JP4730356B2 - 電源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電源回路について起動順序を制御する電源制御装置に関する。

例えば、車両においては、乗員によりイグニッションキースイッチがＯＮされると、車両の各部に配置されている電装品に対して電源の供給を開始する。その場合、それらの電源の供給元となる複数の電源回路を、所定の順序で起動するように制御する回路が必要となる。
図８は、上記のように複数の電源回路が搭載されてなる電源装置の一例を示すものである。電源装置１には、複数の電源回路２〜６が搭載されており、それらの電源の起動は、起動制御回路７によって行われる。尚、図中において、電源ＢＡＴＴは、車両のバッテリ電源が直接供給されるもので、電源＋Ｂは、図示しないイグニッションスイッチがＯＮされた場合に供給されるものである。

起動制御回路７は、電源ＢＡＴＴが供給されて動作すると共に、図９に示すように電源回路２，３を起動する。また、起動制御回路７は、各電源回路２〜６の出力電圧をモニタするようになっており、電源回路２，３の出力電圧ＶＯＳ５，ＶＯＳ１がそれぞれ所定のレベルに到達すると電源回路４を起動し、その出力電圧ＶＯＭ１が所定のレベルに到達すると電源回路５を、その出力電圧ＶＯＭ５が所定のレベルに到達すると電源回路６をそれぞれ起動する。
一方、起動制御回路７は、電源＋Ｂが遮断され、その電圧が所定レベル以下になるとそれをトリガとして電源回路５，６を最初に停止させ、電源＋Ｂのレベルがさらに低下すると電源回路４を停止させる（この状態が「スタンバイ」に対応する）。

このように、複数の電源回路の起動シーケンスを制御する従来技術の一例として、特許文献１に開示されているものがある。
特許第３８４８２５９号公報

しかしながら、図８に示す電源装置１では、電源ＢＡＴＴが投入されたこと、又は電源＋Ｂが遮断されたことのみをトリガとして全ての電源回路の起動や停止を制御するようになっており、ノイズの影響を受けて電源＋Ｂのレベルが変動すると、それに伴い全ての電源の起動又は停止が不用意に行われてしまうおそれがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の電源回路について行う起動順序の制御を、より確実な条件で進行させることができる電源制御装置を提供することにある。

請求項１記載の電源制御装置によれば、トリガ信号出力回路は、制御信号出力回路に対し、起動トリガ信号として、二値レベルの何れか一方でアクティブを示す１つ以上のレベル信号と、二値レベルの特定の変化パターンを示す１つ以上のパターン信号とを出力する。すると、制御信号出力回路は、そのトリガ信号を受けて、各電源回路を所定のシーケンスで起動するように制御信号を出力する条件の一部を、レベル信号とパターン信号との組合せで設定する。
したがって、複数の電源回路の起動シーケンスの一部は、トリガ信号出力回路により出力されたパターン信号が制御信号出力回路によって認識された場合に進行するため、レベル信号がノイズの影響により変動した場合に、起動シーケンスの全てが進行することを回避できる。

請求項２記載の電源制御装置によれば、複数の電源回路における停止シーケンスの一部についても、請求項１における起動シーケンスと同様の条件で進行するので、停止シーケンスに関しても、ノイズの影響を排除することができる。

請求項３記載の電源制御装置によれば、電源回路の少なくとも１つがスタンバイモードに切り替え可能となるように構成されている場合、制御信号出力回路は、スタンバイモードと通常モードとの切り替えもレベル信号とパターン信号との組み合わせを認識して行う。したがって、起動シーケンスだけでなく、電源回路の動作モード切替えについてもレベル信号とパターン信号との組み合わせで制御できる。

（第１実施例）
以下、本発明を車両に搭載される電装品に電源を供給するシステムに適用した場合の第１実施例について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、電源制御装置を中心とするシステム構成を示すものである。電源ＩＣ１０には、５つの電源回路１１〜１５（電源１〜５），起動制御回路１６等が搭載されており、起動制御回路（制御信号出力回路）１６は、電源ＩＣ１０の外部に接続されているマイクロコンピュータ（トリガ信号出力回路）１７より出力されるトリガ信号を受けて、各電源回路１１〜１５の起動順序や停止順序を制御するハードウエアである。電源ＩＣ１０には、車両のバッテリ電源ＢＡＴＴが直接供給されており、起動制御回路１６の動作用電源と共に、各電源回路１１〜１５の入力電源となっている。

