(57)【要約】【課題】システムの異常を精度良く検出できる異常検出回路を提供する。【解決手段】異常状態の発生によって、システム１に流れる電源電流ｉが増加すると、ＮＰＮトランジスタ１３に流れるコレクタ電流が増加し、コレクタ電圧ＶＣが低下する。コレクタ電圧ＶＣが基準電圧ＲＥＦ以下に低下すると、電圧比較器１５の出力信号ＯＵＴが“Ｌ”となる。出力信号ＯＵＴはリセット信号としてシステム１のリセット端子ＲＳＴに与えられ、システム１は初期状態から再起動される。【選択図】      図１
2004340660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象のシステムの電源ラインに挿入され、該システムに流れる電源電流に応じた検出電圧を発生させる抵抗と、
前記検出電圧を増幅して前記システムに対するリセット信号として出力するトランジスタとを、
備えたことを特徴とする異常検出回路。
【請求項２】
監視対象のシステムの電源ラインに挿入され、該システムに流れる電源電流に応じた検出電圧を発生させる抵抗と、
前記検出電圧を増幅して出力電圧を出力するトランジスタと、
前記出力電圧を基準電圧と比較し、該出力電圧が該基準電圧を越えたときに前記システムに対するリセット信号を出力する電圧比較器とを、
備えたことを特徴とする異常検出回路。
【請求項３】
前記電圧比較器は、前記出力電圧を複数の基準電圧と比較し、該出力電圧がこれらの基準電圧を越えたときに、その基準電圧に対応して前記システムを復旧させるための複数のリセット信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項２記載の異常検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、システムの異常状態を検出して正常な動作を保証するための異常検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣ（集積回路）デバイスを使用したシステムの異常検出には、ウォッチドッグ・タイマが使用されている。
【０００３】
ウォッチドッグ・タイマは、例えばクロック信号のように一定の周期で連続して供給されるパルス信号をカウントし、そのカウント値が一定数に達したときに割込信号を出力するカウンタと、システム中に組み込まれて周期的にこのカウンタに対するリセット信号を出力するプログラムとを組み合わせたものである。
【０００４】
このようなウォッチドッグ・タイマでは、システムが正常に動作している時には、プログラムによってリセット信号が周期的に出力され、カウンタは、そのカウント値が一定数に達する前にリセットされる。システムに異常が生じてプログラムが暴走すると、リセット信号が出力されなくなり、カウンタのカウント値は増加し続けて一定数に達する。これにより、カウンタから割込信号が出力され、システムを初期状態に復旧する等の処理が行われるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のウォッチドッグ・タイマでは、次のような課題があった。
【０００６】
例えば、ウォッチドッグ・タイマを周期的にリセットするために、一定周期で割り込みを発生させるタイマ等を設け、このタイマからの割り込みに従ってウォッチドッグ・タイマをリセットさせるような構成の場合、その割込処理プログラムが正常に動作していれば、その他のプログラムが異常な動作を行っていても、それを検出できないおそれがあった。従って、ウォッチドッグ・タイマだけでは、システムの異常を完全に検出するのに十分とはいえなかった。
【０００７】
本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、ウォッチドッグ・タイマに代えて、或いはウォッチドッグ・タイマと併用することによって、システムの異常を更に精度良く検出するための異常検出回路を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の内の第１の発明は、異常検出回路において、監視対象のシステムの電源ラインに挿入され、該システムに流れる電源電流に応じた検出電圧を発生させる抵抗と、前記検出電圧を増幅して前記システムに対するリセット信号として出力するトランジスタとを備えている。
【０００９】
第１の発明によれば、以上のように異常検出回路を構成したので、次のような作用が行われる。
【００１０】
監視対象のシステムの電源ラインに挿入された抵抗によって、該システムに流れる電源電流に応じた検出電圧が発生される。検出電圧はトランジスタによって増幅され、その増幅された信号が監視対象のシステムに対するリセット信号として出力される。
【００１１】
