CN113785255A - 电压调节器以及车载用的备用电源 - Google Patents

电压调节器以及车载用的备用电源 Download PDF

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CN113785255A CN202080033029.3A CN202080033029A CN113785255A CN 113785255 A CN113785255 A CN 113785255A CN 202080033029 A CN202080033029 A CN 202080033029A CN 113785255 A CN113785255 A CN 113785255A
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Abstract

抑制装置的大型化以及复杂化并实现能够对从电压调节器输出的电压的值进行设定变更的构成。电压调节器(10)的控制部(20)以将端口(P1、P2)的各状态切换为第一状态以及第二状态中的任一个的方式进行动作。输入电路部(30)将与端口(P1、P2)处的第一状态的组合相应的电压施加于晶体管(41)的基极。晶体管(41)在至少任意一个端口(P1、P2)是所述第一状态时成为通电状态。开关(43)在晶体管(41)为通电状态的情况下成为接通状态。齐纳二极管(45)将施加于第二导电路(92)的输出电压定为与施加于晶体管(41)的基极的电压相应的电压。

Description

电压调节器以及车载用的备用电源
技术领域
本公开涉及一种电压调节器以及车载用的备用电源。
背景技术
在专利文献1中公开了具有低压差电压调节器和电流源的电压调节电路。在该电路中，低压降电压调节器具备向负载电路的电源输入部结合的输出部，构成为将电源电压向负载电路供给。电流源向负载电路的电源输入部以及低压差电压调节器的输出部结合，以减少由低压差电压调节器向负载电路供给的电流的方式将电流供给于负载电路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-201170号公报
发明内容
发明所要解决的课题
线性调节器等电压调节器具有根据输入电压输出预先确定的输出电压的功能。但是，根据使用环境的不同，也设想了要求根据情况而变更输出电压的设定的情况，作为满足这种需求的对应方案可以想到准备输出电压不同的多个电压调节器等的对应方案。然而，只是通过增加电压调节器的数量会导致装置的大型化、复杂化。
于是，本发明的目的在于提供一种技术，能够抑制装置的大型化以及复杂化并实现对从电压调节器输出的电压的值进行设定变更的构成。
用于解决课题的技术方案
本公开之一的电压调节器，基于经由第一导电路供给的电力而被输入输入电压，并向第二导电路输出输出电压，其中，
所述电压调节器具有：
控制部，具有多个输出端子；
输入电路部，与多个所述输出端子电连接；
晶体管，具有与所述输入电路部电连接的第一端子；
开关，与所述第一导电路、所述第二导电路和所述晶体管电连接；
元件部，介于所述晶体管的第二端子与所述第二导电路之间，
所述控制部以将多个所述输出端子的各状态切换为第一状态以及第二状态中的任意一个的方式进行动作，
所述输入电路部将与多个所述输出端子的所述第一状态的组合相应的电压施加于所述第一端子，
所述晶体管在至少任意一个所述输出端子是所述第一状态时成为通电状态，
所述开关在所述晶体管为通电状态的情况下成为接通状态，
所述元件部将施加于所述第二导电路的所述输出电压定为与施加于所述第一端子的电压相应的电压。
本发明之一的车载用的备用电源，具备：
蓄电部，与上述第一导电路电连接；及
上述电压调节器，
上述控制部根据备用条件的成立而将多个上述输出端子的至少任意一个切换为所述第一状态。
发明效果
根据本公开能够抑制装置的大型化以及复杂化并实现对从电压调节器输出的电压的值进行设定变更的构成。
附图说明
图1是例示了实施方式的电压调节器的构成的电路图。
图2是例示了在实施方式的电压调节器中从各端口的输出与晶体管的基极电压之间的关系的说明图。
图3是应用了实施方式的电压调节器作为从蓄电元件的放电电路的车载用的电源系统的电气构成。
具体实施方式
[本公开的实施方式的说明]
首先列出本公开的实施方式进行说明。
