CN107251432A - 电流控制装置及电源*** - Google Patents

电流控制装置及电源*** Download PDF

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CN107251432A CN201680010747.2A CN201680010747A CN107251432A CN 107251432 A CN107251432 A CN 107251432A CN 201680010747 A CN201680010747 A CN 201680010747A CN 107251432 A CN107251432 A CN 107251432A
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增田辉
增田一辉
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
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Abstract

电源***(1)具备的控制部(15)以及半导体开关(20、30)作为电流控制装置而发挥功能。将半导体开关(20)的源极连接于半导体开关(30)的源极。两个半导体开关(20、30)将第一蓄电器(11)以及第二蓄电器(13)各自的正极之间连接。控制部(15)通过使两个半导体开关(20、30)大致同时地接通或断开而控制在两个半导体开关(20、30)的漏极之间流动的电流。两个半导体开关(20、30)各自的漏极和源极之间的耐压彼此不同。

Description

电流控制装置及电源***
技术领域
本发明涉及一种通过使一端彼此连接的两个半导体开关大致同时地接通或断开来控制在两个半导体开关的另一端之间流动的电流的电流控制装置及具备该电流控制装置的电源***。
背景技术
在车辆中搭载有蓄电池对负载进行供电的电源***。在蓄电池对负载进行供电的电源***之中，存在具备各自的一端彼此连接的两个半导体开关的电源***。在该电源***中，将一个半导体开关的另一端连接到蓄电池的正极，将另一个半导体开关的另一端作为负载的一端。然后，通过使两个半导体开关大致同时地接通或断开，控制从蓄电池流向负载的电流。
在专利文献1中，公开了通过使各自的一端彼此连接的两个半导体开关大致同时地接通或断开来控制在两个半导体开关各自的另一端之间流动的电流的电流控制装置。专利文献1所记载的电流控制装置具备两个N沟道型的FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)，两个FET分别作为半导体开关而发挥功能。
关于两个FET，将一个FET的源极连接于另一个FET的源极。对两个FET各自的栅极施加共同的电压。通过调整被施加到两个FET各自的栅极的电压，使两个FET大致同时地接通或断开。由此，控制经由两个FET各自的漏极流过的电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-49686号公报
发明内容
发明要解决的课题
在经由两个半导体开关流过电流的情况下，分别从两个半导体开关产生热。关于从具备一端彼此连接的两个半导体开关的电流控制装置产生的热量，两个半导体开关的另一端之间的电阻即两个半导体开关的接通电阻的合成电阻越大，则该热量越大，经由两个半导体开关流过的电流的值越大，则该热量越大。当在两个半导体开关处产生较大的热的情况下，两个半导体开关的另一端之间有可能发生短路。
当前，在车辆中搭载有由蓄电池供电的大量的负载，需要经由两个半导体开关将大电流供给到大量的负载。因此，作为通过分别使两个半导体开关大致同时地接通或断开来控制电流的电流控制装置，要求即使在大电流在两个半导体开关中流过的情况下发热量也较小的电流控制装置。
作为发热量较小的电流控制装置，考虑具备接通电阻较小的两个半导体开关的电流控制装置。
然而，关于两端之间的耐压相同的半导体开关，接通电阻较小的半导体开关的尺寸通常较大。因此，具备两端之间的耐压相同且接通电阻较小的两个半导体开关的电流控制装置是大型的，因此不适合作为搭载于空间受限的车辆的电流控制装置。
另外，由于大型的半导体开关价格高昂，对于具备接通电阻较小的两个半导体开关的电流控制装置，还存在制造费用增多这样的问题。
本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于，提供一种发热量较小且能够价格低廉地制造的小型的电流控制装置及具备该电流控制装置的电源***。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及一种电流控制装置，具备开关控制部，该开关控制部使一端彼此连接的两个半导体开关大致同时地接通或断开，该开关控制部通过使所述两个半导体开关接通或断开而控制在所述两个半导体开关的另一端之间流动的电流，所述电流控制装置的特征在于，该两个半导体开关各自的两端之间的耐压彼此不同，该两个半导体开关将两个蓄电器各自的一端之间连接。
在本发明中，两个半导体开关各自的一端彼此连接。将一个蓄电器的一端连接到两个半导体开关中的一个半导体开关的另一端，将另一个蓄电器的一端连接到两个半导体开关中的另一个半导体开关的另一端。在半导体开关是FET的情况下，例如将一个半导体开关的源极连接于另一个半导体开关的源极。通过使两个半导体开关大致同时地接通或断开，控制经由两个半导体开关流动的电流。
