CN112840289B - 电子控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抑制成本增加，同时能够应对广范围的驱动电流的电子设备的通用性和可靠性优秀的电源装置(电源ASIC)和使用它的电子控制装置。包括：输出第一电压的第一电源电路；从所述第一电压生成第二电压的第二电源电路；和相对于所述第一电源电路和所述第二电源电路独立地配置的第一MOS FET，所述第二电源电路具有：输出基准电压的基准电源；将所述基准电压放大的放大器；与所述第一MOS FET并联地连接的第二MOS FET；检测所述第一MOS FET的栅极端子的电压值的电压检测部；和切换部，其将来自所述放大器的输出连接到所述第一MOS FET的栅极端子和所述第二MOS FET的栅极端子中的任一者，基于由所述电压检测部检测出的起动时的电压值，来控制所述切换部。

Description

电子控制装置
技术领域
本发明涉及电子控制装置中的电源装置输出部的切换电路，特别涉及有效应用于要求发动机控制和电池控制等广范围的驱动电流下的控制的车载用的电子控制装置的技术。
背景技术
电子控制装置中搭载的电源装置，一般而言具有较高的电流驱动能力，因此能够用于广范围的用途。另一方面，将具有较高的电流驱动能力的电源装置用于低电流驱动的用途时性能过剩，成为电源装置(电子控制装置)的成本升高的原因。
此处，半导体集成电路IC(Integrated Circuit)通过在IC内集成构成部件而实现高集成化和低成本化，使用IC的电源装置已经广泛地产品化。
该使用IC的电源装置的情况下也同样，将具有较高的电流驱动能力的电源装置用于低电流驱动的用途时成本增加。另外，如果为了每个用途新开发最优的IC，则电源装置的性能过剩导致的成本增加得到解决，但发生IC开发的开发期间和开发成本增大的问题。
因此，要求提供一种能够将使用同一规格的IC的电源装置用于广范围的电流驱动的用途的低成本且通用性高的电源装置(电子控制装置)。
车载电子控制装置中，也随着车辆的电动化和性能提高，搭载的微型计算机(微机)等半导体的消耗电流正在逐渐增加，对电源装置要求的电流驱动能力正在增大。另一方面，对于比较小的消耗电流的电子控制装置，也能够通过沿用相同的电源装置，而实现低成本化和缩短产品开发期间。
作为本技术领域的背景技术，例如有专利文献1那样的技术。专利文献1中记载了“一种串联调节器用的IC电路，其具有：内置的输出控制用的PchMOSFET；控制部，其对输出电压与规定的基准电压进行比较，根据该比较的结果驱动所述PchMOSFET；和第一IC端子，其向IC外部输出所述PchMOSFET的偏置控制信号，通过对所述第一IC端子连接外置PchMOSFET，能够通过所述外置PchMOSFET的驱动进行输出控制”，提出了使用外置PchMOSFET和内置PchMOSFET的电源装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-140650号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，电子控制装置中搭载的电源装置(电源ASIC：Application SpecificIntegrated Circuit)，特别是面向发动机和逆变器、电池控制等期待应用于广范围的电子设备的车载电子控制装置的电源装置(电源ASIC)中，要求抑制性能过剩导致的成本增加，同时应对广范围的电流驱动能力。
上述专利文献1中，具有外置PchMOSFET和内置PchMOSFET这两者，能够应对从小电流到大电流的广泛的用途，但因为对输出电压与规定的基准电压比较，并基于该比较的结果来切换外置PchMOSFET与内置PchMOSFET的驱动，所以担心在起动后因噪声等原因而发生误动作(误切换)。
于是，本发明的目的在于提供一种抑制成本增加，同时能够应对广范围的驱动电流的电子设备的通用性和可靠性优秀的电源装置(电源ASIC)和使用它的电子控制装置。
具体而言，目的在于实现一种在切换外置FET与IC内置FET地进行驱动的电源装置(电源ASIC)中，具有为了电子控制装置的稳定工作的可靠的切换方法、和为了低成本化而不增加IC针脚的电源电路的电源装置和电子控制装置。
