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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024175915
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】異常検出装置
(51)【国際特許分類】
G01R 31/52 20200101AFI20241212BHJP
G01R 19/165 20060101ALI20241212BHJP
H02H 7/20 20060101ALI20241212BHJP
H02M 1/00 20070101ALI20241212BHJP
H02M 3/155 20060101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
G01R31/52
G01R19/165 L
H02H7/20 B
H02M1/00 H
H02M3/155 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023094013
(22)【出願日】2023-06-07
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110000567
【氏名又は名称】弁理士法人サトー
(72)【発明者】
【氏名】安藤 敏晃
【テーマコード（参考）】
2G014
2G035
5G053
5H730
5H740
【Ｆターム（参考）】
2G014AA02
2G014AA03
2G014AB27
2G014AB29
2G014AB52
2G014AC18
2G035AA19
2G035AB02
2G035AC02
2G035AC14
2G035AD10
2G035AD23
2G035AD54
5G053AA01
5G053AA07
5G053AA16
5G053DA01
5G053EB02
5H730AS05
5H730BB13
5H730BB57
5H730DD03
5H730DD04
5H730FD41
5H730FF09
5H730FG01
5H730XX02
5H730XX15
5H730XX22
5H730XX35
5H740BA11
5H740BA12
5H740BB01
5H740BC01
5H740BC02
5H740KK01
5H740MM12
(57)【要約】
【課題】複数のセンス抵抗を用いた複数系統のセンシング経路に基づいて異常を生じているか判定できるようにした異常検出装置を提供する。
【解決手段】 異常検出装置１は、負荷に流れる電流を検出するため直列接続された複数のセンス抵抗３、４の互いの端子間の電圧に応じた複数の差電圧ΔＶを抽出する差電圧抽出回路６、７、８を備える。異常検出装置１は、差電圧抽出回路６、７、８により抽出された複数の差電圧に基づいて複数の抵抗の端子１５、１６、１７に異常を生じているか判定する状態異常検出回路１０を備える。
【選択図】図１
【解決手段】 異常検出装置１は、負荷に流れる電流を検出するため直列接続された複数のセンス抵抗３、４の互いの端子間の電圧に応じた複数の差電圧ΔＶを抽出する差電圧抽出回路６、７、８を備える。異常検出装置１は、差電圧抽出回路６、７、８により抽出された複数の差電圧に基づいて複数の抵抗の端子１５、１６、１７に異常を生じているか判定する状態異常検出回路１０を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
負荷に流れる電流を検出するため直列接続された複数の抵抗（３、４）の互いの端子間の電圧に応じた複数の差電圧（ΔＶ）を抽出する差電圧抽出部（６、７、８；４０６）と、
前記差電圧抽出部により抽出された複数の差電圧に基づいて前記複数の抵抗の端子に異常を生じているか判定する状態判定部（１０）と、
を備える異常検出装置。
前記差電圧抽出部により抽出された複数の差電圧に基づいて前記複数の抵抗の端子に異常を生じているか判定する状態判定部（１０）と、
を備える異常検出装置。
【請求項2】
前記状態判定部の判定結果に基づいて前記複数の差電圧を平均した平均電圧を出力するか又は前記差電圧抽出部の複数の差電圧を選択的に出力する電圧変換部（９）と、
前記電圧変換部の出力に基づいて過電流を検出する過電流検出部（１１）と、
を備える請求項１記載の異常検出装置。
前記電圧変換部の出力に基づいて過電流を検出する過電流検出部（１１）と、
を備える請求項１記載の異常検出装置。
【請求項3】
前記状態判定部によりショート異常と判定された場合、
前記電圧変換部は、ショート異常と判定された対象元となった前記差電圧を除き、それ以外の前記差電圧を選択出力し、
前記過電流検出部は、前記選択出力された前記差電圧を所定の過電流閾値と比較することで過電流を検出する請求項２記載の異常検出装置。
前記電圧変換部は、ショート異常と判定された対象元となった前記差電圧を除き、それ以外の前記差電圧を選択出力し、
前記過電流検出部は、前記選択出力された前記差電圧を所定の過電流閾値と比較することで過電流を検出する請求項２記載の異常検出装置。
【請求項4】
前記電圧変換部は、前記差電圧抽出部の抽出結果及び前記複数の抵抗の抵抗値の比率に応じて前記複数の差電圧の平均電圧を抽出する平均電圧抽出部（９ａ）を備え、
前記状態判定部によりショート異常と判定されなかった場合、前記過電流検出部（１１）は前記平均電圧抽出部の抽出結果を所定の過電流閾値と比較することで過電流を検出する請求項２記載の異常検出装置。
前記状態判定部によりショート異常と判定されなかった場合、前記過電流検出部（１１）は前記平均電圧抽出部の抽出結果を所定の過電流閾値と比較することで過電流を検出する請求項２記載の異常検出装置。
【請求項5】
前記状態判定部は、前記差電圧抽出部により抽出される少なくとも三以上の前記差電圧のうち何れかの前記差電圧がゼロを含む第１所定範囲となり、他の前記差電圧の絶対値が通常電圧差を中心とした第２所定範囲となることを条件として端子間のショート異常と判定する請求項１記載の異常検出装置。
【請求項6】
前記状態判定部は、前記差電圧抽出部により抽出される二つの差電圧が第３所定電圧範囲に収まっていることを条件として端子のオープン異常と判定する請求項１記載の異常検出装置。
【請求項7】
前記状態判定部は、前記差電圧抽出部により抽出される少なくとも三以上の全ての差電圧が所定より低いことを条件として軽負荷と判定する請求項１記載の異常検出装置。
【請求項8】
前記状態判定部は、前記差電圧抽出部により抽出される少なくとも一つの差電圧が第４所定電圧より逸脱することを条件として抵抗の抵抗値の異常と判定する請求項１記載の異常検出装置。
【請求項9】
前記複数の抵抗の互いの端子間の電圧に応じた前記差電圧を切替えて複数の差電圧を時分割で切替出力するスイッチ部（６２）を備え、
前記状態判定部は、前記スイッチ部により切替出力され前記差電圧抽出部（４０６）により時分割で抽出された複数の差電圧に基づいて前記複数の抵抗の端子に異常を生じているか判定する請求項１又は２記載の異常検出装置。
前記状態判定部は、前記スイッチ部により切替出力され前記差電圧抽出部（４０６）により時分割で抽出された複数の差電圧に基づいて前記複数の抵抗の端子に異常を生じているか判定する請求項１又は２記載の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異常検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の異常検出装置は、例えば外部に負荷を接続した端子の異常を検出するために設けられる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の技術によれば、直列接続された複数の抵抗からなる抵抗回路と、複数の抵抗にそれぞれ接続される複数の接点と、複数の接点のうち一つの接点をＧＮＤ電位に接続する可動端子と、抵抗回路に流れる電流値に応じ両端電圧が変動する検出抵抗と、検出抵抗の両端電圧を監視する電圧監視手段と、電圧監視手段の電圧情報により可動端子と接点との接続状態を判定する制御手段と、を備えている。そして、抵抗回路の一端、又は他端から可動端子のＧＮＤ電位へ電流を流す第１、第２の経路を設けている。すなわち、複数の抵抗間の電圧値を検出することに基づいて可動端子と接点との接続状態、接点の短絡を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１６－０５６８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
出願人は、スイッチング素子を用いたスイッチング電源装置など負荷制御装置を開発している。発明者らは、この負荷制御装置にて複数のセンス抵抗を用いて複数系統のセンシング経路を使用して異常を生じているか信頼性良く判定することを検討している。しかしながら、特許文献１記載の技術を用いても信頼性良く判定できない。
【0005】
本開示の目的は、複数の抵抗を用いた複数系統のセンシング経路に基づいて異常を生じているか判定できるようにした異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項１記載の発明によれば、差電圧抽出部は、負荷に流れる電流を検出するため直列接続された複数の抵抗の互いの端子間の電圧に応じた複数の差電圧を抽出し、状態判定部は、差電圧抽出部により抽出された複数の差電圧に基づいて複数の抵抗の端子に異常を生じているか判定する。請求項１記載の発明によれば、複数の差電圧抽出部により抽出された複数の差電圧に基づいて異常を生じているか判定することで複数系統のセンシング経路に基づいて異常を生じているか判定できる。
【0007】
また、発明者らは異常を検出しても過電流保護機能を維持することを検討している。しかし、特許文献１記載の技術を適用しても、端子間のショート時、片方の端子のオープン時には、過電流保護機能を維持できない。
【0008】
請求項２記載の発明によれば、電圧変換部は、状態判定部の判定結果に基づいて複数の差電圧を平均した平均電圧を出力するか又は複数の差電圧を選択的に出力し、過電流検出部は、電圧変換部の出力に基づいて過電流を検出するようにしている。このため、たとえショート異常を生じたとしても、オープン異常を生じたとしても、過電流検出を継続できる。また、差電圧を抽出し平均化することで電圧の検出誤差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態を示す電気的構成図
【図2】第１実施形態から第７実施形態の状態判定部による判定方法の説明図
【図3】比較例を模式的に示す電気的構成図
【図4】第２実施形態を示す電気的構成図
【図5】第３実施形態を示す電気的構成図
【図6】第４実施形態を示す電気的構成図
【図7】第５実施形態を示す電気的構成図
【図8】第６実施形態を示す電気的構成図
【図9】第７実施形態を示す電気的構成図
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、負荷制御装置に関する異常検出装置についての幾つかの実施形態を説明する。各実施形態の間で同一機能を奏する部分については同一符号を付して説明を省略することがある。
【0011】
（第１実施形態）
以下、第１の実施形態について図１から図３を参照して説明する。負荷制御装置をスイッチング電源装置１００に適用した実施形態を説明する。図１に示すスイッチング電源装置１００は、異常検出装置１としての機能を備える。まずスイッチング電源装置１００の構成を説明し、その後、異常検出装置１の構成を説明する。
以下、第１の実施形態について図１から図３を参照して説明する。負荷制御装置をスイッチング電源装置１００に適用した実施形態を説明する。図１に示すスイッチング電源装置１００は、異常検出装置１としての機能を備える。まずスイッチング電源装置１００の構成を説明し、その後、異常検出装置１の構成を説明する。
【0012】
＜スイッチング電源装置１００の構成＞
スイッチング電源装置１００は、スイッチング電源制御部５、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、インダクタ１０１、及び、コンデンサ１０２を備える。また、スイッチング電源装置１００は、異常検出装置１を接続して構成されている。
スイッチング電源装置１００は、スイッチング電源制御部５、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、インダクタ１０１、及び、コンデンサ１０２を備える。また、スイッチング電源装置１００は、異常検出装置１を接続して構成されている。
【0013】
スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２は、それぞれ例えばｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成され、スイッチング素子ＳＷ１は負荷として構成されている。スイッチング素子ＳＷ１のゲートは、端子１８を通じてスイッチング電源制御部５に接続されている。スイッチング素子ＳＷ２のゲートは、端子１９を通じてスイッチング電源制御部５に接続されている。
【0014】
複数のセンス抵抗３、４は、スイッチング素子ＳＷ１のドレイン電流を検出する。センス抵抗３、４は、抵抗値が互いに同一値に設定されている。ここでいう同一値とは、センス抵抗３、４のばらつきを考慮した範囲で所定の効果を得られる条件で値が同一であることを示しており完全に同一である必要はない。電源電圧ＶＤＤのノードとグランドノードとの間には、センス抵抗３及び４と、スイッチング素子ＳＷ１及びＳＷ２のドレインソース間とが直列接続されている。センス抵抗３及び４は直列接続されているため、センス抵抗３、４には同一電流が流れ、正常動作していればセンス抵抗３、４の各端子間に同一電圧が生じることになる。
【0015】
スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２との間の共通接続点と出力端子ＯＵＴとの間にはインダクタ１０１が接続されている。出力端子ＯＵＴとグランドノードとの間にはコンデンサ１０２が接続されている。これにより、インダクタ１０１とコンデンサ１０２とが出力端子ＯＵＴのノードで接続されている。出力端子ＯＵＴの出力電圧は、端子２０を通じてスイッチング電源制御部５にフィードバック電圧ＦＢとして入力されている。
【0016】
スイッチング電源制御部５は、出力端子ＯＵＴの出力電圧をフィードバック電圧ＦＢとして検出し、出力電圧を所定の目標電圧に制御する。スイッチング電源制御部５は、端子１８、１９を通じてスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２にそれぞれパルス電圧をゲート電圧ＶＧＨ、ＶＧＬとして相補的に出力し、デューティ比や周波数を制御することで出力電圧を所定の目標電圧に制御する。
【0017】
