(57)【要約】【課題】電圧監視機能の喪失を防止して信頼性の向上を図る。【解決手段】回路故障診断装置１は、電圧監視回路１−１、診断回路１ｅ、診断回路１ｆおよび結果出力回路１ｇを備え、電圧監視回路１−１は、抵抗Ｒ１、Ｒ２を含む抵抗群１ａ、抵抗Ｒ３、基準電圧源１ｂ、比較器１ｃおよびスイッチング素子１ｄを含む。抵抗群１ａは、電源電圧Ｖ１を分圧した電圧信号Ｖａを生成する。基準電圧源１ｂは、基準電圧Ｖｒｅｆを発生する。比較器１ｃは、電圧信号Ｖａと基準電圧Ｖｒｅｆとのレベルの比較を行う。スイッチング素子１ｄは、比較器１ｃの比較結果に応じて、電源電圧Ｖ１を通過または遮断する。診断回路１ｅは、テストパルスＴＰ１の入力時、抵抗群１ａの故障の発生有無を診断する。診断回路１ｆは、テストパルスＴＰ２の入力時、基準電圧源１ｂの故障の発生有無を診断する。結果出力回路１ｇは、診断回路１ｅおよび診断回路１ｆの診断結果を出力する。【選択図】図１
2018011271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧を分圧した電圧信号を生成する抵抗群と、基準電圧を発生する基準電圧源と、前記電圧信号と前記基準電圧とのレベルの比較を行う比較器と、前記比較器の比較結果に応じて、前記電源電圧を通過または遮断するスイッチング素子と、を含む電圧監視回路と、
第１の試験信号が入力された場合に、前記抵抗群、前記比較器、前記スイッチング素子の故障の発生有無を診断する第１の診断回路と、
第２の試験信号が入力された場合に、前記基準電圧源、前記比較器、前記スイッチング素子の故障の発生有無を診断する第２の診断回路と、
前記第１の診断回路および前記第２の診断回路の診断結果を出力する結果出力回路と、
を有することを特徴とした回路故障診断装置。
【請求項２】
前記比較器は、負側入力端子に前記基準電圧源の前記基準電圧を出力する端子が接続され、正側入力端子に前記抵抗群が前記電圧信号を出力する分圧点が接続され、通常運用時には、前記負側入力端子に前記基準電圧が印加され、前記正側入力端子に前記電圧信号が印加されることを特徴とする請求項１記載の回路故障診断装置。
【請求項３】
前記第１の診断回路は、
一端が前記負側入力端子に接続され、他端が前記基準電圧の接地側に接続され、前記第１の試験信号の入力時に、前記負側入力端子に第１の電圧レベルを生成し、
前記結果出力回路は、
前記第１の電圧レベルが前記正側入力端子にかかる電圧レベルより低い場合、前記抵抗群に故障が無いことを出力し、前記第１の電圧レベルが前記正側入力端子にかかる電圧レベルより高い場合、前記抵抗群に故障が有ることを出力する、
ことを特徴とする請求項２記載の回路故障診断装置。
【請求項４】
前記第２の診断回路は、
一端が前記正側入力端子に接続され、他端が前記電源電圧の高電位側に接続され、前記第２の試験信号の入力時に、前記正側入力端子に第２の電圧レベルを生成し、
前記結果出力回路は、
前記第２の電圧レベルが前記負側入力端子にかかる電圧レベルより高い場合は、前記基準電圧源に故障が無いことを出力し、前記第２の電圧レベルが前記負側入力端子にかかる電圧レベルより低い場合は、前記基準電圧源に故障が有ることを出力する、
ことを特徴とする請求項２記載の回路故障診断装置。
【請求項５】
前記抵抗群は、第１の抵抗と第２の抵抗を含み、前記基準電圧源は、シャントレギュレータであり、前記第１の診断回路は、第１のフォトダイオードと第１のフォトトランジスタを含む第１のフォトカプラであり、前記第２の診断回路は、第２のフォトダイオードと第２のフォトトランジスタを含む第２のフォトカプラであり、
前記第２のフォトダイオードのアノードに前記電源電圧が印加され、前記第２のフォトダイオードのカソードに前記第２の試験信号が入力され、前記第２のフォトトランジスタのコレクタは、前記第１の抵抗の一端と、第３の抵抗の一端と接続して、前記電源電圧が印加され、
前記第２のフォトトランジスタのエミッタは、前記第１の抵抗の他端、前記比較器の正側入力端子および前記第２の抵抗の一端に接続し、
前記第１のフォトダイオードのアノードに前記電源電圧が印加され、前記第１のフォトダイオードのカソードに前記第１の試験信号が入力され、前記第１のフォトトランジスタのコレクタは、前記第３の抵抗の他端、前記比較器の負側入力端子、前記シャントレギュレータのカソードおよびリファレンス端子に接続し、
前記第１のフォトトランジスタのエミッタは、前記第２の抵抗の他端、前記シャントレギュレータのアノードおよびグランドに接続する、
ことを特徴とする請求項１記載の回路故障診断装置。
【請求項６】
前記スイッチング素子は、ＰＭＯＳトランジスタであり、前記結果出力回路は、第３のフォトダイオードと第３のフォトトランジスタを含む第３のフォトカプラであり、
前記ＰＭＯＳトランジスタのソースに前記電源電圧が印加され、前記ＰＭＯＳトランジスタのゲートに前記比較器の出力が印加され、前記ＰＭＯＳトランジスタのドレインは、第４の抵抗を介して前記第３のフォトダイオードのアノードに接続し、前記第３のフォトダイオードのカソードはグランドに接続し、前記第３のフォトトランジスタのコレクタには前記電源電圧が印加され、前記第３のフォトトランジスタのエミッタから前記結果が出力される、
ことを特徴とする請求項１記載の回路故障診断装置。
【請求項７】
対象機器を駆動制御する駆動制御装置において、
前記対象機器を駆動するためのパワー半導体素子に対して、ハイサイドの前記パワー半導体素子を安全駆動するハイサイド安全回路と、
ローサイドの前記パワー半導体素子を安全駆動するローサイド安全回路と、
電源電圧を分圧した電圧信号を生成する抵抗群、基準電圧を発生する基準電圧源、前記電圧信号と前記基準電圧とのレベルの比較を行う比較器および前記比較器の比較結果に応じて、前記電源電圧を通過または遮断するスイッチング素子を含む電圧監視回路と、第１の試験信号が入力された場合に、前記抵抗群、前記比較器、前記スイッチング素子の故障の発生有無を診断する第１の診断回路と、第２の試験信号が入力された場合に、前記基準電圧源、前記比較器、前記スイッチング素子の故障の発生有無を診断する第２の診断回路と、前記第１の診断回路および前記第２の診断回路の診断結果を出力する結果出力回路とを備え、前記ハイサイド安全回路および前記ローサイド安全回路に対して、前記スイッチング素子を通過した電圧監視後の安全回路用電源電圧を供給する回路故障診断装置と、
前記第１の試験信号および前記第２の試験信号を出力し、前記診断結果を受信する制御回路と、
を有することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項８】
前記比較器は、負側入力端子に前記基準電圧源の前記基準電圧を出力する端子が接続され、正側入力端子に前記抵抗群が前記電圧信号を出力する分圧点が接続され、通常運用時には、前記負側入力端子に前記基準電圧が印加され、前記正側入力端子に前記電圧信号が印加されることを特徴とする請求項７記載の駆動制御装置。
【請求項９】
前記第１の診断回路は、
一端が前記負側入力端子に接続され、他端が前記基準電圧の接地側に接続され、前記第１の試験信号の入力時には、第１の電圧レベルを生成し、
前記結果出力回路は、
前記第１の電圧レベルが前記正側入力端子にかかる電圧レベルより低い場合は、前記抵抗群の故障が無いことを出力し、前記第１の電圧レベルが前記正側入力端子にかかる電圧レベルより高い場合は、前記抵抗群に故障が有ることを出力する、
ことを特徴とする請求項８記載の駆動制御装置。
【請求項１０】
前記第２の診断回路は、
一端が前記正側入力端子に接続して、前記第２の試験信号の入力時には、前記正側入力端子に第２の電圧レベルを生成し、
前記結果出力回路は、
前記第２の電圧レベルが前記負側入力端子にかかる電圧レベルより高い場合は、前記基準電圧源に故障が無いことを出力し、前記第２の電圧レベルが前記負側入力端子にかかる電圧レベルより低い場合は、前記基準電圧源に故障が有ることを出力する、
ことを特徴とする請求項８記載の駆動制御装置。
【請求項１１】
前記抵抗群は、第１の抵抗と第２の抵抗を含み、前記基準電圧源は、シャントレギュレータであり、前記第１の診断回路は、第１のフォトダイオードと第１のフォトトランジスタを含む第１のフォトカプラであり、前記第２の診断回路は、第２のフォトダイオードと第２のフォトトランジスタを含む第２のフォトカプラであり、
前記第２のフォトダイオードのアノードに前記電源電圧が印加され、前記第２のフォトダイオードのカソードに前記第２の試験信号が入力され、前記第２のフォトトランジスタのコレクタは、前記第１の抵抗の一端と、第３の抵抗の一端と接続して、前記電源電圧が印加され、
前記第２のフォトトランジスタのエミッタは、前記第１の抵抗の他端、前記比較器の正側入力端子および前記第２の抵抗の一端に接続し、
