DE102019102535A1

DE102019102535A1 - Stromversorgungssteuereinrichtung

Info

Publication number: DE102019102535A1
Application number: DE102019102535.4A
Authority: DE
Inventors: Kota ODA; Masayuki Kato; Shunichi SAWANO; Shinnosuke Nakaguchi
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2019-08-22
Also published as: CN110176791B; JP2019146385A; CN110176791A; JP6958418B2; JP2021184696A; JP6981568B2; US20190260338A1

Abstract

Eine Stromversorgungssteuereinrichtung steuert eine Stromversorgung über einen Schalter 20, indem sie eine Ansteuerschaltung 22 dazu veranlasst, den Schalter 20 ein- und auszuschalten. Ein erster Widerstand R1 ist in einem Strompfad eines über den Schalter 20 fließenden Stroms angeordnet. Ein Differenzverstärker 40 gibt eine Spannung aus, die einem Wert einer Spannung zwischen zwei Enden des ersten Widerstands R1 entspricht. Ein erster Kondensator C1 ist zwischen einen Punkt entlang eines Stromversorgungspfads des Differenzverstärkers 40 und ein stromaufwärtiges Ende des ersten Widerstands R1 geschaltet. Ein zweiter Kondensator C2 ist zwischen einen Punkt entlang des Stromversorgungspfads und ein stromabwärtiges Ende des ersten Widerstands R1 geschaltet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromversorgungssteuereinrichtung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein Fahrzeug kann mit einer Stromversorgungssteuereinrichtung ausgestattet sein, die eine Stromversorgung über einen Schalter, der zwischen eine Batterie und eine Last geschaltet ist, durch Ein- und Ausschalten des Schalters steuert (siehe zum Beispiel JP 2017-118791A ). Die in der JP2017-118791A offenbarte Stromversorgungssteuereinrichtung erfasst einen Wert eines über den Schalter fließenden Stroms. Wenn der erfasste Stromwert größer als oder gleich groß wie ein vorbestimmter Spannungswert ist, wird der Schalter ausgeschaltet. Dies verhindert, dass ein Überstrom über den Schalter fließt.
VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
PATENTDOKUMENTE
Die JP 2017-118791A ist ein Beispiel aus dem Stand der Technik.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Ein Stromwert kann zum Beispiel erfasst werden, indem ein Spannungswert zwischen zwei Enden eines Widerstands erfasst wird, der im Strompfad eines über einen Schalter fließenden Stroms angeordnet ist. Je größer der Wert des über den Schalter fließenden Stroms ist, desto höher ist der Spannungswert zwischen den beiden Enden des Widerstands. Der Spannungswert zwischen den beiden Enden des Widerstands gibt demgemäß den Wert des über den Schalter fließenden Stroms an.
Außerdem kann der Spannungswert zwischen den beiden Enden des Widerstands unter Verwendung eines Differenzverstärkers erfasst werden. In diesem Fall ist ein Ende des Widerstands mit einem ersten Eingangsanschluss des Differenzverstärkers verbunden, und das andere Ende des Widerstands ist mit einem zweiten Eingangsanschluss des Differenzverstärkers verbunden. Der Differenzverstärker gibt eine Spannung aus, die einem Spannungswert zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss bzw. dem Spannungswert zwischen den zwei Enden des Widerstands entspricht. Je höher der Spannungswert zwischen den zwei Enden des Widerstands ist - oder konkreter, je größer der Wert des über den Schalter fließenden Stroms ist - desto höher oder niedriger ist der Wert der von dem Differenzverstärker ausgegebenen Spannung.
Der Differenzverstärker weist einen Stromversorgungsanschluss auf, der mit Strom versorgt wird. Der Stromversorgungsanschluss ist mit einem positiven Anschluss einer Batterie verbunden. Der Differenzverstärker wird über den Stromversorgungsanschluss mit Strom aus der Batterie versorgt.
In einer Leitung, die die Batterie und den Schalter verbindet, kann Störrauschen auftreten, das eine Wechselstromkomponente enthält. In diesem Fall wird das Störrauschen am Stromversorgungsanschluss, am ersten Eingangsanschluss und am zweiten Eingangsanschluss des Differenzverstärkers eingegeben. Die Fortpflanzungspfade des am Stromversorgungsanschluss, am ersten Eingangsanschluss bzw. am zweiten Eingangsanschluss eingegebenen Störrauschens sind hier jeweils unterschiedlich. Daher unterscheiden sind die jeweiligen Wellenformen des am Stromversorgungsanschluss, am ersten Eingangsanschluss bzw. am zweiten Eingangsanschluss eingegebenen Störrauschens. Außerdem unterscheiden sich die jeweiligen Zeitpunkte, zu denen das Störrauschen am Stromversorgungsanschluss, am ersten Eingangsanschluss bzw. am zweiten Eingangsanschluss eingegeben wird.
Wenn im Differenzverstärker Störrauschen vorhanden ist, fluktuieren daher der Spannungswert des Stromversorgungsanschlusses bezogen auf das Potenzial des ersten Eingangsanschlusses und/oder der Spannungswert des Stromversorgungsanschlusses bezogen auf das Potenzial des zweiten Eingangsanschlusses. Wenn der Spannungswert des Stromversorgungsanschlusses bezogen auf das Potenzial des ersten Eingangsanschlusses und/oder der Spannungswert des Stromversorgungsanschlusses bezogen auf das Potenzial des zweiten Eingangsanschlusses fluktuieren, dann fluktuiert der Wert der vom Differenzverstärker ausgegebenen Spannung ungeachtet des Werts des über den Schalter fließenden Stroms. Als Ergebnis gibt der Differenzverstärker eine fehlerhafte Spannung aus.
Die vorliegende Erfindung entstand angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungssteuereinrichtung mit einem Differenzverstärker bereitzustellen, der eine adäquate Spannung ausgibt.
Eine Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Ausführungsform steuert eine Stromversorgung über einen Schalter durch Ein- und Ausschalten des Schalters. Die Stromversorgungssteuereinrichtung weist auf: einen Widerstand, der in einem Strompfad eines über den Schalter fließenden Stroms angeordnet ist; einen Differenzverstärker zum Ausgeben einer Spannung, die einem Wert einer Spannung zwischen zwei Enden des Widerstands entspricht; einen ersten Kondensator, der zwischen einen Punkt entlang eines Stromversorgungspfads des Differenzverstärkers und ein stromaufwärtiges (z.B. batterieseitiges) Ende des Widerstands geschaltet ist; und einen zweiten Kondensator, der zwischen einen Punkt entlang des Stromversorgungspfads und ein stromabwärtiges (z.B. lastseitiges) Ende des Widerstands geschaltet ist.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt gibt der Differenzverstärker eine adäquate Spannung aus.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausgestaltung von Hauptkomponenten eines Stromerzeugungssystems gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Stromversorgungssteuerverarbeitung zeigt;
3 ist ein Schaltbild einer Stromerfassungsschaltung;
4 ist ein Diagramm, das Wellenformen eines Stromversorgungsspannungswerts, eines ersten Eingangsspannungswerts und eines Differenzwerts zeigt, wenn ein erster Kondensator nicht bereitgestellt ist;
5 ist ein Diagramm, das Wellenformen des Stromversorgungsspannungswerts, des ersten Eingangsspannungswerts und des Differenzwerts zeigt, wenn der erste Kondensator bereitgestellt ist;
6 ist ein Diagramm, das Wellenformen des ersten Eingangsspannungswerts, eines zweiten Eingangsspannungswerts und eines Differenzwerts zeigt, wenn ein dritter Kondensator nicht bereitgestellt ist;
7 ist ein Diagramm, das Wellenformen der ersten Eingangsspannung, des zweiten Eingangsspannungswerts und des Differenzwerts zeigt, wenn der dritte Kondensator bereitgestellt ist;
8 ist ein Schaltbild einer Stromerfassungsschaltung gemäß Ausführungsform 2;
9 ist ein Schaltbild einer Stromerfassungsschaltung gemäß Ausführungsform 3; und
10 ist ein Schaltbild einer Stromerfassungsschaltung gemäß Ausführungsform 4.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
Zunächst werden Aspekte der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen lassen sich zumindest teilweise kombinieren.
1. Eine Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert eine Stromversorgung über einen Schalter durch Ein- und Ausschalten des Schalters. Die Stromversorgungssteuereinrichtung weist auf: einen Widerstand, der in einem Strompfad eines über den Schalter fließenden Stroms angeordnet ist; einen Differenzverstärker zum Ausgeben einer Spannung, die einem Wert einer Spannung zwischen zwei Enden des Widerstands entspricht; einen ersten Kondensator, der zwischen einen Punkt entlang eines Stromversorgungspfads des Differenzverstärkers und ein stromaufwärtiges Ende des Widerstands geschaltet ist; und einen zweiten Kondensator, der zwischen einen Punkt entlang des Stromversorgungspfads und ein stromabwärtiges Ende des Widerstands geschaltet ist.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wandert beim Differenzverstärker eine Wechselstromkomponente der Spannung über den ersten Kondensator zwischen einem mit Strom versorgten Stromversorgungsanschluss und einem ersten Eingangsanschluss, der die Spannung von dem stromaufwärtigen Ende des ersten Widerstands empfängt, hin und her. Als Ergebnis fluktuieren der Spannungswert des Stromversorgungsanschlusses und der Spannungswert des ersten Eingangsanschlusses, während Störrauschen im Stromversorgungsanschluss oder ersten Eingangsanschluss vorhanden ist, auf die gleiche Weise. Die Spannungswertdifferenz zwischen Stromversorgungsanschluss und dem ersten Eingangsanschluss fluktuiert somit kaum. Außerdem wandert bei dem Differenzverstärker eine Wechselstromkomponente der Spannung über den zweiten Kondensator zwischen dem Stromversorgungsanschluss und einem zweiten Eingangsanschluss, der die Spannung von dem stromabwärtigen Ende des ersten Widerstands empfängt, hin und her. Als Ergebnis fluktuieren der Spannungswert des Stromversorgungsanschlusses und der Spannungswert des zweiten Eingangsanschlusses, wenn Störrauschen im Stromversorgungsanschluss oder zweiten Eingangsanschluss vorhanden ist, auf die gleiche Weise. Die Spannungswertdifferenz zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss fluktuiert somit kaum.
Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass sowohl die Spannungswertdifferenz zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem ersten Eingangsanschluss als auch die Spannungswertdifferenz zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss im Wesentlichen konstant sind, selbst wenn Störrauschen vorhanden ist. Daher kann der Differenzverstärker eine adäquate Spannung ausgeben.
2. Eine Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: ein variables Widerstandselement, dessen erstes Ende mit dem stromaufwärtigen Ende des Widerstands verbunden ist und dessen Widerstandswert zwischen dem ersten Ende und einem zweiten Ende abhängig von einem Wert der Spannung fluktuiert, die der Differenzverstärker ausgibt; und einen zweiten Widerstand, dessen eines Ende mit dem zweiten Ende des variablen Widerstandselements verbunden ist. Die Spannung wird an einem Verbindungsknoten zwischen dem variablen Widerstandselement und dem zweiten Widerstand ausgegeben.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wird die von dem variablen Widerstandselement und dem zweiten Widerstand geteilte Spannung ausgegeben. Der Wert dieser Spannung gibt den Wert des über den Widerstand fließenden Stroms an.
3. Bei einer Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das variable Widerstandselement ein Transistor. Der Widerstandswert zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende hängt von einem Wert einer Spannung ab, die an einem Steuerende des variablen Widerstandselements eingegeben wird. Der Differenzverstärker gibt eine Spannung an das Steuerende aus.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wird der Transistor als variables Widerstandselement verwendet. Dadurch wird eine einfache Ausgestaltung der Stromversorgungssteuereinrichtung realisiert.
4. Bei einer Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein stromversorgungspfadseitiges Ende des ersten Kondensators mit einem stromversorgungspfadseitigen Ende des zweiten Kondensators verbunden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt ist ein Ende des ersten Kondensators mit einem Ende des zweiten Kondensators verbunden. Die Wechselstromkomponente der Spannung wandert daher nicht über den zweiten Kondensator zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem ersten Eingangsanschluss des Differenzverstärkers. Außerdem wandert die Wechselstromkomponente der Spannung nicht über den ersten Kondensator zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss des Differenzverstärkers.
5. Eine Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen dritten Widerstand und einen vierten Widerstand auf. Der erste Kondensator ist über den dritten Widerstand mit dem stromaufwärtigen Ende des Widerstands verbunden. Der zweite Kondensator ist über den vierten Widerstand mit dem stromabwärtigen Ende des Widerstands verbunden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt bilden der dritte Widerstand und der erste Kondensator einen RC-Filter aus. Der vierte Widerstand und der zweite Kondensator bilden einen weiteren RC-Filter aus. Wenn das andere Ende des ersten Kondensators und das andere Ende des zweiten Kondensators geerdet sind, stabilisieren sich der Spannungswert des ersten Eingangsanschlusses und der Spannungswert des zweiten Eingangsanschlusses, jeweils bezogen auf das Erdungspotenzial. Wenn das andere Ende des ersten Kondensators und das andere Ende des zweiten Kondensators nicht geerdet sind, stabilisieren sich die Spannungswertdifferenz zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem ersten Eingangsanschluss sowie die Spannungswertdifferenz zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss besser.
6. Bei einer Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der erste Kondensator über den zweiten Kondensator an den Punkt entlang des Stromversorgungspfads angeschlossen.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt ist der erste Kondensator über den zweiten Kondensator an die Mitte des Stromversorgungspfads (an den Punkt längs des Stromversorgungspfads) angeschlossen. Somit wandert die Wechselstromkomponente der Spannung über den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem ersten Eingangsanschluss hin und her.
7. Bei einer Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der zweite Kondensator über den ersten Kondensator an den Punkt entlang des Stromversorgungspfads angeschlossen.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt ist der zweite Kondensator über den ersten Kondensator an die Mitte des Stromversorgungspfads angeschlossen. Somit wandert die Wechselstromkomponente der Spannung über den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss hin und her.
8. Eine Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen ersten Induktor, einen zweiten Induktor und einen dritten Kondensator auf, der zwischen die zwei Enden des Widerstands geschaltet ist. Der erste Kondensator ist über den ersten Induktor mit dem stromaufwärtigen Ende des Widerstands verbunden. Der zweite Kondensator ist über den zweiten Induktor mit dem stromabwärtigen Ende des Widerstands verbunden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt bilden der erste und der zweite Kondensator jeweils mit dem dritten Kondensator, dem ersten Induktor und dem zweiten Induktor einen jeweiligen π-Typ-LC-Filter aus. Die Spannungswertdifferenz zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss stabilisiert sich somit.
9. Eine Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen vierten Kondensator auf, der zwischen die zwei Enden des Widerstands geschaltet ist.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wandert die Wechselstromkomponente der Spannung über den vierten Kondensator zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands. Als Ergebnis fluktuieren der Spannungswert des ersten Eingangsanschlusses und der Spannungswert des zweiten Eingangsanschlusses, wenn Störrauschen im ersten Eingangsanschluss oder zweiten Eingangsanschluss vorhanden ist, auf die gleiche Weise. Die Spannungswertdifferenz zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss fluktuiert somit kaum. Die Spannungswertdifferenz zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss ist daher im Wesentlichen konstant, selbst wenn Störrauschen vorhanden ist. Dadurch kann der Differenzverstärker eine adäquatere Spannung ausgeben.
Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
Es werden konkrete Beispiele für Stromerzeugungssysteme gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll nicht durch diese Beispiele beschränkt sein, sondern soll durch die nachstehenden Ansprüche definiert sein. Bedeutungen, die der Beschreibung der Ansprüche äquivalent sind, und alle Abwandlungen sollen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche liegen.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausgestaltung von Hauptkomponenten eines Stromerzeugungssystems 1 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Das Stromerzeugungssystem 1 ist zweckmäßigerweise in einem Fahrzeug eingebaut und weist eine Batterie 10, eine Stromversorgungssteuereinrichtung 11 und eine Last 12 auf. Ein positiver Anschluss der Batterie 10 ist mit der Stromversorgungssteuereinrichtung 11 verbunden. Die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 ist ferner mit einem Ende der Last 12 verbunden. Ein negativer Anschluss der Batterie 10 und das andere Ende der Last 12 sind geerdet.
Die Batterie 10 versorgt die Last 12 über die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 mit Strom. Bei der Last 12 handelt es sich um in dem Fahrzeug installierte elektrische Ausrüstung. Wenn die Batterie 10 die Last 12 mit Strom versorgt, beginnt die Last 12 den Betrieb. Wenn die Stromversorgung von der Batterie 10 zur Last 12 endet, stoppt der Betrieb der Last 12.
Die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 steuert die Stromversorgung von der Batterie 10 zur Last 12. Ein Aktivierungssignal zum Aktivieren des Betriebs der Last 12 und ein Stoppsignal zum Stoppen des Betriebs der Last 12 werden an die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 eingegeben. Wenn das Aktivierungssignal eingegeben wird, verbindet die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 die Batterie 10 elektrisch mit der Last 12. Dadurch versorgt die Batterie 10 die Last 12 mit Strom, und die Last 12 beginnt den Betrieb. Wenn das Stoppsignal eingegeben wird, trennt die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 die Batterie 10 elektrisch von der Last 12. Dadurch endet die Stromversorgung von der Batterie 10 zur Last 12, und die Last 12 stoppt den Betrieb.
Die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 weist einen Schalter 20, eine Stromerfassungsschaltung 21, eine Ansteuerschaltung 22, einen Mikrocomputer 23 und Leitungen A1, A2 und A3 auf. Der Mikrocomputer 23 weist eine Ausgabeeinheit 30, Eingabeeinheiten 31 und 32, eine A/D- (Analog/Digital-) Wandlereinheit 33, eine Speichereinheit 34 und eine Steuereinheit 35 auf. Der Schalter 20 ist ein n-Kanal-FET (Feldeffekttransistor).
Ein Drain des Schalters 20 ist über die Leitung A1 mit dem positiven Anschluss der Batterie 10 verbunden. Eine Source des Schalters 20 ist über die Leitung A2 mit der Stromerfassungsschaltung 21 verbunden. Die Stromerfassungsschaltung 21 ist ferner mit einem Ende der Last 12 verbunden. Die Stromerfassungsschaltung 21 und die Ansteuerschaltung 22 sind über die Leitung A3 mit dem positiven Anschluss der Batterie 10 verbunden. Die Ansteuerschaltung 22 ist ferner mit einem Gate des Schalters 20 und mit der Ausgabeeinheit 30 des Mikrocomputers 23 verbunden. Die Ansteuerschaltung 22 ist außerdem geerdet. Die Stromerfassungsschaltung 21 ist ferner mit der Eingabeeinheit 31 des Mikrocomputers 23 verbunden.
In dem Mikrocomputer 23 ist die Eingabeeinheit 31 ferner mit der A/D-Wandlereinheit 33 verbunden. Die Ausgabeeinheit 30, die Eingabeeinheit 32, die A/D-Wandlereinheit 33, die Speichereinheit 34 und die Steuereinheit 35 sind an einen internen Bus 36 angeschlossen. Bei den Leitungen A1, A2 und A3 handelt es sich zum Beispiel jeweils um ein Leiterbild, das auf einer Leiterplatte ausgebildet ist. Wie in 1 gezeigt ist, ist die jeweilige Ersatzschaltung der Leitungen A1, A2 und A3 durch einen Induktor L1, L2 bzw. L3 angegeben. Eine Ausgestaltung „mit den Leitungen A1, A2 und A3“ entspricht somit einer Ausgestaltung „mit den Induktoren L1, L2 und L3“.