例えば、スイッチング電源制御部５は、スイッチング素子ＳＷ１のゲートソース間にゲート電圧ＶＧＨとしてオン制御電圧を印加する。また同時に、スイッチング電源制御部５は、スイッチング素子ＳＷ２のゲートソース間にゲート電圧ＶＧＬとしてオフ制御電圧を印加する。このとき、電源電圧ＶＤＤの印加ノードからセンス抵抗３、４、スイッチング素子ＳＷ１を通じてインダクタ１０１、コンデンサ１０２に電流が流れることで出力端子ＯＵＴの出力電圧を上昇させることができる。
【0018】
また、スイッチング電源制御部５は、スイッチング素子ＳＷ１のゲートソース間にゲート電圧ＶＧＨとしてオフ制御電圧を印加する。また同時に、スイッチング電源制御部５は、スイッチング素子ＳＷ２のゲートソース間にゲート電圧ＶＧＬとしてオン制御電圧を印加する。このとき、電源電圧ＶＤＤから流れる通電電流がスイッチング素子ＳＷ１により遮断されると共に、コンデンサ１０２からインダクタ１０１、スイッチング素子ＳＷ２を通じて電流を戻すことができ、出力端子ＯＵＴの出力電圧を低下させることができる。
【0019】
スイッチング電源制御部５は、出力端子ＯＵＴの出力電圧について端子２０を通じてフィードバック電圧ＦＢとして入力し、出力端子ＯＵＴの出力電圧が所定の目標電圧より高いか低いか判断する。スイッチング電源制御部５は、この判断結果に基づいてスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２に印加するパルス幅又はパルス周波数を調整する。これにより、スイッチング素子ＳＷ１のオンオフ時間、スイッチング素子のＳＷ２のオンオフ時間を調整でき、出力端子ＯＵＴの出力電圧を制御できる。
【0020】
＜異常検出装置１の構成＞
異常検出装置１は、センス抵抗３、４に基づく複数の差電圧ΔＶを抽出することに基づいて過電流を検出するために設けられる。スイッチング素子ＳＷ１のショート／オープン異常の場合には、スイッチング電源制御部５が単独で異常の有無を判定できるが、過電流を判別できないため異常検出装置１を設けている。
異常検出装置１は、センス抵抗３、４に基づく複数の差電圧ΔＶを抽出することに基づいて過電流を検出するために設けられる。スイッチング素子ＳＷ１のショート／オープン異常の場合には、スイッチング電源制御部５が単独で異常の有無を判定できるが、過電流を判別できないため異常検出装置１を設けている。
【0021】
異常検出装置１は、センス抵抗３、４の他、第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８、及び、状態判定部として状態異常検出回路１０を備える。また、異常検出装置１は、電圧変換部９を備えると共に、過電流検出部として過電流検出回路１１を備える。単に異常検出できればよいのであれば、電圧変換部９、過電流検出回路１１は必要に応じて設ければよい。第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、及び第３差電圧抽出回路８は、差電圧抽出部として構成されている。
【0022】
第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８は、複数のセンス抵抗３、４の互いの端子の間（図１の端子１５－端子１６間、端子１６－端子１７間、端子１７－端子１５間相当）の電圧に応じた複数の差電圧ΔＶ（＝図１のＶ１－Ｖ２、Ｖ２－Ｖ３、Ｖ３－Ｖ１相当）を抽出する。状態異常検出回路１０は、第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８による複数の差電圧ΔＶに基づいて複数のセンス抵抗３、４の端子間（図１の端子１５－端子１６間、端子１６－端子１７間、端子１７－端子１５間相当）のショート異常を生じているか判定する。
【0023】
図１に具体例を示すように、端子１５とグランドノードとの間には、抵抗５１、５２が直列接続されている。抵抗５１、５２は、端子１５に生じる電圧Ｖａの分圧電圧を電圧Ｖ１として検出し、第１差電圧抽出回路６及び第３差電圧抽出回路８に出力する。
【0024】
端子１６とグランドノードとの間には、抵抗５３、５４が直列接続されている。抵抗５３、５４は、端子１６に生じる電圧Ｖｂの分圧電圧を電圧Ｖ２として検出し、第１差電圧抽出回路６及び第２差電圧抽出回路７に出力する。
【0025】
端子１７とグランドノードとの間には、抵抗５５、５６が直列接続されている。抵抗５５、５６は、端子１７に生じる電圧Ｖｃの分圧電圧を電圧Ｖ３として検出し、第２差電圧抽出回路７及び第３差電圧抽出回路８に出力する。抵抗５１、５２による分圧電圧の分圧比、抵抗５３、５４による分圧電圧の分圧比、抵抗５５、５６による分圧電圧の分圧比は、例えば互いに同一値に設定されている。ここでいう同一値とは、センス抵抗３、４のばらつきや抵抗５１～５６のばらつきを考慮した範囲で所定の効果を得られる条件で値が同一であることを示しており完全に同一である必要はない。
【0026】
第１差電圧抽出回路６は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との差電圧ΔＶを抽出し、抽出された差電圧ΔＶを電圧変換部９及び状態異常検出回路１０に出力する。第２差電圧抽出回路７は、電圧Ｖ２と電圧Ｖ３との差電圧ΔＶを抽出し、抽出された差電圧ΔＶを電圧変換部９及び状態異常検出回路１０に出力する。第３差電圧抽出回路８は、電圧Ｖ３と電圧Ｖ１との差電圧ΔＶを抽出し、抽出された差電圧ΔＶを電圧変換部９及び状態異常検出回路１０に出力する。
【0027】
電圧変換部９は、第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８によりそれぞれ抽出された差電圧ΔＶを入力する。入力される差電圧ΔＶは、Ｖ１－Ｖ２、Ｖ２－Ｖ３、Ｖ３－Ｖ１となる。電圧変換部９は、平均電圧抽出部として平均電圧抽出回路９ａを備えている。平均電圧抽出回路９ａは、入力される複数の差電圧ΔＶを平均化する。
【0028】
ここでセンス抵抗３、４の抵抗値が同一値であれば、正常状態では第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８により抽出された複数の差電圧ΔＶは同一値であるため平均化された差電圧ΔＶも同一値である。
【0029】
また、センス抵抗３、４は同じ抵抗値である必要はない。抵抗値が異なる場合には抵抗値に比例した差電圧ΔＶとなるため、複数のセンス抵抗３、４の抵抗値の比率に応じて差電圧ΔＶの平均電圧を抽出するとよい。この場合、センス抵抗３、４の抵抗値の比率に応じて、後述する正常異常判断テーブルＴ（図２参照）における差電圧ΔＶの設定値を設定すると良い。
【0030】
平均電圧抽出回路９ａが差電圧ΔＶを平均化すると、原理的には端子１５－１６、１６－１７、１７－１５間に対応した前述の差電圧ΔＶ（＝Ｖ１－Ｖ２、Ｖ２－Ｖ３、Ｖ３－Ｖ１）を平均化できる。この結果、センス抵抗３及び４の各端子にそれぞれ生じる電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃに基づく差電圧ΔＶを平均化でき、センス抵抗３、４の各抵抗値の製造ばらつきの影響を抑制できる。
【0031】
他方、状態異常検出回路１０は、第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８から入力される複数の差電圧ΔＶに基づいて状態異常を検出する。電圧変換部９は、状態異常検出回路１０の判定結果に基づいて複数の差電圧ΔＶを平均した平均電圧を出力するか、又は、第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８の複数の差電圧ΔＶを選択的に出力する。過電流検出回路１１は、電圧変換部９の出力に基づいて過電流を検出する。
【0032】
