DE112015003619T5

DE112015003619T5 - Schaltnetzteil

Info

Publication number: DE112015003619T5
Application number: DE112015003619.9T
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Uno
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2017-04-27
Also published as: CN106489232B; WO2016021283A1; US20170149333A1; CN106489232A; US9966844B2; JPWO2016021283A1; JP6327347B2

Abstract

Ein Schaltnetzteil (101) beinhaltet einen Abwärtswandler (10), der eingerichtet ist, einen Eingangsstrom durch Ein/Ausschalten von Schaltelementen (Q1 und Q2) herunter zu transformieren, ein Schaltelement (Q3), das zwischen dem Abwärtswandler (10) und Spannungsausgangsabschnitten (P21 und P22) verbunden ist, und einen Mikrocontroller (13). Eine eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung und eine ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung, die durch Elemente mit den gleichen Spezifikationen eingerichtet sind, sind mit dem Eingang bzw. Ausgang des Schaltelements (Q3) verbunden. Der Mikrocontroller (13) speichert Koeffizienten eines Ausdrucks, die extern auf Grundlage einer Spannung, die durch die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert werden, und einer Spannung, die an den Spannungsausgangsabschnitten (P21 und P22) detektiert wird, berechnet werden. Der Mikrocontroller (13) korrigiert einen Messwert einer Zwischenkreisspannung, die durch die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert wird, mithilfe eines Ausdrucks und der gespeicherten Koeffizienten. Daher wird ein Schaltnetzteil bereitgestellt, das in der Lage ist, ein Detektionsergebnis einer Spannung in der Mitte einer Schaltung ohne einen Spannungsdetektionsanschluss zu korrigieren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil, das einen Wandler beinhaltet.
Technischer Hintergrund
Bei einem Schaltnetzteil, das einen Wandler beinhaltet, werden Spannung und Stromstärke des Wandlers zur Detektion einer Unregelmäßigkeit oder eines Betriebszustands gemessen. Ein Fehler (Abweichung) einer Ausgangsspannung, der durch Variationen im Widerstand einer Verkabelung und einer Referenzspannung verursacht wird, wird in einer Speichervorrichtung zum Zeitpunkt des Fabrikversands zum Zweck der Korrektur gespeichert.
Zum Beispiel offenbart Patentdokument 1 eine Stromzufuhr-Fehlerdetektionsschaltung, die eine Unregelmäßigkeit einer als Gleichspannungswandler ausgebildeten Stromzufuhr detektiert und die Ausgabe einer Eingangsspannung unmittelbar an die Seite einer Last zum Zeitpunkt der Detektion der Unregelmäßigkeit verhindert. Wie in Patentdokument 1 offenbart, wird ein Hinweis auf einen Fehler eines Schaltelements auf Grundlage eines Eingangsstroms detektiert, der in das Schaltelement fließt, das mit einer Ausgangsleitung hin zu der Seite der Last und einer Spannung über dem Schaltelement in Reihe geschaltet ist. Patentdokument 2 offenbart ein Netzteil, das einen Grenzwert in einem EEPROM gespeichert, der auf Grundlage der Spannung einer Last berechnet wird, die zum Zeitpunkt des Fabrikversands detektiert wurde und vergleicht diesen Grenzwert mit der Spannung einer Last, um eine Unregelmäßigkeit auf Seiten der Last mit hoher Genauigkeit zu detektieren.
Zitierungen
Patentliteratur

Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2013-78203
Patentdokument 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2009-100496

Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Ein Messungsanschluss zum externen Messen einer Spannung ist jedoch normalerweise nicht in der Mitte einer Schaltung bereitgestellt. Es ist daher nicht möglich, eine Spannung über einem Schaltelement direkt zu messen und einen Spannungswert zu korrigieren, wie in Patentdokument 1 offenbart. Um eine Spannung über dem Schaltelement zu detektieren und einen Spannungswert zu korrigieren ist es erforderlich, zusätzlich einen Detektionsanschluss bereitzustellen. In diesem Fall erhöht sich die Anzahl an Bauteilen. Dies führt zu einer Zunahme der Größe einer Vorrichtung.
Die Spannung einer Last, gemessen zum Zeitpunkt der Fabriklieferung, wird als Wert durch Messung mit hoher Genauigkeit erhalten. Selbst in einem Fall, bei dem das in Patentdokument 2 offenbarte Korrekturverfahren angewendet wird, wird ein Messanschluss zum externen Messen einer Spannung daher in der Mitte einer Schaltung benötigt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schaltnetzteil anzugeben, das in der Lage ist, eine Spannung in der Mitte einer Schaltung zu detektieren und ein Messergebnis zu korrigieren, ohne einen Spannungskorrekturanschluss vorzusehen.
Lösung des Problems
Ein Schaltnetzteil gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Wandler, der eingerichtet ist, eine in einen Spannungseingangsabschnitt eingebrachte Eingangsspannung in eine vorgegebene Spannung zu wandeln, indem ein Schaltelement ein- bzw. ausgeschaltet wird, eine erste Halbleitervorrichtung mit Schalteigenschaften, die mit einer Eingangs- oder Ausgangsseite des Wandlers in Reihe geschaltet ist, eine erste Spannungsdetektionsschaltung, die eingerichtet ist, eine erste Spannung zu detektieren, bei der es sich um eine Spannung an einem ersten Ende der mit dem Wandler verbundenen ersten Halbleitervorrichtung handelt, eine zweite Spannungsdetektionsschaltung, die eingerichtet ist, eine zweite Spannung zu detektieren, bei der es sich um eine zweite Spannung an einem zweiten Ende der ersten Halbleitervorrichtung handelt, Abtastmittel, die eingerichtet sind, ein von jeweils der ersten Spannungsdetektionsschaltung und zweiten Spannungsdetektionsschaltung detektiertes Detektionssignal mit einer Referenzspannung zum Abtasten zu vergleichen, eine Spannungsberechnungseinheit, die eingerichtet ist, einen Messwert von jeweils der ersten Spannung und zweiten Spannung mithilfe von durch die Abtastmittel erzeugten Spannungsdaten in einem vorgegebenen Ausdruck zu berechnen, Speichermittel, die eingerichtet sind, einen Koeffizienten des Ausdrucks zu speichern, und Kommunikationsmittel, die eingerichtet sind, einen Messwert von jeweils der ersten Spannung der zweiten Spannung, berechnet durch die Spannungsberechnungseinheit, an eine externe Vorrichtung zu übertragen und den Koeffizienten von der externen Vorrichtung zu erhalten. Die erste Spannungsdetektionsschaltung und die zweite Spannungsdetektionsschaltung sind auf gleiche Weise eingerichtet und beinhalten Elemente mit den gleichen Spezifikationen. Das Abtastmittel nutzt die gleiche Referenzspannung zum Abtasten von Detektionssignalen, die durch die erste Spannungsdetektionsschaltung und die zweite Spannungsdetektionsschaltung detektiert wurden. Der gleiche Ausdruck wird zur Berechnung von Messwerten der ersten Spannung und der zweiten Spannung verwendet, und in dem Ausdruck wird der gleiche Koeffizient verwendet.
Vermittels dieser Ausgestaltung enthalten die Detektionsergebnisse von Spannungen (erste Spannung und die zweite Spannung) an beiden Enden der mit dem Wandler verbundenen ersten Halbleitervorrichtung Fehler, die durch jedes Element in den Detektionsschaltungen verursacht werden, jedoch ist der Unterschied zwischen den Fehler nicht vorhanden oder vernachlässigbar. Deshalb ist es möglich, Messwerte der Spannungen an beiden Enden auf die gleiche Weise zu berechnen, um den Einfluss der Fehler zu beseitigen. In einem Fall, bei dem die erste Halbleitervorrichtung mit einer Eingangsseite des Wandlers verbunden ist, kann die Spannung eines Eingangsanschlusses des Schaltnetzteils unmittelbar gemessen werden, um die zweite Spannung der ersten Halbleitervorrichtung zu erhalten. In einem Fall, bei dem die erste Halbleitervorrichtung mit einer Ausgangsseite des Wandlers verbunden ist, kann die Spannung eines Ausgangsanschlusses des Schaltnetzteils unmittelbar gemessen werden, um die zweite Spannung der ersten Halbleitervorrichtung zu erhalten.