前記第１のフォトダイオードのアノードに前記電源電圧が印加され、前記第１のフォトダイオードのカソードに前記第１の試験信号が入力され、前記第１のフォトトランジスタのコレクタは、前記第３の抵抗の他端、前記比較器の負側入力端子、前記シャントレギュレータのカソードおよびリファレンス端子に接続し、
前記第１のフォトトランジスタのエミッタは、前記第２の抵抗の他端、前記シャントレギュレータのアノードおよびグランドに接続する、
ことを特徴とする請求項７記載の駆動制御装置。
【請求項１２】
前記スイッチング素子は、ＰＭＯＳトランジスタであり、前記結果出力回路は、第３のフォトダイオードと第３のフォトトランジスタを含む第３のフォトカプラであり、
前記ＰＭＯＳトランジスタのソースに前記電源電圧が印加され、前記ＰＭＯＳトランジスタのゲートに前記比較器の出力が印加され、前記ＰＭＯＳトランジスタのドレインは、第４の抵抗を介して前記第３のフォトダイオードのアノードに接続し、前記第３のフォトダイオードのカソードはグランドに接続し、前記第３のフォトトランジスタのコレクタには前記電源電圧が印加され、前記第３のフォトトランジスタのエミッタから前記結果が出力される、
ことを特徴とする請求項７記載の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、回路故障診断装置および駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータなどの電気機器が広く普及するに伴い、電気機器の異常動作が重大事故につながる可能性が増大しており、事故のリスクをできる限り小さくすることが求められている。
【０００３】
インバータやサーボなど、モータを可変速駆動するモータ駆動制御装置の安全機能として、安全トルクオフ機能（ＳＴＯ：Ｓａｆｅ  ｔｏｒｑｕｅ  ｏｆｆ）がある。安全トルクオフ機能では、外部から遮断指令を受け取った場合に、モータの動力を遮断する。モータに限らず、必要な場合に確実に電力を遮断できるということは、安全の上で重要な機能であり、これを実現するためには、遮断信号を伝達する回路に異常がないことを診断すると共に、これらの回路に供給される電源が使用部品の電気特性を満足する所定の電圧範囲内にあることを診断し、所定の電圧範囲を外れた時は確実に電力を遮断することが重要である。
【０００４】
過電圧監視に関する従来技術としては、例えば、出力制御トランジスタのコレクタ電流による電圧変化量を基準電圧と比較し、過電圧により検知した電圧変化量が基準電圧よりも高いときにベース電圧をゼロにして過電圧保護を行う技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来は、電源の電圧監視回路内の部品故障の発生有無については診断されていないため、電圧監視回路内で故障が発生すると、過電圧監視機能を喪失してしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、回路故障診断装置が提供される。回路故障診断装置は、電圧監視回路、第１の診断回路、第２の診断回路および結果出力回路を備える。
電圧監視回路は、電源電圧を分圧した電圧信号を生成する抵抗群と、基準電圧を発生する基準電圧源と、電圧信号と基準電圧とのレベルの比較を行う比較器と、比較器の比較結果に応じて、電源電圧を通過または遮断するスイッチング素子と、を含む。
【０００８】
第１の診断回路は、第１の試験信号が入力された場合に、抵抗群、比較器、スイッチング素子の故障の発生有無を診断する。第２の診断回路は、第２の試験信号が入力された場合に、基準電圧源、比較器、スイッチング素子の故障の発生有無を診断する。結果出力回路は、第１の診断回路および第２の診断回路の診断結果を出力する。
【発明の効果】
【０００９】
電源の電圧監視機能の喪失を防止して、安全性の高い制御装置の提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】回路故障診断装置の構成例を示す図である。
【図２】電圧監視機能を備えるモータ駆動制御装置の構成例を示す図である。
【図３】電源電圧監視回路の構成例を示す図である。
【図４】通常運用時および過電圧発生時の動作状態を示す図である。
【図５】通常運用時および過電圧発生時の動作波形を示す図である。
【図６】回路故障が生じた場合の動作状態を示す図である。
【図７】抵抗の故障が生じた場合の電源電圧監視回路の動作波形を示す図である。
【図８】基準電圧源にオープン故障が生じた場合の電源電圧監視回路の動作波形を示す図である。
【図９】電圧監視機能の喪失の防止を図った電源電圧監視回路を含むモータ駆動制御装置の構成例を示す図である。
【図１０】電源電圧監視回路の構成例を示す図である。
【図１１】回路故障が生じていない場合の回路故障診断の動作状態を示す図である。
【図１２】回路故障が生じていない場合の回路故障診断の動作波形を示す図である。
【図１３】回路故障が生じた場合の回路故障診断の動作状態を示す図である。
【図１４】回路故障が生じた場合の回路故障診断の動作状態を示す図である。
【図１５】回路故障が生じた場合の回路故障診断の動作波形を示す図である。
【図１６】回路故障が生じた場合の回路故障診断の動作波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１は回路故障診断装置の構成例を示す図である。回路故障診断装置１は、電圧監視回路１−１、診断回路１ｅ（第１の診断回路）、診断回路１ｆ（第２の診断回路）および結果出力回路１ｇを備える。電圧監視回路１−１は、抵抗群１ａ、抵抗Ｒ３（第３の抵抗）、基準電圧源１ｂ、比較器１ｃおよびスイッチング素子１ｄ、制御回路１６を含む。
【００１２】
抵抗群１ａは、抵抗Ｒ１（第１の抵抗）、抵抗Ｒ２（第２の抵抗）を含み、電源電圧Ｖ１を抵抗分圧した電圧信号Ｖａを生成する。基準電圧源１ｂは、基準電圧Ｖｒｅｆを発生する。比較器１ｃは、電圧信号Ｖａと基準電圧Ｖｒｅｆとのレベルの比較を行う。
【００１３】
スイッチング素子１ｄは、比較器１ｃの比較結果に応じて、電源電圧Ｖ１を通過または遮断する。診断回路１ｅは、制御回路１６からテストパルスＴＰ１（第１の試験信号）が入力された場合に、抵抗群１ａの故障の発生有無を診断する。
【００１４】
診断回路１ｆは、制御回路１６からテストパルスＴＰ２（第２の試験信号）が入力された場合に、基準電圧源１ｂの故障の発生有無を診断する。結果出力回路１ｇは、診断回路１ｅおよび診断回路１ｆの診断結果を出力する。
【００１５】
各構成ブロックの接続関係において、診断回路１ｅは、端子ａ１、ａ３、ａ４を有し、端子ａ１には、制御回路１６からテストパルスＴＰ１が入力される。端子ａ３は、抵抗Ｒ３の一端、比較器１ｃの負側入力端子および基準電圧源１ｂの基準電圧出力端子に接続する。端子ａ４は、抵抗Ｒ２の一端、基準電圧源１ｂの入力端およびグランド（以下、ＧＮＤ）に接続する。
【００１６】
診断回路１ｆは、端子ｂ１、ｂ３、ｂ４を有し、端子ｂ１には、制御回路１６からテストパルスＴＰ２が入力される。端子ｂ３は、抵抗Ｒ１の一端と、抵抗Ｒ３の他端と接続して、電源電圧Ｖ１が印加される。端子ｂ４は、抵抗Ｒ１の他端、抵抗Ｒ２の他端および比較器１ｃの正側入力端子に接続する。
【００１７】
スイッチング素子１ｄには、電源電圧Ｖ１と、比較器１ｃからの出力信号が入力し、電圧監視後の電源電圧Ｖ２が出力される。結果出力回路１ｇは、電源電圧Ｖ２を受信して診断結果である応答信号ｓｔｓを出力する。応答信号ｓｔｓは制御回路１６へフィードバックされ、故障の有無を判断する。
【００１８】
ここで、低電位レベル（以下、Ｌレベル）のテストパルスＴＰ１が診断回路１ｅに入力されたとする。このとき、抵抗群１ａに故障が無ければ、応答信号ｓｔｓはＬレベルになる。また、抵抗群１ａに故障が有ると、応答信号ｓｔｓは、Ｌレベルにならずに高電位レベル（以下、Ｈレベル）を維持する。
【００１９】
同様に、ＬレベルのテストパルスＴＰ２が診断回路１ｆに入力されたとする。このとき、基準電圧源１ｂに故障が無ければ、応答信号ｓｔｓはＬレベルになる。また、基準電圧源１ｂに故障が有ると、応答信号ｓｔｓは、ＬレベルにならずにＨレベルを維持する。
【００２０】
このように、回路故障診断装置１では、電圧監視回路１−１内の抵抗群１ａの回路故障を診断する診断回路１ｅと、電圧監視回路１−１内の基準電圧源１ｂの回路故障を診断する診断回路１ｆを設ける構成とした。これにより、電圧監視回路１−１内、例えば抵抗群１ａ、比較器１ｃ、スイッチング素子１ｄ等が故障した場合に電圧監視回路１−１の故障を診断することができ、電源の電圧監視機能の喪失を防止して安全性の高い制御装置の提供が可能になる。また、同様の構成で、電圧の不足を監視することもできる。
【００２１】
