JP2009148030A - 電源制御装置及びこれを用いた機械装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成により、スイッチングレギュレータの特性向上を図り、安定した電源制御装置を提供する。
【解決手段】 バッテリと、バッテリ電圧から昇圧機能のみ又は昇圧機能と降圧機能を両方有する電源装置において、従来のスイッチング素子や平滑回路の条件を変えずに、バッテリ接続時のスイッチング動作を所定の期間まで昇圧機能を停止させてリップル電圧の発生を防止し、降圧機能のみで第１次電圧を素早く安定させる手段を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は自動車等の機械装置における各種電装品等のデバイス制御回路に用いられる電源制御装置に関する。

近年、例えば自動車等の機械装置に搭載される各種電装品デバイス用制御回路へ駆動電圧を供給する電源制御装置は、バッテリ電圧から、５Vや３．３V等の所定の作動電圧の生成を行う。しかし、近年の顧客要求ではエンジンスタート時に発生するバッテリ電圧低下時においても動作保証を要求されている。従って顧客の要求する動作保証電圧を満足させるために、昇圧機能及び降圧昇圧機能の両方を備えた電源制御装置が必要とされてきている。

図１８は電源制御装置の従来例を示す。図１８において、バッテリ1は平滑回路４に接続され、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御部９の降圧制御回路９ａにより駆動される降圧用スイッチング素子３及び昇圧制御回路９ｂにより駆動される昇圧生成スイッチング素子５を用いて１次電圧６を生成させる。平滑回路４は、ダイオード４ａ，４ｃ、インダクタンス４ｂ、コンデンサ４ｄで構成される。

このＰＷＭ制御部９は、バッテリ電圧変動の影響を低減するためバッテリ電圧１ａ又は１次電圧６のいずれか高い方の電圧から基準電圧生成回路１０によって基準電圧１０ａを生成する。バッテリ電圧１ａは分圧器１８を介してバッテリ電圧監視用電圧比較器１４に入力され、降昇圧切替え電圧設定回路１６において規定された昇圧切替え電圧１６ａ,降圧切替え電圧１６ｂ（１６ａ＜１６ｂ）と比較され判定処理が行われる。バッテリ電圧監視用電圧比較器１４で判定後に出力されたバッテリ電圧監視情報１４ａは、降昇圧切替え回路１５により処理されＰＷＭ制御部９内の降圧制御回路９ａ及び昇圧制御回路９ｂへ降昇圧切替え情報１５ａを通知する。

更に、１次電圧６は分圧器８を介して、１次電圧監視用電圧比較器７で基準電圧と比較され１次電圧６のレベル検出が行われる。この出力７ａはＰＷＭ制御部９へフィードバックされ、降圧用スイッチング素子３もしくは昇圧用スイッチング素子５を制御して修正された１次電圧６を生成する。

図１９は、図１８において電源投入時の各部の動作波形を示す。通常バッテリ１が電源制御装置にタイミング３００で接続されるとバッテリ電圧１ａが上昇する。このときバッテリ電圧１ａから生成される基準電圧１０ａも３０４に示すように上昇し、所定値に達すると降昇圧切替え情報１５ａは“０”（降圧制御通知）を出力し、１次電圧６は降圧制御回路９ａにより電圧降下を開始する。

しかし、バッテリ電圧１や基準電圧１０ａがまだ上昇過程３０１にある時点で、バッテリ電圧１と基準電圧１０ａに基づき電圧を監視しているバッテリ電圧監視用電圧比較器１４が昇圧切替え電圧１６ａを検出したと誤って判断する場合がある。このとき降昇圧切替え情報１５ａが１（昇圧制御通知）を出力し、ＰＷＭ制御部９の昇圧制御回路９ｂが動作し、バッテリ電圧１に大電流を流して１次電圧６の上昇を行う。

バッテリ電圧１ａの上昇過程および基準電圧生成回路１０での基準電圧１０ａ生成過程に大電流が発生すると、バッテリ接続用ケーブルのインピーダンスにより電圧低下が生じ基準電圧１０ａに局部的に電圧低下３０５が生じる。このバッテリ電圧１ａの低下に対し、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４が降圧切替え電圧１６ｂを検出したと更に誤って判断し、降昇圧切替え情報１５ａは“０”（降圧制御通知）を出力し、ＰＷＭ制御部９の昇圧制御回路９ｂを停止し、降圧制御回路９ａを動作させる。降圧制御によりバッテリ１に流れる電流が減少することによりケーブルによる電圧低下が無くなりバッテリ電圧１が上昇する。