用于解决问题的技术手段
为了解决上述问题，本发明特征在于，包括：输出第一电压的第一电源电路；从所述第一电压生成第二电压的第二电源电路；和相对于所述第一电源电路和所述第二电源电路独立地配置的第一MOS FET，所述第二电源电路具有：输出基准电压的基准电源；将所述基准电压放大的放大器；与所述第一MOS FET并联地连接的第二MOS FET；检测所述第一MOSFET的栅极端子的电压值的电压检测部；和切换部，其将来自所述放大器的输出连接到所述第一MOS FET的栅极端子和所述第二MOS FET的栅极端子中的任一者，基于由所述电压检测部检测出的起动时的电压值，来控制所述切换部。
发明的效果
根据本发明，能够实现一种抑制成本增加，同时能够应对广范围的驱动电流的电子设备的通用性和可靠性优秀的电源装置(电源ASIC)和使用它的电子控制装置。
具体而言，通过在起动时检测稳定的端子电压，并锁存其结果，能够防止起动后的噪声等的影响导致的意外的切换动作。
另外，通过经由寄存器用微机读取检测结果，能够进行正常动作的验证。
进而，能够提供一种对于外置FET和内置FET驱动所需的IC的3个端子不需要追加端子的、能够低成本地实现广范围的电流驱动的电源装置(电源ASIC)和使用它的电子控制装置。
上述以外的问题、结构和效果将通过以下实施方式的说明而说明。
附图说明
图1A是第一实施例中的内置FET驱动的电路结构图。
图1B是第一实施例中的外置FET驱动的电路结构图。
图2是表示第一实施例中的电源起动时的一例的时序图。
图3A是第二实施例中的内置FET驱动的电路结构图。
图3B是第二实施例中的外置FET驱动的电路结构图。
图4是表示第二实施例中的电源起动时的一例的时序图。
图5A是第三实施例中的内置FET驱动的电路结构图。
图5B是第三实施例中的外置FET驱动的电路结构图。
图6是表示第三实施例中的电源起动时的一例的时序图。
图7是第四实施例中的电路结构图。
图8是第五实施例中的电路结构图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的实施例。另外，在各图中对于同一结构附加同一符号，对于重复的部分省略其详细说明。
实施例1
使用图1A至图2，说明本发明的实施例1。图1A和图1B表示本实施例的电源装置(电源ASIC)的电路结构图，图2是表示本实施例的动作(作用)的时序图。图1A表示内置FET(内置NMOS FET)21驱动时的电源装置，图1B表示外置FET(外置NMOS FET)17驱动时的电源装置。
图1A、图1B所示的电源装置包括集成电路10，对于本电源装置的输出V2连接作为负载的微机40，在图1B中，包括外置FET(外置NMOS FET)17。
集成电路10包括经由端子31输出V1电压的第一电源(电路)13、检测端子32的电压的电压检测部22、根据其检测结果切换输出FET的切换部23、以及保持(记录)检测结果的寄存器24。寄存器24经由端子34用串行通信等与微机40连接。端子32在图1A中连接到V1电压线(端子31的连接线)，在图1B中连接到外置NMOS FET17的栅极。切换部23连接到第一MOSFET(外置NMOS FET17)的栅极端子，进而经由反馈电阻14、15连接到GND。
此处，V1电源是第一电源(电路)13的输出电压，图1A、图1B的第二电源电路20A、20B用该V1电压生成V2电压。本电源装置起动时，首先第一电源电路工作而生成V1电压。
接着，第二电源电路20A、20B开始工作。此时，电压检测部22检测端子32的电压是否V1电压。如图1A所示端子32连接到V1的情况下，端子32成为与V1电压相同的电压，判定为连接到V1。在判定为连接到V1时，用切换部23使放大器12的输出连接到内置FET21的栅极。
在完成了端子32的电压检测和FET的连接时，第二电源电路20A开始工作，用放大器12对基准电压11进行放大，由此用内置FET21将输出电压V2输出。对于输出电压V2，通过用与端子33连接的负反馈电阻14、15分压得到的电压连接(输入)至放大器12的反相输入而进行负反馈控制成为要求的输出电压V2。