两个半导体开关各自的两端之间的耐压不同。通常，耐压越高，则半导体开关的接通电阻越大。因此，对于两个半导体开关，由于两端之间的耐压不同，因此两个半导体开关的接通电阻的合成电阻较小。由此，在经由两个半导体开关各自的另一端流过电流的情况下产生的热量较小。另外，两端之间的耐压较低的半导体开关是小型的，并且价格低廉。因此，装置是小型的，能够价格低廉地制造。
在本发明的电流控制装置中，其特征在于，具备与所述两个半导体开关中的任一个半导体开关并联连接的一个或多个第二半导体开关，该一个或多个第二半导体开关分别具有与并联连接的所述半导体开关大致相同的耐压，所述开关控制部使所述两个半导体开关和所述一个或多个第二半导体开关大致同时地接通或断开。
在本发明中，对两个半导体开关中的任一个半导体开关并联连接有一个或多个第二半导体开关。并联连接的半导体开关和第二半导体开关各自的两端之间的耐压大致相同。通过使两个半导体开关和一个或多个第二半导体开关大致同时地接通或断开，控制在两个半导体开关的另一端之间流动的电流。
在将第二半导体开关并联连接于半导体开关的情况下，半导体开关的两端之间的电阻即半导体开关和第二半导体开关各自的接通电阻的合成电阻小于半导体开关的接通电阻。进而，并联连接的第二半导体开关的数量越多，则半导体开关的两端之间的电阻越小。当然，在半导体开关的两端之间的电阻较小的情况下，两个半导体开关的另一端之间的电阻也较小。因此，在两个半导体开关以及一个或多个第二半导体开关接通的情况下，两个半导体开关各自的另一端之间的电阻更小，装置的发热量更小。
在本发明的电流控制装置中，其特征在于，与所述两个半导体开关中的一个半导体开关并联连接的所述第二半导体开关的数量不同于与另一个半导体开关并联连接的所述第二半导体开关的数量。
在本发明中，例如，在两个半导体开关之中，对于两端之间的耐压较高的半导体开关，并联连接比与两端之间的耐压较低的半导体开关并联连接的第二半导体开关的数量多的第二半导体开关。通常，两端之间的耐压较高的半导体开关的接通电阻较大。另外，对接通电阻较高的半导体开关并联连接第二半导体开关的情况下的电阻的下降幅度大于对接通电阻较低的半导体开关并联连接第二半导体开关的情况下的电阻的下降幅度。因此，在对两端之间的耐压较高的半导体开关并联连接有许多的第二半导体开关的情况下，能够实现两个半导体开关以及一个或多个半导体开关接通的状态下的两个半导体开关各自的另一端之间的电阻显著小的装置。
另外，例如，在两个半导体开关之中，对于两端之间的耐压较低的半导体开关，并联连接比与两端之间的耐压较高的半导体开关并联连接的第二半导体开关的数量多的第二半导体开关。两端之间的耐压较低的半导体开关通常是价格低廉的。因此，在对两端之间的耐压较低的半导体开关并联连接有许多的第二半导体开关的情况下，能够价格低廉地实现两个半导体开关以及一个或多个半导体开关接通的状态下的两个半导体开关各自的另一端之间的电阻更小的装置。
本发明涉及一种电源***，其特征在于，具备：上述的电流控制装置；所述两个蓄电器；以及负载，由该两个蓄电器供电，所述两个蓄电器各自被施加不同的电压。
在本发明中，通过一端与两个半导体开关中的一个半导体开关的另一端连接的一个蓄电器以及一端与两个半导体开关中的另一个半导体开关的另一端连接的另一个蓄电器，对负载进行供电。通过使两个半导体开关大致同时地接通或断开，控制在两个半导体开关的另一端之间流动的电流。在进行蓄电的情况下分别对两个蓄电器施加的电压不同，两个半导体开关各自的两端之间的耐压是与分别对两个蓄电器施加的电压相应的值。
发明效果
根据本发明，能够实现发热量较小且能够价格低廉地制造的小型的电流控制装置，进而，还能够实现具备该电流控制装置的电源***。
附图说明
图1是示出实施方式1中的电源***的主要部分构成的框图。
图2是示出半导体开关的漏极处的电压变动的一个例子的电压波形。
图3是示出实施方式2中的电源***的主要部分构成的框图。
图4是示出实施方式3中的电源***的主要部分构成的框图。
图5是示出实施方式4中的电源***的主要部分构成的框图。
具体实施方式
以下，针对本发明，基于示出其实施方式的附图来详细叙述。
(实施方式1)
图1是示出实施方式1中的电源***1的主要部分构成的框图。电源***1适当地搭载于车辆，具备发电机10、第一蓄电器11、DCDC转换器12、第二蓄电器13、负载14、控制部15、电流传感器16以及两个半导体开关20、30。
两个半导体开关20、30分别是N沟道型的FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)。二极管21、31分别是半导体开关20、30的寄生二极管。关于二极管21，将阴极连接于半导体开关20的漏极，将阳极连接于半导体开关20的源极。另外，关于二极管31，将阴极连接于半导体开关30的漏极，将阳极连接于半导体开关30的源极。
将半导体开关20的源极连接于半导体开关30的源极。将发电机10以及DCDC转换器12各自的一端和第一蓄电器11的正极连接于半导体开关20的漏极。将DCDC转换器12的另一端、第二蓄电器13的正极和负载14的一端连接于半导体开关30的漏极。这样一来，两个半导体开关20、30将第一蓄电器11以及第二蓄电器13各自的正极之间连接。发电机10以及负载14各自的另一端和第一蓄电器11以及第二蓄电器13各自的负极接地。半导体开关20、30的栅极分别连接于控制部15。控制部15还连接于电流传感器16。
对于半导体开关20、30的各半导体开关，在从控制部15施加到栅极的电压为一定电压以上的情况下，能够使电流在漏极和源极之间流动。另外，在从控制部15施加到栅极的电压低于一定电压的情况下，在漏极和源极之间不流过电流。
