专利名称：电源控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源控制装置，其用于控制电源与负载的连接和断开。
技术背景在由分立半^f^部件，IC (集成电路)等组成的电子电路中，基于将电源 和i^^接至额定电势来设计电子电路。例如，当仅仅电子电路的电源连接至电 源的电势，并iU殳有接地时(也lU3兌，非接地的情况)，这种电子电路的工作 变得不稳定。M来说，在安装在电源控制装置上的电子电路中，当由于不稳 定工作产生的不可预期的大电流流入电子电路时，电子电路的元件被损坏。结 果，电子电路有可能变为一种危险状态，例々魂火。因此，在专利文献l中， 提出 一种用于舰上述不稳定工作的接^MM^。才娥专利文献l,当功稀送侧连接器与功率输入侧连接器相连接时，在 连接电源端之前连## 。因此，在功率输入侧连接ll^iU的电子电路 中，.不会导致不接地的状态。而且，电源和;U^过一对连接器连接。因此， 当连接器断开时，电源和大地同时断开。因此，在将电源和大地分别连接至每 个单独的连接器的电子电路中，；U^侧连接器^^连皿态。otk^卜，不会引起 ;f^^地的状态。通过^^上述电连接器的接^k^构，避免了产生不接地的状态， 而且也可以避免电子电路的不稳定工作状态。专利文献1:日本公开专利申请H08-7809
发明内容
解决的技术问题但是，上述专利文献l的接^^L^防止了当电连接器连接和断开时引起的;^^地的状态。因此，这种接;l^赠不能防止当连接至功^tili侧连接器的接,的itk^断开时引起的;M^M^态。而且，结果是，在这种情况下，可負暖 生电路元件的损坏或者装5^火。因此，本发明提^-"种电源控制装置，其在电子电路的接^k^接断开时， 可以将电子电路的itfe^接至适合的电势。实J1^^明的目的的方法冲娥本发明的第一方面，电源控制装置包M制电路和负载。控制电M 有开关元件，用于##开关信号打开和闭合电路，以及开关控制单元，用于输出所述开关信号。负栽通it/斤述开关元件连接一端至dc (直流)电源，并且 连接另一端Ji^电势。其中所述开关控制单元具有接地端，该接:W连接JJ^ 电势并输出流向地电势的地电流。所述控制电^有旁路装置，包括负载侧旁 路系统，用于当断开所述接iW与所i^电势之间的连接时，通it/斤述负栽将 所^电^^口到所ii^电势。所述负载具有阻抗，用于^k;电流^it时，将 所述接地端的电势变为其中所述开关控制单^t、定工作的电势。才Nt本发明的第二方面，控制电路具有当开关元件闭合时连接M电势的控制信号线。.旁路装置具有信号侧旁路系统，用于当接 与地电势之间的连接断开且开关元件闭合时，通过控制信号线将地电流，给地电势。当接;W 与地电势之间的连接断开且开关元件开路时，负栽侧旁路系^it过负栽将地电才財居本发明的第三方面，旁路装置具有反向电流防止系统。当旁路装置串 ^i^接至负栽侧旁路系^jldc电源正常连接时，反向电流防止系统总是闭合电路，从而将电^^>给负栽，并且当dc电源反向连接时，反向电流防止系 统总是使电路开路，从而防止电流^^负栽侧旁路系统。才Nt本发明，当开关控制单元的接 和地电势之间的连接断开时，开关控制单元的接 连接至如下电势，在该电势下开关控制单元可以稳定工作。 因此，在控制电路中不会引起非连餘态。而且，可以防雄制电路不稳定工 作。因此，可以防止电路元件损M者装^火。才財居本发明，当开关元件闭合时，开关控制单元的接舰和地电势通过控制信号线连接。即，当dc (直流)电源连接至负载时，开关控制单元的接地 端通过控制信号线连接Ji^电势。因此，虽然由于DC电源连接至负载而电势 增加，但是开关控制单元的接iW可以通过控制信号线连接J^电势。因此， 可以^4^防止控制电路的不稳定工作。结果，能够遮免电路元件损坏4者装##本发明，旁路装置具有反向电流防止系统。因此，当DC电源4tm 反向连接时，通过旁路装置不賴成DC电源的Mi^i^圣。因此，本发明的电源控制装置可以防止由于鄉引起的装置损坏，并且可以提fr"种更妙的电 源控制装置。通过以下结合附图的描述，本发明的上述以;^其它目的和特征将#明显。
