DE112019004618T5

DE112019004618T5 - Elektronische steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112019004618T5
Application number: DE112019004618.7T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Doi; Yuri Ohara; Takeo Yamashita
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2039-09-20
Also published as: US20210341957A1; DE112019004618B4; JP7064617B2; WO2020084966A1; CN112840289A; JPWO2020084966A1; CN112840289B

Abstract

Es sind eine sehr vielseitige und zuverlässige Stromversorgungsvorrichtung (Stromversorgungs-ASIC), die elektronische Vorrichtungen mit einem breiten Bereich von Ansteuerströmen kostengünstig unterstützen kann, und eine diese verwendende elektronische Steuervorrichtung vorgesehen. Eine elektronische Steuervorrichtung weist Folgendes auf: eine erste Stromversorgungsschaltung, die eine erste Spannung ausgibt, eine zweite Stromversorgungsschaltung, die anhand der ersten Spannung eine zweite Spannung erzeugt, und einen ersten MOSFET, der unabhängig von der ersten und der zweiten Stromversorgungsschaltung angeordnet ist. Die zweite Stromversorgungsschaltung weist Folgendes auf: eine Referenzstromversorgung, die eine Referenzspannung ausgibt, einen Verstärker, der die Referenzspannung verstärkt, einen zweiten MOSFET, der parallel zum ersten MOSFET geschaltet ist, eine Spannungserfassungseinheit, die den Spannungswert eines Gate-Anschlusses des ersten MOSFETs erfasst, und eine Schalteinheit, die den Ausgang des Verstärkers entweder mit dem Gate-Anschluss des ersten MOSFETs oder einem Gate-Anschluss des zweiten MOSFETs verbindet. Die Schalteinheit wird auf der Grundlage eines zu Beginn von der Spannungserfassungseinheit erfassten Spannungswerts gesteuert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltkreis einer Ausgabeeinheit einer Stromversorgungsvorrichtung in einer elektronischen Steuervorrichtung und insbesondere eine Technologie, die sich wirksam auf eine fahrzeuginterne elektronische Steuervorrichtung in der Art einer Motorsteuerung und einer Batteriesteuerung anwenden lässt, die eine Steuerung mit einem breiten Bereich von Ansteuerströmen benötigt.
Technischer Hintergrund
Eine an einer elektronischen Steuervorrichtung angebrachte Stromversorgungsvorrichtung weist allgemein eine Hochstrom-Ansteuerfähigkeit auf und kann demgemäß in einem breiten Anwendungsbereich eingesetzt werden. Demgegenüber ist die Verwendung einer Stromversorgungsvorrichtung mit einer Hochstrom-Ansteuerfähigkeit bei Anwendungen einer Niederstromansteuerung übertrieben und führt zu erhöhten Kosten der Stromversorgungsvorrichtung (elektronischen Steuervorrichtung).
Hier wurden eine hohe Integration und geringe Kosten einer integrierten Halbleiterschaltung (IC) durch Integrieren von Komponenten in den IC verwirklicht, und es wurde eine den IC verwendende Stromversorgungsvorrichtung weit verbreitet vertrieben.
Im Fall der den IC verwendenden Stromversorgungsvorrichtung steigen die Kosten ähnlich an, wenn die eine Hochstrom-Ansteuerfähigkeit aufweisende Stromversorgungsvorrichtung bei Anwendungen für eine Niederstromansteuerung verwendet wird. Ferner wird, falls ein für jede Anwendung optimaler neuer IC entwickelt wird, die Kostenerhöhung infolge der Überspezifikation der Stromversorgungsvorrichtung ausgeschlossen, es tritt dabei jedoch das Problem auf, dass der Zeitaufwand und die Kosten für die Entwicklung des ICs zunehmen.
Daher besteht ein Bedarf daran, eine kostengünstige und sehr vielseitige Stromversorgungsvorrichtung (elektronische Steuervorrichtung) bereitzustellen, welche die Verwendung der Stromversorgungsvorrichtung ermöglicht, die einen IC verwendet, welcher die gleiche Spezifikation für einen breiten Anwendungsbereich für die Stromansteuerung aufweist.
Auch bei fahrzeuginternen elektronischen Steuervorrichtungen ist der Stromverbrauch zu installierender Halbleiter in der Art von Mikrocomputern mit der Elektrifizierung und hohen Funktionalität von Vorrichtungen angestiegen und hat die von der Stromversorgungsvorrichtung benötigte Stromansteuerfähigkeit zugenommen. Andererseits können die Kosten verringert werden und die Produktentwicklungszeit verkürzt werden, indem dieselbe Stromversorgungsvorrichtung in eine elektronische Steuervorrichtung mit einem verhältnismäßig geringen Stromverbrauch umgewandelt wird.
Eine bekannte Technik als Hintergrund für dieses technische Gebiet ist beispielsweise in PTL 1 dargelegt.
PTL 1 beschreibt „eine IC-Schaltung für einen Reihenregler, die Folgendes aufweist: einen eingebauten Ausgangssteuerungs-Pch-MOSFET, eine Steuereinheit, die eine Ausgangsspannung mit einer vorgegebenen Referenzspannung vergleicht und den Pch-MOSFET entsprechend dem Vergleichsergebnis ansteuert, und einen ersten IC-Anschluss, der ein Vorspannungs-Steuersignal des Pch-MOSFETs aus dem IC herausführt, wobei ein externer Pch-MOSFET mit dem ersten IC-Anschluss verbunden ist, um eine Ausgangssteuerung durch Ansteuerung des externen Pch-MOSFETs zu ermöglichen“, und es ist darin eine Stromversorgungsvorrichtung vorgeschlagen, welche den externen Pch-MOSFET und den eingebauten Pch-MOSFET verwendet.
Zitatliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2007-140650 A
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wie vorstehend beschrieben, ist es erforderlich, einen breiten Bereich von Stromansteuerfähigkeiten zu unterstützen, während eine Kostenerhöhung infolge einer Überspezifikation der an der elektronischen Steuervorrichtung angebrachten Stromversorgungsvorrichtung (anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) zur Stromversorgung) verhindert wird, wobei dies insbesondere für eine Stromversorgungsvorrichtung (einen Stromversorgungs-ASIC) einer fahrzeuginternen elektronischen Steuervorrichtung gilt, deren Anwendung in einem breiten Bereich elektronischer Vorrichtungen in der Art einer Motor-, einer Wechselrichter- und einer Batteriesteuereinrichtung erwartet wird.
Sowohl ein externer Pch-MOSFET als auch ein eingebauter Pch-MOSFET sind in der vorstehenden PTL 1 vorgesehen, und es kann damit ein breiter Anwendungsbereich von einem niedrigen bis zu einem hohen Strom unterstützt werden. Es bestehen jedoch Bedenken in Bezug auf eine Fehlfunktion (ein fehlerhaftes Schalten) infolge eines Faktors in der Art von Rauschen nach der Aktivierung, weil die Ausgangsspannung mit einer vorgegebenen Referenzspannung verglichen wird und die Ansteuerung des externen Pch-MOSFETs und des eingebauten Pch-MOSFETs entsprechend dem Vergleichsergebnis umgeschaltet wird.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine sehr vielseitige und zuverlässige Stromversorgungsvorrichtung (Stromversorgungs-ASIC), die elektronische Vorrichtungen mit einem breiten Bereich von Ansteuerströmen kostengünstig unterstützen kann, und eine diese verwendende elektronische Steuervorrichtung bereitzustellen.
Insbesondere besteht die Aufgabe darin, eine Stromversorgungsvorrichtung und eine elektronische Steuervorrichtung mit einem zuverlässigen Schaltverfahren für einen stabilen Betrieb der elektronischen Steuervorrichtung und eine Stromversorgungsschaltung bereitzustellen, wobei die Anzahl der IC-Anschlussstifte zur Verringerung der Kosten der Stromversorgungsvorrichtung (des Stromversorgungs-ASICs), die während des Schaltens zwischen einem externen FET und einem in den IC eingebauten FET angesteuert wird, nicht erhöht wird.
Lösung des Problems
Zur Lösung der vorstehenden Probleme weist die vorliegende Erfindung Folgendes auf: eine erste Stromversorgungsschaltung, die eine erste Spannung ausgibt, eine zweite Stromversorgungsschaltung, die anhand der ersten Spannung eine zweite Spannung erzeugt, und einen ersten MOSFET, der unabhängig von der ersten und der zweiten Stromversorgungsschaltung angeordnet ist. Die zweite Stromversorgungsschaltung weist Folgendes auf: eine Referenzstromversorgung, die eine Referenzspannung ausgibt, einen Verstärker, der die Referenzspannung verstärkt, einen zweiten MOSFET, der parallel zum ersten MOSFET geschaltet ist, eine Spannungserfassungseinheit, die den Spannungswert eines Gate-Anschlusses des ersten MOSFETs erfasst, und eine Schalteinheit, die den Ausgang des Verstärkers entweder mit dem Gate-Anschluss des ersten MOSFETs oder einem Gate-Anschluss des zweiten MOSFETs verbindet. Die Schalteinheit wird auf der Grundlage eines zu Beginn von der Spannungserfassungseinheit erfassten Spannungswerts gesteuert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können eine sehr vielseitige und zuverlässige Stromversorgungsvorrichtung (Stromversorgungs-ASIC), welche elektronische Vorrichtungen mit einem breiten Bereich von Ansteuerströmen kostengünstig unterstützen kann, und eine sie verwendende elektronische Steuervorrichtung verwirklicht werden.
Insbesondere kann ein unbeabsichtigter Schaltvorgang infolge einer Rauscheinwirkung oder dergleichen nach der Aktivierung durch Erfassen einer stabilen Anschlussspannung zu Beginn und Klemmen des Ergebnisses davon verhindert werden.
Ferner kann ein Normalbetrieb durch Lesen des Erfassungsergebnisses mit einem Mikrocomputer durch ein Register überprüft werden.
Ferner können eine Stromversorgungsvorrichtung (ein Stromversorgungs-ASIC), die in der Lage ist, einen breiten Strombereich kostengünstig anzusteuern, ohne dass ein zusätzlicher Anschluss zu drei Anschlüssen eines ICs, der für die Ansteuerung eines externen FETs und eines eingebauten FETs erforderlich wäre, benötigt wird, und eine diese verwendende elektronische Steuervorrichtung bereitgestellt werden.
