特許 7504737 半導体回路、及び半導体回路の故障判定方法

(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】

(24)【登録日】2024-06-14

(45)【発行日】2024-06-24

(54)【発明の名称】半導体回路、及び半導体回路の故障判定方法

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/00 20060101AFI20240617BHJP

   H03K 17/687 20060101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

H03K17/00 B

H03K17/687 E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020157803

(22)【出願日】2020-09-18

(65)【公開番号】P2022051366

(43)【公開日】2022-03-31

【審査請求日】2022-07-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(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】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(74)【代理人】

【識別番号】100125151

【弁理士】

【氏名又は名称】新畠 弘之

(72)【発明者】

【氏名】菖蒲谷 信幸

(72)【発明者】

【氏名】野稲 泰一

【審査官】竹内 亨

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１４３３４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０６１８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２４０００４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２５４１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２５７７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｋ １７／００－１７／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端が高電位側の第１ノードに接続され、他端が負荷の一端が接続される第２ノードに
接続される第１スイッチング素子と、一端が前記第１ノードに接続され、他端が前記負荷
の他端が接続される第３ノードに接続される第２スイッチング素子と、一端が低電位側の
第４ノードに接続され、他端が前記第２ノードに接続される第３スイッチング素子と、一
端が前記第４ノードに接続され、他端が前記第３ノードに接続される第４スイッチング素
子と、を有する駆動回路と、
前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位と所定の電位とを比較する比較回
路と、
前記比較回路の出力に基づき、少なくとも、前記第２ノード、及び前記第３ノード
の間が断線しているかを判定可能である判定回路と、
前記駆動回路を制御する制御回路と、
を、備え、
前記制御回路は、制御信号に基づき、前記駆動回路を、前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位を低電位にする第１状態から、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子のどちらか一方のみを接続状態とし、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子を非接続状態とする第２状態に遷移させ、
前記比較回路は、前記第１状態から前記第２状態に遷移することで、前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位が前記所定の電位を超えて変動したか否かを判定し、
前記判定回路は、前記第２ノード、及び前記第３ノードの一方のみが前記所定の電位を
超えて変動した場合に、前記第２ノード、及び前記第３ノードの間が断線していると判定
する、半導体回路。

【請求項2】

一端が高電位側の第１ノードに接続され、他端が負荷の一端が接続される第２ノードに
接続される第１スイッチング素子と、一端が前記第１ノードに接続され、他端が前記負荷
の他端が接続される第３ノードに接続される第２スイッチング素子と、一端が低電位側の
第４ノードに接続され、他端が前記第２ノードに接続される第３スイッチング素子と、一
端が前記第４ノードに接続され、他端が前記第３ノードに接続される第４スイッチング素
子と、を有する駆動回路と、
前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位と所定の電位とを比較する比較回
路と、
前記比較回路の出力に基づき、少なくとも、前記第２ノード、及び前記第３ノード
の間が断線しているか否かを判定可能である判定回路と、
前記駆動回路を制御する制御回路と、
を、備え、
前記制御回路は、制御信号に基づき、前記駆動回路を、前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位を高電位にする第１状態から、
前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子のどちらか一方のみを接続状態とし、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を非接続状態とする第２状態に遷移させ、
前記比較回路は、前記第１状態から前記第２状態に遷移することで、前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位が前記所定の電位を超えて変動したか否かを判定し、
前記判定回路は、前記第２ノード、及び前記第３ノードの一方のみが前記所定の電位を
超えて変動した場合に、前記第２ノード、及び前記第３ノードの間が断線していると判定
する、半導体回路。

【請求項3】

一端が高電位側の第１ノードに接続され、他端が負荷の一端が接続される第２ノードに
接続される第１スイッチング素子と、一端が前記第１ノードに接続され、他端が前記負荷
の他端が接続される第３ノードに接続される第２スイッチング素子と、一端が低電位側の
第４ノードに接続され、他端が前記第２ノードに接続される第３スイッチング素子と、一
端が前記第４ノードに接続され、他端が前記第３ノードに接続される第４スイッチング素
子と、を有する駆動回路を備えた半導体回路の故障判定方法であって、
前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位と所定の電位とを比較する比較工
程と、
前記比較工程での結果に基づき、少なくとも、前記第２ノード、及び前記第３ノードの
間が断線しているかを判定可能である判定工程と、
前記駆動回路を制御する制御工程と、
を備え、
前記制御工程では、前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位を低電位にする第１状態から、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子のどちらか一方のみを接続状態とし、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子を非接続状態とする第２状態に遷移させ、
前記比較工程では、前記第１状態から前記第２状態に遷移することで、前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位が前記所定の電位を超えて変動したか否かを判定し、
前記判定工程では、前記第２ノード、及び前記第３ノードの一方のみが前記所定の電位を超えて変動した場合に、前記第２ノード、及び前記第３ノードの間が断線していると判定する、半導体回路の故障判定方法。

