CN110622096B

CN110622096B - 电子控制装置

Info

Publication number: CN110622096B
Application number: CN201880031902.8A
Authority: CN
Inventors: 土肥昌宏; 荒田纯之
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2038-04-11
Also published as: CN110622096A; JP6796203B2; DE112018002075B4; DE112018002075T5; WO2018235403A1; JPWO2018235403A1; US20200083895A1; US10833688B2

Abstract

本发明能够以简便的方法使供向微机的供给电源电压可变，实现能够将同一电源IC应用于多种多样的微机的低成本的电子控制装置。为了判断分立电阻(10)的值而使得开关(21)导通，在In1端子产生与来自电流源(11)的电流值和分立电阻(10)的电阻值相应的电压。In1端子电压被AD转换器(12)进行AD转换而检测与有选择地连接的分立电阻(10)相应的数字代码。在寄存器(13)保存AD转换结果，完成AD转换器(12)的分立电阻(10)的电阻值判断。AD转换器(12)的电阻值判断完成后，各电源电压(V1、V2、V3)开始起动。核心电压(V3)通过以与在寄存器(13)设定的基准电压(14)相应的电压起动而完成所期望的电源供给。

Description

电子控制装置

技术领域

本发明涉及定电压电源的电子控制装置。

背景技术

电子控制装置中搭载的微电脑(微机)根据其型号需要多个不同的电源电压。其中，特别是核心电源电压，伴随半导体的微细化，要求按微机的每种型号提供不同的电源电压。

对微机的电源电压供给一般使用由作为半导体集成电路的电源IC(IntegratedCircuit：集成电路)及其周边电路构成的电源电路进行，在研发阶段决定适用的电源电压。

因此，在搭载不同的电源电压的微机的控制装置的研发中，需要进行包含电源IC的重新设计的电源电路的重新设计。此外，在生成固定的电源电压的电源IC的情况下，需要进行电源IC的重新设计，研发成本增大，而电子控制装置的成本增加。

因此，通过利用同一个电源电路提供各种各样的微机的电源电压，不需要进行电源电路的重新设计，能够实现研发费用的降低、研发期的缩短。

作为针对该问题的现有技术，有改变运算放大器的放大倍数而使输出电压可变的方法。

例如，专利文献1中记载的技术以输出电压的调整为目，通过根据EEPROM等数据寄存器的设定，利用多路复用器切换与输出电压连接的负反馈电阻比，来改变运算放大器的放大倍数，使输出电压可变。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许2577897号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1中记载的技术是以使用数据寄存器和多路复用器控制输出电压的方式构成的定电压电源电路。在利用电源IC内的EEPROM实现该数据寄存器的情况下，需要能够制造EEPROM的半导体工艺，电源IC、电源电路的成本增加。

此外，在电源IC的制造时记录与各电源电压相应的EEPROM的值的情况下，存在由于电源IC的种类增加而管理成本增大，导致成本增加的问题。

此外，在使用设置于电源IC外部的EEPROM的情况下也引起与零部件追加的量相应的成本增加。另一方面，安装于微机的EEPROM是能够在向微机提供电源电压之后使用的存储器，因此不能用于对微机的电源电压设定。

本发明的目的在于，能够以简便的方法使对微机提供的电源电压可变，实现能够使同一个电源IC适应于多种多样的微机的、低成本的电子控制装置。

用于解决问题的技术方案

为了达到上述目，本发明如以下那样构成。

在电子控制装置中包括具有电压调整部的集成电路和与上述集成电路连接的分立元件，通过改变上述分立元件来改变上述电压调整部输出的电压。

发明的效果

按照本发明的电源电路，能够以简便的方法使对微机提供的电源电压可变，能够实现能够使同一个电源IC适用于多种多样的微机的、低成本的电子控制装置。

附图说明

图1是本发明的实施例1的电子控制装置的概略结构图。

图2是本发明的实施例2的包含电源IC的电子控制装置的概略结构图。

图3是本发明的实施例1的电源电路的起动时序图。

图4是本发明的实施例1中用微机重设寄存器的情况下的时序图。

图5是本发明的实施例1中连接分立电阻的端子地线发生短路故障的情况下的动作时序图。

图6是本发明的实施例2的电源电路的动作和用微机重设电源电压的情况下的时序图。

图7是仅表示本发明的实施例3中与实施例1或实施例2不同的部分的图，是表示分立元件的结构例的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。

实施例

(实施例1)

图1是本发明的实施例1的电子控制装置电源电路22的概略结构图。

该电子控制装置电源电路22是向微机(微电脑)19供电的电路。而且，电源电路22由电源IC(集成电路)18、分立电阻10(第一电阻)和电感器23、电容器34等周边元件构成。

