(57)【要約】【課題】電源電圧の監視において、電圧比較器の障害により監視電圧の上限および下限からの逸脱が検出できない場合があった。また監視電圧が上限および下限の範囲内においては回路出力が変化することがないため障害検出ができないという課題があった。【解決手段】監視電源電圧の所定の範囲からの逸脱を検出する電圧比較器に、回路診断指示信号によって、電圧比較器の入力端子に基準電圧電位、もしくはアース電位とすることによって電圧比較器の回路診断を行なう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を所定の電圧に変換して、監視電源電圧として供給する電源回路と、
前記入力電圧から基準電圧を発生する基準電圧回路と、
前記監視電源電圧をひとつの端子に入力する電圧比較器と、
回路診断指示信号を出力する診断指示レジスタと、を備え、
前記電圧比較器によって監視電源電圧が所定の範囲にあるか否かを監視するとともに、前記診断指示レジスタの回路診断指示信号により、電圧比較器の他の入力端子を基準電圧電位、もしくはアース電位とすることによって、電圧比較器の回路診断を行なうことを特徴とする電源電圧監視機能を有する制御処理装置。
【請求項２】
入力電圧を所定の電圧に変換して、監視電源電圧として供給する電源回路と、
前記入力電圧から基準電圧を発生する基準電圧回路と、
前記基準電圧を電源として、低電圧閾値電圧と過電圧閾値電圧を分圧生成する閾値電圧の生成回路と、
前記低電圧閾値電圧と前記監視電源電圧とを比較する低電圧比較器と、
前記過電圧閾値電圧と前記監視電源電圧とを比較する過電圧比較器と、
低電圧回路診断指示信号と過電圧回路診断指示信号とを出力する診断指示レジスタと、を備え、
前記低電圧比較器と過電圧比較器とによって監視電源電圧が所定の範囲にあるか否かを監視するとともに、前記診断指示レジスタの低電圧回路診断指示信号により、低電圧比較器の低電圧閾値電圧が入力していた端子を基準電圧電位にすることにより、低電圧比較器の回路診断を行い、また前記診断指示レジスタの過電圧回路診断指示信号により、過電圧比較器の過電圧閾値電圧が入力していた端子をアース電位にすることにより、過電圧比較器の回路診断を行なうことを特徴とする電源電圧監視機能を有する制御処理装置。
【請求項３】
入力電圧を所定の電圧に変換して、監視電源電圧として供給する電源回路と、
前記入力電圧から基準電圧を発生する基準電圧回路と、
前記基準電圧を電源として、低電圧閾値電圧と過電圧閾値電圧を分圧生成し、前記低電圧閾値電圧と前記監視電源電圧とを比較する低電圧比較器により前記監視電源電圧の下限からの逸脱を監視するとともに、前記過電圧閾値電圧と前記監視電源電圧とを比較する過電圧比較器により前記監視電源電圧の上限からの逸脱を監視する機能をもつ、前記低電圧比較器と前記過電圧比較器とを備えた検出回路と、
前記検出回路の前記低電圧比較器の低電圧検出信号および前記過電圧比較器の過電圧検出信号を入力して状態表示を行なう状態表示レジスタと、
前記検出回路の前記低電圧比較器が適正に動作しているか否かを診断する低電圧回路診断指示信号および前記過電圧比較器が適正に動作しているか否かを診断する過電圧回路診断指示信号を検出回路に出力する診断指示レジスタと、
前記状態表示レジスタと前記診断指示レジスタのそれぞれの信号を受けて、前記電源回路、もしくは検出回路が異常と判断した場合に電源回路を遮断する指示を出す遮断指示回路と、
前記検出回路の診断を前記診断指示レジスタに指示するとともに、前記状態表示レジスタからの出力信号を受けて、前記遮断指示回路から電源回路の遮断が指示される場合には遮断される前に、遮断されても支障がないように措置をとらせるように指令する指令信号を、前記監視電源電圧を用いている装置に出力する処理装置と、
前記低電圧回路診断指示信号によって、前記低電圧比較器の低電圧閾値電圧の入力する端子を基準電圧にする昇電圧回路と、
前記過電圧回路診断指示信号によって、前記過電圧比較器の過電圧閾値電圧の入力する端子をアース電位にする降電圧回路と、を有し、
