專利名稱：車載用控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車載用控制裝置，特別涉及用于車載用控制裝置的電源IC的電源輸 入部的電路。
背景技術(shù)：
在使車載用控制裝置(E⑶)工作的情況下，一般方法是通過(guò)將電池的正端子與 E⑶電源輸入端子連接、將電池的負(fù)端子與GND連接，而對(duì)E⑶供給電源使其工作。但是，可 能因人為失誤而使電池的端子相反地連接，在沒(méi)有實(shí)施反向連接對(duì)策的ECU中，內(nèi)部電路 會(huì)被破壞。因此，需要在ECU電源輸入部中構(gòu)成反接保護(hù)電路。
以往使用在電源輸入部中連接二極管的方法作為反接保護(hù)電路。在反向連接電池 的情況下，因?yàn)槎O管的整流作用而截?cái)鄰碾娫碔C對(duì)電池流過(guò)的電流的通路，所以對(duì)電源 IC施加的電壓幾乎為0V。
但是，該方式中在正常連接電池的情況下，會(huì)產(chǎn)生與二極管的順?lè)较螂妷合鄳?yīng)的 電壓降，所以在電池電壓例如降低至ECU的可工作電壓程度的情況下，存在用于使ECU工作 的電壓不足、發(fā)生ECU復(fù)位的可能性。
此外，專利文獻(xiàn)I中，公開了使用MOSFET代替二極管，不會(huì)產(chǎn)生電壓降的反接防止 電路的技術(shù)。
先行技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開平7-244584號(hào)公報(bào) 發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
使用二極管的現(xiàn)有的反接保護(hù)電路中，在電池電壓降低的情況下，存在不能夠供 給電源IC工作所需的電壓、E⑶工作不良的可能性。此外，專利文獻(xiàn)I的反接防止電路中， 沒(méi)有考慮和公開從輸入端子發(fā)生浪涌的情況的FET的保護(hù)，所以會(huì)發(fā)生浪涌發(fā)生時(shí)FET破 壞、從電源流過(guò)異常電流等問(wèn)題。
于是，本發(fā)明目的在于提供一種用MOSFET代替二極管，在發(fā)生浪涌時(shí)也能夠保護(hù) MOSFET的電源輸入部的電路結(jié)構(gòu)。
用于解決課題的方法
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括在車載蓄電池與使來(lái)自上述車載蓄電池 的輸出電壓降低至規(guī)定值的電源IC之間連接的第一 FET ;控制上述第一 FET的0N/0FF的 第二 FET;在上述第二 FET的柵極與上述車載蓄電池的+端子之間串聯(lián)連接的第一電阻；在 上述第二 FET的柵極與接地之間連接的第一浪涌電壓保護(hù)元件；在上述第一 FET的源極與 上述電源IC之間串聯(lián)連接的線圈；在上述第一 FET的源極與上述第二 FET的漏極之間連 接的第二電阻；連接在上述電源IC的輸入側(cè)的電容器；在上述第一 FET的柵極與上述第二FET的漏極之間串聯(lián)連接的第三電阻；和連接在上述電源IC的輸入側(cè)的第二浪涌電壓保護(hù)元件。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，即使在裝載于車輛的電池的電壓降低到E⑶的可工作電壓附近時(shí)， 也能夠保證E⑶工作，此外，在反向連接電源端子的情況下，也能夠保護(hù)E⑶內(nèi)部電路。進(jìn)而，在發(fā)生浪涌時(shí)能夠保護(hù)ECU內(nèi)部電路，防止ECU復(fù)位。


圖1是使用二極管的反接保護(hù)電路。
圖2是日本特開平1-177865號(hào)公報(bào)的開關(guān)電源電路。
圖3是本發(fā)明的能夠保證電池電壓6V工作的反接保護(hù)電路。
圖4是帶診斷功能的反接保護(hù)電路?！?br> 圖5是實(shí)施例2中的P溝道MOSFET的ON電阻增加故障時(shí)的診斷圖。
圖6是實(shí)施例2中的P溝道MOSFET的短路故障時(shí)的診斷圖。
圖7是使電源輸入部與電源IC 一體化的電路。
圖8是將壓敏電阻(varistor)用于η溝道MOSFET的柵極保護(hù)的電路。
符號(hào)說(shuō)明
I P 溝道 MOSFET
2 η 溝道 MOSFET
3、4齊納二極管
5 線圈
6、7、8 電阻
9電解電容器
10 電池
11 電源 IC
