特許 6702780 保護回路自己診断装置及び保護回路診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6702780

(24)【登録日】2020年5月11日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】保護回路自己診断装置及び保護回路診断方法

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/05 20060101AFI20200525BHJP

【ＦＩ】

   H02H3/05

【請求項の数】14

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-82761(P2016-82761)

(22)【出願日】2016年4月18日

(65)【公開番号】特開2017-195654(P2017-195654A)

(43)【公開日】2017年10月26日

【審査請求日】2019年2月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100133514

【弁理士】

【氏名又は名称】寺山 啓進

(72)【発明者】

【氏名】柄澤 伸也

(72)【発明者】

【氏名】松木 武

【審査官】 杉田 恵一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平３−２１５１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１６１２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１４９６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−３３６２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２０８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０６０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５９８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−４５９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００７０９５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 クルマの電子安全始まる ＩＳＯ ２６２６２を越えて，日経エレクトロニクス，日本，日経ＢＰ社，２０１１年 １月１０日，第１０４７号，pages.46-57

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｈ ３／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基準電圧とモニタ電圧を比較する第１比較器を備え、異常を検出する第１保護回路と、
第２基準電圧とモニタ電圧を比較する第２比較器を備え、前記異常を検出する第２保護回路と、
前記第１保護回路の自己診断期間と前記第２保護回路の自己診断期間を交互に切り替え、前記第１保護回路の自己診断期間中は、前記第２保護回路が異常検出動作している間に前記第１保護回路の出力信号を用いて前記第１保護回路を自己診断し、前記第２保護回路の自己診断期間中は、前記第１保護回路が異常検出動作している間に前記第２保護回路の出力信号を用いて前記第２保護回路を自己診断する制御部と、
前記第１比較器の出力信号と前記制御部の制御信号が入力される第１ＡＮＤ回路と、
前記第２比較器の出力信号と前記制御部の制御信号が入力される第２ＡＮＤ回路と、
前記第１ＡＮＤ回路の出力信号と前記第２ＡＮＤ回路の出力信号が入力されるＯＲ回路と
を備え、
前記制御部は、
前記第１比較器の自己診断期間において、前記第１基準電圧を可変制御し、前記第１比較器の出力信号を用いて前記第１比較器を自己診断し、
前記第２比較器の自己診断期間において、前記第２基準電圧を可変制御し、前記第２比較器の出力信号を用いて前記第２比較器を自己診断し、
前記制御部は、前記ＯＲ回路の出力信号を用いて前記異常を検出し、
前記制御部は、
前記第１比較器の自己診断期間において、前記第１ＡＮＤ回路にローレベルの制御信号を入力するとともに、前記第１基準電圧を変化させる制御信号を前記第１比較器に入力した結果、前記第１比較器の出力信号にハイレベルの期間が存在する場合は前記第１比較器の動作に問題がないと自己診断し、
前記第２比較器の自己診断期間において、前記第２ＡＮＤ回路にローレベルの制御信号を入力するとともに、前記第２基準電圧を変化させる制御信号を前記第２比較器に入力した結果、前記第２比較器の出力信号にハイレベルの期間が存在する場合は前記第２比較器の動作に問題がないと自己診断することを特徴とする保護回路自己診断装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記ＯＲ回路の出力信号がハイレベルである場合は前記異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の保護回路自己診断装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１保護回路と前記第２保護回路のうちの一方の動作に問題が発生した場合は他方の保護回路だけを用いて保護機能を継続させることを特徴とする請求項１または２に記載の保護回路自己診断装置。

【請求項4】

前記第１保護回路及び前記第２保護回路は、過電流を検出する過電流保護回路を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護回路自己診断装置。

【請求項5】

前記第１保護回路及び前記第２保護回路は、過電圧を検出する過電圧保護回路を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護回路自己診断装置。

【請求項6】

前記第１保護回路及び前記第２保護回路は、低電圧を検出する低電圧保護回路を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護回路自己診断装置。

【請求項7】

前記第１保護回路及び前記第２保護回路は、過温度を検出する過温度保護回路を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護回路自己診断装置。

【請求項8】

異常を検出する第１保護回路と第２保護回路の自己診断期間を交互に切り替える切り替えステップと、
前記第１保護回路の自己診断期間中は、前記第２保護回路が異常検出動作している間に前記第１保護回路の出力信号を用いて前記第１保護回路を自己診断し、前記第２保護回路の自己診断期間中は、前記第１保護回路が異常検出動作している間に前記第２保護回路の出力信号を用いて前記第２保護回路を自己診断する制御ステップと
を有し、
前記第１保護回路は、第１基準電圧とモニタ電圧を比較する第１比較器を備え、
前記第２保護回路は、第２基準電圧とモニタ電圧を比較する第２比較器を備え、
前記制御ステップでは、
前記第１比較器の自己診断期間において、前記第１基準電圧を可変制御し、前記第１比較器の出力信号を用いて前記第１比較器を自己診断し、
前記第２比較器の自己診断期間において、前記第２基準電圧を可変制御し、前記第２比較器の出力信号を用いて前記第２比較器を自己診断し、
前記制御ステップでは、
前記第１比較器の出力信号と制御部の制御信号とが入力される第１ＡＮＤ回路の出力信号と、前記第２比較器の出力信号と前記制御部の制御信号とが入力される第２ＡＮＤ回路の出力信号とが入力されるＯＲ回路の出力信号を用いて前記異常を検出し、
前記制御ステップでは、
前記第１比較器の自己診断期間において、前記第１ＡＮＤ回路にローレベルの制御信号を入力するとともに、前記第１基準電圧を変化させる制御信号を前記第１比較器に入力した結果、前記第１比較器の出力信号にハイレベルの期間が存在する場合は前記第１比較器の動作に問題がないと自己診断し、
前記第２比較器の自己診断期間において、前記第２ＡＮＤ回路にローレベルの制御信号を入力するとともに、前記第２基準電圧を変化させる制御信号を前記第２比較器に入力した結果、前記第２比較器の出力信号にハイレベルの期間が存在する場合は前記第２比較器の動作に問題がないと自己診断することを特徴とする保護回路自己診断方法。

