JP2014068493A - 昇圧回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】昇圧電圧をモニタするため分圧に使っている抵抗が故障し分圧比が変化した場合、昇圧電圧が設定電圧にならないため、昇圧電圧を使った回路の特性が出なくなるという課題がある。また、昇圧電圧検出部の入力端子が導電性異物等によりGNDへショートした場合、昇圧電圧検出が０Vと判定し、昇圧電圧を大きくするように制御してしまい、最終的には回路で使用している電子部品の耐圧を越え電子部品が故障するという課題がある。上記の様な故障を検出するために、CPUで昇圧電圧を検出し昇圧動作を停止させる方法もあるが、近年昇圧能力が向上しているため上記の様な故障が発生すると短時間で部品の耐圧を超える電圧まで昇圧してしまうため、CPUで検出しようとすると短い周期でモニタする必要がありCPUの処理負荷が増えてしまうという課題がある。
【解決手段】本発明によれば、独立した分圧比の異なった分圧回路と比較器を用いることで、実現することができる。
【選択図】図１
【解決手段】本発明によれば、独立した分圧比の異なった分圧回路と比較器を用いることで、実現することができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、自動車用燃料噴射装置等に使用されるインジェクタ駆動装置に使用する昇圧回路に関する。
インジェクタ駆動装置が使用される自動車用エンジンのシリンダー内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射式エンジンの実用化が進んでいる。この筒内燃料噴射式エンジンでは、特に希薄燃焼による排気ガスの低減、燃料消費量の低減が課題である。
気筒内直接噴射型インジェクタを制御する従来の内燃機関制御装置は、バッテリ電圧よりも高い電圧に昇圧する昇圧回路を設け、昇圧回路により発生させた昇圧電圧により、短期間にインジェクタへの通電電流を上昇させる方式を採用するものが多い（特許文献１）。
昇圧回路は、昇圧電圧をモニタしながら昇圧電圧が一定になるように制御するのが一般てきだが、モニタ回路が故障すると設定した電圧以上に昇圧してしまい、回路が焼損する課題があり、昇圧回路には安全機構が求められる。
特許文献１に公開されている方法を用いてバッテリ電圧から昇圧電圧を生成する場合、昇圧電圧検出部に入力する電圧は、抵抗で分圧し入力するのが一般的である。
ここで分圧に使っている抵抗が故障し分圧比が変化した場合、昇圧電圧が設定電圧にならないため、昇圧電圧を使った回路の特性が出なくなるという課題がある。
また、昇圧電圧検出部の入力端子が導電性異物等によりGNDへショートした場合、昇圧電圧検出が０Vとなり、目標電圧に達していないと判定し設定した昇圧電圧より大きくするように制御してしまい、最終的には回路で使用している電子部品の耐圧を越え電子部品が故障するという課題がある。
上記の様な故障を検出するために、CPUで昇圧電圧を検出し昇圧動作を停止させる方法もあるが、近年昇圧能力が向上しているため上記の様な故障が発生すると短時間で部品の耐圧を超える電圧まで昇圧してしまうため、CPUで検出しようとすると短い周期でモニタする必要がありCPUの処理負荷が増えてしまうという課題がある。
本発明では、このような故障をＣＰＵの介在無に検出し電子部品の耐圧破壊を防止する方法を提供する。
本発明では、このような故障をＣＰＵの介在無に検出し電子部品の耐圧破壊を防止する方法を提供する。
上記課題を解決するため、本発明では以下の方法を提供する。
昇圧電圧検出部に入力される電圧は昇圧電圧を抵抗で分圧し昇圧制御に使用する。前記とは独立した診断用の昇圧電圧の分圧回路を設け、その分圧比は前記分圧比とは異なった比率とし、それぞれの電圧を比較器に入力し比較することにより分圧比の異常を検出する。
昇圧電圧検出部に入力される電圧は昇圧電圧を抵抗で分圧し昇圧制御に使用する。前記とは独立した診断用の昇圧電圧の分圧回路を設け、その分圧比は前記分圧比とは異なった比率とし、それぞれの電圧を比較器に入力し比較することにより分圧比の異常を検出する。
本発明によれば、診断用に独立した分圧比の異なった分圧回路と比較器を用いることで、実現することができる。
最初に従来の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図２は、従来の昇圧回路の回路構成図であり、自動車用燃料噴射装置の昇圧回路を示している。
