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公開番号2025135200
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-18
出願番号2024032889
出願日2024-03-05
発明の名称電圧変換回路
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H03F 3/34 20060101AFI20250910BHJP(基本電子回路)
要約【課題】高いオフセット電圧を補正する。
【解決手段】電圧変換回路であって、主回路と、デジタル補正回路と、アナログ補正回路を有する。前記デジタル補正回路の補正可能範囲が、前記アナログ補正回路の補正可能範囲よりも広い。補正動作では、入力端子間に設けられたスイッチがオンしている状態で、出力電位と目標電位の差が前記アナログ補正回路の前記補正可能範囲内に入るように前記デジタル補正回路の設定値を調整し、その後、前記出力電位と前記目標電位の差が縮小するように前記アナログ補正回路の設定値を調整する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電圧変換回路であって、
出力端子（ＯＵＴ）と、
第１入力端子（ＩＮＨ０）と、
第２入力端子（ＩＮＬ０）と、
前記第１入力端子と前記第２入力端子の間の入力電圧に応じた出力電位を前記出力端子に出力する主回路と、
前記第１入力端子と前記第２入力端子の間を短絡するオンと前記第１入力端子と前記第２入力端子の間を開放するオフとに切り換わるスイッチ（Ｓｗ２）と、
前記出力電位をデジタルで補正するデジタル補正回路（５０）と、
前記出力電位をアナログで補正するアナログ補正回路（６０）、
を有し、
前記デジタル補正回路の補正可能範囲が、前記アナログ補正回路の補正可能範囲よりも広く、
前記電圧変換回路は、補正動作と電圧変換動作を実行可能であり、
前記補正動作では、前記スイッチがオンしている状態で、前記出力電位と目標電位の差が前記アナログ補正回路の前記補正可能範囲内に入るように前記デジタル補正回路の設定値を調整し、その後、前記出力電位と前記目標電位の差が縮小するように前記アナログ補正回路の設定値を調整する動作であり、
前記電圧変換動作が、前記スイッチがオフしているとともに前記デジタル補正回路の前記設定値及び前記アナログ補正回路の前記設定値が前記補正動作で調整された値に設定されている状態で前記出力電位を出力する動作である、
電圧変換回路。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記主回路が、
前記第１入力端子に接続された第３入力端子（ＩＮＨ１）と、前記第２入力端子に接続された第４入力端子（ＩＮＬ１）を備え、前記第３入力端子と前記第４入力端子の間の電圧に応じた第１出力電位（Ｖｏｕｔ１）を出力する第１電圧変換回路（１０）と、
前記第１出力電位に応じた第２出力電位（Ｖｏｕｔ２）を出力する第２電圧変換回路（２０）、
を有し、
前記デジタル補正回路が前記第２出力電位を補正し、
前記アナログ補正回路が前記第２出力電位を補正する、
請求項１に記載の電圧変換回路。
【請求項３】
カソードが前記第１入力端子に接続されているとともにアノードが前記第３入力端子に接続されている第１ダイオード（Ｄ１）と、
カソードが前記第２入力端子に接続されているとともにアノードが前記第４入力端子に接続されている第２ダイオード（Ｄ２）、
をさらに有する、請求項２に記載の電圧変換回路。
【請求項４】
前記デジタル補正回路が、第１補正電流（Ｉｄ）を出力し、
前記アナログ補正回路が、第２補正電流（Ｉａ）を出力し、
前記第２電圧変換回路が、
前記第１出力電位に応じた出力電流（Ｉｉｎ）を出力する電圧電流変換回路（Ｒ５）と、
前記出力電流と前記第１補正電流と前記第２補正電流の合計電流に応じた前記第２出力電位を出力する電流電圧変換回路（４０）、
を有する、
請求項２または３に記載の電圧変換回路。
【請求項５】
前記第１電圧変換回路が、前記第３入力端子に接続された反転入力端子と前記第４入力端子に接続された非反転入力端子とを備えるオペアンプ（１２）を有し、