この様に、バッテリ電圧１ａが上昇過程３０２、及び基準電圧生成回路１０が基準電圧１０ａを生成する過程３０４において、バッテリ電圧１ａを監視するバッテリ電圧監視用電圧比較器１４が電圧を正しく監視できない状態に陥る。その結果昇圧制御回路９ｂ及び降圧制御回路９ａが誤った判定を行って降昇圧切替え動作を繰返し動作し、バッテリ１からの電流増減変動を発生させバッテリ電圧１ａのリップルを招く。このため降昇圧切替え情報１５ａはバッテリ電圧１ａの上昇過程３０２において降昇圧切替え不安定期間３０７を生じ、昇圧用スイッチング素子５が誤った動作を行い、１次電圧６の異常電圧上昇３０８を引き起こす。

図２０は、バッテリ電圧１ａが、降昇圧切替え電圧１６で規定された昇圧切替え電圧１６ａまで低下した後、ＰＷＭ制御部９の動作が降圧生成から昇圧生成に切替えられ、バッテリ電圧１ａが降圧切替え電圧１６ｂ以上に回復する場合の動作波形を示す。

バッテリ電圧１がタイミング４０１の時点では、昇圧切替え電圧１６ａ以下であるため、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４により、降昇圧切替え情報１５ａは“１”（昇圧制御通知）を出力し、これにより昇圧制御回路９ｂが動作して１次電圧６を生成する。しかし、ＰＷＭ制御部９内の昇圧制御回路９ｂから昇圧用スイッチング素子５へ制御を行うことにより、バッテリ１から段階的に電流が増加するため、接続されるハーネスのインピーダンスによるバッテリ電圧１にリップルが生じる。

この昇圧制御によるリップル発生中にバッテリ電圧１ａが回復し、４０３に示す時点で、降圧切替え電圧１６ｂに達し、降昇圧切替え回路１５の降昇圧切替え情報１５ａは
“０”（降圧制御通知）を出力する。しかしバッテリ電圧１は、昇圧制御９ｂによるリップルが存続しているため、再び昇圧切替え電圧１６ａを下回り、降昇圧切替え情報１５ａは“１”（昇圧制御通知）を出力する。

この様に、昇圧切替え電圧１６ａと降圧切替え電圧１６ｂ間に一定のヒステリシス電圧幅を設けている。しかしタイミング４０３に示す降圧切替え電圧１６ｂや昇圧切替え電圧１６ａ付近では、バッテリ電圧１ａのリップルの影響によって降昇圧切替えが不安定動作を生じる。このためＰＷＭ制御部９内の昇圧制御回路９ｂで通常生成される正常な制御パルスではなく、誤って生じた降昇圧切替え情報１５ａにより昇圧用スイッチング素子５へ制御が行われ、１次電圧６は異常電圧上昇４０５を生成してしまう。

図２１は、バッテリが電源制御装置から取り外された場合の動作波形を示した図である。バッテリ１がタイミング５０１で外されたことにより、バッテリ電圧１ａが低下する。バッテリ電圧１ａは、５０２の時点では、昇圧切替え電圧１６ａ以下であるため、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４により、降昇圧切替え情報１５ａはバッテリ電圧監視用電圧比較器１４により１（昇圧制御通知）を出力して、昇圧制御回路９ｂが動作して１次電圧６を生成する。

更に、５０３の時点までバッテリ電圧１ａが低下した場合には、ＰＷＭ制御部９内の昇圧制御９ｂで制御できる限界点を越えて１次電圧６の低下が生じる。合わせて基準電圧１０ａの低下も発生し、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４や１次電圧監視用電圧比較器７は、正しく電圧監視が行えなくなる。バッテリ電圧１ａは昇圧制御によりリップルが発生しているため基準電圧１０ａが不安定電圧５０４になる。そのため降昇圧切替え情報１５ａも昇降圧不安定期間５０５を生じ、誤ったタイミングで昇圧用スイッチング素子５へ制御を行い、１次電圧６は異常電圧上昇５０６の生成に至ってしまう。

これに対する解決策としては、従来例えば特許文献１に示されているように、リニア式レギュレータ回路及びスイッチングレギュレータ回路に別系統から生成された安定した基準電圧が供給されるリニア電圧特性の安定化方法が開示されている。

特開平６−１６８０４３号公報

近年、バッテリ電圧の動作保証電圧は低電圧化が要求されてきている。そのため、スターター起動時のクランキングノイズ発生時にバッテリ電圧が低下した場合にまで、バッテリ利用回路の動作を保証する電源制御装置が必要とされている。具体的にはバッテリ電圧がスイッチングレギュレータで生成された１次電圧以下に低下した場合まで動作保証が要求される。これに対し従来例の構成では、バッテリ電圧が上昇過程時に各電圧監視回路で正しく監視出来ず、誤った降昇圧制御切替えを繰り返し動作させ１次電圧６の異常電圧上昇を発生させてしまう。

