DE112016000881T5

DE112016000881T5 - Stromsteuereinrichtung und stromversorgungssystem

Info

Publication number: DE112016000881T5
Application number: DE112016000881.3T
Authority: DE
Inventors: Kazuki MASUDA; Byeongsu Jeong
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: 2015-02-24
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2017-11-02
Also published as: US10230366B2; WO2016136426A1; CN107251432A; JP6511854B2; US20180041206A1; JP2016158071A

Abstract

Ein Steuerabschnitt 15 und Halbleiterschalter 20 und 30, die in einem Stromversorgungssystem 1 enthalten sind, dienen als Stromsteuereinrichtung. Die Source des Halbleiterschalters 20 ist mit der Source des Halbleiterschalters 30 verbunden. Die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 verbinden die jeweiligen positiven Elektroden eines ersten Stromspeicherelements 11 und eines zweiten Stromspeicherelements 13 miteinander. Der Steuerabschnitt 15 steuert einen Strom, der zwischen den Drains der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 fließt, durch im Wesentlichen gleichzeitiges An- oder Ausschalten der zwei Halbleiterschalter 20 und 30. Die jeweiligen Durchbruchspannungen zwischen Drain und Source der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 unterscheiden sich voneinander.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromsteuereinrichtung, die zwei Halbleiterschalter, deren eine Enden miteinander verbunden sind, im Wesentlichen gleichzeitig an- oder ausschaltet und dadurch einen Strom steuert, der zwischen den anderen Enden der zwei Halbleiterschalter fließt, und ein Stromversorgungssystem, das die Stromsteuereinrichtung umfasst.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein Stromversorgungssystem, bei welchem eine Batterie Strom an eine Last speist, ist in einem Fahrzeug installiert. Stromversorgungssysteme, bei welchen eine Batterie Strom an eine Last speist, umfassen ein Stromversorgungssystem mit zwei Halbleiterschaltern, deren jeweilige eine Enden miteinander verbunden sind. In derartigen Stromversorgungssystemen ist das andere Ende eines der Halbleiterschalter mit der positiven Elektrode der Batterie verbunden und das andere Ende des anderen Halbleiterschalters ist mit einem Ende der Last verbunden. Der von der Batterie zu der Last fließende Strom wird dann durch im Wesentlichen gleichzeitiges An- oder Ausschalten der zwei Halbleiterschalter gesteuert.
Patentdokument Nr. 1 offenbart eine Stromsteuereinrichtung, die zwei Halbleiterschalter, deren eine Enden jeweils miteinander verbunden sind, im Wesentlichen gleichzeitig an- oder ausschaltet und dadurch den Strom steuert, der zwischen den entsprechenden anderen Enden der zwei Halbleiterschalter fließt. Die in Patentdokument Nr. 1 beschriebene Stromsteuereinrichtung weist zwei n-Kanal-FETs (Feldeffekttransistoren) auf, und jeder der zwei FETs dient als Halbleiterschalter.
Was die zwei FETs betrifft, so ist die Source eines FET mit der Source des anderen FET verbunden. Eine gemeinsame Spannung wird an die jeweiligen Gates der zwei FETs angelegt. Die zwei FETs werden durch Regeln der jeweils am Gate der zwei FETs anliegenden Spannung im Wesentlichen gleichzeitig aus- oder angeschaltet. Infolgedessen wird der durch die jeweiligen Drains der zwei FETs fließende Strom gesteuert.
VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument Nr. 1: JP 2014-49686A
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
Wenn ein Strom durch zwei Halbleiterschalter fließt, erzeugt jeder der zwei Halbleiterschalter Wärme. Die Wärmemenge, die durch eine Stromsteuereinrichtung erzeugt wird, die zwei Halbleiterschalter aufweist, deren jeweilige eine Enden miteinander verbunden sind, nimmt mit einer Zunahme des Widerstands zwischen den anderen Enden der zwei Halbleiterschalter oder, anders ausgedrückt, des kombinierten Widerstands der Einschaltwiderstände der zwei Halbleiterschalter zu und nimmt mit einer Zunahme des Werts des über die zwei Halbleiterschalter fließenden Stroms zu. Wenn eine große Wärmemenge von den zwei Halbleiterschaltern erzeugt wird, besteht die Möglichkeit, dass ein Kurzschluss zwischen den anderen Enden der zwei Halbleiterschalter auftritt.
Heutzutage sind in einem Fahrzeug zahlreiche Lasten installiert, die durch eine Batterie mit Strom versorgt werden, so dass es notwendig ist, den zahlreichen Lasten über die zwei Halbleiterschalter einen großen Strom zuzuführen. Daher wird als Stromsteuereinrichtung, die einen Strom steuert, indem sie die zwei Halbleiterschalter im Wesentlichen gleichzeitig an- oder ausschaltet, eine Stromsteuereinrichtung benötigt, die weniger Wärme erzeugt, selbst wenn ein großer Strom durch die zwei Halbleiterschalter fließt. Es ist denkbar, als Stromsteuereinrichtung, die weniger Wärme erzeugt, eine Stromsteuereinrichtung mit zwei Halbleiterschaltern mit kleinem Einschaltwiderstand zu benutzen.
Bei Halbleiterschaltern mit gleicher Durchbruchspannung ist ein Halbleiterschalter mit kleinem Einschaltwiderstand jedoch im Allgemeinen groß. Daher ist eine Stromsteuereinrichtung, die zwei Halbleiterschalter mit gleicher Durchbruchspannung und kleinem Einschaltwiderstand aufweist, groß und somit nicht geeignet als Stromsteuereinrichtung in einem Fahrzeug mit beschränktem Raumangebot installiert zu werden. Da weiterhin große Halbleiterschalter teuer sind, weist eine Stromsteuereinrichtung mit zwei Halbleiterschaltern mit kleinem Einschaltwiderstand auch das Problem erhöhter Herstellungskosten auf.
Die vorliegende Erfindung entstand angesichts derartiger Umstände, und der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine kompakte Stromsteuereinrichtung, die weniger Wärme erzeugt und kostengünstig hergestellt werden kann, und ein Stromversorgungssystem bereitzustellen, das die Stromsteuereinrichtung umfasst.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Eine Stromsteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schaltersteuerabschnitt zum im Wesentlichen gleichzeitigen An- oder Ausschalten zweier Halbleiterschalter, deren eine Enden miteinander verbunden sind, wobei ein zwischen anderen Enden der zwei Halbleiterschalter fließender Strom gesteuert wird, indem der Schaltersteuerabschnitt die zwei Halbleiterschalter an- oder ausschaltet, wobei sich jeweilige Durchbruchspannungen der zwei Halbleiterschalter unterscheiden und die zwei Halbleiterschalter jeweilige eine Enden zweier Stromspeicherelemente miteinander verbinden.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind zwei Halbleiterschalter über jeweilige eine ihrer Enden miteinander verbunden. Ein Ende eines Stromspeicherelements ist mit dem anderen Ende eines der zwei Halbleiterschalter verbunden und ein Ende eines anderen Stromspeicherelements ist mit dem anderen Ende des anderen der zwei Halbleiterschalter verbunden. Wenn die Halbleiterschalter zum Beispiel FETs sind, ist die Source eines Halbleiterschalters mit der Source des anderen Halbleiterschalters verbunden. Ein über die zwei Halbleiterschalter fließender Strom wird durch im Wesentlichen gleichzeitiges An- oder Ausschalten der zwei Halbleiterschalter gesteuert.
Die jeweiligen Durchbruchspannungen der zwei Halbleiterschalter sind unterschiedlich. Im Allgemeinen nimmt der Einschaltwiderstand eines Halbleiterschalters mit einer Zunahme der Durchbruchspannung zu. Daher ist, da die Durchbruchspannungen der zwei Halbleiterschalter unterschiedlich sind, der kombinierte Widerstand der Einschaltwiderstände der zwei Halbleiterschalter klein. Infolgedessen wird weniger Wärme erzeugt, wenn ein Strom über die entsprechenden anderen Enden der zwei Halbleiterschalter fließt. Weiterhin ist ein Halbleiterschalter mit einer geringen Durchbruchspannung klein und kostengünstig. Demgemäß ist die Einrichtung klein und kann kostengünstig hergestellt werden.