前記低電圧回路診断指示信号と、前記過電圧回路診断指示信号とによって、前記検出回路の障害検出を行なうことを特徴とする電源電圧監視機能を有する制御処理装置。
【請求項４】
監視対象となる監視電源電圧を、電圧比較器を用いて、所定の電圧範囲内にあるか否かを監視する方法において、
回路診断指示信号により、電圧比較器の入力端子を基準電圧電位、もしくはアース電位とすることによって、電圧比較器の回路診断を行なうことを特徴とする電源電圧監視方法。
【請求項５】
監視対象となる監視電源電圧を、低電圧比較器と過電圧比較器を用いて、それぞれ基準電圧を分圧して生成した低電圧閾値電圧と、過電圧閾値電圧と、で比較することにより、監視電源電圧が所定の電圧範囲内にあるか否かを監視する方法において、
低電圧回路診断指示信号により、昇電圧回路によって低電圧比較器の低電圧閾値電圧の入力する端子を基準電圧電位に引き上げ、また、過電圧回路診断指示信号により、降電圧回路によって過電圧比較器の過電圧閾値電圧の入力する端子をアース電位へと引き下げることによって、低電圧比較器、および過電圧比較器の回路診断を行なうことを特徴とする請求項４記載の電源電圧監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御装置において、電源電圧を監視する装置、および方法に関する。更に詳しくは、電源電圧を監視する回路の一部に障害が発生した場合にも障害検出を可能とした、電源電圧監視機能を有する制御処理装置、および電源電圧監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子制御装置などにおいては、構成する実装デバイスの電源電圧の低電圧化が進んでいる。この低電圧化にともない電源電圧の下限、および上限の範囲に保つことの重要さが増している。
従来の電子制御装置の電源電圧の監視方法の一例としては特許文献１に示されているように、基準電圧生成部、電圧比較器、論理ブロックなどを用いて、監視電圧の下限および上限からの逸脱を監視する電源電圧監視方法および装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０２０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の電源電圧監視方法および装置の技術は、電圧比較器の障害により監視電源電圧の上限および下限からの逸脱が検出できない場合について配慮がなされておらず、また監視電源電圧が上限および下限の範囲内においては回路出力が変化することがないため障害検出ができないという問題があった。
殊に、巨大なプラント、システムにおいて、チェックすべき箇所が膨大な数におよぶ場合には、個々のチェック箇所が容易に点検、検査ができることが要求される。この検査の一環として、電源電圧範囲、および電源電圧監視に係る検出回路の装置を簡単に点検できなかったという問題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、電源電圧を監視することで適切に障害を検知可能な電源電圧監視機能を有する制御処理装置、および電源電圧監視方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、各発明を以下のように構成した。
すなわち第１の発明は、入力電圧を所定の電圧に変換して、監視電源電圧として供給する電源回路と、前記入力電圧から基準電圧を発生する基準電圧回路と、前記監視電源電圧をひとつの端子に入力する電圧比較器と、回路診断指示信号を出力する診断指示レジスタと、を備え、前記電圧比較器によって監視電源電圧が所定の範囲にあるか否かを監視するとともに、前記診断指示レジスタの回路診断指示信号により、電圧比較器の他の入力端子を基準電圧電位、もしくはアース電位とすることによって、電圧比較器の回路診断を行なう。
【０００７】
以上の構成によれば、監視電源電圧は電圧比較器によって、所定の電圧範囲からの逸脱を監視される。また、指診断指示レジスタからの回路診断指示信号により、電圧比較器が回路診断をされるので、電圧比較器に異常があれば、電圧比較器そのものの障害が検出される。
