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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstärken einer
Energieversorgungsquellen-Gleichspannung auf einen bestimmten Pegel und
insbesondere eine derartige Vorrichtung, die zum Verstärken einer
Spannung einer fahrzeugseitigen Batterie in ein Kraftfahrzeug eingebaut
ist.
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Eine
12-Volt-Batterie ist im Allgemeinen in ein Kraftfahrzeug eingebaut
und wird für
verschiedene Zwecke, wie zum Beispiel ein Starten einer Brennkraftmaschine
und ein Zuführen
von Energie zu fahrzeugseitigen elektrischen Vorrichtungen, verwendet. Die
Spannung der Batterie wird zum Anlegen einer höheren Spannung an besondere
Vorrichtungen verstärkt.
Ein Beispiel eines derartigen Spannungsverstärkers ist in der JP-A-9-74666
gezeigt.
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Eine
Spannungsverstärkervorrichtung,
die in 4A gezeigt ist,
die daran angebracht ist, ist bisher bekannt gewesen. Die Spannungsverstärkervorrichtung 110 besteht
aus: einer Verstärkerschaltung 111 zum
Verstärken
einer Energieversorgungsquellen-Gleichspannung VB und zum Ausgeben
einer Ausgangsspannung Vout aus einen Ausgangsanschluss 121;
und einem Mikrocomputer 113 zum Überwachen der Ausgangsspannung
Vout und zum Anlegen von Spannungsverstärkungssignalen in Übereinstimmung
mit der überwachten
Ausgangsspannung Vout an die Verstärkerschaltung 111.
Die Verstärkerschaltung 111 beinhaltet
einen Feldeffekttransistor bzw. FET M11, eine Spule L11, ein Paar von
Sperrstrom-Verhinderungsdioden D12, D13, eine Diode D11, einen Eingangskondensator
D12, einen Glättungskondensator
C11 und einen Widerstand R11. Diese Komponenten sind verbunden,
wie es in 4A gezeigt
ist. Das heißt
ein Drain des FET M11 ist mit einem Knotenpunkt der Spule L11 und
der Sperrstrom-Verhinderungsdiode D13 verbunden. Ein Gate des FET
M11 ist über
den Widerstand R11 an Masse gelegt und eine Source des FET M11 ist
an Masse gelegt.
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Der
Mikrocomputer 113 legt Spannungsverstärkungssignale in der Form von
pulsbreitenmodulierten bzw. PWM-Signalen an das Gate des FET M11
an. Die PWM-Signale werden angelegt, wenn die Ausgangsspannung Vout
niedriger als die minimale Spannung Vmin wird, bei welcher die Spannungsverstärkung gestartet
wird, und das Anlegen der PWM-Signale wird gestoppt, wenn die Ausgangsspannung
Vout die maximale Spannung Vmax erreicht, bei welcher die Spannungsverstärkung beendet
wird. Als Reaktion auf die PWM-Signale wird der FET M11 wiederholt
ein- und ausgeschaltet. Nach einem Einschalten des FET M11 wird
der Spule L11 Strom zugeführt
und wird die Energie in der Spule L11 aufgespeichert. Nach einem
Ausschalten des FET M11 wird die Energie, die in der Spule L11 aufgespeichert
ist, über
die Diode D13 zu dem Ausgangsanschluss 121 entladen. Daher
erhöht
sich die Ausgangsspannung Vout, während die PWM-Signale vorhanden
sind, und verringert sich, wenn die PWM-Signale verschwinden. Als
Ergebnis ändert sich
die Ausgangsspannung Vout, wie es in 4B gezeigt
ist.
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Die
Spannungsverstärkervorrichtung 110, die
wie zuvor beschrieben aufgebaut ist, arbeitet auf die folgende Weise.
Wenn die Energieversorgungsquellenspannung VB höher als die minimale Spannung
Vmin ist, wird die Energieversorgungsquellenspannung VB über die
Diode D11 direkt an den Ausgangsanschluss 121 angelegt.
