(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧をスイッチングするスイッチ素子が多段に接続された高電圧スイッチ回路の故障を検出する高電圧スイッチ回路の故障検出装置において、上記スイッチ素子に並列に接続されたスナバ回路、各段毎に設けられ、自段の上記スナバ回路電圧が入力されると共に、次段のスイッチ素子の制御に用いられる制御用電源電圧が入力されるフォトカプラを有する第一の検出手段を備え、上記第一の検出手段のフォトカプラには、前段の第一の検出手段の出力が入力され、上記第一の検出手段は、上記スナバ回路電圧及び次段の制御用電源電圧及び上記前段の第一の検出手段の出力の異常を出力に反映させることを特徴とする高電圧スイッチ回路の故障検出装置。
【請求項２】
第一の検出手段によって異常が検出される制御用電源電圧は、各段毎に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高電圧スイッチ回路の故障検出装置。
【請求項３】
最終段の第一の検出手段の出力により異常を判定する第二の検出手段を備え、上記第二の検出手段は、異常を判定したとき、制御用電源を制御する信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２記載の高電圧スイッチ回路の故障検出装置。
【請求項４】
第一段のスイッチ素子の制御に用いられる制御用電源電圧の入力に応じて導通し、この導通時にはドレイン電位を接地電位にするＦＥＴを有する第三の検出手段を備え、上記第三の検出手段のＦＥＴのドレイン電位は、上記第一段の第一の検出手段のフォトカプラに出力され、上記第一段の第一の検出手段は、上記第三の検出手段の出力の異常を出力に反映させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の高電圧スイッチ回路の故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高電圧をスイッチングする高電圧スイッチ回路の故障検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の高電圧スイッチ回路の故障検出装置を示す回路図である。
図２において、Ｓ１〜ＳｎはそれぞれＦＥＴにより構成された各段のスイッチである。１は１段目のスイッチＳ１の状態を示すＬＥＤ、２は１段目のスイッチＳ１への入力電源異常を検出するフォトカプラ、３は２段目のスイッチＳ２の状態を示すＬＥＤ、４は２段目のスイッチＳ２への入力電源異常を検出するフォトカプラである。５は最終段のスイッチＳｎへの入力電源異常を検出するフォトカプラ、６は入力電源異常の検出を受けて、制御用電源を制御するフォトカプラからなる検出制御回路である。７は各スイッチＳ１〜Ｓｎをドライブするドライバ回路である。８は直流電源で、電源電圧Ｖｃｃ１をドライバ回路７に供給する。９は各スイッチＳ１〜Ｓｎに並列に接続されたスナバ回路である。
【０００３】
次に、動作について示す。
スイッチＳ１〜Ｓｎが正常な場合、各スイッチＳ１〜Ｓｎは、各段のドライバ回路７により同時にＯＮ／ＯＦＦする。各段のスイッチには、それぞれ並列にスナバ回路９が接続されており、スナバ回路９のＣＲ両端電圧は、スイッチ分担電圧に相当する直流電圧となる。ＬＥＤ１は、スナバ回路９のコンデンサより抵抗を介して接続されており、スイッチＳ１が正常の場合は点灯している。しかしスイッチＳ１がショートモードで異常となった場合、スナバ電圧はゼロとなり、ＬＥＤ１は消灯することとなる。従って、ＬＥＤ１の状態を監視することにより、スイッチＳ１の回路が故障していることが分かる。同様に、ＬＥＤ３の状態を監視することにより、スイッチＳ２の回路が故障していることが分かる。
【０００４】
一方、トランスＴ１は、各段のドライバ回路７及び故障検出回路に高電圧に浮いた電源を供給する。入力電源が正常に動作していれば、フォトカプラ２の光ダイオートが動作し、フォトカプラ２の出力はローレベルとなる。そしてフォトカプラ４の光ダイオードに電流が流れ、フォトカプラ４の光ダイオードを動作させる。その結果を、次段の検出回路の光ダイオードのカソードに接続しておけば、順次各段の光ダイオードを動作させ、その結果を、最終的にフォトカプラ５及び検出制御回路６で検出することにより、スイッチへの入力電源の異常検出を行うことができる。