JP6680904B2 - Dc−dc電圧コンバータ内の不平衡電流状態及び過電流状態を判断するための電源供給システム及び検出システム - Google Patents

Dc−dc電圧コンバータ内の不平衡電流状態及び過電流状態を判断するための電源供給システム及び検出システム Download PDF

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Description

本発明は、DC−DC電圧コンバータを含む電源供給システム及び検出システムに関し、より詳しくは、前記DC−DC電圧コンバータ内の不平衡電流状態及び過電流状態を判断するための検出システム及び前記検出システムを含む電源供給システムに関する。
本出願は、2017年1月23日出願の米国特許出願第15/413,185号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
電源供給システムは、DC電圧を生成するためDC−DC電圧コンバータを使用する。しかし、前記電源供給システムは、前記DC−DC電圧コンバータ内の第1及び第2スイッチバンクのいずれか1つの過電流状態を検出できなければ、前記DC−DC電圧コンバータ内の前記第1スイッチバンクと第2スイッチバンクとの不平衡電流状態を判断することができなかった。
本発明の一目的は、DC−DC電圧コンバータ内の不平衡電流状態及び過電流状態を判断するための電源供給システム及び検出システムを提供することである。
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
〔本発明の一の態様〕
本発明の一の態様は以下の通りである。
〔1〕 DC−DC電圧コンバータ内の不平衡電流状態及び過電流状態を判断するための検出システムであって、
前記DC−DC電圧コンバータは、
第1抵抗と、
第2抵抗と、
第1バッテリーの正極端子に電気的に結合された第1電気ノードと第2電気ノードとの間に電気的に結合される第1パワースイッチと、
第2バッテリーの正極端子に電気的に結合された第3電気ノードと第4電気ノードとの間に電気的に結合される第2パワースイッチと、
互いに電気的に直列で結合される2つのスイッチを含み、前記第2電気ノードと前記第1バッテリー及び第2バッテリーのそれぞれの負極端子に電気的に結合された第5電気ノードとの間で前記第1抵抗に電気的に直列で結合される第1スイッチバンクと、
互いに電気的に直列で結合される2つのスイッチを備えた、前記第2電気ノードと前記第5電気ノードとの間で前記第1抵抗に電気的に直列で結合される第2スイッチバンクと、
互いに電気的に直列で結合される2つのスイッチを備えた、前記第2電気ノードと前記第5電気ノードとの間で前記第1抵抗に電気的に直列で結合される第3スイッチバンクと、
互いに電気的に直列で結合される2つのスイッチを備えた、前記第2電気ノードと前記第5電気ノードとの間で前記第2抵抗に電気的に直列で結合される第4スイッチバンクと、
前記第1スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチの間に配置された第6電気ノードと前記第4電気ノードとの間に電気的に結合される第1電気コイルと、
前記第4スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチの間に配置された第7電気ノードと前記第4電気ノードとの間に電気的に結合される第2電気コイルと、を備え、
第1増幅器、第2増幅器、第3増幅器、平均回路、第1比較器、第2比較器及び第1ORロジッグゲートを備えた検出回路を備えてなり、
前記第1増幅器は、前記第1スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチ及び前記第4スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチが閉動作状態であるとき、前記第1抵抗に印加された第1電圧の受信に応答して第1増幅電圧を出力し、
前記第2増幅器は、前記第1スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチ及び前記第4スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチが前記閉動作状態であるとき、前記第2抵抗に印加された第2電圧の受信に応答して第2増幅電圧を出力し、
前記平均回路は、前記第1増幅器及び前記第2増幅器それぞれからの前記第1増幅電圧及び前記第2増幅電圧の受信に応答して平均電圧を出力し、
前記第3増幅器は、前記平均回路からの前記平均電圧及び前記第1増幅器からの前記第1増幅電圧の受信に応答して第3増幅電圧を出力し、
前記第3増幅電圧は前記平均電圧と前記第1増幅電圧との差に比例するものであり、
前記第1比較器は、前記第3増幅器からの前記第3増幅電圧及び第1基準電圧の受信に応答して第1モニタリング電圧を出力し、
前記第1モニタリング電圧は、前記第3増幅電圧が前記第1基準電圧以上である場合、第1ロジッグ電圧レベルを有し、前記第3増幅電圧が前記第1基準電圧以上であることは、前記DC−DC電圧コンバータ内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の不平衡電流状態を示し、
前記第2比較器は、前記第1増幅器からの前記第1増幅電圧及び第2基準電圧の受信に応答して第2モニタリング電圧を出力し、
前記第2モニタリング電圧は、前記第1増幅電圧が前記第2基準電圧以上である場合、前記第1ロジッグ電圧レベルを有し、前記第1増幅電圧が前記第2基準電圧以上であることは、前記第1スイッチバンクの過電流状態を示し、
前記第1ORロジッグゲートは、前記第1モニタリング電圧及び第2モニタリング電圧に基づいて第1診断電圧を出力し、
前記第1診断電圧は、前記第1モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、又は、前記第2モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、前記DC−DC電圧コンバータ内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の前記不平衡電流状態を示し、又は、前記第1スイッチバンクの前記過電流状態を示す、前記第1ロジッグ電圧レベルを有する、検出システム
〔2〕 前記検出回路は、前記第2電圧及び前記平均電圧に基づいて前記DC−DC電圧コンバータ内の前記第1スイッチバンクと第2スイッチバンクとの間の前記不平衡電流状態、又は、前記第2電圧に基づいて前記第2スイッチバンクの過電流状態を示す第2診断電圧を出力する、〔1〕に記載の検出システム。
〔3〕 前記第3増幅電圧は、前記第3増幅器の第1電圧ゲインを乗じた、前記平均電圧と前記第1増幅電圧との差に対応する、〔1〕に記載の検出システム
〔4〕 前記検出回路は、第4増幅器、第3比較器、第4比較器及び第2ORロジッグゲートをさらに含み、
前記第4増幅器は、前記平均回路からの前記平均電圧及び前記第2増幅器からの前記第2増幅電圧の受信に応答して第4増幅電圧を出力するが、前記第4増幅電圧は、前記平均電圧と前記第2増幅電圧との差に比例し、
前記第3比較器は、前記第4増幅器からの前記第4増幅電圧及び前記第1基準電圧の受信に応答して第3モニタリング電圧を出力するが、前記第3モニタリング電圧は、前記第4増幅電圧が前記第1基準電圧以上であれば、前記第1ロジッグ電圧レベルを有し、前記第4増幅電圧が前記第1基準電圧以上であることは、前記DC−DC電圧コンバータ内の前記第1スイッチバンクと第2スイッチバンクとの間の不平衡電流状態を示し、
前記第4比較器は、前記第2増幅器からの前記第2増幅電圧及び前記第2基準電圧の受信に応答して第4モニタリング電圧を出力するが、前記第4モニタリング電圧は、前記第2増幅電圧が前記第2基準電圧以上であれば、前記第1ロジッグ電圧レベルを有し、前記第2増幅電圧が前記第2基準電圧以上であることは、前記第2スイッチバンクの前記過電流状態を示し、
前記第2ORロジッグゲートは、前記第3モニタリング電圧及び第4モニタリング電圧に基づいて前記第2診断電圧を出力するが、前記第2診断電圧は、前記第3モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、又は、前記第4モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、前記DC−DC電圧コンバータ内の前記第1スイッチバンクと第2スイッチバンクとの間の不平衡電流状態、又は、前記第2スイッチバンクの前記過電流状態を示す前記第1ロジッグ電圧レベルを有する、〔2〕に記載の検出システム
〔5〕 前記第4増幅電圧は、前記平均電圧と前記第2増幅電圧との差に対応する、〔4〕に記載の検出システム。
〔6〕 電源供給システムであって、
〔1〜5の何れか一項〕に記載された検出システムと、
〔1〜5の何れか一項において定義された前記DC−DC電圧コンバータと、を備えてなる、電源供給システム
〔7〕 マイクロコントローラー;をさらに備えてなり、
前記マイクロコントローラーは、前記第1ロジッグ電圧レベルを有する前記第1診断電圧に応答して前記第1パワースイッチを開動作状態に切り換えるために第1制御信号を生成し、
前記マイクロコントローラーは、前記第1ロジッグ電圧レベルを有する前記第2診断電圧に応答して前記第2パワースイッチを開動作状態に切り換えるために第2制御信号を生成する、〔6〕に記載の電源供給システム。
本発明の実施例によれば、DC−DC電圧コンバータ内の不平衡電流状態及び過電流状態を判断することができる。
本発明の効果は、上記の効果に限定されず、言及されていない他の効果は請求範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例による電源供給システムを示した図である。 図1の電源供給システムで用いられるDC−DC電圧コンバータのための検出システムのブロック図である。 図2の検出システムの概略的な回路図である。 DC−DC電圧コンバータ内の第1スイッチバンクの過電流状態を示すためのトリップ電圧に対する第1増幅電圧のグラフである。 DC−DC電圧コンバータ内の第1スイッチバンクと第2スイッチバンクとの不平衡電流状態を示すためのトリップ電圧に対する第3及び第4増幅電圧のグラフである。
図1を参照すれば、本発明の一実施例による電源供給システム10が提供される。前記電源供給システム10は、バッテリー30、DC−DC電圧コンバータ32、バッテリー34、検出システム36及びマイクロコントローラ38を含む。前記電源供給システム10の長所は、前記DC−DC電圧コンバータ32内の第1及び第2スイッチバンクのいずれか1つの過電流状態を検出できなくても、前記システム10が平均電圧値を用いて前記DC−DC電圧コンバータ32内の第1スイッチバンクと第2スイッチバンクとの不平衡電流状態を判断するために前記検出システム36を用いることである。
定義するため、第2信号が第1信号に基づく場合、前記第2信号は前記第1信号から直接生成できるか、または、中間信号を用いて前記第1信号から間接的に生成できる。
前記バッテリー30は、前記DC−DC電圧コンバータ32に第1動作電圧を提供する。前記バッテリー30は、正極端子60及び負極端子62を含む。前記正極端子60は、電気ノード170及びパワースイッチ90の第1端子に電気的に結合される。前記負極端子62は、電気ノード178及び前記バッテリー34の負極端子212に電気的に結合される。一実施例においては、前記バッテリー30は高電圧リチウムイオンバッテリーである。
前記DC−DC電圧コンバータ32は、前記バッテリー30からの第1動作電圧を、バック(buck)動作モードの間、前記バッテリー34に印加される第2動作電圧に変換する。また、前記DC−DC電圧コンバータ32は、前記バッテリー34からの前記第2動作電圧を、ブースト(boost)動作モードの間、前記バッテリー30に印加される前記第1動作電圧に変換する。前記DC−DC電圧コンバータ32は、パワースイッチ90、キャパシタ92、94、スイッチ100、102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、抵抗130、132、電気コイル140、142、144、146、148、150、パワースイッチ160、キャパシタ162、164及び電気ノード170、172、174、176、177、178、180、182、184、186、188、190、192を含む。一実施例において、前記スイッチ100、102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122のそれぞれはトランジスタである。
前記パワースイッチ90は、第1端子及び第2端子を有する。前記パワースイッチ90の第1端子は、前記バッテリー30の前記正極端子60に電気的に結合される。前記パワースイッチ90の第2端子は、前記電気ノード172及び第1〜第6スイッチバンクのそれぞれの電気スイッチ100、104、108、112、116、120に電気的に結合される。前記パワースイッチ90は、前記マイクロコントローラ38からの制御信号C13に応答して開動作状態から閉動作状態に切り換えられる。また、前記パワースイッチ90は、前記マイクロコントローラ38が前記制御信号C13の生成を中断する場合、閉動作状態から開動作状態に切り換えられる。
