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HINTERGRUND
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsversorgungssteuervorrichtung, welche die Leistungszufuhr an eine Last, die hiermit zu verbinden ist, unter Verwendung eines FET steuert, sowie eine Leistungsversorgungssteuerschaltung, welche effektiv unterschiedliche Typen von FETs gemäß einem Betriebszustand der Last verwendet, um den Leistungsverbrauch geeignet einzustellen und um eine Leistungsversorgungssteuerung mit hoher Effizienz zu realisieren, und betrifft eine Leistungsversorgungssteuervorrichtung, welche die Leistungsversorgung unter Verwendung der Steuerschaltung steuert.
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Neuerdings kann jede Vorrichtung (Last) so konfiguriert werden, dass sie in einen Zustand mit niedrigem Leistungsverbrauch, beispielsweise einen Leistungssparmodus oder Schlafmodus schaltet und hierin arbeitet, da Leistungseinsparung auf verschiedenen Gebieten gewünscht ist.
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Insbesondere auf dem Gebiet von Fahrzeugen neigt die Menge an fahrzeugseitigen Vorrichtungen (Last) dazu, zuzunehmen, während eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erwünscht ist. Unter solchen fahrzeugseitigen Vorrichtungen ist es von einigen Vorrichtungen erwünscht, dass ihnen konstant Leistung zugeführt wird, ungeachtet dessen, ob der Motor abgeschaltet ist oder läuft, da verbesserte Funktionen des Fahrzeugs insgesamt gewünscht sind. Da jedoch der Leistungsverbrauch für einen geringeren Kraftstoffverbrauch verringert werden muss, muss die Leistungszufuhr zu jeder fahrzeugseitigen Vorrichtung präzise gesteuert werden. Beispielsweise wird die Leistungszufuhr zu einer fahrzeugseitigen Vorrichtung, die nicht in Gebrauch ist, gestoppt, um den Dunkelstrom zu verringern. Somit wird eine Konfiguration realisiert, die eine Vorrichtung enthält, mit der die Leistungszufuhr zwischen einer Leistungsversorgung und jeder fahrzeugseitigen Vorrichtung gesteuert wird.
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Ein FET (Feldeffekttransistor) wird als ein Schaltelement bei der Leistungszufuhrsteuerung für jede Vorrichtung verwendet, insbesondere auf der hochseitigen Steuerung zur Durchführung der Steuerung der Seite der Leistungsversorgung mit positiver Polarität. In einer hochseitigen Steuerung ist ein Mechanismus zum Schutz eines jeden Elementes notwendig, um hohe Zuverlässigkeit zu erfüllen. Insbesondere kann bei der hochseitigen Steuerung auf dem Gebiet von Fahrzeugen die Leistungsversorgungsspannung vorübergehend instabil sein und es kann eine Anwendung unter hohen Temperaturen erfolgen. Es ist notwendig, Vorrichtungen zu schützen, da ein Fehler in der Leistungsversorgung an eine fahrzeugseitige Vorrichtung eine Gefahr darstellt. Weiterhin kann auf dem Gebiet von Fahrzeugen die Leistungsversorgungsspannung beim Anlassen vorübergehend absinken, da der Anlasser eine hohe Strommenge verbraucht. Es ist somit erwünscht, dass die Steuerung so durchgeführt werden kann, dass die Leistungszufuhr an jede Vorrichtung bei niedriger Spannung nicht instabil wird. Weiterhin sollte, um einen Spannungsabfall in der Leistungsversorgungsspannung zu minimieren, eine Vorrichtung, in der die Leistungsversorgungssteuerung realisiert wird, einen geringen Einschaltwiderstand haben. Zusätzlich ist erwünscht, dass der Leistungsverbrauch auch in der Leistungssteuerung verringert ist, wenn das gesamte fahrzeugseitige System als ganzes in einen niedrigen Leistungsverbrauchszustand (Schlafzustand) versetzt wird, beispielsweise wenn das Fahrzeug gestoppt ist.
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Herkömmlicherweise gibt es Fälle, wo ein diskreter FET als FET zur Verwendung auf der hochseitigen Steuerung verwendet wird. Die Konfiguration mit dem diskreten FET hat jedoch keine ausreichende Schutzfunktion. Patentdokument 1 beschreibt eine Konfiguration, bei der ein P-Kanal MOSFET (Metalloxidhalbleiter-FET) weiterhin mit einem N-Kanal MOSFET als Schutzelement versehen ist. Im Gegensatz zur Schutzfunktion gemäß Patentdokument 1 kann eine IPS-Vorrichtung (Intelligent Power Switch) mit einem FET und einem Schutzelement verwendet werden. Dies ermöglicht, dass der FET vor Überhitzung, Überstrom oder Überspannung geschützt wird.
Patentdokument 1:
Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2001-2238348 .
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es sei festzuhalten, dass ein IPS, der die Schutzfunktion enthält, eine unterschiedliche Eigenschaft abhängig davon hat, ob er einen N-Kanal FET oder einen P-Kanal FET als FET verwendet. Bei einem N-Kanal IPS, der den N-Kanal FET verwendet, kann ein geringerer Einschaltwiderstand im Vergleich zu dem Fall realisiert werden, bei dem ein P-Kanal IPS den P-Kanal FET verwendet. Der N-Kanal IPS ist jedoch bei geringer Spannung und mit geringem Leistungsverbrauch schwierig zu betreiben, da die Spannung am Gate mittels einer Ladungspumpe angehoben werden muss. Der P-Kanal IPS ist demgegenüber in der Lage, bei geringer Spannung und mit geringem Leistungsverbrauch zu arbeiten, da eine Treiberschaltung einfach konfigurierbar ist. Es ist jedoch schwierig, einen niedrigen Einschaltwiderstand beim P-Kanal IPS aufgrund der Charakteristik des P-Kanal FET zu realisieren.
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Somit haben der N-Kanal IPS und der P-Kanal IPS als eine Vorrichtung zur Verwendung bei einer hochseitigen Steuerung Vorteile und Nachteile. Wenn der P-Kanal FET verwendet wird, wie in Patentdokument 1 beschrieben, wird geringem Leistungsverbrauch die Priorität gegeben, aber es ist notwendig, eine Funktion hinzuzufügen, mit der die Wärmeabführeffizienz im P-Kanal FET verbessert wird, um den Einschaltwiderstand zu senken. Eine solche Konfiguration erhöht die Kosten und ist damit unrealistisch.
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Es kann auch daran gedacht werden, mehr als einen N-Kanal FET zu verwenden, die in einer einander unterstützenden Weise zusammenwirken. Wenn eine Last aktiviert wird, welche einen relativ hohen Strom verbraucht, ist ein N-Kanal FET mit hohem Volumen geeignet. Die oben beschriebene Konfiguration erlaubt jedoch, eine Last im Schlafmodus zu betreiben, um den Leistungsverbrauch zu verringern. Es ist nicht notwendig, einen N-Kanal FET mit hohem Volumen zu aktivieren, wenn die Last im Schlafmodus ist. Es kann somit überlegt werden, einen N-Kanal FET mit einer relativ kleinen Kapazität zusammen mit einem N-Kanal FET mit hohem Volumen zu verwenden. Dies kann jedoch möglicherweise bewirken, dass ein hoher Strom im N-Kanal FET mit kleinem Volumen fließt, was den FET beschädigt.
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Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf die obigen Umstände gemacht und es ist ihre Aufgabe, eine Leistungsversorgungssteuerschaltung zu schaffen, die eine Konfiguration hat, bei der ein N-Kanal FET und ein P-Kanal FET parallel miteinander geschaltet sind, wobei einer von N-Kanal FET und P-Kanal FET geeignet gewählt werden kann, um die Steuerung einer Leistungszufuhr mit hoher Effizienz und mit geringen Kosten zu ermöglichen, sowie eine Leistungsversorgungssteuervorrichtung bereitzustellen, welche die Leistungssteuerschaltung hat.
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Eine Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, welche mit einer Gleichstromleistungsversorgung verbunden ist, sowie mit einer oder mehreren Lasten, welche mit Leistung von der Leistungsversorgung versorgt werden und welche die Leistungszufuhr zu der Last steuert, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen P-Kanal FET und einen N-Kanal FET enthält, welche mit einem Ende der Leistungsversorgung und mit der Last parallel miteinander verbunden sind, sowie eine Steuerschaltung, welche das „ein” und das „aus” (nachfolgend auch als EIN und AUS oder EIN/AUS bezeichnet) sowohl des P-Kanal FET als auch den N-Kanal FET steuert.
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Gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind sowohl der P-Kanal FET, der bei niedriger Spannung und mit niederen Verbrauchsstrom arbeiten kann, als auch der N-Kanal FET, der geringen Einschaltwiderstand realisieren kann, parallel miteinander mit entweder einer positiven Spannungsseite oder einer negativen Spannungsseite der Gleichstromleistungsversorgung verbunden, um eine Leistungszufuhr zu einer Last oder zu Lasten in den Fällen zu erlauben, wo beide FETs eingeschaltet sind und wo einer von ihnen eingeschaltet ist. Dies ermöglicht, dass die Eigenschaften des P-Kanal FET und des N-Kanal FET geeignet ausgewählt und verwendet werden, um die Leistungsversorgung zu steuern.
