(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源線と第２電源線との間に出力端子を挟んで駆動用スイッチング素子と回生用スイッチング素子とが直列に接続され、前記出力端子と前記第２電源線との間に負荷が接続されるスイッチング回路と、
前記スイッチング回路と前記負荷との間に介在するＬＣフィルタ回路と、
通常動作モードにおいては、指令デューティ比を持つ駆動パルス信号に従って前記駆動用スイッチング素子を駆動するとともに、当該駆動パルス信号の反転信号に等しい回生パルス信号に従って前記回生用スイッチング素子を駆動し、前記通常動作モードから判定動作モードに移行すると、規定デューティ比を持つ駆動パルス信号に従って前記駆動用スイッチング素子を駆動するとともに、回生パルス信号のデューティ比を当該駆動パルス信号の反転信号のデューティ比から漸減させて最終的にゼロにしながらその回生パルス信号に従って前記回生用スイッチング素子を駆動するパルス信号制御回路と、
前記判定動作モードであって前記回生パルス信号のデューティ比がゼロに等しく制御されている回生停止期間において、前記出力端子にパルス状の電圧信号が出力されるか否かに基づいて断線判定を行う断線判定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】
前記パルス信号制御回路は、前記判定動作モードから前記通常動作モードに移行すると、前記指令デューティ比を持つ駆動パルス信号に従って前記駆動用スイッチング素子を駆動するとともに、回生パルス信号のデューティ比をゼロから漸増させて最終的に当該駆動パルス信号の反転信号のデューティ比に等しくしながらその回生パルス信号に従って前記回生用スイッチング素子を駆動す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】
第１電源線と第２電源線との間に出力端子を挟んで駆動用スイッチング素子と回生用スイッチング素子とが直列に接続され、前記出力端子と前記第２電源線との間に負荷が接続されるスイッチング回路と、
前記スイッチング回路と前記負荷との間に介在するＬＣフィルタ回路と、
通常動作モードにおいては、指令デューティ比を持つ駆動パルス信号に従って前記駆動用スイッチング素子を駆動するとともに、当該駆動パルス信号の反転信号に等しい回生パルス信号に従って前記回生用スイッチング素子を駆動し、判定動作モードにおいては、規定デューティ比を持つ駆動パルス信号に従って前記駆動用スイッチング素子を駆動するとともに、デューティ比をゼロにした回生パルス信号に従って前記回生用スイッチング素子をオフ駆動し、前記判定動作モードから前記通常動作モードに移行すると、前記指令デューティ比を持つ駆動パルス信号に従って前記駆動用スイッチング素子を駆動するとともに、回生パルス信号のデューティ比をゼロから漸増させて最終的に当該駆動パルス信号の反転信号のデューティ比に等しくしながらその回生パルス信号に従って前記回生用スイッチング素子を駆動するパルス信号制御回路と、
前記判定動作モードにおいて、前記出力端子にパルス状の電圧信号が出力されるか否かに基づいて断線判定を行う断線判定回路とを備えたことを特徴とする断線検出回路。
【請求項４】
前記パルス信号制御回路は、前記通常動作モードと前記判定動作モードとの間で動作モードが移行したときに前記回生パルス信号のデューティ比を漸減または漸増させる場合、前記ＬＣフィルタの共振角周波数に相当する時定数以上の時間をかけて、前記回生パルス信号のデューティ比を前記最終的な値にまで変化させることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の断線検出回路。
【請求項５】
前記パルス信号制御回路は、前記通常動作モードと前記判定動作モードとの間で動作モードが移行したときに前記回生パルス信号のデューティ比を漸減または漸増させる場合、そのデューティ比の変化率が連続するように当該デューティ比を前記最終的な値にまで変化させることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の断線検出回路。
【請求項６】
前記パルス信号制御回路は、前記回生パルス信号のデューティ比を正弦関数に従って前記最終的な値にまで変化させ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】
前記規定デューティ比は、予め定められた一定値であることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の断線検出回路。
【請求項８】