Deshalb ist die Ausgangsspannung Vout gleich der Energieversorgungsquellenspannung
VB. Andererseits wird, wenn sich die Ausgangsspannung Vout in Übereinstimmung
mit einer Verringerung der Energieversorgungsquellenspannung VB
auf den Pegel der minimalen Spannung Vmin verringert, die Energieversorgungsquellenspannung
VB auf die zuvor beschriebene Weise verstärkt und wird die verstärkte Spannung an
den Ausgangsanschluss 121 angelegt. Daher wird die Ausgangsspannung
Vout zwischen Vmin und Vmax gehalten.
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Jedoch
sind bei der herkömmlichen
Spannungsverstärkervorrichtung 110,
die zuvor beschrieben worden ist, die folgenden Probleme einbezogen. Da
sich die Ausgangsspannung Vout während
des Spannungsverstärkervorgangs ändert, wie
es in 4B gezeigt ist,
ist es leicht möglich,
dass Rauschen in Übereinstimmung
mit den Änderungen
der Ausgangsspannung Vout in der Verstärkerschaltung erzeugt wird.
Weiterhin fährt
in dem Fall, in dem die Spannungsverstärkungssignale bzw. PWM-Signale auf
Grund eines Ausfalls oder Fehlers in dem Mikrocomputer 113 fortgesetzt
erzeugt werden, die Spannungsverstärkung fort, nachdem die Ausgangsspannung
Vout die maximale Spannung Vmax erreicht hat. Wenn die Ausgangsspannung
Vout eine zulässige
maximale Spannung in der Spannungsverstärkervorrichtung 110 überschreitet,
kann die Vorrichtung 110 unbehebbar beschädigt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorhergehend erwähnten Probleme
geschaffen worden und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine verbesserte Spannungsverstärkervorrichtung zu schaffen,
wobei Änderungen der
Ausgangsspannung während
eines Verstärkungsvorgangs
unterdrückt
werden und irgendwelche möglichen
Beschädigungen
der Vorrichtung auf Grund von Ausfällen in einem Mikrocomputer
vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 und 2 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
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Eine
Energieversorgungsquellengleichspannung, wie zum Beispiel eine Batteriespannung,
wird von einer Spannungsverstärkervorrichtung
verstärkt. Die
Spannungsverstärkervorrichtung
besteht aus einer Verstärkerschaltung,
die eine Spule und einen Feldeffekttransistor beinhaltet, einer
Ausgangsschaltung zum Ausgeben entweder der Energieversorgungsspannung
oder einer Spannung, die von der Verstärkerschaltung verstärkt wird,
einer Spannungsunterdrückungsschaltung,
die eine Zenerdiode beinhaltet, und einer Steuerschaltung, die einen
Mikrocomputer zum Anlegen eines Spannungsverstärkungssignals an die Verstärkerschaltung
beinhaltet. Wenn die Energieversorgungsquellenspannung kleiner als
eine vorbestimmte Spannung ist, legt die Steuerschaltung ein Spannungsverstärkungssignal bzw.
ein pulsbreitenmoduliertes Signal an das Gate des Feldeffekttransistors
an, um die Energieversorgungsquellenspannung durch Schalten des
Feldeffekttransistors zu verstärken.
Wenn die verstärkte Spannung
bzw. eine Ausgangsspannung größer als eine
Zenerspannung der Zenerdiode wird, wird die Zenerdiode leitend,
um die Gatespannung des Feldeffekttransistors unberück sichtigt
des Spannungspegels des Spannungsverstärkungssignals auf einen niedrigen
Pegel zu bringen.
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Die
Ausgangsspannung während
des Verstärkungsvorgangs
wird durch eine Funktionsweise der Spannungsunterdrückungsschaltung
an der Zenerspannung gehalten. Deshalb werden die Änderungen
der Ausgangsspannung während
des Verstärkungsvorgangs
unterdrückt.