因此，半导体开关20、30各自在施加到栅极的电压为一定电压以上的情况下接通，在施加到栅极的电压低于一定电压的情况下断开。
发电机10与搭载于车辆的未图示的发动机联动，产生交流电力。发电机10将所产生的交流电力整流成直流电力，将与整流后的直流电力相关的直流电压作为输出电压输出到DCDC转换器12的一端。另外，发电机10将输出电压施加到第一蓄电器11。
从控制部15将指示输出电压的降低的降低指示输入到发电机10。发电机10在被输入了降低指示的情况下，输出比通常输出的输出电压低的输出电压。以下，将发电机10通常输出的输出电压记载为通常电压，将被输入了降低指示的发电机10临时输出的输出电压记载为临时电压。通常电压以及临时电压各自是恒定的。
从控制部15将指示解除输出电压的降低的解除指示进一步地输入到发电机10。发电机10在被输入了解除指示的情况下，使输出电压从临时电压返回到通常电压。
第一蓄电器11例如是电容器。在将发电机10的输出电压施加到第一蓄电器11的情况下，第一蓄电器11进行蓄电。在发电机10未发电的情况下，第一蓄电器11将输出电压输出到DCDC转换器12的一端。
DCDC转换器12对发电机10或第一蓄电器11输出的输出电压进行变压。将由DCDC转换器12变压后的变压电压从DCDC转换器12施加到第二蓄电器13以及负载14。
从控制部15将指示开始变压的开始指示和指示停止变压的停止指示输入到DCDC转换器12。DCDC转换器12在被从控制部15输入了开始指示的情况下，开始上述的变压。另外，DCDC转换器12在被输入了停止指示的情况下，停止变压。经由DCDC转换器12流过的电流被限制。
第二蓄电器13例如是铅蓄蓄电池。负载14是搭载于车辆的电气设备。
在两个半导体开关20、30断开而DCDC转换器12进行变压的情况下，从DCDC转换器12分别对第二蓄电器13以及负载14施加变压电压。由此，第二蓄电器13进行蓄电，负载14被供电。
另外，在两个半导体开关20、30接通而DCDC转换器12停止变压的情况下，在发电机10进行发电时，发电机10将输出电压经由两个半导体开关20、30施加到第二蓄电器13以及负载14。在同样的情况下，在发电机10未发电时，第一蓄电器13将输出电压经由两个半导体开关20、30施加到第二蓄电器13以及负载14。通过施加发电机10或第一蓄电器11所输出的输出电压，第二蓄电器13进行蓄电，负载14被供电。
在两个半导体开关20、30断开而DCDC转换器12停止变压的情况下，第二蓄电器13将输出电压施加到负载14。由此，对负载14进行供电。
电流传感器16检测从DCDC转换器12的另一端或半导体开关30的漏极输出的输出电流，将表示所检测到的电流的大小的电流信息输出到控制部15。
控制部15具有CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)，通过执行在未图示的ROM(Read Only Memory，只读存储器)中存储的控制程序来执行处理。控制部15基于从电流传感器16输入的电流信息所示的电流的大小，控制发电机10的输出电压的调整、DCDC转换器12的工作和停止以及半导体开关20、30各自的接通和断开。
控制部15通过将降低指示以及解除指示输出到发电机10，将发电机10的输出电压调整成通常电压或临时电压。另外，控制部15通过将开始指示以及停止指示输出到DCDC转换器12，控制DCDC转换器12的工作和停止。进而，控制部15通过调整被施加到半导体开关20、30各自的栅极的电压，控制半导体开关20、30各自的接通和断开。
在发动机进行工作的情况下，控制部15通常将发电机10的输出电压调整成通常电压，使DCDC转换器12进行变压，将两个半导体开关20、30断开。以下，将此时的电源***1的状态记载为通常状态。
在电源***1处于通常状态的情况下，发电机10输出通常电压，从DCDC转换器12向第二蓄电器13以及负载14施加变压电压。此时，从发电机10向第一蓄电器11施加通常电压，第一蓄电器11进行蓄电，从DCDC转换器12向第二蓄电器13施加变压电压，第二蓄电器13进行蓄电。通常电压与变压电压不同。具体来说，通常电压比变压电压高。通常电压例如是24伏，变压电压例如是12伏。
在电源***1处于通常状态的情况下，从DCDC转换器12的另一端输出电流。在电源***1处于通常状态的情况下，控制部15基于从电流传感器16输入的电流信息所示的电流的大小，判定DCDC转换器12的输出电流是否为上限电流以上。
上限电流为能够经由DCDC转换器12流过的最大电流以下。
控制部15在电源***1处于通常状态的情况下，在判定为DCDC转换器12的输出电流为上限电流以上时，使发电机10的输出电压从通常电压降低到临时电压，使DCDC转换器12停止变压，将两个半导体开关20、30同时地或大致同时地接通。以下，将此时的电源***1的状态记载为直接供电状态。
在电源***1处于直接供电状态的情况下，第二蓄电器13以及负载14各自由发电机10或第一蓄电器13经由两个半导体开关20、30各自的漏极直接供电。具体来说，在发电机10进行发电的情况下，从发电机10将临时电压施加到第2蓄电器13以及负载14。由此，第二蓄电器13进行蓄电，负载14被供电。在发电机10未发电的情况下，从第一蓄电器13将输出电压施加到第二蓄电器13以及负载14。由此，第二蓄电器13进行蓄电，负载14被供电。
在电源***1处于直接供电状态的情况下，能够从发电机10或第一蓄电器13将超过上述的最大电流的电流供给到负载14。