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Die Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Source des P-Kanal FET und die Drain des N-Kanal FET mit einem Ende der Leistungsversorgung verbunden sind und dass die Drain des P-Kanal FET und die Source des N-Kanal FET mit der Last verbunden sind.
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Folglich kann eine Leistungsversorgung gleichzeitig für den P-Kanal FET und den N-Kanal FET auf ähnliche Weise von einem Ende der Gleichstromleistungsversorgung, z. B. der positiven Spannungsseite zu einer Last ohne gegenseitige Störung gesteuert werden. Dies macht es möglich, einen oder beide FETs zum Betrieb gemäß der Menge an Leistung zu wählen, die für die Last notwendig ist.
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Die Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzschaltung zum Schutz vor Überhitzung, Überspannung und Überstrom mit wenigstens entweder dem P-Kanal FET oder dem N-Kanal FET verbunden ist.
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Beispielsweise kann die Verwendung von IPS, wo ein FET mit der Schutzschaltung zum Schutz vor Überhitzung, Überspannung und Überstrom verbunden ist, eine Schutzfunktion realisieren, die notwendig für die hochseitige Steuerung ist, wobei einfacher Aufbau ohne separate Schaltung zum Schutz vorliegt.
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Die Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Potenzialdifferenzerkennungsschaltung aufweist, um eine Potenzialdifferenz zwischen Drain und Source des P-Kanal FETs oder des N-Kanal FETs zu erkennen und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Potenzialdifferenzerkennungsschaltung ein Spannungsvergleichsbeurteilungsteil hat, um zu beurteilen, ob oder ob nicht die erkannte Potenzialdifferenz gleich oder höher als ein bestimmter Spannungswert ist und dass ein Signal an die Steuerschaltung ausgegeben wird, um den N-Kanal FET einzuschalten, wenn das Spannungsvergleichsbeurteilungsteil beurteilt, dass die erkannte Potenzialdifferenz gleich oder höher als der gegebene Spannungswert ist.
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Dies erlaubt, dass der N-Kanal FET eingeschaltet wird, um den FET vor einem Überlastzustand zu schützen, wenn die Potenzialdifferenz zwischen Drain und Source des N-Kanal FET oder des P-Kanal FET gleich oder höher als der gegebene Spannungswert ist, der als ein Kriterium verwendet wird, ob oder ob nicht ein Überlastzustand vorliegt. Dies ermöglicht den Schutz vor einer Überspannung oder vor einem Überstrom, die oder der nicht durch alleine eine eingebaute Schutzschaltung in dem IPS vermieden werden kann. Es sei festzuhalten, dass hier anstelle des IPS auch ein diskreter FET verwendet werden kann.
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Die Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Latch-Schaltung zum Empfang eines Signalausgangs von der Potenzialdifferenzerkennungsschaltung enthält und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Signal an eine Steuerschaltung entsprechend dem N-Kanal FET über die Latch-Schaltung ausgegeben wird.
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Durch Aufrechterhaltung des Überlastzustandes unter Verwendung der Latch-Schaltung ist es möglich, kein Signal zur Steuerung des N-Kanal FET auszugeben, bis sich der Zustand ändert. Dies kann eine unnötige Wiederholung von EIN und AUS des N-Kanal FET vermeiden, sodass der N-Kanal FET aufgrund eines Anstiegs in der Potenzialdifferenz in Antwort auf den Überlastzustand eingeschaltet wird und der N-Kanal FET wieder abgeschaltet wird, wenn die Potenzialdifferenz aufgrund des Einschaltens des N-Kanal FET verringert wird.
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Die Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsvergleichbeurteilungsteil beurteilt, dass die erkannte Potenzialdifferenz kleiner als der gegebene Spannungswert ist, wenn die erkannte Potenzialdifferenz niedriger als ein Referenzwert ist, der niedriger als der gegebene Spannungswert ist.
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Die Verwendung eines Vergleichbeurteilungsteils, beispielsweise eines Komparators mit einer Hysterese, der eine Beurteilung dahingehend macht, ob oder ob nicht der Wert auf den Referenzwert tiefer als der gegebene Wert abgesenkt ist, kann unnötiges Wiederholen von EIN und AUS des N-Kanal FET vermeiden.
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Die Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Temperaturerkennungsschaltung enthält, um die Temperatur bei und um den P-Kanal FET herum zu erkennen und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerkennungsschaltung ein Temperaturvergleichbeurteilungsteil hat, um zu beurteilen, ob oder ob nicht die erkannte Temperatur gleich oder höher als eine gegebene Temperatur ist, wobei ein Signal an die Steuerschaltung ausgegeben wird, um den N-Kanal FET einzuschalten, wenn das Temperaturvergleichbeurteilungsteil beurteilt, dass die erkannte Temperatur gleich oder höher als die gegebene Temperatur ist.
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Dies erlaubt, dass der N-Kanal FET eingeschaltet wird, wenn die Temperatur bei und um den P-Kanal FET höher als die gegebene Temperatur ist, welche ein Kriterium dafür ist, ob oder ob nicht der Überlastzustand vorliegt, sodass der FET vor dem Überlastzustand geschützt werden kann. Dies ermöglicht einen Schutz gegenüber Überhitzung, welche alleine mit einer eingebauten Schutzschaltung in dem IPS nicht vermieden werden kann. Es sei festzuhalten, dass anstelle des IPS auch ein diskreter FET verwendet werden kann.
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Die Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem achten Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Latch-Schaltung enthält, um einen Signalausgang von der Temperaturerkennungsschaltung zu empfangen und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Signal an eine Steuerschaltung entsprechend dem N-Kanal FET über die Latch-Schaltung ausgegeben wird.
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Durch Aufrechterhaltung des Überlastzustandes unter Verwendung der Latch-Schaltung ist es möglich, kein Signal zur Steuerung des N-Kanal FET auszugeben, bis sich der Zustand ändert. Dies kann unnötiges Wiederholen von EIN und AUS des N-Kanal FET vermeiden, derart, dass der N-Kanal FET aufgrund eines Anstiegs in der Potenzialdifferenz in Antwort auf den Überlastzustand eingeschaltet wird und der N-Kanal FET wieder abgeschaltet wird, wenn die Potenzialdifferenz aufgrund des Einschaltens des N-Kanal FET verringert wird.
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Die Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturvergleichbeurteilungsteil beurteilt, dass die erkannte Temperatur niedriger als die gegebene Temperatur ist, wenn die erkannte Temperatur niedriger als ein Referenzwert ist, der unter der gegebenen Temperatur liegt.
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Die Verwendung eines Vergleichsbeurteilungsteils, beispielsweise eines Komparators mit Hysterese, der eine Beurteilung dahingehend macht, ob oder ob nicht der Wert auf den Referenzwert unter dem gegebenen Wert abgesunken ist, kann eine unnötige Wiederholung von EIN und AUS des N-Kanal FET vermeiden.
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Die Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine negative Leistungsversorgungserzeugungsschaltung zur Erzeugung einer negativen Leistungsversorgung enthält und ist dadurch gekennzeichnet, dass die negative Leistungsversorgungserzeugungsschaltung mit wenigstens dem N-Kanal FET verbunden wird, wenn eine positive Spannung von der Leistungsversorgung niedriger als ein gegebener Wert ist.
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Dies erlaubt, dass der N-Kanal FET bei einer niedrigen Spannung eingeschaltet wird, die gegenüber der positiven Spannung der Leistungsversorgung abgesenkt ist.
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Eine Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem elften Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Steuerteil zur Steuerung des Betriebs einer oder mehrerer Lasten und eine Leistungsversorgungssteuerschaltung aufweist, welche mit einer Gleichstromleistungsversorgung verbunden ist und die Leistungszufuhr an die Last oder die Lasten auf der Grundlage eines Steuersignals von dem Steuerteil steuert und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsversorgungssteuerschaltung aufweist: einen P-Kanal FET und einen N-Kanal FET, welche parallel miteinander mit einer positiven Spannungsseite der Leistungsversorgung und der Last oder den Lasten verbunden sind; und eine Steuerschaltung zur Steuerung von EIN und AUS sowohl des P-Kanal FET als auch des N-Kanal FET, wobei das Steuerteil ein Steuersignal zu Anweisung von EIN/AUS an die Steuerschaltung gemäß einem Betriebszustand der oben beschriebenen einen oder mehreren Lasten ausgibt.
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Folglich werden ein Schalter, der den P-Kanal FET verwendet, welcher bei niedriger Spannung und mit niedrigem Verbrauchsstrom arbeiten kann, sowie ein Schalter, der den N-Kanal FET verwendet, der einen niedrigen Einschaltwiderstand realisieren kann, verwendet, um eine geeignete Steuerung der Leistungszufuhr zu ermöglichen, indem bestimmt wird, welcher der FETs einzuschalten ist, und zwar gemäß dem Betriebszustand einer Last oder den äußeren Bedingungen.
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Die Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß dem zwölften Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede der oben beschriebenen einen oder mehreren Lasten in irgendeinem aus einer Mehrzahl von Zuständen mit unterschiedlichem Leistungsverbrauch arbeitet, einschließlich einem Schlafzustand und einem aktiven Zustand, wobei das Steuerteil konfiguriert ist, um ein Steuersignal auszugeben, um sowohl den N-Kanal FET als auch den P-Kanal FET einzuschalten, wenn die Last oder die Lasten im aktiven Zustand ist/sind und um ein Steuersignal auszugeben, um den N-Kanal FET auszuschalten, wenn die Last oder die Lasten in dem Schlafzustand ist/sind.