前記キャパシタ92は、前記電気ノード170と前記電気ノード178(電気接地に結合される)との間に電気的に結合される。また、前記キャパシタ92は、前記バッテリー30の前記正極端子60と前記負極端子62との間に電気的に結合される。前記キャパシタ94は、前記電気ノード172と前記電気ノード178(電気接地に結合される)との間に電気的に結合される。
前記スイッチ100、102は、第1スイッチバンクを構成する。前記スイッチ100、102は、前記抵抗130に直列で電気的に結合される。また、前記電気ノード174は、前記スイッチ100と前記スイッチ102との間に配置される。前記電気コイル140は、前記電気ノード174と前記電気ノード190との間に電気的に結合される。前記キャパシタ162は、前記電気ノード190と前記電気ノード178(電気接地に結合される)との間に電気的に結合される。動作中に、前記マイクロコントローラ38が前記スイッチ100、102によってそれぞれ受信される制御信号C1、C2を生成する場合、前記スイッチ100、102はそれぞれ閉動作状態に切り換えられて前記電気コイル140を励起(energize)させ、前記抵抗130を通じた電流の流れを許容する。
前記スイッチ104、106は、第2スイッチバンクを構成する。前記スイッチ104、106は、前記抵抗130に直列で電気的に結合される。また、前記電気ノード180は、前記スイッチ104と前記スイッチ106との間に配置される。前記電気コイル142は、前記電気ノード180と前記電気ノード190との間に電気的に結合される。動作中に、前記マイクロコントローラ38が前記スイッチ104、106によってそれぞれ受信される制御信号C3、C4を生成する場合、前記スイッチ104、106はそれぞれ閉動作状態に切り換えられて前記電気コイル142を励起させ、前記抵抗130を通じた電流の流れを許容する。
前記スイッチ108、110は、第3スイッチバンクを構成する。前記スイッチ108、110は、前記抵抗130に直列で電気的に結合される。また、前記電気ノード182は、前記スイッチ108と前記スイッチ110との間に配置される。前記電気コイル144は、前記電気ノード182と前記電気ノード190との間に電気的に結合される。動作中に、前記マイクロコントローラ38が前記スイッチ108、110によってそれぞれ受信される制御信号C5、C6を生成する場合、前記スイッチ108、110はそれぞれ閉動作状態に切り換えられて前記電気コイル144を励起させ、前記抵抗130を通じた電流の流れを許容する。
前記スイッチ112、114は、第4スイッチバンクを構成する。前記スイッチ112、114は、前記抵抗132に直列で電気的に結合される。また、前記電気ノード184は、前記スイッチ112と前記スイッチ114との間に配置される。前記電気コイル146は、前記電気ノード184と前記電気ノード190との間に電気的に結合される。動作中に、前記マイクロコントローラ38が前記スイッチ112、114によってそれぞれ受信される制御信号C7、C8を生成する場合、前記スイッチ112、114はそれぞれ閉動作状態に切り換えられて前記電気コイル146を励起させ、前記抵抗132を通じた電流の流れを許容する。
前記スイッチ116、118は、第5スイッチバンクを構成する。前記スイッチ116、118は、前記抵抗132に直列で電気的に結合される。また、前記電気ノード186は、前記スイッチ116と前記スイッチ118との間に配置される。前記電気コイル148は、前記電気ノード186と前記電気ノード190との間に電気的に結合される。動作中に、前記マイクロコントローラ38が前記スイッチ116、118によってそれぞれ受信される制御信号C9、C10を生成する場合、前記スイッチ116、118はそれぞれ閉動作状態に切り換えられて前記電気コイル148を励起させ、前記抵抗132を通じた電流の流れを許容する。
前記スイッチ120、122は、第6スイッチバンクを構成する。前記スイッチ120、122は、前記抵抗132に直列で電気的に結合される。また、前記電気ノード188は、前記スイッチ120と前記スイッチ122との間に配置される。前記電気コイル150は、前記電気ノード188と前記電気ノード190との間に電気的に結合される。動作中に、前記マイクロコントローラ38が前記スイッチ120、122によってそれぞれ受信される制御信号C11、C12を生成する場合、前記スイッチ120、122はそれぞれ閉動作状態に切り換えられて前記電気コイル150を励起させ、前記抵抗132を通じた電流の流れを許容する。
動作中に、前記DC−DC電圧コンバータ32の前記第1〜第6スイッチバンクは前記マイクロコントローラ38によって順次活性化される。
前記パワースイッチ160は、第1端子及び第2端子を有する。前記パワースイッチ160の前記第1端子は、前記電気ノード190及び前記電気コイル140、142、144、146、148、150に電気的に結合される。前記パワースイッチ160の前記第2端子は、前記電気ノード192、前記キャパシタ164及び前記バッテリー34の前記正極端子210に電気的に結合される。前記キャパシタ162は、前記電気ノード190と前記電気ノード178(電気接地に結合される)との間に電気的に結合される。前記パワースイッチ160は、前記マイクロコントローラ38からの制御信号C14に応答して開動作状態から閉動作状態に切り換えられる。また、前記パワースイッチ160は、前記マイクロコントローラ38が前記制御信号C14の生成を中断する場合、前記閉動作状態から前記開動作状態に切り換えられる。
前記バッテリー34は、前記DC−DC電圧コンバータ32に第2動作電圧を提供する。前記バッテリー34は、正極端子210及び負極端子212を含む。前記正極端子210は、前記電気ノード192及び前記パワースイッチ160の前記第2端子に電気的に結合される。前記負極端子212は、前記電気ノード178及び前記バッテリー30の前記負極端子62に電気的に結合される。一実施例において、前記バッテリー34は、低電圧鉛蓄電池(例えば、12ボルトバッテリー)である。