Weiterhin werden irgendwelche Beschädigungen der Spannungsverstärkervorrichtung
auf Grund einer Überspannung, die
durch Fehlverhalten in der Steuerschaltung verursacht werden kann,
verhindert, da der Pegel der verstärkten Spannung auf den Pegel
der Zenerspannung begrenzt ist. Zwei Zenerdioden, die jeweils unterschiedliche
Zenerspannungen aufweisen, können in
der Spannungsunterdrückungsschaltung
verwendet werden, so dass der Spannungsverstärkungsvorgang unterdrückt wird,
wenn irgendeine der Zenerdioden leitend wird. Auf diese Weise wird
die Spannungsverstärkervorrichtung
weiterhin sicher vor der Überspannung
geschützt,
da der Spannungsverstärkungsvorgang
auch dann, wenn die andere Zenerdiode unwirksam wird, durch eine
Zenerdiode unterdrückt
wird. Die Spannungsverstärkervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann in einem Energieversorgungsquellensystem verwendet
werden, das in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist. In diesem Fall kann
der Verstärkungsvorgang
verringert werden, wenn ein Zündschalter
ausgeschaltet wird, um einen Energieverbrauch der Spannungsverstärkervorrichtung
zu verringern. Die Zenerdiode kann durch ein Schaltelement ersetzt
sein, dessen Schaltvorgang von der Steuerschaltung gesteuert wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 einen
Stromlaufplan einer Spannungsverstärkervorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 einen
Stromlaufplan einer Spannungsverstärkervorrichtung ge mäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens einer Spannungsverstärkung durch
die in 2 gezeigte Spannungsverstärkervorrichtung;
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4A einen
Stromlaufplan einer herkömmlichen
Spannungsverstärkervorrichtung;
und
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4B einen
Graph von Änderungen
einer Ausgangsspannung während
des Spannungsverstärkungsvorgangs
in der in 4A gezeigten herkömmlichen
Vorrichtung.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
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Das
erste Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Die Spannungsverstärkervorrichtung 210 besteht
aus: einer Verstärkerschaltung 211,
die eine Energieversorgungsquellen-Gleichspannung VB verstärkt und
die verstärkte
Spannung als eine Ausgangsspannung Vout aus dem Ausgangsanschluss 221 ausgibt;
einem Mikrocomputer 213, der Spannungsverstärkungssignale
bzw. pulsbreitenmodulierte Signale bzw. PWM-Signale an die Verstärkerschaltung 211 anlegt,
wenn die Energieversorgungsquellenspannung VB kleiner als eine minimale Spannung
Vmin wird; und einer Spannungsunterdrückungsschaltung 215,
die eine Funktionsweise der Verstärkerschaltung 211 auf
der Grundlage der Ausgangsspannung Vout unterdrückt.
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Die
Verstärkerschaltung 211 besteht
aus einer Spule L21, einer Diode D21, einem Paar von Sperrstrom-Verhinderungsdioden
D22, D23, einem N-Kanal-Feldeffekttransistor
bzw. N-Kanal-FET M21, einem Glättungskondensator
C21 und einem Eingangskondensator C22. Die Spannungsunterdrückungsschaltung 215 besteht
aus einem NPN-Transistor T21, einer Zenerdiode Z21 und Widerständen R21,
R22 und R23. Ein Kollektor des Transistors T21 ist mit einem Gate
FET M21 verbunden, eine Basis des Transistors T21 ist mit einem
Knotenpunkt der Widerstände
R21 und R22 verbunden und ein Emitter des Transistors T21 ist über den
Widerstand R23 mit dem Gate des FET M21 verbunden. Ein Drain des FET
M21 ist über
die Diode D22 und die Spule L21 mit der Energieversorgungsquellenspannung
VB verbunden und eine Source des FET M21 ist an Masse gelegt.
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Eine
Zenerspannung Vz(Z21) der Zenerdiode Z21 wird auf einen Pegel einer
Soll-Spannung der Verstärkervorrichtung
(zum Beispiel 10 Volt) festgelegt. Die Widerstände R21 und R22 sind auf derartige Pegel
festgelegt, dass eine geteilte Spannung Vd an dem Knotenpunkt der
Widerstände
R21 und R22 höher
als eine Einschaltspannung des Transistors T21 wird. Wenn die Energieversorgungsquellenspannung VB
niedriger als die minimale Spannung Vmin wird, gibt der Mikrocomputer 213 die
Spannungsverstärkungssignale
bzw. PWM-Signale aus, welche an das Gate des FET M21 angelegt werden.