【請求項4】

一端が高電位側の第１ノードに接続され、他端が負荷の一端が接続される第２ノードに
接続される第１スイッチング素子と、一端が前記第１ノードに接続され、他端が前記負荷
の他端が接続される第３ノードに接続される第２スイッチング素子と、一端が低電位側の
第４ノードに接続され、他端が前記第２ノードに接続される第３スイッチング素子と、一
端が前記第４ノードに接続され、他端が前記第３ノードに接続される第４スイッチング素
子と、を有する駆動回路を備えた半導体回路の故障判定方法であって、
前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位と所定の電位とを比較する比較工
程と、
前記比較工程での結果に基づき、少なくとも、前記第２ノード、及び前記第３ノードの
間が断線しているかを判定可能である判定工程と、
前記駆動回路を制御する制御工程と、
を備え、
前記制御工程では、前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位を低電位にする第１状態から、
前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子のどちらか一方のみを接続状態とし、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を非接続状態とする第２状態に遷移させ、
前記比較工程では、前記第１状態から前記第２状態に遷移することで、前記第２ノード、及び前記第３ノードそれぞれの電位が前記所定の電位を超えて変動したか否かを判定し、
前記判定工程では、前記第２ノード、及び前記第３ノードの一方のみが前記所定の電位を超えて変動した場合に、前記第２ノード、及び前記第３ノードの間が断線していると判定する、半導体回路の故障判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、半導体回路、及び半導体回路の故障判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体回路内のＨブリッジ回路により駆動されるモータ等の負荷は断線する場合がある。このため、負荷の断線の有無を判定することが行われる。さらに、Ｈブリッジ回路内のノード間が短絡することにより、故障が生じる恐れがある。

【0003】

ところが、負荷の断線とノード間の短絡とを判定可能にすると、検知回路が大規模化してしまう恐れがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－３１２８９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、半導体回路および周辺回路の故障原因をより簡易に判定可能な半導体回路、及び半導体回路の故障判定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態に係る半導体回路は、駆動回路と、判定回路と、制御回路と、を備える。駆動回路は、一端が高電位側に接続され、他端が負荷の一端に接続される第１スイッチング素子と、一端が高電位側に接続され、他端が負荷の他端に接続される第２スイッチング素子と、一端が低電位側に接続され、他端が負荷の一端に接続される第３スイッチング素子と、一端が低電位側に接続され、他端が負荷の他端に接続される第４スイッチング素子と、を有する。比較回路は、負荷の一端又は他端の電位と所定の電位を比較する。判定回路は、比較回路の出力に基づき、負荷を含む駆動回路の状態を判定する。制御回路は、駆動回路を制御する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係る半導体回路の構成を示すブロック図。

【図2】故障検知動作時のトランジスタの接続及び非接続の状態を示す図。

【図3】故障検知動作時の制御信号例を示す図。

【図4】判定回路におけるモータの断線検知の判定動作を模式的に示す図。

【図5】端子間の近似回路を模式的に示す図。

【図6】状態から状態の間に、印可される電圧と、計測される電圧の関係を示す図。

【図7】図６と異なる近似パラメータおいて、状態から状態の間に、印可される電圧と、計測される電圧の関係を示す図。

【図8】制御回路の制御例を模式的に示す図。

【図9】図２と異なるトランジスタの接続及び非接続の状態を示す図。

【図10】故障検知動作時の制御信号を示す図。

【図11】近似回路に印可される電圧を模式的に示す図で。

【図12】状態遷移の間に、印可される電圧と、計測される電圧との関係を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施形態に係る半導体回路、及び半導体回路の故障判定方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。

【0009】

（一実施形態）
図１は、一実施形態に係る半導体回路１の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る半導体回路１は、故障原因を検出可能な回路であり、Ｈブリッジ回路１０と、モータ２０と、検知回路３０と、判定回路４０と、制御回路５０とを、備える。

【0010】

Ｈブリッジ回路１０は、トランジスタ１０１～１０４を有する。Ｈブリッジ回路１０は、例えばＰＷＭ制御され、モータ２０を駆動するための電流を生成する。図１に示すトランジスタ１０１～１０４は、ＮチャネルＤＭＯＳ（Ｄｏｕｂｌｅ―Ｄｉｆｆｕｓｅｄ ＭＯＳＦＥＴ）トランジスタであるがこれに限定されない。例えば、ＤＭＯＳ以外のオン、オフ制御が可能なスイッチング素子を用いてもよい。なお、Ｈブリッジ回路１０が駆動回路に対応する。また、トランジスタ１０１～１０４のそれぞれがスイッチング素子に対応する。

