インバータ回路、及びモータ制御装置
JP6248660B2 (ja) * 2014-02-05 2017-12-20 株式会社オートネットワーク技術研究所 回路装置及び電源システム
US20150249448A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Infineon Technologies Austria Ag Electronic Circuit Operable as an Electronic Switch
JP6223918B2 (ja) * 2014-07-07 2017-11-01 株式会社東芝 半導体装置
JP6186392B2 (ja) 2015-05-27 2017-08-23 東芝デベロップメントエンジニアリング株式会社 電流共振型dc−dcコンバータ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008228371A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Advics:Kk 車両用電動モータの駆動制御装置
CN104467770A (zh) * 2013-09-24 2015-03-25 株式会社日立功率半导体 半导体开关电路、信号处理装置以及超声波诊断装置
WO2016002249A1 (ja) * 2014-06-30 2016-01-07 シャープ株式会社 スイッチング回路およびこれを備えた電源回路

Also Published As

Publication number Publication date
US20190363705A1 (en) 2019-11-28
JP2018085567A (ja) 2018-05-31
WO2018092743A1 (ja) 2018-05-24
DE112017005872T5 (de) 2019-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102437718B (zh) 栅极驱动电路以及开关电源装置
CN101421902B (zh) 充电方法以及电池组件
CN100499332C (zh) 形成自选通晶体管的方法以及用于其的结构
CN100470983C (zh) Nmos电池反接保护
CN101252286B (zh) 充放电控制电路和充电式电源装置
CN103972949B (zh) 充放电控制电路以及电池装置
CN102891605B (zh) 开关电源装置
CN107565518B (zh) 半导体开关控制装置
CN108781078A (zh) 供电控制装置
CN108076658A (zh) 包括用于检测电绝缘故障的电路的电气系统
CN102541137B (zh) 电流电压检测电路以及电流控制电路
CN103715193A (zh) 用于n衬底高侧开关的反向极性保护
CN103262415A (zh) Mosfet开关栅极驱动器、mosfet开关系统和方法
CN101071951A (zh) 电源装置
CN102055227A (zh) 电池充电器
CN109121442A (zh) 电池模块及电池装置
EP3722142B1 (en) Electric vehicle power relay assembly and driving method therefor
CN108206684A (zh) 开关器件和方法
US7701177B2 (en) Battery pre-charging circuit comprising normal voltage and low voltage pre-charging circuits
CN112572174B (zh) 车辆预充装置和车辆
CN1371154A (zh) 电源电路
CN106067796B (zh) 开关设备
CN108781077A (zh) 供电控制装置
CN205541824U (zh) Led驱动装置及液晶显示装置
EP0729185A2 (en) Improvements in or relating to charge monitoring devices

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190618

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication