CN110069093B - 电源控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电源控制装置。该电源控制装置具备包括第一判定元件和第二判定元件的第一过电压检测电路。第一过电压检测电路构成为根据第一判定元件的输出与第二判定元件的输出的逻辑积来检测输出电压的过电压状态。第一判定元件构成为判定来自第一检测元件的反馈电压低于第一基准电压这一情况，第二判定元件构成为判定来自第二检测元件的过电压检测用电压高于第二基准电压这一情况，其中，上述第二检测元件与第一检测元件并联连接并检测输出电压作为过电压检测用电压。

Description

电源控制装置
技术领域
本发明涉及将对负载的输出电压检测为反馈电压并进行反馈控制以使上述反馈电压接近目标值的电源控制装置。
背景技术
关于相关技术，作为这种电源控制装置，提出了具备误差放大器和脉冲宽度调制信号生成电路的电源控制装置，其中，上述误差放大器输出将DC/DC转换器部的输出电压Vout被分压电阻分压并被反馈的反馈电压与基准电压的差值放大了的误差电压，上述脉冲宽度调制信号生成电路基于误差电压生成脉冲驱动信号以使输出电压Vout被维持为目标值并且将脉冲驱动信号输出到DC/DC转换器部的开关元件(例如，参照日本特开2012－175868)。上述脉冲宽度调制信号生成电路具备：输出与误差电压成比例的脉冲宽度调制基础信号的脉冲宽度调制信号形成电路、将反馈电压和过电压阈值进行比较并输出与比较结果对应的跳过信号的过电压比较器、被输入脉冲宽度调制基础信号和跳过信号由逆变器逻辑反转后的信号的“与”电路、以及基于“与”电路的输出生成并输出脉冲驱动信号的延长电路。过电压比较器在反馈电压小于过电压阈值时输出低电平的跳过信号，在反馈电压超过过电压阈值时输出高电平的跳过信号。若输出电压Vout成为过电压状态，并与此相伴，反馈电压超过过电压阈值，则从过电压比较器输出的高电平的跳过信号通过逆变器成为低电平，被输入至“与”电路。由此，由于脉冲驱动信号成为断开状态而DC/DC转换器部的开关元件成为断开状态，所以能够使输出端子的输出电压Vout降低。
然而，在上述的电源控制装置中，若与DC/DC转换器部的输出端子连接的分压电阻发生故障，则会产生向输出端子输出异常电压的情况。例如，若输出端子侧的分压电阻产生开路故障或者接地侧的分压电阻产生短路故障，则由于输入至误差放大器的反馈电压降低，所以以输出电压被脉冲宽度调制信号生成电路增加的方式生成脉冲驱动信号，结果，导致输出电压成为过电压状态。也可考虑将分压电阻单纯地冗长化，但故障率也成为2倍。
发明内容
本发明提供一种在进行反馈控制以使输出电压接近目标电压的电源控制装置中，不使故障率增加且更恰当地检测输出电压的过电压状态的电源控制装置。
本发明的方式涉及通过第一检测元件将对负载的输出电压检测为反馈电压、并进行反馈控制以使来自上述第一检测元件的上述反馈电压接近目标值的电源控制装置。
上述电源控制装置具备包括第一判定元件和第二判定元件的第一过电压检测电路。上述第一过电压检测电路构成为根据上述第一判定元件的输出与上述第二判定元件的输出的逻辑积来检测上述输出电压的过电压状态。
上述第一判定元件构成为判定来自上述第一检测元件的上述反馈电压低于第一基准电压这一情况，上述第二判定元件构成为判定来自第二检测元件的上述过电压检测用电压高于第二基准电压这一情况，上述第二检测元件与上述第一检测元件并联连接并将上述输出电压检测为过电压检测用电压。
