CN104412480B - 车载用电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供对微机供给动作电力的车载用电源装置，其在从车载电源供给的电压被截断的情况下，能够使微机可靠地转移至待机状态。本发明的车载用电源装置生成向微机以外的控制IC等供给的第二电压和向微机供给的第三电压，在第二电压降低时，发出复位信号并同时使第二电压旁通至第三电压的输入侧。

Description

车载用电源装置

技术领域

本发明涉及车载用电源装置。

背景技术

近年来，车载控制装置中搭载的微机(微型计算机)，需要接受核心电压用、IO用电压等多种电压作为输入。因此，预先定义了电压供给的起动程序和停机程序。进而，微机为了对内置的FLASH存储器等存储装置写入数据而生成内部电压，使微机停机时，为了使微机能够持续生成内部电压直到停机完成，需要对微机持续供给电压直到停机完成。

车载电源(电池等)的电力供给被切断的情况下，控制车载用设备的微机停止运算处理，将当前为止的运算结果写入存储器。车载用电源装置在微机将运算结果写入存储器的期间和微机内部电压放电之前，为了供给微机所要求的额定电压，在微机的输入端子连接有电容器。此外，车载电源的电力供给被切断的现象，在消耗电力大的负载起动等引起的车载电源的电压的突然降低、断线、与点火开关等的动作相应地被控制的继电器因某种原因而断开等情况下发生。

发生了上述因素引起的继电器断开或断线等的情况下，检测到车载用电源装置向微机供给的电压降低时，对微机通知复位信号，微机根据该复位信号停止运算处理，将运算结果写入存储器，转移至待机状态。在直到微机转移到待机状态的期间，车载用电源装置需要对微机持续供给规定的动作电压和规定的电流。为了使微机能够可靠地实施上述动作，需要增大在微机的输入端子连接的电容器的电容而使电力供给可靠进行，这是导致车载用电源装置的成本上升的原因。

下述专利文献1中，作为解决上述课题的方法，监视将电源电压V1降压后的中间电压V2，检测电压降低。由此，与监视微机电压的情况相比较，可以提高微机的复位响应性，避免微机的不稳定动作。

另一方面，近年来的微机因为低电压化，内部核心电压成为3.3V，消耗电流具有增加的倾向。另一方面，以往使用的5V电压逐渐变为仅使用于AD端口、I/O端口，消耗电流具有减少的倾向。该5V电压也向微机以外的控制IC(Integrated Circuit，集成电路)等供给。

微机以外的控制IC是噪声产生源，因此出于与用于向上述微机供给电力的电容器不同的理由，需要设置应对噪声的电解电容器。控制IC的规格因搭载的环境而不同，而且如上所述，微机需要各种电平，所以设置何种程度电容的电容器即足够是很难一概而论的。从该观点出发，也需要增大在微机的输入端子连接的电容器的电容而确保安全性。

专利文献1：日本特开2008-289254号

发明内容

发明要解决的课题

上述专利文献1记载的技术中，通过监视将电源电压V1降压而生成的中间电压V2，早期检测出电压降低，使微机先行复位。但是，因为某种原因，中间电压V2未降低而向微机供给的核心电压降低的情况下，存在不能够先行实施复位处理的可能性。

本发明鉴于上述课题提出，其目的在于在向微机供给动作电力的车载用电源装置中，从车载电源供给的电压被截断时，使微机能够可靠地转移至待机状态。

用于解决课题的技术方案

本发明的车载用电源装置，生成向微机以外的控制IC等供给的第二电压和向微机供给的第三电压，在第二电压降低时，发出复位信号并同时使第二电压旁通至第三电压的输入侧。

发明效果

本发明的车载用电源装置，在从电池等车载电源供给的电压被截断时，使向微机以外的控制IC等供给的第二电压旁通成为微机的核心电压，因此在从发出复位信号到微机转移至待机状态的期间中，能够可靠地供给微机需要的额定电压。

附图说明

图1是实施方式1的车载用电源装置100的电路图。

图2是说明车载用电源装置100的动作的时序图。

图3是实施方式2的车载用电源装置100的电路图。

图4是说明实施方式2的车载用电源装置100的动作的时序图。

具体实施方式

＜实施方式1：装置结构＞

图1是本发明的实施方式1的车载用电源装置100的电路图。车载用电源装置100是具有作为将电池1输出的电源向微机15和在电容器17上连接的外部装置(控制IC等，未图示)提供的电源电路的功能的装置。