電源回路１１〜１５は、入力電源ＢＡＴＴに基づき電源Ｖ１〜Ｖ５を生成出力するが、電源Ｖ１はマイコン１７に、電源Ｖ２〜Ｖ４はもう１つのマイコン１８に供給され、電源Ｖ５は図示しないセンサ用電源として供給される。これらの内、電源Ｖ２，Ｖ３の電圧は１．５Ｖであり、その他の電圧は５Ｖである。但し、電源回路１２については、２レベルの電圧を出力可能となっており、出力側に配置されている切り替えスイッチ１９により電圧を選択する。マイコン１８に供給される１．５Ｖの電源Ｖ２，Ｖ３は、マイコン１８の内部に配置されるＣＭＯＳロジック回路の動作用電源として使用される。また、具体的には図示しないが、各電源Ｖ１〜Ｖ５の電圧レベルは、起動制御回路１６により、例えばコンパレータ等を使用してモニタされるようになっている。

マイコン１７に対しては、電源ＢＡＴＴが供給されているが、内部のＣＰＵに供給される動作用電源は、電源ＩＣ１０より供給される電源Ｖ１が使用される。マイコン１７は、上述したトリガ信号として、レベル信号ＩＮ１，ＩＮ２と、パターン信号ＩＮ３とを電源ＩＣ１０に出力する。レベル信号ＩＮ１，ＩＮ２は、ＯＲゲート２０を介して起動制御回路１６に与えられ、パターン信号ＩＮ３は、パターン検出部２１及びＡＮＤゲート２２を介して起動制御回路１６に与えられている。ＡＮＤゲート２２の他方の入力端子には、レベル信号ＩＮ２がＮＯＴゲート２３を介して与えられている。

電源ＩＣ１０の入力端子ＩＮ４とグランドとの間にはスイッチ２４が挿入されており、このスイッチ２４は、上述した切り替えスイッチ１９の切り替えを制御すると共に、起動制御回路１６と電源回路１３との間を断続するスイッチ２５の開閉を制御する。入力端子ＩＮ４は、電源ＩＣ１０の内部でプルアップされており（図示せず）、スイッチ２４が開の場合はスイッチ１９が出力電圧１．５Ｖ側を選択すると共に、スイッチ２５が閉となり、スイッチ２４が閉の場合は、スイッチ１９が他方の出力電圧３Ｖ側を選択すると共に、スイッチ２５が開となる。

尚、以上の構成において、起動制御回路１６，マイクロコンピュータ１７，ＯＲゲート２０，パターン検出部２１，ＡＮＤゲート２２，ＮＯＴゲート２３が電源制御装置２６を構成している。また、電源ＩＣ１０とマイコン１７とが、車載電装品の電源を管理するＥＣＵ（Electronic Control Unit）として構成されている。

次に、本実施例の作用について図２及び図３も参照して説明する。図２は、電源制御装置２６による電源回路１１〜１５の起動並びに停止シーケンスの一例を示すタイミングチャートである。電源ＢＡＴＴが投入されると、それに伴い、マイコン１７よりレベル信号ＩＮ１が出力される。この時点で、マイコン１７のＣＰＵにはパワーオンリセットがかかっており、レベル信号ＩＮ１は、ＣＰＵの周辺回路であるハイレベル信号出力用のバッファに対して電源ＢＡＴＴが直接投入されることで電源ＩＣ１０に出力される。

レベル信号ＩＮ１が起動制御回路１６に与えられると、それを受けて内部電源Ｖ＊が上昇する。そして、内部電源Ｖ＊が上昇を開始したことを受けて、起動制御回路１６は、電源回路１１，１２に起動信号を出力する。すると、電源Ｖ１，Ｖ２が上昇を開始する。電源Ｖ１が５Ｖまで上昇した後にパワーオンリセットが解除されると、マイコン１７が起動する。すると、マイコン１７は、自身をスタンバイモードにして電源Ｖ１を低下させるため、レベル信号ＩＮ２をハイレベルにする。

