特表 2022-513277 安全デバイスを含むＤＣ／ＤＣ電圧変換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-07

(54)【発明の名称】安全デバイスを含むＤＣ／ＤＣ電圧変換器

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20220131BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 C

H02M3/155 W

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021534801

(86)(22)【出願日】2019-12-17

(85)【翻訳文提出日】2021-08-11

(86)【国際出願番号】 EP2019085738

(87)【国際公開番号】W WO2020127333

(87)【国際公開日】2020-06-25

(31)【優先権主張番号】1873052

(32)【優先日】2018-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】508021716

【氏名又は名称】ヴァレオ システム ドゥ コントロール モトゥール

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100217940

【弁理士】

【氏名又は名称】三並 大悟

(72)【発明者】

【氏名】エマニュエル、タロン

(72)【発明者】

【氏名】エルベ、ドゥマール

(72)【発明者】

【氏名】ミシェル、プライドー

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA20

5H730AS05

5H730BB13

5H730BB82

5H730BB88

5H730DD04

5H730EE59

5H730EE60

5H730FD01

5H730XX23

5H730XX33

(57)【要約】

開示されたＤＣ／ＤＣ変換器は、ａ．第１のＤＣ電圧源に接続されるように意図された主入力端子と、ｂ．第２のＤＣ電圧源に接続されるように意図された主出力端子であり、第２の電圧源が、第１の電圧源によって送り出される電圧よりも低い電圧を送り出す、主出力端子と、ｃ．変換セルまたは並列に配列された複数の変換セルとを含み、各セルは、ｉ．入力端子および出力端子を含む降圧チョッパであり、降圧チョッパの入力端子が主入力端子に接続される、降圧チョッパと、ｉｉ．入力端子および出力端子を含む安全デバイスとを含み、安全デバイスが、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを含み、前記トランジスタの各々が、電流入力端子、電流出力端子、および制御端子を含み、第１のトランジスタの入力端子および第２のトランジスタの出力端子が、それぞれ、安全デバイスの入力端子および出力端子に接続され、安全デバイスの入力端子が、降圧チョッパの出力端子に接続され、安全デバイスの出力端子が、主出力端子に接続され、安全デバイスが、阻止コマンドを受け取るための制御入力部をさらに含み、阻止コマンドを受け取った際に、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタのうちの少なくとも１つを開くように設計され、前記ＤＣ／ＤＣ変換器は、所与の変換セルに対して、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタが導電状態にあり、主出力端子と、安全デバイスの入力端子との間の電圧差が検出しきい値よりも低いとき、所与の変換セルの制御デバイスのための阻止コマンドが発生されるように設計された監視デバイスをさらに含むことを特徴とする。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ．第１の直流電圧源（６）に接続されるように設計された主入力端子（ＨＶ）と、
ｂ．第２の直流電圧源（７）に接続されるように設計された主出力端子（ＬＶ）であり、前記第２の電圧源（７）が、前記第１の電圧源（６）によって供給される電圧よりも低い電圧を供給する、主出力端子（ＬＶ）と、
ｃ．変換セル（５）または並列に配置された複数の変換セル（５、５’）と
を含み、各セル（５）は、
ｉ．入力端子（ＢＥ）および出力端子（ＢＳ）を含む降圧チョッパ（９）であり、前記降圧チョッパ（９）の前記入力端子が前記主入力端子に接続される、降圧チョッパ（９）と、
ｉｉ．入力端子（Ｄ１）および出力端子（Ｓ１）を含む安全デバイス（２）と、
を含み、前記安全デバイス（２）が、第１のトランジスタ（Ｔ１）および第２のトランジスタ（Ｔ２）を含み、前記トランジスタ（Ｔ１、Ｔ２）の各々が、電流入力端子、電流出力端子、および制御端子（Ｇ）を含み、前記第１のトランジスタ（Ｔ１）の前記入力端子および前記第２のトランジスタ（Ｔ２）の前記出力端子が、それぞれ、前記安全デバイス（２）の前記入力端子（Ｄ１）および前記出力端子（Ｓ１）に接続され、前記安全デバイス（２）の前記入力端子（Ｄ１）が、前記降圧チョッパ（９）の前記出力端子（ＢＳ）に接続され、前記安全デバイス（２）の前記出力端子（Ｓ１）が、前記主出力端子（ＬＶ）に接続され、前記安全デバイス（２）が、制御入力部（Ｇ１）をさらに含み、前記制御入力部（Ｇ１）が、阻止コマンドを受け取るように設計され、前記阻止コマンドを受け取った際に、前記第１のトランジスタ（Ｔ１）および前記第２のトランジスタ（Ｔ１）のうちの少なくとも１つを開くように設計される、ＤＣ／ＤＣ変換器であって、
所与の変換セル（５）に対して、前記第１のトランジスタ（Ｔ１）および前記第２のトランジスタ（Ｔ２）が導電状態にあり、前記主出力端子（ＬＶ）と、前記安全デバイス（２）の前記入力端子（Ｄ１）との間の電圧の差が検出しきい値よりも低いとき、前記所与の変換セル（５）の前記制御デバイス（２）のために予め決められた前記阻止コマンドを発生するように設計されたモニタリングデバイス（８）をさらに含むことを特徴とするＤＣ／ＤＣ変換器。