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Dies kann den niedrigen Einschaltwiderstand durch gleichzeitiges Verwenden des P-Kanal FET und des N-Kanal FET parallel miteinander im aktiven Zustand der Last realisieren, was einen vergleichsweise hohen Strom benötigt. Wenn andererseits die Last in den Schlafzustand geschaltet wird, wird der N-Kanal FET, der eine Ladungspumpe benötigt, abgeschaltet, um den Leistungsverbrauch zu senken und nur der P-Kanal FET wird verwendet, sodass das Gesamtsystem mit der Leistungsversorgungssteuervorrichtung bei niedriger Spannung und mit niederem Verbrauchsstrom arbeiten kann.
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Effekt der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der P-Kanal FET und der N-Kanal FET, welche Vorteile und Nachteile haben, parallel verwendet, um EIN und AUS abhängig von den Umständen zu steuern, sodass eine hocheffiziente Leistungssteuerung möglich ist, welche sowohl niedrigen Leistungsverbrauch als auch niedrigen Einschaltwiderstand realisieren kann, indem Gebrauch von den jeweiligen Charakteristika gemacht wird.
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Insbesondere wenn die Leistungsversorgungssteuerschaltung oder die Leistungsversorgungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Fahrzeug verwendet werden, können sowohl der P-Kanal FET als auch der N-Kanal FET eingeschaltet werden, um eine Leistungssteuerung durchzuführen, während das Fahrzeug fährt und nur der P-Kanal FET kann verwendet werden, wenn das Fahrzeug in den Schlafzustand geschaltet werden kann, wo geringerer Leistungsverbrauch vorliegt, beispielsweise wenn das Fahrzeug angehalten wird und der Leerlauf gestoppt wird, um die von der Leistungssteuerung selbst verbrauchte Leistung zu verringern. Folglich kann der FET selektiv abhängig von den Umständen des Fahrzeugs EIN und AUS geschaltet werden, sodass eine hocheffiziente Steuerung möglich ist. Weiterhin kann eine geeignete Steuerung abhängig von dem jeweiligen Zustand möglich sein, beispielsweise in einem Fall, wo der P-Kanal FET in einem niedrigen Spannungszustand aufgrund des Anlassens eingeschaltet wird oder wo der N-Kanal FET zusätzlich in einem Überlastzustand aufgrund eines Lastkurzschlusses eingeschaltet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
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1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Leistungssteuersystems gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
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2 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die interne Konfiguration einer Leistungssteuerschaltung in einer Leistungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
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3 ist eine Zustandsübergangsdarstellung, die ein Beispiel der Zustandsübergänge einer Steuerung zeigt, die von der Leistungssteuervorrichtung von Ausführungsform 1 durchgeführt wird;
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4 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines Leistungsversorgungssteuersystems gemäß Ausführungsform 2;
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5 ist ein Schaltungsdiagramm der internen Konfiguration einer Leistungsversorgungssteuerschaltung in einer Leistungsversorgungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1;
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6 ist eine Zustandsübergangsdarstellung eines Beispiels des Übergangs von Zuständen einer Steuerung, durchgeführt von der Leistungsversorgungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2;
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7 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines Leistungsversorgungssteuersystems gemäß Ausführungsform 3;
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8 ist ein Schaltungsdiagramm, das die interne Konfiguration einer Leistungsversorgungssteuerschaltung zeigt, die in der Leistungsversorgungssteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 enthalten ist; und
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9 ist eine Zustandsübergangsdarstellung, die ein Beispiel der Zustandsübergänge einer Steuerung zeigt, die von der Leistungsversorgungssteuervorrichtung von Ausführungsform 1 durchgeführt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batterie (Leistungsversorgung)
- 3, 5
- Leistungsversorgungssteuervorrichtung
- 30, 50, 70
- Steuerteil
- 31, 51, 71
- Leistungsversorgungssteuerschaltung
- 32, 52, 72
- P-Kanal FET
- 34, 54, 74
- P-Kanal IPS
- 35, 55, 75
- Erste Treiberschaltung (Steuerschaltung)
- 36, 56, 76
- N-Kanal FET
- 38, 58, 78
- N-Kanal IPS
- 39, 59, 79
- Zweite Treiberschaltung (Steuerschaltung)
- 60
- Potenzialdifferenzerkennungsschaltung
- 61
- Temperaturerkennungsschaltung
- 62
- Latch-Schaltung
- 80
- Verstärkungsschaltung
- 81
- Spannungsdetektor
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wird genauer nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, welche Ausführungsformen zeigt.
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In den nachfolgenden Ausführungsformen wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Leistungsversorgungssteuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Leistungsversorgungssteuersystem angewendet wird, welches zur Steuerung der Leistungszufuhr an eine Mehrzahl von ECUs (elektronische Steuereinheiten) in einem Fahrzeug dient.
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Ausführungsform 1
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1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Leistungsversorgungssteuersystems gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Das Leistungsversorgungssteuersystem enthält eine Batterie 1, eine Sicherung (Sicherungskasten) 2 in Verbindung mit der Batterie 1 und eine Leistungsversorgungssteuervorrichtung 3 zur Steuerung der Leistungszufuhr von der Batterie 1 an ECUs 4, 4, ..., deren Leistung zu steuern ist. Die positive Spannungsseite (+B) der Batterie 1 ist über die Sicherung 2 mit der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 3 verbunden, wobei die Mehrzahl von ECUs 4, 4, ... in Busverbindung mit einer elektrischen Leitung ist, welche weiterhin mit der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 3 verbunden ist.
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Die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 3 enthält ein Steuerteil 30, das einen Mikrocomputer verwendet, und eine Leistungsversorgungssteuerschaltung 31, die einen FET verwendet. Das Steuerteil 30 ist so angeschlossen, dass es EIN und AUS eines Ausstattungsteilschalters und eines Zündschalters (nicht gezeigt) erfasst und ein Steuersignal zur Steuerung von EIN/AUS des FET an die Leistungsversorgungssteuerschaltung 31 auf der Grundlage von EIN/AUS dieser Schalter ausgibt.
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Das Steuerteil 30 verwendet einen Mikrocomputer zum Auslesen eines Steuerprogramms, das in einem eingebauten ROM gespeichert ist und zu dessen Durchführung, um die Leistungsversorgungssteuerschaltung 31 gemäß den Zuständen des Ausstattungsteilschalters und des Zündschalters zu steuern. Das Steuerteil 30 ist nicht auf die Ausgestaltung unter Verwendung des Mikrocomputers beschränkt, sondern kann auch eine Ausgestaltung haben, die alleine eine CPU oder MPU verwendet.
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2 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die interne Konfiguration der Leistungsversorgungssteuerschaltung 31 zeigt, die in der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 3 gemäß Ausführungsform 1 enthalten ist. Die Leistungsversorgungssteuerschaltung 31 enthält einen P-Kanal IPS 34 unter Verwendung eines P-Kanal FET 32 und enthaltend eine Überhitzungsschutzschaltung 33, die erste Treiberschaltung 35 zum Betrieb des P-Kanal IPS 34 auf der Grundlage eines Steuersignals vom Steuerteil 30, einen N-Kanal IPS 38 unter Verwendung eines N-Kanal FET 36 und enthaltend eine Steuerschaltung 37 mit einer Schutzfunktion und die zweite Treiberschaltung 39 zum Betreiben des N-Kanal IPS 38 auf der Grundlage eines Steuersignals vom Steuerteil 30. In 2 ist „P-Kanal” mit „Pch” bezeichnet und „N-Kanal” ist mit „Nch” bezeichnet.
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Die Source (S) des P-Kanal FET 32 ist mit der positiven Spannungsseite (+B) der Batterie 1 verbunden, wohingegen die Drain (D) hiervon mit der Seite der ECUs 4, 4, ... (Last) verbunden ist. Der Ausgang von der ersten Treiberschaltung 35 wird dem Gate (G) des P-Kanal FET 32 eingegeben.
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Die erste Treiberschaltung 35 ist mit der positiven Spannungsseite der Batterie 1 verbunden und steuert die Gate-Spannung auf der Grundlage eines P-Kanal (Pch)-Steuersignaleingangs vom Steuerteil 30. Die Überhitzungsschutzschaltung 33 ist zwischen Source und Gate des P-Kanal FET 32 geschaltet und schaltet den P-Kanal FET 32 durch einen Gate-Eingang bei der Erfassung von Überhitzung zwangsweise ab.
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Die Drain des N-Kanal FET 36 ist mit der positiven Spannungsseite (+B) der Batterie 1 verbunden, wohingegen die Source (S) hiervon mit der Seite der ECUs 4, 4, ... (Last) verbunden ist. Der Ausgang von der zweiten Treiberschaltung 39 wird dem Gate (G) des N-Kanal FET 36 über die Steuerschaltung 37 eingegeben, die im N-Kanal IPS 38 enthalten ist.