12、13差動(dòng)放大電路
14基準(zhǔn)電壓
15 MPU
16壓敏電阻具體實(shí)施方式
用圖1說(shuō)明使用二極管的反接保護(hù)電路。根據(jù)如圖1所示的在ECU的電源輸入部中連接二極管的方法，即使在ECU上反向連接電池的情況下，從ECU內(nèi)的電源IC流向電池的電流的通路被截?cái)?，所以?duì)電源IC施加的電壓幾乎為0V。
如上所述，作為反接保護(hù)電路，圖1的電路是理想的，但在正常連接電池端子的情況下，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)于二極管的順?lè)较螂妷旱碾妷航?。在電源電壓降低至ECU的可工作電壓 (例如6V)程度的情況下，存在用于使ECU工作的電壓不足、發(fā)生ECU復(fù)位的可能性。
用圖2說(shuō)明使用MOSFET代替二極管的不產(chǎn)生電壓降的反接防止電路。
圖2的電路包括在輸入端子與輸出端子之間安裝的反接保護(hù)用FET ;進(jìn)行該FET的開關(guān)的開關(guān)用FET ;在兩個(gè)FET之間安裝的電阻和二極管；和用于對(duì)柵極電壓分壓的電阻。這樣的結(jié)構(gòu)中，發(fā)生浪涌時(shí)開關(guān)用FET會(huì)破損，從輸入端子流入異常電流。本發(fā)明中， 對(duì)于開關(guān)用FET，通過(guò)在其柵極使用齊納二極管，而實(shí)現(xiàn)發(fā)生浪涌時(shí)防止FET破壞。以下根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例加以說(shuō)明。
實(shí)施例1
圖3是即使電池電壓降低至作為E⑶的可工作電壓的6V程度時(shí)也能夠保證E⑶ 工作的反接保護(hù)電路的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖3的實(shí)施例中，由P溝道MOSFETUn溝道M0SFET2、齊納二極管3、齊納二極管4、 抑制電流逆流的線圈5、保持P溝道MOSFETI的源極與η溝道M0SFET2的漏極之間的電壓差的電阻6、在P溝道M0SFET1短路破壞時(shí)保護(hù)電路的電阻7、在η溝道M0SFET2短路破壞時(shí)保護(hù)電路的電阻8、抑制對(duì)電源IC的輸入電壓的變動(dòng)的電解電容器9、對(duì)ECU供給電壓的電池10、生成使E⑶內(nèi)部的IC工作的電壓的電源ICll構(gòu)成。
圖3中，在正常連接電池10的情況下，通過(guò)P溝道M0SFET1的寄生二極管，對(duì)電源 ICll供給電壓。此外，通過(guò)使η溝道M0SFET2為ON、p溝道M0SFET1的柵極為L(zhǎng)ow，而在p 溝道M0SFET1的柵極-源極間產(chǎn)生電位差。然后，因?yàn)镻溝道M0SFET1為0N，所以在電池 10與電源ICll之間不會(huì)像圖1的電路那樣產(chǎn)生電壓降，所以在電池10的電壓降低至E⑶ 可工作電壓6V程度的情況下也能夠保證E⑶工作。
另一方面，圖3中，在反向連接電池10的端子的情況下，η溝道M0SFET2成為OFF 狀態(tài)，P溝道M0SFET1也是OFF狀態(tài)，所以從電源ICll流向電池10的電流的通路被截?cái)唷?因此，能夠防止電源ICll破損。
圖3中，在E⑶通常工作時(shí)，在從與電池10端子連接的負(fù)載發(fā)生負(fù)浪涌的情況下， η溝道M0SFET2成為OFF狀態(tài)，ρ溝道M0SFET1的柵極-源極間的電位差消失而成為OFF狀態(tài)，所以從電源ICll流向電池10的電流的通路被截?cái)唷Ｒ虼?，可以保持?duì)電壓ICll供給的電壓，防止因電池電壓降低引起的E⑶復(fù)位。此外，從發(fā)生負(fù)浪涌起到ρ溝道M0SFET1成為OFF之間，會(huì)產(chǎn)生從電源ICll到電源10方向的電流的旁通，但線圈5使旁 通的電流的相位延遲，進(jìn)而，電解電容器9起到保持對(duì)電源ICll供給的電壓的作用。
圖3中，在E⑶通常工作時(shí)電池10電壓輸入部中發(fā)生正浪涌的情況下，通過(guò)齊納二極管3使η溝道M0SFET2的柵極電壓固定為齊納電壓，所以能夠保護(hù)η溝道M0SFET2。此夕卜，通過(guò)電阻8能夠?qū)崿F(xiàn)η溝道M0SFET2短路故障的情況下防止電池10與接地短路。此外， 通過(guò)由齊納二極管4保護(hù)電源IC11，E⑶能夠持續(xù)通常工作。
