(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電圧を定電圧回路から出力される第２電圧に応じて昇圧した昇圧電圧を生成する昇圧手段と、
前記昇圧手段の故障を診断する場合に、前記昇圧電圧と前記第１電圧との差分値と、前記第２電圧と接地電位との差分値と、を比較して比較結果を出力する、または前記昇圧電圧と前記第２電圧との差分値と、前記第１電圧と接地電位との差分値と、を比較して比較結果を出力する比較回路と、
を備えた昇圧システム。
【請求項２】
前記比較回路は、シングル反転増幅器と、前記シングル反転増幅器の入力に並列に接続された第１コンデンサ及び第２コンデンサと、前記第１電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続する第１スイッチング素子と、前記昇圧電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続する第２スイッチング素子と、前記第２電圧が入力されるように前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続する第３スイッチング素子と、前記接地電位が入力されるように前記第２コンデンサを接地するための第４スイッチング素子と、前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させる第５スイッチング素子と、を備えた、請求項１に記載の昇圧システム。
【請求項３】
前記第２電圧に基づいて第１基準電圧及び第２基準電圧のいずれかを生成して出力する基準電圧生成回路と、
前記第１電圧が入力されるように前記第１コンデンサに接続された前記第１スイッチング素子と前記昇圧手段とを接続する第６スイッチング素子と、
前記接地電位が入力されるように前記第１スイッチング素子を接地するための第７スイッチング素子と、
前記昇圧電圧が入力されるように前記第１コンデンサに接続された前記第２スイッチング素子と前記昇圧手段とを接続する第８スイッチング素子と、
前記第１基準電圧または前記第２基準電圧が入力されるように前記第１コンデンサに接続された前記第２スイッチング素子と前記基準電圧生成回路とを接続する第９スイッチング素子と、
を備えた、請求項２に記載の昇圧システム。
【請求項４】
前記比較回路は、シングル反転増幅器と、前記シングル反転増幅器の入力に並列に接続された第１コンデンサ及び第２コンデンサと、前記第２電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続する第１スイッチング素子と、前記昇圧電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続する第２スイッチング素子と、前記第１電圧が入力されるように前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続する第３スイッチング素子と、前記接地電位が入力されるように前記第２コンデンサを接地するための第４スイッチング素子と、前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させる第５スイッチング素子と、を備えた、請求項１に記載の昇圧システム。
【請求項５】
前記第２電圧に基づいて第１基準電圧及び第２基準電圧のいずれかを生成して出力する基準電圧生成回路と、
前記第２電圧が入力されるように前記第１コンデンサに接続された前記第１スイッチング素子と前記昇圧手段とを接続する第６スイッチング素子と、
前記接地電位が入力されるように前記第１スイッチング素子を接地するための第７スイッチング素子と、
前記昇圧電圧が入力されるように前記第１コンデンサに接続された前記第２スイッチング素子と前記昇圧手段とを接続する第８スイッチング素子と、
前記第１基準電圧または前記第２基準電圧が入力されるように前記第１コンデンサに接続された前記第２スイッチング素子と前記基準電圧生成回路とを接続する第９スイッチング素子と、
を備えた、請求項４に記載の昇圧システム。
【請求項６】
前記定電圧回路は、前記第１電圧に応じて前記第２電圧を生成して出力する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の昇圧システム。
【請求項７】
前記比較結果に基づいて、前記昇圧手段の故障の診断を行う診断手段を備えた、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の昇圧システム。
【請求項８】
請求項２に記載の昇圧システムにおいて、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第１コンデンサに前記第１電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続する工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地する工程と、
を備えた診断方法。
【請求項９】
請求項４に記載の昇圧システムにおいて、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第１コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第１電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続する工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地する工程と、
を備えた診断方法。
【請求項１０】
請求項３に記載の昇圧システムにおいて、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第１コンデンサに前記第１電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続する工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地する工程と、
を備えた前記昇圧手段の診断工程と、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子及び前記第７スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地して、前記第１コンデンサに前記接地電位と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子及び前記第９スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサに前記第１基準電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続すると共に、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地する工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子及び前記第９スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサに前記第２基準電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続すると共に、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地する工程と、
を備えた前記比較回路の診断工程と、
を備えた診断方法。
【請求項１１】
請求項５に記載の昇圧システムにおいて、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第１コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第１電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続する工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地する工程と、