Eine Stromsteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen oder mehrere zweite Halbleiterschalter, welche zu einem der zwei Halbleiterschalter parallelgeschaltet sind, wobei jeder der einen oder mehreren zweiten Halbleiterschalter im Wesentlichen dieselbe Durchbruchspannung wie der Halbleiterschalter aufweist, zu welchem der zweite Halbleiterschalter parallelgeschaltet ist, und der Schaltersteuerabschnitt die zwei Halbleiterschalter und den einen oder die mehreren zweiten Halbleiterschalter im Wesentlichen gleichzeitig an- oder ausschaltet.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind ein oder mehrere zweite Halbleiterschalter zu einem der zwei Halbleiterschalter parallelgeschaltet. Die Durchbruchspannungen des Halbleiterschalters und des parallelgeschalteten zweiten Halbleiterschalters sind im Wesentlichen gleich. Ein zwischen den anderen Enden der zwei Halbleiterschalter fließender Strom wird durch im Wesentlichen gleichzeitiges An- oder Ausschalten der zwei Halbleiterschalter und des einen oder der mehreren zweiten Halbleiterschalter gesteuert.
Wenn ein zweiter Halbleiterschalter zu einem Halbleiterschalter parallelgeschaltet ist, ist der Widerstand über dem Halbleiterschalter oder, anders ausgedrückt, der kombinierte Widerstand der entsprechenden Einschaltwiderstände des Halbleiterschalters und des zweiten Halbleiterschalters kleiner als der Einschaltwiderstand des Halbleiterschalters. Weiterhin nimmt der Widerstand über dem Halbleiterschalter mit einer Zunahme der Anzahl der zu ihm parallelgeschalteten zweiten Halbleiterschalter ab. Selbstverständlich ist, wenn der Widerstand über dem Halbleiterschalter klein ist, der Widerstand zwischen den anderen Enden der zwei Halbleiterschalter auch klein. Demgemäß ist, wenn die zwei Halbleiterschalter und der eine oder die mehreren zweiten Halbleiterschalter an sind, der Widerstand zwischen den entsprechenden anderen Enden der zwei Halbleiterschalter kleiner und die Einrichtung erzeugt noch weniger Wärme.
In einer Stromsteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich die Anzahl der zweiten Halbleiterschalter, die zu einem der zwei Halbleiterschalter parallelgeschaltet sind, von der Anzahl der zweiten Halbleiterschalter, die zu dem anderen Halbleiterschalter parallelgeschaltet sind.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zum Beispiel die Anzahl der zweiten Halbleiterschalter, welche zu dem Halbleiterschalter parallelgeschaltet sind, der die niedrigere Durchbruchspannung der zwei Halbleiterschalter aufweist, größer als die Anzahl der zweiten Halbleiterschalter, welche zu dem Halbleiterschalter parallelgeschaltet sind, der die höhere Durchbruchspannung aufweist. Normalerweise weist ein Halbleiterschalter mit einer hohen Durchbruchspannung einen großen Einschaltwiderstand auf. Der Betrag, um den der Widerstand abnimmt, wenn der zweite Halbleiterschalter zu dem Halbleiterschalter mit dem höheren Einschaltwiderstand parallelgeschaltet wird, ist größer als der Betrag, um den der Widerstand abnimmt, wenn der zweite Halbleiterschalter zu dem Halbleiterschalter mit dem niedrigeren Einschaltwiderstand parallelgeschaltet wird. Daher ist es möglich, wenn eine größere Anzahl zweiter Halbleiterschalter zu dem Halbleiterschalter mit der höheren Durchbruchspannung parallelgeschaltet sind, eine Einrichtung zu erlangen, bei welcher der Widerstand zwischen den entsprechenden anderen Enden der zwei Halbleiterschalter in einem Zustand, in welchem die zwei Halbleiterschalter und der eine oder die mehreren Halbleiterschalter an sind, signifikant klein ist.
Zum Beispiel ist die Anzahl zweiter Halbleiterschalter, welche zu dem Halbleiterschalter parallelgeschaltet sind, der die niedrigere Durchbruchspannung der zwei Halbleiterschalter aufweist, größer als die Anzahl der zweiten Halbleiterschalter, welche zu dem Halbleiterschalter parallelgeschaltet sind, der die höhere Durchbruchspannung aufweist. Im Allgemeinen ist ein Halbleiterschalter mit einer niedrigen Durchbruchspannung kostengünstig. Daher ist es möglich, wenn eine größere Anzahl zweiter Halbleiterschalter zu einem Halbleiterschalter mit einer niedrigen Durchbruchspannung parallelgeschaltet sind, kostengünstig eine Einrichtung zu erlangen, bei welcher der Widerstand zwischen den entsprechenden anderen Enden der zwei Halbleiterschalter, wenn die zwei Halbleiterschalter oder der eine oder die mehreren Halbleiterschalter an sind, noch kleiner ist.
Ein Stromversorgungssystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: die vorstehend beschriebene Stromsteuereinrichtung; die zwei Stromspeicherelemente; und eine Last, die von den zwei Stromspeicherelementen mit Strom versorgt ist, wobei voneinander unterschiedliche Spannungen an den zwei Stromspeicherelementen anliegen.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Last von einem Stromspeicherelement, dessen eines Ende mit dem anderen Ende eines der zwei Halbleiterschalter verbunden ist, und einem anderen Stromspeicherelement, dessen eines Ende mit dem anderen Ende des anderen der zwei Halbleiterschalter verbunden ist, mit Strom versorgt. Der zwischen den anderen Enden der zwei Halbleiterschalter fließende Strom wird durch im Wesentlichen gleichzeitiges An- oder Ausschalten der zwei Halbleiterschalter gesteuert. Die beim Durchführen von Stromspeicherung jeweils an den zwei Stromspeicherelementen anliegenden Spannungen sind unterschiedlich, und die jeweiligen Durchbruchspannungen der zwei Halbleiterschalter sind Werte, die den jeweiligen an den zwei Stromspeicherelementen anliegenden Spannungen entsprechen.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine kleine Stromsteuereinrichtung zu erlangen, die weniger Wärme erzeugt und kostengünstig hergestellt werden kann. Es ist weiterhin auch möglich, ein Stromversorgungssystem zu erlangen, das die Stromsteuereinrichtung aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung eines relevanten Abschnitts eines Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
2 zeigt eine Spannungswellenform, die ein Beispiel einer Spannungsschwankung an einem Drain eines Halbleiterschalters veranschaulicht.
3 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung eines relevanten Abschnitts eines Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
4 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung eines relevanten Abschnitts eines Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 3 zeigt.
5 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung eines relevanten Abschnitts eines Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 4 zeigt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben, die Ausführungsformen davon zeigen.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung eines relevanten Abschnitts eines Stromversorgungssystems 1 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Das Stromversorgungssystem 1 ist zweckmäßigerweise in einem Fahrzeug montiert und weist einen Generator 10, ein erstes Stromspeicherelement 11, einen Gleichspannungswandler 12, ein zweites Stromspeicherelement 13, eine Last 14, einen Steuerabschnitt 15, einen Stromsensor 16 und zwei Halbleiterschalter 20 und 30 auf.
Jeder der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 ist ein n-Kanal-FET (Feldeffekttransistor). Dioden 21 und 31 sind parasitäre Dioden der entsprechenden Halbleiterschalter 20 und 30. Die Kathode der Diode 21 ist mit dem Drain des Halbleiterschalters 20 verbunden und ihre Anode ist mit der Source des Halbleiterschalters 20 verbunden. Die Kathode der Diode 31 ist mit dem Drain des Halbleiterschalters 30 verbunden und ihre Anode ist mit der Source des Halbleiterschalters 30 verbunden.
Die Source des Halbleiterschalters 20 ist mit der Source des Halbleiterschalters 30 verbunden. Jeweils ein Ende des Generators 10 und des Gleichspannungswandlers 12 und die positive Elektrode des ersten Stromspeicherelements 11 sind mit dem Drain des Halbleiterschalters 20 verbunden. Das andere Ende des Gleichspannungswandlers 12, die positive Elektrode des zweiten Stromspeicherelements 13 und ein Ende der Last 14 sind mit dem Drain des Halbleiterschalters 30 verbunden. Auf diese Weise verbinden die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 die jeweiligen positiven Elektroden des ersten Stromspeicherelements 11 und des zweiten Stromspeicherelements 13. Die entsprechenden anderen Enden des Generators 10 und der Last 14 und die jeweiligen negativen Elektroden des ersten Stromspeicherelements 11 und des zweiten Stromspeicherelements 13 sind geerdet. Die Gates der Halbleiterschalter 20 und 30 sind separat mit dem Steuerabschnitt 15 verbunden. Der Steuerabschnitt 15 ist weiterhin mit dem Stromsensor 16 verbunden.
Ein Strom kann zwischen dem Drain und der Source der einzelnen Halbleiterschalter 20 und 30 fließen, wenn die an ihrem Gate durch den Steuerabschnitt 15 angelegte Spannung größer als oder gleich groß wie eine vorausbestimmte Spannung ist. Zwischen dem Drain und der Source fließt kein Strom, wenn die durch den Steuerabschnitt 15 angelegte Spannung kleiner als die vorausbestimmte Spannung ist.