【０００８】
第２の発明は、監視対象となる監視電源電圧が所定の範囲内にあるか否かを監視する方法において、回路診断指示信号により、電圧比較器の入力端子を基準電圧電位、もしくはアース電位とすることによって、電圧比較器の回路診断を行なう。
【０００９】
かかる方法において、診断指示信号により、電圧比較器が正常であれば監視電源電圧が所定の範囲内にあるか否かを問わず、検出信号が出されるので、電圧比較器の回路診断が行われる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電源電圧を監視することで適切に障害を検知可能な電源電圧監視機能を有する制御処理装置、および電源電圧監視方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の電源電圧監視機能を有する制御処理装置を示す回路ブロック図。
【図２】本発明の一実施形態の検出回路、昇電圧回路、降電圧回路の構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図１と図２を参照して説明する。
（電源電圧監視機能を有する制御処理装置）
図１は電源電圧監視機能を有する制御処理装置の実施形態を示す回路ブロック図である。電源電圧監視機能を有する制御処理装置１００は、電源回路１０１、基準電圧回路１０２、検出回路１０３、状態表示レジスタ１０４、マイクロプロセッサ（処理装置）１０５、診断指示レジスタ１０６、遮断指示回路１０７、昇電圧回路２３１、および降電圧回路２３２で構成されている。
【００１３】
電源電圧監視機能を有する制御処理装置１００に供給された入力電圧１１０は電源回路１０１により電源電圧の変動範囲を監視される監視電源電圧１１１に変換される。この監視電源電圧１１１はマイクロプロセッサ１０５に電源用として供給される。また、監視電源電圧１１１は検出回路１０３に比較用の信号として送られている。
また、監視電源電圧１１１は前記した回路の電源のみならず、図１では不図示とした他の回路、装置の電源にも用いられていることがある。ここで他の回路、装置を不図示とした理由は本実施形態とは直接には関係がないと判断される回路、装置であるためである。
また、入力電圧１１０は状態表示レジスタ１０４、診断指示レジスタ１０６、遮断指示回路１０７、および基準電圧回路１０２の電源に供給されている。
また、入力電圧１１０は基準電圧回路１０２により基準電圧１１２に変換され検出回路１０３に供給される。
【００１４】
検出回路１０３は基準電圧１１２を電源とするとともに、基準電圧１１２から監視電源電圧１１１の下限である低電圧閾値電圧１１４（図２）と、上限である過電圧閾値電圧１１５（図２）を生成（閾値電圧を生成）し、監視電源電圧１１１と比較する。このとき、監視電源電圧の下限からの逸脱を検出した場合、低電圧検出信号２２４を出力し状態表示レジスタ１０４に通知する。また、監視電源電圧の上限からの逸脱を検出した場合、過電圧検出信号２２５を出力し状態表示レジスタ１０４に通知する。状態表示レジスタ１０４は出力信号線１４４を通して、遮断指示回路１０７とマイクロプロセッサ１０５に状態を通知する。
なお、検出回路１０３の具体的な構成については後記する。
【００１５】
また、マイクロプロセッサ１０５は診断指示レジスタ１０６に出力信号線１４６を出しており、マイクロプロセッサ１０５に状態表示レジスタ１０４から監視電源電圧１１１が監視電源電圧の下限から上限の電圧範囲を逸脱したという信号がない場合においても、定期的に診断指示レジスタ１０６に、検出回路１０３に低電圧回路診断指示２２１、もしくは過電圧回路診断指示２２２を出すように信号を送る。
低電圧回路診断指示２２１は昇電圧回路２３１を通して、また、過電圧回路診断指示２２２は降電圧回路２３２を通して、検出回路のそれぞれ、低電圧検出の電圧比較器２１４（図２）と、過電圧検出の電圧比較器２１５（図２）を、強制的に低電圧検出２２４、もしくは過電圧検出２２５の出力信号を出させて検査する。このとき、低電圧回路診断指示２２１もしくは過電圧回路診断指示２２２を出したにもかかわらず、低電圧検出２２４、もしくは過電圧検出２２５の出力信号が得られない場合には検出回路１０３が異常であることが判る。したがって、検出回路１０３の障害検出ができる。
