JP3988924B2

JP3988924B2 - Power circuit

Info

Publication number: JP3988924B2
Application number: JP2002119093A
Authority: JP
Inventors: 哲也石黒
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: JP2003316482A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＰＵなどの制御機器に電力を供給する電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両には多くの制御装置が搭載されている。これらの制御装置においてアクチュエータを駆動させる制御ユニットには、各種検出を行うセンサや、制御演算を行うＣＰＵや、トランジスタ・ＩＣなどを有した駆動回路が設けられている。
これら駆動回路やＣＰＵやセンサなどは、一般に、使用電圧が異なる。例えば、ブレーキ装置を制御する、ＡＢＳ装置，ＴＣＳ装置あるいは車両の挙動を制御する車両挙動制御装置などにあっては、駆動回路用の電源として５．１Ｖの電源が用いられ、ＣＰＵ用の電源として３．３Ｖ電源が用いられ、外部センサ用の電源として５Ｖ電源が使用されている。
これら各電源の電圧は、制御ユニット内に設けられた電源回路により、車両のバッテリなどの定電源電圧を降下させて供給している。
すなわち、電源回路は、例えば、供給電圧を５．１Ｖに低下させるドロッパタイプの第１トランジスタ（電源レギュレータ）と、供給電圧を３．３Ｖに低下させるドロッパタイプの第２トランジスタ（電源レギュレータ）と、供給電圧を５Ｖに低下させる第３トランジスタ（電源レギュレータ）とを備え、各トランジスタにより形成された各電圧を各電力供給対象に供給するよう構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電源回路にあっては、以下に述べるような解決すべき課題があった。
すなわち、何らかの原因によって各トランジスタのいずれかが破損した場合、各構成部品に、定電源電圧が直接供給されることになる。この定電源電圧が耐電圧を超えている場合には、各構成部品が破損するおそれがある。
そこで、特に、ＣＰＵにあっては、このような不具合を防止するために、電源監視回路を設け、電源に異常が発生した場合にはシステム遮断を行うようにしている。
しかし、電源監視回路に対して供給される電圧も異常であるおそれがあることから、システム遮断時に、定電源電圧により作動して遮断状態を維持させる遮断状態保持回路を別途設ける必要があり、その分、費用が嵩む。
あるいは、この電源監視回路には、電源電圧が異常になった後に、電源電圧正常復帰の際にはシステムを復帰させる構成を設ける必要があるが、上述のようにＣＰＵに耐電圧を超える電圧が供給されてＣＰＵが破壊されるおそれがあることから、このシステム復帰の際には、ＣＰＵが正常動作するか否かを確認する構成を設ける必要がある。この場合も費用が嵩むことになる。
【０００４】
また、上述の従来技術にあっては、３種類の電源電圧を形成するのに、電源レギュレータとしてドロッパタイプのトランジスタを３つ設けた構成であった。これらドロッパタイプのトランジスタは、作動時の電流損失が大きく、各トランジスタにおける発熱量が大きくなる。このため、従来は、放熱のためのフィンなどの構成を設けたり、あるいは、放熱用の面積を大きく確保するなどの対策が必要であり、その分、費用が嵩んだり、大型化を招いたりしていた。
【０００５】
本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、電源レギュレータの故障時に、ＣＰＵなどの電力供給対象の保護を確実に保護して高い信頼性を得るとともに、ＣＰＵの動作確認を行う構成を省略して、コストダウンを図ることを目的としている。
また、電源回路における発熱抑制を安価に達成することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
所定電圧の電力を供給する定電源と、この定電源から電力が供給されて駆動するＣＰＵを含む電力供給対象と、の間に介在されて、前記定電源から供給される電圧を前記電力供給対象に対応した複数種類の電圧に低下させて供給する電源回路において、
前記定電源から供給される電圧を所定の１次電源電圧に降下させる１次電源レギュレータと、
この１次電源レギュレータに直列に接続され、前記１次電源電圧を電力供給対象に対応した複数種類の２次電源電圧に降下させる互いに並列に接続された複数の２次電源レギュレータと、
を備え、
前記１次電源電圧を、前記ＣＰＵが破壊されない上限の電圧であるＣＰＵ耐電圧以下の電圧に設定したことを特徴とする手段とした。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電源回路において、
前記１次電源レギュレータを、１次電源電圧に応じた周波数で駆動して電圧低下量の調整を行うスイッチングレギュレータで構成し、一方、複数の２次電源レギュレータを、それぞれドロッパタイプトランジスタで構成したことを特徴とする手段とした。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電源回路において、
この電源回路を、車両に搭載されたブレーキ装置の制御を行う制御ユニットに設けたことを特徴とする手段とした。
【０００９】
【発明の作用および効果】
本発明の電源回路にあっては、電源回路が正常な場合には、定電源から供給される電圧が、１次電源レギュレータにより所定のＣＰＵ耐電圧よりも低い予め設定された１次電源電圧に低下される。
そして、この１次電源電圧が、複数の２次電源レギュレータにおいて、それぞれ２次電源電圧に低下され、この２次電源電圧の電力が、それぞれの電力供給対象に供給される。この２次電源電圧は、それぞれの電力供給対象に対応して設定されているもので、各電力供給対象は、正常に駆動する。