図２は電圧監視機能を備えるモータ駆動制御装置の構成例を示す図である。モータ駆動制御装置１０は、構成ブロックとして、ハイサイド安全回路１０ａ−１、ローサイド安全回路１０ａ−２、主回路１５、制御回路１６、電源生成回路１７および電源電圧監視回路２０を備える。
【００２２】
主回路１５には、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源が供給され、モータＭが接続される。主回路１５は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのパワー半導体素子に該当する。
【００２３】
ハイサイド安全回路１０ａ−１は、主回路１５のパワー半導体素子のハイサイドを安全駆動するための回路であり、安全指令入力端子１１−１、入力処理回路１２−１およびゲート遮断回路１３−１を含む。
【００２４】
ローサイド安全回路１０ａ−２は、主回路１５のパワー半導体素子のローサイドを安全駆動するための回路であり、安全指令入力端子１１−２、入力処理回路１２−２およびゲート遮断回路１３−２を含む。なお、ハイサイド安全回路１０ａ−１およびローサイド安全回路１０ａ−２を総称する場合、以降では安全回路１０ａと呼ぶ。
【００２５】
電源生成回路１７は、入力電源から電源電圧Ｖ１を生成する。電源電圧Ｖ１は、制御回路１６および電源電圧監視回路２０に供給される。電源電圧監視回路２０は、電源電圧Ｖ１の電圧監視を行い、電圧監視（電圧保護を含む）後の電源電圧を電源電圧Ｖ２として出力する。
【００２６】
電源電圧Ｖ２は、安全回路１０ａに供給される。すなわち、電源電圧Ｖ２は、入力処理回路１２−１、１２−２と、ゲート遮断回路１３−１、１３−２に供給される。
（動作）
このように、安全回路１０ａに対しては、電源電圧監視回路２０を通した後の電源電圧Ｖ２（安全回路用電源電圧）を供給するようにする。これにより、安全回路１０ａの電源が所定の電圧範囲でのみ動作するよう保護を図っている。
【００２７】
制御回路１６は、安全回路１０ａの回路故障診断を行うために、ハイサイド安全回路１０ａ−１およびローサイド安全回路１０ａ−２のそれぞれにテストパルスｔｐ１、ｔｐ２を送信する。
【００２８】
安全回路１０ａに対する回路故障診断を行わない場合は（通常運用時）、テストパルスｔｐ１、ｔｐ２は例えば、Ｈレベルの信号になる。安全回路１０ａに対する回路故障診断を行う場合は、テストパルスｔｐ１、ｔｐ２は例えば、Ｌレベルのパルス信号になる。
【００２９】
テストパルスｔｐ１、ｔｐ２を安全回路１０ａに入力し、フィードバック信号ＦＢ１、ＦＢ２を監視することで、安全回路１０ａに対して、モータを正常駆動または停止できるか否かの回路故障診断を行う。
【００３０】
一方、モータ駆動制御装置１０には、操作ボタンＢ０（非常停止ボタンに該当）が安全指令入力端子１１−１、１１−２を介して接続される。操作ボタンＢ０は、モータＭを駆動または停止させるための、ユーザが操作可能なボタンである。また、操作ボタンＢ０は、ハイサイド駆動系ボタンＢ０−１と、ローサイド駆動系ボタンＢ０−２との二重化構成になっている。
【００３１】
さらに、ハイサイド駆動系ボタンＢ０−１は、スイッチｓｗ１ａ、ｓｗ１ｂを含み、接点も二重化構成になっている。同様に、ローサイド駆動系ボタンＢ０−２は、スイッチｓｗ２ａ、ｓｗ２ｂを含み、接点も二重化構成になっている。
【００３２】
ハイサイド駆動系ボタンＢ０−１の端子ｓ１−１は、電源Ｖ０（例えば、２４Ｖ）の正極端に接続し、ローサイド駆動系ボタンＢ０−２の端子ｓ２−１も、電源Ｖ０の正極端に接続する。
【００３３】
ハイサイド駆動系ボタンＢ０−１の端子ｓ１−２は、安全指令入力端子１１−１に接続し、ローサイド駆動系ボタンＢ０−２の端子ｓ２−２は、安全指令入力端子１１−２に接続する。なお、電源Ｖ０の負極端は、モータ駆動制御装置１０で使用されるコモングランド（以下、ＧＮＤ１）に接続する。
【００３４】
ハイサイド安全回路１０ａ−１内の構成ブロックの入出力関係において、入力処理回路１２−１の一方の入力端は、安全指令入力端子１１−１に接続し、他方の入力端には、制御回路１６から出力されるテストパルスｔｐ１が入力される。
【００３５】
入力処理回路１２−１からの出力信号は、ゲート遮断回路１３−１に入力される。ゲート遮断回路１３−１から出力されるフィードバック信号ＦＢ１は、ゲート駆動回路１４−１と制御回路１６に入力される。
【００３６】
ローサイド安全回路１０ａ−２内の構成ブロックの入出力関係において、入力処理回路１２−２の一方の入力端は、安全指令入力端子１１−２に接続し、他方の入力端には、制御回路１６から出力されるテストパルスｔｐ２が入力される。
【００３７】
入力処理回路１２−２からの出力信号は、ゲート遮断回路１３−２に入力される。ゲート遮断回路１３−２から出力されるフィードバック信号ＦＢ２は、ゲート駆動回路１４−２と制御回路１６に入力される。
【００３８】
一方、制御回路１６では、主回路１５におけるハイサイドのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のゲート駆動を制御するためのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号ｄ１〜ｄ３をそれぞれ生成し、ＰＷＭ信号ｄ１〜ｄ３は、ゲート駆動回路１４−１に入力される。ゲート駆動回路１４−１は、ＰＷＭ信号ｄ１〜ｄ３にもとづき、主回路１５におけるハイサイドのゲート駆動制御を行う。
【００３９】
同様に、制御回路１６では、主回路１５におけるローサイドのｘ相、ｙ相、ｚ相のゲート駆動を制御するためのＰＷＭ信号ｄ４〜ｄ６をそれぞれ生成し、ＰＷＭ信号ｄ４〜ｄ６は、ゲート駆動回路１４−２に入力される。ゲート駆動回路１４−２は、ＰＷＭ信号ｄ４〜ｄ６にもとづき、主回路１５におけるローサイドのゲート駆動制御を行う。
【００４０】
上記のような構成のモータ駆動制御装置１０では、モータ駆動時には、スイッチｓｗ１ａ、ｓｗ１ｂ、ｓｗ２ａ、ｓｗ２ｂはすべてクローズし、安全指令入力端子１１−１、１１−２には、電源Ｖ０が印加される。
【００４１】
また、安全指令入力端子１１−１、１１−２の両方に電源Ｖ０が印加されることで、ゲート駆動回路１４−１、１４−２の両方が動作する。ゲート駆動回路１４−１、１４−２が動作することで、主回路１５のゲートが駆動されてモータＭが駆動する。
【００４２】
一方、モータ駆動停止時には、スイッチｓｗ１ａ、ｓｗ１ｂ、ｓｗ２ａ、ｓｗ２ｂの少なくとも１つがオープンすることで、安全指令入力端子１１−１、１１−２のいずれかまたは両方にＧＮＤが印加される。
【００４３】
この場合、ゲート駆動回路１４−１、１４−２のいずれかまたは両方の動作が停止することで、主回路１５のゲート駆動が停止して、モータＭの駆動が停止する。
次に電源電圧監視回路２０の回路構成について説明する。図３は電源電圧監視回路の構成例を示す図である。電源電圧監視回路２０は、コンパレータｃｏｍｐ、抵抗Ｒ１〜Ｒ５、基準電圧源ＳＲおよびスイッチング素子ＳＷを含む。
【００４４】
基準電圧源ＳＲはシャントレギュレータ、スイッチング素子ＳＷはＰＭＯＳ（Ｐ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタが使用されている。
【００４５】
なお、以降では、基準電圧源ＳＲが発生する基準電圧を＋２．５Ｖとし、抵抗Ｒ１を４．７ｋΩ、抵抗Ｒ２を３．３ｋΩとして説明する。
各構成素子の接続関係について、抵抗Ｒ１の一端は、抵抗Ｒ３の一端に接続して、電源電圧Ｖ１が印加される。抵抗Ｒ１の他端は、抵抗Ｒ２の一端と、コンパレータｃｏｍｐの正側入力端子（＋）と接続する。
【００４６】
抵抗Ｒ３の他端は、基準電圧源ＳＲのカソード、基準電圧源ＳＲのリファレンス端子およびコンパレータｃｏｍｐの負側入力端子（−）に接続する。抵抗Ｒ２の他端は、基準電圧源ＳＲのアノードと、ＧＮＤと接続する。
【００４７】
コンパレータｃｏｍｐの一方の電源端子は、電源電圧Ｖ１と接続し、コンパレータｃｏｍｐの他方の電源端子は、ＧＮＤと接続する。
コンパレータｃｏｍｐ出力端子は、抵抗Ｒ５の一端に接続し、抵抗Ｒ５の他端は、抵抗Ｒ４の一端、スイッチング素子ＳＷのゲートに接続する。
【００４８】
抵抗Ｒ４の他端は、スイッチング素子ＳＷのソースに接続して、電源電圧Ｖ１が印加される。スイッチング素子ＳＷのドレインは、出力端子ｏｕｔと接続する。なお、出力端子ｏｕｔからは、電源電圧Ｖ２が出力される。
【００４９】
次に電源電圧監視回路２０の通常運用時および過電圧発生時の動作について説明する。図４は通常運用時および過電圧発生時の動作状態を示す図である。テーブルＴ１は、電源電圧監視回路２０の通常運用時および過電圧発生時に対して、電源電圧Ｖ１、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力、コンパレータｃｏｍｐ出力（スイッチング素子ＳＷのゲート入力）、電源電圧Ｖ２の状態を示している。
【００５０】
通常運用時において、電源電圧Ｖ１は、５．０Ｖである。コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、基準電圧の２．５Ｖである。コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、電源電圧Ｖ１の５．０Ｖが抵抗Ｒ１、Ｒ２で抵抗分圧された２．１Ｖである。
【００５１】
よって、コンパレータｃｏｍｐ出力は、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）なので、Ｌレベルの信号出力となる。コンパレータｃｏｍｐ出力がＬレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオンする。
【００５２】
したがって、出力端子ｏｕｔの電源電圧Ｖ２は、電源電圧Ｖ１からスイッチング素子ＳＷのドレインソース間電圧Ｖｄｓ分降下した値となり、Ｖｄｓ＝０．１Ｖとすれば、４．９Ｖ（＝５．０Ｖ−Ｖｄｓ）となる。
【００５３】
過電圧発生時において、電源電圧Ｖ１は、５．０Ｖから６．０Ｖ以上に上昇するものとする。コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、基準電圧の２．５Ｖである。コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、６．０Ｖ以上の電源電圧Ｖ１が抵抗Ｒ１、Ｒ２で抵抗分圧されるので、２．５Ｖ以上の電圧になる。
【００５４】
よって、コンパレータｃｏｍｐ出力は、（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）≦（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）なので、Ｈレベルの信号出力となる。コンパレータｃｏｍｐ出力がＨレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオフする。
【００５５】
したがって、出力端子ｏｕｔの電源電圧Ｖ２は、ＧＮＤレベルになってシャットダウンとなり、過電圧発生時に、スイッチング素子ＳＷがオフして正常にシャットダウンが行われる。
【００５６】
図５は通常運用時および過電圧発生時の動作波形を示す図である。電源電圧監視回路２０の状態としては、電源起動、通常運用中および過電圧発生がある。動作波形として、波形ｋ１は、電源電圧Ｖ１を示し、波形ｋ２ａは、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力を示し、波形ｋ２ｂは、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力を示している。波形ｋ３は、コンパレータｃｏｍｐ出力を示し、波形ｋ４は、出力端子ｏｕｔから出力される電源電圧Ｖ２を示している。
【００５７】
波形ｋ１において、電源電圧Ｖ１は、電源起動すると０Ｖから５．０Ｖに上昇し、通常運用中は、５．０Ｖを維持する。過電圧発生では、電源電圧Ｖ１は５．０Ｖから電圧レベルが上昇していく。なお、安全回路１０ａの電源電圧の絶対最大定格は例えば、７．０Ｖであり、過電圧とみなす閾値電圧ｔｈを例えば、６Ｖとする。
【００５８】
波形ｋ２ａにおいて、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、電源起動すると０Ｖから２．５Ｖの基準電圧まで上昇し、通常運用中および過電圧発生の状態で、２．５Ｖを維持する。
【００５９】
波形ｋ２ｂにおいて、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、電源起動すると０Ｖから２．１Ｖ（電源電圧Ｖ１の抵抗Ｒ１、Ｒ２による抵抗分圧）に上昇し、通常運用中は、２．１Ｖを維持する。過電圧発生では、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は２．１Ｖから電圧レベルが上昇していく。
【００６０】
波形ｋ３において、コンパレータｃｏｍｐ出力は、電源起動から電源電圧Ｖ１が閾値電圧ｔｈを超えるまで、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）なので、Ｌレベルである。
【００６１】
また、電源電圧Ｖ１が閾値電圧ｔｈを超えると、（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）となるので、コンパレータｃｏｍｐ出力はＨレベルになる（過電圧検出）。
【００６２】
波形ｋ４において、電源電圧Ｖ２は、電源起動すると０Ｖから４．９Ｖに上昇し、通常運用中は、４．９Ｖを維持する。電源電圧Ｖ１が閾値電圧ｔｈを超えると、スイッチング素子ＳＷがオフしてシャットダウンするので、電源電圧Ｖ２は、ＧＮＤレベルへ下降する。
【００６３】
次に上記の電源電圧監視回路２０における解決すべき課題について説明する。図６は回路故障が生じた場合の動作状態を示す図である。テーブルＴ２は、電源電圧監視回路２０内の回路故障時に対して、電源電圧Ｖ１、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力、コンパレータｃｏｍｐ出力、電源電圧Ｖ２の状態を示している。また異常動作（過電圧監視機能の喪失）を示している。
【００６４】
電源電圧監視回路２０の回路故障としては、例えば、抵抗Ｒ１のオープン故障、抵抗Ｒ２の短絡および基準電圧源ＳＲのオープン故障が生じる可能性がある。
なお、オープン故障は、抵抗値が極端に大きくなる故障である。また、基準電圧源ＳＲのオープン故障では、基準電圧源ＳＲであるシャントレギュレータのアノード、カソードまたはリファレンス端子の少なくとも１つにオープン故障が生じるものである。なお、以降では、抵抗Ｒ１のオープン故障および抵抗Ｒ２の短絡を総称する場合は、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障と呼ぶ。
【００６５】
抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障が発生した場合、電源電圧Ｖ１は、５．０Ｖである。コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、基準電圧の２．５Ｖである。コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、抵抗Ｒ１のオープン故障、または抵抗Ｒ２の短絡のいずれかが発生すると０Ｖになる。
【００６６】
よって、コンパレータｃｏｍｐ出力は、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）となるので、Ｌレベルの信号出力となる。コンパレータｃｏｍｐ出力がＬレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオンする。したがって、出力端子ｏｕｔの電源電圧Ｖ２は、４．９Ｖとなる。
【００６７】
電源電圧監視回路２０内の抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障が生じているにもかかわらず、出力端子ｏｕｔから４．９Ｖが出力される。このような回路故障が生じている状態では、過電圧になれば、出力端子ｏｕｔから過電圧が出力されることになるので、過電圧監視機能が喪失している問題がある。
【００６８】
一方、基準電圧源ＳＲにオープン故障が生じた場合、電源電圧Ｖ１は、５．０Ｖである。コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、基準電圧源ＳＲがオープン故障すると、電源電圧Ｖ１がかかるので５．０Ｖになる。また、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、電源電圧Ｖ１の５．０Ｖが抵抗Ｒ１、Ｒ２で抵抗分圧された２．１Ｖである。
【００６９】
よって、コンパレータｃｏｍｐ出力は、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）となるので、Ｌレベルの信号出力となる。コンパレータｃｏｍｐ出力がＬレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオンする。したがって、出力端子ｏｕｔの電源電圧Ｖ２は、４．９Ｖとなる。
【００７０】