【0011】

トランジスタ１０１は、一端（ドレイン）が端子Ｔｖｂを介して電源電圧Ｖｂである高電位側電源に接続され、他端（ソース）がモータ２０の一端に接続される。また、制御端子（ゲート）に制御回路５０の出力端子が接続され、制御信号Ｓｇ１が入力される。

【0012】

トランジスタ１０２は、一端（ドレイン）が端子Ｔｖｂ１を介して高電位側電源に接続され、他端（ソース）はモータ２０の他端に接続される。また、制御端子（ゲート）に制御回路５０の出力端子が接続され、制御信号Ｓｇ２が入力される。

【0013】

トランジスタ１０３は、一端（ドレイン）がモータ２０の一端に接続され、他端が低電位側電圧（接地電位）Ｇｎｄに接続される。また、制御端子（ゲート）に制御回路５０の出力端子が接続され、制御信号Ｓｇ３が入力される。

【0014】

トランジスタ１０４は、一端（ドレイン）がモータ２０の他端に接続され、他端が低電位側電圧Ｇｎｄに接続される。また、制御端子（ゲート）に制御回路５０の出力端子が接続され、制御信号Ｓｇ４が入力される。

【0015】

端子Ｔ１は、トランジスタ１０１のソースとトランジスタ１０３のドレインの接続点（ノードｎ２）に接続される。端子Ｔ１と接地電位Ｇｎｄの間には、不図示の容量が接続される。
同様に、端子Ｔ２は、トランジスタ１０２のソースとトランジスタ１０４のドレインの接続点（ノードｎ３）に接続される。端子Ｔ２と接地電位Ｇｎｄの間には、不図示の容量が接続される。

【0016】

モータ２０は、例えばＤＣモータである。モータ２０は、遊技機、プリンタ、コンピュータ、デジタルカメラ、産業用ロボット等に適用される。なお、本実施形態に係るモータ２０が負荷に対応する。負荷は、モータ２０に限定されない。例えば、負荷は、Ｈブリッジ回路１０により駆動される電子機器であればよい。

【0017】

検知回路３０は、ノードｎ２及びｎ３の電圧を検知する。この検知回路３０は、比較回路２０１、２０２を有する。比較回路２０１は、非反転端子がノードｎ３に接続され、反転端子が制御回路５０の出力端子に接続される。比較回路２０１の出力端子は、判定回路４０に接続される。

【0018】

比較回路２０１は、モータ２０の他端の電圧と、制御回路５０から供給されるしきい値電圧Ｓｔｈを比較する。そして、比較回路２０１は、モータ２０の他端の電圧が、しきい値電圧Ｓｔｈ以上であれば真値（例えば１）を、しきい値電圧Ｓｔｈ未満であれば偽値（例えば０）を、判定回路４０に出力する。

【0019】

比較回路２０２は、非反転端子がノードｎ２に接続され、反転端子が制御回路５０の出力端子に接続される。比較回路２０２の出力端子は、判定回路４０に接続される。

【0020】

比較回路２０２は、モータ２０の一端の電圧と、制御回路５０から供給されるしきい値電圧Ｓｔｈとを比較する。そして、比較回路２０２は、モータ２０の一端の電圧が、しきい値電圧Ｓｔｈ以上であれば真値（例えば１）を、しきい値電圧Ｓｔｈ未満であれば偽値（例えば０）を、判定回路４０に出力する。

【0021】

判定回路４０は、制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４の組合せと、検知回路３０の出力信号の組合せに基づき、半導体回路１の故障検知を行う。判定回路４０は、後述するように、故障検知としてモータ２０の断線検知、及び、Ｈブリッジ回路１０内の短絡検知を行う。詳細は後述するが、判定回路４０は、ノードｎ２及びノードｎ３間の断線検知を行う。また、判定回路４０は、、ノードｎ１とノードｎ２の間、ノードｎ１とノードｎ３の間、ノードｎ２とノードｎ４の間、及びノードｎ３とノードｎ４の間、の短絡検知を行う。

【0022】

判定回路４０は、故障判定をすると故障を示す判定信号Ｓｎを制御回路５０に出力する。例えば、判定回路４０は、断線と判定すると、判定信号Ｓｎ＿Ｄｉｓを制御回路５０に出力する。また、判定回路４０は、ノードｎ１とノードｎ２の間の短絡と判定すると、判定信号Ｓｎ＿ｎ１ｎ２を制御回路５０に出力し、ノードｎ１とノードｎ３の間の短絡と判定すると、判定信号Ｓｎ＿ｎ１ｎ３を制御回路５０に出力し、ノードｎ２とノードｎ４の間の短絡と判定すると、判定信号Ｓｎ＿ｎ２ｎ４を制御回路５０に出力し、ノードｎ３とノードｎ４の間の短絡と判定すると、判定信号Ｓｎ＿ｎ３ｎ４を制御回路５０に出力する。そして、判定回路４０は、故障を検出しなかった場合に、故障が検知できなかったことを示す判定信号Ｓｓを制御回路５０に出力する。

