專利名稱：電源保護(hù)裝置及電子控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源保護(hù)裝置及電子控制裝置，該電源保護(hù)裝置具備 開關(guān)部分、第一短路檢測(cè)部分及重設(shè)部分，開關(guān)部分串聯(lián)連接在從電源向 直流調(diào)節(jié)器供電的供電線上，第一短路檢測(cè)部分使開關(guān)部分導(dǎo)通規(guī)定時(shí)間 后斷開且根據(jù)斷開后直流調(diào)節(jié)器的輸出電壓值來檢測(cè)短路，重設(shè)部分當(dāng)電 源的輸出電壓降低至規(guī)定電壓時(shí)對(duì)第一短路檢測(cè)部分的動(dòng)作進(jìn)行重設(shè)。
背景技術(shù)：
如圖1所示，由升壓DC/DC (直流/直流)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的直流調(diào)節(jié)器 100的結(jié)構(gòu)是利用升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器控制IC (Integrated Circuit,集成 電路)110對(duì)MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)120實(shí)施導(dǎo)通或截止的切換控制，由此，儲(chǔ) 存于線圈130中的能量和電源200的能量重疊，并輸出到負(fù)載電路300。這種電路結(jié)構(gòu)存在如下問題當(dāng)直流調(diào)節(jié)器100或者負(fù)載電路300發(fā) 生短路等異常時(shí)，會(huì)有預(yù)想外的過大電流從電源200流入直流調(diào)節(jié)器100 及負(fù)載電路300，因此構(gòu)成開關(guān)電路400的MOS-FET、 二極管140、線圈 130等有可能發(fā)生故障，所述開關(guān)電路400對(duì)是否從電源200向負(fù)載電路 300供電進(jìn)行切換。為此，如圖l的虛線所示，設(shè)置用于導(dǎo)通或斷開開關(guān)電路400的開關(guān) 電路切換部分600和控制該開關(guān)電路切換部分600的微電腦500，當(dāng)開始 向負(fù)載電路300供電時(shí)，微電腦500執(zhí)行初步檢査，判斷直流調(diào)節(jié)器IOO 或者負(fù)載電路300中是否發(fā)生短路等異常，判斷為發(fā)生了異常后，通過開 關(guān)電路切換部分600斷開開關(guān)電路400,由此防止預(yù)想外的過大電流流入 有可能會(huì)發(fā)生故障的元件。以下，詳細(xì)說明初步檢查。如圖2所示，微電腦500首先通過開關(guān)電 路切換部分600使開關(guān)電路400導(dǎo)通規(guī)定時(shí)間(圖2中為30msec)，然后暫時(shí)斷開，監(jiān)視斷開后直流調(diào)節(jié)器100的輸出電壓的瞬變特性。在該規(guī)定時(shí)間內(nèi)，設(shè)于直流調(diào)節(jié)器100輸出側(cè)的電容器150中儲(chǔ)存了規(guī)定電荷，之后幵關(guān)電路400被斷開，因此儲(chǔ)存于電容器150中的電荷放 電。和正常情況時(shí)相比，發(fā)生短路等異常時(shí)儲(chǔ)存于電容器150中的電荷的 放電更為急劇，因此，可以根據(jù)輸出電壓的降低趨勢(shì)是否急劇來判斷是否 發(fā)生短路等異常。因此，在斷開開關(guān)電路400后的規(guī)定時(shí)刻，直流調(diào)節(jié)器100的輸出電 壓低于預(yù)先設(shè)定的閾值電壓時(shí)，微電腦500判斷發(fā)生了短路等異常。但是，上述初步檢查中，如果直流調(diào)節(jié)器100及負(fù)載電路300中發(fā)生 短路的部位的電阻為零或者100mQ等，電阻值比較小，則在開關(guān)電路400 導(dǎo)通的瞬間，會(huì)有過電流流入直流調(diào)節(jié)器100及負(fù)載電路300中，因此電 源200的輸出電壓降低，會(huì)產(chǎn)生以下問題。通常，為了防止微電腦500誤操作等目的，設(shè)有重設(shè)部分700，當(dāng)電 源200的輸出電壓在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值以下時(shí)，重設(shè)部分700強(qiáng)制性地重 設(shè)微電腦500。在上述情況下，當(dāng)電源200的輸出電壓降低到規(guī)定值以下時(shí)，重設(shè)部 分700工作，對(duì)微電腦500進(jìn)行重設(shè)，為了實(shí)施初步檢查而通過開關(guān)電路 切換部分600導(dǎo)通的開關(guān)電路400被斷開。其結(jié)果是，電源200的輸出電壓恢復(fù)，利用已解除重設(shè)的微電腦500 再次執(zhí)行初步檢查，幵關(guān)電路400導(dǎo)通，但只要在短路狀態(tài)持續(xù)期間，重 設(shè)部分700就會(huì)由于短路電流而重新啟動(dòng)。也就是說，存在如下問題開關(guān)電路400反復(fù)導(dǎo)通、斷開，在此期間 流入的過電流有可能會(huì)破壞開關(guān)電路400、 二極管140、線圈130等元件。為了解決這種問題，考慮有如圖3所示的結(jié)構(gòu)，將用于檢測(cè)是否有過 電流流入負(fù)載側(cè)的電阻R100串聯(lián)連接到電源200的輸出線，利用微電腦 500檢測(cè)該電阻R100兩端的電壓。