JP4479797B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置及びそれに用いられる電源装置に関するものである。

従来より、例えば車両に搭載される車両用電子制御装置においては、外部電源としての車載バッテリの電圧であるバッテリ電圧から、それよりも低い一定の電源電圧を生成して、その生成した電源電圧をマイコンやその周辺回路等の制御回路へ供給するようにしている。そして、このような電源電圧を生成するための電源回路としては、降圧型のスイッチングレギュレータ（スイッチング電源回路）と、シリーズレギュレータ（シリーズ電源回路）が知られている。

このうち、スイッチングレギュレータは、必要な電力のみを平滑回路に供給するように外部電源からの通電経路にシリーズ接続されたトランジスタをオンオフ（スイッチング）制御して、一定電圧を得るようにされているため、出力電圧の精度では劣るが電力損失は小さい。

一方、シリーズレギュレータは、通電経路にシリーズ接続されたトランジスタの駆動力を増減することでトランジスタの両端電圧を細かく制御して、一定電圧を得るようにされており、不要な電力がトランジスタにて消費（熱に変換）されるため、スイッチングレギュレータとは逆に、電力損失は大きいが出力電圧の精度は優れている。

そこで、これらスイッチングレギュレータとシリーズレギュレータとを共に通電経路上にシリーズ接続し、前段のスイッチングレギュレータが、外部電源からの入力電圧を所望電圧に近い中間電圧まで小さな電力損失にて降圧し、後段のシリーズレギュレータが、その中間電圧を所望電圧まで精度よく降圧するように構成された電源装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

このような２段構成の電源装置では、シリーズレギュレータにて必要以上に電力を損失してしまうことがなく、電圧精度に優れた出力を小さな電力損失にて得ることができる。特に、電子制御装置は年々機能の高度化が進んでおり、マイコンをはじめとする内部回路が必要とする電流は増大の一途を辿っているため、それらの回路に電源供給する電源装置での電力損失を低減するためには、こうした２段構成の電源装置が有効である。

一方、電子制御装置においては、例えばマイコンが、予め定められたスタンバイ条件が成立したと判定すると、自己の動作モードを次の起動条件の成立を待つだけの消費電流が小さいスタンバイモードに移行させ、その後、起動条件の成立を検知すると、消費電流の大きい通常モードに戻る（即ちウェイクアップ（起動）する）、といったスタンバイ／ウェイクアップを行うように構成することが多々ある。特に、車両用電子制御装置において、車載バッテリが充電されないエンジン停止中（具体的には、車両のイグニッション系電源がオフされているとき）に動作する必要のあるシステムの場合には、実質的な動作が必要な場合にだけマイコンをウェイクアップさせることにより、バッテリの消耗を抑えるようにしている。

また、スイッチングレギュレータは、スイッチング素子としてのトランジスタをオンオフさせるために消費する電流（スイッチング駆動のための消費電流）が比較的大きい。このため、電源供給対象の回路がスタンバイモードである場合には、電子制御装置全体での消費電流（いわゆる暗電流）を低減するために、スイッチングレギュレータにおけるトランジスタのオンオフ制御を停止して該スイッチングレギュレータの機能を停止させる必要がある。

そこで、マイコンがスタンバイモードの場合に２段構成の電源装置におけるスイッチングレギュレータの機能を停止させるようにした従来の車両用電子制御装置の構成例について、図６を用い説明する。

図６（Ａ）に示す電子制御装置には、電源装置１１０とマイコン１２０とが備えられており、電源装置１１０は、車載バッテリからの入力電圧Ｖ１（約１２Ｖ）を降圧してマイコン１２０及びその周辺回路（図示省略）からなる制御回路に一定の電源電圧Ｖ３（この例では５Ｖ）を供給する。

そして、電源装置１１０は、降圧型のスイッチングレギュレータ（降圧スイッチングレギュレータ）１００と、それの後段に直列に設けられた第１シリーズレギュレータ２０と、両レギュレータ１００，２０に対して並列に設けられた第２シリーズレギュレータ３０とからなる。

まず、スイッチングレギュレータ１００は、入力電圧Ｖ１が供給される電源入力ラインＬａに出力端子の一方が接続されたスイッチング素子としてのトランジスタ（この例ではＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、以下単に「ＦＥＴ」という）１１と、そのＦＥＴ１１の他方の出力端子から出力される電圧を平滑化して出力する平滑回路１２と、平滑回路１２で平滑化された平滑電圧Ｖ２が入力電圧Ｖ１よりも低く電源電圧Ｖ３よりは高い所定の中間電圧（この例では６Ｖ）となるように、ＦＥＴ１１のオンオフ制御を行う駆動制御回路１４とを備えている。

尚、電源入力ラインＬａにはＦＥＴ１１のドレインが接続されており、そのＦＥＴ１１のソース側に平滑回路１２が設けられている。そして、その平滑回路１２は、ＦＥＴ１１のソースに一端が接続されたコイルＬ１、及び該コイルＬ１の他端からのびる出力ラインＬｂとグランドラインとの間に接続された電圧平滑用のコンデンサＣ１からなるローパスフィルタと、ＦＥＴ１１のオフ時に導通して還流電流を流すことで、ＦＥＴ１１のオン時にコイルＬ１に蓄積された電磁エネルギーを放出させるフライホイールダイオードＤ１とを有した周知のものである。