を備えた前記昇圧手段の診断工程と、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子及び前記第７スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地して、前記第１コンデンサに前記接地電位と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子及び前記第９スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサに前記第１基準電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続すると共に、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地する工程と、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子及び前記第９スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサに前記第２基準電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続すると共に、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地する工程と、
を備えた前記比較回路の診断工程と、
を備えた診断方法。
【請求項１２】
請求項２に記載の昇圧システムの前記昇圧手段を自己診断する処理をコンピュータに実行させるための診断プログラムであって、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第１コンデンサに前記第１電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続するステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地するステップと、
を備えた処理をコンピュータに実行させるための診断プログラム。
【請求項１３】
請求項４に記載の昇圧システムの前記昇圧手段を自己診断する処理をコンピュータに実行させるための診断プログラムであって、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第１コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第１電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続するステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地するステップと、
を備えた処理をコンピュータに実行させるための診断プログラム。
【請求項１４】
請求項３に記載の昇圧システムの前記昇圧手段及び前記比較回路を自己診断する処理をコンピュータに実行させるための診断プログラムであって、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第１コンデンサに前記第１電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続するステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地するステップと、
を備えた前記昇圧手段の診断ステップと、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子及び前記第７スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地して、前記第１コンデンサに前記接地電位と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子及び前記第９スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサに前記第１基準電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続すると共に、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地するステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子及び前記第９スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサに前記第２基準電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続すると共に、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地するステップと、
を備えた前記比較回路の診断ステップと、
を備えた処理をコンピュータに実行させるための診断プログラム。
【請求項１５】
請求項５に記載の昇圧システムの前記昇圧手段及び前記比較回路を自己診断する処理をコンピュータに実行させるための診断プログラムであって、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第１コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第１電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続するステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地するステップと、
を備えた前記昇圧手段の診断ステップと、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子及び前記第７スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地して、前記第１コンデンサに前記接地電位と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子及び前記第９スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサに前記第１基準電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続すると共に、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地するステップと、
前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子及び前記第９スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサに前記第２基準電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続すると共に、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地するステップと、
を備えた前記比較回路の診断ステップと、
を備えた処理をコンピュータに実行させるための診断プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧システム、診断方法、及び診断プログラム、特に昇圧手段の自己診断を行う昇圧システム、診断方法、及び診断プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電池セル等の電源の電源電圧を昇圧した昇圧電圧を生成する昇圧回路が知られており、当該昇圧回路の故障を診断する装置や方法がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、可逆回転型モータ駆動回路のハイサイド側のスイッチング素子の駆動電源を発生させる昇圧回路に適用される故障診断方法および装置が記載されている。特許文献１では、昇圧電圧ＶＳと電源電位ＶＶＢの２倍の電圧とをＣＰＵにより比較することにより、昇圧回路の故障診断を行っている。
【０００４】
一方、比較回路（コンパレータ）として、特許文献２に記載のコンデンサを並列に接続したチョッパ型コンパレータが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１２５５８６号公報