Wenn bei dem Schalter 20 ein Spannungswert am Gate bezogen auf das Potenzial der Source größer als oder gleich groß wie ein festgelegter Spannungswert ist, kann ein Strom über Drain und Source fließen. In diesem Fall ist der Schalter 20 eingeschaltet. Wenn der Schalter 20 eingeschaltet ist, ist die Batterie 10 elektrisch mit der Last 12 verbunden und versorgt die Last 12 über den Schalter 20 und die Stromerfassungsschaltung 21 mit Strom.
Wenn bei dem Schalter 20 der Spannungswert am Gate bezogen auf das Potenzial der Source niedriger als der festgelegte Spannungswert ist, fließt kein Strom über Drain und Source. In diesem Fall ist der Schalter 20 ausgeschaltet. Wenn der Schalter 20 ausgeschaltet ist, ist die Batterie 10 elektrisch von der Last 12 getrennt, und die Stromversorgung von der Batterie 10 zur Last 12 endet.
Die Stromerfassungsschaltung 21 und die Ansteuerschaltung 22 werden über die Leitung A3 mit Strom aus der Batterie 10 versorgt. Die Stromversorgung für den Betrieb der Stromerfassungsschaltung 21 und der Ansteuerschaltung 22 wird von der Batterie 10 bereitgestellt.
Die Ausgabeeinheit 30 gibt eine High-Pegel-Spannung oder eine Low-Pegel-Spannung an die Ansteuerschaltung 22 aus. Als Reaktion auf eine Anweisung von der Steuereinheit 35 schaltet die Ausgabeeinheit 30 die an die Ansteuerschaltung 22 ausgegebene Spannung auf die High-Pegel-Spannung bzw. die Low-Pegel-Spannung um.
Wenn die Ausgabeeinheit 30 die an die Ansteuerschaltung 22 ausgegebene Spannung von der Low-Pegel-Spannung auf die High-Pegel-Spannung umschaltet, erhöht die Ansteuerschaltung 22 den Spannungswert des Gates bezogen auf das Erdungspotenzial. Dadurch steigt im Schalter 20 der Spannungswert des Gates bezogen auf das Sourcepotenzial auf den festgelegten Spannungswert oder höher. Der Schalter 20 wird somit eingeschaltet. Als Ergebnis wird die Last 12 mit Strom versorgt und beginnt den Betrieb.
Wenn die Ausgabeeinheit 30 die an die Ansteuerschaltung 22 ausgegebene Spannung von der High-Pegel-Spannung auf die Low-Pegel-Spannung umschaltet, senkt die Ansteuerschaltung 22 den Spannungswert des Gates bezogen auf das Erdungspotenzial. Dadurch fällt im Schalter 20 der Spannungswert des Gates bezogen auf das Sourcepotenzial unter den festgelegten Spannungswert. Der Schalter 20 wird somit ausgeschaltet. Als Ergebnis endet die Stromversorgung von der Batterie 10 zur Last 12, und die Last 12 stoppt somit den Betrieb. Wie soweit beschrieben wurde, steuert die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 die Stromversorgung über den Schalter 20, indem die Ansteuerschaltung 22 den Schalter 20 ein- und ausschaltet.
Die Stromerfassungsschaltung 21 erfasst einen Wert eines über den Schalter 20 zur Last 12 fließenden Stroms (im Folgenden wird dieser Stromwert als Schalterstromwert bezeichnet). Die Stromerfassungsschaltung 21 gibt einen analogen Schalterspannungswert, der den erfassten Schalterstromwert angibt, an die Eingabeeinheit 31 das Mikrocomputers 23 aus. Wenn die Eingabeeinheit 31 den analogen Schalterspannungswert von der Stromerfassungsschaltung 21 empfängt, gibt sie den empfangenen analogen Schalterspannungswert an die A/D-Wandlereinheit 33 aus. Die A/D-Wandlereinheit 33 wandelt den analogen Schalterspannungswert in einen digitalen Schalterspannungswert um. Die Steuereinheit 35 bezieht den digitalen Schalterspannungswert von der A/D-Wandlereinheit 33. Der Schalterstromwert, der durch den von der Steuereinheit 35 bezogenen Schalterspannungswert angegeben wird, ist im Wesentlichen gleich dem Schalterstromwert zur Bezugszeit des Schalterspannungswerts.
Das Aktivierungssignal und das Stoppsignal werden an die Eingabeeinheit 32 eingegeben. Wenn das Aktivierungssignal oder das Stoppsignal eingegeben werden, benachrichtigt die Steuereinheit 35 die Eingabeeinheit 32 über das eingegebene Signal.
Die Speichereinheit 34 ist ein nicht flüchtiger Speicher. In der Speichereinheit 34 ist ein Computerprogramm P1 gespeichert. Die Steuereinheit 35 weist mindestens eine CPU (Zentrale Prozessoreinheit) auf. Die mindestens eine CPU der Steuereinheit 35 führt das Computerprogramm P1 aus, um eine Stromversorgungssteuerverarbeitung durchzuführen, bei welcher die Stromversorgung von der Batterie 10 zur Last 12 über den Schalter 20 gesteuert wird. Das Computerprogramm P1 wird verwendet, um die mindestens eine CPU der Steuereinheit 35 dazu zu veranlassen, die Stromversorgungssteuerverarbeitung durchzuführen.
Es sei angemerkt, dass das Computerprogramm P1 auf einem Speichermedium E1 gespeichert sein kann, das durch die mindestens eine CPU der Steuereinheit 35 lesbar ist. In diesem Fall wird das durch eine Ausleseeinrichtung (nicht gezeigt) aus dem Speichermedium E1 ausgelesene Computerprogramm P1 in der Speichereinheit 34 gespeichert. Das Speichermedium E1 ist zum Beispiel eine optische Scheibe, eine flexible Scheibe, eine magnetische Scheibe, eine magnetooptische Scheibe oder ein Halbleiterspeicher. Die optische Scheibe ist zum Beispiel eine CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), eine DVD-ROM (Digital Versatile Disc-Read Only Memory) oder eine BD (Blu-ray [eingetragenes Warenzeichen] Disc). Die magnetische Scheibe ist zum Beispiel eine Festplatte. Das Computerprogramm P1 kann außerdem von einer externen Einrichtung (nicht gezeigt) heruntergeladen werden, die mit einem Kommunikationsnetzwerk (nicht gezeigt) verbunden ist. Das heruntergeladene Computerprogramm P1 kann dann in der Speichereinheit 34 gespeichert werden.
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Stromversorgungssteuerverarbeitung zeigt. Die Steuereinheit 35 führt die Stromversorgungssteuerverarbeitung periodisch durch. Als Erstes bestimmt die Steuereinheit 35, ob das Aktivierungssignal an die Eingabeeinheit 32 eingegeben wird (Schritt S1). Wenn bestimmt wird, dass das Aktivierungssignal eingegeben wird (S1:JA), weist die Steuereinheit 35 die Ausgabeeinheit 30 dazu an, auf die High-Pegel-Spannung umzuschalten (Schritt S2). Als Reaktion darauf schaltet die Ausgabeeinheit 30 die an die Ansteuerschaltung 22 ausgegebene Spannung auf die High-Pegel-Spannung um. Als Ergebnis schaltet die Ansteuerschaltung 22 den Schalter 20 ein. Dadurch versorgt die Batterie 10 die Last 12 mit Strom, und die Last 12 beginnt den Betrieb.
Wenn bestimmt wird, dass das Aktivierungssignal nicht eingegeben wird (S1: NEIN), bestimmt die Steuereinheit 35, ob das Stoppsignal an die Eingabeeinheit 32 eingegeben wird (Schritt S3). Wenn bestimmt wird, dass das Stoppsignal eingegeben wird (S3: JA), weist die Steuereinheit 35 die Ausgabeeinheit 30 dazu an, auf die Low-Pegel-Spannung umzuschalten (Schritt S4). Als Reaktion darauf schaltet die Ausgabeeinheit 30 die an die Ansteuerschaltung 22 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung um. Als Ergebnis schaltet die Ansteuerschaltung 22 den Schalter 20 aus. Dadurch endet die Stromversorgung von der Batterie 10 zur Last 12, und die Last 12 stoppt den Betrieb.
Nach dem Ausführen von Schritt S2 oder S4 oder, wenn bestimmt wird, dass das Stoppsignal nicht eingegeben wird (S3: NEIN), bestimmt die Steuereinheit 35, ob die Ausgabeeinheit 30 die High-Pegel-Spannung ausgibt (Schritt S5). Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Schalter 20 eingeschaltet, wenn die Ausgabeeinheit 30 die High-Pegel-Spannung ausgibt. Wenn die Ausgabeeinheit 30 die Low-Pegel-Spannung ausgibt, ist der Schalter 20 ausgeschaltet.
Wenn bestimmt wird, dass die Ausgabeeinheit 30 die High-Pegel-Spannung ausgibt (S5:JA), bezieht die Steuereinheit 35 den digitalen Schalterspannungswert von der A/D-Wandlereinheit 33 (Schritt S6). Die Steuereinheit 35 bestimmt dann, ob ein durch den bezogenen Schalterspannungswert angegebener Schalterstromwert größer als oder gleich groß wie eine Stromschwelle ist (Schritt S7). Die Stromschwelle ist hier ein vorbestimmter konstanter Wert.
