(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた第１電圧と前記第１電圧の比較対象として入力される第２電圧との電圧差における異常を検出する異常検出装置であって、
前記第１電圧を、予め定められた第１基準レベルを基準にして反転増幅する第１増幅回路と、
前記第１増幅回路の出力電圧を、前記第１基準レベルよりも小さい第２基準レベルを基準にして反転増幅する第２増幅回路と、
前記第１増幅回路の出力電圧を、前記第１基準レベルよりも大きい第３基準レベルを基準にして反転増幅する第３増幅回路と、
下限値としての前記第２増幅回路の出力電圧と前記第２電圧との大小関係、および上限値としての前記第３増幅回路の出力電圧と前記第２電圧との大小関係に基づいて、前記異常を検出する検出回路と、
を備え、
前記第２増幅回路および前記第３増幅回路のゲインが等しく、前記第１増幅回路のゲインおよび前記第２増幅回路のゲインの積が１倍である
ことを特徴とする異常検出装置。
【請求項２】
前記検出回路が、負端子側に入力される前記第２増幅回路の出力電圧と正端子側に入力される前記第２電圧とを比較する第１比較器と、正端子側に入力される前記第３増幅回路の出力電圧と負端子側に入力される前記第２電圧とを比較する第２比較器と、前記第１および第２比較器の出力を入力として論理出力するＡＮＤ回路またはＮＡＮＤ回路とを含むことを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項３】
前記検出回路が、正端子側に入力される前記第２増幅回路の出力電圧と負端子側に入力される前記第２電圧とを比較する第１比較器と、負端子側に入力される前記第３増幅回路の出力電圧と正端子側に入力される前記第２電圧とを比較する第２比較器と、前記第１および第２比較器の出力を入力として論理出力するＯＲ回路またはＮＯＲ回路とを含むことを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項４】
前記第１基準レベルがＧＮＤレベルであり、前記第２および第３基準レベルの絶対値が等しいことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの電圧の電圧差における異常を検出する異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な分野において、予め定められた第１電圧と検出した物理量等に対応する第２電圧との電圧差における異常を検出するために、異常検出装置が使用されている。このような装置として、例えば特許文献１には、出力巻線１１２Ｘに発生する２つの電圧Ｖ１Ｘ，Ｖ２Ｘの電圧差をトランス３０Ｘによって検出し、検出した電圧差を整流回路１２４によって整流し、整流後の電圧差（第２電圧）と基準電圧Ｖから生成した閾値（第１電圧）とを比較回路１２５によって比較する回路が開示されている（図５参照）。
【０００３】
この回路によれば、同一であるべき２つの電圧Ｖ１Ｘ，Ｖ２Ｘに閾値よりも大きな電圧差が生じていること、すなわち、出力巻線１１２Ｘに無視できない故障が発生していることを検出することができる。同様に、この回路によれば、出力巻線１１２Ｙに無視できない故障が発生していることを検出することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３４９７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の回路によれば、電圧Ｖ１Ｘ，Ｖ２Ｘ（またはＶ１Ｙ，Ｖ２Ｙ）の第２電圧としての電圧差が第１電圧としての閾値よりも大きいことを検出することができる。しかしながら、特許文献１に記載の回路は、１つの比較器１２５Ａによって出力巻線１１２Ｘ（または１１２Ｙ）の故障を検出するので、第１電圧に基づいて生成した下限値と上限値との間に第２電圧が収まっていること、逆に言うと、第２電圧が予め定められた電圧範囲から外れていることを検出することはできない。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、第１電圧に基づいて生成した電圧範囲から第２電圧が外れていることを検出することができる異常検出装置を提供することにある。
