JP6539201B2 - スイッチング電源、電源回路及び車載制御装置 - Google Patents
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図1は、本発明の第1の実施形態による電源回路100Aの構成の一例を示すブロック図である。図1に示す電源回路100Aは、スイッチング電源101Aと、リニア電源102(シリーズレギュレータ)と、を備え、車載バッテリ300から電源Vinを供給され、例えばマイコンやセンサなどの負荷回路200に電源Voutを供給する。負荷回路200は、負荷電流Ioutで駆動される。
図7は、本発明の第1の実施形態における電源回路100Aの動作の一例を示すタイミングチャートである。
図8は、本発明の第1の実施形態における電源回路100Aの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
図9は本発明の第1の実施形態における電源回路100Aの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
図10は本発明の第1の実施形態における電源回路100Aの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
図11は本発明の第1の実施形態における電源回路100Aの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
図12は第1の実施形態における電源回路100Aの動作の一例として図7から図11で示したタイミングチャートの変形例を示すタイミングチャートである。
図13は第1の実施形態における電源回路100Aの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
図14は本発明の第1の実施形態における変形例として故障検出回路5と制御回路4の構成の一例を示すブロック図である。
図15は本発明の第1の実施形態における変形例として図14を適用した場合の電源回路100Aの動作の一例を示したタイミングチャートである。
図16は本発明の第2の実施形態における電源回路100Bの構成の一例を示すブロック図である。
図17は本発明の第2の実施形態における電源回路100Bの動作の一例を示すタイミングチャートである。
図18は本発明の第2の実施形態における電源回路100Bの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
図19は本発明の第2の実施形態における電源回路100Bの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
図20は本発明の第2の実施形態における電源回路100Bの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
図21は本発明の第3の実施形態における電源回路100Cの構成の一例を示すブロック図である。
図22は本発明の第3の実施形態における電源回路100Cの動作の一例を示すタイミングチャートである。
図23は本発明の第3の実施形態における電源回路100Cの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
図24は本発明の第3の実施形態における電源回路100Cの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
図25は本発明の第3の実施形態における電源回路100Cの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
図26は本発明の第4の実施形態における電源回路100Dとそれを用いた車載制御装置500の構成の一例を示すブロック図である。
図27は本発明の第4の実施形態における車載制御装置500の動作の一例を示すタイミングチャートである。
図28は本発明の第4の実施形態における車載制御装置500の動作の他の一例を示すタイミングチャートである。
図29は本発明の第4の実施形態における車載制御装置500の動作の他の一例を示すタイミングチャートである。
前記スイッチング素子に直列接続されるコイルを含む平滑回路と、
前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点に接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第1の還流回路と、
前記コイルへ還流される電流の経路の断線を示す断線故障を検出する故障検出回路と、
前記断線故障が検出されない場合、前記コイルから第2の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し、前記断線故障が検出された場合、前記コイルから前記第2の電圧以上(図8、図9等)の第3の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路と、
を備えるスイッチング電源であって、
前記スイッチング素子は、
制御用端子(ゲート端子)を有し、前記制御用端子に印加される制御電圧(制御信号Vc)に応じてオン/オフし、
前記制御回路は、
前記断線故障が検出されない場合、前記スイッチング素子をオンするための第1の制御電圧と前記スイッチング素子をオフするための第2の制御電圧を前記制御用端子に交互に印加して前記スイッチング素子をオン/オフし、
前記断線故障が検出された場合、前記第1の制御電圧と前記第2の制御電圧の間の第3の制御電圧を前記制御用端子に印加し、前記スイッチング素子をオンする(図8、図9等)
ことを特徴とするスイッチング電源。
前記第3の制御電圧は一定である(図8)
ことを特徴とするスイッチング電源。
前記制御回路は、
前記断線故障が検出されない場合、前記第2の電圧が第1の目標電圧と等しくなるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し(図9)、
前記断線故障が検出された場合、前記第2の電圧が前記第1の目標電圧と等しくなるように前記スイッチング素子をオンする(図9)
ことを特徴とするスイッチング電源。
前記第3の電圧は一定である(図10)
ことを特徴とするスイッチング電源。
前記制御回路は、
前記断線故障が検出された場合、前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点の電位がグランド以下にならないように、前記第1の制御電圧と前記第3の制御電圧を前記制御用端子に交互に印加して前記スイッチング素子をオンする(図11)
ことを特徴とするスイッチング電源。
前記制御回路は、
前記断線故障が検出された後、前記第2の制御電圧を印加して、前記スイッチング素子をオフする(図12)
ことを特徴とするスイッチング電源。
前記スイッチング素子に直列接続されるコイルを含む平滑回路と、
前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点に接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第1の還流回路と、
前記コイルへ還流される電流の経路の断線を示す断線故障を検出する故障検出回路と、
前記断線故障が検出されない場合、前記コイルから第2の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し、前記断線故障が検出された場合、前記コイルから前記第2の電圧以上の第3の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路と、
を備えるスイッチング電源であって、
前記断線故障が検出された場合のデューティ比は、前記断線故障が検出されない場合のデューティ比よりも大きい(図13)
ことを特徴とするスイッチング電源。
前記制御回路は、
前記断線故障が検出された場合、前記第1の制御電圧と前記第3の制御電圧を前記制御用端子に交互に印加して前記スイッチング素子をオンし(図15)、
前記断線故障が検出された場合のデューティ比は、前記断線故障が検出されない場合のデューティ比よりも大きい(図15)
ことを特徴とするスイッチング電源。
前記断線故障が検出された場合、前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点の電位がグランド以下になる(図15)
ことを特徴とするスイッチング電源。
2…第1の還流回路
3…コイル
4…制御回路
5…故障検出回路
6…キャパシタ
7…第2の還流回路
SC…平滑回路
81、82…電流センサ(電流検出回路)
100A〜100D…電源回路
101A〜101D…スイッチング電源(スイッチング電源回路)
102、103…リニア電源(リニア電源回路)
200…負荷回路
200a…マイコン
201…電子機器
300…車載バッテリ
400…MIL装置
500…車載制御装置
Claims (15)
- 第1の電圧が入力されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列接続されるコイルを含む平滑回路と、
前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点に接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第1の還流回路と、
前記コイルへ還流される電流の経路の断線を示す断線故障を検出する故障検出回路と、
前記断線故障が検出されない場合、前記コイルから第2の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記断線故障が検出された場合に、前記コイルから出力する電圧が前記第2の電圧よりも大きく前記第1の電圧よりも小さい第3の電圧となるように、前記スイッチング素子を制御することを特徴とするスイッチング電源。 - 第1の電圧が入力されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列接続されるコイルを含む平滑回路と、
前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点に接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第1の還流回路と、
前記コイルへ還流される電流の経路の断線を示す断線故障を検出する故障検出回路と、
前記断線故障が検出されない場合、前記コイルから第2の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し、前記断線故障が検出された場合、前記コイルから前記第2の電圧よりも大きい第3の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路と、
前記スイッチング素子の温度を測定する第1の温度センサを備え、
前記制御回路は、
前記断線故障が検出された後、前記第1の温度センサによって測定された温度が第1の温度閾値以上になった場合、前記コイルから前記第3の電圧よりも大きい電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する
ことを特徴とするスイッチング電源。 - 第1の電圧が入力されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列接続されるコイルを含む平滑回路と、
前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点に接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第1の還流回路と、
前記コイルへ還流される電流の経路の断線を示す断線故障を検出する故障検出回路と、
前記断線故障が検出されない場合、前記コイルから第2の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し、前記断線故障が検出された場合、前記コイルから前記第2の電圧よりも大きい第3の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路と、