【特許文献２】特開２０１０−９７５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、昇圧電圧ＶＳと電源電位ＶＶＢの２倍の電圧とをＣＰＵにおいて比較するために、ＣＰＵが故障診断のために占有されてしまい、他の処理の遅延につながるという問段がある。
【０００７】
また、昇圧電圧ＶＳがＡＤ変換されてＣＰＵに入力される際、一定の電圧値にＧＮＤに接続されて分割抵抗を用いて分圧する必要があるため、分圧の際にＧＮＤに接続された電源線から電力を消費してしまうという問題が起きる。また、分割抵抗の抵抗素子に検出電流を流す必要があるが、当該抵抗素子は、昇圧回路から出力された昇圧出力電流が故障診断のために消費してしまうのを抑えるために、なるべく抵抗値を大きくする必要があるが、得られる抵抗値には、限界があり、故障診断のために消費してしまう昇圧出力電流を、抵抗値で制限される電流以下にできないという問題が起きる。
【０００８】
本発明は、上述した問題を解決するために提案されたものであり、ＣＰＵによる比較動作を行うことなく、かつ、電力・電流の消費を抑えて適切に昇圧手段の昇圧機能を診断することができる、昇圧システム、診断方法、及び診断プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の昇圧システムは、第１電圧を定電圧回路から出力される第２電圧に応じて昇圧した昇圧電圧を生成する昇圧手段と、前記昇圧手段の故障を診断する場合に、前記昇圧電圧と前記第１電圧との差分値と、前記第２電圧と接地電位との差分値と、を比較して比較結果を出力する、または前記昇圧電圧と前記第２電圧との差分値と、前記第１電圧と接地電位との差分値と、を比較して比較結果を出力する比較回路と、を備える。
【００１０】
請求項２に記載の昇圧システムは、請求項１に記載の昇圧システムにおいて、前記比較回路は、シングル反転増幅器と、前記シングル反転増幅器の入力に並列に接続された第１コンデンサ及び第２コンデンサと、前記第１電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続する第１スイッチング素子と、前記昇圧電圧が入力されるように前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続する第２スイッチング素子と、前記第２電圧が入力されるように前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続する第３スイッチング素子と、前記接地電位が入力されるように前記第２コンデンサを接地するための第４スイッチング素子と、前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させる第５スイッチング素子と、を備えた。
【００１１】
請求項８に記載の診断方法は、請求項２に記載の昇圧システムにおいて、前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第１コンデンサに前記第１電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させる工程と、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続する工程と、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地する工程と、を備える。
【００１２】
請求項１２に記載の診断プログラムは、請求項２に記載の昇圧システムの前記昇圧手段を自己診断する処理をコンピュータに実行させるための診断プログラムであって、前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第１スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第１コンデンサに前記第１電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、前記第５スイッチング素子をオンにして前記シングル反転増幅器の入力と出力とを短絡させた状態で、前記第３スイッチング素子をオンにして前記第２コンデンサと前記昇圧手段とを接続して、前記第２コンデンサに前記第２電圧と前記シングル反転増幅器の自己閾値電圧との差を充電させるステップと、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第２スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサと前記昇圧手段とを接続するステップと、前記第５スイッチング素子をオフにした状態で、前記第４スイッチング素子をオンにして前記第１コンデンサを接地するステップと、を備えた処理をコンピュータに実行させるためのものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＣＰＵによる比較動作を行うことなく、かつ、電力・電流の消費を抑えて適切に昇圧手段の昇圧機能を診断することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態に係る昇圧システムの概略構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る昇圧システムの概略構成の一例を示す回路図である。
【図３】第１の実施の形態に係る昇圧動作における昇圧システムの状態を示した回路図である。
【図４】第１の実施の形態に係る昇圧動作における昇圧システムの状態を示した回路図である。
【図５】第１の実施の形態に係る昇圧回路故障診断動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施の形態に係る昇圧回路故障診断動作のイニシャライズ動作における昇圧システムの状態を示した回路図である。
【図７】第１の実施の形態に係る昇圧回路故障診断動作の比較動作における昇圧システムの状態を示した回路図である。
【図８】第２の実施の形態に係る昇圧システムの概略構成の一例を示す概略構成図である。
【図９】第２の実施の形態に係る昇圧システムの概略構成の一例を示す回路図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る昇圧回路故障診断動作及びコンパレータ診断動作全体の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態に係る昇圧回路故障診断動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施の形態に係る昇圧回路故障診断動作のイニシャライズ動作における昇圧システムの状態を示した回路図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る昇圧回路故障診断動作の比較動作における昇圧システムの状態を示した回路図である。
【図１４】第２の実施の形態に係るコンパレータ診断動作１の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１５】第２の実施の形態に係るコンパレータ診断動作１のイニシャライズにおける昇圧システムの状態を示した回路図である。
【図１６】第２の実施の形態に係るコンパレータ診断動作１の比較動作１における昇圧システムの状態を示した回路図である。
【図１７】第２の実施の形態に係るコンパレータ診断動作２の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１８】第２の実施の形態に係るコンパレータ診断動作１の比較動作２における昇圧システムの状態を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施の形態］
【００１６】
まず、以下、図面を参照して本発明の基本構成となる、第１の実施の形態の昇圧システムについて詳細に説明する。
【００１７】
まず、本実施の形態の昇圧システムの構成について説明する。本実施の形態の昇圧システムの概略構成の一例の概略構成図を図１に示す。図１に示した本実施の形態の昇圧システム１０は、昇圧部１２、比較回路１４、検出回路１６、及び記憶部１８を備えて構成されており、昇圧部１２の昇圧回路２０の故障を自己診断する機能を備えている。
【００１８】