【請求項2】

少なくとも１の変換セル（５）が、複数の降圧チョッパを並列に含む、請求項１に記載のＤＣ／ＤＣ変換器。

【請求項3】

前記モニタリングデバイス（８）は、各セルの前記第１のトランジスタ（Ｔ１）および前記第２のトランジスタ（Ｔ２）が導電状態にあるときにのみ作動する、請求項１または２に記載のＤＣ／ＤＣ変換器。

【請求項4】

前記モニタリングデバイス（８）が、さらに、各変換セル（５、５’）の前記安全デバイス（２、２’）のために予め決められた前記阻止コマンドを発生するように設計される、請求項１から３の一項に記載のＤＣ／ＤＣ変換器。

【請求項5】

前記モニタリングデバイス（８）が、
ａ．入力段であって、
ｉ．第１の分圧器ブリッジおよび第２の分圧器ブリッジと、
ｉｉ．電流源または電圧源と、
ｉｉｉ．変換セル（５、５’）と同じ数のダイオード（Ｄ２、Ｄ４）であり、前記入力段の前記ダイオードのアノードが、互いに接続され、前記電流源または前記電圧源に接続され、前記変換セル（５、５’）の各々が、その安全デバイス（２、２’）の前記入力端子（Ｄ１、Ｄ１’）によって、前記ダイオード（Ｄ２、Ｄ４）の個々のもののカソードに接続される、ダイオード（Ｄ２、Ｄ４）と、
ｉｖ．電圧オフセッティング・ダイオード（Ｄ３）であり、そのカソードが前記主出力端子（ＬＶ）に接続され、そのアノードが前記電圧源または前記電流源に接続される、電圧オフセッティング・ダイオード（Ｄ３）と、
を含む、入力段と、
ｂ．電圧コンパレータ（１２）であって、その非反転端子が、前記第１の分圧器ブリッジによって前記入力段の前記ダイオード（Ｄ２、Ｄ４）の前記アノードに接続され、その反転端子が、前記第２の分圧器ブリッジによって前記電圧オフセッティング・ダイオード（Ｄ３）の前記アノードに接続される、電圧コンパレータ（１２）と、
を含む、請求項１から４の一項に記載のＤＣ／ＤＣ変換器。

【請求項6】

前記電圧コンパレータの出力部と前記非反転入力部との間に接続された第３の抵抗器（Ｒ４）をさらに含む、請求項５に記載のＤＣ／ＤＣ変換器。

【請求項7】

前記電圧コンパレータの前記出力部が、さらに、トリガリング・ダイオード（Ｄ５、Ｄ６）のカソードに接続され、前記トリガリング・ダイオードのアノードが、前記変換セル（５、５’）の前記安全デバイス（２、２’）の前記制御入力部（Ｇ１、Ｇ１’）に接続され、前記安全デバイス（２、２’）の前記制御入力部（Ｇ１、Ｇ１’）の各々が、直接、または抵抗器によって、前記第１のトランジスタ（Ｔ１）および／または前記第２のトランジスタ（Ｔ２）の前記制御端子（Ｇ）に接続される、請求項５または６に記載のＤＣ／ＤＣ変換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気変換器、特に、自動車分野で使用されるＤＣ／ＤＣ電圧変換器の分野に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車分野で実装されるＤＣ／ＤＣ電圧変換器は、例えば、電子ボードに埋め込まれた電力構成要素のうちの１つに機能不全が発生した場合、非常に高い振幅、例えば、数百アンペアの電流を発生する短絡を引き起こすことがある。この短絡は、電圧変換器自体を不可逆的に損傷することがあるが、電圧変換器が接続されている機器も損傷することがある。