图i示出了本发明的电源控制装置的第一实施例的电路图；图2示出了图1中的电源控制装置在P点断开接^^接；图3示出了本发明的电源控制装置的第二实施例的电路图；图4示出了图3中的电源控制装置在P点断开接^i^接；图5示出了当P点的接^i^接断开时，图3中的电源控制装置中的每^分的电压流的图表；和图6示出了当DC (直流)电源在图3中的电源控制装置^hA向连接时的动作。雞实施方式下文中，参考图l和图2描ii^发明的第一实施例。如图i所示，电源控制装置i安装在车辆上，通it^电子控制单^ir出的 控制信号控制供给电热丝负栽的电源。电源控制装置i包括控制电路io和连接至控制电路10的电热丝20。控制电路10控制DC (直流)电源4与电热丝20之间的连接和断开。控 制电路10具有FET (场雌晶体管)11，开关控制单元12，以及旁路装置15。 itb^卜，控制电路10具有电源端10a,负载端10b，信号端10c，以及接地端10d。 电源端10a连接至电源电压为VCC的DC电源4。负载端10b连接至电热丝 20。信号端10c连接至信号线32,该信号线32将控制电路10与电子控制单元 30相连接。接gl0d连接^电势5a。FET11对应于权利要求书中的开关元件。例如，出于供电的目的，FET11 采用现有的N沟道功率MOSFET。分别地，栅极端(G)连接至开关信号端 12b，漏极端(D)连接至电源端10a，以及源极端(S)连接至负栽端10b。根 据从开关控制单元输出的开关信号S1， FET U切换电信号ON/OFF (即，闭 合电輪打开电路)。因此，电热丝20与DC电源4连接或断开。开关控制单元12由例i遮算放大器或晶体管等的半"!^组件或IC ( M 电路)形成。开关控制单元12产生开关信号Sl，并且控制FET11的ON/OFF。 而且，开关控制单元12具有接地端12a，开关信号端12b，开关控制单元12的 电源端12c(以下，称为电源端12c)，以及用于与电源连接的请求信号的^T入 端12d (下文为，输入端12d )。接g 12a通过公共地18连接至接 10d。 开关信号端12b连接至FET11的栅极(G )。电源端12c连接至电源端10a。输 入端12d通过控制信号线6连接至信号端10c。当电源电压VCC(例如，14V)连接至电源端12c,并JL3^电势VG(例如， 0V)连接至接舰12a时，开关控制单元12正常供电。但是，当电源端12c 的电压(即，电势)或接皿12a的电/S^可允许的范围内(例如，小于士1.0V) 时，也可以顺利工作。jtW卜，当开关控制单元12工作时，从接麟12a输出的 地电流I等于或小于20mA。控制信号线6诏i在控制电路10的信号端10c与开关控制单元12的请求 信号输入端12d之间，并Jlit过信号端10c与信号线32连接。控制信号线6将 请求与电源连接的请求信号S2 (下文为，请求信号S2) i^入至开关控制单元 12的输入端12d，其中该请求信号S2是W肖后描述的电子控制电路30向电源 控制装置l (即，控制电路10)输出的。在本发明的实施例中，控制信号线6 连接至开关控制单元12，但是并不限于此。当FET 11关断时，控制信号线6 可以连接至变为地电势VG的不同部分。旁路装置15具有负载侧^1管15a。负载,ir^L管15a对应于权利要求书 中的负栽侧旁路系统。分别地，^4 l管15a的阳极端连接至公共地18 (即，接 12a), 二4及管15a的阴极端连接至负载端10b。 ^M^发明的实施例中，FET 11，开关控制单元12和负载側4管15a是独立的部分，但是并不只限于此。 这些部分可以与IC絲，并JLJ^控制电路10中应用。