昇圧部１２は、昇圧回路２０、電源２２、及び定電圧回路２４を備えて構成されている。昇圧回路２０は、電源２２の電源電圧ＶＣＣを定電圧回路２４で生成された定電圧Ｖｒｅｆに応じて昇圧した昇圧電圧ＶＣＣＵＰを生成し、出力する機能を有するものである（詳細後述)。
【００１９】
比較回路１４は、入力された電圧値を比較し、比較結果である出力ＯＵＴ（Ｈレベル、Ｌレベルを示す論理値）を出力する機能を有するものであり、本実施の形態では、具体的一例としてチョッパ型コンパレータ１４で構成されている（詳細後述）。
【００２０】
検出回路１６は、比較回路１４から出力される出力ＯＵＴに基づいて昇圧回路２０の故障を検出（診断）するための機能を有する論理回路である。検出回路１６は、外部から故障診断を実行するよう指示を受けると、比較回路１４に備えられた各スイッチング素子（詳細後述）のオン、オフを制御する制御信号を出力する。
【００２１】
記憶部１８は、比較回路１４から出力された出力ＯＵＴ（Ｈレベル、Ｌレベルを示す論理値）を記憶する機能を有するものであり、具体的一例としては、レジスタ等が挙げられる。本実施の形態では、記憶部１８に記憶（格納）される論理値に基づいて、昇圧回路２０の故障診断を行う。
【００２２】
図２に本実施の形態の昇圧システム１０の概略構成の一例の回路図を示す。なお、図２では、検出回路１６及び記憶部１８の記載を省略している。
【００２３】
図２に示すように、本実施の形態の昇圧部１２は、昇圧回路２０、電源電圧ＶＣＣの電源２２、定電圧回路２４、及びコンデンサＣｏｕｔを備えて構成されている。
【００２４】
本実施の形態の定電圧回路２４は、電源電圧ＶＣＣを用いて、定電圧Ｖｒｅｆを生成する機能を有している。また、昇圧回路２０は、コンデンサＣＣ１、及びスイッチング素子ＳＷＵＰ１−Ａ、ＳＷＵＰ２−Ａ、ＳＷＵＰ１−Ｂ、ＳＷＵＰ２−Ｂを備えて構成されている。
【００２５】
まず、本実施の形態の昇圧部１２における昇圧回路２０による昇圧動作について説明する。図３及び図４は、本実施の形態の昇圧部１２（昇圧回路２０）の昇圧動作における昇圧システム１０の状態を示した回路図である。
【００２６】
まず、図３に示すように、スイッチング素子ＳＷＵＰ１−Ａ、ＳＷＵＰ２−Ａをオンに、スイッチング素子ＳＷＵＰ１−Ｂ、ＳＷＵＰ２−Ｂをオフにする。これにより、コンデンサＣｏｕｔには、電源２２より電源電圧ＶＣＣが充電された状態になると共に、コンデンサＣＣ１には、定電圧回路２４より定電圧Ｖｒｅｆが充電された状態になる。
【００２７】
次に、図４に示すように、スイッチング素子ＳＷＵＰ１−Ａ、ＳＷＵＰ２−Ａをオフ状態に、スイッチング素子ＳＷＵＰ１−Ｂ、ＳＷＵＰ２−Ｂをオン状態にする。これにより、コンデンサＣｏｕｔとコンデンサＣＣ１とが並列に接続された状態になり、電源電圧ＶＣＣに定電圧Ｖｒｅｆが加えられた昇圧電圧ＶＣＣＵＰが生成され、昇圧部１２から出力される。
【００２８】
本実施の形態の昇圧部１２（昇圧回路２０）では、これらの動作を繰り返すことにより、電源電圧ＶＣＣが定電圧Ｖｒｅｆにより昇圧電圧ＶＣＣＵＰに昇圧されて出力される。
【００２９】
次に、本実施の形態の昇圧システム１０における昇圧部１２（昇圧回路２０）の故障診断について説明する。
【００３０】
本実施の形態の昇圧システム１０では、比較回路１４は、チョッパ型コンパレータとして構成されている。比較回路１４は、スイッチング素子ＳＷＣ１−Ａ、ＳＷＣ２−Ａ、ＳＷＣ１−Ｂ、ＳＷＣ２−Ｂ、コンデンサＣ１、Ｃ２、スイッチング素子ＳＷＣ３、自己閾値電圧Ｖｘのシングル反転増幅器ＮＡＭＰ、及びラッチ回路（Ｌａｔｃｈ）３０を備えて構成されている。
【００３１】
スイッチング素子ＳＷＣ１−Ａは、電源電圧ＶＣＣが入力されるように昇圧部１２をコンデンサＣ１に接続し、スイッチング素子ＳＷＣ２−Ａは、定電圧Ｖｒｅｆが入力されるように昇圧部１２をコンデンサＣ１に接続する。また、スイッチング素子ＳＷＣ１−Ｂは、昇圧電圧ＶＣＣＵＰが入力されるように昇圧部１２をコンデンサＣ２に接続し、スイッチング素子ＳＷＣ２−Ｂは、ＧＮＤ（本実施の形態では、ＧＮＤ電位＝電圧ＶＳＳとしている）をコンデンサＣ２に接続する。
【００３２】
ラッチ回路３０は、シングル反転増幅器ＮＡＭＰの出力電圧から論理値（Ｈレベル及びＬレベル）を確定して出力する機能を有するものである。
【００３３】
本実施の形態の昇圧システム１０における昇圧部１２（昇圧回路２０）の故障診断動作について説明する。本実施の形態の昇圧回路の故障診断動作は、イニシャライズ動作と、比較動作（本実施の形態では、診断動作を含む）にわけられる。本実施の形態の昇圧回路２０の故障診断動作全体の流れの一例のフローチャートを図５に示す。また、図６には、イニシャライズ動作における昇圧システム１０の状態を示した回路図を、図７には、比較動作における昇圧システム１０の状態を示した回路図を示す。
【００３４】
ステップ１００では、比較回路１４のスイッチング素子ＳＷＣ３をオンにする。これにより、比較回路１４のシングル反転増幅器ＮＡＭＰの入力信号線Ｌｘの電圧はシングル反転増幅器ＮＡＭＰの自己閾値電圧Ｖｘになる。
【００３５】
次のステップ１０２では、比較回路１４のスイッチング素子ＳＷＣ１−Ａ、ＳＷＣ２−Ａをオンにする（図６参照）。これにより、コンデンサＣ１には、電源電圧ＶＣＣと、自己閾値電圧Ｖｘとの差（電源電圧ＶＣＣ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態になる。また、コンデンサＣ２には、定電圧Ｖｒｅｆと、自己閾値電圧Ｖｘとの差（定電圧Ｖｒｅｆ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態になる。このときのコンデンサＣ１、Ｃ２の電荷Ｑ１、Ｑ２は、コンデンサＣ１、Ｃ２の静電容量をそれぞれ、静電容量Ｃ１、Ｃ２とすると、以下の（１）式、及び（２）式で表される。
【００３６】
Ｑ１＝Ｃ１×（ＶＣＣ−Ｖｘ）  ・・・（１）
【００３７】
Ｑ２＝Ｃ２×（Ｖｒｅｆ−Ｖｘ）  ・・・（２）
【００３８】
なお、当該ステップ１００及び１０２が本実施の形態のイニシャライズ動作に該当する。
【００３９】
イニシャライズ動作が終了すると次のステップ１０４では、比較回路１４のスイッチング素子ＳＷＣ３をオフにする（図７参照）。これにより、シングル反転増幅器ＮＡＭＰの入力Ｌｘの電圧はＨｉインピーダンス状態になり、上述のイニシャライズ動作で充電されたコンデンサＣ１、Ｃ２の電荷Ｑ１、Ｑ２が保存された状態になる。
【００４０】
次のステップ１０６では、比較回路１４のスイッチング素子ＳＷＣ１−Ａ、ＳＷＣ２−Ａをオフにすると共に、スイッチング素子ＳＷＣ１−Ｂ、ＳＷＣ２−Ｂをオンにする（図７参照）。このときの入力信号線Ｌｘの電圧を電圧Ｖｘ’とし、コンデンサＣ１、Ｃ２の電荷を電荷Ｑ１’、Ｑ２’とすると、電荷Ｑ１’、Ｑ２’は、以下の（３）式、（４）式で表される。
【００４１】
Ｑ１’＝Ｃ１×（ＶＣＣＵＰ−Ｖｘ’）  ・・・（３）
【００４２】
Ｑ２’＝Ｃ２×（ＶＳＳ−Ｖｘ）  ・・・（４）
【００４３】
ここで、イニシャライズ動作時と、比較動作時で、コンデンサＣ１、Ｃ２の静電容量Ｃ１、Ｃ２は、変化していないため、以下の（５）式で表される関係が成り立つ。
【００４４】
Ｑ１＋Ｑ２＝Ｑ１’＋Ｑ２’  ・・・（５）
【００４５】
従って、上記（１）〜（５）式より、
【００４６】
Ｖｘ’−Ｖｘ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×（（ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ））  ・・・（６）
【００４７】
となる。
【００４８】
ここで、シングル反転増幅器ＮＡＭＰの出力電圧をＶｎａｍｐｏｕｔ、利得をＧｎａｍｐとすると、以下の（７）式となる。
【００４９】
Ｖｎａｍｐｏｕｔ＝−Ｇｎａｍｐ×（Ｖｘ’−Ｖｘ）  ・・・（７）
【００５０】
利得Ｇｎａｍｐが充分に高い場合、シングル反転増幅器ＮＡＭＰの出力論理は、電圧Ｖｘ’−自己閾値電圧Ｖｘの正負で決定する。電圧Ｖｘ’−自己閾値電圧Ｖｘの正負は、上記（６）式より、（ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ）で決定する。
【００５１】