図２において、昇圧回路はバッテリ１と、昇圧コイル１０と、昇圧コイル１０にスイッチング電流を流すＦＥＴ２０と、ＦＥＴ２０がＯＦＦした際発生する逆起電力を溜めておく昇圧コンデンサ６０と、昇圧コンデンサ６０に溜めた電荷がバッテリ１に逆流するのを防止するダイオード３０と、昇圧コンデンサに溜めた電荷により発生する電圧をモニタするための分圧回路４０と、分圧回路４０は分圧抵抗４１と分圧抵抗４２の抵抗値の比率により電圧の分圧比率を決めている。分圧回路４０で分圧した電圧を検出するための昇圧電圧検出部７０と、昇圧電圧検出部７０によって検出した結果によって、ＦＥＴ２０を制御する昇圧制御部８０とを備えている。
以下、上述のように構成された昇圧回路の動作を説明する。
図３は、従来の昇圧回路の動作を示したチャートである。昇圧した昇圧電圧６０Ａは分圧回路４０で分圧され分圧電圧４０Ａとして昇圧電圧検出部７０に入力される。昇圧電圧検出部７０には予め昇圧停止目標昇圧電圧６０Ｔ１を分圧回路４０の分圧比により分圧した分圧後設定電圧４０Ｔ１で設定する。つまり、昇圧停止目標昇圧電圧６０Ｔ１を６５Ｖとし、分圧回路４０の分圧比を１／２６とした場合、分圧後設定電圧４０Ｔ１は６５Ｖ／２６＝２．５Ｖと設定する。
昇圧電圧６０Ａが昇圧停止目標昇圧電圧６０Ｔ１より小さい場合、昇圧電圧検出部７０は昇圧制御部８０に対して昇圧動作許可信号７０Ａをイネーブルにすることにより、昇圧制御部８０はＦＥＴ２０をスイッチングさせ昇圧動作を行う。昇圧電圧６０Ａが昇圧停止目標昇圧電圧６０Ｔ１に達すると、昇圧電圧検出部７０は昇圧制御部８０に対して昇圧動作許可信号７０Ａをディスエーブルにすることにより、昇圧制御部８０はＦＥＴ２０のスイッチング動作を停止させ昇圧動作を停止させる。
昇圧電圧検出部７０には、昇圧動作を開始させるための昇圧開始目標昇圧電圧６０Ｔ２を設定する。つまり、昇圧開始目標昇圧電圧６０Ｔ２を６０Ｖとした場合、分圧後設定電圧４０Ｔ２は６０Ｖ／２６＝２．３Ｖと設定する。
昇圧電圧６０Ａを使用する回路、例えばインジェクタ駆動回路が昇圧電圧６０Ａを使用することにより昇圧電圧６０Ａが低下し昇圧開始目標昇圧電圧６０Ｔ２より小さくなった場合、昇圧電圧検出部７０は昇圧制御部８０に対して昇圧動作許可信号７０Ａをイネーブルにすることにより、昇圧制御部８０はＦＥＴ２０を再びスイッチングさせ昇圧動作を開始する。昇圧電圧６０Ａが昇圧停止目標昇圧電圧６０Ｔ１に達すると昇圧動作を停止させる。この様な動作を繰り返すことにより、昇圧電圧を制御する。
昇圧電圧検出部７０には、昇圧動作を開始させるための昇圧開始目標昇圧電圧６０Ｔ２を設定する。つまり、昇圧開始目標昇圧電圧６０Ｔ２を６０Ｖとした場合、分圧後設定電圧４０Ｔ２は６０Ｖ／２６＝２．３Ｖと設定する。
昇圧電圧６０Ａを使用する回路、例えばインジェクタ駆動回路が昇圧電圧６０Ａを使用することにより昇圧電圧６０Ａが低下し昇圧開始目標昇圧電圧６０Ｔ２より小さくなった場合、昇圧電圧検出部７０は昇圧制御部８０に対して昇圧動作許可信号７０Ａをイネーブルにすることにより、昇圧制御部８０はＦＥＴ２０を再びスイッチングさせ昇圧動作を開始する。昇圧電圧６０Ａが昇圧停止目標昇圧電圧６０Ｔ１に達すると昇圧動作を停止させる。この様な動作を繰り返すことにより、昇圧電圧を制御する。
この様な従来の昇圧回路では、昇圧電圧検出部７０、昇圧制御部８０をＩＣで実現するのが一般的である。
従来の昇圧回路では、ＩＣの昇圧電圧検出部７０の入力端子が導電性異物等でＧＮＤショートしたり、分圧回路４０の分圧抵抗４２がショートモードで故障した場合は、昇圧電圧検出部７０に入力される電圧が常に０Ｖになるため、昇圧電圧検出部７０は昇圧動作許可信号７０Ａが常にイネーブルになり、昇圧制御部８０はＦＥＴ２０を常にスイッチングさせ、昇圧電圧６０Ａが昇圧停止目標昇圧電圧６０Ｔ１より大きくなっても停止させることができない。最悪の場合は部品の定格より大きくなり部品が故障する。
図１は、本発明の昇圧回路に関する実施例の回路構成図であり、図４はその動作を示したチャートである。