前記規定デューティ比は、前記指令デューティ比に等しいことを特徴とする請求項１ないし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、同期整流動作を行うスイッチング回路における断線検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源線間に出力端子を挟んでスイッチング素子と負荷を直列に接続し、スイッチング素子のデューティ比を制御することにより、負荷に対する出力電圧を制御する駆動回路が用いられている。特許文献１には、こうした駆動回路における負荷の断線検出回路が開示されている。すなわち、ハイサイドのスイッチング素子と並列に、負荷抵抗に比べて十分に大きい抵抗値を持つ抵抗とトランジスタとの直列回路を形成し、出力端子の電圧変化をマイクロコンピュータで検出する構成を備えている。上記トランジスタは常時オンされている。
【０００３】
負荷が接続されている場合には、出力端子の電圧は、スイッチング素子のオンオフ状態に応じてハイレベルとローレベルの間で変化する。一方、負荷に断線が生じている場合には、出力端子の電圧は、スイッチング素子のオンオフ状態にかかわらずハイレベルのままとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９９５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した駆動回路では、負荷への印加電圧が矩形波状に変化することによりノイズが発生する。このノイズは、出力線を介して負荷に印加されるとともに放射ノイズとなる。そこで、ノイズの発生および伝搬を抑制するため、スイッチング素子と負荷との間にＬＣフィルタ回路を設けることがある。また、モータのような誘導性負荷を駆動する場合には、ハイサイドのスイッチング素子のオフ期間にローサイドのダイオードに流れる還流電流により損失が発生する。そこで、ローサイドにもスイッチング素子を設け、ダイオードに替わり当該スイッチング素子に還流電流を流す同期整流方式を採用することがある。
【０００６】
しかし、ＬＣフィルタ回路と同期整流方式を採用した駆動回路に特許文献１記載の断線検出回路を適用すると、負荷が断線した場合でも出力端子の電圧はハイレベルとローレベルの間で変化するので、断線を検出することができなくなる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、出力側にＬＣフィルタ回路を設けて同期整流動作を行う構成において、リンギングの発生を抑えながら負荷の断線を確実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】
【０００８】
請求項１に記載した断線検出回路は、
第１電源線と第２電源線との間に出力端子を挟んで駆動用スイッチング素子と回生用スイッチング素子とが直列に接続され、前記出力端子と前記第２電源線との間に負荷が接続されるスイッチング回路と、
前記スイッチング回路と前記負荷との間に介在するＬＣフィルタ回路と、
通常動作モードにおいては、指令デューティ比を持つ駆動パルス信号に従って前記駆動用スイッチング素子を駆動するとともに、当該駆動パルス信号の反転信号に等しい回生パルス信号に従って前記回生用スイッチング素子を駆動し、前記通常動作モードから判定動作モードに移行すると、規定デューティ比を持つ駆動パルス信号に従って前記駆動用スイッチング素子を駆動するとともに、回生パルス信号のデューティ比を当該駆動パルス信号の反転信号のデューティ比から漸減させて最終的にゼロにしながらその回生パルス信号に従って前記回生用スイッチング素子を駆動するパルス信号制御回路と、
前記判定動作モードであって前記回生パルス信号のデューティ比がゼロに等しく制御されている回生停止期間において、前記出力端子にパルス状の電圧信号が出力されるか否かに基づいて断線判定を行う断線判定回路とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載した断線検出回路は、
第１電源線と第２電源線との間に出力端子を挟んで駆動用スイッチング素子と回生用スイッチング素子とが直列に接続され、前記出力端子と前記第２電源線との間に負荷が接続されるスイッチング回路と、
前記スイッチング回路と前記負荷との間に介在するＬＣフィルタ回路と、
通常動作モードにおいては、指令デューティ比を持つ駆動パルス信号に従って前記駆動用スイッチング素子を駆動するとともに、当該駆動パルス信号の反転信号に等しい回生パルス信号に従って前記回生用スイッチング素子を駆動し、判定動作モードにおいては、規定デューティ比を持つ駆動パルス信号に従って前記駆動用スイッチング素子を駆動するとともに、デューティ比をゼロにした回生パルス信号に従って前記回生用スイッチング素子をオフ駆動し、前記判定動作モードから前記通常動作モードに移行すると、前記指令デューティ比を持つ駆動パルス信号に従って前記駆動用スイッチング素子を駆動するとともに、回生パルス信号のデューティ比をゼロから漸増させて最終的に当該駆動パルス信号の反転信号のデューティ比に等しくしながらその回生パルス信号に従って前記回生用スイッチング素子を駆動するパルス信号制御回路と、
