CN110171370B - 起动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明获得一种可用简单的结构来任意地设定起动判定值，并能抑制切断时间延迟的起动电路。起动电路(10)包括：高电位线路(LH)，该高电位线路(LH)与施加有点火电压的点火信号输入端子(11)相连接；PNP晶体管(Tr1)，在该PNP晶体管(Tr1)处于导通时向输出端子(12)输出输出电压；齐纳二极管(Z1)，该齐纳二极管(Z1)连接在高电位线路(LH)与接地(GND)之间，并用齐纳电压Vz1进行钳位；电阻(R1)，该电阻(R1)与齐纳二极管(Z1)进行串联连接；以及线路(L1)，该线路(L1)将与齐纳二极管(Z1)的连接点连接至PNP晶体管(Tr1)的基极端子。

Description

起动电路
技术领域
本申请涉及在搭载于车辆并根据点火信号进行电驱动元器件的起动以及停止的控制装置中所使用的起动电路。
背景技术
以往，在搭载于车辆的对电驱动元器件的起动以及停止进行控制的控制装置中所使用的起动电路具有使电驱动元器件起动/停止的晶体管，通过切换该晶体管的导通/截止从而使电驱动元器件进行起动/停止。像这样的起动电路中，经由点火开关与电池线路相连接，根据来自上位控制器的导通指令而与电池线路导通，将规定值以上的电压施加在晶体管的基极端子上来使晶体管导通，并根据来自上位控制器的截止指令而与电池线路切断，从而使晶体管截止(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008－184084号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在像上述那样的电路中，在点火开关与容性等负载相连接的情况下，因负载的影响而导致电压的响应性恶化、晶体管切换至截止为止的时间变长等，产生与电驱动元器件的停止判定相对应的延迟要素。因此，起动判定值不得不变得较低且起动/停止判定产生延迟，导致产生与上位控制器的截止指令相对应的切断时间延迟。此外，还能通过使用比较器来任意地设定起动判定值，但比较器的电源结构以及起动判定值的设定等结构较为复杂，并会导致因电路的大型化而导致的成本增大、元器件的可靠性下降。
本申请公开了一种用于解决如上所述问题的技术，其目的在于得到一种可用简单的结构来任意地设定起动判定值、并能抑制切断时间延迟的起动电路。
解决技术问题所采用的技术方案
本申请所公开的起动电路当由电池所提供的点火电压为预先设定的起动判定值以上时输出起动信号，在该起动电路中，包括：输入端子，该输入端子施加有点火电压；第一线路，该第一线路与输入端子相连接；输出端子，该输出端子输出起动信号；开关元件，该开关元件将集电极端子或漏极端子与所述输出端子相连接，当处于导通时向输出端子输出起动信号；恒压元件，该恒压元件逆向连接在第一线路与接地之间，用预先确定的钳位电压进行钳位；电阻，该电阻与恒压元件进行串联连接；以及第二线路，该第二线路将恒压元件与电阻的连接点连接至所述开关元件的基极端子或栅极端子。
发明效果
根据本申请所公开的起动电路，能用简单的结构来任意地设定起动判定值。
附图说明
图1是表示实施方式1中的起动电路的电路图。
图2是表示实施方式2中的起动电路的电路图。
图3是表示实施方式3中的起动电路的电路图。
图4是表示实施方式4中的起动电路的电路图。
具体实施方式
实施方式1﹒
下面，基于图1对实施方式1进行说明。图1是表示实施方式1中的起动电路的电路图。起动电路10包括：与上位控制器90相连接、输入有点火信号IG的点火信号输入端子11；连接至后级接口(未图示)、且输出输出电压V1即起动信号的输出端子12；将集电极端子与输出端子12相连接的PNP晶体管Tr1、即开关元件；连接PNP晶体管Tr1的发射极端子与点火信号输入端子11的高电位线路LH、即第一线路；以及阴极端子经由电阻R1与高电位线路LH相连接、且阳极端子与接地GND相连接的齐纳二极管Z1、即逆向连接的恒压元件。电阻R1和齐纳二极管Z1的连接点与PNP晶体管Tr1的基极端子通过串联设置有电阻R2的线路L1、即第二线路来进行连接。
