JP6809489B2 - 昇圧型スイッチング電源回路 - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について図1〜図6を参照して説明する。
図1に示す電源システム1は、車両に搭載されるData Communication Module、つまりDCMと称される無線通信ECUに用いられる。
[1]故障検出処理について
電源回路8では、昇圧制御回路12による昇圧動作の実行に先立って、トランジスタQ4の故障を検出するための処理である故障検出処理が行われる。具体的には、電源回路8では、例えば起動時に故障検出処理が実行される。なお、起動時とは、電源投入時、つまり電源回路8に対して電圧BUBの供給が開始されたときのことである。
トランジスタQ4に故障が生じていない正常時における電源回路8の動作について図3を参照して説明する。なお、図3などにおいて、電流検出信号ISは、紙面の都合上、比較的緩やかに上昇するような波形として示しているが、実際はさらに急峻に上昇するような信号波形となっている。
トランジスタQ2のオン抵抗:25mΩ
インダクタL1の等価直列抵抗:34mΩ
トランジスタQ4のオン抵抗:19mΩ
抵抗R1の抵抗値:33mΩ
回路基板などの寄生抵抗:50mΩ
したがって、入力端子5からグランド線Lgへと至る経路の抵抗値は、186mΩとなっている。
トランジスタQ4にショート故障が生じているショート故障発生時における電源回路8の動作について図5を参照して説明する。なお、この場合、トランジスタQ1、Q2がオン駆動される時点、つまり時刻t2までの動作は、正常時の動作と同様である。ただし、この場合、トランジスタQ4はショート故障している。そのため、トランジスタQ1、Q2がオン駆動されると、直ちにトランジスタQ4に電流が流れ、これに伴い、電流検出信号ISが上昇する。
トランジスタQ4にオープン故障が生じているオープン故障発生時における電源回路8の動作について図6を参照して説明する。なお、この場合、トランジスタQ4がオン駆動される時点、つまり時刻t3までの動作は、正常時の動作と同様である。ただし、この場合、トランジスタQ4はオープン故障しているため、トランジスタQ4がオン駆動されても、トランジスタQ4に電流は流れない。
電源回路8では、昇圧制御回路12による昇圧動作の実行に先立って、故障検出制御回路15によりトランジスタQ3、Q4の駆動が制御されるようにセレクタ16の切替動作が行われる。そして、故障検出制御回路15は、トランジスタQ4をオン駆動し、電流検出部19による電流の検出結果に基づいてトランジスタQ4のオープン故障を検出する。電源回路8において、トランジスタQ4がオープン故障している場合、トランジスタQ4がオン駆動されたとしても、トランジスタQ4に流れる電流は増加することがない。そのため、上記オープン故障の検出では、トランジスタQ4に流れる電流が所定の検出閾値に達しない場合にトランジスタQ4がオープン故障していると判断することができる。
以下、第2実施形態について図7を参照して説明する。
図7に示すように、本実施形態の電源システム21が備える電源回路22は、第1実施形態の電源回路8と同様の昇圧型スイッチング電源回路である。ただし、電源回路22は、電源回路8に対し、トランジスタQ3に代えてダイオードD21を備えたダイオード整流の構成となっている点が異なる。
以下、第3実施形態について図8を参照して説明する。
図8に示すように、本実施形態の電源システム31が備える電源回路32は、第1実施形態の電源回路8と同様の昇圧型スイッチング電源回路である。ただし、電源回路32は、電源回路8に対し、電流検出部19に代えて電流検出部33を備えている点が異なる。電流検出部33は、電流検出部19と同様の構成、つまり抵抗R1および検出回路13を備えている。ただし、この場合、検出回路13のコンパレータCP1は、抵抗R1の低電位側の電位であるグランドを基準電位として動作するようになっている。
以下、第4実施形態について図9を参照して説明する。
図9に示すように、本実施形態の電源システム41が備える電源回路42は、第3実施形態の電源回路32と同様の昇圧型スイッチング電源回路である。ただし、電源回路42は、電源回路32に対し、電流検出部33に代えて電流検出部43を備えている点が異なる。
以下、第5実施形態について図10を参照して説明する。
図8に示すように、本実施形態の電源システム51が備える電源回路52は、第1実施形態の電源回路8に対し、制御回路11に代えて制御回路53を備えている点が異なる。制御回路53は、制御回路11と同様の構成に加え、トランジスタQ3、Q4および抵抗R1を備えている。
以下、第6実施形態について図11を参照して説明する。
一般に、昇圧型スイッチング電源回路は、オンすることによりインダクタに流れる電流を増加させるスイッチング素子に過電流判定閾値を超える過大な電流が流れたことを検出するための過電流検出回路を備えている。このような過電流検出回路の構成の少なくとも一部を共用化することにより、トランジスタQ4に流れる電流を検出する電流検出部を構成することが可能である。