Wenn bestimmt wird, dass der Schalterstromwert größer als oder gleich groß wie die Stromschwelle ist (S7:JA), weist die Steuereinheit 35 die Ausgabeeinheit 30 dazu an, auf die Low-Pegel-Spannung umzuschalten (Schritt S8). Als Reaktion darauf schaltet die Ausgabeeinheit 30 die an die Ansteuerschaltung 22 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung um, und die Ansteuerschaltung 22 schaltet den Schalter 20 aus. Die Steuereinheit 35 beendet die Stromversorgungssteuerverarbeitung, wenn bestimmt wird, dass die Ausgabeeinheit 30 nicht die High-Pegel-Spannung ausgibt (S5:NEIN), wenn bestimmt wird, dass der Schalterstromwert unter der Stromschwelle liegt (S7: NEIN), oder nach dem Ausführen von Schritt S8.
Wie soweit beschrieben wurde, schaltet bei der Stromversorgungssteuereinrichtung 11, wenn das Aktivierungssignal an die Eingabeeinheit 32 eingegeben wird, die Ansteuerschaltung 22 den Schalter 20 ein, um den Beginn des Betriebs der Last 12 zu veranlassen. Außerdem schaltet, wenn das Stoppsignal an die Eingabeeinheit 32 eingegeben wird, die Ansteuerschaltung 22 den Schalter 20 aus, um den Stopp des Betriebs der Last 12 zu veranlassen. Weiterhin wird, wenn der Schalterstromwert größer als oder gleich groß wie die Stromschwelle ist, der Schalter 20 ausgeschaltet, damit kein Überstrom über den Schalter 20 fließt.
Wenn die Steuereinheit 35 die Stromversorgungssteuerverarbeitung nach dem Ausführen von Schritt S8 beendet, führt sie, bis eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, keine Stromversorgungssteuerverarbeitung aus und der Schalter 20 bleibt solange ausgeschaltet. Die vorbestimmte Bedingung sieht zum Beispiel vor, dass nach dem Ende der Stromversorgungssteuerverarbeitung zuerst das Stoppsignal und danach das Aktivierungssignal an die Eingabeeinheit 32 eingegeben werden.
3 ist ein Schaltbild der Stromerfassungsschaltung 21. Die Stromerfassungsschaltung 21 weist einen Differenzverstärker 40, einen Transistor 41, einen ersten Kondensator C1, einen zweiten Kondensator C2, einen dritten Kondensator C3, einen Bypasskondensator C4, einen ersten Widerstand R1, einen zweiten Widerstand R2, einen dritten Widerstand R3, einen vierten Widerstand R4 und Leitungen A4 und A5 auf. Der Differenzverstärker 40 ist ein sogenannter Operationsverstärker und weist einen Stromversorgungsanschluss, ein GND-Anschluss, einen Plusanschluss, einen Minusanschluss und einen Ausgangsanschluss auf. Der Transistor 41 ist ein p-Kanal-FET.
Ein Ende des ersten Widerstands R1 ist über die Leitung A2 mit der Source des Schalters 20 verbunden. Das andere Ende des Widerstands R1 ist mit einem Ende der Last 12 verbunden. Wenn der Schalter 20 eingeschaltet ist, fließt der Strom von dem positiven Anschluss der Batterie 10 erst zur Leitung A1, dann zum Schalter 20, dann zur Leitung A2, dann zum ersten Widerstand R1 und schließlich zur Last 12. Der erste Widerstand R1 ist somit in einem Strompfad des über den Schalter 20 fließenden Stroms angeordnet. Der erste Widerstand R1 ist ein sogenannter Shuntwiderstand.
Der dritte Kondensator C3 ist zwischen zwei Enden des ersten Widerstands R1 geschaltet. Das stromaufwärtige (batterieseitige) Ende des ersten Widerstands R1 ist ferner über die Leitung A4 und den dritten Widerstand R3 mit dem Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 verbunden. Das stromabwärtige (lastseitige) Ende des ersten Widerstands R1 ist ferner über die Leitung A5 und den vierten Widerstand R4 mit dem Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 verbunden. Der Ausgangsanschluss des Differenzverstärkers 40 ist mit einem Gate des Transistors 41 verbunden. Der dritte Kondensator C3 dient auch als vierter Kondensator.
Der Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 ist ferner mit einer Source des Transistors 41 verbunden. Die Source des Transistors 41 ist demgemäß über den dritten Widerstand R3 und die Leitung A4 mit dem stromaufwärtigen Ende des ersten Widerstands R1 verbunden. Ein Drain des Transistors 41 ist mit einem Ende des zweiten Widerstands R2 verbunden. Das andere Ende des zweiten Widerstands R2 ist geerdet. Ein Verbindungsknoten zwischen dem Drain des Transistors 41 und dem einem Ende des zweiten Widerstands R2 ist mit der Eingabeeinheit 31 des Mikrocomputers 23 verbunden. Der Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 ist ferner mit einem Ende des ersten Kondensators C1 verbunden. Der Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 ist ferner mit einem Ende des zweiten Kondensators C2 verbunden. Demgemäß ist ein Ende des ersten Kondensators C1 über den dritten Widerstand R3 mit dem stromaufwärtigen Ende des ersten Widerstands R1 verbunden, und ein Ende des zweiten Kondensators C2 ist über den vierten Widerstand R4 mit dem stromabwärtigen Ende des ersten Widerstands R1 verbunden. Das andere Ende des ersten Kondensators C1 und das andere Ende des zweiten Kondensators C2 sind ebenfalls geerdet.
Der Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 ist über die Leitung A3 mit dem positiven Anschluss der Batterie 10 verbunden. Der GND-Anschluss des Differenzverstärkers 40 ist geerdet. Der Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 ist ferner mit einem Ende des Bypasskondensators C4 verbunden. Das andere Ende des Bypasskondensators C4 ist geerdet. Wie bei den Leitungen A1, A2 und A3 handelt es sich auch bei den Leitungen A4 und A5 zum Beispiel jeweils um ein Leiterbild, das auf einer Leiterplatte ausgebildet ist. Die jeweilige Ersatzschaltung der Leitungen A4 und A5 ist durch einen Induktor L4 bzw. L5 angegeben. Somit ist ein Ende des ersten Kondensators C1 über den Induktor L4 mit dem stromaufwärtigen Ende des ersten Widerstands R1 verbunden, und ein Ende des zweiten Kondensators C2 ist über den Induktor L5 mit dem stromabwärtigen Ende des ersten Widerstands R1 verbunden. Eine Ausgestaltung „mit den Leitungen A4 und A5“ entspricht somit einer Ausgestaltung „mit den Induktoren L4 und L5“. Der Induktor L4 dient als erster Induktor, und der Induktor L5 dient als zweiter Induktor.
Die Batterie 10 versorgt den Differenzverstärker 40 über die Leitung A3 mit Strom. In diesem Fall wird der Strom am Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben und am GND-Anschluss des Differenzverstärkers 40 ausgegeben. Ein Ende des Bypasskondensators C4 ist somit an einem Punkt entlang eines Stromversorgungspfads des Differenzverstärkers 40 angeschlossen.
Das andere Ende des ersten Kondensators C1 und das andere Ende des zweiten Kondensators C2 sind über den Bypasskondensator C4 an die Mitte des Stromversorgungspfads angeschlossen. Der erste Kondensator C1 ist somit zwischen einen Punkt entlang des Stromversorgungspfads des Differenzverstärkers 40 und das stromaufwärtige Ende des ersten Widerstands R1 geschaltet. Der zweite Kondensator C2 ist zwischen einen Punkt entlang des Stromversorgungspfads des Differenzverstärkers 40 und das stromabwärtige Ende des ersten Widerstands R1 geschaltet. Da das andere Ende des ersten Kondensators C1 und das andere Ende des zweiten Kondensators C2 geerdet sind, ist das stromversorgungspfadseitige Ende des ersten Kondensators C1 mit dem stromversorgungspfadseitigen Ende des zweiten Kondensators C2 verbunden.
Der Differenzverstärker 40 gibt an das Gate des Transistors 41 eine Spannung aus, die dem Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1 entspricht. Beim Differenzverstärker 40 gilt: je höher der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1, desto niedriger ist der Spannungswert des Plusanschlusses bezogen auf das Potenzial des Minusanschlusses. Wenn der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1 0 V beträgt, dann beträgt der Spannungswert des Plusanschlusses bezogen auf das Potenzial des Minusanschlusses 0 V, was der höchste Wert ist. Je höher der Spannungswert des Plusanschlusses bezogen auf das Potenzial des Minusanschlusses ist, das heißt, je höher der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1 ist, desto niedriger ist die vom Differenzverstärker 40 an das Gate ausgegebene Spannung.
Der Transistor 41 dient als variables Widerstandselement. Beim Transistor 41 gilt: je niedriger der Spannungswert des Gates bezogen auf das Potenzial der Source ist, desto niedriger ist der Widerstandswert zwischen Source und Drain. Je höher der Spannungswert des Gates bezogen auf das Potenzial der Source ist, desto höher ist der Widerstandswert zwischen Source und Drain. Die Source des Transistors 41 dient als erstes Ende, sein Drain als zweites Ende und sein Gate als Steuerende.
Je niedriger der Wert der vom Differenzverstärker 40 an das Gate des Transistors 41 ausgegebenen Spannung ist, das heißt, je höher der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1 ist, desto niedriger ist der Spannungswert des Gates bezogen auf das Potenzial der Source und desto niedriger ist der Widerstandswert zwischen Source und Drain des Transistors 41.
Der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1 lässt sich als Produkt aus dem Wert des über den ersten Widerstand R1 fließenden Stroms und dem Widerstandswert des ersten Widerstands R1 ausdrücken. Der Widerstandswert des dritten Widerstands R3 ist hinreichend größer als der Widerstandswert des ersten Widerstands R1. Aus diesem Grund fließt im Wesentlichen der gesamte über den Schalter 20 fließende Strom zum ersten Widerstand R1. Der Wert des über den ersten Widerstand R1 fließenden Stroms ist im Wesentlichen gleich dem Wert des über den Schalter 20 fließenden Stroms, das heißt im Wesentlichen gleich dem Schalterstromwert.