如上所述，在电源***1处于通常状态的情况下，在DCDC转换器12的输出电流达到上限电流以上时，电源***1从通常状态切换成直接供电状态，对负载14持续进行供电。因此，即使在负载14需要被供给能够经由DCDC转换器12流过的最大电流以上的电流的情况下，也能够对负载14持续进行供电。
在电源***1处于直接供电状态的情况下，从半导体开关30的漏极输出电流。在电源***1处于直接供电状态的情况下，控制部15基于从电流传感器16输入的电流信息所示的电流的大小，判定从半导体开关30的漏极输出的输出电流是否低于下限电流。下限电流为上限电流以下。例如，上限电流是100A，下限电流是90A。
控制部15在电源***1处于直接供电状态的情况下，在判定为从半导体开关30的漏极输出的输出电流低于下限电流时，将两个半导体开关20、30同时地或大致同时地断开，使DCDC转换器12开始变压，使发电机10的输出电压从临时电压返回到通常电压。由此，电源***1返回到通常状态。
控制部15作为开关控制部而发挥功能。
在发动机停止的情况下，发电机10不进行发电。在发动机停止的情况下，控制部15使DCDC转换器12停止变压，将两个半导体开关20、30断开。因此，在发动机停止的情况下，从第二蓄电器13对负载14供电，不从发电机10以及第一蓄电器11供电。
如上所述，控制部15通过使两个半导体开关20、30同时地或大致同时地接通或断开，对流过两个半导体开关20、30的漏极之间的电流进行控制。控制部15以及两个半导体开关20、30作为电流控制装置而发挥功能。
另外，如上所述，半导体开关20的源极被连接于半导体开关30的源极。因此，二极管21的阳极被连接于二极管31的阳极。因此，在两个半导体开关20、30断开的情况下，在半导体开关20、30的漏极之间不流过电流。
图2是示出半导体开关20的漏极处的电压变动的一个例子的电压波形。图2的电压波形示出在第一蓄电器11的两端之间的电压是通常电压Vn的情况下，在干扰噪声施加到通常电压Vn时在半导体开关20的漏极处产生的电压变动。如图2所示，在第一蓄电器11的两端之间的电压是通常电压Vn的情况下，在干扰噪声施加到通常电压Vn时，在半导体开关20的漏极处产生的电压急剧上升ΔVn。其后，第一蓄电器11的两端之间的电压返回到通常电压Vn。
电压(Vn+ΔVn)是半导体开关20的漏极处的电压的最大值。因此，半导体开关20的漏极和源极之间的耐压是(Vn+ΔVn)以上即可。
在电源***1处于通常状态的情况下，在干扰噪声施加到通常电压Vn时，半导体开关20的漏极处的电压有可能变成电压(Vn+ΔVn)。
半导体开关30的漏极处的电压在第二蓄电器13的两端之间的电压是变压电压Vc的情况下，在干扰噪声施加到变压电压Vc时，与半导体开关20的漏极处的电压同样地变动，急剧上升ΔVc。其后，第二蓄电器13的两端之间的电压返回到变压电压Vc。
电压(Vc+ΔVc)是半导体开关30的漏极处的电压的最大值。因此，半导体开关30的漏极和源极之间的耐压是(Vc+ΔVc)以上即可。
在电源***1处于通常状态的情况下，在干扰噪声施加到变压电压Vc时，半导体开关30的漏极处的电压有可能变成电压(Vc+ΔVc)。
如上所述，变压电压Vc低于通常电压Vn。因此，电压(Vc+ΔVc)低于电压(Vn+ΔVn)。由于电压(Vc+ΔVc)低于电压(Vn+ΔVn)，在电源***1中，作为半导体开关30，使用漏极和源极之间的耐压比半导体开关20的漏极和源极之间的耐压较低的半导体开关。
例如，电压(Vn+ΔVn)是48伏，电压(Vc+ΔVc)是24伏。此时，在电源***1中，作为半导体开关20，例如使用漏极和源极之间的耐压是50伏的半导体开关，作为半导体开关30，例如使用漏极和源极之间的耐压是25伏的半导体开关。
如上所述，在电源***1中，半导体开关20的漏极和源极之间的耐压是与施加到第一蓄电器11的电压相应的值，半导体开关30的漏极和源极之间的耐压是与施加到第二蓄电器13的电压相应的值。
对于半导体开关，特别是对于MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，通常来说，漏极和源极之间的耐压越高，则接通电阻越大。这是由于，在漏极和源极之间的耐压较高的半导体开关的情况下，为了防止穿通现象而确保沟道长度，为了防止透穿现象而使外延层的载流子浓度降低。
如上所述，对于两个半导体开关20、30，漏极和源极之间的耐压不同。因此，两个半导体开关20、30的接通电阻的合成电阻小于在使用漏极和源极之间的耐压是(Vn+ΔVn)的两个半导体开关来代替两个半导体开关20、30的情况下的该两个半导体开关的接通电阻的合成电阻。在两个半导体开关20、30的接通电阻的合成电阻较小的情况下，两个半导体开关20、30的另一端之间的电阻较小。因此，在具有控制部15以及两个半导体开关20、30的电流控制装置中，在经由两个半导体开关20、30各自的漏极流过电流的情况下产生的热的量较小。
另外，漏极和源极之间的耐压较低的半导体开关通常是小型的，并且价格低廉。半导体开关30由于漏极和源极之间的耐压较低，因此是小型的，并且价格低廉。因此，具有控制部15以及两个半导体开关20、30的电流控制装置是小型的，能够价格低廉地制造。
(实施方式2)
在实施方式1中，将半导体开关20的源极连接于半导体开关30的源极。然而，也可以将半导体开关20的漏极连接于半导体开关30的漏极。
以下，关于实施方式2，说明与实施方式1的不同点。关于除去后述的构成以外的其他构成，由于与实施方式1相同，因此附加相同的标号并省略其详细说明。
