JP2007028812A - Power supply unit - Google Patents

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Tetsuo Abe
哲郎 阿部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply unit capable of preventing a failure from spreading to a second stage step-down circuit when a first stage step-down circuit fails and restarts in the power supply having two stages of step-down circuits. <P>SOLUTION: The first step-down circuit 1 outputs an input voltage Vin reduced to a voltage V1, and the second step-down circuit 2 steps down the voltage V1 to a voltage V2. If the power supply is started, a CPU 3 turns off a switch 8 to stop the power supply to a peripheral circuit 7, and diagnoses whether the first step-down circuit 1 fails or not on the basis of a voltage V1 detected in a voltage detection circuit 4. If it is determined that the first step-down circuit 1 does not fail, the CPU 3 turns on the switch 8 to supply the power to the peripheral circuit 7. When a diagnosis is performed, the CPU 3 supplies a clock and the power to minimum peripheral module necessary for the diagnosis, so that an element temperature may not exceed an allowable temperature by suppressing loss of the second step-down circuit 2 during the diagnosis. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、バッテリ等の電圧を降圧して負荷に電力を供給する電源装置に関する。   The present invention relates to a power supply apparatus that steps down a voltage of a battery or the like and supplies power to a load.

入力電圧を降圧して安定化する電源装置においては、入力電力と出力電力の差分と出力側の消費電流を乗じて算出される損失が発生する。そのため、消費電流の多い電源装置では、降圧回路を直列に二段設けて出力電圧を二段階で降圧するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。降圧回路を二段にすることによって損失が分散され、降圧回路の温度上昇が抑えられる。   In a power supply apparatus that steps down and stabilizes the input voltage, a loss that is calculated by multiplying the difference between the input power and the output power and the consumption current on the output side occurs. For this reason, there is known a power supply device that consumes a large amount of current by providing two stages of step-down circuits in series to step down the output voltage in two stages (see, for example, Patent Document 1). By making the step-down circuit two stages, the loss is dispersed and the temperature rise of the step-down circuit is suppressed.

特開2001−241842号公報JP 2001-241842 A

しかしながら、このように二段階で降圧する構成においては、一段目の降圧回路に異常が発生して降圧動作ができなくなった場合、二段目の降圧回路における入出力電圧差が大きくなる。その結果、二段目の損失が大きくなって素子温度が上昇し、一段目の降圧回路の故障が二段目の降圧回路に連鎖的に波及してしまうという問題があった。   However, in such a configuration that steps down in two stages, when an abnormality occurs in the first step-down circuit and the step-down operation cannot be performed, the input / output voltage difference in the second step-down circuit becomes large. As a result, there has been a problem that the loss at the second stage is increased, the element temperature is increased, and the failure of the first step-down voltage circuit cascades to the second step-down voltage circuit.

本発明は、入力電圧を第1の電圧に降圧して出力する第1降圧回路と、第1の電圧を第2の電圧に降圧して出力する第2降圧回路とを備え、第2降圧回路からの出力電力を負荷回路に供給する電源装置に適用される。そして、第1降圧回路の出力電圧を検出部で検出し、検出された出力電圧に基づいて第1降圧回路が故障しているか否かを判定手段で判定する。制御手段は、電源装置の起動により、通常起動動作状態よりも低い電流で動作する低消費電流動作状態で負荷回路を起動させ、判定手段により第1降圧回路が故障していないと判定されると低消費電流動作状態から通常起動動作状態へと負荷回路の状態を切り換える。   The present invention includes a first step-down circuit for stepping down an input voltage to a first voltage and outputting the voltage, and a second step-down circuit for stepping down and outputting the first voltage to a second voltage. This is applied to a power supply device that supplies output power from a load circuit. Then, the output voltage of the first step-down circuit is detected by the detector, and the determination unit determines whether or not the first step-down circuit is out of order based on the detected output voltage. When the power supply device is activated, the control means activates the load circuit in a low current consumption operation state that operates at a current lower than that in the normal activation operation state, and when the determination means determines that the first step-down circuit has not failed. The load circuit state is switched from the low current consumption operation state to the normal startup operation state.

本発明によれば、電源装置起動により、通常起動動作状態よりも低い電流で動作する低消費電流動作状態で負荷回路を起動させ、判定手段により故障でないと判定されると低消費電流動作状態から通常起動動作状態へと負荷回路の状態を切り換えるようにしたので、第1降圧回路の故障が第2降圧回路に波及するのを防止することができる。   According to the present invention, when the power supply device is activated, the load circuit is activated in a low current consumption operation state that operates at a current lower than that in the normal activation operation state. Since the state of the load circuit is switched to the normal startup operation state, it is possible to prevent the failure of the first step-down circuit from spreading to the second step-down circuit.