前記判定動作モードにおいて、前記出力端子にパルス状の電圧信号が出力されるか否かに基づいて断線判定を行う断線判定回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
これらの手段によれば、断線判定回路は、回生パルス信号のデューティ比がゼロ、すなわち回生用スイッチング素子がオフに制御されている回生停止期間において、出力端子にパルス状の電圧信号が出力されるか否かに基づいて断線判定を行う。従って、同期整流動作を行う構成であっても負荷の断線を確実に検出できる。また、通常動作モードと判定動作モードとの間で移行する時、回生パルス信号のデューティ比を漸減または漸増させるので、ＬＣフィルタ回路の存在等に起因して生じるリンギングを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示す負荷駆動装置の構成図
【図２】断線判定動作における波形およびデューティ比を示す図
【図３】ゲート駆動信号Ｇ１、Ｇ２の波形図
【図４】ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比の変化を示す図
【図５】通常動作モードから判定動作モードに移行した時の出力電圧Ｖｏのシミュレーション波形図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示す負荷駆動装置１は、モジュールとして車両に搭載されており、エンジンＥＣＵ２（Electronic Control Unit）からの指令に従って、バッテリ３から電源供給を受けて負荷４を駆動する装置である。負荷４は、車両の燃料ポンプを駆動する直流モータなどの誘導性負荷である。
【００１３】
負荷駆動装置１は、主回路とそれを制御する制御ＩＣ５とが基板に実装された構成を備えている。主回路は、スイッチング回路６、π型フィルタ７およびＬＣフィルタ８を備えている。スイッチング回路６は、バッテリ３の正側端子に繋がる第１電源線９と負側端子に繋がる第２電源線１０との間に出力端子１１を挟んで直列に接続されたＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１２、１３から構成されている。ＭＯＳＦＥＴ１２、１３には、それぞれ寄生のダイオード１２ａ、１３ａが形成されている。ＭＯＳＦＥＴ１２、１３は、それぞれ駆動パルス信号に相当するゲート駆動信号Ｇ１、回生パルス信号に相当するゲート駆動信号Ｇ２により駆動される。
【００１４】
負荷駆動装置１は、ハイサイド駆動の回路形態を有しており、出力端子１１と電源線１０との間に負荷４が接続されるようになっている。スイッチング回路６は、同期整流方式の回路形態を備えており、ハイサイド側にあるＭＯＳＦＥＴ１２は駆動用スイッチング素子に相当し、ローサイド側にあるＭＯＳＦＥＴ１３は回生用スイッチング素子に相当する。
【００１５】
π型フィルタ７は、負荷駆動装置１から電源線９、１０を通して外部に伝搬されるスイッチングノイズ、外部から電源線９、１０を通して負荷駆動装置１に伝搬される誘導ノイズなどを抑制するために設けられている。このπ型フィルタ７は、ＭＯＳＦＥＴ１３のソースから負荷４に至る電源線１０に介在するコイル７ａと、コイル７ａの両端子と電源線９との間にそれぞれ接続されたコンデンサ７ｂ、７ｃとから構成されている。
【００１６】
ＬＣフィルタ８は、スイッチング回路６と負荷４との間に設けられ、スイッチングにより生じる伝搬ノイズと放射ノイズを抑制するために設けられている。このＬＣフィルタ８は、ＭＯＳＦＥＴ１２と１３の共通接続ノード１４から負荷４に至る出力線１５に介在するコイル８ａと、電源線９と出力線１５（出力端子１１）との間に接続されたコンデンサ８ｂとから構成されている。コイル８ａが負担する高周波ノイズ成分を除けば、共通接続ノード１４と出力端子１１は実質的に同じ電圧になる。このため、共通接続ノード１４と出力端子１１は、何れも本発明でいう出力端子に相当するものである。
【００１７】
制御ＩＣ５は、スイッチング回路６の駆動を制御する駆動制御回路、および負荷４の断線を検出する断線検出回路として機能する。この制御ＩＣ５には、制御回路１６、パルス信号制御回路１７、断線判定回路１８、第１異常検出回路１９、第２異常検出回路２０、ＯＲゲート２１などが形成されている。ＯＲゲート２１の出力信号は異常検出信号Ｓ１である。異常検出信号Ｓ１は、負荷４の接続状態に異常が生じるとＨレベルになる。
【００１８】
制御回路１６は、異常検出信号Ｓ１がＬレベルのとき（正常時）には、出力端子１１の検出電圧（出力電圧Ｖｏ）をフィードバックし、出力電圧ＶｏがエンジンＥＣＵ２から与えられる指令電圧と一致するようにＰＷＭ信号Ｓ２を出力する。この正常時には、制御回路１６は、Ｌレベル一定のチェックモードイネーブル信号Ｓ３を出力する。これに対し、制御回路１６は、異常検出信号Ｓ１がＨレベルになると（異常時）、図２に示すように一定周期で一定幅のＨレベル期間が現れるチェックモードイネーブル信号Ｓ３を出力する。
【００１９】
パルス信号制御回路１７は、スイッチ２２、同期整流制御回路２３、デューティ制御回路２４およびゲート駆動回路２５から構成されている。スイッチ２２は、チェックモードイネーブル信号Ｓ３がＬレベルのときに指令デューティ比を持つＰＷＭ信号Ｓ２を選択し、チェックモードイネーブル信号Ｓ３がＨレベルのときにＰＷＭ信号Ｓ４を選択する。ＰＷＭ信号Ｓ４は、ＰＷＭ信号Ｓ２と同じＰＷＭ周波数を持つとともに、予め決められた一定の規定デューティ比を有している。チェックモードイネーブル信号Ｓ３は、ＰＷＭ信号Ｓ２、Ｓ４よりも長い周期を有している。
【００２０】
チェックモードイネーブル信号Ｓ３がＬレベルにある期間は、電圧フィードバック動作を行って同期整流方式でスイッチング回路６を駆動する通常動作モードである。これに対し、チェックモードイネーブル信号Ｓ３がＨレベルにある期間は、断線判定を行うためにＭＯＳＦＥＴ１３をオフし、ダイオード整流方式でスイッチング回路６を駆動する判定動作モードである。
【００２１】
同期整流制御回路２３は、スイッチ２２を通して与えられるＰＷＭ信号Ｓ２またはＳ４に基づいて、同期整流方式によるＭＯＳＦＥＴ１２のゲート駆動信号Ｇ１とＭＯＳＦＥＴ１３のゲート駆動信号Ｇ２を生成する。具体的には、ＰＷＭ信号Ｓ２またはＳ４をＭＯＳＦＥＴ１２のゲート駆動信号Ｇ１とし、その反転信号をＭＯＳＦＥＴ１３のゲート駆動信号Ｇ２とする。ただし、電源線９、１０間の短絡防止のため、ゲート駆動信号Ｇ１、Ｇ２にデッドタイムを付加している。
【００２２】
デューティ制御回路２４は、チェックモードイネーブル信号Ｓ３のレベルが変化した時、すなわち通常動作モードから判定動作モードに移行した時および判定動作モードから通常動作モードに移行した時のゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比を調節する。ゲート駆動信号Ｇ１については、同期整流制御回路２３で生成された信号をそのまま出力する。
【００２３】
すなわち、デューティ制御回路２４は、チェックモードイネーブル信号Ｓ３がＬレベルからＨレベルに変化して通常動作モードから判定動作モードに移行すると、ＰＷＭ信号Ｓ４に基づくゲート駆動信号Ｇ１をそのまま出力する。これとともに、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比をゲート駆動信号Ｇ１の反転信号のデューティ比から漸減させて最終的にゼロにする。このとき、ＬＣフィルタ８の共振角周波数に相当する時定数以上の時間をかけて、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比を最終的な値（ゼロ）にまで変化させるとよい。
【００２４】
一方、デューティ制御回路２４は、チェックモードイネーブル信号Ｓ３がＨレベルからＬレベルに変化して判定動作モードから通常動作モードに移行すると、ＰＷＭ信号Ｓ２に基づくゲート駆動信号Ｇ１をそのまま出力する。これとともに、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比をゼロから漸増させて最終的にゲート駆動信号Ｇ１の反転信号のデューティ比に等しい値まで変化させる。このときも、ＬＣフィルタ８の共振角周波数に相当する時定数以上の時間をかけて、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比を最終的な値にまで変化させるとよい。
【００２５】
ゲート駆動回路２５は、ハイサイド側のＭＯＳＦＥＴ１２を駆動するために、チャージポンプ回路などの昇圧回路を備えている。ゲート駆動信号Ｇ１、Ｇ２は、ゲート駆動回路２５を介してＭＯＳＦＥＴ１２、１３のゲートに印加される。
【００２６】
断線判定回路１８は、判定動作モードであって且つゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比がゼロに等しく制御されている回生停止期間において、出力端子１１（換言すれば共通接続ノード１４）にパルス状の電圧信号が出力されるか否かに基づいて断線判定を行う回路である。この断線判定回路１８は、パルス有無判定回路２６とパルス未検出カウンタ２７とから構成されている。