ここで、昇圧回路２０が正常に機能していれば、昇圧電圧ＶＣＣＵＰ＝電源電圧ＶＣＣ＋定電圧Ｖｒｅｆであるため、ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ＝Ｖｒｅｆ−ＶＳＳである。従って、静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２の関係となるように、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量比を予め設定しておけば、以下の（８）式が成り立つ。
【００５２】
Ｖｘ’−Ｖｘ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×（（ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ））＞０    ・・・（８）
【００５３】
これにより、比較回路１４の出力ＯＵＴ＝Ｌレベルになる。
【００５４】
一方、この場合において、昇圧回路２０が正常に機能していなければ、ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ＜Ｖｒｅｆ−ＶＳＳとなり、
【００５５】
Ｖｘ’−Ｖｘ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×（（ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ））＜０    ・・・（９）
【００５６】
となるため、比較回路１４の出力ＯＵＴ＝Ｈレベルになる。
【００５７】
次のステップ１０８では、比較回路１４より出力された出力ＯＵＴを検出し、次のステップ１１０では、出力ＯＵＴがＨレベルか、Ｌレベルかを判断する。Ｌレベルの場合は、ステップ１１２へ進み、上述の通り、昇圧回路２０の故障が無い（正常に動作している）と診断した後、本動作を終了する。一方、Ｈレベルの場合は、ステップ１１４へ進み、上述の通り、昇圧回路２０の故障が有る（正常に動作していない）と診断する。故障が有る場合は、ステップ１１６へ進み、昇圧回路２０の動作を停止させる等、所定の措置を行った後、本処理を終了する。
【００５８】
本実施の形態では、出力ＯＵＴの結果が、表１のようになる。
【００５９】
【表１】
0005718067.tif 000002
以上説明したように、本実施の形態の昇圧システム１０では、イニシャライズ動作により、比較回路１４のコンデンサＣ１に電源電圧ＶＣＣと、自己閾値電圧Ｖｘとの差（電源電圧ＶＣＣ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態にし、かつコンデンサＣ２に定電圧Ｖｒｅｆの電圧と、自己閾値電圧Ｖｘとの差（定電圧Ｖｒｅｆ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態にする。比較動作では、昇圧電圧ＶＣＣＵＰが入力されるように昇圧部１２とコンデンサＣ１とを接続し、ＧＮＤ電圧ＶＳＳが入力されるようにＧＮＤとコンデンサＣ２とを接続し、出力ＯＵＴ＝Ｌレベルならば、昇圧回路２０に故障が無いと診断し、出力ＯＵＴ＝Ｈレベルならば、故障が有ると診断する。
【００６０】
このように本実施の形態では、比較回路１４により、昇圧電圧ＶＣＣＵＰと電源電圧ＶＣＣとの差分値と、定電圧ＶｒｅｆとＧＮＤ電圧ＶＳＳとの差分値とを比較することにより、昇圧回路２０で生成された昇圧電圧ＶＣＣＵＰが適切な値であるか（昇圧されているかいないか）を診断することができ、従来のようにＣＰＵを用いずともハード（回路）的に診断を行うことができる。従って、ＣＰＵを昇圧回路２０の故障診断に占有されることがなく、他の処理に用いることがきる、という効果が得られる。
【００６１】
また、昇圧回路２０の故障の診断のために昇圧回路２０の出力より消費する電流は、イニシャライズ動作の際に比較回路１４のコンデンサＣ１、Ｃ２への充電電流であるが、コンデンサＣ１、Ｃ２の比精度が比悪動作に影響を及ぼさないまで可能な限り、小さくすることが出来るため、故障診断のために昇圧回路２０の出力電流を消費してしまうのを抑制することができる、という効果が得られる。
【００６２】
［第２の実施の形態］
【００６３】
以下、図面を参照して本発明の第２の実施の形態の昇圧システムについて詳細に説明する。
【００６４】
図８に、本実施の形態の昇圧システム４０の概略構成の一例の概略構成図を示す。なお、本実施の形態において、第１の実施の形態と略同様の構成、及び動作については、その旨を記載し、詳細な説明を省略する。
【００６５】
本実施の形態の昇圧システム４０は、第１の実施の形態と同様に、昇圧部１２（昇圧回路２０）の故障診断を行う機能に加えて、比較回路１４の比較機能の診断を行う機能を備えている。そのため、比較回路１４の比較機能の診断を行うために、本実施の形態の昇圧システム４０は、コンパレータ基準電圧スイッチ４２及び入力切替スイッチ４４を備えて構成されている。昇圧部１２、比較回路１４、検出回路１６、及び記憶部１８については、第１の実施の形態と略同様の構成及び動作であるため、詳細な説明を省略する。
【００６６】
図９に本実施の形態の昇圧システム４０の概略構成の一例の回路図を示す。なお、図９では、検出回路１６及び記憶部１８の記載を省略している。
【００６７】
図９に示すように、本実施の形態の昇圧システム４０は、比較回路１４の比較機能の診断に用いられるコンパレータ基準電圧スイッチ４２及び入力切替スイッチ４４を備えている。入力切替スイッチ４４は、比較回路１４のコンデンサＣ１への入力を切り替える機能を有するものであり、入力元を切り替えるためのスイッチング素子ＳＷ４−Ａ、ＳＷ４−Ｂ、ＳＷ４−Ｃ、ＳＷ４−Ｄを備えて構成されている。
【００６８】
また、コンパレータ基準電圧スイッチ４２は、比較回路１４の故障診断に用いられる基準電圧を、基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧Ｖｒｅｆ２（基準電圧Ｖｒｅｆ１＞基準電圧Ｖｒｅｆ２）とで切り替える機能を有するものであり、昇圧部１２の定電圧回路２８で生成された定電圧Ｖｒｅｆを、抵抗分割して基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を生成するための、互いに直列に接続された抵抗素子Ｒｒｅｆ１、Ｒｒｅｆ２、Ｒｒｅｆ３、及び基準電圧を切り替えるためのスイッチング素子ＳＷ５−Ｈ、ＳＷ５−Ｌを備えて構成されている。抵抗素子Ｒｒｅｆ１の一端は、定電圧回路２４に接続されている。また、抵抗素子Ｒｒｅｆ３の一端は、ＧＮＤ電位（＝電圧ＶＳＳ）に接地されている。また、スイッチング素子ＳＷ５−Ｈがオン、スイッチング素子ＳＷ５−Ｌがオフすることにより、生成された基準電圧Ｖｒｅｆ１がコンパレータ基準電圧スイッチ４２から出力され、スイッチング素子ＳＷ５−Ｌがオン、スイッチング素子ＳＷ５−Ｈがオフすることにより、生成された基準電圧Ｖｒｅｆ２がコンパレータ基準電圧スイッチ４２か出力される。
【００６９】
本実施の形態の昇圧システム１０における、昇圧部１２（昇圧回路２０）の故障診断動作及び比較回路１４の比較機能の診断動作について説明する。なお、本実施の形態では、一例として、昇圧部１２（昇圧回路２０）の故障診断動作に続いて比較回路１４の比較機能の診断動作を行う場合について説明する。本実施の形態における当該動作全体の流れの一例のフローチャートを図１０に示す。なお、ここでは、全体の流れを示し、各動作の詳細については後述する。
【００７０】
ステップ２００では、昇圧回路２０の故障診断動作におけるイニシャライズ動作を行い、次のステップ２０２では、昇圧回路２０の故障診断動作における比較動作を行う。これにより、昇圧回路２０の故障が診断される。
【００７１】
次のステップ２０４では、比較回路１４の比較機能の診断動作（コンパレータ診断１）におけるイニシャライズ動作を行い、次のステップ２０６では、比較回路１４の比較機能の診断動作（コンパレータ診断１）における比較動作（比較動作１）を行う。引き続き次のステップ２０８では、比較回路１４の比較機能の診断動作（コンパレータ診断２）におけるイニシャライズ動作を行い、次のステップ２１０では、比較回路１４の比較機能の診断動作（コンパレータ診断２）における比較動作（比較動作２）を行った後、本処理を終了する。これにより、比較回路１４が診断される。
【００７２】
次に、上述（図１０）の各動作について詳細に説明する。
【００７３】
