JP2005250884A - 電源回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】トランジスタの消費電力を低減するとともに、トランジスタの異常を個別に検出することができる電源回路を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の電源回路は、直列接続された2つのトランジスタと、定電圧回路と、マイクロコンピュータとから構成されている。そして、定電圧回路がそれぞれのトランジスタベースにそれぞれ異なる定電圧を印加する。マイクロコンピュータがトランジスタのエミッタ電圧大きさに基づいて2つのトランジスタの異常を個別に検出する。これにより、2つトランジスタの消費電力を低減することができる。さらに、トランジスタの異常を個別に検出することができる。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の電源回路は、直列接続された2つのトランジスタと、定電圧回路と、マイクロコンピュータとから構成されている。そして、定電圧回路がそれぞれのトランジスタベースにそれぞれ異なる定電圧を印加する。マイクロコンピュータがトランジスタのエミッタ電圧大きさに基づいて2つのトランジスタの異常を個別に検出する。これにより、2つトランジスタの消費電力を低減することができる。さらに、トランジスタの異常を個別に検出することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、入力電圧を降圧して出力する電源回路に関する。
従来、直流電源の電圧を降圧して出力する電源回路として、図2に示すような電源回路がある。この電源回路は、トランジスタと、ツェナーダイオードと、抵抗とから構成されている。トランジスタのコレクタは直流電源に、エミッタは負荷にそれぞれ接続され、ベースはツェナーダイオードを介して接地されている。また、トランジスタのコレクタとベースとの間には抵抗が接続されている。これにより、トランジスタは、ベースに接続されたツェナーダイオードの端子間電圧よりベース−エミッタ間電圧だけ低い電圧を安定して出力する。このとき、トランジスタは、この電源回路の出力電流であるコレクタ電流と、電源回路の入力電圧と出力電圧との差であるコレクタ−エミッタ間電圧とによって決まる電力を消費する。例えば、入力電圧24Vを降圧して出力電圧12V、出力電流100mAの電源回路の場合、トランジスタの消費電力は1.2W(=(24V−12V)×100mA)となる。そのため、この消費電力に耐え得る電力容量の大きなトランジスタを用いるか、または、ヒートシンク等による放熱対策を行う必要があり、電源回路を小型化することが困難であった。
これに対し、トランジスタの消費電力を抑えるとともに、トランジスタの短絡を検出することができる電源回路として、例えば、特開平5−276739号公報に開示されているシリーズレギュレータがある。このシリーズレギュレータは、複数のトランジスタと、複数のバランス抵抗と、複数のダイオードと、出力電圧制御部と、電圧低下検出部とから構成されている。複数のトランジスタのコレクタは直流電源に、エミッタは並列接続されたバランス抵抗とダイオードとを介して負荷に、ベースは出力電圧制御部の一端にそれぞれ共通接続されている。また、出力電圧制御部の別の一端は並列接続されたバランス抵抗とダイオードの負荷側端子、つまり、シリーズレギュレータの出力端子に接続されている。電圧低下検出部の一端は複数のトランジスタのコレクタに、他端は並列接続されたバランス抵抗とダイオードの負荷側端子にそれぞれ接続されている。そして、出力電圧制御部がシリーズレギュレータの出力電圧に基づき複数のトランジスタのベース電流を制御することで、それぞれのトランジスタはバランス抵抗の抵抗値に応じた電流を供給するとともに、直流電源の電圧より低い電圧を安定して出力する。例えば、このシリーズレギュレータを2つのトランジスタと、2つの抵抗値の等しいバランス抵抗と、2つのダイオードとで構成した場合、それぞれのトランジスタに流れるコレクタ電流はシリーズレギュレータの出力電流の1/2となる。そのため、それぞれのトランジスタの消費電力は、バランス抵抗での電圧降下を無視すると0.6W(=(24V−12V)×50mA)となる。これにより、ヒートシンク等による放熱対策の必要もなくなり、トランジスタ自体も小型化できる。さらに、トランジスタのコレクタと、並列接続されたバランス抵抗とダイオードの負荷側端子との間の電圧を電圧低下検出部で予め設定された閾値と比較することにより、複数のトランジスタのいずれかで短絡が発生しても検出することができる。