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は本発明による電源装置の一実施の形態を示すブロック図である。この電源装置は車両に搭載され、バッテリ(不図示)の電圧Vinを直列接続された第1降圧回路1および第2降圧回路2で所定の電圧V2まで降圧し、その降圧された電圧V2を負荷であるECU(Electronic Control Unite)5に入力する。第1降圧回路1から出力される電圧V1は、電圧検出回路4によって検出される。降圧回路1,2にはパワートランジスタ等が用いられる。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a power supply device according to the present invention. This power supply device is mounted on a vehicle, and a voltage Vin of a battery (not shown) is stepped down to a predetermined voltage V2 by a first step-down voltage circuit 1 and a second voltage step-down circuit 2 connected in series, and the stepped-down voltage V2 is loaded. To an ECU (Electronic Control Unite) 5. The voltage V1 output from the first step-down circuit 1 is detected by the voltage detection circuit 4. A power transistor or the like is used for the step-down circuits 1 and 2.

安定化されていない入力電圧Vinは第1降圧回路1で電圧V1(<Vin)まで降圧され、その出力電圧V1はさらに第2降圧回路2により電圧V2(<V1)まで降圧される。このように、2段の降圧回路1,2を設けて入力電圧Vinを2段階に分けて電圧V2まで降圧することにより、降圧に伴う損失が2つの降圧回路1,2に分散され、降圧回路1,2の過度な温度上昇を防止できるとともに、放熱機構が簡素化されて装置全体が小型化するという長所を有している。   The unstabilized input voltage Vin is stepped down to the voltage V1 (<Vin) by the first step-down circuit 1, and the output voltage V1 is further stepped down to the voltage V2 (<V1) by the second step-down circuit 2. In this way, by providing two stages of step-down circuits 1 and 2 and stepping down the input voltage Vin to voltage V2 in two stages, the loss due to the step-down is distributed to the two step-down circuits 1 and 2. 1 and 2 can prevent an excessive increase in temperature, simplify the heat dissipation mechanism, and reduce the size of the entire apparatus.

入力電圧Vinの入力端と第1降圧回路1との間には、遮断回路6が設けられている。遮断回路6は、第1降圧回路1の入力電圧のオンオフするスイッチ61と、スイッチ61のオンオフ制御およびオンオフ状態の保持動作を行う保持回路62とを有している。この保持回路62の制御はECU5に設けられたCPU3の指示により行われる。また、保持回路62はバッテリから直接入力される入力電圧Vinを電源としており、スイッチ61がオフ状態であっても電力が供給されている。   A blocking circuit 6 is provided between the input terminal of the input voltage Vin and the first step-down circuit 1. The cutoff circuit 6 includes a switch 61 that turns on / off the input voltage of the first step-down circuit 1 and a holding circuit 62 that performs on / off control of the switch 61 and a holding operation of the on / off state. The holding circuit 62 is controlled by an instruction from the CPU 3 provided in the ECU 5. The holding circuit 62 uses the input voltage Vin directly input from the battery as a power source, and power is supplied even when the switch 61 is in the OFF state.

電源装置の負荷であるECU5には、ECU5の持つ個別機能を制御するために設けられたCPU3と周辺回路7とを含んでいる。周辺回路7は、例えばセンサの入出カ回路や昇圧回路等のハ−ド構成から成る。周辺回路7の入力電圧V2は、スイッチ8によりオンオフされる。上述した保持回路62の制御およびスイッチ8のオンオフ制御は、CPU3によって行われる。なお、電源装置の起動時には周辺回路7のスイッチ8はオフ状態とされ、周辺回路7の電源を遮断した状態で起動する。   The ECU 5 that is a load of the power supply device includes a CPU 3 and a peripheral circuit 7 that are provided to control individual functions of the ECU 5. The peripheral circuit 7 has a hard configuration such as a sensor input / output circuit and a booster circuit. The input voltage V2 of the peripheral circuit 7 is turned on / off by the switch 8. The control of the holding circuit 62 and the on / off control of the switch 8 described above are performed by the CPU 3. When the power supply device is activated, the switch 8 of the peripheral circuit 7 is turned off, and the peripheral circuit 7 is activated with the power supply cut off.

CPU3内部には、コア31とその他の周辺モジュールとが設けられている。周辺モジュールとしては、RAM/ROM32、A/D変換部33、汎用ポート34,35、FRC(FreeRunCounter)36、タイマ37、発振回路38等がある。RAM/ROM32には、各種データおよびコア作動用のプログラムが記億される。A/D変換部33は、電圧検出回路4から入力される電圧値(アナログ値)をデジタル値に変換するとともに、デジタル変換された電圧値を内部に格納する。   Inside the CPU 3, a core 31 and other peripheral modules are provided. The peripheral modules include a RAM / ROM 32, an A / D converter 33, general-purpose ports 34 and 35, an FRC (FreeRunCounter) 36, a timer 37, an oscillation circuit 38, and the like. The RAM / ROM 32 stores various data and programs for operating the core. The A / D converter 33 converts the voltage value (analog value) input from the voltage detection circuit 4 into a digital value, and stores the digitally converted voltage value therein.

汎用ポ−ト34,35は、コア31から送られる指令に基づいてCPU3の外部へ信号を出力する。コア31は、発振回路38にて出カされたクロックとRAM/ROM32に記億されたプログラムとに基づいて、A/D変換部33やタイマ37等の情報の取得および判断を行ない、汎用ポート34,35を操作する。   The general-purpose ports 34 and 35 output a signal to the outside of the CPU 3 based on a command sent from the core 31. Based on the clock output from the oscillation circuit 38 and the program stored in the RAM / ROM 32, the core 31 acquires and determines information such as the A / D converter 33 and the timer 37, and the general-purpose port. 34 and 35 are operated.

