(57)【要約】  モード判別回路が、システム制御クロックの周波数変化を伴う電気システムの状態変更の有無を判別し、クロック切替回路が、モード判別回路の判別結果に基づいてシステム制御クロックを前記システムクロックから監視用クロックに切り替える。
2010067495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムクロックに基づいたシステム制御クロックによって駆動される電気システムに搭載されて、前記システムクロックとは別系統から供給される監視用クロックに基づいて前記システムクロックの周波数異常を監視するシステムクロック監視装置であって、
前記システム制御クロックの周波数変化を伴う前記電気システムの状態変更の有無を判別するモード判別回路と、
前記モード判別回路の判別結果に基づいて前記システム制御クロックを前記システムクロックから前記監視用クロックに切り替えるクロック切替回路と、
を備える、
システムクロック監視装置。
【請求項２】
前記モード判別回路は、前記状態変更を検出すると、前記クロック切替回路で前記システム制御クロックを前記システムクロックから前記監視用クロックに切り替えさせたうえで、当該状態変更の開始タイミングから終了タイミングに至る期間では当該システム監視装置のシステムクロック監視動作を停止させ、前記終了タイミングになると前記クロック切替回路で前記システム制御クロックを前記監視用クロックから周波数変化後の前記システムクロックに切り替えさせたうえで、前記システムクロック監視動作を再開させる、
請求項１のシステムクロック監視装置。
【請求項３】
前記クロック切替回路は、前記システムクロックと前記監視用クロックとの間の相互切り替えにおいて、前記システムクロックの周期と前記監視用クロックの周期とのうちで短い方の周期よりも短い周期を有するシステム制御クロックは発生させないように同期制御されている、
請求項１のシステムクロック監視装置。
【請求項４】
前記クロック切替回路は、クロック変更前のクロックＨ区間でクロックの切り替えを開始し、クロック変更後のクロックＨ区間でクロック出力を開始する、
請求項３のシステムクロック監視装置。
【請求項５】
前記監視用クロックを生成する内蔵発振回路と、
前記内蔵発振回路で生成する前記監視用クロックの周波数制御を行う周波数補正回路と、
をさらに備える、
請求項１のシステムクロック監視装置。
【請求項６】
前記周波数補正回路は、前記クロック切替回路が前記監視用クロックを選択しているときは、前記システムクロックと同じ周波数の監視用クロックを出力するように前記内蔵発振回路を制御する、
請求項５のシステムクロック監視装置。
【請求項７】
前記クロック切替回路は、前記システムクロックと前記監視用クロックとの切り替えをソフトウェアにて制御するように構成されている、
請求項１のシステムクロック監視装置。
【請求項８】
モータと、
システムクロックに基づいたシステム制御クロックに基づいて前記モータの回転数を制御するインバータ装置と、
前記インバータ装置を制御するインバータ制御用マイクロコンピュータと
を備え、
前記インバータ制御用マイクロコンピュータは、前記システムクロックとは別系統から供給される監視用クロックに基づいて前記システムクロックの周波数異常を監視する請求項１のシステムクロック監視装置を有しており、前記システムクロック監視装置によるシステムクロックの周波数異常検知に基づいて、前記モータを安全な状態に制御する、
モータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、システムクロックに基づくシステム制御クロックによって駆動される電気システムに搭載されるもので、前記システムクロックとは別系統のクロックを監視用クロックとして前記システムクロックの周波数異常を監視するシステムクロック監視装置に関する。また、そのようなシステムクロック監視装置を搭載したモータ制御システムに関する。特に、半導体集積回路等の情報処理装置の製品安全性向上の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００８年１２月８日に出願された、明細書,図面、特許請求の範囲を含む日本特許出願２００８−３１２２３１号の全てを、ここに参照として本明細書に組み入れている。【０００３】
従来技術のシステムクロック監視装置として、電気システムを駆動するシステムクロックとは別系統の監視用クロックを用意し、この監視用クロックで規定される一定期間内にシステムクロックのパルス数をカウントし、これを期待値（正常動作に対応するパルス数）と比較することによりシステムクロックの周波数異常を判定するものが知られている。これは、例えば、特許文献１を参照できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３２６４１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来技術においては、電気システムとして意図しないシステムクロックの周波数変化を監視し、周波数異常を検知することができる。しかしながら、動作モードの変更や低消費モードへの移行など、システムクロックの周波数を意図的に変化させる場合にも、そのシステムクロックの周波数の変化のために周波数異常であると判断されてしまう。システムクロックの周波数の意図的な変化であるので、異常検出は望むところではない。それにもかかわらず、異常検出が生じてしまうことから、監視用クロックの発振動作を一旦停止する必要が生じる。ところが、クロック設定またはモード変更時に監視用クロックの発振動作を一旦停止させるとなると、クロック周波数異常を監視できない状態となって、電気システムの安全性が低下してしまう。【０００６】
したがって、本発明の主たる目的は、電気システムの安全性が保たれた状態でクロック周波数を変更することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるシステムクロック監視装置は、
システムクロックに基づいたシステム制御クロックによって駆動される電気システムに搭載されて、前記システムクロックとは別系統から供給される監視用クロックに基づいて前記システムクロックの周波数異常を監視するシステムクロック監視装置であって、
前記システム制御クロックの周波数変化を伴う前記電気システムの状態変更の有無を判別するモード判別回路と、
前記モード判別回路の判別結果に基づいて前記システム制御クロックを前記システムクロックから前記監視用クロックに切り替えるクロック切替回路と、
を備える。【０００８】
システム制御クロックの周波数変化を伴うクロック設定またはモード変更に対して、モード判別回路はクロック切替回路を制御して、それまでのシステムクロックの選択の状態から別系統で安定している監視用クロックの選択の状態に切り替える。この場合、監視用クロックの発振動作は停止しない。以下発信動作が停止しない理由を説明する。【０００９】
第一に、このクロック設定またはモード変更によるシステムクロックの周波数変更は、意図しない周波数変動によるものではなく、意図したものであるので、そもそも監視用クロックの発振動作を停止する必要性がないからである。【００１０】
第二に、電気システムがシステム制御クロックの周波数変動に起因してシステムの安定性が損なわれることがないためである。それは、システム制御クロックが周波数変化のあるシステムクロックから安定性の高い監視用クロックにとって代わられるからである。システムクロックの周波数が変更されても、監視用クロックはシステムクロックとは別系統であり、したがって、監視用クロックの周波数は変動せず、一定のままに保たれている。この周波数一定で安定性の高い監視用クロックをシステム制御クロックとして電気システムの駆動に用いるので、動作速度の低下は認められても、電気システムの動作自体に悪影響を及ぼすことはなく、電気システムの安定性が保たれるからである。【００１１】
このようにして、動作モードの変更や低消費モードへの移行など、クロック設定またはモード変更のための意図的なシステムクロックの周波数変更に際して、システム制御クロックとして周波数変化のあるシステムクロックから別系統で安定性のある監視用クロックに切り替えるため、監視用クロックの発振動作を停止させずとも、電気システムの安定性が保たれた状態でクロック周波数を変更することが可能となる。【００１２】
本発明のシステムクロック監視装置には、
前記モード判別回路は、前記状態変更を検出すると、前記クロック切替回路で前記システム制御クロックを前記システムクロックから前記監視用クロックに切り替えさせたうえで、当該状態変更の開始タイミングから終了タイミングに至る期間では当該システム監視装置のシステムクロック監視動作を停止させ、前記終了タイミングになると前記クロック切替回路で前記システム制御クロックを前記監視用クロックから周波数変化後の前記システムクロックに切り替えさせたうえで、前記システムクロック監視動作を再開させる、