Koeffizienten, die in einem Ausdruck zur Berechnung eines Messwerts aus einem Detektionssignal verwendet werden, welches vermittels einer Detektionsschaltung erhalten wird, werden berechnet und gespeichert, so dass der unmittelbar gemessene Messwert der Eingangsspannung (oder Ausgangsspannung) und ein Messwert, der von der zweiten Spannung erhalten wird, detektiert durch die Detektionsschaltung, zueinander passen. Durch Verwendung der Koeffizienten in einem Ausdruck zur Berechnung eines ersten Spannungsmesswerts aus einem Detektionssignal, das durch die Detektionsschaltung zwischen der ersten Halbleitervorrichtung und dem Wandler erhalten wird, kann ein erster Spannungsmesswert berechnet werden. Ein Messwert der ersten Spannung kann deshalb ohne einen Messanschluss zum unmittelbaren Messen der ersten Spannung korrigiert werden. Im Ergebnis kann ein kleinbauendes, hocheffizientes Schaltnetzteil bereitgestellt werden.
Die erste Spannungsdetektionsschaltung und die zweite Spannungsdetektionsschaltung sind bevorzugt Widerstands-Spannungsteilerschaltungen. Hierbei können die erste Spannung und die zweite Spannung mit einer einfachen Ausgestaltung detektiert werden.
Jeweilige Widerstandselemente in der Widerstands-Spannungsteilerschaltung haben bevorzugt die gleiche Herstellungschargennummer. Vermittels dieser Ausgestaltung können die Variationen im Detektionsergebnis, die durch den Einfluss jedes Elements in einer Detektionsschaltung verursacht werden, weiter verringert werden.
Jeweilige Widerstandselemente in den Widerstands-Spannungsteilerschaltungen sind bevorzugt Elemente in einem einzelnen Dünnfilm-Netzwerkwiderstand. Vermittels dieser Ausgestaltung kann ein Fehler, der durch jedes Element in einer Detektionsschaltung verursacht wird, weiter verringert werden.
Die erste Spannungsdetektionsschaltung beinhaltet bevorzugt einen ersten Puffer an einem Ausgangsabschnitt. Die zweite Spannungsdetektionsschaltung beinhaltet bevorzugt einen zweiten Puffer an einem Ausgangsabschnitt. Vermittels dieser Ausgestaltung kann die Referenzspannung einer Widerstands-Spannungsteilerschaltung stabil erzeugt werden und der Fehler eines Spannungsdetektionsergebnisses kann verringert werden.
Der erste Puffer und der zweite Puffer sind bevorzugt Schaltungen, die auf die gleiche Weise eingerichtet sind und bevorzugt Operationsverstärker beinhalten, und die Operationsverstärker sind bevorzugt in einem einzelnen Chip bereitgestellt. Vermittels dieser Ausgestaltung kann ein durch den Einfluss von Puffern verursachter Fehler beseitigt werden.
Die erste Halbeitervorrichtung ist bevorzugt ein MOSFET. Vermittels dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Ausgabe einer Überspannung aus dem Schaltnetzteil durch Ausschalten des MOSFETs zu verhindern, wenn zum Beispiel ein Wandler ausfällt.
Die erste Halbleitervorrichtung ist bevorzugt eine Diode. Vermittels dieser Ausgestaltung kann der Rückfluss eines Stroms von einer Batterie verhindert werden, zum Beispiel in einem Fall, bei dem die Batterie mit einem Schaltnetzteil entgegengesetzt gepolt verbunden ist.
Das Schaltnetzteil beinhaltet bevorzugt eine zweite Halbleitervorrichtung mit Schalteigenschaften, welche mit der Eingangsseite des Wandlers verbunden ist, eine dritte Spannungsdetektionsschaltung, die eingerichtet ist, eine dritte Spannung zu detektieren, bei der es sich um eine Spannung an einem ersten Ende der zweiten Halbleitervorrichtung verbunden mit dem Wandler handelt, eine vierte Spannungsdetektionsschaltung, die eingerichtet ist, eine vierte Spannung zu detektieren, bei der es sich um eine Spannung an einem zweiten Ende der zweiten Halbleitervorrichtung handelt, Abtastmittel, die eingerichtet sind, ein Detektionssignal, das von jeweils der dritten Spannungsdetektionsschaltung und der vierten Spannungsdetektionsschaltung detektiert wurde, mit einer Referenzspannung zum Abtasten zu vergleichen, eine Spannungsberechnungseinheit, die eingerichtet ist, einen Messwert von jeweils der dritten Spannung und vierten Spannung mithilfe von Spannungsdaten, die durch die Abtastmittel erzeugt werden, in einem vorgegebenen Ausdruck zu berechnen, Speichermittel, die eingerichtet sind, einen Koeffizienten des Ausdrucks zu speichern, und Kommunikationsmittel, die eingerichtet sind, einen Messwert von jeweils der dritten Spannung und der vierten Spannung berechnet durch die Spannungsberechnungseinheit an eine externe Vorrichtung zu übertragen und den Koeffizienten von der externen Vorrichtung zu empfangen. Die erste Halbleitervorrichtung ist mit der Ausgangsseite des Wandlers verbunden. Die dritte Spannungsdetektionsschaltung und die vierte Spannungsdetektionsschaltung sind bevorzugt auf die gleiche Weise eingerichtet und beinhalten bevorzugt Elemente mit den gleichen Spezifikationen. Das Abtastmittel verwendet bevorzugt die gleiche Referenzspannung zum Abtasten von Detektionssignalen, die durch die dritte Spannungsdetektionsschaltung und die vierte Spannungsdetektionsschaltung detektiert wurden. Der gleiche Ausdruck wird bevorzugt zur Berechnung von Messwerten der dritten Spannung und der vierten Spannung verwendet und in dem Ausdruck wird der gleiche Koeffizient verwendet.
Vermittels dieser Ausgestaltung wird ein kleinbauendes hocheffizientes Schaltnetzteil bereitgestellt, das in der Lage ist, Messwerte von sowohl der Eingangsspannung als auch der Ausgangsspannung eines Wandlers zu korrigieren.
Die dritte Spannungsdetektionsschaltung und die vierte Spannungsdetektionsschaltung sind bevorzugt Widerstands-Spannungsteilerschaltungen. Hierbei können die dritte Spannung und die vierte Spannung mit einer einfachen Ausgestaltung detektiert werden.
Jeweilige Widerstandselemente in den Widerstands-Spannungsteilerschaltungen haben bevorzugt die gleiche Herstellungschargennummer. Vermittels dieser Ausgestaltung können Variationen in dem Detektionsergebnis, die durch den Einfluss jedes Elements in einer Detektionsschaltung verursacht werden, weiter verringert werden.
Jeweilige Widerstandselemente in den Widerstands-Spannungsteilerschaltungen sind bevorzugt Elemente in einem einzelnen Dünnfilm-Netzwerkwiderstand. Vermittels dieser Ausgestaltung kann ein Fehler, der durch jedes Element in einer Detektionsschaltung verursacht wird, weiter verringert werden.
Die dritte Spannungsdetektionsschaltung beinhaltet bevorzugt einen dritten Puffer an einem Ausgangsabschnitt. Die vierte Spannungsdetektionsschaltung beinhaltet bevorzugt einen vierten Puffer an einem Ausgangsabschnitt. Vermittels dieser Ausgestaltung kann die Referenzspannung einer Widerstands-Spannungsteilerschaltung stabil generiert werden und der Fehler eines Spannungsdetektionsergebnisses kann verringert werden.