【0003】

それゆえに、このタイプの高振幅電流を検出し、該当する場合、電圧変換器を安全にする必要がある。この目的のために、先行技術では、図１に示されたものなどのＤＣ／ＤＣ電圧変換器の技法が知られている。このタイプの電圧変換器１００は、以下のものを含む：
ａ．第１の直流電圧源６、例えば、４８Ｖバッテリに接続されるように設計された主入力端子ＨＶ；
ｂ．第２の直流電圧源７、例えば、１２Ｖバッテリに接続されるように設計された主出力端子ＬＶであり、前記第２の電圧源が、前記第１の電圧源によって供給される電圧よりも低い電圧を供給する、主出力端子ＬＶ；
ｃ．電圧変換セル５または並列に配置された複数の変換セルであり、各セルが、以下のものを含む：
ｉ．入力端子ＢＥおよび出力端子ＢＳを含む降圧チョッパ９であり、前記降圧チョッパの前記入力端子が前記主入力端子に接続される、降圧チョッパ９；
ｉｉ．入力端子Ｄおよび出力端子Ｓを含む安全デバイス２であり、前記安全デバイスが、第１のトランジスタＴ１および第２のトランジスタＴ２を含み、前記トランジスタの各々が、電流入力端子、電流出力端子、および制御端子を含み、第１のトランジスタの入力端子または第２のトランジスタの出力端子が、それぞれ、前記安全デバイスの入力端子および出力端子に接続され、安全デバイスの入力端子が、降圧チョッパの出力端子に接続され、安全デバイスの出力端子が、主出力端子に接続され、前記安全デバイスが、制御入力部Ｇをさらに含み、制御入力部Ｇが、阻止コマンドを受け取るように設計され、前記阻止コマンドを受け取った際に、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタのうちの少なくとも１つを開くように設計される、安全デバイス２；
ｄ．電圧変換器の主出力端子に達する電流がしきい値を超えたとき、前記安全デバイスに阻止信号を送るように設計されたモニタリングデバイス８０。

【0004】

ＤＣ／ＤＣ変換器１００のモニタリングデバイスは、一般に、安全デバイスと第２の直流電圧源との間に配置された測定抵抗器Ｒｓ（「シャント抵抗器」）を介して、第１の供給源７によって供給される電流を測定し、短絡の場合に、測定抵抗器の端子の電圧がしきい値よりも大きいときに前記安全デバイスに阻止信号を送るように設計される。

【0005】

したがって、先行技術に係る電圧変換器では、
ａ．測定抵抗器は、主入力端子および主出力端子が、それぞれ、第１の電圧源および第２の電圧源に接続されている場合、特に出力端子において、電圧変換器内の高電流の存在を検出するために使用され、高電流が検出されると、主出力端子を電圧変換器の他の構成要素から遮断するために、安全デバイスが作動される。

【0006】

しかしながら、測定抵抗器の使用には、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器が正常に動作しているとき、ジュール効果により電力を消費するという問題がある。測定抵抗器を電圧変換器内に実装するには、さらに、電子ボードに、対応する空間を必要とする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、前記の問題を少なくとも部分的に除くことである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的のために、前記のタイプのＤＣ／ＤＣ電圧変換器が提案され、それは、所与の変換セルに対して、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタが導電状態にあり、主出力端子と、安全デバイスの入力端子との間の電圧の差が検出しきい値よりも低いとき、所与の変換セルの安全デバイスのために予め決められた阻止コマンドを発生するように、モニタリングデバイスが設計されることを特徴とする。

【0009】

したがって、測定抵抗器の使用はもはや必要ではなく、それにより、測定抵抗に関連したジュール損を除去し、電圧変換器のサイズを減少させることが可能になる。

【0010】

本発明の特定の実施形態によれば、安全デバイスはまた、前記阻止コマンドを受け取った際に、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを開くように設計される。したがって、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタが開であると、第１の電圧源および第２の電圧源は互いに対して遮断される。