以下、第7実施形態について図12を参照して説明する。
図12に示すように、本実施形態の電源システム71が備える電源回路72は、第1実施形態の電源回路8に対し、電流検出部19に代えて電流検出部73を備えている点などが異なる。電流検出部73は、電流検出部19と同様、トランジスタQ4に流れる電流を検出するものであるが、次の点において電流検出部19とは異なる。
以下、第8実施形態について図13および図14を参照して説明する。
図13に示すように、本実施形態の電源システム81が備える電源回路82は、第1実施形態の電源回路8に対し、故障検出制御回路15に代えて故障検出制御回路83を備えている点などが異なる。故障検出制御回路83は、故障検出制御回路15と同様、トランジスタQ4の故障を検出する機能を有する。ただし、故障検出制御回路83は、タイムアウト機能を有しており、外部の制御装置20との間で通信を行うことなく、トランジスタQ4の故障検出を行う。本実施形態の構成では、オープン故障発生時の動作は、図14に示すようなものとなる。
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。
Claims (6)
- インダクタ(L1)と、オンすることにより前記インダクタに流れる電流を増加させるスイッチング素子(Q4)と、を備え、入力端子(5)を介して供給される入力電圧を昇圧する昇圧動作を行う昇圧型スイッチング電源回路(8、22、32、42、52、62、72、82)であって、
前記スイッチング素子の駆動を制御して前記昇圧動作を実行する昇圧制御回路(12)と、
前記スイッチング素子の駆動を制御して前記スイッチング素子の故障を検出する故障検出制御回路(15、64、83)と、
前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部(19、33、43、63、73)と、
前記昇圧制御回路および前記故障検出制御回路のうちいずれか一方が前記スイッチング素子の駆動を制御可能となるように切り替えを行う切替部(16)と、
を備え、
前記昇圧動作の実行に先立って、
前記切替部は、前記故障検出制御回路により前記スイッチング素子の駆動が制御されるように切り替えを行い、
前記故障検出制御回路は、前記スイッチング素子をオン駆動し、前記電流検出部による電流の検出結果に基づいて前記スイッチング素子のオープン故障を検出し、
前記昇圧制御回路は、前記スイッチング素子の駆動を制御するための制御信号を出力し、
前記故障検出制御回路は、前記スイッチング素子の駆動を制御するための制御信号を出力し、
前記切替部は、前記昇圧制御回路および前記故障検出制御回路から出力される各制御信号のうちいずれか一方を出力する切替動作を行うセレクタを備え、前記セレクタから出力される制御信号に基づいて前記スイッチング素子が駆動されることにより、前記昇圧制御回路および前記故障検出制御回路のうちいずれか一方が前記スイッチング素子の駆動を制御可能となるように切り替えを行う昇圧型スイッチング電源回路。 - さらに、前記入力端子から前記インダクタへと至る電源供給経路に直列に介在する通断電用スイッチを備え、
前記通断電用スイッチ(Q1、Q2)のオンとオフは、前記故障検出制御回路により制御され、
前記昇圧動作の実行に先立って、
前記故障検出制御回路は、前記通断電用スイッチをオンし、前記電流検出部による電流の検出結果に基づいて前記スイッチング素子のショート故障を検出する請求項1に記載の昇圧型スイッチング電源回路。 - 前記故障検出制御回路は、前記スイッチング素子のオープン故障の検出に先立って、前記スイッチング素子のショート故障の検出を行う請求項2に記載の昇圧型スイッチング電源回路。
- 前記電流検出部(33、43、63)は、前記スイッチング素子とグランドとの間に直列に介在するように設けられたシャント抵抗(R1)と、前記シャント抵抗の端子電圧に基づいて前記スイッチング素子に流れる電流を検出する検出回路(13、65)と、を備え、
前記検出回路は、前記グランドを基準電位として動作するようになっている請求項1から3のいずれか一項に記載の昇圧型スイッチング電源回路。 - 前記電流検出部(43、63、73)は、
前記スイッチング素子に流れる電流が流れる経路に直列に介在するように設けられたシャント抵抗(R1、R71)と、
前記シャント抵抗の端子電圧を増幅する増幅回路(44)と、
前記増幅回路の出力電圧に基づいて前記スイッチング素子に流れる電流を検出する検出回路(13、65、74)と、
を備える請求項1から3のいずれか一項に記載の昇圧型スイッチング電源回路。 - さらに、前記スイッチング素子に過電流判定閾値を超える過大な電流が流れたことを検出する過電流検出回路(64)を備え、
前記電流検出部(63)は、前記過電流検出回路の構成の少なくとも一部を共用化することにより構成されている請求項1から5のいずれか一項に記載の昇圧型スイッチング電源回路。
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