Der dritte Puffer und der vierte Puffer sind bevorzugt Schaltungen, die auf die gleiche Weise eingerichtet sind und beinhalten bevorzugt Operationsverstärker, und die Operationsverstärker sind bevorzugt in einem einzelnen Chip bereitgestellt. Vermittels dieser Ausgestaltung kann ein Fehler, der durch den Einfluss von Puffern verursacht wird, ausgelöscht werden.
Die zweite Halbleitervorrichtung ist bevorzugt ein MOSFET. Vermittels dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Ausgabe einer Überspannung aus dem Schaltnetzteil durch Ausschalten des MOSFET zu verhindern, wenn ein Wandler zum Beispiel ausfällt.
Die zweite Halbleitervorrichtung ist bevorzugt eine Diode. Vermittels dieser Ausgestaltung kann der Rückfluss eines Stroms aus einer Batterie verhindert werden, zum Beispiel in einem Fall, bei dem die Batterie mit einem Schaltnetzteil entgegengerichtet gepolt verbunden ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung, ohne in der Mitte einer Schaltung einen Messanschluss zum unmittelbaren Messen einer ersten Spannung zwischen einem Wandler und einer ersten Halbleitervorrichtung bereitzustellen, ist es möglich den Messwert der ersten Spannung zu korrigieren. Im Ergebnis kann ein kleibauendes Schaltnetzteil bereitgestellt werden, das ist der Lage ist, eine Spannung mit hoher Genauigkeit auszugeben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Schaltnetzteils gemäß Ausführungsform 1.
2 ist ein Diagramm, das einen Minicontroller umfassend einen einzelnen AD-Wandler veranschaulicht.
3 ist ein Diagramm, das einen Minicontroller umfassend zwei AD-Wandler veranschaulicht.
4 ist ein Schaltungsdiagram eines Schaltnetzteils gemäß Ausführungsform 2.
5 ist ein Schaltungsdiagram eines Schaltnetzteils gemäß Ausführungsform 3.
6 ist ein Schaltungsdiagram eines Schaltnetzteils gemäß Ausführungsform 4.
7 ist ein Schaltungsdiagram eines Schaltnetzteils gemäß Ausführungsform 5.
8 ist ein Schaltungsdiagram eines Schaltnetzteils gemäß Ausführungsform 6.
(Ausführungsform 1)
1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Schaltnetzteils 101 gemäß Ausführungsform 1.
Eine Gleichstromversorgung E1 ist mit Spannungseingangsabschnitten P11 und P12 der Schaltnetzteils 101 verbunden. Eine Batterie E2 ist mit den Spannungsausgangsabschnitten P21 und P22 des Schaltnetzteils 101 verbunden. Das Schaltnetzteil 101 transformiert eine Gleichspannung, die von dem Schaltnetzteil E1 bereitgestellt wird, herunter, und gibt eine resultierende Spannung an die Batterie E2 aus. Die Batterie E2 wird mit der Spannung geladen.
Ein synchroner Abwärtswandler 10 vom Gleichrichter-Typ ist mit den Spannungseingangsabschnitten P11 und P12 vermittels eines Eingangskondensators C1 verbunden. Der Abwärtswandler 10 beinhaltet Schaltelemente Q1 und Q1, eine Induktionsspule L1, und einen Kondensator C2. Die Schaltelement Q1 und Q2 sind n-Typ MOSFETs, und werden bei Anlegen eines Gattersignals von einer Steuerschaltung 11, die später beschrieben wird, einer Schaltsteuerung unterzogen.
Das Schaltnetzteil 101 beinhaltet eine Widerstands-Spannungsteilerschaltung zum Detektieren einer Ausgangsspannung zur Regelung des Abwärtswandlers 10. Die Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltet Widerstände R11 und R12. Eine Ausgangsspannung, die durch die Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert wird, wird in die Steuerschaltung 11 eingegeben.
Die Steuerschaltung 11 beinhaltet eine Referenzspannung Vref, einen Fehlerverstärker 111, einen Komparator 112, und einen Dreieckswellen-Oszillator 113. Die Referenzspannung Vref wird einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Fehlerverstärkers 111 eingegeben, und ein Knoten zwischen den Widerständen R11 und R12 ist mit einem invertierenden Eingangsanschluss (–) des Fehlerverstärkers 111 verbunden. Der Wert der Referenzspannung Vref wird durch einen Mikrocontroller 13 gesteuert, der an späterer Stelle beschrieben wird. Der Fehlerverstärker 111 verstärkt einen Fehler einer Spannung, die an jedem Eingangsanschluss eingegeben wird und gibt eine resultierende Spannung an einen nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Komparators 112 aus.
Der Dreiecks-Wellenoszillator 113 ist mit einem invertierenden Eingangsanschluss (–) des Komparators 112 verbunden. Der Komparator 112 vergleicht eine Spannung, die von dem Fehlerverstärker 111 ausgegeben wird, mit einer Spannung, die von dem Dreieckswellen-Oszillator 113 ausgegeben wird und erzeugt ein Pulsweitenmodulations(PWM)-Signal einer Last entsprechend eines Ergebnisses des Vergleichs. Das durch den Komparator 112 erzeugte PWM-Signal wird in ein Gatter des Schaltelements Q1 eingegeben. Das durch den Generator 112 erzeugte PWM-Signal wird durch eine Inversionsschaltung 114 invertiert und dann in ein Gatter bzw. eine Steuerelektrode des Schaltelements Q2 eingegeben.
Die Steuerschaltung 11 führt eine Schaltsteuerung auf den Schaltelementen Q1 und Q2 auf Grundlage eines Ergebnisses einer Spannungsdetektion durch, die durch die Widerstands-Spannungsteilerschaltung durchgeführt wird, so dass die Ausgangsspannung des Abwärtswandlers 10 einen bestimmten Wert hat. Zum Beispiel in einem Fall, bei dem eine Gleichspannung von der Gleichspannungs-Stromversorgung E1 eingegeben wird, führt die Steuerschaltung 11 eine Schaltsteuerung auf den Schaltelementen Q1 und Q2 aus, so dass eine von dem Abwärtswandler 10 ausgegebene Spannung konstant wird. Im Ergebnis gibt das Schaltnetzteil 101 eine konstante Spannung aus.
Ein Schaltelement Q3 ist mit einer Ausgangsseite des Abwärtswandlers 10 verbunden. Das Schaltelement Q3 ist ein n-Typ MOSFET, und entspricht einer „ersten Halbleitervorrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Drain des Schaltelements Q3 ist mit dem Abwärtswandler 10 verbunden, und ein Source des Schaltelements Q3 ist mit dem Spannungsausgangsabschnitt P21 verbunden. Das Schaltelement Q3 fungiert als Schutzschalter.
Das Schaltelement Q3 wird einer Schaltsteuerung unterzogen, die durch den Mikrocontroller 13 durchgeführt wird. Der Mikrocontroller 13 schaltet das Schaltelement Q3 in einem Fall aus, bei dem eine durch eine eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung, die später beschrieben wird, detektierte Spannung einen Grenzwert überschreitet. Somit kann die Anlegung einer Überspannung an die Batterie E2 in einem Fall verhindert werden, bei dem zwischen Drain und Source des Schaltelements Q1 ein Kurzschluss in dem Abwärtswandler 10 aufgrund eines Ausfalls oder dergleichen auftritt. Selbst in einem Fall, bei dem die Batterie E2 mit den Spannungsausgangsabschnitten P21 und P22 versehentlich entgegengerichtet gepolt verbunden ist, kommt es nicht zu dem Rückfluss eines Stroms von der Batterie E2, wenn das Schaltelement Q3 ausgeschaltet ist, weil die Körperdiode des Schaltelements Q3 entgegengesetzt vorgespannt ist.
