CN110709713B - 电压检测器及信号输出装置 - Google Patents

Abstract

电压检测器(15)检测蓄电池的正极的电压并输出表示检测到的电压值的检测值。经由第一开关(40)向电阻(R1)的一端施加作为检测对象的对象电压。从电阻(R1)的另一端向输出电路(31)输入电流。输出电路(31)将电阻(R1)的另一端的电压值实质上维持为规定电压值，并将电流值与从电阻(R1)输入的电流的电流值实质上一致的电流向电阻(R2)的一端输出。将电阻(R2)的一端的电压值作为检测值向微机输出。

Description

电压检测器及信号输出装置

技术领域

本发明涉及电压检测器及信号输出装置。

本申请主张基于在2017年6月22日提出申请的日本申请第2017-122468号的优先权，并援引所述日本申请记载的全部的记载内容。

背景技术

专利文献1公开了检测电压的电压检测器。该电压检测器具有2个电阻，将作为检测对象的对象电压向一个电阻的一端施加，一个电阻的另一端连接于另一个电阻的一端，另一个电阻的另一端接地。

2个电阻对于向一个电阻的一端施加的对象电压进行分压，并将分压后的电压的电压值作为模拟的检测值向A(Analog)/D(Digital)转换部输出。此时，模拟的检测值是通过将对象电压的电压值除以规定数而算出的电压值。

A/D转换部将输入的模拟的检测值转换成数字的检测值。基于A/D转换部转换后的数字的检测值执行各种处理。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-114204号公报

发明内容

本发明的一形态的电压检测器检测电压，并输出表示检测到的电压值的检测值，其中，所述电压检测器具备：第一电阻，在一端被施加作为检测对象的对象电压；输出电路，从该第一电阻的另一端被输入电流，并输出电流值与从该第一电阻的另一端输入的电流的电流值一致的电流；及第二电阻，在一端被输入该输出电路输出的电流，所述输出电路将所述第一电阻的另一端的电压值维持为规定电压值，并输出所述第二电阻的一端的电压值作为所述检测值。

本发明的一形态的信号输出装置具备：前述的电压检测器；输出部，输出PWM信号；及调整部，根据所述电压检测器输出的检测值来调整该输出部输出的PWM信号的占空比。

附图说明

图1是表示实施方式1的电源系统的要部结构的框图。

图2是表示占空比调整处理的次序的流程图。

图3是电压检测器的电路图。

图4是第一晶体管及第二晶体管的特性的说明图。

图5是电压检测器的效果的说明图。

图6是实施方式2的电压检测器的电路图。

图7是表示实施方式3的电源系统的要部结构的框图。

具体实施方式

[本公开要解决的课题]

在专利文献1记载那样的以往的电压检测器中，预先设定检测值向A/D转换部的能够输入范围。A/D转换部基于输入的模拟的检测值，选择属于能够输入范围的N个数字的电压值中的1个作为数字的检测值。由此，模拟的检测值被转换成数字的检测值。N为2以上的整数。N个数字的电压值在能够输入范围内等间隔地设定。例如，能够输入范围为从0V至5V的范围的情况下，1刻度的幅度由5/(N-1)表示。A/D转换部例如选择与输入的模拟的检测值最接近的数字的电压值作为数字的检测值。

在以往的电压检测器中，对象电压的电压值的变动范围的上限值为25V，能够输入范围假定为从0V至5V的范围。此时，在以往的电压检测器中，为了使模拟的检测值成为能够输入范围内的值，2个电阻例如将如下电压值作为模拟的检测值输出：通过将对象电压的电压值除以5而算出的电压值。

这种情况下，输出的模拟的检测值的范围为从0V至5V的范围，包含于能够输入范围。通过将A/D转换部转换后的数字的检测值乘以5来算出对象电压的电压值。在较多的情况下，模拟的检测值与数字的检测值不是完全一致，在模拟的检测值与数字的检测值之间存在误差。

在模拟的检测值与数字的检测值之间存在误差的情况下，在算出的对象电压的电压值与实际的对象电压的电压值之间也存在误差。对象电压的电压值的误差的最大值通过将数字的检测值的1刻度的幅度换算成对象电压的检测的电压值的幅度来算出，为25/(N-1)。误差的最大值是电压检测的分辨率。

在将对象电压进行分压的结构中，即使对象电压的电压值的变动范围为从5V至25V的范围，电压的检测范围的下限值也为0V。关于电压的检测范围的上限值，必须设定为对象电压的电压值的变动范围的上限值以上的电压值，因此电压检测的分辨率的最小值是通过将对象电压的电压值的变动范围的上限值除以(N-1)而算出的值。因此，将对象电压进行分压的结构存在电压检测的分辨率大的问题。

因此，目的在于提供一种能够将对象电压的检测范围的下限值调整为超过0V的电压值的电压检测器、具备该电压检测器的信号输出装置。

[本公开的效果]

根据本公开，能够将对象电压的检测范围的下限值调整为超过0V的电压值。

[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)本发明的一形态的电压检测器检测电压，并输出表示检测到的电压值的检测值，其中，所述电压检测器具备：第一电阻，在一端被施加作为检测对象的对象电压；输出电路，从该第一电阻的另一端被输入电流，并输出电流值与从该第一电阻的另一端输入的电流的电流值一致的电流；及第二电阻，在一端被输入该输出电路输出的电流，所述输出电路将所述第一电阻的另一端的电压值维持为规定电压值，并输出所述第二电阻的一端的电压值作为所述检测值。