という態様がある。【００１３】
この態様によれば、状態変更の開始タイミングから終了タイミングにかけてのわずかな期間では、システムクロックのパルス数カウントと期待値比較とに基づいたシステムクロック監視動作を停止する。このシステムクロック監視動作の停止期間では、上述した通り、周波数一定で安定性の高い監視用クロックをシステム制御クロックにした電気システムの駆動が実施される。そして、システムクロック監視動作の停止期間が過ぎてシステムクロックの周波数が安定するに至ると、システム制御クロックを周波数変更後のシステムクロックに切り替えたうえで、システムクロック監視動作が再開される。これにより、システムクロック監視動作は的確なものとなる。すなわち、意図的にシステムクロックの周波数を変更したとしても、システムクロック監視動作は誤動作なく所期通りに行われることになる。【００１４】
一方、もし、システムクロック監視動作の停止期間においてシステムクロックが不測に停止してしまったとしても、システム制御クロックとしては別系統の監視用クロックが用いられているので、電気システムは正常に動作を続ける。続いて、システムクロック監視動作の停止期間が過ぎてシステム制御クロックをシステムクロックに切り替えたうえで、システムクロック監視動作が再開される。このとき、切り替え後のシステムクロックは停止した状態であるので、システムクロック監視動作は異常検出を行うことになる。すなわち、システムクロックが不意に停止したとしてもその異常を検出することができる。そして、このときの異常検出信号をもって電気システムを安全な状態に移行させることが可能となる。【００１５】
また本発明のシステムクロック監視装置には、
前記クロック切替回路は、前記システムクロックと前記監視用クロックとの間の相互切り替えにおいて、前記システムクロックの周期と前記監視用クロックの周期とのうちで短い方の周期よりも短い周期を有するシステム制御クロックは発生させないように同期制御されている、
という態様がある。【００１６】
この態様では、具体的には、前記クロック切替回路は、クロック変更前のクロックＨ区間でクロックの切り替えを開始し、クロック変更後のクロックＨ区間でクロック出力を開始することで上記同期制御が実施される。【００１７】
この態様によれば、切り替え後のシステム制御クロックの周期は、システムクロックの周期と監視用クロックの周期とのうちで短い方の周期より短くなることがなくなる結果、ノイズパルスの発生の確率は充分に小さくなる、これにより、システム制御クロックを用いた電気システムの動作が安定する。【００１８】
また本発明のシステムクロック監視装置には、
前記監視用クロックを生成する内蔵発振回路と、
前記内蔵発振回路で生成する前記監視用クロックの周波数制御を行う周波数補正回路と、
をさらに備える、
という態様がある。【００１９】
この態様によれば、監視用クロックを生成出力する発振回路がシステムに内蔵されているため、外来ノイズの影響が抑えられ、また周波数補正回路の働きにより製造ばらつきに起因する監視用クロックの周波数誤差が解消されて、監視用クロックの安定性が向上する。【００２０】
なお、前記周波数補正回路は、前記クロック切替回路が前記監視用クロックを選択しているときは、前記システムクロックと同じ周波数の監視用クロックを出力するように前記内蔵発振回路を制御する、のが好ましい。【００２１】
この構成によれば、クロック切替中は、常にシステムクロックと同一の周波数の監視用クロックを出力するため、ユーザーに監視用クロックの周波数を意識させることなくシステム制御を行うことが可能となる。そして、周波数変更中のシステムクロックと常に同一の周波数の監視用クロックをシステム制御クロックとして選択し、そのシステム制御クロックでシステムを駆動するので、システムクロックの周波数変更にリアルに応動する状態でのシステム駆動が可能となる。【００２２】
また本発明には、前記クロック切替回路は、前記システムクロックと前記監視用クロックとの切り替えをソフトウェアにて制御するように構成されている、という態様がある。【００２３】
本発明のモータ制御システムは、
モータと、
システムクロックに基づいたシステム制御クロックに基づいて前記モータの回転数を制御するインバータ装置と、
前記インバータ装置を制御するインバータ制御用マイクロコンピュータと、
を備え、
前記インバータ制御用マイクロコンピュータは、前記システムクロックとは別系統から供給される監視用クロックに基づいて前記システムクロックの周波数異常を監視する本発明のシステムクロック監視装置を有しており、前記システムクロック監視装置によるシステムクロックの周波数異常検知に基づいて、前記モータを安全な状態に制御する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、動作モードの変更や低消費モードへの移行など、クロック設定またはモード変更のための意図的なシステムクロックの周波数変更に際して、システム制御クロックとして周波数変化のあるシステムクロックから別系統で安定性のある監視用クロックに切り替えるため、監視用クロックの発振動作を停止させずとも、電気システムの安全性が保たれた状態でクロック周波数を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明の実施の形態１におけるシステムクロック監視装置の構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１におけるシステムクロック監視装置の正常動作時のタイミングチャートである。
【図３】図３は本発明の実施の形態１におけるシステムクロック監視装置の異常検出時のタイミングチャートである。
【図４】図４は本発明の実施の形態２におけるシステムクロック監視装置の構成図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２におけるシステムクロック監視装置の正常動作時のタイミングチャートである。
【図６】図６は本発明の実施の形態３におけるモータ制御システムの構成図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態３におけるインバータ制御用マイクロコンピュータのモータ制御端子の正常動作時のタイミングチャートである。
【図８】図８は本発明の実施の形態３におけるインバータ制御用マイクロコンピュータのモータ制御端子の異常検出時のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるシステムクロック監視装置を搭載した電気システム１００の構成図である。本実施の形態の電気システム１００が有するシステムクロック監視装置は、クロックジェネレータ１とクロック切替回路２とモード判別回路３とＣＰＵ/周辺回路１１とカウンタ１２と記憶回路１３と比較回路１４とを備える。
【００２７】
カウンタ１２には、システムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２とが入力される。カウンタ１２は、監視用クロックＣＫ２で規定される一定期間内にシステムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮをカウントする。記憶回路１３は、パルス数ＰＮに対する期待値Ｅｘを格納する。比較回路１４は、カウンタ１２からのシステムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮを記憶回路１３における期待値Ｅｘと比較し、両者が不一致となったときに異常検出信号ＳａをアクティブにしてＣＰＵ/周辺回路１１に出力する。クロックジェネレータ１は、供給されるシステムクロックソースＣＳに基づいてシステムクロックＣＫ０を生成して、カウンタ１２とクロック切替回路２とに出力する。クロックジェネレータ１は、システムクロックソースＣＳから生成されるシステムクロックＣＫ０の周波数をユーザが自由に設定できるように構成されている。
【００２８】
クロック切替回路２には、クロックジェネレータ１からシステムクロックＣＫ０が、システムクロックソースＣＳとは別系統から監視用クロックＣＫ２がそれぞれ入力される。クロック切替回路２は、これらシステムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２とをモード判別回路３の制御に基づいて切り替え、切り替えた出力をシステム制御クロックＣＫ１としてＣＰＵ/周辺回路１１に供給する。
【００２９】
モード判別回路３は、
・ＣＰＵ/周辺回路１１によってなされるクロック設定やモード変更を検知すると、クロック切替回路２を制御してシステム制御クロックＣＫ１を周波数変化のあるシステムクロックＣＫ０から安定性のある監視用クロックＣＫ２に切り替える機能と、
・カウンタ１２と比較回路１４とを制御してシステムクロックＣＫ０のパルス数カウント動作と期待値比較動作とのシステムクロック監視動作とを停止する機能と、