Andere Aufgaben, Konfigurationen und Wirkungen, die vorstehend nicht beschrieben wurden, werden anhand nachstehend beschriebener Ausführungsformen verständlich werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1A ein Schaltungskonfigurationsdiagramm der Ansteuerung eines eingebauten FETs gemäß einer ersten Ausführungsform,
1B ein Schaltungskonfigurationsdiagramm der Ansteuerung eines externen FETs gemäß der ersten Ausführungsform,
2 ein Zeitablaufdiagramm eines Beispiels bei der Aktivierung einer Stromversorgung gemäß der ersten Ausführungsform,
3A ein Schaltungskonfigurationsdiagramm der Ansteuerung eines eingebauten FETs gemäß einer zweiten Ausführungsform,
3B ein Schaltungskonfigurationsdiagramm der Ansteuerung eines externen FETs gemäß der zweiten Ausführungsform,
4 ein Zeitablaufdiagramm eines Beispiels bei der Aktivierung einer Stromversorgung gemäß der zweiten Ausführungsform,
5A ein Schaltungskonfigurationsdiagramm der Ansteuerung eines eingebauten FETs gemäß einer dritten Ausführungsform,
5B ein Schaltungskonfigurationsdiagramm der Ansteuerung eines externen FETs gemäß der dritten Ausführungsform,
6 ein Zeitablaufdiagramm eines Beispiels bei der Aktivierung einer Stromversorgung gemäß der dritten Ausführungsform,
7 ein Schaltungskonfigurationsdiagramm gemäß einer vierten Ausführungsform und
8 ein Schaltungskonfigurationsdiagramm gemäß einer fünften Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei bemerkt, dass in den jeweiligen Zeichnungen gleiche Konfigurationen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und auf die detaillierte Beschreibung überlappender Teile verzichtet wird.
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 1A bis 2 beschrieben. Die 1A und 1B zeigen ein Schaltungskonfigurationsdiagramm einer Stromversorgungsvorrichtung (eines Stromversorgungs-ASICs) gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und 2 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Arbeitsvorgang (eine Aktion) der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 1A zeigt die Stromversorgungsvorrichtung bei der Ansteuerung eines eingebauten FETs (eingebauten NMOS-FETs) 21, und 1B zeigt die Stromversorgungsvorrichtung bei der Ansteuerung eines externen FETs (externen NMOS-FETs) 17.
Die in den 1A und 1B dargestellte Stromversorgungsvorrichtung weist eine integrierte Schaltung 10 und den externen FET (externen NMOS-FET) 17 in 1B auf, und ein Mikrocomputer 40 als Last ist mit einem Ausgang V2 dieser Stromversorgungsvorrichtung verbunden.
Die Integrierte Schaltung 10 weist eine erste Stromversorgung (Schaltung) 13, die eine Spannung V1 über einen Anschluss 31 ausgibt, eine Spannungserfassungseinheit 22, welche die Spannung an einem Anschluss 32 erfasst, eine Schalteinheit 23, die einen Ausgangs-FET entsprechend dem Erfassungsergebnis schaltet, und ein Register 24, welches das Erfassungsergebnis hält (aufzeichnet), auf. Das Register 24 ist durch serielle Kommunikation oder dergleichen über einen Anschluss 34 mit dem Mikrocomputer 40 verbunden. Der Anschluss 32 ist mit einer V1-Spannungsleitung (Verbindungsleitung des Anschlusses 31) in 1A und einem Gate des externen NMOS-FETs 17 in 1B verbunden. Die Schalteinheit 23 ist mit einem Gate-Anschluss eines ersten MOSFETs (des externen NMOS-FETs 17) und ferner über Rückkopplungswiderstände 14 und 15 mit GND verbunden.
Hier ist die Spannung V1 die Ausgangsspannung der ersten Stromversorgung (Schaltung) 13, und zweite Stromversorgungsschaltungen 20A und 20B aus den 1A und 1B erzeugen anhand dieser Spannung V1 eine Spannung V2. Wenn die Stromversorgungsvorrichtung aktiviert wird, erzeugt die erste Stromversorgungsschaltung zuerst die Spannung V1.
Als nächstes beginnen die zweiten Stromversorgungsschaltungen 20A und 20B zu arbeiten. Zu dieser Zeit stellt die Spannungserfassungseinheit 22 fest, ob die Spannung am Anschluss 32 die Spannung V1 ist. Wenn der Anschluss 32 auf V1 gelegt ist, wie in 1A dargestellt, weist der Anschluss 32 diese Spannung V1 auf und wird festgestellt, dass V1 angelegt ist. Falls festgestellt wird, dass V1 angelegt ist, wird die Ausgabe eines Verstärkers 12 durch die Schalteinheit 32 an ein Gate des eingebauten FETs 21 angelegt.
Wenn die Erfassung der Spannung am Anschluss 32 und der Anschluss des FETs abgeschlossen sind, beginnt die zweite Stromversorgungsschaltung 20A zu arbeiten und wird eine Referenzspannung 11 durch den Verstärker 12 verstärkt, um eine Ausgangsspannung V2 durch den eingebauten FET 21 auszugeben. Die Ausgangsspannung V2 wird durch negative Rückkopplung als Spannung, die durch die Widerstände 14 und 15 mit negativer Rückkopplung, die mit einem Anschluss 33 verbunden sind, geteilt wird, gesteuert und an einen invertierenden Eingang des Verstärkers 12 angelegt (eingegeben) und wird zur gewünschten Ausgangsspannung V2.
Andererseits wird, wenn der Anschluss 32 mit dem Gate des externen NMOS-FETs 17 in 1B verbunden wird, die Spannung des Anschlusses 32 über einen Pull-Down-Widerstand 16 und die Rückkopplungswiderstände 14 und 15 mit GND verbunden und zu 0 V, nachdem die erste Stromversorgung 13 aktiviert wurde. Die Spannungserfassungseinheit 22 erfasst 0 V am Anschluss 32 und stellt fest, dass der Anschluss 32 nicht auf V1 gelegt ist. Die Ausgabe des Verstärkers 12 wird durch die Schalteinheit 32 auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses an das Gate des externen NMOS-FETs 17 gelegt. Nach Abschluss der Verbindung beginnt die zweite Stromversorgungsschaltung 20B zu arbeiten und wird die gewünschte Ausgangsspannung V2 über den externen NMOS-FET 17 durch den Betrieb einer Verstärkerschaltung mit negativer Rückkopplung ausgegeben. Der Pull-down-Widerstand 16 ist zwischen dem Gate-Anschluss und einem Source-Anschluss des ersten MOSFETs (externen NMOS-FETs 17) angeordnet.