【００２７】
制御回路１６は、断線判定回路１８に対しパルス検出タイミング信号Ｓ５を出力する。このパルス検出タイミング信号Ｓ５は、図２に示すようにチェックモードイネーブル信号Ｓ３と同じ周期を持ち、チェックモードイネーブル信号Ｓ３のＨレベル期間の末部に対応してＨレベル期間を有している。両信号Ｓ３、Ｓ５の立ち下がりタイミングは一致している。すなわち、パルス検出タイミング信号Ｓ５のＨレベル期間は、上述した回生停止期間のうち通常動作モードから判定動作モードへの変更時点から最も時間が経過した位置にある期間である。
【００２８】
パルス未検出カウンタ２７は、ＰＷＭ信号Ｓ２、Ｓ４と同じ周波数を持つクロック信号をカウントアップするフリーランカウンタと、カウント値が判定値以上になると負荷断線を示すダイアグ信号Ｓ６を出力する比較回路とから構成されている。フリーランカウンタは、パルス検出タイミング信号Ｓ５がハイレベルになる期間にカウント動作を行い、リセット信号が入力されるとカウント値をゼロにリセットする。
【００２９】
パルス有無判定回路２６は、パルス検出タイミング信号Ｓ５がハイレベルになる期間において出力端子１１（共通接続ノード１４）にパルス状の電圧信号が検出されると、パルス未検出カウンタ２７にリセット信号を出力する。従って、パルス状の電圧信号が現れている限り、フリーランカウンタのカウント値が判定値以上になることはなく、パルス未検出カウンタ２７はダイアグ信号Ｓ６を出力しない。
【００３０】
これに対し、パルス状の電圧信号が現れないと、パルス有無判定回路２６はリセット信号を出力しない。その結果、フリーランカウンタのカウント値が判定値以上になり、パルス未検出カウンタ２７はダイアグ信号Ｓ６を出力する。なお、誤判定を防止するため、パルス検出タイミング信号Ｓ５の所定周期に亘り連続してフリーランカウンタのカウント値が判定値以上となったことを条件としてダイアグ信号Ｓ６を出力するように構成してもよい。ダイアグ信号Ｓ６は、エンジンＥＣＵ２に送られる。
【００３１】
第１異常検出回路１９は、デューティ制御回路２４がゲート駆動回路２５に出力するゲート駆動信号Ｇ１と、共通接続ノード１４の電圧信号とを比較して異常検出を行う。すなわち、負荷４がパルス駆動される周期ごとに、ゲート駆動信号Ｇ１の変化と、共通接続ノード１４の電圧信号の変化とが一致するか否かを監視し、一致の状態が一定時間以下しか継続しない時にＨレベルの異常検出信号を出力する。これにより、負荷４に断線等の異常が生じたことを検出できる。
【００３２】
第２異常検出回路２０は、負荷４がパルス駆動される期間にＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン・ソース間電圧（オン電圧）の変化を監視し、その電圧のローレベルが所定のしきい値を下回る状態が一定時間繰り返されると、負荷断線により電流が減少したとしてＨレベルの異常検出信号を出力する。これにより、同期整流動作が継続されている場合でも、断線等の異常が生じたことを検出できる。また、第２異常検出回路２０は、ＭＯＳＦＥＴ１２が線形領域でオン（所謂フルオン駆動）している期間におけるドレイン・ソース間電圧を監視し、その電圧がローレベルを示す状態が一定時間継続すると異常検出を行う。これにより、フルオン駆動の状態でも断線等の異常が生じたことを検出できる。
【００３３】
これら第１、第２異常検出回路１９、２０から出力される異常検出信号は、ＯＲゲート２１を介して上述した異常検出信号Ｓ１となる。第１異常検出回路１９または第２異常検出回路２０から異常検出信号が出力されると、異常検出信号Ｓ１がＨレベルになる。このとき、制御回路１６は、上述したように一定周期でＨレベル期間が現れるチェックモードイネーブル信号Ｓ３を出力して断線判定動作を開始する。
【００３４】
次に、図２ないし図５を参照しながら本実施形態の作用を説明する。
負荷駆動装置１は、通常動作モードにおいて同期整流方式によりＭＯＳＦＥＴ１２、１３を駆動する。負荷４がスイッチング回路６に正しく接続されていると、ゲート駆動信号Ｇ１の変化と共通接続ノード１４の電圧信号の変化とが一致する。また、ＭＯＳＦＥＴ１２に電流が流れるので、ＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン・ソース間電圧（オン電圧）は所定のしきい値以上になる。従って、他の異常が生じていない限り異常検出信号Ｓ１はＬレベル（正常状態）になり、制御回路１６はチェックモードイネーブル信号Ｓ３をＬレベルに維持する。