电源电路22包括用于向微机19提供多个电源电压的稳压器16(稳压器1(第1稳压器)、稳压器17(稳压器2(第2稳压器))和开关电源15。

各稳压器16、17和开关电源15例如通过利用运算放大器将各自具备的基准电压负反馈放大，来生成各自的所期望的输出电压V1、V2、V3。此处，电源IC18具备用于将需要多种多样的电源电压的微机19的核心电压V3有选择地切换为所期望的电压的基准电压14。该基准电压14为可变电压源。

分立电阻10与电源IC18连接，由于调整基准电压14，所以能够有选择地安装在适当的电阻值的电阻。即，能够仅通过选择分立电阻10的电阻值而外部连接于电源IC18，来变更电压V3的电压值。

分立电阻10经开关21(第一开关)和AD转换器12与寄存器13连接。此外，通过闭合开关21，从与电源IC18(集成电路)的内部电压源20连接且连接于开关21与AD转换器12之间的电流源11，经开关21向分立电阻10流动电流。通过向分立电阻10流动电流，在作为分立电阻10与电源IC18的连接端子的In1产生电压。该产生的电压由AD转换器12转换为所期望的数字代码。

将AD转换器12进行的AD转换后的数字代码保存于寄存器13后，在基准电压源14设定与保存于寄存器13的数字代码相应的电压。然后，按在基准电压源14设定的电压起动开关电源15的开关电路27。

开关电路27能够具备比较器、运算放大器、电阻、开关元件等，经电源IC18的外部的电感器23连接电容器34，生成所期望的核心电压V3。微机19的电源电压V1、V2也由电源电路22的稳压器16和稳压器17生成，微机19被供电而能够进行动作。

在图示的例子中，电压V1为5V，电压V2为3.3V，核心电源为0.9～1.6V。

图3是本发明的实施例1中的电源电路22的起动时序图。

在图3中，首先，当在时刻t0向电源IC18接入电源时，电源IC18的内部电源上升。接着，在时刻t1，判断分立电阻10的值，因此开关21导通，在In1端子产生与来自电流源11的电流值和分立电阻10的电阻值相应的电压。

In1端子电压被AD转换器12进行AD转换，检测出与有选择地连接的分立电阻10相应的数字代码，在图3的例子中为“100”。

在寄存器13中，取代初始值“000”保存AD转换结果“100”，完成AD转换器12的分立电阻10的电阻值判断。

完成AD转换器12的电阻值判断后，在时刻t2，各电源电压V1、V2、V3开始起动。此时，在图3所示的例子中，按各电源电压的起动顺序V2、V1、V3的顺序进行记述，不过并不限定于此。

核心电压V3通过按与在寄存器13的值“100”设定的基准电压14相应的电压起动，完成所期望的电源供给。

此外，寄存器13能够通过SPI接口28与微机19的SPI接口29的SPI通信等，进行数据的读入、写入。

通过按上述的次序进行电源IC18的电源供给，能够在微机19起动后，读入电源IC18的寄存器13的值，确认是否为所期望的数字代码。

此处，在电源电路22的出货测试中，按规定的分立电阻10输出的核心电压V3偏离设计值而其它数字代码更接近设计值的情况下，能够通过在微机19的EEPROM24(存储器)记录重设的数字代码，在微机19的起动后重设寄存器13的值，进行更高精度的核心电压V3设定。

图4是本发明的实施例1中由微机19重设寄存器13的情况下的时序图。至各电源电压V1、V2、V3的起动为止与图3相同。

在图4的时刻t3，经由SPI接口29、SPI总线、SPI接口28读出储存于微机19的EEPROM24的数字代码，在寄存器13进行设定并储存。

然后，在时刻t4，基准电压源14向开关元件27提供遵循在寄存器13重设的数字代码的电压，设定电压V3。

这样，将所期望的数字代码、由测试工序判断为应该重设的数字代码记录于微机19的EEPROM24，在与寄存器13的值不同时，在寄存器13写入EEPROM24中记录的数字代码，由此，核心电压V3能够调整为所期望的电压或更高精度的电压，微机19能够正常动作。

此外，在利用AD转换器12进行的分立电阻10的检测动作中，由于某些问题而寄存器13未成为所期望的数字代码的情况下，能够通过写入微机19的EEPROM24的所期望的数字代码，重设为与之相应的正常的核心电压V3。

图5是本发明的实施例1中分立电阻10连接的In1端子与地线发生短路故障的情况下的动作时序图。

在图5中，所期望的数字代码为“101”，不过由于In1端子发生GND短路，In1端子为0V。因此，AD转换器12判断为不是所期望的值的数字代码“000”，在寄存器13保存该数字代码(时刻t1～t2)。