电热丝20对应于才^U'J要求书中的负载。例如，电热丝20该！在车辆的后 窗上。电热丝20加热后窗，并且除雾。电热丝20的一端20a通过FET11连接 至DC电源4，电热丝20的另一端20b连接至地电势5b。而且，由于电热丝 20增加了发热量，因此采用低电阻值(即，阻抗)，例:H^)大约0.7欧綱电 阻。^^发明的实施例中〗^1电热丝20，但是并不限于此。例如，可以^^]车 辆的前灯。换句^"i兑，当地电流I;M:时，如果接;IW 12a的电^可允许的 工作电压VR的范围内(即，开关控制单元12稳定工作的电压)，则可以^JD 做部件。DC电源4由安装在车辆上的电池或DC(直流)/DC转换器形成，该DC/DC 转换器转换电池的电压和不同于电池电压的直流电压。DC电源4连接 至控制电路10和电热丝20，并且为^-^供电源电压VCC。 DC电源4的负端 子连接M电势5c。电子控制单元30安絲车辆上，并诚制前灯、空调、以^窗的电热丝 等。根悟用户的操怍，电子控制单元30请求到电源控制装置1中的电热丝20 的电源连接或电源断开。电子控制单元30具有控制单元(未示出)、晶体管31、 以及连接至晶体管31的信号线32。晶体管31 ^JD于小信号的NPN (负-正-负)晶体管。晶体管31的 1 端连接至未示出的控制单元，晶体管31的集电极端连接至信号线32，并且晶 体管31的;^射^l端i^接M电势5d。信号线32电连接电子控制单元30械制电路10，并且传送请求信号S2。胁来说，信号线32由涂覆的导线以;sj^接器形成，其中导线iu:在晶体管31的集电极端和控制电路10的信号端10c之间。而且，信号线32通iUi拉电 阻(未示出)连接至电子控制单元30的电源电压。当晶体管31导通时，晶体 管31连接M电势5d。因此，信号线32变g电势VG。另一方面，当晶体 管31关断时，信号线32通ilh拉电P且连接至电子控制单元30的电源电压。因 此，信号线32变成电子控制单元30的电源电压的电势(例如，14V)。即，信 号线32的电势变成请求信号S2。 4^发明的实施例中，晶体管31用于切^^言 号线32的电势，但是并不仅限于此。例如，可以^^]^^开关等。也:t^说， 当请求电源连接时，如果信号线32可以连接JJ^电势VG，则可以iMH^f可部 件。 请求信号S2请求电源连接至电热丝20和从电热丝20断开，并皿电子控 制单元30传送请求信号S2至控制电路10。当请^i^接电源时，请求信号S2 变为L电平(即，地电势VG)。另一方面，当请求断开电源连接时，请求信号 S2变为H电平(即，电子控制单元30的电源电压的电势)。才^f求信号S2，开关信号S1变为电源电压VCC或地电势VG。 M来 说，当请求信号S2是H电平，开关信号Sl变为地电势VG。因此，FET 11 变为关断。另一方面，当请求信号S2为L电平，开关信号Sl变为电源电压 VCC。从而，FET11变为导通。以下，在上述电源控制装置l中，参考图2作为实例解释当开关控制单元 12的接地端12a和地电势5a之间的连接断开时的动作。在电源控制装置1中，在DC电源4不连接至电热丝20的情况下(即，当 FET 11关断时)，当如图2所示通it^ P点断开而断开接 10d和地电势5a 之间的连接时，电热丝20的端子20a的电势变为地电势VG。因此，开关控制 单元12的地电流I沿电流路径II通过负栽侧^2l管15a从电热丝20流向地电 势5b。电热丝20的电阻值是0.7Q，开关控制单元12的地电流I最大为20mA。 因此，电热丝20的端子20a的电势最大值变为0.014V。因此，即使考虑到负 载侧ji^L管15a^jt向方向的电压降(^tok;，大约0.6V)，开关控制单元12 中的接g 12a的电势也^#在可允许的工作电压VR的范围内(0V土1.0V )。 因此，控制电路10持续正常工作，并且保持电源从电热丝20断开的状态。如上所述，才^居本发明的实施例，当开关控制单元12的接地端12a和地电 势5a之间的连接断开时，开关控制单元12的接地端12a连接至可允许的工作范围内的电势。