DE112022001729T5 - Latch-Schaltung und Stromversorgungssteuergerät - Google Patents

Abstract

Ein erster Schalter (40) einer Latch-Schaltung (22) wird von AUS auf EIN umgeschaltet, wenn die Spannung zwischen einem Emitter (Eingangsanschluss) und einer Basis (Steueranschluss) auf eine Schwellenspannung oder mehr angestiegen ist. Ein Strom, der durch einen ersten Widerstand (42) und einen zweiten Widerstand (43) in dieser Reihenfolge fließt, wird in einen Kollektor (Eingangsanschluss) eines zweiten Schalters (41) und einen Komparator-Schalter (50) eingegeben. Der zweite Schalter (41) wird eingeschaltet, wenn der erste Schalter (40) eingeschaltet wird. Wenn der zweite Schalter (41) oder der Komparator-Schalter (dritter Schalter) (50) eingeschaltet ist, entspricht die Spannung am ersten Widerstand (42) der Schwellenspannung oder mehr. Eine Spannung von einem Mikrocomputer (25) wird in den Emitter des ersten Schalters (40) gegeben. Eine Spannung vom Kollektor des zweiten Schalters (41) wird an eine Treiberschaltung (21) ausgegeben.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Latch-Schaltung und ein Stromversorgungssteuergerät.
• Diese Anmeldung beansprucht Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-052040 , die am 25. März 2021 eingereicht wurde und deren Inhalt durch Verweis hierin in vollem Umfang enthalten sein soll.
• TECHNISCHER HINTERGRUND
• Im Patentdokument 1 wird eine Latch-Schaltung für ein Fahrzeug offenbart, die zum Fixieren einer Ausgangsspannung verwendet wird. In die Latch-Schaltung wird eine hoch-peglige Spannung oder eine niedrig-peglige Spannung gegeben. Die Latch-Schaltung gibt üblicherweise die niedrig-peglige Spannung aus. Wenn der Spannungseingang der Latch-Schaltung von der niedrig-pegligen Spannung auf die hoch-peglige Spannung umgeschaltet wird, schaltet die Latch-Schaltung die Ausgangsspannung von der niedrig-pegligen Spannung auf die hoch-peglige Spannung. Danach fixiert die Latch-Schaltung die Ausgangsspannung auf die hoch-peglige Spannung, und zwar unabhängig von der Eingangsspannung.
• VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
• PATENTDOKUMENTE
• Patentdokument 1: JP 2002-290223A
• ABRISS DER ERFINDUNG
• Eine Latch-Schaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Latch-Schaltung zum Fixieren einer Ausgangsspannung auf eine vorgegebene Spannung, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, wobei die Latch-Schaltung Folgendes aufweist: einen ersten Schalter, der einen Eingangsanschluss, in den ein Strom eingegeben wird, einen Ausgangsanschluss, von dem ein Strom ausgegeben wird, und einen Steueranschluss aufweist und der von AUS auf EIN umgeschaltet wird, wenn die Spannung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss auf eine Schwellenspannung oder mehr ansteigt; einen ersten Widerstand, der zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss angeschlossen ist; einen zweiten Widerstand, dessen eines Ende mit dem Steueranschluss verbunden ist; einen zweiten Schalter, der einen zweiten Eingangsanschluss aufweist, in den ein Widerstandsstrom, der durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand in dieser Reihenfolge fließt, eingegeben wird, und der eingeschaltet wird, wenn der erste Schalter eingeschaltet wird; und einen dritten Schalter, in den der Widerstandsstrom eingegeben wird, wobei, wenn der zweite Schalter oder der dritte Schalter eingeschaltet ist, die Spannung am ersten Widerstand die Schwellenspannung oder mehr ist, eine Spannung in den Eingangsanschluss des ersten Schalters eingegeben wird, und eine Spannung vom zweiten Eingangsanschluss des zweiten Schalters ausgegeben wird.
• Ein Stromversorgungssteuergerät gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Stromversorgungssteuergerät zur Steuerung der Stromversorgung durch einen Stromversorgungsschalter, aufweisend eine Spannungseinstelleinheit, die eingerichtet ist, eine Spannung auszugeben und diese Ausgangsspannung einzustellen; eine Latch-Schaltung, die eingerichtet ist, eine Spannung auszugeben, die von der Ausgangsspannung der Spannungseinstelleinheit abhängt, bis eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, und ihre Ausgangsspannung auf eine vorgegebene Spannung zu fixieren, wenn diese bestimmte Bedingung erfüllt ist; und einen Umschalt-Schaltkreis, der eingerichtet ist, den Stromversorgungsschalter in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Latch-Schaltkreises ein- oder auszuschalten, wobei die Latch-Schaltung Folgendes aufweist: einen ersten Schalter, der einen Eingangsanschluss, in den ein Strom eingegeben wird, einen Ausgangsanschluss, von dem ein Strom ausgegeben wird, und einen Steueranschluss aufweist und der von AUS auf EIN umgeschaltet wird, wenn die Spannung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss auf eine Schwellenspannung oder mehr ansteigt; einen ersten Widerstand, der zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss angeschlossen ist; einen zweiten Widerstand, dessen eines Ende mit dem Steueranschluss verbunden ist; einen zweiten Schalter, der einen zweiten Eingangsanschluss aufweist, in den ein Widerstandsstrom, der durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand in dieser Reihenfolge fließt, eingegeben wird, und der eingeschaltet wird, wenn der erste Schalter eingeschaltet wird; und einen dritten Schalter, in den der Widerstandsstrom eingegeben wird, wobei, wenn der zweite Schalter oder der dritte Schalter eingeschaltet ist, die Spannung am ersten Widerstand ansteigt, die Ausgangsspannung der Spannungseinstelleinheit in den Eingangsanschluss des ersten Schalters eingegeben wird, eine Spannung vom zweiten Eingangsanschluss des zweiten Schalters an den Umschalt-Schaltkreis ausgegeben wird.
• KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
• 1 ist ein Blockdiagramm, das die grundsätzliche Anordnung eines Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
• 2 ist ein Diagramm, das die Anordnung mehrerer Komponenten des Stromversorgungssteuergerätes darstellt.
• 3 ist ein Schaltplan einer Latch-Schaltung.
• 4 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Latch-Schaltung veranschaulicht.
• 5 ist ein Diagramm, das den Stromfluss veranschaulicht, wenn ein Mikrocomputer eine Ausgangsspannung auf eine bestimmte Spannung umschaltet.
• 6 ist ein Diagramm, das den Stromfluss bei einem eingeschaltetem Komparator-Schalter zeigt.
• 7 ist ein Diagramm, das den Stromfluss veranschaulicht, wenn der Komparator-Schalter von EIN auf AUS geschaltet wird.
• 8 ist ein Blockdiagramm, das die grundsätzliche Anordnung eines Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 2 einrichtet.
• 9 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb einer Temperaturdifferenzschaltung veranschaulicht.
• 10 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb einer Latch-Schaltung veranschaulicht.
• 11 ist ein Wärmeschaltplan eines Drahtes.
• 12 ist ein Schaltplan der Temperaturdifferenzschaltung.
• BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Von der Offenbarung zu Lösendes Technisches Problem
• Eine spezifische Ausgestaltung einer Latch-Schaltung, in der ein oder mehrere Schalter verwendet werden, ist in Patentdokument 1 nicht offenbart. Um eine kompakte Latch-Schaltung zu realisieren, die leicht in ein Fahrzeug eingebaut werden kann, ist es vorteilhaft, die Anzahl der in der Latch-Schaltung enthaltenen Schalter zu reduzieren.
• Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Latch-Schaltung und ein Stromversorgungssteuergerät bereitzustellen, mit denen die Anzahl der Schalter, die benötigt werden, um eine Ausgangsspannung auf eine vorgegebene Spannung zu fixieren, niedrig ist.
• Vorteilhafte Effekte der Offenbarung
• Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die Anzahl der Schalter, die benötigt werden, um eine Ausgangsspannung auf eine vorgegebene Spannung zu fixieren, niedrig.
• Beschreibung von Ausführungsformen der Offenbarung
• Zunächst werden Ausführungsformen der Offenbarung aufgelistet und beschrieben. Zumindest einige der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen können je nach Bedarf auch miteinander kombiniert werden.
• (1) Eine Latch-Schaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Latch-Schaltung zum Fixieren einer Ausgangsspannung auf eine vorgegebene Spannung, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, wobei die Latch-Schaltung Folgendes aufweist: einen ersten Schalter, der einen Eingangsanschluss, in den ein Strom eingegeben wird, einen Ausgangsanschluss, von dem ein Strom ausgegeben wird, und einen Steueranschluss aufweist und der von AUS auf EIN umgeschaltet wird, wenn die Spannung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss auf eine Schwellenspannung oder mehr ansteigt; einen ersten Widerstand, der zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss angeschlossen ist; einen zweiten Widerstand, dessen eines Ende mit dem Steueranschluss verbunden ist; einen zweiten Schalter, der einen zweiten Eingangsanschluss aufweist, in den ein Widerstandsstrom, der durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand in dieser Reihenfolge fließt, eingegeben wird, und der eingeschaltet wird, wenn der erste Schalter eingeschaltet wird; und einen dritten Schalter, in den der Widerstandsstrom eingegeben wird, wobei, wenn der zweite Schalter oder der dritte Schalter eingeschaltet ist, die Spannung am ersten Widerstand die Schwellenspannung oder mehr ist, eine Spannung in den Eingangsanschluss des ersten Schalters eingegeben wird, und eine Spannung vom zweiten Eingangsanschluss des zweiten Schalters ausgegeben wird.
• Im obigen Aspekt wird, wenn der erste Schalter, der zweite Schalter und der dritte Schalter ausgeschaltet sind, eine Spannung, die in den Eingangsanschluss des ersten Schalters eingegeben wird, über den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand ausgegeben. Ein Ende des zweiten Schalters, an dem ein Strom ausgegeben wird, wird als zweiter Ausgangsanschluss bezeichnet. Es sei angenommen, dass der dritte Schalter in einem Zustand eingeschaltet wird, in dem die Spannung am Eingangsanschluss des ersten Schalters relativ zum Potential am zweiten Ausgangsanschluss (wobei also das Potential am zweiten Ausgangsanschluss als Referenzpotential dient) eine bestimmte Spannung oder mehr beträgt. Wenn der dritte Schalter eingeschaltet ist, entspricht die Spannung am ersten Widerstand der Schwellenspannung oder mehr, und der erste Schalter ist eingeschaltet. Wenn der erste Schalter eingeschaltet wird, wird auch der zweite Schalter eingeschaltet.
• Wenn der erste Schalter eingeschaltet ist, ist auch der zweite Schalter eingeschaltet. Und wenn der zweite Schalter eingeschaltet ist, ist der erste Schalter eingeschaltet. Somit bleibt der zweite Schalter auch dann eingeschaltet, wenn der dritte Schalter von EIN auf AUS geschaltet wird, solange die Spannung am Eingangsanschluss des ersten Schalters relativ zum Potential am zweiten Ausgangsanschluss des zweiten Schalters die bestimmte Spannung oder mehr beträgt. Dadurch wird die Ausgangsspannung auf die vorgegebene Spannung festgelegt. Die vorgegebene Spannung ist eine Spannung am zweiten Ausgangsanschluss des zweiten Schalters. Die Anzahl der Schalter, die benötigt wird, um die Ausgangsspannung auf die vorgegebene Spannung festzulegen bzw. zu fixieren, ist drei, was eine sehr niedrige Anzahl ist.
• (2) Die Latch-Schaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ferner einen dritten Widerstand und einen vierten Widerstand, wobei der zweite Schalter ferner einen zweiten Ausgangsanschluss, von dem ein Strom ausgegeben wird, und einen zweiten Steueranschluss aufweist, der zweite Schalter von AUS auf EIN geschaltet wird, wenn die Spannung zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss und dem zweiten Steueranschluss auf eine zweite Schwellenspannung oder mehr ansteigt, der dritte Widerstand zwischen dem Ausgangsanschluss des ersten Schalters und dem zweiten Steueranschluss des zweiten Schalters angeschlossen ist, der vierte Widerstand zwischen den zweiten Steueranschluss und den zweiten Ausgangsanschluss des zweiten Schalters angeschlossen ist, und ein Strom durch den ersten Schalter, den dritten Widerstand und den vierten Widerstand in dieser Reihenfolge fließt.