図2はCPU3の制御動作を示すフローチャートであり、電源装置を起動した際に行われる第1降圧回路1の診断処理に関する一連の処理手順を示したものである。ハードウェアによるCPU3のリセット解除が行われると図2のステップS1が実行される。なお、CPU3は、ハードリセット解除直後においては、CPU内部の周辺モジュール32〜38への電源およびクロック供給を最低限の範囲に止めるように設定されている。ここでは、発振回路38の逓倍率を低くしてクロック周波数を最低に設定し、コア31および発振回路38を除く周辺モジュールへの電源供給およびクロック供給を停止した状態にする。   FIG. 2 is a flowchart showing the control operation of the CPU 3, and shows a series of processing procedures relating to the diagnostic processing of the first step-down circuit 1 performed when the power supply device is activated. When the reset release of the CPU 3 by hardware is performed, step S1 in FIG. 2 is executed. The CPU 3 is set to stop power supply and clock supply to the peripheral modules 32 to 38 in the CPU immediately after releasing the hard reset. Here, the multiplication rate of the oscillation circuit 38 is lowered to set the clock frequency to the minimum, and the power supply and clock supply to peripheral modules other than the core 31 and the oscillation circuit 38 are stopped.

ステップS1では、電圧検出回路4から入力される電圧V1の診断に必要なA/D変換部33への電源供給とクロック供給とを開始する。ステップS2では、A/D変換部33の初期設定を行う。ステップS3では、A/D変換部33と同様に電圧V1の診断に必要なタイマ37への電源供給とクロック供給とを開始する。このように、本実施の形態では、CPU起動時は低消費電流状態とされる。そして、ステップS4においてタイマ37の初期設定を行った後に、ステップS5においてタイマ37をスタートする。   In step S1, power supply and clock supply to the A / D converter 33 required for diagnosis of the voltage V1 input from the voltage detection circuit 4 are started. In step S2, the A / D converter 33 is initialized. In step S3, similarly to the A / D conversion unit 33, power supply and clock supply to the timer 37 necessary for diagnosis of the voltage V1 are started. Thus, in this embodiment, the low current consumption state is set when the CPU is activated. Then, after initializing the timer 37 in step S4, the timer 37 is started in step S5.

ステップS6では、電圧検出回路4から読み込まれた電圧V1、すなわち第1降圧回路1の出力電圧V1が予め設定された閾値Vth以下か否かを判定する。この閾値Vthは第1降圧回路1が正常に動作しているか否かを判定する電圧値であり、第1降圧回路1が正常動作しているときの出力電圧V1よりもやや高めに設定される。ステップS6で出力電圧V1が閾値Vth以下と判定されるとステップS7へ進み、出力電圧V1が閾値Vthを越えていると判定されるとステップS10へ進む。   In step S6, it is determined whether or not the voltage V1 read from the voltage detection circuit 4, that is, the output voltage V1 of the first step-down circuit 1 is equal to or lower than a preset threshold value Vth. This threshold value Vth is a voltage value for determining whether or not the first step-down voltage circuit 1 is operating normally, and is set slightly higher than the output voltage V1 when the first voltage step-down circuit 1 is operating normally. . If it is determined in step S6 that the output voltage V1 is equal to or lower than the threshold value Vth, the process proceeds to step S7, and if it is determined that the output voltage V1 exceeds the threshold value Vth, the process proceeds to step S10.

ステップS7では、V1≦Vthの状態が所定時間Tthだけ継続したか否かを判定する。ここで、状態継続時間の判定を行う理由は、電圧検出回路4からA/D変換部33へ入力する信号にノイズが混入して、一時的にV1が変動する事による誤判定を防止するためである。この場合、正常・異常を判定する際の所定時間Tthは、数msec〜数十msec程度に設定される。   In step S7, it is determined whether or not the state of V1 ≦ Vth has continued for a predetermined time Tth. Here, the reason for determining the state continuation time is to prevent erroneous determination due to the fact that noise is mixed in the signal input from the voltage detection circuit 4 to the A / D converter 33 and V1 temporarily fluctuates. It is. In this case, the predetermined time Tth for determining normality / abnormality is set to about several milliseconds to several tens of milliseconds.

ステップS7でV1≦Vthの状態が所定時間Tth継続したと判定されると、ステップS8へ進み、継続しなかったと判定されるとステップS6へ戻る。ステップS7からステップS8へ進んだ場合には、CPU3の他の周辺モジュールに対する電源供給およびクロック供給を開始し、上述した低消費電流状態から通常の起動動作状態とする。そして、ステップS9では、スイッチ8をオンして周辺回路7に電源を供給し、以降は通常の起動ルーチンを実行する。   If it is determined in step S7 that the state of V1 ≦ Vth has continued for a predetermined time Tth, the process proceeds to step S8, and if it is determined not to continue, the process returns to step S6. When the process proceeds from step S7 to step S8, power supply and clock supply to the other peripheral modules of the CPU 3 are started, and the normal power supply operation state is changed from the low current consumption state described above. In step S9, the switch 8 is turned on to supply power to the peripheral circuit 7, and thereafter a normal startup routine is executed.