因此，錄制电路io中不会引起;^^地的状态。而且，可以防iMt制电路10的不稳定动作。因此，能够狄电路元件损坏减装狄火。 以下，结合图3至图6解释本发明的第二实施例。如图3所示，电源控制装置2安装在车辆上，并皿it^电子控制单;^ 出的控制信号控制供给电热丝负载的电源。电源控制装置2包括控制电路10和 连接至控制电路10的电热丝20。控制电路10控制DC (直流)电源4与电热丝20的连接和断开。控制电 路10具有FET 11、开关控制单元12、以及旁路装置151。在第二实施例中， 除旁路装置151夕卜，同样的部分与^MI与第一实施例中相同的附图才射己。
旁路装置151具有负载侧^ L管15a、信号侧4管15b、 FET (场效应晶 体管)15c、以及固定电阻R1和R2。负栽侧^fel管15a对应于^^要求书中的负载侧旁路系统。分别地，负栽 侧4管15a的阳极端连接至FET15c的源极端(S)，负载侧^l管15a的阴 极端连接至负载端10b。信号侧二极管15b对应于权矛决求书中的信号侧旁路系统。分别地，信号 側4管15b的阳极端连接至FET 15c的源极端(S)，信号侧4管15b的阴 极端连接至控制信号线6。FET 15c对应于积刺要求书中的反向电流防止系统。例如，FET15c采用 现有的N沟道MOSFET,其可以通过lt十mA (毫安培)的电流。FET 15c压VCC。 FET 15c的漏^l端(D)连接至控制电路10的公共端18 (即，接地 端12a)。当DC电源4正常连接时，FET11总是导通(即，闭合电路)。另一 方面，当DC电源4反向连接时，FET11总是关断(即，电路开路)。以下，在上述电源控制装置2中，参考图4和5作为实例解释当开关控制 单元12的接地端12a与地电势5a之间的连接断开时的动作。在上述电源控制装置2中，在DC电源4不连接到电热丝20的情况下(即， 当请求信号S2为H电平时)，当如图4所示通iijt P点断开而断开《^ 10b 和地电势5a之间的连接时，电热丝20的端子20a的电势变为地电势VG。因 此，开关控制单元12的地电流I沿电^ 4圣121通过负载侧^l管15a从电热 丝20流向地电势5b。电热丝20的电阻^0.7ft，开关控制单元12的地电流 I最大为20mA。因此，电热丝20的端子20a的电势最大值变为0.014V。因此， 即使考虑到负栽侧4管15a ^LJL向方向的电压降(-"toki，大约0.6V)，开 关控制单元12中的接 12a的电势也##在可允许的工作电压VR的范围内 (OV士l.OV)。因此，控制电路10持续正常工作，并且保持电源从电热丝20断 开的状态。当电子控制单元30请求与电源连接时(即，请求信号S2为L电平)，电 热丝20连接至DC电源4。结果，电热丝20的端子20a的电势变为电源电压 VCC。因此，如图4所示，开关控制单元的地电流I流向更低的电势。即，开
关控制单元的地电流I沿电流路径122通过信号侧4管15d从控制信号线6 流向地电势5d。此时，即使考虑到信号侧二极管15b在正向方向的电压降(一 ，大约0.6V),开关控制单元12中的接地端的电势也保持在可允许的 工作电压VR的范围内。因此，控制电路10持续正常工作，并且保持电源从电 热丝20断开的状态。另一方面，当电子控制单元30请求与电源断开时(即，请求信号S2为H 电平)，电热丝20与DC电源4之间的连接断开。结果，电热丝20的端子20a 的电势又回到地电势VG。因此，开关控制单元12的地电流I流向更低的电势。 即，开关控制单元的地电流I沿电流路径121通过负载侧二极管15a再M电 热丝20流向地电势5b。如上所述，开关控制单元12中的端子12a的电勢保持在可允许的工作电压VR的范围内。因此，控制电路10持续正常工作，并且保 持电源从电热丝20断开的状态。以下，在上述电源控制装置2中，参考图6解释当DC电源4反向连接时 的动作(功能)。