第２の発明は、異常検出回路において、監視対象のシステムの電源ラインに挿入され、該システムに流れる電源電流に応じた検出電圧を発生させる抵抗と、前記検出電圧を増幅して出力電圧を出力するトランジスタと、前記出力電圧を基準電圧と比較し、該出力電圧が該基準電圧を越えたときに前記システムに対するリセット信号を出力する電圧比較器とを備えている。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明における電圧比較器を、前記出力電圧を複数の基準電圧と比較し、該出力電圧がこれらの基準電圧を越えたときに、その基準電圧に対応して前記システムを復旧させるための複数のリセット信号を出力するように構成している。
【００１３】
第２及び第３の発明によれば、次のような作用が行われる。
監視対象のシステムの電源ラインに挿入された抵抗によって、該システムに流れる電源電流に応じた検出電圧が発生される。検出電圧はトランジスタによって増幅され、その増幅された出力電圧が電圧比較器に与えられる。電圧比較器では、出力電圧と基準電圧が比較され、この出力電圧が基準電圧を越えたときに監視対象のシステムに対するリセット信号が出力される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態を示す異常検出回路の説明図であり、同図（ａ）は回路構成図、及び同図（ｂ）は信号波形図である。
【００１５】
この異常検出回路は、監視対象のシステム１に流れる電源電流ｉを監視して、この電源電流ｉが予め定められた設定値Ｉｓを越えたときに、異常状態と判定するものである。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、システム１の電源端子ＶＤは、電源電位ＶＤＤに接続され、このシステム１の接地端子ＶＳは、抵抗１１を介して接地電位ＧＮＤに接続されている。更に、システム１の接地端子ＶＳは、抵抗１２を介して、ＮＰＮトランジスタ１３のベースに接続されている。
【００１７】
ＮＰＮトランジスタ１３のエミッタは接地電位ＧＮＤに接続され、コレクタは抵抗１４を介して電源電位ＶＤＤに接続されている。更に、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタは、電圧比較器（ＣＭＰ）１５の比較端子に接続されている。電圧比較器１５の基準端子には、図示しない基準電圧発生部から基準電圧ＲＥＦが与えられている。
【００１８】
電圧比較器１５は、比較端子に与えられるＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ電圧ＶＣが、基準端子に与えられる基準電圧ＲＥＦよりも低くなった時に、その出力信号ＯＵＴをレベル“Ｌ”にするものである。コレクタ電圧ＶＣが基準電圧ＲＥＦを越えている時には、電圧比較器１５の出力信号ＯＵＴはレベル“Ｈ”となる。電圧比較器１５の出力信号ＯＵＴは、システム１のリセット端子ＲＳＴに与えられるようになっている。
【００１９】
なお、抵抗１１，１２，１４の抵抗値は、この抵抗１１に流れるシステム１の電源電流ｉが設定値Ｉｓの時に、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ電圧ＶＣが基準電圧ＲＥＦと等しくなるように設定されている。
【００２０】
次に、図１（ｂ）を参照しつつ、図１（ａ）の動作を説明する。
システム１に流れる電源電流ｉの大部分は、抵抗１１を介して接地電位ＧＮＤに流れる。これにより、抵抗１１に電源電流ｉに比例した電圧が発生し、システム１の接地端子ＶＳの電位は、接地電位ＧＮＤよりも高くなる。
【００２１】
システム１の接地端子ＶＳは、抵抗１２を介してＮＰＮトランジスタ１３のベースに接続されているので、このＮＰＮトランジスタ１３には、接地端子ＶＳの電位に応じたベース電流が流れる。これにより、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタには、電源電位ＶＤＤから抵抗１４を介してコレクタ電流が流れ、このコレクタ電流に応じてコレクタ電圧ＶＣが発生する。コレクタ電圧ＶＣは電圧比較器１５の比較端子に与えられ、この電圧比較器１５の基準端子に与えられる基準電圧ＲＥＦと比較される。
【００２２】
システム１の動作が正常であれば、このシステム１に流れる電源電流ｉは設定値Ｉｓ以下である。従って、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ電流は小さく、抵抗１４に生じる電圧降下は小さい。このため、コレクタ電圧ＶＣは、基準電圧ＲＥＦよりも高くなり、電圧比較器１５の出力信号ＯＵＴは、“Ｈ”となっている。これにより、システム１に対するリセット信号は発生せず、システム１では所定の処理が継続して実行される。
【００２３】
ここで、例えば電源電位ＶＤＤにスパイクノイズ等の雑音が侵入してシステム１が誤動作し、ラッチアップ等が発生すると、異常電流が流れて電源電流ｉが増加する。これにより、システム１の接地端子ＶＳの電位が上昇し、ＮＰＮトランジスタ１３のベース電流とコレクタ電流が増加する。コレクタ電流の増加により、抵抗１４に生じる電圧降下が大きくなり、コレクタ電圧ＶＣは低下する。
【００２４】
そして、システム１に流れる電源電流ｉが設定値Ｉｓを越えると、コレクタ電圧ＶＣは、基準電圧ＲＥＦ以下に低下する。これにより、電圧比較器１５の出力信号ＯＵＴが“Ｌ”となり、リセット信号がシステム１のリセット端子ＲＳＴに与えられる。