Daher ist jeder der Halbleiterschalter 20 und 30 an, wenn die am Gate anliegende Spannung größer als oder gleich groß wie die vorausbestimmte Spannung ist, und aus, wenn die am Gate anliegende Spannung kleiner als die vorausbestimmte Spannung ist.
Der Generator 10 generiert gemeinsam mit einem in dem Fahrzeug montierten Motor (nicht gezeigt) Wechselstrom. Der Generator 10 wandelt den generierten Wechselstrom in Gleichstrom und gibt eine Gleichspannung, die mit dem gewandelten Gleichstrom in Bezug steht, an ein Ende des Gleichspannungswandlers 12 als Ausgangsspannung aus. Weiterhin legt der Generator 10 die Ausgangsspannung an das erste Stromspeicherelement 11 an.
Dem Generator 10 wird durch den Steuerabschnitt 15 eine Senkanweisung zum Anweisen des Generators 10 dazu, die Ausgangsspannung zu senken, eingegeben. Nach Eingabe der Senkanweisung gibt der Generator 10 eine Ausgangsspannung aus, die niedriger ist als die Ausgangsspannung, die normalerweise ausgegeben wird. Nachfolgend wird die Ausgangsspannung, die normalerweise von dem Generator 10 ausgegeben wird, als „Normalspannung“ bezeichnet und die Ausgangsspannung, die von dem Generator 10 nach Eingabe der Senkanweisung an ihn vorübergehend ausgegeben wird, als „Interimspannung“ bezeichnet. Sowohl die Normalspannung als auch die Interimspannung sind konstant.
Dem Generator 10 wird weiterhin eine Abbruchanweisung zum Anweisen des Generators 10 dazu, das Senken der Ausgangsspannung abzubrechen, durch den Steuerabschnitt 15 eingegeben. Nach Eingabe der Abbruchanweisung setzt der Generator 10 die Ausgangsspannung von der Interimspannung auf die Normalspannung zurück.
Das erste Stromspeicherelement 11 ist zum Beispiel ein Kondensator. Wenn die Ausgangsspannung des Generators 10 an dem ersten Stromspeicherelement 11 anliegt, speichert das erste Stromspeicherelement 11 Strom. Wenn der Generator 10 keinen Strom erzeugt, gibt das erste Stromspeicherelement 11 die Ausgangsspannung an ein Ende des Gleichspannungswandlers 12 aus.
Der Gleichspannungswandler 12 transformiert die Ausgangsspannung, die von dem Generator 10 oder dem ersten Stromspeicherelement 11 ausgegeben wird. Die transformierte Spannung, die von dem Gleichspannungswandler 12 transformiert worden ist, wird von dem Gleichspannungswandler 12 an das zweite Stromspeicherelement 13 und die Last 14 angelegt.
Dem Gleichspannungswandler 12 werden eine Startanweisung zum Anweisen des Gleichspannungswandlers 12 dazu, mit dem Transformieren zu beginnen, und eine Deaktivieranweisung zum Anweisen des Gleichspannungswandlers 12 dazu, das Transformieren zu beenden, von dem Steuerabschnitt 15 eingegeben. Nach Eingabe der Startanweisung von dem Steuerabschnitt 15 beginnt der Gleichspannungswandler 12 mit dem vorstehend beschriebenen Transformieren. Nach Eingabe der Deaktivieranweisung beendet der Gleichspannungswandler 12 das Transformieren. Der durch den Gleichspannungswandler 12 fließende Strom ist beschränkt.
Das zweite Stromspeicherelement 13 ist zum Beispiel eine Blei-Säure-Batterie. Die Last 14 ist eine elektrische Einrichtung, die in dem Fahrzeug montiert ist. Wenn die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 aus sind und der Gleichspannungswandler 12 das Transformieren durchführt, wird die transformierte Spannung von dem Gleichspannungswandler 12 sowohl an das zweite Stromspeicherelement 13 als auch an die Last 14 angelegt. Infolgedessen speichert das zweite Stromspeicherelement 13 Strom und die Last 14 ist mit Strom versorgt.
Falls die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 aus sind und der Gleichspannungswandler 12 das Transformieren beendet, legt der Generator 10, wenn der Generator 10 Strom generiert, die Ausgangsspannung an das zweite Stromspeicherelement 13 und die Last 14 über die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 an. Wenn in diesem Fall der Generator 10 hingegen keinen Strom generiert, legt das erste Stromspeicherelement 13 die Ausgangsspannung an das zweite Stromspeicherelement 13 und die Last 14 über die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 an. Durch Anlegen der Ausgangsspannung, die von dem Generator 10 oder dem ersten Stromspeicherelement 11 ausgegeben wird, speichert das zweite Stromspeicherelement 13 Strom und die Last 14 ist mit Strom versorgt.
Wenn die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 aus sind und der Gleichspannungswandler 12 das Transformieren beendet, legt das zweite Stromspeicherelement 13 die Ausgangsspannung an die Last 14 an. Infolgedessen ist die Last 14 mit Strom versorgt.
Der Stromsensor 16 erkennt den Ausgangsstrom, der von dem anderen Ende des Gleichspannungswandlers 12 oder dem Drain des Halbleiterschalters 30 ausgegeben wird, und gibt Stromdaten, welche die Größe des erkannten Stroms angeben, an den Steuerabschnitt 15 aus.
Der Steuerabschnitt 15 weist eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit) auf und führt ein Verarbeiten durch Ausführen von Steuerprogrammen aus, die in einem ROM (Nur-Lese-Speicher) gespeichert sind, der nicht gezeigt ist. Auf Grundlage der durch die Stromdaten angegebenen Größe des Stroms, welche von dem Stromsensor 16 eingegeben werden, steuert der Steuerabschnitt 15 eine Regelung der Ausgangsspannung des Generators 10, eine Aktivierung und Deaktivierung des Gleichspannungswandlers 12 und ein Ein- und Ausschalten der Halbleiterschalter 20 und 30.
Der Steuerabschnitt 15 regelt die Ausgangsspannung des Generators 10 auf die Normalspannung oder die Interimspannung durch Ausgeben der Senkanweisung und der Abbruchanweisung an den Generator 10. Der Steuerabschnitt 15 steuert eine Aktivierung und Deaktivierung des Gleichspannungswandlers 12 durch Ausgeben der Startanweisung und der Deaktivieranweisung an den Gleichspannungswandler 12. Weiterhin steuert der Steuerabschnitt 15 ein An- und Ausschalten der einzelnen Halbleiterschalter 20 und 30 durch Regeln der am Gate der einzelnen Halbleiterschalter 20 und 30 anliegenden Spannung.
Wenn der Motor aktiviert wird, regelt der Steuerabschnitt 15 normalerweise die Ausgangsspannung des Generators 10 auf die Normalspannung, veranlasst den Gleichspannungswandler 12 dazu, das Transformieren durchzuführen, und schaltet die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 aus. Der Zustand des Stromversorgungssystems 1 zu diesem Zeitpunkt wird im Folgenden als „Normalzustand“ bezeichnet.
Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 im Normalzustand befindet, gibt der Generator 10 die Normalspannung aus und die transformierte Spannung wird von dem Gleichspannungswandler 12 an das zweite Stromspeicherelement 13 und die Last 14 angelegt. In diesem Falle speichert das erste Stromspeicherelement 11 Strom als Ergebniss dessen, dass die Normalspannung von dem Generator 10 an das erste Stromspeicherelement 11 angelegt wird, und das zweite Stromspeicherelement 13 speichert Strom als Ergebnis dessen, dass die transformierte Spannung durch den Gleichspannungswandler 12 an das zweiten Stromspeicherelement 13 angelegt wird. Die Normalspannung unterscheidet sich von der transformierten Spannung. In Speziellen ist die Normalspannung höher als die transformierte Spannung. Die Normalspannung beträgt zum Beispiel 24 Volt, und die transformierte Spannung beträgt zum Beispiel 12 Volt.
Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 im Normalzustand befindet, wird ein Strom von dem anderen Ende des Gleichspannungswandlers 12 ausgegeben. Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 im Normalzustand befindet, bestimmt der Steuerabschnitt 15 auf Grundlage der durch die Stromdaten angegebenen Größe des Stroms, welche von dem Stromsensor 16 eingegeben wurden, ob der Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers 12 größer als oder gleich groß wie ein oberer Grenzstrom ist. Der obere Grenzstrom ist kleiner als oder gleich groß wie ein Maximalstrom, der durch den Gleichspannungswandler 12 fließen kann.
