电源装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供电源装置，能判别低电压异常的原因。开关元件(S1)连接在由开关元件(Q1、Q2)、电感器(L1)以及电容器(C1)形成的转换器部分、与连接直流电源(V2)的外部连接端子(13)之间。在将开关元件(S1)接通、使开关元件(Q1、Q2)接通断开的控制状态下，检测电感器(L1)与开关元件(S1)的连接点的电压值(Vs)。在Vs≤Vth1的情况下，检测流过电感器(L1)的电流值(Is)，在电流值(Is)为正的情况下，判定为直流电源(V2)的异常，在电流值(Is)为负的情况下，判定为开关元件(Q2)的异常。
【专利说明】
电源装置
技术领域
[0001]本发明涉及将直流电压降压的电源装置。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中，公开了在与直流电源连接的DC-DC转换器等的电源装置中发生异常时的异常判定方法。在专利文献I所记载的判定方法中，在给定位置检测出的电压不足给定值的情况下，异常判定为转换器的回流用半导体元件是短路状态，或异常判断为转换器的开关是断路状态。
[0003]专利文献
[0004]专利文献1: JP专利第5611302号公报
[0005]在电源装置(DC-DC转换器)中，并不限于元件的短路异常或断路异常成为电压异常的原因，例如也有与电源装置连接的直流电源成为电压异常的原因的情况。但是，在专利文献I记载的判定方法中，不能确定在直流电源有电压异常的原因，有不能合适地进行电压异常检测后的应对的情况。
【发明内容】
[0006]为此，本发明的目的在于，提供能判别低电压异常的原因的电源装置。
[0007]本发明所涉及的电源装置特征在于，具备:连接第I直流电源的第I连接部;连接第2直流电源的第2连接部;依次串联连接在从所述第I连接部到接地之间的第I开关元件以及第2开关元件;依次串联连接在从所述第I开关元件与所述第2开关元件的连接点到接地之间的电感器以及电容器;使所述第I开关元件接通断开的控制部;检测所述电感器与所述电容器的连接点、与所述第2连接部之间的电压的电压检测部;检测流过所述电感器的电流的方向的电流方向检测部;和在由所述电压检测部检测出的电压为给定值以下的情况下判定为低电压异常的判定部，所述判定部在由所述电流方向检测部检测出的电流的方向是从所述第I连接部侧向所述第2连接部的方向的情况下，判定为所述第2连接部侧的异常，在是从所述第2连接部侧向所述第I连接部的方向的情况下，判定为所述第2开关元件的异常。
[0008]在该构成中，由于能判别低电压异常的原因是第2开关元件还是与第2连接部连接的第2直流电源，因此能合适地进行异常检测后的应对。
[0009]本发明所涉及的电源装置优选具备:连接在所述电感器和所述电容器的连接点、与所述第2连接部之间的第3开关元件，在由所述判定部判定为所述第2开关元件的异常的情况下，所述控制部使所述第3开关元件断开。
[0010]在该构成中，在是第2开关元件的异常、例如短路击穿(就算断开也成为导通状态)的情况下，能防止电流流入第2开关元件侧。
[0011]在本发明所涉及的电源装置中，优选所述第3开关元件是由使体二极管的方向成为相互相反方向而连接的2个MOS-FET构成的双向开关元件。
[0012]在该构成中，即使在MOS-FET为断开时，也由于2个MOS-FET的体二极管为相互相反方向，因此能阻止电流。
[0013]发明的效果
[0014]根据本发明，由于能判别低电压异常的原因，因此能合适地进行异常检测后的应对。
【附图说明】
[0015]图1是实施方式I所涉及的电源装置的电路图。
[0016]图2是判定电源装置的低电压异常的处理的流程图。
[0017]图3是实施方式2所涉及的电源装置的电路图。
[0018]标号的说明
[0019]1、2电源装置
[0020]11外部连接端子(第I连接部)
[0021]12、14外部连接端子
[0022]13外部连接端子(第2连接部)
[0023]15控制器(控制部)
[0024]21、22 MOS-FET
[0025]151转换器控制部
[0026]152电压检测部
[0027]153电流检测部
[0028]154异常判定部
[0029]Cl电容器
[0030]D1、D2 体二极管
[0031]LI电感器