图3是示出实施方式2中的电源***1的主要部分构成的框图。与实施方式1中的电源***1同样地，实施方式2中的电源***1也适当地搭载于车辆。实施方式2中的电源***1具备实施方式1中的电源***1所具备的全部构成部分。在实施方式2中，发电机10、第一蓄电器11、DCDC转换器12、第二蓄电器13、负载14、控制部15以及电流传感器16分别与实施方式1同样地进行连接。
将半导体开关20的漏极连接于半导体开关30的漏极。将发电机10以及DCDC转换器12各自的一端和第一蓄电器11的正极连接于半导体开关20的源极。将DCDC转换器12的另一端、第二蓄电器13的正极和负载14的一端连接于半导体开关30的源极。这样一来，两个半导体开关20、30将第一蓄电器11以及第二蓄电器13各自的正极之间连接。半导体开关20、30的栅极分别连接于控制部15。
二极管21的阴极和阳极分别连接于半导体开关20的漏极和源极。二极管31的阴极和阳极分别连接于半导体开关30的漏极和源极。因此，二极管21的阴极被连接于二极管31的阴极。因此，在两个半导体开关20、30断开的情况下，在半导体开关20、30的源极之间不流过电流。
发电机10、第一蓄电器11、DCDC转换器12、第二蓄电器13、负载14、控制部15以及电流传感器16分别与实施方式1同样地发挥作用。关于它们的作用，能够通过在实施方式1的说明中调换半导体开关20的漏极和源极并调换半导体开关30的漏极和源极来进行说明。通过控制部15与实施方式1同样地进行半导体开关20、30的接通和断开。
电压(Vn+ΔVn)是半导体开关20的源极处的电压的最大值。因此，半导体开关30的漏极和源极之间的耐压是(Vn+ΔVn)以上即可。
在实施方式2中的电源***1处于通常状态的情况下，有可能在半导体开关30的漏极和源极之间施加有电压(Vn+ΔVn)。
电压(Vc+ΔVc)是半导体开关30的源极处的电压的最大值。因此，半导体开关20的漏极和源极之间的耐压是(Vc+ΔVc)以上即可。
在实施方式2中的电源***1处于通常状态的情况下，有可能在半导体开关20的漏极和源极之间施加有电压(Vc+ΔVc)。
变压电压Vc低于通常电压Vn。因此，电压(Vc+ΔVc)低于电压(Vn+ΔVn)。由于电压(Vc+ΔVc)低于电压(Vn+ΔVn)，在实施方式2中的电源***1中，作为半导体开关20，使用漏极和源极之间的耐压低于半导体开关30的漏极和源极之间的耐压的半导体开关。
在实施方式2中的电源***1中，半导体开关20的漏极和源极之间的耐压是与施加到第二蓄电器13的电压相应的值，半导体开关30的漏极和源极之间的耐压是与施加到第一蓄电器11的电压相应的值。
如上所述，在实施方式2中，对于两个半导体开关20、30，漏极和源极之间的耐压也不同。因此，具有控制部15以及两个半导体开关20、30的实施方式2的电源***1起到与实施方式1相同的效果。
(实施方式3)
在实施方式1中的电源***1中，对于两个半导体开关20、30，漏极和源极之间的耐压不同，因此在经由两个半导体开关20、30各自的漏极流过电流的情况下产生的热量较小。通过针对半导体开关20、30的各半导体开关并联连接半导体开关，能够进一步地减小发热量。
以下，关于实施方式3，说明与实施方式1的不同点。关于除去后述的构成以外的其他构成，由于与实施方式1相同，因此附加相同的标号并省略其详细说明。
图4是示出实施方式3中的电源***4的主要部分构成的框图。与实施方式1中的电源***1同样地，电源***4也适当地搭载于车辆。与电源***1同样地，电源***4具备发电机10、第一蓄电器11、DCDC转换器12、第二蓄电器13、负载14、控制部15、电流传感器16以及两个半导体开关20、30，它们与实施方式1同样地连接。
电源***4还具备M(M：自然数)个半导体开关40、40、…、40以及N(N：自然数)个半导体开关50、50、…、50。半导体开关40、50分别是N沟道型的FET。以下，在仅记载为N的情况下，其不表示N沟道，而表示半导体开关40的数量。
对M个半导体开关40、40、…、40分别连接有作为寄生二极管的二极管41。关于二极管41，将阴极连接于半导体开关40的漏极，将阳极连接于半导体开关40的源极。
对N个半导体开关50、50、…、50也分别连接有作为寄生二极管的二极管51。关于二极管51，将阴极连接于半导体开关50的漏极，将阳极连接于半导体开关50的源极。
关于M个半导体开关40、40、…、40的各半导体开关40，将漏极连接于半导体开关20的漏极，将源极连接于半导体开关20的源极。同样地，关于N个半导体开关50、50、…、50的各半导体开关50，将漏极连接于半导体开关30的漏极，将源极连接于半导体开关30的源极。
如上所述，M个半导体开关40、40、…、40各自与半导体开关20并联连接，N个半导体开关50、50、…、50各自与半导体开关30并联连接。
M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50分别作为第二半导体开关而发挥功能。
将M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50的栅极分别连接于控制部15。
关于半导体开关40、50的各半导体开关，在从控制部15施加到栅极的电压为一定电压以上的情况下，能够使电流在漏极和源极之间流动。另外，在从控制部15施加到栅极的电压低于一定电压的情况下，在漏极和源极之间不流过电流。
因此，半导体开关40、50各自在施加到栅极的电压为一定电压以上的情况下接通，在施加到栅极的电压低于一定电压的情况下断开。
控制部15通过调整被施加到M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50各自的栅极的电压，控制它们的接通和断开。