特開閉5−276739号公報
ところで、エアバッグ装置に用いられる電源回路は、信頼性をより向上させるため、エアバッグ装置の作動に直接影響を与える、例えば、トランジスタの異常を素子毎に個別に検出する必要がある。しかし、前述したようなシリーズレギュレータでは、複数のトランジスタのいずれかで異常が発生した場合、その異常を検出することはできるが、トランジスタの異常を個別に検出することはできない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、トランジスタの消費電力を低減するとともに、トランジスタの異常を個別に検出することができる電源回路を提供することを目的とする。
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、複数のトランジスタを直列接続し、トランジスタの消費電力を抑えるとともに、ぞれぞれのトランジスタのエミッタ電圧の大きさに基づいて、それぞれのトランジスタの異常を個別に検出できることを思いつき、本発明を完成するに至った。
すなわち、請求項1に記載の電源回路は、直流電源と負荷との間に接続され前記直流電源からの入力電圧を降圧し出力電圧として前記負荷に供給する直列接続された複数のNPN型トランジスタと、前記全てのトランジスタのベースに接続され前記直流電源に接続された最前段の前記トランジスタから前記負荷に接続された最後段の前記トランジスタにかけて順次小さくなるそれぞれ値の異なる複数の定電圧を前記全てのトランジスタのベースに印加する定電圧回路と、前記全てのトランジスタのエミッタに接続され前記全てのトランジスタのエミッタ電圧の大きさに基づいて前記全てのトランジスタの異常を個別に検出するトランジスタ異常検出回路とを有することを特徴とする。
請求項2に記載の電源回路は、請求項1に記載の電源回路において、さらに、前記定電圧回路は、ツェナーダイオード又は直列接続された複数の分圧抵抗の少なくともいずれかを有することを特徴とする。
請求項3に記載の電源回路は、請求項2に記載の電源回路において、さらに、前記複数のトランジスタは、2つのトランジスタであり、前記定電圧回路は、1つの前記ツェナーダイオードと2つの前記分圧抵抗とを直列接続してなることを特徴とする。
請求項4に記載の電源回路は、請求項1乃至3に記載の電源回路において、さらに、前記電源回路は、エアバッグ装置用の電源であることを特徴とする。
請求項1に記載の電源回路によれば、直列接続されたそれぞれのトランジスタの消費電力を低減することができる。さらに、それぞれのトランジスタの異常を個別に検出することができる。
それぞれのトランジスタのベースには定電圧回路によりそれぞれ定電圧が印加される。これらの定電圧は、直流電源に接続された最前段のトランジスタから、負荷に接続された最後段のトランジスタにかけて、順次小さくなるそれぞれ異なった電圧である。トランジスタのエミッタ電圧は、ベース電圧よりベースーエミッタ間電圧(約0.7V)だけ低い電圧となる。そのため、それぞれのトランジスタのコレクターエミッタ間電圧は、図2に示すような、直流電源と負荷との間に1つのトランジスタを接続して構成される電源回路のコレクターエミッタ間電圧に比べ大幅に小さくなる。従って、同じ出力電流を供給する場合、それぞれのトランジスタの消費電力を低減することができる。
また、トランジスタが正常である場合、トランジスタのエミッタ電圧は定電圧に応じた一定の値に保たれる。しかし、トランジスタが異常である場合、トランジスタのエミッタ電圧は定電圧に応じた一定の値から変化する。従って、それぞれのトランジスタのエミッタ電圧の変化をトランジスタ異常検出回路で判定することにより、それぞれのトランジスタの異常を個別に検出することができる。
請求項2に記載の電源回路によれば、ツェナーダイオード又は直列接続された複数の分圧抵抗の少なくともいずれかで、それぞれのトランジスタのベースに、それぞれ異なる定電圧を確実に印加することができる。
請求項3に記載の電源回路によれば、部品点数を低減でき小型化することができる。
請求項4に記載の電源回路によれば、それぞれのトランジスタの消費電力を低減することでそれぞれのトランジスタを小さくでき、エアバッグ装置を小型化することができる。さらに、それぞれのトランジスタの異常を個別に検出でき、エアバッグ装置の信頼性を向上させることができる。
本実施形態は、本発明に係る電源回路を、例えば、24Vバッテリの出力電圧を12Vに降圧してエアバッグ装置用ECUに電圧を供給する電源回路に適用した例を示す。本実施形態における電源回路の回路図を図1に示す。そして、図1を参照し、構造、動作、効果の順で具体的に説明する。