微電腦500根據(jù)電阻R100兩端的電壓，判斷為有過電流流入負(fù)載側(cè) 時(shí)，無論初步檢査的結(jié)果如何，都會(huì)強(qiáng)制性地?cái)鄮蚤_關(guān)電路400。但是，為了確保能夠根據(jù)電阻RIOO兩端的電壓，準(zhǔn)確并且盡早地檢測(cè)出由于短路而產(chǎn)生的過電流，需要實(shí)施高速釆樣，因此存在需要高價(jià)、 高性能的微電腦500的問題。另外，作為檢測(cè)這種異常的其他電路例，日本專利特開2005 — 121433 號(hào)公報(bào)中公開了一種斷線檢測(cè)電路，通過PWM (Pulse Width Modulation,脈寬調(diào)制)控制來檢測(cè)進(jìn)行工作的負(fù)載電路的斷線等異常。該斷線檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)是通過電流檢測(cè)電路檢測(cè)流入負(fù)載電路的電流，對(duì)檢測(cè)出的電流所對(duì)應(yīng)的電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，將比較結(jié)果輸入到D型觸發(fā)器中。然后，將PWM信號(hào)輸入到D型觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端子， 根據(jù)大約在PWM信號(hào)下降的時(shí)刻輸入到D型觸發(fā)器中的比較結(jié)果，判斷 有無檢測(cè)出斷線。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于以上問題開發(fā)而成，其目的在于提供一種不會(huì)導(dǎo)致直流調(diào) 節(jié)器及負(fù)載電路破損并能夠低價(jià)且準(zhǔn)確地檢測(cè)出短路的電源保護(hù)裝置等。為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明的電源保護(hù)裝置具備開關(guān)部分、第一短路檢 測(cè)部分及重設(shè)部分，開關(guān)部分串聯(lián)連接在從電源向直流調(diào)節(jié)器供電的供電 線上，第一短路檢測(cè)部分使開關(guān)部分導(dǎo)通規(guī)定時(shí)間后斷開且根據(jù)斷開后直 流調(diào)節(jié)器的輸出電壓值來檢測(cè)短路，重設(shè)部分當(dāng)電源的輸出電壓降低至規(guī) 定電壓時(shí)對(duì)第一短路檢測(cè)部分的動(dòng)作進(jìn)行重設(shè)，該電源保護(hù)裝置的特征在 于，具備第二短路檢測(cè)部分和幵關(guān)斷開部分，第二短路檢測(cè)部分根據(jù)開關(guān)部分導(dǎo)通時(shí)流入開關(guān)部分的電流值來檢測(cè)短路，開關(guān)斷開部分當(dāng)?shù)诙搪?檢測(cè)部分檢測(cè)出短路時(shí)無論第一短路檢測(cè)部分對(duì)開關(guān)部分的控制狀態(tài)如 何都將開關(guān)部分強(qiáng)制性地?cái)嚅_。除此之外，參考以下實(shí)施例，可以明確其他發(fā)明。


圖1是目前的電源保護(hù)電路及直流調(diào)節(jié)器的電路圖。 圖2是目前電源保護(hù)電路實(shí)施初步檢査的時(shí)序圖。 圖3是利用軟件實(shí)施過電流檢測(cè)時(shí)的電源保護(hù)電路及直流調(diào)節(jié)器的電 路圖。圖4是本發(fā)明的電源保護(hù)電路的方塊圖。圖5是本發(fā)明的電源保護(hù)電路及直流調(diào)節(jié)器的電路圖。圖6A是第一短路檢測(cè)部分實(shí)施初步檢査的時(shí)序圖。圖6B是表示電壓監(jiān)視器接口電路的說明圖。圖7A是表示第二短路檢測(cè)部分可以實(shí)施短路檢測(cè)的范圍的說明圖。 圖7B是表示第一短路檢測(cè)部分可以實(shí)施短路檢測(cè)的范圍的說明圖。 圖7C是表示第一短路檢測(cè)部分及第二短路檢測(cè)部分可以實(shí)施短路檢測(cè)的范圍的說明圖。圖7D是表示恒流驅(qū)動(dòng)器停止時(shí)第一短路檢測(cè)部分及第二短路檢測(cè)部分可以實(shí)施短路檢測(cè)的范圍的說明圖。圖8是用于說明直流調(diào)節(jié)器啟動(dòng)時(shí)電源保護(hù)裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。 圖9是第二短路檢測(cè)部分具有閾值切換部分時(shí)的電源保護(hù)裝置及直流調(diào)節(jié)器的電路圖。圖10是使用SEPIC (Single Ended Primary Inductance Converter,單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器)電路作為直流調(diào)節(jié)器的電路圖。圖11是使用升降壓轉(zhuǎn)換器作為直流調(diào)節(jié)器的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下，說明本發(fā)明的電源保護(hù)裝置及電子控制裝置。 本實(shí)施形態(tài)以搭載于車輛上的電子控制裝置中內(nèi)置有電源保護(hù)裝置 的情況為例進(jìn)行說明，所述電子控制裝置具備CPU(Central Processor Unit, 中央處理器)以及儲(chǔ)存CPU之控制信息的存儲(chǔ)器，該CPU具有顯示控制 器的功能，對(duì)連接到直流調(diào)節(jié)器的用作負(fù)載的液晶模塊進(jìn)行控制。