・記憶回路１３を制御してその期待値Ｅｘをクロック設定またはモード変更後の期待値に変更する機能と、
を有する。
【００３０】
モード判別回路３は、ＣＰＵ/周辺回路１１が現在、クロックまたはモードを変更中であるのか否かを判別したうえでその判別結果をクロック切替回路２に出力する。またモード判別回路３は、ＣＰＵ/周辺回路１１の現在のクロックとモードとの設定状態を判別したうえでその判別結果を記憶回路１３に出力する。記憶回路１３は、その期待値Ｅｘがモード判別回路３の出力に応じた期待値に切り替えられるように構成されている。
【００３１】
クロック切替回路２は、システムクロックＣＫ０の周波数と監視用クロックＣＫ２の周波数とが異なる場合でも、必ず変更前のクロックのＨ区間でクロックの切り替えを開始し、さらに変更後のクロックのＨ区間でクロック出力を開始するように構成されている。これによりクロックの同期調整がなされる。同期調整されたうえでクロック切替回路２から出力されるシステム制御クロックＣＫ１は、システムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２とのうちでパルス周期の長い方のクロックのクロック周期と同等もしくはそれよりもクロック周期が長くなる。したがって、システムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２とのいずれよりも周期の短いパルスが、システム制御クロックＣＫ１として出力されることはない。
【００３２】
ここで改めて、ＣＰＵ/周辺回路１１とカウンタ１２とについて説明する。ＣＰＵ/周辺回路１１は、クロック切替回路２で選択された結果のシステム制御クロックＣＫ１をクロックソースとして動作するように構成されている。カウンタ１２は、ＣＰＵ/周辺回路１１またはモード判別回路３によってシステムクロック監視動作（カウント動作）のオン／オフが制御されるように構成されている。
【００３３】
次に、上記のように構成された本実施の形態の電気システム１００（システムクロック監視装置）の動作を図２,図３のタイミングチャートに従って説明する。
【００３４】
（１）まず、正常時の動作を図２を参照して説明する。ｔ１はシステム制御クロックＣＫ１の周波数変化を伴う状態変更の開始タイミングであり、ｔ２は終了タイミングである。ｔ１〜ｔ２の期間がクロック移行期間である。システムクロック監視動作が再開されると、カウンタ１２が監視用クロックＣＫ２の１サイクル期間におけるシステムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮをカウントする。そして、比較回路１４が、システムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮと記憶回路１３に格納されている期待値Ｅｘとを比較する。比較は監視用クロックＣＫ２の１サイクル毎に行われる。ここでは、監視用クロックＣＫ２の１サイクル期間内におけるシステムクロックＣＫ０のパルスは３回カウントされ、期待値Ｅｘは、Ｅｘ＝３に設定されているとする。この場合、比較結果が同一[ＰＮ（３）＝Ｅｘ（３）]となるため、正常動作が継続される。
【００３５】
ＣＰＵ/周辺回路１１が、システム制御クロックＣＫ１の周波数変化を伴うクロック設定またはモード変更を行うと（タイミングｔ１）、それをモード判別回路３が検知してクロック切替回路２にクロックの切り替えを指示する。この指示に基づいてクロック切替回路２は、システム制御クロックＣＫ１を、周波数変化のあるシステムクロックＣＫ０から、別系統で安定している監視用クロックＣＫ２に変更する。さらにモード判別回路３は、上記モード検知に基づいて、カウンタ１２を制御してシステムクロック監視動作（パルス数カウント動作とカウント値と期待値との比較動作）を停止させる。クロック設定またはモード変更中は、システムクロック監視動作（パルス数カウント動作とカウント値と期待値との比較動作）は停止するが、監視用クロックＣＫ２の発振動作は停止しておらず、ＣＰＵ/周辺回路１１は、安定性の高い監視用クロックＣＫ２からなるシステム制御クロックＣＫ１に基づいて動作している。したがって、動作速度の低下は認められても、周波数変更中のシステムクロックＣＫ０がＣＰＵ/周辺回路１１に悪影響を及ぼすことはない。
【００３６】
システム制御クロックＣＫ１の周波数変化を伴う状態変更の開始タイミングｔ１から終了タイミングｔ２にかけてのわずかな期間では、システムクロックＣＫ０のパルス数カウント動作と期待値比較のシステムクロック監視動作とは停止される。このシステムクロック監視動作の停止期間では、周波数一定で安定性の高い監視用クロックＣＫ２がシステム制御クロックＣＫ１としてＣＰＵ/周辺回路１１の駆動に用いられる。
【００３７】
クロック設定またはモード変更が完了すると（タイミングｔ２）、それを検知したモード判別回路３の制御に基づいて、クロック切替回路２は、システム制御クロックＣＫ１を監視用クロックＣＫ２から周波数変更後のシステムクロックＣＫ０に切り替える。さらにモード判別回路３による上記制御に基づいて、記憶回路１３は、出力する期待値Ｅｘを、クロック設定またはモード変更後の期待値に変更し、カウンタ１２は、システムクロック監視動作を再開する。ここでは、監視用クロックＣＫ２の１サイクル期間内においてシステムクロックＣＫ０のパルスは１回カウントされ、変更後の期待値Ｅｘは、Ｅｘ＝１に設定されているとする。この場合、比較結果が同一[ＰＮ（１）＝Ｅｘ（１）]となるため、正常動作が継続される。なお、上記のクロック切替回路２のシステムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２の切り替えは、ソフトウェアによっても変更可能であるものとする。
【００３８】
（２）次に、クロック変更時にシステムクロックソースが不意に停止してしまった場合の動作を図３を参照して説明する。
【００３９】
クロック設定またはモード変更中にシステムクロックソースＣＳが不測に停止してしまった場合（タイミングｔ４）、クロックジェネレータ１からのシステムクロックＣＫ０の出力も停止する。このときシステムクロック監視動作は停止になっているが、システム制御クロックＣＫ１は別系統で安定性の高い監視用クロックＣＫ２で動作しているため、ＣＰＵ/周辺回路１１は正常に動作を続ける。クロック設定またはモード変更が完了すると（タイミングｔ５）、システム制御クロックＣＫ１は停止してしまったシステムクロックＣＫ０に戻り、システムクロック監視動作が再開される。その結果、比較回路１４は、カウンタ１２から供給されるシステムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮを期待値Ｅｘと比較する。この時点ではシステムクロックＣＫ０は停止しているので、カウントされたパルス数ＰＮはＰＮ＝０となる。その結果、パルス数ＰＮは期待値Ｅｘに一致せず、このことを検出した比較回路１４はシステムクロックＣＫ０が異常であることを検知して、ＣＰＵ/周辺回路１１に異常検出信号Ｓａを出力する。異常検出信号Ｓａを受けたＣＰＵ/周辺回路１１は、システム１００を安全な状態に移行させる。
【００４０】
以上のように本実施の形態によれば、動作モードの変更や低消費モードへの移行といった、クロック設定またはモード変更のための意図的なシステムクロックＣＫ０における周波数変更に際して、システム制御クロックＣＫ１が、周波数変化のあるシステムクロックＣＫ０から別系統で安定性のある監視用クロックＣＫ２に切り替えられる。これにより、電気システム１００は、監視用クロックＣＫ２の発振動作を停止させることなく、システムクロックを監視する状態を常に維持することができる。その結果として、電気システムの安全性が保たれた状態でクロック周波数の変更を実施することができる。
【００４１】
また、クロック切替回路２は、システムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２との切り替えにおいて、システムクロックＣＫ０の周期と監視用クロックＣＫ２の周期とのうちの短い方の周期を有するクロックを、システム制御クロックＣＫ１して発生させないように制御されている。そのため、周波数切り替え後のシステム制御クロックＣＫ１におけるノイズパルスの発生確率が充分に小さくなり、その結果、システム制御クロックＣＫ１を用いてのＣＰＵ/周辺回路１１の動作は安定したものとなる。
【００４２】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるシステムクロック監視装置を搭載した電気システム２００の構成図である。図４において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を示している。本実施の形態に特有の構成は、次のとおりである。
【００４３】