Die Energieversorgungsquellenspannung VB wird zu der Ausgangsspannung
Vout verstärkt
und an den Ausgangsanschluss 221 angelegt.
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Wenn
die Ausgangsspannung Vout in dem Verlauf der Spannungsverstärkung die
Zenerspannung Vz(Z21) erreicht, wird die Zenerdiode Z21 leitend,
was den Transistor T21 einschaltet. Nach einem Einschalten des Transistors
T21 wird die Gatespannung des FET M21 unberücksichtigt des Spannungspegels
der PWM-Signale aus dem Mikrocomputer 213 ein niedriger
Pegel. Daher wird die Spannungsverstärkung der Verstärkerschaltung 211 unterdrückt. Das
heißt
die Ausgangsspannung Vout wird an dem gleichen Pegel wie die Zenerspannung Vz(Z21)
gehalten und demgemäß werden Änderungen
oder Schwankungen des Ausgangssignals Vout unterdrückt. Da
die Zenerspannung Vz(Z21) auf einen Pegel festgelegt ist, der niedriger
als die zulässige
maximale Spannung Vpm (zum Beispiel 15 Volt) der Spannungsverstärkervorrichtung 210 ist,
wird auch dann, wenn der Mikrocomputer 213 ausfällt und andauernd
die Spannungsverstärkungssignale
ausgibt, verhindert, dass die Spannungsverstärkervorrichtung 210 durch
eine hohe Spannung geschädigt wird.
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In
dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wirkt die Verstärkerschaltung 211 als
eine Verstärkungseinrichtung,
bildet die Diode D21 einen Teil einer Ausgangseinrichtung, wirkt
die Zenerdiode Z21 als eine erste Stromleiteinrichtung, bildet der
Transistor T21 einen Teil einer ersten Spannungsunterdrückungseinrichtung
und entspricht die Zenerspannung Vz(Z21) einer ersten vorbestimmten
Spannung.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
Ein Energieversorgungsquellensystem 1, das in 2 gezeigt
ist, ist zum Zuführen
von Energie zu verschiedenen elektrischen und elektronischen Vorrichtungen
in ein Kraftfahrzeug eingebaut. Das Energieversorgungsquellensystem
besteht aus einer Spannungsverstärkervorrichtung 10,
die eine Energieversorgungsquellenspannung VB zu einer Ausgangsspannung
Vout verstärkt,
einer Konstantspannungsschaltung 30, an welche eine Ausgangsspannung
Vout angelegt wird und aus welcher eine konstante Spannung von 5
Volt ausgegeben wird, und einem Zündrelais 40, das nach
einem Schließen
eines Zündschalters
(nicht gezeigt) geschlossen wird, um die Energieversorgungsquellenspannung
VB verschiedenen fahrzeugseitigen Vorrichtungen zuzuführen. Die
Konstantspannung von 5 Volt, die aus der Konstantspannungsschaltung 30 ausgegeben
wird, wird an Vorrichtungen, wie zum Beispiel fahrzeugseitige Mikrocomputer
angelegt.
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Die
Spannungsverstärkervorrichtung 10 besteht
aus einer Verstärkerschaltung 11,
die die Energieversorgungsquellenspannung VB zu der Ausgangsspannung
Vout verstärkt,
einer Steuervorrichtung 13, die die Spannungsverstärkungssignale
bzw. PWM-Signale zu der Verstärkerschaltung 11 ausgibt, und
einer Spannungsunterdrückungsschaltung,
die einen Betrieb der Verstärkerschaltung 11 in Übereinstimmung
mit der Ausgangsspannung Vout unterdrückt.