【請求項9】

前記制御ステップでは、前記ＯＲ回路の出力信号がハイレベルである場合は前記異常を検出することを特徴とする請求項８に記載の保護回路自己診断方法。

【請求項10】

前記制御ステップでは、前記第１保護回路と前記第２保護回路のうちの一方の動作に問題が発生した場合は他方の保護回路だけを用いて保護機能を継続させることを特徴とする請求項８または９に記載の保護回路自己診断方法。

【請求項11】

前記第１保護回路及び前記第２保護回路は、過電流を検出する過電流保護回路を備える
ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の保護回路自己診断方法。

【請求項12】

前記第１保護回路及び前記第２保護回路は、過電圧を検出する過電圧保護回路を備えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の保護回路自己診断方法。

【請求項13】

前記第１保護回路及び前記第２保護回路は、低電圧を検出する低電圧保護回路を備えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の保護回路自己診断方法。

【請求項14】

前記第１保護回路及び前記第２保護回路は、過温度を検出する過温度保護回路を備えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の保護回路自己診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施の形態は、過電流保護回路や過電圧保護回路などの保護回路を自己診断する保護回路自己診断装置及び保護回路診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車に搭載されるあらゆる部品のための安全機能（例えば、フェールセーフ、異常検出、安全停止などの機能）の規格が見直されつつある。特に、車載用の機器の多くは、電気的／電子的に制御されており、高性能化・高機能化だけでなく、安全性の確保も重要なニーズとなっている。

【0003】

安全な車載用機器の開発手法や管理方式等を体系的にまとめた国際基準規格ＩＳＯ２６２６２が策定されている（例えば、非特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】"ISO 26262-1:2011"、［online］、2011-11-15、International Organization for Standardization、［平成２８年２月１７日検索］、インターネット＜URL：https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:26262:-1:ed-1:v1:en＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、電子回路内には、過電流保護回路や過電圧保護回路など、様々な異常を検出する保護回路が含まれている。このような保護回路は、基本動作を司る回路と異なり、異常時のみ動作するため、出荷試験後に確実に動作することを確認することは非常に難しい。これまで、保護回路が動作しなかった場合に致命的な動作異常となるモードについて保護回路を確実に動作させるためには、冗長回路やモニタ回路を別々に配置し、相互監視を行う必要があり、コスト面で問題があった。

【0006】

本実施の形態は、保護回路を簡易な構成で自己診断することが可能な保護回路自己診断装置及び保護回路診断方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施の形態の一態様によれば、第１基準電圧とモニタ電圧を比較する第１比較器を備え、異常を検出する第１保護回路と、第２基準電圧とモニタ電圧を比較する第２比較器を備え、前記異常を検出する第２保護回路と、前記第１保護回路の自己診断期間と前記第２保護回路の自己診断期間を交互に切り替え、前記第１保護回路の自己診断期間中は、前記第２保護回路が異常検出動作している間に前記第１保護回路の出力信号を用いて前記第１保護回路を自己診断し、前記第２保護回路の自己診断期間中は、前記第１保護回路が異常検出動作している間に前記第２保護回路の出力信号を用いて前記第２保護回路を自己診断する制御部と、前記第１比較器の出力信号と前記制御部の制御信号が入力される第１ＡＮＤ回路と、前記第２比較器の出力信号と前記制御部の制御信号が入力される第２ＡＮＤ回路と、前記第１ＡＮＤ回路の出力信号と前記第２ＡＮＤ回路の出力信号が入力されるＯＲ回路とを備え、前記制御部は、前記第１比較器の自己診断期間において、前記第１基準電圧を可変制御し、前記第１比較器の出力信号を用いて前記第１比較器を自己診断し、前記第２比較器の自己診断期間において、前記第２基準電圧を可変制御し、前記第２比較器の出力信号を用いて前記第２比較器を自己診断し、前記制御部は、前記ＯＲ回路の出力信号を用いて前記異常を検出し、前記制御部は、前記第１比較器の自己診断期間において、前記第１ＡＮＤ回路にローレベルの制御信号を入力するとともに、前記第１基準電圧を変化させる制御信号を前記第１比較器に入力した結果、前記第１比較器の出力信号にハイレベルの期間が存在する場合は前記第１比較器の動作に問題がないと自己診断し、前記第２比較器の自己診断期間において、前記第２ＡＮＤ回路にローレベルの制御信号を入力するとともに、前記第２基準電圧を変化させる制御信号を前記第２比較器に入力した結果、前記第２比較器の出力信号にハイレベルの期間が存在する場合は前記第２比較器の動作に問題がないと自己診断する保護回路自己診断装置が提供される。