在作为本公开的一个例子的电压调节器中，
(1)控制部以将多个输出端子的各状态切换为第一状态以及第二状态中的任一个的方式进行动作。并且，输入电路部将与多个所述输出端子的第一状态的组合的电压施加于第一端子。并且，晶体管在至少任一个输出端子是第一状态时成为通电状态，开关在晶体管为通电状态的情况下成为接通状态。并且，元件部将施加于第二导电路的输出电压定为与施加于第一端子的电压相应的电压。
在形成上述结构的电压调节器中，输出的电压的值不再仅限于被决定的固定值，而能够变更输出电压值。而且，由于是不使用多个电压调节器也可以通过由控制部进行的控制来变更输出电压值的结构，因此能够抑制装置的大型化以及复杂化并实现“对输出电压值进行设定变更的构成”。
(2)晶体管也可以是NPN型的双极晶体管，第一端子也可以是双极晶体管的基极，第二端子也可以是双极晶体管的发射极。并且，元件部也可以是齐纳二极管，该齐纳二极管的阴极电连接于第二导电路，并且该齐纳二极管的阳极电连接于发射极。上述的电压调节器也可以还具有电阻部，该电阻部的一端与发射极电连接，该电阻部的另一端与地电连接。并且，齐纳二极管也可以将施加于第二导电路的输出电压定为与该齐纳二极管的齐纳电压与晶体管的发射极电压之和相应的值。
该电压调节器成为如下构成：能够通过变更施加于双极晶体管的基极电压来将施加于第二导电路的输出电压稳定地切换为与基极电压对应的值，能够以更加简易的元件结构实现这样的构成。
(3)第一状态可以是施加了高电平电压和低电平电压中的一方的状态，并且第二状态可以是施加了高电平电压和低电平电压中的另一方的状态。并且，输入电路部也可以具有串联结构部和多个第二电阻部，该串联结构部通过使多个第一电阻部串联连接于第一端子与地之间而成。并且，多个第二电阻部也可以是各自的一端与多个输出端子分别电连接，各自的另一端与串联结构部中的多个元件间导电路分别电连接。
该电压调节器能够通过由控制部进行的多个输出端子的控制而阶段性地切换施加于第一端子的电压，并且这样的构成能够通过以“多个第一电阻部以及多个第二电阻部”为主体的简易的构成来实现。而且，由于控制部只需将多个输出端子切换为高电平电压或者低电平电压即可，因此控制部的控制也被简化。
(4)另外，本公开的车载用的备用电源具备：蓄电部，与上述第一导电路电连接；及上述(1)至(3)所述的电压调节器，上述控制部根据备用条件的成立而将多个上述输出端子的至少任一个切换为第一状态。
该车载用的备用电源发挥与上述(1)至(3)所述的电压调节器同样的效果。
[本公开的实施方式的详细说明]
以下参照附图说明本公开的电压调节器以及车载用的备用电源的具体例子。另外，本发明不受限于这些示例，而是根据权利要求的范围而表示，意旨包含与权利要求的范围相同的含义以及范围内的所有变化。
参照图1、图2进行说明本公开的电压调节器。图1所示的电压调节器10是基于经由第一导电路91供给的电力输入输入电压，并向第二导电路92输出输出电压的构成。电压调节器10具有控制部20、输入电路部30、晶体管41、开关43、齐纳二极管(元件部)45、电阻(电阻部)47以及电阻49。
控制部20例如构成为微型计算机，具有CPU、ROM或者RAM等存储器等。控制部20例如基于从电源供给的电力而动作，并且在来自电源的电力供给中断的情况下也能够通过来自备用电源的电力而动作。控制部20具有端口(输出端子)P1、P2。控制部20以将端口P1、P2的各状态切换为第一状态以及第二状态之中的任意一个的方式动作。第一状态是指例如输出比接地电压(0V)高的电压(Vcc)的电压信号(高电平信号)的状态。即第一状态是指将预先确定的高电平电压施加于端口(输出端子)的状态。高电平电压(Vcc)例如是5V。另外，在本说明书中，只要没有特别地限定，则电压意味着与接地电位(0V)的电位差。第二状态是指例如输出接地电压(0V)的电压信号(低电平信号)的状态。即第二状态将预先确定的低电平电压施加于端口(输出端子)的状态。