本実施の形態の電気システム２００では、実施の形態１の構成に加えて、内蔵発振回路４と周波数補正回路５とを備えている。内蔵発振回路４は監視用クロックＣＫ２を生成し、クロック切替回路２とカウンタ１２とに出力する。周波数補正回路５は、クロックジェネレータ１から供給される制御信号とモード判定回路３から供給される制御信号とに基づいて内蔵発振回路４が生成する監視用クロックＣＫ２の周波数の制御を行う。
【００４４】
内蔵発振回路４と周波数補正回路５とは電気システム２００の内部に搭載されている。内蔵発振回路４は、製造ばらつきがあると、生成する監視用クロックＣＫ２に周波数誤差が発生してしまう。そのため、製品出荷前の検査段階で内蔵発振回路４による監視用クロックＣＫ２の周波数を一定にするためのオフセット値を算出し、周波数補正回路５に格納しておく。また、周波数補正回路５は、モード判別回路３がクロック切替回路２にシステム制御クロックＣＫ１として監視用クロックＣＫ２を選択させているときには、内蔵発振回路４が常にシステムクロックＣＫ０の周波数と同一の周波数の監視用クロックＣＫ２を生成するように構成されている。その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する
次に、上記のように構成された本実施の形態のシステムクロック監視装置の動作を図５のタイミングチャートに従って説明する。システムクロック監視動作が再開されると、カウンタ１２が監視用クロックＣＫ２の１サイクル期間におけるシステムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮをカウントする。そして、比較回路１４が、システムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮと記憶回路１３に格納されている期待値Ｅｘとを比較する。比較は監視用クロックＣＫ２の１サイクル毎に行われる。
【００４５】
ＣＰＵ/周辺回路１１が、システム制御クロックＣＫ１の周波数変化を伴うクロック設定またはモード変更を行うと（タイミングｔ６）、それをモード判別回路３が検知してクロック切替回路２にクロックの切り替えを指示する。この指示に基づいてクロック切替回路２は、システム制御クロックＣＫ１を、周波数変化のあるシステムクロックＣＫ０から、別系統で安定している監視用クロックＣＫ２に切り替える。さらにモード判別回路３は、上記モード検知に基づいて、カウンタ１２を制御してシステムクロック監視動作（パルス数カウントと期待値比較）を停止させる。
【００４６】
システム制御クロックＣＫ１が監視用クロックＣＫ２に切り替わると（タイミングｔ６）、周波数補正回路５は、内蔵発振回路４に周波数変更指示を行う。周波数変更指示を受けた内蔵発振回路４は、監視用クロックＣＫ２の周波数を、システムクロックＣＫ０の周波数と同一の周波数に変更する。
【００４７】
クロック設定またはモード変更中は、システムクロック監視動作（パルス数カウント動作とカウント値と期待値との比較動作）は停止されるが、監視用クロックＣＫ２の発振動作は停止しておらず、ＣＰＵ/周辺回路１１は監視用クロックＣＫ２からなるシステム制御クロックＣＫ１に基づいて動作している。したがって、周波数変更中のシステムクロックＣＫ０がＣＰＵ/周辺回路１１に悪影響を及ぼすことはない。さらには監視用クロックＣＫ２がシステムクロックＣＫ０と同一周波数であるため、ユーザーは監視用クロックＣＫ２で動作していることを意識する必要がない。
【００４８】
クロック設定またはモード変更が完了すると（タイミングｔ７）、それを検知したモード判別回路３の制御に基づいて、クロック切替回路２は、システム制御クロックＣＫ１を監視用クロックＣＫ２から周波数変更後のシステムクロックＣＫ０に切り替える。さらにモード判別回路３による上記制御に基づいて、記憶回路１３は、出力する期待値Ｅｘを、クロック設定またはモード変更後の期待値に変更し、カウンタ１２は、システムクロック監視動作を再開する。このとき、周波数補正回路５は内蔵発振回路４を制御して、監視用クロックＣＫ２の周波数を本来のシステムクロック監視用の周波数に変更する。なお、上記のクロック切替回路２のシステムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２との切り替えは、ソフトウェアによっても変更可能であるものとする。
【００４９】
以上のように本実施の形態によれば、監視用クロックＣＫ２をシステム２００の内部の内蔵発振回路４より供給することにより、外来ノイズの影響を抑え、監視用クロックＣＫ２の安定性を向上させることができる。また、クロック切替中は、常にシステムクロックＣＫ０と同一の周波数の監視用クロックＣＫ２を出力するため、ユーザーに監視用クロックＣＫ２の周波数を意識させることなくＣＰＵ/周辺回路１１の制御を行うことができるとともに、システムクロックＣＫ０の周波数変更にリアルに応動する状態でＣＰＵ/周辺回路１１を駆動することができる。
【００５０】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態はモータ制御システムに関するものである。図６は産業用途、家電用途に幅広く採用されているモータ制御システムの構成図である。本実施の形態のモータ制御システムは、ＡＣ電源２１と、コンバータ回路２２と、インバータ回路２３と、インバータ回路２３を構成するスイッチング素子（ＩＧＢＴ素子）２４と、インバータ制御用マイクロコンピュータコン２５と、３相モータ２６とを備える。
【００５１】
インバータ制御用マイクロコンピュータ２５は、実施の形態１または実施の形態２の構成のシステムクロック監視装置Ａを搭載し、３相モータ２６のコントロールを行う。コンバータ回路２２は、ＡＣ電源２１が出力する交流を直流に変換してインバータ回路２３に供給する。マイクロコンピュータ２５は、その６つの出力［Ｕ相出力（Ｕ１，Ｕ２）、Ｖ相出力（Ｖ１，Ｖ２）、Ｗ相出力（Ｗ１，２）]を介してインバータ回路２３におけるスイッチング素子２４を制御する。これにより３相モータ２６は電流制御が行われて、回転方向及び回転スピードが制御される。
【００５２】
図７は正常時のインバータ制御用マイクロコンピュータ２５の各出力端子の動作を示すタイミングチャートである。Ｕ相出力（Ｕ１，Ｕ２）、Ｖ相出力（Ｖ１，Ｖ２）、Ｗ相出力（Ｗ１，Ｗ２）はそれぞれ対になる出力を有しており、マイクロコンピュータ２５は、＋側と−側のスイッチング素子２４がともにアクティブ（制御信号がＨ）にならないように制御動作している。このような制御動作をマイクロコンピュータ２５が実施するのは、＋側と−側のスイッチング素子２４がともにアクティブになると、システム全体に貫通電流が流れ電気システムを破壊しかねない、という理由に因っている。
【００５３】
図８は異常時のインバータ制御用マイクロコンピュータ２５の各出力端子及び異常検出信号Ｓａの動作を示すタイミングチャートである。クロック周波数の異常によりマイクロコンピュータ２５の命令制御に異常が生じ、Ｕ相出力（Ｕ１，Ｕ２）がともにアクティブになる区間が生じた場合（タイミングｔ８より）、貫通電流が発生してしまう。しかしながら、マイクロコンピュータ２５に搭載されているシステムクロック監視装置ＡがシステムクロックＣＫ０の周波数の異常を検知し、ＣＰＵ/周辺回路１１に異常検出信号Ｓａを出力する。異常検出信号Ｓａを受信したＣＰＵ/周辺回路１１は、マイクロコンピュータ２５の６つの出力を強制的に安全な状態に変更する。これにより、貫通電流の発生を防止することができる。
【００５４】
以上のように本実施の形態によれば、３相モータのインバータ制御の電気システムにてシステムクロック監視装置を有効に使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のシステムクロック監視装置は、システムの基幹部であるシステムクロックを常時的に監視可能であるため、半導体製品の安全性が求められる分野に広く有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１  クロックジェネレータ
２  クロック切替回路
３  モード判別回路
４  内蔵発振回路
５  周波数補正回路
１１  ＣＰＵ及び周辺回路
１２  カウンタ回路
１３  記憶回路
１４  比較回路
２１  ＡＣ電源
２２  コンバータ回路
２３  インバータ回路
２４  スイッチング素子
２５  インバータ制御用マイコン
２６  ３相モータ
１００，２００  システムクロック監視装置搭載のシステム
Ａ  システムクロック監視装置
ＣＳ  システムクロックソース
ＣＫ０  システムクロック
ＣＫ１  システム制御クロック
ＣＫ２  監視用クロック
ＰＮ  システムクロックパルス数
Ｅｘ  システムクロックパルス数の期待値
Ｓａ  異常検出信号
Ｕ１  Ｕ相出力＋
Ｕ２  Ｕ相出力−
Ｖ１  Ｖ相出力＋
Ｖ２  Ｖ相出力−
Ｗ１  Ｗ相出力＋
Ｗ２  Ｗ相出力−
【図１】
2010067495.tif 000003
【図２】
2010067495.tif 000004
【図３】
2010067495.tif 000005
【図４】
2010067495.tif 000006
【図５】