上位控制器90是将点火信号IG发送至起动电路10的控制器，包括电池Batt、将点火信号IG输出至外部的点火信号输出端子91、以及连接在电池Batt与点火信号输出端子91之间的点火开关SW，若点火开关SW导通则对电池Batt与点火信号输出端子91之间进行导通，将点火信号IG发送至起动电路10。并且，若点火开关SW截止，则对电池Batt与点火信号输出端子91之间进行切断，点火信号IG的发送将停止。此外，电池Batt的电池电压与齐纳二极管Z1的齐纳电压Vz1、即钳位电压相比足够大。
接着，对动作进行说明。若点火开关SW导通，则将点火信号IG从点火信号输出端子91发送至起动电路10，将点火电压Vig施加至点火信号输入端子11。点火电压Vig与电池Batt的电池电压变为相等且稳定，并用齐纳电压Vz1对施加于齐纳二极管Z1的电压进行钳位，从而在高电位线路LH与线路L1之间产生Vig－Vz1的电位差。其结果是，PNP晶体管Tr1的基极/发射极之间施加有基极/发射极间饱和电压Vbe以上的电压来使电流流过基极/发射极之间，PNP晶体管Tr1变成导通。若PNP晶体管Tr1导通则集电极电压变为H，并作为输出电压V1从输出端子12输出，在后级接口处进行H判定并进行起动处理。当PNP晶体管Tr1导通时，PNP晶体管Tr1的基极/发射极间电压几乎恒定于基极/发射极间饱和电压Vbe。
在点火开关SW与容性负载(未图示)相连接的情况下，由于负载的影响，从使点火开关SW导通到使点火电压Vig达到电池电压为止需要花费规定的时间。这里，当点火电压Vig与齐纳电压Vz1之差小于基极/发射极间饱和电压Vbe时，电流不流过基极/发射极之间，PNP晶体管Tr1保持截止。当点火电压Vig与齐纳电压Vz1之差为基极/发射极间饱和电压Vbe以上时，电流流过基极/发射极之间，PNP晶体管Tr1变成导通。
若点火开关SW截止，则点火电压Vig变成0，但在点火开关SW与容性负载相连接的情况下，从使点火开关SW截止到使点火电压Vig变成0为止需要花费规定的时间。这里，当点火电压Vig与齐纳电压Vz1之差为基极/发射极间饱和电压Vbe以上时，电流流过基极/发射极之间，因此PNP晶体管Tr1保持导通。若点火电压Vig与齐纳电压Vz1之差低于基极/发射极间饱和电压Vbe，则由于电流不流过基极/发射极之间，因而PNP晶体管Tr1变成截止，发送至后级接口处的输出电压V1变为0并进行停止处理。
由此，当点火电压Vig与齐纳电压Vz1之差为基极/发射极间饱和电压Vbe以上时，PNP晶体管Tr1变为导通并进行起动处理，当点火电压Vig与齐纳电压Vz1之差小于基极/发射极间饱和电压Vbe时，PNP晶体管Tr1变为截止并进行停止处理，因此起动电路10中的起动判定值以及停止判定值为齐纳电压Vz1与基极/发射极间饱和电压Vbe之和。这里，根据PNP晶体管Tr1的特性决定了基极/发射极间饱和电压Vbe几乎恒定，但可将齐纳电压Vz1调整为任意值，因此起动电路10的起动判定值可通过调整齐纳电压Vz1来任意地进行设定。
根据实施方式1，可用简单的结构任意地设定起动判定值，并能抑制切断时间延迟。更加具体而言，当由电池所提供的点火电压为预先确定的起动判定值以上时，在输出起动信号的起动电路中，齐纳二极管的齐纳电压与PNP晶体管的基极/发射极间饱和电压之和变为点火电压的起动判定值，通过使用具有所希望的齐纳电压的齐纳二极管从而能调整起动判定值。由此，由于可用简单的结构任意地设定起动判定值，因此通过适当地设定起动判定值从而能抑制与来自上位控制器的截止指令相对应的切断时间延迟。并且，由于未使用比较器等设备而能缩小电路规模，因此能使产品尺寸紧凑，并能力图实现低成本化以及可靠性的提高。