输入电路部30与端口P1、P2电连接。输入电路部30将与端口P1、P2处的第一状态以及第二状态的组合相应的电压施加于后述的晶体管41的基极(第一端子)。输入电路部30具有串联结构部31以及电阻(第二电阻部)37、39。电阻37的一端连接于端口P1。电阻37的一端与端口P1为同电位。电阻39的一端连接于端口P2。电阻39的一端与端口P2为同电位。串联结构部31具有电阻(第一电阻部)33、35。电阻33、35在晶体管41的基极与地之间串联地连接。电阻33的一端与电阻37的另一端以及晶体管41的基极连接。电阻33的一端，电阻37的另一端以及晶体管41的基极为同电位。电阻35的一端与电阻33的另一端以及电阻39的另一端连接。电阻35的一端、电阻33的另一端以及电阻39的另一端为同电位。这样，电阻37的另一端以及电阻39的另一端分别连接于串联结构部31中的各元件间导电路93、94。电阻35的另一端接地，为接地电位。
晶体管41构成为NPN型的双极晶体管。晶体管41的基极(第一端子)电连接于输入电路部30。晶体管41的集电极与后述的电阻49的另一端以及开关43的栅极连接。晶体管41的集电极、电阻49的另一端以及开关43的栅极为同电位。晶体管41的发射极(第二端子)与后述的电阻47的一端以及齐纳二极管45的阳极连接。晶体管41的发射极，电阻47的一端以及齐纳二极管45的阳极为同电位。晶体管41在至少任意一个端口P1、P2是第一状态时成为通电状态，从集电极向发射极流通电流。
开关43构成为P沟道类型的MOSFET。开关43与第一导电路91、第二导电路92以及晶体管41电连接。具体来讲，开关43的栅极与电阻49的另一端以及晶体管41的集电极连接。开关43的源极与第一导电路91连接。开关43的源极与第一导电路91为同电位。开关43的漏极与第二导电路92连接。开关43的漏极与第二导电路92为同电位。开关43在晶体管41是通电状态的情况下成为接通状态。
齐纳二极管45介于晶体管41的发射极与第二导电路92之间。齐纳二极管45的阳极与晶体管41的发射极以及电阻47的一端连接。齐纳二极管45的阴极与第二导电路92连接。齐纳二极管45的阴极与第二导电路92为同电位。齐纳二极管45将施加于第二导电路92的输出电压定为与施加于晶体管41的基极的电压相应的电压。具体来讲，齐纳二极管45将施加于第二导电路92的输出电压定为与齐纳电压和晶体管41的发射极电压之和相应的值。
电阻47介于晶体管41以及齐纳二极管45与地之间。电阻47的一端与晶体管41的发射极以及齐纳二极管45的阳极连接。电阻47的另一端接地，是接地电位。
电阻49介于第一导电路91与晶体管41之间。电阻49的一端与第一导电路91连接。电阻49的一端与第一导电路91为同电位。电阻49的另一端与晶体管41的集电极以及开关43的栅极连接。
接下来对电压调节器10对输出电压的控制进行说明。
首先，控制部20以将端口P1、P2的各状态切换为第一状态以及第二状态之中的任意一个的方式进行动作。即控制部20从端口P1以及端口P2输出高电平信号(Vcc大小的电压信号)或者低电平信号(0V大小的电压信号)。
输入电路部30将与端口P1、P2处的第一状态以及第二状态的组合相应的电压施加于后述的晶体管41的基极。如图2所示，例如，当从端口P1输出高电平信号并从端口P2输出高电平信号时，在输入电路部30被分压而Vcc×0.8大小的电压Vb被施加于晶体管41的基极。另外，图2表示的是电阻33、35以及电阻37、39全是相同电阻值的情况下的电压Vb。另外，当从端口P1输出高电平信号并从端口P2输出低电平信号时，在输入电路部30被分压而Vcc×0.6大小的电压Vb被施加于晶体管41的基极。另外，当从端口P1输出低电平信号并从端口P2输出高电平信号时，在输入电路部30被分压而Vcc×0.2大小的电压Vb被施加于晶体管41的基极。另外，当从端口P1输出低电平信号并从端口P2输出低电平信号时，在输入电路部30被分压而不向晶体管41的基极施加电压，电压调节器10为关断状态。
晶体管41在至少任意一个端口P1、P2是第一状态(输出高电平信号的状态)时成为通电状态，从集电极向发射极流通电流。在开关43中，在晶体管41成为通电状态时，电流流通电阻49，因此电压施加于开关43的基极，开关43成为接通状态。当开关43成为接通状态时，电压会施加于齐纳二极管45。当施加于齐纳二极管45的电压(施加于第二导电路92的输出电压)变大到一定程度时，会有电流从阴极侧流向阳极侧。端口P1、P2之中的至少任意一个为第一状态的话，则齐纳二极管45发生击穿而阴极与阳极之间的电位差被保持为齐纳电压。