電源電圧監視回路２０内の基準電圧源ＳＲにオープン故障が生じているにもかかわらず、出力端子ｏｕｔから４．９Ｖが出力される。このような回路故障が生じている状態では、過電圧になれば、出力端子ｏｕｔから過電圧が出力されることになるので、過電圧監視機能が喪失している問題がある。
【００７１】
図７は抵抗の故障が生じた場合の電源電圧監視回路の動作波形を示す図である。動作波形として、波形ｋ１−１は、電源電圧Ｖ１を示し、波形ｋ２ａ−１は、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力を示し、波形ｋ２ｂ−１は、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力を示している。波形ｋ３−１は、コンパレータｃｏｍｐ出力を示し、波形ｋ４−１は、出力端子ｏｕｔから出力される電源電圧Ｖ２を示している。
【００７２】
波形ｋ１−１において、電源電圧Ｖ１は、電源起動すると０Ｖから５．０Ｖに上昇し、通常運用中は、５．０Ｖを維持する。過電圧発生では、電源電圧Ｖ１は５．０Ｖから電圧レベルが上昇していく。
【００７３】
波形ｋ２ａ−１において、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、電源起動すると０Ｖから２．５Ｖの基準電圧まで上昇し、通常運用中および過電圧発生の状態で、２．５Ｖを維持する。
【００７４】
波形ｋ２ｂ−１において、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、電源起動すると０Ｖから２．１Ｖに上昇する。また、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障が生じると、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、２．１Ｖから０Ｖに低下し、過電圧が発生した場合でもレベル上昇が起きない（過電圧監視機能が喪失している）。
【００７５】
波形ｋ３−１において、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障が発生すると、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）なので、コンパレータｃｏｍｐ出力は、Ｌレベルである。図５に示したように、過電圧発生時にはコンパレータｃｏｍｐ出力がＨレベルになるはずなので、過電圧の検出が不可能な状態になっている。
【００７６】
波形ｋ４−１において、電源電圧Ｖ２は、電源起動すると０Ｖから４．９Ｖに上昇し、通常運用中は、４．９Ｖを維持する。過電圧発生では、電源電圧Ｖ２は４．９Ｖから電圧レベルが上昇していく。
【００７７】
すなわち、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障が生じると、過電圧が発生していてもシャットダウンがかからないため、過電圧が安全回路１０ａに印加されてしまうことになり、安全回路１０ａの動作異常または安全回路１０ａを破壊させる危険な状態になる。
【００７８】
図８は基準電圧源にオープン故障が生じた場合の電源電圧監視回路の動作波形を示す図である。動作波形として、波形ｋ１−２は、電源電圧Ｖ１を示し、波形ｋ２ａ−２は、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力を示し、波形ｋ２ｂ−２は、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力を示している。波形ｋ３−２は、コンパレータｃｏｍｐ出力を示し、波形ｋ４−２は、出力端子ｏｕｔから出力される電源電圧Ｖ２を示している。
【００７９】
波形ｋ１−２において、電源電圧Ｖ１は、電源起動すると０Ｖから５．０Ｖに上昇し、通常運用中は、５．０Ｖを維持する。過電圧発生では、電源電圧Ｖ１は５．０Ｖから電圧レベルが上昇していく。
【００８０】
波形ｋ２ａ−２において、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、電源起動すると０Ｖから２．５Ｖの基準電圧まで上昇する。また、基準電圧源ＳＲにオープン故障が生じると、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、オープン故障が生じた時点で５．０Ｖに上昇する。さらに、過電圧発生では、５．０Ｖから電圧が上昇していく（過電圧監視機能が喪失している）。
【００８１】
波形ｋ２ｂ−２において、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、電源起動すると０Ｖから２．１Ｖに上昇し、通常運用中は、２．１Ｖを維持する。過電圧発生では、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、２．１Ｖから電圧レベルが上昇していく。
【００８２】
波形ｋ３−２において、基準電圧源ＳＲの故障が発生すると、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）なので、コンパレータｃｏｍｐ出力は、Ｌレベルである。図５に示したように、過電圧発生時にはコンパレータｃｏｍｐ出力がＨレベルになるはずなので、過電圧の検出が不可能な状態になっている。
【００８３】
波形ｋ４−２において、電源電圧Ｖ２は、電源起動すると０Ｖから４．９Ｖに上昇し、通常運用中は、４．９Ｖを維持する。過電圧発生では、電源電圧Ｖ２は４．９Ｖから電圧レベルが上昇していく。
【００８４】
すなわち、基準電圧源ＳＲのオープン故障が生じると、過電圧が発生していてもシャットダウンがかからないため、過電圧が安全回路１０ａに印加されていまい、安全回路の動作異常または安全回路を破壊させるおそれのある危険な状態になる。
【００８５】
上述したように、図３に示すような構成の電源電圧監視回路２０では、電源電圧監視回路２０内で回路故障が発生しても回路故障が検出できず、電圧監視機能を喪失してしまう。
【００８６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、電圧監視回路内の故障を診断し、電圧監視機能の喪失を防止して信頼性の向上を図った回路故障診断装置および駆動制御装置を提供するものである。
【００８７】
図９は電圧監視機能の喪失の防止を図った電源電圧監視回路を含むモータ駆動制御装置の構成例を示す図である。モータ駆動制御装置１０−１（本発明の駆動制御装置）は、構成ブロックとして、ハイサイド安全回路１０ａ−１、ローサイド安全回路１０ａ−２、主回路１５、制御回路１６−１、電源生成回路１７および電源電圧監視回路２０−１を備える。
【００８８】
図２と異なる構成ブロックは、制御回路１６−１と、電源電圧監視回路２０−１である。電源電圧監視回路２０−１は、内部の回路故障を診断する機能を有する。制御回路１６−１は、電源電圧監視回路２０−１の回路故障診断を行うために、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２を送信する。電源電圧監視回路２０−１は、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２を受信すると、回路故障診断を行い、診断結果である応答信号ｓｔｓを制御回路１６−１へ返信する。
【００８９】
図１０は電源電圧監視回路２０−１の構成例を示す図である。電源電圧監視回路２０−１は、コンパレータｃｏｍｐ、抵抗Ｒ１〜Ｒ１０、基準電圧源ＳＲ、スイッチング素子ＳＷおよびフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３を含む。
【００９０】
フォトカプラＰＣ１は、フォトトランジスタＴｒ１と、フォトダイオードＤ１ａを含む。フォトカプラＰＣ２は、フォトトランジスタＴｒ２と、フォトダイオードＤ２ａを含む。フォトカプラＰＣ３は、フォトトランジスタＴｒ３と、フォトダイオードＤ３ａを含む。
【００９１】
図１に示した回路故障診断装置１の構成ブロックの対応関係について示すと、抵抗Ｒ１、Ｒ２は、抵抗群１ａに対応し、シャントレギュレータＳＲは、基準電圧源１ｂに対応する。コンパレータｃｏｍｐは、比較器１ｃに対応し、スイッチング素子ＳＷは、スイッチング素子１ｄに対応する。
【００９２】
また、フォトカプラＰＣ１は、診断回路１ｅの機能を実現し、フォトカプラＰＣ２は、診断回路１ｆの機能を実現し、フォトカプラＰＣ３は、結果出力回路１ｇの機能を実現する。
【００９３】
各構成素子の接続関係について、プルアップ抵抗Ｒ６の一端には、電源電圧Ｖ１が印加され、プルアップ抵抗Ｒ６の他端は、フォトダイオードＤ２ａのアノードに接続し、フォトダイオードＤ２ａのカソードは、テスト端子ＴＰ２に接続する。
【００９４】