ここで、仮に２段目の電源に異常があるとすると、１段目の光ダイオードは動作するが、２段目の検出側には電源が供給されないため、検出側のフォトカプラの光ダイオードに電流が流れないので、２段目の光ダイオードは動作しない。一段でも異常があって光ダイオードが動作しないと、その後のフォトカプラは、シリーズに接続されているので動作しない。このように最終段のフォトカプラ５の出力を、検出制御回路６で検出することにより、異常か正常か判断できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は、スイッチ素子を動作するための電源の異常のみ検出を行っており、高電圧スイッチ素子自体の異常に対しては、ＬＥＤの点灯状態を人が判断していた。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、高電圧スイッチの異常を検出する回路と、高電圧スイッチへの入力電源の異常を検出する検出回路を一つにまとめることにより、一つの回路でスイッチの異常及び入力電源異常を検出し、高電圧電源の制御を行うことができる高電圧スイッチ回路の故障検出装置を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる高電圧スイッチ回路の故障検出装置においては、高電圧をスイッチングするスイッチ素子が多段に接続された高電圧スイッチ回路の故障を検出する高電圧スイッチ回路の故障検出装置において、スイッチ素子に並列に接続されたスナバ回路、各段毎に設けられ、自段のスナバ回路電圧が入力されると共に、次段のスイッチ素子の制御に用いられる制御用電源電圧が入力されるフォトカプラを有する第一の検出手段を備え、第一の検出手段のフォトカプラには、前段の第一の検出手段の出力が入力され、第一の検出手段は、スナバ回路電圧及び次段の制御用電源電圧及び前段の第一の検出手段の出力の異常を出力に反映させるものである。
また、第一の検出手段によって異常が検出される制御用電源電圧は、各段毎に形成されているものである。
【０００８】
さらに、最終段の第一の検出手段の出力により異常を判定する第二の検出手段を備え、第二の検出手段は、異常を判定したとき、制御用電源を制御する信号を出力するものである。
【０００９】
また、第一段のスイッチ素子の制御に用いられる制御用電源電圧の入力に応じて導通し、この導通時にはドレイン電位を接地電位にするＦＥＴを有する第三の検出手段を備え、第三の検出手段のＦＥＴのドレイン電位は、第一段の第一の検出手段のフォトカプラに出力され、第一段の第一の検出手段は、第三の検出手段の出力の異常を出力に反映させるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による高電圧スイッチ回路の故障検出装置を示す回路図である。
図１において、Ｓ１〜ＳｎはそれぞれＦＥＴにより構成された各段のスイッチである。１は１段目のスイッチＳ１の状態を示すＬＥＤ、２は１段目のスイッチＳ１の故障及びスイッチＳ１への入力電源異常を検出するフォトカプラ（第一の検出手段）、３は２段目のスイッチＳ２の状態を示すＬＥＤ、４は２段目のスイッチＳ２の故障及びスイッチＳ２への入力電源異常を検出するフォトカプラである。５は最終段のスイッチＳｎの故障及びスイッチＳｎへの入力電源異常を検出するフォトカプラ、６は各段のスイッチの故障または入力電源異常の検出を受けて、電源を制御するフォトカプラからなる検出制御回路（第二の検出手段）で、異常を検出したとき、制御用電源を制御する信号を出力する。７は各スイッチＳ１〜Ｓｎをドライブするドライバ回路で、各段毎に設けられている。８は各段毎に設けられた直流電源で、電源電圧Ｖｃｃ１をドライバ回路７に供給する。９は各スイッチＳ１〜Ｓｎに並列に接続されたスナバ回路である。１０はソースが接地され、電源電圧の入力によって制御されるＦＥＴによって構成され、１段目の高電圧スイッチの入力電源異常を検出する検出回路（第三の検出手段）、１１は各段のＬＥＤに接続されたツエナダイオードで、入力電源異常を検出する回路に安定した電圧を供給するために設けられる。
【００１１】
なお、フォトカプラ２には、自段のスナバ回路９が抵抗を介して接続され、検出回路１０の出力及び次段の電源電圧が入力され、フォトカプラ２の出力には、それらの異常を反映するように構成されている。また、フォトカプラ４には、フォトカプラ２と同様に自段のスナバ回路９が抵抗を介して接続され、次段の電源電圧とフォトカプラ２の出力が入力され、フォトカプラ４の出力は、それらの入力の異常が反映されるように構成されている。このように順次、前段のフォトカプラの出力を受けるようにフォトカプラが接続される。
