電源裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供電源裝置，能判別低電壓異常的原因。開關(guān)元件(S1)連接在由開關(guān)元件(Q1、Q2)、電感器(L1)以及電容器(C1)形成的轉(zhuǎn)換器部分、與連接直流電源(V2)的外部連接端子(13)之間。在將開關(guān)元件(S1)接通、使開關(guān)元件(Q1、Q2)接通斷開的控制狀態(tài)下，檢測電感器(L1)與開關(guān)元件(S1)的連接點(diǎn)的電壓值(Vs)。在Vs≤Vth1的情況下，檢測流過電感器(L1)的電流值(Is)，在電流值(Is)為正的情況下，判定為直流電源(V2)的異常，在電流值(Is)為負(fù)的情況下，判定為開關(guān)元件(Q2)的異常。
【專利說明】
電源裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及將直流電壓降壓的電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中，公開了在與直流電源連接的DC-DC轉(zhuǎn)換器等的電源裝置中發(fā)生異常時的異常判定方法。在專利文獻(xiàn)I所記載的判定方法中，在給定位置檢測出的電壓不足給定值的情況下，異常判定為轉(zhuǎn)換器的回流用半導(dǎo)體元件是短路狀態(tài)，或異常判斷為轉(zhuǎn)換器的開關(guān)是斷路狀態(tài)。
[0003]專利文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1: JP專利第5611302號公報
[0005]在電源裝置(DC-DC轉(zhuǎn)換器)中，并不限于元件的短路異?；驍嗦樊惓３蔀殡妷寒惓５脑?，例如也有與電源裝置連接的直流電源成為電壓異常的原因的情況。但是，在專利文獻(xiàn)I記載的判定方法中，不能確定在直流電源有電壓異常的原因，有不能合適地進(jìn)行電壓異常檢測后的應(yīng)對的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為此，本發(fā)明的目的在于，提供能判別低電壓異常的原因的電源裝置。
[0007]本發(fā)明所涉及的電源裝置特征在于，具備:連接第I直流電源的第I連接部;連接第2直流電源的第2連接部;依次串聯(lián)連接在從所述第I連接部到接地之間的第I開關(guān)元件以及第2開關(guān)元件;依次串聯(lián)連接在從所述第I開關(guān)元件與所述第2開關(guān)元件的連接點(diǎn)到接地之間的電感器以及電容器;使所述第I開關(guān)元件接通斷開的控制部;檢測所述電感器與所述電容器的連接點(diǎn)、與所述第2連接部之間的電壓的電壓檢測部;檢測流過所述電感器的電流的方向的電流方向檢測部;和在由所述電壓檢測部檢測出的電壓為給定值以下的情況下判定為低電壓異常的判定部，所述判定部在由所述電流方向檢測部檢測出的電流的方向是從所述第I連接部側(cè)向所述第2連接部的方向的情況下，判定為所述第2連接部側(cè)的異常，在是從所述第2連接部側(cè)向所述第I連接部的方向的情況下，判定為所述第2開關(guān)元件的異常。
[0008]在該構(gòu)成中，由于能判別低電壓異常的原因是第2開關(guān)元件還是與第2連接部連接的第2直流電源，因此能合適地進(jìn)行異常檢測后的應(yīng)對。
[0009]本發(fā)明所涉及的電源裝置優(yōu)選具備:連接在所述電感器和所述電容器的連接點(diǎn)、與所述第2連接部之間的第3開關(guān)元件，在由所述判定部判定為所述第2開關(guān)元件的異常的情況下，所述控制部使所述第3開關(guān)元件斷開。
[0010]在該構(gòu)成中，在是第2開關(guān)元件的異常、例如短路擊穿(就算斷開也成為導(dǎo)通狀態(tài))的情況下，能防止電流流入第2開關(guān)元件側(cè)。
[0011]在本發(fā)明所涉及的電源裝置中，優(yōu)選所述第3開關(guān)元件是由使體二極管的方向成為相互相反方向而連接的2個MOS-FET構(gòu)成的雙向開關(guān)元件。
