(57)【要約】【課題】制御回路のグランド断線を、より制約がない状態で簡単に検出できる断線検出回路を提供する。【解決手段】断線検出回路８は、制御回路１の入力端子１ａに接続される保護用ダイオード４，並びに保護用トランジスタ５を利用してグランド断線を検出する。具体的には、保護用トランジスタ５のコレクタと駆動回路７を構成するＮＰＮトランジスタ１０のベースとを共通に接続し、且つ抵抗素子６を介して電源にプルアップして、グランド断線が発生した場合に保護用トランジスタ５をオンさせてＮＰＮトランジスタ１０をオフさせ、出力端子ＤＩＡＧのレベルをロウからハイに変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１箇所以上の入力端子に与えられる信号に応じて所定の処理を実行するように構成される制御回路に付随して配置される断線検出回路であって、
前記入力端子と電源との間に接続される順方向の保護用ダイオードと、
前記入力端子にエミッタが接続されると共に、ベースが前記制御回路のグランド端子とグランドとの共通接続点に接続されるＮＰＮトランジスタからなる保護用トランジスタと、
この保護用トランジスタのコレクタに接続され、当該トランジスタがオンすると、断線検出端子の信号レベルをハイ又はロウに確定させるように駆動状態を変化させる駆動回路とを備えたことを特徴とする断線検出回路。
【請求項２】
前記駆動回路は、エミッタが前記共通接続点に接続されると共に、コレクタが前記断線検出端子に接続されるＮＰＮトランジスタを備え、
前記保護用トランジスタがオンすると、前記ＮＰＮトランジスタに供給されているベース電流を遮断するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の断線検出回路。
【請求項３】
前記駆動回路は、エミッタが前記制御回路のグランド端子と回路グランドとの共通接続点に接続され、コレクタが複数の抵抗素子からなる直列回路を介して電源に接続されるＮＰＮトランジスタと、
エミッタが電源に接続され、ベースが前記直列回路の何れかの共通接続点に接続され、コレクタが前記断線検出端子に接続されるＰＮＰトランジスタとを備え、
前記保護用トランジスタがオンすると、前記ＮＰＮトランジスタに供給されているベース電流を遮断するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の断線検出回路。
【請求項４】
前記保護用トランジスタのコレクタと、前記ＮＰＮトランジスタのベースとは共通に接続されていると共に、電源にプルアップされていることを特徴とする請求項２又は３記載の断線検出回路。
【請求項５】
前記保護用トランジスタのコレクタは、電源にプルアップされており、
前記駆動回路は、前記保護用トランジスタのコレクタ電位のレベルを反転して出力するレベル反転回路で構成されていることを特徴とする請求項１記載の断線検出回路。
【請求項６】
前記レベル反転回路は、電源と前記保護用トランジスタのコレクタとの間に接続される複数の抵抗素子からなる直列回路と、
エミッタが電源に接続され、ベースが前記直列回路の何れかの共通接続点に接続され、コレクタが前記断線検出端子に接続されるＰＮＰトランジスタとで構成されることを特徴とする請求項５記載の断線検出回路。
【請求項７】
前記制御回路が、前記断線検出端子のレベルを変化させるための信号を出力する端子を備えている場合、
前記駆動回路は、前記制御回路が前記端子を介して出力する信号と、前記保護用トランジスタがオンすることで変化する電位状態との論理和条件で、前記断線検出端子のレベルを変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の断線検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力端子に過電圧保護用のダイオード並びにトランジスタを備えている制御回路について、グランド端子の断線を検出する断線検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、特許文献１の図５に開示されている回路の構成を示す。特許文献１は、二次空気導入システム用駆動装置に関するもので、エアポンプを駆動するモータ２０（特許文献１では１２ａ）を、ＦＥＴ２１によりハイサイド駆動する構成を前提としている。
図示しないＥＣＵからは、その出力段を構成するトランジスタ１９（特許文献１では１７ａ）をオンすることで、駆動指令信号が中間電圧レベル（電源電圧を抵抗Ｒ１及びＲ３により分圧した電圧レベル）ＶINで与えられる。コンパレータ３９，４０に与えられる基準電圧Ｖ１及びＶ２は、停止指令信号の電圧レベルをＶOUTとした場合、回路が正常に機能している状態では