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Die
Verstärkerschaltung 11 besteht
aus: einer Spule L1, von der ein Ende über eine Sperrstrom-Verhinderungsdiode
D2 mit der Energieversorgungsquellenspannung VB verbunden ist und
deren anderes Ende über
eine andere Sperrstrom-Verhinderungsdiode D3 mit einem Ausgangsanschluss 21 verbunden
ist; einer Diode D1, von der ein Ende mit der Energieversorgungsquellenspannung
VB verbunden ist und deren anderes Ende mit dem Ausgangsanschluss 21 verbunden
ist; einem N-Kanal-Feldeffekttransistor bzw. N-Kanal-FET M1, dessen
Drain mit einem Knotenpunkt der Spule L1 und der Diode D3 verbunden
ist, dessen Source über
einen Widerstand R4 an Masse gelegt ist und dessen Gate derart mit
der Steuervorrichtung 13 verbunden ist, dass die Spannungsverstärkungssignale
bzw. PWM-Signale an diesen angelegt werden; einem Glättungskondensator
C1, der über
dem Ausgangsanschluss 21 an Masse gelegt ist; und einem
Eingangskondensator, von dem ein Ende mit der Energieversorgungsquellenspannung
VB verbunden ist und dessen anderes Ende an Masse gelegt ist.
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Wenn
der FET M1 nicht betrieben wird, wird die Energieversorgungsquellen-Gleichspannung über die
Diode D1 an den Ausgangsanschluss 21 angelegt, um dadurch
die Ausgangsspannung Vout gleich der Energieversorgungsquellenspannung
VB zu machen. Wenn der FET M1 betrieben wird, wird die Energieversorgungsquellenspannung
VB zu der Ausgangsspannung Vout verstärkt. Das heißt Energie,
die in der Spule L1 aufgespeichert wird, wenn der FET M1 eingeschaltet
wird, wird über
die Diode D3 zu dem Ausgangsanschluss 21 entladen, wenn
der FET M1 ausgeschaltet wird, und dadurch erscheint eine Spannung
Vout, die höher
als die Energieversorgungsquellenspannung VB ist, an dem Ausgangsanschluss 21.
Anders ausgedrückt
verstärkt
die Verstärkerschaltung 11 die
Energieversorgungsquellenspannung VB zu der Ausgangsspannung Vout,
wenn die PWM-Signale von der Steuervorrichtung 13 an den
FET M1 angelegt werden. Der Widerstand R4 wirkt als eine Sicherung,
die unterbrochen wird, wenn ein Überstrom
auf Grund eines Fehlverhaltens des FET M1 durch diesen fließt. Auf
diese Weise wird verhindert, dass die Spannungsverstärkervorrichtung 10 durch
das Fehlverhalten des FET M1 unbehebbar ausfällt.
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Die
Spannungsunterdrückungsschaltung 15 beinhaltet:
einen NPN-Transistor
T1, der den Betrieb des FET M1 steuert; eine Zenerdiode Z1, die
eine Zenerspannung Vz(Z1), zum Beispiel 15 Volt, aufweist; eine
Zenerdiode Z2, die eine Zenerspannung Vz(Z2), zum Beispiel 10 Volt,
aufweist; und einen PNP-Transistor, der ein Leiten eines Stroms
durch die Zenerdiode Z1 steuert. Die Zenerspannung Vz(Z1) wird auf einen
Pegel festgelegt, der niedriger als die zulässige maximale Spannung Vpm
des Energieversorgungsquellensystems 1 und höher als
eine Nennspannung Vn (zum Beispiel 12 Volt) des Energieversorgungsquellensystems 1 ist.
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Ein
Kollektor des Transistors T1 ist mit dem Gate des FET M1 verbun den
und über
einen Widerstand R1 an Masse gelegt. Ein Emitter des Transistors
T1 ist an Masse gelegt. Ein Ende der Zenerdiode Z1 ist über einen
Widerstand R1 mit der Basis des Transistors T1 verbunden und über Widerstände R3 und
R2 an Masse gelegt und das andere Ende der Zenerdiode Z1 ist mit
dem Ausgangsanschluss 21 verbunden. Ein Ende der Zenerdiode
Z2 ist über
den Widerstand R3 mit der Basis des Transistors T1 verbunden und über die
Widerstände
R3 und R2 an Masse gelegt und das andere Ende der Zenerdiode Z2
ist mit einem Kollektor des Transistors T2 verbunden. Eine Mitte
des Transistors T2 ist mit dem Ausgangsanschluss 21 verbunden.