控制部15在将半导体开关20、30同时地或大致同时地接通或断开的情况下，也将M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50同时地或大致同时地接通或断开。换言之，控制部15将半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50同时地或大致同时地接通或断开。
因此，在实施方式1中将两个半导体开关20、30接通对应于在实施方式3中将半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50接通。进而，在实施方式1中将两个半导体开关20、30断开对应于在实施方式3中将半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50断开。
在实施方式3中，控制部15与实施方式1同样地将两个半导体开关20、30接通或断开。发电机10、第一蓄电器11、DCDC转换器12、第二蓄电器13、负载14以及电流传感器16与实施方式1同样地发挥作用。
在发动机进行工作的情况下，控制部15通常将发电机10的输出电压调整成通常电压，使DCDC转换器12进行变压。进而，控制部15将两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50分别断开。此时，电源***4处于通常状态，电源***4的通常状态对应于电源***1的通常状态。
控制部15在电源***4处于通常状态的情况下，在判定为DCDC转换器12的输出电流为上限电流以上时，使发电机10的输出电压从通常电压降低到临时电压，使DCDC转换器12停止变压。进而，控制部15将两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50分别同时地或大致同时地接通。此时，电源***4处于直接供电状态，电源***4的直接供电状态对应于电源***1的直接供电状态。
在电源***4处于通常状态的情况以及电源***4处于直接供电状态的情况的各情况下，控制部15进行与实施方式1相同的处理。关于实施方式3中的控制部15的处理，在不仅将半导体开关20、30同时地或大致同时地接通或断开，还将M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50同时地或大致同时地接通或断开这一点上与实施方式1不同。
在发动机停止的情况下，发电机10不进行发电。在发动机停止的情况下，控制部15使DCDC转换器12停止变压，将两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50断开。因此，在发动机停止的情况下，通过第二蓄电器13对负载14供电，不通过发电机10以及第一蓄电器11进行供电。
在电源***4中，将二极管21、41、41、…、41各自的阳极连接于二极管31、51、51、…、51各自的阳极。因此，在两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50断开的情况下，在半导体开关20、30的漏极之间不会流过电流。
电压(Vn+ΔVn)是半导体开关20以及M个半导体开关40、40、…、40各自的漏极处的电压的最大值。因此，M个半导体开关40、40、…、40的漏极和源极之间的耐压是(Vn+ΔVn)以上即可。
M个半导体开关40、40、…、40各自的漏极和源极之间的耐压和与M个半导体开关40、40、…、40的各半导体开关40并联连接的半导体开关20的漏极和源极之间的耐压相同或大致相同。
电压(Vc+ΔVc)是半导体开关30以及N个半导体开关50、50、…、50各自的漏极处的电压的最大值。因此，N个半导体开关50、50、…、50的漏极和源极之间的耐压是(Vc+ΔVc)以上即可。
N个半导体开关50、50、…、50各自的漏极和源极之间的耐压和与N个半导体开关50、50、…、50的各半导体开关50并联连接的半导体开关20的漏极和源极之间的耐压相同或大致相同。
在实施方式3中，控制部15、两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50作为电流控制装置而发挥功能。在该电流控制装置中，两个半导体开关20、30各自的漏极和源极之间的耐压也不同。因此，实施方式3中的电流控制装置也起到与实施方式1相同的效果。
另外，半导体开关20以及M个半导体开关40、40、…、40的接通电阻的合成电阻比半导体开关20的接通电阻较小。进而，半导体开关30以及N个半导体开关50、50、…、50的接通电阻的合成电阻比半导体开关30的接通电阻较小。因此，在两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50接通的情况下，两个半导体开关20、30的漏极之间的电阻比实施方式1中的两个半导体开关20、30的漏极之间的电阻较小。因此，在实施方式3中的电流控制装置中产生的热量小于在实施方式1中的电流控制装置中产生的热量。
如上所述，对于半导体开关，漏极和源极之间的耐压越高，则接通电阻越大。因此，半导体开关20以及M个半导体开关40、40、…、40各自的接通电阻大于半导体开关30以及N个半导体开关50、50、…、50各自的接通电阻。
因此，对于半导体开关20、30的漏极之间的电阻，通过将半导体开关40并联连接于半导体开关20而下降的电阻的下降幅度大于通过将半导体开关50并联连接于半导体开关30而下降的电阻的下降幅度。