另一方面，图1B中，端子32连接到外置NMOS FET17的栅极的情况下，第一电源13起动后，端子32电压经由下拉电阻16和反馈电阻14、15连接到GND而成为0V。电压检测部22检测出端子32的0V，判定端子32没有连接到V1。根据检测结果用切换部23使放大器12的输出连接到外置NMOS FET17的栅极。在连接完成后，第二电源电路20B开始工作，通过放大电路的负反馈动作，经由外置NMOS FET17输出所要求的输出电压V2。下拉电阻16配置在第一MOSFET(外置NMOS FET17)的栅极端子与源极端子之间。
如上所述，本实施例的电源装置(电子控制装置)包括输出第一电压(V1)的第一电源电路13、用第一电压(V1)生成第二电压(V2)的第二电源电路20A、20B和相对于第一电源电路13和第二电源电路20A、20B独立地配置的第一MOS FET(外置NMOS FET17)，第二电源电路20A、20B具有输出基准电压的基准电源11、对基准电压进行放大的放大器12、与第一MOSFET(外置NMOS FET17)并联连接的第二MOS FET(内置NMOS FET21)、检测第一MOS FET(外置NMOS FET17)的栅极端子的电压值的电压检测部22、和使放大器12的输出连接到第一MOSFET(外置NMOS FET17)的栅极端子和第二MOS FET(内置NMOS FET21)的栅极端子中的任一者的切换部23，基于用电压检测部22检测出的起动时的电压值，控制切换部23。另外，包括保持(记录)用电压检测部22检测出的电压值的寄存器24。
另外，本实施例中，第一MOS FET是N型MOS FET(外置NMOS FET17)，切换部23在用电压检测部22检测出的起动时的电压值为0V的情况下，使放大器12的输出连接到第一MOSFET(外置NMOS FET17)的栅极端子，在为第一电压(V1)的情况下，使放大器12的输出连接到第二MOS FET(内置NMOS FET21)的栅极端子。
图2是表示本实施例的动作(作用)的时序图。第一电源电路13因起动信号上升而起动，输出电压V1上升。V1电压上升完成后，开始电压检测部22的检测期间，判定端子32电压的连接。电压检测部22在第一电源电路13起动后规定时间检测第一MOS FET(外置NMOSFET17)的栅极端子的电压值。
该检测期间的端子32的电压在连接到图1A的第一电源13输出的情况下为V1电压，在连接图1B的外置NMOS FET17的情况下为0V。电压检测部22在检测期间中判定端子32电压是V1电压还是0V。电压检测部22为了避免错误检测而具有检测的滤波时间，在端子32电压持续一定时间保持固定电压为V1电压或0V时完成检测。端子32的电压检测完成(确定)时，与检测结果相应地用切换部23在图1A的情况下连接内置NMOS FET21，在图1B的情况下连接外置NMOS FET17，第二电源电路20A或20B开始起动(开始输出)而输出要求的V2电压。
因为用检测部锁存(保持)电压检测部22的检测结果，所以在检测期间后切换部23的连接不变，不会因噪声等的影响而变为错误的连接，所以能够维持稳定的电源输出。
另外，端子32的电压的检测结果被保持在寄存器24中，能够经由端子34用串行通信等对微机40发送检测结果。由此，能够从微机40参照端子32的检测结果，能够确认电压检测部22是否正确进行判定、是否为正常的FET连接。
进而，也能够从微机40经由端子34用串行通信改写寄存器24的检测结果。寄存器24的值被改写时，电压检测部22的结果也同样被改写，随此能够变更切换部23的连接。
即，寄存器24能够通过与微机40的通信来进行改写，能够基于寄存器24中保持(记录)的信息，控制切换部23。
由此，在图1B的电源装置中，例如受到噪声等外部干扰的影响，电压检测部22误检测端子32的电压，连接了内置NMOS FET21并输出V2电压的情况下，也能够通过微机起动后的寄存器24的改写，而使连接变更至正常连接的外置NMOS FET17。
如上所述，本实施例的电源装置(电源ASIC)中，集成电路10的端子32能够在电源起动时用电源检测部22检测是连接到第一电源电路13的输出V1、还是连接到外置NMOSFET17，切换输出的FET。由此，能够提供一种不需要用于切换的追加的针脚、能够使用同一规格的集成电路10应对从低电流到大电流的广范围的负载的低成本的电源装置(电源ASIC)和搭载它的电子控制装置。