[0012]在該構(gòu)成中，即使在MOS-FET為斷開時，也由于2個MOS-FET的體二極管為相互相反方向，因此能阻止電流。
[0013]發(fā)明的效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明，由于能判別低電壓異常的原因，因此能合適地進(jìn)行異常檢測后的應(yīng)對。
【附圖說明】
[0015]圖1是實(shí)施方式I所涉及的電源裝置的電路圖。
[0016]圖2是判定電源裝置的低電壓異常的處理的流程圖。
[0017]圖3是實(shí)施方式2所涉及的電源裝置的電路圖。
[0018]標(biāo)號的說明
[0019]1、2電源裝置
[0020]11外部連接端子(第I連接部)
[0021]12、14外部連接端子
[0022]13外部連接端子(第2連接部)
[0023]15控制器(控制部)
[0024]21、22 MOS-FET
[0025]151轉(zhuǎn)換器控制部
[0026]152電壓檢測部
[0027]153電流檢測部
[0028]154異常判定部
[0029]Cl電容器
[0030]D1、D2 體二極管
[0031]LI電感器
[0032]P連接點(diǎn)
[0033]Ql開關(guān)元件(第I開關(guān)元件)
[0034]Q2開關(guān)元件(第2開關(guān)元件)
[0035]R1、R2分壓電阻
[0036]R3 電阻
[0037]S1、S2開關(guān)元件(第3開關(guān)元件)
[0038]Vl直流電源(第I直流電源)
[0039]V2直流電源(第2直流電源)
【具體實(shí)施方式】
[0040](實(shí)施方式I)
[0041]圖1是實(shí)施方式I所涉及的電源裝置I的電路圖。
[0042]電源裝置I具備外部連接端子11、12、13、14。在外部連接端子11、12連接直流電源Vl。在外部連接端子13、14連接直流電源V2。外部連接端子12、14的連接線與接地連接。在本實(shí)施方式中，電源裝置I作為對從外部連接端子11、12輸入的直流電源降壓并從外部連接端子13、14輸出的降壓轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行說明。
[0043]直流電源Vl相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“第I直流電源”。直流電源V2相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“第2直流電源”。另外，外部連接端子11相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“第I連接部”，外部連接端子13相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“第2連接部”。
[0044]在外部連接端子11、12依次串聯(lián)連接開關(guān)元件Ql、Q2。開關(guān)元件Ql、Q2是MOS-FET。開關(guān)元件Ql相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“第I開關(guān)元件”。開關(guān)元件Q2相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“第2開關(guān)元件”。另外，開關(guān)元件Q2也可以是二極管。這種情況下，將二極管的陰極與開關(guān)元件Ql連接。
[0045]在開關(guān)元件Ql、Q2的連接點(diǎn)P依次串聯(lián)連接電感器LI和電容器Cl。電感器LI與電容器Cl的連接點(diǎn)經(jīng)由開關(guān)元件SI與外部連接端子13連接。開關(guān)元件SI是具有體二極管Dl的M0S-FET，相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“第3開關(guān)元件”。開關(guān)元件SI使其漏極成為外部連接端子13側(cè)地進(jìn)行連接。