Die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung und eine ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung sind an den Eingangs- bzw. Ausgangsseiten des Schaltelements Q3 bereitgestellt. Die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung entspricht einer ersten Spannungsdetektionsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltet Widerstände R21, R22 und R23, und detektiert eine Eingangsspannung des Schaltelements Q3. Die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung entspricht einer zweiten Spannungsdetektionsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die ausgangsseitige-Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltet Widerstände R31, R32, und R33, und detektiert eine Ausgangsspannung des Schaltelements Q3. Die Eingangsspannung des Schaltelements Q3 ist auch eine Ausgangsspannung des Abwärtswandlers 10, und wird nachfolgend als Zwischenkreisspannung bezeichnet. Die Zwischenkreisspannung entspricht einer ersten Spannung gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Ausgangsspannung des Schaltelements Q3 entspricht einer zweiten Spannung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Ausgänge der eingangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung und der ausgangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung sind mit dem Mikrocontroller 13 über Puffer Bf1 bzw. Bf2 verbunden, bei denen es sich um Spannungsfolgerschaltungen handelt. Die Verbindung des Puffer Bf1 und Bf2 mit den Ausgängen des Widerstands-Spannungsteilerschaltungen ermöglicht es, dass ein Referenzsignal von jeder Widerstands-Spannungsteilerschaltung stabil an den Mikrocontroller 13 geliefert wird.
Die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung und die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung sind Schaltungen, bei denen die gleichen Elemente auf die gleiche Art und Weise verbunden sind. Insbesondere handelt es sich bei den Widerständen R21 und R31 um Elemente mit den gleichen Spezifikationen, und die Widerstände R22 und R32 sind Elemente mit den gleichen Spezifikationen, und die Widerstände R23 und R33 sind Elemente mit den gleichen Spezifikationen. Die Widerstände R21, R22, und R23 sind in Reihe geschaltet, und die Widerstände R31, R32 und R33 sind ebenfalls in Reihe geschaltet. Elemente mit den gleichen Spezifikationen bedeutet, dass die Elemente die gleichen Ausfallspannungs-Spezifikationen und die gleichen Produktspezifikationen haben, einschließlich eines Fehlertoleranzbereichs und einer Größe, also die gleiche Produktnummer, zusätzlich zu dem gleichen Nennwiderstand. Die Elemente haben bevorzugt die gleiche Herstellungschargennummer. Die Widerstände R21 und R31 sind bevorzugt Elemente in einem einzelnen Dünnfilm-Netzwerkwiderstand, die Widerstände R22 und R33 sind bevorzugt Elemente in einem einzelnen Dünnfilm-Netzwerkwiderstand, und die Widerstände R23 und R33 sind bevorzugt Elemente in einem einzelnen Dünnfilm-Netzwerkwiderstand, um Fehler, die durch jeweilige Elemente in den Detektionsschaltungen verursacht werden, weiter zu verringern.
Weil die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung und die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung auf die gleiche Weise eingerichtet sind und Elemente mit den gleichen Spezifikationen beinhalten, sind Fehler, die durch die Einflüsse der Elemente beinhaltet in den Ergebnissen der Spannungsdetektion verursacht sind die durch die jeweiligen Schaltungen durchgeführt werden, im Wesentlichen gleich oder vernachlässigbar. Entsprechend kann in einem Fall, bei dem die Spannungsdetektionsergebnisse beinhaltend die Fehler korrigiert werden, der gleiche Korrekturwert für die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung und für die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung verwendet werden. Diese Korrektur wird später beschrieben.
Die Mikrocontroller 13 arbeitet mit einer Steuertreib-Stromversorgung VDD und beinhaltet eine CPU 131, einen Analog-Digital-Wandler 132, einen Speicher 133, und einen Digital-Analog-Wandler 134. Die Mikrocontroller 13 schaltet das Schaltelement Q3 ein/aus. Der Mikrocontroller 13 führt Datenkommunikation mit einer externen Vorrichtung (nicht dargestellt) über einen externen Eingangs/Ausgangsabschnitt P3 durch. Die CPU 131 entspricht einer Spannungsberechnungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Mikrocontroller 13 führt eine Analog-Digital-Wandlung auf einem Referenzsignal durch, das von jedem der eingangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung und der ausgangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung durch den AD-Wandler 132 zugeführt wird, um eine Zwischenkreisspannung und eine Ausgangsspannung zu detektieren. Eine Ausgangsspannung, die durch Analog-Digital-Wandlung erhalten wird, welche durch den AD-Wandler 132 durchgeführt wird, entspricht Spannungsdaten gemäß der vorliegenden Erfindung. Der AD-Wandler 132 entspricht dem Tastmittel gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Mikrocontroller 13 kann einen einzelnen AD-Wandler oder zwei AD-Wandler beinhalten.
2 veranschaulicht einen Fall, bei dem der Mikrocontroller 13 einen einzelnen AD-Wandler beinhaltet. 3 veranschaulicht einen Fall, bei dem der Mikrocontroller 13 zwei AD-Wandler beinhaltet.
In Bezugnahme auf 2 beinhaltet der Mikrocontroller 13 einen Multiplexer (MPX) 13A an einer Stufe vor dem AD-Wandler 132. Eines der Referenzsignale von der eingangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung und der ausgangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung wird in den AD-Wendler 132 eingegeben. Unter Bezugnahme auf 3 beinhaltet der Mikrocontroller 13 zwei AD-Wandler 132A und 132B, die mit der gleichen Referenzspannung betrieben werden. Die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung und die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung sind mit den AD-Wandlern 132A bzw. 132B verbunden. Jeder der AD-Wandler 132A und 132B vergleicht ein analoges Eingangssignal mit einer Vielzahl von Referenzspannungen, die von der Stromversorgungsspannung VDD geteilt wurden, mithilfe einer Vielzahl von Komparatoren und wandelt einen Analogwert in einen Digitalwert auf Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs mithilfe einer Kodiereinrichtung um. In dieser Ausführungsform wird die Steuertreib-Stromversorgung VDD als Referenzspannung für die AD-Wandler verwendet. Jedoch kann eine andere Referenzspannungserzeugungsschaltung bereitgestellt werden und eine vermittels dieser Schaltung erzeugte Spannung kann als Referenzspannung für die AD-Wandler 132A und 132B verwendet werden.
Die in 3 veranschaulichten AD-Wandler 132A und 132B entsprechen Tastmitteln gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Mikrocontroller 13 gibt Ausgangsspannungsdaten des Schaltelements Q3, die durch die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert wurden, an eine externe Vorrichtung über den externen Eingangs/Ausgangsabschnitt P3 aus. Eine externe Vorrichtung ist zum Beispiel eine Auswertungsvorrichtung zum Auswerten des Schaltnetzteils 101 zum Zeitpunkt der Fabrikauslieferung. Diese externe Vorrichtung berechnet Koeffizienten eines Ausdrucks, der verwendet wird, um einen durch den Mikrocontroller 13 in dem Schaltnetzteil 101 detektierten Spannungsmesswert zu korrigieren. Die externe Vorrichtung führt die Berechnung von Koeffizienten durch, zum Beispiel vor dem Fabrikversand des Schaltnetzteils 101. Korrektur mit Hilfe der Koeffizienten wird untenstehend beschrieben.
Ein Messwert einer Zwischenkreisspannung, der durch den Mikrocontroller 13 detektiert wird, beinhaltet einen Fehler, der durch den Einfluss jedes der Widerstände R21, R22 und R23 in der eingangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung verursacht wird, und einen Fehler, der durch die Referenzspannung des AD-Wandlers 132 verursacht wird. Deshalb muss der Mikrocontroller 13 den Messwert einer Zwischenkreisspannung korrigieren.