【００１０】
次に、電源回路に異常が発生した場合について説明する。
まず、１次電源レギュレータに異常が発生した場合には、定電源の電圧がそのまま１次電源電圧として供給されることになる。この場合、各２次電源レギュレータにおいて、予め設定された２次電源電圧まで電圧が低下される。よって、各電力供給対象に対して、異常な電圧が供給されることが無く、各電力供給対象の保護を図ることができる。したがって、異常発生時にシステム遮断を実行する監視回路を設けた構成であっても、この監視回路に異常な電圧が供給されることが無くなり、監視回路が遮断作動を行った際に、この遮断状態を保持させる保持回路を別途設ける必要が無くなり、その分、コストダウンを図ることができる。
【００１１】
一方、各２次電源レギュレータのいずれか、あるいは全てに異常が発生した場合には、２次電源レギュレータに供給された１次電源電圧がそのまま２次電源電圧として、電力供給対象に供給されることになる。この場合、この１次電源電圧はＣＰＵ耐電圧以下に設定されているため、ＣＰＵが破壊されるのを防ぐことができる。このように、ＣＰＵの動作保証が成されるため、異常が回復した際にＣＰＵによる制御を再開させるにあたり、ＣＰＵの動作確認が不要となる。したがって、この動作確認用の構成を省略することが可能となる。また、上述の監視回路を設けた構成にあっても、この監視回路に対してＣＰＵ耐電圧以下の電圧の電力が供給されるから、このＣＰＵ耐電圧以下の電圧により正常作動保証することが容易であり、これにより、遮断状態を維持させる構成を省略することが可能となる。
【００１２】
以上説明したように、本発明にあっては、１次電源レギュレータと２次電源レギュレータにより、段階的に電圧を低下させるようにしたため、１次電源レギュレータと２次電源レギュレータのいずれに異常が発生しても、ＣＰＵの動作を保証することができるとともに、異常時にシステム遮断を行う監視回路を設けた構成にあっても、システム遮断状態を維持させる構成を別途設けることが不要となる。
このように、ＣＰＵの動作確認を行う構成やシステム遮断状態を維持させる構成を省略することが可能となり、コストダウンを図りつつ、信頼性を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の電源回路にあっては、１次電源レギュレータを構成するスイッチングレギュレータは、ドロッパタイプトランジスタと比較して作動時の電流損失を抑えて電圧を変更できるもので、発熱を抑えることができる。
さらに、このスイッチングレギュレータを、定電源電圧からＣＰＵ耐電圧以下に降下させるよう電圧降下幅を大きくした一次電源電圧を形成する部分に使用することにより、２次電源レギュレータにおける電圧下降幅を小さく抑えることができる。
よって、この電圧下降幅の小さい２次電源レギュレータとして、廉価なドロッパタイプを使用することにより、コストを抑えることができる。また、ドロッパタイプトランジスタは、スイッチングレギュレータと比較して作動時の電流損失が大きく、それに伴う発熱量も大きいが、２次電圧側での電圧下降幅を小さくすることができるため、発熱を抑えることができ、放熱対策に伴うコスト上昇を抑えることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明にあっては、上述のように、発熱量を抑えることができる請求項２に記載の電源回路を、車載のブレーキ制御を行う制御ユニットに適用した場合、熱に不利な車両のエンジンルームに搭載することが可能であり、安価な装置でありながら高い車載性を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明実施の形態の電源回路を適用した制御ユニットＥＣＵの要部を示す回路図である。
この制御ユニットＥＣＵは、車両に搭載されるブレーキ制御装置（図示省略）に適用されている。このブレーキ制御装置は、ＡＢＳ制御と呼ばれる運転者の制動時に車輪ロックを防止する制御や、車両の走行状態に応じて能動的に制動力を発生させる能動制動制御を実行するものとする。なお、能動制動制御としては、一般にＶＤＣと呼ばれて操舵時に車両姿勢が不安定になりそうであると判断したときに所定の輪に能動的に制動力を与えて車両姿勢を安定させる方向にヨーモーメントを発生させる制御や、先行車両との車間や前方の障害物との間隔などに応じて自動的に制動力を発生させる自動制動制御や、運転者の操作により発生する制動力が不十分である場合に、それを補助して制動力を高めるブレーキアシスト制御などがある。
【００１６】
前記制御ユニットＥＣＵは、ブレーキ制御装置のアクチュエータの１例として示したソレノイド４１の駆動を制御するもので、この制御を実行するＣＰＵ４２と、制御ユニットＥＣＵに設けられている図外のＩＣなどの素子を有した駆動回路（図示の電圧監視回路４３を含む）とを内部に有しているとともに、図外のセンサが接続されている。
なお、前記ソレノイド４１は、ＣＰＵ４２から駆動トランジスタ４４に向けて駆動信号が出力されたときに駆動する。
また、ソレノイド４１には、遮断リレー４５が直列に接続されている。この遮断リレー４５は、通常は閉じているが、遮断信号が入力されたときには開いてソレノイド４１への通電を遮断するものである。
【００１７】
前記ＣＰＵ４２は、耐電圧が７Ｖで設計されているとともに、通常は３．３Ｖの電力により駆動する一般的な設計のものである。
また、電圧監視回路４３を含む図外の駆動回路は、５．１Ｖの電力により駆動するよう設計されている。
また、図外のセンサは、５Ｖの電力により駆動するよう設計されている。なお、センサ用電源電圧と駆動回路用電源電圧とが同一の電圧を必要とした場合でも制御ユニットＥＣＵの外部に接続されたセンサに対しての電源供給線が短絡などの異常時に、駆動回路用電源電圧が異常な電圧にならないようにするもので、従来から行われている手段である。
【００１８】
