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QUERVERWEIS AUF IN BEZIEHUNG STEHENDE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beruht auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-045983 , eingereicht am 9. März 2015 bei dem Japanischen Patentamt, deren gesamte Inhalte hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.
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GEBIET
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Die Offenbarung bezieht sich auf eine Spannungswandlungsvorrichtung, die eine Eingangsspannung anhebt und die angehobene Spannung einer Last zur Verfügung stellt.
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HINTERGRUND
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Einige Kraftfahrzeuge haben eine Funktion eines temporären automatischen Stoppens eines Motors, zum Beispiel, wenn man auf eine Ampel wartet, und eines automatischen erneuten Startens des Motors, wenn man startet, das heißt eine sogenannte Kein-Leerlauf-Funktion. In solchen Kraftfahrzeugen fließt ein großer Strom durch einen Anlasser zu der Zeit des erneuten Startens des Motors. Dadurch fällt eine Batteriespannung weitgehend ab und eine fahrzeuginterne Ausstattung kann nicht normal arbeiten. Um folglich den Abfall in der Batteriespannung zu kompensieren, ist eine Spannungswandlungsvorrichtung, wie ein Aufwärts-DC-DC-Wandler, vorgesehen.
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Die Aufwärtsspannungswandlungsvorrichtung ist allgemein mit einer Boosterschaltung vorgesehen, die ein Schaltelement, eine Drossel und eine Diode aufweist. Die Aufwärtsspannungswandlungsvorrichtung schaltet eine Eingangsspannung mit einer hohen Geschwindigkeit durch das Schaltelement, um die angehobene Spannung auszugeben. In der Boosterschaltung kann ein Durchgehen einer CPU, die Ein- und Aus-Vorgänge des Schaltelements steuert, eine Auffälligkeit in einem Anhebungsbetrieb verursachen und Überspannung kann dabei ausgegeben werden. Folglich kann die fahrzeuginterne Ausstattung, die eine Spannungsversorgung von der Boosterschaltung erhält, durch eine Überspannung beschädigt oder zerstört werden.
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JP 2014-13865 A ,
JP 2012-253949 A und
JP 2010-29009 A beschreiben Techniken für ein Verhindern von Überspannungsausgabe. In
JP 2014-13865 A , um einen elektrischen Schlag und Bruch eines Elements beim Ersetzen eine LED-Lampe zu verhindern, ist dort ein Überspannungsverhinderungsmittel vorgesehen, um eine offene Spannung zwischen einem Paar von Anschlüssen auf eine vorbestimmte Spannung oder weniger zu verringern, wenn ein LED-Array von den Anschlüssen entfernt wird.
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JP 2012-253949 A beschreibt einen DC-DC-Wandler vorgesehen mit einem ersten Schalter, der zu einer Spule in Reihe geschaltet ist, einem zweiten Schalter, der zu der Spule parallel geschaltet ist, einer ersten Steuerung, die Ein- und Aus-Vorgänge des ersten Schalters auf Basis einer Ausgangsspannung steuert, und einer zweiten Steuerung, die die Steuerung der ersten Steuerung unterbricht und Ein- und Aus-Vorgänge des zweiten Schalters steuert, wenn die Ausgangsspannung auf einen vorbestimmten Wert ansteigt. Die zweite Steuerung weist einen ersten Komparator, der eine erste Hysteresecharakteristik für die Ausgangsspannung des DC-DC-Wandlers aufweist, und einem zweiten Komparator auf, der eine zweite Hysteresecharakteristik für die Ausgangsspannung des DC-DC-Wandlers aufweist. Jeder der Komparatoren hat obere und untere Grenzschwellenwerte und gibt ein H-Pegelsignal oder ein L-Pegelsignal aus basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs zwischen der Ausgangsspannung des DC-DC-Wandler und den Schwellenwerten.