• Gemäß diesem Aspekt fließt in dem Fall, dass die Spannung am Eingangsanschluss des ersten Schalters relativ zum Potential am zweiten Ausgangsanschluss des zweiten Schalters die bestimmte Spannung ist, wenn der erste Schalter eingeschaltet ist, ein Strom durch den ersten Schalter, den dritten Widerstand und den vierten Widerstand in dieser Reihenfolge. Dementsprechend kommt es zu einem Spannungsabfall am vierten Widerstand. Wenn der erste Schalter eingeschaltet wird, steigt die Spannung zwischen dem zweiten Steueranschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss des zweiten Schalters auf die zweite Schwellenspannung oder mehr an. Infolgedessen wird der zweite Schalter eingeschaltet.
• (3) Ein Stromversorgungssteuergerät gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Stromversorgungssteuergerät zur Steuerung der Stromversorgung durch einen Stromversorgungsschalter, aufweisend: eine Spannungseinstelleinheit, die eingerichtet ist, eine Spannung auszugeben und diese Ausgangsspannung einzustellen; eine Latch-Schaltung, die eingerichtet ist, eine Spannung auszugeben, die von der Ausgangsspannung der Spannungseinstelleinheit abhängt, bis eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, und ihre Ausgangsspannung auf eine vorgegebene Spannung zu fixieren, wenn diese bestimmte Bedingung erfüllt ist; und einen Umschalt-Schaltkreis, der eingerichtet ist, den Stromversorgungsschalter in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Latch-Schaltkreises ein- oder auszuschalten, wobei die Latch-Schaltung Folgendes aufweist: einen ersten Schalter, der einen Eingangsanschluss, in den ein Strom eingegeben wird, einen Ausgangsanschluss, von dem ein Strom ausgegeben wird, und einen Steueranschluss aufweist und der von AUS auf EIN umgeschaltet wird, wenn die Spannung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss auf eine Schwellenspannung oder mehr ansteigt; einen ersten Widerstand, der zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss angeschlossen ist; einen zweiten Widerstand, dessen eines Ende mit dem Steueranschluss verbunden ist; einen zweiten Schalter, der einen zweiten Eingangsanschluss aufweist, in den ein Widerstandsstrom, der durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand in dieser Reihenfolge fließt, eingegeben wird, und der eingeschaltet wird, wenn der erste Schalter eingeschaltet wird; und einen dritten Schalter, in den der Widerstandsstrom eingegeben wird, wobei, wenn der zweite Schalter oder der dritte Schalter eingeschaltet ist, die Spannung am ersten Widerstand ansteigt, die Ausgangsspannung der Spannungseinstelleinheit in den Eingangsanschluss des ersten Schalters eingegeben wird, eine Spannung vom zweiten Eingangsanschluss des zweiten Schalters an den Umschalt-Schaltkreis ausgegeben wird.
• Gemäß diesem Aspekt wird die Latch-Schaltung wie oben beschrieben betrieben. Somit wird, wenn der erste Schalter, der zweite Schalter und der dritte Schalter ausgeschaltet sind, die Ausgangsspannung der Spannungseinstelleinheit über den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand der Latch-Schaltung ausgegeben. Der Umschalt-Schaltkreis schaltet den Stromversorgungsschalter in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Spannungseinstelleinheit ein oder aus. Wenn die Spannung am Eingangsanschluss des ersten Schalters im Verhältnis zum Potential am zweiten Ausgangsanschluss des zweiten Schalters die bestimmte Spannung oder mehr beträgt, wird die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung auf die vorgegebene Spannung fixiert, wenn der dritte Schalter eingeschaltet wird. Als Ergebnis fixiert der Umschalt-Schaltkreis den Zustand des Stromversorgungsschalters auf einen Zustand, der der vorgegebenen Spannung entspricht. Die Anzahl der Schalter, die erforderlich ist, um die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung auf die vorgegebene Spannung zu fixieren, beträgt drei, was eine geringe Anzahl ist.
• (4) In der Stromversorgungs-Steuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist vorgesehen, dass die Latch-Schaltung einen zweiten Umschalt-Schaltkreis aufweist, der eingerichtet ist, den dritten Schalter ein- oder auszuschalten; der zweite Umschalt-Schaltkreis den dritten Schalter einschaltet, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen einer Drahttemperatur eines Drahtes, der im Strompfad eines durch den Stromversorgungsschalter fließenden Stroms angeordnet ist, und einer Umgebungstemperatur im Bereich des Drahtes auf eine vorbestimmte Temperaturdifferenz oder mehr ansteigt; und die vorgegebene Spannung eine Spannung ist, die das Ausschalten des Stromversorgungsschalters anweist.
• Gemäß diesem Aspekt wird der dritte Schalter eingeschaltet, wenn die Temperaturdifferenz zum Draht auf eine vorbestimmte Temperaturdifferenz oder mehr angestiegen ist, und die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung wird auf die vorgegebene Spannung fixiert. Infolgedessen bleibt der Stromversorgungsschalter ausgeschaltet. Die Drahttemperatur des Drahtes wird somit daran gehindert, auf eine abnormale Temperatur anzusteigen.
• (5) Die Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ferner einen zweiten Umschalt-Schaltkreis, der eingerichtet ist, den dritten Schalter ein- oder auszuschalten; eine Stromausgangsschaltung, die eingerichtet ist, einen auszugebenden Strom zu erhöhen, wenn der durch den Stromversorgungsschalter fließende Strom ansteigt; und eine Temperaturdifferenzschaltung, die eingerichtet ist, eine auszugebende Spannung zu erhöhen, wenn die Temperaturdifferenz zwischen einer Drahttemperatur eines Drahtes, der im Strompfad eines durch den Stromversorgungsschalter fließenden Stroms angeordnet ist, und einer Umgebungstemperatur im Bereich des Drahtes zunimmt, wobei die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung auf der Grundlage eines Ausgangsstroms der Stromausgangsschaltung erzeugt wird, der zweite Umschalt-Schaltkreis den dritten Schalter einschaltet, wenn die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung auf eine vorgegebene Spannung oder mehr ansteigt, und die vorgegebene Spannung eine Spannung ist, die das Ausschalten des Stromversorgungsschalters anweist.
• Gemäß diesem Aspekt steigt die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung auf die vorgegebene Spannung oder mehr, wenn die Temperaturdifferenz zu Draht auf die vorgegebene Temperaturdifferenz oder mehr angestiegen ist. Somit wird, wenn die Temperaturdifferenz zum Draht auf die vorgegebene Temperaturdifferenz oder mehr angestiegen ist, der dritte Schalter eingeschaltet, und die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung wird auf die vorgegebene Spannung fixiert. Infolgedessen bleibt der Stromversorgungsschalter ausgeschaltet. Die Temperatur des Drahtes wird somit daran gehindert, auf eine abnormale Temperatur anzusteigen.
• AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNG
• Konkrete Beispiele für ein Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist, sondern wird durch die Ansprüche definiert wird, wobei sämtliche Änderungen, die in den Umfang der Ansprüche sowie deren Äquivalente fallen, darin enthalten sein sollen.
• Ausführungsform 1
• Ausgestaltung des Stromversorgungssystems
• 1 ist ein Blockdiagramm, das die grundsätzliche Ausgestaltung eines Stromversorgungssystems 1 in Ausführungsform 1 zeigt. Das Stromversorgungssystem 1 ist in einem Fahrzeug M installiert. Das Stromversorgungssystem 1 umfasst eine Gleichstromversorgung 10, einen Verbraucher 11 und ein Stromversorgungssteuergerät 12. Die Gleichstromversorgung 10 ist z.B. eine Batterie. Bei dem Verbraucher 11 handelt es sich um eine elektrische Vorrichtung. Wenn der Verbraucher 11 mit Strom versorgt wird, ist er in Betrieb. Wenn die Stromversorgung des Verbrauchers 11 unterbrochen wird, ist der Verbraucher 11 nicht mehr in Betrieb.
• Das Stromversorgungssteuergerät 12 umfasst einen Stromversorgungsschalter 20. Der Stromversorgungsschalter 20 ist ein N-Kanal-FET. FET ist eine Abkürzung für „Feldeffekttransistor“. Wenn der Stromversorgungsschalter 20 eingeschaltet ist, ist der Widerstand zwischen Drain und Source des Stromversorgungsschalters 20 ausreichend klein. Infolgedessen kann ein Strom durch Drain und Source fließen. Wenn der Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet ist, ist der Widerstand zwischen Drain und Source des Stromversorgungsschalters 20 ausreichend groß. Infolgedessen fließt kein Strom durch Drain und Source.
• Der Drain des Stromversorgungsschalters 20 ist mit einer positiven Elektrode der Gleichstromversorgung 10 verbunden. Die Source des Stromversorgungsschalters 20 ist mit einem Ende des Verbrauchers 11 über einen Draht W verbunden. Die negative Elektrode der Gleichstromversorgung 10 und das andere Ende des Verbrauchers 11 sind geerdet. Die Erdung wird z.B. durch die Verbindung mit einer Karosserie des Fahrzeugs M realisiert.
• Wenn der Stromversorgungsschalter 20 von AUS auf EIN geschaltet wird, fließt ein Strom von der positiven Elektrode der Gleichstromversorgung 10 durch den Stromversorgungsschalter 20, den Draht W und den Verbraucher 11 in dieser Reihenfolge, und der Verbraucher 11 wird mit Strom versorgt. Dementsprechend ist der Verbraucher 11 in Betrieb. Wenn der Stromversorgungsschalter 20 von EIN auf AUS geschaltet wird, wird die Stromzufuhr von der Gleichstromversorgung 10 zum Verbraucher 11 unterbrochen, und der Verbraucher 11 ist nicht mehr in Betrieb. Das Stromversorgungssteuergerät 12 steuert die Stromzufuhr von der Gleichstromversorgung 10 zum Verbraucher 11 über den Stromversorgungsschalter 20, indem es den Stromversorgungsschalter 20 ein- oder ausschaltet.
• Ausgestaltung des Stromversorgungssteuergeräts 12
• Das Stromversorgungssteuergerät 12 umfasst neben dem Stromversorgungsschalter 20 eine Treiberschaltung 21, eine Latch-Schaltung 22, einen Vorrichtungswiderstand 23, eine Temperaturerfassungsschaltung 24 und einen Mikrocomputer 25 (im Folgenden als „Mikrocomputer“ bezeichnet). Die Treiberschaltung 21 hat eine Spannungsausgangsseite (Ausgangsseite) und eine Spannungseingangsseite (Eingangsseite). Das Gate des Stromversorgungsschalters 20 ist mit der Ausgangsseite der Treiberschaltung 21 verbunden. Die Eingangsseite der Treiberschaltung 21 ist mit der Latch-Schaltung 22 und einem Ende des Vorrichtungswiderstands 23 verbunden. Das andere Ende des Vorrichtungswiderstands 23 ist geerdet. Die Latch-Schaltung 22 ist zudem mit der Temperaturerfassungsschaltung 24 und dem Mikrocomputer 25 verbunden.
• 2 ist ein Diagramm, das die Anordnung der Bestandteile des Stromversorgungssteuergeräts 12 zeigt. Das Stromversorgungssteuergerät 12 umfasst ferner eine Schalterplatine Bs und eine Steuerplatine Bc. Der Stromversorgungsschalter 20, die Treiberschaltung 21, die Latch-Schaltung 22, der Vorrichtungswiderstand 23 und die Temperaturerfassungsschaltung 24 sind auf der Schalterplatine Bs angeordnet. Mit „Anordnung einer Schaltung“ wird hierbei die Anordnung von einem oder mehreren Schaltungselementen, die die Schaltung bilden, bezeichnet. Der Mikrocomputer 25 ist auf der Steuerplatine Bc angeordnet. Der Mikrocomputer 25 ist z. B. eine integrierte Schaltung. Der Mikrocomputer 25 ist über ein Kabel F mit der Latch-Schaltung 22 verbunden.
• Wie in 1 dargestellt, umfasst die Temperaturerfassungsschaltung 24 einen Thermistor 30 und einen Erfassungswiderstand 31. Der Thermistor 30 ist ein NTC-Thermistor (wobei NTC für „negativer Temperaturkoeffizient“ steht). Somit nimmt der Widerstand des Thermistors 30 ab, wenn die Temperatur des Thermistors 30 steigt. Ein Ende des Thermistors 30 ist mit einem Ende des Erfassungswiderstands 31 verbunden. An das andere Ende des Thermistors 30 wird eine bestimmte Spannung Vc angelegt. Bei der bestimmten Spannung Vc handelt es sich um eine Spannung relativ zum Potential der Erde (das Potential der Erde dient also als Referenzpotential). Das andere Ende des Erfassungswiderstands 31 ist geerdet. Der Verbindungsknoten zwischen dem Thermistor 30 und dem Erfassungswiderstand 31 ist mit der Latch-Schaltung 22 verbunden.