由于核心电压V3根据保存于寄存器13的数字代码“000”设定，所以并不是所期望的电压(时刻t2～t3)。

但是，即使成为该非所期望的核心电压V3，在时刻t3，只要微机19能够起动，就能够通过读出EEPROM24的所期望的数字代码，写入寄存器13(时刻t3～t4)，重设为正常的核心电压V3，微机19就能够维持正常动作。

通过考虑端子In1的接地短路等存在可能性的故障模式，来对相对于与之相应的数字代码的核心电压V3进行不超过微机19的最大额定值的电压设定，即使在接地短路等故障时，也能够由微机19重设为正常电压，能够继续作为电子控制装置的电源电路22的正常动作。

(实施例1的总结)

如上所述，本发明的实施例1的电源电路22能够以换装电源IC18的外部安装的特定的分立电阻10这样简便的方法来变更向微机19提供的核心电压V3。

由此，即使在使用不同的微机的情况下，也能够利用同一个电源IC18，降低电源IC18的制造成本，能够缩短研发期。

即，能够利用简便的方法使供向微机的供给电源电压可变，能够实现能够将同一个电源IC应用于多种多样的微机的、低成本的电子控制装置。

(实施例2)

接着说明本发明的实施例2。

图2是本发明的实施例2的包含电源IC18的电子控制装置电源电路26的概略结构图。

图1所示的实施例1与图2所示的实施例2的差异在于，在电源电路26包括分立电阻10A(第二电阻)和第二开关21A，具有通过寄存器13的数字代码输出调整稳压器17的电源电压V2的基准电压的功能。

此处，实施例2的稳压器17包括基准电压25、运算放大器35和电阻36、36。基准电压25与运算放大器35的正输入端子连接，运算放大器35的输出端子经电阻36和37接地。电阻36与37的连接点与运算放大器35的负输入端子连接。而且，运算放大器35的输出为输出电压V2。

基准电压25通过寄存器13的数字代码输出能够被多级调整。

分立电阻一般其电阻值有一定的不均，安装在判断其电阻值的电源IC18的电阻10也有一定的不均。因此，在1个分立电阻10能够进行设定的电源电压的选项有限。

在实施例1的情况下的例子中，在分立电阻(第一分立电阻)10中令数字代码为3比特(位)，核心电压V3能够有8种选择方式。不过，还能够通过分立电阻10的精度选择和电源IC18的设计，不是仅有3比特，而是更多比特的设计。

此处，当通过追加设置第二分立电阻10A，例如对电阻10A进行与电阻10相同的3比特的设定时，能够在电阻10和电阻10A进行合计6比特的64个选择项的电源电压设定。

通过增加电源电压设定种类，能够设定更高精度的核心电压V3。

此外，作为另外的电源电压的V2能够是向微机19提供的3.3V或5V的电源电压。一般的微机需要3.3V或5V的电源。使用通过第二分立电阻10A增加的可设定的数字代码的1比特，能够切换基准电压25的设定，切换电源电压V2的3.3V和5V。

此外，通过将开关21A设置在电流源11与第二分立电阻10A之间，能够将分立电阻10和分立电阻10A分别与AD转换器12连接，能够用1个AD转换器12进行多个分立电阻10和10A的检测。

将由分立电阻10检测的3比特作为上位比特，由分立电阻10A检测的3比特作为下位比特，在寄存器13保存数据6比特，设定电源电压14和基准电压25，由此生成所期望的核心电压V3和电源电压V2。

实施例2与实施例1一样，通过在微机19的EEPROM24进行所期望的数字代码设定，或者在出货测试工序进行更适当的数字代码设定，在微机19起动后，通过SPI通信等在寄存器13写入数字代码，由此能够进行核心电压V3、电源电压V2的重设。

图6是从实施例2的电源电路26的动作和微机19重设电源电压的情况下的时序图。

在图6中，与图4所示的动作一样，首先，分立电阻10由AD转换器12进行上位3比特判断。之后，通过开关21A，分立电阻10A由AD转换器12进行下位3比特判断，由此确定寄存器13的共计6比特(时刻t0～t2)。

此处，在电源电压V2的设定中使用寄存器13的6比特的最上位比特，以剩余5比特为核心电压V3的设定时，按与各设定相应的所期望的电源电压V2、V3和V1起动电源而向微机19提供。

在对微机19供电后，微机19的EEPROM24的数字数据与寄存器13的数据不同时，通过SPI通信(SPI接口28和SPI接口29)在寄存器13写入EEPROM24的数字代码，由此能够进行核心电压V3的重设(时刻t2～t4)。