一方、ステップS6でV1>Vthと判定されてステップS10へ進んだ場合には、ステップS10においてV1>Vthの状態が時間Tthだけ継続したか否かを判定する。V1≦Vthの状態の継続時間がTthとなるまでは、ステップS10でNOと判定されてステップS6へ戻る。そして、V1>Vthの状態の継続時間がTthとなるとステップS10でYESと判定され、すなわち、第1降圧回路1は正常に動作していないと判定され、ステップS11へと進む。ステップS11では、電源の遮断を指示する信号を保持回路62へと送信し、一連の起動・診断動作を終了する。CPU3から保持回路62へと遮断信号が入力されると、保持回路62はスイッチ61をオフし、そのオフ状態を保持する。   On the other hand, if it is determined in step S6 that V1> Vth and the process proceeds to step S10, it is determined in step S10 whether the state of V1> Vth has continued for the time Tth. Until the duration of the state of V1 ≦ Vth reaches Tth, NO is determined in step S10, and the process returns to step S6. When the duration of the state of V1> Vth becomes Tth, it is determined as YES in step S10, that is, it is determined that the first step-down voltage circuit 1 is not operating normally, and the process proceeds to step S11. In step S11, a signal instructing to shut off the power is transmitted to the holding circuit 62, and the series of startup / diagnosis operations is terminated. When a cutoff signal is input from the CPU 3 to the holding circuit 62, the holding circuit 62 turns off the switch 61 and holds the off state.

図3および図4は、電源再投入後の電圧Vin,V1,V2、ECU5の消費電流および第2降圧回路2の損失の変化を示す図である。図3は第1降圧回路1が正常な場合を示したものであり、図4は第1降圧回路1が正常に動作していない場合を示す。バッテリの端子電圧は14Vであり、電源再投入により入力電圧Vinは0Vから14Vへと変化する。ここでは、第1降圧回路1は入力電圧を6Vまで降圧して出力し、第2降圧回路2は入力された電圧を5Vまで降圧して出力するように構成されている。そのため、電源再投入により電圧V1は0Vから6Vへと上昇し、電圧V2は0Vから5Vへと上昇する。   3 and 4 are diagrams showing changes in voltages Vin, V1, V2, current consumption of the ECU 5 and loss of the second step-down circuit 2 after the power is turned on again. FIG. 3 shows a case where the first step-down circuit 1 is normal, and FIG. 4 shows a case where the first step-down circuit 1 is not operating normally. The terminal voltage of the battery is 14V, and the input voltage Vin changes from 0V to 14V when the power is turned on again. Here, the first step-down circuit 1 is configured to step down the input voltage to 6V and output, and the second step-down circuit 2 is configured to step down the input voltage to 5V and output it. Therefore, when the power is turned on again, the voltage V1 increases from 0V to 6V, and the voltage V2 increases from 0V to 5V.

起動時におけるECU5の消費電流はほとんどCPU3の消費電流であって、通常の起動ルーチンにおける消費電流は1Aとなるように設定されている。本実施の形態では、上述したように電圧診断時にはCPU3は低消費電流状態で動作し、電圧診断の結果、第1降圧回路1が正常と判定されると、通常の起動ルーチンで動作するように設定されている。   The current consumption of the ECU 5 at the time of startup is almost the current consumption of the CPU 3, and the current consumption in the normal startup routine is set to 1A. In the present embodiment, as described above, at the time of voltage diagnosis, the CPU 3 operates in a low current consumption state. When the first voltage step-down circuit 1 is determined to be normal as a result of the voltage diagnosis, the CPU 3 operates in a normal startup routine. Is set.

なお、本実施の形態では、通常の起動ルーチンによる消費電流が1Aであるのに対して、起動時には、CPU3を低消費電力状態とするとともに周辺回路7も電源遮断状態とすることにより、ECU5の消費電流が0.1Aとなるように制御される。このとき、電圧診断時における第2降圧回路2の損失は、(6V−5V)×0.1A=0.1Wと低く抑えられる。電圧診断の結果、正常と判定されて通常の起動ルーチンへ切り替わると消費電流は1Aへと上昇し、第2降圧回路2の損失も(6V−5V)×1A=1Wへと上昇する。   In the present embodiment, the current consumed by the normal activation routine is 1 A, but at the time of activation, the CPU 3 is set in the low power consumption state and the peripheral circuit 7 is also in the power cut-off state. The current consumption is controlled to be 0.1A. At this time, the loss of the second step-down circuit 2 at the time of voltage diagnosis is suppressed to (6V−5V) × 0.1A = 0.1W. As a result of the voltage diagnosis, when it is determined as normal and the operation is switched to the normal startup routine, the current consumption increases to 1A, and the loss of the second step-down circuit 2 also increases to (6V-5V) × 1A = 1W.