如圖4所示，電源保護(hù)裝置1具備開關(guān)部分4、第一短路檢測(cè)部分5、 重設(shè)部分6、第二短路檢測(cè)部分7及開關(guān)斷開部分8，開關(guān)部分4具備串 聯(lián)連接到由車載電池構(gòu)成的DC14V電源2向直流調(diào)節(jié)器3供電的供電線 上的MOS-FET41;第一短路檢測(cè)部分5具備CPU，該CPU使開關(guān)部分4 導(dǎo)通規(guī)定時(shí)間后斷開，根據(jù)斷開后直流調(diào)節(jié)器3的輸出電壓值來檢測(cè)短路； 當(dāng)電源2的輸出電壓降低至規(guī)定電壓時(shí)，重設(shè)部分6對(duì)CPU的動(dòng)作進(jìn)行 重設(shè)；第二短路檢測(cè)部分7根據(jù)開關(guān)部分4導(dǎo)通時(shí)流入開關(guān)部分4的電流值來檢測(cè)短路；當(dāng)?shù)诙搪窓z測(cè)部分7檢測(cè)出短路時(shí)，無論第一短路檢測(cè) 部分5對(duì)開關(guān)部分4的控制狀態(tài)如何，開關(guān)斷開部分8都強(qiáng)制性地?cái)嚅_開 關(guān)部分4。如圖5所示，直流調(diào)節(jié)器3由升壓開關(guān)調(diào)節(jié)器和升壓控制電路31構(gòu) 成，升壓開關(guān)調(diào)節(jié)器具備開關(guān)用MOS-FET32、升壓用線圈33和平滑電容 器34等，升壓控制電路31對(duì)升壓開關(guān)調(diào)節(jié)器的MOS-FET32進(jìn)行開關(guān)控 制。利用升壓控制電路并以規(guī)定頻率對(duì)MOS-FET32進(jìn)行開關(guān)控制，由此， MOS-FET32導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存于線圈33中的電動(dòng)勢(shì)與電源2的電壓重疊，被儲(chǔ) 存到電容器中，升壓為規(guī)定電平的直流電壓。升壓控制電路31中內(nèi)置有多個(gè)恒流驅(qū)動(dòng)器311，該恒流驅(qū)動(dòng)器311 由內(nèi)置有第一短路檢測(cè)部分5的電子控制裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，向用于構(gòu)成 液晶模塊背光源的多個(gè)LED (Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)91供應(yīng) 電流。本實(shí)施形態(tài)中，說明了從直流調(diào)節(jié)器3被供電的負(fù)載9是作為液晶模 塊背光源的多個(gè)LED91的情況，但是也可以是如氣囊點(diǎn)火電路等其他任 意的負(fù)載9。開關(guān)部分4具備從電源2向直流調(diào)節(jié)器3供應(yīng)電力或切斷供應(yīng)的 MOS-FET41、和對(duì)MOS-FET41的導(dǎo)通關(guān)斷進(jìn)行切換的MOS-FET切換部 分42。MOS-FET切換部分42由電阻R412、晶體管Q42及多個(gè)電阻R413 R415構(gòu)成，電阻R412連接在MOS-FET41的源柵極之間，晶體管Q42對(duì) MOS-FET41的源柵極間的電壓進(jìn)行控制而對(duì)MOS-FET41的導(dǎo)通關(guān)斷進(jìn) 行切換。根據(jù)來自第一短路檢測(cè)部分5或者開關(guān)斷開部分8的高電平輸出信 號(hào)，通過晶體管Q42使MOS-FET41導(dǎo)通；根據(jù)低電平輸出信號(hào)，通過晶 體管Q42使MOS-FET41關(guān)斷。如上所述，第一短路檢測(cè)部分5內(nèi)置于具備CPU及存儲(chǔ)器的電子控 制裝置中，實(shí)施以下的初步檢查，即，例如當(dāng)分電源開關(guān)(ACC-SW)導(dǎo) 通時(shí)，控制晶體管Q42的基極電壓，從而通過MOS-FET41，對(duì)電源2向直流調(diào)節(jié)器3的供電狀態(tài)進(jìn)行切換控制，檢測(cè)負(fù)載側(cè)的短路狀態(tài)，其中 CPU發(fā)揮顯示控制器的功能，在液晶模塊的顯示部分顯示影像。詳情如圖6A所示，第一短路檢測(cè)部分5使晶體管Q42導(dǎo)通規(guī)定時(shí)間 (MOS-FET41導(dǎo)通操作所需要的時(shí)間，設(shè)定為30msec.)后截止，在其間 及其后規(guī)定短路判斷期間介由電壓監(jiān)視器接口電路51監(jiān)視直流調(diào)節(jié)器3 的輸出電壓而檢測(cè)負(fù)載側(cè)的短路狀態(tài)。如果在短路判斷期間內(nèi)所監(jiān)視的輸出電壓在預(yù)先設(shè)定的第一短路檢 測(cè)閾值電壓以下，則判斷為發(fā)生了短路，然后通過晶體管Q42關(guān)斷 MOS-FET41，停止向直流調(diào)節(jié)器3供電。如果在短路判斷期間內(nèi)所監(jiān)視的輸出電壓高于預(yù)先設(shè)定的第一短路 檢測(cè)閾值電壓，則判斷為正常狀態(tài)，然后通過晶體管Q42將MOS-FET41 導(dǎo)通，向直流調(diào)節(jié)器3供電。在本實(shí)施形態(tài)中，如圖6A所示，在第一短路檢測(cè)部分5向晶體管Q42 輸出的輸出信號(hào)從高電平切換為低電平之前，實(shí)施2次采樣，每次5msec， 切換后實(shí)施5次采樣，合計(jì)7次的采樣期間被設(shè)定為短路判斷期間。