• Die bestimmte Spannung Vc wird beispielsweise von einem Regler erzeugt, der nicht dargestellt ist. Der Regler erzeugt die bestimmte Spannung Vc durch Absenken der Ausgangsspannung der Gleichstromversorgung 10. Die Ausgangsspannung der Gleichstromversorgung 10 ist eine Spannung, die z.B. in einem Bereich zwischen 8 V und 12 V schwankt. Die bestimmte Spannung Vc beträgt z. B. 5 V. Der Regler erzeugt die bestimmte Spannung Vc ständig, indem er den Betrag der Absenkung einstellt.
• Die bestimmte Spannung Vc wird durch den Thermistor 30 und den Erfassungswiderstand 31 geteilt, und die resultierende geteilte Spannung wird an die Latch-Schaltung 22 als Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 ausgegeben. Die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 wird durch das Widerstandsverhältnis zwischen dem Thermistor 30 und dem Erfassungswiderstand 31 bestimmt. Mit abnehmendem Widerstand des Thermistors 30, d. h. mit steigender Temperatur des Thermistors 30, steigt die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24.
• Der Thermistor 30 ist auf der Schalterplatine Bs angeordnet. Somit erhöht sich die Temperatur des Thermistors 30, wenn die Temperatur der Schalterplatine Bs ansteigt. Mit steigender Temperatur des Thermistors 30 steigt auch die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24. Somit steigt mit zunehmender Temperatur der Schalterplatine Bs die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 an.
• Wie oben beschrieben, erfasst die Temperaturerfassungsschaltung 24 die Temperatur der Schalterplatine Bs und stellt die Ausgangsspannung auf eine Spannung entsprechend der erfassten Temperatur ein.
• Der Mikrocomputer 25 gibt eine Spannung an die Latch-Schaltung 22 aus. Der Mikrocomputer 25 schaltet seine Ausgangsspannung zwischen der bestimmten Spannung Vc und 0 V um. Der Mikrocomputer 25 fungiert als Spannungseinstelleinheit zum Einstellen der Ausgangsspannung. Liegt die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 unter einer bestimmten Referenzspannung, dann gibt die Latch-Schaltung 22 eine der Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 entsprechende Spannung an die Treiberschaltung 21 aus. Dabei steigt mit zunehmender Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 auch die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 an. Die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 liegt an dem Vorrichtungswiderstand 23 an. Die Referenzspannung ist größer als 0 V.
• Wenn die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 auf eine bestimmte Ausgangschwellwert-Spannung oder mehr ansteigt, dann schaltet die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 von AUS auf EIN. Dementsprechend fließt ein Strom durch den Stromversorgungsschalter 20 und den Draht W, und der Verbraucher 11 wird mit Strom versorgt. Die Ausgangschwellwert-Spannung ist größer als 0 V. Wenn die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 unter die Ausgangsschwellwert-Spannung sinkt, dann schaltet die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 von EIN auf AUS. Dadurch wird die Stromversorgung des Verbrauchers 11 über den Stromversorgungsschalter 20 und den Draht W unterbrochen. Die Treiberschaltung 21 fungiert als Umschalt-Schaltkreis.
• Wenn die Gate-Spannung relativ zum Source-Potential eine bestimmte Schaltschwellenspannung oder mehr ist, dann ist der Stromversorgungsschalter 20 eingeschaltet. Wenn die Gate-Spannung relativ zum Source-Potential kleiner ist als die Schaltschwellenspannung, ist der Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet. Die Schaltschwellenspannung ist größer als 0 V.
• Beim Einschalten des Stromversorgungsschalters 20 erhöht die Treiberschaltung 21 die Gate-Spannung des Stromversorgungsschalters 20 relativ zum Massepotential. Dementsprechend steigt die Gate-Spannung des Stromversorgungsschalters 20 relativ zum Source-Potential auf die Schaltschwellenspannung oder mehr an. Beim Ausschalten des Stromversorgungsschalters 20 senkt die Treiberschaltung 21 die Gate-Spannung des Stromversorgungsschalters 20 relativ zum Massepotential. Dementsprechend sinkt die Gate-Spannung des Stromversorgungsschalters 20 relativ zum Source-Potential unter die Schaltschwellenspannung.
• Wenn die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 kleiner als die Referenzspannung ist, und die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 die bestimmte Spannung Vc ist, ist die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 die Ausgangsschwellwert-Spannung oder mehr. Folglich hält die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 eingeschaltet. Und wenn die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 0 V beträgt, ist die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 auch 0 V und liegt unter dem Ausgangsschwellwert. Somit hält die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet.
• Wie oben beschrieben, fließt bei eingeschaltetem Stromversorgungsschalter 20 ein Strom durch den Stromversorgungsschalter 20. Wenn ein Strom durch den Stromversorgungsschalter 20 fließt, dann erzeugt der Stromversorgungsschalter 20 Wärme. Wenn die Wärmeerzeugung pro Zeiteinheit größer ist als die Wärmeabgabe pro Zeiteinheit, dann steigt die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20. Wenn die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20 ansteigt, dann erhöht sich die Temperatur der Schalterplatine Bs. Und wenn die Temperatur der Schalterplatine Bs ansteigt, dann steigt die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 an.
• Wenn die in dem Stromversorgungsschalter 20 verbrauchte Leistung zunimmt, steigt die erzeugte Wärmemenge des Stromversorgungsschalters 20. Die im Stromversorgungsschalter 20 verbrauchte Leistung ergibt sich aus dem Produkt des Quadrats des durch den Stromversorgungsschalter 20 fließenden Stroms mit dem Widerstand des Stromversorgungsschalters 20 im eingeschalteten Zustand. Somit steigt mit zunehmendem Strom, der durch den Stromversorgungsschalter 20 fließt, auch die erzeugte Wärmemenge.
• Wenn die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 die bestimmte Spannung Vc ist und die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 auf die Referenzspannung oder mehr angestiegen ist, reduziert die Latch-Schaltung 22 zwangsweise ihre Ausgangsspannung auf 0 V. Dementsprechend schaltet die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 zwangsweise aus. Wenn der Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet ist, dann sinkt die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20. Wenn die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20 sinkt, dann sinkt auch die Temperatur der Schalterplatine Bs. Und wenn die Temperatur der Schalterplatine Bs sinkt, dann sinkt die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24.
• Nachdem die Latch-Schaltung 22 ihre Ausgangsspannung zwangsweise auf 0 V reduziert hat, fixiert bzw. setzt sie die Ausgangsspannung auf 0 V (vorgegebene Spannung), bis die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 auf 0 V umschaltet. Somit hält die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 in einem Zeitraum ab dem Zeitpunkt, an dem die Latch-Schaltung 22 die Ausgangsspannung zwangsweise auf 0 V reduziert hat, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 auf 0 V geschaltet wird, ausgeschaltet. Da die Ausgangsschwellwert-Spannung, wie oben erwähnt, größer als 0 V ist, ist eine Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 von 0 V die Spannung, die zum Ausschalten des Stromversorgungsschalters 20 angewiesen werden muss.
• Wie oben beschrieben, wird mit dem Stromversorgungssteuergerät 12 verhindert, dass die Temperatur der Schalterplatine Bs auf eine anormale Temperatur ansteigt. Wenn die Temperatur der Schalterplatine Bs auf eine anormale Temperatur ansteigt, besteht die Möglichkeit, dass die auf der Schalterplatine Bs angeordneten Schaltungselemente nicht mehr ordnungsgemäß betrieben werden können.
• Dabei muss die Ausgestaltung der Temperaturerfassungsschaltung 24 nur so beschaffen sein, dass ihre Ausgangsspannung ansteigt, wenn die Temperatur der Schalterplatine Bs ansteigt. Somit ist die Ausgestaltung der Temperaturerfassungsschaltung 24 nicht auf eine Ausgestaltung beschränkt, in der der Thermistor 30 und der Erfassungswiderstand 31 verwendet werden. Beispielsweise kann anstelle des Thermistors 30 auch ein Erfassungswiderstand, und anstelle des Erfassungswiderstands 31 ein PTC-Thermistor (positiver Temperaturkoeffizient) verwendet werden. Der Widerstand eines PTC-Thermistors steigt mit zunehmender Temperatur des PTC-Thermistors.
• Ausgestaltung der Latch-Schaltung 22
• 3 ist ein Schaltplan der Latch-Schaltung 22. Die Latch-Schaltung 22 umfasst einen ersten Schalter 40, einen zweiten Schalter 41, einen ersten Widerstand 42, einen zweiten Widerstand 43, einen dritten Widerstand 44, einen vierten Widerstand 45, einen Komparator 46, einen ersten Spannungsteilerwiderstand 47 und einen zweiten Spannungsteilerwiderstand 48. Der erste Schalter 40 ist ein PNP-Bipolartransistor. Der zweite Schalter 41 ist ein NPN-Bipolartransistor. Der Komparator 46 hat eine Plus- und eine Minusklemme. Der erste Schalter 40 und der zweite Schalter 41 haben jeweils einen Kollektor, einen Emitter und eine Basis.
• Der Emitter des ersten Schalters 40 ist mit dem Mikrocomputer 25 verbunden. Der erste Widerstand 42 ist zwischen der Basis und dem Emitter des ersten Schalters 40 angeschlossen. Ein Ende des zweiten Widerstands 43 ist ebenfalls mit der Basis des ersten Schalters 40 verbunden. Das andere Ende des zweiten Widerstands 43 ist mit dem Kollektor des zweiten Schalters 41 verbunden. Der dritte Widerstand 44 ist zwischen dem Kollektor des ersten Schalters 40 und der Basis des zweiten Schalters 41 angeschlossen. Der vierte Widerstand ist zwischen der Basis und dem Emitter des zweiten Schalters 41 geschaltet. Der Emitter des zweiten Schalters 41 ist geerdet. Der Kollektor des zweiten Schalters 41 ist mit dem Eingangsanschluss der Treiberschaltung 21 und dem einen Ende des Vorrichtungswiderstands 23 verbunden.
• In der Latch-Schaltung 22 wird die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 dem Emitter des ersten Schalters 40 zugeführt. Die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 wird über den Kollektor des zweiten Schalters 41 an die Treiberschaltung 21 ausgegeben.
• Der Komparator 46 umfasst einen Komparator-Schalter 50. Ein Ende des Komparator-Schalters 50 ist mit dem Kollektor des zweiten Schalters 41 verbunden. Das andere Ende des Komparator-Schalters 50 ist geerdet. Ein Ende des ersten Spannungsteilerwiderstandes 47 ist mit einem Ende des zweiten Spannungsteilerwiderstandes 48 verbunden. Die bestimmte Spannung Vc wird an das andere Ende des ersten Spannungsteilerwiderstands 47 angelegt. Das andere Ende des zweiten Spannungsteilerwiderstands 48 ist geerdet. Der Verbindungsknoten zwischen dem ersten Spannungsteilerwiderstand 47 und dem zweiten Spannungsteilerwiderstand 48 ist mit der Plusklemme des Komparators 46 verbunden. Die Minusklemme des Komparators 46 ist mit der Temperaturerfassungsschaltung 24 verbunden.
• Wenn ein Strom vom Mikrocomputer 25 durch den ersten Widerstand 42 und den zweiten Widerstand 43 in dieser Reihenfolge fließt, und wenn die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis des ersten Schalters 40 auf eine bestimmte Schwellenspannung oder mehr angestiegen ist, wird der erste Schalter 40 von AUS auf EIN umgeschaltet. Die Schwellenspannung ist größer als 0 V. Wenn der erste Schalter 40 eingeschaltet ist, ist der Widerstand zwischen dem Emitter und dem Kollektor des ersten Schalters 40 ausreichend klein, und ein Strom kann durch den Emitter und den Kollektor fließen.
• Wenn dagegen in oben genannten Fall die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis des ersten Schalters 40 unter die Schwellenspannung gefallen ist, dann wird der erste Schalter 40 von EIN auf AUS umgeschaltet. Wenn der erste Schalter 40 ausgeschaltet ist, ist der Widerstand zwischen dem Emitter und dem Kollektor des ersten Schalters 40 ausreichend groß, und es fließt kein Strom durch den Emitter und den Kollektor.