由此，齐纳二极管45将施加于第二导电路92的输出电压Vout定为与施加于晶体管41的基极的电压Vb相应的电压。具体来讲，齐纳二极管45将输出电压Vout定为与齐纳电压Vz和晶体管41的发射极电压V1之和相应的值。在图1的例子中，当将晶体管41的发射极电压设为电压V1，将晶体管41的基极-发射极间电压设为电压Vbe时，V1＝Vb－Vbe，因此Vout＝Vz+V1＝Vz+Vb－Vbe。另外，V1与电阻47的两端电压相等。由此，如图2所示，控制部20通过以将端口P1、P2的各状态切换为第一状态以及第二状态之中的任意一个的方式进行动作，能够将多种Vb施加于晶体管41的基极，并能够伴随与此将输出电压Vout变更。这样，能够利用一个电压调节器10来输出多种大小的输出电压。
接下来，参照图3对应用了本公开的车载用的备用电源(以下也称为备用电源)的车载用的电源系统100(以下也称为电源系统100)进行说明。图3所示的电源系统100具备车载用的电源部101(以下也称为电源部101)、备用电源110、负载103以及充电电路105，构成为能够向负载103供给电力的系统。备用电源110具备车载用的蓄电部102(以下也称为蓄电部102)、控制部20以及放电电路106。
电源部101作为主电源而起作用。蓄电部102作为备用电源而起作用，并在来自电源部101的电力供给中断时成为电力供给源。蓄电部102与第一导电路91电连接。充电电路45是进行基于来自电源部101的电力供给而对蓄电部102进行充电的充电动作的电路。放电电路106是进行将积蓄于蓄电部102的电力放电的放电动作的电路。放电电路106与第一导电路91以及第二导电路92电连接。由放电电路106与控制部20构成电压调节器10。
由控制部20向放电电路106给予指示蓄电部102的放电的放电指示信号或者指示蓄电部102的停止放电的放电停止信号，并且进行从蓄电部102向负载103流通放电电流的放电动作以及中断放电电流的中断动作。控制部20根据备用条件的成立而发送放电指示信号。即控制部20将多个端口P1、P2中的至少任意一个切换为第一状态。在此，备用条件例如在导电路191的电压降低到规定的阈值以下的情况下成立。
放电电路106在从控制部20被给予放电指示信号的情况下，将施加有蓄电部102的输出电压的第一导电路91的电压作为输入电压而进行降压动作，并以对输出侧的第二导电路92施加变更了的输出电压的方式进行放电动作。放电电路106在从控制部20被给予放电停止信号的情况下，停止这样的放电动作，并以使第二导电路92与蓄电部102之间为非导通状态的方式进行中断动作。当放电电路106在进行放电动作时，从放电电路106输出的输出电流(放电电流)被供给于负载103。
控制部20根据备用条件的成立(例如导电路191的电压的值低于规定的阈值的情况等)而将端口P1、P2之中的至少任意一个切换为第一状态。由此，控制部20能够根据端口P1、P2的切换的种类(参照图2)而变更从放电电路106向负载103输出的输出电压。
这样的电压调节器10可以用于是否从蓄电部102输出适当的电压的输出电压的初始检查。
如上所述，本公开的电压调节器10中控制部20以将多个端口P1、P2的各状态切换为第一状态以及第二状态之中的任意一个的方式进行动作。并且，输入电路部30将与多个端口P1、P2处的第一状态的组合相应的电压施加于晶体管41的基极。并且，晶体管41在至少任意一个端口P1、P2是第一状态时成为通电状态，且开关43在晶体管41为通电状态的情况下成为接通状态。并且，齐纳二极管45将施加于第二导电路92的输出电压定为与施加于晶体管41的基极的电压相应的电压。
构成上述结构的电压调节器10不再受限于输出的电压的值仅是被确定的固定值，而是能够变更输出电压值。而且，由于是不使用多个电压调节器也可以通过由控制部20进行的控制来变更输出电压值的构成，因此能够抑制装置的大型化以及复杂化并实现“能够对输出电压值进行设定变更的构成”。
本公开的电压调节器10中，晶体管41是NPN型的双极晶体管。并且，齐纳二极管45的阴极电连接于第二导电路92并且阳极电连接于晶体管41的发射极。进而，电压调节器10具有一端与晶体管41的发射极电连接且另一端与地电连接的电阻47。并且，齐纳二极管45将施加于第二导电路92的输出电压定为与该齐纳二极管45的齐纳电压和晶体管41的发射极电压之和相应的值。
该电压调节器10为如下结构：通过变更给予晶体管41的基极电压就能够将施加于第二导电路92的输出电压稳定地切换为与基极电压相应的值，并且能够利用更简易的元件构成实现这样的结构。