【００３５】
この通常動作モードでは、スイッチ２２はＰＷＭ信号Ｓ２を選択する。デューティ制御回路２４は、同期整流制御回路２３から出力された互いに反転した関係にあるゲート駆動信号Ｇ１、Ｇ２をそのまま出力する。制御回路１６はパルス検出タイミング信号Ｓ５もＬレベルに維持するので、パルス未検出カウンタ２７のフリーランカウンタは停止し、断線判定回路１８は断線判定動作を停止する。
【００３６】
これに対し、負荷４が出力端子１１から外れるなどして断線すると、ゲート駆動信号Ｇ１の変化と共通接続ノード１４の電圧信号の変化とが不一致となる。また、ＭＯＳＦＥＴ１２に電流が流れないので、ＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン・ソース間電圧（オン電圧）は所定のしきい値を下回る。このとき、異常検出信号Ｓ１はＨレベル（異常状態）になる。制御回路１６は、異常検出信号Ｓ１がＨレベルになると、負荷４が断線した可能性があるため断線判定動作を開始する。
【００３７】
図２は、断線判定動作における波形およびデューティ比を示す図である。上から順にチェックモードイネーブル信号Ｓ３、ゲート駆動信号Ｇ１のデューティ比、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比、パルス検出タイミング信号Ｓ５および出力端子１１（共通接続ノード１４）の電圧Ｖｏの波形を示している。時刻ｔａで負荷４の断線が発生し、時刻ｔｂで断線から復帰した場合を示している。
【００３８】
断線判定動作では、制御回路１６は、一定周期でＨレベル期間が現れるチェックモードイネーブル信号Ｓ３とパルス検出タイミング信号Ｓ５を出力し、通常動作モードと判定動作モードを交互に実行する。このようにすると、負荷４を駆動しながら断線の有無を判定することができる。
【００３９】
ＭＯＳＦＥＴ１２、１３を交互にオンさせる同期整流を行うと、時刻ｔｂ直前の通常動作モードに見られるように、負荷４に断線が生じていても出力電圧Ｖｏがパルス状になるので、断線の有無を判定することができない。これに対し、ＭＯＳＦＥＴ１３をオフしてダイオード整流を行うと、負荷４が断線していないときには出力電圧Ｖｏがパルス状になり、負荷４が断線しているときには出力電圧ＶｏがＶＢに等しくなる。これは、図２において断線後の判定動作モードと復帰後の判定動作モードを見比べれば明らかである。そこで、断線判定回路１８は、ＭＯＳＦＥＴ１３がオフする判定動作モードにおいて、出力電圧Ｖｏにパルスが現れるか否かに基づいて断線の有無を判定する。その作用は、構成に併せて既に説明した通りである。
【００４０】
判定動作モードで用いるＰＷＭ信号Ｓ４は、出力電圧Ｖｏの大小にかかわらず一定の規定デューティ比を有している。このため、出力電圧Ｖｏのフィードバックに基づくＰＷＭ信号Ｓ２を用いた場合とは異なり、燃料ポンプの流量が低減して燃料不足になる虞がある。そこで、規定デューティ比は、通常動作モード（電圧フィードバック動作）で用いるデューティ比（例えば５０％程度）と同等またはそれよりも大きいデューティ比（例えば６０％程度）としている。
【００４１】
図５（ａ）は、時刻ｔ１に通常動作モードから判定動作モードに移行した時に、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比をステップ的にゼロにしたときの出力電圧Ｖｏのシミュレーション波形を示している。負荷４は接続されており、電源電圧ＶＢは１４Ｖ、ＰＷＭ周波数は９３ｋＨｚである。また、時刻ｔ１以前に用いたＰＷＭ信号Ｓ２のデューティ比および時刻ｔ５以後に用いたＰＷＭ信号Ｓ４のデューティ比（規定デューティ比）はともに５０％である。
【００４２】
この場合、出力電圧Ｖｏに大きなリンギングが発生することが分かる。その理由は、負荷４に流れる還流電流の経路がＭＯＳＦＥＴ１３からダイオード１３ａに切り替わることにより、ダイオード１３ａの順方向電圧Ｖｆが発生し、還流経路のインピーダンスが急変するためと考えられる。スイッチング回路６と負荷４との間にはＬＣフィルタ８が介在するので、インピーダンスの急変によりリンギングが生じ、負荷４に振動および異音が発生する。この現象は、判定動作モードから通常動作モードに移行した時に、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比をゼロからステップ的に立ち上げたときも同様に生じる。
【００４３】