另外，電壓監(jiān)視器接口電路51可以由直接對(duì)直流調(diào)節(jié)器3的輸出電 壓進(jìn)行AD (Analog/Digital,模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，如圖 6B所示，也可以由對(duì)串聯(lián)連接的兩個(gè)電阻的分壓值進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn) 換電路構(gòu)成。此外，當(dāng)?shù)谝欢搪窓z測(cè)部分5于初期檢測(cè)為短路狀態(tài)時(shí)，反復(fù)實(shí)施相同的檢測(cè)多次，其結(jié)果，反復(fù)檢測(cè)為短路狀態(tài)后，則判斷為短路狀態(tài)，并 將該異常信息存儲(chǔ)到由非易失性存儲(chǔ)器等構(gòu)成的存儲(chǔ)部分中。對(duì)于存儲(chǔ)部分中所存儲(chǔ)的異常信息，例如可以通過CAN (Controller Area Network,控制器局域網(wǎng))總線等轉(zhuǎn)送到對(duì)異常信息進(jìn)行綜合管理的其他電子控制裝置中進(jìn)行管理。重設(shè)部分6具備電平檢測(cè)電路和CR (Capacitance-Resistance,電容電 阻)時(shí)間常數(shù)電路，電平檢測(cè)電路為了確保正常的CPU動(dòng)作狀態(tài)，對(duì)電 源2的輸出電壓是否降低至規(guī)定電源電壓降低檢測(cè)電平以下進(jìn)行檢測(cè)；CR時(shí)間常數(shù)電路當(dāng)輸出電壓降低至規(guī)定電源電壓降低檢測(cè)電平以下時(shí)，向 CPU輸出規(guī)定時(shí)間重設(shè)信號(hào)。另外，可以利用軟件進(jìn)行重設(shè)處理，取代基于CR時(shí)間常數(shù)電路的CPU 硬件重設(shè)處理，上述軟件可在該輸出電壓降低至電源電壓降低檢測(cè)電平以 下時(shí)，將來自電平檢測(cè)電路的信號(hào)輸出至CPU的插入(割込^)信號(hào)端子，CPU通過插入處理，重新從o號(hào)位置啟動(dòng)程序。負(fù)載側(cè)完全短路時(shí)，由于初步檢查時(shí)流入的過電流，電源2的輸出電 壓降低，重設(shè)部分6對(duì)第一短路檢測(cè)部分5進(jìn)行重設(shè)，重新執(zhí)行初步檢查， 這樣的動(dòng)作被反復(fù)執(zhí)行期間，從電源2反復(fù)流入的過電流有可能會(huì)損壞 MOS-FET41及扼流線圈33等元件。因此，設(shè)有第二短路檢測(cè)部分7及開關(guān)斷開部分8，在第一短路檢測(cè) 部分5實(shí)施短路檢測(cè)前對(duì)短路進(jìn)行檢測(cè)。第二短路檢測(cè)部分7由電阻R71和電壓檢測(cè)電路構(gòu)成，電阻R71串聯(lián) 連接于電源2和MOS-FET41之間，電壓檢測(cè)電路根據(jù)電阻R71兩端的電 壓，對(duì)流入電阻R71的電流進(jìn)行檢測(cè)。如圖5所示，電壓檢測(cè)電路可以由具備晶體管Q7的電路構(gòu)成，當(dāng)電 阻R71兩端的電壓為規(guī)定值以上時(shí)，晶體管Q7導(dǎo)通。第二短路檢測(cè)部分7的結(jié)構(gòu)是用于檢測(cè)短路的閾值以上的電流流入 電阻R71，電阻R71產(chǎn)生相應(yīng)的壓降，使晶體管Q7導(dǎo)通；其輸出信號(hào)被 輸出至開關(guān)斷開部分8。用于檢測(cè)短路的閾值電流所對(duì)應(yīng)的第二短路檢測(cè)閾值電壓取決于電 阻R71的電阻值，被設(shè)定為高于第一短路檢測(cè)部分5的第一短路檢測(cè)閾值 電壓。目的在于避免第二短路檢測(cè)部分7將以下狀態(tài)誤檢測(cè)為短路狀態(tài)，即 MOS-FET41導(dǎo)通，直流調(diào)節(jié)器3啟動(dòng)時(shí)所需的大于穩(wěn)定狀態(tài)的電流流動(dòng) 的狀態(tài)。因此，第二短路檢測(cè)部分7可以檢測(cè)出負(fù)載側(cè)完全短路即所謂的dead short狀態(tài)，但無法檢測(cè)出短路部分的接觸電阻高即所謂的局部短路狀態(tài)。 為了能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出這種局部短路狀態(tài)，設(shè)定了第一短路檢測(cè)閾值電壓。開關(guān)斷開部分8具備晶體管Q8和狀態(tài)保持電路81，晶體管Q8通過 第二短路檢測(cè)部分7的晶體管Q7的導(dǎo)通而被施加基極電壓，使得晶體管Q42關(guān)斷，狀態(tài)保持電路81對(duì)晶體管Q8的輸出電平進(jìn)行鎖存，在晶體管Q8的導(dǎo)通時(shí)刻之后，狀態(tài)保持電路81將開關(guān)部分4維持為斷開狀態(tài)。 狀態(tài)保持電路81例如可以由D型觸發(fā)器及晶體管邏輯電路構(gòu)成。 由于開關(guān)斷開部分8斷開開關(guān)部分4，因此短路被消除后，即在晶體管Q7關(guān)斷的狀態(tài)下，從第一短路檢測(cè)部分5輸入重設(shè)信號(hào)，將狀態(tài)保持電路81重設(shè)。為了防止出現(xiàn)以下情況而設(shè)置了狀態(tài)保持電路81，即在開關(guān)斷開部分 8使開關(guān)部分4成為斷開狀態(tài)后，不利用第二短路檢測(cè)部分7檢測(cè)短路， 晶體管Q7截止，MOS-FET41導(dǎo)通的動(dòng)作反復(fù)執(zhí)行的情況。