起動制御回路１６は、レベル信号ＩＮ２がハイレベルになると、電源回路１１の出力電圧Ｖ１を４Ｖに低下させる。マイコン１７がスタンバイモードになると、消費電流が低減されるため、内部電源Ｖ＊の電圧は若干上昇する。その後、マイコン１７を通常の動作モードに移行させるイベントが発生すると、マイコン１７はレベル信号ＩＮ２をロウレベルにして電源Ｖ１を５Ｖに復帰させる。
尚、電源回路１２についても、この時点では（マイコン１８側の）スタンバイモードに対応した設定となっており、電源Ｖ２は例えば１．４Ｖまでしか上昇しない。

以降、マイコン１７が電源回路１３〜１５を起動する場合には、パターン信号ＩＮ３としてパターン（１）：「１０１０」を出力する。パターン信号ＩＮ３は、例えば４ビットのシリアルデータであり、１ビットの出力期間は１００μｓである。マイコン１７は、パターン信号ＩＮ３を出力する場合に、周期１００μｓのシリアルクロックも同時に出力する（図示せず）。上記のパターン信号ＩＮ３がパターン検出部２１において検出されると、ＡＮＤゲート２２を介してハイレベル信号が出力される（ＩＮ２＝Ｌ）。

この時、起動制御回路１６は、図２中に破線矢印で示すその他の条件「電源Ｖ１が４Ｖ以上であること」が成立していれば、電源回路１２のスタンバイモードを解除する。すると、電源Ｖ２は１．５Ｖまで上昇する。また、起動制御回路１６は、上記のパターン（１）を検出した場合に、電源Ｖ２が１Ｖ以上となっていることを条件として、電源回路１３に起動信号を出力する。すると、電源回路１３が起動して電源Ｖ３は上昇を開始する。

更に、電源回路１４，１５についても同様に、起動制御回路１６は、上記のパターン（１）を検出した場合に、電源Ｖ３が１Ｖ以上となっていることを条件として電源回路１４に起動信号を出力し、電源Ｖ４が４Ｖ以上となっていることを条件として電源回路１５に起動信号を出力する。したがって、図２に示すように、電源Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５が順次時間差をもって上昇するようになる。以上で、電源回路１１〜１５に対する一連の起動処理が完了する。

次に、マイコン１７が電源回路１３〜１５を停止させる場合には、電源ＩＣ１０にパターン信号ＩＮ３としてパターン（２）：「１１００」を出力する。このパターン信号ＩＮ３がパターン検出部２１において検出された場合も、ＡＮＤゲート２２を介してハイレベル信号が出力される。すると、起動制御回路１６は、それを受けて電源回路１５を停止させるため電源Ｖ５は下降を開始する。
今度は逆順となり、起動制御回路１６は、上記のパターン（２）を検出した場合に、電源Ｖ５が１Ｖ以下となったことを条件として電源回路１４の動作を停止させ、電源Ｖ４が１Ｖ以下となったことを条件として電源回路１３の動作を停止させる。また、電源Ｖ４が１Ｖ以下になると、起動制御回路１６は、電源回路１２をスタンバイモードとするように制御する。

その後、マイコン１７が、自身を再びスタンバイモードにするためレベル信号ＩＮ２をハイレベルにするが、この時点では、起動制御回路１６がパターン（２）を検出しており、且つ電源Ｖ４が１Ｖ以下になる条件が成立している場合に限り、電源回路１１をスタンバイモードに制御する。
最後に、電源ＢＡＴＴが遮断されると、マイコン１７側からのレベル信号ＩＮ１が低下すると共に起動制御回路１６の内部電源Ｖ＊も低下し、電源Ｖ１〜Ｖ５もほぼ同時に低下する。

また、図３は、電源回路１２についてスタンバイモードの設定がない場合の図２相当図である。この場合、起動制御回路１６は、電源回路１２を電源回路１１と同時に起動せず、マイコン１７がパターン信号ＩＮ３としてパターン（１）を出力した時点で、電源Ｖ１が４Ｖ以上となっていることを条件として電源回路１２に起動信号を出力する。電源回路１３〜１５に関する制御は図２の場合と同様である。
そして、マイコン１７がパターン信号ＩＮ３としてパターン（２）を出力して電源回路１２〜１５を停止させる場合、起動制御回路１６は、電源Ｖ３が１Ｖ以下に低下したことを条件として電源回路１２を停止させる。すなわち、電源回路１２〜１５の起動，停止は、パターン信号ＩＮ３によって制御される。