そして、このスイッチングレギュレータ１００により、入力電圧Ｖ１を中間電圧にまで降圧した平滑電圧Ｖ２が出力ラインＬｂに出力される。
次に、第１シリーズレギュレータ２０は、平滑電圧Ｖ２の出力ラインＬｂと給電対象の制御回路に電源電圧Ｖ３を供給するための電源供給ラインＬｃとの間に直列に設けられた電源電圧出力用の出力トランジスタ（この例ではＰＮＰ形のバイポーラトランジスタ）２１と、その出力トランジスタ２１から電源供給ラインＬｃへの出力電圧（電源電圧Ｖ３）が目標の値（５Ｖ）となるように該出力トランジスタ２１をリニアに駆動する駆動制御回路２４と、その出力トランジスタ２１の出力電圧を安定化させるためのコンデンサＣ２とを備えている。

そして、この第１シリーズレギュレータ２０により、スイッチングレギュレータ１００からの中間電圧（平滑電圧Ｖ２）が電源電圧Ｖ３に降圧され、その電源電圧Ｖ３が電源供給ラインＬｃを介してマイコン１２０などの制御回路へ供給される。

また、第２シリーズレギュレータ３０も、電源入力ラインＬａと電源供給ラインＬｃとの間に直列に設けられた電源電圧出力用の出力トランジスタ（この例ではＰＮＰ形のバイポーラトランジスタ）３１と、その出力トランジスタ３１から電源供給ラインＬｃへの出力電圧（電源電圧Ｖ３）が目標の値（５Ｖ）となるように該出力トランジスタ３１をリニアに駆動する駆動制御回路３４と、その出力トランジスタ３１の出力電圧を安定化させるためのコンデンサＣ３とを備えている。

そして、この第２シリーズレギュレータ３０は常時作動するものの、その電流出力能力（即ち、出力トランジスタ３１から出力可能な電流）が、第１シリーズレギュレータ２０の電流出力能力よりも小さく設定されている。具体的には、第２シリーズレギュレータ３０の駆動制御回路３４が出力トランジスタ３１を駆動するために流す該出力トランジスタ３１のベース電流は、第１シリーズレギュレータ２０の駆動制御回路２４が出力トランジスタ２１を駆動するために流す該出力トランジスタ２１のベース電流よりも小さく設定されている。このため、第２シリーズレギュレータ３０からマイコン１２０などの制御回路へは、第１シリーズレギュレータ２０から電源電圧Ｖ３が出力されない場合にだけ、電源供給されることとなる。

一方、マイコン１２０は、図６（Ｂ）の特に１，２段目に示すように、予め定められたスタンバイ条件が成立したと判定すると、自己の動作モードを通常モードから消費電流が小さいスタンバイモードに移行させると共に、電源装置１１０への指令信号を、スタンバイモードを示す方のレベル（この例ではロー）にする。尚、マイコン１２０がスタンバイモードになると、そのマイコン内の回路のうち、起動条件の成立を検知するための起動条件判定回路（図示省略）だけが動作することとなる。そして、その後、マイコン１２０では、上記起動条件判定回路が起動条件の成立（例えば、当該電子制御装置外からの特定の信号が入力されたことなど）を検知すると、電源装置１１０への指令信号を、通常モードを示す方のハイにする。

ここで、図６（Ｂ）に示すように、スイッチングレギュレータ１００の駆動制御回路１４は、マイコン１２０からの指令信号がローになると、ＦＥＴ１１のオンオフ制御を止めて該ＦＥＴ１１をオフ状態に固定することにより、当該スイッチングレギュレータ１００の機能を停止させる。そして、第１シリーズレギュレータ２０の駆動制御回路２４にも、マイコン１２０からの指令信号がローになると、出力トランジスタ２１をオフ状態に固定して、当該第１シリーズレギュレータ２０の機能を停止させる。

このため、マイコン１２０がスタンバイモードになって指令信号がローになると、スイッチングレギュレータ１００のＦＥＴ１１と第１シリーズレギュレータ２０の出力トランジスタ２１とがオフに固定され、マイコン１２０などの制御回路には、常時動作している第２シリーズレギュレータ３０から必要最小限の出力電流で電源電圧Ｖ３が供給されることとなる。

そして、その後、起動条件が成立してマイコン１２０からの指令信号がハイに戻ると、スイッチングレギュレータ１００の駆動制御回路１４は、ＦＥＴ１１のオンオフ制御を再開する。

また、ＦＥＴ１１がオフに固定されている間に、平滑回路１２のコンデンサＣ１は放電するため、駆動制御回路１４がＦＥＴ１１のオンオフ制御を再開した直後は、そのコンデンサＣ１の電圧（即ち、スイッチングレギュレータ１００の出力電圧）が低く、第１シリーズレギュレータ２０によって電源電圧Ｖ３を生成するには不十分である。

このため、第１シリーズレギュレータ２０の駆動制御回路２４は、マイコン１２０からの指令信号がハイになってから、コンデンサＣ１の電圧が中間電圧（６Ｖ）にまで確実に上昇すると考えられる時間ｔａだけ待ってから、出力トランジスタ２１の駆動を開始し、また、マイコン１２０は、指令信号をハイにしてから、第１シリーズレギュレータ２０の出力電圧が確実に目標の電源電圧Ｖ３になると考えられる時間（詳しくは、第１シリーズレギュレータ２０が通常モード状態の制御回路で消費される電流を十分出力できる状態になると考えられる時間）ｔｂだけ待ってから、通常モードに移行するようになっている。