Wenn bestimmt wird, dass der Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers 12 größer als oder gleich groß wie der obere Grenzstrom ist, während sich das Stromversorgungssystem 1 im Normalzustand befindet, senkt der Steuerabschnitt 15 die Ausgangsspannung des Generators 10 von der Normalspannung auf die Interimspannung, um den Gleichspannungswandler 12 dazu zu veranlassen, das Transformieren zu beenden, und er schaltet die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig an. Der Zustand des Stromversorgungssystems 1 zu diesem Zeitpunkt wird im Folgenden als „Direktversorgungszustand“ bezeichnet.
Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 im Direktversorgungszustand befindet, werden sowohl das zweite Stromspeicherelement 13 als auch die Last 14 von dem Generator 10 oder dem ersten Stromspeicherelement 13 über die Drains der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 versorgt. Insbesondere legt, wenn der Generator 10 Strom generiert, der Generator 10 die Interimspannung an das zweite Stromspeicherelement 13 und die Last 14 an. Infolgedessen speichert das zweite Stromspeicherelement 13 Strom und die Last 14 ist mit Strom versorgt. Wenn der Generator 10 keinen Strom generiert, wird die Ausgangsspannung von dem ersten Stromspeicherelement 13 dem zweiten Stromspeicherelement 13 und der Last 14 zugeführt. Infolgedessen speichert das zweite Stromspeicherelement 13 Strom und die Last 14 ist mit Strom versorgt. Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 im Direktversorgungszustand befindet, kann ein Strom, der den vorstehend beschriebenen Maximalstrom übersteigt, von dem Generator 10 oder dem ersten Stromspeicherelement 13 der Last 14 zugeführt werden.
Wie bisher beschrieben wurde, wird das Stromversorgungssystem 1, wenn der Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers 12 größer als oder gleich groß wie der obere Grenzstrom ist und sich das Stromversorgungssystem 1 im Normalzustand befindet, von dem Normalzustand in den Direktversorgungszustand umgeschaltet, um die Last 14 fortgesetzt mit Strom zu versorgen. Demgemäß ist es möglich, die Last 14 fortgesetzt mit Strom zu versorgen, selbst wenn die Last 14 die Zufuhr eines Stroms benötigt, der größer ist als der Maximalstrom, der durch den Gleichspannungswandler 12 fließen kann.
Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 im Direktversorgungszustand befindet, wird ein Strom vom Drain des Halbleiterschalters 30 ausgegeben. Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 im Direktversorgungszustand befindet, bestimmt der Steuerabschnitt 15 auf Grundlage der durch die Stromdaten angegebenen Größe des Stroms, welche von dem Stromsensor 16 eingegeben werden, ob der Ausgangsstrom, der von dem Drain des Halbleiterschalters 30 ausgegeben wird, kleiner als ein unterer Grenzstrom ist. Der untere Grenzstrom ist kleiner als oder gleich groß wie der obere Grenzstrom. Zum Beispiel ist der obere Grenzstrom 100 A und der untere Grenzstrom 90 A.
Wenn bestimmt wird, dass der Ausgangsstrom, der vom Drain des Halbleiterschalters 30 ausgegeben wird, kleiner als der untere Grenzstrom ist, während sich das Stromversorgungssystem 1 im Direktversorgungszustand befindet, schaltet der Steuerabschnitt 15 die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig aus, um den Gleichspannungswandler 12 dazu zu veranlassen, mit dem Transformieren zu beginnen, und setzt somit die Ausgangsspannung des Generators 10 von der Interimspannung auf die Normalspannung zurück. Infolgedessen kehrt das Stromversorgungssystem 1 in den Normalzustand zurück. Der Steuerabschnitt 15 dient als Schaltersteuerabschnitt.
Wenn der Motor deaktiviert ist, generiert der Generator 10 keinen Strom. Wenn der Motor deaktiviert wird, veranlasst der Steuerabschnitt 15 den Gleichspannungswandler 12 dazu, das Transformieren zu beenden und er schaltet die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 aus. Demgemäß wird, wenn der Motor deaktiviert ist, die Last 14 von dem zweiten Stromspeicherelement 13 mit Strom versorgt, und weder der Generator 10 noch das erste Stromspeicherelement 11 liefern Strom.
Wie bisher beschrieben wurde, steuert der Steuerabschnitt 15 den Strom, der zwischen den Drains der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 fließt, durch gleichzeitiges oder im Wesentlichen gleichzeitiges An- oder Ausschalten der zwei Halbleiterschalter 20 und 30. Der Steuerabschnitt 15 und die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 dienen als Stromsteuereinrichtung.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist die Source des Halbleiterschalters 20 mit der Source des Halbleiterschalters 30 verbunden. Demgemäß ist die Anode der Diode 21 mit der Anode der Diode 31 verbunden. Daher fließt kein Strom zwischen den Drains der Halbleiterschalter 20 und 30, wenn die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 aus sind.
2 ist eine Spannungswellenform, die ein Beispiel einer Spannungsschwankung am Drain des Halbleiterschalters 20 veranschaulicht. Die Spannungswellenform der 2 zeigt Spannungsschwankungen, die am Drain des Halbleiterschalters 20 auftreten, wenn eine Normalspannung Vn mit externem Rauschen beaufschlagt ist und die Spannung über dem ersten Stromspeicherelement 11 die Normalspannung Vn ist. Wie in 2 gezeigt ist, steigt, wenn die Normalspannung Vn mit externem Rauschen beaufschlagt ist und die Spannung über dem ersten Stromspeicherelement 11 die Normalspannung Vn ist, die am Drain des Halbleiterschalters 20 generierte Spannung rasch um ΔVn. Danach kehrt die Spannung über dem ersten Stromspeicherelement 11 zur Normalspannung Vn zurück.
Die Spannung (Vn + ΔVn) ist ein Maximalwert der Spannung am Drain des Halbleiterschalters 20. Daher sollte die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 20 größer als oder gleich (Vn + ΔVn) sein. Wenn die Normalspannung Vn mit externem Rauschen beaufschlagt ist und sich das Stromversorgungssystem 1 im Normalzustand befindet, kann die Spannung am Drain des Halbleiterschalters 20 eine Spannung (Vn + ΔVn) sein.
Wenn eine transformierte Spannung Vc mit externem Rauschen beaufschlagt ist und die Spannung über dem zweiten Stromspeicherelement 13 die transformierte Spannung Vc ist, fluktuiert die Spannung am Drain des Halbleiterschalters 30 auf dieselbe Weise wie die Spannung am Drain des Halbleiterschalters 20, und sie steigt rasch um ΔVc. Danach kehrt die Spannung über dem zweiten Stromspeicherelement 13 zur transformierten Spannung Vc zurück.
Die Spannung (Vc + ΔVc) ist ein Maximalwert der Spannung am Drain des Halbleiterschalters 30. Daher sollte die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 30 größer als oder gleich (Vc + ΔVc) sein.
Wenn die transformierte Spannung Vc mit externem Rauschen beaufschlagt ist und sich das Stromversorgungssystem 1 im Normalzustand befindet, kann die Spannung am Drain des Halbleiterschalters 30 eine Spannung (Vc + ΔVc) sein.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist die transformierte Spannung Vc kleiner als die Normalspannung Vn. Daher ist die Spannung (Vc + ΔVc) kleiner als die Spannung (Vn + ΔVn). Da die Spannung (Vc + ΔVc) kleiner als die Spannung (Vn + ΔVn) ist, verwendet das Stromversorgungssystem 1 als Halbleiterschalter 30 einen Halbleiterschalter, bei welchem die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source kleiner ist als die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 20.
Zum Beispiel beträgt die Spannung (Vn + ΔVn) 48 Volt und die Spannung (Vc + ΔVc) 24 Volt. In diesem Fall verwendet das Stromversorgungssystem 1 als Halbleiterschalter 20 einen Halbleiterschalter, bei welchem die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source zum Beispiel 50 Volt beträgt, und es verwendet als Halbleiterschalter 30 einen Halbleiterschalter, bei welchem die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source zum Beispiel 25 Volt beträgt.
Wie bisher beschrieben wurde, weist in dem Stromversorgungssystem 1 die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 20 einen Wert auf, welcher der am ersten Stromspeicherelement 11 anliegenden Spannung entspricht, und die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 30 weist einen Wert auf, welcher der am zweiten Stromspeicherelement 13 anliegenden Spannung entspricht.