在上述的一形态中，从第一电阻输入的电流值由于第一电阻的另一端维持为规定电压值，因此由((对象电压的电压值)-(规定电压值))/(第一电阻的电阻值)表示。第二电阻的一端的电压值作为检测值输出。从第一电阻的另一端向输出电路输入的电流的电流值与从输出电路向第二电阻的一端输入的电流的电流值一致。因此，在第二电阻的另一端接地的情况下，检测值由((对象电压的电压值)-(规定电压值))·(第二电阻的电阻值)/(第一电阻的电阻值)表示。“·”表示积。

在对象电压的电压值小于规定电压值的情况下，不检测对象电压的电压值。在对象电压的电压值为规定电压值的情况下，检测值为0V。在对象电压的电压值为规定电压值以上的情况下，检测值也与对象电压的电压值的上升一起上升。通过将规定电压值调整为超过0V的电压值，能够将对象电压的检测范围的下限值调整为超过0V的电压值。

(2)在本发明的一形态的电压检测器中，所述输出电路具有：PNP型的第一双极晶体管，发射极与所述第一电阻的另一端连接，集电极与所述第二电阻的一端连接；NPN型的第二双极晶体管，在发射极连接该第一双极晶体管的基极，在基极被施加第二规定电压；及第三电阻，一端与该第二双极晶体管的发射极连接，所述第二双极晶体管的基极与该第二双极晶体管的集电极连接。

在上述的一形态中，电流向第一双极晶体管的发射极及基极、以及第三电阻依次流动，并且向第二双极晶体管的基极及发射极、以及第三电阻依次流动。与向第三电阻流动的电流的电流值无关，通过从第一双极晶体管的基极及发射极间的电压值减去第二双极晶体管的发射极及基极间的电压值而算出的差值假定为大致0V或大致恒定。在此，第一双极晶体管的基极及发射极间的电压值是以基极的电位为基准的发射极的电压值，第二双极晶体管的发射极及基极间的电压值是以发射极的电位为基准的基极的电压值。

在输出电路中，第一电阻的另一端的电压值是通过将第二规定电压的电压值加上差值而算出的电压值。在此，差值为大致0V或大致恒定，因此第一电阻的另一端的电压值实质上维持为恒定值。在第一双极晶体管中，从第一电阻的另一端向发射极输入的电流的大致全部从集电极向第二电阻的一端输出。因此，从第一电阻的另一端输入的电流的电流值与向第二电阻的一端输出的电流的电流值实质上一致。

(3)在本发明的一形态的电压检测器中，所述输出电路具有：PNP型的双极晶体管，发射极与所述第一电阻的另一端连接，集电极与所述第二电阻的一端连接；二极管，在阴极连接该双极晶体管的基极，在阳极被施加第二规定电压；及第三电阻，一端与该二极管的阴极连接。

在上述的一形态中，电流向双极晶体管的发射极及基极、以及第三电阻依次流动，并向二极管及第三电阻依次流动。与在第三电阻中流动的电流的电流值无关，通过从双极晶体管的基极及发射极间的电压值减去二极管的正方向电压值而算出的差值假定为大致0V或大致恒定。在此，双极晶体管的基极及发射极间的电压值是以基极的电位为基准的发射极的电压值。

在输出电路中，第一电阻的另一端的电压值是通过将第二规定电压的电压值加上差值而算出的电压值。在此，差值为大致0V或大致恒定，因此第一电阻的另一端的电压值实质上维持为恒定值。在双极晶体管中，从第一电阻的另一端向发射极输入的电流的大致全部从集电极向第二电阻的一端输出。因此，从第一电阻的另一端输入的电流的电流值与向第二电阻的一端输出的电流的电流值实质上一致。

(4)本发明的一形态的电压检测器具备开关，该开关的一端与所述第一电阻的一端连接，所述对象电压经由该开关向所述第一电阻的一端施加，所述开关在被施加所述第二规定电压的情况下接通，在所述第二规定电压的施加停止的情况下断开。

在上述的一形态中，在第二规定电压的施加停止的情况下，开关断开，电流不在第一电阻及第二电阻中流动。因此，能抑制由第一电阻及第二电阻消耗的电力。

(5)在本发明的一形态的信号输出装置中，具备：前述的电压检测器；输出部，输出PWM信号；及调整部，根据所述电压检测器输出的检测值来调整该输出部输出的PWM信号的占空比。

在上述的一形态中，PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号的占空比根据电压检测器输出的检测值来调整。

[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电源系统的具体例。需要说明的是，本发明没有限定为上述的例示，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的电源系统1的要部结构的框图。电源系统1适合搭载于车辆，具备发电机10、蓄电池11、供电开关12、负载13、调节器14、电压检测器15、微型计算机(以下，称为微机)16及切换部17。调节器14具有输入端及输出端。

发电机10的一端和蓄电池11的正极连接于供电开关12的一端。供电开关12的另一端连接于负载13的一端。发电机10的另一端、蓄电池11的负极及负载13的另一端接地。在供电开关12的一端还连接有调节器14的输入端及电压检测器15。调节器14的输出端连接于电压检测器15和微机16。电压检测器15还与微机16连接。切换部17也与微机16连接。

发电机10与车辆的未图示的发动机连动地产生交流电力。发电机10将产生的交流电力整流成直流电力，输出与整流后的直流电力有关的直流的电压。在发动机停止动作的情况下，发电机10也停止动作。