【0008】

本実施の形態の他の態様によれば、異常を検出する第１保護回路と第２保護回路の自己診断期間を交互に切り替える切り替えステップと、前記第１保護回路の自己診断期間中は、前記第２保護回路が異常検出動作している間に前記第１保護回路の出力信号を用いて前記第１保護回路を自己診断し、前記第２保護回路の自己診断期間中は、前記第１保護回路が異常検出動作している間に前記第２保護回路の出力信号を用いて前記第２保護回路を自己診断する制御ステップとを有し、前記第１保護回路は、第１基準電圧とモニタ電圧を比較する第１比較器を備え、前記第２保護回路は、第２基準電圧とモニタ電圧を比較する第２比較器を備え、前記制御ステップでは、前記第１比較器の自己診断期間において、前記第１基準電圧を可変制御し、前記第１比較器の出力信号を用いて前記第１比較器を自己診断し、前記第２比較器の自己診断期間において、前記第２基準電圧を可変制御し、前記第２比較器の出力信号を用いて前記第２比較器を自己診断し、前記制御ステップでは、前記第１比較器の出力信号と制御部の制御信号とが入力される第１ＡＮＤ回路の出力信号と、前記第２比較器の出力信号と前記制御部の制御信号とが入力される第２ＡＮＤ回路の出力信号とが入力されるＯＲ回路ＯＲ回路の出力信号を用いて前記異常を検出し、前記制御ステップでは、前記第１比較器の自己診断期間において、前記第１ＡＮＤ回路にローレベルの制御信号を入力するとともに、前記第１基準電圧を変化させる制御信号を前記第１比較器に入力した結果、前記第１比較器の出力信号にハイレベルの期間が存在する場合は前記第１比較器の動作に問題がないと自己診断し、前記第２比較器の自己診断期間において、前記第２ＡＮＤ回路にローレベルの制御信号を入力するとともに、前記第２基準電圧を変化させる制御信号を前記第２比較器に入力した結果、前記第２比較器の出力信号にハイレベルの期間が存在する場合は前記第２比較器の動作に問題がないと自己診断する保護回路自己診断方法が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本実施の形態によれば、保護回路を簡易な構成で自己診断することが可能な保護回路自己診断装置及び保護回路診断方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係る過電流保護回路自己診断装置の説明図であり、（ａ）模式的回路ブロック構成図、（ｂ）モニタ電圧と基準電圧との関係を示すグラフ。

【図2】実施の形態に係る過電流保護回路自己診断装置の動作例を概略的に示すフローチャート。

【図3】実施例１に係る過電流保護回路自己診断装置の模式的回路ブロック構成図。

【図4】図３に示される過電流保護回路自己診断装置が自己診断を行う場合のタイミングチャートであり、（ａ）モニタ電圧△Ｖ，第１基準電圧△Ｖ１，第２基準電圧△Ｖ２、（ｂ）制御信号ＩＮＤ１，ＩＮＤ２、（ｃ）出力信号ＯＵＴＤ１，ＯＵＴＤ２、（ｄ）出力信号ＯＵＴ。

【図5】実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置の模式的回路ブロック構成図。

【図6】図５に示される過電圧保護回路自己診断装置が自己診断を行う場合のタイミングチャートであり、（ａ）モニタ電圧Ｖｍ，第１基準電圧Ｖｔ１，第２基準電圧Ｖｔ２、（ｂ）制御信号ＩＮＤ１，ＩＮＤ２、（ｃ）出力信号ＯＵＴＤ１，ＯＵＴＤ２、（ｄ）出力信号ＯＵＴ。

【図7】実施例１に係る過電流保護回路自己診断装置、又は実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置を適用可能な車載用の電子制御システムの要部の模式的内部構成図。

【図8】実施例１に係る過電流保護回路自己診断装置、又は実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置と接続されたスイッチング電源をＩ２Ｃバスに適用した例の模式的構成図。

【図9】実施例１に係る過電流保護回路自己診断装置、又は実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置を、負荷回路に電源を供給するシステムに適用した模式的構成図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0012】

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0013】

[実施の形態]
（過電流保護回路）
まず、過電流保護回路について説明する。過電流保護（ＯＣＰ：Over Current Protection）は、出力電流が制限値より多く流れたときに出力電流を制限して、ＩＣや負荷の焼損を防ぐ機能である。

【0014】

具体的には、図１（ａ）に示すように、電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧して電圧Ｖ´を得、抵抗Ｒｍに流れる電流Ｉにより発生したモニタ電圧△Ｖを２個のコンパレータ（比較器）１０，１２に入力し、基準電圧△Ｖ１，△Ｖ２と比較する。基準電圧△Ｖ１，△Ｖ２の値は、マイコン等の制御部（図示せず。）からの制御信号△Ｖ１＿ＣＴＲ，△Ｖ２＿ＣＴＲにより調整することができる。図１（ｂ）に示すように、モニタ電圧△Ｖが基準電圧△Ｖ１，△Ｖ２の値Ｖ_ＭＯＮを超えると、出力電流が制限され、ＩＣや負荷の焼損を防ぐようになっている。

【0015】

このような過電流保護回路は、基本動作を司る回路と異なり、異常時のみ動作するため、出荷試験後に確実に動作することを確認することは非常に難しい。本実施の形態では、過電流保護回路を簡易な構成で自己診断するため、以下の構成を採用している。

【0016】

（過電流保護回路自己診断装置）
実施の形態に係る過電流保護回路自己診断装置は、異常を検出する第１保護回路と、異常を検出する第２保護回路と、第１保護回路の自己診断期間と第２保護回路の自己診断期間を交互に切り替え、第１保護回路の自己診断期間中は、第２保護回路が異常検出動作している間に第１保護回路の出力信号を用いて第１保護回路を自己診断し、第２保護回路の自己診断期間中は、第１保護回路が異常検出動作している間に第２保護回路の出力信号を用いて第２保護回路を自己診断する制御部とを備える。