０＜Ｖ２＜ＶIN＜Ｖ１＜ＶOUT
の関係が成立するように設定されている。
【０００３】
そして、ゲート駆動回路２１ａ及びグランド端子間を繋ぐ信号線（グランド線）が断線したときにはトランジスタ３６がオンされるが、この時、グランド線を通じて流れる駆動装置の消費電流をＩｏ、トランジスタ３６のベース・エミッタ間電圧をＶＢＥ、ダイオード３７の順方向電圧降下をＶＦ、抵抗３８の抵抗値をＲとすると、端子ＧＮＤの電位ＶＥは、
ＶＥ≒Ｉｏ・Ｒ＋ＶＢＥ＋ＶＦ
となる（但し、端子Ｍ１の電位ＶＰ≒０Ｖとする）。またこの時、基準電圧Ｖ１及Ｖ２も上昇するが、
ＶＥ＜ＶIN＜Ｖ２
の関係が成立するようにＶＥの値を決定する。これにより、出力端子Ｐ１から駆動指令信号（電圧レベル：ＶIN）が与えられたときに、コンパレータ４０から「Ｈ」レベルの信号が出力されることでグランド線の断線発生を検出（見かけ上はＱ１端子のグランドショート検出）するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−３０７９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような構成では、グランド線が断線した場合の回路グランドの電位は、駆動装置の消費電流と、その電流がグランドに回り込むまでの経路に付与されている抵抗分で決まることになる。したがって、回路素子の定数が変更されたり、回路自体が変更されることで電流経路の抵抗分が変化すると、それに応じて断線を検出するための電位レベルを調整する必要があった。
また、モータ２０のような負荷が増設されたり取り外されたりした場合も、グランドとの接続状態が変化して電流経路が変化するので、やはり断線時の回路グランド電位が変化する。更に、断線を検出するには、ＥＣＵがトランジスタ１９をオンさせることが条件となっており、様々な制約があるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御回路のグランド断線を、より制約がない状態で簡単に検出できる断線検出回路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記載の断線検出回路によれば、制御回路の入力端子に接続される保護用ダイオード，並びに保護用トランジスタを利用して断線を検出する。一般に、制御回路の入力端子には、ＥＳＤ（Electro−Static Discharge）などにより過電圧が印加された場合に制御回路を保護するため、電源との間に接続される保護用ダイオード，及びグランドとの間に接続される保護用トランジスタを備えている。
【０００７】
この場合、保護用トランジスタのベースは、制御回路のグランド端子とグランドとの共通接続点に接続されるので、上記グランド端子とグランドとの間が断線すると、制御回路の消費電流が、保護用トランジスタのベースからエミッタへ、すなわち、入力端子側に流れようとする。そして、少なくともある１つの入力端子に接続されている外部回路の出力端子がグランドに電流を流す経路を備えていれば、保護用トランジスタがオンしてコレクタ電流が流れ、駆動回路が断線検出端子の信号レベルをハイ又はロウに確定させるよう、駆動状態を変化させる。
したがって、入力端子に設けられている保護用素子を利用することで、グランド断線が発生した場合に、断線検出端子の信号レベルをハイ又はロウに確定させることができるので、断線発生時に流れる電流経路の抵抗分や回路定数などに依存することなく、断線を簡単に検出することができる。
【０００８】
請求項２記載の断線検出回路によれば、保護用トランジスタがオンすると、駆動回路を構成するＮＰＮトランジスタがオフするので、そのコレクタである断線検出端子をプルアップしておけば、当該端子のレベルをロウからハイに変化させることができる。
【０００９】
請求項３記載の断線検出回路によれば、保護用トランジスタがオンすると、駆動回路を構成するＮＰＮトランジスタがオフするので、複数の抵抗素子からなる直列回路の共通接続点の電位はハイレベルとなり、ＰＮＰトランジスタがオフする。したがって、ＰＮＰトランジスタのコレクタである断線検出端子をプルダウンしておけば、当該端子のレベルをハイからロウに変化させることができる。
【００１０】
請求項４記載の断線検出回路によれば、保護用トランジスタのコレクタと、駆動回路を構成するＮＰＮトランジスタのベースとを共通に接続して電源にプルアップするので、保護用トランジスタがオンした場合に、ＮＰＮトランジスタのベース電位をロウレベルにして、当該トランジスタをオフさせることができる。
【００１１】
請求項５記載の断線検出回路によれば、正常時において保護用トランジスタがオフしていれば、電源にプルアップされているコレクタの電位はハイレベルであり、グランド断線が発生して保護用トランジスタがオンすると、コレクタ電位はロウレベルになる。そして、レベル反転回路は、上記コレクタ電位のレベルを反転して出力するので、断線検出端子のレベルをロウからハイに変化させることができる。
【００１２】
請求項６記載の断線検出回路によれば、保護用トランジスタがオンすると、複数の抵抗素子からなる直列回路の共通接続点の電位はロウレベルとなりＰＮＰトランジスタがオンするので、そのコレクタである断線検出端子をプルダウンしておけば、当該端子のレベルをロウからハイに変化させることができる。
【００１３】
請求項７記載の断線検出回路によれば、制御回路が断線検出端子のレベルを変化させるための信号を出力する端子を備えている場合、駆動回路は、制御回路が自身の端子を介して出力する信号と、保護用トランジスタがオンすることで変化する電位状態との論理和条件で断線検出端子のレベルを変化させる。したがって、制御回路が何らかの異常を検出した場合に、独特のパターンで変化する信号を出力すれば、それに応じて断線検出端子のレベルを変化させることができ、当該端子の信号出力状態をモニタすれば、グランド断線と区別して異常を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１及び図２を参照して説明する。図１は、制御回路，及びその制御回路に付随して設けられる断線検出回路の構成を概略的に示すものである。制御回路１は、例えばマイクロコンピュータやハードウエアロジック回路で構成され、外部より複数の入力端子１ａに与えられる信号に応じて、制御プログラム或いはハードウエアロジックに従い、所定の処理を実行するものである（例えば、特許文献１の駆動装置に相当するものでも良い）。
【００１５】
制御回路１には、バッテリ２より電源が供給されており、制御回路１の回路グランド端子１ｇは、グランド（車載回路の場合はボディアース）に接続されている。入力端子１ａは、過電流保護用の抵抗素子３を介して外部端子ＩＮに接続されており、入力端子１ａと電源（バッテリ２の正側端子）との間には、順方向の保護用ダイオード４が接続されている。更に、入力端子１ａには、ＮＰＮトランジスタからなる保護用トランジスタ５のエミッタが接続され、回路グランド端子１ｇには保護用トランジスタ５のベースが接続されている。そして、保護用トランジスタ５のコレクタは、抵抗素子６を介して電源にプルアップされている。尚、抵抗素子６は、駆動回路７の一部を構成している。
【００１６】
駆動回路７は、グランド断線が発生することで保護用トランジスタ５がオンした場合に、出力端子ＤＩＡＧ（断線検出端子）の信号レベルを変化させる。以上の構成において、ダイオード４，トランジスタ５，駆動回路７が断線検出回路８を構成している。そして、制御回路１に、抵抗素子３及び断線検出回路８を加えたものが、制御ＩＣ９を構成している。
【００１７】
保護用ダイオード４は、外部端子ＩＮ又は入力端子１ａにＥＳＤなどによる正極性の過電圧が印加されるとオンすることにより、サージ電流を電源側に流して制御回路１を保護する。また、保護用トランジスタ５は、外部端子ＩＮ又は入力端子１ａに負極性の過電圧が印加されるとオンすることにより、グランドから外部端子ＩＮ側にサージ電流を流して制御回路１を保護する。
【００１８】
図２は、駆動回路７の具体構成を示すと共に、回路グランド端子１ｇとグランドとの間に断線が発生した場合に流れる電流の経路を示している。尚、入力端子１ａは１つだけ示している。駆動回路７は、エミッタが回路グランド端子１ｇに接続され、ベースが保護用トランジスタ５のコレクタに接続されるＮＰＮトランジスタ１０を備えている。そして、トランジスタ１０のコレクタが出力端子ＤＩＡＧとなっており、制御ＩＣ９に外付けされる抵抗素子１１を介して電源にプルアップされている。
また、図１では示していないが、制御回路１は、何らかの異常を検知した場合に出力端子ＤＩＡＧのレベルを変化させるため、駆動用のＮＰＮトランジスタ１２を備えており、そのトランジスタ１２のエミッタは回路グランド端子１ｇに接続され、コレクタは保護用トランジスタ５のコレクタに接続されている。
【００１９】