まず、本実施の形態の昇圧システム４０における昇圧部１２（昇圧回路２０）の故障診断動作（図１０のステップ２００、２０２）について説明する。本実施の形態の昇圧回路の故障診断動作は、第１の実施の形態と略同様の動作であり、イニシャライズ動作と、比較動作（本実施の形態では、診断動作を含む）にわけられる。本実施の形態の昇圧回路の故障診断動作全体の流れの一例のフローチャートを図１１に示す。また、図１２には、イニシャライズ動作における昇圧システム４０の状態を示した回路図を、図１３には、比較動作における昇圧システム４０の状態を示した回路図を示す。
【００７４】
ステップ３００では、入力切替スイッチ４４のスイッチング素子ＳＷ４−Ａをオンにする（図１２参照）。これにより、比較回路１４のコンデンサＣ１に電源電圧ＶＣＣが入力されるようになる。
【００７５】
イニシャライズ動作に該当する、次のステップ３０２は、第１の実施の形態（図５参照）のステップ１００に、ステップ３０４は、ステップ１０２に、それぞれ対応している。これらのステップにより、コンデンサＣ１には、電源電圧ＶＣＣと、自己閾値電圧Ｖｘとの差（電源電圧ＶＣＣ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態になる。また、コンデンサＣ２には、定電圧Ｖｒｅｆと、自己閾値電圧Ｖｘとの差（定電圧Ｖｒｅｆ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態になる。
【００７６】
イニシャライズ動作が終了すると次のステップ３０６では、入力切替スイッチ４４のスイッチング素子ＳＷ４−Ａをオフにすると共に、スイッチング素子ＳＷ４−Ｂをオンにする（図１３参照）。これにより、比較回路１４のコンデンサＣ１に昇圧電圧ＶＣＣＵＰが入力されるようになる。
【００７７】
次のステップ３０８は、第１の実施の形態（図５参照）のステップ１０４に、ステップ３１０は、ステップ１０６に、それぞれ対応している。これらのステップにより、このときの入力信号線Ｌｘの電圧を電圧Ｖｘ’とすると第１の実施の形態と同様に、以下の（１０）式が成り立つ。
【００７８】
Ｖｘ’−Ｖｘ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×（（ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ））  ・・・（１０）
【００７９】
ここで、シングル反転増幅器ＮＡＭＰの出力電圧をＶｎａｍｐｏｕｔ、利得をＧｎａｍｐとすると、以下の（１１）式となる。
【００８０】
Ｖｎａｍｐｏｕｔ＝−Ｇｎａｍｐ×（Ｖｘ’−Ｖｘ）  ・・・（１１）
【００８１】
利得Ｇｎａｍｐが充分に高い場合、シングル反転増幅器ＮＡＭＰの出力論理は、電圧Ｖｘ’−自己閾値電圧Ｖｘの正負で決定する。電圧Ｖｘ’−自己閾値電圧Ｖｘの正負は、上記（１０）式より、（ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ）で決定する。
【００８２】
ここで、昇圧回路２０が正常に機能していれば、昇圧電圧ＶＣＣＵＰ＝電源電圧ＶＣＣ＋定電圧Ｖｒｅｆであるため、ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ＝Ｖｒｅｆ−ＶＳＳである。従って、静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２の関係となるように、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量比を予め設定しておけば、以下の（１２）式が成り立つ。
【００８３】
Ｖｘ’−Ｖｘ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×（（ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ））＞０    ・・・（１２）
【００８４】
これにより、比較回路１４の出力ＯＵＴ＝Ｌレベルになる。一方、この場合において、昇圧回路２０が正常に機能していなければ、比較回路１４の出力ＯＵＴ＝Ｈレベルになる。
【００８５】
次のステップ３１２は、第１の実施の形態のステップ１０８（図５）に、ステップ３１４は、ステップ１１０に、それぞれ対応しており、比較回路１４の出力ＯＵＴが、Ｌレベルの場合は、ステップ３１６へ進み、上述の通り、昇圧回路２０の故障が無い（正常に動作している）と診断した後、本動作を終了する。一方、Ｈレベルの場合は、ステップ３１８へ進み、上述の通り、昇圧回路２０の故障が有ると診断し、次のステップ３２０で、昇圧回路２０の動作を停止させる等、所定の措置を行った後、昇圧回路２０の故障診断処理を終了する。
【００８６】
次に、本実施の形態の昇圧システム４０における比較回路１４の比較機能の診断動作のうち、コンパレータ診断１（図１０のステップ２０４、２０６）について説明する。本実施の形態の比較回路１４の比較機能の診断動作であるコンパレータ診断１は、昇圧回路２０の故障診断動作と略同様の動作であり、イニシャライズ動作と、比較動作１（本実施の形態では、診断動作を含む）にわけられる。本実施の形態の比較回路１４の比較機能の診断動作であるコンパレータ診断１の動作全体の流れの一例のフローチャートを図１４に示す。また、図１５には、イニシャライズ動作における昇圧システム４０の状態を示した回路図を、図１６には、比較動作１における昇圧システム４０の状態を示した回路図を示す。
【００８７】
ステップ４００では、入力切替スイッチ４４のスイッチング素子ＳＷ４−Ｃをオンにする（図１５参照）。これにより、比較回路１４のコンデンサＣ１にＧＮＤ電圧ＶＳＳが入力されるようになる。
【００８８】
イニシャライズ動作に該当する、次のステップ４０２は、昇圧回路２０の故障診断動作（図１１参照）のステップ３０２に、ステップ４０４は、ステップ３０４に、それぞれ対応している。これらのステップにより、コンデンサＣ１には、ＧＮＤ電圧ＶＳＳと、自己閾値電圧Ｖｘとの差（ＧＮＤ電圧ＶＳＳ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態になる。また、コンデンサＣ２には、定電圧Ｖｒｅｆと、自己閾値電圧Ｖｘとの差（定電圧Ｖｒｅｆ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態になる。
【００８９】
イニシャライズ動作が終了すると次のステップ４０６では、入力切替スイッチ４４のスイッチング素子ＳＷ４−Ｃをオフにすると共に、スイッチング素子ＳＷ４−Ｄをオンにする（図１６参照）。これにより、比較回路１４のコンデンサＣ１とコンパレータ基準電圧スイッチ４２とが接続される。
【００９０】
次のステップ４０８では、コンパレータ基準電圧スイッチ４２のスイッチング素子ＳＷ５−Ｈをオンにする。なお、この際、スイッチング素子ＳＷ５−Ｌがオンになっている場合は、これをオフにする。これにより、コンパレータ基準電圧スイッチ４２で定電圧Ｖｒｅｆを抵抗分割により生成した基準電圧Ｖｒｅｆ１が、比較回路１４に出力される。なお、基準電圧Ｖｒｅｆ１は、抵抗素子Ｒｒｅｆ１、Ｒｒｅｆ２、Ｒｒｅｆ３の抵抗値をそれぞれ、抵抗Ｒｒｅｆ１、Ｒｒｅｆ２、Ｒｒｅｆ３とすると、以下の（１３）式で表される。
【００９１】
Ｖｒｅｆ１＝（Ｒｒｅｆ２＋Ｒｒｅｆ３）／（Ｒｒｅｆ１＋Ｒｒｅｆ２＋Ｒｒｅｆ３）×Ｖｒｅｆ  ・・・（１３）
【００９２】
次のステップ４１０は、昇圧回路２０の故障診断動作（図１１参照）のステップ３０８に、ステップ４１２は、ステップ３１０に、それぞれ対応している。これらのステップにより、このときの入力信号線Ｌｘの電圧を電圧Ｖｘ’とすると、第１の実施の形態と同様に、以下の（１４）式が成り立つ。
【００９３】
Ｖｘ’−Ｖｘ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×（（Ｖｒｅｆ１−ＶＳＳ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ））  ・・・（１４）
【００９４】
ここで、シングル反転増幅器ＮＡＭＰの出力電圧をＶｎａｍｐｏｕｔ、利得をＧｎａｍｐとすると、以下の（１５）式となる。
【００９５】
Ｖｎａｍｐｏｕｔ＝−Ｇｎａｍｐ×（Ｖｘ’−Ｖｘ）  ・・・（１５）
【００９６】
利得Ｇｎａｍｐが充分に高い場合、シングル反転増幅器ＮＡＭＰの出力論理は、電圧Ｖｘ’−自己閾値電圧Ｖｘの正負で決定する。電圧Ｖｘ’−自己閾値電圧Ｖｘの正負は、上記（１４）式より、（Ｖｒｅｆ１−ＶＳＳ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ）で決定する。