一方、第1降圧回路1が故障して降圧動作ができなくなった場合、図4に示すように第1降圧回路1の出力電圧V1は入力電圧Vinと同じ14Vとなってしまう。このとき、第2降圧回路2の入力電圧は14Vとなるが出力電圧V2は5Vに維持され、入出力の電圧差は9Vと増加する。しかし、電圧診断時の消費電流が0.1Aに低減されているため、第2降圧回路2の損失は(14V−5V)×0.1A=0.9Wと低く抑えられている。   On the other hand, when the first step-down circuit 1 fails and the step-down operation cannot be performed, the output voltage V1 of the first step-down circuit 1 becomes 14 V, which is the same as the input voltage Vin, as shown in FIG. At this time, the input voltage of the second step-down circuit 2 becomes 14V, but the output voltage V2 is maintained at 5V, and the input / output voltage difference increases to 9V. However, since the current consumption at the time of voltage diagnosis is reduced to 0.1 A, the loss of the second step-down circuit 2 is kept low at (14V-5V) × 0.1A = 0.9W.

ところで、従来の電源装置の場合、CPU3は通常の起動ルーチンで動作し、周辺回路7も電源遮断状態とされないので、ECU5の消費電流は起動時から1Aとなる。そのため、第1降圧回路1が故障したときの第2降圧回路2の損失は(14V−5V)×1A=9Wと通常(1W)よりも大きくなり、第2降圧回路2の温度が急増して故障する場合があった。しかし、本実施の形態の場合には、図4に示すように0.9Wと通常と同程度の損失に抑えられ、第1降圧回路1の故障が第2降圧回路2へと波及するのを防止することができる。   By the way, in the case of a conventional power supply device, the CPU 3 operates in a normal startup routine, and the peripheral circuit 7 is not turned off, so that the current consumption of the ECU 5 is 1 A from the startup. Therefore, the loss of the second step-down circuit 2 when the first step-down circuit 1 breaks down is (14V-5V) × 1A = 9 W, which is larger than normal (1 W), and the temperature of the second step-down circuit 2 increases rapidly. There was a case of failure. However, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the loss is reduced to 0.9 W, which is the same level as normal, and the failure of the first step-down circuit 1 is propagated to the second step-down circuit 2. Can be prevented.

[変形例1]
上述した実施の形態では、起動から電圧診断により正常と判定されるまでは、スイッチ8をオフ状態にして周辺回路7を電源遮断状態とし、ECU5の消費電力を低減するようにしている。しかし、起動からCPU3の初期設定が終わるまでは、ECU5の消費電流のほとんどをCPU3の消費電流が占めており、そのCPU3は低消費電流状態で動作しているので、起動時にスイッチ8をオン状態としてもECU5の消費電流はそれほど増加しない。
[Modification 1]
In the above-described embodiment, the switch 8 is turned off and the peripheral circuit 7 is turned off to reduce the power consumption of the ECU 5 until it is determined normal by the voltage diagnosis from the start. However, until the initial setting of the CPU 3 is completed from the start-up, the current consumption of the CPU 3 occupies most of the current consumption of the ECU 5, and since the CPU 3 operates in the low current consumption state, However, the current consumption of the ECU 5 does not increase so much.

そこで、起動時にはスイッチ8をオン状態としておき、異常と判定されたときにスイッチ8をオフして周辺回路7への電力供給を遮断するようにしても良い。たとえば、CPU3の起動とは無関係に起動する周辺回路がある場含には、CPUが異常を検出した場合にその周辺回路ヘの電力供給を遮断するのが好ましい。   Therefore, the switch 8 may be turned on at the time of startup, and the power supply to the peripheral circuit 7 may be cut off by turning off the switch 8 when it is determined to be abnormal. For example, when there is a peripheral circuit that starts up regardless of the start of the CPU 3, it is preferable to cut off the power supply to the peripheral circuit when the CPU detects an abnormality.

[変形例2]
上述した実施の形態では、図2に示したように第1降圧回路1が異常と判断された場合には、ECU5自体の電源を遮断するように制御したが、遮断を行わずに低消費電流状態を維持するようにしても良い。この場合、図4に示したように第2降圧回路2の損失(0.9W)は通常起動ルーチンにおける1Wよりも低いので、第2降圧回路2への故障の波及を防止できる。そして、その間に通信回路等により上位のECUへ異常発生を報知するようにしても良い。もちろん、そのような報知動作が終了したならば、電源遮断を行ってもかまわない。
[Modification 2]
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 2, when the first step-down voltage circuit 1 is determined to be abnormal, control is performed so as to shut off the power supply of the ECU 5 itself. You may make it maintain a state. In this case, since the loss (0.9 W) of the second step-down circuit 2 is lower than 1 W in the normal startup routine as shown in FIG. 4, it is possible to prevent a failure from spreading to the second step-down circuit 2. In the meantime, the occurrence of abnormality may be notified to the host ECU through a communication circuit or the like. Of course, when such a notification operation is completed, the power may be shut off.