前記第1の還流回路に並列接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第2の還流回路と、
前記第2の還流回路の温度を測定する第2の温度センサと、備え、
前記制御回路は、
前記断線故障が検出された後、前記第2の温度センサによって測定された温度が第1の温度閾値以上になった場合、前記コイルから前記第3の電圧よりも大きい電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する
ことを特徴とするスイッチング電源。 - 第1の電圧が入力されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列接続されるコイルを含む平滑回路と、
前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点に接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第1の還流回路と、
前記コイルへ還流される電流の経路の断線を示す断線故障を検出する故障検出回路と、
前記断線故障が検出されない場合、前記コイルから第2の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し、前記断線故障が検出された場合、前記コイルから前記第2の電圧よりも大きい第3の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路と、
前記スイッチング素子に流れる電流を測定する第1の電流センサと、を備え、
前記制御回路は、
前記断線故障が検出された後、前記第1の電流センサによって測定された電流が第1の電流閾値以上になった場合、前記コイルから前記第3の電圧よりも大きい電圧が出力されるように前記スイッチング素子をオンする
ことを特徴とするスイッチング電源。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載のスイッチング電源であって、
前記制御回路は、
前記断線故障が検出されない場合、前記第2の電圧が第1の目標電圧と等しくなるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し、
前記断線故障が検出された場合、前記第3の電圧が前記第1の目標電圧よりも大きい第2の目標電圧と等しくなるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する
ことを特徴とするスイッチング電源。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載のスイッチング電源と、
前記スイッチング電源に直列接続され、前記スイッチング電源から入力される電圧を平滑化した電圧を出力するリニア電源と、
を備えることを特徴とする電源回路。 - スイッチング電源と、
前記スイッチング電源に直列接続され、前記スイッチング電源から入力される電圧を平滑化した電圧を出力するリニア電源と、
前記リニア電源の温度を測定する第3の温度センサと、を備えた電源回路であって、
前記スイッチング電源は、
第1の電圧が入力されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列接続されるコイルを含む平滑回路と、
前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点に接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第1の還流回路と、
前記コイルへ還流される電流の経路の断線を示す断線故障を検出する故障検出回路と、
前記断線故障が検出されない場合、前記コイルから第2の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し、前記断線故障が検出された場合、前記コイルから前記第2の電圧よりも大きい第3の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記断線故障が検出された後、前記第3の温度センサによって測定された温度が第2の温度閾値以上になった場合、前記コイルから前記第3の電圧よりも小さい電圧が出力されるように前記スイッチング素子を制御する
ことを特徴とする電源回路。 - スイッチング電源と、
前記スイッチング電源に直列接続され、前記スイッチング電源から入力される電圧を平滑化した電圧を出力するリニア電源と、
前記リニア電源の温度を測定する第3の温度センサと、を備えた電源回路であって、
前記スイッチング電源は、
第1の電圧が入力されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列接続されるコイルを含む平滑回路と、
前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点に接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第1の還流回路と、
前記コイルへ還流される電流の経路の断線を示す断線故障を検出する故障検出回路と、
前記断線故障が検出されない場合、前記コイルから第2の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し、前記断線故障が検出された場合、前記コイルから前記第2の電圧よりも大きい第3の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路と、
前記スイッチング素子の温度を測定する第1の温度センサと、を備え、
前記制御回路は、前記断線故障が検出された後、前記第1の温度センサによって測定された温度と前記第3の温度センサによって測定された温度との差分が所定の閾値以上になった場合、前記コイルから前記第3の電圧よりも大きい電圧が出力されるように前記スイッチング素子を制御する
ことを特徴とする電源回路。 - スイッチング電源と、