本発明では上記課題を解決するため、バッテリ電圧が上昇して、基準電圧が安定するまで昇圧制御を抑制する手段を用いて降圧制御のみでスイッチングレギュレータを動作させ、１次電圧を生成させる。本発明では、１次電圧から生成される２次電圧と基準電圧との比較を行い、２次電圧が規定値に達するまで昇圧制御動作を強制的にマスクする手段を用いて、誤った降昇圧切替え制御の発生を防ぎ１次電圧の異常上昇を防止する。

また昇圧制御中に、バッテリ電圧が回復し降圧制御に切替える電圧付近で切替え電圧に所定のヒステリシス幅を設けることにより、エンジンスタート時等に生じるバッテリ電圧リップルによる誤った降昇圧切替え制御を防ぎ１次電圧の異常上昇を防止する。
更に、バッテリ電圧が、昇圧生成可能電圧以下まで低下した場合には、昇圧制御動作を強制的に抑制する手段を用いて誤った降昇圧切替え制御を防ぎ、１次電圧の異常上昇を防止する。

本発明によれば、バッテリ電圧が上昇し、基準電圧が安定するまで、昇圧制御を抑制する手段を用いて昇圧制御動作を強制的に停止制御する。さらに降圧制御のみでスイッチングレギュレータを動作させ、１次電圧を生成させ２次電圧が規定値に達するまでこの制御を行うことにより、誤った降昇圧切替え制御を防ぎ１次電圧の異常上昇を防止する。これにより過電流発生を防止し、スイッチングレギュレータによる１次電圧を安定的に供給することができる。

以下に図面を用いて本願発明の実施例につき説明する。ただし本発明はこれら実施例の形態に限定されるものではない。

図１は、本発明における第1の実施例を示す。バッテリ電圧１ａは、降圧用スイッチング素子３を介し平滑回路４に接続され、降圧用スイッチング素子３および昇圧用スイッチング素子５およびＰＷＭ制御部９を用いて昇圧制御及び降圧制御を行い、１次電圧を生成させる。平滑回路は従来例と同一素子を用いてダイオード４ａ，４ｃ、インダクタンス４ｂ、コンデンサ４ｄで構成される。

このＰＷＭ制御部９は、バッテリ電圧１ａ又は１次電圧のいずれか高い電圧から基準電圧生成回路１０にて基準電圧１０ａを生成する。バッテリ電圧検出手段は、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４および降昇圧切替え電圧回路１６を有する。バッテリ電圧１ａは分圧器１８を介してバッテリ電圧監視用電圧比較器１４に供給され、降昇圧切替え電圧回路１６で定められた昇圧切替え電圧１６ａ、降圧切替え電圧１６ｂの判定処理を行う。昇圧切替え電圧１６ａと降圧切替え電圧１６ｂの間にはヒステリシスが設けられ検出回路のバタツキを防ぐ。１６ａ，１６ｂの値は、降昇圧切替え電圧回路１６内で任意に設定可能である。バッテリ電圧監視用電圧比較器１４で判定出力されたバッテリ電圧監視情報１４ａは、マスク手段２０ａを介して降昇圧切替え回路１５によりＰＷＭ制御部９内の降圧制御回路９ａ及び昇圧制御回路９ｂへ通知を行う。

更に、１次電圧６は分圧器８を介して１次電圧比較器７でレベル検出を行い、１次電圧監視情報７ａをＰＷＭ制御部９へフィードバックし、降圧用スイッチング素子３もしくは昇圧用スイッチング素子５からなるスィッチングレギュレータを制御し、１次電圧を生成する。

各デバイス制御回路への電圧供給用に、スイッチングレギュレータから生成された１次電圧６から２次電圧生成回路１１を用いて２次電圧１１ａを生成する。生成された２次電圧１１ａは、分圧器１９を介して、基準電圧１０ａと２次電圧監視用電圧比較器１２で規定電圧値以上に生成されているか否かにつき電圧監視を行い２次電圧監視情報１２ａを出力する。２次電圧監視情報１２ａは前記マスク手段２０ａに接続され、２次電圧が規定値に達しない間は降昇圧切替え回路１５の降昇圧切替え動作を強制的にマスクする。これにより昇圧用スイッチング素子５への制御を停止させ、１次電圧６の異常上昇を防止する。

あるいは、バッテリ電圧検出手段は適当な回路手段をもち、２次電圧監視信号１２ａを用いて、２次電圧が規定電圧に到達するまで、直接バッテリ電圧監視用電圧比較器１４を制御してこれを停止させることもできる。これにより、前記同様昇圧用スイッチング素子５への制御を停止させ、１次電圧６の異常上昇を防止する。