实施例2
使用图3A至图4，说明本发明的实施例2。图3A和图3B表示本实施例的电源装置(电源ASIC)的电路结构图，图4是表示本实施例的动作(作用)的时序图。
图3A对于图1A的电路结构追加了判定第二电源电路20A的输出电压V2的电压是否正常输出的输出判定部25。该输出判定部25判定第二电源电路20A的输出电压V2在起动时是否正常输出。输出电压V2在一定时间以内没有成为要求(规定)的电压的情况下，使切换部23的连接反转。
例如，图3A的电路中，存在端子32发生开路故障的情况，如图4所示端子32的电压固定为0V的情况。该情况下，电压检测部22的检测中判定为外置NMOS FET17连接，选择外置NMOS FET17，但实际上没有连接外置NMOS FET17，所以没有输出V2电压。此处，由输出判定部25判定(确定)V2电压并未正常输出，输出NG判定信号而使切换部23的连接反转，连接到内置NMOS FET21并重新起动。由此，在端子32开路故障时也能够正常地生成V2电压。
另外，因为外来噪声等特殊原因，电压检测部22没有进行要求的检测，切换部23成为错误的连接，V2没有正常输出的情况下，也通过输出判定部25的判定动作使切换部23的连接切换为正常连接，由此输出V2电压。
同样地，在图3B中，例如，因为一部分部件的故障、和电压检测部22的误检测等而选择了错误的切换连接、没有输出V2电压的情况下，也能够通过输出判定部25的判定动作来使切换部23反转，提供V2电压正常输出的机会。
进而，重新起动后V2电压仍未正常输出的情况下，进一步使切换部23的连接反转并反复重新起动动作，由此如果是电路板上的短路故障等暂时性的故障，则能够在故障状态恢复之后正常地输出V2电压。
如上所述，本实施例的电源装置(电压ASIC)中，通过追加判定V2电压在起动时是否正常输出的输出判定部25，而在V2电压因端子开路等故障、和外来噪声等原因而没有正常起动的情况下，使切换部23反转并重新起动，由此能够正常输出V2电压。
实施例3
使用图5A至图6，说明本发明的实施例3。图5A和图5B表示本实施例的电源装置(电源ASIC)的电路结构图，图6是表示本实施例的动作(作用)的时序图。本实施例是使用PMOSFET作为FET的情况的例子。
图5A将图3A的内置NMOS FET21变更为内置PMOS FET19，图5B将图3B的内置NMOSFET21和外置NMOS FET17变更为内置PMOS FET19和外置PMOS FET18。另外，将下拉电阻16变更为上拉电阻36。如本实施例那样，改为外置PMOS FET18输出的情况下，与实施例1和2的外置NMOS FET17的情况相比，端子32的检测电压不同。上拉电阻36配置在第一MOS FET(外置PMOS FET18)的栅极端子与源极端子之间。
图5B的连接(电路结构)的情况下，端子32经由上拉电阻36连接到第一电源电路13的输出V1。因此，第一电源电路13的输出电压V1起动后，如图6所示端子32电压成为V1电压。电压检测部22在端子32是V1电压的情况下，用切换部23连接外置PMOS FET18。连接完成后，第二电源电路20B起动，输出要求的V2电压。
另一方面，图5A中，通过使端子32连接到GND，而与图5B相反地成为0V固定电压。电压检测部22在检测期间中检测到端子32电压0V，连接内置PMOS FET19，输出要求的V2电压。
即，本实施例中，第一MOS FET是P型MOS FET(外置PMOS FET18)，切换部23在用电压检测部22检测出的起动时的电压值为第一电压(V1)的情况下，使放大器12的输出连接到第一MOS FET(外置PMOS FET18)的栅极端子，在为0V的情况下，使放大器12的输出连接到第二MOS FET(内置PMOS FET19)的栅极端子。
这样，使用PMOS作为外置FET的情况下，因为端子32的电压相反，所以需要专用的集成电路10。另外，关于内置的FET，因为包括放大器12的第二电源电路的结构，不一定需要区分NMOS与PMOS。