例えば、状態異常検出回路１０が、異常なし、すなわちショート異常と判定せず正常状態と判定したときには、平均電圧抽出回路９ａにより平均化された差電圧ΔＶの平均電圧を過電流検出回路１１に出力する。過電流検出回路１１は、正常状態のときには、入力される差電圧ΔＶの平均電圧を予め設定された所定の過電流閾値と比較することで、過電流を検出する。この場合、差電圧ΔＶの平均電圧から過電流を検出できるようになり検出電圧誤差を軽減できる。
【0033】
例えば、状態異常検出回路１０が、端子１５、１６、１７に異常ありと判定したときには、電圧変換部９は、異常と判定された対象元となった差電圧抽出回路（例えば６、７）の差電圧ΔＶを除き、それ以外の差電圧抽出回路（例えば８）の差電圧ΔＶを過電流検出回路１１に出力する。過電流検出回路１１は、入力される差電圧ΔＶを予め設定された所定の過電流閾値と比較することで、過電流を検出する。この具体例は後述する。
【0034】
図２を参照しながら異常の判断方法を説明する。図２に示す正常異常判断テーブルＴはスイッチング電源装置１００に予め搭載されたメモリに記憶されている。メモリは、例えば半導体メモリにより構成され非遷移的実体的記録媒体として用いられる。過電流検出回路１１及び状態異常検出回路１０は、図２に示す正常異常判断テーブルＴの内容を参照可能になっており、この正常異常判断テーブルＴを参照し、正常であるか異常であるかを判断する。
【0035】
正常異常判断テーブルＴは、電源電圧ＶＤＤ、電圧Ｖ１～Ｖ３、及び、差電圧ΔＶの標準値を標準差電圧ΔＶｒとしたとき、正常状態、軽負荷状態、オープン状態（開放状態）、隣ピン同士のショート状態（短絡状態）における各電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の差電圧ΔＶ等の関係性を示している。
【0036】
正常状態とは、出力端子ＯＵＴから通常電力を消費している状態を示し、軽負荷状態とは、出力端子ＯＵＴに接続された負荷電力消費がゼロ又はゼロに近い所定の消費電力のときの状態を示している。前述したように、センス抵抗３、４の抵抗値が同一値で且つ、抵抗５１、５２、抵抗５３、５４、抵抗５５、５６の分圧比が同一値であるときについて説明する。
【0037】
＜正常状態＞
正常状態では、第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７の出力電圧は標準差電圧ΔＶｒとなる。ここでいう標準差電圧ΔＶｒは、センス抵抗３又は４の端子間電圧の標準値に対応した差電圧ΔＶである。標準差電圧ΔＶｒは（センス抵抗３、４に流れる電流Ｉの標準値）×（センス抵抗３又は４にかかる電圧Ｖの標準値）で表すことができる。
正常状態では、第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７の出力電圧は標準差電圧ΔＶｒとなる。ここでいう標準差電圧ΔＶｒは、センス抵抗３又は４の端子間電圧の標準値に対応した差電圧ΔＶである。標準差電圧ΔＶｒは（センス抵抗３、４に流れる電流Ｉの標準値）×（センス抵抗３又は４にかかる電圧Ｖの標準値）で表すことができる。
【0038】
図２に示すように、正常状態では、電圧Ｖ３－電圧Ｖ１は、センス抵抗３又は４にかかる端子間電圧の－２倍となるため、第３差電圧抽出回路８は、差電圧ΔＶを－２×ΔＶｒとして抽出することになる。
【0039】
センス抵抗３、４に誤差成分や、第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７の誤差成分により誤差電圧ΔＶｅｒｒを生じる。平均電圧抽出回路９ａは、差電圧ΔＶを平均化すると共に誤差をも平均化するため、１／２×ΔＶｅｒｒの誤差を差電圧ΔＶの平均電圧に重畳することになる。
【0040】
＜正常状態における過電流異常＞
前述したように、正常状態において、電圧変換部９は平均電圧抽出回路９ａによる差電圧ΔＶの平均電圧を過電流検出回路１１に出力する。過電流検出回路１１は、標準電圧ΔＶｒ＋１／２×ΔＶｅｒｒが過電流閾値に達すると、過電流検出信号を外部及びスイッチング電源制御部５に出力する。スイッチング電源制御部５は、過電流検出回路１１から過電流検出信号を入力すると、スイッチング素子ＳＷ１のゲートにオフ制御電圧を出力する。
前述したように、正常状態において、電圧変換部９は平均電圧抽出回路９ａによる差電圧ΔＶの平均電圧を過電流検出回路１１に出力する。過電流検出回路１１は、標準電圧ΔＶｒ＋１／２×ΔＶｅｒｒが過電流閾値に達すると、過電流検出信号を外部及びスイッチング電源制御部５に出力する。スイッチング電源制御部５は、過電流検出回路１１から過電流検出信号を入力すると、スイッチング素子ＳＷ１のゲートにオフ制御電圧を出力する。
【0041】
スイッチング電源制御部５は、スイッチング素子ＳＷ１をオフさせることでコンデンサ１０２への充電を停止する。ここではコンデンサ１０２への充電を停止する形態を示しているが、スイッチング電源制御部５は、電源電圧ＶＤＤからのスイッチング素子ＳＷ１側への電源供給を停止させるようにしてもよい。
【0042】
＜端子１５と端子１６がショート＞
端子１５と端子１６とがショートした場合、図２に示すように、第１差電圧抽出回路６は差電圧ΔＶをゼロとし、第２差電圧抽出回路７は差電圧ΔＶを標準差電圧ΔＶｒとし、第３差電圧抽出回路８は差電圧ΔＶを負の標準差電圧－ΔＶｒとして出力する。
端子１５と端子１６とがショートした場合、図２に示すように、第１差電圧抽出回路６は差電圧ΔＶをゼロとし、第２差電圧抽出回路７は差電圧ΔＶを標準差電圧ΔＶｒとし、第３差電圧抽出回路８は差電圧ΔＶを負の標準差電圧－ΔＶｒとして出力する。
【0043】
状態異常検出回路１０は、図２の正常異常判断テーブルＴを参照して前述の出力電圧と照合する。状態異常検出回路１０は、第１差電圧抽出回路６の差電圧ΔＶがゼロを含む第１所定範囲となり、他の第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８により抽出される差電圧ΔＶの絶対値が通常電圧差｜ΔＶｒ｜を中心とした第２所定範囲となると判定すると、端子１５及び１６間がショートしていることを検出できる。この場合、状態異常検出回路１０はショート検出信号を電圧変換部９に出力する。状態異常検出回路１０は、過電流検出回路１１又は／及びスイッチング電源制御部５にショート検出信号を出力してもよい。
【0044】
電圧変換部９は、状態異常検出回路１０から端子１５及び１６がショートしていることを示すショート検出信号を入力すると、センス抵抗３の端子間電圧を使用不能と判定する。しかし、センス抵抗４の端子間電圧を使用可能であることから、電圧変換部９は、第２差電圧抽出回路７の差電圧ΔＶを過電流検出回路１１に選択出力する。
【0045】
過電流検出回路１１は、第２差電圧抽出回路７の差電圧ΔＶのみを用いて過電流検出処理を続ける。過電流検出回路１１は、第２差電圧抽出回路７の差電圧ΔＶが所定の過電流閾値に達すると過電流検出信号を外部に出力する。過電流検出回路１１は、ショート異常を生じたとしても第２差電圧抽出回路７の電圧のみを用いて継続して過電流検出を続けることが可能となる。
【0046】
＜端子１６と端子１７がショート＞
端子１６と端子１７がショートした場合、差電圧抽出回路６の電圧は差電圧ΔＶを標準差電圧ΔＶｒとし、第２差電圧抽出回路７は差電圧ΔＶをゼロとし、差電圧抽出回路８は差電圧ΔＶを負の標準差電圧－ΔＶｒとして出力する。
端子１６と端子１７がショートした場合、差電圧抽出回路６の電圧は差電圧ΔＶを標準差電圧ΔＶｒとし、第２差電圧抽出回路７は差電圧ΔＶをゼロとし、差電圧抽出回路８は差電圧ΔＶを負の標準差電圧－ΔＶｒとして出力する。
【0047】