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JP 2010-29009 A beschreibt eine Stromversorgungsschaltung vorgesehen mit einem Schwingkreis, einer Ladungspumpenschaltung, einer Referenzspannungserzeugungsschaltung und einer Überspannungsschutzschaltung. Die Überspannungsschutzschaltung erzeugt eine proportionale Spannung, die proportional zu einer Ausgangsspannung ist. Wenn die proportionale Spannung eine Referenzspannung oder größer wird, bestimmt die Überspannungsschutzschaltung, dass die Ausgangsspannung eine Überspannung geworden ist und stoppt einen Anhebungsbetrieb der Ladungspumpenschaltung. Die Überspannungsschutzschaltung ist vorgesehen mit einem Komparator, einem Widerstand, einem Kondensator und einer UND-Schaltung. Wenn der Komparator einen Spannungsvergleich zwischen der Referenzspannung und der proportionalen Spannung ausführt, wird eine vorbestimmte Hysterese vorgesehen durch den Widerstand, den Kondensator ist, und die UND-Schaltung.
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Wenn eine Hysterese für die Ausgangsspannung vorgesehen ist wie in
JP 2012-253949 A und
JP 2010-29009 A durchgeführt, ist es möglich, einen Mittelwert der Ausgangsspannung innerhalb eines Sollwertebereichs zu halten. Doch in
JP 2012-253949 A und
JP 2010-29009 A wird eine Schaltungskonfiguration kompliziert wegen des Komparators, der für ein Erreichen der Hysterese verwendet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine oder mehrere Ausführungsformen der Offenbarung sehen eine Spannungswandlungsvorrichtung vor, die fähig ist, eine Ausgabe einer Überspannung mit einer einfachen Schaltungskonfiguration zu verhindern.
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Eine Spannungswandlungsvorrichtung nach einem oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung weist eine Boosterschaltung auf, aufweisend ein Schaltelement, wobei die Boosterschaltung eingerichtet ist, eine Eingangsspannung anzuheben durch Ein- und Ausschalten des Schaltelements; eine Zener-Diode aufweisend eine Kathode, die an eine Ausgangsleitung der Boosterschaltung angeschlossen ist; einen Kondensator, der zwischen eine Anode der Zener-Diode und eine Masse geschaltet ist; und eine Anhebungsstoppschaltung, die eingerichtet ist, das Schaltelement auszuschalten, um einen Anhebungsbetrieb als Antwort auf ein Einschalten der Zener-Diode zu stoppen, wenn eine Überspannung gleich oder größer als eine Durchbruchspannung der Zener-Diode an die Ausgangsleitung der Boosterschaltung ausgegeben wird.
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In einer solchen Konfiguration, wenn die Ausgangsspannung eine Überspannung wird und die Durchbruchspannung der Zener-Diode erreicht, wird die Zener-Diode eingeschaltet. Dementsprechend arbeitet die Anhebungsstoppschaltung den Anhebungsbetrieb zu stoppen, und der Kondensator wird durch die Zener-Diode aufgeladen. Ferner arbeitet, selbst wenn die Zener-Diode ausgeschaltet wird wegen eines Abfalls der Ausgangsspannung verursacht durch den Stopp des Anhebungsbetriebs, die Anhebungsstoppschaltung kontinuierlich durch Entladung des Kondensators.
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Folglich arbeitet während dieses Zeitraums das Schaltelement nicht und der Stopp des Anhebungsbetriebs wird fortgesetzt. Das heißt, es ist möglich, dem Betrieb des Schaltelements für die Ausgangsspannung eine Hysterese zu geben. Als Ergebnis wird eine Stoppdauer des Anhebungsbetriebs erhöht. Da die Ausgangsspannung von der Überspannung um einen beträchtlichen Betrag während der Stoppdauer abfällt, ist es möglich, den Mittelwert der Ausgangsspannung innerhalb eines Sollwertebereichs zu halten. Da ferner der Kondensator verwendet wird als Mittel zum Erreichen der Hysterese, ist die Schaltungskonfiguration einfacher als eine Schaltungskonfiguration, die einen Komparator verwendet wie in
JP 2012-253949 A und
JP 2010-29009 A .