在发电机10工作的情况下，发电机10向蓄电池11供给电力。由此，蓄电池11被充电。

在发电机10工作的情况下，在供电开关12接通时，发电机10除了向蓄电池11供给电力之外，还向负载13供给电力。

在发电机10停止动作的情况下，在供电开关12接通时，蓄电池11向负载13供给电力。

在供电开关12断开的情况下，不向负载13供给电力。

从未图示的装置向微机16输入指示向负载13的供电的供电信号和指示停止向负载13的供电的停止信号。

微机16在被输入了供电信号的情况下，向切换部17输出PWM信号。切换部17在从微机16输入PWM信号期间，交替地进行供电开关12的向接通及断开的切换。由此，从发电机10或蓄电池11经由供电开关12向负载13供给电力，负载13工作。

负载13是搭载于车辆的电气设备，例如为白炽灯泡。

切换部17按照从微机16输入的PWM信号，周期性地进行供电开关12的从断开向接通的切换、或供电开关12的从接通向断开的切换。

负载13的性能依赖于向负载13施加的电压的电压值和供电开关12的向接通及断开的切换的切换占空比。切换占空比是在1周期中供电开关12接通的期间所占的比例，被调整为超过0且小于1的值。

负载13假定为白炽灯泡。白炽灯泡发出的光的强度依赖于向白炽灯泡供给的电力的平均值。一定期间的电力的平均值越大，则白炽灯泡发出的光的强度越大。向白炽灯泡施加的电压的电压值越高，则向白炽灯泡供给的电力的电力值越大。因此，向白炽灯泡施加的电压的电压值越高，则白炽灯泡发出的光的强度越大，切换占空比越大，则白炽灯泡发出的光的强度越大。

微机16在被输入了停止信号的情况下，停止向切换部17的PWM信号的输出。在向切换部17的PWM信号的输出停止的情况下，切换部17将供电开关12切换为断开，并维持供电开关12的断开直至PWM信号被输入为止。在供电开关12断开的情况下，如前所述，未向负载13供给电力，负载13停止动作。

PWM信号由高电平电压及低电平电压构成。在PWM信号表示的电压从低电平电压切换为高电平电压的情况下，切换部17将供电开关12从断开切换为接通。在PWM信号表示的电压从高电平电压切换为低电平电压的情况下，切换部17将供电开关12从接通切换为断开。

在PWM信号中，周期性地进行从低电平电压向高电平电压的切换、或从高电平电压向低电平电压的切换。PWM信号的信号占空比是在1周期中PWM信号表示高电平电压的期间所占的比例，被调整为超过0且小于1的值。

在PWM信号表示高电平电压的情况下，供电开关12接通，在PWM信号表示低电平电压的情况下，供电开关12断开。因此，信号占空比与切换占空比一致。微机16通过调整信号占空比来调整切换占空比。

在发电机10工作的情况下，发电机10输出的电压向调节器14的输入端输入。在发电机10停止动作的情况下，从蓄电池11向调节器14的输入端输入电压。调节器14使用向输入端输入的电压，生成电压值为基准电压值Vr的规定电压，并将生成的规定电压从输出端向电压检测器15及微机16输出。基准电压值Vr为恒定值，预先设定。

在调节器14从输出端输出规定电压的情况下，电压检测器15检测电压，微机16工作。在调节器14停止电压的输出的情况下，电压检测器15不检测电压，微机16停止动作。

调节器14例如在车辆的点火开关从断开切换为接通的情况下工作，在点火开关从接通切换为断开的情况下停止动作。

关于电压检测器15，作为检测对象的对象电压是以接地电位为基准的蓄电池11的正极的电压。电压检测器15检测对象电压，并将表示对象电压的电压值的模拟的检测值向微机16输出。检测值向微机16的能够输入范围被预先设定，例如为从0V至基准电压值Vr的范围。对象电压的电压值相当于电压检测器15检测到的电压值。

微机16具有第一输入部20、第二输入部21、输出部22、A/D转换部23、存储部24及控制部25。第二输入部21、输出部22、A/D转换部23、存储部24及控制部25与总线26连接。A/D转换部23除了与总线26连接之外，还与第一输入部20连接。第一输入部20还与电压检测器15连接。输出部22除了与总线26连接之外，还与切换部17连接。

从电压检测器15向第一输入部20输入模拟的检测值。第一输入部20将从电压检测器15输入的模拟的检测值向A/D转换部23输出。

A/D转换部23将从第一输入部20输入的模拟的检测值转换成数字的检测值。在能够输入范围内，等间隔地设定N个数字的电压值。N为2以上的整数。例如，在能够输入范围为从0V至基准电压值Vr的范围的情况下，1刻度的幅度为Vr/(N-1)。在数字的检测值由K位的数据表示的情况下，例如，N为2的K乘方。K为自然数。

A/D转换部23基于从第一输入部20输入的模拟的检测值，选择N个数字的电压值中的1个作为数字的检测值。作为一例，A/D转换部23通过进行四舍五入而从N个数字的电压值之中选择与从第一输入部20输入的模拟的检测值最接近的数字的电压值作为数字的检测值。作为另一例，A/D转换部23通过进行舍去而从N个数字的电压值之中选择与从第一输入部20输入的模拟的检测值第一接近或第二接近的数字的电压值作为数字的检测值。

控制部25从A/D转换部23取得A/D转换部23转换后的数字的检测值。控制部25取得的检测值表示的电压值与取得时点的对象电压的电压值大体一致。

从未图示的装置向第二输入部21输入供电信号及停止信号。第二输入部21在被输入了供电信号或停止信号的情况下，将输入的信号向控制部25通知。

输出部22按照控制部25的指示，进行向切换部17的PWM信号的输出和向切换部17的PWM信号的输出的停止。在输出部22中存储有表示占空比的占空比信息。输出部22向切换部17输出的PWM信号的信号占空比是占空比信息表示的占空比。控制部25通过对占空比信息表示的占空比进行变更，来调整PWM信号的信号占空比。