次に、本実施例の作用について説明する。通常状態であれば、保護用トランジスタ５はオフしているので、制御回路１がトランジスタ１２をオンして信号出力を行わなければトランジスタ１０がオンしており、出力端子ＤＩＡＧはロウレベルとなっている。この状態から、図２に示すように、制御回路１の回路グランド端子１ｇとグランドとの間の配線が断線した場合を想定する。
【００２０】
この時、外部端子ＩＮに接続されているＥＣＵ等の外部回路側に、プルダウン抵抗素子などのグランドに至る電流経路が存在すれば、制御回路１の消費電流は、回路グランド端子１ｇから、保護用トランジスタのベース，エミッタを経由して外部端子ＩＮ側に流れ、保護用トランジスタ５はオンする。すると、ベース電流が遮断されてトランジスタ１０はオフに転じるので、出力端子ＤＩＡＧはハイレベルとなり、グランド断線が発生したことを示すダイアグ出力が行われる。
また、たとえ外部端子ＩＮに接続されている外部回路側にグランドに至る電流経路が存在しない場合であっても、トランジスタ１０がエミッタを介してベース電流を流す経路がなくなるため、やはりトランジスタ１０はオフに転じてダイアグ出力が行われる。
【００２１】
ここで、通常状態において、制御回路１が各部の状態をモニタすることで何らかの異常を検出してトランジスタ１２をオンさせると、出力端子ＤＩＡＧは同様にハイレベルとなるが、この場合、信号出力パターンを変化させることで（例えば、一定周期のパルス信号を出力するなど）グランド断線の発生と区別することができる。すなわち、駆動回路７は、保護用トランジスタ５によるグランド断線と、制御回路１による異常検出との論理和条件で、出力端子ＤＩＡＧの信号レベルを変化させるように構成されている。
【００２２】
以上のように本実施例によれば、断線検出回路８は、制御回路１の入力端子１ａに接続される保護用ダイオード４，並びに保護用トランジスタ５を利用してグランド断線を検出する。具体的には、保護用トランジスタ５のコレクタと駆動回路７を構成するＮＰＮトランジスタ１０のベースとを共通に接続し、且つ抵抗素子６を介して電源にプルアップして、グランド断線が発生した場合に保護用トランジスタ５をオンさせてＮＰＮトランジスタ１０をオフさせ、出力端子ＤＩＡＧのレベルをロウからハイに変化させ、確定させる。したがって、入力端子１ａに設けられている保護用素子を利用することで、グランド断線の発生時に流れる電流経路の抵抗分や回路定数，或いは負荷の駆動形態などに依存することなく、断線を簡単に検出することができる。
【００２３】
そして、制御回路１も、トランジスタ１２を介して出力端子ＤＩＡＧのレベルを変化させる場合、駆動回路７は、制御回路１ａが自身の端子を介して出力する信号と、保護用トランジスタ５がオンすることで変化する電位状態との論理和条件で出力端子ＤＩＡＧのレベルを変化させるので、制御回路１が何らかの異常を検出した場合に、独特のパターンで変化する信号を出力すれば、ＤＩＡＧ端子の信号出力状態をモニタする場合にグランド断線と区別して異常を検知することができる。
【００２４】
（第２実施例）
図３は本発明の第２実施例であり、第１実施例と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図３は、第２実施例の駆動回路１３部分のみ示す回路図である。駆動回路１３では、トランジスタ１０のコレクタは、抵抗素子１４及び１５の直列回路を介して電源に接続されており、抵抗素子１４及び１５の共通接続点は、ＰＮＰトランジスタ１６のベースに接続されている。
トランジスタ１６のエミッタは電源に接続されており、コレクタは、出力端子ＤＩＡＧに接続されている。出力端子ＤＩＡＧは、外付けの抵抗素子１７を介してグランドにプルダウンされている。そして、ダイオード４，トランジスタ５及び駆動回路１３が、断線検出回路１８を構成している。
【００２５】
次に、第２実施例の作用について説明する。通常状態では、トランジスタ１０がオンしており、トランジスタ１６もオンしているので、出力端子ＤＩＡＧはハイレベルとなっている。そして、グランド断線が発生すると、トランジスタ１０がオフしてトランジスタ１６もオフするので、出力端子ＤＩＡＧはロウレベルに変化してダイアグ出力が行われる。
以上のように第２実施例によれば、保護用トランジスタ５がオンすると、駆動回路１３を構成するＮＰＮトランジスタ１０がオフし、ＰＮＰトランジスタ１６がオフするので、出力端子ＤＩＡＧのレベルをハイからロウに変化させることができる。
【００２６】
（第３実施例）