【0017】

具体的には、図１（ａ）に示すように、第１保護回路は、第１基準電圧△Ｖ１とモニタ電圧△Ｖを比較する第１コンパレータ１０であり、第２保護回路は、第２基準電圧△Ｖ２とモニタ電圧△Ｖを比較する第２コンパレータ１２であり、制御部は、第１コンパレータ１０の自己診断期間において、第１基準電圧△Ｖ１を可変制御し、第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１を用いて第１コンパレータ１０を自己診断し、第２コンパレータ１２の自己診断期間において、第２基準電圧△Ｖ２を可変制御し、第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２を用いて第２コンパレータ１２を自己診断してもよい。

【0018】

また、第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１と制御部の制御信号ＩＮＤ１が入力される第１ＡＮＤ回路１４と、第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２と制御部の制御信号ＩＮＤ２が入力される第２ＡＮＤ回路１６と、第１ＡＮＤ回路１４の出力信号と第２ＡＮＤ回路１６の出力信号が入力されるＯＲ回路１８とを備え、制御部は、ＯＲ回路１８の出力信号ＯＵＴを用いて異常を検出してもよい。

【0019】

より具体的には、制御部は、第１コンパレータ１０の自己診断期間において、第１ＡＮＤ回路１４にローレベル「０」の制御信号ＩＮＤ１を入力するとともに、第１基準電圧△Ｖ１を変化させる制御信号△Ｖ１＿ＣＴＲを第１コンパレータ１０に入力した結果、第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１にハイレベル「１」の期間が存在する場合は第１コンパレータ１０の動作に問題がないと自己診断し、第２コンパレータ１２の自己診断期間において、第２ＡＮＤ回路１６にローレベル「０」の制御信号ＩＮＤ２を入力するとともに、第２基準電圧△Ｖ２を変化させる制御信号△Ｖ２＿ＣＴＲを第２コンパレータ１２に入力した結果、第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２にハイレベル「１」の期間が存在する場合は第２コンパレータ１２の動作に問題がないと自己診断してもよい。

【0020】

また、制御部は、ＯＲ回路１８の出力信号ＯＵＴがハイレベル「１」である場合は異常を検出してもよい。

【0021】

また、制御部は、第１保護回路と第２保護回路のうちの一方の動作に問題が発生した場合は他方の保護回路だけを用いて保護機能を継続させてもよい。

【0022】

また、第１保護回路及び第２保護回路は、過電流を検出する過電流保護回路を備えていてもよい。

【0023】

また、第１保護回路及び第２保護回路は、過電圧を検出する過電圧保護回路を備えていてもよい。

【0024】

また、第１保護回路及び第２保護回路は、低電圧を検出する低電圧保護回路を備えていてもよい。

【0025】

また、第１保護回路及び第２保護回路は、過温度を検出する過温度保護回路を備えていてもよい。

【0026】

（過電流保護回路自己診断装置の動作例）
図２は、実施の形態に係る過電流保護回路自己診断装置の動作例を概略的に示す。

【0027】

まず、制御部は、電源電圧Ｖｃｃの供給を開始するとともに（ステップＳ１０１）、タイマ動作を開始する（ステップＳ１０２）。そして、タイマのカウント値に基づいて第１コンパレータ１０の自己診断期間と第２コンパレータ１２の自己診断期間を交互に切り替える（ステップＳ１０３）。

【0028】

具体的には、第１コンパレータ１０の自己診断期間中は、第２コンパレータ１２が異常検出動作している間に第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１を用いて第１コンパレータ１０を自己診断する（ステップＳ１０４，Ｓ１０７）。異常検出動作とは、保護回路本来の動作（通常動作）を意味する。第１コンパレータ１０の自己診断期間中、第１コンパレータ１０の動作に問題があることが分かった場合は、問題発生時の対応処理を実行する（ステップＳ１０５→Ｓ１０６→Ｓ１０３）。また、第２コンパレータ１２が異常を検出した場合は、異常発生時の対応処理を実行する（ステップＳ１０８→Ｓ１０９→Ｓ１０３）。

【0029】

一方、第２コンパレータ１２の自己診断期間中は、第１コンパレータ１０が異常検出動作している間に第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２を用いて第２コンパレータ１２を自己診断する（ステップＳ１１０，Ｓ１１３）。第２コンパレータ１２の自己診断期間中、第２コンパレータ１２の動作に問題があることが分かった場合は、問題発生時の対応処理を実行する（ステップＳ１１４→Ｓ１１５→Ｓ１０３）。また、第１コンパレータ１０が異常を検出した場合は、異常発生時の対応処理を実行する（ステップＳ１１１→Ｓ１１２→Ｓ１０３）。

【0030】

[実施例１]
次に、実施例１に係る過電圧保護回路自己診断装置について説明する。

【0031】

（過電流保護回路診断装置）
実施例１に係る過電流保護回路診断装置は、図３に示すように、第１基準電圧ΔＶ１とモニタ電圧ΔＶを比較する第１コンパレータ１０と、第２基準電圧ΔＶ２とモニタ電圧ΔＶを比較する第２コンパレータ１２と、第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１と制御部の制御信号ＩＮＤ１が入力される第１ＡＮＤ回路１４と、第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２と制御部の制御信号ＩＮＤ２が入力される第２ＡＮＤ回路１６と、第１ＡＮＤ回路１４の出力信号と第２ＡＮＤ回路１６の出力信号が入力されるＯＲ回路１８と、マイコン等の制御部（図示せず。）とを備える。基本的な構成は、図１を用いて説明した通りである。