状態異常検出回路１０は、図２の正常異常判断テーブルＴを参照し前述の電圧と照合する。状態異常検出回路１０は、第２差電圧抽出回路７の差電圧ΔＶがゼロを含む第１所定範囲となり、他の第１差電圧抽出回路６、第３差電圧抽出回路８により抽出される差電圧ΔＶの絶対値が通常電圧差｜ΔＶｒ｜を中心とした第２所定範囲となると判定し、端子１６及び１７間がショートしていることを検出できる。この場合、状態異常検出回路１０はショート検出信号を電圧変換部９に出力する。状態異常検出回路１０は、過電流検出回路１１又は／及びスイッチング電源制御部５にショート検出信号を出力してもよい。
【0048】
電圧変換部９は、状態異常検出回路１０から端子１６及び１７間がショートしていることを示すショート検出信号を入力すると、センス抵抗４の端子間電圧を使用不能と判定する。しかし、センス抵抗３の端子間電圧は使用可能であることから、電圧変換部９は、第１差電圧抽出回路６の差電圧ΔＶを過電流検出回路１１に選択出力する。
【0049】
過電流検出回路１１は、第１差電圧抽出回路６の差電圧ΔＶのみを用いて過電流検出処理を続ける。過電流検出回路１１は、第１差電圧抽出回路６の差電圧ΔＶが所定の過電流閾値に達すると過電流検出信号を外部に出力する。過電流検出回路１１は、ショート異常を生じたとしても第１差電圧抽出回路６の電圧のみを用いて継続して過電流検出を続けることができる。
【0050】
＜本実施形態のまとめ＞
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の差電圧抽出回路６、７、８が、スイッチング素子ＳＷ１に流れる電流を検出するため直列接続された複数のセンス抵抗３、４の互いの端子１５－１６、１６－１７、１７－１５間の電圧に応じた三つの差電圧ΔＶを抽出し、状態異常検出回路１０は、複数の差電圧抽出回路６、７、８により抽出された三つの差電圧ΔＶに基づいて複数のセンス抵抗３、４の端子間がショート異常を生じているか判定するようにしている。これにより、複数のセンス抵抗３、４を用いた複数系統のセンシング経路に基づいて例えばショートにかかる異常を生じているか判定できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の差電圧抽出回路６、７、８が、スイッチング素子ＳＷ１に流れる電流を検出するため直列接続された複数のセンス抵抗３、４の互いの端子１５－１６、１６－１７、１７－１５間の電圧に応じた三つの差電圧ΔＶを抽出し、状態異常検出回路１０は、複数の差電圧抽出回路６、７、８により抽出された三つの差電圧ΔＶに基づいて複数のセンス抵抗３、４の端子間がショート異常を生じているか判定するようにしている。これにより、複数のセンス抵抗３、４を用いた複数系統のセンシング経路に基づいて例えばショートにかかる異常を生じているか判定できる。
【0051】
＜比較例の説明＞
また比較例の電気的構成例を図３に示す。図３のスイッチング電源装置１００ａは、状態異常検出回路１０や電圧変換部９を設けておらず、センス抵抗３を１系統のみ設けて過電流検出するようにしている。この場合、第１差電圧抽出回路６が差電圧ΔＶ＝Ｖ１－Ｖ２を抽出し、この差電圧ΔＶが所定の過電流閾値に達しているか否か判定することで過電流を検出する。この場合、端子１５及び１６がショートしてしまうと、センス抵抗３に過電流を生じているか検出し続けることができない。
また比較例の電気的構成例を図３に示す。図３のスイッチング電源装置１００ａは、状態異常検出回路１０や電圧変換部９を設けておらず、センス抵抗３を１系統のみ設けて過電流検出するようにしている。この場合、第１差電圧抽出回路６が差電圧ΔＶ＝Ｖ１－Ｖ２を抽出し、この差電圧ΔＶが所定の過電流閾値に達しているか否か判定することで過電流を検出する。この場合、端子１５及び１６がショートしてしまうと、センス抵抗３に過電流を生じているか検出し続けることができない。
【0052】
＜本実施形態のまとめその２＞
これに対し、本実施形態によれば、電圧変換部９は、状態異常検出回路１０の結果に基づいて差電圧ΔＶを平均した平均電圧を出力するか又は複数の差電圧抽出回路６、７、８の差電圧ΔＶを選択的に出力し、過電流検出回路１１は、電圧変換部９の出力に基づいて過電流を検出するようにしている。このため、たとえショート異常を生じたとしても過電流検出を継続できる。
これに対し、本実施形態によれば、電圧変換部９は、状態異常検出回路１０の結果に基づいて差電圧ΔＶを平均した平均電圧を出力するか又は複数の差電圧抽出回路６、７、８の差電圧ΔＶを選択的に出力し、過電流検出回路１１は、電圧変換部９の出力に基づいて過電流を検出するようにしている。このため、たとえショート異常を生じたとしても過電流検出を継続できる。
【0053】
例えば、状態異常検出回路１０によりショート異常と判定された場合、電圧変換部９は、ショート異常と判定された対象元となった差電圧抽出回路（例えば６、８）の差電圧ΔＶを除き、それ以外の差電圧抽出回路（例えば７）の差電圧ΔＶを選択出力する。そして、過電流検出回路１１は、選択出力された差電圧抽出回路（例えば７）の差電圧ΔＶを所定の過電流閾値と比較することで過電流を検出するようにしている。これにより、たとえショート異常があったとしても過電流であるかを継続して検出できる。
【0054】
電圧変換部９は、平均電圧抽出回路９ａにより複数の差電圧抽出回路６、７、８の抽出結果及び複数のセンス抵抗３、４の抵抗値の比率に応じて差電圧ΔＶの平均電圧を抽出して過電流検出回路１１に出力する。状態異常検出回路１０によりショート異常と判定されなかった場合、過電流検出回路１１は平均電圧抽出回路９ａの抽出結果を所定の過電流閾値と比較することで過電流を検出するようにしている。これにより、差電圧ΔＶの平均電圧を過電流閾値と比較しているため、ノイズの影響を除外でき信頼性高く過電流を検出できる。
【0055】
状態異常検出回路１０は、複数の差電圧抽出回路６、７、８により抽出される何れかの差電圧抽出回路（例えば７）の差電圧ΔＶがゼロを含む所定範囲となり、他の差電圧抽出回路（例えば６、８）により抽出される差電圧ΔＶの絶対値が通常電圧差｜ΔＶｒ｜を中心とした所定範囲となることを条件として端子間のショート異常と判定することでショート異常であることを判別できる。なお、抵抗５１、５３、５５はなくても良く必要に応じて設ければよい。また２系統のセンシング経路を備えているため、複数の差電圧抽出回路６、７、８の差電圧ΔＶに基づいて正常状態と軽負荷状態とショート状態とを判別できる。機能安全冗長性が必要な構成に使用するとよい。
【0056】
（第２実施形態）
以下、第２の実施形態について図４と共に前述の図２を参照しながら説明する。図４はスイッチング電源装置２００を概略的に示す。スイッチング電源装置２００は、異常検出装置２０１を接続して構成されている。本実施形態では、何らかの影響で端子１５、１６、１７の何れかがオープン（開放）してしまった場合について説明する。
以下、第２の実施形態について図４と共に前述の図２を参照しながら説明する。図４はスイッチング電源装置２００を概略的に示す。スイッチング電源装置２００は、異常検出装置２０１を接続して構成されている。本実施形態では、何らかの影響で端子１５、１６、１７の何れかがオープン（開放）してしまった場合について説明する。
【0057】
スイッチング電源装置２００の異常検出装置２０１は、状態異常検出回路１０に代えて状態異常検出回路２１０を状態判定部として備える。状態異常検出回路２１０は、第１実施形態で説明したショート検出／ショート判定機能の他、端子１５、１６、１７のオープン異常を検出するためのオープン検出／オープン判定機能を備える。ショート検出／ショート判定機能の説明は前述実施形態と同様であるため説明を省略する。