【0011】

本発明の特定の実施形態によれば、直流電圧変換器の少なくとも１つの変換セルは、複数の降圧チョッパを並列に含む。

【0012】

本発明の特定の実施形態によれば、モニタリングデバイスは、各セルの第１のトランジスタおよび第２のトランジスタが導電状態にあるときにのみ作動する。

【0013】

本発明の特定の実施形態によれば、モニタリングデバイスはまた、各変換セルの安全デバイスのために予め決められた阻止コマンドを発生するように設計される。

【0014】

本発明の特定の実施形態によれば、モニタリングデバイスは、以下のものを含む：
ａ．以下のものを含む入力段：
ｉ．第１の分圧器ブリッジおよび第２の分圧器ブリッジ；
ｉｉ．電流源または電圧源；
ｉｉｉ．変換セルと同じ数のダイオードであり、入力段のダイオードのアノードが、互いに接続され、電流源または電圧源に接続され、変換セルの各々が、安全デバイスの入力端子によって前記ダイオードの個々のもののカソードに接続される、ダイオード；
ｉｖ．電圧オフセッティング・ダイオードであり、そのカソードが、主出力端子に接続され、そのアノードが、前記電圧源または前記電流源に接続される、電圧オフセッティング・ダイオード、
電圧コンパレータであり、その非反転端子が、第１の分圧器ブリッジによって入力段のダイオードのアノードに接続され、その反転端子が、第２の分圧器ブリッジによって電圧オフセッティング・ダイオードのアノードに接続される、電圧コンパレータ。

【0015】

オプションとして、電圧変換器は、前記電圧コンパレータの出力部と非反転入力部との間に接続された第３の抵抗器をさらに含む。

【0016】

さらに、オプションとして、電圧コンパレータの出力部は、さらに、トリガリング・ダイオードのカソードに接続され、トリガリング・ダイオードのアノードは、変換セルの安全デバイスの制御入力部に接続され、安全デバイスの前記制御入力部の各々は、直接、または抵抗器によって、第１のトランジスタおよび／または第２のトランジスタの制御端子に接続される。

【0017】

他の実施形態によれば、電圧変換器が前記の特性の一部またはすべてを組み合わせて有することも想定され得る。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】先行技術に係るＤＣ／ＤＣ電圧変換器を示す図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る本発明を実施するＤＣ／ＤＣ電圧変換器を示す図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る本発明を実施するＤＣ／ＤＣ電圧変換器のモニタリングデバイスを示す図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る本発明を実施するＤＣ／ＤＣ電圧変換器を示す図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に係る本発明を実施するＤＣ／ＤＣ電圧変換器のモニタリングデバイスを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図２を参照して、本発明を実施するＤＣ／ＤＣ電圧変換器１が、次に、説明される。ＤＣ／ＤＣ電圧変換器１は、例えば、自動車で使用される。簡単にするために、この図で提供される符号は、図１に示された先行技術に係る電圧変換器の一般的な要素のものと同様である。

【0020】

ＤＣ／ＤＣ電圧変換器１は、以下のものを含む：
ａ．第１の直流電圧源６、例えば、４８Ｖバッテリに接続された主入力端子ＨＶ；
ｂ．第１の電圧源６の電圧よりも低い電圧を供給する第２の直流電圧源７、例えば、１２Ｖバッテリに接続された主出力端子ＬＶ；
ｃ．以下のものを含む変換セル５：
ｉ．主入力端子ＨＶに接続された入力端子ＢＥ；
ｉｉ．出力端子ＢＳ；
ｉｉｉ．インダクタＬと、ドレインが入力端子ＢＥに接続され、ソースがインダクタの第１の端部に接続されたトランジスタＴ３と、ドレインがグランドとインダクタＬの第１の端部との間に接続されたトランジスタＴ４とを含む降圧チョッパ９。インダクタＬと、２つのトランジスタＴ３およびＴ４との連係が「バック」タイプの降圧チョッパを作り出し、その動作が当業者によく知られている；
ｉｖ．インダクタの第２の端部に接続された入力端子Ｄ１、主出力端子ＬＶに接続された出力端子Ｓ１、および制御端子Ｇ１を含む安全デバイス２；
ｖ．モニタリングデバイス８；ならびに
ｖｉ．制御デバイス（図２に示されない）。