【0032】

（過電流保護回路診断装置の動作例）
図４は、図３に示される過電流保護回路自己診断装置が自己診断を行う場合のタイミングチャートである。具体的には、図４（ａ）は、モニタ電圧△Ｖ、第１コンパレータ１０の第１基準電圧△Ｖ１、第２コンパレータ１２の第２基準電圧△Ｖ２を示している。図４（ｂ）は、制御信号ＩＮＤ１，ＩＮＤ２を示している。図４（ｃ）は、第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１、第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２を示している。図４（ｄ）は、ＯＲ回路１８の出力信号ＯＵＴを示している。

【0033】

まず、制御部は、図４（ａ）に示すように、時間ｔ１〜ｔ４の間、制御信号△Ｖ１＿ＣＴＲを用いて第１コンパレータ１０の第１基準電圧△Ｖ１を例えば０Ｖ〜１．５Ｖの範囲でスイープさせる。スイープさせる範囲は、モニタ電圧△Ｖが第１基準電圧△Ｖ１を上回る時間が存在すればよく、特に限定されるものではない。ここでは、時間ｔ２〜ｔ３の間、モニタ電圧△Ｖが第１基準電圧△Ｖ１を上回る場合を例示している。一方、時間ｔ１〜ｔ４の間、第２コンパレータ１２の第２基準電圧△Ｖ２は、例えば１．５Ｖなど、異常検出動作時の値としておく。

【0034】

また、制御部は、図４（ｂ）に示すように、時間ｔ１〜ｔ４の間、第１ＡＮＤ回路１４に入力される制御信号ＩＮＤ１をローレベル「０」にする。このように、制御信号ＩＮＤ１がローレベル「０」の期間を「第１コンパレータ１０の自己診断期間」と呼ぶ。第１コンパレータ１０の自己診断期間ｔ１〜ｔ４の間、第２ＡＮＤ回路１６に入力される制御信号ＩＮＤ２はハイレベル「１」にしておく。

【0035】

これにより、図４（ｃ）に示すように、時間ｔ１〜ｔ４のうち時間ｔ２〜ｔ３の間のみ、第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１はハイレベル「１」となっている。この場合、モニタ電圧△Ｖが第１基準電圧△Ｖ１を上回る時間ｔ２〜ｔ３が正しく検出されているため、第１コンパレータ１０の動作に問題がないと自己診断することができる。一方、時間ｔ１〜ｔ４の間、第２コンパレータ１２は異常検出動作を行っており、モニタ電圧△Ｖはずっと第２基準電圧△Ｖ２より低いため、第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２はローレベル「０」のままとなっている。

【0036】

その結果、図４（ｄ）に示すように、時間ｔ１〜ｔ４の間、ＯＲ回路１８の出力信号ＯＵＴはローレベル「０」のままであり、過電流発生報告信号ＮＤは得られない。自己診断中の第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１は、ＯＲ回路１８より後段に伝わらないため、過電流の検出に影響しないようになっている。

【0037】

制御部は、第１コンパレータ１０の動作に問題がないことが分かると、第１コンパレータ１０を異常検出動作させ、第２コンパレータ１２を自己診断する。具体的には、図４（ａ）に示すように、時間ｔ４〜ｔ７の間、制御信号△Ｖ２＿ＣＴＲを用いて第２コンパレータ１２の第２基準電圧△Ｖ２を例えば０Ｖ〜１．５Ｖの範囲でスイープさせる。スイープさせる範囲は、モニタ電圧△Ｖが第２基準電圧△Ｖ２を上回る時間が存在すればよく、特に限定されるものではない。ここでは、時間ｔ５〜ｔ６の間、モニタ電圧△Ｖが第２基準電圧△Ｖ２を上回る場合を例示している。一方、時間ｔ４〜ｔ７の間、第１コンパレータ１０の第１基準電圧△Ｖ１は、例えば１．５Ｖなど、異常検出動作時の値としておく。

【0038】

また、制御部は、図４（ｂ）に示すように、時間ｔ４〜ｔ７の間、第２ＡＮＤ回路１６に入力される制御信号ＩＮＤ２をローレベル「０」にする。このように、制御信号ＩＮＤ２がローレベル「０」の期間を「第２コンパレータ１２の自己診断期間」と呼ぶ。第２コンパレータ１２の自己診断期間ｔ４〜ｔ７の間、第１ＡＮＤ回路１４に入力される制御信号ＩＮＤ１はハイレベル「１」にしておく。

【0039】

これにより、図４（ｃ）に示すように、時間ｔ４〜ｔ７のうち時間ｔ５〜ｔ６の間のみ、第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２はハイレベル「１」となっている。この場合、モニタ電圧△Ｖが第２基準電圧△Ｖ２を上回る時間ｔ５〜ｔ６が正しく検出されているため、第２コンパレータ１２の動作に問題がないと自己診断することができる。一方、時間ｔ４〜ｔ７の間、第１コンパレータ１０は異常検出動作を行っており、モニタ電圧△Ｖはずっと第１基準電圧△Ｖ１より低いため、第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１はローレベル「０」のままとなっている。

【0040】

その結果、図４（ｄ）に示すように、時間ｔ４〜ｔ７の間、ＯＲ回路１８の出力信号ＯＵＴはローレベル「０」のままであり、過電流発生報告信号ＮＤは得られない。自己診断中の第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２は、ＯＲ回路１８より後段に伝わらないため、過電流の検出に影響しないようになっている。

【0041】

制御部は、第２コンパレータ１２の動作に問題がないことが分かると、第２コンパレータ１２を異常検出動作させ、第１コンパレータ１０を自己診断する。以降、第１コンパレータ１０又は第２コンパレータ１２の動作に問題が見つかるまで同様の動作を繰り返す。