【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、本発明に係る異常検出装置は、予め定められた第１電圧と該第１電圧の比較対象として入力される第２電圧との電圧差における異常を検出する異常検出装置であって、第１電圧を、予め定められた第１基準レベルを基準にして反転増幅する第１増幅回路と、第１増幅回路の出力電圧を、第１基準レベルよりも小さい第２基準レベルを基準にして反転増幅する第２増幅回路と、第１増幅回路の出力電圧を、第１基準レベルよりも大きい第３基準レベルを基準にして反転増幅する第３増幅回路と、下限値としての第２増幅回路の出力電圧と第２電圧との大小関係、および上限値としての第３増幅回路の出力電圧と第２電圧との大小関係に基づいて異常を検出する検出回路とを備え、第２増幅回路および第３増幅回路のゲインが等しく、第１増幅回路のゲインおよび第２増幅回路のゲインの積が１倍であることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第１電圧に基づいて生成した電圧範囲から第２電圧が外れていることを検出することができる。より詳しくは、予め定められた第１基準レベルを基準にして第１電圧を反転増幅する第１増幅回路の出力電圧を、第２基準レベル（ただし、第２基準レベル＜第１基準レベル）を基準にして反転増幅することにより生成した電圧を下限値とし、かつ上記第１増幅回路の出力電圧を、第３基準レベル（ただし、第３基準レベル＞第１基準レベル）を基準にして反転増幅することにより生成した電圧を上限値とした電圧範囲から第２電圧が外れていることを検出することができる。
【０００９】
上記異常検出装置の検出回路は、様々な構成をとり得る。
【００１０】
例えば、検出回路は、負端子側に入力される第２増幅回路の出力電圧と正端子側に入力される第２電圧とを比較する第１比較器と、正端子側に入力される第３増幅回路の出力電圧と負端子側に入力される第２電圧とを比較する第２比較器と、第１および第２比較器の出力を入力として論理出力するＡＮＤ回路またはＮＡＮＤ回路とを含んでいてもよい。
【００１１】
また、検出回路は、正端子側に入力される第２増幅回路の出力電圧と負端子側に入力される第２電圧とを比較する第１比較器と、負端子側に入力される第３増幅回路の出力電圧と正端子側に入力される第２電圧とを比較する第２比較器と、第１および第２比較器の出力を入力として論理出力するＯＲ回路またはＮＯＲ回路とを含んでいてもよい。
【００１２】
上記異常検出装置は、第１基準レベルがＧＮＤレベルであり、第２および第３基準レベルの絶対値が等しいことが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、回路構成が簡素化されるとともに、電圧範囲の設計が容易になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１電圧に基づいて生成した電圧範囲から第２電圧が外れていることを検出することができる異常検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例に係る異常検出装置の回路図である。
【図２】第１実施例に係る異常検出装置の、正常時の動作を示す波形図である。
【図３】第１実施例に係る異常検出装置の、異常時の動作を示す波形図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る異常検出装置の回路図である。
【図５】従来の異常検出装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る異常検出装置の実施例について説明する。
【００１７】
［第１実施例］
図１に、本発明の第１実施例に係る異常検出装置１Ａを示す。同図に示すように、異常検出装置１Ａは、第１増幅回路２と、第２増幅回路３と、第３増幅回路４と、検出回路５Ａとを備えている。この異常検出装置１Ａによれば、第１電圧Ｖｉｎ１に基づいて生成した電圧範囲から第１電圧Ｖｉｎ１の比較対象として入力される第２電圧Ｖｉｎ２が外れていることを検出することができる。
【００１８】
第１増幅回路２は、オペアンプＯＰ１と、２つの抵抗器Ｒ１，Ｒ２とを含んでいる。抵抗器Ｒ１は、一端が第１入力端子ＩＮ１に接続され、他端がオペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に接続されている。抵抗器Ｒ２は、一端がオペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続され、他端がオペアンプＯＰ１の出力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）は、接地されている。抵抗器Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は、いずれも１０ｋ［Ω］である。