【００２５】
システム１では、リセット信号の入力により各回路が強制的に初期状態に復旧される。リセット動作によってラッチアップが解除されて異常電流がなくなると、システム１に流れる電源電流ｉは設定値Ｉｓよりも小さくなる。これにより、電圧比較器１５の出力信号ＯＵＴは“Ｈ”に戻り、システム１は初期状態から再起動される。
【００２６】
以上のように、この第１の実施形態の異常検出回路は、システム１に流れる電源電流ｉを監視して、この電源電流ｉが設定値Ｉｓを越えたときに、このシステム１をリセットするための出力信号ＯＵＴを出力するようにしている。これにより、システムの異常を電源電流ｉによって精度良く検出することが可能になり、このシステムに過大電流が流れ続けることを防止して熱破壊等から保護することができるという利点がある。
【００２７】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態を示す異常検出回路の構成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００２８】
この異常検出回路は、監視対象のシステム１に流れる電源電流ｉを監視して、この電源電流ｉのレベルに応じて、複数種類の異常検出信号を出力するものである。
【００２９】
システム１の電源端子ＶＤは電源電位ＶＤＤに接続され、このシステム１の接地端子ＶＳは、抵抗１１を介して接地電位ＧＮＤに接続されている。更に、システム１の接地端子ＶＳは、抵抗１２を介してＮＰＮトランジスタ１３のベースに接続されている。
【００３０】
ＮＰＮトランジスタ１３のエミッタは接地電位ＧＮＤに接続され、コレクタは抵抗１４を介して電源電位ＶＤＤに接続されている。更に、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタは、電圧比較器１５ａ，１５ｂ，１５ｃの比較端子に共通に接続されている。これらの電圧比較器１５ａ〜１５ｃの基準端子には、電源電位ＶＤＤを、抵抗１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄで分圧して得られる基準電圧ＲＥＦａ，ＲＥＦｂ，ＲＥＦｃ（但し、ＲＥＦａ＞ＲＥＦｂ＞ＲＥＦｃ）がそれぞれ与えられている。
【００３１】
電圧比較器１５ａ〜１５ｃは、比較端子に与えられるＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ電圧ＶＣが、基準端子に与えられる基準電圧ＲＥＦａ〜ＲＥＦｃよりも低くなった時に、その出力信号ＯＵＴａ〜ＯＵＴｃを、それぞれ“Ｌ”にするものである。コレクタ電圧ＶＣが基準電圧ＲＥＦａ〜ＲＥＦｃを越えている時は、電圧比較器１５ａ〜１５ｃの出力信号ＯＵＴａ〜ＯＵＴｃは“Ｈ”となる。
【００３２】
電圧比較器１５ａの出力信号ＯＵＴａは、システム１の割込端子ＵＮＴ０に、電圧比較器１５ｂの出力信号ＯＵＴｂは、システム１の割込端子ＵＮＴ１に、そして、電圧比較器１５ｃの出力信号ＯＵＴｃは、システム１のリセット端子ＲＳＴに与えられるようになっている。
【００３３】
なお、抵抗１１，１２，１４の抵抗値は、この抵抗１１に流れるシステム１の電源電流ｉが通常の動作範囲にあるときに、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ電圧ＶＣが基準電圧ＲＥＦａよりも高くなるように設定されている。また、基準電圧ＲＥＦｃは、システム１を再起動させる必要があるような異常な故障電流Ｉｆが流れたときに、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタに発生するコレクタ電圧ＶＣに一致するように設定されている。
【００３４】
次に動作を説明する。
システム１の電源電流ｉが通常の動作範囲にあるとき、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ電圧ＶＣは、基準電圧ＲＥＦａよりも高くなる。従って、電圧比較器１５ａ〜１５ｃの出力信号ＯＵＴａ〜ＯＵＴｃは、すべて“Ｈ”となり、割込信号やリセット信号は発生せず、システム１では所定の処理が継続して実行される。
【００３５】
システム１の電源電流ｉが通常の動作範囲よりも大きくなって、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ電圧ＶＣが基準電圧ＲＥＦａと基準電圧ＲＥＦｂの間の電圧になると、電圧比較器１５ａの出力信号ＯＵＴａは“Ｌ”となる。このとき、電圧比較器１５ｂ，１５ｃの出力信号ＯＵＴｂ，ＯＵＴｃは、“Ｈ”である。これにより、システム１の割込端子ＩＮＴ０に対する割込信号が発生し、このシステム１では、例えば、その時点で実行中のタスクが強制的に終了させられる。
【００３６】