由于第二短路檢測(cè)部分7由硬件電路構(gòu)成，因此無需使用成本高昂的 高速CPU，可降低成本，并且可以快速檢測(cè)出過電流，從而消除了上述第 一短路檢測(cè)部分5實(shí)施初步檢査時(shí)的問題。以下，根據(jù)圖8的時(shí)序圖，說明直流調(diào)節(jié)器3啟動(dòng)時(shí)電源保護(hù)裝置1 的動(dòng)作。當(dāng)?shù)谝欢搪窓z測(cè)部分5于時(shí)刻Tl導(dǎo)通晶體管Q42，在經(jīng)過規(guī)定時(shí)間 ta(例如30msec.)后的時(shí)刻T3將晶體管Q42截止時(shí)，相應(yīng)地，MOS-FET41 在固有的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通后，在固有的截止時(shí)間內(nèi)截止。M0S-FET41導(dǎo) 通后，對(duì)由電源2供電的直流調(diào)節(jié)器3進(jìn)行升壓驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，當(dāng)?shù)诙搪窓z測(cè)部分7在時(shí)刻T2檢測(cè)出電阻R71兩端的電壓 為第二短路檢測(cè)閾值電壓以上的電壓時(shí)，將開關(guān)斷開部分8的晶體管Q8 導(dǎo)通，通過晶體管Q42將MOS-FET41強(qiáng)制性地截止。也就是說，第二短 路檢測(cè)部分7檢測(cè)出完全短路狀態(tài)。MOS-FET41被強(qiáng)制性地關(guān)斷，于是負(fù)載側(cè)處于完全短路狀態(tài)的直流 調(diào)節(jié)器3的輸出電壓急劇降低，因此在輸出電壓降低至第一短路檢測(cè)閾值 電壓以下的時(shí)刻T2'，第一短路檢測(cè)部分5也檢測(cè)出短路。此時(shí)，MOS-FET41已經(jīng)被第二短路檢測(cè)部分7關(guān)斷，因此不實(shí)施重 設(shè)部分6對(duì)電源電壓的降低檢測(cè)。也就是說，在電源2的輸出電壓小于重設(shè)部分6的電壓降低檢測(cè)閾值 電壓之前，MOS-FET41被關(guān)斷。第二短路檢測(cè)部分7沒有檢測(cè)出負(fù)載側(cè)短路時(shí)，在第一短路檢測(cè)部分5于時(shí)刻T3關(guān)斷MOS-FET41的時(shí)刻前后，以規(guī)定的時(shí)間間隔(例如5msec. 的間隔)，通過電壓監(jiān)視器接口電路51監(jiān)視直流調(diào)節(jié)器3的輸出電壓， 在此期間，若檢測(cè)出該輸出電壓小于第一短路檢測(cè)閾值電壓(T4)，則判 斷負(fù)載側(cè)為局部短路狀態(tài)(疑似短路狀態(tài))，按設(shè)定次數(shù)重復(fù)相同的短路 檢測(cè)動(dòng)作(例如3次)。另外，只要以規(guī)定的時(shí)間間隔檢測(cè)出的直流調(diào)節(jié)器3的輸出電壓值有 1次小于第一短路檢測(cè)閾值，則可以判斷為短路狀態(tài)。如果連續(xù)多次地小 于第一短路檢測(cè)閾值，也可以判斷為短路狀態(tài)。除此之外，根據(jù)以規(guī)定時(shí) 間間隔檢測(cè)出的直流調(diào)節(jié)器3各輸出電壓值的梯度(微分值)，預(yù)測(cè)、判 斷為小于第一短路檢測(cè)閾值，也可以判斷為短路狀態(tài)。重復(fù)設(shè)定次數(shù)的短路檢測(cè)動(dòng)作，在每次判斷為短路時(shí)，出現(xiàn)上述任一 情況而判斷為短路后，將該異常信息存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部分，并且維持 MOS-FET41的關(guān)斷狀態(tài)。另一方面，第一短路檢測(cè)部分5或第二短路檢測(cè)部分7沒有檢測(cè)出短 路時(shí)，即可判斷為正常狀態(tài)，第一短路檢測(cè)部分5將M0S-FET41導(dǎo)通， 維持對(duì)直流調(diào)節(jié)器3的供電狀態(tài)。以下，詳細(xì)說明第一短路檢測(cè)閾值電壓及第二短路閾值電壓。第一短路檢測(cè)部分5的第一短路檢測(cè)閾值電壓是針對(duì)監(jiān)視直流調(diào)節(jié)器 3的輸出電壓例如圖6B所示的A點(diǎn)電壓而設(shè)定。另一方面，第二短路檢測(cè)部分7的第二短路檢測(cè)閾值電壓是針對(duì)流經(jīng) 電阻R71的電流兩端的壓降而設(shè)定。由于兩個(gè)閾值電壓的設(shè)定對(duì)象不同，因此第一短路檢測(cè)閾值電壓和第 二短路檢測(cè)閾值需要在一定相關(guān)關(guān)系下設(shè)定。如圖7A所示，以流動(dòng)于M0S-FET41中的電流為基準(zhǔn)進(jìn)行說明，設(shè) 定用于檢測(cè)所謂完全短路(dead short)的第二短路檢測(cè)閾值電壓時(shí)，考慮 到電路元件特性的差異，使其為比直流調(diào)節(jié)器3啟動(dòng)時(shí)最大電流值大規(guī)定 值的有余裕之值。 '這種情況下，第二短路檢測(cè)部分7會(huì)產(chǎn)生死區(qū)，即無法檢測(cè)出比第二 短路檢測(cè)閾值電壓所對(duì)應(yīng)的電流值小的電流的流動(dòng)，即所謂的局部短路狀 態(tài)。因此，如圖7B所示，設(shè)定第一短路檢測(cè)閾值電壓，使其可檢測(cè)出稍 大于直流調(diào)節(jié)器3啟動(dòng)后正常動(dòng)作時(shí)電流值的電流，以覆蓋該死區(qū)，便可 檢測(cè)出局部短路乃至完全短路的異常。