JP2004015984A - Switching power supply with destruction prevention function and air bag device using the same - Google Patents
Switching power supply with destruction prevention function and air bag device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004015984A JP2004015984A JP2002170467A JP2002170467A JP2004015984A JP 2004015984 A JP2004015984 A JP 2004015984A JP 2002170467 A JP2002170467 A JP 2002170467A JP 2002170467 A JP2002170467 A JP 2002170467A JP 2004015984 A JP2004015984 A JP 2004015984A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching
- signal
- switching element
- voltage
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、破壊防止機能付きスイッチング電源装置及びこのスイッチング電源装置を用いたエアバッグ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は従来における昇圧型のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図であり、図において、21は直流電源、22は電流検出部、23はスイッチ制御部、24は電圧比較部、25は電流検出部22、スイッチ制御部23、及び電圧比較部24を含むLSI(大規模集積回路)のDC/DCコンバータ制御回路、26は負荷、Q21はFETからなるスイッチング素子、R21,R22は抵抗、L21はコイル、V1は直流電源21からの入力電圧、V2は電圧比較部24及び負荷26に供給される出力電圧である。
【0003】
次に動作について説明する。スイッチング素子Q21がオンのときにコイルL21にエネルギーを蓄え、スイッチング素子Q21がオフのときに蓄えたエネルギーを放出して入力電圧V1に重畳して、それにより昇圧した出力電圧V2を電圧比較部24及び負荷26に供給する。電圧比較部24は、出力電圧V2(実際にはV2を分圧した電圧)と基準電圧とを比較してスイッチ制御部23に制御信号を与える。スイッチ制御部23は、この制御信号に応じて抵抗R22を介してスイッチング素子Q21のゲートにスイッチング信号を入力する。スイッチング素子Q21は、このスイッチング信号に応じてオン・オフを繰り返す。
【0004】
いま、負荷26にトラブルが発生してコイルL21に過電流が流れたときは、コイルL21に直列接続された抵抗R21に電圧降下が生じる。この結果、電流検出部22はこの電圧降下によって過電流を検出し、スイッチ制御部23に検出信号を与える。スイッチ制御部23は、この検出信号に応じて抵抗R22を介してスイッチング素子Q21のゲートにローレベルの信号を入力する。スイッチング素子Q21は、このローレベルの信号によってオフ状態になる。したがって、出力電圧V2は昇圧されず、直流電源21にかかる過負荷を防止することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の昇圧型のスイッチング電源装置は以上のように構成されているので、DC/DCコンバータ制御回路25に動作不良が生じて、スイッチング素子Q21のゲートがハイレベルに固定された場合には、過電流によってスイッチング素子Q21が破壊されてしまうという課題があった。DC/DCコンバータ制御回路25はCMOSなどのLSIで構成されているので、集積度が高く消費電力が小さいという利点がある反面、静電気やノイズの影響を受け易いという欠点がある。このため当然のことながら、設計上では静電気やノイズに対する対策が採られており、LSI自体が破損する確率は極めて低いと言える。
【0006】
しかしながら、静電気やノイズの影響を受けて、一時的に動作不良に陥るおそれがある。このような偶発的な現象はIC開発(ブレッドボード)段階やIC化後の試験段階では発見されないことが多く、製品に組み込んだ後に稀に生じることになる。このため、DC/DCコンバータ制御回路25が一時的に動作不良に陥って、電流検出部22が機能せず、その後に正常な動作が回復したとしても、その動作不良の間に、過電流によってスイッチング素子Q21が破壊されてしまうおそれがある。
【0007】
また、上記従来の昇圧型のスイッチング電源装置を車両衝突時にエアバッグを展開するエアバッグ装置に用いた場合には、たとえDC/DCコンバータ制御回路25の動作不良が一時的かつ偶発的であっても、人命保護の観点からは極めて危険な状態になり得るという課題がある。