前記制御ユニットＥＣＵには、本実施の形態の電源回路１が設けられている。この電源回路１は、定電源としての図外のバッテリに接続されたイグニッションスイッチ３１に接続され、かつ、前述の駆動回路に向けて電力を供給する駆動回路用電源２と、前記ＣＰＵ４２に電力を供給するＣＰＵ内部用電源３と、前述の図外のセンサに向けて電力を供給するセンサ用電源４とを備えている。
なお、前記イグニッションスイッチ３１には、逆流防止用のダイオード３２が接続されており、バッテリ電圧が１４Ｖの場合、このダイオード３２による電圧降下により電源回路１に供給される電圧は、例えば、１３．３Ｖになっている。
【００１９】
そして、この電源回路１は、イグニッションスイッチ３１に直列に接続されてイグニッションスイッチ３１を介して供給される電圧を所定の１次電源電圧に低下させる１次電源レギュレータ１１と、この１次電源レギュレータ１１に対して直列に接続されて、１次電源電圧をそれぞれ所定の２次電源電圧に低下させる互いに並列に接続された３つの２次電源レギュレータ２１，２２，２３、すなわち、２次電源第１レギュレータ２１、２次電源第２レギュレータ２２、２次電源第３レギュレータ２３とを備えている。
【００２０】
前記３つの２次電源レギュレータ２１，２２，２３として、それぞれドロッパタイプトランジスタが用いられている。
前記２次電源第１レギュレータ２１は、供給された電圧（１次電源電圧）を前述の駆動回路の駆動電圧である５．１Ｖ（これが２次電源電圧である）に低下させて駆動回路用電源２に供給する。
前記２次電源第２レギュレータ２２は、供給された電圧（１次電源電圧）を前記ＣＰＵ４２の駆動電圧である３．３Ｖ（これが２次電源電圧である）に低下させてＣＰＵ内部用電源３に供給する。
前記２次電源第３レギュレータ２３は、供給された電圧（１次電源電圧）を前述のセンサの駆動電圧である５Ｖ（これが２次電源電圧である）に低下させてセンサ用電源４に供給する。
【００２１】
前記１次電源レギュレータ１１は、スイッチング素子１１１を有したスイッチングレギュレータにより構成されている。すなわち、この１次電源レギュレータ１１は、モニタ回路１１２から得られるモニタ電圧に応じた周波数を形成するスイッチング素子１１１と、このスイッチング素子１１１によるＯＮ・ＯＦＦ電圧を平準化させるダイオード１１３，コイルインダクタンス１１４，コンデンサ１１５を備え、イグニッションスイッチ３１から供給される電圧を、前記１次電源電圧に低下させる構成となっている。そして、本実施の形態にあっては、１次電源電圧は、ＣＰＵ耐電圧である７Ｖよりも低い電圧であって、各２次電源レギュレータ２１，２２，２３が形成する３．３〜５．１Ｖの範囲の２次電源電圧よりも高い電圧、例えば、６．５Ｖに設定されている。
【００２２】
さらに、前記ＣＰＵ４２には、駆動回路としての電圧監視回路４３が接続されている。この電圧監視回路４３は、ＣＰＵ４２へ供給される電圧を監視し、あらかじめ設定された電圧（例えば、４Ｖ）よりも高い電圧が供給された場合には、遮断信号を出力して遮断リレー４５を遮断作動させる。
【００２３】
次に、実施の形態の電源回路の作動について説明する。
ａ）正常時
制御ユニットＥＣＵに異常が発生していない場合には、イグニッションスイッチ３１を介して供給されるバッテリ電圧（１３．３Ｖ）は、１次電源レギュレータ１１において、１次電源電圧（６．５Ｖ）に低下されて各２次電源レギュレータ２１，２２，２３に供給される。この１次電源レギュレータ１１は、スイッチングレギュレータにより構成されており、６．８Ｖの電圧降下を行うが、この１次電源レギュレータ１１における損失は、例えば、０．１５Ｗ程度で、極めて低い。
【００２４】
上述のように１次電源電圧に低下された電圧は、さらに、２次電源第１レギュレータ２１において、２次電源電圧（例えば、５．１Ｖ）に低下されて駆動回路用電源２に供給されて、電圧監視回路４３を含む図外の駆動回路が駆動される。ここで、２次電源第１レギュレータ２１における電圧降下量は、１．４Ｖ程度で極めて低い。よって、この２次電源第１レギュレータ２１として、ドロッパタイプのトランジスタを用いているが、この２次電源第１レギュレータ２１における電流損失を７０ｍＡと仮定した場合、その損失は、０．１１Ｗと極めて低くい値となる。
【００２５】
また、２次電源第２レギュレータ２２では、１次電源電圧を２次電源電圧（例えば、３．３Ｖ）に低下してＣＰＵ用電源３に供給し、これによりＣＰＵ４２が駆動される。ここで、２次電源第２レギュレータ２２における電圧降下量は、３．２Ｖ程度で極めて低い。よって、この２次電源第２レギュレータ２２における電流損失を９０ｍＡと仮定した場合、その損失は、０．２９Ｗと極めて低くなる。
【００２６】
また、２次電源第３レギュレータ２３では、１次電源電圧を２次電源電圧（例えば、５Ｖ）に低下してセンサ用電源４に供給し、図外のセンサが駆動される。ここで、２次電源第３レギュレータ２３における電圧降下量は、１．５Ｖ程度で極めて低い。よって、この２次電源第３レギュレータ２３における電流損失を３０ｍＡと仮定した場合、その損失は、０．０５Ｗと極めて低くなる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態では、１次電源レギュレータ１１と２次電源レギュレータ２１，２２，２３とのトータルの損失は、０．６Ｗとなり、これは、１次電源レギュレータ１１を設けずに、各２次電源レギュレータ２１，２２，２３のみにより、それぞれ１３．３Ｖの供給電圧を２次電源電圧に低下させる場合に比べて、極めて小さくできる。
ちなみに、２次電源第１レギュレータ２１により、１３．３Ｖから５．１Ｖに低下させた場合には、電流損失を実施の形態と同じく７０ｍＡと仮定すると０．５７Ｗの損失となる。また、２次電源第２レギュレータ２２により、１３．３Ｖから３．３Ｖに低下させた場合には、電流損失を実施の形態と同じく９０ｍＡと仮定すると０．９０Ｗの損失となる。また、２次電源第３レギュレータ２３により、１３．３Ｖから５Ｖに低下させた場合には、電流損失を実施の形態と同じく３０ｍＡと仮定すると０．２５Ｗの損失となる。よって、トータルの損失は、１．７Ｗとなる。