前記デジタル補正回路が、前記非反転入力端子の電位を変更し、
前記アナログ補正回路が、前記非反転入力端子の電位を変更する、
請求項２または３に記載の電圧変換回路。
【請求項６】
前記第１電圧変換回路が、前記非反転入力端子に接続された電源（１４）を有しており、
前記デジタル補正回路が、前記電源が出力する電位を変更し、
前記アナログ補正回路が、前記電源が出力する電位を変更する、
請求項５に記載の電圧変換回路。
【請求項７】
前記第１電圧変換回路が、前記非反転入力端子に接続された可変抵抗器（Ｒ４）を有しており、
前記デジタル補正回路が、前記可変抵抗器の電気抵抗を変更し、
前記アナログ補正回路が、前記可変抵抗器の電気抵抗を変更する、
請求項５に記載の電圧変換回路。
【請求項８】
前記第１電圧変換回路が作動増幅器である、請求項２または３に記載の電圧変換回路。
【請求項９】
前記第１電圧変換回路が計装アンプである、請求項２または３に記載の電圧変換回路。
【請求項１０】
前記主回路が、前記第２出力電位に応じた第３出力電位を出力する第３電圧変換回路（３０）を有する、請求項２または３に記載の電圧変換回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、電圧変換回路に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【０００２】
特許文献１には、入力電圧に応じた出力電位を出力する電圧変換回路が開示されている。この種の電圧変換回路には、オフセット電圧をキャンセルするための補正回路が設けられる。例えば、特許文献１では、ＤＡ変換器によって出力電位を調節することで、オフセット電圧をキャンセルする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１３０７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電圧変換回路において、高いオフセット電圧が生じる場合がある。例えば、電圧変換回路の各入力端子に保護素子等が設けられている場合には、保護素子の特性ばらつきに起因して、高いオフセット電圧が生じる場合がある。このようにオフセット電圧が高い場合には、補正回路の補正可能範囲で出力電位を補正できない場合がある。本明細書では、高いオフセット電圧を好適に補正する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する電圧変換回路は、出力端子と、第１入力端子と、第２入力端子と、前記第１入力端子と前記第２入力端子の間の入力電圧に応じた出力電位を前記出力端子に出力する主回路と、前記第１入力端子と前記第２入力端子の間を短絡するオンと前記第１入力端子と前記第２入力端子の間を開放するオフとに切り換わるスイッチと、前記出力電位をデジタルで補正するデジタル補正回路と、前記出力電位をアナログで補正するアナログ補正回路、を有する。前記デジタル補正回路の補正可能範囲が、前記アナログ補正回路の補正可能範囲よりも広い。前記電圧変換回路は、補正動作と電圧変換動作を実行可能である。前記補正動作では、前記スイッチがオンしている状態で、前記出力電位と目標電位の差が前記アナログ補正回路の前記補正可能範囲内に入るように前記デジタル補正回路の設定値を調整し、その後、前記出力電位と前記目標電位の差が縮小するように前記アナログ補正回路の設定値を調整する動作である。前記電圧変換動作が、前記スイッチがオフしているとともに前記デジタル補正回路の前記設定値及び前記アナログ補正回路の前記設定値が前記補正動作で調整された値に設定されている状態で前記出力電位を出力する動作である。
【０００６】
この電圧変換回路では、補正動作において、出力電位と目標電位の差がアナログ補正回路の補正可能範囲内に入るようにデジタル補正回路が出力電位を補正する。デジタル補正回路の調整幅は広いので、デジタル補正回路は広い補正可能範囲を有する。したがって、オフセット電圧が高い場合であっても、出力電位と目標電位の差がアナログ補正回路の補正可能範囲内に入るように出力電位を補正できる。次に、出力電位と目標電位の差が縮小するようにアナログ補正回路が出力電位を補正する。出力電位と目標電位の差がアナログ補正回路の補正可能範囲内に入っているので、アナログ補正回路は出力電位を正確に補正できる。このように、補正動作では、オフセット電圧が高い場合でも、出力電位を適切に補正できる。したがって、電圧変換動作において、入力電圧を出力電位に正確に変換できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