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Ein Ende der Steuerschaltung 37 ist mit dem N-Kanal FET 36 verbunden, wohingegen das andere Ende hiervon mit Karosseriemasse des Fahrzeugs verbunden (geerdet) ist. Die Steuerschaltung 37 enthält eine Verstärkerschaltung für eine Ladungspumpung des Gate. Die zweite Treiberschaltung 39 erhält ein N-Kanal (Nch) Steuersignal vom Steuerteil 30 und gibt ein Steuersignal an die Steuerschaltung 37 auf der Grundlage des N-Kanal Steuersignals ein. Wenn ein Signal zur Anweisung einer Einschaltung vom Steuerteil 30 über die zweite Treiberschaltung eingegeben wird, hebt die Steuerschaltung 37 die Gate-Spannung an, um den N-Kanal FET 36 einzuschalten. Die Steuerschaltung 37 enthält weiterhin eine Schaltung zum Ausführen der Schutzfunktion zum Schutz vor Überhitzung und Überstrom.
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Der P-Kanal IPS 34 (P-Kanal FET 32) und der N-Kanal IPS 38 (N-Kanal IPS 36) in der wie oben beschrieben aufgebauten Leistungsversorgungssteuerschaltung 31 werden durch das Steuerteil 30 für „ein” und „aus” gesteuert. Das Steuerteil 30 führt eine Steuerung zum Einschalten eines oder beider IPSs abhängig vom Zustand des Fahrzeugs oder der fahrzeugseitigen ECUs 4, 4, ... durch. Da der P-Kanal IPS und der N-Kanal IPS 38 in der Leistungsversorgungssteuerschaltung 31 intern Schutzschaltungen haben, kann der Zustand aufgrund nicht nur der Steuerung durch das Steuerteil 30 sondern auch durch den Betrieb dieser Schutzschaltungen schwanken, was möglicherweise dazu führt, dass der EIN/AUS-Zustand des P-Kanal IPS 34 und des N-Kanal IPS 38 zueinander unterschiedlich geschaltet werden.
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3 ist eine Zustandsübergangsdarstellung, die ein Beispiel des Übergangs von Zuständen einer Steuerung zeigt, die von der Leistungszufuhrsteuervorrichtung 3 gemäß Ausführungsform 1 durchgeführt wird. Anfänglich ist das Leistungsversorgungssteuersystem im AUS-Zustand (AUS), wo die gesamte Leistungszufuhr von der Batterie 1 an die ECU 4, 4, ... und die Leistungsversorgungssteuerschaltung 31 abgeschaltet sind. Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird (IG EIN), erfasst dies das Steuerteil 30. Das Steuerteil 30 bestimmt, dass die Leistungszufuhr notwendig ist, um den Zustand in den normalen Zustand überzuführen, wo die ECU 4, 4, ... arbeitet. Hierbei gibt das Steuerteil 30 ein P-Kanal Steuersignal und ein N-Kanal Steuersignal zum Einschalten (EIN) sowohl des P-Kanal IPS 34 als auch des N-Kanal IPS 38 an die erste Treiberschaltung 35 und die zweite Treiberschaltung 39 aus.
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Dies schaltet den P-Kanal IPS 34 und den N-Kanal IPS 38 ein und die Leistungsversorgung an die ECUs 4, 4, ... beginnt. Während die ECUs 4, 4, ... arbeiten, sind Anzahl und Konfiguration der ECUs 4, 4, ... (Last) so gestaltet, dass ein Strom von annähernd sechs bis neun Ampere fließt, wenn beispielsweise der Standard für die Sicherung 2 als 15 Ampere angenommen wird. Hier können unter der Annahme, dass der Strom von sechs bis neun Ampere im P-Kanal FET 32 und im N-Kanal FET 36 während einer kurzen Zeitdauer fließt, die als P-Kanal FET 32 und N-Kanal FET 36 verwendete Vorrichtungen geeignet ausgewählt und gestaltet werden.
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Wenn der Zündschalter im normalen Zustand ausgeschaltet wird (IG AUS), wo alle ECUs 4, 4, ... arbeiten oder wenn sowohl der Zündschalter als auch der Ausstattungsteilschalter ausgeschaltet werden, erfasst dies das Steuerteil 30. Hierbei gibt das Steuerteil 30 ein N-Kanal Steuersignal an die zweite Treiberschaltung 39 aus, um den N-Kanal IPS 38 auszuschalten (AUS), gemäß dem die ECUs 4, 4, ... in den Schlafzustand versetzt werden.
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Folglich wird der P-Kanal IPS 34 eingeschaltet (EIN), während der N-Kanal IPS 38 ausgeschaltet wird (AUS), wenn die ECUs 4, 4, ... in den Schlafzustand geschaltet werden, sodass die Leistungszufuhr an die ECUs 4, 4, ... auf einen bestimmten Grad gedrückt wird. Wenn die ECUs 4, 4, ... in den Schlafzustand geschaltet werden, beträgt die Leistungszufuhr beispielsweise annähernd einige –zig Milliampere.
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Es sei angenommen, dass der Treiberstrom für den N-Kanal IPS 38 zwei oder drei Milliampere beträgt und der Treiberstrom des P-Kanal IPS 100 Mikroampere. Wenn hierbei der N-Kanal IPS 38 im Schlafzustand eingeschaltet wird, wo die notwendige Strommenge, die zu den ECUs 4, 4, ... geliefert wird, nur 50 Milliampere beträgt, beträgt die Menge des Stromverbrauchs von zwei bis drei Milliampere für den N-Kanal IPS 38 mit fünf bis zehn Prozent zum gesamten Stromverbrauch bei. Dies ist für einen Leistungseinspareffekt unzureichend. Der Leistungsverbrauch kann nur effektiv verringert werden, wenn der P-Kanal IPS 34 mit dem kleineren Treiberstrom im Schlafzustand eingeschaltet wird.
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Weiterhin kann in dem Moment, zu dem der Zündschalter eingeschaltet wird, d. h. beim Anlassen, die Ausgangsspannung (z. B. 12 V) der Batterie 1 vorübergehend auf eine niedrige Spannung (5–6 V) (Niederspannungszustand) gelangen, da der Anlasser einen hohen Stromwert verbraucht. Hierbei kann der N-Kanal IPS 38 ausgeschaltet werden (AUS), da ein unzureichendes Ladungspumpen an der Steuerschaltung 37 vorliegt, was bewirkt, dass nur der P-Kanal IPS 34 einschaltet.
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Es ist hierbei wünschenswert, den P-Kanal IPS 38 so zu gestalten, dass die Leistungszufuhr an die ECUs 4, 4, ... im normalen Zustand steuerbar ist, d. h. annähernd sechs bis neun Ampere erträgt, während nur der P-Kanal IPS 34 im EIN-Zustand ist.
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Wenn sich die Ausgangsspannung der Batterie 1 von der niedrigen Spannung aus erholt, wird der N-Kanal IPS 38 eingeschaltet und wird von dem Niedrigspannungszustand in den normalen Zustand umgeschaltet.
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Wenn in einer der ECUs 4, 4, ... ein Kurzschluss auftritt, während die ECUs 4, 4, ... im Schlafzustand sind, wird die Schutzfunktion im P-Kanal IPS 34 aktiviert, die dann im EIN-Zustand ist (Überlastzustand A). Dies kann verhindern, dass ein Überstrom den P-Kanal FET 32 beschädigt.
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Weiterhin, wenn ein Kurzschluss in irgendeiner der ECUs 4, 4, ... auftritt, wenn alle ECUs 4, 4, ... im normalen Zustand sind, wo sie arbeiten, wird die Schutzfunktion sowohl im P-Kanal IPS 34 als auch N-Kanal IPS 38 aktiviert (Überlastzustand B). Dies kann verhindern, dass ein Überstrom den P-Kanal FET 32 und den N-Kanal FET 36 beschädigt.
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Es sei festzuhalten, dass das Steuerteil 30 bevorzugt so konfiguriert werden kann, dass, wenn der Übergang zu den Überlastzuständen A, B erfolgt, wo die Schutzfunktion aktiviert wird, die erste Treiberschaltung 35 und die zweite Treiberschaltung 39 den Übergang Rückkopplungs-erfassen, um einen Warnton an einen Fahrer über einen Lautsprecher zu erzeugen und um den Fahrer mittels eines Lichts bezüglich des Auftretens eines Kurzschlusses zu warnen.
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Weiterhin erfasst das Steuerteil 30, wenn der Zündschalter eingeschaltet ist (IG EIN) oder der Ausstattungsteilschalter eingeschaltet ist, während das Fahrzeug hält und die ECUs 4, 4, ... im Schlafzustand sind. Das Steuerteil 30 gibt ein N-Kanal Steuersignal an die zweite Treiberschaltung 39 aus, um den N-Kanal IPS 38 in Antwort auf die Tatsache einzuschalten (EIN), dass die ECUs 4, 4, ... „aufwachen” und in den normalen Zustand zurückkehren und damit beginnen, den Strom von sechs bis neun Ampere zu verbrauchen.