このように、本実施の形態にあっては、電源電圧のエネルギ損失を大きく抑えることができ、これにより、発熱量を大幅に低減できる。よって、従来に比べて放熱対策費を軽減することができる。
【００２８】
ｂ）異常発生時
１次電源レギュレータ１１に何からの異常が発生して、１次電源電圧に低下させることができなくなった場合には、イグニッション電圧が各２次電源レギュレータ２１，２２，２３に供給される。
そして、各２次電源レギュレータ２１，２２，２３において、それぞれ、設定された２次電源電圧に低下される。
よって、駆動回路、ＣＰＵ４２、センサには、あらかじめ設定された２次電源電圧が供給されるため、不具合が生じることはない。
なお、この場合には、各２次電源レギュレータ２１，２２，２３における発熱量が大きくなるため、１次電源電圧を監視して、異常時には、ワーニングランプなどによりこれを知らせるようにするのが好ましい。
【００２９】
次に、３つの２次電源レギュレータ２１，２２，２３のいずれか、あるいは全部に何らかの異常が発生した場合、１次電源レギュレータ１１で形成された１次電源電圧が、駆動回路、ＣＰＵ４２、センサのいずれかあるいは全てに供給されることになる。
この場合、１次電源電圧は、ＣＰＵ耐電圧よりも低く設定されているため、ＣＰＵ４２が破損することはない。また、駆動回路およびセンサも、１次電圧は通常の駆動電圧よりも若干高い電圧であることから破損することはない。
【００３０】
また、電圧監視回路４３は、２次電源レギュレータ２１を監視しており、２次電圧に異常が発生した場合には、遮断リレー４５を作動させてソレノイド４１の駆動を禁止するシステム遮断状態を形成する。
そして、２次電源レギュレータ２１，２２，２３が正常に戻って、正常な２次電源電圧が形成されるようになったときには、電圧監視回路４３は、遮断リレー４５の遮断を中止する。
すなわち、２次電源レギュレータ２１，２２，２３に異常が発生しても、ＣＰＵ４２が破壊されないため、ＣＰＵ４２の作動チェックが不要であり、２次電源電圧が正常に復帰した場合には、システム遮断を中止するだけでよい。
したがって、ＣＰＵ４２の作動チェックを行う構成を廃止して、構成の簡素化を図ることができる。
加えて、２次電源レギュレータ２１，２２，２３に異常が発生しても電圧監視回路４３には、ＣＰＵ耐電圧よりも低い電圧しか供給されないため、イグニッション電圧により作動して遮断状態を維持させる構成も不要である。従って、この構成を廃止して構成の簡略化を図ることができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態にあっては、発熱量が小さなスイッチングレギュレータにより構成された１次電源レギュレータ１１を１つだけ設け、イグニッションスイッチ３１から供給される電圧を、ＣＰＵ４２の耐電圧よりも低い１次電圧まで低下させるようにしたため、以下に列挙する効果を得ることができる。
ａ）全体の発熱量を低減させることができ、放熱のための構成を簡略化してコストダウンを図ることができる。
ｂ）１次電源レギュレータ１１と２次電源レギュレータ２１，２２，２３のいずれが故障しても、ＣＰＵ４２にはＣＰＵ耐電圧を超える電圧が供給されることはなく、ＣＰＵ４２の破壊を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
ｃ）上記のようにＣＰＵ４２の破壊を確実に防止することができるため、システム遮断を行う構成は、単に、電圧異常時に遮断するだけの構成として、ＣＰＵ４２の作動チェックを行う構成、あるいは、イグニッション電圧により作動してシステム遮断状態を維持させる構成を廃止して、装置の簡略化ならびにコストダウンを図ることができる。
【００３２】
なお、上述の効果を得るにあたり、上述したようにスイッチングレギュレータタイプの１次電源レギュレータ１１を設けている。このスイッチングレギュレータはドロップタイプに比べて高価ではあるが、本実施の形態では、これを１つだけ追加したので、コストアップは最小限に抑えることができる。
すなわち、実施の形態２で示した２次電源レギュレータ２１，２２，２３の全てにスイッチングレギュレータを用いることにより、さらに発熱量を抑えることができるが、その場合、極めて高価となる。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態を図面に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施の形態では、１次電源レギュレータ１１として、スイッチングレギュレータを用いた例を示したが、ドロッパタイプトランジスタを用いても、請求項１に記載の発明の目的である、ＣＰＵの動作確認を行う構成やシステム遮断状態を維持させる構成を省略することを可能として、コストダウンを図りつつ、信頼性を向上させることは可能である。
また、１次電源レギュレータ１１により形成する１次電源電圧は、ＣＰＵの耐電圧以下であり、２次電源電圧よりも高い値であれば、実施の形態で示した値に限定されるものではない。
また、各２次電源電圧も、１例として示したものであり、これらの値に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の電源回路を適用した制御ユニットを示す回路図である。
【符号の説明】
ＥＣＵ制御ユニット
１電源回路
２駆動回路用電源
３ＣＰＵ内部用電源
４センサ用電源
１１１次電源レギュレータ
２１２次電源第１レギュレータ
２２２次電源第２レギュレータ
２３２次電源第３レギュレータ
３１イグニッションスイッチ
３２ダイオード
４１ソレノイド
４２ＣＰＵ
４３電圧監視回路
４４駆動トランジスタ
４５遮断リレー
１１１スイッチング素子
１１２モニタ回路
１１３ダイオード
１１４コイルインダクタンス
１１５コンデンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply circuit that supplies power to a control device such as a CPU.