【0023】

制御回路５０は、制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４をＨブリッジ回路１０に出力し、Ｈブリッジ回路１０を駆動制御する。制御回路５０は、故障を示す判定信号Ｓｎを取得すると、例えばトランジスタ１０１～１０４を非接続状態にする制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４をＨブリッジ回路１０に出力し、Ｈブリッジ回路１０の駆動を停止する。この場合、後続する故障検知動作も停止する。これにより、故障が拡大することが抑制される。

【0024】

また、制御回路５０は、故障を示す判定信号Ｓｎに基づき、故障原因を示す情報を含む信号を、例えばモニタなどの外部装置に出力してもよい。一方で、制御回路５０は、判定信号Ｓｓを取得した場合には、Ｈブリッジ回路１０の通常の駆動制御に移行する。

【0025】

［断線検知］
まず、図２乃至図６に基づき、ノードｎ２及びノードｎ３間の断線検知動作について説明する。図２は、故障検知動作時の状態ｔ０～ｔ４までのトランジスタ１０１～１０４の接続（ＯＮ）及び非接続（ＯＦＦ）の状態を示す図である。

【0026】

図３は、故障検知動作時の状態ｔ０～ｔ４の制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４を示す図である。図３の横軸は時間経過を示し、縦軸は制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４の信号値を示す。制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４は、ハイレベルでトランジスタ１０１～１０４を接続状態とし、ロウレベルでトランジスタ１０１～１０４を非接続状態とする。制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４の組合せは、時間経過にしたがい変化し、Ｈブリッジ回路１０は状態ｔ０から状態ｔ４に順に遷移する。

【0027】

図４は、判定回路４０におけるモータ２０の断線検知の判定動作を模式的に示す図である。断線の検知動作は、状態ｔ１で開始し、状態ｔ４で終了する。

【0028】

図５は、端子Ｔ１及びＴ２間の近似回路２０ａを模式的に示す図である。近似回路２０ａは、例えばリアクタンスＬ、抵抗Ｒ、及び容量Ｃの組合せで表される。電圧Ｌ１０は、状態ｔ１から状態ｔ２の間に、ノードｎ２に印可される電圧の時間変化を示している。縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を示す。半導体回路１が正常動作をしている場合、ノードｎ２に、状態ｔ１では接地電位Ｇｎｄが印可され、状態ｔ２では電源電圧Ｖｂが印可される。

【0029】

図６は、状態ｔ１から状態ｔ２の間に、ノードｎ２に印可される電圧Ｌ１０と、ノードｎ３で計測される電圧Ｌ２０の関係の一例を示す図である。時点Ｔ２０よりも前が状態ｔ１であり、時点Ｔ２０以後が状態ｔ２である。縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を示す。端子Ｔ１及びＴ２間の近似パラメータがＬ＝２ｍＨ，Ｒ＝１００Ω、Ｃ＝０．１μＦである場合の応答を示す。すなわち、半導体回路１が正常動作をしている場合、比較回路２０２には、電圧Ｌ１０及びしきい値電圧Ｓｔｈが供給される。端子Ｔ１及びＴ２間の近似パラメータには、リアクタンスＬ、及び容量Ｃが含まれるため、ステップ状の電圧Ｌ１０が印可されると過渡応答により電圧Ｌ２０は、印可の時点からしばらく変動し、やがて電圧Ｌ１０に収束する。また、ノードｎ３で計測される電圧Ｌ２０ａは、ノードｎ２及びノードｎ３間が断線している場合の例を示している。ノードｎ２及びノードｎ３間が断線している場合、ノードｎ２に印可される電圧Ｌ１０は、ノードｎ３に印可されないため、電圧Ｌ２０ａは、初期電圧である０ボルトを維持する。また、比較回路２０１には、電圧Ｌ２０及びしきい値電圧Ｓｔｈが供給される。

【0030】

図７は、図６と異なる近似パラメータおいて、状態ｔ１から状態ｔ２の間に、ノードｎ２に印可される電圧Ｌ１０と、ノードｎ３で計測される電圧Ｌ２０の関係を示す図である。例えばリアクタンスＬは、Ｌ＝２ｍＨよりも大きな値であり、容量ＣＬは、ＣＬ＝２ｍＨよりも大きな値である。縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を示す。端子Ｔ１及び端子Ｔ２間のＬＲＣ近似パラメータが変わると、しきい値電圧Ｓｔｈを超えるまでに要する時間などの応答が変化する。例えば、リアクタンスＬ、及び容量Ｃが大きくなるに従い、例えば電圧Ｌ２０が電圧Ｌ１０を超えるまでに要する時間が増加し、電圧Ｌ１０に収束するまでの時間が増加する。また図６と同様に、ノードｎ３で計測される電圧Ｌ２０ａは、ノードｎ２及びノードｎ３間が断線している場合の例を示している。