[0046]電源裝置具備控制器15?？刂破?5具有:轉(zhuǎn)換器控制部151、電壓檢測部152、電流檢測部153以及異常判定部154。
[0047]轉(zhuǎn)換器控制部151對開關(guān)元件Ql、Q2進(jìn)行開關(guān)控制，對從外部連接端子11、12輸入的直流電源進(jìn)行降壓。另外，在取代開關(guān)元件Q2而使用二極管的情況下，轉(zhuǎn)換器控制部151僅對開關(guān)元件Ql進(jìn)行開關(guān)控制。
[0048]電壓檢測部152檢測電感器LI與開關(guān)元件Ql的連接點(diǎn)上的電壓、即通過轉(zhuǎn)換器動作而降壓的直流電源的電壓值Vs ο串聯(lián)連接的分壓電阻R1、R2相對于電容器CI并聯(lián)連接。電壓檢測部152以通過分壓電阻R1、R2檢測出的電壓為基礎(chǔ)來檢測電壓值Vs。
[0049 ]電壓檢測部15 3檢測流過電感器LI的電流的電流值I s。在電感器LI串聯(lián)連接電流檢測用的電阻R3。電流檢測部153通過測定該電阻R3的兩端的電壓降來檢測電流值Is。能根據(jù)檢測出的電流值I s來判定流過電感器LI的電流的方向。在電流值I s為正的情況下，電流的方向為從連接點(diǎn)P像外部連接端子13的方向。在電流值Is為負(fù)的情況下，電流的方向為從外部連接端子13像連接點(diǎn)P的方向。
[0050]異常判定部154進(jìn)行電源裝置I的低電壓異常的有無、低電壓異常的原因的判定、以及開關(guān)元件SI的開關(guān)控制。異常判定部154平常使開關(guān)元件SI接通。在開關(guān)元件SI為接通的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換器控制部151對開關(guān)元件Ql、Q2進(jìn)行開關(guān)控制。由此對從外部連接端子11、12輸入的直流電源進(jìn)行降壓，從外部連接端子13、14輸出。在該控制狀態(tài)下，電源裝置I進(jìn)行通常的降壓動作。
[0051 ]在通常的降壓動作中，異常判定部154判定由電壓檢測部152檢測出的電壓值Vs是否為閾值Vthl以下。閾值Vthl例如基于電源裝置I正常動作的情況下應(yīng)輸出的電壓的電壓值來設(shè)定。在電壓值VS為閾值VthI以下的情況下，異常判定部154判定為發(fā)生了低電壓異常。并且，異常判定部154根據(jù)由電流檢測部15 3檢測出的電流值I s來判定流過電感器LI的電流的方向。在電流值Is為正的情況下，異常判定部154判定為直流電源V2是低電壓異常的原因。在電流值Is為負(fù)的情況下，異常判定部154判定為開關(guān)元件Ql的短路擊穿(就算施加正的柵極電壓漏極-源極間也成為導(dǎo)通狀態(tài))是低電壓異常的原因。
[0052]在判定為開關(guān)元件Q2的短路擊穿是低電壓異常的原因的情況下，異常判定部154使開關(guān)元件SI斷開。在開關(guān)元件Q2短路擊穿的情況下，開關(guān)元件Q2側(cè)成為低電位，從直流電源V2向開關(guān)元件Q2流過電流。為此，通過斷開開關(guān)元件SI，能防止從直流電源V2流向開關(guān)元件Q2的電流。
[0053]如以上那樣，由于能判別直流電源V2以及開關(guān)元件Q2哪一者才是低電壓異常的原因，因此在低電壓異常檢測后，能進(jìn)行合適的應(yīng)對。例如，在開關(guān)元件Q2短路擊穿的情況下，能防止電流流入開關(guān)元件Q2。其結(jié)果，對開關(guān)元件Q2以及周邊部件，能抑制異常時電流帶來的壓力。另外，通過抑制流過的電流，能安全地進(jìn)行異常檢測后的應(yīng)對。
[0054]圖2是判定電源裝置I的低電壓異常的處理的流程圖。圖2所示的處理由控制器15執(zhí)行。
[0055]控制器15執(zhí)行通常的降壓動作(SI)。即，在將開關(guān)元件SI接通的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換器控制部151對開關(guān)元件Ql、Q2進(jìn)行開關(guān)控制。由此將從外部連接端子11、12輸入的直流電源降壓，從外部連接端子13、14輸出。接下來，控制器15待機(jī)給定時間(例如1ms) (S2)。之后，電壓檢測部152檢測電壓值Vs(S3)。