【0008】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、静電気やノイズの影響を受けてDC/DCコンバータ制御回路が動作不良に陥った場合でも、過電流によってスイッチング素子が破壊されるのを防止するスイッチング電源装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、内部に組み込まれたスイッチング電源装置のDC/DCコンバータ制御回路が静電気やノイズの影響を受けて動作不良に陥った場合でも、エアバッグが展開しないような危険な状態を回避できるエアバッグ装置を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る破壊防止機能付きスイッチング電源装置は、入力される第1の直流電圧をスイッチング信号に応じて所定のインダクタンス素子と協働して昇圧して第2の直流電圧を出力するスイッチング素子と、スイッチング信号を生成してスイッチング素子に与える信号生成手段と、信号生成手段の動作不良によってスイッチング素子に連続的な過電流が流れたことを検出する電流検出手段と、電流検出手段によって連続的な過電流が検出されたときは補完スイッチング信号を発生してスイッチング素子をオン・オフする補完信号発生手段とを備えた構成にしたものである。
【0010】
この発明に係る破壊防止機能付きスイッチング電源装置の補完信号発生手段は、スイッチング素子のオン期間とオフ期間のデューティ比を設定する時定数回路を含むように構成したものである。
【0011】
この発明に係る破壊防止機能付きスイッチング電源装置の時定数回路は、信号生成手段で生成されるスイッチング信号によって決定されるスイッチング素子のオン期間とオフ期間のデューティ比にほぼ等しいデューティ比を設定するように構成したものである。
【0012】
この発明に係る破壊防止機能付きスイッチング電源装置の電流検出手段及び補完信号発生手段は、2個のトランジスタ、2個の抵抗、及び1個のコンデンサからなるディスクリート部品で構成されているものである。
【0013】
この発明に係る破壊防止機能付きスイッチング電源装置の電流検出手段及び補完信号発生手段は、信号生成手段が正常に動作している状態では動作を停止しているように構成したものである。
【0014】
この発明に係るエアバッグ装置は、入力される第1の直流電圧をスイッチング信号に応じて所定のインダクタンス素子と協働して昇圧して第2の直流電圧を出力するスイッチング素子と、スイッチング信号を生成して前記スイッチング素子に与える信号生成手段と、信号生成手段における動作不良によってスイッチング素子に連続的な過電流が流れたことを検出する電流検出手段と、電流検出手段によって連続的な過電流が検出されたときは補完スイッチング信号を発生してスイッチング素子をオン・オフするする補完信号発生手段と、車両の衝撃を受けたときにオフからオンに切り替わる加速度スイッチと、加速度スイッチがオンになったときにスイッチング素子から出力される第2の直流電圧の印加によってエアバッグを瞬時に展開する導火素子とを備えた構成にしたものである。
【0015】
この発明に係るエアバッグ装置の電流検出手段及び補完信号発生手段は、ハードウェアのみによって構成したものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態の構成について、図を参照しながら説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1における昇圧型のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図であり、図において、1は直流電源、2は電流検出部、3はスイッチ制御部(信号生成手段)、4は電圧比較部、5は電流検出部2、スイッチ制御部3、及び電圧比較部4を含むLSIのDC/DCコンバータ制御回路、6は負荷、7は破壊防止回路、Q1はFETからなるスイッチング素子、Tr1はトランジスタ(電流検出手段)、Tr2はトランジスタ(補完信号発生手段)、R1,R2,R3,R4は抵抗、C1はコンデンサ、L1はコイル(インダクタンス素子)、V1は直流電源1からの入力電圧(第1の直流電圧)、V2は電圧比較部4及び負荷6に供給される出力電圧(第2の直流電圧)である。
【0017】
次に動作について説明する。スイッチング素子Q1がオンのときにコイルL1にエネルギーを蓄え、スイッチング素子Q1がオフのときに蓄えたエネルギーを放出して入力電圧V1に重畳して、それにより昇圧した出力電圧V2を電圧比較部4及び負荷6に供給する。電圧比較部4は、出力電圧V2(実際にはV2を分圧した電圧)と基準電圧とを比較してスイッチ制御部3に制御信号を与える。スイッチ制御部3は、この制御信号に応じて抵抗R4を介してスイッチング素子Q1のゲートにスイッチング信号を入力する。スイッチング素子Q1は、このスイッチング信号に応じてオン・オフを繰り返す。
【0018】
電流検出部2は、過負荷によって過電流が流れた場合には、抵抗R3の電圧降下を検出してスイッチ制御部3に検出信号を与える。スイッチ制御部3は、この検出信号に応じて抵抗R4を介してスイッチング素子Q1のゲートにローレベルの信号を入力する。スイッチング素子Q1は、このローレベルの信号に応じてオフとなる。この結果、出力電圧V2は昇圧されず、直流電源1にかかる過負荷を防止する。
【0019】
図2は、図1のスイッチング電源装置における各部の電圧の波形を示すタイミングチャートである。このスイッチング電源装置のDC/DCコンバータ制御回路5が正常に動作している場合には、スイッチ制御部3の出力である図1のa点の電圧は、図2(A)に示すように、ハイレベル(H)とローレベル(L)すなわちGNDとの間でオン・オフするスイッチング信号になっている。この状態においては、図1のb点の電圧は、図2(B)に示すように、a点の電圧がハイレベルのときに若干低下するものの、ほぼ電圧V1に等しい値を維持する。すなわち、抵抗R3の電圧降下はトランジスタTr1のVBE1より小さい値を維持する。