Wie vorstehend beschrieben, weist die Stromversorgungsvorrichtung (elektronische Steuervorrichtung) gemäß der vorliegenden Ausführungsform Folgendes auf: eine erste Stromversorgungsschaltung 13, die eine erste Spannung (V1) ausgibt, zweite Stromversorgungsschaltungen 20A und 20B, die eine zweite Spannung (V2) anhand der ersten Spannung (V1) erzeugen, und einen ersten MOSFET (externen NMOS-FET 17), der unabhängig von der ersten Stromversorgungsschaltung 13 und den zweiten Stromversorgungsschaltungen 20A und 20B angeordnet ist. Die zweiten Stromversorgungsschaltungen 20A und 20B weisen Folgendes auf: eine Referenzstromversorgung 11, die eine Referenzspannung ausgibt, einen Verstärker 12, der die Referenzspannung verstärkt, einen zweiten MOSFET (eingebauten NMOS-FET 21), der parallel zum ersten MOSFET (externen NMOS-FET 17) geschaltet ist, eine Spannungserfassungseinheit 22, die den Spannungswert des Gate-Anschlusses des ersten MOSFETs (externen NMOS-FETs 17) erfasst, und eine Schalteinheit 23, welche die Ausgabe des Verstärkers 12 entweder an den Gate-Anschluss des ersten MOSFETs (externen NMOS-FETs 17) oder den Gate-Anschluss des zweiten MOSFETs (eingebauten NMOS-FETs 21) anlegt. Die Schalteinheit 23 wird auf der Grundlage eines zu Beginn von der Spannungserfassungseinheit 22 erfassten Spannungswerts gesteuert. Ferner ist ein Register 24 bereitgestellt, das den von der Spannungserfassungseinheit 22 erfassten Spannungswert hält (aufzeichnet).
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der erste MOSFET ein N-MOSFET (externer NMOS-FET 17) und legt die Schalteinheit 23 die Ausgabe des Verstärkers 12 an den Gate-Anschluss des ersten MOSFETs (externen NMOS-FETs 17) an, wenn der zu Beginn von der Spannungserfassungseinheit 22 erfasste Spannungswert 0 V ist, und legt die Ausgabe des Verstärkers 12 an den Gate-Anschluss des zweiten MOSFETs (eingebauten NMOS-FETs 21) an, wenn der Spannungswert die erste Spannung (V1) ist.
2 ist ein Zeitablaufdiagramm, das den Betrieb (die Aktion) der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die erste Stromversorgungsschaltung 13 wird beim Ansteigen eines Startsignals aktiviert, und die Ausgangsspannung V1 steigt an. Nach Abschluss des Anstiegs der Spannung V1 beginnt ein Erfassungszeitraum der Spannungserfassungseinheit 22 und wird das Anliegen einer Spannung des Anschlusses 32 festgestellt. Die Spannungserfassungseinheit 22 erfasst den Spannungswert des Gate-Anschlusses des ersten MOSFETs (externen NMOS-FETs 17) innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums nach Aktivierung der ersten Stromversorgungsschaltung 13.
Die Spannung des Anschlusses 32 während dieses Erfassungszeitraums wird zur Spannung V1, falls sie an den Ausgang der ersten Stromversorgung 13 in 1A angelegt ist, und sie wird zu 0 V, falls sie an den externen NMOS-FET 17 in 1B angelegt ist. Die Spannungserfassungseinheit 22 stellt während des Erfassungszeitraums fest, ob die Spannung des Anschlusses 32 die Spannung V1 oder 0 V ist. Die Spannungserfassungseinheit 22 hat eine Erfassungsfilterungszeit zum Verhindern einer fehlerhaften Erfassung und beendet die Erfassung abhängig davon, ob die Spannung am Anschluss 32 die Spannung V1 oder 0 V ist, wenn während einer bestimmten Zeit eine konstante Spannung erfasst wird. Wenn die Erfassung der Spannung am Anschluss 32 abgeschlossen (bestätigt) ist, wird die Schalteinheit 23, abhängig vom Erfassungsergebnis, im Fall von 1A mit dem eingebauten NMOS-FET 21 oder im Fall von 1B mit dem externen NMOS-FET 17 verbunden, und es wird eine gewünschte Spannung V2 bei der Aktivierung (der Ausgabeaktivierung) der zweiten Stromversorgungsschaltung 20A oder 20B ausgegeben.
Weil das Erfassungsergebnis der Spannungserfassungseinheit 22 durch die Erfassungseinheit geklemmt (gehalten) wird, ändert sich die Verbindung der Schalteinheit 23 nach dem Erfassungszeitraum nicht und kann eine stabile Leistungsabgabe aufrechterhalten werden, weil keine fehlerhafte Verbindung infolge des Einflusses von Rauschen oder dergleichen auftritt.
Ferner wird das Ergebnis der Erfassung der Spannung am Anschluss 32 im Register 24 gehalten und kann das Erfassungsergebnis durch serielle Kommunikation oder dergleichen über den Anschluss 34 zum Mikrocomputer 40 übertragen werden. Daher kann durch den Mikrocomputer 40 auf das Ergebnis der Erfassung am Anschluss 32 zugegriffen werden, und die Spannungserfassungseinheit 22 kann korrekt feststellen und bestätigen, ob die FET-Verbindung normal ist.