• Wenn ein Strom von dem Mikrocomputer 25 durch den ersten Schalter 40, den dritten Widerstand 44 und den vierten Widerstand 45 in dieser Reihenfolge fließt, und wenn die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis des zweiten Schalters 41 auf eine bestimmte zweite Schwellenspannung oder mehr angestiegen ist, dann wird der zweite Schalter 41 von AUS auf EIN umgeschaltet. Die zweite Schwellenspannung ist größer als 0 V. Wenn der zweite Schalter 41 eingeschaltet ist, dann ist der Widerstand zwischen dem Emitter und dem Kollektor des zweiten Schalters 41 hinreichend klein, und ein Strom kann durch den Kollektor und den Emitter fließen.
• Wenn dagegen in diesem Fall die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis des zweiten Schalters 41 unter die zweite Schwellenspannung gefallen ist, wird der zweite Schalter 41 von EIN auf AUS geschaltet. Wenn der zweite Schalter 41 ausgeschaltet ist, ist der Widerstand zwischen dem Emitter und dem Kollektor des zweiten Schalters 41 ausreichend groß, und es fließt kein Strom durch den Kollektor und den Emitter.
• Der erste Spannungsteilerwiderstand 47 und der zweite Spannungsteilerwiderstand 48 teilen die bestimmte Spannung Vc und geben die geteilte Spannung als Referenzspannung Vr an die Plusklemme des Komparators 46 aus. Die Referenzspannung Vr wird durch das Widerstandsverhältnis zwischen dem ersten Spannungsteilerwiderstand 47 und dem zweiten Spannungsteilerwiderstand 48 bestimmt. Die Widerstände des ersten Spannungsteilerwiderstandes 47 und des zweiten Spannungsteilerwiderstandes 48 sind feste Werte, und somit ist die Referenzspannung Vr eine bestimmte Spannung. Die Referenzspannung Vr ist kleiner als die bestimmte Spannung Vc. Die Temperaturerfassungsschaltung 24 gibt die Ausgangsspannung an die Minusklemme des Komparators 46 aus.
• Wenn die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 auf die Referenzspannung Vr oder mehr angestiegen ist, schaltet der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 ein. Wenn die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 unter die Referenzspannung Vr gesunken ist, schaltet der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 aus.
• Als Komparator-Schalter 50 kann z. B. ein NPN-Bipolartransistor oder ein N-Kanal-FET verwendet werden. Wenn ein NPN-Bipolartransistor als Komparator-Schalter 50 verwendet wird, ist der Kollektor des Komparator-Schalters 50 mit dem Kollektor des zweiten Schalters 41 verbunden. Der Emitter des Komparator-Schalters 50 ist geerdet. Wenn ein N-Kanal-FET als Komparator-Schalter 50 verwendet wird, ist der Drain des Komparator-Schalters 50 mit dem Kollektor des zweiten Schalters 41 verbunden. Die Source des Komparator-Schalters 50 ist geerdet.
• Betrieb der Latch-Schaltung 22
• 4 ist ein Zeitdiagramm, in dem der Betrieb der Latch-Schaltung 22 dargestellt ist. In 4 ist der Verlauf der Ausgangsspannungen des Mikrocomputers 25, der Latch-Schaltung 22 und der Temperaturerfassungsschaltung 24 dargestellt. In 4 ist auch der Verlauf der Zustände des ersten Schalters 40, des zweiten Schalters 41, des Stromversorgungsschalters 20 und des Komparator-Schalters 50 dargestellt. Die Zustände der Schalter sind als EIN und AUS dargestellt. Die horizontalen Achsen der sieben Diagramme in 4 zeigen die Zeit. Vo gibt den Ausgangsschwellwert an. Vr zeigt die Referenzspannung an.
• Wenn die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 nun 0 V beträgt, fließt kein Strom durch den ersten Widerstand 42. Somit gibt es keinen Spannungsabfall am ersten Widerstand 42. Infolgedessen beträgt die Spannung zwischen Emitter und Basis des ersten Schalters 40 dann 0 V und ist kleiner als die Schwellenspannung. Der erste Schalter 40 ist somit ausgeschaltet. Wenn der erste Schalter 40 ausgeschaltet ist, fließt kein Strom durch den vierten Widerstand 45. Somit gibt es keinen Spannungsabfall am vierten Widerstand 45. Infolgedessen beträgt die Spannung zwischen Basis und Emitter des zweiten Schalters 410 dann V und ist kleiner als die zweite Schwellenspannung. Der zweite Schalter 41 ist somit ebenfalls ausgeschaltet.
• Wenn die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 mithin 0 V beträgt, beträgt die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 also 0 V und ist kleiner als die Ausgangsschwellenspannung Vo. Somit hält die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet. Wenn die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 kleiner als die Referenzspannung Vr ist, hält der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 ausgeschaltet.
• Wenn der Mikrocomputer 25 in einem Zustand, in dem der erste Schalter 40, der zweite Schalter 41 und der Komparator-Schalter 50 ausgeschaltet sind, die Ausgangsspannung von 0 V auf die bestimmte Spannung Vc umschaltet, fließt ein Strom vom Mikrocomputer 25.
• 5 ist ein Diagramm, das einen Stromfluss veranschaulicht, wenn der Mikrocomputer 25 die Ausgangsspannung auf die bestimmte Spannung Vc umschaltet. Wenn der Mikrocomputer 25 die Ausgangsspannung von 0 V auf die bestimmte Spannung Vc umschaltet, fließt, wie in 5 dargestellt, ein Strom vom Mikrocomputer 25 durch den ersten Widerstand 42, den zweiten Widerstand 43 und den Vorrichtungswiderstand23 in dieser Reihenfolge. Somit gibt es einen Spannungsabfall am ersten Widerstand 42. Die Spannung am ersten Widerstand 42 ist proportional zu dem Strom, der durch den ersten Widerstand 42 fließt.
• Die Summe der Widerstände des ersten Widerstands 42, des zweiten Widerstands 43 und des Gerätewiderstands 23 ist ausreichend groß. Daher ist der Strom, der durch den ersten Widerstand 42 fließt, sehr klein. Somit ist die Spannung am ersten Widerstand 42, d. h. die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis des ersten Schalters 40, geringer als die Schwellenspannung. Der erste Schalter 40 bleibt ausgeschaltet.
• Wenn ein Strom durch den ersten Widerstand 42, den zweiten Widerstand 43 und den Vorrichtungswiderstand 23 in dieser Reihenfolge fließt, teilt eine Widerstandsschaltung, die aus dem ersten Widerstand 42 und dem zweiten Widerstand 43 besteht, mit dem Vorrichtungswiderstand 23 die bestimmte Spannung Vc. Die geteilte Spannung wird an die Treiberschaltung 21 als Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 ausgegeben. Dabei wird die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 durch das Verhältnis der Summe der Widerstände des ersten Widerstands 42 und des zweiten Widerstands 43 zum dem Widerstand des Vorrichtungswiderstands 23 bestimmt. Der Widerstand des Vorrichtungswiderstands 23 ist ausreichend größer als die Summe der Widerstände des ersten Widerstandes 42 und des zweiten Widerstandes 43. Somit wird eine Schaltungsspannung Vu nahe der bestimmten Spannung Vc als Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 an die Treiberschaltung 21 ausgegeben.
• Die Schaltungsspannung Vu ist gleich oder größer als die Ausgangsschwellenspannung Vo. Somit schaltet die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 ein, wenn die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 von 0 V auf die Schaltungsspannung Vu ansteigt. Dementsprechend fließt ein Strom durch den Stromversorgungsschalter 20, und der Stromversorgungsschalter 20 erzeugt Wärme. In einem Zeitraum von dem Zeitpunkt, an dem ein Strom durch den Stromversorgungsschalter 20 zu fließen beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Wärmeerzeugungsmenge des Stromversorgungsschalters 20 der Wärmeableitungsmenge entspricht, steigt die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20 an. Wenn die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20 ansteigt, erhöht sich die Temperatur der Schalterplatine Bs. Wenn die Temperatur der Schalterplatine Bs ansteigt, steigt die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 an, wie in 4 gezeigt.
• Wenn der Mikrocomputer 25 die Ausgangsspannung auf der bestimmten Spannung Vc hält, und wenn sich das Stromversorgungssystem 1 in einem normalen Zustand befindet, stabilisiert sich die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20 bei einer niedrigen Temperatur. Infolgedessen stabilisiert sich die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 bei einem Wert kleiner als die Referenzspannung Vr. Der Komparator-Schalter 50 bleibt also ausgeschaltet.
• Wenn der Mikrocomputer 25 die Ausgangsspannung von der bestimmten Spannung Vc auf 0 V reduziert, stoppt der Stromfluss durch den ersten Widerstand 42, den zweiten Widerstand 43 und den Vorrichtungswiderstand23. Dementsprechend sinkt die Spannung am ersten Widerstand 42 auf 0 V. Somit sinkt die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis des ersten Schalters 40 auf 0 V, und der erste Schalter 40 bleibt ausgeschaltet. Wenn der erste Schalter 40 ausgeschaltet ist, dann ist der zweite Schalter 41 ausgeschaltet, wie bereits oben erwähnt.
• Wie in 4 gezeigt, sinkt die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 von der Schaltungsspannung Vu auf 0 V, wenn die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 von der bestimmten Spannung Vc auf 0 V gesunken ist. 0 V ist kleiner als die Ausgangsschwellenspannung Vo. Wenn die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 unter den Ausgangsschwellwert Vo gesunken ist, schaltet die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 aus. Wenn der Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet ist, hört die Wärmeerzeugung im Stromversorgungsschalter 20 auf. Dementsprechend sinkt die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20. Wenn die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20 sinkt, sinkt auch die Temperatur der Schalterplatine Bs. Wenn die Temperatur der Schalterplatine Bs sinkt, sinkt auch die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24. Wenn sich die Temperatur der Schalterplatine Bs stabilisiert, stabilisiert sich auch die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24. Der Komparator-Schalter 50 bleibt ausgeschaltet.
• Wie oben beschrieben, wird, wenn der erste Schalter 40, der zweite Schalter 41 und der Komparator-Schalter 50 in der Latch-Schaltung 22 ausgeschaltet sind, die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 über den ersten Widerstand 42 und den zweiten Widerstand 43 an die Treiberschaltung 21 ausgegeben. Die Latch-Schaltung 22 gibt dann eine Spannung aus, die der Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 entspricht. Wenn der Mikrocomputer 25 seine Ausgangsspannung von 0 V auf die bestimmte Spannung Vc erhöht, dann schaltet die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 von AUS auf EIN. Wenn der Mikrocomputer 25 die Ausgangsspannung von der bestimmten Spannung Vc auf 0 V senkt, dann schaltet die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 von EIN auf AUS. Während sich das Stromversorgungssystem 1 in einem normalen Zustand befindet, bleiben der erste Schalter 40 und der zweite Schalter 41 also ausgeschaltet.
• Wenn die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 die bestimmte Spannung Vc ist, ist in einem Zustand, in dem der erste Schalter 40 und der zweite Schalter 41 ausgeschaltet sind, die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 die Schaltungsspannung Vu, und der Stromversorgungsschalter 20 ist eingeschaltet, wie oben erwähnt. Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 in einem normalen Zustand befindet, und wenn der Stromversorgungsschalter 20 eingeschaltet ist, stabilisiert sich die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 bei einer Spannung, die kleiner als die Referenzspannung Vr ist.
• Wenn nun zum Beispiel beide Enden des Verbrauchers 11 kurzgeschlossen sind, geht das Stromversorgungssystem 1 in einen anormalen Zustand über. In diesem Fall fließt ein großer Strom durch den Stromversorgungsschalter 20, und die Wärmeerzeugung des Stromversorgungsschalters 20 nimmt erheblich zu. Dementsprechend steigt die Temperatur der Schalterplatine Bs erheblich an. Wenn die Temperatur der Schalterplatine Bs beträchtlich ansteigt, steigt auch die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 beträchtlich an.
• Wenn die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 in einem Zustand, in dem die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 die bestimmte Spannung Vc ist, auf die Referenzspannung Vr oder mehr angestiegen ist, schaltet der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 von AUS auf EIN. In diesem Fall fließt ein Strom durch den Komparator-Schalter 50.