【００１２】
次に、動作について説明する。
スイッチ全体に高電圧が印加されると、スイッチＳ１〜Ｓｎが正常の場合、スナバ回路９には分担電圧が印加される。低電圧電源をスナバ回路に抵抗分圧回路を接続して作る。またトランスＴ１は、各段のドライバ回路７及び検出回路に高電圧に浮いた電源を供給する。ドライバ回路７は、各スイッチ素子のソース電位を基準電位として、それよりスイッチ素子を動作させることができる電位分浮いた電位を、スイッチ素子のゲートに供給するように構成されている。
【００１３】
検出回路１０には、電源電圧ＶＣＣ１が供給され、検出回路１０のＦＥＴスイッチがオン状態となると、検出回路１０のＦＥＴのドレイン電位は下がり、フォトカプラ２の光ダイオードに電流が流れ、フォトカプラ２の出力回路が動作する。フォトカプラ２の出力はローレベルとなり、２段目のフォトカプラ４の光ダイオードに電流が流れる。そこで２段目の高電圧スイッチＳ２と入力電源に異常がなければ、１段目と同様にＬＥＤ３とフォトカプラ４の光ダイオードが動作し、フォトカプラ４の出力はローレベルとなる。
【００１４】
もしも電源に異常がある場合は、従来の技術で述べたように、フォトカプラ４出力側の電源がなくなるため、異常状態を検出できる。逆に電源が正常で、スイッチＳ２がショートモードで異常となった場合、スナバ回路９の電圧は零となるため、たとえ電源が正常でもフォトカプラ４の出力は異常となる。各段のフォトカプラは、直列接続されているから最終段のフォトカプラ５出力も異常となる。このような回路を高電圧スイッチの各段に設けることにより、一段でもスイッチもしくは入力電源に異常があると異常が発生した段以降のフォトカプラは動作せず、次々に異常状態を伝達することになり、最終段のフォトカプラ５及び検出制御回路６で検出することにより、スイッチ素子の異常もしくは入力電源異常を一つの回路で検出することができる。
【００１５】
実施の形態１によれば、一回路でスイッチ素子及び高電圧電源の異常検出ができ、高電圧電源のオフ等の制御が行える。
【００１６】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
高電圧をスイッチングするスイッチ素子が多段に接続された高電圧スイッチ回路の故障を検出する高電圧スイッチ回路の故障検出装置において、スイッチ素子に並列に接続されたスナバ回路、各段毎に設けられ、自段のスナバ回路電圧が入力されると共に、次段のスイッチ素子の制御に用いられる制御用電源電圧が入力されるフォトカプラを有する第一の検出手段を備え、第一の検出手段のフォトカプラには、前段の第一の検出手段の出力が入力され、第一の検出手段は、スナバ回路電圧及び次段の制御用電源電圧及び前段の第一の検出手段の出力の異常を出力に反映させるので、第一の検出手段のみで、スイッチ素子の故障と制御用電源電圧の異常を検出することができる。
【００１７】
また、第一の検出手段によって異常が検出される制御用電源電圧は、各段毎に形成されているもので、各段毎の制御用電源電圧の異常を検出することができる。
【００１８】
さらに、最終段の第一の検出手段の出力により異常を判定する第二の検出手段を備え、第二の検出手段は、異常を判定したとき、制御用電源を制御する信号を出力するので、異常時に制御用電源を制御することができる。
また、第一段のスイッチ素子の制御に用いられる制御用電源電圧の入力に応じて導通し、この導通時にはドレイン電位を接地電位にするＦＥＴを有する第三の検出手段を備え、第三の検出手段のＦＥＴのドレイン電位は、第一段の第一の検出手段のフォトカプラに出力され、第一段の第一の検出手段は、第三の検出手段の出力の異常を出力に反映させるので、第一段の第一の検出手段により、第一段のスイッチ素子の制御に用いられる制御用電源電圧の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による高電圧スイッチ回路の故障検出装置を示す図である。
【図２】従来の高電圧スイッチ回路の故障検出装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１，３    ＬＥＤ、２，４，５    フォトカプラ、６    検出制御回路、
７    ドライバ回路、８    直流電源、９    スナバ回路、１０    検出回路、
１１    ツエナダイオード。
【図１】
0003593027.tif 000002
【図２】
0003593027.tif 000003