2010067495.tif 000007
【図６】
2010067495.tif 000008
【図７】
2010067495.tif 000009
【図８】
2010067495.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月10日(2011.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、システムクロックに基づくシステム制御クロックによって駆動される電気システムに搭載されるもので、前記システムクロックとは別系統のクロックを監視用クロックとして前記システムクロックの周波数異常を監視するシステムクロック監視装置に関する。また、そのようなシステムクロック監視装置を搭載したモータ制御システムに関する。特に、半導体集積回路等の情報処理装置の製品安全性向上の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００８年１２月８日に出願された、明細書,図面、特許請求の範囲を含む日本特許出願２００８−３１２２３１号の全てを、ここに参照として本明細書に組み入れている。
【０００３】
従来技術のシステムクロック監視装置として、電気システムを駆動するシステムクロックとは別系統の監視用クロックを用意し、この監視用クロックで規定される一定期間内にシステムクロックのパルス数をカウントし、これを期待値（正常動作に対応するパルス数）と比較することによりシステムクロックの周波数異常を判定するものが知られている。これは、例えば、特許文献１を参照できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３２６４１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来技術においては、電気システムとして意図しないシステムクロックの周波数変化を監視し、周波数異常を検知することができる。しかしながら、動作モードの変更や低消費モードへの移行など、システムクロックの周波数を意図的に変化させる場合にも、そのシステムクロックの周波数の変化のために周波数異常であると判断されてしまう。システムクロックの周波数の意図的な変化であるので、異常検出は望むところではない。それにもかかわらず、異常検出が生じてしまうことから、監視用クロックの発振動作を一旦停止する必要が生じる。ところが、クロック設定またはモード変更時に監視用クロックの発振動作を一旦停止させるとなると、クロック周波数異常を監視できない状態となって、電気システムの安全性が低下してしまう。
【０００６】
したがって、本発明の主たる目的は、電気システムの安全性が保たれた状態でクロック周波数を変更することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるシステムクロック監視装置は、
システムクロックに基づいたシステム制御クロックによって駆動される電気システムに搭載されて、前記システムクロックとは別系統から供給される監視用クロックに基づいて前記システムクロックの周波数異常を監視するシステムクロック監視装置であって、
前記システム制御クロックの周波数変化を伴う前記電気システムの状態変更の有無を判別するモード判別回路と、
前記モード判別回路の判別結果に基づいて前記システム制御クロックを前記システムクロックから前記監視用クロックに切り替えるクロック切替回路と、
を備える。
【０００８】
システム制御クロックの周波数変化を伴うクロック設定またはモード変更に対して、モード判別回路はクロック切替回路を制御して、それまでのシステムクロックの選択の状態から別系統で安定している監視用クロックの選択の状態に切り替える。この場合、監視用クロックの発振動作は停止しない。以下発信動作が停止しない理由を説明する。
【０００９】
第一に、このクロック設定またはモード変更によるシステム制御クロックの周波数変更は、意図しない周波数変動によるものではなく、意図したものであるので、そもそも監視用クロックの発振動作を停止する必要性がないからである。
【００１０】
第二に、電気システムがシステム制御クロックの周波数変動に起因してシステムの安定性が損なわれることがないためである。それは、システム制御クロックが周波数変化のあるシステムクロックから安定性の高い監視用クロックにとって代わられるからである。システムクロックの周波数が変更されても、監視用クロックはシステムクロックとは別系統であり、したがって、監視用クロックの周波数は変動せず、一定のままに保たれている。この周波数一定で安定性の高い監視用クロックをシステム制御クロックとして電気システムの駆動に用いるので、動作速度の低下は認められても、電気システムの動作自体に悪影響を及ぼすことはなく、電気システムの安定性が保たれるからである。
【００１１】
このようにして、動作モードの変更や低消費モードへの移行など、クロック設定またはモード変更のための意図的なシステムクロックの周波数変更に際して、システム制御クロックとして周波数変化のあるシステムクロックから別系統で安定性のある監視用クロックに切り替えるため、監視用クロックの発振動作を停止させずとも、電気システムの安定性が保たれた状態でクロック周波数を変更することが可能となる。
【００１２】
本発明のシステムクロック監視装置には、
前記モード判別回路は、前記状態変更を検出すると、前記クロック切替回路で前記システム制御クロックを前記システムクロックから前記監視用クロックに切り替えさせたうえで、当該状態変更の開始タイミングから終了タイミングに至る期間では当該システムクロック監視装置のシステムクロック監視動作を停止させ、前記終了タイミングになると前記クロック切替回路で前記システム制御クロックを前記監視用クロックから周波数変化後の前記システムクロックに切り替えさせたうえで、前記システムクロック監視動作を再開させる、
という態様がある。
【００１３】
この態様によれば、状態変更の開始タイミングから終了タイミングにかけてのわずかな期間では、システムクロックのパルス数カウントと期待値比較とに基づいたシステムクロック監視動作を停止する。このシステムクロック監視動作の停止期間では、上述した通り、周波数一定で安定性の高い監視用クロックをシステム制御クロックにした電気システムの駆動が実施される。そして、システムクロック監視動作の停止期間が過ぎてシステムクロックの周波数が安定するに至ると、システム制御クロックを周波数変更後のシステムクロックに切り替えたうえで、システムクロック監視動作が再開される。これにより、システムクロック監視動作は的確なものとなる。すなわち、意図的にシステムクロックの周波数を変更したとしても、システムクロック監視動作は誤動作なく所期通りに行われることになる。
【００１４】
一方、もし、システムクロック監視動作の停止期間においてシステムクロックが不測に停止してしまったとしても、システム制御クロックとしては別系統の監視用クロックが用いられているので、電気システムは正常に動作を続ける。続いて、システムクロック監視動作の停止期間が過ぎてシステム制御クロックをシステムクロックに切り替えたうえで、システムクロック監視動作が再開される。このとき、切り替え後のシステムクロックは停止した状態であるので、システムクロック監視動作は異常検出を行うことになる。すなわち、システムクロックが不意に停止したとしてもその異常を検出することができる。そして、このときの異常検出信号をもって電気システムを安全な状態に移行させることが可能となる。
【００１５】
また本発明のシステムクロック監視装置には、
前記クロック切替回路は、前記システムクロックと前記監視用クロックとの間の相互切り替えにおいて、前記システムクロックの周期と前記監視用クロックの周期とのうちで短い方の周期よりも短い周期を有するシステム制御クロックは発生させないように同期制御されている、
という態様がある。
【００１６】
この態様では、具体的には、前記クロック切替回路は、クロック変更前のクロックＨ区間でクロックの切り替えを開始し、クロック変更後のクロックＨ区間でクロック出力を開始することで上記同期制御が実施される。
【００１７】
この態様によれば、切り替え後のシステム制御クロックの周期は、システムクロックの周期と監視用クロックの周期とのうちで短い方の周期より短くなることがなくなる結果、ノイズパルスの発生の確率は充分に小さくなる、これにより、システム制御クロックを用いた電気システムの動作が安定する。
【００１８】
また本発明のシステムクロック監視装置には、
前記監視用クロックを生成する内蔵発振回路と、
前記内蔵発振回路で生成する前記監視用クロックの周波数制御を行う周波数補正回路と、
をさらに備える、
という態様がある。
【００１９】
この態様によれば、監視用クロックを生成出力する発振回路がシステムに内蔵されているため、外来ノイズの影響が抑えられ、また周波数補正回路の働きにより製造ばらつきに起因する監視用クロックの周波数誤差が解消されて、監視用クロックの安定性が向上する。