Ferner kann ein Erfassungsergebnis des Registers 24 auch durch serielle Kommunikation vom Mikrocomputer 40 über den Anschluss 34 überschrieben werden. Wenn ein Wert des Registers 24 überschrieben wird, wird auch das Ergebnis der Spannungserfassungseinheit 22 überschrieben, und die Verbindung der Schalteinheit 23 kann dementsprechend geändert werden.
Das heißt, dass das Register 24 durch Kommunikation mit dem Mikrocomputer 40 überschrieben werden kann und dass die Schalteinheit 23 auf der Grundlage der im Register 24 gehaltenen (aufgezeichneten) Informationen gesteuert werden kann.
Daher kann in der Stromversorgungsvorrichtung aus 1B die Verbindung mit dem externen NMOS-FET 17 als normale Verbindung geändert werden, indem das Register 24 nach Aktivierung des Mikrocomputers überschrieben wird, selbst wenn der eingebaute NMOS-FET 21 angeschlossen ist und die Spannung V2 infolge einer fehlerhaften Erfassung der Spannung am Anschluss 32 in der Spannungserfassungseinheit 22 ausgegeben wird.
Wie vorstehend beschrieben, ist es bei der Stromversorgungsvorrichtung (dem Stromversorgungs-ASIC) gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Ausgangs-FET zu schalten, indem durch eine Stromversorgungs-Erfassungseinheit 22 festgestellt wird, ob der Anschluss 32 der integrierten Schaltung 10 mit der Ausgabe V1 der ersten Stromversorgungsschaltung 13 oder dem externen NMOS-FET 17 verbunden ist, wenn die Stromversorgung aktiviert wird. Dadurch können eine kostengünstige Stromversorgungsvorrichtung (ein Stromversorgungs-ASIC), die in der Lage ist, einen breiten Lastbereich von einem niedrigen zu einem hohen Strom zu unterstützen, und eine elektronische Steuervorrichtung, die damit ausgerüstet ist, unter Verwendung der integrierten Schaltung 10 mit der gleichen Spezifikation bereitgestellt werden, ohne dass ein zusätzlicher Anschlussstift für das Schalten erforderlich wäre.
Zweite Ausführungsform
Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 3A bis 4 beschrieben. Die 3A und 3B zeigen ein Schaltungskonfigurationsdiagramm einer Stromversorgungsvorrichtung (eines Stromversorgung-ASICs) gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und 4 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Arbeitsvorgang (eine Aktion) der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
In 3A ist eine Ausgangsbestimmungseinheit 25, die feststellt, ob die Ausgangsspannung V2 der zweiten Stromversorgungsschaltung 20A normal ausgegeben wird, zur Schaltungskonfiguration aus 1A hinzugefügt.
Die Ausgangsbestimmungseinheit 25 stellt zu Beginn fest, ob die Ausgangsspannung V2 der zweiten Stromversorgungsschaltung 20A normal ausgegeben wird. Falls die Ausgangsspannung V2 nicht innerhalb einer bestimmten Zeit eine gewünschte (vorgegebene) Spannung erreicht, wird die Verbindung der Schalteinheit 23 umgekehrt.
Wenn am Anschluss 32 in der Schaltung aus 3A beispielsweise ein Öffnungsfehler auftritt, ist die Spannung am Anschluss 32 manchmal bei 0 V konstant, wie in 4 dargestellt ist. In diesem Fall wird durch die Erfassung der Spannungserfassungseinheit 22 der Anschluss eines externen NMOS-FETs 17 festgestellt und wird der externe NMOS-FET 17 ausgewählt. Die Spannung V2 wird jedoch nicht ausgegeben, weil der externe NMOS-FET 17 nicht tatsächlich angeschlossen ist. Hier stellt die Ausgangsbestimmungseinheit 25 fest (bestätigt), dass die Spannung V2 nicht normal ausgegeben wird, gibt ein NG-Bestimmungssignal zur Umkehr der Verbindung der Schalteinheit 23 aus und stellt eine Verbindung mit dem eingebauten NMOS-FET 21 für einen Neustart her. Daher kann die Spannung V2 selbst während des Öffnungsfehlers des Anschlusses 32 normal erzeugt werden.
Ferner wird selbst dann, wenn die Spannungserfassungseinheit 22 die gewünschte Erfassung nicht vornimmt und die Schalteinheit 23 eine fehlerhafte Verbindung vornimmt, so dass V2 infolge eines speziellen Faktors in der Art externen Rauschens nicht normal ausgegeben wird, die Spannung V2 ausgegeben, wenn die Verbindung der Schalteinheit 23 durch die Feststellung der Ausgangsbestimmungseinheit 25 zur normalen Verbindung geschaltet wird.
Ähnlich kann selbst dann, wenn infolge eines Fehlers einiger Teile oder einer fehlerhaften Feststellung der Spannungserfassungseinheit 22, dass die Spannung V2 nicht ausgegeben wird, wie beispielsweise in 3B, eine fehlerhafte Schaltverbindung ausgewählt wird, eine Gelegenheit zum normalen Ausgeben der Spannung V2 erzeugt werden, indem die Schalteinheit 23 bei der Feststellung durch die Ausgangsbestimmungseinheit 25 umschaltet.