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Das Steuerteil 30 bestimmt weiterhin basierend auf dem Ausgang eines Sensors zur Überwachung des Restbetrags der Batterie 1, ob oder ob nicht der Restbetrag der Batterie 1 niedriger als ein bestimmter Schwellenwert ist, wenn das Fahrzeug hält und die ECUs 4, 4, ... im Schlafzustand sind. Wenn bestimmt wird, dass der Restbetrag niedriger als der Schwellenwert ist, erfolgt ein Übergang zum AUS-Zustand, wo die gesamte Leistungszufuhr an die ECUs 4, 4, ... unterbrochen wird (AUS-Zustand). Somit gibt das Steuerteil 30 ein P-Kanal Steuersignal und ein N-Kanal Steuersignal zum Abschalten sowohl des P-Kanal IPS 34 als auch den N-Kanal IPS 38 an die erste Treiberschaltung 35 und die zweite Treiberschaltung 39 aus.
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Wie in Ausführungsform 1 dargestellt, kann, wenn in der Leistungsversorgungssteuerschaltung 31, in der der P-Kanal FET und der N-Kanal FET parallel miteinander verbunden sind, ein FET, der für den Zustand der ECUs 4, 4, ... geeignet ist, selektiv aktiviert wird, um die Eigenschaft eines geringen Leistungsverbrauchs für den P-Kanal FET 32 und den geringen Einschaltwiderstand des N-Kanal FET 36 in aktiviertem Zustand zu verwenden, es möglich gemacht werden, eine Leistungssteuerung mit hoher Leistungsfähigkeit durchzuführen.
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Ausführungsform 2
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In Ausführungsform 2 ist eine separate Schutzschaltung zusätzlich zu einer Schutzfunktion des N-Kanal IPS und des P-Kanal IPS vorgesehen.
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Die Hardware-Konfiguration in Ausführungsform 2 ist im Wesentlichen die gleiche wie in Ausführungsform 1 mit der Ausnahme der internen Konfiguration der Leistungsversorgungssteuervorrichtung und den Verarbeitungsdetails. In der nachfolgenden Beschreibung ist daher ein gemeinsamer Aufbau mit dem gleichen Bezugszeichen versehen und wird nicht im Detail beschrieben.
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4 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Leistungsversorgungssteuersystems gemäß Ausführungsform 2 zeigt. Das Leistungsversorgungssteuersystem gemäß Ausführungsform 2 enthält eine Batterie 1, eine Sicherung 2 und eine Leistungsversorgungssteuervorrichtung 5 zur Steuerung der Leistungszufuhr von der Batterie 1 an ECUs 4, 4, ... Die positive Spannungsseite (+B) der Batterie 1 ist mit der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 5 über die Sicherung 2 verbunden, während die ECUs 4, 4, ... in Busverbindung mit einer Leistungsversorgungsleitung sind, welche weiterhin mit der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 5 verbunden ist.
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Die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 5 enthält ein Steuerteil 50, das einen Mikrocomputer verwendet, eine Leistungsversorgungssteuerschaltung 51, welche einen FET verwendet und ein Kommunikationsteil 52, welches mit den ECUs 4, 4, ... oder einer anderen Kommunikationsvorrichtung verbunden ist. Das Steuerteil 50 ist so angeschlossen, dass es EIN/AUS eines Ausstattungsteilschalters und eines Zündschalters (nicht gezeigt) erfasst und gibt ein Steuersignal zur Steuerung von EIN/AUS des FET an die Leistungsversorgungssteuerschaltung 51 auf der Grundlage von EIN/AUS dieser Schalter oder einer Information aus, die durch Kommunikation über das Kommunikationsteil 52 erhalten wird.
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Das Steuerteil 50 verwendet einen Mikrocomputer zum Auslesen und Durchführen eines Steuerprogramms, das in einem internen ROM gespeichert ist, um die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 51 gemäß dem Zustand des Ausstattungsteilschalters und des Zündschalters oder der Information, welche über das Kommunikationsteil 52 erhalten wurde, zu steuern. Das Steuerteil 50 kann auch eine Konfiguration haben, welche ausschließlich eine CPU oder MPU verwendet und ist nicht auf die Konfiguration unter Verwendung des Mikrocomputers beschränkt.
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Das Kommunikationsteil 52 hat eine Netzwerksteuerungsfunktion und realisiert eine Kommunikation mit den ECUs 4, 4, ... oder einer anderen Kommunikationsvorrichtung auf der Grundlage von beispielsweise CAN (Controller Area Network). Das Kommunikationsteil 52 erkennt den Empfang einer Information, welche von den ECUs 4, 4, ... oder von einer anderen Kommunikationsvorrichtung übertragen wurde und benachrichtigt das Steuerteil 50 hiervon.
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5 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die interne Konfiguration der Leistungsversorgungssteuerschaltung 51 zeigt, welche in der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 5 gemäß Ausführungsform 2 enthalten ist. Die Leistungsversorgungssteuerschaltung 51 enthält einen P-Kanal IPS 54 mit einer Überhitzungsschutzschaltung 53, die erste Treiberschaltung 55, welche den P-Kanal IPS 54 auf der Grundlage eines Steuersignals vom Steuerteil 50 aktiviert, einen N-Kanal IPS 58 unter Verwendung eines N-Kanal FET 56 mit einer Steuerschaltung 57, welche eine Schutzfunktion hat, die zweite Treiberschaltung 59, welche den N-Kanal IPS 58 auf der Grundlage eines Steuersignals vom Steuerteil 50 betreibt, eine Potenzialdifferenzerkennungsschaltung 60, welche eine Potenzialdifferenz Vds zwischen Source und Drain des P-Kanal FET 52 oder des N-Kanal FET 56 erkennt, eine Temperaturerkennungsschaltung 61, welche die Temperatur des P-Kanal FET 52 und dessen Umgebung erkennt und eine Latch-Schaltung 62, welche Ausgänge von der Potenzialdifferenzerkennungsschaltung 60 und der Temperaturerkennungsschaltung 61 hält. Es sei festzuhalten, dass auch in 5 „P-Kanal” und „N-Kanal” wie in 2 mit „Pch” und „Nch” bezeichnet sind.
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Die Source (S) des P-Kanal FET 52 ist mit der positiven Spannungsseite (+B) der Batterie 1 verbunden, wohingegen die Drain (D) hiervon mit der Seite der ECUs 4, 4, ... (Last) verbunden ist. Das Gate (G) des FET 52 ist dafür ausgelegt, einen Ausgang von der ersten Treiberschaltung 54 zu empfangen.
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Die erste Treiberschaltung 55 ist mit der positiven Spannungsseite der Batterie 1 verbunden und empfängt ein P-Kanal (Pch) Steuersignal, das vom Steuerteil 50 eingegeben wird, um die Gate-Spannung auf der Grundlage des P-Kanal Steuersignals zu steuern. Die erste Treiberschaltung 55 ist dafür ausgelegt, weiterhin einen Ausgang der Latch-Schaltung 62 zu empfangen, um die Gate-Spannung auf der Grundlage des P-Kanal Steuersignals und des Ausgangs von der Latch-Schaltung 62 zu steuern. Die Überhitzungsschutzschaltung 53 ist zwischen Source und Gate des P-Kanal FET 52 geschaltet, um den P-Kanal FET 52 bei Erfassung einer Überhitzung mittels eines Gate-Eingangs zwangsweise abzuschalten.
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Die Drain (D) des N-Kanal FET 56 ist mit der positiven Spannungsseite (+B) der Batterie 1 verbunden, wohingegen die Source (S) hiervon mit der Seite der ECUs 4, 4, ... (Last) verbunden ist. Der N-Kanal FET 56 ist so ausgelegt, dass ein Ausgang der zweiten Treiberschaltung 59 über die Steuerschaltung 57 in dem N-Kanal IPS 58 seinem Gate (G) eingegeben wird.
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Ein Ende der Steuerschaltung 57 ist mit dem N-Kanal FET 56 verbunden, während das andere Ende hiervon mit der Karosseriemasse des Fahrzeugs verbunden (geerdet) ist und enthält eine Booster-Schaltung zum Ladungspumpen des Gates. Die zweite Treiberschaltung 59 ist dafür ausgelegt, ein N-Kanal (Nch) Steuersignal vom Steuerteil 50 zu empfangen und weiterhin einen Ausgang von der Latch-Schaltung 62 zu empfangen. Das Steuerteil 50 gibt ein Steuersignal an die Steuerschaltung 57 auf der Grundlage des N-Kanal Steuersignals und des Ausgangs der Latch-Schaltung 62 ein. Die Steuerschaltung 57 hebt die Gate-Spannung an und schaltet den N-Kanal FET 56 bei Empfang eines Signals, welches das Einschalten anweist, und das vom Steuerteil 50 über die zweite Treiberschaltung 59 kommt, ein. Die Steuerschaltung 57 enthält eine Schaltung zur Durchführung einer Funktion des Schutzes vor Überhitzung und Überstrom.
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Die zweite Treiberschaltung 59 empfängt ein N-Kanal (Nch) Steuersignal vom Steuerteil 50, um die Gate-Spannung auf der Grundlage des N-Kanal Steuersignals zu steuern. Es sei festzuhalten, dass die zweite Treiberschaltung 59 so konfiguriert ist, dass sie auch den Ausgang der Latch-Schaltung 62 empfängt und die Gate-Spannung des N-Kanal FET 56 auf der Grundlage des N-Kanal Steuersignals und des Ausgangs der Latch-Schaltung 62 steuert.