在输出部22输出PWM信号期间，占空比信息表示的占空比由控制部25进行了变更的情况下，PWM信号的信号占空比也被变更。

存储部24例如为非易失性存储器。在存储部24存储有计算机程序P1。控制部25具有CPU(Central Processing Unit)，控制部25的CPU通过执行计算机程序P1而执行供电开始处理、供电停止处理及占空比调整处理。供电开始处理是使输出部22将PWM信号向切换部17输出并开始向负载13的供电的处理。供电停止处理是使输出部22停止PWM信号的输出并停止向负载13的供电的处理。占空比调整处理是调整PWM信号的信号占空比的处理。计算机程序P1为了使控制部25的CPU执行供电开始处理、供电停止处理及占空比调整处理而使用。

需要说明的是，计算机程序P1也可以是以控制部25的CPU能够读取的方式存储于存储介质A1。这种情况下，通过未图示的读出装置从存储介质A1读出的计算机程序P1存储于存储部24。存储介质A1是光盘、软盘、磁盘、磁光盘或半导体存储器等。光盘是CD(CompactDisc)-ROM(Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)-ROM或BD(Blu-ray(注册商标)Disc)等。磁盘例如为硬盘。而且，也可以从与未图示的通信网连接的未图示的外部装置下载计算机程序P1，并将下载的计算机程序P1存储于存储部24。

在向第二输入部21输入了供电信号的情况下，控制部25执行供电开始处理。在供电开始处理中，控制部25对输出部22进行指示，向切换部17输出PWM信号。由此，切换部17交替地进行供电开关12的向接通及断开的切换。结果是，从发电机10或蓄电池11向负载13供电，负载13工作。控制部25在使输出部22输出了PWM信号之后，结束供电开始处理。

在向第二输入部21输入了停止信号的情况下，控制部25执行供电停止处理。在供电停止处理中，控制部25对输出部22进行指示，使PWM信号的输出停止。由此，切换部17将供电开关12维持为断开。结果是，向负载13的供电停止，负载13停止动作。控制部25使输出部22停止了PWM信号的输出之后，结束供电停止处理。

图2是表示占空比调整处理的次序的流程图。控制部25在从供电开始处理结束起至供电停止处理开始为止期间，周期性地执行占空比调整处理。

在占空比调整处理中，控制部25首先从A/D转换部23取得数字的检测值(步骤S1)，基于取得的数字的检测值来算出对象电压的电压值(步骤S2)。

接下来，控制部25判定利用步骤S2算出的电压值是否为阈值以上(步骤S3)。阈值为恒定值，被预先设定。控制部25在判定为利用步骤S2算出的电压值为阈值以上的情况下(S3：是)，对输出部22进行指示，使PWM信号的输出停止(步骤S4)。由此，切换部17将供电开关12维持为断开，因此向负载13的对象电压的施加停止。

如以上所述，在对象电压的电压值为阈值以上的情况下，向负载13的对象电压的施加停止，因此不会向负载13施加过电压。例如，通过将阈值设定为18V，能防止电压值为20V以上的过电压的施加。

控制部25在执行了步骤S4之后，结束占空比调整处理。然后，控制部25在规定的条件成立之前，不执行占空比调整处理。规定的条件是例如向第二输入部21顺次输入停止信号及供电信号而再次开始的供电开始处理结束的情况。

控制部25在判定为利用步骤S2算出的电压值小于阈值的情况下(S3：否)，基于利用步骤S2算出的电压值，决定占空比(步骤S5)。然后，控制部25将占空比信息的占空比变更为利用步骤S5决定的占空比(步骤S6)。由此，PWM信号的信号占空比和供电开关12的向接通及断开的切换的切换占空比在步骤S5中被调整为控制部25决定的占空比。

控制部25在执行了步骤S6之后，结束占空比调整处理。这种情况下，只要供电停止处理不开始，就再次执行占空比调整处理。

对象电压的电压值由于各种原因而变动。在步骤S5中，控制部25例如将预先设定的设定电压值除以利用步骤S2算出的电压值，并算出除法运算的值的平方值。控制部25将占空比决定为该平方值。设定电压值为对象电压的电压值的变动范围的下限值以下。在这样决定占空比的情况下，即使在对象电压的电压值发生了变动时，向负载13供给的电力的平均值也维持为大致恒定。

如前所述，在步骤S2中，控制部25基于从A/D转换部23取得的数字的检测值来算出电压值。数字的检测值是与电压检测器15输出的模拟的检测值相对应的值。因此，控制部25作为根据电压检测器15输出的模拟的检测值来调整输出部22输出的PWM信号的信号占空比的调整部发挥作用。

电压检测器15及微机16作为信号输出装置发挥作用。

如前所述，白炽灯泡发出的光的强度依赖于向白炽灯泡供给的电力的平均值。因此，在负载13为白炽灯泡的情况下，即使对象电压的电压值变动，白炽灯泡发出的光的强度也大致恒定，白炽灯泡几乎不会闪烁。

在步骤S1中取得的数字的检测值表示的对象电压的电压值，即，在步骤S2中算出的电压值越接近实际的对象电压的电压值，则向负载13供给的电力的平均值的变动幅度越小。这种情况下，在负载13为白炽灯泡时，白炽灯泡发出的光的强度的变动也小。因此，从A/D转换部23取得的数字的检测值表示的对象电压的电压值与实际的对象电压的电压值的误差优选较小。