そこで、本実施形態のデューティ制御回路２４は、通常動作モードから判定動作モードに移行すると、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比を直ちにゼロにするのではなく、ゲート駆動信号Ｇ１の反転信号のデューティ比から徐々に減らして最終的にゼロにする。同様に、判定動作モードから通常動作モードに移行すると、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比をステップ的に立ち上げるのではなく、ゼロから徐々に増やして最終的にゲート駆動信号Ｇ１の反転信号のデューティ比に等しい値にする。
【００４４】
図３は、ＭＯＳＦＥＴ１２、１３のゲート駆動信号Ｇ１、Ｇ２の波形を示している。（ａ）は通常動作モードであってゲート駆動信号Ｇ１、Ｇ２が反転関係にある定常動作時、（ｂ）は通常動作モードから判定動作モードに移行した時、（ｃ）は判定動作モードであってゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比がゼロになった回生停止期間、（ｄ）は判定動作モードから通常動作モードに移行した時の波形を示している。断線判定回路１８は、（ｃ）の回生停止期間のうち特にパルス検出タイミング信号Ｓ５がハイレベルの期間に断線判定を行う。
【００４５】
図４は、図２に示したゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比の変化を拡大して示している。ＰＷＭ信号Ｓ２のデューティ比は５０％、ＰＷＭ信号Ｓ４のデューティ比（規定デューティ比）は６０％である。デューティ制御回路２４は、動作モードが移行すると、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比の変化率が連続するように正弦関数に従ってデューティ比を変化させる。
【００４６】
すなわち、ＰＷＭ信号Ｓ４に基づくゲート駆動信号Ｇ１のデューティ比（規定デューティ比）をＤ１、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比をＤ２とすると、デューティ制御回路２４は、通常動作モードから判定動作モードに移行した後のデューティ比Ｄ２を（１）式に従って変化させる。ここで、Ｔは、ＬＣフィルタ８の共振角周波数に相当する時定数ＴLC以上の時間に設定されている。
Ｄ２＝Ｄ１／２・（１＋ｓｉｎ（２π（ｔ／Ｔ）＋π／２））  …（１）
【００４７】
また、判定動作モードから通常動作モードに移行した後のデューティ比Ｄ２を（２）式に従って変化させる。
Ｄ２＝Ｄ１／２・（１−ｓｉｎ（２π（ｔ／Ｔ）＋π／２））  …（２）
【００４８】
（１）式と（２）式における時間ｔは、０≦ｔ≦Ｔ／２の範囲である。なお、ＰＷＭ信号Ｓ２からＰＷＭ信号Ｓ４に切り替えた時に、ＰＷＭ信号Ｓ２の指令デューティ比とＰＷＭ信号Ｓ４の規定デューティ比との差分１０％の変化が生じる。
【００４９】
図５（ｂ）、（ｃ）は、時刻ｔ１で通常動作モードから判定動作モードに移行した後、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比を漸減させてゼロにしたときの出力電圧Ｖｏのシミュレーション波形を示している。負荷４は接続されており、電源電圧ＶＢ、ＰＷＭ周波数、ＰＷＭ信号Ｓ２、Ｓ４のデューティ比は図５（ａ）と同じである。図５（ｂ）はＴ＝１００μｓの場合であり、図５（ｃ）はＴ＝２００μｓの場合である。何れも図５（ａ）に比べて出力電圧Ｖｏのリンギングが低減しており、その低減効果は漸減に要する時間Ｔが長いほど大きくなることが分かる。判定動作モードから通常動作モードに移行した時のリンギングも同様に改善される。
【００５０】
なお、図５において、時刻ｔ１以後の判定動作モードで出力電圧Ｖｏが０．３Ｖ程度低下している。これは、ダイオード整流方式を用いる判定動作モードでは、ダイオード１３ａの順方向電圧Ｖｆの電圧低下が、デューティ比５０％分だけ現れるからである。
【００５１】
以上説明した実施形態によれば、制御ＩＣ５は、同期整流用のＭＯＳＦＥＴ１３のデューティ比がゼロ、すなわちＭＯＳＦＥＴ１３がオフに制御されている回生停止期間において、出力端子１１（共通接続ノード１４）にパルス状の電圧信号が出力されるか否かに基づいて断線判定を行う。従って、同期整流方式を採用した構成であっても負荷４の断線を確実に検出できる。この場合、モード変更に伴う過渡時を避けて判定動作モードの末部で断線判定を実行するので、安定した状態で確実な判定が可能となる。
【００５２】
断線判定動作を行う場合、ＭＯＳＦＥＴ１３をオンして同期整流動作を行う通常動作モードと、ＭＯＳＦＥＴ１３をオフしてダイオード整流動作を行う判定動作モードとを交互に繰り返す。これにより、負荷４を駆動しながら負荷４の断線検出をすることができる。また、本実施形態では常に断線判定動作を行うのではなく、異常検出信号Ｓ１がＨレベルになったときに断線判定動作を開始する。従って、異常が検出されない限り、負荷４に印加する出力電圧ＶｏがエンジンＥＣＵ２から与えられる指令電圧と一致するように制御することができる。