図２は本発明の第２の実施例を示す。図２においてPWM制御部９の昇圧制御回路９ｂの前段にはマスク手段２０ｂが設けられている。マスク手段２０ｂは２次電圧監視信号１２ａにより２次電圧１１ａが規定値に達しない間は、昇圧制御回路９ｂの昇圧動作を強制マスクする。

図３は本発明の第３の実施例を示す。図３において昇圧制御回路９ｂと昇圧用スイッチング素子５の間にマスク手段２０ｃが設けられている。マスク手段２０ｃにより第２の実施例と同じく、２次電圧監視信号１２ａにより２次電圧１１ａが規定値に達しない間は昇圧用スイッチング素子５の昇圧動作を強制マスクする。

いうまでもなく、これらマスク手段について記述した実施例は例示に過ぎずマスク手段の設置箇所を限定するものではない。

図４は、実施例１の電源制御回路の動作を示す電圧動作波形図である。第１の実施例の動作を図４を用いて説明する。バッテリ１がタイミング１００で電源制御回路に接続されるとバッテリ電圧１ａが上昇し、バッテリ電圧１から生成される基準電圧１０ａも上昇を始める。このとき２次電圧１１ａが基準電圧１０ａで規定値１０４までに達していない。従って１次電圧６を生成するＰＷＭ制御回路９は、２次電圧監視情報１２ａによりマスク手段２０ａを用いて、降昇圧切替え情報１５ａを出力“０”（降圧制御通知）にコントロールして１次電圧を生成する。

２次電圧１１ａは、降圧制御回路９ａによって生成された１次電圧６から２次電圧生成回路１１で生成を行う。２次電圧監視用電圧比較器１２は、基準電圧１０ａで規定値１０４に達するまで２次電圧監視情報１２ａを出力“０”で送出し、基準電圧１０で設定された電圧１０４を越えた場合は２次電圧監視情報１２ａを出力“１”で送出する。この２次電圧監視情報１２ａを使用して降昇圧切替え情報１５ａをコントロールする。

これらの手段によってバッテリ電圧１ａが１０３の電圧までに達するまで、バッテリ電圧１ａと基準電圧１０ａが共に上昇する。バッテリ電圧１ａが電圧１０１に至った後、降昇圧切替え電圧回路１６で定められた昇圧切替え電圧１６ａを越え、電圧１０２に至った際降圧切替え電圧１６ｂを越える。ここで強制的な降圧制御手段を用いてバッテリ電圧１ａの上昇過程時に誤った降昇圧切替え発生を防止して、１次電圧６の異常上昇発生を防ぐ。

また図５は、第１の実施例において、バッテリ電圧が昇圧制御されているときの動作を示す電圧動作波形図であり、２次電圧が低下した場合の動作について説明する。図において２次電圧１１ａの出力電圧が何らかの要因によって一時的に電圧出力低下１０５が発生し規定電圧１０４を下回った場合、２次電圧監視情報１２ａは出力“０”となる。しかし、このときマスク手段２０ａでは、図中１０６に示すように昇圧機能マスク処理を行わせず、降昇圧切替え情報１５ａの出力“１” （昇圧制御通知）を保持させる。これにより１次電圧６へ影響を与えず安定した供給を可能とする。

図６は、本発明における第４の実施例を示す。図６には、２次電圧１１ａを供給する各デバイスに対し、２次電圧監視情報１２ａからPower On Resetパルス生成回路１３にて、Power On時に各デバイスへPower On Reset信号１３ａの出力を行い、各デバイスの初期化を行う。第４の実施例では、Power On Reset信号１３ａを使用し、バッテリ電圧１が上昇する期間中に昇圧制御を行わないように、前記マスク手段により昇圧用スイッチング素子５へ制御を防止する。

あるいは、Power On Reset信号１３ａが解除されるまで、バッテリ電圧を監視するバッテリ電圧監視用電圧比較器１４を停止させることにより、昇圧用スイッチング素子５への制御を停止させ１次電圧６の異常上昇を防ぐことにしてもよい。

図７は、実施例４の動作を示す動作波形図である。第４の実施例の動作を図７を用いて説明する。バッテリ電圧１ａが電圧１０３まで達し、２次電圧１１ａが規定値１０４までに至る動作については、前記図４で詳細を説明しているので差異点のみを以下に説明する。２次電圧１１ａが規定値１０４以上の場合、２次電圧監視情報１２ａを出力“１”で送出する。２次電圧監視情報１２ａが出力“１”になった状態から、一定期間１０７経過後、Power On Reset信号パルス生成回路１３の出力１３ａは各デバイスに対して“１”を送出する。