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung kann das Schaltelement einen FET aufweisen, und die Anhebungsstoppschaltung kann einen Transistor aufweisen, der zwischen ein Gate des FET und der Masse geschaltet ist. In diesem Fall, wenn die Überspannung an die Ausgangsleitung der Boosterschaltung ausgegeben wird, wird der Transistor eingeschaltet und der FET wird ausgeschaltet, um einen Anhebungsbetrieb zu stoppen als Antwort auf ein Einschalten der Zener-Diode, und der Kondensator wird durch die Zener-Diode geladenen. Wenn die Zener-Diode ausgeschaltet wird nach dem Stopp des Anhebungsbetriebs, hält der Transistor den Durchlasszustand für eine bestimmte Zeit aufrecht durch Entladung des Kondensators.
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Eine oder mehrere Ausführungsformen der Offenbarung machen es möglich, eine Spannungswandlungsvorrichtung vorzusehen, die fähig ist, eine Ausgabe einer Überspannung mit einer einfachen Schaltungskonfiguration zu verhindern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Schaltbild einer Spannungswandlungsvorrichtung nach einem oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung;
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2 ist ein Schaltbild, das einen Zustand während Nicht-Anhebung darstellt;
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3 ist ein Schaltbild, das einen Zustand während Anhebung (bei normaler Ausgabe) darstellt;
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4 ist ein Schaltbild, das einen Zustand während Anhebung (bei Überspannungsausgabe) veranschaulicht;
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5 ist ein Schaltdiagramm, das einen Zustand darstellt, in den von dem Zustand der 4 übergegangen ist;
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6 ist ein Schaltbild, das einen Zustand darstellt, in den von dem Zustand der 5 übergegangen ist;
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7 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Spannungswandlungsvorrichtung von einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung darstellt;
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8 ist ein Schaltbild einer herkömmlichen Spannungswandlungsvorrichtung; und
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9 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der herkömmlichen Spannungswandlungsvorrichtung darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist die identische oder äquivalente Komponente durch das identische Bezugszeichen bezeichnet. In Ausführungsformen der Offenbarung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründlicheres Verständnis der Erfindung vorzusehen. Es wird jedoch für einen Fachmann offensichtlich sein, dass die Erfindung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen sind wohlbekannte Merkmale nicht im Detail beschrieben worden, um ein Verschleiern der Offenbarung zu vermeiden.
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Zunächst wird die Konfiguration einer Spannungswandlungsvorrichtung nach einem oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben werden. Die Spannungswandlungsvorrichtung 1 ist ein Aufwärts-DC-DC-Wandler und zwischen einer Batterie 10 und einer Last 20 angeordnet. In einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung ist die Batterie 10 eine Gleichspannungsversorgung, die an einem Kraftfahrzeug angebracht ist. Die Last 20 ist fahrzeuginterne Ausstattung einschließlich eines Autonavigationsgeräts und eines Audiogeräts.
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Die Spannungswandlungsvorrichtung 1 ist vorgesehen mit einer Boosterschaltung 11, einer Anhebungsstoppschaltung 12, einem Schalter SW, einer Zener-Diode ZD, einem Kondensator C, einem Eingangsanschluss T1 und einem Ausgangsanschluss T2.
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Die Boosterschaltung 11 ist eine bekannte Schaltung, die ein Schaltelement Q1, eine Drossel L und eine Diode D2 aufweist. Ein Ende der Drossel L ist an den Eingangsanschluss T1 durch eine Eingangsleitung W1 angeschlossen. Das andere Ende der Drossel L ist an eine Anode der Diode D2 angeschlossen. Eine Kathode der Diode D2 ist an den Ausgangsanschluss T2 durch eine Ausgangsleitung W2 angeschlossen. Das Schaftelement Q1 weist einen Feldeffekttransistor (FET) auf. In der folgenden Beschreibung wird das Schaltelement Q1 als der FET Q1 bezeichnet. Ein Drain d des FET Q1 ist an einen Verbindungspunkt zwischen der Drossel L und der Diode D2 angeschlossen. Eine Source s des FET Q1 ist mit der Masse angeschlossen. Die Diode D1 ist zwischen dem Drain d und der Source s in einer Richtung entgegengesetzt zu der Polarität der Batterie 10 angeschlossen. Die Diode D1 ist eine parasitäre Diode des FET. Ein Gate g des FET Q1 ist an eine Steuerung 30 angeschlossen.