车载用电源装置100的主要结构要素是第一电压生成电路6、第二电压生成电路7、第三电压生成电路10、复位生成电路9。对其它结构构要素适当进行说明。

点火开关4是使搭载有车载用电源装置100的车辆起动的开关。点火开关4导通(ON)时，微机15接收表示该意思的点火开关信息4a。微机15对继电器控制电路5输出继电器控制信息15a。继电器控制电路5根据继电器控制信息15a和点火开关信息4a输出继电器控制信号5a使继电器16导通，将作为车载电源的电池1所输出的电池电压1a向车载用电源装置100输入。

电压生成控制电路2检测出电池电压1a时，使第一电压生成电路6动作。第一电压生成电路6例如具有作为开关稳压器的功能，使电池电压1a升压或降压而变换为适当的电压，分别向第二电压生成电路7和第三电压生成电路10输出。能够将电池电压1a直接向第二电压生成电路7和第三电压生成电路10供给的情况下，也能够省略第一电压生成电路，采用使点火开关信息4a直接向电压生成控制电路2输入的结构。

第二电压生成电路7将第一电压生成电路6生成的第一电压6a变换为第二电压7a，将其对微机15以外的控制IC等供给。此外，第二电压7a作为微机15的I/O端口和AD端口的电源向微机15输入。

第二电压生成电路7例如能够以具有MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等半导体开关元件、使用它生成第二电压7a的线性稳压器电路等方式实现。第二电压7a例如是5V。

第二电压生成电路7还具有返回元件，该返回元件在半导体开关元件为断开(OFF)时，供给电容器17蓄积的电荷作为第三电压生成电路10的输入。返回元件例如能够用二极管构成，但不限于此。在使用二极管构成返回元件的情况下，阴极端子与第二电压生成电路7的输入端子连接，阳极端子与第二电压生成电路7的输出端子连接，从第二电压7a向第一电压6a去的方向是二极管的正方向。

电容器17作为微机15以外的控制IC的噪声对策而设置。电容器17例如能够用陶瓷电容器或电解电容器等构成。

第三电压生成电路10对第一电压6a进行变换而生成第三电压10a。第三电压10a作为微机15的动作用的核心电压向微机15供给。第三电压10a例如是3.3V。

电压生成控制电路2基于电池电压1a和第二电压7a中哪一方高的信息，对第一电压生成电路6和第二电压生成电路7发出控制信号2a。详情在后文中叙述。

基准电压生成电路3生成基准电位3a。第一电压生成电路6、第二电压生成电路7、第三电压生成电路10以基准电压3a为基准，分别生成第一电压6a、第二电压7a、第三电压10a。基准电压3a也向第二电压降低检测电路8和第三电压降低检测电路11输入。

第二电压降低检测电路8以基准电压3a为基准，检测第二电压7a降低至规定阈值以下的情况，向复位生成电路9输出第二电压降低检测信号8a。

第三电压降低检测电路11以基准电压3a为基准，检测第三电压10a降低至规定阈值以下的情况，向第二电压生成电路7输出第三电压降低检测信号11a。第二电压生成电路7在第三电压降低检测信号11a被输出时，使生成第二电压7a的动作停止。

复位生成电路9在接收第二电压降低检测信号8a时，使/INT 9a信号输出Low电平(低电平)，从而对微机15指示停止运算处理并将运算结果写入RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)。经过了向RAM的写入结束的时间之后，复位生成电路9使/RST 9b输出低电平，从而使微机15转移至复位状态。进而，经过了微机15的内部电压放电的时间之后，复位生成电路9使/STBY 9c输出低电平，从而使微机15转移至待机状态。

复位生成电路9是在向微机15供给的电压降低时，用于使微机15先行转移至复位状态而设置的电路，因此也可以考虑与第一电压6a、第二电压7a、第三电压10a分别对应地设置3个复位生成电路9。但是，本发明中，将复位生成电路9集中在1处，根据第二电压7a降低的情况生成复位信号。

第三电压10a降低时，根据第三电压降低检测信号11a使第二电压生成电路7停止，所以第二电压7a也随着降低，结果输出第二电压降低检测信号8a。此外，电池1被切断使得第一电压6a降低时，电压生成控制电路2使第二电压生成电路7停止，结果输出第二电压降低检测信号8a。从而，本发明中，即使不设置多个复位生成电路9也能够适当地使微机15复位。

以上说明了车载用电源装置100的结构。以下对车载用电源装置100的动作原理进行说明。

＜实施方式1：动作原理＞

通常的车载用电源装置中，微机15检测来自点火开关4的点火开关信息4a，为了不会突然向微机15供给电压，从微机15输出继电器控制信号15a对继电器16适当地进行导通/断开控制。但是，从电池1供给的电压因为继电器16断开或断线等而被切断的情况下，因为点火开关4是导通状态，所以点火开关信息4a不会输出断开，所以微机15不能够实施规定的复位程序。