【００９７】
ここで、上述の（１３）式より、
【００９８】
Ｖｒｅｆ１＝（Ｒｒｅｆ２＋Ｒｒｅｆ３）／（Ｒｒｅｆ１＋Ｒｒｅｆ２＋Ｒｒｅｆ３）×Ｖｒｅｆ＞Ｃ２／Ｃ１  ・・・（１６）
【００９９】
の関係が成り立つように、コンパレータ基準電圧スイッチ４２の抵抗素子Ｒｒｅｆ１、Ｒｒｅｆ２、Ｒｒｅｆ３の抵抗比（抵抗値）を予め設定しておけば、以下の（１７）式が成り立つ。
【０１００】
Ｖｘ’−Ｖｘ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×（（Ｖｒｅｆ１−ＶＳＳ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ））＞０    ・・・（１７）
【０１０１】
これにより、比較回路１４の出力ＯＵＴ＝Ｌレベルになる。一方、この場合において、比較回路１４が正常に機能していない、もしくは、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量比（Ｃ２／Ｃ１）が（１６）式を満たしていなければ、
【０１０２】
Ｖｘ’−Ｖｘ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×（（Ｖｒｅｆ１−ＶＳＳ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ））＜０    ・・・（１８）
【０１０３】
となり、比較回路１４の出力ＯＵＴ＝Ｈレベルになる。
【０１０４】
次のステップ４１４は、昇圧回路２０の故障診断動作（図１１参照）のステップ３１２に、ステップ４１６は、ステップ３１４に、それぞれ対応しており、比較回路１４の出力ＯＵＴが、Ｌレベルの場合は、ステップ４１８へ進み、上述の通り、比較回路１４が正常に動作しており、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量比が（１６）式を満たしていると診断した後、本動作を終了する。一方、Ｈレベルの場合は、ステップ４２０へ進み、上述の通り、比較回路１４が正常に動作していない（異常）、もしくは、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量比が（１６）式を満たしていないと診断し、次のステップ４２２で、比較回路１４の動作を停止させる等、所定の措置を行った後、比較回路１４の比較機能の診断動作であるコンパレータ診断１を終了する。
【０１０５】
次に、本実施の形態の昇圧システム４０における比較回路１４の比較機能の診断動作のうち、コンパレータ診断２（図１０のステップ２０８、２１０）について説明する。本実施の形態の比較回路１４の比較機能の診断動作であるコンパレータ診断２は、コンパレータ診断１の動作と略同様の動作であり、イニシャライズ動作と、比較動作２（本実施の形態では、診断動作を含む）にわけられる。本実施の形態の比較回路１４の比較機能の診断動作であるコンパレータ診断２の動作全体の流れの一例のフローチャートを図１７に示す。また、図１８には、比較動作２における昇圧システム４０の状態を示した回路図を示す。なお、イニシャライズ動作における昇圧システム４０の状態は、コンパレータ診断１と同様であるため記載を省略する（図１５参照）。
【０１０６】
コンパレータ診断２におけるイニシャライズ動作は、コンパレータ診断１のイニシャライズ動作と同様であり、ステップ５００〜ステップ５０４は、コンパレータ診断１（図１４参照）のステップ４００〜ステップ４０４にそれぞれ対応している。これらのステップにより、コンデンサＣ１には、ＧＮＤ電圧ＶＳＳと、自己閾値電圧Ｖｘとの差（ＧＮＤ電圧ＶＳＳ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態になる。また、コンデンサＣ２には、定電圧Ｖｒｅｆと、自己閾値電圧Ｖｘとの差（定電圧Ｖｒｅｆ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態になる。
【０１０７】
イニシャライズ動作が終了すると次のステップ５０６では、入力切替スイッチ４４のスイッチング素子ＳＷ４−Ｃをオフにすると共に、スイッチング素子ＳＷ４−Ｄをオンにする（図１８参照）。これにより、比較回路１４のコンデンサＣ１とコンパレータ基準電圧スイッチ４２とが接続される。
【０１０８】
次のステップ５０８では、コンパレータ基準電圧スイッチ４２のスイッチング素子ＳＷ５−Ｌをオンにする。なお、この際、スイッチング素子ＳＷ５−Ｈがオンになっている場合は、これをオフにする。これにより、コンパレータ基準電圧スイッチ４２で定電圧Ｖｒｅｆを抵抗分割した基準電圧Ｖｒｅｆ２が、比較回路１４に出力される。なお、基準電圧Ｖｒｅｆ２は、以下の（１９）式で表される。
【０１０９】
Ｖｒｅｆ２＝Ｒｒｅｆ３／（Ｒｒｅｆ１＋Ｒｒｅｆ２＋Ｒｒｅｆ３）×Ｖｒｅｆ  ・・・（１９）
【０１１０】
次のステップ５１０は、コンパレータ診断１（図１４参照）のステップ４１０に、ステップ５１２は、ステップ４１２に、それぞれ対応している。これらのステップにより、このときの入力信号線Ｌｘの電圧を電圧Ｖｘ’とするとコンパレータ診断１と同様に、以下の（２０）式が成り立つ。
【０１１１】
Ｖｘ’−Ｖｘ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×（（Ｖｒｅｆ２−ＶＳＳ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ））  ・・・（２０）
【０１１２】
上述のように、利得Ｇｎａｍｐが充分に高い場合、シングル反転増幅器ＮＡＭＰの出力論理は、電圧Ｖｘ’−自己閾値電圧Ｖｘの正負で決定する。電圧Ｖｘ’−自己閾値電圧Ｖｘの正負は、上記（２０）式より、（Ｖｒｅｆ２−ＶＳＳ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ）で決定する。
【０１１３】
ここで、上述の（１９）式より、
【０１１４】
Ｖｒｅｆ２＝Ｒｒｅｆ３／（Ｒｒｅｆ１＋Ｒｒｅｆ２＋Ｒｒｅｆ３）×Ｖｒｅｆ＜Ｃ２／Ｃ１  ・・・（２１）
【０１１５】
の関係が成り立つように、コンパレータ基準電圧スイッチ４２の抵抗素子Ｒｒｅｆ１、Ｒｒｅｆ２、Ｒｒｅｆ３の抵抗比（抵抗値）を予め設定しておけば、以下の（２２）式が成り立つ。
【０１１６】
Ｖｘ’−Ｖｘ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×（（Ｖｒｅｆ２−ＶＳＳ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ））＜０    ・・・（２２）
【０１１７】
これにより、比較回路１４の出力ＯＵＴ＝Ｈレベルになる。一方、この場合において、比較回路１４が正常に機能していない、もしくは、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量比（Ｃ２／Ｃ１）が（２１）式を満たしていなければ、
【０１１８】
Ｖｘ’−Ｖｘ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×（（Ｖｒｅｆ２−ＶＳＳ）−Ｃ２／Ｃ１×（Ｖｒｅｆ−ＶＳＳ））＞０    ・・・（２３）
【０１１９】
となり、比較回路１４の出力ＯＵＴ＝Ｌレベルになる。
【０１２０】
次のステップ５１４は、コンパレータ診断１（図１４参照）のステップ４１２に、ステップ５１６は、ステップ４１６に、それぞれ対応している。なお、コンパレータ診断２では、比較回路１４の出力ＯＵＴが、Ｈレベルの場合は、ステップ５１８へ進み、上述の通り、比較回路１４が正常に動作しており、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量比が（２１）式を満たしていると診断した後、本動作を終了する。一方、Ｌレベルの場合は、ステップ５２０へ進み、上述の通り、比較回路１４が正常に動作していない（異常）、もしくは、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量比が（２１）式を満たしていないと診断し、次のステップ５２２で、比較回路１４の動作を停止させる等、所定の措置を行った後、比較回路１４の比較機能の診断動作であるコンパレータ診断２を終了する。