尚、ＯＲゲート２０は、フェイルセーフのため配置されており、例えばマイコン１７と電源ＩＣ１０との間のレベル信号ＩＮ１，ＩＮ２の配線のうち、何れか一方が断線するなどして入力されない状態となっても、他方のレベル信号の入力があれば、ＯＲゲート２０を介して起動制御回路１６は電源投入シーケンスを開始することができる。

以上のように本実施例によれば、マイコン１７は、起動信号出力回路１６に対し、起動トリガ信号として、レベル信号ＩＮ１，ＩＮ２とパターン信号ＩＮ３とを出力し、起動信号出力回路１６は、各電源回路１２〜１５を所定のシーケンスで起動並びに停止するように制御信号を出力する条件の一部を、信号ＩＮ１〜ＩＮ３の組合せで設定するようにした。したがって、レベル信号ＩＮ１，ＩＮ２がノイズの影響により変動した場合に、起動シーケンス又は停止シーケンスの全てが進行することを回避できる。
そして、電源回路１２がスタンバイモードに切り替え可能となるように構成されている場合に、起動信号出力回路１６は、スタンバイモードと通常モードとの切り替えもレベル信号ＩＮ１，１Ｎ２とパターン信号ＩＮ３との組み合わせを認識して行うので、電源回路１２の動作モード切替えについても同様に制御できる。

（第２実施例）
図４及び図５は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例は、電源制御装置２６の異なる使用形態を示す。図４に示すに、マイコン１８は削除されており、電源Ｖ１がマイコン１７に供給され、電源Ｖ５がセンサに供給されるのみとなっている。この場合、スイッチ２４をＯＮにすることで、スイッチ１９は電源回路１２の３Ｖ出力側を選択しており、また、スイッチ２５がＯＦＦとなり、電源回路１３は起動制御されない設定となる。

次に、第２実施例の作用について図５も参照して説明する。この場合、起動制御回路１６の内部電源Ｖ＊，電源回路１１の出力電源Ｖ１については、第１実施例と同様に制御される。そして、電源Ｖ１が定常状態であり、且つレベル信号ＩＮ２がロウレベルの場合に、パターン信号ＩＮ３：パターン（１）が入力されると、起動制御回路１６は、電源Ｖ１が４Ｖ以上であることを条件として電源回路１４を起動する。それから、電源Ｖ４が４Ｖ以上となったことを条件として電源回路１５を起動する。

電源Ｖ５が出力された状態から、パターン信号ＩＮ３：パターン（２）が入力されると、起動制御回路１６は電源回路１５を停止させ、電源Ｖ５が１Ｖ未満になったことを条件として電源回路１４を停止させる。
以上のように構成される第２実施例によれば、電源制御装置２６によって、マイコン１７とセンサに対してのみ電源供給を行う場合にも適用することができる。

（第３実施例）
図６は本発明の第３実施例を示すものである。第３実施例は、電源制御装置３１により、複数のマイコン３２〜３５に電源を供給する場合を示す。これらのマイコン３２〜３５に対しては、夫々電源回路１２〜１５により電源Ｖ２〜Ｖ５が供給される。また、電源制御装置３１の電源ＩＣ３６は、パターン検出部２１に替わるパターン検出部３７を備えており、マイコン１７Ａは、電源ＩＣ３６に対してパターン信号ＩＮ３と共に、ＰＷＭ信号ＩＮ４を出力するようになっている。そして、スイッチ２４（この場合、ＯＦＦ）は、電源ＩＣ３６の入力端子ＩＮ５に接続されている。

そして、パターン検出部３７は、ＰＷＭ信号ＩＮ４のデューティ比を検出するように構成されており、例えばそのデューティ比が５０％超か、或いは５０％未満であるかに応じて、起動制御回路１６Ａに、電源回路１１〜１５の起動順序並びに停止順序を変更させるための制御信号を出力する。例えば、（デューティ比）＜５０％の場合は変更制御信号をインアクティブ（ロウレベル）として、起動順序を第１実施例と同様にする。一方、（デューティ比）＞５０％の場合は変更制御信号をアクティブ（ハイレベル）として、起動順序を、Ｖ１→Ｖ５→Ｖ４→Ｖ３→Ｖ２とするように変更する（停止順序はその逆順）。