【0031】

図２に示すように、状態ｔ０では、制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４は、全てロウレベルである。これにより、トランジスタ１０１～１０４は、全て非接続状態である。状態ｔ０では、モータ２０は停止状態（ｄｉｓａｂｌｅ）である。なお、モータ２０の動作状況や電源電圧Ｖｂの印可状態により、モータ定数、端子容量が異なる。モータ定数、端子容量が異なると端子Ｔ１及びＴ２間の近似パラメータが変更され、端子Ｔ１、Ｔ２に接続される外付け容量の蓄積電荷をほぼ０にするまでの時間も変動する。このため、端子Ｔ１、Ｔ２に接続される外付け容量の蓄積電荷を安定的にほぼ０にするように、判定回路４０の検知動作の開始を任意のタイミングに設定可能である。

【0032】

判定回路４０は、状態ｔ１から検知動作を開始する。状態ｔ１では、トランジスタ１０１、１０２は非接続状態であり、トランジスタ１０３、１０４は接続状態である。このため、端子Ｔ１、Ｔ２に接続される外付け容量は、蓄積電荷がほぼ０となる。これにより、ノードｎ２、ｎ３の電位は接地電位Ｇｎｄとなる。したがって、比較回路２０１、２０２の非反転入力端子には接地電位Ｇｎｄが供給される。このため、比較回路２０１、２０２は、偽値を出力する。

【0033】

状態ｔ２では、トランジスタ１０１は接続状態であり、トランジスタ１０２、１０３、１０４は非接続状態である。比較回路２０１は、電圧Ｌ２０がしきい値電圧Ｓｔｈを超えれば、真値を出力する。一方で、比較回路２０１は、電圧Ｌ２０がしきい値電圧Ｓｔｈ未満であれば、偽値を出力する。なお、しきい値電圧Ｓｔｈは、電圧Ｌ２０の変動が測定できる値であれば、任意の値でよい。例えば、電源電圧Ｖｂの１０～５０％の値などである。

【0034】

状態ｔ１から状態ｔ２に遷移すると、ノードｎ２にはステップ状の電位Ｌ１０が印可される。この場合、ノードｎ２、ｎ３間が断線していない場合、ノードｎ３には電圧Ｌ２０が印可される。この場合、状態ｔ１において、端子Ｔ１、Ｔ２に接続される外付け容量の蓄積電荷をほぼ接地電位Ｇｎｄにしているので、電圧Ｌ２０の応答特性は安定する。例えば、外付け容量の蓄積電荷をほぼ接地電位Ｇｎｄにした後に、電圧Ｌ１０を印可すると、電圧Ｌ２０は常に同様の電圧変動を示す。これにより、ノードｎ２、ｎ３間が断線していない場合、状態ｔ２では、所定の時間が経過すると比較回路２０１の出力は安定的に真値となる。

【0035】

一方で、ノードｎ２、ｎ３間が断線している場合にも、状態ｔ１から状態ｔ２に遷移すると、ノードｎ２にはステップ状の電位Ｌ１０が印可される。しかし、ノードｎ３の電位は接地電位Ｇｎｄに維持される。このため、状態ｔ２では、所定の時間が経過しても、比較回路２０１の出力は偽値に維持される。

【0036】

ところで、外付け容量の蓄積電荷をほぼ接地電位Ｇｎｄにしない場合には、外付け容量の蓄積電荷が残り、ノードｎ３の電位がしきい値電圧Ｓｔｈ以上の高電位に維持される場合が生じ得る。これにより、ノードｎ２、ｎ３間が断線している場合にも、電圧Ｌ２０ａがしきい値電圧Ｓｔｈを超え、判定回路４０の誤判定が生じ得る。しかし、予め外付け容量の蓄積電荷をほぼ接地電位Ｇｎｄにしているので、ノードｎ２、ｎ３間が断線している場合には、ノードｎ３の電位は接地電位Ｇｎｄに安定的に維持され、誤判定が抑制される。

【0037】

判定回路４０は、比較回路２０１の出力が、状態ｔ１で偽値であり、状態ｔ２で真値であれば、ノードｎ２、ｎ３間は断線していないと判定する。判定回路４０は、状態ｔ１から状態ｔ２に遷移することに応じて、ノードｎ２の電位がしきい値電圧Ｓｔｈを超えた場合に、ノードｎ２、ｎ３間は断線していないと判定する。

【0038】

一方で、判定回路４０は、比較回路２０１の出力が状態ｔ１で偽値であり、状態ｔ２で偽値に維持されれば、ノードｎ２、ｎ３間は断線していると判定する。このように、判定回路４０は、状態ｔ１から状態ｔ２に遷移することに応じて、ノードｎ２の電位がしきい値電圧Ｓｔｈを超えていない場合に、ノードｎ２、ｎ３間は断線していると判定する。