従来の昇圧回路に対して、診断用に独立した分圧回路５０と比較器９０を設け、診断用の分圧回路５０の分圧比は分圧回路４０の分圧比とは異なる分圧比にする。分圧回路５０は分圧抵抗５１と分圧抵抗５２の抵抗値の比率により電圧の分圧比率を決めている。例えば診断用の分圧回路５０の分圧比を分圧回路４０の分圧比より大きくすることで、診断用の分圧回路５０で分圧した診断用の分圧電圧５０Ａは分圧回路４０で分圧した分圧電圧４０Ａより常に小さくなるようになる。一例を挙げると、昇圧電圧６０Ａは６５Ｖとし、分圧回路４０の分圧比を１／２６とした場合、分圧電圧４０Ａは６５Ｖ／２６＝２．５Ｖとなる。次に診断用の分圧回路５０の分圧比を１／２７とした場合、分圧電圧５０Ａは６５Ｖ／２７＝２．４Ｖとなり、診断用の分圧電圧５０Ａの方が分圧電圧４０Ａより常に小さくなるようにする。
何らかの故障により前記関係が崩れた場合、つまり昇圧電圧検出部７０の入力端子がＧＮＤショートまたは、分圧抵抗４２がショートモードで故障した場合等は異常と判断し、比較器９０から昇圧制御部８０に対して出力する昇圧停止信号９０Ａをイネーブルにし、ＦＥＴ２０のスイッチングを停止させ、昇圧を停止することにより、昇圧回路を保護することができる。
１…バッテリ
１０…昇圧コイル
２０…ＦＥＴ
３０…逆流防止ダイオード
４０…分圧回路
４１…分圧抵抗
４２…分圧抵抗
５０…分圧回路
５１…分圧抵抗
５２…分圧抵抗
６０…昇圧コンデンサ
７０…昇圧電圧検出部
８０…昇圧制御部
９０…比較器
６０Ａ…昇圧電圧
６０Ｔ１…昇圧停止目標電圧
６０Ｔ２…昇圧開始目標電圧
７０Ａ…昇圧許可信号
９０Ａ…昇圧停止信号
４０Ａ…分圧電圧
５０A…分圧電圧
４０Ｔ１…分圧後設定電圧
１０…昇圧コイル
２０…ＦＥＴ
３０…逆流防止ダイオード
４０…分圧回路
４１…分圧抵抗
４２…分圧抵抗
５０…分圧回路
５１…分圧抵抗
５２…分圧抵抗
６０…昇圧コンデンサ
７０…昇圧電圧検出部
８０…昇圧制御部
９０…比較器
６０Ａ…昇圧電圧
６０Ｔ１…昇圧停止目標電圧
６０Ｔ２…昇圧開始目標電圧
７０Ａ…昇圧許可信号
９０Ａ…昇圧停止信号
４０Ａ…分圧電圧
５０A…分圧電圧
４０Ｔ１…分圧後設定電圧
Claims (3)
- バッテリの正極に接続する昇圧コイル、前記昇圧コイルにスイッチング電流を流すためのスイッチング素子、前記スイッチング素子がOFFした際発生する逆起電力を溜めておく昇圧コンデンサ、前記昇圧コンデンサからバッテリへ電荷の逆流を防止するダイオード、前記昇圧コンデンサに溜まった電荷により発生する昇圧電圧を分圧するための第１の分圧器、前記第１の分圧器により分圧した電圧を検出する昇圧電圧検出器、前記昇圧電圧検出器により検出した信号により前記スイッチング素子を制御する昇圧制御部により昇圧を行う昇圧回路であり、
前記第１の分圧器と独立した第２の分圧器、前記第１の分圧器により分圧された電圧と前記第２の分圧器で分圧された電圧を比較する比較器、前記比較器にて比較した結果により昇圧動作を停止させることを特徴とする昇圧回路。 - 請求項１の昇圧回路において、前記第１の分圧器の分圧比と、前記第２の分圧器の分圧比が異なることを特徴とする昇圧回路。
- 請求項１の昇圧回路において、前記第１の分圧器の分圧比を分圧比Ａ、前記第２の分圧器の分圧比を分圧比Ｂとすると、分圧比の関係が分圧比Ａ＜分圧比Ｂとすることを特徴とする昇圧回路。
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| JP2006340414A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Mitsumi Electric Co Ltd | Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびその過電圧防止方法 |
| JP2007068353A (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータとこれを用いた電子機器 |
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2012
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| US11061001B2 (en) | 2016-11-25 | 2021-07-13 | Fujifilm Corporation | Photoacoustic measurement apparatus |
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