【００１６】
検出回路１０３が異常であると状態表示レジスタ１０４が判断した場合には監視電源電圧１１１が正常な範囲であることが保証できなくなるので、電源回路１０１を遮断して点検を行なうことになる。ただし、診断指示レジスタ１０６から低電圧回路診断指示２２１や過電圧回路診断指示２２２が出されているときは、低電圧検出２２４や過電圧検出２２５が強制的に出力されるので、状態表示レジスタ１０４だけでは判断できない。したがって診断指示レジスタ１０６の状態信号２２３と状態表示レジスタ１０４の出力信号１４４をともに入力した遮断指示回路１０７の判断によって、電源回路１０１に遮断指示信号２２６が出される。
【００１７】
ただし、すぐに電源回路１０１を遮断してしまうと監視電源電圧１１１を電源としている回路、装置の準備が整わないうちに電源を遮断されることになり、誤動作をはじめ様々に不都合が生じる。したがって、まず、マイクロプロセッサ（処理装置）１０５から監視電源電圧１１１を電源としている他の回路、装置（不図示）に電源の遮断の予告と、停止までの手順の信号が出される。この信号は電源が遮断されても支障がないように措置をとらせることを指令する指令信号である。それらが行われてから、電源回路１０１は遮断される。
なお、前記したように他の回路、装置を不図示としたのは本実施形態と直接には関係のない回路、装置だからである。同様の理由で、マイクロプロセッサ１０５からそれらへの信号線も不図示としている。また、マイクロプロセッサ１０５は電源電圧監視機能以外にも用いられているが、本発明とは直接には関係のない機能であるので、それらの説明は省略する。
また、電源回路１０１が遮断された後、必要により電源関連の装置や回路が点検され、修理、もしくは異常がないことが確認されてから、再起動などの措置がとられる。
【００１８】
（検出回路）
図２は検出回路１０３の構成を示す回路ブロック図である。図２において、検出回路１０３の基本構成は電圧比較器２１４、２１５と抵抗２０１、２０２、２０３、２０４からなっている。検出回路１０３には監視電源電圧１１１と、基準電圧１１２と、アース１１３が供給されている。また、不図示であるが入力電圧１１０（図１）も電圧比較器２１４、２１５の電源として供給されている。
基準電圧１１２とアース１１３の間に抵抗２０３と抵抗２０４を直列に接続し、分圧回路を形成している。これにより、抵抗２０３と抵抗２０４の接続点から分圧された低電圧閾値電圧１１４が得られる。また、基準電圧１１２とアース１１３の間に抵抗２０１と抵抗２０２を直列に接続し、分圧回路を形成している。これにより、抵抗２０１と抵抗２０２の接続点から分圧された過電圧閾値電圧１１５が得られる。
低電圧閾値電圧１１４は電圧比較器２１４の−端子（反転入力端子）に接続される。
過電圧閾値電圧１１５は電圧比較器２１５の＋端子（正転入力端子）に接続される。
監視電源電圧１１１は電圧比較器２１４の＋端子（正転入力端子）と電圧比較器２１５の−端子（反転入力端子）に接続される。
監視電源電圧１１１が低電圧閾値電圧１１４の範囲を逸脱して低下すると電圧比較器２１４が低電圧検出信号２２４を出力する（正→負、負電位とはアース電位１１３）。
監視電源電圧１１１が過電圧閾値電圧１１５の範囲を逸脱して上昇すると電圧比較器２１５が過電圧検出信号２２５を出力する（正→負、負電位とはアース電位１１３）。
以上により、低電圧検出２２４もしくは過電圧検出２２５がなされると状態表示レジスタ１０４へ伝達され、監視電源電圧１１１の異常が把握される。
【００１９】
（診断指示）
図１の診断指示レジスタ１０６から、検出回路１０３へ、低電圧回路診断指示２２１、もしくは過電圧回路診断指示２２２の信号が出た場合について説明する。