[変形例3]
図5,6は第3の変形例を説明する図である。図5は、第2降圧回路2に用いられる降圧素子9の回路基板11への組み付け状態を示したものである。降圧素子9は、回路基板11上に設けられた熱容量部材10に固定されている。一般的に、降圧素子9はそれ自体に放熱構造を備えているが、変形例3では、熱対策としてさらに金属ブロック等で構成される熱容量部材10を設けた。それにより、発熱により温度上昇される部材の熱容量が増加し、降圧素子9の温度上昇の度合いを小さくすることができる。熱容量部材10に与えられた熱は破線で示すような放熱パスを経由して、回路基板11が固定された筐体12へと放熱される。
[Modification 3]
5 and 6 are diagrams illustrating a third modification. FIG. 5 shows an assembled state of the step-down element 9 used in the second step-down circuit 2 to the circuit board 11. The step-down element 9 is fixed to a heat capacity member 10 provided on the circuit board 11. In general, the step-down element 9 itself has a heat dissipation structure. However, in Modification 3, a heat capacity member 10 made of a metal block or the like is further provided as a heat countermeasure. Thereby, the heat capacity of the member whose temperature is increased by heat generation is increased, and the degree of temperature increase of the step-down element 9 can be reduced. The heat given to the heat capacity member 10 is radiated to the housing 12 to which the circuit board 11 is fixed via a heat radiation path as indicated by a broken line.

図6は、熱容量部材10を設けた場合の電圧Vin,V1,V2、ECU5の消費電流、第2降圧回路2の損失および降圧素子9の温度のそれぞれの変化を示す図である。図6は、第1降圧回路1が故障して降圧動作ができなくなった場合を示している。ところで、CPU3を低消費電流で動作させる場合に、CPU内部の周辺モジュールのどれが停止でき、そのときの消費電流がどの程度になるかはCPUによってそれぞれ異なる。また、起動開始時から周辺回路7に電源を供給するような構成とした場合に、消費電流は図3,4に示した場合に比べて大きくなる。図6では、CPU3を低消費電流で動作させ、かつ、起動開始時から周辺回路7に電源を供給した場合を想定し、そのときの消費電流が0.5Aであるとして示した。   FIG. 6 is a diagram illustrating changes in voltages Vin, V1, V2, current consumption of ECU 5, loss of second step-down circuit 2, and temperature of step-down element 9 when heat capacity member 10 is provided. FIG. 6 shows a case where the first step-down circuit 1 fails and cannot perform step-down operation. By the way, when the CPU 3 is operated with low current consumption, which of the peripheral modules inside the CPU can be stopped, and the current consumption at that time differs depending on the CPU. Further, when the power supply is supplied to the peripheral circuit 7 from the start of startup, the current consumption becomes larger than that shown in FIGS. In FIG. 6, it is assumed that the CPU 3 is operated with low current consumption and the power is supplied to the peripheral circuit 7 from the start of startup, and the current consumption at that time is 0.5 A.

電源を再投入すると、第1降圧回路1が故障しているため、第2降圧回路2の入力電圧V1は14Vとなる。その結果、第2降圧回路2の損失は(14V−5V)×0.5A=4.5Wとなり、通常損失(1W)の4.5倍にも増加する。このように損失が増大すると降圧素子9の温度上昇はより激しくなり、電圧診断を行っている最中に降圧素子9の許容温度を越えて素子故障を招いてしまう。   When the power is turned on again, the input voltage V1 of the second step-down circuit 2 becomes 14V because the first step-down circuit 1 has failed. As a result, the loss of the second step-down circuit 2 is (14V−5V) × 0.5A = 4.5 W, which increases to 4.5 times the normal loss (1 W). If the loss increases in this way, the temperature rise of the step-down element 9 becomes more severe, and the voltage of the step-down element 9 is exceeded during the voltage diagnosis, leading to an element failure.

しかしながら、上述したように、熱容量部材10を設けたことによって降圧素子9に発生した熱を熱容量部材10に逃がすことができ、降圧素子9の時間当たりの温度上昇をより小さくすることができる。その結果、電圧診断に要する時間Tdegが経過した後の降圧素子9の温度を、素子許容温度Taよりも低く抑えることができる。このように、熱容量部材10を設けたことで、起動時におけるCPU3の消費電力低減が不十分であっても、電圧診断中に降圧素子9の温度が許容温度Taを越えるのを防止することができる。   However, as described above, by providing the heat capacity member 10, the heat generated in the step-down element 9 can be released to the heat capacity member 10, and the temperature rise per time of the step-down element 9 can be further reduced. As a result, the temperature of the step-down element 9 after the time Tdeg required for voltage diagnosis elapses can be kept lower than the element allowable temperature Ta. As described above, the provision of the heat capacity member 10 can prevent the temperature of the step-down element 9 from exceeding the allowable temperature Ta during voltage diagnosis even if the power consumption of the CPU 3 is insufficiently reduced at the time of startup. it can.

なお、変形例3では起動時に周辺回路7への電源供給を行うような構成としているので、熱容量部材10を付加してもなお電圧診断中に素子温度が許容温度Taを越えてしまうような場合もある。その場合には、前述したように周辺回路7への電源供給を遮断して消費電流を0.5Aよりも小さくすることにより、素子温度の上昇を抑えることができる。   In Modification 3, the power supply to the peripheral circuit 7 is supplied at the time of start-up. Therefore, even when the heat capacity member 10 is added, the element temperature still exceeds the allowable temperature Ta during the voltage diagnosis. There is also. In that case, as described above, the power supply to the peripheral circuit 7 is cut off, and the consumption current is made smaller than 0.5 A, so that an increase in the element temperature can be suppressed.