【００５３】
断線判定動作において、パルス信号制御回路１７は、通常動作モードから判定動作モードに移行した時のゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比を漸減させてゼロにする。また、判定動作モードから通常動作モードに移行した時のゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比を漸増させて、最終的にゲート駆動信号Ｇ１の反転信号のデューティ比に等しい値にする。これにより、出力電圧Ｖｏに生じるリンギングを抑制できる。断線判定動作は、負荷４が接続された状態で行われる場合もある。従って、リンギングを抑制することにより、動作モードの変更に伴い負荷４に生じる回転速度の変動、振動および異音を低減することができる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
【００５５】
上記実施形態では、通常動作モードから判定動作モードに移行した時および判定動作モードから通常動作モードに移行した時に、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比を漸減および漸増させた。これに対し、通常動作モードから判定動作モードに移行した時にのみ、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比を漸減させて最終的にゼロにし、判定動作モードから通常動作モードに移行した時には、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比をステップ的に立ち上げてもよい。また、判定動作モードから通常動作モードに移行した時にのみ、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比を漸増させて、最終的にゲート駆動信号Ｇ１の反転信号のデューティ比に等しくし、通常動作モードから判定動作モードに移行した時には、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比をステップ的にゼロにしてもよい。これらの場合でも、出力電圧Ｖｏに生じるリンギングを抑制することができる。
【００５６】
ハイサイド側に駆動用スイッチング素子を配置し、ローサイド側に回生用スイッチング素子と負荷４を配置したが、ローサイド側に駆動用スイッチング素子を配置し、ハイサイド側に回生用スイッチング素子と負荷４を配置してもよい。
【００５７】
スイッチング回路６と負荷４との間に介在するＬＣフィルタ回路の構成は、図１に示したＬＣフィルタ８に限られない。
動作モードが移行したとき、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比を図４に示す正弦関数に従って変更した。これに替えて、直線（ランプ関数）、指数関数などに従って変更してもよい。この場合、ゲート駆動信号Ｇ２のデューティ比の変化率が連続することが好ましい。
【００５８】
判定動作モードで用いるＰＷＭ信号Ｓ４のデューティ比（規定デューティ比）は、予め定められた一定値とした。しかし、ＰＷＭ信号Ｓ２の指令デューティ比とＰＷＭ信号Ｓ４の規定デューティ比が異なると、図４に見られるように判定動作モードへの移行時にゲート駆動信号Ｇ２がステップ的に変化する。また、判定動作モードでは電圧フィードバック制御が行われない。そこで、規定デューティ比を指令デューティ比に等しく設定してもよい。
【００５９】
第１異常検出回路１９、第２異常検出回路２０およびＯＲゲート２１は必要に応じて設ければよい。これらの回路を省略した場合には、制御回路１６は、一定周期で一定幅のＨレベル期間が現れるチェックモードイネーブル信号Ｓ３を常時出力すればよい。この場合、出力電圧Ｖｏの精度を高めるため、Ｈレベル期間の幅は必要最小限にすることが好ましい。
【符号の説明】
【００６０】
図面中、４は負荷、５は制御ＩＣ（断線検出回路）、６はスイッチング回路、８はＬＣフィルタ（ＬＣフィルタ回路）、９、１０は第１、第２電源線、１１は出力端子、１２はＭＯＳＦＥＴ（駆動用スイッチング素子）、１３はＭＯＳＦＥＴ（回生用スイッチング素子）、１４は共通接続ノード（出力端子）、１７はパルス信号制御回路、１８は断線判定回路である。
【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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