如前所述，在检测值向第一输入部20的能够输入范围内，等间隔地设定N个数字的电压值。通过将该1刻度的幅度换算成对象电压的检测的电压值的幅度而算出的值是电压检测的分辨率。分辨率越小，则从A/D转换部23取得的数字的检测值表示的对象电压的电压值与实际的对象电压的电压值之间的误差的最大值越小。

在电源系统1中，电压检测器15具有特有的结构，因此能够实现小的分辨率。以下，说明电压检测器15。

图3是电压检测器15的电路图。电压检测器15具有抑制电路30、输出电路31及电阻R1、R2。抑制电路30具有第一开关40、第二开关41及电阻R3、R4、R5。输出电路31具有第一晶体管50、第二晶体管51及电阻R6。第一开关40及第一晶体管50分别是PNP型的双极晶体管。第二开关41及第二晶体管51分别是NPN型的双极晶体管。

关于抑制电路30，第一开关40的发射极和电阻R3的一端与蓄电池11的正极连接。第一开关40的集电极与电阻R1的一端连接。第一开关40的基极与电阻R3的另一端和电阻R4的一端连接。电阻R4的另一端与第二开关41的集电极连接。第二开关41的发射极接地。第二开关41的基极与电阻R5的一端连接。电阻R5的另一端与调节器14的输出端连接。

关于输出电路31，第一晶体管50的发射极与电阻R1的另一端连接。第一晶体管50的集电极与电阻R2的一端连接。第一晶体管50的基极与第二晶体管51的发射极连接。第二晶体管51的基极与调节器14的输出端和第二晶体管51的集电极连接。在第二晶体管51的发射极还连接有电阻R6的一端。电阻R6的另一端接地。电阻R6作为第三电阻发挥作用。

电阻R2的另一端接地。电阻R2的一端与微机16的第二输入部21连接。

说明抑制电路30的动作。关于第一开关40，在以发射极的电位为基准的基极的电压值为负的一定电压值以下的情况下，电流能够在发射极与集电极之间流动。此时，第一开关40接通。关于第一开关40，在以发射极的电位为基准的基极的电压值超过负的一定电压值的情况下，电流不在发射极与集电极之间流动。此时，第一开关40断开。

关于第二开关41，在以发射极的电位，即，以接地电位为基准的基极的电压值为正的一定电压值以上的情况下，电流能够在发射极与集电极之间流动。此时，第二开关41接通。关于第二开关41，在以发射极的电位为基准的基极的电压值小于正的一定电压值的情况下，电流不在发射极与集电极之间流动。此时，第二开关41断开。

在调节器14工作的情况下，调节器14的输出端的电压值被调整为基准电压值Vr，向第二开关41的基极及发射极施加电压值为基准电压值Vr的规定电压。第二开关41的正的一定电压值比基准电压值Vr低。因此，在调节器14工作的情况下，在第二开关41中，以发射极的电位为基准的基极的电压值为正的一定电压值以上，因此第二开关41接通。

在第二开关41接通的情况下，电流从发电机10的一端或蓄电池11的正极依次流向电阻R3、R4及第二开关41，在电阻R3中产生电压下降。此时，在第一开关40中，以发射极的电位为基准的基极的电压值为负的一定电压值以下，第一开关40接通。

如以上所述，从调节器14的输出端将电压值为基准电压值Vr的规定电压向第二晶体管51的基极及集电极施加的情况下，第一开关40接通。

在第一开关40接通的情况下，电流从发电机10的一端或蓄电池11的正极向第一开关40、电阻R1、输出电路31的第一晶体管50及电阻R2依次流动，经由第一开关40向电阻R1的一端施加对象电压。此时，以接地电位为基准的电阻R2的一端的电压值是与对象电压的电压值相对应的电压值，作为模拟的检测值，向微机16的第一输入部20输出。电阻R1作为第一电阻发挥作用，电阻R2作为第二电阻发挥作用。

在调节器14停止动作的情况下，在第二开关41中，以发射极的电位为基准的基极的电压值为0V，小于正的一定电压值，第二开关41断开。在第二开关41断开的情况下，电流不向电阻R3、R4流动，因此在电阻R3中不会产生电压下降。结果是，在第二开关41断开的情况下，在第一开关40中，以发射极的电位为基准的基极的电压值为0V，因此为负的一定电压值以上，第一开关40断开。

如以上所述，在从调节器14的输出端的规定电压的施加停止的情况下，第一开关40断开。

在第一开关40断开的情况下，电流不向电阻R1、输出电路31的第一晶体管50及电阻R2流动，因此与对象电压的电压值无关地，电阻R2的一端为0V，无法利用电压检测器15检测对象电压。

负载13是在调节器14停止动作的情况下不需要工作的电气设备。因此，在调节器14停止动作的情况下，电压检测器15不需要检测电压。在电压检测器15中，在调节器14停止动作的情况下，即，从调节器14的输出端的规定电压的施加停止的情况下，抑制电路30的第一开关40断开，电流不在电阻R1、R2中流动。因此，能抑制由电阻R1、R2消耗的电力。

接下来，说明输出电路31的动作。在抑制电路30的第一开关40接通的情况下，电流从电阻R1的另一端向第一晶体管50的发射极输入。在第一晶体管50中，从电阻R1的另一端向发射极输入的电流的大致全部从集电极输出。因此，从电阻R1的另一端向第一晶体管50的发射极输入的电流的电流值与从第一晶体管50的集电极输出的电流的电流值实质上一致。从第一晶体管50的集电极输出的电流向电阻R2的一端输入。