システム１の電源電流ｉが更に大きくなって、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ電圧ＶＣが基準電圧ＲＥＦｂと基準電圧ＲＥＦｃの間の電圧になると、電圧比較器１５ａ，１５ｂの出力信号ＯＵＴａ，ＯＵＴｂは“Ｌ”となる。このとき、電圧比較器１５ｃの出力信号ＯＵＴｃは、“Ｈ”である。これにより、システム１の割込端子ＩＮＴ０，ＩＮＴ１に対する割込信号が発生し、このシステム１では、例えば、その時点で実行中のジョブが強制的に終了させられる。
【００３７】
システム１の電源電流ｉが、予め設定された故障電流Ｉｆを越えると、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ電圧ＶＣは、基準電圧ＲＥＦｃ以下に低下する。これにより、電圧比較器１５ａ〜１５ｃの出力信号ＯＵＴａ〜ＯＵＴｃは、すべて“Ｌ”となる。これによって、システム１のリセット端子ＲＳＴに対するリセット信号が発生し、このシステム１内の各回路が強制的に初期状態に復旧される。リセット動作によって異常電流が無くなると、システム１に流れる電源電流ｉは通常の値となり、電圧比較器１５ａ〜１５ｃの出力信号ＯＵＴａ〜ＯＵＴｃはすべて“Ｈ”に戻り、システム１は初期状態から再起動される。
【００３８】
以上のように、この第２の実施形態の異常検出回路は、システム１に流れる電源電流ｉの大きさに応じて、複数レベルの検出信号（出力信号）を出力するように構成している。これにより、システムの異常を電源電流ｉに応じてレベル分けして精度良く検出することができるので、システムの障害に応じた処理が可能になると共に、過大電流が流れ続けることを防止して熱破壊等から保護することができるという利点がある。
【００３９】
本発明の第２の実施形態は、例えば、自動車に搭載し、ステアリングの制御、エンジン内の点火プラグの制御、ギアの制御をそれぞれ行う装置をシステム１とする。そして、電圧比較器１５ａ〜１５ｃの出力をそれぞれステアリングの制御、エンジン内の点火プラグの制御、ギアの制御に対応する割り込み端子に接続する。このようにすると、上記各制御のタスクが強制的に終了されても、他の制御はそのまま実行されるので、本実施形態は自動車のような連続的な制御を必要とするシステムに好適である。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
【００４１】
（ａ）  システム１の接地端子ＶＳと接地電位ＧＮＤの間に抵抗１１を設け、この抵抗１１に生ずる電圧によって、システム１に流れる電源電流ｉを監視するようにしているが、システム１の電源端子ＶＤと電源電位ＶＤＤとの間に抵抗を設けてこの抵抗に生ずる電圧を監視するようにしても良い。
【００４２】
（ｂ）  ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ電圧ＶＣを、基準電圧ＲＥＦと比較して、その比較結果の出力信号ＯＵＴをシステム１のリセット端子ＲＳＴに与えるようにしているが、電源電流ｉが設定値Ｉｓとなったときに、コレクタ電圧ＶＣがレベル“Ｌ”に対応する電圧となるように抵抗１１，１２，１４の値を設定すれば、電圧比較器１５は不要である。
【００４３】
（ｃ）  図２の異常検出回路は、異常状態を３レベルに分類して検出するようにしているが、２種類または４種類以上にレベル分けして、それぞれに対応した処理ができるようにしても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、第１の発明によれば、監視対象のシステムに流れる電源電流に応じた検出電圧を発生させる抵抗と、この検出電圧を増幅してリセット信号を出力するトランジスタを有している。これにより、回路異常等による過電流に基づいて、システムの異常を監視することができる。
【００４５】
第２の発明によれば、監視対象のシステムに流れる電源電流に応じた検出電圧を発生させる抵抗と、この検出電圧を増幅するトランジスタと、このトランジスタの出力電圧を基準電圧と比較し、この出力電圧が基準電圧を越えたときに、システムに対するリセット信号を出力する電圧比較器を有している。これにより、回路異常等による過電流を精度良く検出して、システムの異常を監視することができる。
【００４６】
第３の発明によれば、第２の発明における電圧比較器によって、トランジスタの出力電圧を複数の基準電圧と比較し、この出力電圧がこれらの基準電圧を越えたときに、その基準電圧に対応した範囲で監視対象のシステムを復旧させるための複数のリセット信号を出力するようにしている。これにより、回路異常等による過電流を精度良く検出し、その過電流の大きさに応じた適切な処理を施すことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す異常検出回路の説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す異常検出回路の構成図である。
【符号の説明】
１    システム
１１，１２，１３，１４，１６ａ〜１６ｄ    抵抗
１３    ＮＰＮトランジスタ
１５，１５ａ〜１５ｃ    電圧比較器
【図１】
2004340660.tif 000003
【図２】
2004340660.tif 000004