• 6 ist ein Diagramm, das den Stromfluss bei eingeschaltetem Komparator-Schalter 50 zeigt. Wenn der Komparator-Schalter 50 eingeschaltet ist, fließt ein Strom vom Mikrocomputer 25 durch den ersten Widerstand 42, den zweiten Widerstand 43 und den Komparator-Schalter 50 in dieser Reihenfolge. Dementsprechend gibt es einen Spannungsabfall am ersten Widerstand 42.
• Durch den Vorrichtungswiderstand 23 fließt dann kein Strom. Infolgedessen fließt ein großer Strom durch den zweiten Widerstand 43. Somit ist bei eingeschaltetem Komparator-Schalter 50 die Spannung am ersten Widerstand 42 die Schwellenspannung oder mehr. Wenn die Spannung am ersten Widerstand 42 die Schwellenspannung oder mehr ist, ist die Spannung zwischen Emitter und Basis des ersten Schalters 40 die Schwellenspannung oder mehr, und der erste Schalter 40 ist eingeschaltet. Somit wird, wenn der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 von AUS auf EIN schaltet, der erste Schalter 40 von AUS auf EIN geschaltet.
• Wenn der erste Schalter 40 eingeschaltet ist, fließt ein Strom vom Mikrocomputer 25 durch den ersten Schalter 40, den dritten Widerstand 44 und den vierten Widerstand 45 in dieser Reihenfolge. Dementsprechend gibt es einen Spannungsabfall am vierten Widerstand 45. Wenn der erste Schalter 40 eingeschaltet wird, steigt somit die Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des zweiten Schalters 41 auf die zweite Schwellenspannung oder mehr. Wenn die Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des zweiten Schalters 41 auf die zweite Schwellenspannung oder mehr angestiegen ist, dann wird der zweite Schalter 41 von AUS auf EIN umgeschaltet. Und wenn der zweite Schalter 41 von AUS auf EIN umgeschaltet wird, fließt ein Strom vom Mikrocomputer 25 durch den ersten Widerstand 42, den zweiten Widerstand 43 und den zweiten Schalter 41 in dieser Reihenfolge.
• Wenn der Komparator-Schalter 50 eingeschaltet ist, wird ein Widerstandsstrom, der durch den ersten Widerstand 42 und den zweiten Widerstand 43 in dieser Reihenfolge fließt, in den Komparator-Schalter 50 eingegeben. Der Komparator-Schalter 50 fungiert als dritter Schalter. Der Komparator 46 fungiert als zweiter Umschalt-Schaltkreis. Wenn der erste Schalter 40 eingeschaltet ist, wird dem Emitter des ersten Schalters 40 vom Mikrocomputer 25 ein Strom zugeführt, und ein Strom wird vom Kollektor des ersten Schalters 40 an den dritten Widerstand 44 ausgegeben. Der Emitter, der Kollektor und die Basis des ersten Schalters 40 fungieren jeweils als ein Eingangsanschluss, ein Ausgangsanschluss und ein Steueranschluss. Wenn der zweite Schalter 41 eingeschaltet ist, wird ein Widerstandsstrom, der durch den ersten Widerstand 42 und den zweiten Widerstand 43 in dieser Reihenfolge fließt, in den Kollektor des zweiten Schalters 41 eingespeist, und ein Strom wird vom Emitter des zweiten Schalters 41 ausgegeben. Der Kollektor, der Emitter und die Basis des zweiten Schalters 41 fungieren als ein zweiter Eingangsanschluss, ein zweiter Ausgangsanschluss bzw. ein zweiter Steueranschluss.
• Wenn der Komparator-Schalter 50 von AUS auf EIN umgeschaltet wird, wird ein Ende des Vorrichtungswiderstands 23 auf der Seite der Treiberschaltung 21 geerdet. Dementsprechend sinkt die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 von der Schaltungsspannung Vu auf 0 V ab. Infolgedessen schaltet die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 zwangsweise von EIN auf AUS. Wenn der Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet wird, hört der Stromversorgungsschalter 20 auf, Wärme zu erzeugen, und somit sinkt die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20. Wenn die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20 sinkt, dann sinkt auch die Temperatur der Schalterplatine Bs. Und wenn die Temperatur der Schalterplatine Bs sinkt, dann sinkt die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 unter die Referenzspannung Vr. Infolgedessen schaltet der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 von wieder EIN auf AUS.
• 7 ist ein Diagramm, das einen Stromfluss zeigt, wenn der Komparator-Schalter 50 von EIN auf AUS umgeschaltet wurde. Zu einem Zeitpunkt, zu dem der Komparator-Schalter 50 ausgeschaltet wird, ist der zweite Schalter 41 eingeschaltet. Wenn der zweite Schalter 41 eingeschaltet ist, fließt ein Strom vom Mikrocomputer 25 wie bereits oben erläutert durch den ersten Widerstand 42, den zweiten Widerstand 43 und den zweiten Schalter 41 in dieser Reihenfolge. Durch den Vorrichtungswiderstand 23 fließt kein Strom. Somit entspricht die Spannung über dem ersten Widerstand 42 der Schwellenspannung oder mehr, wenn der zweite Schalter 41 eingeschaltet ist. Infolgedessen wird die Spannung zwischen Emitter und Basis des ersten Schalters 40 auf der Schwellenspannung oder darüber gehalten. Der erste Schalter 40 bleibt also eingeschaltet.
• Wie oben erwähnt, ist, wenn der erste Schalter 40 eingeschaltet ist, auch der zweite Schalter 41 eingeschaltet. Und wenn der zweite Schalter 41 eingeschaltet ist, dann ist das eine Ende des Vorrichtungswiderstands 23 an der Treiberschaltung 21 geerdet. Somit ist die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 auf 0 V festgelegt. Infolgedessen hält die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet, selbst wenn der Komparator-Schalter 50 ausgeschaltet wird, solange die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 die bestimmte Spannung Vc ist.
• Wie oben beschrieben, gibt die Latch-Schaltung 22 eine Spannung entsprechend der Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 aus, bis der Komparator-Schalter 50 eingeschaltet wird. Falls die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 die bestimmte Spannung Vc ist, reduziert die Latch-Schaltung 22 beim Einschalten des Komparator-Schalters 50 die Ausgangsspannung von der Schaltungsspannung Vu auf 0 V (vorgegebene Spannung). Danach fixiert die Latch-Schaltung 22 die Ausgangsspannung auf 0 V (vorgegebene Spannung), und zwar unabhängig vom Zustand des Komparator-Schalters 50. Das Einschalten des Komparator-Schalters 50 entspricht einem vorgegebenen Zustand.
• Wenn der Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet wurde, sinkt die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24, bis sich die Temperatur der Schalterplatine Bs stabilisiert, wie oben erwähnt. Wenn der Mikrocomputer 25 in einem Zustand, in dem die Latch-Schaltung 22 die Ausgangsspannung auf 0 V fixiert, die Ausgangsspannung von der bestimmten Spannung Vc auf 0 V umschaltet, stoppt der Stromfluss durch den ersten Widerstand 42 und der Stromfluss durch den vierten Widerstand 45.
• Wenn der Stromfluss durch den ersten Widerstand 42 stoppt, sinkt die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis des ersten Schalters 40 auf 0 V, und der erste Schalter 40 wird ausgeschaltet. Wenn der Stromfluss durch den vierten Widerstand 45 stoppt, dann sinkt die Spannung zwischen Basis und Emitter des zweiten Schalters 41 auf 0 V, und der zweite Schalter 41 wird ausgeschaltet. Und wenn der erste Schalter 40 und der zweite Schalter 41 ausgeschaltet sind, wird die Zwangsabschaltung der Treiberschaltung 21 aufgehoben. Wenn der erste Schalter 40 und der zweite Schalter 41 ausgeschaltet sind, gibt die Latch-Schaltung 22 somit wie oben erläutert eine Spannung aus, die der Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 entspricht.
• Wenn der Mikrocomputer 25 nach dem Aufheben des erzwungenen Ausschaltens die Ausgangsspannung von 0 V auf die bestimmte Spannung Vc umschaltet, schaltet die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 wieder von AUS auf EIN.
• Wirkungen des Stromversorgungssteuergeräts 12
• In der Latch-Schaltung 22 des Stromversorgungssteuergeräts 12 beträgt die Anzahl der Schalter, die benötigt werden, um die Ausgangsspannung auf 0 V zu fixieren, drei, was eine geringe Anzahl ist.
• Modifikationen
• Die Temperaturerfassungsschaltung 24 braucht nur so eingerichtet zu werden, dass ihre Ausgangsspannung die Temperatur der Schalterplatine Bs angibt. Somit ist die Temperaturerfassungsschaltung 24 nicht auf eine Ausgestaltung beschränkt, bei der die Ausgangsspannung mit zunehmender Temperatur der Schalterplatine Bs ansteigt. Die Temperaturerfassungsschaltung 24 kann auch so eingerichtet sein, dass ihre Ausgangsspannung mit zunehmender Temperatur der Schalterplatine Bs abnimmt. Als erstes Beispiel kann anstelle des Thermistors 30 bzw. des Erfassungswiderstands 31 auch ein Erfassungswiderstand 31 bzw. ein Thermistor 30 verwendet werden. Als zweites Beispiel kann auch ein PTC-Thermistor als Thermistor 30 verwendet werden. In einer Ausgestaltung, in der die Ausgangsspannung mit steigender Temperatur der Schalterplatine Bs abnimmt, wird die Ausgangsspannung der Temperaturerfassungsschaltung 24 an die Plusklemme des Komparators 46 der Latch-Schaltung 22 ausgegeben. Die Referenzspannung Vr wird an die Minusklemme des Komparators 46 ausgegeben. Die Ausgestaltung der Temperaturerfassungsschaltung 24 ist auch nicht auf eine Ausgestaltung beschränkt, bei der ein Thermistor verwendet wird.
• Ausführungsform 2
• Bei dem Stromversorgungssteuergerät 12 in Ausführungsform 1 wird verhindert, dass die Temperatur der Schalterplatine Bs auf eine anormale Temperatur ansteigt. Das Objekt, dessen Temperatur daran gehindert wird, auf eine anormale Temperatur anzusteigen, kann jedoch auch ein anderes Objekt als die Schalterplatine Bs sein.
• Die Unterschiede zwischen Ausführungsform 2 und Ausführungsform 1 werden im Folgenden beschrieben. Strukturelle Merkmale, die nicht im Folgenden beschrieben werden, sind wie in Ausführungsform 1. Somit erhalten Komponenten, die wie in Ausführungsform 1 sind, die gleichen Bezugszeichen wie in Ausführungsform 1, und auf ihre weitere Beschreibung wird verzichtet.
• Ausgestaltung des Stromversorgungssteuergerätes 12
• 8 ist ein Blockdiagramm, das die grundsätzliche Anordnung eines Stromversorgungssystems 1 gemäß Ausführungsform 2 zeigt. Wenn das Stromversorgungssystem 1 in Ausführungsform 2 mit dem Stromversorgungssystem 1 in Ausführungsform 1 verglichen wird, unterscheidet sich die Ausgestaltung des Stromversorgungssteuergeräts 12. Das Stromversorgungssteuergerät 12 in Ausführungsform 2 umfasst einen Stromversorgungsschalter 20, eine Treiberschaltung 21, eine Latch-Schaltung 22, einen Vorrichtungswiderstand 23 und einen Mikrocomputer 25, ähnlich wie in Ausführungsform 1. Auch die Verbindung zwischen diesen ist wie in Ausführungsform 1.
• Das Stromversorgungssteuergerät 12 in Ausführungsform 2 enthält jedoch anstelle der Temperaturerfassungsschaltung 24 eine Stromausgangsschaltung 26 und eine Temperaturdifferenzschaltung 27. Die Stromausgangsschaltung 26 ist mit einem Drain des Stromversorgungsschalters 20 und mit der Temperaturdifferenzschaltung 27 verbunden. Die Temperaturdifferenzschaltung 27 ist außerdem mit der Latch-Schaltung 22 verbunden. Die Temperaturdifferenzschaltung 27 ist geerdet. Die Stromausgangsschaltung 26 und die Temperaturdifferenzschaltung 27 sind auf einer Schalterplatine Bs angeordnet.
• Wie in Ausführungsform 1 beschrieben, fließt, wenn die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 einschaltet, ein Strom von einer positiven Elektrode einer Gleichstromversorgung 10 durch den Stromversorgungsschalter 20, einen Draht W und einen Verbraucher 11 in dieser Reihenfolge. Somit befindet sich der Draht W in einem Strompfad des durch den Stromversorgungsschalter 20 fließenden Stroms. Der durch die Leitung W fließende Strom wird als Ih bezeichnet. Der Drahtstrom Ih ist derselbe wie der Strom, der durch den Stromversorgungsschalter 20 fließt. Die Stromausgangsschaltung 26 entnimmt Strom aus dem Drain des Stromversorgungsschalters 20 und gibt den entnommenen Strom an die Temperaturdifferenzschaltung 27. Der von der Stromausgangsschaltung 26 ausgegebene Ausgangsstrom wird mit Is bezeichnet.
• Die Stromausgangsschaltung 26 stellt den Ausgangsstrom Is so ein, dass die folgende Formel (1) erfüllt ist. $$\text{Is}=\text{Ih}/\text{K}$$