以下、図1〜図3を参照して、前記DC−DC電圧コンバータ32の不平衡電流状態及び過電流状態を判断するための本発明の一実施例による検出システム36を説明する。簡略にするため、以下では、前記検出システム36が前記抵抗130に結合された前記第1スイッチバンク(例えば、スイッチ100、102)と前記抵抗132に結合された前記第4スイッチバンク(例えば、スイッチ112、114)との間の不平衡電流状態、及び前記第1スイッチバンクと前記第4スイッチバンクの過電流状態を判断することを説明する。勿論、検出回路230は、前記第4、第5及び第6スイッチバンクに対して前記第1、第2及び第3スイッチバンクのうちいずれか1つとの間の不平衡電流状態、及び前記第1〜第6スイッチバンクの過電流状態を判断することもできる。
前記検出システム36は、増幅器240、242、平均回路244、増幅器246、比較器248、250、ORロジッグゲート252、増幅器254、比較器256、257及びORロジッグゲート258を有する検出回路230を含む。前記検出回路230の長所は、前記DC−DC電圧コンバータ32内の第1及び第4スイッチバンクのいずれか1つの過電流状態を検出できなくても、前記回路230が平均電圧値を用いて前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの不平衡電流状態を判断できることである。
前記増幅器240は、前記DC−DC電圧コンバータ32の前記電気ノード176に電気的に結合され、前記抵抗130(図1に示される)に印加された第1電圧の受信に応答して第1増幅電圧V_1Aを出力する。前記抵抗130に印加された前記第1電圧は、前記抵抗130を通じて流れるセンシング電流I_SAを示す。前記増幅器240は、演算増幅器260、262、抵抗264、266、268、270、272、274及び電気ノード280、282を含む。
前記演算増幅器260は、非反転端子、反転端子及び出力端子を含む。前記抵抗264は、前記電気ノード176と前記演算増幅器264の前記非反転端子との間に電気的に結合され、前記抵抗130に印加された前記第1電圧を受信する。前記抵抗130に印加された前記第1電圧は、前記スイッチ100、102のそれぞれが閉動作状態である場合に前記第1スイッチバンクを通じて流れる電流の量(例えば、センシング電流I_SAの量)を示す。前記抵抗266は、電気接地と前記演算増幅器260の前記反転端子との間に電気的に結合される。前記抵抗268は、前記演算増幅器260の前記反転端子と前記演算増幅器260の出力端子との間に電気的に結合される。
前記演算増幅器262は、非反転端子、反転端子及び出力端子を含む。前記抵抗272は、電圧源(例えば、5ボルトDC基準電圧)と前記電気ノード280との間に電気的に結合される。前記抵抗274は、前記電気ノード280と電気接地との間に電気的に結合される。前記電気ノード280は、前記演算増幅器262の前記非反転端子に電気的に結合される。前記演算増幅器262の前記反転端子は、前記演算増幅器262の前記出力端子に電気的に結合される。前記抵抗270は、前記演算増幅器262の前記出力端子と前記演算増幅器260の前記非反転端子との間に電気的に結合される。
前記演算増幅器260の前記出力端子は、電気ノード282に電気的に結合される。前記増幅器240は、前記抵抗130に印加された前記第1電圧の受信に応答して、前記演算増幅器260の前記出力端子から前記第1増幅電圧V_1Aを出力する。
前記増幅器242は、前記DC−DC電圧コンバータ32の前記電気ノード177に電気的に結合され、前記抵抗132(図1に示される)に印加された第2電圧の受信に応答して第2増幅電圧V_1Bを出力する。前記抵抗132に印加された前記第2電圧は、前記抵抗132を通じて流れるセンシング電流I_SBを示す。前記増幅器242は、演算増幅器360、362、抵抗364、366、368、370、372、374及び電気ノード380、382を含む。
前記演算増幅器360は、非反転端子、反転端子及び出力端子を含む。前記抵抗364は、前記電気ノード177と前記演算増幅器364の前記非反転端子との間に電気的に結合され、前記抵抗132に印加された前記第2電圧を受信する。前記抵抗132に印加された前記第2電圧は、前記スイッチ112、114のそれぞれが閉動作状態である場合に前記第4スイッチバンクを通じて流れる電流の量(例えば、センシング電流I_SBの量)を示す。前記抵抗366は、電気接地と前記演算増幅器360の前記反転端子との間に電気的に結合される。前記抵抗368は、前記演算増幅器360の前記反転端子と前記演算増幅器360の出力端子との間に電気的に結合される。
前記演算増幅器362は、非反転端子、反転端子及び出力端子を含む。前記抵抗372は、電圧源(例えば、5ボルトDC基準電圧)と前記電気ノード380との間に電気的に結合される。前記抵抗374は、前記電気ノード380と電気接地との間に電気的に結合される。前記電気ノード380は、前記演算増幅器362の前記非反転端子に電気的に結合される。前記演算増幅器362の前記反転端子は、前記演算増幅器362の前記出力端子に電気的に結合される。前記抵抗370は、前記演算増幅器362の前記出力端子と前記演算増幅器360の前記非反転端子との間に電気的に結合される。
前記演算増幅器360の前記出力端子は、電気ノード382に電気的に結合される。前記増幅器242は、前記抵抗132に印加された前記第2電圧の受信に応答して、前記演算増幅器360の前記出力端子から前記第2増幅電圧V_1Bを出力する。
図2及び図3を参照すれば、前記平均回路244は、前記増幅器240、242に電気的に結合され、前記増幅器240、242から前記第1及び第2増幅電圧V_1A、V_1Bの個別的な受信に応答して平均電圧V_AVGを出力する。前記平均回路244は、抵抗430、432、バッファ434及び電気ノード436、438を含む。前記バッファ434は、非反転端子、反転端子及び出力端子を含む。前記抵抗430は、前記電気ノード282(前記演算増幅器260の前記出力端子に電気的に結合される)と電気ノード436(前記バッファ434の非反転端子に電気的に結合される)との間に電気的に結合される。前記抵抗432は、前記電気ノード436と前記電気ノード382(前記演算増幅器360の前記出力端子に電気的に結合される)との間に電気的に結合される。前記抵抗430、432は、電気的に直列で結合されて、電圧分配回路である。前記バッファ434の前記反転端子は、前記バッファ434の前記出力端子及び前記電気ノード438に電気的に結合される。前記バッファ434は、その前記出力端子から前記平均電圧V_AVGを出力する。
前記増幅器246は、前記電気ノード282、438に電気的に結合され、前記平均回路244からの前記平均電圧V_AVG及び前記増幅器240からの前記第1増幅電圧V_1Aの受信に応答して第3増幅電圧V_2Aを出力する。前記第3増幅電圧V_2Aは、前記平均電圧V_AVGと前記第1増幅電圧V_1Aとの差に比例する。前記増幅器246は、抵抗450、452、454、456、演算増幅器460及び電気ノード462、466を含む。