In einem Fall, bei dem die Koeffizienten berechnet werden, ist es erforderlich, die Zwischenkreisspannung des Abwärtswandler 10 unmittelbar zu messen, um den Messwert der Zwischenkreisspannung mit einem Messwert zu vergleichen, der vermittels der eingangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert wird. Jedoch ist ein Messanschluss normalerweise nicht in der Mitte einer Schaltung bereitgestellt. Die Zwischenkreisspannung des Abwärtswandlers 10 kann nicht unmittelbar gemessen werden. In dieser Ausführungsform misst eine externe Vorrichtung die Ausgangsspannung des Schaltnetzteils 101 an den Spannungsausgangsabschnitten P21 und P211 und vergleicht den Messwert der Ausgangsspannung mit der Ausgangsspannung des Schaltelements Q3, welche durch die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung gemessen wird. Die externe Vorrichtung berechnet die Koeffizienten eines Ausdrucks für die Berechnung des Ausgangsspanungsmesswerts des Abwärtswandlers 10.
Wie oben beschrieben, haben die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung und die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung die gleichen Elemente, die gleiche Ausgestaltung, und die gleiche Referenzspannung des AD-Wandlers 132. Das bedeutet, dass ein Detektionsergebnis eines Signals von der eingangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung und ein Detektionsergebnis eines Signals von der ausgangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung Fehler beinhalten, die durch den Einfluss des gleichen Elements verursacht werden. Dementsprechend können Koeffizienten, die für die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung berechnet werden, auch für die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung verwendet werden.
Bei Detektion der Ausgangsspannung des Schaltelements Q3 von der ausgangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung berechnet der Mikrocontroller 13 einen Korrekturwert der Ausgangsspannung mithilfe von y = ax + b, wobei x den Wert der Ausgangsspannung des Schaltelements Q3 darstellt und y den korrigierten Wert der Ausgangsspannung darstellt.
Ein Teilungsverhältnis der Widerstände R31, R32 und R33 und die Auflösung des AD-Wandlers 132 sind bekannt. Die Ausgangsspannung des Schaltnetzteils 101, welche durch eine hochpräzise Messvorrichtung an den Spannungsausgangsabschnitten P21 und P21 gemessen wird, also die Ausgangsspannung des Schaltelements Q3, wird in eine externe Vorrichtung eingegeben. Der durch diese Messvorrichtung gemessene Spannungswert ist in dem obigen Ausdruck als y dargestellt. Die externe Vorrichtung vergleicht die Ausgangsspannung des Schaltelements Q3, welche durch die Messvorrichtung gemessen wurde, mit der Ausgangsspannung des Schaltelements Q3, welche durch die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert wurde, und berechnet Koeffizienten a und b in dem oben angegebenen Ausdruck auf Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs und bekannten Werten. Die externe Vorrichtung gibt die berechneten Koeffizienten a und b an den Mikrocontroller 13 in dem Schaltnetzteil 101 aus.
Der Mikrocontroller 101 speichert die von der externen Vorrichtung eingegebenen Korrekturwerte a und b in dem Speicher 133. Die Speicherung der Korrekturwerte a und b in dem Speicher 133 führt zu der hochgenauen Erlangung der Messwerte einer Ausgangsspannung und einer Zwischenkreisspannung selbst nach dem Fabrikversand.
Wie oben beschrieben kann das Schaltnetzteil 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Fehler eines Messwerts einer Zwischenkreisspannung korrigieren, ohne dass ein Messanschluss zum unmittelbaren Messen einer Zwischenkreisspannung beinhaltet ist.
Die in dieser Ausführungsform verwendeten Puffer Bf1 und Bf2 müssen nicht zwangsläufig bereitgestellt werden. Jedoch ist es durch das Bereitstellen der Puffer Bf1 und Bf2, welche eine Eingangsimpedanz bzw. einen Eingangswiderstand erhöhen, möglich zu verhindern, dass eine Schaltung, die an einer Stufe vor dem AD-Wandler 132 bereitgestellt ist, das Teilungsverhältnis der Widerstands-Spannungsteilerschaltungen beeinträchtigt. Deshalb kann der Mikrocontroller 13 ein Detektionsergebnis mit hoher Genauigkeit zu erlangen. In einem Fall, bei dem die Puffer Bf1 und BF2 bereitgestellt sind, sind diese bevorzugt Operationsverstärker in einem einzelnen IC-Chip für die Beseitigung von Variationen in Fehlern, die durch den Einfluss der Puffer Bf1 und Bf2 verursacht werden.
(Ausführungsform 2)
4 ist ein Schaltungsdiagram eines Schaltnetzteils 102 gemäß Ausführungsform 2.
In diesem Fall beinhaltet das Schaltnetzteil 102 eine Diode D1 anstelle des in 1 veranschaulichten Schaltelements Q3. Die Diode D1 entspricht der ersten Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Anode der Diode D1 ist mit dem Abwärtswandler 10 verbunden, und eine Kathode der Diode D1 ist mit dem Spannungsausgangsabschnitt P21 verbunden. Abgesehen hiervon weist das Schaltnetzteil 102 die gleiche Schaltungsausgestaltung wie in Ausführungsform 1 auf. Die Diode D1 verhindert den Rückfluss eines Stroms aus der Batterie E2. In diesem Fall wird die Schaltsteuerung der Diode D1 nicht benötigt.
(Ausführungsform 3)
5 ist ein Schaltungsdiagramm eines Schaltnetzteils 103 gemäß Ausführungsform 3.
Wie in Ausführungsform 1, beinhaltet das Schaltnetzteil 103 den Abwärtswandler 10 und das Schaltelement Q3, verbunden mit einer Ausgangsseite des Abwärtswandlers 10. In diesem Beispiel ist die Verbindungsrichtung des Schaltelements Q3 der Richtung aus Ausführungsform 1 entgegengesetzt. Insbesondere ist der Source-Anschluss des Schaltelements Q3 mit dem Abwärtswandler 10 verbunden, und Drain des Schaltelements Q3 ist mit dem Spannungsausgangsabschnitt P21 verbunden.
Das Schaltnetzteil 103 beinhaltet ferner eine Stromdetektionsschaltung 14 zwischen dem Schaltelement Q3 und dem Spannungsausgangsabschnitt P21. Die Stromdetektionsschaltung 14 wird verwendet, um den Rückfluss eines Stroms von der Batterie E2 zu verhindern. Die Stromdetektionsschaltung 14 ist zum Beispiel ein Widerstand und detektiert die Richtung eines fließenden Stroms auf Grundlage der Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Widerstands. Wenn die Stromdetektionsschaltung 14 den Rückfluss eines Stroms detektiert, schaltet der Mikrocontroller 13 das Schaltelement Q3 aus. Im Ergebnis kann der Rückfluss eines Stroms verhindert werden. Dadurch, dass das Schaltelement Q3 dazu verwendet wird, den Rückfluss eines Stroms zu verhindern, ist es möglich, einen Leitungsverlust zu verringern, verglichen mit einem Fall, bei dem die Diode D1 gemäß Ausführungsform 3 verwendet wird.
(Ausführungsform 4)
6 ist ein Schaltungsdiagramm eines Schaltnetzteils 104 gemäß Ausführungsform 4.
In diesem Beispiel beinhaltet das Schaltnetzteil 104 einen isolierten Abwärtswandler 20. Der Abwärtswandler 20 beinhaltet Kondensatoren C3 und C4, Schaltelemente Q5 und Q6, einen Abwärtstransformator T1, Dioden D2 und D3, und eine Induktionsspule L2.