【0020】
したがって、トランジスタTr1は、図2(C)に示すように、オフ状態になっている。この結果、トランジスタTr1のコレクタと抵抗R1の接続点である図1のd点の電圧は、図2(D)に示すように、ローレベルの状態になっている。また、トランジスタTr2も、図2(E)に示すように、オフ状態になっている。したがって、スイッチング素子Q1のゲートである図1のf点の電圧は、図2(F)に示すように、図1のb点の電圧に応じて同じくハイレベルとローレベルとの間でオン・オフするスイッチング信号になっている。
【0021】
DC/DCコンバータ制御回路5が、静電気やノイズの影響を受けてその動作が異常になり、スイッチ制御部3の出力である図1のa点がハイレベルに固定されたときは、スイッチング素子Q1に過電流が流れる。この結果、図1の点bの電圧が次第に低下する。すなわち、抵抗R3の電圧降下が次第に大きくなる。そして、点bの電圧がV1−VBE1より低下したときは、トランジスタTr1がオフからオンに変化する。この結果、図1のd点の電圧は、図2(D)に示すように、ローレベルからハイレベルに変化する。さらに、トランジスタTr2のベースは抵抗R2を介してハイレベルになるので、図2(E)に示すように、トランジスタTr2がオフからオンに変化する。この結果、スイッチング素子Q1のゲートである図1のf点の電圧は、図2(F)に示すように、ハイレベルからローレベルに変化する。したがって、スイッチング素子Q1はオンからオフに変化する。
【0022】
このため、抵抗R3の電流が減少し、その電圧降下が小さくなる。そして、点bの電圧がV1−VBE1より高くなったときは、トランジスタTr1がオンからオフに変化する。すなわち、図2(C)に示すように、トランジスタTr1は非常に短い期間だけオン状態になる。ところが、コンデンサC1は、抵抗R1と抵抗R2との並列抵抗及びコンデンサC1によって決定する時定数に従って次第に充電される。したがって、図1の点dの電圧は急激には低下せず、図2(D)に示すように、この時定数に応じて指数関数の曲線を描いて次第に低下する。このため、トランジスタTr1がオフに変化した後もトランジスタTr2はオン状態を維持する。
【0023】
そして、点dの電圧がトランジスタTr2のVBE2より低下したときに、図2(E)に示すように、トランジスタTr2はオンからオフに変化する。すなわち、トランジスタTr2がオンの期間T1とオフの期間T2とのデューティ比は、抵抗R1と抵抗R2との並列抵抗及びコンデンサC1のキャパシタンスの時定数によって決定する。トランジスタTr2がオフの期間T2においては、図1の点fの電圧は、図2(F)に示すように、ハイレベルに変化するので、スイッチング素子Q1もトランジスタTr2がオフの期間T2はオフからオンに変化する。
【0024】
静電気やノイズがなくなって、DC/DCコンバータ制御回路5の動作が正常に復帰した場合には、スイッチ制御部3からは正常なスイッチング信号がスイッチング素子Q1のゲートに供給されるので、図2(A)〜(F)に示すように、各部の電圧の波形も元の状態に復帰する。
【0025】
以上のように、この実施の形態1によれば、DC/DCコンバータ制御回路5の動作不良によって、スイッチング素子Q1に連続的な過電流が流れたことを、破壊防止回路7のトランジスタTr1が検出したときは、破壊防止回路7のトランジスタTr2によって補完スイッチング信号を発生して、スイッチング素子Q1をオン・オフするので、静電気やノイズの影響を受けてDC/DCコンバータ制御回路5が動作不良に陥った場合でも、過電流によってスイッチング素子Q1が破壊されるのを防止できるという効果が得られる。
【0026】
また、この実施の形態1によれば、スイッチング素子Q1のオン期間とオフ期間のデューティ比を設定するコンデンサC1と抵抗R1及びR2とからなる時定数回路を含むので、スイッチング素子Q1が破壊されない条件を容易に設定できるという効果が得られる。
【0027】
さらに、この実施の形態1によれば、破壊防止回路7は、2個のトランジスタTr1,Tr2、2個の抵抗R1,R2、及び1個のコンデンサC1からなるディスクリート部品で構成されているので、極めて安価に構成できるとともに、静電気やノイズの影響を受けてDC/DCコンバータ制御回路5が動作不良に陥った場合でも、その影響をうけないので、スイッチング素子Q1が破壊されるのを確実に防止できるという効果が得られる。
【0028】
さらにまた、この実施の形態1によれば、破壊防止回路7は、DC/DCコンバータ制御回路5が正常に動作している状態では動作を停止しているので、通常の状態ではディスクリート部品で構成されている破壊防止回路7によって電力が消費されることがないという効果が得られる。
【0029】
なお、この実施の形態1の変形として、DC/DCコンバータ制御回路5のスイッチ制御部3で生成されるスイッチング信号によって決定されるスイッチング素子Q1のオン期間とオフ期間のデューティ比にほぼ等しいデューティ比を、コンデンサC1と抵抗R1及びR2とからなる時定数回路によって設定するような構成にすることが可能である。この場合には、静電気やノイズの影響を受けてDC/DCコンバータ制御回路5が動作不良に陥った場合でも、破壊防止回路7によってDC/DCコンバータ制御回路5の機能を代行させることにより、負荷6に対する出力電圧V2を適正に維持できるという効果が得られる。
【0030】
実施の形態2.