作為顯示控制器的電子控制裝置優(yōu)選具備負(fù)載控制部分，該負(fù)載控制部分在第一短路檢測(cè)部分5實(shí)施初步檢查時(shí)，將多個(gè)恒流驅(qū)動(dòng)器311關(guān)閉， 以停止向連接到直流調(diào)節(jié)器3的負(fù)載即LED陣列9供電。這種情況下，直流調(diào)節(jié)器3不向負(fù)載供電，因此通過設(shè)定第一短路檢 測(cè)閾值電壓，使其可檢測(cè)出稍小于直流調(diào)節(jié)器3啟動(dòng)后正常動(dòng)作時(shí)電流值 的電流，便可如圖7C所示，可以實(shí)施短路檢測(cè)的范圍可向下方擴(kuò)展，即 便是微妙的局部短路狀態(tài)也能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出。除此之外，如圖9所示，第二短路檢測(cè)部分7可構(gòu)造為具備并聯(lián)連接 的兩個(gè)電阻R71、 R73，將用于切斷線路的開關(guān)即MOS-FET71連接到一 側(cè)電阻R73，可以根據(jù)MOS-FET71的狀態(tài)，對(duì)與流動(dòng)于MOS-FET41的 電流所對(duì)應(yīng)的第二短路檢測(cè)閾值電壓進(jìn)行切換。這種結(jié)構(gòu)下，經(jīng)過初步檢査判斷為正常后，通過降低第二短路檢測(cè)閾 值電壓，如圖7D所示，可以檢測(cè)出不僅小于直流調(diào)節(jié)器3啟動(dòng)時(shí)的電流值并且大于正常動(dòng)作時(shí)的電流值的電流，初步檢查之后所發(fā)生的局部短路 可以由第二短路檢測(cè)部分7檢測(cè)出。M0S-FET71由第一短路檢測(cè)部分5控制。初步檢查時(shí)，關(guān)斷 M0S-FET41，使第二短路檢測(cè)閾值電壓上升，初步檢査正常結(jié)束后導(dǎo)通 MOS-FET41，在直流調(diào)節(jié)器3啟動(dòng)后經(jīng)過指定時(shí)間后的穩(wěn)定狀態(tài)下，導(dǎo)通 MOS-FET41,使第二短路檢測(cè)閾值電壓下降。也就是說，第二短路檢測(cè)部分7具備閾值切換部分，可以切換第二短 路檢測(cè)電壓的閾值，在第一短路檢測(cè)部分5沒有檢測(cè)出短路時(shí)，導(dǎo)通 MOS-FET41，通過直流調(diào)節(jié)器3，對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電控制，并利用閾值切換 部分降低短路檢測(cè)電壓的閾值。如上所述，具備CPU的電子控制裝置內(nèi)置有本發(fā)明所述的電源保護(hù) 裝置，所述CPU用于控制連接到直流調(diào)節(jié)器3的負(fù)載。以下，就其他實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。在上述實(shí)施形態(tài)中，針對(duì)具備電平檢測(cè)電路的重設(shè)部分6進(jìn)行了說明，該電平檢測(cè)電路用于檢測(cè)電源2的輸出電壓是否降低至規(guī)定電源電壓降低 檢測(cè)電平以下，但是，包括具備上述閾值切換部分的情況在內(nèi)，都可以由 第二短路檢測(cè)部分7兼作重設(shè)部分6?？梢詷?gòu)造如下向第一短路檢測(cè)部分5輸入開關(guān)斷開部分8的輸出信號(hào)，第一短路檢測(cè)部分5通過重設(shè)而啟動(dòng)時(shí)，如果檢測(cè)出開關(guān)斷開部分8的輸出信號(hào)為短路檢測(cè)電平，則不執(zhí)行初步檢査，直接進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，或者對(duì)狀態(tài)保持電路81重設(shè)后，執(zhí)行普通的初步檢査。在上述實(shí)施形態(tài)中，針對(duì)電源保護(hù)裝置1檢測(cè)出負(fù)載側(cè)短路的情況進(jìn) 行了說明，本發(fā)明中所說的短路還包括由于負(fù)載側(cè)異常而流入過電流的狀 態(tài)。在上述實(shí)施形態(tài)中，針對(duì)以升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器為對(duì)象的電源保護(hù)裝置進(jìn)行了說明，本發(fā)明所述的電源保護(hù)裝置適用于普遍的直流調(diào)節(jié)器3，也適用于降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器、升降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器及串聯(lián)調(diào)節(jié)器。例如，直流調(diào)節(jié)器3可以是圖10所示的可自由升降壓的SEPIC(Single Ended Primary Inductance Converter,單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器)3A，也可以是 圖11所示的升降壓轉(zhuǎn)換器3B。然而，本發(fā)明更適用于調(diào)整電壓的開關(guān)元件并聯(lián)連接到電源線的直流 調(diào)節(jié)器。在上述實(shí)施形態(tài)中，作為內(nèi)置有電源保護(hù)裝置的電子控制裝置，說明 了控制液晶模塊的車載顯示控制器，但內(nèi)置有本發(fā)明電源保護(hù)裝置的車載 電子控制裝置并不僅限顯示控制器，例如也可以是具備CPU以及儲(chǔ)存CPU之控制信息的存儲(chǔ)器的氣囊用車載電子控制裝置等任意車載電子控制裝 置，該CPU將啟動(dòng)車輛氣囊時(shí)向燈絲等通電所用的點(diǎn)火電路作為負(fù)載進(jìn) 行控制。