Außerdem ist der Widerstandswert des ersten Widerstands R1 konstant. Je größer der Schalterstromwert ist, desto höher ist daher der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1. Je größer der Schalterstromwert ist, desto niedriger ist somit der Widerstandswert zwischen Source und Drain des Transistors 41.
Wie bei dem Widerstandswert des dritten Widerstands R3 ist auch der Widerstandswert des vierten Widerstands R4 hinreichend größer als der Widerstandswert des ersten Widerstands R1. Aus diesem Grund fließt nahezu der gesamte über den ersten Widerstand R1 fließende Strom, das heißt nahezu der gesamte über den Schalter 20 fließende Strom, zur Last 12.
Wenn der Schalter 20 eingeschaltet ist, wird die von der Batterie 10 ausgegebene Spannung durch den zweiten Widerstand R2 und einen Gesamtwiderstand des dritten Widerstands R3 und des Transistors 41 geteilt. Die durch den zweiten Widerstand R2 und den Gesamtwiderstand des dritten Widerstands R3 und des Transistors 41 geteilte Spannung wird an einem Verbindungsknoten zwischen dem Transistor 41 und dem zweiten Widerstand R2 an die Eingabeeinheit 31 des Mikrocomputers 23 ausgegeben. Der Wert der durch den zweiten Widerstand R2 und den Gesamtwiderstand des dritten Widerstands R3 und des Transistors 41 geteilten Spannung wird als analoger Schalterspannungswert an die Eingabeeinheit 31 eingegeben. Der Gesamtwiderstand lässt sich durch die Summe aus dem Widerstandswert des dritten Widerstands R3 und dem Widerstandswert zwischen Source und Drain des Transistors 41 ausdrücken.
Wenn der Schalterstromwert groß ist, ist der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1 hoch, und der Widerstandswert zwischen Source und Drain des Transistors 41 ist klein. In diesem Fall ist der Schalterspannungswert somit hoch. Wenn der Schalterstromwert klein ist, ist der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1 niedrig und der Widerstandswert zwischen Source und Drain des Transistors 41 ist groß. In diesem Fall ist der Schalterspannungswert somit niedrig.
Es sei angemerkt, dass der Widerstandswert des ersten Widerstands R1 als r1, der Widerstandswert des zweiten Widerstands R2 als r2 und der Widerstandswert des dritten Widerstand R3 als r3 bezeichnet wird. Außerdem wird der Wert des über den ersten Widerstand R1 fließenden Stroms als Ir bezeichnet. In diesem Fall wird der Schalterspannungswert Vs in Abhängigkeit des Stromwerts Ir durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt. Der Schalterspannungswert Vs ist hier ein Spannungswert bezogen auf das Erdungspotenzial. $Vs = (Ir \cdot r1 \cdot r2) / r3$
Wie vorstehend beschrieben ist, fließt nahezu der gesamte über den Schalter 20 fließende Strom zum ersten Widerstand R1. Der Stromwert Ir kann demgemäß durch den Schalterstromwert Is ersetzt werden. Es gilt somit folgende Gleichung. $Vs = (Is \cdot r1 \cdot r2) / r3$
Die Widerstandswerte r1, r2 und r3 sind alle konstante Werte. Der Schalterspannungswert Vs ist somit proportional zum Schalterstromwert Is und gibt den Schalterstromwert Is an.
Im Folgenden wird der Spannungswert des Stromversorgungsanschlusses des Differenzverstärkers 40 bezogen auf das Erdungspotenzial als Stromversorgungsspannungswert bezeichnet. Außerdem wird der Spannungswert des Minusanschlusses des Differenzverstärkers 40 bezogen auf das Erdungspotenzial als erster Eingangsspannungswert und der Spannungswert des Plusanschlusses des Differenzverstärkers 40 als zweiter Eingangsspannungswert bezeichnet. Der Stromversorgungsspannungswert wird ferner als Vp bezeichnet, der erste Eingangsspannungswert als Vi1 und der zweite Eingangsspannungswert als Vi2.
Der Bypasskondensator C4 reduziert Fluktuationen des Stromversorgungsspannungswerts Vp.
Es wird ein Betrieb des ersten Kondensators C1 beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das Wellenformen des Stromversorgungsspannungswerts Vp, des ersten Eingangsspannungswerts Vi1 und eines Differenzwerts, wenn der erste Kondensator C1 fehlt, zeigt. Der in 4 gezeigte Differenzwert wird durch Subtrahieren des ersten Eingangsspannungswerts Vi1 von dem Stromversorgungsspannungswert Vp berechnet. Die waagrechte Achse stellt die Zeit dar.
Im Stromerzeugungssystem 1 tritt Störrauschen auf, das eine Wechselstromkomponente enthält. Störrauschen ist zum Beispiel eine elektromagnetische Welle, die von einem Mobiltelefon ausgegeben wird. Diese elektromagnetische Welle umfasst zum Beispiel eine Frequenzkomponente in einem 2-GHz-Band. Angenommen, in der Leitung A3 trete Störrauschen auf, wenn der Schalter 20 eingeschaltet ist. In diesem Fall wird ein Teil des Störrauschens am Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben. Als Ergebnis umfasst die am Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebene Spannung die Wechselstromkomponente, und der Stromversorgungsspannungswert Vp fluktuiert, wie in 4 gezeigt.
Ein weiterer Teil des Störrauschens pflanzt sich erst zur Leitung A1, dann zum Schalter 20, dann zu den Leitungen A2 und A4 und schließlich zum dritten Widerstand R3 fort und wird dann am Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben. Als Ergebnis umfasst die am Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebene Spannung die Wechselstromkomponente, und der erste Eingangsspannungswert Vi1 fluktuiert ebenso, wie in 4 gezeigt ist.
Eine Fortpflanzungsdistanz des am Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebenen Störrauschens unterschiedet sich von einer Fortpflanzungsdistanz des am Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebenen Störrauschens. Daher unterscheidet sich ein Zeitpunkt, zu dem der Stromversorgungsspannungswert Vp aufgrund des Störrauschens fluktuiert, von einem Zeitpunkt, zu dem der erste Eingangsspannungswert Vi1 aufgrund des Störrauschens fluktuiert. Außerdem unterscheidet sich die Impedanz der Elemente, die das am Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebene Störrauschen durchläuft, von der Impedanz der Elemente, die das am Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebene Störrauschen durchläuft. Aus diesem Grund unterscheidet sich die Wellenform des Teils, das dem Störrauschen ausgesetzt ist, das am Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben wird, von der Wellenform des Teils, das dem Störrauschen ausgesetzt ist, das am Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben wird.
Als Ergebnis kann der Differenzwert zwischen dem Stromversorgungsspannungswert Vp und dem ersten Eingangsspannungswert Vi1 nicht konstant gehalten werden, und er fluktuiert somit aufgrund des Störrauschens, wie in 4 gezeigt ist. Wenn Störrauschen vorhanden ist, fluktuiert somit der Wert der von dem Differenzverstärker 40 ausgegebenen Spannung ungeachtet des Schalterstromwerts Is; außerdem fluktuiert der Schalterspannungswert Vs. Der Differenzverstärker 40 gibt folglich eine fehlerhafte Spannung aus.
5 ist ein Diagramm, das Wellenformen des Stromversorgungsspannungswerts Vp, des ersten Eingangsspannungswerts Vi1 und eines Differenzwerts, wenn der erste Kondensator C1 vorhanden ist, zeigt. Auch der in 5 gezeigte Differenzwert wird durch Subtrahieren des ersten Eingangsspannungswerts Vi1 von dem Stromversorgungsspannungswert Vp berechnet. Die waagrechte Achse stellt die Zeit dar.
Wenn der erste Kondensator C1 vorhanden ist, wandert die Wechselstromkomponente der Spannung, wie durch die Pfeile in 4 gezeigt ist, über den ersten Kondensator C1 und den Bypasskondensator C4 zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 hin und her. Als Ergebnis fluktuieren der Stromversorgungsspannungswert Vp und der erste Eingangsspannungswert Vi1, wenn Störrauschen im Stromversorgungsanschluss oder Minusanschluss vorhanden ist, auf die gleiche Weise, wie in 5 gezeigt ist. Der Differenzwert zwischen dem Stromversorgungsspannungswert Vp und dem ersten Eingangsspannungswert Vi1 fluktuiert somit kaum. Außerdem ist der Differenzwert im Wesentlichen konstant.
Als Nächstes wird ein Betrieb des zweiten Kondensators C2 beschrieben. Der zweite Kondensator C2 wird auf die gleiche Weise wie der erste Kondensator C1 betrieben. Angenommen, in der Leitung A3 trete Störrauschen auf, wenn der Schalter 20 eingeschaltet ist. In diesem Fall wird ein Teil des Störrauschens am Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben. Als Ergebnis umfasst die am Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebene Spannung die Wechselstromkomponente, und der Stromversorgungsspannungswert Vp fluktuiert. Ein weiterer Teil des Störrauschens pflanzt sich erst zur Leitung A1, dann zum Schalter 20, dann zur Leitung A2, dann zum ersten Widerstand R1, dann zur Leitung A5 und schließlich zum vierten Widerstand R4 fort und wird dann am Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben. Als Ergebnis umfasst die am Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebene Spannung die Wechselstromkomponente, und der zweite Eingangsspannungswert Vi2 fluktuiert ebenso wie der erste Eingangsspannungswert Vi1.