まず、具体的構造について説明する。図1に示すように、電源回路1は、トランジスタ2a、2bと、定電圧回路3と、マイクロコンピュータ4(トランジスタ異常検出回路)とから構成されている。トランジスタ2a、2bは、後述する分圧抵抗3a、3bを介して供給されるベース電流により、必要とされるコレクタ電流を出力することができる充分な大きさの直流電流増幅率を有するNPN型トランジスタである。トランジスタ2aのコレクタはバッテリ5の正極端に接続され、バッテリ5の負極端は車体に接地されている。また、トランジスタ2aのエミッタはトランジスタ2bのコレクタに、ベースは定電圧回路3にそれぞれ接続されている。トランジスタ2bのエミッタはエアバッグ装置6に、ベースは定電圧回路3にそれぞれ接続されている。
定電圧回路3は、分圧抵抗3a、3bと、例えば、ツェナー電圧が12.7Vのツェナーダイオード3cとから構成されている。分圧抵抗3aと分圧抵抗3bとは直列接続されている。この直列接続された分圧抵抗3a、3bの一端はバッテリ5の正極端に、他端はツェナーダイオード3cのカソードにそれぞれ接続され、ツェナーダイオード3cのアノードは車体に接地されている。さらに、分圧抵抗3aと分圧抵抗3bとの接続点はトランジスタ2aのベースに、分圧抵抗3bとツェナーダイオードの3cの接続点はトランジスタ2bのベースにそれぞれ接続されている。ところで、分圧抵抗3a、3bの抵抗値は、バッテリ5の電圧とツェナーダイオード3cのカソード電圧との差電圧を分圧抵抗3a、3bで分圧することで、分圧抵抗3aと分圧抵抗3bとの接続点の電圧が例えば18・7Vになるような値に設定されている。
マイクロコンピュータ4はA/D変換機能を有しており、2つのA/D変換用入力端子はトランジスタ2aのエミッタとトランジスタ2bのエミッタとにそれぞれ接続されている。
次に、具体的動作について説明する。バッテリ5の電圧が電源回路1に入力されると、バッテリ5から直列接続された分圧抵抗3a、3bを介してツェナーダイオード3cに電流が流れる。ツェナーダイオード3cのカソードの電圧はツェナー電圧である12.7Vに安定する。分圧抵抗3aと分圧抵抗3bとの接続点の電圧は、バッテリ5の電圧とツェナーダイオード3cのカソード電圧との差電圧が分圧抵抗3a、3bで分圧されることで、18.7Vになる。これにより、分圧抵抗3aと分圧抵抗3bとの接続点に接続されたトランジスタ2aのベースの電圧は18.7Vに、ツェナーダイオード3cのカソードに接続されたトランジスタ2bのベースの電圧は12.7Vになる。トランジスタ2aのエミッタ電圧は、ベース電圧18.7Vよりベースーエミッタ間電圧0.7Vだけ低い18Vに、トランジスタ2bのエミッタ電圧は、ベース電圧12.7Vよりベースーエミッタ間電圧0.7Vだけ低い12Vになる。トランジスタ2bのベース電圧はツェナーダイオード3cにより安定しており、トランジスタ2bは12Vの定電圧をエアバッグ装置6に供給する。また、トランジスタ2a、2bのベースには、バッテリ5から分圧抵抗3a、3bを介してそれぞれベース電流が供給される。トランジスタ2a、2bはベース電流の大きさに応じた電流をエアバッグ装置6に供給する。ここで、電源回路1の出力電流が、例えば100mAの場合、トランジスタ2aの消費電力は0.6W(=(24V−18V)×100mA)となり、トランジスタ2bの消費電力は0.6W(=(18V−12V)×100mA)となる。
ところで、トランジスタ2aに異常が発生した場合、トランジスタ2aのエミッタ電圧が変化する。トランジスタ2aのエミッタ電圧は、マイクロコンピュータ4のA/D変換用入力端子からマイクロコンピュータ4に入力される。マイクロコンピュータ4は、入力されたトランジスタ2aのエミッタ電圧値をトランジスタ2aの異常判定上下限閾値と比較する。このトランジスタ2aの異常判定上下限閾値は、トランジスタ2aの正常時におけるエミッタ電圧値に基づいて決められている。マイクロコンピュータ4は、入力されたトランジスタ2aのエミッタ電圧値がトランジスタ2aの異常判定上下限閾値を超えている場合、トランジスタ2aに異常が発生したものと判定する。トランジスタ2bに異常が発生した場合も、同様に、マイクロコンピュータ4は、トランジスタ2bのエミッタ電圧値をトランジスタ2bの異常判定上下限値と比較することでトランジスタ2bの異常を判定する。