这样，使用外置PMOS FET18来与内置FET切换的情况下，也能够与实施例1和实施例2同样地，通过检测端子32的电压而切换输出的FET。由此，能够提供一种不需要用于切换的追加的针脚，能够使用同一规格的集成电路10应对从低电流到大电流的广范围的负载的低成本的电源装置(电源ASIC)和搭载它的电子控制装置。
实施例4
使用图7，说明本发明的实施例4。图7是使用同一电路板且通过选择在电路板上配置的构成部件的安装/不安装(配线连接/不连接)而实现实施例1所示的图1A和图1B的电路的电路结构例。
通过不安装(不连接)图7的外置NMOS FET17、下拉电阻16，而安装(配线连接)0Ω电阻35，从而成为与图1A的电路结构同等的结构。另外，反之，通过不安装(不连接)0Ω电阻35，而安装(配线连接)外置NMOS FET17、下拉电阻16，能够实现与图1B的电路结构同等的结构。
即，本实施例的电源装置(电子控制装置)中，第一电源电路13、第二电源电路20B、第一MOS FET(外置NMOS FET17)配置在同一电路板上，在第一电源电路13与第一MOS FET(外置NMOS FET17)的栅极端子之间配置0Ω电阻35，通过选择第一MOS FET(外置NMOSFET17)、下拉电阻16、0Ω电阻35各元件的配线连接来确定第二电源电路20B的电路结构。
这样，能够通过在图7的电路结构(电路板结构)中改变少数部件的安装/不安装(配线连接/不连接)而改变端子32的连接，使用同一电路板实现外置FET驱动、内置FET驱动的第二电源电路。由此能够将同一电路板模式(电路板)用于多个用途，能够实现低成本的电源装置。
实施例5
使用图8，说明本发明的实施例5。本实施例是使用PMOS作为外置FET的例子，相当于实施例4(图7)的变形例。
与实施例4(图7)同样地，通过选择外置PMOS FET18、上拉电阻36、0Ω电阻37的安装/不安装(配线连接/不连接)，能够使用同一电路板切换外置PMOS FET18驱动和内置NMOSFET21。
外置FET驱动的情况下，安装(配线连接)外置PMOS FET18、上拉电阻36，不安装(不连接)0Ω电阻37。另外，内置FET驱动的情况下，反之不安装(不连接)外置PMOS FET18、上拉电阻36，而安装(配线连接)0Ω电阻37。
即，本实施例的电源装置(电子控制装置)中，第一电源电路13、第二电源电路20B、第一MOS FET(外置PMOS FET18)配置在同一电路板上，在第一电源电路13与第一MOS FET(外置PMOS FET18)的栅极端子之间配置上拉电阻36，并且第一MOS FET(外置PMOS FET18)的栅极端子经由0Ω电阻37连接到GND，通过选择第一MOS FET(外置PMOS FET18)、上拉电阻36、0Ω电阻37各元件的配线连接而确定第二电源电路20B的电路结构。
由此，与实施例4同样地能够使用同一电路板模式(电路板)实现外置FET驱动、内置FET驱动的第二电源电路，能够实现低成本的电源装置。
另外，本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。
例如，上述实施例是为了易于理解本发明而详细说明的，并不限定于必须包括所说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也能够在某个实施例的结构上添加其他实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。
符号说明
10……集成电路
11……基准电压(基准电源)
12……放大器
13……第一电源(电路)
14、15……反馈电阻(负反馈电阻)
16……下拉电阻
17……外置FET(外置NMOS FET)
18……外置FET(外置PMOS FET)
19……内置FET(内置PMOS FET)
20A、20B……第二电源电路
21……内置FET(内置NMOS FET)
22……电压检测部
23……切换部
24……寄存器
25……输出判定部
31、32、33、34……端子
35、37……0Ω电阻
36……上拉电阻
40……微机

Claims (14)

1.一种电子控制装置，其特征在于，包括：
输出第一电压的第一电源电路；
从所述第一电压生成第二电压的第二电源电路；和
相对于所述第一电源电路和所述第二电源电路独立地配置的第一MOS FET，
所述第二电源电路具有：