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Die Anhebungsstoppschaltung 12 weist einen Transistor Q2, einen Widerstand R1 und einen Widerstand R2 auf. Der Transistor Q2 ist zwischen dem Gate g des FET Q1 und der Masse geschaltet. Insbesondere wird ein Kollektor des Transistors Q2 an das Gate g des FET Q1 angeschlossen. Ein Emitter des Transistors Q2 ist an die Masse angeschlossen. Eine Basis des Transistors Q2 ist an die Masse durch den Widerstand R1 angeschlossen und ebenfalls an eine Anode der Zener-Diode ZD durch den Widerstand R2 angeschlossen.
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Der Schalter SW weist beispielsweise einen Relaiskontakt auf. Der Schalter SW ist zu der Boosterschaltung 11 parallel geschaltet. Folglich bildet der Schalter SW eine Bypass-Schaltung für die Boosterschaltung 11. Ein Ende des Schalters SW ist an die Eingangsleitung W1 angeschlossen. Das andere Ende des Schalters SW ist an die Ausgangsleitung W2 angeschlossen. Die Steuerung 30 steuert Ein- und Aus-Vorgänge des Schalters SW (Verdrahtung ist weggelassen).
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Eine Kathode der Zener-Diode ZD ist an die Ausgangsleitung W2 angeschlossen. Die Anode der Zener-Diode ZD ist an ein Ende des Kondensators C angeschlossen. Das andere Ende des Kondensators C ist an die Masse angeschlossen. Folglich ist der Kondensator C zwischen die Anode der Zener-Diode ZD und die Masse geschaltet. Die Zener-Diode ZD und der Kondensator C sind in Reihe geschaltet zwischen der Ausgangsleitung W2 und der Masse. Ein Verbindungspunkt zwischen der Zener-Diode ZD und dem Kondensator C ist an die Basis des Transistors Q2 durch den Widerstand R2 angeschlossen.
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Eine positive Elektrode der Batterie 10 ist an den Eingangsanschluss T1 angeschlossen. Der Eingangsanschluss T1 ist an eine Eingangsseite der Boosterschaltung 11 durch die Eingangsleitung W1 angeschlossen. Die Last 20 ist an den Ausgangsanschluss T2 angeschlossen. Der Ausgangsanschluss T2 ist an eine Ausgangsseite der Boosterschaltung 11 durch die Ausgangsleitung W2 angeschlossen.
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Die Steuerung 30 weist eine CPU und eine Pulsweitenmodulation-(PWM)Signalerzeugungsschaltung auf. Eine externe elektronische Steuereinheit (ECU) 40 legt ein Anhebungsanforderungssignal an die Steuerung 30 an zu dem Zeitpunkt eines erneuten Startens eines Motors nach dem Ende eines Nicht-Leerlaufs. Zusätzlich zu dem Anhebungsanforderungssignal werden verschiedene Arten von Signalen eingegeben in und ausgegeben an die Steuereinheit 30. Da jedoch diese Signale nicht direkt in Beziehung zu einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung, sind Signalleitungen dieser Signale nicht dargestellt (das Gleiche gilt für 2 bis 9).
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Als Nächstes wird der Betrieb der Spannungswandlungsvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 beschrieben werden.