Die Steuerschaltung 11 schaltet die Schaltelemente Q5 und Q6 alternierend ein bzw. aus. Wenn das Schaltelement Q6 in einem EIN-Zustand ist und das Schaltelement Q5 einem AUS-Zustand ist, wird die Diode D2 der Sekundärseite des Abwärtstransformators T1 leitend, die Induktionsspule L2 erregt, der Kondensator C4 geladen, und eine Spannung von dem Abwärtswandler 20 ausgegeben. Wenn das Schaltelement Q6 im AUS-Zustand ist und das Schaltelement Q5 im EIN-Zustand ist, wird die Diode D3 leitend, Erregungsenergie wird aus der Induktionsspule L2 ausgegeben, und eine in dem Kondensator C4 gespeicherte Spannung wird von dem Abwärtswandler 20 ausgegeben.
Wie in Ausführungsform 1, vermittels dieser Ausgestaltung, können die für die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R31, R32 und R33 berechneten Koeffizienten für die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R21, R22 und R23 verwendet werden, um den Fehler einer Zwischenkreisspannung zu korrigieren. Ein Messanschluss zum unmittelbaren Messen einer Zwischenkreisspannung ist somit nicht erforderlich.
(Ausführungsform 5)
7 ist ein Schaltungsdiagramm eines Schaltnetzteils 104 gemäß Ausführungsform 5.
Bei dem Schaltnetzteil 105 ist eine Batterie E3 mit den Spannungseingangsabschnitten P11 und P12 verbunden und eine Last R ist mit den Spannungsausgangsabschnitten P21 und 22 verbunden. Das Schaltnetzteil 105 transformiert die Spannung der Batterie E3 herunter und führt eine resultierte Spannung der Last R zu.
Wie in den Ausführungsformen 1 bis 4, beinhaltet das Schaltnetzteil 105 den Abwärtswandler 10. In den Ausführungsformen 1 bis 4 ist der Abwärtswandler 10 mit den Spannungseingangsabschnitten P11 und P12 verbunden. In dieser Ausführungsform ist der Abwärtswandler 10 mit den Spannungsausgangsabschnitten P21 und P22 verbunden.
Eine Diode D4 ist mit einer Eingangsseite des Abwärtswandlers 10 verbunden. Die Diode D4 entspricht der ersten Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Anode der Diode D4 ist mit dem Spannungseingangsabschnitt P11 verbunden, und die Kathode der Diode D4 ist mit dem Abwärtswandler 10 verbunden. Die Diode D4 verhindert den Rückfluss eines Stroms von einer Batterie E3, wenn die Batterie E3 versehentlich entgegengesetzt gepolt angeschlossen wird.
Eine eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung ist mit der Anodenseite der Diode D4 verbunden, und eine ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung ist mit der Kathodenseite der Diode D4 verbunden. Die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltet die Widerstände R41, R42, und R43, und detektiert die Eingangsspannung der Diode D4. Die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltet die Widerstände R51, R52 und R53, und detektiert die Ausgangsspannung der Diode D4 (nachfolgend als eine Zwischenkreisspannung bezeichnet). Die Zwischenkreisspannung entspricht der ersten Spannung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Eingangsspannung der Diode D4 entspricht der zweiten Spannung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Ausgänge der eingangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung und der ausgangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung sind mit dem Mikrocontroller 13 über Puffer Bf3 bzw. Bf4 verbunden. Die Puffer Bf3 und Bf4 sind Spannungsfolgerschaltungen.
Die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung und die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung sind Schaltungen, bei denen die gleichen Elemente auf die gleiche Weise verwendet werden. Insbesondere sind die Widerstände R41 und R51 Elemente mit den gleichen Spezifikationen, die Widerstände R42 und R52 sind Elemente mit den gleichen Spezifikationen, und die Widerstände R43 und R53 sind Elemente mit den gleichen Spezifikationen. Die Widerstände R41, R42, und R43 sind in Reihe geschaltet, und die Widerstände R51, R52, und R53 sind in Reihe geschaltet.
Dass die Elemente die gleichen Spezifikationen besitzen bedeutet, dass die Elemente die gleichen Ausfallspannungsspezifikationen und die gleichen Produktspezifikationen beinhaltend einen Fehlertoleranzbereich und eine Größe haben, also die gleiche Produktnummer, zusätzlich zu dem gleichen Nennwiderstand. Die Elemente haben bevorzugt die gleiche Herstellungschargennummer. Die Widerstände R41 und R51 sind bevorzugt Elemente in einem einzelnen Dünnfilm-Netzwerkwiderstand, die Widerstände R42 und R52 sind bevorzugt Elemente in einem einzelnen Dünnfilm-Netzwerkwiderstand, und die Widerstände R43 und R53 sind bevorzugt Elemente in einem einzelnen Dünnfilm-Netzwerkwiderstand, um die durch die jeweiligen Elemente in den Detektionsschaltungen verursachten Fehler weiter zu verringern.
In dieser Ausführungsform werden die Koeffizienten eines Ausdrucks zur Berechnung der Eingangsspannung des Abwärtswandlers 10 auf Grundlage der Eingangsspannung der Diode D4 berechnet, welche durch die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert wurde, und der Eingangsspannung des Schaltnetzteils 105, gemessen an den Spannungseingangsabschnitten P11 und P12. Die für die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung berechneten Koeffizienten können auch für die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung verwendet werden. Wie in den Ausführungsformen 1 bis 4 ist es möglich, einen Fehler einer Zwischenkreisspannung ohne einen Messanschluss zum unmittelbaren Messen einer Zwischenkreisspannung zu korrigieren.
(Ausführungsform 6)
8 ist ein Schaltungsdiagramm eines Schaltnetzteils 106 gemäß Ausführungsform 6.
Bei dem Schaltnetzteil 106 ist eine Batterie E4 mit den Spannungseingangs/ausgangssabschnitten P41 und P42 verbunden und eine Batterie E5 ist mit den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P51 und P52 verbunden. Eine Last R1, treibend mit der Batterie E4 als Stromzufuhr und ein Alternator/Motor (nachfolgend lediglich als Motor bezeichnet) 21 sind mit den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P41 und P42 verbunden. Eine Last R2 treibend mit der Batterie E5 als eine Stromzufuhr ist mit den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P51 und P52 verbunden.
Das Schaltnetzteil 106 überträgt Leistung von den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P41 und P42 ab die Spannungseingangs/ausgangsabschnitte P51 und P52 oder von den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P51 und P52 an die Spannungseingangs/ausgangsabschnitte P41 und P42 bidirektional. In einem Fall, bei die Leistung von den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P41 und P42 an die Spannungseingangs/ausgangsabschnitte P51 und P52 übertragen wird, wird das Schaltnetzteil 106 als Abwärts-Chopper betrachtet. In einem Fall, bei dem Leistung von den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P51 und P52 an die Spannungseingangs/ausgangsabschnitte P41 und P42 übertragen wird, wird das Schaltnetzteil 106 als Aufwärts-Chopper bezeichnet.
Das Schaltnetzteil 106 beinhaltet eine Abwärts/Aufwärts-Schaltung 30. Die Abwärts/Aufwärts-Schaltung 30 beinhaltet die Kondensatoren C3 und C4, eine Induktionsspule L3, und Schaltelemente Q4 und Q5. Die Aufwärts/Abwärtsschaltung 30 schaltet die Schaltelemente Q4 und Q5 ein bzw. aus, um eine Spannung herunter zu transformieren, die von der Seite der Spannungseingangs/ausgangsabschnitte P41 und P42 eingegeben wird, und eine Spannung hoch zu transformieren, die von der Seite der Spannungseingangs/ausgangsabschnitte P51 und P52 eingegeben wird.