于是，本发明中，为了在电池1因某种原因而突然切断的情况下也能够正确实施停机程序，基准电压生成电路3使用电池电压1a和第二电压7a中较高的一方生成基准电压3a。由此，在电池电压1a降低时也能够使基准电压3a稳定。

此外，车载用控制装置100能够利用电容器17所蓄积的电荷，使微机15能够可靠地实施复位程序。以下说明其原理。

作为微机15的核心动作电压被供给的第三电压10a，在第一电压6a降低至某电压时随之降低。第一电压6a降低时，通常第二电压7a也降低，因此原则上应当在该情况下生成复位信号。但是，根据车载控制装置的结构，也存在微机15以外的控制IC等的消耗电流小的情况。该情况下，即使电容器17蓄积的电荷不怎么向控制IC放电也能够充分地提供控制IC所消耗的电力。因此，在第二电压降低检测电路8输出第二电压降低检测信号8a之前，伴随着第一电压6a的降低，第三电压10a降低，微机15开始复位程序之前可能出现动作电压不足而使微机15的动作变得不稳定。

于是，本发明中，在第一电压6a降至低于第二电压7a的情况下(严格来说，是在降至低于从第二电压7a中减去二极管引起的电压下降值(电压降)后的电压的情况下，详情在图2中说明)，第二电压生成电路7使半导体开关元件断开，形成通过二极管从电容器17到达第三电压生成电路10的电流通路。

由此，即使第一电压6a降低也能够持续向微机15输出第三电压10a，可靠地实施微机15的停机程序。进而，在为了应对噪声而增大电容器17的电容使得第二电压7a不易降低的电路结构中，也能够从电容器17向第三电压生成电路10供给电荷而维持第三电压10a，使电容器17的电荷释放，降低向控制IC供给的第二电压7a，从而产生复位信号。由此，能够在维持第三电压10a的期间中使微机15转移至待机状态，防止微机15的可靠性变差。

＜实施方式1：时序图＞

图2是说明车载用电源装置100的动作的时序图。以下按照图2说明车载用电源装置100的动作流程。

(图2：时刻t1～时刻t2)

假设在时刻t1，电池1因某种原因被切断，第一电压6a开始降低。在时刻t2，电压生成控制电路2检测出电池1降低至低于规定阈值，使第一电压生成电路6和第二电压生成电路7停止。由此，在时刻t2之后，第二电压7a逐渐降低。

(图2：时刻t3：发出/NMI 9a)

第二电压降低检测电路8检测出第二电压7a变为低于规定的低电压检测阈值(VccHL)时，向复位生成电路9输出第二电压降低检测信号8a。复位生成电路9向微机15发出低电平的/NMI 9a。

(图2：时刻t3：接收/NMI 9a)

微机15检测出复位生成电路9输出的低电平输出的/NMI 9a，停止运算处理并对RAM写入运算结果，停止对RAM的访问。此时需要的时间相当于实施软件处理所需的时间(t7)，能够在复位生成电路9内预先定义。

(图2：时刻t3+t7：/RES 9b)

复位生成电路9使/NMI 9a输出低电平，进而经过规定时间t7之后，使/RES 9b输出低电平。微机15检测出低电平输出的/RES 9b时，转移至停止状态。这相当于使微机15的内部电压放电所需的时间(t8)，能够在复位生成电路9内预先定义。

(图2：时刻t3+t7+t8：/STBY 9c)

复位生成电路9使/RES 9b输出低电平，进而经过规定时间t8之后，使/STBY 9c输出低电平。微机15检测出低电平输出的/STBY 9c时，转移至待机状态。在微机15向待机状态的转移完成的时刻t5之前，需要持续对微机15供给最低保证动作电压即3.0V以上的电压作为第三电压10a。

(图2：时刻t4)

由于第二电压7a和第三电压10a的消耗电流，第一电压6a成为低于从第二电压7a减去第二电压输出电路7的二极管的VF电压(例如0.7V)后的电压。第二电压生成电路7检测出该情况时使半导体开关元件断开，开始从电容器17中蓄积的电荷向第一电压6a侧(即第三电压生成电路10)供给电荷。由此，能够使第三电压10a维持3.0V以上直到时刻t5。

＜实施方式1：数值例＞

以下对图1～图2中说明的动作基于具体的数值例进行说明。令作为生成复位信号的契机的、检测第二减压7a的降低的阈值VccHL为4.7V，令第二电压生成电路7所具有的二极管的VF电压为0.7V。微机15的动作电压是3.3V±0.3V。