【００１９】
第１増幅回路２は、第１入力端子ＩＮ１から入力される第１電圧Ｖｉｎ１を予め定められた第１基準レベルＶｒｅｆ１（本実施例では、Ｖｒｅｆ１＝ＧＮＤレベル（０［Ｖ］））を基準にして反転増幅し、これにより得られた電圧Ｖｏｐ１を出力する。第１増幅回路２のゲインＧ１は、１（＝Ｒ２／Ｒ１＝１０ｋ／１０ｋ）倍である。
【００２０】
第２増幅回路３は、オペアンプＯＰ２と、２つの抵抗器Ｒ３，Ｒ４とを含んでいる。抵抗器Ｒ３は、一端が第１増幅回路２の出力に接続され、他端がオペアンプＯＰ２の反転入力端子（−）に接続されている。抵抗器Ｒ４は、一端がオペアンプＯＰ２の反転入力端子（−）に接続され、他端がオペアンプＯＰ２の出力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子（＋）は、第２基準レベルＶｒｅｆ２（ただし、Ｖｒｅｆ２＜Ｖｒｅｆ１）の電圧を出力する直流電源に接続されている。抵抗器Ｒ３，Ｒ４の抵抗値は、いずれも１０ｋ［Ω］である。
【００２１】
第２増幅回路３は、第１増幅回路２の出力電圧Ｖｏｐ１を第２基準レベルＶｒｅｆ２を基準にして反転増幅し、これにより得られた電圧Ｖｏｐ２を出力する。第２増幅回路３のゲインＧ２は、１（＝Ｒ４／Ｒ３＝１０ｋ／１０ｋ）倍である。このため、第２増幅回路３のゲインＧ２および第１増幅回路２のゲインＧ１の積は、１倍である。
【００２２】
本実施例では、第２増幅回路３の出力電圧Ｖｏｐ２を次式で表すことができる。出力電圧Ｖｏｐ２は、第１電圧Ｖｉｎ１をＶｒｅｆ２だけシフトさせたものである。
Ｖｏｐ２＝Ｖｉｎ１×（−Ｇ１）×（−Ｇ２）＋Ｖｒｅｆ２
＝Ｖｉｎ１×（−１．０）×（−１．０）＋Ｖｒｅｆ２
＝Ｖｉｎ１＋Ｖｒｅｆ２
【００２３】
第３増幅回路４は、オペアンプＯＰ３と、２つの抵抗器Ｒ５，Ｒ６とを含んでいる。抵抗器Ｒ５は、一端が第１増幅回路２の出力に接続され、他端がオペアンプＯＰ３の反転入力端子（−）に接続されている。抵抗器Ｒ６は、一端がオペアンプＯＰ３の反転入力端子（−）に接続され、他端がオペアンプＯＰ３の出力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子（＋）は、第３基準レベルＶｒｅｆ３（ただし、Ｖｒｅｆ３＞Ｖｒｅｆ１）の電圧を出力する直流電源に接続されている。抵抗器Ｒ５，Ｒ６の抵抗値は、いずれも１０ｋ［Ω］である。
【００２４】
第３増幅回路４は、第１増幅回路２の出力電圧Ｖｏｐ１を第３基準レベルＶｒｅｆ３を基準にして反転増幅し、これにより得られた電圧Ｖｏｐ３を出力する。第３増幅回路４のゲインＧ３は、１．０（＝Ｒ６／Ｒ５＝１０ｋ／１０ｋ）倍である。このため、第３増幅回路４のゲインＧ３および第１増幅回路２のゲインＧ１の積は、１倍である。
【００２５】
本実施例では、第３増幅回路４の出力電圧Ｖｏｐ３を次式で表すことができる。出力電圧Ｖｏｐ３は、第１電圧Ｖｉｎ１をＶｒｅｆ３だけシフトさせたものである。
Ｖｏｐ３＝Ｖｉｎ１×（−Ｇ１）×（−Ｇ３）＋Ｖｒｅｆ３
＝Ｖｉｎ１×（−１．０）×（−１．０）＋Ｖｒｅｆ３
＝Ｖｉｎ１＋Ｖｒｅｆ３
【００２６】
検出回路５Ａは、第１比較器ＣＯＭＰ１と、第２比較器ＣＯＭＰ２と、ＡＮＤ回路ＡＮＤと、２つの抵抗器Ｒ７，Ｒ８とを含んでいる。抵抗器Ｒ７，Ｒ８の抵抗値は、いずれも２．２ｋ［Ω］である。
【００２７】
第１比較器ＣＯＭＰ１は、負側の端子（−）が第２増幅回路３の出力に接続され、正側の端子（＋）が第２入力端子ＩＮ２に接続され、オープンコレクタ形式を有する出力端子が抵抗器Ｒ７を介してＶＣＣ（本実施例では、５［Ｖ］）に接続されている。第２比較器ＣＯＭＰ２は、正側の端子（＋）が第３増幅回路４の出力に接続され、負側の端子（−）が第２入力端子ＩＮ２に接続され、オープンコレクタ形式を有する出力端子が抵抗器Ｒ８を介してＶＣＣに接続されている。また、ＡＮＤ回路ＡＮＤは、一方の入力端子が第１比較器ＣＯＭＰ１の出力端子に接続され、他方の入力端子が第２比較器ＣＯＭＰ２の出力端子に接続され、出力端子が検出結果出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００２８】