前記抵抗450は、前記電気ノード282と前記演算増幅器460の反転端子との間に電気的に結合される。前記抵抗452は、前記演算増幅器460の前記反転端子と前記演算増幅器460(電気ノード466に電気的に結合される)の出力端子との間に電気的に結合される。前記抵抗454は、前記電気ノード438と前記電気ノード464(前記演算増幅器460の前記非反転端子にも電気的に結合される)との間に電気的に結合される。前記抵抗456は、電気ノード464と電気接地との間に電気的に結合される。
前記演算増幅器460は、方程式:V_2A=AV2(V_AVG−V_1A)に対応する前記第3増幅電圧V_2Aを出力する。AV2は前記演算増幅器460のゲインである。前記第3増幅電圧V_2Aは、前記比較器248の第1入力端子によって受信される。
前記比較器248は、第1及び第2入力端子と出力端子を有する。前記比較器248の前記第1入力端子は、前記増幅器246の前記演算増幅器460の前記出力端子に電気的に結合され、前記増幅器246から前記第3増幅電圧V_2Aを受信する。前記比較器248の前記第2入力端子は、前記マイクロコントローラ38に電気的に結合され、前記マイクロコントローラ38から第1基準電圧TRIP_LEVEL1を受信する。前記比較器248は、前記増幅器246からの前記第3増幅電圧V_2Aと前記第1基準電圧TRIP_LEVEL1との比較に基づいて、その出力端子に第1モニタリング電圧を出力する。特に、前記比較器248は、前記第3増幅電圧V_2Aが前記第1基準電圧TRIP_LEVEL1より大きいか又は同じである場合、第1ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「1」に対応する高いロジッグ電圧レベル)を有する第1モニタリング電圧を出力する。前記第3増幅電圧V_2Aが前記第1基準電圧TRIP_LEVEL1より大きいか又は同じであるとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の不平衡電流状態を示す。また、前記比較器248は、前記第3増幅電圧V_2Aが前記第1基準電圧TRIP_LEVEL1より小さい場合、第2ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「0」に対応する低いロジッグ電圧レベル)を有する前記第1モニタリング電圧を出力する。前記第3増幅電圧V_2Aが前記第1基準電圧TRIP_LEVEL1より小さいとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の平衡電流状態を示す。
前記比較器250は、第1及び第2入力端子と出力端子を有する。前記比較器250の前記第1入力端子は、前記増幅器240の前記演算増幅器260の前記出力端子に電気的に結合され、前記増幅器240から前記第1増幅電圧V_1Aを受信する。前記比較器250の前記第2入力端子は、前記マイクロコントローラ38に電気的に結合され、前記マイクロコントローラ38から第2基準電圧TRIP_LEVEL2を受信する。前記比較器250は、前記増幅器240からの前記第1増幅電圧V_1Aと前記第2基準電圧TRIP_LEVEL2との比較に基づいて、その出力端子に第2モニタリング電圧を出力する。特に、前記比較器250は、前記第1増幅電圧V_1Aが前記第2基準電圧TRIP_LEVEL2より大きいか又は同じである場合、第1ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「1」に対応する高いロジッグ電圧レベル)を有する第2モニタリング電圧を出力する。前記第1増幅電圧V_1Aが前記第2基準電圧TRIP_LEVEL2より大きいか又は同じであるとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第1スイッチバンクの過電流状態を示す。また、前記比較器250は、前記第1増幅電圧V_1Aが前記第2基準電圧TRIP_LEVEL2より小さい場合、第2ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「0」に対応する低いロジッグ電圧レベル)を有する前記第2モニタリング電圧を出力する。前記第1増幅電圧V_1Aが前記第2基準電圧TRIP_LEVEL2より小さいとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第1スイッチバンクの許容可能な電流状態(acceptable current condition)を示す。
前記ORロジッグゲート252は、第1及び第2入力端子と出力端子を有する。前記ORロジッグゲート252の前記第1入力端子は、前記比較器248の前記出力端子に電気的に結合され、前記比較器248から前記第1モニタリング電圧を受信する。前記ORロジッグゲート252の前記第2入力端子は、前記比較器250の前記出力端子に電気的に結合され、前記比較器250から前記第2モニタリング電圧を受信する。前記ORロジッグゲート252の前記出力端子は、前記マイクロコントローラ38に電気的に結合される。前記ORロジッグゲート252は、前記第1モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、または、前記第2モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、前記第1ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「1」に対応する高いロジッグ電圧レベル)を有する第1診断電圧V_DIAG1を出力する。前記第1モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有するか又は前記第2モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有するとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の不平衡電流状態、それとも、前記第1スイッチバンクの過電流状態を示す。また、前記ORロジッグゲート252は、前記第1モニタリング電圧が前記第2ロジッグ電圧レベルを有し、且つ、前記第2モニタリング電圧が前記第2ロジッグ電圧レベルを有する場合、第2ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「0」に対応する低いロジッグ電圧レベル)を有する前記第1診断電圧V_DIAG1を出力する。前記第1モニタリング電圧が前記第2ロジッグ電圧レベルを有し、且つ、前記第2モニタリング電圧が前記第2ロジッグ電圧レベルを有するとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の平衡電流状態及び前記第1スイッチバンクの許容可能な電流状態を示す。