【0042】

以上のように、実施例１に係る過電流保護回路自己診断装置によれば、一方のコンパレータを異常検出動作させて電流モニタしながら他方のコンパレータを動作確認するようにしているため、常に動作確認がとれているコンパレータを用いて過電流を検出することができる。また、このように動作確認するために必要な部品点数も少なく簡易な構成であるため、コスト面でも優れている。

【0043】

[実施例２]
次に、実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置について説明する。過電圧保護（ＯＶＰ： Over Voltage Protection）は、出力電圧が何らかの原因で負荷の耐圧を超えないように保護する機能である。

【0044】

（過電圧保護回路自己診断装置）
実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置は、図５に示すように、第１基準電圧Ｖｔ１とモニタ電圧Ｖｍを比較する第１コンパレータ１０と、第２基準電圧Ｖｔ２とモニタ電圧Ｖｍを比較する第２コンパレータ１２と、第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１と制御部の制御信号ＩＮＤ１が入力される第１ＡＮＤ回路１４と、第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２と制御部の制御信号ＩＮＤ２が入力される第２ＡＮＤ回路１６と、第１ＡＮＤ回路１４の出力信号と第２ＡＮＤ回路１６の出力信号が入力されるＯＲ回路１８と、マイコン等の制御部（図示せず。）とを備える。過電圧を検出する点を除き、実施例１と同様である。

【0045】

（過電圧保護回路診断装置の動作例）
図６は、図５に示される過電圧保護回路自己診断装置が自己診断を行う場合のタイミングチャートである。具体的には、図６（ａ）は、モニタ電圧Ｖｍ、第１コンパレータ１０の第１基準電圧Ｖｔ１、第２コンパレータ１２の第２基準電圧Ｖｔ２を示している。図６（ｂ）は、制御信号ＩＮＤ１，ＩＮＤ２を示している。図６（ｃ）は、第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１、第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２を示している。図６（ｄ）は、ＯＲ回路１８の出力信号ＯＵＴを示している。

【0046】

まず、制御部は、図６（ａ）に示すように、時間ｔ１〜ｔ４の間、制御信号△ｔ１＿ＣＴＲを用いて第１コンパレータ１０の第１基準電圧Ｖｔ１を例えば０Ｖ〜１．５Ｖの範囲でスイープさせる。スイープさせる範囲は、モニタ電圧Ｖｍが第１基準電圧Ｖｔ１を上回る時間が存在すればよく、特に限定されるものではない。ここでは、時間ｔ２〜ｔ３の間、モニタ電圧Ｖｍが第１基準電圧Ｖｔ１を上回る場合を例示している。一方、時間ｔ１〜ｔ４の間、第２コンパレータ１２の第２基準電圧Ｖｔ２は、例えば１．５Ｖなど、異常検出動作時の値としておく。

【0047】

また、制御部は、図６（ｂ）に示すように、時間ｔ１〜ｔ４の間、第１ＡＮＤ回路１４に入力される制御信号ＩＮＤ１をローレベル「０」にする。このように、制御信号ＩＮＤ１がローレベル「０」の期間を「第１コンパレータ１０の自己診断期間」と呼ぶ。第１コンパレータ１０の自己診断期間ｔ１〜ｔ４の間、第２ＡＮＤ回路１６に入力される制御信号ＩＮＤ２はハイレベル「１」にしておく。

【0048】

これにより、図６（ｃ）に示すように、時間ｔ１〜ｔ４のうち時間ｔ２〜ｔ３の間のみ、第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１はハイレベル「１」となっている。この場合、モニタ電圧Ｖｍが第１基準電圧Ｖｔ１を上回る時間ｔ２〜ｔ３が正しく検出されているため、第１コンパレータ１０の動作に問題がないと自己診断することができる。一方、時間ｔ１〜ｔ４の間、第２コンパレータ１２は異常検出動作を行っており、モニタ電圧Ｖｍはずっと第２基準電圧Ｖｔ２より低いため、第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２はローレベル「０」のままとなっている。

【0049】

その結果、図６（ｄ）に示すように、時間ｔ１〜ｔ４の間、ＯＲ回路１８の出力信号ＯＵＴはローレベル「０」のままであり、過電圧発生報告信号ＮＤは得られない。自己診断中の第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１は、ＯＲ回路１８より後段に伝わらないため、過電圧の検出に影響しないようになっている。

【0050】

制御部は、第１コンパレータ１０の動作に問題がないことが分かると、第１コンパレータ１０を異常検出動作させ、第２コンパレータ１２を自己診断する。具体的には、図６（ａ）に示すように、時間ｔ４〜ｔ７の間、制御信号△ｔ２＿ＣＴＲを用いて第２コンパレータ１２の第２基準電圧Ｖｔ２を例えば０Ｖ〜１．５Ｖの範囲でスイープさせる。スイープさせる範囲は、モニタ電圧Ｖｍが第２基準電圧Ｖｔ２を上回る時間が存在すればよく、特に限定されるものではない。ここでは、時間ｔ５〜ｔ６の間、モニタ電圧Ｖｍが第２基準電圧Ｖｔ２を上回る場合を例示している。一方、時間ｔ４〜ｔ７の間、第１コンパレータ１０の第１基準電圧Ｖｔ１は、例えば１．５Ｖなど、異常検出動作時の値としておく。

【0051】

また、制御部は、図６（ｂ）に示すように、時間ｔ４〜ｔ７の間、第２ＡＮＤ回路１６に入力される制御信号ＩＮＤ２をローレベル「０」にする。このように、制御信号ＩＮＤ２がローレベル「０」の期間を「第２コンパレータ１２の自己診断期間」と呼ぶ。第２コンパレータ１２の自己診断期間ｔ４〜ｔ７の間、第１ＡＮＤ回路１４に入力される制御信号ＩＮＤ１はハイレベル「１」にしておく。