第１比較器ＣＯＭＰ１は、第２入力端子ＩＮ２から入力される第２電圧Ｖｉｎ２と電圧Ｖｏｐ２とを比較する。そして、第２電圧Ｖｉｎ２の方が大きければＶＣＣレベル（“Ｈｉｇｈレベル”ともいう）の電圧Ｖｃｏｍｐ１を出力し、電圧Ｖｏｐ２の方が大きければＧＮＤレベル（“Ｌｏｗレベル”ともいう）の電圧Ｖｃｏｍｐ１を出力する。第２比較器ＣＯＭＰ２は、第２電圧Ｖｉｎ２と電圧Ｖｏｐ３とを比較する。そして、電圧Ｖｏｐ３の方が大きければＶＣＣレベルの電圧Ｖｃｏｍｐ２を出力し、第２電圧Ｖｉｎ２の方が大きければＧＮＤレベルの電圧Ｖｃｏｍｐ２を出力する。ＡＮＤ回路ＡＮＤは、電圧Ｖｃｏｍｐ１，Ｖｃｏｍｐ２の両方がＶＣＣレベルである場合はＶＣＣレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力し、それ以外の場合はＧＮＤレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力する。
【００２９】
このように、検出回路５Ａは、第２増幅回路３の出力電圧Ｖｏｐ２（＝Ｖｉｎ１＋Ｖｒｅｆ２）を下限値とし、第３増幅回路４の出力電圧Ｖｏｐ３（＝Ｖｉｎ１＋Ｖｒｅｆ３）を上限値とする電圧範囲に第２電圧Ｖｉｎ２が収まっている場合はＶＣＣレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力し、それ以外の場合はＧＮＤレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力する。
【００３０】
例えば、第１電圧Ｖｉｎ１が５．０［Ｖ］、第２基準レベルＶｒｅｆ２が−１．５［Ｖ］、第３基準レベルＶｒｅｆ３が＋１．５［Ｖ］である場合、検出回路５Ａは、第２電圧Ｖｉｎ２が３．５〜６．５［Ｖ］の範囲に収まっていれば正常であることを示すＶＣＣレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力し、収まっていなければ異常であることを示すＧＮＤレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力する。
【００３１】
図２は、第１電圧Ｖｉｎ１および第２電圧Ｖｉｎ２の電圧差が小さい場合の動作波形図である。全領域において、第２電圧Ｖｉｎ２は、電圧Ｖｏｐ２よりも大きく電圧Ｖｏｐ３よりも小さい。このため、検出回路５Ａは全領域においてＶＣＣレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力する。
【００３２】
図３は、第１電圧Ｖｉｎ１および第２電圧Ｖｉｎ２の電圧差が大きい場合の動作波形図である。第２電圧Ｖｉｎ２が電圧Ｖｏｐ２よりも小さい領域においては、電圧Ｖｃｏｍｐ１がＧＮＤレベルとなるため、検出回路５ＡはＧＮＤレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力する。また、第２電圧Ｖｉｎ２が電圧Ｖｏｐ３よりも大きい領域においては、電圧Ｖｃｏｍｐ２がＧＮＤレベルとなるため、検出回路５ＡはＧＮＤレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力する。一方、これ以外の領域においては、電圧Ｖｃｏｍｐ１，Ｖｃｏｍｐ２の両方がＶＣＣレベルとなるため、検出回路５ＡはＶＣＣレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力する。
【００３３】
以上のように、第１実施例に係る異常検出装置１Ａによれば、第２電圧Ｖｉｎ２が第１電圧Ｖｉｎ１に基づいて生成した下限値と上限値の間に収まっていることを検出することができる。
【００３４】
［第２実施例］
図４に、本発明の第２実施例に係る異常検出装置１Ｂを示す。同図に示すように、異常検出装置１Ｂは、検出回路５Ａの代わりに検出回路５Ｂを備えている点において異常検出装置１Ａと相違しているが、他の点については異常検出装置１Ａと共通している。
【００３５】
検出回路５Ｂは、検出回路５Ａと同様、第１比較器ＣＯＭＰ１および第２比較器ＣＯＭＰ２を含んでいる。ただし、第１比較器ＣＯＭＰ１は、正側の端子（＋）が第２増幅回路３の出力に接続され、負側の端子（−）が第２入力端子ＩＮ２に接続されている。また、第２比較器ＣＯＭＰ２は、負側の端子（−）が第３増幅回路４の出力に接続され、正側の端子（＋）が第２入力端子ＩＮ２に接続されている。
【００３６】
検出回路５Ｂは、ＡＮＤ回路ＡＮＤの代わりにＮＯＲ回路ＮＯＲを備えている。
【００３７】