[0002]
[Prior art]
In recent years, many control devices are mounted on vehicles. In these control devices, a control unit that drives an actuator is provided with a sensor that performs various detections, a CPU that performs control calculations, a drive circuit that includes a transistor, an IC, and the like.
These drive circuits, CPUs, sensors, and the like generally have different operating voltages. For example, in an ABS device, a TCS device, or a vehicle behavior control device that controls the behavior of a vehicle that controls a brake device, a 5.1 V power source is used as a power source for a drive circuit, and a power source for a CPU A 3.3V power supply is used, and a 5V power supply is used as a power supply for the external sensor.
The voltage of each power source is supplied by dropping a constant power source voltage such as a vehicle battery by a power circuit provided in the control unit.
That is, the power supply circuit includes, for example, a dropper-type first transistor (power supply regulator) that reduces the supply voltage to 5.1 V, a dropper-type second transistor (power supply regulator) that reduces the supply voltage to 3.3 V, A third transistor (power supply regulator) that lowers the supply voltage to 5 V is provided, and each voltage formed by each transistor is supplied to each power supply target.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional power supply circuit has problems to be solved as described below.
That is, when any of the transistors is damaged for some reason, the constant power supply voltage is directly supplied to each component. If this constant power supply voltage exceeds the withstand voltage, each component may be damaged.
Therefore, in particular, in the CPU, in order to prevent such a problem, a power supply monitoring circuit is provided so that the system is shut down when an abnormality occurs in the power supply.
However, since the voltage supplied to the power monitoring circuit may also be abnormal, it is necessary to separately provide a shut-off state holding circuit that operates with a constant power supply voltage and maintains the shut-off state when the system is shut down. The cost increases.
Alternatively, the power supply monitoring circuit needs to be configured to restore the system when the power supply voltage returns to normal after the power supply voltage becomes abnormal. As described above, the CPU has a voltage exceeding the withstand voltage. Since the supplied CPU may be destroyed, it is necessary to provide a configuration for checking whether the CPU operates normally when the system is restored. This also increases the cost.
[0004]
Further, in the above-described prior art, in order to form three kinds of power supply voltages, three dropper type transistors are provided as a power supply regulator. These dropper type transistors have a large current loss during operation, and the amount of heat generated in each transistor increases. For this reason, conventionally, measures such as providing fins for heat dissipation or securing a large area for heat dissipation are necessary, which increases the cost and increases the size. Was.
[0005]
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned conventional problems, and in the event of a failure of the power regulator, the protection of the power supply target such as the CPU is reliably protected to obtain high reliability, and the operation of the CPU The purpose is to reduce the cost by omitting the configuration for confirmation.
It is another object of the present invention to suppress heat generation in the power supply circuit at low cost.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A voltage supplied from the constant power supply is interposed between a constant power supply that supplies power of a predetermined voltage and a power supply target that includes a CPU that is driven by power supplied from the constant power supply. In a power supply circuit that supplies a plurality of types of voltages that correspond to
A primary power supply regulator that drops a voltage supplied from the constant power supply to a predetermined primary power supply voltage;
A plurality of secondary power supply regulators connected in parallel to each other, connected in series to the primary power supply regulator, and dropping the primary power supply voltage into a plurality of types of secondary power supply voltages corresponding to a power supply target;
With
The primary power supply voltage is set to a voltage equal to or lower than a CPU withstand voltage which is an upper limit voltage at which the CPU is not destroyed.
[0007]
The invention according to claim 2 is the power supply circuit according to claim 1,
The primary power supply regulator is composed of a switching regulator that adjusts the amount of voltage drop by driving at a frequency corresponding to the primary power supply voltage, while the plurality of secondary power supply regulators are composed of dropper type transistors, respectively. It was set as the characteristic feature.
[0008]
The invention according to claim 3 is the power supply circuit according to claim 2,
The power supply circuit is provided in a control unit that controls a brake device mounted on the vehicle.
[0009]
Operation and effect of the invention
In the power supply circuit of the present invention, when the power supply circuit is normal, the voltage supplied from the constant power supply is set to a preset primary power supply voltage lower than a predetermined CPU withstand voltage by the primary power supply regulator. Will be reduced.
The primary power supply voltage is lowered to the secondary power supply voltage in each of the plurality of secondary power supply regulators, and the power of the secondary power supply voltage is supplied to each power supply target. The secondary power supply voltage is set corresponding to each power supply target, and each power supply target is driven normally.
[0010]
Next, a case where an abnormality occurs in the power supply circuit will be described.
First, when an abnormality occurs in the primary power supply regulator, the voltage of the constant power supply is supplied as it is as the primary power supply voltage. In this case, the voltage is reduced to a preset secondary power supply voltage in each secondary power supply regulator. Therefore, an abnormal voltage is not supplied to each power supply target, and each power supply target can be protected. Therefore, even if a monitoring circuit that performs system shutdown when an abnormality occurs is provided, abnormal voltage is not supplied to this monitoring circuit, and when the monitoring circuit performs a shutdown operation, this shutdown state There is no need to separately provide a holding circuit for holding the signal, and the cost can be reduced accordingly.
[0011]
On the other hand, when any or all of the secondary power supply regulators are abnormal, the primary power supply voltage supplied to the secondary power supply regulator is supplied as a secondary power supply voltage to the power supply target as it is. become. In this case, since the primary power supply voltage is set to be equal to or lower than the CPU withstand voltage, the CPU can be prevented from being destroyed. As described above, since the CPU operation is guaranteed, it is not necessary to confirm the operation of the CPU when the control by the CPU is resumed when the abnormality is recovered. Therefore, this operation confirmation configuration can be omitted. Even in the configuration provided with the above-described monitoring circuit, power of a voltage lower than the CPU withstand voltage is supplied to the monitoring circuit, so that it is easy to guarantee normal operation with the voltage lower than the CPU withstand voltage. Thus, it is possible to omit the configuration for maintaining the shut-off state.