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Die Potenzialdifferenzerkennungsschaltung 60 erkennt eine Spannung unter Verwendung einer Vorrichtung wie einem Differenzverstärker oder einem Transistor. Die Potenzialdifferenzerkennungsschaltung 60 liest einen Ausgang von der Vorrichtung als einen Spannungswert mittels einer A/D-Wandlung und vergleicht den Spannungswert mit einem Schwellenwert, der in einem eingebauten ROM (nicht gezeigt) gespeichert ist oder macht eine Vergleichsbeurteilung unter Verwendung eines Komparators dahingehend, ob oder ob nicht die erkannte Potenzialdifferenz gleich oder größer als ein bestimmter Spannungswert ist. Die Potenzialdifferenzerkennungsschaltung 60 gibt ein Signal aus, um den N-Kanal IPS 58 zu aktivieren, wenn bestimmt wird, dass die Potenzialdifferenz gleich oder größer als der gegebene Spannungswert ist.
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Die Temperaturerkennungsschaltung 61 misst die Temperatur bei und um den P-Kanal IPS 54 herum unter Verwendung einer Temperaturerkennungsvorrichtung, beispielsweise einem Thermistor und wandelt die Temperatur in einen Spannungswert. Die Temperaturerkennungsschaltung 61 liest den Spannungswert als Daten mittels A/D-Wandlung und vergleicht den Spannungswert mit einem Schwellenwert, der im eingebauten ROM gespeichert ist oder macht eine Vergleichsbeurteilung unter Verwendung eines Komparators dahingehend, ob oder ob nicht die erkannte Temperatur gleich oder größer als eine bestimmte Temperatur ist. Wenn bestimmt wird, dass die erkannte Temperatur gleich oder größer als die bestimmte Temperatur ist, gibt die Temperaturerkennungsschaltung 61 ein Signal aus, um den N-Kanal IPS 58 zu aktivieren, da der P-Kanal FET 52 überlastet ist.
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Die Latch-Schaltung 62 empfängt die Ausgänge der Potenzialdifferenzerkennungsschaltung 60 und der Temperaturerkennungsschaltung 61 und gibt sie an die erste Treiberschaltung 55 bzw. zweite Treiberschaltung 59. Hierbei können die Ausgänge auch zumindest durch wenigstens die zweite Treiberschaltung 59 empfangen werden. Die Latch-Schaltung 62 empfängt ein Latch-Steuersignal vom Steuerteil 50. In der Latch-Schaltung 62 wird ein einzugebendes Signal auf der Grundlage des Latch-Steuersignals gehalten. Die Verwendung der Latch-Schaltung 62 verhindert, dass ein Signal zum Ein/Ausschalten des N-Kanal IPS 58 der zweiten Treiberschaltung 59 eingegeben wird, bis nicht bestimmt worden ist, dass sich der Zustand geändert hat. Dies schaltet den N-Kanal IPS 58 ein und senkt die Potenzialdifferenz oder Temperatur, welche um den Spannungswert oder die bestimmte Temperatur herum schwanken, sodass ein unnötiges Wiederholen des EIN/AUS des N-Kanal IPS 58 vermieden werden kann.
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Wenn an der Potenzialdifferenzerkennungsschaltung 60 oder der Temperaturerkennungsschaltung 61 bestimmt wird, dass die Spannung oder Temperatur gleich oder größer als die gegebene Spannung oder gegebene Temperatur ist, wobei ein Komparator verwendet wird, kann der Komparator eine Hysterese haben. Eine Hysterese habend bedeutet hierbei, dass die Vergleichsbeurteilung nicht nur anhand der gegebenen Spannung oder der gegebenen Temperatur gemacht werden kann, sondern auch anhand unterschiedlicher Referenzwerte entsprechend dem gegebenen Wert. Mit anderen Worten, die Potenzialdifferenzerkennungsschaltung 60 bestimmt, dass die erkannte Potenzialdifferenz das erste Mal kleiner als die gegebene Spannung ist, wenn sie noch niedriger als ein Referenzwert ist, der niedriger als die gegebene Spannung ist, wohingegen die Temperaturerkennungsschaltung 61 bestimmt, dass die erkannte Temperatur das erste Mal unter der gegebenen Temperatur ist, wenn sie noch niedriger als ein Referenzwert ist, der niedriger als die gegebene Temperatur ist. Es kann den Fall geben, bei dem die Latch-Schaltung 62 unnötig ist. Dies kann verhindern, dass der N-Kanal IPS 58 unnötigerweise EIN und AUS wiederholt.
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6 ist eine Zustandsübergangsdarstellung, die ein Beispiel von Zustandsübergängen einer Steuerung zeigt, welche von der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 5 gemäß Ausführungsform 2 durchgeführt wird. Da der Übergang zwischen AUS-Zustand, normalem Zustand, Schlafzustand, sowie Überlastzuständen A und B ähnlich zu dem Zustandsübergang in Ausführungsform 1 gemäß 3 ist, wird eine nochmalige Beschreibung nicht wiederholt.
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In Ausführungsform 2 enthält die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 5 das Kommunikationsteil 52, welches hier erlaubt, auf eine Änderung im Zustand basierend nicht nur auf EIN/AUS des Zündschalters, sondern auch einer Aufwachkommunikation oder Benachrichtigung eines Übergangs zum Schlafzustand zu antworten, welche von der ECU 4, 4, ... oder einer anderen Kommunikationsvorrichtung empfangen wird.
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Wenn der Zündschalter ausgeschaltet wird (IG AUS) oder wenn sowohl der Zündschalter als auch der Ausstattungsteilschalter ausgeschaltet werden, oder wenn eine Nachricht über das Kommunikationsteil 52 ausgegeben wird, dass alle angeschlossenen ECUs 4, 4, ... den Übergang zum Schlafzustand machen, wenn der Fall vorliegt, bei dem die ECUs 4, 4, ... alle im normalen Zustand sind, erfasst dies das Steuerteil 50. Hierbei gibt das Steuerteil 50 ein N-Kanal Steuersignal an die zweite Treiberschaltung 59 aus, sodass der N-Kanal IPS 58 in Antwort auf die Tatsache ausgeschaltet (AUS) wird, dass die ECUs 4, 4, ... den Übergang in den Schlafzustand vollziehen.
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Wenn das Fahrzeug angehalten wird und die ECUs 4, 4, ... im Schlafzustand sind, kann ein Übergang in den normalen Zustand zusätzlich dazu gemacht werden, dass der Zündschalter eingeschaltet wird. Eine der ECUs 4, 4, ... erwacht und führt eine Aufwachkommunikation durch, um die anderen ECUs 4, 4, ... über das Aufwachen zu informieren. Hierbei erfasst innerhalb von beispielsweise einer Sekunde seit dem Beginn der Aufwachkommunikation das Steuerteil 50 dies über das Kommunikationsteil 52. Wenn das Steuerteil 50 den Übergang der ECUs 4, 4, ... in den normalen Zustand über das Kommunikationsteil 52 erfasst, gibt es ein N-Kanal Steuersignal an die zweite Treiberschaltung 59 aus, um den N-Kanal IPS 58 einzuschalten (EIN).
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Es sei festzuhalten, dass in einem Fall, wo die ECUs 4, 4, ... mit ihrem Betrieb vor der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 5 beginnen, die ECUs 4, 4, ... unter der Bedingung arbeiten können, bei der nur der P-Kanal IPS 54 eingeschaltet ist, bevor das Steuerteil 50 das N-Kanal Steuersignal ausgibt, um den N-Kanal IPS 59 einzuschalten. Hier kann die Kapazität des P-Kanal IPS 54 so gestaltet werden, dass er in der Lage ist, sechs bis neun Ampere zu ertragen, welche für eine kurze Zeitdauer angelegt werden, um eine Fehlfunktion aufgrund einer Überlastsituation während der Zustandsübergänge zu vermeiden.
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Weiterhin kann, da die Potenzialdifferenzerkennungsschaltung 60 und die Temperaturerkennungsschaltung 61 zur Steuerung in Ausführungsform 2 verwendet werden, eine feinfühligere Steuerung gemäß nachfolgender Beschreibung durchgeführt werden.
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Wenn ein Übergang in den Überlastzustand A gemacht wird, wo die Schutzfunktion in der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 51 aktiviert wird, nimmt die Potenzialdifferenz Vds zwischen Source und Drain des P-Kanal FET 52 oder des N-Kanal FET 56 zu. Dies erlaubt, dass das Steuerteil 50 den Überlastzustand A erfasst und ein N-Kanal Steuersignal an die zweite Treiberschaltung 59 ausgibt, um den N-Kanal IPS 58 einzuschalten (EIN). Somit wird der Zustand der Leistungsversorgungssteuerschaltung 51 vom Überlastzustand A in den Überlastzustand A' geschaltet. Dies kann den P-Kanal FET 52 wirksamer schützen.
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Folglich ermöglicht die Parallelverbindung des P-Kanal FET 52 und des N-Kanal FET 56 in der Leistungsversorgungssteuerschaltung 51 eine geeignete Steuerung eines FET, um den Zustand der ECUs 4, 4, ... selektiv zu betreiben und somit kann die Leistungsversorgungssteuerung mit hoher Effizienz durchgeführt werden, indem die Eigenschaften eines geringen Stromverbrauchs seitens des P-Kanal FET 52 im Schlafzustand und eines niedrigen Einschaltwiderstands für den N-Kanal FET 56 im aktiven Zustand verwendet wird. Weiterhin kann die Steuerung, welche auch die Potenzialdifferenzerkennungsschaltung 60 und die Temperaturerkennungsschaltung 61 verwendet, eine Leistungsversorgungssteuerung mit hoher Effizienz realisieren.