Eine Basis des Transistors T2 ist mit einem Ausgangsanschluss PO2
eines Eingabe/Ausgabe- bzw. I/O-Anschlusses 23e (später beschrieben)
derart verbunden, dass der Transistor T2 in Übereinstimmung mit einem Spannungspegel
des Ausgangsanschlusses PO2 ein- und ausgeschaltet wird. Der Transistor
T2 wird eingeschaltet, wenn sich seine Basis an einem niedrigen Pegel
befindet, und ausgeschaltet, wenn sich seine Basis an einem hohen
Pegel befindet. Die Wiederstände
R2 und R3 sind derart auf die Pegel festgelegt, dass eine geteilte
Spannung Vd1 an einem Knotenpunkt von R2 und R3 höher als
eine Durchlassspannung des Transistors T1 wird. Die Widerstände R1 und
R5 (später
beschrieben) sind derart festgelegt, dass eine geteilte Spannung
Vd2 an einem Knotenpunkt von R1 und R5 höher als eine Durchlassspannung
des FET M1 ist.
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Die
Spannungsunterdrückungsschaltung 15, die
zuvor beschrieben worden ist, arbeitet auf die folgende Weise. Wenn
der Transistor T2 eingeschaltet wird, wird der Transistor T1 ausgeschaltet,
wenn beide der Zenerdioden Z1, Z2 nicht leitend sind. Andererseits
wird, wenn eine der Zenerdioden Z1, Z2 leitend ist, der Transistor
T1 eingeschaltet. Wenn der Transistor T2 ausgeschaltet ist, wird
die Zenerdiode Z2 auch dann nicht leitend, wenn die Ausgangsspannung
an dem Ausgangsanschluss 21 die Zenerspannung Vz(Z2) überschreitet,
da die Ausgangsspannung Vout nicht an die Zenerdiode Z2 angelegt
wird. Dies bedeutet, dass eine Zenerdiode zum Einschalten des Transistors
T1 aus den Zenerdioden Z1 oder Z2 durch Ein- oder Ausschalten des
Transistors T2 ausgewählt
wird.
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Die
Steuervorrichtung 13 besteht aus einem bekannten Mikrocomputer 23.
Der Mikrocomputer 23 beinhaltet: eine CPU 23a,
die in Übereinstimmung mit
vorbestimmten Programmen arbeitet; einem ROM 23b, der darin
verschiedene Programme speichert; einem RAM 23c, der darin
verschiedene Daten speichert; einem Analog/Digital- bzw. A/D-Wandler 23d,
der die Energieversorgungsquellenspannung VB zu einer digitalen
Größe wandelt;
und einem Eingabe/Ausgabe- bzw. I/O-Anschluss 23e, der
mehrere Eingangsanschlüsse
und Ausgangsanschlüsse
aufweist. Der I/O-Anschluss 23e beinhaltet einen Ausgabeanschluss
PO1, der über
einen Koppelkondensator C3 und einen Widerstand R5 mit dem Gate
des FET M1 verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss PO2, der mit
der Basis des Transistors C2 verbunden ist. Die zuvor beschriebene
Steuervorrichtung 13 arbeitet auf die folgende Weise. Die
CPU 23a steuert ein Verfahren eines Spannungsverstärkens in
der Spannungsverstärkerschaltung 10,
wie es in 3 gezeigt ist. Das Verfahren,
das in 3 gezeigt ist, wird während einer Dauer, in welcher
der Zündschalter
(nicht gezeigt) eingeschaltet ist, wiederholt durchgeführt. In
einem Schritt S10 wird es geprüft,
ob der Zündschalter
eingeschaltet ist oder nicht. Wenn der Zündschalter eingeschaltet ist, schreitet
das Verfahren zu einem Schritt S20 fort, in dem der Spannungspegel
an dem Ausgangsanschluss PO2 zu einem niedrigen Pegel gebracht wird. Dann
wird es in einem Schritt S30 bestimmt, ob die Energieversorgungsquellenspannung
VB niedriger als die minimale Spannung Vmin (zum Beispiel 9 Volt,
bei welcher der Spannungsverstärkungsvorgang
gestartet wird) ist. Wenn VB niedriger als Vmin ist, schreitet das
Verfahren zu einem Schritt S40, in dem die Spannungsverstärkungssignale
bzw. PWM-Signale aus dem Ausgangsanschluss PO1 ausgegeben werden.