図3は、実施の形態1におけるスイッチング電源装置を用いたエアバッグ装置の構成を示すブロック図である。図において、図1の構成要素と同じものは同一の符号で示し説明は省略する。その他の構成要素において、8は電流が流れるとエアバッグ(図示せず)を展開させるスクイブ(導火素子)、9はエアバッグ装置を制御するマイコン、10,11はスクイブを駆動するスクイブドライバ、12は5ボルトのレギュレータ、13はスクイブドライバ10,11、レギュレータ12、及びDC/DCコンバータ制御回路5を含むLSIからなる半導体集積回路、SW1は直流電源1(この場合は、バッテリ電源)をオン・オフする電源スイッチ、SW2は車両衝突時にオンとなる加速度スイッチ、C2はバックアップコンデンサ、Tr3は電圧安定化用のトランジスタ、D1,D2はダイオード、V3はトランジスタTr3から出力される5ボルトの安定化電圧である。
【0031】
次に動作について説明する。ただし、スイッチング電源装置の動作については、実施の形態1における動作とほぼ同じであるので、その説明は省略する。加速度スイッチSW2には、ダイオードD1を介して入力電圧V1が印加されているとともに、スイッチング素子Q1で昇圧されバックアップコンデンサC2に蓄積された出力電圧V2がダイオードD2を介して印加されている。通常状態では、出力電圧V2のほうが入力電圧V1より高いので、加速度スイッチSW2には出力電圧V2が印加されている。
【0032】
スクイブドライバ10はマイコン9からの制御信号に応じて加速度スイッチSW2とスクイブ8の一方の端子とを接続する。また、スクイブドライバ11はマイコン9からの制御信号に応じてスクイブ8の他方の端子とGNDとを接続する。トランジスタTr3はレギュレータ12の制御によって、15ボルト〜20ボルトの出力電圧V2を5ボルトの安定化電圧V3に変換して、マイコン9に供給する。
【0033】
いま、マイコン9からの制御信号によってスクイブドライバ10,11がオン状態であるとする。この場合に、車両の衝突によって加速度スイッチSW2がオンになると、オン状態のスクイブドライバ10を介して、スクイブ8の一方の端子に出力電圧V2が供給され、オン状態のスクイブドライバ11を介して、スクイブ8の一方の端子がGNDに接続される。この結果、スクイブ8に電流が流れてエアバッグが展開する。
【0034】
DC/DCコンバータ制御回路5が静電気やノイズの影響を受けてその動作が異常になり、スイッチ制御部3からスイッチング素子Q1のゲートに与えられる電圧がハイレベルに固定されると、過電流によるスイッチング素子Q1の破壊を防止するために、実施の形態1の場合と同様に、ディスクリート部品で構成された破壊防止回路7が作動する。
【0035】
以上のように、この実施の形態2によれば、エアバッグ装置に組み込まれたDC/DCコンバータ制御回路5の動作不良によって、スイッチング素子Q1に連続的な過電流が流れたときは、破壊防止回路7によって補完スイッチング信号を発生して、スイッチング素子Q1をオン・オフするので、静電気やノイズの影響を受けてDC/DCコンバータ制御回路5が動作不良に陥った場合でも、過電流によってスイッチング素子Q1が破壊されるのを防止して、エアバッグが展開しないような危険な状態を回避できるという効果が得られる。また、破壊防止回路7をハードウェアのみによって構成したので、エアバッグ装置を制御するマイコン9の従来のソフトウェア資源をそのまま使用できるという効果が得られる。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、破壊防止機能付きスイッチング電源装置を、入力される第1の直流電圧をスイッチング信号に応じて所定のインダクタンス素子と協働して昇圧して第2の直流電圧を出力するスイッチング素子と、スイッチング信号を生成してスイッチング素子に与える信号生成手段と、信号生成手段の動作不良によってスイッチング素子に連続的な過電流が流れたことを検出する電流検出手段と、電流検出手段によって連続的な過電流が検出されたときは補完スイッチング信号を発生してスイッチング素子をオン・オフする補完信号発生手段とを備えた構成にしたので、静電気やノイズの影響を受けて信号生成手段が動作不良に陥った場合でも、過電流によってスイッチング素子が破壊されるのを防止できるという効果がある。
【0037】
この発明によれば、破壊防止機能付きスイッチング電源装置の補完信号発生手段を、スイッチング素子のオン期間とオフ期間のデューティ比を設定する時定数回路を含むように構成したので、スイッチング素子が破壊されない条件を容易に設定できるという効果がある。
【0038】
この発明によれば、破壊防止機能付きスイッチング電源装置の時定数回路を、信号生成手段で生成されるスイッチング信号によって決定されるスイッチング素子のオン期間とオフ期間のデューティ比にほぼ等しいデューティ比を設定するように構成したので、静電気やノイズの影響を受けて信号生成手段が動作不良に陥った場合でも、補完信号発生手段によって信号生成手段の機能を代行させることにより、負荷に対する出力電圧を適正に維持できるという効果がある。
【0039】
この発明によれば、破壊防止機能付きスイッチング電源装置の電流検出手段及び補完信号発生手段を、2個のトランジスタ、2個の抵抗、及び1個のコンデンサからなるディスクリート部品で構成したので、極めて安価に構成できるとともに、静電気やノイズの影響を受けて信号生成手段が動作不良に陥った場合でも、スイッチング素子が破壊されるのを確実に防止できるという効果がある。
【0040】
この発明によれば、破壊防止機能付きスイッチング電源装置の電流検出手段及び補完信号発生手段を、信号生成手段が正常に動作している状態では動作を停止しているように構成したので、通常の状態ではディスクリート部品で構成されている電流検出手段及び補完信号発生手段によって電力が消費されることがないという効果がある。
【0041】