最後に、具体的効果について説明する。本実施形態によれば、電源回路1は、直列接続された2つトランジスタ2a、2bの消費電力を低減することができる。さらに、2つのトランジスタ2a、2bの異常を個別に検出することができる。電源回路1は、ツェナーダイオード3cと直列接続された2つの分圧抵抗3a、3bとからなる定電圧回路3で、トランジスタ2a、2bのベースに、それぞれ異なる定電圧、例えば18.7Vと12.7Vを確実に印加することができる。また、電源回路1は、2つのトランジスタ2a、2bと、分圧抵抗3a、3bと、ツェナーダイオード3cと、マイクロコンピュータ4とのわずかな部品で構成でき小型化することができる。さらに、電源回路1は、トランジスタ2a、2bの消費電力を低減することでトランジスタ2a、2bを小さくでき、エアバッグ装置を小型化することができる。さらに、トランジスタ2a、2bの異常を個別に検出でき、エアバッグ装置の信頼性を向上させることができる。
なお、上述した実施形態では、2つのトランジスタが直列接続されている例を挙げているが、これに限られるものではない。3つ以上のトランジスタが直列接続されて構成されていてもよい.その場合、それぞれのトランジスタの消費電力をさらに低減することができる。
また、上述した実施形態では、定電圧回路は直列接続された2つの分圧抵抗とツェナーダイオードとで構成されているが、これに限られるものではない。定電圧回路は、それぞれのトランジスタにベース電圧を印加することができる回路であればよい。
1 ・・・ 電源回路
2a、2b ・・・ トランジスタS
3 ・・・ 定電圧回路
3a、3b ・・・ 分圧抵抗
3c ・・・ ツェナーダイオード
4 ・・・ マイクロコンピュータ
5 ・・・ バッテリ
6 ・・・ エアバッグ装置用ECU
2a、2b ・・・ トランジスタS
3 ・・・ 定電圧回路
3a、3b ・・・ 分圧抵抗
3c ・・・ ツェナーダイオード
4 ・・・ マイクロコンピュータ
5 ・・・ バッテリ
6 ・・・ エアバッグ装置用ECU
Claims (4)
- 直流電源と負荷との間に接続され前記直流電源からの入力電圧を降圧し出力電圧として前記負荷に供給する直列接続された複数のNPN型トランジスタと、前記全てのトランジスタのベースに接続され前記直流電源に接続された最前段の前記トランジスタから前記負荷に接続された最後段の前記トランジスタにかけて順次小さくなるそれぞれ値の異なる複数の定電圧を前記全てのトランジスタのベースに印加する定電圧回路と、前記全てのトランジスタのエミッタに接続され前記全てのトランジスタのエミッタ電圧の大きさに基づいて前記全てのトランジスタの異常を個別に検出するトランジスタ異常検出回路とを有することを特徴とする電源回路。
- 前記定電圧回路は、ツェナーダイオード又は直列接続された複数の分圧抵抗の少なくともいずれかを有することを特徴とする請求項1記載の電源回路。
- 前記複数のトランジスタは、2つのトランジスタであり、前記定電圧回路は、1つの前記ツェナーダイオードと2つの前記分圧抵抗とを直列接続してなることを特徴とする請求項2記載の電源回路。
- 前記電源回路は、エアバッグ装置用の電源であることを特徴とする請求項1乃至3記載の電源回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004060835A JP2005250884A (ja) | 2004-03-04 | 2004-03-04 | 電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=35031302
Family Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009016980A (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 定電圧発生回路および定電圧発生方法 |
JP2010165655A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システム |
-
2004
- 2004-03-04 JP JP2004060835A patent/JP2005250884A/ja not_active Withdrawn
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JP2010165655A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システム |
US9136547B2 (en) | 2009-01-13 | 2015-09-15 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell system |
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