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Wenn die ECU 40 kein Anhebungsanforderungssignal an die Steuerung 30 anlegt, schaltet die Steuerung 30 den Schalter SW ein wie in 2 dargestellt. Da die Steuerung 30 kein PWM-Signal an das Gate g des FET Q1 ausgibt, befindet sich der FET Q1 in einen Sperrzustand. Folglich ist die Boosterschaltung 11 in einem Nicht-Betriebszustand und führt dadurch keinen Anhebungsbetrieb aus. Die Zener-Diode ZD und der Transistor Q2 sind ebenfalls in einem Sperrzustand. Einschalten des Schalters SW bildet einen Strompfad, der von der Batterie 10 zu der Last 20 durch die Bypass-Schaltung des Schalters SW führt, wie durch einen dicken Pfeil in 2 angezeigt, so dass eine Gleichspannung von der Batterie 10 an die Last 20 geliefert wird, ohne durch die Boosterschaltung 11 zu erfolgen.
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Wenn die ECU 40 ein Anhebungsanforderungssignal an die Steuerung 30 anlegt zu dem Zeitpunkt des erneuten Startens des Motors nach dem Ende des Nicht-Leerlaufs, geht die Schaltung in einen Zustand der 3 über. 3 stellt einen Fall dar, in dem ein Anhebungsbetrieb normal ausgeführt wird. Bei Empfangen des Anhebungsanforderungssignals von der ECU 40, schaltet die Steuerung 30 den Schalter SW aus und gibt ein PWM-Signal an das Gate g des FET Q1 aus. Dementsprechend führt der FET Q1 einen Ein-/Aus-Schaltvorgang aus. In einem Zeitraum, währenddessen sich der FET Q1 in einem Durchlasszustand befindet (ein H-Pegel-Abschnitt des PWM-Signals), fließt ein Strom, der durch einen gestrichelten dicken Pfeil angezeigt ist, durch den FET Q1 und elektrische Energie wird in der Drossel L gespeichert. In einem Zeitraum, währenddessen der FET Q1 sich in einem Sperrzustand befindet (ein L-Pegel-Abschnitt des PWM-Signals), wird eine hohe Spannung, die erzeugt wird durch Freigabe der elektrischen Energie, die in der Drossel L gespeichert ist, gleichgerichtet durch die Diode D2, um eine angehobene Gleichspannung zu bilden, und die angehobene Gleichspannung wird an den Ausgangsanschluss T2 ausgegeben. Ein Strompfad zu diesem Zeitpunkt ist wie durch einen durchzogenen dicken Pfeil angezeigt. Auf diese Weise wird in der Boosterschaltung 11 der Anhebungsbetrieb durch den Schaltvorgang des FET Q1 ausgeführt, und die angehobene Gleichspannung wird von dem Ausgangsanschluss T2 an die Last 20 geliefert.
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4 stellt einen Schaltzustand dar, wenn eine Spannungsausgabe von der Boosterschaltung 11 eine Überspannung ist. Eine solche Überspannung kann zum Beispiel ausgegeben werden, wenn die CPU der Steuerung 30 durchgeht und die Arbeit einer PWM-Signalausgabe von der Steuerung 30 folglich erhöht wird. Wenn ein Überspannungsausgang von der Boostersschaltung 11 zu der Ausgangsleitung W2 ausgegeben wird und die Überspannung ist gleich oder größer als eine Durchbruchspannung der Zener-Diode ZD, wird die Zener-Diode ZD eingeschaltet. Somit fließt, wie durch einen durchgezogenen dicken Pfeil angezeigt, ein Strom von der Batterie 10 zu der Basis des Transistors Q2 durch die Drossel L, die Diode D2, die Zener-Diode ZD und den Widerstand R2, um den Transistor Q2 einzuschalten. Der Strom, der durch die Zener-Diode ZD fließt, fließt ebenfalls zu dem Kondensator C, um den Kondensator C aufzuladen.