第二电压生成电路7原则上在第一电压6a低于第二电压7a的时刻使半导体开关元件断开，从电容器17向第三电压生成电路10供给电荷。但是，需要考虑二极管引起的电压下降值(此处VF电压＝0.7V)。从而，第一电压6a低于4.7V-0.7V＝4.0V时，视为第一电压6a低于第二电压7a。

第三电压生成电路10的内部电阻设定为，例如在第一电压6a为3.5V以上时，第三电压10a为3.0V以上。由此，即使第一电压6a低于4.0V，开始从电容器17供给电荷，也能够在直到第一电压6a进一步降低0.5V之前的期间中持续供给3.0V以上的第三电压10a。在此期间中，复位生成电路9能够使微机15转移至待机状态。

＜实施方式1：总结＞

如上所述，本实施方式1的车载用电源装置100在第一电压6a低于第二电压7a时，从电容器17向第三电压生成电路10供给电荷，维持第三电压10a。由此，在第二电压7a不易降低至低于VccHL的电路结构中，也能够使微机15可靠地转移至待机状态。

＜实施方式2：装置结构＞

在本发明的实施方式2中，说明在点火开关4断开的情况下、从电池1a供给的电压被切断的情况下，也维持搭载在微机15内部的RAM的数据的结构例。

图3是本实施方式2的车载用电源装置100的电路图。在实施方式1中说明的电路结构上，新设置有防逆流电路12、第一电压降低检测电路13、第四电压生成电路14。其它结构与实施方式1相同，因此以下以不同点为中心进行说明。

第四电压生成电路14不通过点火开关4地与电池1的输出端子直接连接，用电池电压1a生成与第三电压10a同等的第四电压14a，在第三电压生成电路10的输出侧并联连接第四电压14a。第四电压14a是能够维持微机15所具有的RAM的数据的程度的电压。

防逆流电路12是防止从第四电压生成电路14向第三电压生成电路10的逆流电流的电路。因为第四电压14a总是从电池1被供给电压，所以存在即使第一电压6a降低，第四电压14a也不降低的情况。例如电池电压1a被切断时，第三电压10a也逐渐降低，最终成为第四电压14a以下。结果，会发生从第四电压生成电路14向第三电压生成电路10的输入侧流动的逆流。第四电压生成电路14仅具有用于保持微机15的RAM数据的电流能力，因此当产生不流向微机15的逆流电流时，第四电压14a逐渐降低，不能够保持RAM数据。为了避免该状态，在第三电压生成电路10的输入侧，设置有防止来自第四电压生成电路14的逆流的防逆流电路12。

防逆流电路12例如具有MOSFET等半导体开关元件。该半导体开关元件通常为导通状态，使第一电压6a连接为第三电压生成电路10的输入。此外，防逆流电路12具有以阳极端子与第一电压生成电路6a的输出侧电连接、阴极端子与第三电压生成电路10的输入端子电连接的方式配置的二极管。即，该二极管以从第一电压生成电路6向第三电压生成电路10去的方向是正方向的方式配置。

第一电压降低检测电路13检测出第一电压6a低于规定阈值的情况下，防逆流电路12使半导体开关元件断开，利用二极管防止电压的反向输入。

通过上述结构，即使在电池1因某种原因而突然切断的情况下，也能够保持存储了微机15下次起动时所需的信息的RAM数据直到再次供给电池电压1a使微机15再次起动。

＜实施方式2：时序图＞

图4是说明本实施方式2的车载用电源装置100的动作的时序图。以下按照图4说明本实施方式2的车载用电源装置100的动作流程。时刻t5之前的动作都与实施方式1相同，所以省略说明。

微机15以通常消耗电流模式动作直到接收来自复位生成电路9的/STBY 9c，因此即使第四电压14a与第三电压10a并联连接，第三电压10a和第四电压14a也会降低。

在时刻t5微机15接收/STBY 9c时，微机15从通常消耗电流模式转移至待机消耗模式，所以能够仅用第四电压14a使微机15的动作继续。由于第四电压14a的剩余量，在时刻t5第三电压上升。因为第一电压6a持续降低，所以起到产生经由第三电压生成电路10向第一电压6a侧的逆流的作用。

在时刻t6，假设第一电压降低检测电路13检测出第一电压6a降至低于电压阈值vdcHL。防逆流电路12接收第一电压降低检测信号13a时，使半导体开关元件断开，利用二极管防止逆流，防止第四电压14a降低。由此，在直到微机15再次起动的期间中，能够保持微机15内部的RAM数据。