从电阻R1的另一端向发射极输入的电流的极小一部分从基极向电阻R6输出。

电流从调节器14的输出端向第二晶体管51的集电极及基极输入。在第二晶体管51中，向集电极及基极输入的电流向电阻R6输出。

以下，将以第一晶体管50的基极的电位为基准的第一晶体管50的发射极的电压值记载为发射极电压值Ve1，将以第二晶体管51的发射极的电位为基准的第二晶体管51的基极的电压值记载为基极电压值Vb2。此外，将在电阻R6中流动的电流的电流值记载为电阻电流值Ir。

第一开关40假定为接通。电流在第一开关40中流动的情况下在第一开关40产生的电压下降的幅度非常小。因此，以下，电流在第一开关40中流动的情况下，在第一开关40产生的电压下降的幅度可看作为0V。

以接地电位为基准的电阻R1的另一端的电压值由(Vr-Vb2+Ve1)表示。因此，在利用Va表示对象电压的电压值并利用r1表示电阻R1的电阻值的情况下，从电阻R1向第一晶体管50的发射极输入的电流的电流值由(Va-(Vr-Vb2+Ve1))/r1表示。如前所述，在第一晶体管50中，从电阻R1的另一端输入的电流的大致全部从集电极向电阻R2的一端输出。因此，在将电阻R2的电阻值表示为r2的情况下，电阻R2的两端间的电压值由(Va-(Vr-Vb2+Ve1))·r2/r1表示。在(Va-(Vr-Vb2+Ve1))为负的情况下，电阻R2的两端间的电压值为0V，不检测对象电压的电压值。

图4是第一晶体管50及第二晶体管51的特性的说明图。在图4中，通过粗线表示电阻电流值Ir与发射极电压值Ve1的关系。而且，通过细线表示电阻电流值Ir与基极电压值Vb2的关系。图4也示出在第一开关40接通的状态下对象电压的电压值变动时的电阻电流值Ir的变动范围即设计范围。例如，在电源系统1的设计中，在对象电压的电压值的变动范围为从5V至25V的范围内的情况下，设计范围是对象电压的电压值在该范围内变动时的电阻电流值Ir的变动范围。

如图4所示，在电阻电流值Ir为设计范围内的值的情况下，发射极电压值Ve1与基极电压值Vb2大体一致。因此，在电阻电流值Ir处于设计范围内的情况下，(Ve1-Vb2)为大致0V，因此第一晶体管50将以接地电位为基准的电阻R1的另一端的电压值实质上维持为基准电压值Vr。

如以上所述，输出电路31的第一晶体管50将电阻R1的另一端的电压值实质上维持为基准电压值Vr，并将电流值与从电阻R1输入的电流的电流值实质上一致的电流向电阻R2输出。

在电阻电流值Ir为设计范围内的值的情况下，电阻R2的两端间的电压值，即，从电阻R2的一端向微机16的第一输入部20输出的模拟的检测值由((Va-Vr)·r2/r1)表示。模拟的检测值的变动范围需要包含于能够输入范围。以模拟的检测值的变动范围包含于能够输入范围的方式设定电阻值r1、r2。

假定为对象电压的电压值的变动范围为从5V至25V的范围，基准电压值Vr为5V，能够输入范围为从0V至5V的范围。这种情况下，(Va-Vr)在从0V至20V的范围内变动。在r2/r1为1/4的情况下，模拟的检测值的变动范围为从0V至5V的范围，包含于能够输入范围。

需要说明的是，在占空比调整处理的步骤S2中，控制部25通过将在步骤S1中取得的数字的检测值Vs向((Vs·r1/r2)+Vr)代入，算出对象电压的电压值Va。

图5是电压检测器15的效果的说明图。在图5中，关于电压检测器15，利用粗线表示模拟的检测值(Va-Vr)·r2/r1与对象电压的电压值Va的关系。设定条件是对象电压的电压值的变动范围为从5V至25V的范围，基准电压值Vr为5V，能够输入范围为从0V至5V的范围，r2/r1为1/4。为了能够便于理解电压检测器15的效果，数字的电压值的数即N假定为2的3次方，即8。

如前所述，模拟的检测值被转换成在能够输入范围内等间隔地配置的N(＝8)个数字的电压值中的1个。通过将N个数字的电压值的1刻度换算成对象电压的检测的电压值的幅度，来算出电压检测器15的分辨率。电压检测器15的分辨率通过将对象电压的电压值的变动范围的幅度除以(N-1)来算出，在图5的例子中为2.86V。

作为检测电压的以往的结构，可考虑将对象电压进行分压的分压结构。在分压结构中，设置2个电阻，一个电阻的一端连接于蓄电池11的正极，一个电阻的另一端连接于另一个电阻的一端，另一个电阻的另一端接地。2个电阻将对象电压进行分压，将分压后的电压的电压值作为模拟的检测值从一个电阻的另一端向微机16的第一输入部20输出。

在利用ra表示一个电阻的电阻值，利用rb表示另一个电阻的电阻值的情况下，模拟的检测值由Va·rb/(ra+rb)表示。在分压结构中，以模拟的检测值的变动范围包含于能够输入范围的方式设定电阻值ra、rb。具体而言，对象电压的电压值Va在从0V至25V的范围内变动。因此，在rb/(ra+rb)为1/5的情况下，模拟的检测值的变动范围为从0V至5V的范围，包含于能够输入范围。