Ferner wird im Fall eines temporären Fehlers in der Art eines Kurzschlusses auf einer Platine, falls die Spannung V2 selbst nach dem Neustart nicht normal ausgegeben wird, die Verbindung der Schalteinheit 23 erneut umgeschaltet, um einen Neustartvorgang zu wiederholen, so dass die Spannung V2 normal ausgegeben werden kann, nachdem ein Fehlerzustand behoben wurde.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird bei der Stromversorgungsvorrichtung (dem Stromversorgungs-ASIC) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Ausgangsbestimmungseinheit 25, die zu Beginn feststellt, ob die Spannung V2 normal ausgegeben wird, aufgenommen. Demgemäß kann die Spannung V2 durch Umschalten der Schalteinheit 23 für den Neustart normal ausgegeben werden, wenn die Spannung V2 infolge eines Fehlers in der Art eines Öffnens eines Anschlusses und eines Faktors in der Art externen Rauschens nicht normal aktiviert wird.
Dritte Ausführungsform
Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 5A bis 6 beschrieben. Die 5A und 5B zeigen ein Schaltungskonfigurationsdiagramm einer Stromversorgungsvorrichtung (eines Stromversorgungs-ASICs) gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und 6 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Arbeitsvorgang (eine Aktion) der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Beispiel eines Falls, in dem ein PMOS-FET als FET verwendet wird.
5A wird erhalten, indem der eingebaute NMOS-FET 21 in 3A durch einen eingebauten PMOS-FET 19 ausgetauscht wird, und 5B wird erhalten, indem der eingebaute NMOS-FET 21 und der externe NMOS-FET 17 aus 3B gegen den eingebauten PMOS-FET 19 und einen externen PMOS-FET 18 ausgetauscht werden. Ferner wird der Pull-down-Widerstand 16 gegen einen Pull-up-Widerstand 36 ausgetauscht. Wenn der externe PMOS-FET 18 wie gemäß der vorliegenden Ausführungsform an den Ausgang gesetzt ist, unterscheidet sich die am Anschluss 32 erfasste Spannung von jener des externen NMOS-FETs 17 gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform. Der Pull-up-Widerstand 36 ist zwischen einem Gate-Anschluss und einem Source-Anschluss des ersten MOSFETs (externen PMOS-FETs 18) angeordnet.
Im Fall einer in 5B dargestellten Verbindung (Schaltungskonfiguration) ist der Anschluss 32 über den Pull-up-Widerstand 36 mit dem Ausgang V1 der ersten Stromversorgungsschaltung 13 verbunden. Daher wird die Spannung des Anschlusses 32 nach Aktivierung der Ausgangsspannung V1 der ersten Stromversorgungsschaltung 13 zur in 6 dargestellten Spannung V1. Wenn der Anschluss 32 die Spannung V1 aufweist, stellt die Spannungserfassungseinheit 22 durch die Schalteinheit 23 eine Verbindung mit dem externen PMOS-FET 18 her. Nach Abschluss der Verbindung wird die zweite Stromversorgungsschaltung 20B aktiviert und wird die gewünschte Spannung V2 ausgegeben.
Andererseits wird der Anschluss 32 in 5A mit GND verbunden, so dass die Spannung anders als in 5B konstant zu 0 V wird. Die Spannungserfassungseinheit 22 erfasst die Spannung 0 V des Anschlusses 32 während eines Erfassungszeitraums, es wird der eingebaute PMOS-FET 19 angeschlossen, und es wird die gewünschte Spannung V2 ausgegeben.
Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform der erste MOSFET ein P-MOSFET (externer PMOS-FET 18) ist und dass die Schalteinheit 23 eine Ausgabe des Verstärkers 12 an den Gate-Anschluss des ersten MOSFETs (externen PMOS-FETs 18) anlegt, wenn der zu Beginn von der Spannungserfassungseinheit 22 erfasste Spannungswert die erste Spannung (V1) ist, und die Ausgabe des Verstärkers 12 an einen Gate-Anschluss des zweiten MOSFETs (eingebauten PMOS-FETs 19) anlegt, wenn der Spannungswert 0 V ist.
Auf diese Weise wird, wenn der PMOS für den externen FET verwendet wird, die Spannung des Anschlusses 32 invertiert, so dass die zweckgebundene integrierte Schaltung 10 benötigt wird. Es sei bemerkt, dass es in Bezug auf den eingebauten FET abhängig von der Konfiguration der den Verstärker 12 aufweisenden zweiten Stromversorgungsschaltung nicht immer erforderlich ist, zwischen NMOS und PMOS zu unterscheiden.
Auf diese Weise kann selbst beim Schalten zwischen dem externen PMOS-FET 18 und dem eingebauten FET der Ausgangs-FET ähnlich wie gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform durch Erfassen der Spannung des Anschlusses 32 geschaltet werden. Daher können eine kostengünstige Stromversorgungsvorrichtung (ein Stromversorgungs-ASIC), die in der Lage ist, einen breiten Lastbereich von einem niedrigen zu einem hohen Strom zu unterstützen, und die elektronische Steuervorrichtung, die damit versehen ist, unter Verwendung der integrierten Schaltung 10 mit der gleichen Spezifikation bereitgestellt werden, ohne dass ein zusätzlicher Anschlussstift für das Schalten erforderlich wäre.
Vierte Ausführungsform
Nachstehend wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 7 beschrieben. 7 verwirklicht die in den 1A und 1B dargestellten Schaltungen gemäß der ersten Ausführungsform durch Auswählen des Anbringens/Nichtanbringens (Verdrahtungverbindung/keine Verbindung) der auf der Platine angeordneten Komponenten, wobei die gleiche Leiterplatte verwendet wird. Hierbei handelt es sich um ein Schaltungskonfigurationsbeispiel.