Power On Reset信号１３ａが“１”出力されるまでの間降昇圧切替え情報１５ａを出力“０” （降圧制御通知）にコントロールすることにより、１次電圧６の異常上昇発生を防ぐことが可能となる。第４の実施例は、従来から用いられているPower On Reset信号を組み合わせてコストアップ無く昇圧制御をコントロールするものである。

また図８は、図７に示す第４の実施例においてバッテリ電圧が昇圧制御状態にあるときの動作を示す動作波形図であり、２次電圧が一時的に低下しPower On Resetが発生した場合の動作について説明する。２次電圧１１ａの出力電圧において、何らかの要因によって電圧出力低下１０５が発生し、規定電圧１０４を下回った場合、２次電圧監視情報１２ａは“０”出力になり、Power On Reset信号１３ａは一定期間１０７の間出力“０”を送出する。しかし、マスク手段２０ａにおいて、図中１０６に示すように昇圧機能マスク処理を行わず、降昇圧切替え情報１５ａに“１” （昇圧制御通知）を保持させることにより、１次電圧６へ影響を与えず安定した電圧供給を可能とする。

図９は、本発明の第５の実施例を示す。本実施例は前述の実施例で説明した、バッテリ電圧１ａが昇圧切替え電圧１６ａまで低下し、降圧生成から昇圧生成に切替えた後、バッテリ電圧１ａが降圧切替え電圧１６ｂ以上回復した場合に関する。バッテリ電圧１ａが昇圧切替え電圧１６ａ以下になると、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４により、降昇圧切替え情報１５ａは“１”（昇圧制御通知）を出力し、昇圧制御回路９ｂが動作して１次電圧６を生成する。しかし、ＰＷＭ制御部９内の昇圧制御回路９ｂから昇圧用スイッチング素子５を制御することによりバッテリ１から電流が増加するため、接続されるハーネスのインピーダンスによりバッテリ電圧１にリップルが生じる。

このバッテリ電圧１ａのリップルによって、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４がバタツキ検出しないように、昇圧切替え電圧１６ａと降圧切替え電圧１６ｂ間に、ヒステリシス電圧幅を設けている。しかし使用するハーネスのインピーダンスや１次電圧の消費電流などの使用環境によっては、降昇圧切替え電圧回路１６で定められた電圧差以上のリップル電圧がバッテリ電圧１ａに発生し、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４がバタツキ検出を行ってしまう。本実施例ではヒステリシス切替え信号２１を用いて、降昇圧切替え電圧設定回路１６内のヒステリシス電圧幅を可変として、降圧切替え電圧１６ｂや昇圧切替え電圧１６ａ付近でバッテリ電圧１ａのリップルによる影響を抑え、降昇圧切替えの不安定動作を防ぎ、１次電圧６の安定した生成が可能となる。

次に、図１０は本発明における第６の実施例を示す。バッテリ電圧１ａが、昇圧切替え電圧１６ａまで低下し、降圧生成から昇圧生成に切替え後、バッテリ電圧１が降圧切替え電圧１６ｂ以上回復した場合に関する。図１０において、昇圧制御中のバッテリ電圧１ａのリップルは使用環境条件によって異なるため、バッテリ電圧のリップル幅を監視するリップル電圧検出回路２３を有する。

リップル電圧検出回路２３は、降昇圧切替え情報１５ａを用いて、昇圧制御中のリップル電圧幅を検出し、検出したリップル電圧検出情報２３ａを降昇圧切替え電圧回路１６へ通知する。降昇圧切替え電圧回路１６は、リップル電圧検出情報２３ａから、初期値に定められた降圧切替え電圧１６ｂと昇圧切替え電圧１６ａ間の電圧差を使用環境に応じたヒステリシス幅に変更する。この構成により、バッテリ電圧１ａのリップルによるバッテリ電圧監視情報１４ａのバタツキを抑制し、降昇圧切替えの不安定動作を防ぎ、１次電圧６の安定した生成が可能となる。

図１１は、実施例６の動作を示す動作波形図である。第６の実施例を、図１１を用いて説明する。バッテリ電圧１ａが図中１１１に示す昇圧切替え電圧１６ａ以下になると、ＰＷＭ制御部９内の昇圧制御９ｂから昇圧用スイッチング素子５を制御する際、バッテリ電圧１ａにリップルが発生する。リップルの電圧変動幅をリップル電圧検出回路２３で電圧差を検出し、リップル電圧幅をリップル電圧検出情報２３ａとして出力する。