(实施例2的总结)

如上所述，本发明的实施例2的电源电路26能够以换装电源IC18的外部安装的特定的分立电阻10和分立电阻10A这样简便的方法变更向微机19提供的核心电压V3和电源电压V2。

由此，即使在使用不同的微机的情况下也能够利用同一个电源IC18，能够降低电源IC18的制造成本，缩短研发期。

进一步，根据本发明的实施例2，令外部安装的分立电阻为电阻10和10A这2个，不仅电压V3而且电压V2也能够分别设定为多个电压值，因此能够增加电源电压的设定值，能够设定更高精度的电源电压。

(实施例3)

接着说明本发明的实施例3。

在实施例1、2中，通过分立电阻10、10A的切换进行核心电压V3和电源电压V2的设定。但是，核心电压V3和电源电压V2并不限定于电阻的切换，利用其它方法也能够进行切换。

图7是仅表示本发明的实施例3中与实施例1或实施例2不同的部分的图，是表示由分立电阻和分立电容或者它们的组合构成的分立元件的结构例的图。

图7的(A)表示将实施例1和2的电流源11替换为内部电阻32以检测分立电阻10的结构。

在图7的(A)所示的结构的情况下也能够由AD转换器12将在In端子产生的电压转换为数字代码。

图7的(B)为将分立电阻10替换为分立电容31的结构。

为了检测分立电容31的电容值，能够通过利用电流源11对分立电容31进行充电，由AD转换器12转换一定时间后的In端子的电压。

图7的(C)为将分立电阻10替换为分立电容31，将电流源11替换为内部电容33的结构。能够由AD转换器12转换根据分立电容31与内部电容33的电容比决定的In端子的电压。

图7的(D)、(E)、(F)是使用2个以上分立元件的情况下的结构例。

一般由于分立元件能够实现高精度的设定，能够通过采用图7的(D)的结构进行高精度的In端子电压的设计，通过高精度的AD转换进行的多比特化容易进行，能够进行大量的电源电压设定。首先，图7的(D)向电源IC18的Vout端子输出内部电压源20。Vout端子经电阻10B和10C与GND连接，电阻10B与电阻10C的连接点和In端子连接。

即，分立元件是彼此串联连接的2个分立电阻10B和10C，在彼此串联连接的2个分立电阻10B与10C的连接中点连接有第一开关21，彼此串联连接的2个分立电阻10B和10C与电源IC(集成电路)18的内部电压源20连接。

根据上述结构，能够向In端子输入由分立电阻10B、10C分压后的电压，利用AD转换器12转换该电压。

图7的(E)是将图7的(D)的电阻10B和10C替换为分立电容31A和分立电容32B的例子，为使用分立电容31A与分立电容32B的电容比的结构。

即，在彼此串联连接的2个分立电容31A和31B的连接中点连接第一开关21，彼此串联连接的2个分立电容31A和31B与电源IC(集成电路)18的内部电压源20连接。

在将各电容31A、31B暂时偏置为0V之后，通过输出内部电压源20来在In端子产生和分立电容31A与分立电容32B的电容比相应的电压，并利用AD转换器12将其转换。

图7的(F)是将图7的(D)的电阻10B和10C替换成分立电阻10D与分立电容31C的例子，在In端子产生按照由电阻10D和电容31C决定的时间常数充电的电压。

即，在彼此串联连接的分立电阻10D和分立电容31C的连接中点连接第一开关21，彼此串联连接的分立电阻31C和分立电容10D与电源IC(集成电路)18的内部电压源20连接。

根据上述结构，能够利用AD转换器12转换一定时间后的电压。

在上述实施例3中也能够分别获得与实施例1、实施例2同样的效果。

(关于本发明的变形例)

本发明并不限定于上述的实施例，而包括各种各样的变形例。例如，上述的实施例为了将本发明说明得容易明白而进行了详细的说明，但是并不一定限定于包括所说明的所有结构。

此外，能够将一个实施例的结构的一部分替换到另一个实施例的结构，此外，还能够在一个实施例的结构中加入另一个实施例的结构。此外，能够对各实施例的结构的一部分进行其它结构的追加、削除、替换。

例如，令电源电压V1、V2、V3的电源结构分别为串联电源16、17、开关电源15，不过任一电源均不依赖于电源形式而能够以各种各样的电源形式实现。

此外，实施方式1、2中说明的分立电阻10、10A的AD转换器12的比特数只是一个例子，还能够通过相对于1个分立电阻的比特数以及分立电阻的多个化实现多比特化。

此外，实施方式3中说明的通过分立元件的切换能够进行实施方式1和实施方式2的组合。此外，并不限定于实施方式3所示的分立电阻、分立电容及其组合，而能够由任意分立元件的组合构成。