電圧変換回路と電界効果トランジスタの接続を示す回路図。
実施例１の電圧変換回路の回路図。
デジタル補正回路の回路図。
アナログ補正回路の回路図。
実施例１の補正動作時における各値を示すグラフ。
デジタル補正回路が実行する処理を示すフローチャート。
実施例２の電圧変換回路の回路図。
実施例２の補正動作時における各値を示すグラフ。
実施例３の電圧変換回路の回路図。
実施例３の補正動作時における各値を示すグラフ。
実施例４の電圧変換回路の回路図。
実施例５の電圧変換回路の回路図。
実施例６の電圧変換回路の回路図。
実施例７の電圧変換回路の回路図。
計装アンプの回路図。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【０００８】
図１に示す電圧変換回路９０は、パワー半導体素子である電界効果トランジスタ９８のドレイン電圧Ｖｄｓ（すなわち、ドレイン－ソース間の電圧）を検出する。電圧変換回路９０は、入力端子ＩＮＨ０、入力端子ＩＮＬ０、及び、出力端子ＯＵＴを有している。入力端子ＩＮＨ０は、スイッチＳｗ１を介して電界効果トランジスタ９８のドレインに接続されている。入力端子ＩＮＬ０は、電界効果トランジスタ９８のソースに接続されている。電圧変換回路９０は、入力端子ＩＮＨ０と入力端子ＩＮＬ０の間の電圧（以下、入力電圧Ｖｉｎという）を増幅した出力電位Ｖｏｕｔを出力端子ＯＵＴに出力する。スイッチＳｗ１がオンすると、入力電圧Ｖｉｎは、ドレイン電圧Ｖｄｓと一致する。
【０００９】
図２に示すように、実施例１の電圧変換回路９０は、スイッチＳｗ２、ダイオードＤ１、Ｄ２、定電流源９１、９２、第１電圧変換回路１０、及び、第２電圧変換回路２０を有している。スイッチＳｗ２は、入力端子ＩＮＨ０と入力端子ＩＮＬ０の間に接続されている。第１電圧変換回路１０は、入力端子ＩＮＨ１、入力端子ＩＮＬ１、及び、出力端子ＯＵＴ１を有している。ダイオードＤ１のカソードは入力端子ＩＮＨ０に接続されており、ダイオードＤ１のアノードは入力端子ＩＮＨ１に接続されている。ダイオードＤ２のカソードは入力端子ＩＮＬ０に接続されており、ダイオードＤ２のアノードは入力端子ＩＮＬ１に接続されている。定電流源９１は、ダイオードＤ１のアノードに接続されている。定電流源９２は、ダイオードＤ２のアノードに接続されている。第１電圧変換回路１０は、入力端子ＩＮＨ１と入力端子ＩＮＬ１の間の電圧（以下、入力電圧Ｖｉｎ１という）を増幅した出力電位Ｖｏｕｔ１を出力端子ＯＵＴ１に出力する。第２電圧変換回路２０は、入力端子ＩＮ２と出力端子ＯＵＴ２を有している。入力端子ＩＮ２は第１電圧変換回路１０の出力端子ＯＵＴ１に接続されている。第２電圧変換回路２０は、第１電圧変換回路１０の出力電位Ｖｏｕｔ１を増幅した出力電位Ｖｏｕｔ２を出力端子ＯＵＴ２に出力する。実施例１では、出力端子ＯＵＴ２が、電圧変換回路９０の出力端子ＯＵＴに接続されている。すなわち、実施例１では、第２電圧変換回路２０の出力電位Ｖｏｕｔ２が、電圧変換回路９０の出力電位Ｖｏｕｔである。また、電圧変換回路９０は、制御回路９４を有している。制御回路９４は、電圧変換回路９０内の各部を制御する。
【００１０】
電圧変換回路９０によってドレイン電圧Ｖｄｓを検出する際には、制御回路９４が、スイッチＳｗ１をオンし、スイッチＳｗ２をオフする。この状態では、入力電圧Ｖｉｎがドレイン電圧Ｖｄｓとなる。電界効果トランジスタ９８がオフしている状態では、ドレイン電圧Ｖｄｓは極めて高い（例えば、１０００ボルト程度）。他方、電界効果トランジスタ９８がオンしている状態ではドレイン電圧Ｖｄｓは低い（例えば、数ボルト）。電圧変換回路９０は、電界効果トランジスタ９８がオンしているときのドレイン電圧Ｖｄｓを検出する。
（【００１１】以降は省略されています）

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