  
• Dabei ist K eine Konstante. Die Konstante K ist z.B. 4000. Wie in Formel (1) dargestellt, steigt der Ausgangsstrom Is der Stromausgangsschaltung 26 mit zunehmendem Drahtstrom Ih.
• Die Temperaturdifferenzschaltung 27 gibt eine Spannung an die Minusklemme des Komparators 46 der Latch-Schaltung 22 aus. Eine Referenzspannung Vr, die durch Teilung der bestimmten Spannung Vc durch einen ersten Spannungsteilungswiderstand 47 und einen zweiten Spannungsteilerwiderstand 48 erzeugt wird, wird an die Plusklemme des Komparators 46 eingegeben.
• Wenn der Stromversorgungsschalter 20 eingeschaltet ist, fließt, wie oben erläutert, ein Drahtstrom Ih. Wenn der Drahtstrom Ih fließt, erzeugt der Draht W Wärme. Die Wärmeerzeugungsmenge des Drahtes W nimmt zu, wenn die im Draht W verbrauchte Leistung zunimmt. Die im Draht W verbrauchte Leistung ist durch das Produkt des Quadrats des Drahtstroms Ih mit dem Widerstand des Drahts W gegeben. Wenn die Wärmeerzeugungsmenge des Drahts W pro Zeiteinheit die Wärmeabfuhrmenge desselben pro Zeiteinheit übersteigt, steigt die Drahttemperatur des Drahts W.
• Wenn der Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet wird, sinkt der Drahtstrom Ih auf 0 A, und die Drahttemperatur des Drahtes W sinkt. Die Temperaturdifferenzschaltung 27 stellt seine Ausgangsspannung entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen der Drahttemperatur des Drahtes W und einer Umgebungstemperatur im Bereich des Drahtes Wein.
• 9 ist ein Zeitdiagramm, in dem der Betrieb der Temperaturdifferenzschaltung 27 dargestellt ist. In 9 sind der Verlauf des Zustands des Stromversorgungsschalters 20, der Verlauf der Temperaturdifferenz zum Draht W und der Verlauf der Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 dargestellt. Die horizontalen Achsen dieser Verläufe zeigen die Zeit.
• Die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 wird auf der Grundlage des Ausgangsstroms der Stromausgangsschaltung 26 erzeugt. Wenn der Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet ist und die Temperaturdifferenz zum Draht W 0 Grad beträgt, beträgt die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 dann 0 V. Eine Temperaturdifferenz von 0 Grad zeigt an, dass die Drahttemperatur gleich der Umgebungstemperatur im Bereich des Drahtes W ist. Wenn die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 einschaltet, fließt ein Drahtstrom Ih, und die Temperaturdifferenz zum Draht W steigt. Wenn die Temperaturdifferenz zunimmt, steigt auch die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 an.
• Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 in einem normalen Zustand befindet, ist die Wärmeerzeugungsmenge des Drahtes W die gleiche wie dessen Wärmeabgabemenge, und die Temperaturdifferenz zum Draht W stabilisiert sich. Wenn sich die Temperaturdifferenz stabilisiert, dann stabilisiert sich auch die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27. Wenn die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 ausschaltet, dann sinkt die Temperaturdifferenz zum Draht W, wie oben erwähnt. Und wenn die Temperaturdifferenz zum Draht W abnimmt, nimmt auch die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 ab.
• Wie oben beschrieben, steigt die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27, je größer die Temperaturdifferenz zum Draht W ist. Wenn die Temperaturdifferenz zum Draht W eine bestimmte Referenztemperaturdifferenz ΔTr erreicht, erreicht die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 die Referenzspannung Vr.
• Wenn die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 geringer ist als die Referenzspannung Vr, passt die Latch-Schaltung 22 die Ausgangsspannung entsprechend den Ausgangsspannungen des Mikrocomputers 25 und der Temperaturdifferenzschaltung 27 an. Die Treiberschaltung 21 schaltet den Stromversorgungsschalter 20 in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 EIN oder AUS. Und wenn die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 auf die Referenzspannung Vr oder mehr ansteigt, dann schaltet die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 zwangsweise von EIN nach AUS um, wie weiter unten beschrieben. Dementsprechend sinkt der Drahtstrom Ih auf 0 A, und die Drahttemperatur sinkt.
• Wie oben erläutert, bedeutet eine Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27, die kleiner als die Referenzspannung Vr ist, dass die Temperaturdifferenz zum Draht W kleiner als die Referenztemperaturdifferenz ΔTr ist. Eine Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 von mindestens der Referenzspannung Vr, bedeutet, dass die Temperaturdifferenz zum Draht W mindestens der Referenzspannung Vr entspricht. Somit hält der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 ausgeschaltet, wenn die Temperaturdifferenz zum Draht W kleiner als die Referenztemperaturdifferenz ΔTr ist. Wenn die Temperaturdifferenz zum Draht W auf die Referenztemperaturdifferenz ΔTr oder mehr ansteigt, schaltet der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 von AUS auf EIN. Und wenn die Temperaturdifferenz zum Draht W unter die Referenztemperaturdifferenz ΔTr sinkt, schaltet der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 von EIN auf AUS. Die Referenztemperaturdifferenz ΔTr entspricht einer vorgegebenen Temperaturdifferenz.
• Betrieb der Latch-Schaltung 22
• 10 ist ein Zeitdiagramm, in dem der Betrieb der Latch-Schaltung 22 dargestellt ist. Der Verlauf der Ausgangsspannungen des Mikrocomputers 25, der Latch-Schaltung 22 und der Temperaturdifferenzschaltung 27 sind in 10 dargestellt. Auch der Verlauf der Zustände des ersten Schalters 40, des zweiten Schalters 41, des Stromversorgungsschalters 20 und des Komparator-Schalters 50 sind in 10 dargestellt. Die Ein- und Aus-Zustände der Schalter sind als deren Zustände dargestellt. Die horizontalen Achsen der sieben Diagramme in 10 zeigen die Zeit. Wie oben in Ausführungsform 1 beschrieben, bezeichnen Vu und Vo die Schaltungsspannung bzw. die Ausgangsschwellenspannung.
• Der Betrieb der Latch-Schaltung 22 in Ausführungsform 2 ist ähnlich wie der Betrieb der Latch-Schaltung 22 in Ausführungsform 1. Der Betrieb der Latch-Schaltung 22 in Ausführungsform 2 kann beschrieben werden, indem in der Beschreibung des Betriebs der Latch-Schaltung 22 in Ausführungsform 1 die Temperaturerfassungsschaltung 24 durch die Temperaturdifferenzschaltung 27 ersetzt wird.
• Wenn die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 kleiner als die Referenzspannung Vr ist, ist der Komparator-Schalter 50 ausgeschaltet. Wenn der erste Schalter 40, der zweite Schalter 41 und der Komparator-Schalter 50 ausgeschaltet sind, gibt die Latch-Schaltung 22 eine Spannung entsprechend der Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 an die Treiberschaltung 21 aus. Wenn die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 dabei 0 V ist, dann ist die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 auch 0 V. Wenn die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 somit 0 V ist, dann hält die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet.
• Wenn der Mikrocomputer 25 die Ausgangsspannung von 0 V auf die bestimmte Spannung Vc umschaltet, dann steigt die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 von 0 V auf die Schaltungsspannung Vu an, und die Treiberschaltung 21 schaltet den Stromversorgungsschalter 20 von AUS auf EIN. Wenn der Mikrocomputer 25 die Ausgangsspannung von der bestimmten Spannung Vc auf 0 V umgeschaltet hat, sinkt die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 von der Schaltungsspannung Vu auf 0 V, und die Treiberschaltung 21 schaltet den Stromversorgungsschalter 20 von EIN auf AUS.
• Wenn die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 die bestimmte Spannung Vc ist, und die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 auf die Referenzspannung Vr oder mehr ansteigt, dann schaltet der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 von AUS auf EIN. Dementsprechend sinkt die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 von der bestimmten Spannung Vc auf 0 V, und die Treiberschaltung 21 schaltet den Stromversorgungsschalter 20 von EIN auf AUS. Die Referenzspannung Vr entspricht einer vorgegebenen Spannung.
• Wenn der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 von AUS auf EIN schaltet, dann werden auch der erste Schalter 40 und der zweite Schalter 41 von AUS auf EIN geschaltet. Wenn der Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet wird, dann sinkt der Drahtstrom Ih auf 0 V, und die Drahttemperatur sinkt. Und wenn die Drahttemperatur sinkt, dann sinkt die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 unter die Referenzspannung Vr. Dementsprechend schaltet der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 von EIN auf AUS.
• Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 ausschaltet, sind der erste Schalter 40 und der zweite Schalter 41 eingeschaltet, und somit fixiert die Latch-Schaltung 22 die Ausgangsspannung auf 0 V (vorgegebene Spannung), es sei denn, die Ausgangsspannung des Mikrocomputers 25 sinkt von der bestimmten Spannung Vc auf 0 V. Wenn die Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 aber 0 V beträgt, dann hält die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet, wie oben erläutert. Und wenn der Mikrocomputer 25 die Ausgangsspannung von der bestimmten Spannung Vc auf 0 V umgeschaltet hat, dann werden der erste Schalter 40 und der zweite Schalter 41 von EIN auf AUS geschaltet, und die Zwangsabschaltung der Treiberschaltung 21 wird wieder aufgehoben.
• Wirkungen des Stromversorgungssteuergeräts 12
• In dem Stromversorgungssteuergerät 12 in Ausführungsform 2 erhöht sich die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 auf die Referenzspannung Vr oder mehr, wenn die Temperaturdifferenz zum Draht W auf die Referenztemperaturdifferenz ΔTr oder mehr ansteigt. Wenn also die Temperaturdifferenz zum Draht W auf die Referenztemperaturdifferenz ΔTr oder mehr ansteigt, dann wird der Komparator-Schalter 50 eingeschaltet, und die Ausgangsspannung des Latch-Schaltkreises 22 wird auf 0 V (vorgegebene Spannung) festgelegt. Folglich bleibt der Stromversorgungsschalter 20 ausgeschaltet. Die Drahttemperatur des Drahtes W kann somit daran gehindert werden, auf eine abnormale Temperatur anzusteigen. Wenn die Drahttemperatur des Drahtes W auf eine abnormale Temperatur ansteigt, kann das die Funktionalität des Drahtes W beeinträchtigen.
• Das Stromversorgungssteuergerät 12 in Ausführungsform 2 erzielt ähnliche Wirkungen wie das Stromversorgungssteuergerät 12 in Ausführungsform 1, mit Ausnahme der Wirkungen, die durch die Verwendung der Temperaturerfassungsschaltung 24 erzielt werden.
• Dabei kann in Ausführungsform 2 die Treiberschaltung 21 die Funktion haben, den Stromversorgungsschalter 20 in Abhängigkeit von der Temperatur des Stromversorgungsschalters 20 auszuschalten. Bei dieser Ausgestaltung erfasst ein nicht dargestellter Temperaturdetektor die Temperatur des Stromversorgungsschalters 20. Wenn die vom Temperaturdetektor erfasste Temperatur des Stromversorgungsschalters 20 auf eine bestimmte Temperatur oder mehr ansteigt, dann schaltet die Treiberschaltung 21 den Stromversorgungsschalter 20 unabhängig von der Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 aus. Mit dieser Ausgestaltung kann verhindert werden, dass die Temperatur der Schalterplatine Bs auf eine anormale Temperatur ansteigt.
• Ausgestaltung der Temperaturdifferenzschaltung 27
• Die Ausgestaltung der Temperaturdifferenzschaltung 27 hat keine allseits bekannte Ausgestaltung. Daher soll die Ausgestaltung der Temperaturdifferenzschaltung 27 im Folgenden detailliert beschrieben werden. Die Temperaturdifferenzschaltung 27 ist eine Schaltung, in der ein Strom ähnlich der Wärme in einem Wärmekreislauf bzw. thermischen Kreislauf des Drahtes W fließt (geleitet wird). Somit wird zunächst der Wärmekreislauf bzw. thermische Kreislauf des Drahtes W beschrieben.
• 11 ist ein Wärmeschaltkreisdiagramm des Drahts W. Ein Querschnitt des Drahts W ist in der unteren Hälfte von 11 dargestellt. Wie in der unteren Hälfte von 11 gezeigt, ist in dem Draht W eine Außenfläche eines stabförmigen Leiters 60, durch den ein Strom fließt, von einem Isolator 61 bedeckt. Der in der oberen Hälfte von 11 dargestellte Wärmeschaltkreis ist ein Wärmeschaltkreis für den Fall, dass der Draht W einen Leiter 60 und einen Isolator 61 enthält. Der Drahtstrom Ih fließt durch den Leiter 60. Wenn der Drahtstrom Ih fließt, wird in dem Leiter 60 Wärme erzeugt.
• Der Wärmeschaltkreis des Drahtes W umfasst eine Wärmequelle 70, einen Wärmewiderstand 71 und einen Wärmekondensator 72. Der Wärmewiderstand 71 und der Wärmekondensator 72 sind parallel zur Wärmequelle 70 geschaltet. Die Wärmequelle 70 gibt Wärme an jeweils ein Ende des Wärmewiderstands 71 und des Wärmekondensators 72 ab. Die Temperatur am einen Ende des Wärmewiderstands 71 und des Wärmekondensators 72 ist die Drahttemperatur des Drahts W. Die Temperatur am anderen Ende des Wärmewiderstands 71 und des Wärmekondensators 72 ist eine Umgebungstemperatur in der Nähe des Drahts W.
• Ein Teil der in der Wärmequelle 70 erzeugten Wärme wird über den Wärmewiderstand 71 aus dem Draht W nach außen abgeleitet. Die restliche in der Wärmequelle 70 erzeugte Wärme wird in dem Wärmekondensator 72 gespeichert. Die im Wärmekondensator 72 gespeicherte Wärme wird über den Wärmewiderstand 71 an die Außenseite des Drahtes W abgeführt. Die Differenz zwischen den beiden Enden der Wärmequelle 70 entspricht der Temperaturdifferenz zwischen der Drahttemperatur und der Umgebungstemperatur. In dem Beispiel in 11 ist der Wärmewiderstand 71 der Wärmewiderstand des Isolators 61.
• Die von der Wärmequelle 70 abgegebene Wärmemenge wird als Jw bezeichnet. Der Widerstand des Wärmewiderstands 71 wird als Rt bezeichnet. Die Kapazität des Wärmekondensators 72 wird als Ct bezeichnet. Die Temperatur des Drahtes, die Umgebungstemperatur und die Temperaturdifferenz werden als Tw, Ta bzw. ΔT bezeichnet. Der Widerstand des Drahtes W wird als Rw bezeichnet.
• Wenn in dem Draht W Wärme erzeugt wird, kann die Temperaturdifferenz ΔT durch die folgende Formel (2) dargestellt werden: $$\mathrm{\Delta }\text{T}=\text{Jw}\cdot \text{Rt}\cdot \left\{1-\text{exp}\left(-\text{t}/\left(\text{Ct}\cdot \text{Rt}\right)\right)\right\}$$