【0058】
＜オープン異常＞
状態異常検出回路２１０は、端子１５、１６、１７のオープン異常を検出する。端子１５、１６、１７の何れかがオープン異常を生じた場合、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３のうち端子がオープンとされた対象電圧は、抵抗５２、５４又は５６によってプルダウンされることでゼロＶとなる。例えば、端子１５がオープン異常となる場合、図２に示すように、第２差電圧抽出回路７の出力は標準差電圧ΔＶｒとなるが、差電圧抽出回路６、８の差電圧ΔＶの絶対値はＶＤＤで同じ電位となる。
状態異常検出回路２１０は、端子１５、１６、１７のオープン異常を検出する。端子１５、１６、１７の何れかがオープン異常を生じた場合、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３のうち端子がオープンとされた対象電圧は、抵抗５２、５４又は５６によってプルダウンされることでゼロＶとなる。例えば、端子１５がオープン異常となる場合、図２に示すように、第２差電圧抽出回路７の出力は標準差電圧ΔＶｒとなるが、差電圧抽出回路６、８の差電圧ΔＶの絶対値はＶＤＤで同じ電位となる。
【0059】
状態異常検出回路１０は、複数の差電圧抽出回路６、７、８により抽出される二つの差電圧抽出回路６、８の差電圧ΔＶが第３所定電圧範囲（この場合、電源電圧ＶＤＤを中心とした所定電圧範囲）に収まっていることを条件として端子のオープン異常と判定する。これにより、オープン異常であることを判定できる。
【0060】
状態異常検出回路１０は、端子１５がオープン異常であることを示すオープン検出信号を電圧変換部９に出力する。すると、電圧変換部９は、第２差電圧抽出回路７の差電圧ΔＶのみを選択的に過電流検出回路１１に出力する。過電流検出回路１１は、第２差電圧抽出回路７の差電圧ΔＶのみを用いて過電流検出を続けることができる。
【0061】
その他、端子１６、１７がオープン異常となった場合も同様である。例えば、端子１６がオープン異常となった場合には、電圧変換部９は、第３差電圧抽出回路８の差電圧ΔＶを選択的に過電流検出回路１１に出力し、過電流検出回路１１は、第３差電圧抽出回路８の差電圧ΔＶ（標準差電圧＝－２×ΔＶｒ）のみを用いて過電流検出を継続できる。
【0062】
また例えば、端子１７がオープン異常となった場合には、電圧変換部９は、第１差電圧抽出回路６の差電圧ΔＶを選択的に過電流検出回路１１に出力し、過電流検出回路１１は、第１差電圧抽出回路６の差電圧ΔＶ（標準差電圧＝ΔＶｒ）のみを用いて過電流検出を継続できる。
【0063】
第１実施形態と同様に、抵抗５１、５３、５５は無くても良い。また、センス抵抗３、４は同じ抵抗値である必要は無く、その場合は抵抗値に比例した電圧差分を適用するとよい。これにより、前述実施形態と同様の作用効果を得られると共に、オープン異常であることを判定でき、オープン異常を生じたとしても過電流検出を継続できる。
【0064】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図５及び図２を参照して説明する。図５はスイッチング電源装置３００を示す。スイッチング電源装置３００は、異常検出装置３０１を接続して構成されている。スイッチング電源装置３００の異常検出装置３０１は、状態異常検出回路１０に代えて状態異常検出回路３１０を状態判定部として備える。状態異常検出回路３１０は、第２実施形態で説明したショート検出／ショート判定機能、オープン検出／オープン判定機能の他、軽負荷状態を判定する機能やその他の異常状態を判定する機能を備える。ショート検出／ショート判定機能、オープン検出／オープン判定機能の説明は前述実施形態と同様であるため説明を省略する。
以下、第３実施形態について図５及び図２を参照して説明する。図５はスイッチング電源装置３００を示す。スイッチング電源装置３００は、異常検出装置３０１を接続して構成されている。スイッチング電源装置３００の異常検出装置３０１は、状態異常検出回路１０に代えて状態異常検出回路３１０を状態判定部として備える。状態異常検出回路３１０は、第２実施形態で説明したショート検出／ショート判定機能、オープン検出／オープン判定機能の他、軽負荷状態を判定する機能やその他の異常状態を判定する機能を備える。ショート検出／ショート判定機能、オープン検出／オープン判定機能の説明は前述実施形態と同様であるため説明を省略する。
【0065】
＜軽負荷状態＞
状態異常検出回路３１０は、軽負荷状態を判定する。負荷の電力消費が少ないと、出力端子ＯＵＴの出力電圧が低下しないことから、スイッチング電源制御部５はスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２をオンオフ制御することがない。軽負荷の場合は複数の差電圧抽出回路６、７、８の差電圧ΔＶがそれぞれゼロを含む微小となる。状態異常検出回路１０はスイッチング電源装置３００の負荷が軽負荷である旨を示す軽負荷検出信号を出力する。
状態異常検出回路３１０は、軽負荷状態を判定する。負荷の電力消費が少ないと、出力端子ＯＵＴの出力電圧が低下しないことから、スイッチング電源制御部５はスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２をオンオフ制御することがない。軽負荷の場合は複数の差電圧抽出回路６、７、８の差電圧ΔＶがそれぞれゼロを含む微小となる。状態異常検出回路１０はスイッチング電源装置３００の負荷が軽負荷である旨を示す軽負荷検出信号を出力する。
【0066】
負荷が軽負荷のときには正常異常判断テーブルＴにはゼロ又は微小値と記憶されている。軽負荷状態のときには、第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８は共に差電圧ΔＶを概ねゼロに近い値を出力する。
【0067】
状態異常検出回路３１０は、正常異常判断テーブルＴを参照し第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８の差電圧ΔＶと照合する。状態異常検出回路１０は、第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８の全ての差電圧ΔＶが所定より低いことを条件として軽負荷状態と判定する。
【0068】
このとき状態異常検出回路１０は、軽負荷状態である旨を示す軽負荷検出信号を電圧変換部９に出力する。これにより、状態異常検出回路１０は軽負荷状態であることを判別できる。電圧変換部９は、平均電圧抽出回路９ａにより抽出された差電圧ΔＶの平均電圧を出力すると、過電流検出回路１１は、この平均電圧を所定の過電流閾値と比較することで過電流検出できる。
【0069】
＜その他異常状態について＞
通常、センス抵抗３、４の抵抗値が同一値に設定されている場合、センス抵抗３、４の抵抗値が何らかの影響（例えば経年劣化など）で大きく異なってしまった場合、差電圧抽出回路６、７の電圧が正常時の抵抗比より大きく異なることになる。このため状態異常検出回路１０は、複数の差電圧抽出回路６、７、８のうち少なくとも一つの差電圧ΔＶが第４所定電圧より逸脱することを条件として抵抗の抵抗値の異常と判定するようにするとよい。この場合、状態異常検出回路１０が、その他異常状態を示す状態異常検出信号を電圧変換部９に出力する。これにより抵抗異常を判定できる。電圧変換部９が、その他異常状態と入力した場合、必要に応じて処理を停止する。