Wenn der zweite Kondensator C2 nicht bereitgestellt ist bzw. fehlt, unterscheidet sich ein Fortpflanzungspfad des am Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebenen Störrauschens von einem Fortpflanzungspfad des am Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebenen Störrauschens. Daher unterscheidet sich ein Zeitpunkt, zu dem der Stromversorgungsspannungswert Vp aufgrund des Störrauschens fluktuiert, von einem Zeitpunkt, zu dem der zweite Eingangsspannungswert Vi2 aufgrund des Störrauschens fluktuiert. Außerdem unterscheidet sich die Wellenform des Teils, das dem Störrauschen ausgesetzt ist, das am Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben wird, von der Wellenform des Teils, das dem Störrauschen ausgesetzt ist, das am Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben wird. Wenn Störrauschen vorhanden ist, fluktuiert somit der Wert der von dem Differenzverstärker 40 ausgegebenen Spannung ungeachtet des Schalterstromwerts Is; außerdem fluktuiert der Schalterspannungswert Vs. Der Differenzverstärker 40 gibt folglich eine fehlerhafte Spannung aus.
Wenn der zweite Kondensator C2 vorhanden ist, wandert die Wechselstromkomponente der Spannung über den zweiten Kondensator C2 und den Bypasskondensator C4 zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 hin und her. Als Ergebnis fluktuieren der Stromversorgungsspannungswert Vp und der zweite Eingangsspannungswert Vi2, wenn Störrauschen im Stromversorgungsanschluss oder im Plusanschluss vorhanden ist, auf die gleiche Weise. Der Differenzwert zwischen dem Stromversorgungsspannungswert Vp und dem zweiten Eingangsspannungswert Vi2 fluktuiert somit kaum. Außerdem ist der Differenzwert im Wesentlichen konstant.
Wie soweit beschrieben wurde, ist beim Vorhandensein des ersten Kondensators C1 und des zweiten Kondensators C2 sowohl der Differenzwert zwischen dem Stromversorgungsspannungswert Vp und dem ersten Eingangsspannungswert Vi1 als auch der Differenzwert zwischen dem Stromversorgungsspannungswert Vp und dem zweiten Eingangsspannungswert Vi2, selbst wenn Störrauschen vorhanden ist, im Wesentlichen konstant. Dadurch kann der Differenzverstärker 40 eine adäquate Spannung ausgeben, die der Spannung zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1 entspricht. Außerdem gibt der Schalterspannungswert Vs den Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1, das heißt den Schalterstromwert Is, genau an.
Als Nächstes wird ein Betrieb des dritten Kondensators C3 beschrieben. 6 ist ein Diagramm, das Wellenformen des ersten Eingangsspannungswerts Vi1, des zweiten Eingangsspannungswerts Vi2 und eines Differenzwerts, wenn der dritte Kondensator C3 nicht bereitgestellt ist, zeigt. Der in 6 gezeigte Differenzwert wird durch Subtrahieren des zweiten Eingangsspannungswerts Vi2 von dem ersten Eingangsspannungswert Vi1 berechnet. Die waagrechte Achse stellt die Zeit dar.
Angenommen, in der Leitung A2 trete Störrauschen auf, wenn der Schalter 20 eingeschaltet ist. In diesem Fall wird ein Teil des Störrauschens über die Leitung A4 und den dritten Widerstand R3 am Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben. Als Ergebnis umfasst die am Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebene Spannung die Wechselstromkomponente und der erste Eingangsspannungswert Vi1 fluktuiert. Ein weiterer Teil des Störrauschens wird über den ersten Widerstand R1, die Leitung A5 und den vierten Widerstand R4 am Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben. Als Ergebnis umfasst die am Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebene Spannung die Wechselstromkomponente und der zweite Eingangsspannungswert Vi2 fluktuiert ebenso.
Eine Fortpflanzungsdistanz des am Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebenen Störrauschens unterschiedet sich von einer Fortpflanzungsdistanz des am Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebenen Störrauschens. Daher unterscheidet sich ein Zeitpunkt, zu dem der erste Eingangsspannungswert Vi1 aufgrund des Störrauschens fluktuiert, von einem Zeitpunkt, zu dem der zweite Eingangsspannungswert Vi2 aufgrund des Störrauschens fluktuiert. Außerdem unterscheidet sich die Impedanz der Elemente, welche das am Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebene Störrauschen durchläuft, von der Impedanz der Elemente, welche das am Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegebene Störrauschen durchläuft. Aus diesem Grund unterscheidet sich die Wellenform des Teils, das dem Störrauschen ausgesetzt ist, das am Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben wird, von der Wellenform des Teils, das dem Störrauschen ausgesetzt ist, das am Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben wird.
Als Ergebnis fluktuiert der Differenzwert zwischen dem ersten Eingangsspannungswert Vi1 und dem zweiten Eingangsspannungswert Vi2, wie in 6 gezeigt ist. Wenn Störrauschen vorhanden ist, fluktuiert somit der Wert der von dem Differenzverstärker 40 ausgegebenen Spannung ungeachtet des Schalterstromwerts Is; außerdem fluktuiert der Schalterspannungswert Vs. Der Differenzverstärker 40 gibt folglich eine fehlerhafte Spannung aus.
7 ist ein Diagramm, das Wellenformen des ersten Eingangsspannungswerts Vi1, des zweiten Eingangsspannungswerts Vi2 und eines Differenzwerts beim Vorhandensein des dritten Kondensators C3 zeigt. Auch der in 7 gezeigte Differenzwert wird durch Subtrahieren des zweiten Eingangsspannungswerts Vi2 von dem ersten Eingangsspannungswert Vi1 berechnet. Die waagrechte Achse stellt die Zeit dar.
Wenn der dritte Kondensator C3 vorhanden ist, wandert die Wechselstromkomponente der Spannung, wie durch die Pfeile in 6 gezeigt ist, über den dritten Kondensator C3 zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1 hin und her. Als Ergebnis fluktuieren der erste Eingangsspannungswert Vi1 und der zweite Eingangsspannungswert Vi2, wenn Störrauschen im Plusanschluss oder Minusanschluss vorhanden ist, auf die gleiche Weise, wie in 7 gezeigt ist. Der Differenzwert zwischen dem ersten Eingangsspannungswert Vi1 und dem zweiten Eingangsspannungswert Vi2 fluktuiert somit kaum. Außerdem ist der Differenzwert im Wesentlichen konstant.
Wenn der dritte Kondensator C3 vorhanden ist, ist somit der Differenzwert zwischen dem ersten Eingangsspannungswert Vi1 und dem zweiten Eingangsspannungswert Vi2, selbst wenn Störrauschen vorhanden ist, im Wesentlichen konstant. Dadurch kann der Differenzverstärker 40 eine adäquate Spannung ausgeben, die der Spannung zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1 entspricht. Außerdem gibt der Schalterspannungswert Vs den Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1, das heißt den Schalterstromwert Is, genau an.
Die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 weist den Transistor 41 als variables Widerstandselement auf. Dadurch wird eine einfache Ausgestaltung der Stromversorgungssteuereinrichtung 11 realisiert. Außerdem ist das andere Ende des ersten Kondensators C1 mit dem anderen Ende des zweiten Kondensators C2 verbunden. Die Wechselstromkomponente der Spannung wandert demgemäß nicht über den zweiten Kondensator C2 zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem ersten Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 40. Außerdem wandert die Wechselstromkomponente der Spannung nicht über den ersten Kondensator C1 zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 40.
Der dritte Widerstand R3 und der erste Kondensator C1 bilden außerdem einen RC-Filter aus. Der vierte Widerstand R4 und der zweite Kondensator C2 bilden einen weiteren RC-Filter aus. Das andere Ende des ersten Kondensators C1 und das andere Ende des zweiten Kondensators C2 sind geerdet. Somit stabilisiert sich sowohl der erste Eingangsspannungswert Vi1 als auch der zweite Eingangsspannungswert Vi2, jeweils bezogen auf das Erdungspotenzial.
Ausführungsform 2
8 ist ein Schaltbild einer Stromerfassungsschaltung 21 gemäß Ausführungsform 2. Im Folgenden wird Ausführungsform 2 anhand von Unterschieden zwischen Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 beschrieben. Die Ausgestaltung gemäß Ausführungsform 2 ist mit Ausnahme des nachstehend beschriebenen Teils identisch zur Ausgestaltung gemäß Ausführungsform 1. Komponenten, die jenen aus Ausführungsform 1 gleichen, tragen somit die gleichen Bezugszeichen wie in Ausführungsform 1; auf die erneute Beschreibung dieser Komponenten wird verzichtet.
Ausführungsform 2 unterscheidet sich von Ausführungsform 1 hinsichtlich dessen, wie bei einer Stromversorgungssteuereinrichtung 11 ein erster Kondensator C1 der Stromerfassungsschaltung 21 angeschlossen ist. Wie in Ausführungsform 1 ist gemäß Ausführungsform 2 ein Ende des ersten Kondensators C 1 über einen dritten Widerstand R3 und eine Leitung A4 mit einem stromaufwärtigen Ende eines ersten Widerstands R1 verbunden. Das andere Ende des ersten Kondensators C1 ist mit einem Ende eines zweiten Kondensators C2 verbunden. Wie in Ausführungsform 1 beschrieben ist, ist ein Ende eines Bypasskondensators C4 an einem Punkt entlang eines Stromversorgungspfads eines Differenzverstärkers 40 angeschlossen. Das andere Ende des zweiten Kondensators C2 und das andere Ende des Bypasskondensators C4 sind geerdet. Das andere Ende des ersten Kondensators C1 ist somit über den zweiten Kondensator C2 und den Bypasskondensator C4 an einem Punkt entlang des Stromversorgungspfads angeschlossen.