降昇圧切替え電圧回路１６では、リップル電圧検出情報２３ａから定められた初期値１１３のヒステリシス電圧と比較し、図中１１４に示すように、定められた初期値１１３を越えるリップル電圧値を導き出し、降圧切替え電圧１６ｂの初期値から閾値を変化させる。更に、バタツキ防止を考慮した値１１５を加算し、１１６に示すように降圧切替え電圧１６ｂを使用環境に応じたヒステリシス幅に変更する機能を用いることができる。この構成により、バッテリ電圧１ａのリップルによる、バッテリ電圧監視情報１４ａのバタツキを抑制し、降昇圧切替えの不安定動作を防ぎ、１次電圧６の安定した生成が可能となる。

図１２は本発明における第７の実施例を示す。バッテリ電圧１ａが、昇圧切替え電圧１６ａまで低下し、降圧生成から昇圧生成に切替え後、バッテリ電圧１が降圧切替え電圧１６ｂ以上回復した場合に関する。バッテリ電圧１ａのリップルが降昇圧切替え電圧１６で定められたヒステリシス幅以上の大きさで発生した場合、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４が電圧変化のバタツキを検出し降昇圧切替え回路１５からＰＷＭ制御部９へ切替えのバタツキが発生してしまう。

このとき、保護時間回路２２を設けて、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４で検出し出力されたバッテリ電圧監視情報１４ａに一定時間出力を保持する保護時間を設ける。この構成により降昇圧切替えの不安定動作を防ぎ１次電圧６の安定した生成が可能となる。

更に、前記保護時間回路２２に外部からの保護時間切替え信号２４による保護時間切替え機能を設け、使用環境に応じた保護時間の設定変更を可能とすることもでき、降昇圧切替えの不安定動作を防ぎ、１次電圧６の安定した生成が可能となる。

次に、図１３は前記図１２にて説明した保護時間に関し、ＰＷＭ制御情報から保護時間を算出する構成を備えた本発明における第８の実施例を示す。昇圧制御中に、バッテリ電圧１ａにリップルが発生するために、保護時間回路２２では、降昇圧切替え情報１５ａと降圧制御信号３と昇圧制御信号５ａを用いて制御信号から制御Duty時間を検出する。検出した時間から保護時間を生成し、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４で検出したバッテリ電圧監視情報１４ａに保護時間を設ける。この構成により降昇圧切替えの不安定動作を防ぎ、１次電圧６の安定した生成が可能となる。

図１４は、第８の実施例の動作を示す動作波形図である。第８の実施例を、図１４を用いて説明する。バッテリ電圧１ａにリップルが発生した状態で、保護時間回路２２は、昇圧制御中の降圧制御信号３ａと昇圧制御信号５ａから保護時間Ｔ１〜Ｔ５の検出を行い、検出した時間の５サイクル分の平均時間値を算出し、平均値の５サイクル分を保護時間１２２として設定する。

昇圧切替え電圧１６ａや降圧切替え電圧１６ｂ付近電圧において、バッテリ電圧１ａにヒステリシス幅以上のリップルが発生した場合、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４がバタツキ検出を行う。図中１２０の時点で、バッテリ電圧監視用電圧比較器１４によって検出されたバッテリ電圧監視情報１４ａに保護時間１２２を設け、降昇圧切替えの不安定動作を防ぎ１次電圧６の安定した生成が可能となる。記載した実施例の保護時間設定の構成は例示に過ぎず、特定の手段を限定するものではない。本実施例はＰＷＭ制御情報から自動で保護時間を抽出し保護時間を生成する構成を特徴とする。

図１５は、バッテリが取外された場合の本発明における第９の実施例を示す。バッテリ電圧１ａが低下すると、前述した実施例で説明したように１次電圧６や基準電圧１０ａの低下が発生し、１次電圧監視用電圧比較器７やバッテリ電圧監視用電圧比較器１４が正しく電圧レベルを監視することが出来なくなる。従って、ＰＷＭ制御部９内の降圧制御回路９ｂや昇圧制御９ａが正常に制御できず、１次電圧異常上昇を発生させる。従って、バッテリ電圧１ａの低電圧を低電圧監視用電圧比較器１７によって監視を行い、低電圧時に異常制御する前に低電圧監視情報１７ａを用いて、マスク手段２０ａにより昇圧用スイッチング素子５への制御を停止させ１次電圧異常上昇を防ぐ。マスク手段は実施例２，３のように配置されても良い。