Im Allgemeinen nimmt der Einschaltwiderstand eines Halbleiterschalters, insbesondere eines MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors), mit einer Zunahme der Durchbruchspannung zwischen Drain und Source zu. Der Grund hierfür ist, dass in einem Halbleiterschalter mit hoher Durchbruchspannung zwischen Drain und Source für ausreichende Kanallänge gesorgt wird, um ein Durchstoßen (Punch-through) zu verhindern, und die Ladungsträgerkonzentration der Epitaxieschicht reduziert ist, um ein Durchgreifen (Reach-through) zu verhindern.
Wie zuvor beschrieben wurde, unterscheiden sich die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 hinsichtlich ihrer Durchbruchspannung zwischen Drain und Source. Der kombinierte Widerstand der Einschaltwiderstände der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 ist daher kleiner als der kombinierte Widerstand der Einschaltwiderstände der zwei Halbleiterschalter, würden die zwei Halbleiterschalter mit einer Durchbruchspannung zwischen Drain und Source von (Vn + ΔVn) anstelle der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 verwendet. Wenn der kombinierte Widerstand der Einschaltwiderstände der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 klein ist, dann ist der Widerstand zwischen den anderen Enden der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 klein. Daher erzeugt eine Stromsteuereinrichtung, welche den Steuerabschnitt 15 und die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 aufweist, weniger Wärme, wenn ein Strom über die jeweiligen Drains der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 fließt.
Weiterhin ist ein Halbleiterschalter, bei welchem die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source niedrig ist, im Allgemeinen klein und kostengünstig. Der Halbleiterschalter 30 weist eine niedrige Durchbruchspannung zwischen Drain und Source auf und ist somit klein und kostengünstig. Daher ist die Stromsteuereinrichtung, welche den Steuerabschnitt 15 und die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 aufweist, klein und kann kostengünstig hergestellt werden.
Ausführungsform 2
In Ausführungsform 1 ist die Source des Halbleiterschalters 20 mit der Source des Halbleiterschalters 30 verbunden. Es ist jedoch auch möglich, dass der Drain des Halbleiterschalters 20 mit dem Drain des Halbleiterschalters 30 verbunden ist. Nachfolgend werden Aspekte beschrieben, bei welchen sich Ausführungsform 2 von Ausführungsform 1 unterscheidet. Andere Strukturen als Strukturen, die nachstehend beschrieben sind, sind dieselben wie jene der Ausführungsform 1, sie tragen somit die gleichen Bezugszeichen und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
3 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung eines relevanten Abschnitts eines Stromversorgungssystems 1 gemäß Ausführungsform 2 zeigt. Das Stromversorgungssystem 1 der Ausführungsform 2 ist, wie das Stromversorgungssystem 1 der Ausführungsform 1 auch, zweckmäßigerweise in einem Fahrzeug montiert. Das Stromversorgungssystem 1 der Ausführungsform 2 weist alle bildenden Elemente auf, die das Stromversorgungssystem 1 der Ausführungsform 1 aufweist. In Ausführungsform 2 sind der Generator 10, das erste Stromspeicherelement 11, der Gleichspannungswandler 12, das zweite Stromspeicherelement 13, die Last 14, der Steuerabschnitt 15 und der Stromsensor 16 alle auf dieselbe Weise wie in Ausführungsform 1 verbunden.
Der Drain des Halbleiterschalters 20 ist mit dem Drain des Halbleiterschalters 30 verbunden. Jeweils ein Ende des Generators 10 und des Gleichspannungswandlers 12 und die positive Elektrode des ersten Stromspeicherelements 11 sind mit der Source des Halbleiterschalters 20 verbunden. Das andere Ende des Gleichspannungswandlers 12, die positive Elektrode des zweiten Stromspeicherelements 13 und ein Ende der Last 14 sind mit der Source des Halbleiterschalters 30 verbunden. Auf diese Weise verbinden die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 die jeweiligen positiven Elektroden des ersten Stromspeicherelements 11 und des zweiten Stromspeicherelements 13. Die Gates der Halbleiterschalter 20 und 30 sind separat mit dem Steuerabschnitt 15 verbunden.
Die Kathode der Diode 21 ist mit dem Drain des Halbleiterschalters 20 verbunden, ihre Anode mit seiner Source. Die Kathode der Diode 31 ist mit dem Drain des Halbleiterschalters 30 verbunden, ihre Anode mit seiner Source. Demgemäß ist die Kathode der Diode 21 mit der Kathode der Diode 31 verbunden. Daher fließt, wenn die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 aus sind, kein Strom zwischen den Sources der Halbleiterschalter 20 und 30.
Der Generator 10, das erste Stromspeicherelement 11, der Gleichspannungswandler 12, das zweite Stromspeicherelement 13, die Last 14, der Steuerabschnitt 15 und der Stromsensor 16 weisen dieselbe Funktionsweise wie in Ausführungsform 1 auf. Die Funktionen dieser Komponenten können durch Vertauschen von Drain und Source des Halbleiterschalters 20 und Vertauschen von Drain und Source des Halbleiterschalters 30 in der Beschreibung der Ausführungsform 1 erklärt werden. An- und Ausschalten der Halbleiterschalter 20 und 30 werden von dem Steuerabschnitt 15 auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 durchgeführt.
Die Spannung (Vn + ΔVn) ist ein Maximalwert der Spannung an der Source des Halbleiterschalters 20. Demgemäß sollte die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 30 größer als oder gleich (Vn + ΔVn) sein. Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 der Ausführungsform 2 im Normalzustand befindet, kann die Spannung (Vn + ΔVn) zwischen dem Drain und der Source des Halbleiterschalters 30 anliegen.
Die Spannung (Vc + ΔVc) ist ein Maximalwert der Spannung an der Source des Halbleiterschalters 30. Demgemäß sollte die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 20 größer als oder gleich (Vc + ΔVc) sein. Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 der Ausführungsform 2 im Normalzustand befindet, kann die Spannung (Vc + ΔVc) zwischen dem Drain und der Source des Halbleiterschalters 20 anliegen.
Die transformierte Spannung Vc ist kleiner als die Normalspannung Vn. Daher ist die Spannung (Vc + ΔVc) kleiner als die Spannung (Vn + ΔVn). Da die Spannung (Vc + ΔVc) kleiner als die Spannung (Vn + ΔVn) ist, verwendet das Stromversorgungssystem 1 der Ausführungsform 2 als Halbleiterschalter 20 einen Halbleiterschalter, bei welchem die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source kleiner als die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 30 ist. In dem Stromversorgungssystem 1 der Ausführungsform 2 weist die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 20 einen Wert auf, welcher der am zweiten Stromspeicherelement 13 anliegenden Spannung entspricht, und die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 30 weist einen Wert auf, welcher der am ersten Stromspeicherelement 11 anliegenden Spannung entspricht.
Wie bisher beschrieben wurde, unterscheiden sich auch in Ausführungsform 2 die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 hinsichtlich ihrer Durchbruchspannung zwischen Drain und Source. Daher erzielt das Stromversorgungssystem 1 der Ausführungsform 2, welches den Steuerabschnitt 15 und die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 aufweist, den gleichen Effekt wie den in Ausführungsform 1 erzielten.
Ausführungsform 3
Da sich die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 im Stromversorgungssystem 1 der Ausführungsform 1 hinsichtlich ihrer Durchbruchspannung zwischen Drain und Source unterscheiden, wird weniger Wärme erzeugt, wenn ein Strom über die Drains der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 fließt. Die erzeugte Wärmemenge kann durch Parallelschalten von Halbleiterschaltern zu den einzelnen Halbleiterschaltern 20 und 30 weiter reduziert werden.
Nachfolgend werden Aspekte beschrieben, bei welchen sich Ausführungsform 3 von Ausführungsform 1 unterscheidet. Andere Strukturen als Strukturen, die nachstehend beschrieben sind, sind dieselben wie jene der Ausführungsform 1, sie tragen somit die gleichen Bezugszeichen und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
4 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung eines relevanten Abschnitts eines Stromversorgungssystems 4 gemäß Ausführungsform 3 zeigt. Das Stromversorgungssystem 4 ist, wie das Stromversorgungssystem 1 der Ausführungsform 1 auch, zweckmäßigerweise in einem Fahrzeug montiert. Wie das Stromversorgungssystem 1 weist das Stromversorgungssystem 4 einen Generator 10, ein erstes Stromspeicherelement 11, einen Gleichspannungswandler 12, ein zweites Stromspeicherelement 13, eine Last 14, einen Steuerabschnitt 15, einen Stromsensor 16 und zwei Halbleiterschalter 20 und 30 auf, die auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 verbunden sind.
Das Stromversorgungssystem 4 weist weiterhin M (M: natürliche Zahl) Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und N (N: natürliche Zahl) Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 auf. Die Halbleiterschalter 40 und 50 sind n-Kanal-FETs. Im Folgenden bezeichnet ein einfacher Verweis auf „N“ die Anzahl der Halbleiterschalter 40 und bedeutet nicht n-Kanal.