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Wenn der Transistor Q2 eingeschaltet wird, wird das Gate g des FET Q1 geerdet durch den Transistor Q2. Folglich wird ein PWM-Signal, das von der Steuerung 30 ausgegeben wird, in die Masse eingeleitet und nicht an das Gate g des FET Q1 angelegt. Als Ergebnis stoppt der FET Q1 den Ein-/Aus-Schaltvorgang und geht in einen Sperrzustand über.
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5 stellt einen Schaltungszustand dar, nachdem der FET Q1 ausgeschaltet ist. Wenn der FET Q1 ausgeschaltet wird, stoppt die Boosterschaltung 11 den Anhebungsbetrieb. Wenn jedoch die Spannung der Ausgangsleitung W2 gleich oder größer ist als die Durchbruchspannung der Zener-Diode ZD, hält die Zener-Diode ZD ihren Durchlasszustand aufrecht Folglich wird ein Strompfad angezeigt durch einen dicken Pfeil aufrechterhalten. Daher ist der Transistor Q2 in einem Durchlasszustand und eine Ladung an den Kondensator C wird fortgesetzt.
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Wenn der Betrieb der Boosterschaltung 11 gestoppt wird, fällt allmählich die Spannung der Ausgangsleitung W2. Folglich wird, wenn eine bestimmte Zeit nach dem Stopp des Anhebungsbetriebs verstrichen ist, die Spannung der Ausgangsleitung W2 kleiner als die Durchbruchspannung der Zener-Diode ZD, um die Zener-Diode ZD auszuschalten. Dementsprechend geht die Schaltung in einen Zustand über, der in 6 dargestellt ist.
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In 6 fließt, da die Zener-Diode ZD in einem Sperrzustand ist, ein Strom von der Batterie 10 zu der Last 20 durch die Drossel L und die Diode D2, wie durch einen dicken Pfeil angezeigt Ferner wird die Ladung auf dem Kondensator C entladen und ein Strom fließt von dem Kondensator C zu der Basis des Transistors Q2 durch den Widerstand R2. Folglich hält der Transistor Q2 kontinuierlich seinen Durchlasszustand aufrecht. Dementsprechend bleibt das Gate g des FET Q1 geerdet durch den Transistor Q2 und kein PWM-Signal wird an das Gate des FET Q1 angelegt. Als Ergebnis führt der FET Q1 keinen Schaltvorgang aus. Folglich wird ein Anhebungsstoppzustand der Boosterschaltung 11 aufrechterhalten.
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Auf diese Weise hält, auch nachdem die Zener-Diode ZD abgeschaltet ist, der Transistor Q2 seinen Durchlasszustand aufrecht durch die Entladung des Kondensators C, um den Anhebungsbetrieb der Boosterschaltung 11 zu blockieren. Dieser Zustand wird fortgesetzt, bis die Spannung über dem Kondensator C auf einen vorbestimmten Wert abfällt (ein Ein-Schwellwert des Transistors Q2). Folglich fällt während dieses Zeitraums die Spannung der Ausgangsleitung W2 wesentlich ab von der anfänglichen Überspannung. Daher kann die Last 20 zuverlässig vor der Überspannung geschützt werden.
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Wenn der Kondensator C entladen wird und die Spannung über dem Kondensator C auf den vorbestimmten Wert abfällt, fließt kein Strom zu der Basis des Transistors Q2 und der Transistor Q2 wird ausgeschaltet. Dementsprechend gelangt die Schaltung in den Zustand in 3, so dass ein PWM-Signal von der Steuerung 30 an das Gate g des FET Q1 angelegt wird, und der FET Q1 führt einen Schaltvorgang aus. Folglich startet die Boosterschaltung 11 wieder den Anhebungsbetrieb, um die angehobene Spannung zu der Last 20 zu liefern. Wenn eine Überspannung wieder von der Boosterschaltung 11 zu dem Zeitpunkt des erneuten Startens des Anhebungsbetriebs ausgegeben wird, werden die Vorgänge der 4 bis 6 durchgeführt.