【００２０】
なお、前記周波数補正回路は、前記クロック切替回路が前記監視用クロックを選択しているときは、前記システムクロックと同じ周波数の監視用クロックを出力するように前記内蔵発振回路を制御する、のが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、クロック切替中は、常にシステムクロックと同一の周波数の監視用クロックを出力するため、ユーザーに監視用クロックの周波数を意識させることなくシステム制御を行うことが可能となる。そして、周波数変更中のシステムクロックと常に同一の周波数の監視用クロックをシステム制御クロックとして選択し、そのシステム制御クロックでシステムを駆動するので、システムクロックの周波数変更にリアルに応動する状態でのシステム駆動が可能となる。
【００２２】
また本発明には、前記クロック切替回路は、前記システムクロックと前記監視用クロックとの切り替えをソフトウェアにて制御するように構成されている、という態様がある。
【００２３】
本発明のモータ制御システムは、
モータと、
システムクロックに基づいたシステム制御クロックに基づいて前記モータの回転数を制御するインバータ装置と、
前記インバータ装置を制御するインバータ制御用マイクロコンピュータと、
を備え、
前記インバータ制御用マイクロコンピュータは、前記システムクロックとは別系統から供給される監視用クロックに基づいて前記システムクロックの周波数異常を監視する本発明のシステムクロック監視装置を有しており、前記システムクロック監視装置によるシステムクロックの周波数異常検知に基づいて、前記モータを安全な状態に制御する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、動作モードの変更や低消費モードへの移行など、クロック設定またはモード変更のための意図的なシステムクロックの周波数変更に際して、システム制御クロックとして周波数変化のあるシステムクロックから別系統で安定性のある監視用クロックに切り替えるため、監視用クロックの発振動作を停止させずとも、電気システムの安全性が保たれた状態でクロック周波数を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明の実施の形態１におけるシステムクロック監視装置の構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１におけるシステムクロック監視装置の正常動作時のタイミングチャートである。
【図３】図３は本発明の実施の形態１におけるシステムクロック監視装置の異常検出時のタイミングチャートである。
【図４】図４は本発明の実施の形態２におけるシステムクロック監視装置の構成図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２におけるシステムクロック監視装置の正常動作時のタイミングチャートである。
【図６】図６は本発明の実施の形態３におけるモータ制御システムの構成図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態３におけるインバータ制御用マイクロコンピュータのモータ制御端子の正常動作時のタイミングチャートである。
【図８】図８は本発明の実施の形態３におけるインバータ制御用マイクロコンピュータのモータ制御端子の異常検出時のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるシステムクロック監視装置を搭載した電気システム１００の構成図である。本実施の形態の電気システム１００が有するシステムクロック監視装置は、クロックジェネレータ１とクロック切替回路２とモード判別回路３とＣＰＵ/周辺回路１１とカウンタ１２と記憶回路１３と比較回路１４とを備える。
【００２７】
カウンタ１２には、システムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２とが入力される。カウンタ１２は、監視用クロックＣＫ２で規定される一定期間内にシステムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮをカウントする。記憶回路１３は、パルス数ＰＮに対する期待値Ｅｘを格納する。比較回路１４は、カウンタ１２からのシステムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮを記憶回路１３における期待値Ｅｘと比較し、両者が不一致となったときに異常検出信号ＳａをアクティブにしてＣＰＵ/周辺回路１１に出力する。クロックジェネレータ１は、供給されるシステムクロックソースＣＳに基づいてシステムクロックＣＫ０を生成して、カウンタ１２とクロック切替回路２とに出力する。クロックジェネレータ１は、システムクロックソースＣＳから生成されるシステムクロックＣＫ０の周波数をユーザが自由に設定できるように構成されている。
【００２８】
クロック切替回路２には、クロックジェネレータ１からシステムクロックＣＫ０が、システムクロックソースＣＳとは別系統から監視用クロックＣＫ２がそれぞれ入力される。クロック切替回路２は、これらシステムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２とをモード判別回路３の制御に基づいて切り替え、切り替えた出力をシステム制御クロックＣＫ１としてＣＰＵ/周辺回路１１に供給する。
【００２９】
モード判別回路３は、
・ＣＰＵ/周辺回路１１によってなされるクロック設定やモード変更を検知すると、クロック切替回路２を制御してシステム制御クロックＣＫ１を周波数変化のあるシステムクロックＣＫ０から安定性のある監視用クロックＣＫ２に切り替える機能と、
・カウンタ１２と比較回路１４とを制御してシステムクロックＣＫ０のパルス数カウント動作と期待値比較動作とのシステムクロック監視動作とを停止する機能と、
・記憶回路１３を制御してその期待値Ｅｘをクロック設定またはモード変更後の期待値に変更する機能と、
を有する。
【００３０】
モード判別回路３は、ＣＰＵ/周辺回路１１が現在、クロックまたはモードを変更中であるのか否かを判別したうえでその判別結果をクロック切替回路２に出力する。またモード判別回路３は、ＣＰＵ/周辺回路１１の現在のクロックとモードとの設定状態を判別したうえでその判別結果を記憶回路１３に出力する。記憶回路１３は、その期待値Ｅｘがモード判別回路３の出力に応じた期待値に切り替えられるように構成されている。
【００３１】
クロック切替回路２は、システムクロックＣＫ０の周波数と監視用クロックＣＫ２の周波数とが異なる場合でも、必ず変更前のクロックのＨ区間でクロックの切り替えを開始し、さらに変更後のクロックのＨ区間でクロック出力を開始するように構成されている。これによりクロックの同期調整がなされる。同期調整されたうえでクロック切替回路２から出力されるシステム制御クロックＣＫ１は、システムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２とのうちでパルス周期の長い方のクロックのクロック周期と同等もしくはそれよりもクロック周期が長くなる。したがって、システムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２とのいずれよりも周期の短いパルスが、システム制御クロックＣＫ１として出力されることはない。
【００３２】
ここで改めて、ＣＰＵ/周辺回路１１とカウンタ１２とについて説明する。ＣＰＵ/周辺回路１１は、クロック切替回路２で選択された結果のシステム制御クロックＣＫ１をクロックソースとして動作するように構成されている。カウンタ１２は、ＣＰＵ/周辺回路１１またはモード判別回路３によってシステムクロック監視動作（カウント動作）のオン／オフが制御されるように構成されている。
【００３３】
次に、上記のように構成された本実施の形態の電気システム１００（システムクロック監視装置）の動作を図２,図３のタイミングチャートに従って説明する。
【００３４】
（１）まず、正常時の動作を図２を参照して説明する。ｔ１はシステム制御クロックＣＫ１の周波数変化を伴う状態変更の開始タイミングであり、ｔ２は終了タイミングである。ｔ１〜ｔ２の期間がクロック移行期間である。システムクロック監視動作が再開されると、カウンタ１２が監視用クロックＣＫ２の１サイクル期間におけるシステムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮをカウントする。そして、比較回路１４が、システムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮと記憶回路１３に格納されている期待値Ｅｘとを比較する。比較は監視用クロックＣＫ２の１サイクル毎に行われる。ここでは、監視用クロックＣＫ２の１サイクル期間内におけるシステムクロックＣＫ０のパルスは３回カウントされ、期待値Ｅｘは、Ｅｘ＝３に設定されているとする。この場合、比較結果が同一[ＰＮ（３）＝Ｅｘ（３）]となるため、正常動作が継続される。