根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)樵诎l(fā)生浪涌的情況下也可以保護(hù)η溝道M0SFET2，所以可以保證使P溝道M0SFET1的柵極開關(guān)的功能。由此，能夠使異常電流不會(huì)流向電源1C，所以在發(fā)生浪涌時(shí)也能夠保證E⑶的動(dòng)作。
實(shí)施例2
圖4是設(shè)置了 ρ溝道M0SFET1的故障診斷的實(shí)施例。
圖4的實(shí)施例中，在圖3的電路上，加上檢測(cè)ρ溝道M0SFET1的源極-漏極間的電壓差的差動(dòng)放大電路12、檢測(cè)電阻7的電壓差的差動(dòng)放大電路13、差動(dòng)放大電路12的基準(zhǔn)電壓14、MPU15構(gòu)成?？梢詮碾娫碔Cll供給電壓，也可以兼用進(jìn)行用于由ECU對(duì)控制對(duì)象器件進(jìn)行控制的運(yùn)算的MPU和MPU15。
在ρ溝道M0SFET1正常的情況下，設(shè)差動(dòng)放大電路12的差動(dòng)放大率為α，ρ溝道 MOSFETI的ON電阻為Ron，ρ溝道MOSFET的漏極-源極間電流為Ids，基準(zhǔn)電壓為X時(shí)，差動(dòng)放大電路12的輸出A能夠用式(I)運(yùn)算。A= α * Ron · Ids+X……(I)
在ρ溝道M0SFET1發(fā)生ON電阻增加故障的情況下，漏極-源極間電壓上升，差動(dòng)放大電路12的輸出A超過(guò)一定值時(shí)，MPU15判定ρ溝道M0SFET1發(fā)生故障。
在ρ溝道M0SFET1短路故障的情況下，漏極-源極間不產(chǎn)生電壓差，所以差動(dòng)放大電路12的輸出A成為基準(zhǔn)電壓X。
電池10電壓輸入部中發(fā)生瞬間斷開或者負(fù)浪涌的情況下，直到E⑶恢復(fù)正常工作為止，差動(dòng)放大電路12的輸出都會(huì)瞬間成為基準(zhǔn)電壓以下。
由此，隨著ρ溝道M0SFET1的狀態(tài)變化，對(duì)于差動(dòng)放大電路12的輸出A，能夠制作如圖5所示的診斷圖。圖5的縱軸表示差動(dòng)放大電路12的輸出A，橫軸表示ρ溝道M0SFET1 的狀態(tài)變化。
此外，在ρ溝道M0SFET1正常的情況下，電阻7中不會(huì)流過(guò)電流，所以差動(dòng)放大電路13的輸出B是運(yùn)算放大器的偏移電壓。
在ρ溝道M0SFET1短路故障的情況下，設(shè)電阻7的電阻值為R7，電阻7中流過(guò)的電流值為17，差動(dòng)放大電路13的差動(dòng)放大率為β時(shí)，差動(dòng)放大電路13的輸出B能夠用式(2)運(yùn)算。B= β · R7 · 17...... (2)
由此，隨著ρ溝道M0SFET1的狀態(tài)變化，對(duì)于差動(dòng)放大電路13的輸出B，能夠制作如圖6所示的診斷圖。圖6的縱軸表示差動(dòng)放大電路12的輸出B，橫軸表示ρ溝道M0SFET1 的狀態(tài)變化。
像這樣，MPU15通過(guò)對(duì)差動(dòng)放大電路12、13的輸出Α、B與基準(zhǔn)電壓14和預(yù)先在 E⑶內(nèi)的ROM中保存的判定值等進(jìn)行比較，能夠判定P溝道M0SFET1的故障。
用以上方法，在MPU15判定ρ溝道FETl故障的情況下，通過(guò)從E⑶輸出信號(hào)，點(diǎn)亮警告燈，能夠?qū)︸{駛員通知異常，或者進(jìn)行規(guī)定的失效保險(xiǎn)控制(Fail-safe control)。
實(shí)施例3
圖7是將圖3的ρ溝道M0SFET1和η溝道M0SFET2集成在電源ICll內(nèi)作為一個(gè)封裝的情況的實(shí)施例。通過(guò)在電源ICll的內(nèi)部集成P溝道M0SFET1和η溝道M0SFET2，能夠減少安裝面積。此外，也能夠?qū)溝道M0SFET1和η溝道M0SFET2作為ASIC安裝。
實(shí)施例4
圖8是使用壓敏電阻16代替圖3的齊納二極管3的情況的實(shí)施例。在壓敏電阻 16在兩端子間的電壓低的情況下電阻高，端子間電壓高達(dá)規(guī)定以上的情況下電阻變低。從而，使用壓敏電阻16代替齊納二極管3，也能夠在從電池I電源輸入部發(fā)生浪涌的情況下， 保護(hù)η溝道M0SFET2的柵極。同樣，也可以使用壓敏電阻代替齊納二極管4。
權(quán)利要求