前記増幅器254は、前記電気ノード382、464に電気的に結合され、前記平均回路244からの前記平均電圧V_AVG及び前記増幅器242からの前記第2増幅電圧V_1Bの受信に応答して第4増幅電圧V_2Bを出力する。前記第4増幅電圧V_2Bは、前記平均電圧V_AVGと前記第2増幅電圧V_1Bとの差に比例する。前記増幅器254は、抵抗454、456、470、472、演算増幅器480及び電気ノード482を含む。
前記抵抗454は、前記電気ノード438と前記電気ノード464(前記演算増幅器480の前記非反転端子にも電気的に結合される)との間に電気的に結合される。前記抵抗456は、電気ノード464と電気接地との間に電気的に結合される。
前記演算増幅器480は、方程式:V_2B=AV2(V_AVG−V_1B)に対応する前記第4増幅電圧V_2Bを出力する。AV2は前記演算増幅器480のゲインである。前記第4増幅電圧V_2Bは、前記比較器256の第1入力端子によって受信される。
前記比較器256は、第1及び第2入力端子と出力端子を有する。前記比較器256の前記第1入力端子は、前記増幅器254の前記演算増幅器480の前記出力端子に電気的に結合され、前記増幅器254から前記第4増幅電圧V_2Bを受信する。前記比較器256の前記第2入力端子は、前記マイクロコントローラ38に電気的に結合され、前記マイクロコントローラ38から前記第1基準電圧TRIP_LEVEL1を受信する。前記比較器256は、前記増幅器254からの前記第4増幅電圧V_2Bと前記第1基準電圧TRIP_LEVEL1との比較に基づいて、その出力端子に第3モニタリング電圧を出力する。特に、前記比較器256は、前記第4増幅電圧V_2Bが前記第1基準電圧TRIP_LEVEL1より大きいか又は同じである場合、第1ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「1」に対応する高いロジッグ電圧レベル)を有する第3モニタリング電圧を出力する。前記第4増幅電圧V_2Bが前記第1基準電圧TRIP_LEVEL1より大きいか又は同じであるとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の不平衡電流状態を示す。また、前記比較器256は、前記第4増幅電圧V_2Bが前記第1基準電圧TRIP_LEVEL1より小さい場合、第2ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「0」に対応する低いロジッグ電圧レベル)を有する前記第3モニタリング電圧を出力する。前記第4増幅電圧V_2Bが前記第1基準電圧TRIP_LEVEL1より小さいとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の平衡電流状態を示す。
前記比較器257は、第1及び第2入力端子と出力端子を有する。前記比較器257の前記第1入力端子は、前記増幅器242の前記演算増幅器360の前記出力端子に電気的に結合され、前記増幅器242から前記第2増幅電圧V_1Bを受信する。前記比較器257の前記第2入力端子は、前記マイクロコントローラ38に電気的に結合され、前記マイクロコントローラ38から前記第2基準電圧TRIP_LEVEL2を受信する。前記比較器257は、前記増幅器242からの前記第2増幅電圧V_1Bと前記第2基準電圧TRIP_LEVEL2との比較に基づいて、その出力端子に第4モニタリング電圧を出力する。特に、前記比較器257は、前記第2増幅電圧V_1Bが前記第2基準電圧TRIP_LEVEL2より大きいか又は同じである場合、第1ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「1」に対応する高いロジッグ電圧レベル)を有する第4モニタリング電圧を出力する。前記第2増幅電圧V_1Bが前記第2基準電圧TRIP_LEVEL2より大きいか又は同じであるとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第4スイッチバンクの過電流状態を示す。また、前記比較器257は、前記第2増幅電圧V_1Bが前記第2基準電圧TRIP_LEVEL2より小さい場合、第2ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「0」に対応する低いロジッグ電圧レベル)を有する前記第2モニタリング電圧を出力する。前記第2増幅電圧V_1Bが前記第2基準電圧TRIP_LEVEL2より小さいとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第4スイッチバンクの許容可能な電流状態を示す。
前記ORロジッグゲート258は、第1及び第2入力端子と出力端子を有する。前記ORロジッグゲート258の前記第1入力端子は、前記比較器256の前記出力端子に電気的に結合され、前記比較器256から前記第3モニタリング電圧を受信する。前記ORロジッグゲート258の前記第2入力端子は、前記比較器257の前記出力端子に電気的に結合され、前記比較器257から前記第4モニタリング電圧を受信する。前記ORロジッグゲート258の前記出力端子は、前記マイクロコントローラ38に電気的に結合される。前記ORロジッグゲート258は、前記第3モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、または、前記第4モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、前記第1ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「1」に対応する高いロジッグ電圧レベル)を有する第2診断電圧V_DIAG2を出力する。前記第3モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有するか又は前記第4モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有するとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の不平衡電流状態、それとも、前記第4スイッチバンクの過電流状態を示す。また、前記ORロジッグゲート258は、前記第3モニタリング電圧が前記第2ロジッグ電圧レベルを有し、且つ、前記第4モニタリング電圧が前記第2ロジッグ電圧レベルを有する場合、第2ロジッグ電圧レベル(例えば、2進数「0」に対応する低いロジッグ電圧レベル)を有する前記第2診断電圧V_DIAG2を出力する。前記第3モニタリング電圧が前記第2ロジッグ電圧レベルを有し、且つ、前記第4モニタリング電圧が前記第2ロジッグ電圧レベルを有するとは、前記DC−DC電圧コンバータ32内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の平衡電流状態及び前記第4スイッチバンクの許容可能な電流状態を示す。