第１比較器ＣＯＭＰ１は、第２電圧Ｖｉｎ２と電圧Ｖｏｐ２とを比較する。そして、第２電圧Ｖｉｎ２の方が大きければＧＮＤレベルの電圧を出力し、電圧Ｖｏｐ２の方が大きければＶＣＣレベルの電圧を出力する。第２比較器ＣＯＭＰ２は、第２電圧Ｖｉｎ２と電圧Ｖｏｐ３とを比較する。そして、電圧Ｖｏｐ３の方が大きければＧＮＤレベルの電圧を出力し、第２電圧Ｖｉｎ２の方が大きければＶＣＣレベルの電圧を出力する。ＮＯＲ回路ＮＯＲは、電圧Ｖｃｏｍｐ１，Ｖｃｏｍｐ２の両方がＧＮＤレベルである場合はＶＣＣレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力し、それ以外の場合はＧＮＤレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力する。
【００３８】
このように、検出回路５Ｂは、検出回路５Ａと同様に、第２増幅回路３の出力電圧Ｖｏｐ２（＝Ｖｉｎ１＋Ｖｒｅｆ２）と第３増幅回路４の出力電圧Ｖｏｐ３（＝Ｖｉｎ１＋Ｖｒｅｆ３）との間に第２電圧Ｖｉｎ２が収まっている場合は正常であることを示すＶＣＣレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力し、それ以外の場合は異常であることを示すＧＮＤレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力する。
【００３９】
［変形例］
以上、本発明に係る異常検出装置の実施例について説明してきたが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
例えば、検出回路５Ａ，５Ｂは、下限値としての電圧Ｖｏｐ２と第２電圧Ｖｉｎ２との大小関係、および上限値としての電圧Ｖｏｐ３と第２電圧Ｖｉｎ２との大小関係に基づいて、異常を検出可能な任意の回路構成をとることができる。例えば、検出回路５ＡのＡＮＤ回路ＡＮＤは、ＮＡＮＤ回路に置き換えることができる。この場合、検出回路５Ａは、正常であることを示すＧＮＤレベルの電圧Ｖｄｅｔ、または異常であることを示すＶＣＣレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力する。同様に、検出回路５ＢのＮＯＲ回路ＮＯＲは、ＯＲ回路に置き換えることができる。この場合、検出回路５Ｂは、正常であることを示すＧＮＤレベルの電圧Ｖｄｅｔ、または異常であることを示すＶＣＣレベルの電圧Ｖｄｅｔを出力する。
【００４１】
第１増幅回路２のゲインＧ１、第２増幅回路３のゲインＧ２および第３増幅回路４のゲインＧ３は、適宜変更することができる。ただし、本発明では、ゲインＧ２およびゲインＧ３が等しく、かつ、ゲインＧ１とゲインＧ２（Ｇ３）の積が１倍でなくてはならない。一例として、ゲインＧ１を２倍とした場合は、ゲインＧ２，Ｇ３を０．５倍とする必要がある。
【００４２】
第１基準レベルＶｒｅｆ１、第２基準レベルＶｒｅｆ２および第３基準レベルＶｒｅｆ３は、適宜変更することができる。ただし、本発明では、第２基準レベルＶｒｅｆ２を第１基準レベルＶｒｅｆ１よりも小さく設定し、第３基準レベルＶｒｅｆ３を第１基準レベルＶｒｅｆ１よりも大きく設定しなくてはならない。一例として、第１基準レベルＶｒｅｆ１を１．５［Ｖ］とした場合は、第２基準レベルＶｒｅｆ２を０［Ｖ］とし、第３基準レベルＶｒｅｆ３を３［Ｖ］とすることができる。第２基準レベルＶｒｅｆ２を第１基準レベルＶｒｅｆ１に対してどの程度小さくするか、および第３基準レベルＶｒｅｆ３を第１基準レベルＶｒｅｆ１に対してどの程度大きくするかは、許容される電圧差に応じて決定すればよい。
【００４３】
第１基準レベルＶｒｅｆ１、第２基準レベルＶｒｅｆ２および第３基準レベルＶｒｅｆ３を発生させる回路は、適宜変更することができる。適用可能な回路としては、例えば、定電圧を２以上の抵抗器で分圧する分圧回路がある。
【符号の説明】
【００４４】
１Ａ，１Ｂ    異常検出回路
２    第１増幅回路
３    第２増幅回路
４    第３増幅回路
５Ａ，５Ｂ    検出回路
ＯＰ１    オペアンプ
ＯＰ２    オペアンプ
ＯＰ３    オペアンプ
ＣＯＭＰ１    第１比較器
ＣＯＭＰ２    第２比較器
ＡＮＤ    ＡＮＤ回路
ＮＯＲ    ＮＯＲ回路
【図１】
0006529082.tif 000002
【図２】
0006529082.tif 000003
【図３】
0006529082.tif 000004
【図４】
0006529082.tif 000005
【図５】
0006529082.tif 000006