Dann wird das Verfahren beendet. Andererseits wird das Verfahren
direkt beendet, wenn es in dem Schritt S30 bestimmt wird, dass VB höher als
Vmin ist. Wenn es in dem Schritt S10 bestimmt wird, dass der Zündschalter
ausgeschaltet ist, schreitet das Verfahren zu einem Schritt S50
fort, in dem der Spannungspegel an dem Ausgangsanschluss PO2 auf
einen hohen Pegel gebracht wird. Dann wird das Verfahren beendet.
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Die
Spannungsverstärkervorrichtung 10,
die zuvor beschrieben worden ist, arbeitet als Ganzes auf die folgende
Weise. Während
einer Dauer, in welcher der Zündschalter
eingeschaltet ist, wird die Ausgangsspannung Vout gleich der Energieversorgungsquellenspannung
VB, wenn die Energieversorgungsquellenspannung höher als die minimale Spannung
Vmin (zum Bei spiel 9 Volt) ist. Wenn VB niedriger als Vmin ist,
wird die Energieversorgungsquellenspannung VB durch Betreiben des
FET M1 auf eine Ein/Aus-Weise
gemäß den Spannungsverstärkungssignalen
bzw. PWM-Signalen verstärkt,
die von der Steuervorrichtung 13 angelegt werden. Wenn
die Ausgangsspannung Vout, die Zenerspannung Vz(Z2), zum Beispiel
10 Volt erreicht, wird die Zenerdiode Z2 leitend, um dadurch den
Transistor T1 einzuschalten. Der FET M1 wird unberücksichtigt
des Pegels der PWM-Signale ausgeschaltet, da sein Gate zu einem
niedrigen Pegel gebracht wird. Daher wird der Spannungsverstärkungsvorgang
unterdrückt
und wird die Ausgangsspannung Vout an dem gleichen Pegel wie die
Zenerspannung Vz(Z2) gehalten.
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Während einer
Dauer, in welcher der Zündschalter
ausgeschaltet ist, ist die Ausgangsspannung Vout unberücksichtigt
des Pegels von VB die gleiche wie die Energieversorgungsquellenspannung
VB, da keine Spannungsverstärkungssignale
bzw. PWM-Signale von der Steuervorrichtung 13 angelegt
werden. In dieser Dauer wird die Zenerdiode Z2 auch dann nicht leitend,
wenn die Energieversorgungsquellenspannung VB höher als die Zenerspannung Vz(Z2), zum
Beispiel 10 Volt, ist, da der Transistor T2 ausgeschaltet bleibt.
Ein Energieverbrauch in dem Energieversorgungsquellensystem 1 wird
niedrig gehalten, da kein Spannungsverstärkungsvorgang in dieser Dauer
durchgeführt
wird.
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In
dem Fall, dass die Spannungsverstärkungssignale auf Grund eines
Fehlverhaltens der Steuervorrichtung 13 während der
Dauer fortgesetzt angelegt werden, in welcher der Zündschalter
ausgeschaltet ist, wird fortgesetzt, dass die Energieversorgungsquellenspannung
verstärkt
wird. Jedoch wird die Spannungsverstärkung gestoppt, wenn die Ausgangsspannung
Vout die Zenerspannung Vz(Z1), zum Beispiel 15 Volt überschreitet,
da die Zenerdiode Z1 leitend wird, um den Transistor T1 einzuschalten. Nach
einem Einschalten des Transistors T1 wird das Gate des FET M1 zu
einem niedrigen Pegel gebracht, um dadurch den Spannungsverstärkungsvorgang
zu stoppen. Dies bedeutet, dass bei irgendeinem Ereignis verhindert
wird, dass die Ausgangsspannung Vout höher als die Zenerspannung Vz(Z1) wird.