尚、図６（Ｂ）における時間ｔｂと時間ｔａとの差（＝「ｔｂ−ｔａ」）は、コンデンサＣ１の電圧が目標の中間電圧になっている状態で出力トランジスタ２１の駆動が開始されてから、その出力トランジスタ２１が通常モード状態の制御回路に十分電源供給できる状態になると考えられる時間に設定されている。また、もし、第１シリーズレギュレータ２０の駆動制御回路２４が、マイコン１２０からの指令信号がハイになったタイミングで出力トランジスタ２１の駆動を開始すると共に、マイコン１２０が、図６（Ｂ）の時間ｔｂが経過するよりも早いタイミング（例えば、指令信号をハイにしてから上記「ｔｂ−ｔａ」の時間が経過した頃のタイミング）で通常モードに移行するように構成したとすると、第１シリーズレギュレータ２０が未だ電源電圧Ｖ３を十分に供給できず、第２シリーズレギュレータ３０から通常モードになったマイコン１２０へ瞬間的に大電流が流れ込むこととなるため、その第２シリーズレギュレータ３０の出力電圧が低下して、マイコン１２０の確実な動作が実現できなくなる。
特開平２−２５２００７号公報 特開２００４−１７３４８１号公報

上述のように従来の電子制御装置では、内部の制御回路がスタンバイモードになった場合に、電源装置１１０におけるスイッチングレギュレータ１００のＦＥＴ１１をオフに固定するようにしている。このため、起動条件が成立して制御回路がスタンバイモードから起動（ウェイクアップ）する際に、後段の第１シリーズレギュレータ２０から制御回路へ速やかに十分な電力を出力することができず、その結果、制御回路の起動タイミングを遅らせる必要があった。よって、スタンバイモードからの起動が遅れてしまうこととなっていた。

そこで、本発明は、電子制御装置において、スタンバイモードの制御回路を起動条件が成立してから短時間で起動できるようにすることを目的としている。

上記目的を達成するためになされた請求項１の電子制御装置は、外部電源からの入力電圧から一定の電源電圧を生成する電源装置と、その電源装置から電源電圧を受けて動作する制御回路とを備えている。そして、制御回路は、当該制御回路が搭載される車両の他の車載装置へ前記外部電源の電圧を電源として供給するための電源供給装置の駆動を制御するものである。更に、電源装置は、降圧型のスイッチングレギュレータと、その後段に配置されたシリーズレギュレータである後段レギュレータとを備えている。

そして、スイッチングレギュレータは、入力電圧が供給される電源入力ラインに出力端子の一方が接続されたスイッチング素子と、そのスイッチング素子の他方の出力端子の電圧を平滑化して出力する手段であって、平滑化した平滑電圧の出力ラインとグランドラインとの間に電圧平滑用のコンデンサを有する平滑手段と、その平滑手段による平滑電圧が前記入力電圧よりも低く前記電源電圧よりは高い所定値となるように、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行うスイッチング素子制御手段とを有している。

また、後段レギュレータは、前記平滑電圧の出力ラインと給電対象の制御回路に電源電圧を供給するための電源供給ラインとの間に直列に設けられた電源電圧出力用の出力トランジスタと、その出力トランジスタから前記電源供給ラインへ出力される電圧が一定の電源電圧となるように該出力トランジスタを駆動する出力トランジスタ制御手段とを有している。

そして特に、この電子制御装置において、スイッチングレギュレータのスイッチング素子制御手段は、制御回路の動作モードが通常モードよりも消費電流の小さいスタンバイモードになると、前記スイッチング素子をオン状態に固定し、制御回路がスタンバイモードから通常モードに移行する起動条件が成立すると、前記スイッチング素子のオンオフ制御を再開する。

このような電子制御装置によれば、制御回路がスタンバイモードになっている場合に、スイッチングレギュレータのスイッチング素子がオン状態に固定されるため、そのスイッチング素子をスイッチング駆動するための大きな消費電流が削減される。よって、電子制御装置全体での消費電流（いわゆる暗電流）が低減される。

そして、制御回路がスタンバイモードになっている場合に、起動条件が成立すると、スイッチングレギュレータにおけるスイッチング素子のオンオフ制御が再開されるが、その時点において、平滑手段を構成する電圧平滑用のコンデンサは外部電源からの入力電圧で既に充電されている。スイッチング素子がオン状態に固定されていたからである。このため、起動条件が成立した時点から、後段レギュレータは、その電圧平滑用コンデンサに充電されている電荷を使用して、制御回路へ電源電圧を供給することができる。

よって、制御回路を起動条件が成立してから短時間でスタンバイモードから通常モードに移行させることができるようになり、延いては、当該電子制御装置の起動を早めることができる。

しかも、請求項１の電子制御装置では、電源装置が、スイッチングレギュレータ及び後段レギュレータに対して並列に、スタンバイモード時用のシリーズレギュレータを更に備えている。そのスタンバイモード時用シリーズレギュレータは、前記入力電圧から一定の電源電圧を生成して、その電源電圧を前記電源供給ラインに出力するものであり、電流出力能力が後段レギュレータよりも小さく設定されている。具体的には、スタンバイモード時用シリーズレギュレータも、後段レギュレータと同様に、電源電圧出力用の出力トランジスタと、その出力トランジスタを駆動する出力トランジスタ制御手段とを有することとなるが、後段レギュレータよりも、出力トランジスタの駆動電流が小さく設定されることで、その出力トランジスタからの電流出力能力が小さく抑えられることとなる。

そして更に、後段レギュレータの出力トランジスタ制御手段は、スイッチングレギュレータのスイッチング素子制御手段が前記スイッチング素子をオン状態に固定している間、出力トランジスタをオフ状態に固定するようになっている。
そして、制御回路は、通常モードの場合には電源供給装置を駆動して該電源供給装置に他の車載装置への電源供給を行わせる一方、スタンバイモードの場合には電源供給装置の駆動を停止して他の車載装置への電源供給を遮断する。更に、制御回路は、起動条件判定回路を備えており、その起動条件判定回路は、当該制御回路がスタンバイモードの場合に起動条件が成立したことを検知して、スイッチングレギュレータのスイッチング素子制御手段にスイッチング素子のオンオフ制御を再開させると共に、後段レギュレータの出力トランジスタ制御手段に出力トランジスタの前記駆動を再開させる。そして、制御回路がスタンバイモードの場合には、その制御回路のうち、起動条件判定回路だけが、スタンバイモード時用のシリーズレギュレータからの電源電圧によって動作する。

このため、制御回路がスタンバイモードになっている場合には、スイッチングレギュレータと共に後段レギュレータも機能を停止することとなり、制御回路へは、スイッチングレギュレータ及び後段レギュレータに対して並列に設けられたスタンバイモード時用シリーズレギュレータから電源電圧が供給されて、その制御回路のうち起動条件判定回路だけが動作することとなる。

そして、そのスタンバイモード時用シリーズレギュレータは、後段レギュレータよりも電流出力能力が小さいため、そのレギュレータでの消費電流（具体的には、そのレギュレータにおける出力トランジスタを駆動するための電流）も小さくなる。よって、スタンバイモード時における電子制御装置全体での消費電流（いわゆる暗電流）を一層低減することができるようになる。尚、スタンバイモード時用シリーズレギュレータの電流出力能力は、スタンバイモードの制御回路が消費する電流を供給可能な最小限の値に設定しておけば良い。

請求項１の電子制御装置は、車両に搭載される車両用電子制御装置であるため、例えば、車載バッテリが充電されないエンジン停止中であって、車両のイグニッション系電源がオフされているときの起動を早めることができる。

そして、制御回路は他の車載装置への電源供給を制御する回路であるため、起動条件が成立してから前記他の車載装置への電源供給を速やかに開始することができるようになる。よって、当該電子制御装置及び前記他の装置からなる制御システムの起動応答性を良好なものにすることができる。

尚、電源装置において、各レギュレータに、過電流や過電圧や過熱などの異常を検知してスイッチング素子又は出力トランジスタを強制的にオフさせる保護回路を設けるようにすれば、信頼性を向上させることができる。

また、スイッチングレギュレータにおけるスイッチング素子制御手段、後段レギュレータにおける出力トランジスタ制御手段、及びスタンバイモード時用シリーズレギュレータにおける出力トランジスタ制御手段のうちの少なくとも１つを、集積回路にすれば、小型化及び低コスト化することができる。この場合、上記保護回路も、その集積回路内に構成すれば、さらなる小型化及び低コスト化を実現することができる。

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本実施形態における電源装置１の回路構成及びその動作を表す説明図であり、図２は、この電源装置１を搭載する車両用電子制御装置（以下、ＥＣＵという）５１の概略構成図である。尚、本実施形態の電源装置１は、図６に示した従来装置（従来の電源装置）１１０と一部が異なるだけであるため、ここでは、その従来装置１１０と同じ構成要素や電圧については同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

まず、図２に示すように、ＥＣＵ５１は、当該ＥＣＵの機能を司るマイコン４１と、そのマイコン４１からの制御信号に従い電気負荷を駆動する周辺回路としての駆動回路４３と、外部電源である車載バッテリＢＴの電圧Ｖ１を入力電圧とし、その入力電圧Ｖ１から一定の電源電圧Ｖ３を生成して、その電源電圧Ｖ３をマイコン４１及びその周辺回路（駆動回路４３等）からなる当該ＥＣＵ内の制御回路に供給する電源装置１とを備えている。

そして、マイコン４１は、図６で説明したマイコン１２０と同様に、図１（Ｂ）の１，２段目に示す如く、予め定められたスタンバイ条件が成立したと判定すると、自己の動作モードを通常モードから消費電流が小さいスタンバイモードに移行させると共に、電源装置１への指令信号を、スタンバイモードを示す方のローにする。また、マイコン４１がスタンバイモードになると、そのマイコン４１内の回路のうち、起動条件の成立を検知するための起動条件判定回路４０だけが動作することとなる。そして、その後、マイコン４１では、起動条件判定回路４０が起動条件の成立を検知すると、電源装置１への指令信号を、通常モードを示す方のハイにする。