または、バッテリ低電圧を検出した時点で、バッテリ電圧監視しているバッテリ電圧監視用電圧比較器１４を停止させることにより、前記同様に昇圧用スイッチング素子５への制御を停止させて１次電圧６の異常上昇を防ぐ。バッテリ電圧低下時の昇圧生成に大電流を要することは周知であるが、バッテリ電圧が低電圧になるほど１次電圧生成に大電流を要しスイッチングレギュレータ素子の破壊を招いてしまう。その場合本実施例を用いることにより素子破壊を防ぐ効果がある。

図１６は、実施例９の動作を示す動作波形図であり、バッテリ電圧が低下した場合の動作について説明する。バッテリ１がタイミング２０１で外されたことによりバッテリ電圧１ａが低下する。２０２の時点では、昇圧切替え電圧１６ａ以下であるため降昇圧切替え情報１５ａは１（昇圧制御通知）示を出力して昇圧制御を行う。更に、２０３に示す、定められた電圧１７以下にバッテリ電圧が低下した場合、低電圧監視情報１７ａが“０”（低電圧検出通知）を出力する。これにより降昇圧切替え情報１５ａを“０”（降圧制御通知）に固定して昇圧用スイッチング素子５への制御を停止させ、１次電圧異常上昇を防ぐ。

図１７は本発明の電源制御装置を自動車等の機械装置に搭載した第１０の実施例を示す。図において本発明の電源制御装置ＰＳＣ（Power Supply Control Circuit）を搭載した自動車３０が示されている。自動車３０はそれを構成するエンジン３５、ステアリング３６、照明３７、制動系３８等の各デバイスと、これらを制御するエンジン制御手段３１、ステアリング制御手段３２、照明制御手段３３、制動系制御手段３４を有する。各デバイス制御手段には本発明の電源制御装置から作動電圧が安定的に供給される。

本発明の第１の実施例を示す回路構成図である。 本発明の第２の実施例を示す回路構成図である。 本発明の第３の実施例を示す回路構成図である。 本発明の第１の実施例の動作波形図である。 本発明の第１の実施例の動作波形図である。 本発明の第４の実施例を示す回路構成図である。 本発明の第４の実施例の動作波形図である。 本発明の第４の実施例の動作波形図である。 本発明の第５の実施例を示す回路構成図である。 本発明の第６の実施例を示す回路構成図である。 本発明の第６の実施例の動作波形図である。 本発明の第７の実施例を示す回路構成図である。 本発明の第８の実施例を示す回路構成図である。 本発明の第６の実施例の動作波形図である。 本発明の第９の実施例を示す回路構成図である。 本発明の第９の実施例の動作波形図である。 本発明の第１０の実施例を示すブロック図である。 従来例を示す回路構成図である。 従来例におけるバッテリ電圧上昇時の動作波形図である。 従来例におけるバッテリ電圧低下から復帰時の動作波形図である。 従来例におけるバッテリ電圧低下時の動作波形図である。

符号の説明

１ バッテリ
３ 降圧用スイッチング素子
５ 昇圧用スイッチング素子
９ ＰＷＭ制御回路
９ａ 降圧制御回路
９ｂ 昇圧制御回路
１０ 基準電圧生成回路
１２ ２次電圧監視用電圧比較器
１３ Power On Reset パルス生成回路
１４ バッテリ電圧監視用電圧比較器
１５ 降昇圧切替え回路
１６ 降昇圧切替え電圧回路
１６ａ 昇圧切替え電圧
１６ｂ 降圧切替え電圧
２０ａ マスク手段
２０ｂ マスク手段
２０ｃ マスク手段
２１ ヒステリシス切替え信号
２２ 保護時間回路
２３ リップル電圧検出回路
３１ エンジン制御手段
３２ ステアリング制御手段
３３ 照明制御手段
３４ 制動系制御手段

Claims (20)