前記スイッチング電源に直列接続され、前記スイッチング電源から入力される電圧を平滑化した電圧を出力するリニア電源と、
前記リニア電源の温度を測定する第3の温度センサと、を備えた電源回路であって、
前記スイッチング電源は、
第1の電圧が入力されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列接続されるコイルを含む平滑回路と、
前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点に接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第1の還流回路と、
前記コイルへ還流される電流の経路の断線を示す断線故障を検出する故障検出回路と、
前記断線故障が検出されない場合、前記コイルから第2の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し、前記断線故障が検出された場合、前記コイルから前記第2の電圧よりも大きい第3の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路と、
前記第1の還流回路に並列接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第2の還流回路と、
前記スイッチング素子の温度を測定する第1の温度センサと、
前記第2の還流回路の温度を測定する第2の温度センサと、を備え、
前記制御回路は、前記断線故障が検出された後、前記第1の温度センサ及び前記第2の温度センサによってそれぞれ測定された温度のうち高い方と前記第3の温度センサによって測定された温度との差分が所定の閾値以上になった場合、前記コイルから前記第3の電圧よりも大きい電圧が出力されるように前記スイッチング素子を制御する
ことを特徴とする電源回路。 - スイッチング電源と、
前記スイッチング電源に直列接続され、前記スイッチング電源から入力される電圧を平滑化した電圧を出力するリニア電源と、
前記リニア電源から出力される電流を測定する第2の電流センサと、を備えた電源回路であって、
前記スイッチング電源は、
第1の電圧が入力されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列接続されるコイルを含む平滑回路と、
前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点に接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第1の還流回路と、
前記コイルへ還流される電流の経路の断線を示す断線故障を検出する故障検出回路と、
前記断線故障が検出されない場合、前記コイルから第2の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し、前記断線故障が検出された場合、前記コイルから前記第2の電圧よりも大きい第3の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記断線故障が検出された後、前記第2の電流センサによって測定された電流が第2の電流閾値以上になった場合、前記コイルから前記第3の電圧よりも小さい電圧が出力されるように前記スイッチング素子を制御する
ことを特徴とする電源回路。 - スイッチング電源と、
前記スイッチング電源に直列接続され、前記スイッチング電源から入力される電圧を平滑化した電圧を出力するリニア電源と、
前記リニア電源から出力される電流を測定する第2の電流センサと、を備えた電源回路であって、
前記スイッチング電源は、
第1の電圧が入力されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列接続されるコイルを含む平滑回路と、
前記スイッチング素子と前記コイルとの接続点に接続され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記コイルへ電流を還流する第1の還流回路と、
前記コイルへ還流される電流の経路の断線を示す断線故障を検出する故障検出回路と、
前記断線故障が検出されない場合、前記コイルから第2の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御し、前記断線故障が検出された場合、前記コイルから前記第2の電圧よりも大きい第3の電圧が出力されるように前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路と、を備え、
前記リニア電源は、前記断線故障が検出された後、前記第2の電流センサによって測定された電流が第3の電流閾値以上になった場合、シャットダウンする又は出力する電流を抑制する
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項6乃至11のいずれかに記載の電源回路と、
前記電源回路に並列接続されるマイコンと、
前記電源回路に並列接続され、前記マイコンによって制御される電子機器と、
を備えることを特徴とする車載制御装置。 - 請求項12に記載の車載制御装置であって、
前記マイコンは、
前記断線故障が検出された場合、前記マイコンの機能及び前記電子機器の機能を制限する
ことを特徴とする車載制御装置。 - 請求項12に記載の車載制御装置であって、
警告灯を制御する警告灯装置をさらに備え、
前記警告灯装置は、
前記断線故障が検出された場合、前記警告灯を点灯させる
ことを特徴とする車載制御装置。 - 請求項14に記載の車載制御装置であって、
前記警告灯装置は、
前記断線故障が検出された後、前記警告灯を点滅させ、
さらに、前記電源回路が備える温度センサによって測定された温度が所定の温度閾値以上になった場合、または、前記電源回路が備える電流センサによって測定された電流値が所定の電流閾値以上になった場合、前記警告灯の点滅周期を変更する
ことを特徴とする車載制御装置。
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