尚、マイコン４１では、通常モードにおいて、ＣＰＵを始めとする全ての内部回路が動作する。また、マイコン４１は、その通常モードでは、車載バッテリＢＴの電圧を他の車載装置（他のＥＣＵやその制御対象機器）にイグニッション系電源として供給するためのＩＧリレー５３を、駆動回路４３を介して制御するようになっており、車両の運転者がイグニッションオフの操作を行ったことを外部からのスイッチ信号に基づき検知すると、上記ＩＧリレー５３をオフして、上記他の車載装置へのイグニッション系電源の供給を遮断する。そして、スタンバイ条件は、ＩＧリレー５３をオフしたことを含む。よって、スタンバイ条件は、車両のイグニッション系電源がオフ状態でエンジンの停止中に成立することとなる。一方、起動条件としては、ＥＣＵ１外から特定のスイッチ信号（例えば、エンジンを始動するためのスタートスイッチのオンを示す信号）が入力されたということや、通信相手の他のＥＣＵから通信線を介して通信信号を受けたという条件である。

そして、マイコン４１は、図１（Ｂ）の３段目に示すように、電源装置１への指令信号をハイにしてから、第１シリーズレギュレータ２０の出力電圧が確実に目標の電源電圧Ｖ３になると考えられる時間（詳しくは、第１シリーズレギュレータ２０が通常モード状態の制御回路で消費される電流を十分出力できる状態になると考えられる時間）ｔｃだけ待ってから、通常モードに移行し、その通常モードにおいて、上記ＩＧリレー５３をオンすべき所定のイグニッションオン条件が成立したと判定したならば、そのＩＧリレー５３をオンさせる。

次に、電源装置１は、図６の従来装置１１０と比較すると、下記（１−１）〜（１−３）の点が異なっている。
（１−１）：図１（Ａ）に示すように、電源装置１は、スイッチングレギュレータ１００に代えて、スイッチングレギュレータ１０を備えている。そして、そのスイッチングレギュレータ１０には、ＦＥＴ１１がターンオンする際に入力電圧Ｖ１よりも高い電圧（以下「ブート電圧」という）を発生させるブートストラップ回路１８が設けられている。尚、このブートストラップ回路は、図６では図示を省略している。

このブートストラップ回路１８は、直列接続されたダイオードＤ２及びコンデンサＣ４からなると共に、ＦＥＴ１１のドレイン，ソース間に接続され、ダイオードＤ２とコンデンサＣ４の接続点からブート電圧を取り出す周知のものである。尚、ダイオードＤ２のアノードがＦＥＴ１１のドレイン側、カソードがコンデンサＣ４の一端に接続され、コンデンサＣ４の他端がＦＥＴ１１のソース側に接続されている。

つまり、ブートストラップ回路１８では、ＦＥＴ１１のオフ時に、そのソース電位がほぼ接地電位（グランドラインの電位）となることにより、コンデンサＣ４が入力電圧Ｖ１にて充電され、その後、ＦＥＴ１１がターンオンすると、ソース電位が入力電圧Ｖ１にほぼ等しくなることにより、ＦＥＴ１１のソース電位にコンデンサＣ４の充電電圧を加算した電圧値を有するブート電圧が発生する。

（１−２）：更に、スイッチングレギュレータ１０は、図６の駆動制御回路１４に代わる駆動制御回路１５を有している。そして、その駆動制御回路１５は、デューティ駆動回路１６とオン固定回路１７とを備えている。

デューティ駆動回路１６は、ブートストラップ回路１８によるブート電圧を用いてＦＥＴ１１をオンオフさせるプッシュプル回路を有しており、マイコン４１からの指令信号がハイの場合にのみ動作して、平滑回路１２による平滑電圧Ｖ２が所定の中間電圧（６Ｖ）となるようにＦＥＴ１１をオンオフさせる。

オン固定回路１７は、マイコン４１からの指令信号がローの場合にのみ動作して、ＦＥＴ１１をオン状態に固定する回路である。具体的には、電源入力ラインＬａの入力電圧Ｖ１から、ＦＥＴ１１のオン時におけるソース電圧とＦＥＴ１１のオン閾値電圧とを足し合わせた電圧よりも若干大きな電圧を生成するチャージポンプ回路を備え、そのチャージポンプ回路で生成された電圧をＦＥＴ１１のゲートに印加することで、そのＦＥＴ１１をオン状態に固定する。

そして、デューティ駆動回路１６がＦＥＴ１１をオンオフさせる場合には、ＦＥＴ１１のゲート，ソース間容量にスイッチング駆動のための比較的大きな電流が繰り返し流れることとなるが、オン固定回路１７がＦＥＴ１１をオン状態に固定する場合には、そのＦＥＴ１１のゲート，ソース間容量に一度充電するだけで済み、また、チャージポンプ回路での消費電流も、ＦＥＴ１１をオンオフさせるための電流よりは格段に小さい。よって、ＦＥＴ１１をオンオフさせる場合（即ち、スイッチングレギュレータ１０を作動させる場合）よりも、オン固定回路１７がＦＥＴ１１をオン状態に固定してスイッチングレギュレータ１０の機能を停止させた場合の方が、当該スイッチングレギュレータ１０での消費電流は格段に小さくなる。つまり、デューティ駆動回路１６よりも、オン固定回路１７の方が、消費電流の小さい回路となっている。

（１−３）：第１シリーズレギュレータ２０の駆動制御回路２４は、図１（Ｂ）に示すように、マイコン４１からの指令信号がローからハイになると、その時点から出力トランジスタ２１の駆動を開始するようになっている。つまり、本実施形態では、図６（Ｂ）に示した待ち時間ｔａを無くしている。