以上のように第３実施例によれば、マイコン１７Ａは、電源ＩＣ３６にパターン信号ＩＮ３と共にＰＷＭ信号ＩＮ４を出力することで、電源回路１１〜１５の起動順序並びに停止順序を変更するようにした。したがって、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化が確実に検出されない限り起動順序が変更されることがなく、ノイズに対するフェイルセーフ機能を向上させることができる。

（第４実施例）
図７は本発明の第４実施例を示すものである。第１実施例では、レベル信号ＩＮ２をマイコン１７が電源ＩＣ１０に出力していたが、第４実施例では、レベル信号ＩＮ２が、ＥＣＵに設けられる外部信号入力用のコネクタ端子４１を介して、ＥＣＵの外部より与えられるようになっている。この場合、マイコン１７Ｂのスタンバイ制御は、ＥＣＵの外部に存在する他の制御主体により行われる。斯様に構成される第４実施例によれば、第１実施例と同様の効果を得ることができる。

本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
各電源回路の出力電圧は、適宜変更して実施すれば良い。
レベル信号は１つ、若しくは３つ以上であっても良い。
スイッチ１９，２４，２５は、必要に応じて配置すれば良い。
電源回路の数は、４つ以下でも、６つ以上であっても良い。
電源回路のスタンバイ機能についても、個別の設計に応じて適宜付与すれば良い。
第１実施例において、マイコン１７が出力するパターン信号を異なるパターンにすることで、第３実施例のように電源の起動シーケンスを変更しても良い。

パターン信号は、データパターンを変更しても良いし、３ビット若しくは５ビット以上であっても良い。
第３実施例において、ＰＷＭデューティの判定閾値は５０％に限ることはない。また、判定閾値を２つ以上設定しても良い。
電源ＩＣを、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板上において各素子をトレンチ分離した領域内に形成する構成としても良い。斯様に構成すれば、ノイズ耐性をさらに向上させることができる。
第４実施例の構成を、第２，第３実施例に適用しても良い。
車載機器に電源を供給するものに限らず、複数の電源回路の起動順序を制御する必要があるシステムであれば広く適用することができる。

本発明の第１実施例であり、電源制御装置を中心とするシステム構成を示す図 各電源回路の起動並びに停止シーケンスの一例を示すタイミングチャート（その１） 同タイミングチャート（その２） 本発明の第２実施例を示す図１相当図 図２相当図 本発明の第３実施例を示す図１相当図 本発明の第４実施例を示す図１相当図 従来技術を示す図１相当図 図２相当図

符号の説明

図面中、１１〜１５は電源回路、１６は起動制御回路（制御信号出力回路）、１７マイクロコンピュータ（トリガ信号出力回路）、２６，３１は電源制御装置を示す。

Claims (3)

1. 複数の電源回路について起動順序を制御する電源制御装置において、
   前記複数の電源回路の起動を開始させるための起動トリガ信号を出力するトリガ信号出力回路と、
   前記トリガ信号を受けて、各電源回路を所定のシーケンスに従って起動するように制御信号を出力する制御信号出力回路とを備え、
   前記トリガ信号出力回路が出力するトリガ信号は、二値レベルの何れか一方でアクティブを示す１つ以上のレベル信号と、二値レベルの特定の変化パターンを示す１つ以上のパターン信号であり、
   前記制御信号出力回路は、前記各電源回路に対して制御信号を出力する条件の一部を、前記レベル信号と前記パターン信号との組合せで設定することを特徴とする電源制御装置。
2. 複数トリガ信号出力回路は、前記複数の電源回路の停止を開始させるための停止トリガ信号を、前記起動信号と同様の形式で出力し、
   前記制御信号出力回路は、前記トリガ信号を受けて、各電源回路を所定のシーケンスに従って停止させる制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の電源制御装置。
3. 前記電源回路の少なくとも１つが、負荷に対する電力の供給を抑制するスタンバイモードへの切り替えが可能となるように構成されている場合、
   前記制御信号出力回路は、前記スタンバイモードと通常モードとの切り替えも、前記レベル信号と前記パターン信号との組合せによって行うことを特徴とする請求項１又は２記載の電源制御装置。
   

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