除此之外，內(nèi)置電源保護(hù)裝置的設(shè)備不僅限于車載電子控制裝置，也 可以是例如船舶、飛機(jī)等其他交通工具及OA設(shè)備的電子控制裝置、家電 設(shè)備的電子控制裝置等任意電子控制裝置。同樣，在上述實(shí)施形態(tài)中針對(duì)電源2為車載電池的情況進(jìn)行了說明， 但電源不僅限于車載電池，可以是任意的直流電源。例如，也可以是對(duì)商 用電源進(jìn)行整流后的直流電源。另外，上述實(shí)施形態(tài)僅為本發(fā)明的一個(gè)示例可以在發(fā)揮本發(fā)明作用攻果的范圍內(nèi)適當(dāng)變更、設(shè)計(jì)各方塊的具體結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種電源保護(hù)裝置，具備開關(guān)部分，其串聯(lián)連接在從電源向直流調(diào)節(jié)器供電的供電線上；第一短路檢測(cè)部分，其使上述開關(guān)部分導(dǎo)通規(guī)定時(shí)間后斷開，根據(jù)斷開后上述直流調(diào)節(jié)器的輸出電壓值來檢測(cè)短路；重設(shè)部分，其當(dāng)上述電源的輸出電壓降低至規(guī)定電壓時(shí)，對(duì)上述第一短路檢測(cè)部分的動(dòng)作進(jìn)行重設(shè)；第二短路檢測(cè)部分，其根據(jù)上述開關(guān)部分導(dǎo)通時(shí)流入上述開關(guān)部分的電流值來檢測(cè)短路；以及開關(guān)斷開部分，其當(dāng)上述第二短路檢測(cè)部分檢測(cè)出短路時(shí)，無論第一短路檢測(cè)部分對(duì)上述開關(guān)部分的控制狀態(tài)如何，將上述開關(guān)部分強(qiáng)制性地?cái)嚅_。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)裝置，其中，上述第二短路檢測(cè) 部分由硬件電路構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)裝置，其中，上述開關(guān)斷開部分 具備用于維持上述開關(guān)部分的斷開狀態(tài)的狀態(tài)保持電路，按照由上述第一 短路檢測(cè)部分將上述狀態(tài)保持電路重設(shè)的方式構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)裝置，其中，上述第一短路檢測(cè) 部分反復(fù)多次實(shí)施短路檢測(cè)，并具備存儲(chǔ)部分，該存儲(chǔ)部分用于在每次檢 測(cè)出短路時(shí)存儲(chǔ)異常信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)裝置，其中，當(dāng)上述第一短路檢 測(cè)部分沒有檢測(cè)出短路時(shí)，導(dǎo)通上述開關(guān)部分，并通過上述直流調(diào)節(jié)器向 負(fù)載進(jìn)行供電控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)裝置，其中，上述第二短路檢測(cè)部分兼作上述重設(shè)部分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)裝置，其中，還具備負(fù)載控制部 分，其當(dāng)上述第一短路檢測(cè)部分檢測(cè)出短路時(shí)，停止向與上述直流調(diào)節(jié)器 連接的負(fù)載進(jìn)行供電。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)裝置，其中，上述電源為車載電池，上述直流調(diào)節(jié)器為升壓調(diào)節(jié)器。
9. 一種電源保護(hù)裝置，具備開關(guān)部分，其串聯(lián)連接在電源向直流調(diào)節(jié)器供電的供電線上；第一短路檢測(cè)部分，其使上述開關(guān)部分導(dǎo)通規(guī)定時(shí)間后斷開，根據(jù)斷 開后上述直流調(diào)節(jié)器的輸出電壓值來檢測(cè)短路；重設(shè)部分，當(dāng)上述電源的輸出電壓降低至規(guī)定電壓時(shí)，對(duì)上述第一短 路檢測(cè)部分的動(dòng)作進(jìn)行重設(shè)；第二短路檢測(cè)部分，其根據(jù)上述開關(guān)部分導(dǎo)通時(shí)流入上述開關(guān)部分的 電流值來檢測(cè)短路；以及開關(guān)斷開部分，當(dāng)上述第二短路檢測(cè)部分檢測(cè)出短路時(shí)，無論第一短 路檢測(cè)部分對(duì)上述開關(guān)部分的控制狀態(tài)如何，將上述開關(guān)部分強(qiáng)制性地?cái)?幵，其中，上述第二短路檢測(cè)部分由電壓檢測(cè)電路構(gòu)成，該電壓檢測(cè)電路 檢測(cè)與上述開關(guān)部分串聯(lián)連接的電阻兩端的電壓，上述第二短路檢測(cè)部分 的短路檢測(cè)電壓的閾值設(shè)定為大于上述第一短路檢測(cè)部分的短路檢測(cè)電 壓閾值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源保護(hù)裝置，其中，上述第二短路檢測(cè) 部分由硬件電路構(gòu)成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源保護(hù)裝置，其中，上述開關(guān)斷開部分 具備用于維持上述開關(guān)部分的斷開狀態(tài)的狀態(tài)保持電路，按照由上述第一 短路檢測(cè)部分將上述狀態(tài)保持電路重設(shè)的方式構(gòu)成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源保護(hù)裝置，其中，上述第一短路檢測(cè) 部分反復(fù)多次實(shí)施短路檢測(cè)，并具備存儲(chǔ)部分，該存儲(chǔ)部分用于在每次檢 測(cè)出短路時(shí)存儲(chǔ)異常信息。