この発明によれば、エアバッグ装置を、入力される第1の直流電圧をスイッチング信号に応じて所定のインダクタンス素子と協働して昇圧して第2の直流電圧を出力するスイッチング素子と、スイッチング信号を生成してスイッチング素子に与える信号生成手段と、信号生成手段の動作不良によってスイッチング素子に連続的な過電流が流れたことを検出する電流検出手段と、電流検出手段によって連続的な過電流が検出されたときは補完スイッチング信号を発生してスイッチング素子をオン・オフする補完信号発生手段と、車両の衝撃を受けたときにオフからオンに切り替わる加速度スイッチと、加速度スイッチがオンになったときにスイッチング素子から出力される第2の直流電圧の印加によってエアバッグを瞬時に展開する導火素子とを備えた構成にしたので、静電気やノイズの影響を受けて信号生成手段が動作不良に陥った場合でも、過電流によってスイッチング素子が破壊されるのを防止して、エアバッグが展開しないような危険な状態を回避できるという効果がある。
【0042】
この発明によれば、エアバッグ装置の電流検出手段及び補完信号発生手段を、ハードウェアのみによって構成したので、エアバッグ装置を制御するマイコンの従来のソフトウェア資源をそのまま使用できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1における破壊防止機能付きスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のスイッチング電源装置における各部の電圧の波形を示すタイミングチャートである。
【図3】この発明の実施の形態2におけるエアバッグ装置の構成を示すブロック図である。
【図4】従来のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 直流電源、2 電流検出部、3 スイッチ制御部(信号生成手段)、4 電圧比較部、5 DC/DCコンバータ制御回路、6 負荷、7 破壊防止回路、8 スクイブ(導火素子)、9 マイコン、10,11 スクイブドライバ、12 レギュレータ、13 半導体集積回路、21 直流電源、22 電流検出部、23 スイッチ制御部、24 電圧比較部、25 DC/DCコンバータ制御回路、26 負荷、C1 コンデンサ、C2 バックアップコンデンサ、D1,D2 ダイオード、L1 コイル(インダクタンス素子)、L21 コイル、Q1 スイッチング素子、Q21 スイッチング素子、R1,R2,R3,R4抵抗、R21,R22 抵抗、SW1 電源スイッチ、SW2 加速度スイッチ、Tr1 トランジスタ(電流検出手段)、Tr2 トランジスタ(補完信号発生手段)、Tr3 電圧安定化用のトランジスタ、V1 入力電圧(第1の直流電圧)、V2 出力電圧(第2の直流電圧)、V3 安定化電圧。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching power supply device with a destruction prevention function and an airbag device using the switching power supply device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional step-up switching power supply device. In the drawing,
[0003]
Next, the operation will be described. When the switching element Q21 is on, energy is stored in the coil L21, and when the switching element Q21 is off, the stored energy is released and superimposed on the input voltage V1, thereby increasing the output voltage V2 which is boosted. And the
[0004]
Now, when a trouble occurs in the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional step-up switching power supply device is configured as described above, if a malfunction occurs in the DC / DC
[0006]
However, there is a possibility that the operation may temporarily fall due to the influence of static electricity or noise. Such accidental phenomena are often not found during the IC development (breadboard) stage or the test stage after IC integration, and occur rarely after being incorporated into a product. For this reason, even if the DC / DC
[0007]
Further, when the above-described conventional step-up type switching power supply device is used for an airbag device that deploys an airbag at the time of a vehicle collision, even if the operation failure of the DC / DC
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and even when a DC / DC converter control circuit malfunctions under the influence of static electricity or noise, a switching element is destroyed by an overcurrent. It is an object of the present invention to obtain a switching power supply device that prevents the occurrence of the switching power.