以上のような本実施形態のＥＣＵ５１では、マイコン４１がスタンバイモードになることが、そのマイコン４１を主要部とするＥＣＵ５１内の制御回路がスタンバイモードになることに等しい。

そして、図１（Ｂ）に示すように、マイコン４１がスタンバイモードになって指令信号がローになると、スイッチングレギュレータ１０のＦＥＴ１１が駆動制御回路１５における低消費電流のオン固定回路１７によってオン固定されると共に、第１シリーズレギュレータ２０の出力トランジスタ２１がオフ固定され、マイコン４１等からなる制御回路には、常時動作している第２シリーズレギュレータ３０から必要最小限の出力電流で電源電圧Ｖ３が供給されることとなる。そして、その第２シリーズレギュレータ３０からの電源供給によりマイコン４１内の起動条件判定回路４０が動作する。尚、図１（Ｂ）では、ＦＥＴ１１がオン固定されている場合のスイッチングレギュレータ１０の状態を“スタンバイ”状態と記載しており、また、出力トランジスタ２１がオフ固定されている場合の第１シリーズレギュレータ２０の状態を“停止”状態と記載している。

その後、起動条件が成立してマイコン４１からの指令信号がローからハイになると、スイッチングレギュレータ１０の駆動制御回路１５におけるデューティ駆動回路１６がＦＥＴ１１のオンオフ制御を開始し、それと同時に、第１シリーズレギュレータ２０における出力トランジスタ２１の駆動も開始される。

そして特に、このような電源装置１の起動点において、平滑回路１２のコンデンサＣ１は入力電圧Ｖ１で既に充電されている。その時以前にＦＥＴ１１がオン固定されていたからである。

このため、起動条件が成立して指令信号がハイになってから、スイッチングレギュレータ１０の起動が完了するまで（即ち、出力である平滑電圧Ｖ２が目標の中間電圧にほぼ安定するまで）の起動中期間においても、第１シリーズレギュレータ２０は、コンデンサＣ１に充電されている電荷を使用して、電源電圧Ｖ３の供給を開始することができる。そして、マイコン４１は、指令信号をハイにしてから前述の時間ｔｃだけ待ってから通常モードに移行するが、その時間ｔｃは、図６（Ｂ）に示した時間ｔｂよりも短く設定することができる。尚、図１（Ｂ）において、スイッチングレギュレータ１０の“起動中”とは、ＦＥＴ１１のオンオフ制御が開始されてからスイッチングレギュレータ１０が通常モード状態の制御回路で消費される電流を出力できるようになるまでの過渡期間であり、また、第１シリーズレギュレータ２０の“起動中”とは、出力トランジスタ２１の駆動が開始されてから該出力トランジスタ２１が通常モード状態の制御回路で消費される電流を出力できるようになるまでの過渡期間である。

よって、本実施形態のＥＣＵ５１及び電源装置１によれば、マイコン４１を起動条件の成立時から短時間で通常モードに移行させることができるようになり、当該ＥＣＵ５１の起動を早めることができる。このため、起動条件が成立してから短時間でＩＧリレー５３をオンさせて、他の車載装置（他のＥＣＵやその制御対象機器）への電源供給を開始することができる。また、他のＥＣＵからの通信信号を受けたことによりマイコン４１が起動する場合には、その通信相手のＥＣＵと短時間で通信を開始することができる。

更に、本実施形態によれば、マイコン４１がスタンバイモードの場合には、スイッチングレギュレータ１０と共に第１シリーズレギュレータ２０も機能を停止し、ＥＣＵ５１内の制御回路へは、第１シリーズレギュレータ２０よりも電流出力能力が低く消費電流が小さい第２シリーズレギュレータ３０から電源電圧Ｖ３が供給される。よって、スタンバイモード時におけるＥＣＵ５１全体での消費電流（いわゆる暗電流）を一層低減できる。

尚、本実施形態では、第１シリーズレギュレータ２０が後段レギュレータに相当し、第２シリーズレギュレータ３０がスタンバイモード時用シリーズレギュレータに相当している。また、スイッチングレギュレータ１０における平滑回路１２が平滑手段に相当し、駆動制御回路１５がスイッチング素子制御手段に相当している。また、第１シリーズレギュレータ２０における駆動制御回路２４が出力トランジスタ制御手段に相当している。また、ローレベルの指令信号がスタンバイ指令に相当している。
［変形例］
ところで、図３に示すように、スイッチングレギュレータ１０のＦＥＴ１１に流れる電流が規定値以上になったこと（即ち、過電流状態になったこと）と、そのＦＥＴ１１に印加される電圧が規定値以上になったこと（即ち、過電圧状態になったこと）との、両方又は一方を異常として検知して、その異常検知時にＦＥＴ１１を強制的にオフさせる保護回路１９を設けても良い。また、第１シリーズレギュレータ２０の出力トランジスタ２１についても、過電流状態と過電圧状態との両方又は一方を異常として検知して、その異常検知時に出力トランジスタ２１を強制的にオフさせる保護回路２９を設けても良い。また、第２シリーズレギュレータ３０の出力トランジスタ３１についても、保護回路２９と同様の保護回路３９を設けても良い。そして、こうした保護回路１９，２９，３９を設ければ、電源装置１及びＥＣＵ５１の信頼性を向上させることができる。

また、図３に示すように、各レギュレータ１０，２０，３０の駆動制御回路１５，２４，３４を集積回路５５にすれば、小型化及び低コスト化することができる。そして、この場合、上記保護回路１９，２９，３９も、その集積回路５５内に構成すれば、さらなる小型化及び低コスト化を実現することができる。