《故障報知について》
上述したように、電圧診断により第1降圧回路1が故障と判定された場合には、遮断回路6のスイッチ61をオフして電源供給をストップするだけでなく、低消費電流状態を保持して上位のECUへ異常発生情報を送信し、異常が発生したことをユーザに報知するのが好ましい。また、異常発生時の保守性を考慮すると、異常状態の報知内容は極力詳細であることが望ましい。そうすることにより、故障箇所を正しく把握でき、必要最低限の部品を交換するだけで済む。
<About failure notification>
As described above, when it is determined by the voltage diagnosis that the first step-down voltage circuit 1 has failed, not only the switch 61 of the cutoff circuit 6 is turned off to stop the power supply but also the low current consumption state is maintained. It is preferable to transmit abnormality occurrence information to the host ECU and notify the user that an abnormality has occurred. Further, in consideration of maintainability when an abnormality occurs, it is desirable that the content of notification of an abnormal state be as detailed as possible. By doing so, it is possible to grasp the fault location correctly and only to replace the minimum necessary parts.

ところで、故障と判定されたときにスイッチ61をオフしてECU5の電源を遮断した場合、上位ECUに詳細情報を送信することは難しい。そこで、図7に示すような報知装置20を設けることにより、車両のメータパネル等に警告灯を点灯させることが可能となる。図7において、Q1,Q2,Q3はスイッチング素子として機能するトランジスタであり、21は警告灯である。   By the way, when the switch 61 is turned off and the power source of the ECU 5 is shut off when it is determined that there is a failure, it is difficult to transmit detailed information to the host ECU. Therefore, by providing a notification device 20 as shown in FIG. 7, it is possible to light a warning lamp on the meter panel or the like of the vehicle. In FIG. 7, Q1, Q2, and Q3 are transistors that function as switching elements, and 21 is a warning light.

トランジスタQ1は、ECU5に設けられた第1降圧回路1が正常な場合にオンするように設定されている。そのため、トランジスタQ2もオンとなり、トランジスタQ3はベース−エミッタ間がショートされてオフ状態となって警告灯21は消灯する。一方、第1降圧回路1が故障と診断されて図1のスイッチ61がオフされると、CPU3の電源がオフされてベース電流が供給されなくなりトランジスタQ1はオフ状態となる。その結果、トランジスタQ2もオフ状態となってトランジスタQ3のベースが地絡され、トランジスタQ3がオン状態となって警告灯21が点灯する。   The transistor Q1 is set to be turned on when the first step-down circuit 1 provided in the ECU 5 is normal. For this reason, the transistor Q2 is also turned on, the transistor Q3 is short-circuited between the base and the emitter and turned off, and the warning lamp 21 is turned off. On the other hand, when the first step-down voltage circuit 1 is diagnosed as being faulty and the switch 61 of FIG. 1 is turned off, the power supply of the CPU 3 is turned off, the base current is not supplied, and the transistor Q1 is turned off. As a result, the transistor Q2 is also turned off, the ground of the transistor Q3 is grounded, the transistor Q3 is turned on, and the warning lamp 21 is lit.

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、電圧検出回路4は検出部を、CPU3は判定手段および制御手段を、ECU5は負荷回路を、CPU3の周辺モジュールは第1の負荷回路を、周辺回路7は第2の負荷回路をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。例えば、上述した実施の形態では車両に搭載される電源装置を例に説明したが、本発明は車両用に限らず適用することができる。   In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the voltage detection circuit 4 is a detection unit, the CPU 3 is a determination unit and a control unit, the ECU 5 is a load circuit, and the peripheral modules of the CPU 3 are first modules. The load circuit and the peripheral circuit 7 constitute a second load circuit, respectively. The above description is merely an example, and when interpreting the invention, there is no limitation or restriction on the correspondence between the items described in the above embodiment and the items described in the claims. For example, in the above-described embodiment, the power supply device mounted on the vehicle has been described as an example, but the present invention is not limited to the vehicle and can be applied.

本発明による電源装置の一実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the power supply device by this invention. CPU3の制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control operation of CPU3. 第1降圧回路1が正常な場合の、電源再投入後の電圧Vin,V1,V2、負荷5の消費電流および第2降圧回路2の損失の変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating changes in voltages Vin, V1, V2, current consumption of a load 5 and loss of a second step-down circuit 2 after the power is turned on again when the first step-down circuit 1 is normal. 第1降圧回路1が故障している場合の、電源再投入後の電圧Vin,V1,V2、ECU5の消費電流および第2降圧回路2の損失の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the voltage Vin, V1, V2, the consumption current of ECU5, and the loss of the 2nd step-down circuit 2 after power-on when the 1st step-down circuit 1 is out of order. 変形例3を説明する図であり、第2降圧回路2に用いられる降圧素子9の回路基板11への組み付け状態を示したものである。It is a figure explaining the modification 3, and the assembly | attachment state to the circuit board 11 of the step-down element 9 used for the 2nd step-down circuit 2 is shown. 熱容量部材10を設けた場合の電圧Vin,V1,V2、ECU5の消費電流、第2降圧回路2の損失および降圧素子9の温度のそれぞれの変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing changes in voltages Vin, V1, V2, current consumption of ECU 5, loss of second step-down circuit 2, and temperature of step-down element 9 when a heat capacity member 10 is provided. 報知装置20を説明する図である。It is a figure explaining the alerting | reporting apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1:第1降圧回路
2:第2降圧回路
4:電圧検出回路
5:ECU
6:遮断回路
7:周辺回路
9:降圧素子
20:報知装置
62:保持回路
1: First step-down circuit 2: Second step-down circuit 4: Voltage detection circuit 5: ECU
6: Cut-off circuit 7: Peripheral circuit 9: Step-down element 20: Notification device 62: Holding circuit