在电源控制装置2中，当DC电源4正常连接时，在FET 15c的栅极端(G) 和源极端(S)之间翻口正电源电压。因此，FET15c变为正常导通。但是，如 图6所示，当DC电源4反向连接时，栅极端(G)和源极端(S)之间的电势 不存在这才羊大的差。因此，FET15c总是关断。由于这个原因，DC电源4的短 路路径131由于FET 15c而断开，并JUa免产生Mi^DC电源4的路径。如上所述，在该实施例中，当DC电源4从电热丝20断开时，开关控制单 元12中的接地端12a通过电热丝20连接Ji&电势5b。另一方面，当DC电源 4连接至电热丝20时，开关控制单元12中的接 12a通过控制信号线6连 接M电势5d。因此，才Mt控制电路10的动作状态，开关控制单元12中的接 舰12a可以连接至接舰电势的电势。因此，可以更加安全地防止控制电路 IO的不稳定工作。而且，可以防止电路元件损坏或装置起火。此外，当DC电源4通过FET 15c 错误地反向连接时，由于旁路装置151 而没有形成DC电源4的短路路径I31。因此，可以防止由于短路造成的电源控制装置2的损坏。而且，可以提供更加安全的电源控制装置。虽然本发明在实施例中进^f刊苗述，但是并不仅限于此。树变形和改动都 在本发明的范围之内。
权利要求
1. 一种电源控制装置，包括控制电路，其具有用于根据开关信号打开和闭合电路的开关元件，以及用于输出所述开关信号的开关控制单元；以及负载，通过所述开关元件连接一端至DC(直流)电源，并且连接另一端至地电势，其中所述开关控制单元具有接地端，该接地端连接至地电势并输出流向地电势的地电流，所述控制电路具有旁路装置，其包括负载侧旁路系统，用于当断开所述接地端与所述地电势之间的连接时，通过所述负载将所述地电流施加到所述地电势，并且所述负载具有阻抗，用于在地电流流过时，将所述接地端的电势变为其中所述开关控制单元稳定工作的电势。
2. 如权利要求l所述的电源控制装置，其中当所述开关元件闭合时，所述 控制电i^吏控制信号线连接至所舰电势，所述旁路装置具有信号侧旁路系统，it^斤述控制信号线将所ii^电流施加到所i^电势，以及当所述接地端与所述 地电势之间的连接断开且打开所迷开关元件时，所述负载側旁路装置通it^斤迷 负栽将所i^电^^口到所i^电势。
3. 如权利要求l所述的电源控制装置，其中所述旁路装置具有反向电流防 止系统，当所述旁路装置串^^接至所述负栽侧旁路系^JL;斤述DC电源正常 连接时，所i4^向电流防止系统总是闭合电路，从而将电^^a给所述负载， 并且当所述DC电源反向连接时，所狄向电流防止系统总是使电路开路，从 而防止所述电流^^^斤述负载侧旁路系统。
4. 如权利要求2所述的电源控制装置，其中所述旁路装置具有反向电流防 止系统，当所述旁路装置串^^接至所述负载侧旁路系乡Ai^斤述DC电源正常连接时，所iiA向电流防止系统总是使电路闭合，从而将电^y^口给所述负载，并且当所述DC电源反向连接时，所i^向电流防止系统总是使电路开路，从 而防止所述电流-￡/^斤述负栽侧旁路系统。
全文摘要
本发明提供一种电源控制装置，其当不接地时，可以将大地连接至合适的电势。所述电源控制装置包括控制电路，其具有开关元件和开关控制单元，以及负载。负载的一端通过所述开关元件连接至直流电源，并且另一端连接至地电势。所述开关控制单元具有接地端，其连接至所述地电势，并且输出流向所述地电势的地电流。所述控制电路包括旁路装置，其具有负载侧旁路系统，用于当所述接地端与所述地电势之间的连接断开时，将所述地电流流向所述地电势。所述负载包括阻抗，用于当地电流流过时，将接地端的电势变为所述控制单元稳定工作的电势。
文档编号H02M1/00GK101394130SQ200810175658
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月5日 优先权日2007年9月5日
发明者中山雅之, 塚本朗仁, 石间茂巳, 青木一弘 申请人:矢崎总业株式会社;丰田自动车株式会社