【0039】

状態ｔ１及びｔ２での断線検知動作を状態ｔ３及びｔ４でも同様に行うことが可能である。
状態ｔ３では、トランジスタ１０１、１０２は非接続状態であり、トランジスタ１０３、１０４は接続状態である。したがって、比較回路２０１、２０２の非反転入力端子に接地電位Ｇｎｄが供給される。このため、比較回路２０１、２０２は、偽値を出力する。

【0040】

状態ｔ４では、トランジスタ１０２は接続状態であり、トランジスタ１０１、１０３、１０４は非接続状態である。

【0041】

比較回路２０２は、電圧Ｌ２０がしきい値電圧Ｓｔｈを超えれば、真値を出力する。一方で、比較回路２０２は、電圧Ｌ２０がしきい値電圧Ｓｔｈ未満であれば、偽値を出力する。

【0042】

判定回路４０は、比較回路２０２の出力が状態ｔ３で偽値であり、状態ｔ４で真値であれば、ノードｎ２、ｎ３間は断線していないと判定する。
一方で、判定回路４０は、比較回路２０２の出力が、状態ｔ３で偽値であり、状態ｔ４で偽値に維持されれば、ノードｎ２、ｎ３間は断線していると判定する。このように、断線の検知は、態ｔ１から状態ｔ２への遷移、又は状態ｔ３から状態ｔ４への遷移の一方のみの動作で検知可能である。

【0043】

［短絡検知］
次に、状態ｔ１から状態ｔ４の遷移の中での短絡検知について説明する。半導体回路１は、ノードｎ１とノードｎ２の間、ノードｎ１とノードｎ３の間、ノードｎ２とノードｎ４の間、及びノードｎ３とノードｎ４の間、の短絡の検知を行う。

【0044】

ノードｎ１とノードｎ３の間が短絡している場合、状態ｔ１において、比較回路２０１の非反転入力端子には、電圧Ｖｂが供給される。比較回路２０１は真値を出力する。これにより、判定回路４０は、ノードｎ１、ｎ３の間は短絡していると判定する。

【0045】

ノードｎ３、ｎ４の間が短絡している場合、状態ｔ２において、比較回路２０１の非反転入力端子には電圧Ｇｎｄが供給される。比較回路２０１は偽値を出力する。これにより、判定回路４０は、ノードｎ３、ｎ４の間は短絡していると判定する。また、ノードｎ３、ｎ４の間が短絡している場合、状態ｔ０においても、既にノードｎ３が接地電位Ｇｎｄになっているので、ノードｎ２及びノードｎ３間の断線と区別可能である。

【0046】

ノードｎ１、ｎ２の間が短絡している場合、状態ｔ３において、比較回路２０２の非反転入力端子には、電圧Ｖｂが供給される。比較回路２０２は真値を出力する。これにより、判定回路４０は、ノードｎ１、ｎ２の間は短絡していると判定する。

【0047】

ノードｎ２、ｎ４の間が短絡している場合、状態ｔ４において、比較回路２０２の非反転入力端子には電圧Ｇｎｄが供給される。比較回路２０２は偽値を出力する。これにより、判定回路４０は、ノードｎ２、ｎ４の間は短絡していると判定する。このように、状態ｔ１から状態ｔ４の遷移の中での各短絡の箇所を検知することが可能となる。

【0048】

図８は、制御回路５０の制御例を模式的に示す図である。横軸は時間を示している。制御回路５０は、電源電圧Ｖｂの印可を開始すると共に判定動作Ｔ１２を行う。また、モータ駆動Ｔ１４の直前に判定動作Ｔ１２を行う。さらに、制御回路５０は、モータ停止Ｔ１６後、再度モータ駆動１４の直前に判定動作Ｔ１２を行う。判定動作Ｔ１２は、制御コマンドに基づき、図２で示す、一連の処理を実行する。より具体的には、制御回路５０は、制御コマンドとして、図２示す、一連の処理を実行する制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４の組合せを順に出力し、判定回路４０に、制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４の組合せに応じた故障判定を行わせる。上述のように、制御回路５０は、制御コマンドにしたがった判定動作の中で、故障を示す判定信号Ｓｎを取得すると、トランジスタ１０１～１０４を非接続状態にする制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４をＨブリッジ回路１０に出力し、Ｈブリッジ回路１０の駆動を停止する。一方で、制御回路５０は、制御コマンドにしたがった判定動作の中で、故障が検知できなかったことを示す判定信号Ｓｓを取得すると、通常のモータ駆動を開始する。これにより、常に、断線故障の無い状態で、モータ２０を駆動することが可能となる。