【0021】

安全デバイス２は、ヘッド・トゥ・テールで接続された第１のトランジスタＴ１および第２のトランジスタＴ２を含む。ここで説明される例では、第１のトランジスタＴ１および第２のトランジスタＴ２は、ＮドープＭＯＳＦＥＴである。第１のトランジスタＴ１のドレインは、安全デバイス２の入力端子Ｄ１に接続され、第２のトランジスタＴ２のドレインは、安全デバイス２の出力端子Ｓ１に接続される。第１のトランジスタＴ１および第２のトランジスタＴ２は、それらのそれぞれのソースによって接続され、その結果、これらのトランジスタの真性ダイオードは、それらのアノードによって接続される。言い換えれば、第２のトランジスタＴ２の真性ダイオードのカソードは、電圧変換器１の主出力端子に接続され、第１のトランジスタＴ１のカソードは、安全デバイス２の入力端子に接続される。これにより、第１のトランジスタＴ１および第１のトランジスタＴ２が開であると、電流は、安全デバイス２の入力端子Ｄ１と出力端子Ｓ１との間で流れることができない。第１のトランジスタＴ１および第２のトランジスタＴ２の制御端子は、さらに、安全デバイス２の制御端子Ｇ１に接続される。したがって、安全デバイス２の制御端子Ｇ１で阻止コマンドを受け取ることにより、トランジスタＴ１およびＴ２の開をトリガし、それにより、安全デバイス２の入力端子Ｄ１と出力端子Ｓ１との間の両方向の電流の循環を遮断することが可能になる。

【0022】

制御デバイスは、スイッチング時に降圧チョッパを動作させるために、トランジスタＴ３およびＴ４の開または閉を命令することを可能にする。加えて、制御デバイスは、さらに、安全デバイス２のトランジスタＴ１およびＴ２の開または閉を命令することを可能にする。この目的のために、制御デバイスは、トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、およびＴ４の制御端子に、これらのトランジスタのそれぞれの作動に必要な電圧を供給する。

【0023】

モニタリングデバイス８はまた、第１のトランジスタＴ１および第２のトランジスタＴ２が導電状態にあるとき、および安全デバイス２の入力端子Ｄ１と主出力端子ＬＶとの間の電圧差が検出しきい値Ｖｓｅｕｉｌよりも低いとき、変換セル５の安全デバイス２のために予め決められた阻止コマンドを発生するように設計される。

【0024】

加えて、しきい値電圧Ｖｓｅｕｉｌは、電圧差Ｖｂ－Ｖａに等しく、それは、式［数１］に定義されるように、導電状態におけるトランジスタＴ１およびＴ２のソース・ドレイン抵抗の合計に、これらのトランジスタを通過する電流を乗算したものに等しい。