1.一種車載用控制裝置，其特征在于，包括 在車載蓄電池與使來(lái)自所述車載蓄電池的輸出電壓降低至規(guī)定值的電源IC之間連接的第一 FET ； 控制所述第一 FET的ON/OFF的第二 FET ； 在所述第二 FET的柵極與所述車載蓄電池的+端子之間串聯(lián)連接的第一電阻； 在所述第二 FET的柵極與接地之間連接的第一浪涌電壓保護(hù)元件； 在所述第一 FET的源極與所述電源IC之間串聯(lián)連接的線圈； 在所述第一 FET的源極與所述第二 FET的漏極之間連接的第二電阻； 連接在所述電源IC的輸入側(cè)的電容器； 在所述第一 FET的柵極與所述第二 FET的漏極之間串聯(lián)連接的第三電阻；和 連接在所述電源IC的輸入側(cè)的第二浪涌電壓保護(hù)元件。
2.如權(quán)利要求1所述的車載用控制裝置，其特征在于，包括 檢測(cè)所述第一 FET的源極與漏極之間的電壓差的第一差動(dòng)放大電路；和檢測(cè)所述第三電阻兩端的電壓差的第二差動(dòng)放大電路，其中 基于所述第一差動(dòng)放大電路的輸出和所述第二差動(dòng)放大電路的輸出，診斷所述第一FET的故障。
3.如權(quán)利要求2所述的車載用控制裝置，其特征在于 在所述第一 FET和所述第二 FET，分別并聯(lián)地設(shè)置有寄生二極管。
4.如權(quán)利要求2所述的車載用控制裝置，其特征在于 所述車載蓄電池的端子反向連接時(shí)，所述第二 FET成為OFF，從而使所述第一 FET成為OFF狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求4所述的車載用控制裝置，其特征在于 從與所述車載蓄電池的端子連接的負(fù)載發(fā)生負(fù)浪涌時(shí)，截?cái)鄰乃鲭娫碔C流向所述車載蓄電池的電流的通路。
6.如權(quán)利要求2所述的車載用控制裝置，其特征在于 在從所述車載蓄電池的端子發(fā)生正浪涌的情況下，所述第二浪涌電壓保護(hù)元件保護(hù)所述第二 FET。
7.如權(quán)利要求2所述的車載用控制裝置，其特征在于 在從所述車載蓄電池的端子施加了適當(dāng)?shù)碾妷旱那闆r下，所述第一 FET和所述第二FET成為ON狀態(tài)，使電壓輸入到所述電源1C。
8.一種車載用控制裝置用保護(hù)電路，其特征在于，包括 在車載蓄電池與使來(lái)自所述車載蓄電池的輸出電壓降低至規(guī)定值的電源IC之間連接的第一 FET ； 控制所述第一 FET的0N/0FF的第二 FET ； 在所述第二 FET的柵極與接地之間串聯(lián)連接的第一電阻； 在所述第二 FET的柵極與接地之間連接的第一浪涌電壓保護(hù)元件； 在所述第一 FET的源極與所述電源IC之間串聯(lián)連接的線圈； 在所述第一 FET的源極與所述第二 FET的漏極之間連接的第二電阻； 連接在所述電源IC的輸入側(cè)的電容器；在所述第一FET的柵極與所述第二 FET的漏極之間串聯(lián)連接的第三電阻；連接在所述電源IC的輸入側(cè)的第二浪涌電壓保護(hù)元件；檢測(cè)所述第一 FET的源極與漏極之間的電壓差的第一差動(dòng)放大電路；和檢測(cè)所述第三電阻兩端的電壓差的第二差動(dòng)放大電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車載用控制裝置，是在發(fā)生浪涌時(shí)也能夠保護(hù)MOSFET的電源輸入部的電路結(jié)構(gòu)。由p溝道MOSFET(1)、n溝道MOSFET(2)、齊納二極管(3)、齊納二極管(4)、抑制電流逆流的線圈(5)、保持p溝道MOSFET(1)的源極與n溝道MOSFET(2)的漏極之間的電壓差的電阻(6)、在p溝道MOSFET(1)短路破壞時(shí)保護(hù)電路的電阻(7)、在n溝道MOSFET(2)短路破壞時(shí)保護(hù)電路的電阻(8)、抑制對(duì)電源IC的輸入電壓的變動(dòng)的電解電容器(9)、對(duì)ECU供給電壓的電池(10)、生成使ECU內(nèi)部的IC工作的電壓的電源IC(11)構(gòu)成。
文檔編號(hào)H02H11/00GK103023010SQ20121028270
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者杉山泰志, 黛拓也, 岡田泰彥, 角谷清臣 申請(qǐng)人:日立汽車系統(tǒng)株式會(huì)社