[0032]P连接点
[0033]Ql开关元件(第I开关元件)
[0034]Q2开关元件(第2开关元件)
[0035]R1、R2分压电阻
[0036]R3 电阻
[0037]S1、S2开关元件(第3开关元件)
[0038]Vl直流电源(第I直流电源)
[0039]V2直流电源(第2直流电源)
【具体实施方式】
[0040](实施方式I)
[0041]图1是实施方式I所涉及的电源装置I的电路图。
[0042]电源装置I具备外部连接端子11、12、13、14。在外部连接端子11、12连接直流电源Vl。在外部连接端子13、14连接直流电源V2。外部连接端子12、14的连接线与接地连接。在本实施方式中，电源装置I作为对从外部连接端子11、12输入的直流电源降压并从外部连接端子13、14输出的降压转换器来进行说明。
[0043]直流电源Vl相当于本发明所涉及的“第I直流电源”。直流电源V2相当于本发明所涉及的“第2直流电源”。另外，外部连接端子11相当于本发明所涉及的“第I连接部”，外部连接端子13相当于本发明所涉及的“第2连接部”。
[0044]在外部连接端子11、12依次串联连接开关元件Ql、Q2。开关元件Ql、Q2是MOS-FET。开关元件Ql相当于本发明所涉及的“第I开关元件”。开关元件Q2相当于本发明所涉及的“第2开关元件”。另外，开关元件Q2也可以是二极管。这种情况下，将二极管的阴极与开关元件Ql连接。
[0045]在开关元件Ql、Q2的连接点P依次串联连接电感器LI和电容器Cl。电感器LI与电容器Cl的连接点经由开关元件SI与外部连接端子13连接。开关元件SI是具有体二极管Dl的M0S-FET，相当于本发明所涉及的“第3开关元件”。开关元件SI使其漏极成为外部连接端子13侧地进行连接。
[0046]电源装置具备控制器15。控制器15具有:转换器控制部151、电压检测部152、电流检测部153以及异常判定部154。
[0047]转换器控制部151对开关元件Ql、Q2进行开关控制，对从外部连接端子11、12输入的直流电源进行降压。另外，在取代开关元件Q2而使用二极管的情况下，转换器控制部151仅对开关元件Ql进行开关控制。
[0048]电压检测部152检测电感器LI与开关元件Ql的连接点上的电压、即通过转换器动作而降压的直流电源的电压值Vs ο串联连接的分压电阻R1、R2相对于电容器CI并联连接。电压检测部152以通过分压电阻R1、R2检测出的电压为基础来检测电压值Vs。
[0049 ]电压检测部15 3检测流过电感器LI的电流的电流值I s。在电感器LI串联连接电流检测用的电阻R3。电流检测部153通过测定该电阻R3的两端的电压降来检测电流值Is。能根据检测出的电流值I s来判定流过电感器LI的电流的方向。在电流值I s为正的情况下，电流的方向为从连接点P像外部连接端子13的方向。在电流值Is为负的情况下，电流的方向为从外部连接端子13像连接点P的方向。
[0050]异常判定部154进行电源装置I的低电压异常的有无、低电压异常的原因的判定、以及开关元件SI的开关控制。异常判定部154平常使开关元件SI接通。在开关元件SI为接通的状态下，转换器控制部151对开关元件Ql、Q2进行开关控制。由此对从外部连接端子11、12输入的直流电源进行降压，从外部连接端子13、14输出。在该控制状态下，电源装置I进行通常的降压动作。
[0051 ]在通常的降压动作中，异常判定部154判定由电压检测部152检测出的电压值Vs是否为阈值Vthl以下。阈值Vthl例如基于电源装置I正常动作的情况下应输出的电压的电压值来设定。在电压值VS为阈值VthI以下的情况下，异常判定部154判定为发生了低电压异常。并且，异常判定部154根据由电流检测部15 3检测出的电流值I s来判定流过电感器LI的电流的方向。在电流值Is为正的情况下，异常判定部154判定为直流电源V2是低电压异常的原因。在电流值Is为负的情况下，异常判定部154判定为开关元件Ql的短路击穿(就算施加正的栅极电压漏极-源极间也成为导通状态)是低电压异常的原因。
[0052]在判定为开关元件Q2的短路击穿是低电压异常的原因的情况下，异常判定部154使开关元件SI断开。在开关元件Q2短路击穿的情况下，开关元件Q2侧成为低电位，从直流电源V2向开关元件Q2流过电流。为此，通过断开开关元件SI，能防止从直流电源V2流向开关元件Q2的电流。