【００３５】
ＣＰＵ/周辺回路１１が、システム制御クロックＣＫ１の周波数変化を伴うクロック設定またはモード変更を行うと（タイミングｔ１）、それをモード判別回路３が検知してクロック切替回路２にクロックの切り替えを指示する。この指示に基づいてクロック切替回路２は、システム制御クロックＣＫ１を、周波数変化のあるシステムクロックＣＫ０から、別系統で安定している監視用クロックＣＫ２に変更する。さらにモード判別回路３は、上記モード検知に基づいて、カウンタ１２を制御してシステムクロック監視動作（パルス数カウント動作とカウント値と期待値との比較動作）を停止させる。クロック設定またはモード変更中は、システムクロック監視動作（パルス数カウント動作とカウント値と期待値との比較動作）は停止するが、監視用クロックＣＫ２の発振動作は停止しておらず、ＣＰＵ/周辺回路１１は、安定性の高い監視用クロックＣＫ２からなるシステム制御クロックＣＫ１に基づいて動作している。したがって、動作速度の低下は認められても、周波数変更中のシステムクロックＣＫ０がＣＰＵ/周辺回路１１に悪影響を及ぼすことはない。
【００３６】
システム制御クロックＣＫ１の周波数変化を伴う状態変更の開始タイミングｔ１から終了タイミングｔ２にかけてのわずかな期間では、システムクロックＣＫ０のパルス数カウント動作と期待値比較のシステムクロック監視動作とは停止される。このシステムクロック監視動作の停止期間では、周波数一定で安定性の高い監視用クロックＣＫ２がシステム制御クロックＣＫ１としてＣＰＵ/周辺回路１１の駆動に用いられる。
【００３７】
クロック設定またはモード変更が完了すると（タイミングｔ２）、それを検知したモード判別回路３の制御に基づいて、クロック切替回路２は、システム制御クロックＣＫ１を監視用クロックＣＫ２から周波数変更後のシステムクロックＣＫ０に切り替える。さらにモード判別回路３による上記制御に基づいて、記憶回路１３は、出力する期待値Ｅｘを、クロック設定またはモード変更後の期待値に変更し、カウンタ１２は、システムクロック監視動作を再開する。ここでは、監視用クロックＣＫ２の１サイクル期間内においてシステムクロックＣＫ０のパルスは１回カウントされ、変更後の期待値Ｅｘは、Ｅｘ＝１に設定されているとする。この場合、比較結果が同一[ＰＮ（１）＝Ｅｘ（１）]となるため、正常動作が継続される。なお、上記のクロック切替回路２のシステムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２の切り替えは、ソフトウェアによっても変更可能であるものとする。
（２）次に、クロック変更時にシステムクロックソースが不意に停止してしまった場合の動作を図３を参照して説明する。
【００３８】
クロック設定またはモード変更中にシステムクロックソースＣＳが不測に停止してしまった場合（タイミングｔ４）、クロックジェネレータ１からのシステムクロックＣＫ０の出力も停止する。このときシステムクロック監視動作は停止になっているが、システム制御クロックＣＫ１は別系統で安定性の高い監視用クロックＣＫ２で動作しているため、ＣＰＵ/周辺回路１１は正常に動作を続ける。クロック設定またはモード変更が完了すると（タイミングｔ５）、システム制御クロックＣＫ１は停止してしまったシステムクロックＣＫ０に戻り、システムクロック監視動作が再開される。その結果、比較回路１４は、カウンタ１２から供給されるシステムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮを期待値Ｅｘと比較する。この時点ではシステムクロックＣＫ０は停止しているので、カウントされたパルス数ＰＮはＰＮ＝０となる。その結果、パルス数ＰＮは期待値Ｅｘに一致せず、このことを検出した比較回路１４はシステムクロックＣＫ０が異常であることを検知して、ＣＰＵ/周辺回路１１に異常検出信号Ｓａを出力する。異常検出信号Ｓａを受けたＣＰＵ/周辺回路１１は、システム１００を安全な状態に移行させる。
【００３９】
以上のように本実施の形態によれば、動作モードの変更や低消費モードへの移行といった、クロック設定またはモード変更のための意図的なシステムクロックＣＫ０における周波数変更に際して、システム制御クロックＣＫ１が、周波数変化のあるシステムクロックＣＫ０から別系統で安定性のある監視用クロックＣＫ２に切り替えられる。これにより、電気システム１００は、監視用クロックＣＫ２の発振動作を停止させることなく、システムクロックを監視する状態を常に維持することができる。その結果として、電気システムの安全性が保たれた状態でクロック周波数の変更を実施することができる。
【００４０】
また、クロック切替回路２は、システムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２との切り替えにおいて、システムクロックＣＫ０の周期と監視用クロックＣＫ２の周期とのうちの短い方の周期を有するクロックを、システム制御クロックＣＫ１して発生させないように制御されている。そのため、周波数切り替え後のシステム制御クロックＣＫ１におけるノイズパルスの発生確率が充分に小さくなり、その結果、システム制御クロックＣＫ１を用いてのＣＰＵ/周辺回路１１の動作は安定したものとなる。
【００４１】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるシステムクロック監視装置を搭載した電気システム２００の構成図である。図４において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を示している。本実施の形態に特有の構成は、次のとおりである。
【００４２】
本実施の形態の電気システム２００では、実施の形態１の構成に加えて、内蔵発振回路４と周波数補正回路５とを備えている。内蔵発振回路４は監視用クロックＣＫ２を生成し、クロック切替回路２とカウンタ１２とに出力する。周波数補正回路５は、クロックジェネレータ１から供給される制御信号とモード判定回路３から供給される制御信号とに基づいて内蔵発振回路４が生成する監視用クロックＣＫ２の周波数の制御を行う。
【００４３】
内蔵発振回路４と周波数補正回路５とは電気システム２００の内部に搭載されている。内蔵発振回路４は、製造ばらつきがあると、生成する監視用クロックＣＫ２に周波数誤差が発生してしまう。そのため、製品出荷前の検査段階で内蔵発振回路４による監視用クロックＣＫ２の周波数を一定にするためのオフセット値を算出し、周波数補正回路５に格納しておく。また、周波数補正回路５は、モード判別回路３がクロック切替回路２にシステム制御クロックＣＫ１として監視用クロックＣＫ２を選択させているときには、内蔵発振回路４が常にシステムクロックＣＫ０の周波数と同一の周波数の監視用クロックＣＫ２を生成するように構成されている。その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００４４】
次に、上記のように構成された本実施の形態のシステムクロック監視装置の動作を図５のタイミングチャートに従って説明する。システムクロック監視動作が再開されると、カウンタ１２が監視用クロックＣＫ２の１サイクル期間におけるシステムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮをカウントする。そして、比較回路１４が、システムクロックＣＫ０のパルス数ＰＮと記憶回路１３に格納されている期待値Ｅｘとを比較する。比較は監視用クロックＣＫ２の１サイクル毎に行われる。
【００４５】
ＣＰＵ/周辺回路１１が、システム制御クロックＣＫ１の周波数変化を伴うクロック設定またはモード変更を行うと（タイミングｔ６）、それをモード判別回路３が検知してクロック切替回路２にクロックの切り替えを指示する。この指示に基づいてクロック切替回路２は、システム制御クロックＣＫ１を、周波数変化のあるシステムクロックＣＫ０から、別系統で安定している監視用クロックＣＫ２に切り替える。さらにモード判別回路３は、上記モード検知に基づいて、カウンタ１２を制御してシステムクロック監視動作（パルス数カウントと期待値比較）を停止させる。
【００４６】
システム制御クロックＣＫ１が監視用クロックＣＫ２に切り替わると（タイミングｔ６）、周波数補正回路５は、内蔵発振回路４に周波数変更指示を行う。周波数変更指示を受けた内蔵発振回路４は、監視用クロックＣＫ２の周波数を、システムクロックＣＫ０の周波数と同一の周波数に変更する。
【００４７】
クロック設定またはモード変更中は、システムクロック監視動作（パルス数カウント動作とカウント値と期待値との比較動作）は停止されるが、監視用クロックＣＫ２の発振動作は停止しておらず、ＣＰＵ/周辺回路１１は監視用クロックＣＫ２からなるシステム制御クロックＣＫ１に基づいて動作している。したがって、周波数変更中のシステムクロックＣＫ０がＣＰＵ/周辺回路１１に悪影響を及ぼすことはない。さらには監視用クロックＣＫ２がシステムクロックＣＫ０と同一周波数であるため、ユーザーは監視用クロックＣＫ２で動作していることを意識する必要がない。