Further, the present invention avoids a dangerous state in which an airbag does not deploy even when a DC / DC converter control circuit of a switching power supply device incorporated therein malfunctions due to the influence of static electricity or noise. It is an object of the present invention to obtain an airbag device that can be used.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A switching power supply with a breakdown prevention function according to the present invention includes a switching element that boosts an input first DC voltage in cooperation with a predetermined inductance element in response to a switching signal and outputs a second DC voltage. A signal generating means for generating a switching signal and applying the signal to the switching element; a current detecting means for detecting that a continuous overcurrent has flowed through the switching element due to a malfunction of the signal generating means; When an overcurrent is detected, a complementary switching signal is generated by generating a complementary switching signal to turn on / off the switching element.
[0010]
The supplementary signal generating means of the switching power supply with destruction prevention function according to the present invention is configured to include a time constant circuit for setting a duty ratio between an on period and an off period of the switching element.
[0011]
The time constant circuit of the switching power supply with the destruction prevention function according to the present invention sets the duty ratio substantially equal to the duty ratio between the ON period and the OFF period of the switching element determined by the switching signal generated by the signal generation unit. It is what was constituted.
[0012]
The current detecting means and the complementary signal generating means of the switching power supply device with the destruction prevention function according to the present invention are constituted by discrete components including two transistors, two resistors, and one capacitor.
[0013]
The current detection means and the supplementary signal generation means of the switching power supply with destruction prevention function according to the present invention are configured so as to stop operating when the signal generation means is operating normally.
[0014]
An airbag device according to the present invention includes a switching element that boosts an input first DC voltage in response to a switching signal in cooperation with a predetermined inductance element and outputs a second DC voltage; A signal generation unit that generates and supplies the switching element with the continuous overcurrent; a current detection unit that detects that a continuous overcurrent flows through the switching element due to a malfunction in the signal generation unit; When detected, a complementary signal generating means for generating a complementary switching signal to turn on / off the switching element, an acceleration switch for switching from off to on when receiving a vehicle impact, and an acceleration switch for on The airbag is instantaneously deployed by applying the second DC voltage output from the switching element at times. It is obtained by a configuration in which a fire element.
[0015]
The current detecting means and the complementary signal generating means of the airbag device according to the present invention are constituted only by hardware.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a step-up switching power supply device according to a first embodiment. In the drawing, reference numeral 1 denotes a DC power supply, 2 denotes a current detection unit, 3 denotes a switch control unit (signal generation unit), Is a voltage comparison unit, 5 is a DC / DC converter control circuit of an LSI including a
[0017]
Next, the operation will be described. When the switching element Q1 is on, the energy is stored in the coil L1, and when the switching element Q1 is off, the stored energy is released and superimposed on the input voltage V1. And the
[0018]
When an overcurrent flows due to an overload, the
[0019]
FIG. 2 is a timing chart showing waveforms of voltages of respective parts in the switching power supply device of FIG. When the DC / DC
[0020]
Therefore, the transistor Tr1 is in an off state as illustrated in FIG. As a result, the voltage at the point d in FIG. 1, which is the connection point between the collector of the transistor Tr1 and the resistor R1, is at a low level as shown in FIG. Further, the transistor Tr2 is in an off state as illustrated in FIG. Therefore, as shown in FIG. 2F, the voltage at the point f in FIG. 1, which is the gate of the switching element Q1, turns on and off between the high level and the low level in accordance with the voltage at the point b in FIG. The switching signal is turned off.
[0021]
When the operation of the DC / DC
[0022]
Therefore, the current of the resistor R3 decreases, and the voltage drop decreases. When the voltage at the point b becomes higher than V1− VBE1 , the transistor Tr1 changes from on to off. That is, as shown in FIG. 2C, the transistor Tr1 is turned on only for a very short period. However, the capacitor C1 is gradually charged according to the parallel resistance of the resistors R1 and R2 and the time constant determined by the capacitor C1. Therefore, the voltage at the point d in FIG. 1 does not decrease sharply, but gradually decreases in an exponential function curve according to the time constant as shown in FIG. 2 (D). Therefore, even after the transistor Tr1 is turned off, the transistor Tr2 remains on.
[0023]
Then, when the voltage at the point d becomes lower than V BE2 of the transistor Tr2, the transistor Tr2 changes from on to off as shown in FIG. That is, the duty ratio between the ON period T1 and the OFF period T2 of the transistor Tr2 is determined by the parallel resistance of the resistors R1 and R2 and the time constant of the capacitance of the capacitor C1. In the period T2 in which the transistor Tr2 is off, the voltage at the point f in FIG. 1 changes to a high level as shown in FIG. 2F, so that the switching element Q1 is turned off during the period T2 in which the transistor Tr2 is off. Turn on.
[0024]
When the operation of the DC / DC
[0025]
As described above, according to the first embodiment, the transistor Tr1 of the
[0026]
Further, according to the first embodiment, since the time constant circuit including the capacitor C1 and the resistors R1 and R2 for setting the duty ratio of the ON period and the OFF period of the switching element Q1 is included, the condition that the switching element Q1 is not destroyed is included. Can be easily set.