Bei der Stromversorgungssteuereinrichtung 11 mit der vorstehenden Ausgestaltung gemäß Ausführungsform 2 wandert eine Wechselstromkomponente der Spannung über den ersten Kondensator C1, den zweiten Kondensator C2 und den Bypasskondensator C4 zwischen einem Stromversorgungsanschluss und einem Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 hin und her. Als Ergebnis fluktuieren ein Stromversorgungsspannungswert Vp und ein erster Eingangsspannungswert Vi1, wenn Störrauschen vorhanden ist, auf die gleiche Weise, wie in Ausführungsform 1. Der Differenzwert zwischen dem Stromversorgungsspannungswert Vp und dem ersten Eingangsspannungswert Vi1 fluktuiert somit kaum.
Darüber hinaus bilden der erste Kondensator C1, ein dritter Kondensator C3 und Induktoren L4 und L5 einen π-Typ-LC-Filter aus. Der Differenzwert zwischen dem ersten Eingangsspannungswert Vi1 und einem zweiten Eingangsspannungswert Vi2 stabilisiert sich somit besser.
Die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 gemäß Ausführungsform 2 erzielt mit Ausnahme der folgenden Effekte dieselben Effekte wie die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 gemäß Ausführungsform 1. Die ausgenommenen Effekte umfassen: den Effekt, der durch die Verbindung zwischen dem stromversorgungspfadseitigen Ende des ersten Kondensators C1 und dem stromversorgungspfadseitigen Ende des zweiten Kondensators C2 erzielt wird; den Effekt, der durch den RC-Filter erzielt wird, der durch den dritten Widerstand R3 und den ersten Kondensator C1 ausgebildet wird; und den Effekt, der durch den zusätzlichen RC-Filter erzielt wird, der durch den vierten Widerstand R4 und den zweiten Kondensator C2 ausgebildet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Induktoren L4 und L5 gemäß Ausführungsform 2 nicht auf in der entsprechenden Leitung A4 bzw. A5 enthaltene induktive Anteile beschränkt sind, sondern auch Bauelemente sein können.
Ausführungsform 3
9 ist ein Schaltbild einer Stromerfassungsschaltung 21 gemäß Ausführungsform 3. Im Folgenden wird Ausführungsform 3 anhand von Unterschieden zwischen Ausführungsform 1 und Ausführungsform 3 beschrieben. Die Ausgestaltung gemäß Ausführungsform 3 ist mit Ausnahme des nachstehend beschriebenen Teils identisch zur Ausgestaltung gemäß Ausführungsform 1. Komponenten, die jenen aus Ausführungsform 1 gleichen, tragen somit die gleichen Bezugszeichen wie in Ausführungsform 1; auf die erneute Beschreibung dieser Komponenten wird verzichtet.
Ausführungsform 3 unterscheidet sich von Ausführungsform 1 hinsichtlich dessen, wie bei einer Stromversorgungssteuereinrichtung 11 ein erster Kondensator C1 und ein zweiter Kondensator C2 der Stromerfassungsschaltung 21 angeschlossen sind. Wie in Ausführungsform 1 ist gemäß Ausführungsform 3 ein Ende des ersten Kondensators C1 über einen dritten Widerstand R3 und eine Leitung A4 mit dem stromaufwärtigen Ende eines ersten Widerstands R1 verbunden, und ein Ende des zweiten Kondensators C2 ist über einen vierten Widerstand R4 und eine Leitung A5 mit einem stromabwärtigen Ende des ersten Widerstands R1 verbunden. Das andere Ende des ersten Kondensators C1 und das andere Ende des zweiten Kondensators C2 sind mit einem Stromversorgungsanschluss eines Differenzverstärkers 40 verbunden, ohne dass ein Bypasskondensator C4 beteiligt ist. Das andere Ende des ersten Kondensators C1 und das andere Ende des zweiten Kondensators C2 sind nicht geerdet.
Wie vorstehend in Ausführungsform 1 beschrieben ist, versorgt eine Batterie 10 den Differenzverstärker 40 über eine Leitung A3 mit Strom. Hierbei wird der Strom am Stromversorgungsanschluss des Differenzverstärkers 40 eingegeben und an einem GND-Anschluss des Differenzverstärkers 40 ausgegeben. Das andere Ende des ersten Kondensators C1 und das andere Ende des zweiten Kondensators C2 sind somit an die Mitte eines Stromversorgungspfads des Differenzverstärkers 40 angeschlossen. Das stromversorgungspfadseitige Ende des ersten Kondensators C1 ist mit dem stromversorgungspfadseitigen Ende des zweiten Kondensators C2 verbunden.
Bei der Stromversorgungssteuereinrichtung 11 mit vorstehender Ausgestaltung gemäß Ausführungsform 3 wandert eine Wechselstromkomponente der Spannung über den ersten Kondensator C1 zwischen dem Stromversorgungsanschluss und einem Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 hin und her. Außerdem wandert eine Wechselstromkomponente der Spannung über den zweiten Kondensator C2 zwischen dem Stromversorgungsanschluss und einem Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 hin und her.
Wie in Ausführungsform 1 wird ferner durch den dritten Widerstand R3 und den ersten Kondensator C1 ein RC-Filter ausgebildet, und ein weiterer RC-Filter wird durch den vierten Widerstand R4 und den zweiten Kondensator C2 ausgebildet. Außerdem sind das andere Ende des ersten Kondensators C1 und das andere Ende des zweiten Kondensators C2 an die Mitte des Stromversorgungspfads des Differenzverstärkers 40 angeschlossen, anstatt geerdet zu sein. Ein Differenzwert zwischen einem Stromversorgungsspannungswert Vp und einem ersten Eingangsspannungswert Vi1 und ein Differenzwert zwischen dem Stromversorgungsspannungswert Vp und einem zweiten Eingangsspannungswert Vi2 stabilisieren sich somit besser.
Die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 gemäß Ausführungsform 3 erzielt mit Ausnahme der folgenden Effekte dieselben Effekte wie die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 gemäß Ausführungsform 1. Die ausgenommenen Effekte umfassen: den Effekt, der durch den RC-Filter erzielt wird, der durch den dritten Widerstand R3 und den ersten Kondensator C1 ausgebildet wird; und den Effekt, der durch den zusätzlichen RC-Filter erzielt wird, der durch den vierten Widerstand R4 und den zweiten Kondensator C2 ausgebildet wird.
Ausführungsform 4
10 ist ein Schaltbild einer Stromerfassungsschaltung 21 gemäß Ausführungsform 4. Im Folgenden wird Ausführungsform 4 anhand von Unterschieden zwischen Ausführungsform 3 und Ausführungsform 4 beschrieben. Die Ausgestaltung gemäß Ausführungsform 4 ist mit Ausnahme des nachstehend beschriebenen Teils identisch zur Ausgestaltung gemäß Ausführungsform 3. Komponenten, die jenen aus Ausführungsform 3 gleichen, tragen somit gleichen Bezugszeichen wie in Ausführungsform 3; auf die erneute Beschreibung dieser Komponenten wird verzichtet.
Ausführungsform 4 unterscheidet sich von Ausführungsform 3 hinsichtlich dessen, wie bei einer Stromversorgungssteuereinrichtung 11 ein zweiter Kondensator C2 der Stromerfassungsschaltung 21 angeschlossen ist.. Wie in Ausführungsform 3 ist gemäß Ausführungsform 4 ein Ende des zweiten Kondensators C2 über einen vierten Widerstand R4 und eine Leitung A5 mit einem stromabwärtigen Ende eines ersten Widerstands R1 verbunden. Das andere Ende des zweiten Kondensators C2 ist mit einem Ende eines ersten Kondensators C1 verbunden. Wie in Ausführungsform 3 beschrieben ist, ist das andere Ende des ersten Kondensators C1 an einem Punkt entlang eines Stromversorgungspfads eines Differenzverstärkers 40 angeschlossen. Das andere Ende des zweiten Kondensators C2 ist somit über den ersten Kondensator C1 an einem Punkt entlang des Stromversorgungspfads angeschlossen.
Bei der Stromversorgungssteuereinrichtung 11 mit vorstehender Ausgestaltung gemäß Ausführungsform 4 wandert eine Wechselstromkomponente der Spannung über den ersten Kondensator C1 und den zweiten Kondensator C2 zwischen einem Stromversorgungsanschluss und einem Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 hin und her. Als Ergebnis fluktuieren ein Stromversorgungsspannungswert Vp und ein zweiter Eingangsspannungswert Vi2, wenn Störrauschen vorahnden ist, auf die gleiche Weise, wie in Ausführungsform 3. Der Differenzwert zwischen dem Stromversorgungsspannungswert Vp und dem zweiten Eingangsspannungswert Vi2 fluktuiert somit kaum.
Der zweite Kondensator C2, ein dritter Kondensator C3 und Induktoren L4 und L5 bilden darüber hinaus einen π-Typ-LC-Filter aus. Der Differenzwert zwischen dem ersten Eingangsspannungswert Vi1 und dem zweiten Eingangsspannungswert Vi2 stabilisiert sich somit besser.
Die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 gemäß Ausführungsform 4 erzielt mit Ausnahme der folgenden Effekte dieselben Effekte wie die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 gemäß Ausführungsform 3. Die ausgenommenen Effekte umfassen: den Effekt, der durch Anschließen des anderen Endes des zweiten Kondensators C2 an die Mitte des Stromversorgungspfads ohne Beteiligung des ersten Kondensators C1 erzielt wird; den Effekt, der durch den RC-Filter erzielt wird, der durch den dritten Widerstand R3 und den ersten Kondensator C1 ausgebildet wird; und den Effekt, der durch den zusätzlichen RC-Filter erzielt wird, der durch den vierten Widerstand R4 und den zweiten Kondensator C2 ausgebildet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass, wie in Ausführungsform 2, die Induktoren L4 und L5 gemäß Ausführungsform 4 nicht auf in der entsprechenden Leitung A4 bzw. A5 enthaltene induktive Anteile beschränkt sind, sondern auch Bauelemente sein können.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Transistor 41 gemäß Ausführungsform 1 bis 4 nicht auf den p-Kanal-FET beschränkt ist, sondern auch ein pnp-Bipolartransistor sein kann. In diesem Fall entspricht ein Emitter des pnp-Bipolartransistors der Source, ein Kollektor dem Drain und eine Basis dem Gate des p-Kanal-FETs.