【0052】

これにより、図６（ｃ）に示すように、時間ｔ４〜ｔ７のうち時間ｔ５〜ｔ６の間のみ、第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２はハイレベル「１」となっている。この場合、モニタ電圧Ｖｍが第２基準電圧Ｖｔ２を上回る時間ｔ５〜ｔ６が正しく検出されているため、第２コンパレータ１２の動作に問題がないと自己診断することができる。一方、時間ｔ４〜ｔ７の間、第１コンパレータ１０は異常検出動作を行っており、モニタ電圧Ｖｍはずっと第１基準電圧Ｖｔ１より低いため、第１コンパレータ１０の出力信号ＯＵＴＤ１はローレベル「０」のままとなっている。

【0053】

その結果、図６（ｄ）に示すように、時間ｔ４〜ｔ７の間、ＯＲ回路１８の出力信号ＯＵＴはローレベル「０」のままであり、過電圧発生報告信号ＮＤは得られない。自己診断中の第２コンパレータ１２の出力信号ＯＵＴＤ２は、ＯＲ回路１８より後段に伝わらないため、過電圧の検出に影響しないようになっている。

【0054】

制御部は、第２コンパレータ１２の動作に問題がないことが分かると、第２コンパレータ１２を異常検出動作させ、第１コンパレータ１０を自己診断する。以降、第１コンパレータ１０又は第２コンパレータ１２の動作に問題が見つかるまで同様の動作を繰り返す。

【0055】

以上のように、実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置によれば、一方のコンパレータを異常検出動作させて電圧モニタしながら他方のコンパレータを動作確認するようにしているため、常に動作確認がとれているコンパレータを用いて過電圧を検出することができる。また、このように動作確認するために必要な部品点数も少なく簡易な構成であるため、コスト面でも優れている。

【0056】

なお、ここでは、第１コンパレータ１０と第２コンパレータ１２の動作に問題がない場合を例示したが、問題が発生した場合はそのことを即座に制御部側で検知し、即座に部品を交換することができる。しかも、部品を交換するまでの間は、問題のないコンパレータだけを用いて保護機能を継続することが可能である。

【0057】

また、電流モニタ回路と電圧モニタ回路とを兼用したり、第１コンパレータ１０の値と第２コンパレータ１２の値との差異を検出することもできる。そのため、少ない冗長回路により信頼性の高いシステムを構築することが可能である。

【0058】

また、ここでは、第１コンパレータ１０と第２コンパレータ１２の２つを例示したが、保護回路の数は２個に限定されず、３個以上でもよい。もちろん、部品点数の少ない簡易な構成という点では、２個の保護回路を交互に切り替えるのが好ましい。

【0059】

また、ここでは、過電流保護（ＯＣＰ）と過電圧保護（ＯＶＰ）を例示したが、低電圧保護（ＵＶＬＯ：Under Voltage Lock Out：）や、過温度保護（ＯＴＰ：Over Thermal Protection）等の保護回路にも同様に適用することが可能である。

【0060】

[適用例]
（車載用電子制御システム）
図７は、実施例１に係る過電流保護回路自己診断装置、又は実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置を適用可能な車載用の電子制御システムの構成例を模式的に示す。

【0061】

車載用の電子制御システムは、１つの半導体チップ上に必要とされるシステムを集積したＳｏＣ（System-on-Chip）２００と、ＳｏＣシステムバス９０を介してそれぞれＳｏＣ２００に接続されたマイコン（マイクロコンピュータ）Ａ（５０Ａ）、マイコンＢ（５０Ｂ）、マイコンＣ（５０Ｃ）と、マイコンＡ（５０Ａ）、マイコンＢ（５０Ｂ）、マイコンＣ（５０Ｃ）にそれぞれ接続された電源供給部Ａ（１００Ａ）、電源供給部Ｂ（１００Ｂ）、電源供給部Ｃ（１００Ｃ）とを備える。

【0062】

電源供給部Ａ（１００Ａ）は、パワーＩＣ（１Ａ）に電圧Ｖ１を供給し、パワーＩＣ（２Ａ）に電圧Ｖ２を供給し、パワーＩＣ（３Ａ）に電圧Ｖ３を供給する。同様に、電源供給部Ｂ（１００Ｂ）は、パワーＩＣ（１Ｂ）に電圧Ｖ１を供給し、パワーＩＣ（２Ｂ）に電圧Ｖ２を供給し、パワーＩＣ（３Ｂ）に電圧Ｖ３を供給する。電源供給部Ｃ（１００Ｃ）は、パワーＩＣ（１Ｃ）に電圧Ｖ１を供給し、パワーＩＣ（２Ｃ）に電圧Ｖ２を供給し、パワーＩＣ（３Ｃ）に電圧Ｖ３を供給する。

【0063】

ここで、電圧Ｖ１は、例えば３．３Ｖであり、電圧Ｖ２は、例えば１．８Ｖであり、電圧Ｖ３は、例えば１．２Ｖである。

【0064】

電源供給部Ａ（１００Ａ）、電源供給部Ｂ（１００Ｂ）、電源供給部Ｃ（１００Ｃ）は、それぞれ、電源供給部１１０と、コントロール回路２０と、タイマ３０と、電圧コンパレータＣ１、Ｃ２と、異常判定部４０とを備える。