Das Schaltnetzteil 106 beinhaltet eine erste Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend Widerstände R61 und R62 und eine zweite Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R63 und R64. Die erste Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert die Ausgangsspannung der Aufwärts/Abwärtsschaltung 30 zur Regelung zum Zeitpunkt eines Aufwärtsbetriebs. Die zweite Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert die Ausgangsspannung der Aufwärts/Abwärtsschaltung 30 zur Regelung zum Zeitpunkt des Abwärtsbetriebs. Eine Ausgangsspannung, die durch jede der ersten Widerstands-Spannungsteilerschaltung und der zweiten Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert wird, wird in die Steuerschaltung 11 eingegeben. Die Steuerschaltung 11 führt eine Schaltsteuerung auf den Schaltelementen Q4 und Q5 auf Grundlage eines Ergebnisses der Spannungsdetektion durchgeführt, die durch die Widerstands-Spannungsteilerschaltung durchgeführt wird, so dass die Ausgangsspannung der Aufwärts/Abwärtsschaltung 30 einen bestimmten Wert besitzt.
Das Schaltelement Q6 ist zwischen den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P41 und P42 und der Aufwärts/Abwärtsschaltung 30 verbunden. Das Schaltelement Q6 ist ein MOSFET, dessen Source mit den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P41 verbunden ist und dessen Drain mit der Aufwärts/Abwärtsschaltung 30 verbunden ist. Wie in Ausführungsform 5 ist die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R41, R42 und R43 mit der Source des Schaltelements Q6 verbunden, und die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R51, R52 und R53 ist mit Drain des Schaltelements Q6 verbunden. Die Ausgänge der eingangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung und der ausgangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung sind mit einem Mikrocontroller 23 über Puffer Bf5 bzw. Bf6 verbunden.
Die Puffer Bf5 und BF6 sind bevorzugt Operationsverstärker in einem einzelnen IC-Chip zur Beseitigung von Variationen eines Fehlers, die durch den Einfluss der Puffer Bf5 und Bf6 verursacht werden.
Wenn die Batterie E4 entgegengesetzt gepolt wird, verhindert das Schaltelement Q6 den Rückfluss eines Stroms von der Batterie E4.
Das Schaltelement Q6 entspricht einer zweiten Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend R41, R42, und R43 entspricht einer vierten Spannungsdetektionsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend R51, R52 und R53 entspricht einer dritten Spannungsdetektionsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Schaltelement Q3 ist zwischen den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P51 und P52 und der Aufwärts/Abwärtsschaltung 30 verbunden. Source des Schaltelements Q3 ist mit dem Spannungseingangs/ausgangsabschnitt P51 verbunden, und Drain des Schaltelements Q3 ist mit der Aufwärts/Abwärtsschaltung 30 verbunden. Wie in Ausführungsform 3 ist die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R21, R22 und R23 mit der Source des Schaltelements Q3 verbunden, und die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R31, R32 und R33 ist mit dem Drain des Schaltelement Q3 verbunden. Die Ausgänge der eingangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung und der ausgangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung sind mit dem Mikrocontroller 23 über Puffer (nicht dargestellt) verbunden.
Das Schaltelement Q3 entspricht der ersten Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R21, R22 und R23 entspricht der ersten Spannungsdetektionsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R31, R32 und R33 entspricht der zweiten Spannungsdetektionsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in den Ausführungsformen 1 bis 5, läuft der Mikrocontroller 23 mit der Controller-Treiber-Stromversorgung VDD, und beinhaltet eine CPU, einen AD-Wandler, einen Speicher, und einen DA-Wandler. Der Mikrocontroller 23 schaltet die Schaltelemente Q3 und Q6 aus. Der Mikrocontroller 23 führt eine Datenkommunikation mit einer externen Vorrichtung (nicht dargestellt) über einen externen Eingangs/Ausgangsabschnitt P6 durch. Dieser AD-Wandler entspricht dem Abtastmittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Mikrocontroller 23 führt die Steuerverarbeitung durch, die durch den Mikrocontroller 23, der in den Ausführungsformen 1 bis 5 beschrieben wurde, durchgeführt wird. Zum Beispiel gibt der Mikrocontroller 23 eine Spannung, die durch die ausgangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R31, R32 und R33 detektiert wird, an eine externe Vorrichtung aus. Eine Spannung, die durch eine Hochpräzisions-Messvorrichtung an den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P51 und P52 gemessen wird, wird in die externe Vorrichtung eingegeben. Die externe Vorrichtung vergleicht die Spannung, die durch die Messvorrichtung an den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P51 und P52 gemessen wurde, mit einer Spannung, die durch die Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert wird, und berechnet die Koeffizienten a und b in dem Ausdruck y = ax + b, beschrieben in Ausführungsform 1, auf Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs und bekannten Werten, zum Beispiel des Werts des Widerstands R31. Die externe Vorrichtung gibt die berechneten Koeffizienten a und b an den Mikrocontroller 23 in dem Schaltnetzteil 106 aus.
Die Mikrocontroller 23 speichert die Korrekturwerte a und b, die von der externen Vorrichtung eingegeben wurden, in einem Speicher. Bei Detektion einer Spannung (nachfolgend als eine erste Zwischenkreisspannung bezeichnet) von der eingangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhalten die Widerstände R21 etc., führt der Mikrocontroller 23, wenn das Schaltnetzteil 106 getrieben wird, eine Berechnung durch, um den Fehler der detektierten ersten Zwischenkreisspannung mithilfe der in dem Speicher gespeicherten Korrekturwerte a und b zu korrigieren.
Auf ähnliche Weise gibt der Mikrocontroller 23 eine Spannung, die durch die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R41, R42, und R42 detektiert wurde, an die externe Vorrichtung aus. Eine Spannung, die durch eine Hochpräzisionsmessvorrichtung an den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P41 und P42 gemessen wird, wird der externen Vorrichtung eingegeben. Die externe Vorrichtung vergleicht die Spannung gemessen durch die Messvorrichtung an den Spannungseingangs/ausgangsabschnitten P51 und P52 mit einer Spannung, die durch die eingangsseitige Widerstands-Spannungsteilerschaltung detektiert wird, und berechnet die Koeffizienten a und b in dem oben beschriebenen Ausdruck auf Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs und bekannten Werten, zum Beispiel dem Wert des Widerstands R41. Die externe Vorrichtung gibt die berechneten Koeffizienten a und b an den Mikrocontroller 23 in dem Schaltnetzteil 106 aus.
Der Mikrocontroller 23 speichert die Korrekturwerte a und b, eingegeben von der externen Vorrichtung, in einem Speicher. Bei Detektion einer Spannung (nachfolgend als zweite Zwischenkreisspannung bezeichnet) von der ausgangsseitigen Widerstands-Spannungsteilerschaltung beinhaltend die Widerstände R51, etc., führt der Mikrocontroller 23, wenn das Schaltnetzteil 106 getrieben wird, eine Berechnung durch, um den Fehler der detektierten zweiten Zwischenkreisspannung mithilfe der in dem Speicher gespeicherten Korrekturwerte a und b zu korrigieren.
Wie obenstehend beschrieben, kann das Schaltnetzteil 106 gemäß dieser Ausführungsform die Fehler von Messwerten der ersten Zwischenkreisspannung und der zweiten Zwischenkreisspannung ohne einen Messanschluss zum unmittelbaren Messen der ersten Zwischenkreisspannung und der zweiten Zwischenkreisspannung korrigieren.
