JP6341224B2 - 給電制御装置 - Google Patents
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Description
複数の負荷中の少なくとも1つに給電する場合、第1半導体スイッチと、給電する一又は複数の負荷に対応する一又は複数の第2半導体スイッチとをオンに切替える。これにより、バッテリから一又は複数の負荷に給電される。
以上のように、((負荷の数)+1)個の半導体スイッチによって給電が適切に制御される。
第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチ夫々の制御端の電圧は、電流入力端及び制御端間、並びに、電流出力端及び制御端間夫々に接続されている寄生容量に制御端側から電流を供給することによって上昇し、第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチはオンに切替わる。
図1は、本実施の形態における電源システム1の要部構成示すブロック図である。電源システム1は、好適に車両に搭載されており、給電制御装置10、バッテリ11、導体12及びn(n:2以上の整数)個の負荷A1,A2,・・・,Anを備える。導体12は、例えば、車両のボディである。
バッテリ11の接続を誤った場合、給電制御装置10は、負極端子T2からn個の負荷A1,A2,・・・,Anに電流が流れることを防止する。
第1半導体スイッチ20はNチャネル型のFETである。従って、給電制御装置10は、更に、第1半導体スイッチ20の製造時に形成される寄生ダイオードDp1及び寄生容量Cs1,Cd1を有する。寄生ダイオードDp1は、第1半導体スイッチ20のソース及びドレイン間に接続され、寄生ダイオードDp1のアノード及びカソード夫々は第1半導体スイッチ20のソース及びドレインに接続されている。寄生容量Cs1は第1半導体スイッチ20のゲート及びソース間に接続され、寄生容量Cd1は第1半導体スイッチ20のゲート及びドレイン間に接続されている。寄生ダイオードDp1は第1寄生ダイオードとして機能する。スイッチ21はNPN型のバイポーラトランジスタである。
このように、スイッチ21及び抵抗R1夫々は第1半導体スイッチ20のソース及びゲート間に接続されている。
第2半導体スイッチ30はNチャネル型のFETである。従って、制御回路B1は、更に、第2半導体スイッチ30の製造時に形成される寄生ダイオードDp2及び寄生容量Cs2,Cd2を有する。寄生ダイオードDp2は第2半導体スイッチ30のドレイン及びソース間に接続され、寄生ダイオードDp2のアノード及びカソード夫々は第2半導体スイッチ30のソース及びドレインに接続されている。寄生容量Cs2は第2半導体スイッチ30のゲート及びソース間に接続され、寄生容量Cd2は第2半導体スイッチ30のゲート及びドレイン間に接続されている。寄生ダイオードDp2は第2寄生ダイオードとして機能する。
従って、第1半導体スイッチ20の寄生ダイオードDp1のカソードは、n個の第2半導体スイッチ30夫々の寄生ダイオードDp2のカソードに接続されている。
また、たとえ第1半導体スイッチ20と、n個の第2半導体スイッチ30中の少なくとも1つとがオンであっても、バッテリ11の接続を誤った場合、第1半導体スイッチ20は強制的にオフに切替わるので、n個の負荷A1,A2,・・・,Anに電流が流れることが確実に防止される。
第1半導体スイッチ20においては、ゲートから寄生容量Cs1,Cd1に電流を供給し、ソースの電位を基準としたゲートの電圧をオン閾値Vn1以上に上昇させる。これにより、第1半導体スイッチ20をオンに切替える。
また、寄生容量Cs1,Cd1に放電させることによって、ソースの電位を基準としたゲートの電圧を、オフ閾値Vf1未満に低下させる。これにより、第1半導体スイッチ20がオフに切替わる。
また、寄生容量Cs2,Cd2に放電させることによって、ソースの電位を基準としたゲートの電圧を、オフ閾値Vf2未満に低下させる。これにより、第2半導体スイッチ30がオフに切替わる。
制御回路Bkの駆動部31は、駆動信号が入力された場合、図示しない内部抵抗を介して、バッテリ11の出力電圧Vbよりも高い駆動電圧を、制御回路Bkの第2半導体スイッチ30のゲートと、第1半導体スイッチ20のゲートとに出力する。制御回路Bkの駆動部31は、内部抵抗及びダイオードD2を介して、第1半導体スイッチ20のゲートに駆動電圧を出力する。
以上のように、n個の制御回路B1,B2,・・・,Bnの駆動部31は、n個の第2半導体スイッチ30の少なくとも1つをオンに切替える場合、第1半導体スイッチ20をオンに切替える。