本公开的电压调节器10中，能够将第一状态设为被施加了高电平电压或者低电平电压之中的一方的状态，并且将第二状态设为被施加了高电平电压或者低电平电压之中的另一方的状态。并且，输入电路部30也可以具有串联结构部31以及多个电阻37、39，该串联结构部31通过使多个电阻33、35串联连接于晶体管41的基极与地之间构成。并且，多个电阻37、39各自的一端分别电连接于多个端口P1、P2，各自的另一端分别电连接于串联结构部31中的多个元件间导电路93、94。
该电压调节器10能够通过控制部20对多个端口P1、P2的控制而将施加于晶体管41的基极的电压阶段性地切换，并且这样的构成能够通过以“多个电阻33、35以及多个电阻37、39”为主体的简易的构成来实现。而且，由于控制部20只需将多个端口P1、P2切换为高电平电压或者低电平电压即可，因此控制部20的控制也被简化。
[本公开的其他实施方式]
应当认为本次公开的实施方式在所有方面都是示例而不是限制性的。例如可以采用以下的实施方式。
实施方式中控制部20虽然具有两个端口P1、P2，但是作为其他实施方式也可以具有三个以上的端口。
实施方式中虽然示出了电阻33、35以及电阻37、39的电阻值全是相同大小的例子(参照图2)，但是也可以任意地变更各电阻的电阻值，并且通过变更各电阻的电阻值能够输出多种多样大小的输出电压。
标号说明
10…电压调节器
20…控制部
30…输入电路部
31…串联结构部
33、35…电阻(第一电阻部)
37、39…电阻(第二电阻部)
41…晶体管
43…开关
44…控制部
45…齐纳二极管(元件部)
47…电阻(电阻部)
49…电阻
91…第一导电路
92…第二导电路
93、94…元件间导电路
100…车载用的电源系统
101…车载用的电源部
102…车载用的蓄电部
103…负载
105…充电电路
106…放电电路
110…备用电源
191…导电路
P1、P2…端口(输出端子)

Claims (4)

1.一种电压调节器，基于经由第一导电路供给的电力而被输入输入电压，并向第二导电路输出输出电压，其中，
所述电压调节器具有：
控制部，具有多个输出端子；
输入电路部，与多个所述输出端子电连接；
晶体管，具有与所述输入电路部电连接的第一端子；
开关，与所述第一导电路、所述第二导电路和所述晶体管电连接；
元件部，介于所述晶体管的第二端子与所述第二导电路之间，
所述控制部以将多个所述输出端子的各状态切换为第一状态以及第二状态中的任意一个的方式进行动作，
所述输入电路部将与多个所述输出端子的所述第一状态的组合相应的电压施加于所述第一端子，
所述晶体管在至少任意一个所述输出端子是所述第一状态时成为通电状态，
所述开关在所述晶体管为通电状态的情况下成为接通状态，
所述元件部将施加于所述第二导电路的所述输出电压定为与施加于所述第一端子的电压相应的电压。
2.根据权利要求1所述的电压调节器，其中，
所述晶体管是NPN型的双极晶体管，
所述第一端子是所述双极晶体管的基极，
所述第二端子是所述双极晶体管的发射极，
所述元件部是齐纳二极管，该齐纳二极管的阴极电连接于所述第二导电路，并且该齐纳二极管的阳极电连接于所述发射极，
所述电压调节器还具有电阻部，该电阻部的一端与所述发射极电连接，该电阻部的另一端与地电连接，
所述齐纳二极管将施加于所述第二导电路的输出电压定为与该齐纳二极管的齐纳电压与所述双极晶体管的发射极电压之和相应的值。
3.根据权利要求1或2所述的电压调节器，其中，
所述第一状态是施加了高电平电压和低电平电压中的一方的状态，并且所述第二状态是施加了所述高电平电压和所述低电平电压中的另一方的状态，
所述输入电路部具有串联结构部及多个第二电阻部，该串联结构部通过多个第一电阻部串联连接于所述第一端子与地之间而成，
多个所述第二电阻部的各自的一端与多个所述输出端子分别电连接，多个所述第二电阻部的各自的另一端与所述串联结构部中的多个元件间导电路分别电连接。
4.一种车载用的备用电源，具备：
蓄电部，与所述第一导电路电连接；及
权利要求1至3中任一项所述的电压调节器，
所述控制部根据备用条件的成立而将多个所述输出端子的至少任一个切换为所述第一状态。
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