Der Transistor 41 kann außerdem ein n-Kanal-FET sein. In diesem Fall ist der Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 über den dritten Widerstand R3 und die Leitung A4 mit dem stromaufwärtigen Ende des ersten Widerstands R1 verbunden. Außerdem ist in diesem Fall der Minusanschluss des Differenzverstärkers 40 über den vierten Widerstand R4 und die Leitung A5 mit dem stromabwärtigen Ende des ersten Widerstands R1 verbunden. Je höher der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstand R1 ist, desto höher ist der Wert der vom Differenzverstärker 40 ausgegebenen Spannung. Der Drain des Transistors 41 ist mit dem Plusanschluss des Differenzverstärkers 40 verbunden, und die Source des Transistors 41 ist mit einem Ende des zweiten Widerstands R2 verbunden.
Je höher der Spannungswert des Gates bezogen auf das Potenzial der Source ist bzw. je höher der Wert der vom Differenzverstärker 40 ausgegebenen Spannung ist, desto kleiner ist der Widerstandswert zwischen Drain und Source des Transistors 41. Eine Spannung wird am Verbindungsknoten zwischen dem Transistor 41 und dem zweiten Widerstand R2 an die Eingabeeinheit 31 des Mikrocomputers 23 ausgegeben. Je kleiner der Widerstandswert zwischen Drain und Source des Transistors 41, desto größer ist der Schalterspannungswert. Die Stromversorgungssteuereinrichtung 11 mit dieser Ausgestaltung kann ebenfalls dieselben Effekte wie in Ausführungsform 1 bis 4 erzielen.
Der Transistor 41 kann darüber hinaus zum Beispiel ein npn-Bipolartransistor oder ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) sein. Ein Kollektor des npn-Bipolartransistors entspricht dem Drain, ein Emitter der Source und eine Basis dem Gate des n-Kanal-FETs. Ein Kollektor des IGBTs entspricht dem Drain, ein Emitter der Source und eine Basis dem Gate des n-Kanal-FETs.
Außerdem kann der dritte Kondensator C3 indirekt zwischen die zwei Enden des Widerstands R1 geschaltet sein. Gemäß einem Beispiel kann ein Ende des dritten Kondensators C3 über den dritten Widerstand R3 und die Leitung A4 mit einem Ende des ersten Widerstands R1 verbunden sein, und das andere Ende des dritten Kondensators C3 über den vierten Widerstand R4 und die Leitung A5 mit dem anderen Ende des ersten Widerstands R1 verbunden sein. Gemäß einem weiteren Beispiel kann ein Ende des dritten Kondensators C3 über die Leitung A4 mit einem Ende des ersten Widerstands R1 verbunden sein, und das andere Ende des dritten Kondensators C3 kann über die Leitung A5 mit dem anderen Ende des ersten Widerstands R1 verbunden sein. Bei den beiden vorstehenden Beispielen kann ein Kondensator, der verschieden vom Kondensator C3 ist, direkt zwischen die zwei Enden des ersten Widerstands R1 geschaltet sein, um gemäß Ausführungsform 2 und 4 einen π-Typ-LC-Filter auszubilden. Dieser verschiedene Kondensator dient als vierter Kondensator.
Der Schalter 20 gemäß Ausführungsform 1 bis 4 ist außerdem nicht auf den n-Kanal-FET beschränkt, sondern kann zum Beispiel auch ein p-Kanal-FET, ein Bipolartransistor oder ein Relaiskontakt sein. Ferner ist eine Ausgestaltung zum Verhindern eines Überstroms nicht auf Software für den Mikrocomputer 23 beschränkt, sondern kann auch eine Form von Hardware mit einem Komparator sein. In diesem Fall vergleicht der Komparator den Wert der von der Stromerfassungsschaltung 21 ausgegebenen Spannung mit einem festgelegten Spannungswert und gibt abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs eine High-Pegel-Spannung oder eine Low-Pegel-Spannung aus. Wenn die von dem Komparator ausgegebene Spannung angibt, dass der Wert der von der Stromerfassungsschaltung 21 ausgegebenen Spannung größer als oder gleich groß wie der festgelegte Spannungswert ist, schaltet die Ansteuerschaltung 22 den Schalter 20 aus.
Die soweit offenbarten Ausführungsformen 1 bis 4 beschreiben in jeder Hinsicht lediglich Beispiele und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll nicht durch die vorstehend beschriebenen Bedeutungen beschränkt sein, sondern durch die nachstehenden Ansprüche definiert sein. Bedeutungen, die der Beschreibung der Ansprüche äquivalent sind, und alle Abwandlungen sollen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche liegen.
Bezugszeichenliste

1:: Stromerzeugungssystem
10:: Batterie
11:: Stromversorgungssteuereinrichtung
12:: Last
20:: Schalter
21:: Stromerfassungsschaltung
22:: Ansteuerschaltung
23:: Mikrocomputer
30:: Ausgabeeinheit
31,32:: Eingabeeinheit
33:: A/D-Wandlereinheit
34:: Speichereinheit
35:: Steuereinheit
36:: interner Bus
40:: Differenzverstärker
41:: Transistor (variables Widerstandselement)
A1, A2, A3, A4:: Leitung
C1:: erster Kondensator
C2:: zweiter Kondensator
C3:: dritter Kondensator
C4:: Bypasskondensator
E1:: Speichermedium
L1, L2, L3:: Induktor
L4:: Induktor (erster Induktor)
L5:: Induktor (zweiter Induktor)
P1:: Computerprogramm
R1:: erster Widerstand
R2:: zweiter Widerstand
R3:: dritter Widerstand
R4:: vierter Widerstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017118791 A [0002, 0003]

Claims

Stromversorgungssteuereinrichtung (11) zum Steuern einer Stromversorgung über einen Schalter (20) durch Ein- und Ausschalten des Schalters (20), wobei die Stromversorgungssteuereinrichtung (11) aufweist: einen Widerstand (R1), der in einem Strompfad eines über den Schalter (20) fließenden Stroms angeordnet ist; einen Differenzverstärker (40) zum Ausgeben einer Spannung, die einem Wert einer Spannung zwischen zwei Enden des Widerstands (R1) entspricht; einen ersten Kondensator (C1), der zwischen einen Punkt entlang eines Stromversorgungspfads des Differenzverstärkers (40) und ein stromaufwärtiges Ende des Widerstands (R1) geschaltet ist; und einen zweiten Kondensator (C2), der zwischen einen Punkt entlang des Stromversorgungspfads und ein stromabwärtiges Ende des Widerstands (R1) geschaltet ist.
Stromversorgungssteuereinrichtung (11) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein variables Widerstandselement (41), dessen erstes Ende mit dem stromaufwärtigen Ende des Widerstands (R1) verbunden ist und dessen Widerstandswert zwischen dem ersten Ende und einem zweiten Ende abhängig von einem Wert der Spannung fluktuiert, die der Differenzverstärker (40) ausgibt; und einen zweiten Widerstand (R2), dessen eines Ende mit dem zweiten Ende des variablen Widerstandselements (41) verbunden ist, wobei an einem Verbindungsknoten zwischen dem variablen Widerstandselement (41) und dem zweiten Widerstand (R2) eine Spannung ausgegeben wird.
Stromversorgungssteuereinrichtung (11) nach Anspruch 2, wobei das variable Widerstandselement (41) ein Transistor ist, der Widerstandswert zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende von einem Wert einer Spannung abhängt, die an einem Steuerende des variablen Widerstandselements (41) eingegeben wird, und der Differenzverstärker (40) eine Spannung an das Steuerende ausgibt.
Stromversorgungssteuereinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Ende des ersten Kondensators (C1) auf der Seite des Stromversorgungspfads mit einem Ende des zweiten Kondensators (C2) auf der Seite des Stromversorgungspfads verbunden ist.
Stromversorgungssteuereinrichtung (11) nach Anspruch 4, ferner aufweisend: einen dritten Widerstand (R3); und einen vierten Widerstand (R4), wobei der erste Kondensator (C1) über den dritten Widerstand (R3) mit dem stromaufwärtigen Ende des Widerstands (R1) verbunden ist und der zweite Kondensator (C2) über den vierten Widerstand (R4) mit dem stromabwärtigen Ende des Widerstands (R1) verbunden ist.
Stromversorgungssteuereinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Kondensator (C 1) über den zweiten Kondensator (C2) an den Punkt entlang des Stromversorgungspfads angeschlossen ist.
Stromversorgungssteuereinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Kondensator (C2) über den ersten Kondensator (C 1) an den Punkt entlang des Stromversorgungspfads angeschlossen ist.
Stromversorgungssteuereinrichtung (11) nach Anspruch 6 oder 7, ferner aufweisend: einen ersten Induktor; einen zweiten Induktor; und einen dritten Kondensator (C3), der zwischen die zwei Enden des Widerstands (R1) geschaltet ist, wobei der erste Kondensator (C1) über den ersten Induktor mit dem stromaufwärtigen Ende des Widerstands (R1) verbunden ist und der zweite Kondensator (C2) über den zweiten Induktor mit dem stromabwärtigen Ende des Widerstands (R1) verbunden ist.
Stromversorgungssteuereinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend: einen vierten Kondensator (C4), der zwischen die zwei Enden des Widerstands (R1) geschaltet ist.