このため、第1半導体スイッチ20のソースと、制御回路Bkの第2半導体スイッチ30のドレインとは電流入力端として機能し、第1半導体スイッチ20のドレインと、制御回路Bkの第2半導体スイッチ30のソースとは電流出力端として機能する。第1半導体スイッチ20及び第2半導体スイッチ30夫々のゲートは制御端として機能する。
マイコン24は、n個の制御回路B1,B2,・・・,Bn夫々の駆動部31に駆動信号又は停止信号を出力することによって、n個の制御回路B1,B2,・・・,Bn夫々の動作を制御する。
n個の制御回路B1,B2,・・・,Bnの駆動部31は切替え部として機能する。
言い換えると、複数の第2半導体スイッチ30がオンである状態で、オンである1つの第2半導体スイッチ30のゲートの電圧を低下させた場合に、第1半導体スイッチ20のゲートの電圧が低下することはないので、第1半導体スイッチ20がオフに切替わることはない。
比較対象の給電制御装置は、抵抗R1が設けられておらず、かつ、第1半導体スイッチ20のゲートがダイオードD2を介さずに制御回路Bkの第2半導体スイッチ30のゲートに接続されている給電制御装置である。比較対象の給電制御装置でも、制御回路Bkの駆動部31が駆動電圧を出力することによって、第1半導体スイッチ20と、制御回路Bkの第2半導体スイッチ30とをオフからオンに切替えることが可能である。
当然のことながら、給電制御装置10及び比較対象の給電制御装置夫々において、制御回路Bkの駆動部31が供給する電力は同じである。
給電制御装置10、及び、比較対象の給電制御装置夫々について、ソース電圧Vs2及びゲート電圧Vg2夫々の推移の傾向は、変わらない。
なお、第1期間において、ゲート電圧Vg2の上昇によって、第1半導体スイッチ20のドレインの電圧が上昇し、第1半導体スイッチ20のゲートの電圧はバッテリ11の出力電圧Vbに維持されている。このため、寄生容量Cd1が充電される。しかしながら、寄生容量Cd1の静電容量は、例えば、寄生容量Cs1の静電容量の10分の1であり、十分に小さいので、第1期間に寄生容量Cd1に供給される電力は無視できる程度に小さい。
20 第1半導体スイッチ
21 スイッチ
30 第2半導体スイッチ
31 駆動部(切替え部の一部)
D2 ダイオード
Dp1 寄生ダイオード(第1寄生ダイオード)
Dp2 寄生ダイオード(第2寄生ダイオード)
R1 抵抗
Claims (3)
- 第1半導体スイッチと、電流入力端が該第1半導体スイッチの電流出力端に接続されている複数の第2半導体スイッチとをオン又はオフに切替える切替え部を備え、該切替え部の切替えによって、前記複数の第2半導体スイッチ夫々を介した給電を制御する給電制御装置であって、
前記第1半導体スイッチの電流入力端及び電流出力端間に接続されている第1寄生ダイオードと、
前記複数の第2半導体スイッチ夫々の電流入力端及び電流出力端間に接続されている複数の第2寄生ダイオードと
を備え、
前記第1寄生ダイオードのカソードは、前記複数の第2寄生ダイオード夫々のカソードに接続されており、
前記第1半導体スイッチは、電流入力端の電位を基準とした制御端の電圧が第1閾値以上となった場合にオンに切替わり、
前記複数の第2半導体スイッチ夫々は、電流出力端の電位を基準とした制御端の電圧が第2閾値以上となった場合にオンに切替わり、
カソードが前記第1半導体スイッチの制御端に接続されている複数のダイオードを備え、
該ダイオードの数は前記第2半導体スイッチの数と同じであり、
前記複数のダイオード夫々のアノードは、前記複数の第2半導体スイッチの制御端に接続され、
前記切替え部は、前記複数の第2半導体スイッチ中の少なくとも1つをオンに切替える場合に前記第1半導体スイッチをオンに切替え、前記複数の第2半導体スイッチの全てをオフに切替える場合に前記第1半導体スイッチをオフに切替えること
を特徴とする給電制御装置。 - 前記第1半導体スイッチの電流入力端及び制御端間に接続される抵抗を備えること
を特徴とする請求項1に記載の給電制御装置。 - 前記第1半導体スイッチの電流入力端及び制御端間に接続され、前記複数の第2半導体スイッチ夫々の電流出力端の電位を基準として、前記第1半導体スイッチの電流入力端に負の電圧が印加された場合にオンに切替わるスイッチを備え、
前記第1半導体スイッチは、電流入力端及び制御端間の電圧が略ゼロVである場合にオフであること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の給電制御装置。
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