【0025】

【数1】

【0026】

ここで説明される例では、しきい値電圧Ｖｓは、－０．３Ｖに等しい。

【0027】

モニタリングデバイス８が、図３に示され、以下のものを含む：
ａ．以下のものを含む測定回路３：
ｉ．反転端子、非反転端子、および出力端子を含む電圧コンパレータ１２であり、その出力電位ＶＳは、正の反転端子に存在する電圧が電圧コンパレータ１２の非反転端子に存在する電圧よりも大きいときに正であり、その出力電位ＶＳは、反対の場合に、負である、電圧コンパレータ１２；
ｉｉ．電圧Ｖｉｎによって供給される電流源ＳＣ１を含む入力段であり、電流源ＳＣ１が作動スイッチＴａに直列に接続される、入力段。電流源ＳＣ１は、第１の電気分岐および第２の電気分岐を提供する。作動スイッチＴａは、例えばマイクロコントローラに接続された制御端子を有する。それにより、この作動スイッチＴａによって、マイクロコントローラからモニタリングデバイス８を作動する（スイッチＴａが閉じられる）かまたは停止する（スイッチＴａが開かれる）ことが可能である。したがって、モニタリングデバイスは、電流が実際に安全デバイス２を通過しているときにのみ作動され得る。以下、説明では、モニタリングデバイス８が作動されていると仮定される。第１の電気分岐はダイオードＤ３を含み、そのカソードは主出力端子ＬＶに接続され、第２の電気分岐は、ダイオードＤ３と同じしきい値電圧を有するダイオードＤ２を含み、そのカソードは、安全デバイス２の入力端子Ｄ１に接続される；
ｉｉｉ．電圧コンパレータ１２の非反転端子に接続された抵抗器Ｒ３および抵抗器Ｒ１によって構成された第１の分圧器ブリッジ。抵抗器Ｒ３は、非反転端子とダイオードＤ２のアノードとの間に接続され、抵抗器Ｒ１は、非反転端子と電気アースとの間に接続される；
ｉｖ．電圧コンパレータ１２の反転端子に接続された抵抗器Ｒ５および抵抗器Ｒ６による第２の分圧器ブリッジ。抵抗器Ｒ５は、電圧コンパレータ１２の反転端子とダイオードＤ３のアノードとの間に接続され、抵抗器Ｒ６は、反転端子と電気アースとの間に接続される。抵抗Ｒ５（および、それぞれ、抵抗Ｒ６）の値は、抵抗Ｒ３（および、それぞれ、抵抗Ｒ１）の値に等しい。
ｂ．以下のものを含む制御回路４：
ｉ．ダイオードＤ５であり、そのアノードは、安全デバイスの制御端子Ｇ１に接続され、そのカソードは、電圧コンパレータ１２の出力Ｖｓに接続される、ダイオードＤ５。

【0028】

抵抗Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６と、電圧コンパレータ１２との連係は、ダイオードＤ３およびＤ２のアノードに存在する電圧を比較する。ダイオードＤ３のアノードに存在する電圧Ｖ２は、ダイオードＤ３のしきい値電圧からオフセットされた主出力端子に存在する電圧に等しい。ダイオードＤ２のアノードに存在する電圧Ｖ１は、ダイオードＤ２のしきい値電圧からオフセットされた、安全デバイス２の入力端子に存在する電圧に等しい。言い換えれば、ダイオードＤ３およびＤ２のしきい値電圧内で、電圧コンパレータ１２は、安全デバイス２の入力端子に存在する電圧を主出力端子に存在する電圧と比較する。

【0029】

図３を参照し、式［数２］および［数３］に基づいて、非反転端子の電圧Ｖ＋および反転端子の電圧Ｖ－は、電圧Ｖ１、Ｖ２に従って、および電圧コンパレータ１２の出力電圧Ｖｓに従って表される。

【0030】

【数2】

【0031】

抵抗Ｒ３は抵抗Ｒ５と等しく、抵抗Ｒ１は抵抗Ｒ６と等しいことを考慮に入れる。

【0032】

【数3】

【0033】

式［数２］に基づいて、抵抗Ｒ４が、抵抗Ｒ３よりも著しく大きくなる、例えば１０倍大きくなるように選択される場合、式［数２］は、式［数４］と等価である。

【0034】

【数4】

【0035】

電圧コンパレータ１２の出力電圧は、電圧Ｖ＋が電圧Ｖ－よりも低くなると、＋Ｖｓａｔから－Ｖｓａｔに切り換わる。言い換えれば、式［数５］の条件が当てはまるとき、切換えが行われる。

【0036】

【数5】

【0037】

式［数５］によれば、電圧Ｖ１－Ｖ２が切換えしきい値ＳＢ（式［数６］によって与えられる）よりも低くなると、電圧コンパレータの出力電圧ＶＳは、正の飽和値＋Ｖｓａｔから負の飽和値－Ｖｓａｔになる。

【0038】

【数6】

【0039】

抵抗Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５（Ｒ３に等しい）、およびＲ６（Ｒ１に等しい）の値を飽和電圧Ｖｓａｔに応じて適切に選択することによって、電圧Ｖｓｅｕｉｌに等しい切換えしきい値ＳＢが得られる。