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Ausführungsform 3
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7 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Leistungsversorgungssteuersystems gemäß Ausführungsform 3 für die Leistungsversorgungssteuerschaltung und die Leistungsversorgungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Leistungsversorgungssteuersystem ist für ein Fahrzeug und enthält eine Batterie 1, eine Sicherung (Sicherungskasten) 2 in Verbindung mit der Batterie 1 und eine Leistungsversorgungssteuervorrichtung 7 zur Steuerung der Leistungszufuhr von der Batterie 1 an die ECUs 4, 4, ..., welche leistungsmäßig zu steuern sind. Die positive Spannungsseite (+B) der Batterie 1 ist über die Sicherung 2 mit der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 7 verbunden, wohingegen eine Mehrzahl von ECUs 4, 4, ... in Busverbindung mit der Leistungsleitung sind, welche weiterhin mit der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 7 verbunden ist.
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Die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 7 enthält ein Steuerteil 70, das einen Mikrocomputer verwendet, eine Leistungsversorgungssteuerschaltung 71, welche einen FET verwendet, eine Booster-Schaltung 71 in Parallelverbindung mit der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 71 und bildet einen DC/DC-Wandler.
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Das Steuerteil 70 ist mit einem Ausstattungsteilschalter und einem Zündschalter (nicht gezeigt) verbunden, um EIN/AUS hiervon zu erfassen, und enthält einen Spannungsdetektor 81 zur Erkennung eines Spannungswerts, der der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 7 eingegeben wird. Das Steuerteil 70 gibt ein Steuersignal zur Steuerung von EIN/AUS eines FET an die Leistungsversorgungssteuerschaltung 71 auf der Grundlage von EIN/AUS der Schalter und eines Erkennungsergebnisses vom Spannungsdetektor 61 aus. Das Steuerteil 70 gibt weiterhin ein Steuersignal zur Steuerung von EIN/AUS der Booster-Schaltung 80 auf der Grundlage von EIN/AUS der Schalter und eines Erkennungsergebnisses vom Spannungsdetektor 81 aus.
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Das Steuerteil 70 verwendet einen Mikrocomputer zum Auslesen und Durchführen eines Steuerprogramms, das in einem eingebauten ROM gespeichert ist, um die Leistungsversorgungssteuerschaltung 71 und die Booster-Schaltung 80 gemäß den Zuständen des Ausstattungsteilschalters und des Zündschalters, sowie des Erkennungsergebnisses vom Spannungsdetektor 81 zu steuern. Das Steuerteil 70 ist nicht auf die Konfiguration unter Verwendung eines Mikrocomputers beschränkt, sondern kann auch eine Konfiguration haben, welche ausschließlich eine CPU oder MPU verwendet.
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8 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine interne Konfiguration der Leistungsversorgungssteuerschaltung 71 und der Booster-Schaltung 80 in der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 7 gemäß Ausführungsform 3 zeigt. Die Leistungsversorgungssteuerschaltung 71 enthält einen P-Kanal IPS 74 unter Verwendung eines P-Kanal FET 72 und enthält eine Überhitzungsschutzschaltung 73, die erste Treiberschaltung 75, welche den P-Kanal IPS 74 auf der Grundlage eines Steuersignals vom Steuerteil 70 betreibt, einen N-Kanal IPS 78 unter Verwendung eines N-Kanal FET 76 und mit einer Steuerschaltung 77 mit der Schutzfunktion und die zweite Treiberschaltung 79, welche den N-Kanal IPS 78 auf der Grundlage eines Steuersignals vom Steuerteil 70 betreibt. Es sei festzuhalten, dass in 8 „P-Kanal” und „N-Kanal” als „Pch” und „Nch” bezeichnet sind.
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Die Source (S) des P-Kanal FET 72 ist mit der positiven Spannungsseite (+B) der Batterie 1 verbunden, wohingegen die Drain (D) hiervon mit der Seite der ECUs 4, 4, ... (Last) verbunden ist. Das Gate (G) des P-Kanal FET 72 ist dafür ausgelegt, einen Ausgang der ersten Treiberschaltung 75 zu empfangen.
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Die erste Treiberschaltung 75 ist mit der positiven Spannungsseite der Batterie 1 verbunden und empfängt ein P-Kanal (Pch) Steuersignal vom Steuerteil 70, um die Gate-Spannung auf der Grundlage des P-Kanal Steuersignals zu steuern. Die Überhitzungsschutzschaltung 73 ist zwischen Source und Gate des P-Kanal FET 72 geschaltet und dafür ausgelegt, bei Erfassung von Überhitzung den P-Kanal FET 72 über einen Gate-Eingang zwangsweise abzuschalten.
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Die Drain (D) des N-Kanal FET 76 ist mit der positiven Spannungsseite (+B) der Batterie 1 verbunden, wohingegen die Source (S) hiervon mit der Seite der ECUs 4, 4, ... (Last) verbunden ist. Das Gate (G) des N-Kanal FET 76 kann einen Ausgang der zweiten Treiberschaltung 79 über die Steuerschaltung 77 im N-Kanal IPS 78 empfangen.
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Ein Ende der Steuerschaltung 77 ist mit der Drain des N-Kanal FET 76 verbunden und das andere Ende hiervon ist mit der Karosseriemasse des Fahrzeugs verbunden (geerdet) und enthält eine Booster-Schaltung zum Ladungspumpen des Gates. Die zweite Treiberschaltung 79 empfängt ein N-Kanal (Nch) Steuersignal vom Steuerteil 70 und gibt ein Steuersignal an die Steuerschaltung 77 auf der Grundlage des N-Kanal Steuersignals ein. Wenn ein Signal, welches das Einschalten anweist, vom Steuerteil 70 über die zweite Treiberschaltung 79 eingegeben wird, hebt die Steuerschaltung 77 die Gate-Spannung an, um den N-Kanal FET 76 einzuschalten. Zusätzlich hierzu enthält die Steuerschaltung 77 weiterhin eine Schaltung zur Durchführung der Funktion eines Schutzes gegenüber Überhitzung und Überstrom.
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Die Booster-Schaltung 80 ist beispielsweise eine Booster-Chopper-Schaltung, bei der ein Anschluss einer Spule 82 mit der positiven Spannungsseite (+B) der Batterie 1 über eine Sicherung 2 verbunden ist und der andere Anschluss der Spule 82 mit der Anode einer Diode 84 und der Drain eines N-Kanal FET 83 verbunden ist. Die Source des N-Kanal FET 83 liegt auf Masse.
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Die Kathode der Diode 84 ist mit einem Anschluss eines Glättungskondensators 85 und mit einem Ausgang der Leistungsversorgungssteuerschaltung 71 in Verbindung mit den ECUs 4, 4, ... verbunden. Der andere Anschluss des Glättungskondensators 85 liegt auf Masse.
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Das Gate des N-Kanal FET 83 ist mit dem Steuerteil 70 verbunden, welches EIN und AUS steuert.
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Wenn die Booster-Schaltung 80 eingeschaltet ist, wird das Gate des N-Kanal FET 83 für EIN/AUS (gechoppt) durch das Steuerteil 70 gesteuert. Die Booster-Schaltung 80 hebt somit die positive Spannung der Batterie 1 an und gibt diese an die ECUs 4, 4, ... aus.
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Der P-Kanal IPS 74 (P-Kanal FET 72) und der N-Kanal IPS 78 (N-Kanal IPS 76) in der Leistungsversorgungssteuerschaltung 71, sowie die Booster-Schaltung 80 mit obiger Beschreibung werden vom Steuerteil 70 für EIN und AUS gesteuert. Das Steuerteil 70 führt eine Steuerung durch, um einen oder beide von P-Kanal FET 72 und N-Kanal IPS 76 abhängig vom Zustand des Fahrzeugs oder der fahrzeugseitigen ECUs 4, 4, ... einzuschalten, während EIN/AUS der Booster-Schaltung 80 gemäß dem Erkennungsergebnis des Spannungsdetektors 81 gesteuert wird.
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Da der P-Kanal IPS 74 und der N-Kanal IPS 78 der Leistungsversorgungssteuerschaltung 71 jeweils interne Schutzschaltungen haben, ändert ein Betrieb der Schutzschaltungen die Zustände, was bewirken kann, dass die Zustände des P-Kanal IPS 74 und des N-Kanal IPS 78 zwischen EIN und AUS umschalten.
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9 ist eine Zustandsübergangsdarstellung, welche ein Beispiel von Zustandsübergängen einer Steuerung zeigt, welche von der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 7 gemäß Ausführungsform 3 durchgeführt wird. Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird (IG EIN), erfasst dies das Steuerteil 70. Das Steuerteil 70 bestimmt, dass eine Leistungszufuhr notwendig ist, um den Zustand in den normalen Zustand zu schalten, in welchem die ECUs 4, 4, ... arbeiten. Das Steuerteil 70 gibt ein P-Kanal Steuersignal und ein N-Kanal Steuersignal zum Einschalten (EIN) sowohl des P-Kanal IPS 74 als auch des N-Kanal IPS 78 an die erste Treiberschaltung 75 und die zweite Treiberschaltung 79 aus, während das Gate des N-Kanal FET 83 und die Booster-Schaltung 80 ausgeschaltet werden.