实施方式2﹒
下面，基于图2对实施方式2进行说明。图2是表示实施方式2中的起动电路的电路图。此外，对与图1相同或相当的部分标注相同的标号并省略其说明。起动电路20包括：与上位控制器90相连接、并输入有点火信号IG的点火信号输入端子21；连接于后级接口(未图示)、并输出输出电压V1的输出端子22；在与输出端子22相连接的线路L2上连接有集电极端子的PNP晶体管Tr1；连接PNP晶体管Tr1的发射极端子与点火信号输入端子21的高电位线路LH；以及阴极端子经由电阻R1与高电位线路LH相连接、且阳极端子与接地GND相连接的齐纳二极管Z1。电阻R1和齐纳二极管Z1的连接点与PNP晶体管Tr1的基极端子通过串联设置有电阻R2的线路L1来进行连接。
在齐纳二极管Z1与PNP晶体管Tr1之间，电阻R3和NPN晶体管Tr2、即第二开关元件的串联连接体与齐纳二极管Z1以及PNP晶体管Tr1并联连接。在NPN晶体管Tr2中，集电极端子经由电阻R3以及线路L1与PNP晶体管Tr1的基极端子相连接，基极端子经由线路L2与PNP晶体管Tr1的集电极端子以及输出端子22相连接。并且，发射极端子与接地GND相连接。线路L2经由电阻R4与接地GND相连接。
接着，对动作进行说明。与实施方式1同样地，若点火开关SW导通则将点火电压Vig施加于点火信号输入端子21，并用齐纳电压Vz1对施加在齐纳二极管Z1上的电压进行钳位。高电位线路LH与线路L1之间产生Vig－Vz1的电位差从而在PNP晶体管Tr1的基极/发射极之间施加有基极/发射极间饱和电压Vbe以上的电压，PNP晶体管Tr1变为导通。并且，通过PNP晶体管Tr1导通从而集电极电压变为H并作为输出电压V1从输出端子22输出，在后级接口处判定为H并进行起动处理。
若PNP晶体管Tr1导通而产生集电极电压，则由于电阻R4中的电压下降而导致在线路L2与接地GND之间产生电位差，在NPN晶体管Tr2的基极/发射极之间施加有基极/发射极间饱和电压Vbe2以上的电压来使NPN晶体管Tr2导通。若NPN晶体管Tr2导通，则通过电阻R1、电阻R3以及NPN晶体管Tr2使电流从高电位线路LH流向接地GND，由于电阻R1中的电压下降而在高电位线路LH与线路L1之间产生电位差。其结果是，PNP晶体管Tr1的基极/发射极间电压扩大，为了使PNP晶体管Tr1维持在导通状态所需要的点火电压Vig变得较小，因此使PNP晶体管Tr1截止的停止判定值变得比起动判定值要小，从而产生迟滞。
关于其它，由于与实施方式1相同，因此省略其说明。
根据实施方式2，能获得与实施方式1同样的效果。
并且，由于在起动时用简单的结构产生延迟，因此能以低成本来避免颤动从而进一步提高可靠性。更具体而言，当点火开关处于导通时连接产生输出电压的PNP晶体管的集电极端子、以及与之并联连接的NPN晶体管的基极端子，并连接了该NPN晶体管的集电极端子与PNP晶体管的基极端子。由此，若PNP晶体管导通则NPN晶体管也导通，使PNP晶体管的基极/发射极间电压扩大。因此，为了使PNP晶体管维持在导通状态所需要的点火电压下降，停止判定值变得比起动判定值要小。由此，通过产生迟滞，从而在起动判定值附近即使点火电压因噪声等影响而产生振动，也变得难以发生颤动，因此可靠性得到进一步提高。
实施方式3﹒
下面，基于图3对实施方式3进行说明。图3是表示实施方式3中的起动电路的电路图。另外，对与图1、图2相同或相当的部分标注相同的标号，并省略其说明。起动电路30包括：与上位控制器90相连接、且输入有点火信号IG的点火信号输入端子31；连接于后级接口(未图示)、且输出输出电压V2即起动信号的输出端子32；集电极端子与输出端子32相连接、且发射极端子与接地GND相连接的NPN晶体管Tr3、即开关元件；以及阴极端子经由高电位线路LH与点火信号输入端子31相连接、且阳极端子经由电阻R5与接地GND相连接的齐纳二极管Z2、即恒压元件。齐纳二极管Z2的齐纳电压V2比电池Batt的电池电压要小。齐纳二极管Z2以及电阻R5的连接点与NPN晶体管Tr3的基极端子通过串联设置有电阻R6的线路L3、即第二线路来进行连接。线路L3经由电阻R5与接地GND相连接。