[0056]異常判定部154判定電壓值Vs是否為閾值Vthl以下(Vs SVthl) (S4)。在不是VsSVthI的情況下(S4:否)，控制器15再執(zhí)行S2的處理。、在Vs < VthI的情況下(S4:是)電流檢測部153檢測電流Is(S5)，判定電流值Is是否為正(S6)。
[0057]在電流值Is為正的情況下(S6:是)、即電流從連接點(diǎn)P流向外部連接端子13的情況下，異常判定部154判定為直流電源V2是低電壓異常的原因(S7)。另一方面，在電流值Is不為正的情況下(S6:否)、即電流從外部連接端子13流向連接點(diǎn)P的情況下，異常判定部154判定為開關(guān)元件Q2的短路擊穿是低電壓異常的原因(S8)。之后，異常判定部154將開關(guān)元件SI斷開(S9)。由此防止電流流入開關(guān)元件Q2側(cè)。
[0058]之后，控制器15例如通過狀態(tài)異常等進(jìn)行警告(SlO)，結(jié)束本處理。
[0059](實(shí)施方式2)
[0060]圖3是實(shí)施方式2所涉及的電源裝置2的電路圖。
[0061]在該示例中，連接在電感器LI與外部連接端子13之間的開關(guān)元件S2是雙向的開關(guān)元件。開關(guān)元件S2由2個M0S-FET21、22構(gòu)成。M0S-FET21、22連接成各自的體二極管D1、D2的方向相互成為相反。
[0062]在判定為直流電源V2是低電壓異常的原因的情況下，控制器15通過將M0S-FET21、22斷開，能防止電流從直流電源Vl流向直流電源V2 ο通過阻止流向直流電源V2的電流，能抑制電源裝置2內(nèi)的部件故障、周邊電路故障的波及。
[0063]另外，開關(guān)元件S2也可以是未形成體二極管的IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)，或GaN-FET。這種情況下，由于開關(guān)元件S2能用I個部件構(gòu)成，因此能謀求省空間化。
【主權(quán)項】
1.一種電源裝置，具備: 連接第I直流電源的第I連接部； 連接第2直流電源的第2連接部； 依次串聯(lián)連接在從所述第I連接部到接地之間的第I開關(guān)元件以及第2開關(guān)元件； 依次串聯(lián)連接在從所述第I開關(guān)元件與所述第2開關(guān)元件的連接點(diǎn)到接地之間的電感器以及電容器； 使所述第I開關(guān)元件接通斷開的控制部； 檢測所述電感器與所述電容器的連接點(diǎn)、與所述第2連接部之間的電壓的電壓檢測部； 檢測流過所述電感器的電流的方向的電流方向檢測部;和 在由所述電壓檢測部檢測出的電壓為給定值以下的情況下判定為低電壓異常的判定部， 所述判定部在由所述電流方向檢測部檢測出的電流的方向是從所述第I連接部側(cè)向所述第2連接部的方向的情況下，判定為所述第2連接部側(cè)的異常，在由所述電流方向檢測部檢測出的電流的方向是從所述第2連接部側(cè)向所述第I連接部的方向的情況下，判定為所述第2開關(guān)元件的異常。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其中， 所述電源裝置具備: 連接在所述電感器和所述電容器的連接點(diǎn)、與所述第2連接部之間的第3開關(guān)元件， 在由所述判定部判定為所述第2開關(guān)元件的異常的情況下，所述控制部使所述第3開關(guān)元件斷開。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源裝置，其中， 所述第3開關(guān)元件是由使體二極管的方向成為相互相反方向而連接的2個MOS-FET構(gòu)成的雙向開關(guān)元件。
【文檔編號】H02M3/158GK105827113SQ201511020685
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月30日
【發(fā)明人】志治肇
【申請人】株式會社村田制作所