1. バッテリ電圧から１次電圧を昇圧生成する昇圧手段と、バッテリ電圧検出手段を有し、生成した１次電圧から２次電圧を生成する電源制御装置において、２次電圧が規定値に達するまで、前記昇圧手段の昇圧生成を停止する昇圧停止手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
2. バッテリ電圧から１次電圧を降圧生成する降圧手段と、バッテリ電圧から１次電圧を昇圧生成する昇圧手段とバッテリ電圧検出手段とを有し、生成した１次電圧から２次電圧を生成する電源制御装置において、２次電圧が規定値に達するまで前記昇圧手段の昇圧生成を停止する昇圧停止手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
3. 請求項１または２に記載の電源制御装置において、前記バッテリ電圧検出手段は、２次電圧が規定電圧に達するまでバッテリ電圧検出を停止させ、昇圧生成を停止させる昇圧停止手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
4. バッテリ電圧から１次電圧を昇圧生成する昇圧手段と、生成した１次電圧から２次電圧を生成する２次電圧生成手段と、２次電圧生成手段にPower on Reset信号を出力するPower On Reset信号生成手段とバッテリ電圧検出手段とを有する電源制御装置において、前記Power On Reset信号が解除されるまで昇圧生成を停止する昇圧停止手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
5. バッテリ電圧から１次電圧を降圧生成する降圧手段と、バッテリ電圧から１次電圧を昇圧生成する昇圧手段と、生成した１次電圧から２次電圧を生成する２次電圧生成手段と、２次電圧生成手段にPower On Reset信号を供給するPower on Reset信号生成手段とバッテリ電圧検出手段とを有する電源制御装置において、前記Power On Reset信号が解除されるまで昇圧生成を停止する昇圧停止手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
6. 請求項４または５に記載の電源制御装置において、前記バッテリ電圧検出手段は、２次電圧が規定電圧に達し、Power On Resetを解除するまで、バッテリ電圧検出を停止させ、昇圧生成を停止させる昇圧停止手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
7. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電源制御装置において、２次電圧が規定電圧に達し昇圧生成する機能を停止解除後、２次電圧が所定電圧を下回ったとき、再び昇圧生成機能停止を行わない昇圧停止手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
8. 請求項４ないし６のいずれか１項に記載の電源制御装置において、２次電圧が規定電圧に達し、Power On Resetを解除後に昇圧生成する機能を停止解除後、２次電圧が所定電圧を下回ったとき、再びPower On Resetによる昇圧生成機能停止を行わない昇圧停止手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電源制御装置において、バッテリ電圧が１次電圧以下に低下しても１次電圧を所定電圧に昇圧生成する昇圧手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
10. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電源制御装置において、基準電圧をバッテリ電圧又は１次電圧のいずれか高い電圧から生成する基準電圧生成手段と、バッテリ電圧低下が生じても所定電圧を保つ電圧保持手段を備え、２次電圧が規定値に達するまで昇圧生成を停止する昇圧停止手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
11. 請求項４ないし６のいずれか１項に記載の電源制御装置において、基準電圧をバッテリ電圧又は１次電圧のいずれか高い電圧から生成する基準電圧生成手段と、バッテリ電圧低下が生じても所定電圧を保つ電圧保持手段を備え、Power On Resetが解除されるまで昇圧生成を停止する昇圧停止手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
12. 請求項１または４に記載の電源制御装置において、バッテリ電圧検出手段を有し、バッテリ電圧が所定電圧以下であるとき前記昇圧手段により昇圧を行い、バッテリ電圧が所定電圧以上に復帰したとき、昇圧手段による昇圧を停止することを特徴とする電源制御装置。
13. 請求項２または５に記載の電源制御装置において、バッテリ電圧検出手段を有し、バッテリ電圧が所定電圧以下であるときは前記降圧手段から前記昇圧手段へ切替えて昇圧を行い、バッテリ電圧が所定電圧以上に復帰したときは、昇圧手段から降圧手段へ切替えて降圧を行う切替え手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
14. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電源制御装置において、前記バッテリ電圧検出手段は、バッテリ電圧検出値にヒステリシスを設けるヒステリシス設定手段を備えることを特徴とする電源制御装置。
15. 請求項１４に記載の電源制御装置において、前記バッテリ電圧検出手段は、バッテリ電圧検出値に設定するヒステリシスを外部制御信号によって可変とするヒステリシス可変手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
16. 請求項１５に記載の電源制御装置において、バッテリ電圧検出手段と、バッテリ電圧のリップル幅を検出するリップル検出手段を有し、バッテリ電圧検出に用いるヒステリシスをバッテリ電圧のリップル幅によって可変とするヒステリシス可変手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
17. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電源制御装置において、前記バッテリ電圧検出手段は、バッテリ電圧が、所定電圧以上又は以下であるときの検出に一定の保護時間を有する保護手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
18. 請求項１７に記載の電源制御装置において、バッテリ電圧検出手段は、バッテリ電圧が、所定電圧以上又は以下であるときの検出に、昇圧制御情報から保護時間を算出し、保護時間を可変とする保護手段を備えたことを特徴とする電源制御装置。
19. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電源制御装置において、バッテリ電圧を検出する手段と、昇圧動作有効バッテリ電圧に下限値を有し、バッテリ電圧が前記下限値以下であることを検出したとき、昇圧を停止する昇圧停止手段を備えたことを特徴とした電源制御装置。
20. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電源制御装置と、バッテリと、複数のデバイスと、複数のデバイスの各々を制御する複数のデバイス制御手段から構成される機械装置において、前記各デバイスを制御する複数のデバイス制御手段に前記電源制御装置から電力を供給することを特徴とする機械装置。

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