【0065】

平常時においては、マイコンＡ（５０Ａ）、マイコンＢ（５０Ｂ）、マイコンＣ（５０Ｃ）は、それぞれ、電源供給部Ａ（１００Ａ）、電源供給部Ｂ（１００Ｂ）、電源供給部Ｃ（１００Ｃ）のイネーブル端子ＥＮに対して、電源供給機能を有効にする制御信号であるイネーブル信号ＥＮＡ、ＥＮＢ、ＥＮＣを出力する。

【0066】

また、電源供給部Ａ（１００Ａ）、Ｂ（１００Ｂ）、Ｃ（１００Ｃ）は、電源供給動作中に異常（の兆候）を検出すると、マイコンＡ（５０Ａ）、Ｂ（５０Ｂ）、Ｃ（５０Ｃ）に対して、異常発生を報告する異常発生報告信号（図示せず）を出力する。異常発生報告信号に呼応して、マイコンＡ（５０Ａ）、Ｂ（５０Ｂ）、Ｃ（５０Ｃ）は、ＳｏＣ２００に対して、割り込み信号ＩＲＱを出力するとともに、電源供給部Ａ（１００Ａ）、Ｂ（１００Ｂ）、Ｃ（１００Ｃ）に対して、電源供給機能を無効にする制御信号であるディスエーブル信号（図示せず）を出力する。ディスエーブル信号を受信した電源供給部Ａ（１００Ａ）、Ｂ（１００Ｂ）、Ｃ（１００Ｃ）は、パワーＩＣ（１Ａ・２Ａ・３Ａ）、（１Ｂ・２Ｂ・３Ｂ）、（１Ｃ・２Ｃ・３Ｃ）に対する電源供給を停止する。

【0067】

図８は、実施例１に係る過電流保護回路自己診断装置、又は実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置と接続されたスイッチング電源１００をＩ２Ｃバスに適用した構成例を模式的に示す。

【0068】

スイッチング電源１００は、電源供給部（Ｖｃｃ）１１０と、コントロール回路２０と、タイマ３０と、電圧コンパレータＣ（Ｃ１、Ｃ２）と、異常判定部（異常判定ブロック）４０とを備える。スイッチング電源１００は、Ｉ２Ｃバスを介して、パワーＩＣ１、ＩＣ２に電源を供給する。スイッチング電源１００には、実施例１に係る過電流保護回路自己診断装置（ＯＣＰ）より過電流発生報告信号ＮＤが入力されるようにしてもよいし、また、実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置（ＯＶＰ）より過電圧発生報告信号ＮＤが入力されるようにしてもよい。

【0069】

図９は、実施例１に係る過電流保護回路自己診断装置、又は実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置を、負荷１５に電源を供給するシステムに適用した例を模式的に示す。電源供給システムは、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ：Engine Control Unit）マイコン５０と、コントロール回路２０と、電源供給部１１０と、ローパスフィルタ（Ｌ１・Ｃo）と、例えばスピーカなどの負荷１５とを備える。図９におけるコントロール回路２０には、実施例１に係る過電流保護回路自己診断装置（ＯＣＰ）より過電流発生報告信号ＮＤが入力されるようにしてもよいし、また、実施例２に係る過電圧保護回路自己診断装置（ＯＶＰ）より過電圧発生報告信号ＮＤが入力されるようにしてもよい。コントロール回路２０の出力は、コンパレータ１１１の正（＋）入力に接続されており、一方、コンパレータ１１１の負（−）入力には、基準電圧ＶREFとして、出力電圧が供給される。

【0070】

電源供給部１１０は、コンパレータ１１１と、ＰＷＭ変調器１１２と、ドライバ１１３と、ドライバ出力段１１４とを備える。

【0071】

平常時においては、ＥＣＵマイコン５０は、コントロール回路２０に対して、電源供給機能を有効にする制御信号であるイネーブル信号ＥＮＳをイネーブル端子ＥＮから出力する。イネーブル信号ＥＮＳを受信したコントロール回路２０は、電源供給機能を有効にする制御信号をコンパレータ１１１に供給する。

【0072】

また、コントロール回路２０は、電源供給動作中に異常（の兆候）を検出すると、ＥＣＵマイコン５０に対して、異常発生を報告する異常発生報告信号（過電流発生報告信号ＮＤや過電圧発生報告信号ＮＤなど）を出力する。異常発生報告信号に呼応して、ＥＣＵマイコン５０は、コントロール回路２０に対して、電源供給機能を無効にする制御信号であるディスエーブル信号（図示せず）を出力する。ディスエーブル信号を受信したコントロール回路２０は、電源供給機能を無効にする制御信号をコンパレータ１１１に供給することで、電源供給を停止する。

【0073】

以上説明したように、本実施の形態によれば、保護回路を簡易な構成で自己診断することが可能な保護回路自己診断装置及び保護回路診断方法を提供することができる。

【0074】

[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

【0075】

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本実施の形態に係る保護回路自己診断装置は、過電流保護回路、過電圧保護回路、低電圧保護回路、過温度保護回路に適用可能である。また、自動車、航空機、船舶、鉄道、ロケット、医療機器、産業機械、ロボットなど様々な分野の電子機器類に応用可能である。

【符号の説明】

【0077】

１０…第１コンパレータ（第１保護回路）
１２…第２コンパレータ（第２保護回路）
１４…第１ＡＮＤ回路
１６…第２ＡＮＤ回路
１８…ＯＲ回路
ＩＮＤ１…制御部の制御信号
ＩＮＤ２…制御部の制御信号
ＯＵＴＤ１…第１コンパレータの出力信号
ＯＵＴＤ２…第２コンパレータの出力信号
△Ｖ，Ｖｍ…モニタ電圧
△Ｖ１，Ｖｔ１…第１基準電圧
△Ｖ２，Ｖｔ２…第２基準電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】