更に、例えば、スイッチングレギュレータ１０のＦＥＴ１１も集積回路５５内に設けるようにしても良く、その場合、保護回路１９には、ＦＥＴ１１の温度が規定値以上になったこと（即ち、過熱状態になったこと）を異常として検知してＦＥＴ１１を強制的にオフさせる過熱保護機能を持たせることができる。そして、このことは、第１、第２シリーズレギュレータ２０，３０についても同様である。

また、図４に示すように、スイッチングレギュレータ１０に直列な第１シリーズレギュレータ２０を並列に複数設け、その各第１シリーズレギュレータ２０から、異なる制御システム用の制御回路へそれぞれ電源供給するようにしても良い。

そして、その構成によれば、各第１シリーズレギュレータ２０に対して、それぞれ個別に指令信号が与えられるようにしておくことで、動作の必要な制御回路だけに電源供給することができる。また、何れかの制御回路に異常が生じたことを検知した場合に、その制御回路への電源供給だけを停止することもできるようになる。尚、この場合、スイッチングレギュレータ１０への指令信号は、後段の第１シリーズレギュレータ２０に与える指令信号を全てローにした場合に、ローにすれば良い。

また更に、図４に示すように、１つのスイッチングレギュレータ１０に対して第１シリーズレギュレータ２０を複数設ける構成を、複数組設けるようにしても良い。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のＥＣＵは、第１実施形態のＥＣＵ５１と比較すると、電源装置１に代えて、図５（Ａ）の電源装置６１を備えている点が異なっている。

尚、図５は、第２実施形態の電源装置６１の回路構成及びその動作を表す説明図であるが、ここで説明する第２実施形態は、参考例である。また、電源装置６１は、第１実施形態の電源装置１と一部が異なるだけであるため、ここでは、その電源装置１と同じ構成要素や電圧については同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図５（Ａ）に示すように、電源装置６１は、第１実施形態の電源装置１と比較すると、下記（２−１）及び（２−２）の点が異なっている。
（２−１）：第２シリーズレギュレータ３０が削除されている。

（２−２）：第１シリーズレギュレータ２０は、図１の駆動制御回路２４に代わる駆動制御回路２５を有している。そして、その駆動制御回路２５は、大電流供給回路２６と小電流供給回路２７とを備えている。尚、本２実施形態では、第２シリーズレギュレータ３０が無いため、以下では、第１シリーズレギュレータ２０を、単に、シリーズレギュレータ２０という。

大電流供給回路２６は、マイコン４１からの指令信号がハイの場合にのみ動作して、出力トランジスタ２１の出力電圧（電源電圧Ｖ３）が目標の値（５Ｖ）となるように該出力トランジスタ２１をリニアに駆動する。そして、その大電流供給回路２６は、出力トランジスタ２１が通常モード状態の制御回路で消費される電流を十分出力できるように、その出力トランジスタ２１のベースに電流を流す。

また、小電流供給回路２７は、マイコン４１からの指令信号がローの場合に動作して、出力トランジスタ２１の出力電圧（電源電圧Ｖ３）が目標の値（５Ｖ）となるように該出力トランジスタ２１をリニアに駆動する。但し、その小電流供給回路２７は、出力トランジスタ２１がスタンバイモード状態の制御回路で消費される電流（具体的には、マイコン４１の起動条件判定回路４０で消費される電流）を出力可能な最小限のベース電流を、その出力トランジスタ２１のベースに電流を流す。

このため、シリーズレギュレータ２０は、指令信号に応じて動作モードが切り替わることとなる。つまり、図５（Ｂ）に示すように、指令信号がハイの場合には、電流出力能力が大きく当該シリーズレギュレータ２０での消費電流も大きい大電流出力モードとなり、指令信号がローの場合には、電流出力能力が小さく当該シリーズレギュレータ２０での消費電流も小さい小電流出力モードとなる。

そして、シリーズレギュレータ２０は、指令信号がハイの場合には、第１実施形態の第１シリーズレギュレータ２０と同じ役割を果たし、指令信号がローの場合には、第１実施形態の第２シリーズレギュレータ３０と同じ役割を果たすこととなる。

尚、指令信号がローの場合、スイッチングレギュレータ１０のＦＥＴ１１がオン固定されるため、シリーズレギュレータ２０の出力トランジスタ２１には、ＦＥＴ１１及び平滑回路１２のコイルＬ１を介して入力電圧Ｖ１が供給し続けられる。よって、指令信号がローの場合、シリーズレギュレータ２０は、ＦＥＴ１１及びコイルＬ１を介して供給される入力電圧Ｖ１から電源電圧Ｖ３を生成することとなる。また、図５（Ｂ）において、シリーズレギュレータ２０の“起動中”とは、大電流供給回路２６による出力トランジスタ２１の駆動が開始されてから、その出力トランジスタ２１が通常モード状態の制御回路で消費される電流を出力できるようになるまでの過渡期間である。

以上のような第２実施形態のＥＣＵ及び電源装置６１よっても、指令信号がローからハイになった時点で、コンデンサＣ１が入力電圧Ｖ１で充電されているため、その時点から、シリーズレギュレータ２０を小電流出力モードから大電流出力モードに移行させて、電流供給能力が大きい状態での電源電圧供給を開始することができ、そのため、指令信号がハイになってからマイコン４１が起動するまでの待ち時間ｔｃを短くすることができる。