在本发明的电源控制装置中，具备第一过电压检测电路，该第一过电压检测电路根据判定为来自第一检测元件的反馈电压低于第一基准电压的第一判定元件的输出与判定为来自第二检测元件的过电压检测用电压高于第二基准电压的第二判定元件的输出的逻辑积，来判定输出电压的过电压状态。由此，在第一检测元件产生异常而反馈电压异常降低的情况下，能够通过第一过电压检测电路检测出因被反馈控制以使反馈电压接近目标值而输出电压异常增加的情况(过电压状态)。另一方面，在第二检测元件产生异常而过电压检测用电压异常降低的情况或异常增加的情况下，由于反馈电压没有变化，所以能够不进行不必要的故障检测。结果，能够不使故障率增加而更恰当地检测输出电压的过电压状态。
本发明的方式可以还具备包括第三判定元件的第二过电压检测电路，上述第二过电压检测电路构成为根据上述第三判定元件的输出来检测上述输出电压的过电压状态。上述第三判定元件可以构成为判定上述反馈电压高于第三基准电压这一情况。根据本发明的方式，在第一检测元件正常时，能够根据反馈电压恰当地检测出输出电压的过电压状态。
在本发明的方式中，上述第一检测元件可以包括对上述输出电压进行分压而生成上述反馈电压的第一电阻以及第二电阻，上述第二检测元件包括与上述第一电阻以及上述第二电阻并联连接的第三电阻以及第四电阻。上述第三电阻以及上述第四电阻可以构成为对上述输出电压进行分压而生成上述过电压检测用电压。
本发明的方式可以还具备控制器，该控制器构成为在判定为上述输出电压是过电压状态时，切断对上述负载的电源输出。根据本发明的方式，能够恰当地保护负载免受过电压的影响。
附图说明
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的其它特征、构件、过程、步骤、特性及优点会变得更加清楚，附图标记表示本发明的要素，其中，
图1是表示作为本发明的一个实施例的电源控制装置20的示意性构成的构成图。
图2是表示分压电阻R1～R4的状态与电源输出的状态的关系的说明图。
具体实施方式
接下来，使用实施例对用于实施本发明的方式进行说明。
图1是表示作为本发明的一个实施例的电源控制装置20的示意性构成的构成图。实施例的电源控制装置20是控制对直流电源1的电压进行转换并向负载供给的电压转换电路10的电源IC，例如适合应用于向驱动作为负载的马达的逆变器供给电压的装置、向检测马达的旋转位置的旋转变压器(Resolver)的励磁电路供给电压的装置等。
电压转换电路10具有：包括初级线圈12a和次级线圈12b的变压器12、相对于直流电源1与初级线圈12a串联连接的作为开关元件的晶体管Tr(例如，MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管))、以及相对于输出端子沿正向与次级线圈12b连接的二极管14。其中，在直流电源1的输出端子连接有平滑用电容器16，在电压转换电路10的输出端子连接有平滑用电容器18。
另外，在电压转换电路10的输出端子连接有对其输出电压Vout进行分压而生成反馈电压Vfc的分压电阻R1、R2，并且对输出电压Vout进行分压而生成过电压检测用电压Vovp的分压电阻R3、R4与分压电阻R1、R2并联连接。
电源控制装置20具备生成脉冲宽度调制信号(PWM信号)的脉冲宽度调制信号生成电路30、检测电压转换电路10的过电压的第一过电压检测电路40及第二过电压检测电路50、以及对电压转换电路10进行开关控制的控制器60。
脉冲宽度调制信号生成电路30具备将反馈电压Vfb与目标电压Vtag的差电压(Vfc－Vtag)放大的差分放大器32、生成三角波作为载波的三角波振荡器34、以及将差电压(Vfc－Vtag)和三角波比较来生成脉冲宽度调制信号PWM并向控制器60输出的比较器36。