接着，对动作进行说明。若点火开关SW导通，则将点火信号IG从点火信号输出端子91发送至起动电路30，将点火电压Vig施加于点火信号输入端子31。点火电压Vig与电池Batt的电池电压变得相等且稳定，并利用齐纳电压Vz2、即钳位电压对施加在齐纳二极管Z2上的电压进行钳位，从而在线路L3与接地GND之间产生Vig－Vz2的电位差。其结果是，NPN晶体管Tr3的基极/发射极之间施加有基极/发射极间饱和电压Vbe3以上的电压来使电流流过基极/发射极之间，NPN晶体管Tr3变成导通。若NPN晶体管Tr3导通则集电极电压变为L，并作为输出电压V2从输出端子32输出，在后级接口处进行L判定并进行起动处理。当NPN晶体管Tr3导通时，NPN晶体管Tr3的基极/发射极间电压几乎恒定在基极/发射极间饱和电压Vbe3。
在从点火开关SW导通到使点火电压Vig达到电池电压为止需要花费规定的时间的情况下，与实施方式1同样地，当点火电压Vig与齐纳电压Vz2之差小于基极/发射极间饱和电压Vbe3时，NPN晶体管Tr3保持截止，当点火电压Vig与齐纳电压Vz2之差为基极/发射极间饱和电压Vbe3以上时，NPN晶体管Tr3变为导通。使点火开关SW截止的情况也与实施方式1同样，当点火电压Vig与齐纳电压Vz2之差为基极/发射极间饱和电压Vbe3以上时，NPN晶体管Tr3保持导通，若点火电压Vig与齐纳电压Vz2之差低于基极/发射极间饱和电压Vbe3，则NPN晶体管Tr3截止，发送至后级接口的输出电压V1变为0并进行停止处理。由此，在起动电路30中的起动判定值以及停止判定值变成齐纳电压Vz2与基极/发射极间饱和电压Vbe3之和。根据NPN晶体管Tr3的特性决定了基极/发射极间饱和电压Vbe3几乎恒定，但可将齐纳电压Vz2调整为任意值，因此，起动电路30的起动判定值以及停止判定值通过调整齐纳电压Vz2从而可任意地进行设定。
关于其它，由于与实施方式1相同，因此省略其说明。
根据实施方式3，在后级接口处进行L判定的情况下，能得到与实施方式1相同的效果。
实施方式4﹒
下面，基于图4对实施方式4进行说明。图4是表示实施方式4中的起动电路的电路图。另外，对与图1至图3相同或相当的部分标注相同的标号，并省略其说明。起动电路40包括：与上位控制器90相连接、且输入有点火信号IG的点火信号输入端子41；连接于后级接口(未图示)、且输出输出电压V2的输出端子42；在与输出端子42相连接的线路L4上连接有集电极端子、且将发射极端子与接地GND相连接的NPN晶体管Tr3；设置有电阻R8、且连接点火信号输入端子41与线路L4的高电位线路LH；以及阴极端子与点火信号输入端子41相连接、且阳极端子经由电阻R5与接地GND相连接的齐纳二极管Z2。齐纳二极管Z2和电阻R5的连接点与NPN晶体管Tr3的基极端子通过串联设置有电阻R6的线路L3相连接。
在齐纳二极管Z2与NPN晶体管Tr3之间，PNP晶体管Tr4、即第二开关元件和电阻R7的串联连接体与齐纳二极管Z2以及NPN晶体管Tr3并联连接。在PNP晶体管Tr4中，集电极端子经由电阻R7以及线路L3与NPN晶体管Tr3的基极端子相连接，基极端子经由线路L4与NPN晶体管Tr3的集电极端子以及输出端子42相连接。并且，发射极端子与高电位线路LH相连接。
接着，对动作进行说明。与实施方式3同样，若点火开关SW导通则将点火电压Vig施加于点火信号输入端子41，并用齐纳电压Vz2对施加于齐纳二极管Z2的电压进行钳位。线路L3与接地GND之间产生Vig－Vz2的电位差从而在NPN晶体管Tr3的基极/发射极之间施加有基极/发射极间饱和电压Vbe3以上的电压，NPN晶体管Tr3变为导通。并且，若NPN晶体管Tr3导通则集电极电压变为L并作为输出电压V2从输出端子42输出，在后级接口处进行L判定并进行起动处理。