Jeder der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 ist mit einer Diode 41 verbunden, welche eine parasitäre Diode ist. Die Kathode der Diode 41 ist mit dem Drain des entsprechenden Halbleiterschalters 40 verbunden und ihre Anode ist mit der Source des Halbleiterschalters 40 verbunden. Auch jeder der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 ist mit einer Diode 51 verbunden, welche eine parasitäre Diode ist. Die Kathode der Diode 51 ist mit dem Drain des entsprechenden Halbleiterschalters 50 verbunden und ihre Anode ist mit der Source des Halbleiterschalters 50 verbunden.
Der jeweilige Drain der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 ist mit dem Drain des Halbleiterschalters 20 verbunden, und ihre jeweilige Source ist mit der Source des Halbleiterschalters 20 verbunden. Ebenso ist der jeweilige Drain der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 mit dem Drain des Halbleiterschalters 30 verbunden, und ihre jeweilige Source ist mit der Source des Halbleiterschalters 30 verbunden.
Wie bisher beschrieben wurde, ist jeder der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 zu dem Halbleiterschalter 20 parallelgeschaltet und jeder der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 zu dem Halbleiterschalter 30 parallelgeschaltet. Jeder der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 dient als zweiter Halbleiterschalter.
Die Gates der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 sind jeweils separat mit dem Steuerabschnitt 15 verbunden.
Ein Strom kann jeweils zwischen dem Drain und der Source der Halbleiterschalter 40 und 50 fließen, wenn die an ihrem Gate durch den Steuerabschnitt 15 angelegte Spannung größer als oder gleich groß wie eine vorausbestimmte Spannung ist. Zwischen dem Drain und der Source fließt kein Strom, wenn die durch den Steuerabschnitt 15 am Gate angelegte Spannung kleiner als die vorausbestimmte Spannung ist.
Demgemäß ist jeder der Halbleiterschalter 40 und 50 an, wenn die am Gate anliegende Spannung größer als oder gleich groß wie die vorausbestimmte Spannung ist, und aus, wenn die am Gate anliegende Spannung kleiner als die vorausbestimmte Spannung ist.
Der Steuerabschnitt 15 regelt die jeweils am Gate der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 anliegende Spannung und schaltet diese dadurch an und aus.
Beim im Wesentlichen gleichzeitigen An- oder Ausschalten der Halbleiterschalter 20 und 30 schaltet der Steuerabschnitt 15 auch die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 im Wesentlichen gleichzeitig an oder aus. Anders ausgedrückt schaltet der Steuerabschnitt 15 die Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig an oder aus.
Demgemäß entspricht ein Anschalten der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 in Ausführungsform 1 einem Anschalten der Halbleiterschalter 20 und 30, der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 in Ausführungsform 3. Weiterhin entspricht ein Ausschalten der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 in Ausführungsform 1 einem Ausschalten der Halbleiterschalter 20 und 30, der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 in Ausführungsform 3.
In Ausführungsform 3 schaltet der Steuerabschnitt 15 die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 auf die gleiche Weise an oder aus wie in Ausführungsform 1. Der Generator 10, das erste Stromspeicherelement 11, der Gleichspannungswandler 12, das zweite Stromspeicherelement 13, die Last 14 und der Stromsensor 16 weisen dieselbe Funktionsweise wie in Ausführungsform 1 auf.
Normalerweise regelt der Steuerabschnitt 15, wenn der Motor aktiviert wird, die Ausgangsspannung des Generators 10 auf die Normalspannung und veranlasst den Gleichspannungswandler 12 dazu, das Transformieren durchzuführen. Weiterhin schaltet der Steuerabschnitt 15 jeden der zwei Halbleiterschalter 20 und 30, der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 aus. In diesem Fall befindet sich das Stromversorgungssystem 4 im Normalzustand, und der Normalzustand des Stromversorgungssystems 4 entspricht dem Normalzustand des Stromversorgungssystems 1.
Wenn bestimmt wird, dass der Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers 12 größer als oder gleich groß wie der obere Grenzstrom ist, während sich das Stromversorgungssystem 4 im Normalzustand befindet, senkt der Steuerabschnitt 15 die Ausgangsspannung des Generators 10 von der Normalspannung auf die Interimspannung, um den Gleichspannungswandler 12 dazu zu veranlassen, das Transformieren zu beenden. Weiterhin schaltet der Steuerabschnitt 15 die zwei Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig an. In diesem Fall befindet sich das Stromversorgungssystem 4 im Direktversorgungszustand, und der Direktversorgungszustand des Stromversorgungssystems 4 entspricht dem Direktversorgungszustand des Stromversorgungssystems 1.
Sowohl, wenn sich das Stromversorgungssystem 4 im Normalzustand befindet, als auch, wenn sich das Stromversorgungssystem 4 im Direktversorgungszustand befindet, führt der Steuerabschnitt 15 dasselbe Verarbeiten wie das in Ausführungsform 1 durchgeführte durch. Ausführungsform 3 unterscheidet sich von Ausführungsform 1 darin, dass nicht nur die Halbleiterschalter 20 und 30, sondern auch die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 beim durch den Steuerabschnitt 15 durchgeführten Verarbeiten gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig an- oder ausgeschaltet werden.
Wenn der Motor deaktiviert ist, generiert der Generator 10 keinen Strom. Wenn der Motor deaktiviert wird, veranlasst der Steuerabschnitt 15 den Gleichspannungswandler 12 dazu, das Transformieren zu beenden und er schaltet die zwei Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 aus. Demgemäß wird, wenn der Motor deaktiviert ist, die Last 14 von dem zweiten Stromspeicherelement 13 mit Strom versorgt, und weder der Generator 10 noch das erste Stromspeicherelement 11 liefern Strom.
In dem Stromversorgungssystem 4 sind die einzelnen Anoden der Dioden 21, 41, 41, ..., 41 mit den entsprechenden Anoden der Dioden 31, 51, 51, ..., 51 verbunden. Demgemäß fließt, wenn die zwei Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 aus sind, kein Strom zwischen den Drains der Halbleiterschalter 20 und 30.
Die Spannung (Vn + ΔVn) ist ein Maximalwert der Spannung am jeweiligen Drain der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und des Halbleiterschalters 20. Demgemäß sollte die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 größer als oder gleich (Vn + ΔVn) sein. Die jeweilige Durchbruchspannung zwischen Drain und Source der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 20, der zu jedem der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 parallelgeschaltet ist, gleichen einander oder gleichen einander im Wesentlichen.
Die Spannung (Vc + ΔVc) ist ein Maximalwert der Spannung am jeweiligen Drain der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 und des Halbleiterschalters 30. Demgemäß sollte die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source der M Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 größer als oder gleich (Vc + ΔVc) sein. Die jeweilige Durchbruchspannung zwischen Drain und Source der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 und die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 20, der zu jedem der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 parallelgeschaltet ist, gleichen einander oder gleichen einander im Wesentlichen.
In Ausführungsform 3 dienen der Steuerabschnitt 15, die zwei Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 als Stromsteuereinrichtung. Auch bei dieser Stromsteuereinrichtung unterscheiden sich die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 hinsichtlich ihrer Durchbruchspannung zwischen Drain und Source. Daher erzielt auch die Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 3 den gleichen Effekt wie den in Ausführungsform 1 erzielten.
Der kombinierte Widerstand der Einschaltwiderstände der Halbleiterschalter 20 und der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 ist kleiner als der Einschaltwiderstand des Halbleiterschalters 20. Weiterhin ist der kombinierte Widerstand der Einschaltwiderstände der Halbleiterschalter 30 und der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 kleiner als der Einschaltwiderstand des Halbleiterschalters 30. Daher ist, wenn die zwei Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 an sind, der Widerstand zwischen den Drains der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 kleiner als der Widerstand zwischen den Drains der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 der Ausführungsform 1. Demgemäß ist die in der Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 3 erzeugte Wärmemenge kleiner als die in der Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 1 erzeugte Wärmemenge.
Wie zuvor beschrieben wurde, nimmt bei einem Halbleiterschalter der Einschaltwiderstand mit einer Zunahme der Durchbruchspannung zwischen Drain und Source zu. Demgemäß ist der jeweilige Einschaltwiderstand des Halbleiterschalters 20 und der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 größer als der jeweilige Einschaltwiderstand des Halbleiterschalters 30 und der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50.
Daher ist hinsichtlich des Widerstands zwischen den Drains der Halbleiterschalter 20 und 30 der Betrag, um den der Widerstand als Ergebnis eines Parallelschaltens des Halbleiterschalters 40 zum Halbleiterschalter 20 abnimmt, größer als der Betrag, um den der Widerstand als Ergebnis eines Parallelschaltens des Halbleiterschalters 50 zum Halbleiterschalter 30 abnimmt.