[0012]
As described above, in the present invention, the voltage is lowered step by step by the primary power supply regulator and the secondary power supply regulator, and therefore an abnormality occurs in either the primary power supply regulator or the secondary power supply regulator. Even in such a configuration, it is possible to guarantee the operation of the CPU, and it is not necessary to separately provide a configuration for maintaining the system shut-off state even in a configuration provided with a monitoring circuit that shuts off the system in the event of an abnormality.
As described above, it is possible to omit the configuration for checking the operation of the CPU and the configuration for maintaining the system shut-off state, and it is possible to improve the reliability while reducing the cost.
[0013]
Further, in the power supply circuit according to claim 2, the switching regulator constituting the primary power regulator can change the voltage while suppressing current loss during operation as compared with the dropper type transistor, and generates heat. Can be suppressed.
In addition, by using this switching regulator in a portion that forms a primary power supply voltage with a large voltage drop width so as to drop the constant power supply voltage below the CPU withstand voltage, the voltage drop width in the secondary power supply regulator can be kept small. Can do.
Therefore, the cost can be reduced by using an inexpensive dropper type as the secondary power supply regulator with a small voltage drop width. In addition, dropper type transistors have a larger current loss during operation than the switching regulator, and the amount of heat generated therewith is also large, but the voltage drop width on the secondary voltage side can be reduced, so heat generation is suppressed. The cost increase associated with heat dissipation measures can be suppressed.
[0014]
In the invention described in claim 3, as described above, when the power supply circuit according to claim 2 capable of suppressing the amount of generated heat is applied to a control unit that performs in-vehicle brake control, it is disadvantageous to heat. It can be mounted in the engine room of a simple vehicle, and high in-vehicle performance can be obtained while being an inexpensive device.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main part of a control unit ECU to which a power supply circuit according to an embodiment of the present invention is applied.
This control unit ECU is applied to a brake control device (not shown) mounted on the vehicle. This brake control device executes control for preventing wheel lock at the time of braking of the driver, called ABS control, and active braking control for actively generating a braking force according to the traveling state of the vehicle. In the active braking control, generally referred to as VDC, when it is determined that the vehicle posture is likely to become unstable during steering, a braking force is actively applied to a predetermined wheel to stabilize the vehicle posture. Control that generates yaw moment, automatic braking control that automatically generates braking force according to the distance between the preceding vehicle and the front obstacle, and braking force generated by driver's operation are insufficient In this case, there is a brake assist control that assists the braking force to increase the braking force.
[0016]
The control unit ECU controls the driving of the solenoid 41 shown as an example of the actuator of the brake control device. The control unit ECU executes the control and an element such as an IC (not shown) provided in the control unit ECU. And a drive circuit (including the voltage monitoring circuit 43 shown in the figure) inside, and a sensor (not shown) is connected.
The solenoid 41 is driven when a drive signal is output from the CPU 42 toward the drive transistor 44.
The solenoid 41 is connected with a cutoff relay 45 in series. The shut-off relay 45 is normally closed, but opens when the shut-off signal is input to shut off the energization of the solenoid 41.
[0017]
The CPU 42 is designed to have a withstand voltage of 7V and is generally designed to be driven by 3.3V power.
A drive circuit (not shown) including the voltage monitoring circuit 43 is designed to be driven with a power of 5.1V.
The sensor (not shown) is designed to be driven by 5V power. Even if the power supply voltage for the sensor and the power supply voltage for the drive circuit require the same voltage, the power supply line for the sensor connected to the outside of the control unit ECU is used for the drive circuit when there is an abnormality such as a short circuit. The power supply voltage is prevented from becoming an abnormal voltage, which is a conventional means.
[0018]
The control unit ECU is provided with the power supply circuit 1 of the present embodiment. The power supply circuit 1 is connected to an ignition switch 31 connected to a battery (not shown) as a constant power supply, and also supplies power to the drive circuit power supply 2 for supplying power to the drive circuit and power to the CPU 42. A CPU internal power supply 3 to be supplied and a sensor power supply 4 to supply electric power to the sensor (not shown) are provided.
The ignition switch 31 is connected with a diode 32 for preventing backflow. When the battery voltage is 14V, the voltage supplied to the power supply circuit 1 due to the voltage drop caused by the diode 32 is, for example, 13.3V. It has become.
[0019]
The power supply circuit 1 includes a primary power regulator 11 that is connected in series to the ignition switch 31 and reduces the voltage supplied via the ignition switch 31 to a predetermined primary power supply voltage, and the primary power regulator 11. Are connected in series with each other to reduce the primary power supply voltage to a predetermined secondary power supply voltage, and are connected in parallel to each other , that is, the secondary power supply first regulators. 21, a secondary power source second regulator 22, and a secondary power source third regulator 23.
[0020]
As the three secondary power regulators 21, 22, and 23, dropper type transistors are used, respectively.
The secondary power supply first regulator 21 reduces the supplied voltage (primary power supply voltage) to 5.1 V (this is the secondary power supply voltage) which is the drive voltage of the drive circuit described above, and supplies power for the drive circuit. 2 is supplied.
The secondary power supply second regulator 22 reduces the supplied voltage (primary power supply voltage) to 3.3 V (this is the secondary power supply voltage) which is the driving voltage of the CPU 42, thereby supplying the internal power supply 3 for the CPU. Supply.
The secondary power supply third regulator 23 lowers the supplied voltage (primary power supply voltage) to 5 V (this is the secondary power supply voltage) which is the driving voltage of the sensor and supplies it to the sensor power supply 4. .