若NPN晶体管Tr3导通且产生集电极电压，则由于电阻R8中的电压下降而导致在线路L4与高电位线路LH之间产生电位差，在PNP晶体管Tr4的基极/发射极之间施加有基极/发射极间饱和电压Vbe4以上的电压，PNP晶体管Tr4变为导通。若PNP晶体管Tr4导通，则通过PNP晶体管Tr4、电阻R7以及电阻R5使电流从高电位线路LH流向接地GND，由于电阻R5中的电压下降而在线路L3与接地GND之间产生电位差。其结果是，NPN晶体管Tr3的基极/发射极间电压扩大，为了使NPN晶体管Tr3维持在导通状态所需要的点火电压Vig变小，因此使NPN晶体管Tr3截止的停止判定值变得比起动判定值要小，从而产生迟滞。
关于其它，由于与实施方式3相同，因此省略其说明。
根据实施方式4，在后级接口处进行L判定的情况下，能得到与实施方式2相同的效果。
此外，在各实施方式中，作为恒压元件使用了一个齐纳二极管，但只要能将击穿电压设定为规定的值即可，也可以使用将多个齐纳二极管进行串联连接的方式。还可以使用雪崩二极管。另外，虽然使用了PNP晶体管以及NPN晶体管以作为开关元件以及第二开关元件，但可以将上述晶体管置换为MOSFET等其它半导体开关元件。在使用MOSFET的情况下，将PNP晶体管以及NPN晶体管的发射极端子、基极端子以及集电极端子分别置换为MOSFET的源极端子、栅极端子以及漏极端子，将基极/发射极间电压置换为栅极/源极间电压。
此外，如上述那样在本申请中所公开的技术能适当地组合各种实施方式以及结构，或对结构进行一部分变形、省略。
标号说明
10、20、30、40 起动电路
11、21、31、41 点火信号输入端子
12、22、32、42 输出端子
90 上位控制器
91 点火信号输出端子
Batt 电池
R1、R5 电阻
Tr1、Tr4 PNP晶体管
Tr2、Tr3 NPN晶体管
Z1、Z2 齐纳二极管
GND 接地
LH 高电位线路
L1～L4 线路
V1、V2 输出电压。

Claims (5)

1.一种起动电路，当由电池所提供的点火电压为预先设定的起动判定值以上时，该起动电路输出起动信号，所述起动电路的特征在于，包括：
输入端子，该输入端子施加有所述点火电压；
第一线路，该第一线路与所述输入端子相连接；
输出端子，该输出端子输出所述起动信号；
开关元件，该开关元件的集电极端子或漏极端子与所述输出端子相连接，当处于导通时向所述输出端子输出所述起动信号；
恒压元件，该恒压元件逆向连接在所述第一线路与接地之间，用预先确定的钳位电压进行钳位；
电阻，该电阻与所述恒压元件进行串联连接；第二线路，该第二线路将所述恒压元件与所述电阻的连接点连接至所述开关元件的基极端子或栅极端子；以及
第二开关元件，该第二开关元件与所述开关元件并联连接，利用所述开关元件的集电极电压来进行导通，
在所述第一线路与接地之间连接有一个所述恒压元件，
所述第二开关元件的集电极端子或漏极端子经由电阻与所述第二线路相连接，利用处于导通的所述第二开关元件来对所述开关元件的基极与发射极间的电压或栅极与源极间的电压进行扩大。
2.如权利要求1所述的起动电路，其特征在于，
所述开关元件为发射极端子与所述第一线路相连接的PNP晶体管，所述电阻连接在所述恒压元件与所述第一线路之间。
3.如权利要求1或2所述的起动电路，其特征在于，
所述第二开关元件为发射极端子与所述接地相连接的NPN晶体管。
4.如权利要求1所述的起动电路，其特征在于，
所述开关元件为发射极端子与所述接地相连接的NPN晶体管，所述电阻连接在所述恒压元件与所述接地之间。
5.如权利要求1或4所述的起动电路，其特征在于，
所述第二开关元件为发射极端子与所述第一线路相连接的PNP晶体管。
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