Wenn zum Beispiel der Einschaltwiderstand der Halbleiterschalter 20 und 40 jeweils 10 Ohm beträgt, beträgt der kombinierte Widerstand der Einschaltwiderstände der Halbleiterschalter 20 und 40 5 Ohm. Demgemäß sinkt der Widerstand zwischen den Drains der Halbleiterschalter 20 und 30 durch Parallelschalten eines Halbleiterschalters 40 zum Halbleiterschalter 20 um 5 Ohm.
Wenn zum Beispiel der Einschaltwiderstand der Halbleiterschalter 30 und 50 jeweils 6 Ohm beträgt, beträgt der kombinierte Widerstand der Einschaltwiderstände der Halbleiterschalter 30 und 50 3 Ohm. Demgemäß sinkt der Widerstand zwischen den Drains der Halbleiterschalter 20 und 30 durch Parallelschalten eines Halbleiterschalters 50 zum Halbleiterschalter 30 um 3 Ohm.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist ein Halbleiterschalter mit einer niedrigen Durchbruchspannung zwischen Drain und Source im Allgemeinen kostengünstig.
Die Anzahl M der zum Halbleiterschalter 20 parallelgeschalteten Halbleiterschalter 40 unterscheidet sich von der Anzahl der zum Halbleiterschalter 30 parallelgeschalteten Halbleiterschalter 50.
Gemäß dem Vorstehenden ist es, wenn M größer als N ist, möglich, eine Stromsteuereinrichtung zu erlangen, bei welcher der Widerstand zwischen den jeweiligen anderen Enden der zwei Halbleiterschalter 20 und 30, wenn die zwei Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 an sind, signifikant kleiner als jener bei der Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 1 ist.
Wenn N größer als M ist, ist es möglich, kostengünstig eine Stromsteuereinrichtung zu erlangen, bei welcher der Widerstand zwischen den jeweiligen anderen Enden der zwei Halbleiterschalter 20 und 30, wenn die zwei Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 an sind, kleiner als jener bei der Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 1 ist.
Man beachte, dass in Ausführungsform 3 die Anzahl M der zum Halbleiterschalter 20 parallelgeschalteten Halbleiterschalter 40 und die Anzahl N der zum Halbleiterschalter 30 parallelgeschalteten Halbleiterschalter 50 gleich sein können. Auch in diesem Fall ist es möglich, eine Stromsteuereinrichtung zu erlangen, bei welcher der Widerstand zwischen den jeweiligen anderen Enden der zwei Halbleiterschalter 20 und 30, wenn die zwei Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 an sind, kleiner als jener bei der Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 1 ist.
Ausführungsform 4
In Ausführungsform 3 ist die Source des Halbleiterschalters 20 mit der Source des Halbleiterschalters 30 verbunden. Es kann jedoch der Drain des Halbleiterschalters 20 mit dem Drain des Halbleiterschalters 30 verbunden sein. Im Folgenden werden Aspekte beschrieben, bei welchen sich Ausführungsform 4 von Ausführungsform 1 unterscheidet. Andere Strukturen als Strukturen, die nachstehend beschrieben sind, sind dieselben wie jene der Ausführungsform 1, sie tragen somit die gleichen Bezugszeichen und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
5 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung eines relevanten Abschnitts eines Stromversorgungssystems 4 gemäß Ausführungsform 4 zeigt. Das Stromversorgungssystem 4 der Ausführungsform 4 ist, wie das Stromversorgungssystem 4 der Ausführungsform 3 auch, zweckmäßigerweise in einem Fahrzeug montiert. Das Stromversorgungssystem 4 der Ausführungsform 4 weist alle bildenden Elemente auf, die das Stromversorgungssystem 4 der Ausführungsform 3 aufweist. In Ausführungsform 4 sind der Generator 10, das erste Stromspeicherelement 11, der Gleichspannungswandler 12, das zweite Stromspeicherelement 13, die Last 14, der Steuerabschnitt 15 und der Stromsensor 16 alle auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 3 verbunden.
Der Drain des Halbleiterschalters 20 ist mit dem Drain des Halbleiterschalters 30 verbunden. Jeweils ein Ende des Generators 10 und des Gleichspannungswandlers 12 und die positive Elektrode des ersten Stromspeicherelements 11 sind mit der Source des Halbleiterschalters 20 verbunden. Das andere Ende des Gleichspannungswandlers 12, die positive Elektrode des zweiten Stromspeicherelements 13 und ein Ende der Last 14 sind mit der Source des Halbleiterschalters 30 verbunden. Auf diese Weise verbinden die zwei Halbleiterschalter 20 und 30 die jeweiligen positiven Elektroden des ersten Stromspeicherelements 11 und des zweiten Stromspeicherelements 13. Die Gates der Halbleiterschalter 20 und 30 sind separat mit dem Steuerabschnitt 15 verbunden.
Der Drain und die Source der einzelnen M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 sind jeweils mit dem Drain und der Source des Halbleiterschalters 20 verbunden. Der Drain und die Source der einzelnen N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 sind jeweils mit dem Drain und der Source des Halbleiterschalters 30 verbunden. Die Gates der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 sind jeweils separat mit dem Steuerabschnitt 15 verbunden.
Die Kathode der Diode 21 ist mit dem Drain des Halbleiterschalters 20 verbunden, ihre Anode mit seiner Source. Das Verbindungsverhältnis zwischen der Diode 31 und dem Halbleiterschalter 30, das Verbindungsverhältnis zwischen der Diode 41 und dem Halbleiterschalter 40 und das Verbindungsverhältnis zwischen der Diode 51 und dem Halbleiterschalter 50 gleicht jeweils dem Verbindungsverhältnis zwischen der Diode 21 und dem Halbleiterschalter 20.
Demgemäß sind die Kathoden der Dioden 21, 41, 41, ..., 41 mit den entsprechenden Kathoden der Dioden 31, 51, 51, ..., 51 verbunden. Daher fließt, wenn die zwei Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 aus sind, kein Strom zwischen den Sources der Halbleiterschalter 20 und 30.
Der Generator 10, das erste Stromspeicherelement 11, der Gleichspannungswandler 12, das zweite Stromspeicherelement 13, die Last 14, der Steuerabschnitt 15 und der Stromsensor 16 weisen dieselbe Funktionsweise wie in Ausführungsform 3 auf. Was diese Funktionen angeht, so sind in der Beschreibung der Ausführungsform 3 der Drain und die Source des Halbleiterschalters 20 vertauscht, der Drain und die Source des Halbleiterschalters 30 vertauscht, der Drain und die Source des Halbleiterschalters 40 vertauscht und der Drain und die Source des Halbleiterschalters 50 vertauscht. Hierdurch kann die Funktion sowohl des Generators 10 als auch des ersten Stromspeicherelements 11, des zweiten Stromspeicherelements 13, der Last 14, des Gleichspannungswandlers 12, des Steuerabschnitts 15 und des Stromsensors 16 erklärt werden.
An- und Ausschalten der zwei Halbleiterschalter 20 und 30, der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 wird von dem Steuerabschnitt 15 auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 3 durchgeführt.
Aus dem gleichen Grund wie in Ausführungsform 2 sollte die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 30 größer als oder gleich (Vn + ΔVn) sein, und die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 20 sollte größer als oder gleich (Vc + ΔVc) sein. Demgemäß verwendet das Stromversorgungssystem 4 der Ausführungsform 4 als Halbleiterschalter 20 einen Halbleiterschalter, bei welchem die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source kleiner als die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 30 ist.
Wie in Ausführungsform 3 gleichen die jeweilige Durchbruchspannung zwischen Drain und Source der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 20 einander oder sie gleichen einander im Wesentlichen. Weiterhin gleichen die jeweilige Durchbruchspannung zwischen Drain und Source der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 und die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 20 einander oder sie gleichen einander im Wesentlichen.
Auch in Ausführungsform 4 dienen der Steuerabschnitt 15, die zwei Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 als Stromsteuereinrichtung. Diese Stromsteuereinrichtung weist dieselben Merkmale auf wie jene der Ausführungsform 3.
Das heißt in der Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 4 unterscheiden sich die jeweiligen Durchbruchspannungen zwischen Drain und Source der zwei Halbleiterschalter 20 und 30 voneinander. Weiterhin ist jeder der M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 zum Halbleiterschalter 20 parallelgeschaltet und jeder der N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 zum Halbleiterschalter 30 parallelgeschaltet. Auch unterscheidet sich die Anzahl M der Halbleiterschalter 40 von der Anzahl N der Halbleiterschalter 50. Demgemäß erzielt die Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 4 denselben Effekt wie den von der Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 3 erzielten.