【００４８】
クロック設定またはモード変更が完了すると（タイミングｔ７）、それを検知したモード判別回路３の制御に基づいて、クロック切替回路２は、システム制御クロックＣＫ１を監視用クロックＣＫ２から周波数変更後のシステムクロックＣＫ０に切り替える。さらにモード判別回路３による上記制御に基づいて、記憶回路１３は、出力する期待値Ｅｘを、クロック設定またはモード変更後の期待値に変更し、カウンタ１２は、システムクロック監視動作を再開する。このとき、周波数補正回路５は内蔵発振回路４を制御して、監視用クロックＣＫ２の周波数を本来のシステムクロック監視用の周波数に変更する。なお、上記のクロック切替回路２のシステムクロックＣＫ０と監視用クロックＣＫ２との切り替えは、ソフトウェアによっても変更可能であるものとする。
【００４９】
以上のように本実施の形態によれば、監視用クロックＣＫ２をシステム２００の内部の内蔵発振回路４より供給することにより、外来ノイズの影響を抑え、監視用クロックＣＫ２の安定性を向上させることができる。また、クロック切替中は、常にシステムクロックＣＫ０と同一の周波数の監視用クロックＣＫ２を出力するため、ユーザーに監視用クロックＣＫ２の周波数を意識させることなくＣＰＵ/周辺回路１１の制御を行うことができるとともに、システムクロックＣＫ０の周波数変更にリアルに応動する状態でＣＰＵ/周辺回路１１を駆動することができる。
【００５０】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態はモータ制御システムに関するものである。図６は産業用途、家電用途に幅広く採用されているモータ制御システムの構成図である。本実施の形態のモータ制御システムは、ＡＣ電源２１と、コンバータ回路２２と、インバータ回路２３と、インバータ回路２３を構成するスイッチング素子（ＩＧＢＴ素子）２４と、インバータ制御用マイクロコンピュータコン２５と、３相モータ２６とを備える。
【００５１】
インバータ制御用マイクロコンピュータ２５は、実施の形態１または実施の形態２の構成のシステムクロック監視装置Ａを搭載し、３相モータ２６のコントロールを行う。コンバータ回路２２は、ＡＣ電源２１が出力する交流を直流に変換してインバータ回路２３に供給する。マイクロコンピュータ２５は、その６つの出力［Ｕ相出力（Ｕ１，Ｕ２）、Ｖ相出力（Ｖ１，Ｖ２）、Ｗ相出力（Ｗ１，２）]を介してインバータ回路２３におけるスイッチング素子２４を制御する。これにより３相モータ２６は電流制御が行われて、回転方向及び回転スピードが制御される。
【００５２】
図７は正常時のインバータ制御用マイクロコンピュータ２５の各出力端子の動作を示すタイミングチャートである。Ｕ相出力（Ｕ１，Ｕ２）、Ｖ相出力（Ｖ１，Ｖ２）、Ｗ相出力（Ｗ１，Ｗ２）はそれぞれ対になる出力を有しており、マイクロコンピュータ２５は、＋側と−側のスイッチング素子２４がともにアクティブ（制御信号がＨ）にならないように制御動作している。このような制御動作をマイクロコンピュータ２５が実施するのは、＋側と−側のスイッチング素子２４がともにアクティブになると、システム全体に貫通電流が流れ電気システムを破壊しかねない、という理由に因っている。
【００５３】
図８は異常時のインバータ制御用マイクロコンピュータ２５の各出力端子及び異常検出信号Ｓａの動作を示すタイミングチャートである。クロック周波数の異常によりマイクロコンピュータ２５の命令制御に異常が生じ、Ｕ相出力（Ｕ１，Ｕ２）がともにアクティブになる区間が生じた場合（タイミングｔ８より）、貫通電流が発生してしまう。しかしながら、マイクロコンピュータ２５に搭載されているシステムクロック監視装置ＡがシステムクロックＣＫ０の周波数の異常を検知し、ＣＰＵ/周辺回路１１に異常検出信号Ｓａを出力する。異常検出信号Ｓａを受信したＣＰＵ/周辺回路１１は、マイクロコンピュータ２５の６つの出力を強制的に安全な状態に変更する。これにより、貫通電流の発生を防止することができる。
【００５４】
以上のように本実施の形態によれば、３相モータのインバータ制御の電気システムにてシステムクロック監視装置を有効に使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のシステムクロック監視装置は、システムの基幹部であるシステムクロックを常時的に監視可能であるため、半導体製品の安全性が求められる分野に広く有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１  クロックジェネレータ
２  クロック切替回路
３  モード判別回路
４  内蔵発振回路
５  周波数補正回路
１１  ＣＰＵ及び周辺回路
１２  カウンタ回路
１３  記憶回路
１４  比較回路
２１  ＡＣ電源
２２  コンバータ回路
２３  インバータ回路
２４  スイッチング素子
２５  インバータ制御用マイコン
２６  ３相モータ
１００，２００  システムクロック監視装置搭載のシステム
Ａ  システムクロック監視装置
ＣＳ  システムクロックソース
ＣＫ０  システムクロック
ＣＫ１  システム制御クロック
ＣＫ２  監視用クロック
ＰＮ  システムクロックパルス数
Ｅｘ  システムクロックパルス数の期待値
Ｓａ  異常検出信号
Ｕ１  Ｕ相出力＋
Ｕ２  Ｕ相出力−
Ｖ１  Ｖ相出力＋
Ｖ２  Ｖ相出力−
Ｗ１  Ｗ相出力＋
Ｗ２  Ｗ相出力−
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムクロックに基づいたシステム制御クロックによって駆動される電気システムに搭載されて、前記システムクロックとは別系統から供給される監視用クロックに基づいて前記システムクロックの周波数異常を監視するシステムクロック監視装置であって、
前記システム制御クロックの周波数変化を伴う前記電気システムの状態変更の有無を判別するモード判別回路と、
前記モード判別回路の判別結果に基づいて前記システム制御クロックを前記システムクロックから前記監視用クロックに切り替えるクロック切替回路と、
を備える、
システムクロック監視装置。
【請求項２】
前記モード判別回路は、前記状態変更を検出すると、前記クロック切替回路で前記システム制御クロックを前記システムクロックから前記監視用クロックに切り替えさせたうえで、当該状態変更の開始タイミングから終了タイミングに至る期間では当該システムクロック監視装置のシステムクロック監視動作を停止させ、前記終了タイミングになると前記クロック切替回路で前記システム制御クロックを前記監視用クロックから周波数変化後の前記システムクロックに切り替えさせたうえで、前記システムクロック監視動作を再開させる、
請求項１のシステムクロック監視装置。
【請求項３】
前記クロック切替回路は、前記システムクロックと前記監視用クロックとの間の相互切り替えにおいて、前記システムクロックの周期と前記監視用クロックの周期とのうちで短い方の周期よりも短い周期を有するシステム制御クロックは発生させないように同期制御されている、
請求項１のシステムクロック監視装置。
【請求項４】
前記クロック切替回路は、クロック変更前のクロックＨ区間でクロックの切り替えを開始し、クロック変更後のクロックＨ区間でクロック出力を開始する、
請求項３のシステムクロック監視装置。
【請求項５】
前記監視用クロックを生成する内蔵発振回路と、
前記内蔵発振回路で生成する前記監視用クロックの周波数制御を行う周波数補正回路と、
をさらに備える、
請求項１のシステムクロック監視装置。
【請求項６】
前記周波数補正回路は、前記クロック切替回路が前記監視用クロックを選択しているときは、前記システムクロックと同じ周波数の監視用クロックを出力するように前記内蔵発振回路を制御する、
請求項５のシステムクロック監視装置。
【請求項７】
前記クロック切替回路は、前記システムクロックと前記監視用クロックとの切り替えをソフトウェアにて制御するように構成されている、
請求項１のシステムクロック監視装置。
【請求項８】
モータと、
システムクロックに基づいたシステム制御クロックに基づいて前記モータの回転数を制御するインバータ装置と、
前記インバータ装置を制御するインバータ制御用マイクロコンピュータと
を備え、
前記インバータ制御用マイクロコンピュータは、前記システムクロックとは別系統から供給される監視用クロックに基づいて前記システムクロックの周波数異常を監視する請求項１のシステムクロック監視装置を有しており、前記システムクロック監視装置によるシステムクロックの周波数異常検知に基づいて、前記モータを安全な状態に制御する、
モータ制御システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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