[0027]
Further, according to the first embodiment, the
[0028]
Furthermore, according to the first embodiment, the
[0029]
As a modification of the first embodiment, the duty ratio substantially equal to the duty ratio of the ON period and the OFF period of the switching element Q1 determined by the switching signal generated by the
[0030]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an airbag device using the switching power supply device according to the first embodiment. In the figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Other components include a squib (fire element) 8 for deploying an airbag (not shown) when current flows, a
[0031]
Next, the operation will be described. However, the operation of the switching power supply device is almost the same as the operation in the first embodiment, and the description thereof will be omitted. The input voltage V1 is applied to the acceleration switch SW2 via the diode D1, and the output voltage V2 boosted by the switching element Q1 and stored in the backup capacitor C2 is applied via the diode D2. In the normal state, the output voltage V2 is higher than the input voltage V1, so the output voltage V2 is applied to the acceleration switch SW2.
[0032]
The
[0033]
Now, it is assumed that the
[0034]
If the operation of the DC / DC
[0035]
As described above, according to the second embodiment, when a continuous overcurrent flows through the switching element Q1 due to a malfunction of the DC / DC
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the switching power supply device with the destruction prevention function boosts the input first DC voltage in cooperation with the predetermined inductance element in accordance with the switching signal, thereby increasing the second DC voltage. A switching element that outputs a voltage, a signal generation unit that generates a switching signal and provides the switching element with the switching element, and a current detection unit that detects that a continuous overcurrent flows through the switching element due to a malfunction of the signal generation unit. When a continuous overcurrent is detected by the current detecting means, a complementary switching signal is generated by turning on / off the switching element by generating a complementary switching signal. Even if the signal generating means malfunctions, the switching element can be prevented from being destroyed by the overcurrent. That.
[0037]
According to the present invention, the supplementary signal generating means of the switching power supply device with the destruction prevention function is configured to include the time constant circuit for setting the duty ratio between the ON period and the OFF period of the switching element, so that the switching element is not destroyed. There is an effect that conditions can be easily set.
[0038]
According to the present invention, the time constant circuit of the switching power supply device with the destruction prevention function is set to a duty ratio substantially equal to the duty ratio of the ON period and the OFF period of the switching element determined by the switching signal generated by the signal generation unit. Even if the signal generation means malfunctions due to the influence of static electricity or noise, the function of the signal generation means is substituted by the complementary signal generation means, so that the output voltage to the load can be properly adjusted. The effect is that it can be maintained.
[0039]
According to the present invention, the current detecting means and the complementary signal generating means of the switching power supply device with the destruction prevention function are constituted by discrete components including two transistors, two resistors, and one capacitor. In addition to the above, even when the signal generating means malfunctions due to the influence of static electricity or noise, the switching element can be reliably prevented from being destroyed.
[0040]
According to the present invention, the current detection means and the supplementary signal generation means of the switching power supply with the destruction prevention function are configured so as to stop operating when the signal generation means is operating normally. In the state, there is an effect that power is not consumed by the current detecting means and the complementary signal generating means constituted by discrete components.
[0041]
According to the present invention, the airbag device is provided with a switching element that boosts an input first DC voltage in cooperation with a predetermined inductance element in response to a switching signal and outputs a second DC voltage, A signal generating means for generating a signal and applying the signal to the switching element; a current detecting means for detecting that a continuous overcurrent flows through the switching element due to a malfunction of the signal generating means; and a continuous overcurrent by the current detecting means. When a signal is detected, a complementary signal generating means for generating a complementary switching signal to turn on / off the switching element, an acceleration switch for switching from off to on when receiving a vehicle impact, and an acceleration switch for on A firing element that instantaneously deploys the airbag by applying a second DC voltage output from the switching element; With this configuration, even if the signal generation unit malfunctions due to the influence of static electricity or noise, the switching element is prevented from being destroyed by overcurrent, and there is a danger that the airbag will not deploy. There is an effect that a complicated state can be avoided.
[0042]
According to the present invention, since the current detecting means and the supplementary signal generating means of the airbag device are constituted only by hardware, there is an effect that the conventional software resources of the microcomputer for controlling the airbag device can be used as they are.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a switching power supply device with a destruction prevention function according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing waveforms of voltages of respective parts in the switching power supply device of FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an airbag device according to
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional switching power supply device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply, 2 current detection part, 3 switch control part (signal generation means), 4 voltage comparison part, 5 DC / DC converter control circuit, 6 load, 7 destruction prevention circuit, 8 squib (fire element), 9 microcomputer , 10, 11 squib driver, 12 regulator, 13 semiconductor integrated circuit, 21 DC power supply, 22 current detection unit, 23 switch control unit, 24 voltage comparison unit, 25 DC / DC converter control circuit, 26 load, C1 capacitor, C2 backup Capacitor, D1, D2 diode, L1 coil (inductance element), L21 coil, Q1 switching element, Q21 switching element, R1, R2, R3, R4 resistance, R21, R22 resistance, SW1 power switch, SW2 acceleration switch, Tr1 transistor ( Current detection means), Tr2 transistor Complementary signal generating means), a transistor for Tr3 voltage stabilization, V1 input voltage (first DC voltage) V2 output voltage (second DC voltage) V3 stabilized voltage.