In Ausführungsform 4 ist jedoch die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 20 kleiner als die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Halbleiterschalters 30. Demgemäß ist hinsichtlich des Widerstands zwischen den Sources der Halbleiterschalter 20 und 30 der Betrag, um den der Widerstand als Ergebnis eines Parallelschaltens des Halbleiterschalters 50 zum Halbleiterschalter 30 abnimmt, größer als der Betrag, um den der Widerstand als Ergebnis eines Parallelschaltens des Halbleiterschalters 40 zum Halbleiterschalter 20 abnimmt.
Daher erzielt, wenn M größer als N ist, die Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 4 denselben Effekt wie den von der Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 3 erzielten, wenn N größer als M ist. Wenn hingegen N größer als M ist, erzielt die Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 4 denselben Effekt wie den von der Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 3 erzielten, wenn M größer als N ist.
Man beachte, dass in Ausführungsform 4 die Anzahl M der zum Halbleiterschalter 20 parallelgeschalteten Halbleiterschalter 40 und die Anzahl N der zum Halbleiterschalter 30 parallelgeschalteten Halbleiterschalter 50 gleich sein kann. Auch in diesem Fall ist es möglich, eine Stromsteuereinrichtung zu erlangen, bei welcher der Widerstand zwischen den jeweiligen anderen Enden der zwei Halbleiterschalter 20 und 30, wenn die zwei Halbleiterschalter 20 und 30, die M Halbleiterschalter 40, 40, ..., 40 und die N Halbleiterschalter 50, 50, ..., 50 an sind, kleiner als jener bei der Stromsteuereinrichtung der Ausführungsform 2 ist.
In den Ausführungsformen 1 bis 4 sind die einzelnen Halbleiterschalter 20, 30, 40 und 50 nicht auf n-Kanal-FETs beschränkt, und sie können p-Kanal-FETs sein. In diesem Fall schaltet der Steuerabschnitt 15 die Halbleiterschalter 20, 30, 40 und 50 durch Regeln der am Gate anliegenden Spannung auf einen Wert, der kleiner als eine vorausbestimmte Spannung ist, aus und schaltet die Halbleiterschalter 20, 30, 40 und 50 durch Regeln der am Gate anliegenden Spannung auf einen Wert, der größer als oder gleich groß wie der vorausbestimmte Wert ist, an.
Wenn der Halbleiterschalter 20 ein p-Kanal-FET ist, ist die Kathode der Diode 21 mit der Source des Halbleiterschalters 20 verbunden und die Anode der Diode 21 ist mit dem Drain des Halbleiterschalters 20 verbunden. Das Verbindungsverhältnis zwischen dem Halbleiterschalter 30 und der Diode 31, das Verbindungsverhältnis zwischen dem Halbleiterschalter 40 und der Diode 41 und das Verbindungsverhältnis zwischen dem Halbleiterschalter 50 und der Diode 51 gleicht dem Verbindungsverhältnis zwischen dem Halbleiterschalter 20 und der Diode 21.
Demgemäß ist in den Ausführungsformen 1 bis 4 die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source der Halbleiterschalter 20 und 40, wenn die Halbleiterschalter 20, 30, 40 und 50 p-Kanal-FETs sind, gleich der Durchbruchspannung zwischen Drain und Source der Halbleiterschalter 30 und 50, wenn die Halbleiterschalter 20, 30, 40 und 50 n-Kanal-FETs sind. Die Durchbruchspannung zwischen Drain und Source der Halbleiterschalter 30 und 50 ist, wenn die Halbleiterschalter 20, 30, 40 und 50 p-Kanal-FETs sind, gleich der Durchbruchspannung zwischen Drain und Source der Halbleiterschalter 20 und 40, wenn die Halbleiterschalter 20, 30, 40 und 50 n-Kanal-FETs sind.
Daher ist in den Ausführungsformen 3 und 4 der Effekt, der durch die Stromsteuereinrichtung erzielt wird, wenn M größer als N ist und die Halbleiterschalter 20, 30, 40 und 50 p-Kanal-FETs sind, identisch mit dem Effekt, der durch die Stromsteuereinrichtung erzielt wird, wenn N größer als M ist und die Halbleiterschalter 20, 30, 40 und 50 n-Kanal-FETs sind. Weiterhin ist der Effekt, der durch die Stromsteuereinrichtung erzielt wird, wenn N größer als M ist und die Halbleiterschalter 20, 30, 40 und 50 p-Kanal-FETs sind, mit dem Effekt identisch, der durch die Stromsteuereinrichtung erzielt wird, wenn M größer als N ist und die Halbleiterschalter 20, 30, 40 und 50 n-Kanal-FETs sind.
In den Ausführungsformen 3 und 4 kann die Anzahl M der Halbleiterschalter 40 oder die Anzahl N der Halbleiterschalter 50 null betragen. Selbst wenn die Anzahl M der Halbleiterschalter 40 null beträgt, ist der Widerstand zwischen den Drains der Halbleiterschalter 20 und 30 klein, da die N Halbleiterschalter 50 zum Halbleiterschalter 30 parallelgeschaltet sind. Ebenso ist, selbst wenn die Anzahl N der Halbleiterschalter 50 null beträgt, der Widerstand zwischen den Drains der Halbleiterschalter 20 und 30 klein, da die M Halbleiterschalter 40 zum Halbleiterschalter 20 parallelgeschaltet sind. Weiterhin ist in den Ausführungsformen 1 bis 4 die Ausgestaltung des Gleichspannungswandlers 12 nicht auf die Ausgestaltung beschränkt, bei welcher die an einem Ende anliegende Spannung gesenkt wird, und sie kann eine Ausgestaltung sein, bei welcher die an einem Ende anliegende Spannung erhöht wird. In diesem Fall ist die Normalspannung niedriger als die transformierte Spannung.
Die hier offenbarten Ausführungsformen 1 bis 4 sollen in allen Aspekten als veranschaulichend und nicht als einschränkend betrachtet werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird von den Ansprüchen festgelegt und nicht von der vorstehenden Beschreibung, und er ist so zu verstehen, dass alle Modifikationen, die in den Schutzumfang der Ansprüche und die Bedeutung und den Umfang der Äquivalente davon fallen, als eingeschlossen gelten.
Bezugszeichenliste

1, 4: Stromversorgungssystem
11: erstes Stromspeicherelement
13: zweites Stromspeicherelement
14: Last
15: Steuerabschnitt (Schaltersteuerabschnitt, Teil einer Stromsteuereinrichtung)
20, 30: Halbleiterschalter (Teil einer Stromsteuereinrichtung)
40, 50: Halbleiterschalter (zweiter Halbleiterschalter, Teil einer Stromsteuereinrichtung)

Claims

Stromsteuereinrichtung mit einem Schaltersteuerabschnitt zum im Wesentlichen gleichzeitigen An- oder Ausschalten zweier Halbleiterschalter, deren eine Enden miteinander verbunden sind, wobei ein zwischen anderen Enden der zwei Halbleiterschalter fließender Strom gesteuert wird, indem der Schaltersteuerabschnitt die zwei Halbleiterschalter an- oder ausschaltet, wobei sich jeweilige Durchbruchspannungen der zwei Halbleiterschalter unterscheiden, und die zwei Halbleiterschalter jeweilige eine Enden von zwei Stromspeicherelementen miteinander verbinden.
Stromsteuereinrichtung nach Anspruch 1 mit einem oder mehreren zweiten Halbleiterschaltern, welche zu einem der zwei Halbleiterschalter parallelgeschaltet sind, wobei jeder der einen oder mehreren zweiten Halbleiterschalter im Wesentlichen die gleiche Durchbruchspannung wie der Halbleiterschalter aufweist, zu welchem der zweite Halbleiterschalter parallelgeschaltet ist, und der Schaltersteuerabschnitt die zwei Halbleiterschalter und den einen oder die mehreren zweiten Halbleiterschalter im Wesentlichen gleichzeitig an- oder ausschaltet.
Stromsteuereinrichtung nach Anspruch 2, wobei sich die Anzahl der zweiten Halbleiterschalter, die zu einem der zwei Halbleiterschalter parallelgeschaltet sind, von der Anzahl der zweiten Halbleiterschalter unterscheidet, die zu dem anderen Halbleiterschalter parallelgeschaltet sind.
Stromversorgungssystem, umfassend: die Stromsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3; die zwei Stromspeicherelemente; und eine Last, die durch die zwei Stromspeicherelemente mit Strom versorgt ist, wobei voneinander unterschiedliche Spannungen an den zwei Stromspeicherelementen anliegen.