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7 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Spannungswandlungsvorrichtung 1 darstellt, wenn die Überspannung ausgegeben wird. In 7 zeigt (a) die Ausgangsspannung der Boosterschaltung 11 an, (b) zeigt den Betrieb des Transistors Q2 an, (c) zeigt den Betrieb (PWM-Signal) des FET Q1 an, (d) zeigt die Spannung über dem Kondensator C an, und (e) zeigt den Betrieb der Zener-Diode ZD an. In 7 bezeichnet Vx die Durchbruchspannung der Zener-Diode ZD, Va bezeichnet einen Durchschnittswert der Ausgangsspannung, und Vs bezeichnet den Ein-Schwellwert des Transistors Q2.
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Wie 7 gezeigt wird, wenn die Ausgangsspannung eine Überspannung wird und die Durchbruchspannung Vx erreicht, die Zener-Diode ZD eingeschaltet und der Transistor Q2 wird ebenfalls eingeschaltet. Dementsprechend wird der Schaltvorgang des FET Q1, das heißt der Anhebungsbetrieb, gestoppt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kondensator C durch die Zener-Diode ZD geladen. Selbst wenn die Zener-Diode ZD ausgeschaltet wird aufgrund eines Abfalls in der Ausgangsspannung verursacht durch den Stopp des Anhebungsbetriebs, hält der Transistor Q2 seinen Durchlasszustand durch die Entladung des Kondensators C und die Anhebungsstoppschaltung 12 arbeitet kontinuierlich. Folglich führt während dieses Zeitraums der FET Q1 keinen Schaltvorgang aus, so dass der Stopp des Ladebetriebs fortgesetzt wird.
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Auf diese Weise stoppt, wenn die Ausgangsspannung eine Überspannung wird, der FET Q1 unmittelbar den Schaltvorgang. Dann startet, selbst wenn die Ausgangsspannung abfällt, der FET Q1 nicht unmittelbar erneut den Schaltvorgang und hält seinen Sperrzustand für eine bestimmte Zeit aufrecht, während der der Kondensator C entladen wird. Das heißt, in der Spannungswandlungsvorrichtung 1 in einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung, wird der Kondensator C verwendet, um dem Betrieb des FET Q1 für die Ausgangsspannung eine Hysterese zu geben.
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8 stellt eine herkömmliche Spannungswandlungsvorrichtung 1' vorgesehen ohne Kondensator C dar. Die Schaltungskonfiguration mit Ausnahme des Kondensators C ist derselbe wie die Schaltungskonfiguration, die in 1 dargestellt ist. 9 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Spannungswandlungsvorrichtung 1 darstellt, wenn eine Überspannung ausgegeben wird. In 9 zeigt (a) die Ausgangsspannung der Boosterschaltung 11 an, (b) zeigt den Betrieb des Transistors Q2 an, (c) zeigt den Betrieb (PWM-Signal) des FET Q1 an, und (d) zeigt den Betrieb des Zener-Diode ZD an. In 9 bezeichnet Vx die Durchbruchspannung der Zener-Diode ZD.
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In 9 wird, wenn die Ausgangsspannung eine Überspannung wird und die Durchbruchspannung Vx erreicht, die Zener-Diode ZD eingeschaltet und der Transistor Q2 wird ebenfalls eingeschaltet. Dementsprechend wird der Schaltvorgang des FET Q1, das heißt der Anhebungsbetrieb, gestoppt. Dies ist das Gleiche wie die Offenbarung. Wenn jedoch die Zener-Diode ZD ausgeschaltet wird wegen eines Abfalls in der Ausgangsspannung verursacht durch den Stopp des Anhebungsbetriebs, wird der Transistor Q2 ebenfalls ausgeschaltet. Als Ergebnis startet der FET Q1 unmittelbar erneut den Schaltvorgang. Folglich steigt die Ausgangsspannung wieder an. Der obige Betrieb wird wiederholt ausgeführt, während der Überspannungsausgabezustand fortgesetzt wird. Als Ergebnis wird eine Stoppdauer des Anhebungsbetriebs reduziert und die Ausgangsspannung steigt und fällt ab um die Durchbruchspannung Vx. Folglich ist es schwierig, den Mittelwert der Ausgangsspannung innerhalb eines Sollwertebereichs zu halten.