【0040】

したがって、電圧Ｖ１－Ｖ２が電圧Ｖｓｅｕｉｌよりも低い場合、電圧コンパレータ１２の出力電圧は、負の飽和値－Ｖｓａｔになる。

【0041】

したがって、ＤＣ／ＤＣ変換器１の誤動作中、例えば、トランジスタＴ４が短絡したとき、２つのトランジスタＴ１およびＴ２を通過する電流は、電位の低下が安全デバイスの入力端子で生じるまで増加し、前記電位の低下は、電圧コンパレータ１２の切換えによって検出される。

【0042】

電圧Ｖｓが負の飽和値－Ｖｓａｔに等しいとき、電位－Ｖｓａｔが制御端子Ｇ１に印加される。

【0043】

電圧Ｖｓが負電圧－Ｖｓａｔに等しいとき、ダイオードＤ５は、制御デバイスによってスイッチＴ１およびＴ２の制御端子に供給される電圧の取消し／短絡を可能にし、前記スイッチの開を可能にする。

【0044】

言い換えれば、出力電圧Ｖｓが負の飽和値－Ｖｓａｔに等しいとき、安全デバイス２は、制御端子Ｇ１で阻止コマンドを受け取る。

【0045】

第１の実施形態の変形例によれば、ＤＣ／ＤＣ変換器１は、複数の降圧チョッパ９を有し、それらの各々は、入力端子ＢＥおよび出力端子ＢＳを有し、複数の降圧チョッパは並列に接続され、端子ＢＥは互いに接続され、端子ＢＳは互いに接続される。複数の降圧チョッパは、より大きい電流を変換するように並列に接続される。

【0046】

本発明の第２の実施形態が、次に、図４および図５を参照して説明される。図２および図３の第１の実施形態と同様な要素は、同じ符号を保持しており、改めて説明されない。

【0047】

この第２の実施形態では、図４に示されたＤＣ／ＤＣ電圧変換器１’は、第１の変換セル５と並列に接続された第２の変換セル５’を含む。

【0048】

変換セル５’は、以下のものを含む：
ａ．主入力端子ＨＶに接続された入力端子ＢＥ’；
ｂ．インダクタＬ’と、ドレインが入力端子ＢＥ’に接続され、ソースがインダクタの第１の端部に接続されたトランジスタＴ３’と、ドレインがグランドとインダクタＬ’の第１の端部との間に接続されたトランジスタＴ４’とを含む降圧チョッパ９’。インダクタＬ’と、２つのトランジスタＴ３’およびＴ４’との連係が「バック」タイプの降圧チョッパを提供し、その動作が当業者によく知られている；
ｃ．インダクタの第２の端部に接続された入力端子Ｄ１’、主出力端子ＬＶに接続された出力端子Ｓ１’、および制御端子Ｇ１’を含む安全デバイス２’。

【0049】

ＤＣ／ＤＣ電圧変換器１’は、モニタリングデバイス８’と、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器１’のトランジスタの制御のためのデバイス（図示せず）をさらに含む。

【0050】

安全デバイス２’は、ヘッド・トゥ・テールで接続された第１のトランジスタＴ１’および第２のトランジスタＴ２’を含む。ここで説明される例では、第１のトランジスタＴ１’および第２のトランジスタＴ２’は、ＮドープＭＯＳＦＥＴである。第１のトランジスタＴ１’のドレインは、安全デバイス２’の入力部に接続され、第２のトランジスタＴ２’のドレインは、安全デバイス２の出力端子に接続される。第１のトランジスタＴ１’および第２のトランジスタＴ２’は、それらのそれぞれのソースによって接続され、その結果、これらのトランジスタの真性ダイオードは、それらのアノードによって接続される。言い換えれば、第２のトランジスタＴ２’の真性ダイオードのカソードは、電圧変換器１’の主出力端子に接続され、第１のトランジスタＴ１’のカソードは、安全デバイス２’の入力端子に接続される。これにより、第１のトランジスタＴ１’および第１のトランジスタＴ２’が開であると、電流は、安全デバイス２’の入力端子Ｄ１’と出力端子Ｓ１’との間で流れることができない。第１のトランジスタＴ１’および第２のトランジスタＴ２’の制御端子は、さらに、安全デバイス２’の制御端子Ｇ１’に接続される。したがって、安全デバイス２の制御端子Ｇ１’で阻止コマンドを受け取ることにより、トランジスタＴ１’およびＴ２’の開をトリガすることが可能になる。