さて、図２において、破線２３１に囲まれた抵抗２０５、２０６、ＮＰＮバイポーラトランジスタ２０７と、抵抗２０８、２０９、ＰＮＰバイポーラトランジスタ２１０と、で昇電圧回路２３１を構成している。昇電圧回路２３１は電圧比較器２１４の−端子（反転入力端子）の電位を低電圧閾値電圧１１４から基準電圧１１２に引き上げる役目の回路である。
また、破線２３２に囲まれた抵抗２１１、２１２、ＮＰＮバイポーラトランジスタ２１３とで、降電圧回路２３２を構成している。降電圧回路２３２は電圧比較器２１５の＋端子（正転入力端子）の電位を過電圧閾値電圧１１５からアース１１３に引き下げる役目の回路である。
なお、昇電圧回路２３１と降電圧回路２３２の具体的な構成については後記する。
【００２０】
（低電圧回路診断指示と昇電圧回路）
まず、低電圧回路診断指示について説明する。図２において、低電圧回路診断指示２２１に正電位（アース電位１１３より充分高い電位）の信号が入力することによって低電圧回路診断指示がなされたことになる。
低電圧回路診断指示の入力端子２２１は抵抗２０５を経由して、ＮＰＮバイポーラトランジスタ２０７のベースと抵抗２０６の一端に接続される。ＮＰＮバイポーラトランジスタ２０７のエミッタと抵抗２０６の他端はアース１１３に接続されている。ＮＰＮバイポーラトランジスタ２０７のコレクタは抵抗２０８を経由してＰＮＰバイポーラトランジスタ２１０のベースと抵抗２０９の一端に接続されている。ＰＮＰバイポーラトランジスタ２１０のエミッタと抵抗２０９の他端は基準電圧１１２に接続されている。ＰＮＰバイポーラトランジスタ２１０のコレクタは電圧比較器２１４の−端子（反転入力端子）に接続されている。
【００２１】
以上から、低電圧回路診断指示の入力端子２２１に正電位の低電圧回路診断指示信号が入力すると、バイポーラトランジスタ２０７はＮＰＮの構成であるので、ＮＰＮバイポーラトランジスタ２０７のベースに電流が流れ、ＮＰＮバイポーラトランジスタ２０７はオン（ＯＮ）してコレクタに電流が流れ、コレクタはほぼ負電位（アース電位）となる。これにより抵抗２０８を経由してＰＮＰバイポーラトランジスタ２１０のベースの電位をほぼ負電位とする。バイポーラトランジスタ２１０はＰＮＰの構成であるので、ベースの電位がほぼ負電位となるとベースに電流が流れ、ＰＮＰバイポーラトランジスタ２１０はオン（ＯＮ）して、基準電圧１１２がＰＮＰバイポーラトランジスタ２１０のコレクタに流れ込み、電圧比較器２１４の−端子（反転入力端子）の電位をほぼ基準電圧１１２（正電位）にする。その結果、電圧比較器２１４の出力端子である低電圧検出２２４は負電位となる。負電位が低電圧検出２２４から出力されることは低電圧検出の信号が得られたことになる。
【００２２】
以上のように、低電圧回路診断指示２２１は昇電圧回路２３１を経由して、検出回路１０３の中の低電圧検出２２４を行なう電圧比較器２１４の−端子（反転入力端子）を基準電位１１２にすることによって行なう。
なお、低電圧回路診断指示２２１が入力されない場合はバイポーラＮＰＮトランジスタ２０７、およびＰＮＰバイポーラトランジスタ２１０のコレクタに電流は流れないので電圧比較器２１４の−端子（反転入力端子）は低電圧閾値電圧１１４のままである。
【００２３】
（過電圧回路診断指示と降電圧回路）
また、過電圧回路診断指示の入力端子２２２に正電位（アース電位１１３より高い電位）の信号が入力することによって過電圧回路診断指示がなされたことになる。過電圧回路診断指示の入力端子２２２は抵抗２１１を経由して、ＮＰＮバイポーラトランジスタ２１３のベースと抵抗２１２の一端に接続される。ＮＰＮバイポーラトランジスタ２１３のエミッタと抵抗２１２の他端はアース１１３に接続されている。ＮＰＮバイポーラトランジスタ２１３のコレクタは電圧比較器２１５の＋端子（正転入力端子）に接続されている。
【００２４】
以上から、過電圧回路診断指示の入力端子２２２に正電位の過電圧回路診断指示信号が入力すると、ＮＰＮバイポーラトランジスタ２１３のベースに電流が流れるとともにコレクタに電流が流れる。コレクタは負電位（アース電位）となって電圧比較器２１５の＋端子（正転入力端子）の電位をアース１１３（負電位）にするので、電圧比較器２１５の出力端子である過電圧検出２２５は負電位となる。負電位が過電圧検出２２５から出力されることは過電圧検出の信号が得られたことになる。