Eine der in 1A dargestellten Schaltungskonfiguration gleichwertige Konfiguration wird durch Nichtanbringen (Nichtverbinden) des externen NMOS-FETs 17 und des Pull-down-Widerstands 16 und Anbringen (Drahtverbindung) eines 0-Ω-Widerstands 35 in 7 verwirklicht. Ferner kann eine der in 1B dargestellten Schaltungskonfiguration gleichwertige Konfiguration umgekehrt durch Nichtanbringen (Nichtverbinden) des 0-Ω-Widerstands 35 und Anbringen (Drahtverbindung) des externen NMOS-FETs 17 und des Pull-down-Widerstands 16 verwirklicht werden.
Das heißt, dass bei einer Stromversorgungsvorrichtung (elektronischen Steuervorrichtung) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die erste Stromversorgungsschaltung 13, die zweite Stromversorgungsschaltung 20B und der erste MOSFET (externe NMOS-FET 17) auf derselben Leiterplatte angeordnet sind, der 0-Ω-Widerstand 35 zwischen Gate-Anschlüssen der ersten Stromversorgungsschaltung 13 und dem ersten MOSFET (externen NMOS-FET 17) angeordnet ist und eine Schaltungskonfiguration der zweiten Stromversorgungsschaltung 20B durch Auswählen der Verdrahtungsverbindung jedes Elements des ersten MOSFETs (externen NMOS-FETs 17), des Pull-down-Widerstands 16 und des 0-Ω-Widerstands 35 festgelegt wird.
Auf diese Weise kann eine Verbindung des Anschlusses 32 durch Ändern der Anbringung und Nichtanbringung (Verdrahtungsverbindung und Nichtverbindung) einer kleinen Anzahl von Teilen in der in 7 dargestellten Schaltungskonfiguration (Leiterplattenkonfiguration) geändert werden und kann die durch einen externen FET und einen eingebauten FET angesteuerte zweite Stromversorgungsschaltung unter Verwendung derselben Platine verwirklicht werden. Daher kann das gleiche Platinenmuster (Leiterplatte) für mehrere Anwendungen verwendet werden und kann eine kostengünstige Stromversorgungsvorrichtung verwirklicht werden.
Fünfte Ausführungsform
Nachstehend wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 8 beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem ein PMOS als externer FET verwendet wird, und sie entspricht einer Modifikation der vierten Ausführungsform (7).
Die gleiche Leiterplatte kann durch Auswählen der Anbringung und Nichtanbringung (Verdrahtungsverbindung und Nichtverbindung) des externen PMOS-FETs 18, des Pull-up-Widerstands 36 und des 0-Ω-Widerstands 37 ähnlich der vierten Ausführungsform (7) zum Schalten zwischen der Ansteuerung des externen PMOS-FETs 18 und des eingebauten NMOS-FETs 21 verwendet werden.
Im Fall der Ansteuerung des externen FETs werden der externe PMOS-FET 18 und der Pull-up-Widerstand 36 angebracht (durch Verdrahtung verbunden) und wird der 0-Ω-Widerstand 37 nicht angebracht (nicht verbunden). Im Fall der Ansteuerung des eingebauten FETs werden umgekehrt der externe PMOS-FET 18 und der Pull-up-Widerstand 36 nicht angebracht (nicht verbunden) und wird der 0-Ω-Widerstand 37 angebracht (durch Verdrahtung verbunden).
Das heißt, dass bei einer Stromversorgungsvorrichtung (elektronischen Steuervorrichtung) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die erste Stromversorgungsschaltung 13, die zweite Stromversorgungsschaltung 20B und der erste MOSFET (externe NMOS-FET 18) auf derselben Leiterplatte angeordnet sind, der Pull-up-Widerstand 36 zwischen Gate-Anschlüssen der ersten Stromversorgungsschaltung 13 und dem ersten MOSFET (externen PMOS-FET 18) angeordnet ist, der Gate-Anschluss des ersten MOSFETs (externen PMOS-FETs 18) über den 0-Ω-Widerstand 37 mit GND verbunden ist und die Schaltungskonfiguration der zweiten Stromversorgungsschaltung 20B durch Auswählen der Verdrahtungsverbindung jedes Elements des ersten MOSFETs (externen PMOS-FETs 18), des Pull-up-Widerstands 36 und des 0-Ω-Widerstands 37 festgelegt wird.
Daher kann die durch den externen FET und den eingebauten FET angesteuerte zweite Stromversorgungsschaltung ähnlich wie gemäß der vierten Ausführungsform unter Verwendung desselben Platinenmusters (derselben Leiterplatte) verwirklicht werden und kann eine kostengünstige Stromversorgungsvorrichtung verwirklicht werden.
Es sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen einschließt.
Beispielsweise wurden die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen detailliert beschrieben, um die vorliegende Erfindung leicht verständlich zu machen, und sie sind nicht notwendigerweise darauf beschränkt, dass sie die gesamte vorstehend beschriebene Konfiguration aufweisen. Ferner können einige Konfigurationen einer bestimmten Ausführungsform durch Konfigurationen einer anderen Ausführungsform ersetzt werden und kann eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform zu einer Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform hinzugefügt werden. Ferner können Konfigurationen zu einigen Konfigurationen der jeweiligen Ausführungsformen hinzugefügt werden, daraus entnommen werden oder diese ersetzen.