  
• Dabei ist t die Zeitdauer, in der der Draht W Wärme erzeugt, d. h. eine Stromleitungsdauer, in der ein Strom durch den Draht W fließt. „·“ bedeutet Multiplikation. Die Wärmemenge Jw wird durch die folgende Formel (3) dargestellt. $$\text{Jw}={\text{Ih}}^2\cdot \text{Rw}$$

  
• Die Wärmemenge Jw hängt vom Drahtstrom Ih ab.
• Die Referenztemperaturdifferenz wird, wie oben erwähnt, als ΔTr bezeichnet. Der Drahtstrom Ih, wenn die Temperaturdifferenz ΔT der Referenztemperaturdifferenz ΔTr entspricht, wird als If bezeichnet.
• Der Drahtstrom If wird durch die folgende Formel (4) unter Verwendung der Formeln (2) und (3) dargestellt. $$\text{If}=\frac{\sqrt{\mathrm{\Delta }\text{Tr}}}{\sqrt{\text{Rw}\cdot \text{Rt}}}\cdot \frac{1}{\sqrt{1-\text{exp}\left(-\frac{\text{t}}{\text{Ct}\cdot \text{Rt}}\right)}}$$

  
• 12 ist ein Schaltplan der Temperaturdifferenzschaltung 27. Die Temperaturdifferenzschaltung 27 umfasst einen ersten Schaltungswiderstand 80, einen zweiten Schaltungswiderstand 81 und einen Kondensator 82. Ein Ende des ersten Schaltungswiderstandes 80 ist mit der Stromausgangsschaltung 26 verbunden. Das andere Ende des ersten Schaltungswiderstandes 80 ist geerdet. Das eine Ende des ersten Schaltungswiderstandes 80 ist mit einem Ende des zweiten Schaltungswiderstandes 81 verbunden. Das andere Ende des zweiten Schaltkreiswiderstands 81 ist mit einem Ende des Kondensators 82 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 82 ist geerdet. Das eine Ende des Kondensators 82 ist mit der Minusklemme des Komparators 46 der Latch-Schaltung 22 verbunden.
• Ein Teil des Ausgangsstroms der Stromausgangsschaltung 26 fließt durch den ersten Schaltungswiderstand 80. Der restliche Ausgangsstrom der Stromausgangsschaltung 26 fließt im Kondensator 82 durch den zweiten Schaltungswiderstand 81. Dementsprechend wird in dem Kondensator 82 Energie gespeichert. Wenn Strom im Kondensator 82 gespeichert ist, fließt ein Strom von einem Ende des Kondensators 82 zum zweiten Schaltungswiderstand 81 und zum ersten Schaltungswiderstand 80 in dieser Reihenfolge, wodurch sich der Kondensator 82 entlädt.
• Wie oben beschrieben, ähnelt der Stromfluss in der Temperaturdifferenzschaltung 27 der Wärmeleitung im thermischen Kreislauf des Drahtes W. Die Temperaturdifferenzschaltung 27 entspricht dem thermischen Kreislauf, der in der oberen Hälfte von 11 dargestellt ist.
• Die Spannung an dem Kondensator 82 wird als Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 an die Minusklemme des Komparators 46 ausgegeben. Wie oben erläutert, schaltet der Komparator 46 den Komparator-Schalter 50 auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs zwischen der Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 und der Referenzspannung Vr EIN oder AUS.
• Die Spannung am Kondensator 82 (Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27) wird als Vd bezeichnet. Die Widerstandswerte des ersten Schaltungswiderstands 80 und des zweiten Schaltungswiderstands 81 werden als R1 bzw. R2 bezeichnet. Die Kapazität des Kondensators 82 wird als C1 bezeichnet. Wenn ein Drahtstrom durch den Draht W fließt, d.h. wenn der Draht W Wärme erzeugt, wird die Spannung Vd am Kondensator 82 durch die folgende Formel (5) dargestellt. Dabei ist t die oben erwähnte Stromleitungsdauer.
  $$\text{Vd}=\frac{\text{Ih}\cdot \text{R}1}{\text{K}}\cdot \left\{1-\text{exp}\left(-\frac{\text{t}}{\text{C}1\cdot \left(\text{R}1+\text{R}2\right)}\right)\right\}$$

  
• In Formel (5) ist K eine Konstante, wie bereits in Ausführungsform 1 erwähnt. Der Drahtstrom Ih, wenn die Spannung Vd an dem Kondensator 82 die Referenzspannung Vr ist, wird als Ir bezeichnet. Der Drahtstrom Ir wird durch die folgende Formel (6) dargestellt.
  $$\text{Ir}=\frac{\text{K}\cdot \text{Vr}}{\text{R}1}\cdot \frac{1}{1-\text{exp}\left(-\frac{t}{\text{C}1\cdot \left(\text{R}1+\text{R}2\right)}\right)}$$

  
• Das Verfahren zur Bestimmung der Konstante wird im Folgenden beschrieben. Der Widerstand Rw des Drahtes W und die Kapazität Ct des Wärmekondensators 72 hängen von der Struktur des Drahtes W ab und werden im Voraus bestimmt. Die Referenztemperaturdifferenz ΔTr wird so festgelegt, dass der Draht W bei dieser Temperaturdifferenz keinen Rauch abgibt, auch wenn die Umgebungstemperatur im Bereich des Drahtes W die maximale Temperatur ist. Nehmen wir zum Beispiel an, dass die maximale Umgebungstemperatur 80 Grad beträgt. In einer Ausgestaltung, in der der Draht W die Wärmeerzeugung stoppt, wenn die Drahttemperatur 100 Grad erreicht, wird die Referenztemperaturdifferenz ΔTr auf 20 Grad eingestellt.
• Die Konstante K, die Referenzspannung Vr, die Widerstände R1 und R2 und die Kapazität C1 werden auf der Grundlage der Formeln (4) und (6) so bestimmt, dass für jede beliebige Stromleitungsdauer t der Drahtstrom Ir im Wesentlichen gleich dem Drahtstrom If ist. Genauer gesagt werden für jede Stromleitungsdauer t die Konstante K, die Referenzspannung Vr, die Widerstände R1 und R2 und die Kapazität C1 so bestimmt, dass die folgenden Formeln (7) und (8) im Wesentlichen erfüllt sind.
  $$\frac{\sqrt{\mathrm{\Delta }\text{Tr}}}{\sqrt{\text{Rw}\cdot \text{Rt}}}=\frac{\text{K}\cdot \text{Vr}}{\text{R}1}$$

  

  $$\sqrt{1-\text{exp}\left(-\frac{\text{t}}{\text{Ct}\cdot \text{Rt}}\right)}=1-\text{exp}\left(-\frac{\text{t}}{\text{C}1\cdot \left(\text{R}1+\text{R}2\right)}\right)$$