[0021]
The primary power supply regulator 11 is constituted by a switching regulator having a switching element 111. That is, the primary power supply regulator 11 includes a switching element 111 that forms a frequency according to the monitor voltage obtained from the monitor circuit 112, a diode 113 that equalizes the ON / OFF voltage by the switching element 111, a coil inductance 114, A capacitor 115 is provided, and the voltage supplied from the ignition switch 31 is reduced to the primary power supply voltage. In the present embodiment, the primary power supply voltage is lower than 7V, which is the CPU withstand voltage, and is formed by each of the secondary power supply regulators 21, 22, 23. The voltage is set higher than the secondary power supply voltage in the range of 1V, for example, 6.5V.
[0022]
Further, a voltage monitoring circuit 43 as a drive circuit is connected to the CPU 42. The voltage monitoring circuit 43 monitors the voltage supplied to the CPU 42. When a voltage higher than a preset voltage (for example, 4V) is supplied, the voltage monitoring circuit 43 outputs a cutoff signal to cut off the cutoff relay 45. Operate.
[0023]
Next, the operation of the power supply circuit according to the embodiment will be described.
a) When no abnormality has occurred in the normal control unit ECU, the battery voltage (13.3 V) supplied via the ignition switch 31 is supplied to the primary power supply voltage (6. 5V) and supplied to the secondary power regulators 21, 22, and 23. The primary power supply regulator 11 is configured by a switching regulator and performs a voltage drop of 6.8 V. The loss in the primary power supply regulator 11 is extremely low, for example, about 0.15 W.
[0024]
The voltage reduced to the primary power supply voltage as described above is further reduced to the secondary power supply voltage (for example, 5.1 V) and supplied to the drive circuit power supply 2 in the secondary power supply first regulator 21. A drive circuit (not shown) including the voltage monitoring circuit 43 is driven. Here, the amount of voltage drop in the secondary power source first regulator 21 is as low as about 1.4V. Therefore, a dropper-type transistor is used as the secondary power source first regulator 21, but when the current loss in the secondary power source first regulator 21 is assumed to be 70 mA, the loss is as extremely low as 0.11 W. Value.
[0025]
In the secondary power source second regulator 22, the primary power source voltage is lowered to the secondary power source voltage (for example, 3.3 V) and supplied to the CPU power source 3, thereby driving the CPU 42. Here, the amount of voltage drop in the secondary power source second regulator 22 is about 3.2 V and is extremely low. Therefore, assuming that the current loss in the secondary power source second regulator 22 is 90 mA, the loss is as extremely low as 0.29 W.
[0026]
Further, in the secondary power source third regulator 23, the primary power source voltage is lowered to the secondary power source voltage (for example, 5V) and supplied to the sensor power source 4, and the sensor (not shown) is driven. Here, the amount of voltage drop in the secondary power source third regulator 23 is about 1.5 V and is extremely low. Therefore, assuming that the current loss in the secondary power source third regulator 23 is 30 mA, the loss is as extremely low as 0.05 W.
[0027]
As described above, in the present embodiment, the total loss of the primary power supply regulator 11 and the secondary power supply regulators 21, 22, and 23 is 0.6 W. This is because the primary power supply regulator 11 is not provided. By using only the secondary power supply regulators 21, 22, and 23, the supply voltage of 13.3V can be made extremely small as compared with the case where the supply voltage is lowered to the secondary power supply voltage.
Incidentally, when the secondary power source first regulator 21 reduces the voltage from 13.3 V to 5.1 V, assuming that the current loss is 70 mA as in the embodiment, the loss is 0.57 W. When the secondary power source second regulator 22 reduces the voltage from 13.3 V to 3.3 V, assuming that the current loss is 90 mA as in the embodiment, the loss is 0.90 W. When the secondary power source third regulator 23 reduces the voltage from 13.3 V to 5 V, assuming that the current loss is 30 mA as in the embodiment, a loss of 0.25 W is obtained. Therefore, the total loss is 1.7 W.
As described above, in the present embodiment, the energy loss of the power supply voltage can be largely suppressed, and thereby the heat generation amount can be greatly reduced. Therefore, the heat radiation countermeasure cost can be reduced as compared with the conventional case.
[0028]
b) When an abnormality occurs When an abnormality occurs in the primary power supply regulator 11 and the primary power supply voltage cannot be lowered to the primary power supply voltage, the ignition voltage is applied to each of the secondary power supply regulators 21, 22, and 23. Supplied.
Then, in each of the secondary power regulators 21, 22 and 23, the secondary power supply voltage is lowered to the set secondary power supply voltage.
Therefore, a preset secondary power supply voltage is supplied to the drive circuit, the CPU 42, and the sensor, so that no malfunction occurs.
In this case, since the amount of heat generated in each of the secondary power supply regulators 21, 22, and 23 increases, it is preferable to monitor the primary power supply voltage and notify a warning lamp or the like in the event of an abnormality. .
[0029]
Next, when any abnormality occurs in any or all of the three secondary power supply regulators 21, 22, and 23, the primary power supply voltage formed by the primary power supply regulator 11 is supplied to the drive circuit, the CPU 42, and the sensor. Any or all of them will be supplied.
In this case, since the primary power supply voltage is set lower than the CPU withstand voltage, the CPU 42 is not damaged. Also, the drive circuit and the sensor are not damaged because the primary voltage is slightly higher than the normal drive voltage.
[0030]
Further, the voltage monitoring circuit 43 monitors the secondary power supply regulator 21, and when an abnormality occurs in the secondary voltage, it forms a system shut-off state in which the shut-off relay 45 is operated to prohibit the drive of the solenoid 41. To do.
When the secondary power supply regulators 21, 22, and 23 return to normal and a normal secondary power supply voltage is formed, the voltage monitoring circuit 43 stops the interruption of the interruption relay 45.