プルアップ抵抗Ｒ７の一端には、電源電圧Ｖ１が印加され、プルアップ抵抗Ｒ７の他端は、フォトダイオードＤ１ａのアノードに接続し、フォトダイオードＤ１ａのカソードは、テスト端子Ａ１に接続する。
【００９５】
抵抗Ｒ１の一端は、フォトトランジスタＴｒ２のコレクタと、抵抗Ｒ３の一端と接続して、電源電圧Ｖ１が印加される。抵抗Ｒ１の他端は、フォトトランジスタＴｒ１のエミッタ、抵抗Ｒ２の一端およびコンパレータｃｏｍｐの正側入力端子（＋）に接続する。
【００９６】
抵抗Ｒ３の他端は、基準電圧源ＳＲのカソード、リファレンス端子、コンパレータｃｏｍｐの負側入力端子（−）およびフォトトランジスタＴｒ１のコレクタに接続する。抵抗Ｒ２の他端は、フォトトランジスタＴｒ１のエミッタ、基準電圧源ＳＲのアノードおよびＧＮＤに接続する。
【００９７】
コンパレータｃｏｍｐの一方の電源端子は、電源電圧Ｖ１と接続し、コンパレータｃｏｍｐの他方の電源端子は、ＧＮＤと接続する。
コンパレータｃｏｍｐ出力端子は、抵抗Ｒ５の一端に接続し、抵抗Ｒ５の他端は、抵抗Ｒ４の一端、スイッチング素子ＳＷのゲートに接続する。
【００９８】
抵抗Ｒ４の他端は、スイッチング素子ＳＷのソースに接続して、電源電圧Ｖ１が印加される。スイッチング素子ＳＷのドレインは、抵抗Ｒ８（第４の抵抗）の一端および出力端子ｏｕｔに接続する。
【００９９】
抵抗Ｒ８の他端は、フォトダイオードＤ３ａのアノードに接続し、フォトダイオードＤ３ａのカソードはＧＮＤに接続する。フォトトランジスタＴｒ３のコレクタは、電源電圧Ｖ１に接続し、フォトトランジスタＴｒ３のエミッタは、抵抗Ｒ９の一端と、抵抗Ｒ１０の一端と接続する。抵抗Ｒ９の他端は、端子Ａ３に接続し、抵抗Ｒ１０の他端は、ＧＮＤに接続する。
【０１００】
なお、出力端子ｏｕｔからは、電源電圧Ｖ２が出力される。また、テスト端子Ａ１には、テストパルスＴＰ１が入力され、テスト端子Ａ２にはテストパルスＴＰ２が入力される。さらに端子Ａ３からは、応答信号ｓｔｓが出力される。
【０１０１】
次に電源電圧監視回路２０−１において、回路故障が生じていない場合の回路故障診断時の動作について説明する。図１１は回路故障が生じていない場合の回路故障診断の動作状態を示す図である。テーブルＴ３は、診断１、２による回路故障診断時に対する、電源電圧Ｖ１、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力、コンパレータｃｏｍｐ出力、電源電圧Ｖ２の状態を示している。なお、“通常運用時”および“過電圧発生時”の欄は、図４と同じである。
【０１０２】
診断１は、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障が生じているか否かを診断することを示すもので、診断１の実施時には、制御回路１６−１からＬレベルのテストパルスＴＰ１が出力され、テストパルスＴＰ１は、テスト端子Ａ１に入力される。
【０１０３】
また、ＬレベルのテストパルスＴＰ１が入力されて、診断１を実施したときに、電源電圧監視回路２０−１がシャットダウンすれば、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障は生じておらず、シャットダウンしなければ故障が生じていることになる。
【０１０４】
診断２は、基準電圧源ＳＲのオープン故障が生じているか否かを診断することを示すもので、診断２の実施時には、制御回路１６−１からＬレベルのテストパルスＴＰ２が出力され、テストパルスＴＰ２は、テスト端子Ａ２に入力される。
【０１０５】
また、ＬレベルのテストパルスＴＰ２が入力されて、診断２を実施したときに、電源電圧監視回路２０−１がシャットダウンすれば、基準電圧源ＳＲのオープン故障は生じておらず、シャットダウンしなければ、基準電圧源ＳＲのオープン故障が生じていることになる。
【０１０６】
なお、診断１、２による回路故障診断が行われない場合は、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２はＨレベルとなる。
診断１の実施において、電源電圧Ｖ１は、５．０Ｖである。また、テストパルスＴＰ１がＬレベルになるので（テストパルスＴＰ２はＨレベル）、フォトカプラＰＣ１が導通し、フォトトランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅの電圧降下（０．６Ｖとする）が生じる。よって、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、０．６Ｖ（第１の電圧レベル）になる。
【０１０７】
コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、電源電圧Ｖ１の５．０Ｖが抵抗Ｒ１、Ｒ２で抵抗分圧された２．１Ｖである。
よって、コンパレータｃｏｍｐ出力は、（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）なので、Ｈレベルの信号出力となる。コンパレータｃｏｍｐ出力がＨレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオフする。
【０１０８】
したがって、出力端子ｏｕｔの電源電圧Ｖ２は、ＧＮＤレベルになってシャットダウンとなり、ＬレベルのテストパルスＴＰ１を入力したときにシャットダウンが正常に行われたので、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障が無いと認識される。
【０１０９】
診断２の実施において、電源電圧Ｖ１は、５．０Ｖである。コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、基準電圧の２．５Ｖである。また、テストパルスＴＰ２がＬレベルになるので（テストパルスＴＰ１はＨレベル）、フォトカプラＰＣ２が導通し、電源電圧Ｖ１の５．０Ｖに対して、フォトトランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅの電圧降下が生じる。よって、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、５．０ＶからＶｃｅを減算した４．４Ｖ（第２の電圧レベル）になる。
【０１１０】
よって、コンパレータｃｏｍｐ出力は、（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）なので、Ｈレベルの信号出力となる。コンパレータｃｏｍｐ出力がＨレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオフする。
【０１１１】
したがって、出力端子ｏｕｔの電源電圧Ｖ２は、ＧＮＤレベルになってシャットダウンとなり、ＬレベルのテストパルスＴＰ２を入力したときにシャットダウンが正常に行われたので、基準電圧源ＳＲのオープン故障が無いと認識される。
【０１１２】
次に動作波形について説明する。図１２は回路故障が生じていない場合の回路故障診断の動作波形を示す図である。電源電圧監視回路２０−１の状態を、電源起動、初期化および過電圧発生とする。なお、回路故障診断は初期化時、もしくは安全指令入力端子からの安全指令解除時などに行われる（ＬレベルのテストパルスＴＰ１、ＴＰ２が制御回路１６−１から電源電圧監視回路２０−１に送信される）。
【０１１３】
動作波形として、波形Ｋ１は、電源電圧Ｖ１を示し、波形Ｋ２ａは、テストパルスＴＰ１を示し、波形Ｋ２ｂは、テストパルスＴＰ２を示している。波形Ｋ３ａは、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力を示し、波形Ｋ３ｂは、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力を示している。また、波形Ｋ４は、コンパレータｃｏｍｐ出力を示し、波形Ｋ５は、電源電圧Ｖ２を示し、波形Ｋ６は、応答信号ｓｔｓを示している。
【０１１４】
波形Ｋ１において、電源電圧Ｖ１は、電源起動すると０Ｖから５．０Ｖに上昇し、通常運用中は、５．０Ｖを維持する。過電圧発生では、電源電圧Ｖ１は５．０Ｖから電圧レベルが上昇していく。
【０１１５】
波形Ｋ２ａにおいて、初期化時にＬレベルのテストパルスＴＰ１が電源電圧監視回路２０−１に入力される。また、波形Ｋ２ｂにおいて、初期化時にＬレベルのテストパルスＴＰ２が電源電圧監視回路２０−１に入力される（ＬレベルのテストパルスＴＰ１、ＴＰ２は、時間差を持って入力されることになる）。
【０１１６】
波形Ｋ３ａにおいて、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、電源起動すると０Ｖから２．５Ｖの基準電圧まで上昇する。また、ＬレベルのテストパルスＴＰ１が入力すると、０．６Ｖに低下する。テストパルスＴＰ１がＨレベルの場合は、２．５Ｖを維持する。