【0049】

［外付け容量の電位を電源電位Ｖｂにする場合の検知方法］
外付け容量の電位を電源電位Ｖｂにする場合の検知方法について説明する。図１の半導体回路１では、状態ｔ１において、トランジスタ１０３，１０４を接続状態にすることで、外付け容量の電位を接地電位Ｇｎｄにしていたが、以下の検知方法では、外付け容量の電位を電源電位Ｖｂにすることで相違する。

【0050】

［断線検知］
まず、図９乃至図１２に基づき、ノードｎ２、ｎ３間の断線検知動作について説明する。図９は、故障検知動作時の状態ｔ１０～ｔ１４までのトランジスタ１０１～１０４の接続（ＯＮ）及び非接続（ＯＦＦ）の状態を示す図である。

【0051】

図１０は、故障検知動作時の状態ｔ１０～ｔ１４の制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４を示す図である。図１０の横軸は時間経過を示し、縦軸は制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４の信号値を示す。制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４は、ハイレベルでトランジスタ１０１～１０４を接続状態とし、ロウレベルでトランジスタ１０１～１０４を非接続状態とする。

【0052】

図１１は、近似回路２０ａに印可される電圧Ｌ１２を模式的に示す図である。
電圧Ｌ１２は、状態ｔ１１から状態ｔ１２の間に、ノードｎ２に印可される電圧の時間変化を示している。縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を示す。半導体回路１が正常動作をしている場合、ノードｎ２に、状態ｔ１１では電源電圧Ｖｂが印可され、状態ｔ１２では接地電位Ｇｎｄが印可される。

【0053】

図１２は、状態ｔ１１から状態ｔ１２の間に、ノードｎ２に印可される電圧Ｌ１２と、ノードｎ３で計測される電圧Ｌ２４の関係を示す図である。縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を示す。端子Ｔ１及びＴ２間の近似パラメータがＬ＝２ｍＨ，Ｒ＝１００Ω、Ｃ＝０．１μＦである場合の応答を示す。すなわち、半導体回路１が正常動作をしている場合、比較回路２０２には、電圧Ｌ１２及びしきい値電圧Ｓｔｈが供給される。また、比較回路２０１には、電圧Ｌ２４及びしきい値電圧Ｓｔｈが供給される。

【0054】

図９に示すように、状態ｔ１０では、制御信号Ｓｇ１～Ｓｇ４は、全てロウレベルである。これにより、トランジスタ１０１～１０４は、全て非接続状態である。状態ｔ０では、モータ２０は停止状態である。

【0055】

判定回路４０は、状態ｔ１１から検知動作を開始する。状態ｔ１１では、トランジスタ１０１、１０２は接続状態であり、トランジスタ１０３、１０４は非接続状態である。このため、端子Ｔ１及び端子Ｔ２に接続される外付け容量は、電源電圧Ｖｂに対応する電荷が蓄積される。これにより、ノードｎ２、ｎ３の電位は電源電圧Ｖｂとなる。したがって、比較回路２０１、２０２の非反転入力端子には電源電圧Ｖｂが供給される。このため、比較回路２０１、２０２は真値を出力する。

【0056】

状態ｔ１２では、トランジスタ１０３は接続状態であり、トランジスタ１０１、１０２、１０４は非接続状態である。比較回路２０１は、電圧Ｌ２４がしきい値電圧Ｓｔｈ未満となれば、偽値を出力する。一方で、比較回路２０１は、電圧Ｌ２４がしきい値電圧Ｓｔｈ以上であれば、真値を出力する。しきい値電圧Ｓｔｈは、電圧Ｌ２４の変動が測定できる値であれば、任意の値でよい。例えば、電源電圧Ｖｂの１０～５０％の値などである。

【0057】

状態ｔ１１から状態ｔ１２に遷移すると、ノードｎ２にはステップ状の電位Ｌ１２が印可される。この場合、ノードｎ２、ｎ３間が断線していない場合、ノードｎ３には電圧Ｌ２４が印可される。この場合、状態ｔ１１において、端子Ｔ１及び端子Ｔ２に接続される外付け容量に電源電圧Ｖｂに対応する電荷が蓄積されいるので、電圧Ｌ２４の再現性は安定する。このため、ノードｎ２、ｎ３間が断線していない場合、状態ｔ１２では、所定の時間が経過すると比較回路２０１の出力は偽値となる。

【0058】

一方で、ノードｎ２、ｎ３間が断線している場合にも、状態ｔ１１から状態ｔ１２に遷移すると、ノードｎ２にはステップ状の電位Ｌ１２が印可される。しかし、ノードｎ３の電位は電源電圧Ｖｂに維持される。このため、状態ｔ１２では、所定の時間が経過しても、比較回路２０１の出力は真値に維持される。