输出基准电压的基准电源；
将所述基准电压放大的放大器；
与所述第一MOS FET并联地连接的第二MOS FET；
检测所述第一MOS FET的栅极端子的电压值的电压检测部；和
切换部，其将来自所述放大器的输出连接到所述第一MOS FET的栅极端子和所述第二MOS FET的栅极端子中的任一者，
基于由所述电压检测部检测出的起动时的电压值，来控制所述切换部。
2.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：
包括记录由所述电压检测部检测出的电压值的寄存器。
3.如权利要求2所述的电子控制装置，其特征在于：
包括输入所述第二电压的微机，
所述寄存器与所述微机通过串行通信进行连接。
4.如权利要求3所述的电子控制装置，其特征在于：
所述寄存器能够通过与所述微机的通信来进行改写，
基于所述寄存器中记录的信息，来控制所述切换部。
5.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：
包括判定所述第二电压的输出判定部，
所述输出判定部在所述第二电压在一定时间以内没有成为规定电压的情况下，使所述切换部的连接反转。
6.如权利要求5所述的电子控制装置，其特征在于：
所述输出判定部在所述第二电压没有成为规定电压的情况下，使所述切换部的连接反复反转直到成为规定电压。
7.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：
所述第一MOS FET是N型MOS FET，
所述切换部在由所述电压检测部检测出的起动时的电压值为0V的情况下，将来自所述放大器的输出连接到所述第一MOS FET的栅极端子，在为所述第一电压的情况下，将来自所述放大器的输出连接到所述第二MOS FET的栅极端子。
8.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：
所述第一MOS FET是P型MOS FET，
所述切换部在由所述电压检测部检测出的起动时的电压值为所述第一电压的情况下，将来自所述放大器的输出连接到所述第一MOS FET的栅极端子，在为0V的情况下，将来自所述放大器的输出连接到所述第二MOS FET的栅极端子。
9.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：
所述电压检测部在所述第一电源电路起动后的规定时间检测所述第一MOS FET的栅极端子的电压值。
10.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：
所述第一MOS FET是N型MOS FET，
在所述第一MOS FET的栅极端子与源极端子之间配置有下拉电阻。
11.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：
所述第一MOS FET是P型MOS FET，
在所述第一MOS FET的栅极端子与漏极端子之间配置有上拉电阻。
12.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：
所述切换部与所述第一MOS FET的栅极端子连接，还经由电阻与GND连接。
13.如权利要求10所述的电子控制装置，其特征在于：
所述第一电源电路、所述第二电源电路、所述第一MOS FET配置在同一电路板上，
在所述第一电源电路与所述第一MOS FET的栅极端子之间配置有0Ω电阻，
通过选择所述第一MOS FET、所述下拉电阻、所述0Ω电阻各元件的配线连接，来确定所述第二电源电路的电路结构。
14.如权利要求11所述的电子控制装置，其特征在于：
所述第一电源电路、所述第二电源电路、所述第一MOS FET配置在同一电路板上，
在所述第一电源电路与所述第一MOS FET的栅极端子之间配置有上拉电阻，并且所述第一MOS FET的栅极端子经由0Ω电阻与GND连接，
通过选择所述第一MOS FET、所述上拉电阻、所述0Ω电阻各元件的配线连接，来确定所述第二电源电路的电路结构。
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