尚、この第２実施形態についても、第１実施形態について述べた変形例（図３，図４）を適用することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

例えば、入力電圧Ｖ１や、中間電圧、電源電圧Ｖ３の目標値は、前述した値に限らず、他の値であっても良い。
また、スイッチングレギュレータ１０のスイッチング素子としては、ＦＥＴ以外のトランジスタ（例えばバイポーラトランジスタ）でも良い。

また、第１実施形態において、第１シリーズレギュレータ２０の出力トランジスタ２１の駆動制御開始タイミングは、スイッチングレギュレータ１０のＦＥＴ１１のオンオフ制御開始タイミングから若干遅らせてもよい。

また、第２実施形態においても、シリーズレギュレータ２０を小電流出力モードから大電流出力モードに移行させるタイミングは、スイッチングレギュレータ１０のＦＥＴ１１のオンオフ制御開始タイミングから若干遅らせても良い。

第１実施形態の電源装置の回路構成及びその動作を説明する説明図である。 第１実施形態の電源装置を搭載する車両用電子制御装置（ＥＣＵ）の概略構成図である。 変形例を説明する第１の説明図である。 変形例を説明する第２の説明図である。 第２実施形態の電源装置の回路構成及びその動作を説明する説明図である。 従来の車両用電子制御装置の構成例を説明する説明図である。

符号の説明

１，６１…電源装置、１０…スイッチングレギュレータ、１１…ＦＥＴ（スイッチング素子）、１２…平滑回路、１５，２４，２５，３４…駆動制御回路、１６…デューティ駆動回路、１７…オン固定回路、１８…ブートストラップ回路、１９，２９，３９…保護回路、２０…第１シリーズレギュレータ、２１，３１…出力トランジスタ、２６…大電流供給回路、２７…小電流供給回路、３０…第２シリーズレギュレータ、４０…起動条件判定回路、４１…マイコン、４３…駆動回路、５１…ＥＣＵ（車両用電子制御装置）、５３…ＩＧリレー、５５…集積回路、ＢＴ…車載バッテリ、Ｃ１…平滑回路の電圧平滑用コンデンサ、Ｌａ…電源入力ライン、Ｌｂ…平滑電圧の出力ライン、Ｌｃ…電源供給ライン

Claims (1)

1. 外部電源からの入力電圧から一定の電源電圧を生成する電源装置と、
   その電源装置から電源電圧を受けて動作する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、当該制御回路が搭載される車両の他の車載装置へ前記外部電源の電圧を電源として供給するための電源供給装置の駆動を制御するものであり、
   前記電源装置は、
   前記入力電圧が供給される電源入力ラインに出力端子の一方が接続されたスイッチング素子と、そのスイッチング素子の他方の出力端子の電圧を平滑化して出力する手段であって、平滑化した平滑電圧の出力ラインとグランドラインとの間に電圧平滑用のコンデンサを有する平滑手段と、該平滑手段による平滑電圧が前記入力電圧よりも低く前記電源電圧よりは高い所定値となるように、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行うスイッチング素子制御手段と、を有した降圧型のスイッチングレギュレータと、
   前記平滑電圧の出力ラインと前記制御回路に前記電源電圧を供給するための電源供給ラインとの間に直列に設けられた電源電圧出力用の出力トランジスタと、その出力トランジスタから前記電源供給ラインへ出力される電圧が前記一定の電源電圧となるように該出力トランジスタを駆動する出力トランジスタ制御手段と、を有したシリーズレギュレータである後段レギュレータと、
   を備えた電子制御装置であって、
   前記スイッチングレギュレータのスイッチング素子制御手段は、前記制御回路の動作モードが通常モードよりも消費電流の小さいスタンバイモードになると、前記スイッチング素子をオン状態に固定し、前記制御回路がスタンバイモードから通常モードに移行する起動条件が成立すると、前記スイッチング素子のオンオフ制御を再開するものであり、
   前記電源装置は、前記入力電圧から前記一定の電源電圧を生成して、その電源電圧を前記電源供給ラインに出力するシリーズレギュレータであって、電流出力能力が前記後段レギュレータよりも小さく設定されたスタンバイモード時用のシリーズレギュレータを更に備え、
   前記後段レギュレータの出力トランジスタ制御手段は、前記スイッチング素子制御手段が前記スイッチング素子をオン状態に固定している間、前記出力トランジスタをオフ状態に固定するものであり、
   前記制御回路は、前記通常モードの場合には前記電源供給装置を駆動して該電源供給装置に前記他の車載装置への電源供給を行わせる一方、前記スタンバイモードの場合には前記電源供給装置の駆動を停止して前記他の車載装置への電源供給を遮断するものであり、
   更に、前記制御回路は、当該制御回路が前記スタンバイモードの場合に前記起動条件が成立したことを検知して、前記スイッチング素子制御手段に前記スイッチング素子のオンオフ制御を再開させると共に、前記出力トランジスタ制御手段に前記出力トランジスタの前記駆動を再開させる起動条件判定回路を備えており、
   前記制御回路が前記スタンバイモードの場合には、その制御回路のうち、前記起動条件判定回路だけが、前記スタンバイモード時用のシリーズレギュレータからの電源電圧によって動作すること、
   を特徴とする電子制御装置。

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