[0053]如以上那样，由于能判别直流电源V2以及开关元件Q2哪一者才是低电压异常的原因，因此在低电压异常检测后，能进行合适的应对。例如，在开关元件Q2短路击穿的情况下，能防止电流流入开关元件Q2。其结果，对开关元件Q2以及周边部件，能抑制异常时电流带来的压力。另外，通过抑制流过的电流，能安全地进行异常检测后的应对。
[0054]图2是判定电源装置I的低电压异常的处理的流程图。图2所示的处理由控制器15执行。
[0055]控制器15执行通常的降压动作(SI)。即，在将开关元件SI接通的状态下，转换器控制部151对开关元件Ql、Q2进行开关控制。由此将从外部连接端子11、12输入的直流电源降压，从外部连接端子13、14输出。接下来，控制器15待机给定时间(例如1ms) (S2)。之后，电压检测部152检测电压值Vs(S3)。
[0056]异常判定部154判定电压值Vs是否为阈值Vthl以下(Vs SVthl) (S4)。在不是VsSVthI的情况下(S4:否)，控制器15再执行S2的处理。、在Vs < VthI的情况下(S4:是)电流检测部153检测电流Is(S5)，判定电流值Is是否为正(S6)。
[0057]在电流值Is为正的情况下(S6:是)、即电流从连接点P流向外部连接端子13的情况下，异常判定部154判定为直流电源V2是低电压异常的原因(S7)。另一方面，在电流值Is不为正的情况下(S6:否)、即电流从外部连接端子13流向连接点P的情况下，异常判定部154判定为开关元件Q2的短路击穿是低电压异常的原因(S8)。之后，异常判定部154将开关元件SI断开(S9)。由此防止电流流入开关元件Q2侧。
[0058]之后，控制器15例如通过状态异常等进行警告(SlO)，结束本处理。
[0059](实施方式2)
[0060]图3是实施方式2所涉及的电源装置2的电路图。
[0061]在该示例中，连接在电感器LI与外部连接端子13之间的开关元件S2是双向的开关元件。开关元件S2由2个M0S-FET21、22构成。M0S-FET21、22连接成各自的体二极管D1、D2的方向相互成为相反。
[0062]在判定为直流电源V2是低电压异常的原因的情况下，控制器15通过将M0S-FET21、22断开，能防止电流从直流电源Vl流向直流电源V2 ο通过阻止流向直流电源V2的电流，能抑制电源装置2内的部件故障、周边电路故障的波及。
[0063]另外，开关元件S2也可以是未形成体二极管的IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，或GaN-FET。这种情况下，由于开关元件S2能用I个部件构成，因此能谋求省空间化。
【主权项】
1.一种电源装置，具备: 连接第I直流电源的第I连接部； 连接第2直流电源的第2连接部； 依次串联连接在从所述第I连接部到接地之间的第I开关元件以及第2开关元件； 依次串联连接在从所述第I开关元件与所述第2开关元件的连接点到接地之间的电感器以及电容器； 使所述第I开关元件接通断开的控制部； 检测所述电感器与所述电容器的连接点、与所述第2连接部之间的电压的电压检测部； 检测流过所述电感器的电流的方向的电流方向检测部;和 在由所述电压检测部检测出的电压为给定值以下的情况下判定为低电压异常的判定部， 所述判定部在由所述电流方向检测部检测出的电流的方向是从所述第I连接部侧向所述第2连接部的方向的情况下，判定为所述第2连接部侧的异常，在由所述电流方向检测部检测出的电流的方向是从所述第2连接部侧向所述第I连接部的方向的情况下，判定为所述第2开关元件的异常。2.根据权利要求1所述的电源装置，其中， 所述电源装置具备: 连接在所述电感器和所述电容器的连接点、与所述第2连接部之间的第3开关元件， 在由所述判定部判定为所述第2开关元件的异常的情况下，所述控制部使所述第3开关元件断开。3.根据权利要求2所述的电源装置，其中， 所述第3开关元件是由使体二极管的方向成为相互相反方向而连接的2个MOS-FET构成的双向开关元件。
【文档编号】H02M3/158GK105827113SQ201511020685
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】志治肇
【申请人】株式会社村田制作所