【0051】

モニタリングデバイスが、図５に示され、測定回路３’および制御回路４’を含む。さらに、第１のトランジスタＴ１、Ｔ１’および第２のトランジスタＴ２、Ｔ２’が導電状態にあるとき、および安全デバイス２’の入力端子Ｄ１’と主出力端子ＬＶとの間の電圧差と、安全デバイス２の入力端子Ｄ１と主出力端子ＬＶの間の電圧差のうちの一方が検出しきい値Ｖｓｅｕｉｌよりも低いとき、安全デバイス２’のために予め決められた阻止コマンドおよび安全デバイス２のために予め決められた阻止コマンドを発生するように設計される。

【0052】

この第２の実施形態では、モニタリングデバイス８’は、以下の理由で、モニタリングデバイス８と区別される：
ａ．測定回路３’が、ダイオードＤ４を含む第３の電気分岐をさらに含み、ダイオードＤ４のカソードが安全デバイス２’の入力端子Ｄ１’に接続され、ダイオードＤ４のアノードがダイオードＤ２のアノードに接続されること、言い換えれば、ダイオードＤ２およびＤ４がダイオードＡＮＤを作り出すこと、加えて、ダイオードＤ２およびＤ４のしきい値電圧が同様であること；
ｂ．制御回路４’がダイオードＤ６をさらに含み、そのアノードが、安全デバイス２’の制御端子に接続され、そのカソードが、電圧コンパレータ１２の出力端子Ｖｓに接続されること。

【0053】

ダイオードＤ２およびダイオードＤ４のアノードに存在する電圧Ｖ１は、ダイオードＤ２およびＤ４のしきい値電圧からオフセットされた入力端子Ｄ１およびＤ１’に存在する電圧のうちの最小の電圧に等しい。ダイオードＤ３のアノードに存在する電圧Ｖ２は、ダイオードＤ３のしきい値電圧からオフセットされた主オフセット端子に存在する電圧に等しい。言い換えれば、ダイオードＤ３、Ｄ４、およびＤ２のしきい値電圧内で、電圧コンパレータ１２は、入力端子Ｄ１および入力端子Ｄ１’に存在する電圧のうちの最小の電圧を主出力端子に存在する電圧と比較する。

【0054】

したがって、式［数６］によれば、電圧Ｖ１－Ｖ２が切換えしきい値ＳＢよりも低くなると、電圧コンパレータの出力電圧ＶＳは、正の飽和値＋Ｖｓａｔから負の飽和値－Ｖｓａｔになる。

【0055】

電圧Ｖｓが負電圧－Ｖｓａｔに等しいとき、ダイオードＤ５は、制御デバイスによってスイッチＴ１およびＴ２の制御端子に供給される電圧の取消し／短絡を可能にし、前記切換えの開を可能にする。同様に、電圧Ｖｓが負電圧－Ｖｓａｔに等しいとき、ダイオードＤ６は、制御デバイスによってスイッチＴ１’およびＴ２’の制御端子に供給される電圧の取消し／短絡を可能にし、前記スイッチの開を可能にする。

【0056】

言い換えれば、電圧Ｖ１－Ｖ２が切換えしきい値ＳＢよりも低くなると、出力電圧Ｖｓは－Ｖｓａｔに等しく、それは、トランジスタＴ１、Ｔ１’、Ｔ２、およびＴ２’の開を生じさせる。

【0057】

したがって、ＤＣ／ＤＣ変換器１’の誤動作中、例えば、トランジスタＴ４’が短絡したとき、２つのトランジスタＴ１’およびＴ２’を通過する電流は、電位の低下が安全デバイス２’の入力端子で生じるまで増加し、前記電位の低下は、電圧コンパレータ１２の切換えによって検出され、この切換えは、安全デバイス２および２’のトランジスタＴ１、Ｔ１’、Ｔ２、およびＴ２’の開を生じさせ、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器１’を安全にする。

【0058】

加えておよびオプションとして、制御デバイスは、コンパレータ１２の出力端子の電圧を走査することができ、この電圧が－Ｖｓａｔに等しいとき、制御デバイスは、スイッチＴ３、Ｔ３’、Ｔ４、およびＴ４’を開き、それにより、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器１’を完全に安全な状態にする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】