図1〜図3を参照すれば、前記マイクロコントローラ38は、前記スイッチ100、102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、パワースイッチ90、160及び前記ORロジッグゲート252、258に動作可能に結合される。前記マイクロコントローラ38は、マイクロプロセッサ500及び前記マイクロプロセッサ500に動作可能に結合されたメモリ装置502を含む。前記マイクロプロセッサ500は、本明細書に説明された関連する段階を具現するため、前記メモリ装置502に保存されたソフトウェア命令を実行するようにプログラミングされる。また、前記メモリ装置502は、計算された値と所定の値を保存する。
前記マイクロコントローラ38は、前記DC−DC電圧コンバータ32内の第1〜第6スイッチバンクのための前記制御信号を順次生成する。また、前記マイクロコントローラ38は、前記第1ロジッグ電圧レベルを有する前記第1診断電圧V_DIAG1に応答して、前記パワースイッチ90を開動作状態に切り換えるための第1制御信号を生成する。また、前記マイクロコントローラ38は、前記第1ロジッグ電圧レベルを有する前記第1診断電圧V_DIAG2に応答して、前記パワースイッチ160を前記開動作状態に切り換えるための第2制御信号を生成する。
図4を参照すれば、前記DC−DC電圧コンバータ32の第1スイッチバンクの過電流状態を判断するためのトリップ電流に対する第1増幅電圧V_1Aを示したグラフ600が示されている。図示のように、ブーストモード動作中に、前記第1増幅電圧V_1Aが前記TRIP_LEVEL2電圧より大きい場合、前記第1スイッチバンクと前記抵抗130を通じて流れる前記電流I_SAは過電流状態である。
図5を参照すれば、前記DC−DC電圧コンバータ32の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの不平衡電流状態を判断するためのトリップ電流に対する第3及び第4増幅電圧V_2A、V_2Bを示したグラフ650が示されている。図示のように、前記第3増幅電圧V_2Aが前記TRIP_LEVEL1電圧より大きい場合、前記第1スイッチバンクと前記抵抗130を通じて流れる前記電流I_SAは、前記第4スイッチバンクと前記抵抗132を通じて流れる電流I_SBより大きく、これは前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の不平衡電流状態を示す。また、前記第4増幅電圧V_2Bが前記TRIP_LEVEL1電圧より大きい場合、前記第4スイッチバンクと前記抵抗132を通じて流れる前記電流I_SBは、前記第1スイッチバンクと前記抵抗130を通じて流れる電流I_SAより大きく、これは前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の不平衡電流状態を示す。
上述した前記電源供給システムは、他のシステムに比べて優れた長所を提供する。特に、前記電源供給システムは、前記DC−DC電圧コンバータの第1及び第2スイッチバンクのいずれか1つの過電流状態を検出できなくても、平均電圧値を用いて前記DC−DC電圧コンバータ内の第1スイッチバンクと第2スイッチバンクとの不平衡電流状態を判断できる検出システムを提供する。
以上、本発明を単に制限された数の実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、本発明の精神と範囲から逸脱しない範囲内の変形例、代案例、代替例または等価例が可能であることは言うまでのない。また、多様な実施例が上述されたが、本発明はこれら実施例の一部のみを含むこともあり得ることを理解せねばならない。したがって、本発明の特許請求の範囲は上述した説明によって制限されるものではない。上述した本発明の実施例は装置及び方法のみを通じて具現されるものではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じても具現でき、このような具現は上述された実施例の記載から本発明が属する技術分野の専門家であれば容易に具現できるであろう。

Claims (7)

  1. DC−DC電圧コンバータ内の不平衡電流状態及び過電流状態を判断するための検出システムであって、
    前記DC−DC電圧コンバータは、
    第1抵抗と、
    第2抵抗と、
    第1バッテリーの正極端子に電気的に結合された第1電気ノードと第2電気ノードとの間に電気的に結合される第1パワースイッチと、
    第2バッテリーの正極端子に電気的に結合された第3電気ノードと第4電気ノードとの間に電気的に結合される第2パワースイッチと、
    互いに電気的に直列で結合される2つのスイッチを含み、前記第2電気ノードと前記第1バッテリー及び第2バッテリーのそれぞれの負極端子に電気的に結合された第5電気ノードとの間で前記第1抵抗に電気的に直列で結合される第1スイッチバンクと、
    互いに電気的に直列で結合される2つのスイッチを備えた、前記第2電気ノードと前記第5電気ノードとの間で前記第1抵抗に電気的に直列で結合される第2スイッチバンクと、
    互いに電気的に直列で結合される2つのスイッチを備えた、前記第2電気ノードと前記第5電気ノードとの間で前記第1抵抗に電気的に直列で結合される第3スイッチバンクと、
    互いに電気的に直列で結合される2つのスイッチを備えた、前記第2電気ノードと前記第5電気ノードとの間で前記第2抵抗に電気的に直列で結合される第4スイッチバンクと、
    前記第1スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチの間に配置された第6電気ノードと前記第4電気ノードとの間に電気的に結合される第1電気コイルと、