Bezugszeichenliste

10: integrierte Schaltung
11: Referenzspannung (Referenzstromversorgung)
12: Verstärker
13: erste Stromversorgung (Schaltung)
14, 15: Rückkopplungswiderstand (Widerstand mit negativer Rückkopplung)
16: Pull-down-Widerstand
17: externer FET (externer NMOS-FET)
18: externer FET (externer PMOS-FET)
19: eingebauter FET (eingebauter PMOS-FET)
20A, 20B: zweite Stromversorgungsschaltung
21: eingebauter FET (eingebauter NMOS-FET)
22: Spannungserfassungseinheit
23: Schalteinheit
24: Register
25: Ausgangsbestimmungseinheit
31, 32, 33, 34: Anschluss
35, 37: 0-Ω-Widerstand
36: Pull-up-Widerstand
40: Mikrocomputer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007140650 A [0009]

Claims

Elektronische Steuervorrichtung, welche Folgendes aufweist: eine erste Stromversorgungsschaltung, die eine erste Spannung ausgibt, eine zweite Stromversorgungsschaltung, die anhand der ersten Spannung eine zweite Spannung erzeugt, und einen ersten MOSFET, der unabhängig von der ersten und der zweiten Stromversorgungsschaltung angeordnet ist, wobei die zweite Stromversorgungsschaltung Folgendes aufweist: eine Referenzstromversorgung, die eine Referenzspannung ausgibt, einen Verstärker, der die Referenzspannung verstärkt, einen zweiten MOSFET, der parallel zum ersten MOSFET geschaltet ist, eine Spannungserfassungseinheit, die den Spannungswert eines Gate-Anschlusses des ersten MOSFETs erfasst, und eine Schalteinheit, die den Ausgang des Verstärkers entweder mit dem Gate-Anschluss des ersten MOSFETs oder einem Gate-Anschluss des zweiten MOSFETs verbindet, wobei die Schalteinheit auf der Grundlage eines zu Beginn von der Spannungserfassungseinheit erfassten Spannungswerts gesteuert wird.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes aufweist: ein Register, das einen von der Spannungserfassungseinheit erfassten Spannungswert aufzeichnet.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 2, welche ferner Folgendes aufweist: einen Mikrocomputer, in den die zweite Spannung eingegeben wird, wobei das Register und der Mikrocomputer durch serielle Kommunikation verbunden sind.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Register durch Kommunikation mit dem Mikrocomputer überschreibbar ist und die Schalteinheit auf der Grundlage im Register aufgezeichneter Informationen gesteuert wird.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes aufweist: eine Ausgangsbestimmungseinheit, welche die zweite Spannung bestimmt, wobei die Ausgangsbestimmungseinheit eine Verbindung der Schalteinheit umkehrt, wenn die zweite Spannung eine vorgegebene Spannung nicht innerhalb einer bestimmten Zeit erreicht.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei wenn die zweite Spannung den vorgegebenen Wert nicht erreicht, die Ausgangsbestimmungseinheit die Verbindung der Schalteinheit wiederholt umkehrt, bis die zweite Spannung den vorgegebenen Wert erreicht.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste MOSFET ein N-MOSFET ist und die Schalteinheit den Ausgang des Verstärkers mit dem Gate-Anschluss des ersten MOSFETs verbindet, wenn der zu Beginn von der Spannungserfassungseinheit erfasste Spannungswert 0 V ist, und den Ausgang des Verstärkers mit dem Gate-Anschluss des zweiten MOSFETs verbindet, wenn der zu Beginn von der Spannungserfassungseinheit erfasste Spannungswert die erste Spannung ist.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste MOSFET ein P-MOSFET ist und die Schalteinheit den Ausgang des Verstärkers mit dem Gate-Anschluss des ersten MOSFETs verbindet, wenn der zu Beginn von der Spannungserfassungseinheit erfasste Spannungswert die erste Spannung ist, und den Ausgang des Verstärkers mit dem Gate-Anschluss des zweiten MOSFETs verbindet, wenn der zu Beginn von der Spannungserfassungseinheit erfasste Spannungswert 0 V ist.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannungserfassungseinheit einen Spannungswert des Gate-Anschlusses des ersten MOSFETs innerhalb einer vorgegebenen Zeit nach Aktivierung der ersten Stromversorgungsschaltung erfasst.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste MOSFET ein N-MOSFET ist und ein Pull-down-Widerstand zwischen dem Gate-Anschluss und einem Source-Anschluss des ersten MOSFETs angeordnet ist.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste MOSFET ein P-MOSFET ist und ein Pull-up-Widerstand zwischen dem Gate-Anschluss und einem Drain-Anschluss des ersten MOSFETs angeordnet ist.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schalteinheit mit dem Gate-Anschluss des ersten MOSFETs und ferner über einen Widerstand mit GND verbunden ist.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste Stromversorgungsschaltung, die zweite Stromversorgungsschaltung und der erste MOSFET auf einer identischen Leiterplatte angeordnet sind, ein 0-Ω-Widerstand zwischen der ersten Stromversorgungsschaltung und dem Gate-Anschluss des ersten MOSFETs angeordnet ist und eine Schaltungskonfiguration der zweiten Stromversorgungsschaltung durch Auswählen einer Verdrahtungsverbindung jedes Elements des ersten MOSFETs, des Pull-down-Widerstands und des 0-Ω-Widerstands festgelegt wird.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Stromversorgungsschaltung, die zweite Stromversorgungsschaltung und der erste MOSFET auf einer identischen Leiterplatte angeordnet sind, ein Pull-up-Widerstand zwischen der ersten Stromversorgungsschaltung und dem Gate-Anschluss des ersten MOSFETs angeordnet ist und der Gate-Anschluss des ersten MOSFETs über einen 0-Ω-Widerstand mit GND verbunden ist, und eine Schaltungskonfiguration der zweiten Stromversorgungsschaltung durch Auswählen einer Verdrahtungsverbindung jedes Elements des ersten MOSFETs, des Pull-up-Widerstands und des 0-Ω-Widerstands festgelegt wird.