第一过电压检测电路40具备第一比较器42、第二比较器44、以及AND电路46。第一比较器42具有输入被规定为比目标电压Vtag低的电压的第一基准电压Vref1的非反转输入端子、输入反馈电压Vfc的反转输入端子、以及与AND电路46的2个输入端子中的一个输入端子和控制器60连接的输出端子。上述第一比较器42在反馈电压Vfc为第一基准电压Vref1以上时输出低电平(L)的输出信号UVP＿FB，在反馈电压Vfc小于第一基准电压Vref1时输出高电平(H)的输出信号UVP＿FB。第二比较器44具有输入过电压检测用电压Vovp的非反转输入端子、输入被规定为比目标电压Vtag高的电压的第二基准电压Vref2的转输入端子、以及与AND电路46的另一个输入端子连接的输出端子。上述第二比较器44在过电压检测用电压Vovp为第二基准电压Vref2以下时输出低电平(L)的输出信号OVP＿MON，在过电压检测用电压Vovp大于第二基准电压Vref2时输出高电平(H)的输出信号OVP＿MON。AND电路46具有与第一比较器42的输出端子以及第二比较器44的输出端子连接的2个输入端子、以及与控制器60连接的输出端子。上述AND电路46在输入至2个输入端子的信号UVP＿FB、OVP＿MON均是高电平(H)时输出高电平(H)的输出信号OVP，除此以外输出低电平(L)的输出信号OVP。
第二过电压检测电路50具备第三比较器52。第三比较器52具有输入反馈电压Vfc的非反转输入端子、输入第二基准电压Vref2的反转输入端子、以及与控制器60连接的输出端子。上述第三比较器52在反馈电压Vfc为第二基准电压Vref2以下时输出低电平(L)的输出信号OVP＿FB，在反馈电压Vfc大于第二基准电压Vref2时输出高电平(H)的输出信号OVP＿FB。
控制器60被输入来自脉冲宽度调制信号生成电路30的脉冲宽度调制信号PWM，根据所输入的脉冲宽度调制信号PWM对晶体管Tr进行开关控制。由此，电压转换电路10控制输出电压Vout以使反馈电压Vfc接近目标电压Vtag。另外，控制器60也被输入来自第一过电压检测电路40的输出信号UVP＿FB、OVP＿MON、来自第二过电压检测电路50的输出信号OVP＿FB，若判定为所输入的输出信号OVP＿MON、OVP＿FB的任意一个为高电平(H)的信号，则判断为电压转换电路10产生了过电压，停止晶体管Tr的开关控制，将电压转换电路10关闭。
接下来，对这样构成的电源控制装置20的动作进行说明，特别是对分压电阻R1～R4产生故障(开路故障、短路故障)时的第一过电压检测电路40的动作进行说明。图2是表示分压电阻R1～R4的状态与电源输出的状态的关系的说明图。在分压电阻R1～R4的任意一个都未产生开路故障也未产生短路故障的情况下(在图中为异常模式0)，若电压转换电路10未产生过电压，则第一～第三比较器42、44、52、AND电路46的各输出信号UVP＿FB、OVP＿MON、OVP＿FB、OVP均为低电平(L)。因此，电压转换电路10被反馈控制以使反馈电压Vfc接近目标电压Vtag并进行对负载的电源输出。此外，若电压转换电路10产生过电压，则反馈电压Vfc高于第二基准电压Vref2，第三比较器52的输出信号OVP＿FB成为高电平(H)。由此，电压转换电路10被关闭，停止对负载的电源输出。
在分压电阻R1产生了开路故障的情况下(在图中为异常模式1)或者分压电阻R2产生了短路故障的情况下(在图中为异常模式4)，反馈电压Vfc大幅降低而低于第一基准电压Vref1，第一比较器42的输出信号UVP＿FB成为高电平(H)。另一方面，由于控制器60被反馈控制以使反馈电压Vfc接近目标电压Vtag，所以如果反馈电压Vfc大幅降低，则输出电压Vout大幅上升。因此，过电压检测用电压Vovp高于第二基准电压Vref2，第二比较器44的输出信号OVP＿MON成为高电平(H)。由此，由于AND电路46的输出信号OVP成为高电平(H)，所以电压转换电路10被关闭，停止对负载的电源输出。