例如，在半导体开关20、40各自的接通电阻是10欧姆的情况下，半导体开关20、40的接通电阻的合成电阻是5欧姆。因此，通过将半导体开关40并联连接于半导体开关20，半导体开关20、30的漏极之间的电阻下降5欧姆。
例如，在半导体开关30、50各自的接通电阻是6欧姆的情况下，半导体开关30、50的接通电阻的合成电阻是3欧姆。因此，通过将半导体开关50并联连接于半导体开关30，半导体开关20、30的漏极之间的电阻下降3欧姆。
如上所述，漏极和源极之间的耐压较低的半导体开关通常是价格低廉的。
与半导体开关20并联连接的半导体开关40的数量M不同于与半导体开关30并联连接的半导体开关50的数量N。
根据以上所述，在M大于N的情况下，能够实现两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50接通的状态下的两个半导体开关20、30各自的另一端之间的电阻显著小于实施方式1中的电流控制装置的电流控制装置。
另外，在N大于M的情况下，能够价格低廉地实现两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50接通的状态下的两个半导体开关20、30各自的另一端之间的电阻小于实施方式1中的电流控制装置的电流控制装置。
此外，在实施方式3中，与半导体开关20并联连接的半导体开关40的数量M也可以和与半导体开关30并联连接的半导体开关50的数量N相同。即使在该情况下，也能够实现两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50接通的状态下的两个半导体开关20、30各自的另一端之间的电阻小于实施方式1中的电流控制装置的电流控制装置。
(实施方式4)
在实施方式3中，将半导体开关20的源极连接于半导体开关30的源极。然而，也可以将半导体开关20的漏极连接到半导体开关30的漏极。
以下，关于实施方式4，说明与实施方式1的不同点。关于除去后述的构成以外的其他构成，由于与实施方式1相同，因此附加相同的标号并省略其详细说明。
图5是示出实施方式4中的电源***4的主要部分构成的框图。与实施方式3中的电源***4同样地，实施方式4中的电源***4也适当地搭载于车辆。实施方式4中的电源***4具备实施方式3中的电源***4所具备的全部构成部分。在实施方式4中，发电机10、第一蓄电器11、DCDC转换器12、第二蓄电器13、负载14、控制部15以及电流传感器16分别与实施方式3同样地连接。
将半导体开关20的漏极连接于半导体开关30的漏极。将发电机10以及DCDC转换器12各自的一端和第一蓄电器11的正极连接于半导体开关20的源极。将DCDC转换器12的另一端、第二蓄电器13的正极和负载14的一端连接于半导体开关30的源极。这样一来，两个半导体开关20、30将第一蓄电器11以及第二蓄电器13各自的正极之间连接。半导体开关20、30的栅极各自连接于控制部15。
对于M个半导体开关40、40、…、40的各半导体开关40，漏极和源极分别连接于半导体开关20的漏极和源极。对于N个半导体开关50、50、…、50的各半导体开关50，漏极和源极分别连接于半导体开关30的漏极和源极。M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50的栅极各自连接于控制部15。
二极管21的阴极和阳极分别连接于半导体开关20的漏极和源极。二极管31和半导体开关30的连接关系、二极管41和半导体开关40的连接关系以及二极管51和半导体开关50的连接关系各自与二极管21和半导体开关20的连接关系相同。
因此，将二极管21、41、41、…、41各自的阴极连接于二极管31、51、51、…、51各自的阴极。因此，在两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50断开的情况下，在半导体开关20、30的源极之间不流过电流。
发电机10、第一蓄电器11、DCDC转换器12、第二蓄电器13、负载14、控制部15以及电流传感器16分别与实施方式3同样地发挥作用。关于它们的作用，在实施方式3的说明中，调换半导体开关20的漏极和源极，调换半导体开关30的漏极和源极，调换半导体开关40的漏极和源极，并调换半导体开关50的漏极和源极。由此，能够说明发电机10、第一蓄电器11、第二蓄电器13、负载14、DCDC转换器12、控制部15以及电流传感器16各自的作用。
通过控制部15与实施方式3同样地进行两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50的接通和断开。
根据与实施方式2相同的理由，半导体开关30的漏极和源极之间的耐压为(Vn+ΔVn)以上即可，半导体开关20的漏极和源极之间的耐压为(Vc+ΔVc)以上即可。因此，在实施方式4中的电源***4中，作为半导体开关20，使用漏极和源极之间的耐压比半导体开关30的漏极和源极之间的耐压低的半导体开关。
与实施方式3同样地，M个半导体开关40、40、…、40各自的漏极和源极之间的耐压与半导体开关20的漏极和源极之间的耐压相同或大致相同。进而，N个半导体开关50、50、…、50各自的漏极和源极之间的耐压与半导体开关20的漏极和源极之间的耐压相同或大致相同。
在实施方式4中，控制部15、两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50也作为电流控制装置而发挥功能。该电流控制装置具有与实施方式3相同的特征。