此外，本发明的电子控制装置除了能够应用于车辆控制用的微机的电压源中使用的电子控制装置以外，还能够应用于使用微机的工业用机器人等其它装置。

上述的开关电源15、稳压器16和17能够定义为电压调整部，开关电源15定义为第1电压调整部，稳压器16定义为第2电压调整部，稳压器17定义为第3电压调整部。

此外，将分立电阻10、10A、10B、10C、10D、分立电容31、31A、31B、31C总括定义为分立元件。

附图标记的说明

10、10A、10B、10C、10D…分立电阻；11…电流源；12…AD转换器；13…寄存器；14…基准电压；15…开关电源；16、17…稳压器；18…电源IC；19…微机；20…内部电压源；21、21A…开关；22、26…电源电路；23…电感器；24…EEPROM；25…基准电压；27…开关电路；28、29…SPI接口；31、31A、31B、31C…分立电容；32…内部电阻；33…内部电容；34…电容器；35…运算放大器；36、37…电阻。

Claims

1.一种电子控制装置，其特征在于，包括：

具有电压调整部的集成电路；和

与所述集成电路连接的分立元件；

通过变更所述分立元件来变更所述电压调整部输出的电压，

所述集成电路包括与所述分立元件连接的AD转换器、用于保存从该AD转换器输出的第一数字代码的寄存器和能够设定与保存于该寄存器的第一数字代码对应的电压的可变电压源，

所述电压调整部按照所述可变电压源的电压来调整电压，

所述电压调整部输出的电压是对微电脑提供的电压，所述集成电路还包括接口，所述接口用于读取记录于所述微电脑的存储器中的、用于重新设定到所述寄存器的第二数字代码并将其存储于所述寄存器，

其中，所述微电脑在所述电压调整部按照与保存在所述寄存器中的所述第一数字代码对应的所述可变电压源的电压而输出的电压下启动，之后读取保存在所述寄存器中的所述第一数字代码，确认是否与记录在所述存储器中的所述第二数字代码不同，

在不同的情况下，所述集成电路读取所述第二数字代码重新设定到所述寄存器，所述电压调整部按照与重新设定的数字代码对应的所述可变电压源的电压来重新调整电压。

2.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述分立元件是分立电阻。

3.如权利要求2所述的电子控制装置，其特征在于：

所述集成电路还具有连接在所述电阻与所述AD转换器之间的第一开关和连接在该第一开关与所述AD转换器之间的电流源。

4.如权利要求2所述的电子控制装置，其特征在于：

所述分立元件是第一电阻和第二电阻。

5.如权利要求4所述的电子控制装置，其特征在于：

所述集成电路还包括连接在所述第一电阻与所述AD转换器之间的第一开关、连接在该第一开关与所述AD转换器之间的电流源和连接在所述第二电阻与所述AD转换器之间的第二开关。

6.如权利要求2所述的电子控制装置，其特征在于：

所述集成电路还包括连接在所述电阻与所述AD转换器之间的第一开关和连接在该第一开关与所述AD转换器之间并与所述集成电路的内部电压源连接的内部电阻。

7.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述分立元件是分立电容，所述集成电路还包括连接在所述分立电容与所述AD转换器之间的第一开关和连接在该第一开关与所述AD转换器之间的电流源。

8.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述分立元件是分立电容，所述集成电路还包括连接在所述分立电容与所述AD转换器之间的第一开关和连接在该第一开关与所述AD转换器之间的内部电容。

9.如权利要求2所述的电子控制装置，其特征在于：

所述分立元件是彼此串联连接的2个分立电阻，所述集成电路还包括连接在所述彼此串联连接的2个分立电阻的连接中点的第一开关，所述彼此串联连接的2个分立电阻与所述集成电路的内部电压源连接。

10.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述分立元件是彼此串联连接的2个分立电容，所述集成电路还包括连接在所述彼此串联连接的2个分立电容的连接中点的第一开关，所述彼此串联连接的2个分立电容与所述集成电路的内部电压源连接。

11.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述分立元件是彼此串联连接的分立电阻和分立电容，所述集成电路还包括连接在所述彼此串联连接的分立电阻和分立电容的连接中点的第一开关，所述彼此串联连接的分立电阻和分立电容与所述集成电路的内部电压源连接。

12.如权利要求1至11中任一项所述的电子控制装置，其特征在于：

所述电子控制装置是车辆控制用的微电脑的电源。