在分压电阻R1产生了短路故障的情况(在图中为异常模式2)或者分压电阻R2产生了开路故障的情况(在图中为异常模式3)下，反馈电压Vfc大幅上升而高于第二基准电压Vref2，第三比较器52的输出信号OVP＿FB成为高电平(H)。由此，电压转换电路10被关闭(shut down)，停止对负载的电源输出。
在分压电阻R3产生了开路故障的情况(在图中为异常模式5)或者分压电阻R4产生了短路故障的情况下(在图中为异常模式8)，过电压检测用电压Vovp大幅降低而低于第二基准电压Vref2，第二比较器44的输出信号OVP＿MON成为低电平(L)。由此，由于AND电路46的输出信号OVP成为低电平(L)，所以电压转换电路10不管分压电阻R3的开路故障、分压电阻R4的短路故障，都能够通过反馈控制对负载进行电源输出。
在分压电阻R3产生了短路故障的情况下(在图中为异常模式6)或者分压电阻R4产生了开路故障的情况下(在图中为异常模式7)，过电压检测用电压Vovp大幅上升而高于第二基准电压Vref2，第二比较器44的输出信号OVP＿MON成为高电平(H)。另一方面，反馈电压Vfc通过反馈控制被维持为目标电压Vtag，第一比较器42的输出信号UVP＿FB保持低电平(L)。由此，由于AND电路46的输出信号OVP成为低电平(L)，所以电压转换电路10不管分压电阻R3的短路故障、分压电阻R4的开路故障，都能够通过反馈控制对负载进行电源输出。
在以上说明的本实施例的电源控制装置20中，具备对电压转换电路10的输出电压Vout是否是过电压状态进行判定的第一过电压检测电路40。第一过电压检测电路40具有：第一比较器42，当通过与电压转换电路10的输出端子连接的分压电阻R1、R2分压而得到的反馈电压Vfc低于第一基准电压Vref1时输出高电平的信号；第二比较器44，在通过与分压电阻R1、R2并联连接于电压转换电路10的输出端子的分压电阻R3、R4分压而得到的过电压检测用电压Vovp高于第二基准电压Vref2时输出高电平的信号；以及AND电路46，取得第一比较器42以及第二比较器44的输出信号的逻辑积。由此，在分压电阻R1、R2产生异常而反馈电压Vfc异常降低的情况下，能够通过第一过电压检测电路40检测因被反馈控制以使反馈电压Vfc接近目标电压Vtag而输出电压Vout异常增加的情况(过电压状态)。另一方面，在分压电阻R3、R4产生异常而过电压检测用电压Vovp异常降低的情况或异常增加的情况下，由于反馈电压Vfc没有变化，所以能够不进行不必要的故障检测。结果，能够不使故障率增加而更恰当地检测输出电压Vout的过电压状态。
另外，在本实施例的电源控制装置20中，也具备第二过电压检测电路50。第二过电压检测电路50具有在反馈电压Vfc高于第二基准电压Vref2时输出高电平的信号的第三比较器52。由此，在分压电阻R1、R2正常时，能够根据反馈电压Vfc恰当地检测电压转换电路10的过电压。
并且，由于如果从第一过电压检测电路40、第二过电压检测电路50输出高电平的信号，则本实施例的电源控制装置20关闭电压转换电路10，所以能够恰当地保护电压转换电路10、负载免受过电压的影响。
在实施例中，具备第一过电压检测电路40和第二过电压检测电路50作为过电压检测电路，但也可以省略第二过电压检测电路50。
在实施例中，电压转换电路10由使用了变压器的电路构成，但并不局限于此，也可以由斩波方式的电路构成。