在图5中，关于分压结构，利用细线表示模拟的检测值Va·rb/(ra+rb)与对象电压的电压值Va之间的关系。分压结构的分辨率通过将对象电压的电压值的变动范围的上限值除以(N-1)来算出，在图5的例子中为3.57V。

如前所述，A/D转换部23基于模拟的检测值，选择N个数字的电压值中的1个作为数字的检测值。因此，分辨率越小，则模拟的检测值与数字的检测值的误差越小，数字的检测值表示的对象电压的电压值与实际的对象电压的电压值的误差越小。

如图5所示，在电压检测器15中，通过将基准电压值Vr调整为超过0V的电压值，能够将对象电压的检测范围的下限值调整为超过0V的电压值。分压结构的检测范围的下限值必然为0V。结果是，电压检测器15的图形的斜率比分辨率的图形的斜率小，电压检测器15的分辨率小。

需要说明的是，在电阻电流值Ir为设计范围内的值的情况下，发射极电压值Ve1与基极电压值Vb2也可以不大体一致。例如，在电阻电流值Ir为设计范围内的值的情况下，通过从发射极电压值Ve1减去基极电压值Vb2而算出的差值电压值Vd也可以大致恒定。该第一晶体管50将电阻R1的另一端的电压值维持为(Vr+Vd)。(Vr+Vd)为大致恒定。即使在这种情况下，电压检测器15的分辨率也小。模拟的检测值由((Va-Vr-Vd)·r2/r1)表示。在占空比调整处理的步骤S2中，控制部25通过将在步骤S1中取得的数字的检测值Vs向((Vs·r1/r2)+Vr+Vd)代入来算出对象电压的电压值。

另外，关于抑制电路30，第一开关40没有限定为PNP型的双极晶体管，例如，也可以为P沟槽型的FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)。此外，第二开关41没有限定为NPN型的双极晶体管，例如，也可以为N沟槽型的FET。双极晶体管的集电极、发射极及基极分别对应于FET的漏极、源极及栅极。

(实施方式2)

图6是实施方式2的电压检测器15的电路图。

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，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。

在将实施方式2的电源系统1与实施方式1的电源系统1进行比较的情况下，电压检测器15的结构不同。在将实施方式2的电压检测器15与实施方式1的电压检测器15进行比较的情况下，输出电路31的结构不同。

实施方式2的输出电路31与实施方式1同样具有第一晶体管50及电阻R6。实施方式2的输出电路31还具有二极管D1。

第一晶体管50的发射极与电阻R1的另一端连接。第一晶体管50的集电极与电阻R2的一端连接。在二极管D1的阴极连接第一晶体管50的基极。在二极管D1的阳极连接调节器14的输出端。从调节器14的输出端向二极管D1的阳极施加电压值为基准电压值Vr的规定电压。在二极管D1的阴极连接电阻R6的一端。电阻R6的另一端接地。

在抑制电路30中，与实施方式1同样，在从调节器14的输出端施加规定电压的情况下，第一开关40接通，在从调节器14的输出端的规定电压的施加停止的情况下，第一开关40断开。

在输出电路31中，在抑制电路30的第一开关40接通的情况下，电流从电阻R1的另一端向第一晶体管50的发射极输入。在第一晶体管50中，从电阻R1的另一端向发射极输入的电流的大致全部从集电极输出。因此，从电阻R1的另一端向第一晶体管50的发射极输入的电流的电流值与从第一晶体管50的集电极输出的电流的电流值实质上一致。从第一晶体管50的集电极输出的电流向电阻R2的一端输入。

从电阻R1的另一端向发射极输入的电流的极少一部分从基极向电阻R6输出。

另外，电流从调节器14的输出端向二极管D1的阳极输入。向二极管D1的阳极输入的电流从二极管D1的阴极向电阻R6输出。

以下，将电流在二极管D1中流动时的二极管D1的正方向电压值，即，二极管D1中的以阴极的电位为基准的阳极的电压值记载为二极管电压值Vf。与实施方式1同样，电流在第一开关40中流动的情况下，在第一开关40产生的电压下降的幅度可看作为0V。从电阻R1向第一晶体管50的发射极输入的电流的电流值由(Va-(Vr-Vf+Ve1))/r1表示。如前所述，在第一晶体管50中，从电阻R1的另一端输入的电流的大致全部从集电极向电阻R2的一端输出。因此，电阻R2的两端间的电压值由(Va-(Vr-Vf+Ve1))·r2/r1表示。在(Va-(Vr-Vf+Ve1))为负的情况下，电阻R2的两端间的电压值为0V，不检测对象电压的电压值。

发射极电压值Ve1与二极管电压值Vf的关系和实施方式1中叙述的发射极电压值Ve1与基极电压值Vb2的关系同样。因此，在电阻电流值Ir为设计范围内的值的情况下，发射极电压值Ve1与二极管电压值Vf大体一致，或者通过从发射极电压值Ve1减去二极管电压值Vf而算出的差值电压值Vt大致恒定。

如以上所述构成的实施方式2中的电源系统1及电压检测器15也起到与实施方式1同样的效果。

在发射极电压值Ve1与二极管电压值Vf大体一致的情况下，从电阻R6的一端输出的模拟的检测值与实施方式1同样地由(Va-Vr)·r2/r1表示，电阻R1的另一端的电压值实质上维持为基准电压值Vr。