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In
dem Fall, in dem die Zenerdiode Z2 beschädigt wird und immer nicht leitend
wird, kann Strom über
die Zenerdiode Z1 geleitet werden. Deshalb überschreitet die Ausgangsspannung
Vout nicht die Zenerspannung Vz(Z1), zum Beispiel 15 Volt. Auf eine ähnliche
Weise überschreitet
die Ausgangsspannung in dem Fall, in dem die Zenerdiode Z1 beschädigt wird,
nicht die Zenerspannung Vz(Z2), da ein Strom über die Zenerdiode Z2 geleitet
wird. Dies bedeutet, dass die Ausgangsspannung Vout nicht die zulässige maximale
Spannung Vmin der Verstärkervorrichtung 10 überschreitet,
wenn irgendeine der Dioden Z1, Z2 beschädigt wird. Deshalb wird das
Energieversorgungsquellensystem gut vor einer Überspannung geschützt.
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In
dem zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wirkt die Verstärkerschaltung 11 als
eine Spannungsverstärkungseinrichtung,
bildet die Diode Z1 einen Teil einer Ausgabeeinrichtung, wirkt die
Zenerdiode Z1 als eine zweite Stromleiteinrichtung, wirkt die Zenerdiode
Z2 als eine dritte Stromleiteinrichtung, wirkt der Transistor T1
als eine zweite Spannungsunterdrückungseinrichtung
und wirken der Transistor T2 und die Steuervorrichtung 13 als
eine zweite Steuereinrichtung. Die Zenerspannung Vz(Z1) entspricht
einer zweiten vorbestimmten Spannung und die Zenerspannung Vz(Z2)
entspricht einer dritten vorbestimmten Spannung.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern kann verschieden ausgestaltet werden. Zum Beispiel kann,
obgleich die Spannungsverstärkervorrichtung 10 in
dem zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, die Spannungsverstärkervorrichtung 10 in
anderen Systemen verwendet werden. Obgleich in dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung der Betrieb einer Spannungsverstärkung verhindert
wird, wenn der Zündschalter
ausgeschaltet wird, können die
Verhinderungsbedingungen in Übereinstimmung mit
einer Anwendung der Spannungsverstärkervorrichtung festgelegt
werden. Die Zenerdiode Z1, die in dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und die Zenerdioden Z1, Z2,
die in dem zweiten Ausfüh-
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können durch
Schaltelemente ersetzt werden, welche auf der Grundlage der Ausgangsspannung
Vout von einem Mikrocomputer gesteuert werden.
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Eine
zuvor beschriebene erfindungsgemäße Spannungsverstärkervorrichtung
beinhaltet eine Verstärkerschaltung
zum Verstärken
einer Energieversorgungsquellenspannung, wie zum Beispiel einer Batteriespannung,
eine Spannungsunterdrückungsschaltung
zum Unterdrücken
eines Betriebs der Verstärkerschaltung,
wenn die verstärkte
Spannung eine vorbestimmte Spannung, wie zum Beispiel eine Zenerspannung
einer Zenerdiode überschreitet,
die in der Spannungsunterdrückungsschaltung
enthalten ist, und eine Steuerschaltung, die einen Mikrocomputer
zum Anlegen eines Spannungsverstärkungssignals
aufweist, wenn die Energieversorgungsquellenspannung niedriger als
eine vorbestimmte minimale Spannung ist. Wenn die Energieversorgungsquellenspannung
niedriger als die minimale Spannung ist, wird die Energieversorgungsquellenspannung
verstärkt.
Wenn die verstärkte
Spannung die vorbestimmte Spannung, wie zum Beispiel die Zenerspannung überschreitet,
wird der Pegel der verstärkten Spannung
an dem Pegel der vorbestimmten Spannung konstant gehalten.