Bezugszeichenliste

10: Abwärtswandler
11: Steuerschaltung
13: Mikrocontroller
14: Stromdetektionsschaltung
20: Abwärtswandler
23: Mikrocontroller
30: Aufwärts/Abwärtsschaltung
101, 102, 103, 104, und 105: Schaltnetzteil
111: Fehlerverstärker
112: Komparator
113: Dreieckswellenoszillator
114: Inversionsschaltung
131: CPU
132: AD-Wandler
132A und 132B: AD-Wandler
133: Speicher
134: DA-Wandler
Bf1: (erster Puffer)
Bf2: (zweiter Puffer)
Bf3: (zweiter Puffer)
Bf4: (erster Puffer)
Bf5: (vierter Puffer)
Bf6: (dritter Puffer)
D1, D2, D3, D4: Diode
E1, E2, E3, E4, E5, und E6: Batterie Ein Gleichstrom-Leistungsversorgung
P11 und P12: Spannungseingangsabschnitt
P21 und P22: Spannungsausgangsabschnitt
P3: externer Eingangs/Ausgangsabschnitt
P41 und P41: Spannungseingangs/Ausgangsabschnitt
P51 und P52: Spannungseingangs/Ausgangsabschnitt
P6: externer Eingangs/Ausgangsabschnitt
Q1, Q2, Q3m Q4, Q5 und Q6: Schaltelement
VDD: Referenzsignal
Vref: Referenzspannung

Claims

Schaltnetzteil, aufweisend: einen Wandler, der eingerichtet ist, eine einem Spannungseingangsabschnitt eingegebene Eingangsspannung durch Ein/Ausschalten eines Schaltelements in eine vorgegebene Spannung zu wandeln; eine erste Halbleitervorrichtung mit Schalteigenschaften, die mit einer Eingangs- oder Ausgangsseite des Wandlers in Reihe geschaltet ist; eine erste Spannungsdetektionsschaltung, die eingerichtet ist, eine erste Spannung zu detektieren, die eine Spannung an einem ersten Ende der ersten Halbleitervorrichtung verbunden mit dem Wandler ist; eine zweite Spannungsdetektionsschaltung, die eingerichtet ist, eine zweite Spannung zu detektieren, die eine Spannung an einem zweiten Ende der ersten Halbleitervorrichtung ist; Abtastmittel, die eingerichtet sind, ein Detektionssignal, das durch jede der ersten Spannungsdetektionsschaltung und der zweiten Spannungsdetektionsschaltung detektiert wird, mit einer Referenzspannung zum Abtasten zu vergleichen; eine Spannungsberechnungseinheit, die eingerichtet ist, einen Messwert von jeweils der ersten Spannung und der zweiten Spannung mithilfe von Spannungsdaten, die durch die Abtastmittel erzeugt werden, in einem vorgegebenen Ausdruck zu berechnen; Speichermittel, die eingerichtet sind, einen Koeffizienten des Ausdrucks zu speichern; und Kommunikationsmittel, die eingerichtet sind, einen Messwert von jeweils der ersten Spannung und der zweiten Spannung, berechnet durch die Spannungsberechnungseinheit, an eine externe Vorrichtung zu übertragen und den Koeffizienten von der externen Vorrichtung zu empfangen, wobei die erste Spannungsdetektionsschaltung und die zweite Spannungsdetektionsschaltung auf die gleiche Weise eingerichtet sind und Elemente mit den gleichen Spezifikationen beinhalten, wobei die Abtastmittel die gleiche Referenzspannung zum Abtasten von Detektionssignalen verwenden, die durch die erste Spannungsdetektionsschaltung und die zweite Spannungsdetektionsschaltung detektiert wurden, und wobei der gleiche Ausdruck für die Berechnung der Messwerte der ersten Spannung und der zweiten Spannung verwendet wird und in dem Ausdruck der gleiche Koeffizient verwendet wird.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1, wobei die erste Spannungsdetektionsschaltung und die zweite Spannungsdetektionsschaltung Widerstands-Spannungsteilerschaltungen sind.
Schaltnetzteil nach Anspruch 2, wobei die jeweiligen Widerstandselemente in den Widerstands-Spannungsteilerschaltungen die gleiche Herstellungschargennummer haben.
Schaltnetzteil nach Anspruch 2 oder 3, wobei jeweilige Widerstandselemente in den Widerstands-Spannungsteilerschaltungen Elemente in einem einzelnen Dünnfilm-Netzwerkwiderstand sind.
Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Spannungsdetektionsschaltung einen ersten Puffer an einem Ausgangsabschnitt beinhaltet, und wobei die zweite Spannungsdetektionsschaltung einen zweiten Puffer an einem Ausgangsabschnitt beinhaltet.
Schaltnetzteil nach Anspruch 5, wobei der erste Puffer und der zweite Puffer Schaltungen sind, die auf die gleiche Weise eingerichtet sind und Operationsverstärker beinhalten, und die Operationsverstärker in einem einzelnen Chip bereitgestellt sind.
Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Halbleitervorrichtung ein MOSFET ist.
Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Halbleitervorrichtung eine Diode ist.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine zweite Halbleitervorrichtung mit Schalteigenschaften, die mit der Eingangsseite des Wandlers verbunden ist; eine dritte Spannungsdetektionsschaltung, die eingerichtet ist, eine dritte Spannung zu detektieren, die eine Spannung an einem ersten Ende der zweiten Halbleitervorrichtung verbunden mit dem Wandler ist; eine vierte Spannungsdetektionsschaltung, die eingerichtet ist, eine vierte Spannung zu detektieren, die eine Spannung an einem zweiten Ende der zweiten Halbleitervorrichtung ist; Abtastmittel, die eingerichtet sind, ein Detektionssignal, das durch jede der dritten Spannungsdetektionsschaltung und der vierten Spannungsdetektionsschaltung detektiert wird, mit einer Referenzspannung zum Abtasten zu vergleichen; eine Spannungsberechnungseinheit, die eingerichtet ist, einen Messwert von jeweils der dritten Spannung und der vierten Spannung mithilfe von Spannungsdaten, die durch die Abtastmittel erzeugt werden, in einem vorgegebenen Ausdruck zu berechnen; Speichermittel, die eingerichtet sind, einen Koeffizienten des Ausdrucks zu speichern; und Kommunikationsmittel, die eingerichtet sind, einen Messwert von jeweils der dritten Spannung und der vierten Spannung, berechnet durch die Spannungsberechnungseinheit, an eine externe Vorrichtung zu übertragen und den Koeffizienten von der externen Vorrichtung zu empfangen, wobei die erste Halbleitervorrichtung mit der Ausgangsseite des Wandlers verbunden ist, wobei die dritte Spannungsdetektionsschaltung und die vierte Spannungsdetektionsschaltung auf die gleiche Weise eingerichtet sind und Elemente mit den gleichen Spezifikationen beinhalten, wobei die Abtastmittel die gleiche Referenzspannung zum Abtasten von Detektionssignalen verwenden, die durch die dritte Spannungsdetektionsschaltung und die vierte Spannungsdetektionsschaltung detektiert wurden, und wobei der gleiche Ausdruck für die Berechnung der Messwerte der dritten Spannung und der vierten Spannung verwendet wird und in dem Ausdruck der gleiche Koeffizient verwendet wird.
Schaltnetzteil nach Anspruch 9, wobei die dritte Spannungsdetektionsschaltung und die vierte Spannungsdetektionsschaltung Widerstands-Spannungsteilerschaltungen sind.
Schaltnetzteil nach Anspruch 10, wobei die jeweiligen Widerstandselemente in den Widerstands-Spannungsteilerschaltungen die gleiche Herstellungschargennummer haben.
Schaltnetzteil nach Anspruch 10 oder 11, wobei jeweilige Widerstandselemente in den Widerstands-Spannungsteilerschaltungen Elemente in einem einzelnen Dünnfilm-Netzwerkwiderstand sind.
Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die dritte Spannungsdetektionsschaltung einen dritten Puffer an einem Ausgangsabschnitt beinhaltet, und wobei die vierte Spannungsdetektionsschaltung einen vierten Puffer an einem Ausgangsabschnitt beinhaltet.
Schaltnetzteil nach Anspruch 13, wobei der dritte Puffer und der vierte Puffer Schaltungen sind, die auf die gleiche Weise eingerichtet sind und Operationsverstärker beinhalten, und die Operationsverstärker in einem einzelnen Chip bereitgestellt sind.
Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die zweite Halbeitervorrichtung ein MOSFET ist.
Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die zweite Halbleitervorrichtung eine Diode ist.