通常、センス抵抗３、４の抵抗値が同一値に設定されている場合、センス抵抗３、４の抵抗値が何らかの影響（例えば経年劣化など）で大きく異なってしまった場合、差電圧抽出回路６、７の電圧が正常時の抵抗比より大きく異なることになる。このため状態異常検出回路１０は、複数の差電圧抽出回路６、７、８のうち少なくとも一つの差電圧ΔＶが第４所定電圧より逸脱することを条件として抵抗の抵抗値の異常と判定するようにするとよい。この場合、状態異常検出回路１０が、その他異常状態を示す状態異常検出信号を電圧変換部９に出力する。これにより抵抗異常を判定できる。電圧変換部９が、その他異常状態と入力した場合、必要に応じて処理を停止する。
【0070】
その他は前述実施形態と同一であるため説明を省略する。本実施形態においても前述実施形態と同様の作用効果を得られると共に、軽負荷状態、その他異常状態を検出できる。
【0071】
（第４実施形態）
以下、第４実施形態について図６及び図２を参照して説明する。図６はスイッチング電源装置４００を示す。スイッチング電源装置４００は、異常検出装置４０１を接続して構成されている。スイッチング電源装置４００の異常検出装置４０１は、第３実施形態のスイッチング電源装置３００に設けられる第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８に代えて、差電圧抽出回路４０６を備えると共に、切替信号生成回路６１、スイッチ部としての端子切替スイッチ回路６２、及び時分割データ合成回路６３を備える。
以下、第４実施形態について図６及び図２を参照して説明する。図６はスイッチング電源装置４００を示す。スイッチング電源装置４００は、異常検出装置４０１を接続して構成されている。スイッチング電源装置４００の異常検出装置４０１は、第３実施形態のスイッチング電源装置３００に設けられる第１差電圧抽出回路６、第２差電圧抽出回路７、第３差電圧抽出回路８に代えて、差電圧抽出回路４０６を備えると共に、切替信号生成回路６１、スイッチ部としての端子切替スイッチ回路６２、及び時分割データ合成回路６３を備える。
【0072】
端子切替スイッチ回路６２は、複数のセンス抵抗３、４の互いの端子間の電圧Ｖａ－Ｖｂ、Ｖｂ－Ｖｃ、Ｖｃ－Ｖａに応じた差電圧ΔＶ（＝Ｖ１－Ｖ２、Ｖ２－Ｖ３、Ｖ３－Ｖ１）を切替えて複数の差電圧ΔＶを時分割で出力する。具体例としては、端子切替スイッチ回路６２は、抵抗５１～５６によりそれぞれ分圧された電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を入力し、当該電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３のうちの２つの電圧を選択し差電圧抽出回路６に出力する。このとき端子切替スイッチ回路６２は、切替信号生成回路６１から入力される切替信号に基づいて、電圧Ｖ１及びＶ２、電圧Ｖ２及びＶ３、電圧Ｖ３及びＶ１を時分割で切替えて順次繰り返し出力する。
【0073】
差電圧抽出回路６は、入力される２つの電圧の差電圧ΔＶを抽出して時分割データ合成回路６３に出力する。このため、差電圧抽出回路６は、複数の差電圧ΔＶ（＝Ｖ１－Ｖ２、Ｖ２－Ｖ３、Ｖ３－Ｖ１）を順次繰り返し抽出して時分割データ合成回路６３に出力する。
【0074】
時分割データ合成回路６３は、切替信号生成回路６１から入力される切替信号に基づいて、時分割されてシリアル入力される複数の差電圧ΔＶを合成して出力する。具体的には、時分割データ合成回路６３は、入力される複数の差電圧ΔＶをシリアル－パラレルデータ変換して電圧変換部９及び状態異常検出回路３１０に出力する。
【0075】
状態異常検出回路３１０は、端子切替スイッチ回路６２により切替出力され差電圧抽出回路４０６により時分割で抽出された複数の差電圧ΔＶに基づいて複数のセンス抵抗３、４の端子に異常を生じているか判定する。状態異常検出回路３１０は、入力される複数の差電圧ΔＶに基づいて、正常状態、ショート状態、オープン状態、軽負荷状態、その他異常状態、を判別し、この状態を示す検出信号を電圧変換部９及び外部に出力する。
【0076】
電圧変換部９は、時分割データ合成回路６３から複数の差電圧ΔＶをパラレル入力する。入力される差電圧ΔＶは、Ｖ１－Ｖ２、Ｖ２－Ｖ３、Ｖ３－Ｖ１となる。電圧変換部９は、平均電圧抽出部として平均電圧抽出回路９ａを備えている。平均電圧抽出回路９ａは、前述実施形態と同様に入力される差電圧ΔＶを平均化する。
【0077】
電圧変換部９は、状態異常検出回路３１０から入力される状態の検出信号に基づいて、平均電圧抽出回路９ａの平均電圧を出力するか又は差電圧ΔＶを選択出力する。正常状態、軽負荷状態と判定すると、電圧変換部９は、平均電圧抽出回路９ａの平均電圧を出力する。過電流検出回路１１は、この平均電圧から過電流を検出できる。これにより、センス抵抗３、４の各抵抗値の製造ばらつきの影響を極力抑制できる。
【0078】
他方、電圧変換部９は、端子１５、１６、１７のうち端子間のショート状態、ある端子のオープン状態、その他異常状態であるときには、正常異常判断テーブルＴを参照し、必要な差電圧ΔＶを選択出力する。この選択出力方法は、これまで前述した各実施形態で示した方法と同様であるため説明を省略する。このように、差電圧ΔＶを時分割で取得しても前述実施形態と同様の作用効果を得られる。
【0079】
（第５実施形態）
以下、第５実施形態について図７を参照して説明する。図７は負荷制御装置としてスイッチング素子ＳＷ１の制御装置５００を示す。制御装置５００は、スイッチング制御部５０５を備えている。スイッチング制御部５０５は、端子１８を通じてゲート電圧ＶＧをスイッチング素子ＳＷ１のゲートソース間に印加してスイッチング素子ＳＷ１を駆動制御する。この制御装置５００には、センス抵抗３、４を備えた異常検出装置３０１が接続されている。
以下、第５実施形態について図７を参照して説明する。図７は負荷制御装置としてスイッチング素子ＳＷ１の制御装置５００を示す。制御装置５００は、スイッチング制御部５０５を備えている。スイッチング制御部５０５は、端子１８を通じてゲート電圧ＶＧをスイッチング素子ＳＷ１のゲートソース間に印加してスイッチング素子ＳＷ１を駆動制御する。この制御装置５００には、センス抵抗３、４を備えた異常検出装置３０１が接続されている。
【0080】
図７に示すセンスＭＯＳ＿ＳＷｓは、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、そのサイズがスイッチング素子ＳＷ１のサイズに比べて小さい。センスＭＯＳ＿ＳＷｓは、スイッチング素子ＳＷ１に近接した位置に配置されている。
【0081】
スイッチング素子ＳＷ１のドレインソース間にはセンスＭＯＳ＿ＳＷｓのドレインソース間、センス抵抗３及び４の直列接続回路が並列接続されている。したがって、センスＭＯＳ＿ＳＷｓ及びセンス抵抗３、４には、スイッチング素子ＳＷ１のドレイン電流に比例した微小電流が流れる。センス抵抗３、４には、スイッチング素子ＳＷ１のドレイン電流に比例した微小電流が流れることから、スイッチング素子ＳＷ１のドレインソース間に流れる電流のセンス素子として機能する。
【0082】
第３実施形態で説明したように、異常検出装置３０１は、状態異常検出回路３１０を備えている。詳細説明は前述実施形態で説明したため説明を省略するが、状態異常検出回路３１０は、センス抵抗３、４が接続される端子１５、１６、１７の状態、正常状態、端子間のショート異常、端子のオープン異常、軽負荷状態、その他異常状態、を判別できる。このため、本実施形態のように、スイッチング素子ＳＷ１の制御方法を変更したとしても、前述実施形態と同様の作用効果を得られる。
【0083】
（第６実施形態）