【0059】

判定回路４０は、比較回路２０１の出力が、状態ｔ１１で真値であり、状態ｔ１２で偽値であれば、ノードｎ２、ｎ３間は断線していないと判定する。判定回路４０は、状態ｔ１１から状態ｔ１２に遷移することに応じて、ノードｎ２の電位がしきい値電圧Ｓｔｈを超えて変位した場合に、ノードｎ２、ｎ３間は断線していないと判定する。

【0060】

一方で、判定回路４０は、比較回路２０１の出力が、状態ｔ１１で真値であり、状態ｔ２で真値に維持されれば、ノードｎ２、ｎ３間は断線していると判定する。判定回路４０は、ｔ１１状態から状態ｔ１２に遷移することに応じて、ノードｎ２の電位がしきい値電圧Ｓｔｈを超えて変位しない場合に、ノードｎ２、ｎ３間は断線していると判定する。

【0061】

状態ｔ１１及びｔ１２での断線検知動作を状態ｔ１３及びｔ１４でも同様に行うことが可能である。
状態ｔ１３では、トランジスタ１０１、１０２は、接続状態であり、トランジスタ１０３、１０４は、非接続状態である。比較回路２０１、２０２の非反転入力端子に電源電圧Ｖｂが供給される。このため、比較回路２０１、２０２は真値を出力する。

【0062】

状態ｔ１４では、トランジスタ１０４は、接続状態であり、トランジスタ１０１、１０２、１０３は、非接続状態である。比較回路２０２は、電圧Ｌ２４がしきい値電圧Ｓｔｈ未満となれば、偽値を出力する。一方で、比較回路２０２は、電圧Ｌ２０がしきい値電圧Ｓｔｈ以上であれば、真値を出力する。

【0063】

判定回路４０は、比較回路２０２の出力が、状態ｔ１３で真値であり、状態ｔ２４で偽値であれば、ノードｎ２、ｎ３間は断線していないと判定する。

【0064】

一方で、判定回路４０は、比較回路２０２の出力が、状態ｔ１３で真値であり、状態ｔ４で真値に維持されれば、ノードｎ２、ｎ３間は断線していると判定する。このように、断線の検知は、態ｔ１１からｔ１２への遷移、又は状態ｔ１３からｔ１４への遷移の一方のみの動作で検知可能である。

【0065】

［短絡検知］
次に、状態ｔ１１から状態ｔ１４の遷移の中での短絡検知について説明する。半導体回路１は、ノードｎ１とノードｎ２の間、ノードｎ１とノードｎ３の間、ノードｎ２とノードｎ４の間、及びノードｎ３とノードｎ４の間、の短絡の検知を行う。

【0066】

ノードｎ３、ｎ４の間が短絡している場合、状態ｔ１１において、比較回路２０１の非反転入力端子には、接地電位Ｇｎｄが供給される。比較回路２０１は偽値を出力する。これにより、判定回路４０は、ノードｎ３、ｎ４の間は短絡していると判定する。

【0067】

ノードｎ１、ｎ３の間が短絡している場合、状態ｔ１２において、比較回路２０１の非反転入力端子には電源電圧Ｖｂが印可される。比較回路２０１は真値を出力する。これにより、判定回路４０は、ノードｎ１、ｎ３の間は短絡していると判定する。

【0068】

ノードｎ２、ｎ４の間が短絡している場合、状態ｔ１３において、比較回路２０２の非反転入力端子には、接地電位Ｇｎｄが供給される。比較回路２０２は偽値を出力する。これにより、判定回路４０は、ノードｎ２、ｎ４の間が短絡していると判定する。

【0069】

状態ｔ１４において、ノードｎ１、ｎ２の間が短絡している場合、比較回路２０２の非反転入力端子には電源電圧Ｖｂが供給される。比較回路２０２は真値を出力する。これにより、判定回路４０は、ノードｎ１、ｎ２の間は短絡していると判定する。このように、状態ｔ１１から状態ｔ１４の遷移の中での各短絡の箇所を検知することが可能となる。

【0070】

以上説明したように、本実施形態によれば、Ｈブリッジ回路１０に接続されるモータ２０の一端又は他端の電位と所定の電位を比較する比較回路２０１，２０２を備えることとした。これにより、モータ２０の他端の電位が所定の電位を超えるか否かを測定することが可能となり、判定回路４０は、モータ２０の一端の電位を変動さえた場合に応じて、モータ２０の他端の電位が所定の電位を超える場合にモータ２０は断線していないと判定可能となる。同様に、判定回路４０は、モータ２０の他端の電位を変動さえた場合に応じて、モータ２０の一端の電位が所定の電位を超える場合にモータ２０は断線していないと判定可能となる。

【0071】

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、方法及びプログラムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置、方法及びプログラムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0072】

１：半導体回路、１０：Ｈブリッジ回路、２０：モータ、３０：検知回路、４０：判定回路、５０：制御回路、１０１、１０２、１０３、１０４：トランジスタ、２０２：比較回路、２１０：比較回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】