在实施例中，分压电阻R1、R2相当于“第一检测元件”，分压电阻R3、R4相当于“第二检测元件”，第一比较器42相当于“第一判定元件”，第二比较器44相当于“第二判定元件”，第一过电压检测电路40相当于“第一过电压检测电路”。另外，第三比较器52相当于“第三判定元件”，第二过电压检测电路50相当于“第二过电压检测电路”。
此外，因为实施例是用于对发明内容所记载的用于实施发明的方式具体进行说明的一个例子，所以实施例的主要要素与发明内容所记载的发明的主要要素的对应关系并不限定发明内容所记载的发明的要素。即，发明内容所记载的关于发明的解释应该基于发明内容的记载来进行，实施例只不过是发明内容所记载的发明的具体的一个例子。
以上，使用实施例对用于实施本发明的方式进行了说明，但本发明完全不局限于这样的实施例，当然能够在不脱离本发明主旨的范围内以各种方式实施。
本发明能够利用于电源控制装置的制造工业。

Claims (2)

1.一种电源控制装置，通过第一检测元件将对负载的输出电压检测为反馈电压，并进行反馈控制以使来自上述第一检测元件的上述反馈电压接近目标值，其特征在于，
上述电源控制装置具备包括第一判定元件和第二判定元件的第一过电压检测电路，
上述第一过电压检测电路构成为根据上述第一判定元件的输出与上述第二判定元件的输出的逻辑积来检测上述输出电压的过电压状态，
上述第一判定元件构成为判定来自上述第一检测元件的上述反馈电压低于第一基准电压这一情况，
上述第二判定元件构成为判定来自第二检测元件的过电压检测用电压高于第二基准电压这一情况，其中，上述第二检测元件与上述第一检测元件并联连接并将上述输出电压检测为上述过电压检测用电压，
在上述第一判定元件判定为上述反馈电压低于上述第一基准电压、且上述第二判定元件判定为上述过电压检测用电压高于上述第二基准电压的情况下，上述逻辑积成为高电平，
上述电源控制装置还具备包括第三判定元件的第二过电压检测电路，上述第二过电压检测电路构成为根据上述第三判定元件的输出来检测上述输出电压的过电压状态，
上述第三判定元件构成为判定上述反馈电压高于第三基准电压这一情况，
上述第一检测元件包括对上述输出电压进行分压而生成上述反馈电压的第一电阻以及第二电阻，
上述第二检测元件包括与上述第一电阻以及上述第二电阻并联连接的第三电阻以及第四电阻，
上述第三电阻以及上述第四电阻构成为对上述输出电压进行分压而生成上述过电压检测用电压，
在上述第一电阻～第四电阻的任意一个都未产生开路故障也未产生短路故障的情况下，上述第一判定元件～第三判定元件的各输出信号以及上述逻辑积均为低电平，进行对上述负载的电源输出，
在上述第一电阻产生了开路故障的情况下或者上述第二电阻产生了短路故障的情况下，上述第一判定元件、上述第二判定元件的输出信号以及上述逻辑积成为高电平，停止对上述负载的电源输出，
在上述第一电阻产生了短路故障的情况下或者上述第二电阻产生了开路故障的情况下，上述第三判定元件的输出信号成为高电平，停止对上述负载的电源输出，
在上述第三电阻产生了开路故障的情况下或者上述第四电阻产生了短路故障的情况下，上述第二判定元件的输出信号以及上述逻辑积成为低电平，对上述负载进行电源输出，
在上述第三电阻产生了短路故障的情况下或者上述第四电阻产生了开路故障的情况下，上述第二判定元件的输出信号成为高电平，上述第一判定元件的输出信号保持低电平，上述逻辑积成为低电平，对上述负载进行电源输出。
2.根据权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，
上述电源控制装置还包括控制器，该控制器构成为在判定为上述输出电压是过电压状态时，切断对上述负载的电源输出。
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