在差值电压值Vt大致恒定的情况下，从电阻R6的一端输出的模拟的检测值由(Va-Vr-Vt)·r2/r1表示，电阻R1的另一端的电压值维持为(Vr+Vt)。(Vr+Vt)大致恒定。

(实施方式3)

图7是表示实施方式3的电源系统1的要部结构的框图。

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。

实施方式3的电源系统1除了实施方式1的电源系统1具备的结构部之外，还具有调节器60。调节器60与调节器14同样地具有输入端及输出端。调节器14、60的输入端与供电开关12的一端连接。调节器14的输出端在电压检测器15中连接于电阻R5的另一端和第二晶体管51的基极及集电极。调节器60的输出端连接于微机16。

调节器60使用向输入端输入的电压，生成电压值为第二基准电压值的电压，并将生成的电压从输出端向微机16输出。第二基准电压值恒定，被预先设定。

在调节器60从输出端输出电压值为第二基准电压值的电压的情况下，微机16工作。在调节器60停止电压的输出的情况下，微机16停止动作。调节器60与调节器14同样，例如，在车辆的点火开关从断开切换为接通的情况下工作，在点火开关从接通切换为断开的情况下停止动作。

在如以上所述构成的实施方式3的电源系统1中，能够个别地调整向微机16输出的电压的电压值和向电压检测器15输出的电压的电压值。例如，可以将基准电压值Vr设定为10V，将第二基准电压值设定为5V。

实施方式3的电源系统1及电压检测器15也分别同样地起到实施方式1的电源系统1及电压检测器15所起到的效果。

需要说明的是，在实施方式3中，电压检测器15也可以与实施方式2同样地构成。这种情况下，调节器14的输出端在电压检测器15中连接于电阻R5的另一端和二极管D1的阳极。即使在电压检测器15与实施方式2同样地构成的情况下，电源系统1及电压检测器15也分别同样地起到实施方式3所述的效果。

应考虑的是公开的实施方式1～3在全部的点上为例示而不是限制性内容。本发明的范围不是由上述的意思而由权利要求书公开，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 电源系统

10 发电机

11 蓄电池

12 供电开关

13 负载

14、60 调节器

15 电压检测器(信号输出装置的一部分)

16 微机(信号输出装置的一部分)

17 切换部

20 第一输入部

21 第二输入部

22 输出部

23 A/D转换部

24 存储部

25 控制部(调整部)

26 总线

30 抑制电路

31 输出电路

40 第一开关

41 第二开关

50 第一晶体管(第一双极晶体管)

51 第二晶体管(第二双极晶体管)

A1 存储介质

D1 二极管

P1 计算机程序

R1 电阻(第一电阻)

R2 电阻(第二电阻)

R3、R4、R5 电阻

R6 电阻(第三电阻)。

Claims (5)

1.一种电压检测器，检测电压，并输出表示检测到的电压值的检测值，其中，所述电压检测器具备：

第一电阻，在一端被施加作为检测对象的对象电压；

输出电路，从该第一电阻的另一端被输入电流，并输出电流值与从该第一电阻的另一端输入的电流的电流值一致的电流；及

第二电阻，在一端被输入该输出电路输出的电流，

所述输出电路将所述第一电阻的另一端的电压值维持为规定电压值，并输出所述第二电阻的一端的电压值作为所述检测值，

所述输出电路具有：

PNP型的第一双极晶体管，发射极与所述第一电阻的另一端连接，集电极与所述第二电阻的一端连接；

NPN型的第二双极晶体管，在发射极连接该第一双极晶体管的基极，在基极被施加第二规定电压；及

第三电阻，一端与该第二双极晶体管的发射极连接，

所述第二双极晶体管的基极与该第二双极晶体管的集电极连接，

所述第二电阻的另一端和所述第三电阻的另一端均接地。

2.根据权利要求1所述的电压检测器，其中，

所述电压检测器具备开关，该开关的一端与所述第一电阻的一端连接，

所述对象电压经由该开关向所述第一电阻的一端施加，

所述开关在被施加所述第二规定电压的情况下接通，在所述第二规定电压的施加停止的情况下断开，

所述开关的另一端与所述第二双极晶体管的基极连接。

3.一种电压检测器，检测电压，并输出表示检测到的电压值的检测值，其中，所述电压检测器具备：

第一电阻，在一端被施加作为检测对象的对象电压；

输出电路，从该第一电阻的另一端被输入电流，并输出电流值与从该第一电阻的另一端输入的电流的电流值一致的电流；及

第二电阻，在一端被输入该输出电路输出的电流，

所述输出电路将所述第一电阻的另一端的电压值维持为规定电压值，并输出所述第二电阻的一端的电压值作为所述检测值，

所述输出电路具有：

PNP型的双极晶体管，发射极与所述第一电阻的另一端连接，集电极与所述第二电阻的一端连接；

二极管，在阴极连接该双极晶体管的基极，在阳极被施加第二规定电压；及

第三电阻，一端与该二极管的阴极连接，

所述第二电阻的另一端和所述第三电阻的另一端均接地。

4.根据权利要求3所述的电压检测器，其中，

所述电压检测器具备开关，该开关的一端与所述第一电阻的一端连接，

所述对象电压经由该开关向所述第一电阻的一端施加，

所述开关在被施加所述第二规定电压的情况下接通，在所述第二规定电压的施加停止的情况下断开，

所述开关的另一端与所述二极管的阳极连接。

5.一种信号输出装置，具备：

权利要求1～4中任一项所述的电压检测器；

输出部，输出PWM信号；及

调整部，根据所述电压检测器输出的检测值来调整该输出部输出的PWM信号的占空比。

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