Claims (7)
前記スイッチング信号を生成して前記スイッチング素子に与える信号生成手段と、
前記信号生成手段の動作不良によって前記スイッチング素子に連続的な過電流が流れたことを検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって連続的な過電流が検出されたときは補完スイッチング信号を発生して前記スイッチング素子をオン・オフする補完信号発生手段と
を備えた破壊防止機能付きスイッチング電源装置。A switching element that boosts an input first DC voltage in cooperation with a predetermined inductance element in response to a switching signal and outputs a second DC voltage;
Signal generating means for generating the switching signal and providing the switching signal to the switching element;
Current detection means for detecting that a continuous overcurrent has flowed through the switching element due to a malfunction of the signal generation means,
A switching power supply device with a destruction prevention function, comprising: a complementary signal generating means for generating a complementary switching signal to turn on / off the switching element when a continuous overcurrent is detected by the current detecting means.
前記スイッチング信号を生成して前記スイッチング素子に与える信号生成手段と、
前記信号生成手段における動作不良によって前記スイッチング素子に連続的な過電流が流れたことを検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって連続的な過電流が検出されたときは補完スイッチング信号を発生して前記スイッチング素子をオン・オフする補完信号発生手段と、
車両の衝撃を受けたときにオフからオンに切り替わる加速度スイッチと、
前記加速度スイッチがオンになったときに前記スイッチング素子から出力される前記第2の直流電圧の印加によってエアバッグを瞬時に展開する導火素子と
を備えたエアバッグ装置。A switching element that boosts an input first DC voltage in cooperation with a predetermined inductance element in response to a switching signal and outputs a second DC voltage;
Signal generating means for generating the switching signal and providing the switching signal to the switching element;
Current detection means for detecting that a continuous overcurrent has flowed through the switching element due to an operation failure in the signal generation means,
When a continuous overcurrent is detected by the current detecting means, a complementary signal generating means for generating a complementary switching signal to turn on / off the switching element,
An acceleration switch that switches from off to on when receiving a vehicle impact,
An airbag device comprising: a fire element that instantaneously deploys an airbag by applying the second DC voltage output from the switching element when the acceleration switch is turned on.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002170467A JP2004015984A (en) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | Switching power supply with destruction prevention function and air bag device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002170467A JP2004015984A (en) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | Switching power supply with destruction prevention function and air bag device using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004015984A true JP2004015984A (en) | 2004-01-15 |
Family
ID=30436715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002170467A Pending JP2004015984A (en) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | Switching power supply with destruction prevention function and air bag device using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004015984A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006109566A (en) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Dc-dc converter |
-
2002
- 2002-06-11 JP JP2002170467A patent/JP2004015984A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006109566A (en) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Dc-dc converter |
JP4682578B2 (en) * | 2004-10-01 | 2011-05-11 | 富士電機システムズ株式会社 | DC-DC converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3090037B2 (en) | Vehicle occupant protection system | |
US20090002901A1 (en) | Power protection apparatus and electronic control unit | |
JP2004173481A (en) | Switching regulator and power supply | |
US20020140410A1 (en) | Non-inverting dual voltage regulation set point power supply using a single inductor for restraint control module | |
US11208067B2 (en) | Airbag control device and semiconductor device | |
US6570369B2 (en) | Regulator with integratable pulse drive signal | |
JP7269359B2 (en) | electronic controller | |
JPH06191377A (en) | Electric current source for expandable restraint system | |
JP3981882B2 (en) | Circuit protection device and airbag system | |
JP2004040470A (en) | Electrical load driving device and electrical load driving circuit | |
JP2003111495A (en) | Power generation controller for vehicle | |
JP5400449B2 (en) | Power circuit | |
JP2004015984A (en) | Switching power supply with destruction prevention function and air bag device using the same | |
JP2007316811A (en) | Dc power unit | |
US6919747B2 (en) | Circuit for providing resistance to single event upset to pulse width modulator integrated circuit | |
JP7286440B2 (en) | switch device | |
JP3203777B2 (en) | In-vehicle power control device | |
JP3478166B2 (en) | Igniter control device | |
JP2007193458A (en) | Power supply circuit | |
US8237424B2 (en) | Regulated voltage system and method of protection therefor | |
KR102356501B1 (en) | Airbag system with ignition current conrtorl function | |
JP4094140B2 (en) | Capacitor capacity diagnosis circuit | |
US20100259232A1 (en) | System and method for driving a power supply device in an initial activation stage | |
KR102505748B1 (en) | Apparatus for supplying ignition voltage of air bag | |
JP2002023865A (en) | Stabilized power source device and electronic apparatus equipped with the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050324 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20071030 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20071030 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Effective date: 20071030 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080408 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080805 |