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源保護(hù)裝置，其中，當(dāng)上述第一短路檢測(cè)部分沒有檢測(cè)出短路時(shí)，導(dǎo)通上述開關(guān)部分，并通過上述直流調(diào)節(jié)器向 負(fù)載進(jìn)行供電控制。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源保護(hù)裝置，其中，上述第二短路檢測(cè)部分具備對(duì)上述短路檢測(cè)電壓的閾值進(jìn)行切換的閾值切換部分，當(dāng)上述第 一短路檢測(cè)部分沒有檢測(cè)出短路時(shí)，導(dǎo)通上述開關(guān)部分，并通過上述直流調(diào)節(jié)器對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電控制，同時(shí)利用上述閾值切換部分降低短路檢測(cè)電 壓的閾值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源保護(hù)裝置，其中，上述第二短路檢測(cè) 部分兼作上述重設(shè)部分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源保護(hù)裝置，其中，還具備負(fù)載控制部分，其當(dāng)上述第一短路檢測(cè)部分檢測(cè)出短路時(shí)，停止向與上述直流調(diào)節(jié)器 連接的負(fù)載進(jìn)行供電。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源保護(hù)裝置，其中，上述電源為車載電 池，上述直流調(diào)節(jié)器為升壓調(diào)節(jié)器。
18. —種電子控制裝置，具備 對(duì)連接到直流調(diào)節(jié)器的負(fù)載進(jìn)行控制的CPU; 存儲(chǔ)上述CPU的控制信息的存儲(chǔ)器；以及對(duì)從電源向上述直流調(diào)節(jié)器的供電進(jìn)行控制的電源保護(hù)裝置； 上述電源保護(hù)裝置具備-開關(guān)部分，其串聯(lián)連接在從電源向直流調(diào)節(jié)器供電的供電線上；第一短路檢測(cè)部分，其使上述開關(guān)部分導(dǎo)通規(guī)定時(shí)間后斷開，根據(jù)斷開后上述直流調(diào)節(jié)器的輸出電壓值來檢測(cè)短路；重設(shè)部分，其當(dāng)上述電源的輸出電壓降低至規(guī)定電壓時(shí)，對(duì)上述第一 短路檢測(cè)部分的動(dòng)作進(jìn)行重設(shè)；第二短路檢測(cè)部分，其根據(jù)上述開關(guān)部分導(dǎo)通時(shí)流入上述開關(guān)部分的 電流值來檢測(cè)短路；以及開關(guān)斷開部分，其當(dāng)上述第二短路檢測(cè)部分檢測(cè)出短路時(shí)，無論第一 短路檢測(cè)部分對(duì)上述開關(guān)部分的控制狀態(tài)如何，將上述開關(guān)部分強(qiáng)制性地 斷開。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子保護(hù)裝置，其中，上述第二短路檢 測(cè)部分由電壓檢測(cè)電路構(gòu)成，該電壓檢測(cè)電路檢測(cè)與上述開關(guān)部分串聯(lián)連 接的電阻兩端的電壓，上述第二短路檢測(cè)部分的短路檢測(cè)電壓的閾值設(shè)定 為大于上述第一短路檢測(cè)部分的短路檢測(cè)電壓閾值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電源保護(hù)裝置，其具備開關(guān)部分(4)、第一短路檢測(cè)部分(5)、第二短路檢測(cè)部分(7)及開關(guān)斷開部分(8)，開關(guān)部分(4)串聯(lián)連接在電源(2)向直流調(diào)節(jié)器(3)供電的供電線上，第一短路檢測(cè)部分(5)使開關(guān)部分(4)導(dǎo)通規(guī)定時(shí)間后斷開，根據(jù)斷開后直流調(diào)節(jié)器(3)的輸出電壓值來檢測(cè)短路，第二短路檢測(cè)部分(7)根據(jù)開關(guān)部分(4)導(dǎo)通時(shí)流入開關(guān)部分(4)的電流值來檢測(cè)短路，當(dāng)?shù)诙搪窓z測(cè)部分(7)檢測(cè)出短路時(shí)，無論第一短路檢測(cè)部分(5)對(duì)開關(guān)部分(4)的控制狀態(tài)如何，開關(guān)斷開部分(8)都會(huì)強(qiáng)制性地?cái)嚅_開關(guān)部分(4)。
文檔編號(hào)H02H7/122GK101335449SQ20081012742
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者佃浩司, 松本敏浩 申請(qǐng)人:富士通天株式會(huì)社