    前記第4スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチの間に配置された第7電気ノードと前記第4電気ノードとの間に電気的に結合される第2電気コイルと、を備え、
    第1増幅器、第2増幅器、第3増幅器、平均回路、第1比較器、第2比較器及び第1ORロジッグゲートを備えた検出回路を備えてなり、
    前記第1増幅器は、前記第1スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチ及び前記第4スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチが閉動作状態であるとき、前記第1抵抗に印加された第1電圧の受信に応答して第1増幅電圧を出力し、
    前記第2増幅器は、前記第1スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチ及び前記第4スイッチバンクに備えられた前記2つのスイッチが前記閉動作状態であるとき、前記第2抵抗に印加された第2電圧の受信に応答して第2増幅電圧を出力し、
    前記平均回路は、前記第1増幅器及び前記第2増幅器それぞれからの前記第1増幅電圧及び前記第2増幅電圧の受信に応答して平均電圧を出力し、
    前記第3増幅器は、前記平均回路からの前記平均電圧及び前記第1増幅器からの前記第1増幅電圧の受信に応答して第3増幅電圧を出力し、
    前記第3増幅電圧は前記平均電圧と前記第1増幅電圧との差に比例するものであり、
    前記第1比較器は、前記第3増幅器からの前記第3増幅電圧及び第1基準電圧の受信に応答して第1モニタリング電圧を出力し、
    前記第1モニタリング電圧は、前記第3増幅電圧が前記第1基準電圧以上である場合、第1ロジッグ電圧レベルを有し、前記第3増幅電圧が前記第1基準電圧以上であることは、前記DC−DC電圧コンバータ内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の不平衡電流状態を示し、
    前記第2比較器は、前記第1増幅器からの前記第1増幅電圧及び第2基準電圧の受信に応答して第2モニタリング電圧を出力し、
    前記第2モニタリング電圧は、前記第1増幅電圧が前記第2基準電圧以上である場合、前記第1ロジッグ電圧レベルを有し、前記第1増幅電圧が前記第2基準電圧以上であることは、前記第1スイッチバンクの過電流状態を示し、
    前記第1ORロジッグゲートは、前記第1モニタリング電圧及び第2モニタリング電圧に基づいて第1診断電圧を出力し、
    前記第1診断電圧は、前記第1モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、又は、前記第2モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、前記DC−DC電圧コンバータ内の前記第1スイッチバンクと第4スイッチバンクとの間の前記不平衡電流状態を示し、又は、前記第1スイッチバンクの前記過電流状態を示す、前記第1ロジッグ電圧レベルを有する、検出システム。
  2. 前記検出回路は、前記第2電圧及び前記平均電圧に基づいて前記DC−DC電圧コンバータ内の前記第1スイッチバンクと第2スイッチバンクとの間の前記不平衡電流状態、又は、前記第2電圧に基づいて前記第2スイッチバンクの過電流状態を示す第2診断電圧を出力する、請求項1に記載の検出システム。
  3. 前記第3増幅電圧は、前記第3増幅器の第1電圧ゲインを乗じた、前記平均電圧と前記第1増幅電圧との差に対応する、請求項1に記載の検出システム。
  4. 前記検出回路は、第4増幅器、第3比較器、第4比較器及び第2ORロジッグゲートをさらに含み、
    前記第4増幅器は、前記平均回路からの前記平均電圧及び前記第2増幅器からの前記第2増幅電圧の受信に応答して第4増幅電圧を出力するが、前記第4増幅電圧は、前記平均電圧と前記第2増幅電圧との差に比例し、
    前記第3比較器は、前記第4増幅器からの前記第4増幅電圧及び前記第1基準電圧の受信に応答して第3モニタリング電圧を出力するが、前記第3モニタリング電圧は、前記第4増幅電圧が前記第1基準電圧以上であれば、前記第1ロジッグ電圧レベルを有し、前記第4増幅電圧が前記第1基準電圧以上であることは、前記DC−DC電圧コンバータ内の前記第1スイッチバンクと第2スイッチバンクとの間の不平衡電流状態を示し、
    前記第4比較器は、前記第2増幅器からの前記第2増幅電圧及び前記第2基準電圧の受信に応答して第4モニタリング電圧を出力するが、前記第4モニタリング電圧は、前記第2増幅電圧が前記第2基準電圧以上であれば、前記第1ロジッグ電圧レベルを有し、前記第2増幅電圧が前記第2基準電圧以上であることは、前記第2スイッチバンクの前記過電流状態を示し、
    前記第2ORロジッグゲートは、前記第3モニタリング電圧及び第4モニタリング電圧に基づいて前記第2診断電圧を出力するが、前記第2診断電圧は、前記第3モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、又は、前記第4モニタリング電圧が前記第1ロジッグ電圧レベルを有する場合、前記DC−DC電圧コンバータ内の前記第1スイッチバンクと第2スイッチバンクとの間の不平衡電流状態、又は、前記第2スイッチバンクの前記過電流状態を示す前記第1ロジッグ電圧レベルを有する、請求項2に記載の検出システム。
  5. 前記第4増幅電圧は、前記平均電圧と前記第2増幅電圧との差に対応する、請求項4に記載の検出システム。
  6. 電源供給システムであって、
    請求項1〜5の何れか一項に記載された検出システムと
    請求項1〜5の何れか一項において定義された前記DC−DC電圧コンバータと、を備えてなる、電源供給システム。
  7. マイクロコントローラー;をさらに備えてなり、
    前記マイクロコントローラーは、前記第1ロジッグ電圧レベルを有する前記第1診断電圧に応答して前記第1パワースイッチを開動作状態に切り換えるために第1制御信号を生成し、
    前記マイクロコントローラーは、前記第1ロジッグ電圧レベルを有する前記第2診断電圧に応答して前記第2パワースイッチを開動作状態に切り換えるために第2制御信号を生成する、請求項6に記載の電源供給システム。
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