【０１１７】
波形Ｋ３ｂにおいて、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、電源起動すると０Ｖから２．１Ｖに上昇し、ＬレベルのテストパルスＴＰ２が入力すると、４．４Ｖに上昇する。また、テストパルスＴＰ２がＨレベルの場合は、２．１Ｖを維持し、過電圧発生時には、２．１Ｖから電圧が上昇する。
【０１１８】
波形Ｋ４において、コンパレータｃｏｍｐ出力は、ＬレベルのテストパルスＴＰ１、ＴＰ２の入力時、（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）となるので、Ｈレベルの信号出力となり、スイッチング素子ＳＷはオフする。
【０１１９】
また、過電圧が発生していない状態で、ＬレベルのテストパルスＴＰ１、ＴＰ２の入力が無く、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２が共にＨレベルの場合は、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）であるので、Ｌレベルの信号出力となる。コンパレータｃｏｍｐ出力がＬレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオンする。
【０１２０】
さらに、過電圧発生時には、（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）であるので、Ｈレベルの信号出力となる。コンパレータｃｏｍｐ出力がＨレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオフする。
【０１２１】
波形Ｋ５において、電源電圧Ｖ２は、電源起動すると０Ｖから４．９Ｖに上昇する。また、ＬレベルのテストパルスＴＰ１、ＴＰ２の入力時、コンパレータｃｏｍｐ出力がＨレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオフしてシャットダウンし、電源電圧Ｖ２は、ＧＮＤレベルへ下降する。
【０１２２】
また、過電圧が発生していない状態で、ＬレベルのテストパルスＴＰ１、ＴＰ２の入力が無く、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２が共にＨレベルの場合は、コンパレータｃｏｍｐ出力がＬレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオンして、電源電圧Ｖ２は、４．９Ｖになる。
【０１２３】
さらに、過電圧発生時には、コンパレータｃｏｍｐ出力がＨレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオフしてシャットダウンし、電源電圧Ｖ２はＧＮＤレベルになる。
波形Ｋ６において、ＬレベルのテストパルスＴＰ１、ＴＰ２の入力時、コンパレータｃｏｍｐ出力がＨレベルでスイッチング素子ＳＷはオフするので、フォトカプラＰＣ３は非導通となって、フォトトランジスタＴｒ３はオフする。したがって、端子Ａ３は、プルダウン状態になり、端子Ａ３からはＬレベルの応答信号ｓｔｓが出力される。
【０１２４】
また、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２がＨレベルの場合は、コンパレータｃｏｍｐ出力がＬレベルでスイッチング素子ＳＷはオンするので、フォトカプラＰＣ３は導通して、フォトトランジスタＴｒ３はオンする。したがって、端子Ａ３からはＨレベルの応答信号ｓｔｓが出力される。
【０１２５】
次に回路故障が生じた場合の回路故障診断時の動作について説明する。図１３は回路故障が生じた場合の回路故障診断の動作状態を示す図である。テーブルＴ４は、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障が生じている電源電圧監視回路２０−１に対して、診断１を行った場合の電源電圧Ｖ１、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力、コンパレータｃｏｍｐ出力、電源電圧Ｖ２の状態を示している。なお、“抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障”の欄は、図６と同じである。
【０１２６】
抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障が生じている際に診断１を実施した場合、電源電圧Ｖ１は、５．０Ｖである。また、テストパルスＴＰ１がＬレベルになるので、フォトカプラＰＣ１が導通し、フォトトランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅの電圧降下が生じる。よって、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、０．６Ｖになる。
【０１２７】
コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、抵抗Ｒ１のオープン故障、または抵抗Ｒ２の短絡のいずれかが発生すると０Ｖになる。
よって、コンパレータｃｏｍｐ出力は、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）なので、Ｌレベルの信号出力となる。コンパレータｃｏｍｐ出力がＬレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオンする。
【０１２８】
したがって、出力端子ｏｕｔの電源電圧Ｖ２は、電源電圧Ｖ１（５．０Ｖ）−Ｖｄｓ（０．１Ｖ）であり４．９Ｖとなる。
ＬレベルのテストパルスＴＰ１を送信した際に、出力端子ｏｕｔから４．９Ｖが出力されてシャットダウンしないため、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障による過電圧監視機能が喪失していると認識できる（回路故障を検出できる）。
【０１２９】
図１４は回路故障が生じた場合の回路故障診断の動作状態を示す図である。テーブルＴ５は、基準電圧源ＳＲのオープン故障が生じている電源電圧監視回路２０−１に対して、診断２を行った場合の電源電圧Ｖ１、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力、コンパレータｃｏｍｐ出力、電源電圧Ｖ２の状態を示している。なお、“基準電圧源ＳＲのオープン故障”の欄は、図６と同じである。
【０１３０】
基準電圧源ＳＲの故障が生じている際に診断２を実施した場合、電源電圧Ｖ１は、５．０Ｖである。コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、基準電圧源ＳＲがオープン故障すると５．０Ｖになる。また、テストパルスＴＰ２がＬレベルになるので、フォトカプラＰＣ２が導通し、フォトトランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅの電圧降下が生じる。よって、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、４．４Ｖ（＝５．０Ｖ−Ｖｃｅ）になる。
【０１３１】
よって、コンパレータｃｏｍｐ出力は、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）なので、Ｌレベルの信号出力となる。コンパレータｃｏｍｐ出力がＬレベルであるからスイッチング素子ＳＷはオンする。
【０１３２】
したがって、出力端子ｏｕｔの電源電圧Ｖ２は、電源電圧Ｖ１（５．０Ｖ）−Ｖｄｓ（０．１Ｖ）であり４．９Ｖとなる。
ＬレベルのテストパルスＴＰ２を送信した際に、出力端子ｏｕｔから４．９Ｖが出力されてシャットダウンしないため、基準電圧源ＳＲのオープン故障による電圧監視機能が喪失していると認識できる（回路故障を検出できる）。
【０１３３】
次に動作波形について説明する。図１５は回路故障が生じた場合の回路故障診断の動作波形を示す図である。診断１を行った際に、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障が検出される場合の電源電圧監視回路２０−１の動作波形を示している。
【０１３４】