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Andererseits startet in der Spannungswandlungsvorrichtung 1 in einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung, selbst wenn die Zener-Diode ZD ausgeschaltet wird wegen des Stopps des Anhebungsbetriebs, der FET Q1 nicht unmittelbar erneut den Schaltvorgang wegen der Hysterese durch die Entladung des Kondensators C. Folglich wird die Stoppdauer des Anhebungsbetriebs erhöht. Dementsprechend ist, da die Ausgangsspannung um einen beträchtlichen Betrag von der Überspannung abfällt, es möglich, den Mittelwert der Ausgangsspannung innerhalb des Sollwertebereichs zu halten.
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Die Spannungswandlungsvorrichtung
1 in einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung verwendet nicht einen Komparator wie in
JP 2012-253949 A und
JP 2010-29009 A verwendet, sondern verwendet den Kondensator C als Mittel, um dem Betrieb des FET Q1 für die Ausgangsspannung eine Hysterese zu geben. Folglich ist es lediglich erforderlich einen einzigen Kondensator C der herkömmlichen Schaltung (
8) hinzuzufügen erforderlich, was es ermöglicht, die Schaltungskonfiguration davor zu bewahren, kompliziert zu werden wie die Konfiguration, die einen Komparator verwendet.
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Die Offenbarung kann verschiedene Ausführungsformen zusätzlich zu einer beispielhaften Ausführungsform verwenden. Obwohl beispielsweise die Steuerung 30 getrennt von der Spannungswandlungsvorrichtung 1 in einer beispielhaften Ausführungsform vorgesehen ist, kann die Spannungswandlungsvorrichtung 1 die Steuerung 30 aufweisen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Relaiskontakt beschrieben worden als ein Beispiel des Schalters SW, der die Bypass-Schaltung bildet. Jedoch kann der Schalter SW ein Halbleiterschaltelement wie etwa ein FET und ein Transistor sein.
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In einer beispielhaften Ausführungsform wird der FET Q1 als Schaltelement der Boosterschaltung 11 verwendet. Jedoch kann ein Transistor anstelle des FET verwendet werden.
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In einer beispielhaften Ausführungsform wird der Transistor Q2 als das Schaltelement der Anhebungsstoppschaltung 12 verwendet. Jedoch kann ein FET anstelle des Transistors verwendet werden.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Spannungswandlungsvorrichtung zur Kompensation eines Abfalls in der Batteriespannung zu dem Zeitpunkt des erneuten Startens des Motors beschrieben worden. Jedoch kann die Spannungswandlungsvorrichtung in einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung ebenfalls verwendet werden, um einen Abfall in einer Batteriespannung zu kompensieren, der verursacht ist durch eine gegenelektromotorische Kraft während einer Hochgeschwindigkeitsdrehung eines Motors in einem elektrischen Kraftfahrzeug.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Spannungswandlungsvorrichtung angebracht an einem Kraftfahrzeug als ein Beispiel beschrieben worden. Jedoch kann die Spannungswandlungsvorrichtung in einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung ebenfalls angewandt werden auf andere Anwendungen als ein Kraftfahrzeug.
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Während die Erfindung beschrieben worden ist mit Bezugnahme auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen, werden Fachleute verstehen, dass mit Beihilfe dieser Offenlegung andere Ausführungsformen entwickelt werden können, die nicht von dem Geltungsbereich dieser Erfindung abweichen. Dementsprechend sollte der Geltungsbereich dieser Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2015-045983 [0001]
- JP 2014-13865 A [0005, 0005]
- JP 2012-253949 A [0005, 0006, 0008, 0008, 0012, 0049]
- JP 2010-29009 A [0005, 0007, 0008, 0008, 0012, 0049]