以下、第６実施形態について図８を参照して説明する。図８に示すように、負荷としてスイッチング素子ＳＷ１に代えてＩＧＢＴ素子ＳＷ１ａを適用してもよい。ＩＧＢＴとは、Insulated Gate Bipolar Transistorの略を示す。
以下、第６実施形態について図８を参照して説明する。図８に示すように、負荷としてスイッチング素子ＳＷ１に代えてＩＧＢＴ素子ＳＷ１ａを適用してもよい。ＩＧＢＴとは、Insulated Gate Bipolar Transistorの略を示す。
【0084】
図８は負荷制御装置としてのＩＧＢＴ素子ＳＷ１ａの制御装置６００を示す。制御装置６００は、スイッチング制御部５０５を備えている。スイッチング制御部５０５は、端子１８を通じてゲート電圧ＶＧをＩＧＢＴ素子ＳＷ１ａのゲートエミッタ間に印加してＩＧＢＴ素子ＳＷ１ａを駆動制御する。この制御装置６００には、センス抵抗３、４を備えた異常検出装置３０１が接続されている。
【0085】
ＩＧＢＴ素子ＳＷ１ａには大電流を流すエミッタ端子Ｅと共に微小センス電流を出力するセンスエミッタ端子ＳＥが設けられている。センスエミッタ端子ＳＥに流れる電流はエミッタ端子Ｅに流れる電流に依存して変化する。センスエミッタ端子ＳＥの出力電流はセンス抵抗３、４に流れるように接続されている。センス抵抗３、４には、ＩＧＢＴ素子ＳＷ１ａのエミッタ端子Ｅの電流に依存した電流が流れることから、ＩＧＢＴ素子ＳＷ１ａのエミッタ電流のセンス素子として機能する。
【0086】
第３実施形態で説明したように、異常検出装置３０１は、状態異常検出回路３１０を備えている。詳細説明は前述実施形態で説明したため説明を省略するが、状態異常検出回路３１０は、センス抵抗３、４が接続される端子１５、１６、１７の状態、正常状態、端子間のショート異常、端子のオープン異常、軽負荷状態、その他異常状態、を判別できる。このため、本実施形態のように、ＩＧＢＴ素子ＳＷ１ａの制御に適用したとしても、前述実施形態と同様の作用効果を得られる。
【0087】
（第７実施形態）
以下、第７実施形態について図９を参照して説明する。図９にスイッチング電源集積回路ＩＣ３００の構成を示す。スイッチング電源集積回路ＩＣ３００は、第３実施形態で説明したスイッチング電源装置３００及び異常検出装置３０１の構成を備えている。
以下、第７実施形態について図９を参照して説明する。図９にスイッチング電源集積回路ＩＣ３００の構成を示す。スイッチング電源集積回路ＩＣ３００は、第３実施形態で説明したスイッチング電源装置３００及び異常検出装置３０１の構成を備えている。
【0088】
またスイッチング電源集積回路ＩＣ３００はＩＣ制御部１０３の構成も備える。ＩＣ制御部１０３は、ハードウェアロジック回路により構成されており、スイッチング電源集積回路ＩＣ３００のコントローラとして構成される。ＩＣ制御部１０３は、外部のマイコン１０５に接続されている。
【0089】
マイコン１０５は、マイクロコンピュータ又はマイクロコントローラであり、異常検出装置３０１の過電流検出回路１１から過電流検出信号を入力可能に接続されている。またマイコン１０５は、異常検出装置３０１の状態異常検出回路３１０から端子間がショートしたことを示すショート検出信号、端子がオープンしたことを示すオープン検出信号、軽負荷状態であることを示す軽負荷検出信号、その他異常状態であることを示すその他異常検出信号、を入力可能に接続されている。
【0090】
マイコン１０５は、スイッチング電源集積回路ＩＣ３００から過電流検出信号、ショート検出信号、オープン検出信号、軽負荷検出信号、又は／及び、その他異常検出信号を入力すると、これらの状態に応じて動作を停止させるか状態遷移するか決定し、この決定状況に合わせた電源制御信号をＩＣ制御部１０３に出力する。
【0091】
例えば、マイコン１０５は、ショート検出信号を入力した場合であっても過電流検出信号を入力していなければ状態遷移することを決定し、ＩＣ制御部１０３に状態遷移するための電源制御信号を出力する。ＩＣ制御部１０３は、スイッチング電源制御部５にショート検出信号を入力した状態遷移信号を出力することで警戒を促す。スイッチング電源制御部５は、この状態遷移に合わせた制御を継続することができる。また、スイッチング電源制御部５は、過電流検出回路１１から過電流検出信号を入力したときにはスイッチング素子ＳＷ１及びＳＷ２をオフすることで即座に動作停止させることもできる。
【0092】
例えば、マイコン１０５は、スイッチング電源集積回路ＩＣ３００からショート検出信号と共に過電流検出信号を入力したときには、スイッチング電源集積回路ＩＣ３００の電源出力を停止すべきと判断し、ＩＣ制御部１０３に電源制御信号として動作停止指令を出力する。この場合、ＩＣ制御部１０３は、スイッチング電源制御部５に動作停止指令を出力してスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２を共にオフすることで動作を停止させるか、又は、電源電圧ＶＤＤを遮断するように制御する。これにより安全性を確保できる。
【0093】
（他の実施形態）
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。前述実施形態では、三つの差電圧ΔＶを抽出して異常を生じているか判定する形態を示したが、二つの差電圧ΔＶを抽出して異常を生じているか判定してもよいし、四つ以上の差電圧ΔＶを抽出して異常を生じているか判定してもよい。
センス抵抗３、４を２つ直列接続した形態を説明したが、これに限られず３つ以上直列接続した形態を適用してもよい。センス抵抗３、４を３つ以上直列接続されていれば、それらの端子間の電圧に応じた差電圧ΔＶの情報量も２つの場合に比較して多くなることからより詳細な異常の状態の判断をすることができる。
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。前述実施形態では、三つの差電圧ΔＶを抽出して異常を生じているか判定する形態を示したが、二つの差電圧ΔＶを抽出して異常を生じているか判定してもよいし、四つ以上の差電圧ΔＶを抽出して異常を生じているか判定してもよい。
センス抵抗３、４を２つ直列接続した形態を説明したが、これに限られず３つ以上直列接続した形態を適用してもよい。センス抵抗３、４を３つ以上直列接続されていれば、それらの端子間の電圧に応じた差電圧ΔＶの情報量も２つの場合に比較して多くなることからより詳細な異常の状態の判断をすることができる。
【0094】
本開示に記載の手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【0095】
本開示は、前述の実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や実施形態に記載された構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【0096】
図面中、１、２０１、３０１、４０１は異常検出装置、３、４はセンス抵抗（抵抗）、６～８、４０６は差電圧抽出回路（差電圧抽出部）、１０は状態異常検出回路（状態判定部）、１１は過電流検出回路（過電流検出部）、１５、１６、１７は端子、６２は端子切替スイッチ回路（スイッチ部）、１００、２００、３００、４００はスイッチング電源装置（負荷制御装置）、５００はスイッチング素子の制御装置（負荷制御装置）、６００はＩＧＢＴ素子の制御装置（負荷制御装置）、ＳＷ１はスイッチング素子（負荷）、ＳＷ１ａはＩＧＢＴ素子（負荷）、を示す。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】