また、過電圧回路診断指示２２２が入力されない場合はＮＰＮバイポーラトランジスタ２１３のコレクタに電流は流れないので電圧比較器２１５の＋端子（正転入力端子）は過電圧閾値電圧１１５のままである。
【００２５】
（その他の実施形態）
本発明は前記の実施形態に限定されるものではない。以下に例をあげる。
以上においては、巨大なプラント、システムにおいて、チェックすべき箇所が膨大な数におよぶ場合を主に想定し、個々のチェック箇所が容易に点検、検査できる手法として説明してきたが、電源電圧を監視するのみならず、定期的に回路診断を行い、検出回路そのものを診断する手法は小型のシステム、装置においても有効な方法である。
【００２６】
また、状態表示レジスタ、診断指示レジスタ、監視電源電圧を電源としている回路、装置、を制御、処理するのにマイクロプロセッサ（処理装置）を使用する例を示したが、機能としては制御、処理装置であるので、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ、Micro Processing Unit）のみならず、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようにより機能の高いものでもよいし、また、前記各回路を制御するだけの場合にはもっと回路規模の少ない制御回路でもよい。
【００２７】
また、昇電圧回路、降電圧回路においてはバイポーラトランジスタを用いたがＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）でもよい。
また、昇電圧回路、降電圧回路の具体的構成は様々に可能であり、また信号の正負はどのようにでも決めることができる。
【００２８】
また、低電圧閾値電圧や過電圧閾値電圧を抵抗素子による分圧で生成していたが、ＭＯＳＦＥＴによる分圧や、コンデンサによる分圧で生成してもよい。ＭＯＳＦＥＴやコンデンサによる分圧は低消費電力化を目指すときに有効な手段となる。
また、検出回路、昇電圧回路、降電圧回路は個別部品を集約してボード上に構成してもよく、また全体の回路を集積回路（ＩＣ）に１チップ化してもよい。
【００２９】
また、状態表示レジスタ１０４、診断指示レジスタ１０６、遮断指示回路１０７、電圧比較器２１４、２１５の電源は入力電圧１１０を用いた例を示したが、監視電源電圧１１１を用いることも可能である。
【００３０】
以上説明した本実施形態によれば、監視電源電圧が上限および／または下限の範囲内に保たれているのを監視するとともに、電源電圧を監視する電圧比較器そのものを診断回路によって診断することにより、電圧比較器の異常（障害）を検査することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
情報処理分野を含め、低電圧で動作するデバイスを構成要素として持ち、電源電圧の許容される変動範囲が狭く、かつ異常の場合には速やかに対処が求められる機器の電源監視方法として、広く使用される可能性がある。
【符号の説明】
【００３２】
１００  電源電圧監視機能を有する制御処理装置
１０１  電源回路
１０２  基準電圧回路
１０３  検出回路（閾値電圧の生成回路）
１０４  状態表示レジスタ
１０５  マイクロプロセッサ（処理装置）
１０６  診断指示レジスタ
２３１  昇電圧回路
２３２  降電圧回路
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０８、２０９、２１１、２１２  抵抗
２０７、２１３  ＮＰＮバイポーラトランジスタ
２１０  ＰＮＰバイポーラトランジスタ
２１４  電圧比較器（低電圧比較器）
２１５  電圧比較器（過電圧比較器）
【図１】
2011033519.tif 000003
【図２】
2011033519.tif 000004