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Dies schaltet sowohl den P-Kanal IPS 74 als auch den N-Kanal IPS 78 ein und die Leistungszufuhr an die ECUs 4, 4, ... wird begonnen. Die Anzahl und Konfiguration der ECUs 4, 4, ... (Last) ist so ausgelegt, dass annähernd sechs bis neun Ampere Strom hindurchfließen, während die ECUs 4, 4, ... arbeiten, wenn angenommen wird, dass der Standard für die Sicherung 2 beispielsweise 15 Ampere beträgt. Hier sein angenommen, dass sechs bis neun Ampere Strom durch den P-Kanal FET 72 und den N-Kanal FET 76 in kurzer Zeit fließen, sodass die für den P-Kanal FET 72 und den N-Kanal FET 76 verwendeten Vorrichtungen geeignet ausgewählt und gestaltet werden.
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Im normalen Zustand, in welchem alle ECUs 4, 4, ... arbeiten, wird, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist (IG AUS) oder wenn sowohl der Zündschalter als auch der Ausstattungsteilschalter ausgeschaltet werden, dies vom Steuerteil 70 erfasst. Das Steuerteil 70 gibt ein N-Kanal Steuersignal an die zweite Treiberschaltung 79 aus, um den N-Kanal IPS 78 in Antwort auf den Übergang der ECUs 4, 4, ... in den Schlafzustand auszuschalten (AUS). Weiterhin schaltet das Steuerteil 70 die Booster-Schaltung 80 aus.
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Wenn folglich die ECUs 4, 4, ... den Übergang in den Schlafzustand machen, wird der P-Kanal IPS 74 eingeschaltet (EIN), wohingegen der N-Kanal IPS 78 ausgeschaltet wird (AUS), sodass die Leistungszufuhr an die ECUs 4, 4, ... bis zu einem gewissen Grad beibehalten wird. Wenn die ECUs 4, 4, ... den Übergang in den Schlafzustand vornehmen, beträgt die Leistungszufuhr beispielsweise annähernd einige –zig Milliampere.
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Es sei hier angenommen, dass der Treiberstrom für den N-Kanal IPS 78 zwei bis drei Milliampere beträgt und dass der Treiberstrom für den P-Kanal IPS 74 100 Mikroampere beträgt. Wenn in einem solchen Fall der N-Kanal IPS 78 im Schlafzustand eingeschaltet wird, wo der Strombetrag an die ECUs 4, 4, ... nur 50 Milliampere betragen kann, beträgt der Stromverbrauch von zwei oder drei Milliampere für den N-Kanal IPS 78 mit annähernd fünf bis zehn Prozent am Gesamtstrombetrag bei. Dies ist unzureichend für eine effektive Leistungseinsparung. Somit wird nur der P-Kanal IPS 74, der weniger Treiberstrom benötigt, eingeschaltet, um den Leistungsverbrauch wirksam zu verringern.
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Weiterhin kann in dem normalen Zustand, wo der Zündschalter eingeschaltet ist und ein Anlassen des Motors beginnt, die Ausgangsspannung (z. B. 12 V) der Batterie 1 vorübergehend auf eine niedrige Spannung (5–6 V) (Niedrigspannungszustand) geraten, da der Anlasser einen hohen Stromwert verbraucht. Wenn in einem solchen Fall der Eingangsspannungswert, der vom Spannungsdetektor 81 erkannt wird, unter einen gegebenen Spannungswert sinkt, führt das Steuerteil 70 eine Ein/Aus-Steuerung (Zerhackung) am Gate des N-Kanal FET 83 durch, um die Booster-Schaltung 80 einzuschalten (EIN) und um auch den N-Kanal IPS 78 und den P-Kanal IPS 74 auszuschalten (AUS). Dies hebt die gesunkene Ausgangsspannung der Batterie 1 an, sodass der Strom an die ECUs 4, 4, ... ohne Gegenfluss am N-Kanal IPS 78 und P-Kanal IPS 74 ausgegeben wird.
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Wenn der Eingangsspannungswert, der vom Spannungsdetektor 81 erkannt wird, höher als ein gegebener Spannungswert wird, schaltet das Steuerteil 70 den N-Kanal IPS 78 und den P-Kanal IPS 74 ein (EIN) und stoppt das Ein/Aus-Steuern (choppen) am Gate des N-Kanal FET 83, um die Booster-Schaltung 80 auszuschalten (AUS). Dies erlaubt, dass die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 7 den Übergang vom Niedrigspannungszustand in den normalen Zustand macht.
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Wenn ein Kurzschluss nur in einer der ECUs 4, 4, ... auftritt, während die ECUs 4, 4, ... im Schlafzustand sind, wird die Schutzfunktion im P-Kanal IPS 74 aktiviert, der eingeschaltet ist (Überlastzustand A). Dies kann eine Zerstörung am P-Kanal FET 72 aufgrund eines Überstroms vermeiden. Im Überlastzustand A schaltet das Steuerteil 70 die Booster-Schaltung 80 ab.
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Wenn weiterhin ein Kurzschluss in irgendeiner der ECUs 4, 4, ... auftritt, wenn alle ECUs 4, 4, ... im normalen Zustand sind, in welchem sie arbeiten, wird die Schutzfunktion sowohl im P-Kanal IPS 74 als auch im N-Kanal IPS 78 aktiviert (Überlastzustand B). Dies kann eine Zerstörung im P-Kanal FET 72 und N-Kanal FET 76 aufgrund von Überstrom vermeiden. Im Überlastzustand B schaltet das Steuerteil 70 die Booster-Schaltung 80 ab.
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Es ist wünschenswert, eine Konfiguration zu haben, in der das Steuerteil 70 die erste Treiberschaltung 75 oder die zweite Treiberschaltung 79 veranlasst, bei einem Auftreten den Übergang in den Überlastzustand A oder B rückzukoppeln, um diesen zu erfassen, wenn die Schutzfunktion aktiviert ist, einen Warnton an den Fahrer über einen Lautsprecher ausgibt und den Fahrer über das Auftreten eines Kurzschlusses mittels einer Lampe warnt.
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Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird (IG EIN) oder wenn der Ausstattungsteilschalter eingeschaltet wird, wenn das Fahrzeug hält und die ECUs 4, 4, ... im Schlafzustand sind, erfasst das Steuerteil 70 dies. Das Steuerteil 70 gibt ein N-Kanal Steuersignal an die zweite Treiberschaltung 79 aus, um den N-Kanal IPS 78 in Antwort auf die Tatsache einzuschalten (EIN), dass die ECUs 4, 4, ... aufwachen und in den normalen Zustand zurückkehren und mit dem Verbrauch von sechs bis neun Ampere beginnen.
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In Ausführungsform 3 sind der P-Kanal FET 72 und der N-Kanal FET 76 in Parallelschaltung miteinander in der Leistungsversorgungssteuerschaltung 71 angeschlossen, welche wiederum parallel zur Booster-Schaltung 80 geschaltet ist. Dies erlaubt, dass ein FET, der für den Zustand der ECUs 4, 4, ... geeignet ist, selektiv arbeitet, wobei die Spannungsverringerung beim Anlassen berücksichtigt wird. Es ist somit möglich, eine Leistungsversorgungssteuerung mit hoher Effizienz durchzuführen, indem die Charakteristik eines niedrigen Verbrauchsstroms des P-Kanal FET 72 im Schlafzustand und eines niedrigen Einschaltwiderstands des N-Kanal FET 76 im aktiven Zustand verwendet wird. Weiterhin werden der P-Kanal FET 72 und der N-Kanal FET 76 anstelle eines Umgehungsrelais zum Umgehen der Booster-Schaltung 80 verwendet, sodass Relaisgeräusche beseitigt und die Einschränkungen hinsichtlich des Einbauortes vermindert werden.
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In den Ausführungsformen 1 bis 3 ist die Leistungsversorgungssteuerschaltung 31, 51 oder 71 mit der positiven Spannungsseite (+B) der Batterie 1 verbunden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann eine Konfiguration haben, bei der die Leistungsversorgungssteuerschaltung 31, 51 oder 71 mit der negativen Spannungsseite der Batterie 1 verbunden ist. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Bestandteile der Leistungsversorgungssteuerschaltung hierbei eine Anschlussverbindung untereinander haben, die unterschiedlich gegenüber den Leistungsversorgungssteuerschaltungen 31, 51 oder 71 der Ausführungsformen 1 bis 3 ist.
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Es sei festzuhalten, dass die beschriebenen Ausführungsformen rein darstellend und nicht einschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die voranstehende Beschreibung definiert und sämtliche Änderungen, welche in den Umfang und die Grenzen der Ansprüche fallen, sowie sämtliche Äquivalente dieses Umfanges und dieser Grenzen sollen somit von den Ansprüchen umfasst sein.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann bei einer Leistungsversorgungsvorrichtung anwendbar sein, welche eine Gleichstromleistungsversorgung hat und einen Leistungsausgang durch die Gleichstromleistungsversorgung an eine oder mehrere Lasten liefert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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