即，在实施方式4中的电流控制装置中，两个半导体开关20、30各自的漏极和源极之间的耐压彼此不同。进而，在半导体开关20分别并联连接有M个半导体开关40、40、…、40，在半导体开关30分别并联连接有N个半导体开关50、50、…、50。另外，半导体开关40的数量M与半导体开关50的数量N不同。因此，实施方式4中的电流控制装置起到与实施方式3中的电流控制装置相同的效果。
不过，在实施方式4中，半导体开关20的漏极和源极之间的耐压低于半导体开关30的漏极和源极之间的耐压。因此，对于半导体开关20、30的源极之间的电阻，通过将半导体开关50并联连接于半导体开关30而下降的电阻的下降幅度大于通过将半导体开关40并联连接于半导体开关20而下降的电阻的下降幅度。
因此，在M大于N的情况下，实施方式4中的电流控制装置起到在N大于M的情况下实施方式3中的电流控制装置所起到的效果。而且，在N大于M的情况下，实施方式4中的电流控制装置起到在M大于N的情况下实施方式3中的电流控制装置所起到的效果。
此外，在实施方式4中，与半导体开关20并联连接的半导体开关40的数量M也可以和与半导体开关30并联连接的半导体开关50的数量N相同。即使在该情况下，也能够实现两个半导体开关20、30、M个半导体开关40、40、…、40以及N个半导体开关50、50、…、50接通的状态下的两个半导体开关20、30各自的另一端之间的电阻小于实施方式2中的电流控制装置的电流控制装置。
另外，在实施方式1～4中，半导体开关20、30、40、50各自不限定于N沟道型的FET，例如也可以是P沟道型的FET。在该情况下，控制部15通过将施加到栅极的电压调整成低于一定电压来将半导体开关20、30、40、50接通，通过将施加到栅极的电压调整成一定电压以上来将半导体开关20、30、40、50断开。
在半导体开关20是P沟道型的FET的情况下，将二极管21的阴极连接于半导体开关20的源极，将二极管21的阳极连接于半导体开关20的漏极。半导体开关30和二极管31的连接关系、半导体开关40和二极管41的连接关系以及半导体开关50和二极管51的连接关系分别与半导体开关20和二极管21的连接关系相同。
因此，在实施方式1～4中，半导体开关20、30、40、50是P沟道型的FET的情况下的半导体开关20、40的漏极和源极之间的耐压是，半导体开关20、30、40、50是N沟道型的FET的情况下的半导体开关30、50的漏极和源极之间的耐压。另外，半导体开关20、30、40、50是P沟道型的FET的情况下的半导体开关30、50的漏极和源极之间的耐压是，半导体开关20、30、40、50是N沟道型的FET的情况下的半导体开关20、40的漏极和源极之间的耐压。
因此，在实施方式3、4中，在半导体开关20、30、40、50是P沟道型的FET的情况下M大于N时电流控制装置所起到的效果是，在半导体开关20、30、40、50是N沟道型的FET的情况下N大于M时电流控制装置所起到的效果。进而，在半导体开关20、30、40、50是P沟道型的FET的情况下N大于M时电流控制装置所起到的效果是，在半导体开关20、30、40、50是N沟道型的FET的情况下M大于N时电流控制装置所起到的效果。
另外，在实施方式3、4中，半导体开关40的数量M或半导体开关50的数量N也可以是零。即使在半导体开关40的数量M是零的情况下，由于在半导体开关30并联连接有N个半导体开关50，因此半导体开关20、30的漏极之间的电阻也较小。同样地，即使在半导体开关50的数量N是零的情况下，由于在半导体开关20并联连接有M个半导体开关40，因此半导体开关20、30的漏极之间的电阻也较小。
进而，在实施方式1～4中，DCDC转换器12的结构不限定于对施加到一端的电压进行降压的结构，也可以是对施加到一端的电压进行升压的结构。在该情况下，通常电压比变压电压低。
应该认为所公开的实施方式1～4在所有方面都是示例性的，并非限制性的。本发明的范围不通过上述说明而是通过权利要求书来表示，旨在包括在与权利要求书等同的含义以及范围内的全部变更。
标号说明
1、4 电源***
11 第一蓄电器
13 第二蓄电器
14 负载
15 控制部(开关控制部、电流控制装置的一部分)
20、30 半导体开关(电流控制装置的一部分)
40、50 半导体开关(第二半导体开关、电流控制装置的一部分)。

Claims (4)

1.一种电流控制装置，具备开关控制部，该开关控制部使一端彼此连接的两个半导体开关大致同时地接通或断开，该开关控制部通过使所述两个半导体开关接通或断开而控制在所述两个半导体开关的另一端之间流动的电流，
所述电流控制装置的特征在于，
该两个半导体开关各自的两端之间的耐压彼此不同，
该两个半导体开关将两个蓄电器各自的一端之间连接。
2.根据权利要求1所述的电流控制装置，其特征在于，
所述电流控制装置具备与所述两个半导体开关中的任一个半导体开关并联连接的一个或多个第二半导体开关，
该一个或多个第二半导体开关分别具有与并联连接的所述半导体开关大致相同的耐压，
所述开关控制部使所述两个半导体开关和所述一个或多个第二半导体开关大致同时地接通或断开。
3.根据权利要求2所述的电流控制装置，其特征在于，
与所述两个半导体开关中的一个半导体开关并联连接的所述第二半导体开关的数量不同于与另一个半导体开关并联连接的所述第二半导体开关的数量。
4.一种电源***，其特征在于，具备：
权利要求1至3中的任一项所述的电流控制装置；
所述两个蓄电器；以及
负载，由该两个蓄电器供电，
所述两个蓄电器各自被施加不同的电压。
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