Claims (6)

入力電圧を第1の電圧に降圧して出力する第1降圧回路と、前記第1の電圧を第2の電圧に降圧して出力する第2降圧回路とを備え、前記第2降圧回路からの出力電力を負荷回路に供給する電源装置において、
前記第1降圧回路の出力電圧を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記出力電圧に基づいて前記第1降圧回路が故障しているか否かを判定する判定手段と、
電源装置の起動により、通常起動動作状態よりも低い電流で動作する低消費電流動作状態で前記負荷回路を起動させ、前記判定手段により前記第1降圧回路が故障していないと判定されると、前記低消費電流動作状態から前記通常起動動作状態へと前記負荷回路の状態を切り換える制御手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
A first step-down voltage circuit that steps down an input voltage to a first voltage and outputs the second voltage step-down circuit that steps down the first voltage to a second voltage and outputs the second voltage; In a power supply device that supplies output power to a load circuit,
A detector for detecting an output voltage of the first step-down circuit;
Determination means for determining whether or not the first step-down voltage circuit is faulty based on the output voltage detected by the detection unit;
When the power supply device is activated, the load circuit is activated in a low current consumption operation state that operates at a current lower than a normal activation operation state, and when the determination unit determines that the first step-down voltage circuit has not failed, A power supply apparatus comprising: control means for switching the state of the load circuit from the low current consumption operation state to the normal startup operation state.
請求項1に記載の電源装置において、
前記入力電圧の前記第1降圧回路への入力を遮断して遮断状態を保持する遮断回路をさらに備え、
前記制御手段は、前記判定手段により前記第1降圧回路の故障が判定されると、前記遮断回路による遮断およびその保持を行わせることを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 1,
A shut-off circuit that shuts off the input voltage to the first step-down circuit and maintains the shut-off state;
The power supply apparatus according to claim 1, wherein when the determination unit determines that the failure of the first step-down circuit is failed, the control unit causes the blocking circuit to perform blocking and holding.
請求項1に記載の電源装置において、
前記負荷回路は、前記制御手段によって前記起動制御および前記切換制御が行われる第1の負荷回路と、前記第2降圧回路の出力電圧が印加されると起動する第2の負荷回路と備え、
前記制御手段は、前記判定手段により前記第1降圧回路の故障が判定されると、前記第2の負荷回路への電力供給を停止することを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 1,
The load circuit includes a first load circuit in which the start control and the switching control are performed by the control means, and a second load circuit that starts when an output voltage of the second step-down voltage circuit is applied,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the control unit stops power supply to the second load circuit when the determination unit determines that the first step-down circuit has failed.
請求項1に記載の電源装置において、
前記負荷回路は、前記制御手段によって前記起動制御および前記切換制御が行われる第1の負荷回路と、前記第2降圧回路の出力電圧が印加されると起動する第2の負荷回路と備え、
前記制御手段は、電源装置の起動により前記第2降圧回路から前記第2の負荷回路への電力を停止し、電源装置起動後に前記判定手段により前記第1降圧回路が故障していないと判定されると前記第2の負荷回路への電力供給を開始することを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 1,
The load circuit includes a first load circuit in which the start control and the switching control are performed by the control means, and a second load circuit that starts when an output voltage of the second step-down voltage circuit is applied,
The control means stops power from the second step-down circuit to the second load circuit upon activation of the power supply apparatus, and the determination means determines that the first step-down circuit has not failed after the power supply apparatus is activated. Then, power supply to the second load circuit is started.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電源装置において、
前記第2降圧回路の熱を伝熱により吸収して、電源装置の起動から前記判定手段による前記第1降圧回路の故障判定に基づく前記制御手段の制御動作が完了するまで、前記第2降圧回路の温度を許容温度以下に保持する熱容量部材を設けたことを特徴とする電源装置。
In the power supply device according to any one of claims 1 to 4,
The second step-down circuit is absorbed until heat of the second step-down circuit is absorbed by heat transfer until the control unit completes the control operation based on the determination of the failure of the first step-down circuit by the determination unit from the start of the power supply device. A power supply device is provided, characterized in that a heat capacity member that keeps the temperature of the battery at or below the allowable temperature is provided.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電源装置において、
前記判定手段により前記第1降圧回路の故障が判定された場合の判定情報を報知する報知手段をさらに設けたことを特徴とする電源装置。
In the power supply device according to any one of claims 1 to 5,
A power supply apparatus further comprising a notification unit that notifies determination information when the determination unit determines that the first step-down circuit has failed.
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