  
• Dabei wird in der linken Seite von Formel (8) eine Quadratwurzel verwendet. Die Quadratwurzel wird in der rechten Seite von Formel (8) nicht verwendet. Daher ist es unmöglich, für alle Stromleitungsdauern t die Widerstände R1 und R2 und die Kapazität C1 so zu bestimmen, dass die Formel (8) erfüllt ist. Daher werden die Widerstände R1 und R2 und die Kapazität C1 so bestimmt, dass die Differenz zwischen der linken und der rechten Seite von Formel (8) für jede Stromleitungsdauer t einen festen vorgegebenen Wert oder weniger beträgt. In Bezug auf Formel (7) werden die Konstante K, die Referenzspannung Vr und der Widerstand R1 so festgelegt, dass die Werte der linken und der rechten Seite gleich sind.
• Wenn die verschiedenen Konstanten der Temperaturdifferenzschaltung 27 wie oben beschrieben bestimmt werden, ähnelt der Stromfluss in der Temperaturdifferenzschaltung 27 der Wärmeleitung im thermischen Kreislauf des Drahtes W. Wenn der Draht W im thermischen Kreislauf des Drahtes W Wärme erzeugt, dann wird die Wärme im Wärmekondensator 72 gespeichert. Dabei wird der Kondensator 82 im Temperaturdifferenzkreis 27 aufgeladen. Im thermischen Kreislauf des Drahts W wird Wärme vom Wärmekondensator 72 an das Äußere des Drahts W abgeleitet, so dass der Draht W Wärme abgibt. Wenn die vom Draht W erzeugte Wärmemenge gleich der vom Wärmekondensator 72 abgegebene Wärmemenge ist, dann wird die im Wärmekondensator 72 gespeicherte Wärmemenge auf einem konstanten Wert gehalten. Dabei wird auch die Spannung am Kondensator 82 auf einer konstanten Spannung gehalten. Wenn der Draht W Wärme abgibt, wird der Kondensator 82 entladen.
• Die Spannung am Kondensator 82, d. h. die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27, wird auf der Grundlage des Ausgangsstroms der Stromausgangsschaltung 26 erzeugt und nimmt zu, wenn die Temperaturdifferenz zum Draht W zunimmt. Die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung 27 zeigt die Temperaturdifferenz zum Draht W an.
• Die Temperaturdifferenzschaltung 27 ist eine elektrische Schaltung, die einem thermischen Kreislauf des einstufigen Cauer-Modells entspricht. Die Temperaturdifferenzschaltung 27 ist jedoch nicht auf diesen Stromkreis beschränkt. Die Temperaturdifferenzschaltung 27 kann auch eine elektrische Schaltung sein, die dem thermischen Kreislauf des Foster-Modells, des mehrstufigen Cauer-Modells oder dergleichen entspricht.
• Modifikationen der Ausführungsformen 1 und 2
• In den Ausführungsformen 1 und 2 ist die Leiterplatte, auf der der Mikrocomputer 25 angeordnet ist, nicht auf die Steuerplatine Bc beschränkt. Der Mikrocomputer 25 kann z.B. auch auf der Schalterplatine Bs angeordnet sein. Die vorgegebene Spannung ist auch nicht auf 0 V beschränkt, und es ist ausreichend, wenn sie eine Spannung ist, die das Ausschalten des Stromversorgungsschalters 20 anweist. Außerdem muss der Stromversorgungsschalter 20 nur ein Schalter sein, den die Treiberschaltung 21 ein- oder ausschalten kann. Daher ist der Stromversorgungsschalter 20 nicht auf einen N-Kanal-FET beschränkt, sondern kann auch ein P-Kanal-FET, ein bipolarer Transistor oder ein anderer Schalter wie ein Relaiskontakt sein.
• Es ist ausreichend, wenn der erste Schalter 40 ein Schalter ist, der in Abhängigkeit von der Spannung zwischen einer Eingangsseite, der ein Strom zugeführt wird, und einer Steuerseite ein- oder ausgeschaltet wird. Daher ist der erste Schalter 40 nicht auf einen PNP-Bipolartransistor beschränkt, sondern kann auch ein P-Kanal-FET sein. Es ist ausreichend, wenn der zweite Schalter 41 ein Schalter ist, der eingeschaltet wird, wenn der erste Schalter 40 eingeschaltet wird. Daher ist der zweite Schalter 41 nicht auf einen NPN-Bipolartransistor beschränkt, sondern kann auch ein N-Kanal-FET oder ein anderer Schalter wie ein Relaiskontakt sein. Source, Drain und Gate eines FET entsprechen jeweils einem Emitter, einem Kollektor und einer Basis eines Bipolartransistors.
• Die Vorrichtung, die die Latch-Schaltung 22 enthält, ist nicht auf das Stromversorgungssteuergerät 12 beschränkt. Eine Vorrichtung mit einem Schalter, der in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 ein- oder ausgeschaltet wird, ist ein erstes Beispiel für eine Vorrichtung, die die Latch-Schaltung 22 umfasst. Eine Vorrichtung, die eine elektrische Vorrichtung enthält, die in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Latch-Schaltung 22 Operationen durchführt, ist ein zweites Beispiel für eine Vorrichtung, die die Latch-Schaltung 22 enthält.
• Die hier dargestellten Ausführungsformen 1 und 2 sind in jeder Hinsicht illustrativ und sollten nicht als einschränkend angesehen werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch den Umfang der Ansprüche angegeben, nicht durch die oben angegebene Angaben, und soll auch alle Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs der Ansprüche umfassen.
• BEZUGSZEICHENLISTE

1

Stromversorgungssystem

10

Gleichstromversorgung

11

Verbraucher

12

Stromversorgungssteuergerät

20

Stromversorgungsschalter

21

Treiberschaltung (Umschalt-Schaltkreis)

22

Latch-Schaltung

23

Gerätewiderstand

24

Temperaturerfassungsschaltung

25

Mikrocomputer (Spannungseinstelleinheit)

26

Stromausgangsschaltung

27

Temperaturdifferenzschaltung

30

Thermistor

31

Erfassungswiderstand

40

Erster Schalter

41

Zweiter Schalter

42

Erster Widerstand

43

Zweiter Widerstand

44

Dritter Widerstand

45

Vierter Widerstand

46

Komparator (zweiter Umschalt-Schaltkreis)

47

Erster Spannungsteilerwiderstand

48

Zweiter Spannungsteilerwiderstand

50

Komparator-Schalter (dritter Schalter)

60

Leiter

61

Isolator

70

Wärmequelle

71

Wärmewiderstand

72

Thermischer Kondensator

80

Widerstand des ersten Stromkreises

81

Widerstand des zweiten Stromkreises

82

Kondensator

Bc

Steuerplatine

Bs

Schalterplatine

F

Kabel

M

Fahrzeug

W

Draht

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• JP 2021052040 [0002]
• JP 2002290223 A [0004]

Claims (5)

1. Latch-Schaltung zum Fixieren einer Ausgangsspannung auf eine vorgegebene Spannung, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, wobei die Latch-Schaltung Folgendes aufweist: einen ersten Schalter, der einen Eingangsanschluss, in den ein Strom eingegeben wird, einen Ausgangsanschluss, von dem ein Strom ausgegeben wird, und einen Steueranschluss aufweist und der von AUS auf EIN umgeschaltet wird, wenn die Spannung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss auf eine Schwellenspannung oder mehr ansteigt; einen ersten Widerstand, der zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss angeschlossen ist; einen zweiten Widerstand, dessen eines Ende mit dem Steueranschluss verbunden ist; einen zweiten Schalter, der einen zweiten Eingangsanschluss aufweist, in den ein Widerstandsstrom, der durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand in dieser Reihenfolge fließt, eingegeben wird, und der eingeschaltet wird, wenn der erste Schalter eingeschaltet wird; und einen dritten Schalter, in den der Widerstandsstrom eingegeben wird, wobei, wenn der zweite Schalter oder der dritte Schalter eingeschaltet ist: die Spannung am ersten Widerstand die Schwellenspannung oder mehr ist, eine Spannung in den Eingangsanschluss des ersten Schalters eingegeben wird, und eine Spannung vom zweiten Eingangsanschluss des zweiten Schalters ausgegeben wird.
2. Latch-Schaltung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen dritten Widerstand und einen vierten Widerstand, wobei der zweite Schalter ferner einen zweiten Ausgangsanschluss, von dem ein Strom ausgegeben wird, und einen zweiten Steueranschluss aufweist, der zweite Schalter von AUS auf EIN geschaltet wird, wenn die Spannung zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss und dem zweiten Steueranschluss auf eine zweite Schwellenspannung oder mehr ansteigt, der dritte Widerstand zwischen dem Ausgangsanschluss des ersten Schalters und dem zweiten Steueranschluss des zweiten Schalters angeschlossen ist, der vierte Widerstand zwischen den zweiten Steueranschluss und den zweiten Ausgangsanschluss des zweiten Schalters angeschlossen ist, und ein Strom durch den ersten Schalter, den dritten Widerstand und den vierten Widerstand in dieser Reihenfolge fließt.
3. Stromversorgungssteuergerät zur Steuerung der Stromversorgung durch einen Stromversorgungsschalter, aufweisend: eine Spannungseinstelleinheit, die eingerichtet ist, eine Spannung auszugeben und diese Ausgangsspannung einzustellen; eine Latch-Schaltung, die eingerichtet ist, eine Spannung auszugeben, die von der Ausgangsspannung der Spannungseinstelleinheit abhängt, bis eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, und ihre Ausgangsspannung auf eine vorgegebene Spannung zu fixieren, wenn diese bestimmte Bedingung erfüllt ist; und einen Umschalt-Schaltkreis, der eingerichtet ist, den Stromversorgungsschalter in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Latch-Schaltkreises ein- oder auszuschalten, wobei die Latch-Schaltung Folgendes aufweist: einen ersten Schalter, der einen Eingangsanschluss, in den ein Strom eingegeben wird, einen Ausgangsanschluss, von dem ein Strom ausgegeben wird, und einen Steueranschluss aufweist und der von AUS auf EIN umgeschaltet wird, wenn die Spannung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss auf eine Schwellenspannung oder mehr ansteigt; einen ersten Widerstand, der zwischen dem Eingangsanschluss und dem Steueranschluss angeschlossen ist; einen zweiten Widerstand, dessen eines Ende mit dem Steueranschluss verbunden ist; einen zweiten Schalter, der einen zweiten Eingangsanschluss aufweist, in den ein Widerstandsstrom, der durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand in dieser Reihenfolge fließt, eingegeben wird, und der eingeschaltet wird, wenn der erste Schalter eingeschaltet wird; und einen dritten Schalter, in den der Widerstandsstrom eingegeben wird, wobei, wenn der zweite Schalter oder der dritte Schalter eingeschaltet ist: die Spannung am ersten Widerstand ansteigt, die Ausgangsspannung der Spannungseinstelleinheit in den Eingangsanschluss des ersten Schalters eingegeben wird, und eine Spannung vom zweiten Eingangsanschluss des zweiten Schalters an den Umschalt-Schaltkreis ausgegeben wird.
4. Stromversorgungssteuergerät nach Anspruch 3, wobei die Latch-Schaltung einen zweiten Umschalt-Schaltkreis aufweist, der eingerichtet ist, den dritten Schalter ein- oder auszuschalten, der zweite Umschalt-Schaltkreis den dritten Schalter einschaltet, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen einer Drahttemperatur eines Drahtes, der im Strompfad eines durch den Stromversorgungsschalter fließenden Stroms angeordnet ist, und einer Umgebungstemperatur im Bereich des Drahtes auf eine vorbestimmte Temperaturdifferenz oder mehr ansteigt, und die vorgegebene Spannung eine Spannung ist, die das Ausschalten des Stromversorgungsschalters anweist.
5. Stromversorgungssteuergerät nach Anspruch 3, ferner umfassend: einen zweiten Umschalt-Schaltkreis, der eingerichtet ist, den dritten Schalter ein- oder auszuschalten; eine Stromausgangsschaltung, die eingerichtet ist, einen auszugebenden Strom zu erhöhen, wenn der durch den Stromversorgungsschalter fließende Strom ansteigt; und eine Temperaturdifferenzschaltung, die eingerichtet ist, eine auszugebende Spannung zu erhöhen, wenn die Temperaturdifferenz zwischen einer Drahttemperatur eines Drahtes, der im Strompfad eines durch den Stromversorgungsschalter fließenden Stroms angeordnet ist, und einer Umgebungstemperatur im Bereich des Drahtes zunimmt, wobei die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung auf der Grundlage eines Ausgangsstroms der Stromausgangsschaltung erzeugt wird, der zweite Umschalt-Schaltkreis den dritten Schalter einschaltet, wenn die Ausgangsspannung der Temperaturdifferenzschaltung auf eine vorgegebene Spannung oder mehr ansteigt, und die vorgegebene Spannung eine Spannung ist, die das Ausschalten des Stromversorgungsschalters anweist.

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