図４は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分について説明する。図４は図２相当図であり、保護用トランジスタ５のコレクタは、ＮＯＴゲート（レベル反転回路）５０を介してＯＲゲート５１の一方の入力端子に接続されており、他方の入力端子は、制御回路１の出力端子に接続されている。この場合、制御回路１はトランジスタ１２を介すことなく、ＯＲゲート５１にハイアクティブのダイアグ信号を直接出力するようになっている。そして、ＯＲゲート５１の出力端子が、出力端子ＤＩＡＧとなっている。
この場合、抵抗素子６，ＮＯＴゲート５０及びＯＲゲート５１が駆動回路５２を構成しており、ダイオード４，トランジスタ５及び駆動回路５２が、断線検出回路５３を構成している。更に、制御回路１，抵抗素子３及び断線検出回路５３が制御ＩＣ９Ａを構成している。
【００２７】
次に、第３実施例の作用について説明する。通常状態であれば、保護用トランジスタ５はオフしているので、ＮＯＴゲート５０の入力端子はハイレベルであり、制御回路１がダイアグ出力をアクティブにしていなければ、ＯＲゲート５１の出力端子：出力端子ＤＩＡＧはロウレベルとなっている。そして、グランド断線が発生して保護用トランジスタ５がオンすると、ＮＯＴゲート５０の入力端子はロウレベルとなり、出力端子ＤＩＡＧはハイレベルとなってダイアグ出力が行われる。
以上のように第３実施例によれば、グランド断線が発生して保護用トランジスタ５がオンすると、ＮＯＴゲート５０がトランジスタ５のコレクタ電位のレベルを反転して出力するので、出力端子ＤＩＡＧのレベルをロウからハイに変化させることができる。
【００２８】
（第４実施例）
図５は本発明の第４実施例を示す図３相当図である。第４実施例の駆動回路５４は、第３実施例の駆動回路１３より、抵抗素子６及びトランジスタ１０を削除し、保護用トランジスタ５のコレクタを、トランジスタ１０のコレクタに替えて抵抗素子１４に直接接続している。また、制御回路１により制御される駆動用トランジスタ１２のコレクタも、トランジスタ５のコレクタに接続されている。そして、抵抗素子１４及び１５，トランジスタ１６がレベル反転回路５５を構成しており、ダイオード４，トランジスタ５及び駆動回路５４が、断線検出回路５６を構成している。
【００２９】
次に、第４実施例の作用について説明する。通常状態であれば、保護用トランジスタ５はオフしているので、トランジスタ５のコレクタ電位はハイレベルであり、トランジスタ１６はオフしている。したがって、抵抗素子１７によりプルダウンされている出力端子ＤＩＡＧはロウレベルとなっている。そして、グランド断線が発生して保護用トランジスタ５がオンすると、トランジスタ１６もオンに転じるので、出力端子ＤＩＡＧはハイレベルとなってダイアグ出力が行われる。
以上のように第４実施例によれば、保護用トランジスタ５がオンすると、ＰＮＰトランジスタ１６をオンさせることで、出力端子ＤＩＡＧをハイレベルとするダイアグ出力を行うことができる。
【００３０】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
抵抗素子６に替えて定電流源を配置し、保護用トランジスタ５のオンオフに応じて定電流源のオンオフを切り替えるように構成しても良い。
制御回路１の入力端子１ａは、１つだけであっても良い。
制御回路１が信号を出力することで、端子ＤＩＡＧを介してダイアグ出力を行う構成は、必要に応じて設ければ良い。
車載用の制御回路に限ることなく、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施例であり、制御回路及び断線検出回路の構成を概略的に示す図
【図２】駆動回路の具体構成を示す図
【図３】本発明の第２実施例であり、駆動回路部分のみ示す回路図
【図４】本発明の第３実施例を示す図２相当図
【図５】本発明の第４実施例を示す図３相当図
【図６】従来技術を示す回路図
【符号の説明】
【００３２】
図面中、１は制御回路、１ａは入力端子、１ｇは回路グランド端子、４は保護用ダイオード、５は保護用トランジスタ、６は抵抗素子、７は駆動回路、８は断線検出回路、１０はＮＰＮトランジスタ、１３は駆動回路、１６はＰＮＰトランジスタ、１８は断線検出回路、５０はＮＯＴゲート（レベル反転回路）、５２は駆動回路、５３は断線検出回路、５４は駆動回路、５５はレベル反転回路、５６は断線検出回路を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010139308.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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