【０１２１】
本実施の形態では、比較回路１４の出力ＯＵＴの結果が、表２のようになる。
【０１２２】
【表２】
0005718067.tif 000003
以上説明したように、本実施の形態の昇圧システム４０では、昇圧回路２０の故障診断を行う場合は、イニシャライズ動作により、比較回路１４のコンデンサＣ１に電源電圧ＶＣＣと、自己閾値電圧Ｖｘとの差（電源電圧ＶＣＣ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態にし、かつコンデンサＣ２に定電圧Ｖｒｅｆの電圧と、自己閾値電圧Ｖｘとの差（定電圧Ｖｒｅｆ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態にする。比較動作では、昇圧電圧ＶＣＣＵＰが入力されるように昇圧部１２とコンデンサＣ１とを接続し、ＧＮＤ電圧ＶＳＳが入力されるようにＧＮＤとコンデンサＣ２とを接続し、出力ＯＵＴ＝Ｌレベルならば、昇圧回路２０に故障が無いと診断し、出力ＯＵＴ＝Ｈレベルならば、故障が有ると診断する。
【０１２３】
また、比較回路１４の比較機能の診断を行う場合は、イニシャライズ動作により、比較回路１４のコンデンサＣ１にＧＮＤ電圧ＶＳＳと、自己閾値電圧Ｖｘとの差（ＧＮＤ電圧ＶＳＳ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態にし、かつコンデンサＣ２に定電圧Ｖｒｅｆの電圧と、自己閾値電圧Ｖｘとの差（定電圧Ｖｒｅｆ−自己閾値電圧Ｖｘ）が充電された状態にする。コンパレータ診断１では、比較動作１において、基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力されるようにコンパレータ基準電圧スイッチ４２とコンデンサＣ１とを接続し、ＧＮＤ電圧ＶＳＳが入力されるようにＧＮＤとコンデンサＣ２とを接続し、出力ＯＵＴ＝Ｌレベルならば、比較回路１４の比較機能が正常であると診断し、出力ＯＵＴ＝Ｈレベルならば、正常ではない、もしくは、コンデンサＣ１、Ｃ２が予め定められた容量比を満たしていない、と診断する。一方、コンパレータ診断２では、比較動作２において、基準電圧Ｖｒｅｆ２が入力されるようにコンパレータ基準電圧スイッチ４２とコンデンサＣ１とを接続し、ＧＮＤ電圧ＶＳＳが入力されるようにＧＮＤとコンデンサＣ２とを接続し、出力ＯＵＴ＝Ｈレベルならば、比較回路１４の比較機能が正常であると診断し、出力ＯＵＴ＝Ｌレベルならば、正常ではない、もしくは、コンデンサＣ１、Ｃ２が予め定められた容量比を満たしていない、と診断する。すなわち、本実施の形態の昇圧システム４０では、基準電圧Ｖｒｅｆ１、基準電圧Ｖｒｅｆ２の大小を論理値（出力ＯＵＴ）として出力することにより比較回路１４の比較機能の診断を行っている。
【０１２４】
このように本実施の形態の昇圧回路２０の故障診断では、比較回路１４により、昇圧電圧ＶＣＣＵＰと電源電圧ＶＣＣとの差分値と、定電圧ＶｒｅｆとＧＮＤ電圧ＶＳＳとの差分値とを比較することにより、昇圧回路２０で生成された昇圧電圧ＶＣＣＵＰが適切な値であるか（昇圧されているかいないか）を診断することができ、従来のようにＣＰＵを用いずともハード（回路）的に診断を行うことができる。従って、ＣＰＵを昇圧回路２０の故障診断に占有されることがなく、他の処理に用いることがきる、という効果が得られる。
【０１２５】
また、昇圧回路２０の故障の診断のために昇圧回路２０の出力より消費する電流は、イニシャライズ動作の際に比較回路１４のコンデンサＣ１、Ｃ２への充電電流であるが、コンデンサＣ１、Ｃ２の比精度が比悪動作に影響を及ぼさないまで可能な限り、小さくすることが出来るため、故障診断のために昇圧回路２０の出力電流を消費してしまうのを抑制することができる、という効果が得られる。
【０１２６】
さらに、比較回路１４の比較機能の診断を行うことができるため、比較回路１４の比較機能が正常に動作していないために昇圧回路２０の故障診断が適切に行えなくなることを防止することができる、という効果が得られる。
【０１２７】
なお、上述の第２の実施の形態では、昇圧回路２０の故障診断に引き続き、比較回路１４の比較機能の診断を行っているがこれに限らず、別個に行うようにしてもよい。また、比較回路１４の比較機能の診断におけるコンパレータ診断１及びコンパレータ診断２の順番も特に限定されるものではない。なお、コンパレータ診断１及びコンパレータ診断２は、いずれか一方を実施して比較回路１４の比較機能の診断を行うようにしてもよいが、両方を行うことにより、より適切に比較機能の診断を行うことが出来る。
【０１２８】
なお、上述の第２の実施の形態では、比較動作（比較動作１、比較動作２）毎に、出力ＯＵＴの論理値（Ｈレベル、Ｌレベル）に基づいて比較回路１４の比較機能の診断を行い、それぞれ異常が有る場合は、所定の措置を実行する場合について説明したがこれに限らず、例えば、出力ＯＵＴの論理値を記憶部２３に格納しておき、両比較動作を終了した後に、記憶部２３に格納されている出力ＯＵＴの論理値に基づいて、診断し、所定の措置を実行するようにしてもよい。
【０１２９】
なお、上述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、昇圧回路２０の故障診断を行う場合の構成及び動作を電源電圧ＶＣＣと昇圧電圧ＶＣＣＵＰとの差分値と、定電圧Ｖｒｅｆの電圧とＧＮＤ電圧ＶＳＳとの差分値とを比較回路１４で比較する場合について詳細に説明したがこれに限らず例えば、定電圧Ｖｒｅｆと昇圧電圧ＶＣＣＵＰとの差分値と、電源電圧ＶＣＣの電圧とＧＮＤ電圧ＶＳＳとの差分値とを比較回路１４で比較するようにしてもよい。
【０１３０】
なお、上述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態では検出回路１６及び記憶部１８を昇圧システム１０内部に備えるように構成したが、これに限らず、外部（別のチップ上）に形成するようにしてもよい。また、検出回路１６への診断実行指示を行う機能や記憶部１８に格納されている論理値をモニタし故障の有無の診断を行う機能は、昇圧システム１０内部に備えるように構成してもよいし、外部（別のチップ上）に形成するようにしてもよい。
【０１３１】
また、上述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、定電圧回路２４は、電源２２に基づいて定電圧Ｖｒｅｆを生成するものとして説明したがこれに限らない。なお、上述のようにすることにより、他の電圧源（電源２２以外）から定電圧Ｖｒｅｆを生成する場合に比べて、コストが削減できる、という効果が得られる。また、定電圧回路２４は、昇圧回路２０の昇圧電圧ＶＣＣＵＰの生成に用いられるためのみに使用されるものではなく、昇圧システムの他の回路等の基準電圧を生成する定電圧回路を併用するようにするとよい。このようにすることにより、システム全体として、定電圧回路を複数備える必要がなくなるため、よりコストを削減することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１０、４０  昇圧システム
１２  昇圧部
１４  比較回路（チョッパ型コンパレータ）
２０  昇圧回路
２２  電源
２４  定電圧回路
４２  コンパレータ基準電圧スイッチ
４４  入力切替スイッチ
【図１】
0005718067.tif 000004
【図２】
0005718067.tif 000005
【図３】
0005718067.tif 000006
【図４】
0005718067.tif 000007
【図５】
0005718067.tif 000008
【図６】
0005718067.tif 000009
【図７】
0005718067.tif 000010
【図８】
0005718067.tif 000011
【図９】
0005718067.tif 000012
【図１０】
0005718067.tif 000013
【図１１】
0005718067.tif 000014
【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】
0005718067.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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