That is, even if an abnormality occurs in the secondary power supply regulators 21, 22, and 23, the CPU 42 is not destroyed. Therefore, the operation check of the CPU 42 is unnecessary, and when the secondary power supply voltage returns to normal, the system is shut down. Just stop.
Therefore, it is possible to eliminate the configuration for checking the operation of the CPU 42 and simplify the configuration.
In addition, even if an abnormality occurs in the secondary power supply regulators 21, 22, and 23, the voltage monitoring circuit 43 is supplied only with a voltage lower than the withstand voltage of the CPU, so that the shut-off state is maintained by operating with the ignition voltage Is also unnecessary. Therefore, this configuration can be eliminated and the configuration can be simplified.
[0031]
As described above, in the present embodiment, only one primary power supply regulator 11 composed of a switching regulator with a small calorific value is provided, and the voltage supplied from the ignition switch 31 is used as the withstand voltage of the CPU 42. Therefore, the effects listed below can be obtained.
a) The total amount of heat generated can be reduced, and the structure for heat dissipation can be simplified to reduce the cost.
b) If any of the primary power supply regulator 11 and the secondary power supply regulators 21, 22, 23 fails, the CPU 42 is not supplied with a voltage exceeding the CPU withstand voltage, thereby preventing the CPU 42 from being destroyed. And reliability can be improved.
c) Since the destruction of the CPU 42 can be surely prevented as described above, the system shut-off configuration is simply a shut-down when the voltage is abnormal, a configuration for checking the operation of the CPU 42, or an ignition voltage It is possible to eliminate the configuration that operates in order to maintain the system shut-off state, thereby simplifying the apparatus and reducing the cost.
[0032]
In order to obtain the above effect, the switching regulator type primary power regulator 11 is provided as described above. Although this switching regulator is more expensive than the drop type, in the present embodiment, since only one of them is added, the cost increase can be minimized.
That is, by using switching regulators for all of the secondary power supply regulators 21, 22, and 23 shown in the second embodiment, the amount of heat generation can be further suppressed, but in that case, it becomes extremely expensive.
[0033]
The embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiments, and departs from the gist of the invention according to each claim of the claims. Unless otherwise, design changes and additions are permitted.
For example, in the embodiment, a switching regulator is used as the primary power supply regulator 11. However, even if a dropper type transistor is used, the operation check of the CPU, which is the object of the invention according to claim 1, is performed. It is possible to omit the configuration to be performed and the configuration to maintain the system shutdown state, and it is possible to improve the reliability while reducing the cost.
Further, the primary power supply voltage formed by the primary power supply regulator 11 is not limited to the value shown in the embodiment as long as it is lower than the withstand voltage of the CPU and is higher than the secondary power supply voltage. .
Each secondary power supply voltage is also shown as an example, and is not limited to these values.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a control unit to which a power supply circuit according to an embodiment is applied.
[Explanation of symbols]
ECU control unit 1 Power supply circuit 2 Drive circuit power supply 3 CPU internal power supply 4 Sensor power supply 11 Primary power supply regulator 21 Secondary power supply first regulator 22 Secondary power supply second regulator 23 Secondary power supply third regulator 31 Ignition switch 32 Diode 41 Solenoid 42 CPU
43 voltage monitoring circuit 44 driving transistor 45 cutoff relay 111 switching element 112 monitor circuit 113 diode 114 coil inductance 115 capacitor

Claims

所定電圧の電力を供給する定電源と、この定電源から電力が供給されて駆動するＣＰＵを含む電力供給対象と、の間に介在されて、前記定電源から供給される電圧を前記電力供給対象に対応した複数種類の電圧に低下させて供給する電源回路において、
前記定電源から供給される電圧を所定の１次電源電圧に降下させる１次電源レギュレータと、
この１次電源レギュレータに直列に接続され、前記１次電源電圧を電力供給対象に対応した複数種類の２次電源電圧に降下させる互いに並列に接続された複数の２次電源レギュレータと、
を備え、
前記１次電源電圧を、前記ＣＰＵが破壊されない上限の電圧であるＣＰＵ耐電圧以下の電圧に設定したことを特徴とする電源回路。A voltage supplied from the constant power supply is interposed between a constant power supply that supplies power of a predetermined voltage and a power supply target that includes a CPU that is driven by power supplied from the constant power supply. In a power supply circuit that supplies a plurality of types of voltages that correspond to
A primary power supply regulator that drops a voltage supplied from the constant power supply to a predetermined primary power supply voltage;
A plurality of secondary power supply regulators connected in parallel to each other, connected in series to the primary power supply regulator, and dropping the primary power supply voltage into a plurality of types of secondary power supply voltages corresponding to a power supply target;
With
The power supply circuit, wherein the primary power supply voltage is set to a voltage equal to or lower than a CPU withstand voltage, which is an upper limit voltage at which the CPU is not destroyed.

請求項１に記載の電源回路において、
前記１次電源レギュレータを、１次電源電圧に応じた周波数で駆動して電源低下量の調整を行うスイッチングレギュレータで構成し、一方、複数の２次電源レギュレータを、それぞれドロッパタイプトランジスタで構成したことを特徴とする電源回路。The power supply circuit according to claim 1,
The primary power supply regulator is configured by a switching regulator that drives the frequency according to the primary power supply voltage and adjusts the amount of power decrease, while the plurality of secondary power supply regulators are each configured by a dropper type transistor. A power circuit characterized by.

請求項２に記載の電源回路において、
この電源回路を、車両に搭載されたブレーキ装置の制御を行う制御ユニットに設けたことを特徴とする電源回路。The power supply circuit according to claim 2,
A power supply circuit comprising the power supply circuit provided in a control unit that controls a brake device mounted on a vehicle.