動作波形として、波形Ｋ１−１は、電源電圧Ｖ１を示し、波形Ｋ２ａ−１は、テストパルスＴＰ１を示し、波形Ｋ２ｂ−１は、テストパルスＴＰ２を示している。波形Ｋ３ａ−１は、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力を示し、波形Ｋ３ｂ−１は、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力を示している。また、波形Ｋ４−１は、コンパレータｃｏｍｐ出力を示し、波形Ｋ５−１は、電源電圧Ｖ２を示し、波形Ｋ６−１は、応答信号ｓｔｓを示している。
【０１３５】
波形Ｋ１−１において、電源電圧Ｖ１は、電源起動すると０Ｖから５．０Ｖに上昇する。波形Ｋ２ａ−１において、初期化時にＬレベルのテストパルスＴＰ１が電源電圧監視回路２０−１に入力される。また、波形Ｋ２ｂ−１において、テストパルスＴＰ２は、Ｈレベルのままである。
【０１３６】
波形Ｋ３ａ−１において、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、電源起動すると０Ｖから２．５Ｖの基準電圧まで上昇する。また、ＬレベルのテストパルスＴＰ１が入力すると、０．６Ｖに低下する。テストパルスＴＰ１がＨレベルの場合は、２．５Ｖを維持する。
【０１３７】
波形Ｋ３ｂ−１において、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、電源起動すると０Ｖから２．１Ｖに上昇し、その後、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障が生じると、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、２．１Ｖから０Ｖに低下する。
【０１３８】
波形Ｋ４−１において、コンパレータｃｏｍｐ出力は、ＬレベルのテストパルスＴＰ１の入力時、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）であるので、Ｌレベルの信号出力となる。
【０１３９】
また、ＬレベルのテストパルスＴＰ１の入力が無い場合も、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）であるので、Ｌレベルの信号出力である。
【０１４０】
波形Ｋ５−１において、電源電圧Ｖ２は、電源起動すると０Ｖから４．９Ｖに上昇する。また、ＬレベルのテストパルスＴＰ１が入力されても、コンパレータｃｏｍｐ出力がＬレベルであるからスイッチング素子ＳＷはオンして、電源電圧Ｖ２は、４．９Ｖになる。
【０１４１】
波形Ｋ６−１において、ＬレベルのテストパルスＴＰ１の入力時、コンパレータｃｏｍｐ出力はＬレベルでスイッチング素子ＳＷはオンする。よって、フォトカプラＰＣ３は導通して、フォトトランジスタＴｒ３はオンし、端子Ａ３からはＨレベルの応答信号ｓｔｓが出力される。
【０１４２】
したがって、ＬレベルのテストパルスＴＰ１を送信した際に、応答信号ｓｔｓがＨレベルであるので、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障による過電圧監視機能が喪失していると認識できる。
【０１４３】
図１６は回路故障が生じた場合の回路故障診断の動作波形を示す図である。診断１、２を実施した際に、基準電圧源ＳＲのオープン故障が検出される場合の電源電圧監視回路２０−１の動作波形を示している。
【０１４４】
動作波形として、波形Ｋ１−２は、電源電圧Ｖ１を示し、波形Ｋ２ａ−２は、テストパルスＴＰ１を示し、波形Ｋ２ｂ−２は、テストパルスＴＰ２を示している。波形Ｋ３ａ−２は、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力を示し、波形Ｋ３ｂ−２は、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力を示している。また、波形Ｋ４−２は、コンパレータｃｏｍｐ出力（スイッチング素子ＳＷのゲート入力）を示し、波形Ｋ５−２は、電源電圧Ｖ２を示し、波形Ｋ６−２は、応答信号ｓｔｓを示している。
【０１４５】
波形Ｋ１−２において、電源電圧Ｖ１は、電源起動すると０Ｖから５．０Ｖに上昇する。波形Ｋ２ａ−２において、初期化時にＬレベルのテストパルスＴＰ１が電源電圧監視回路２０−１に入力される。また、波形Ｋ２ｂ−２において、初期化時にＬレベルのテストパルスＴＰ２が電源電圧監視回路２０−１に入力される。
【０１４６】
波形Ｋ３ａ−２において、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、電源起動すると０Ｖから２．５Ｖの基準電圧まで上昇する。その後、基準電圧源ＳＲのオープン故障が生じると、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は５．０Ｖに上昇する。
【０１４７】
また、ＬレベルのテストパルスＴＰ１が入力すると、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、０．６Ｖに低下する。なお、基準電圧源ＳＲのオープン故障が生じた以降、テストパルスＴＰ１がＨレベルの場合は、コンパレータｃｏｍｐ（−）入力は、５．０Ｖである。
【０１４８】
波形Ｋ３ｂ−２において、コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力は、電源起動すると０Ｖから２．１Ｖに上昇し、ＬレベルのテストパルスＴＰ２が入力すると、４．４Ｖに上昇する。また、テストパルスＴＰ２がＨレベルの場合は、２．１Ｖを維持する。
【０１４９】
波形Ｋ４−２おいて、コンパレータｃｏｍｐ出力は、ＬレベルのテストパルスＴＰ１の入力時、（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）であるので、Ｈレベルの信号出力となる。
【０１５０】
また、ＬレベルのテストパルスＴＰ１の入力以外では、（コンパレータｃｏｍｐ（＋）入力レベル）＜（コンパレータｃｏｍｐ（−）入力レベル）であるので、Ｌレベルの信号出力となる。
【０１５１】
波形Ｋ５−２において、電源電圧Ｖ２は、電源起動すると０Ｖから４．９Ｖに上昇する。また、ＬレベルのテストパルスＴＰ１が入力されたとき、コンパレータｃｏｍｐ出力がＨレベルであるからスイッチング素子ＳＷはオフするので、電源電圧Ｖ２は、ＧＮＤレベルになる。
【０１５２】
波形Ｋ６−２において、ＬレベルのテストパルスＴＰ１の入力時、コンパレータｃｏｍｐ出力はＨレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオフし、フォトカプラＰＣ３は非導通になり、フォトトランジスタＴｒ３はオフする。
【０１５３】
よって、端子Ａ３からはＬレベルの応答信号ｓｔｓが出力される。したがって、ＬレベルのテストパルスＴＰ１を送信した際に、応答信号ｓｔｓがＬレベルであるので、抵抗Ｒ１、Ｒ２の故障は発生していないことを認識できる。
【０１５４】
一方、波形Ｋ６−２において、ＬレベルのテストパルスＴＰ２の入力時、コンパレータｃｏｍｐ出力はＬレベルであるから、スイッチング素子ＳＷはオンし、フォトカプラＰＣ３は導通して、フォトトランジスタＴｒ３はオンする。
【０１５５】
よって、端子Ａ３からはＨレベルの応答信号ｓｔｓが出力される。したがって、ＬレベルのテストパルスＴＰ２を送信した際に、応答信号ｓｔｓがＨレベルであるので、基準電圧源ＳＲのオープン故障が発生していることを認識できる。
【０１５６】
以上説明したように、本発明によれば、コンパレータｃｏｍｐの一方の入力端子に接続される抵抗Ｒ１、Ｒ２の回路故障と、コンパレータｃｏｍｐの他方の入力端子に接続される基準電圧源ＳＲの回路故障とを診断する構成とした。これにより、電源電圧監視回路２０−１内の回路故障を診断することができ、電圧監視機能の喪失を防止して信頼性の向上を図ることが可能になる。
【０１５７】
以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。
【符号の説明】
【０１５８】
１  回路故障診断装置
１−１  電圧監視回路
１ａ  抵抗群
１ｂ  基準電圧源
１ｃ  比較器
１ｄ  スイッチング素子
１ｅ  第１の診断回路
１ｆ  第２の診断回路
１ｇ  結果出力回路
１６  制御回路
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  抵抗
ａ１、ａ３、ａ４  第１の診断回路の端子
ｂ１、ｂ３、ｂ４  第２の診断回路の端子
ＴＰ１、ＴＰ２  試験信号
Ｖｒｅｆ  基準電圧
Ｖａ  電圧信号
ｓｔｓ  応答信号
Ｖ１  電源電圧
Ｖ２  電圧監視後の電源電圧
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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