＜实施方式2：数值例＞

作为数值例，假设第四电压14a是3.3V。此时，如果将第一电压降低检测电路13的检测阈值vdcHL设定为3.3V以上，则能够防止向第一电压6a侧的逆流。

＜实施方式2：总结＞

如上所述，本实施方式2的车载用电源装置100通过由第四电压生成电路14持续向微机15供给第四电压14a，直到微机15转移至待机状态进行下次起动的期间中，能够在RAM中保持下次起动时所需的数据。

附图标记说明

1：电池，1a：电池电压，2：电压生成控制电路，2a：电压生成控制信号，3：基准电压生成电路，3a：基准电压，4：点火开关，4a：点火开关信息，5：继电器控制电路，5a：继电器控制信号，6：第一电压生成电路，6a：第一电压，7：第二电压生成电路，7a：第二电压，8：第二电压降低检测电路，8a：第二电压降低检测信号，9：复位生成电路，9a：/INT，9b：/RST，9c：/STBY，10：第三电压生成电路，10a：第三电压，11：第三电压降低检测电路，11a：第三电压降低检测信号，12：防逆流电路，13：第一电压降低检测电路，13a：第一电压降低检测信号，14：第四电压生成电路，14a：第四电压，15：微机，15a：继电器控制信息，16：继电器，17：电容器。

Claims (8)

1.一种车载用电源装置，其特征在于，包括：

第一电压生成部；

使用车载用电源供给的电压生成第二电压的第二电压生成部；

使用所述车载用电源供给的电压生成第三电压，并将其向微机供给的第三电压生成部；

在所述第二电压降低时，输出对所述微机指示复位的复位信号的复位生成部；和

与所述第二电压生成部的输出侧连接的电容器，

所述第一电压生成部将所述车载用电源输出的电压升压或降压后向所述第二电压生成部和所述第三电压生成部供给，

所述第二电压生成部包括：

能够控制导通/断开的半导体开关元件；和

返回元件，其形成使电流从所述第二电压生成部的输出侧向输入侧返回的通路，

所述返回元件的一端与所述电容器电连接，另一端与所述第三电压生成部的输入侧电连接，

所述第二电压生成部，在对所述第二电压生成部施加的电压降低时，通过形成使电流从所述第二电压生成部的输出侧向输入侧返回的通路，向所述第三电压生成部的输入侧供给所述电容器蓄积的电荷，

所述第二电压生成部在所述第三电压降低时，使所述第二电压降低，

所述第一电压生成部和所述第二电压生成部，在来自所述车载用电源的输入电压降低至低于规定下限值时，通过分别停止工作而使所述第二电压降低至低于规定电压，由此使所述复位生成部输出所述复位信号。

2.如权利要求1所述的车载用电源装置，其特征在于：在检测出施加于所述第二电压生成部的电压降低至低于从所述第二电压生成部的输出电压减去所述返回元件的电压降后的电压时，

所述第二电压生成部使所述半导体开关元件断开，而且使用所述返回元件，形成使电流从所述第二电压生成部的输出侧向输入侧返回的通路。

3.如权利要求2所述的车载用电源装置，其特征在于：

所述复位生成部，作为所述复位信号按照下述顺序输出：

对所述微机指示停止处理之后将运算结果写入存储器的信号；

对所述微机指示转移至复位状态的信号；

对所述微机指示转移至待机状态的信号。

4.如权利要求2所述的车载用电源装置，其特征在于：

所述车载用电源装置包括：

使用所述车载用电源供给的电源生成第四电压的第四电压生成部；和

使所述车载用电源的输出侧与所述第二电压生成部以及所述第三电压生成部电连接的电开关，

所述第四电压生成部的输入侧不通过所述电开关地与所述车载用电源的输出侧电连接，所述第四电压生成部的输出侧与所述第三电压生成部的输出侧并联连接。

5.如权利要求4所述的车载用电源装置，其特征在于：

所述车载用电源装置具有防逆流部，其防止从所述第四电压生成部的输出侧经由所述第三电压生成部流向所述车载用电源的输入侧的逆流电流。

6.如权利要求5所述的车载用电源装置，其特征在于：

所述防逆流部包括：

能够控制导通/断开的半导体开关元件；和

二极管，其以从所述车载用电源的输出侧向所述第三电压生成部的输入侧去的方向为正方向的方式配置。

7.如权利要求6所述的车载用电源装置，其特征在于：

所述防逆流部在来自所述车载用电源的输入电压降低至低于规定下限值时，通过使所述半导体开关元件断开，使用所述二极管防止所述逆流电流。

8.如权利要求4所述的车载用电源装置，其特征在于：

所述第四电压生成部输出至少能够使所述微机维持待机状态的电压作为所述第四电压。