(57)【要約】【課題】容量性負荷の充電時間または放電時間を測定せずに、容量性負荷の診断を行うことを可能とする。【解決手段】容量性負荷Ｃ１の診断を行うため、スイッチＳＷ５がＯＮに切り替わり、容量性負荷Ｃ１が低圧電源１４により充電される。その後、スイッチＳＷ５がＯＦＦ、スイッチＳＷ６がＯＮに切り替わり、容量性負荷Ｃ１の電荷が診断用容量素子Ｃ２に放電される。電圧比較器９は、このとき診断用容量素子Ｃ２に生じる電圧と、基準電源８の基準電圧とを比較し、その結果を出力する【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源から容量性負荷への充電及び前記容量性負荷からの放電を制御する半導体装置であって、
前記第１の電源よりも低い電圧の第２の電源から前記容量性負荷への充電を開始させる第１のスイッチと、
前記第２の電源による充電後の前記容量性負荷から放電を開始させるための第２のスイッチと、
前記第２のスイッチにより前記容量性負荷から電荷が放電されたときに当該電荷が充電される診断用容量と、
前記第１及び第２のスイッチを制御する制御手段と、
前記診断用容量の電圧と基準電圧とを比較し、当該比較の結果を出力する比較手段と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記第１のスイッチと、前記第２のスイッチと、前記診断用容量と、前記制御手段と、前記比較手段とが、１つの半導体チップに搭載されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量性負荷の診断技術に係り、特に、容量性負荷の充電時間及び放電時間を測定せずに容量性負荷の診断を行なうことができる半導体装置の回路構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
容量性負荷の診断に関する技術として、特許文献１〜４記載の技術が知られている。特許文献1,２記載の技術によれば、コンデンサの両端電圧が、第１の閾値から第２の閾値に変化するまでの時間が測定され、この測定値に基づきコンデンサの診断が行なわれる。特許文献３記載の技術によれば、コンデンサに並列接続された放電回路(抵抗とスイッチ回路との直列回路)によって、コンデンサの電荷が一定時間放電され、この放電による、コンデンサの両端電圧の変化量に基づき、コンデンサの診断が行なわれる。特許文献４記載の技術によれば、診断前の一定時間、コンデンサに並列接続された放電回路(抵抗とスイッチ回路との直列回路)によってコンデンサが放電された後、コンデンサが一定時間だけ充電され、この充電後の、コンデンサの電圧に基づきコンデンサの診断が行なわれる。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２０７９５９号公報
【特許文献２】特開平７−０２７８０１号公報
【特許文献３】特開平９−２２９９７６号公報
【特許文献４】実開平６−０５３９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記従来の技術によれば、コンデンサの診断を行なうために、コンデンサの充電時間または放電時間を測定する必要がある。高電圧の交流駆動を必要とする容量性負荷の充電または放電は短時間内で終了するため、その時間を精度よく測定することが困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、容量性負荷の充電時間または放電時間を測定しなくても容量性負荷の診断を行なうことができる半導体装置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】
【０００６】
本発明によれば、
第１の電源から容量性負荷への充電及び前記容量性負荷からの放電を制御する半導体装置であって、
前記第１の電源よりも低い電圧の第２の電源から前記容量性負荷への充電を開始させる第１のスイッチと、
前記第２の電源による充電後の前記容量性負荷から放電を開始させるための第２のスイッチと、
前記第２のスイッチにより前記容量性負荷から電荷が放電されたときに当該電荷が充電される診断用容量と、
前記第１及び第２のスイッチを制御する制御手段と、
前記診断用容量の電圧と基準電圧とを比較し、当該比較の結果を出力する比較手段と、
を備えることを特徴とする半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、容量性負荷の充電時間または放電時間を測定しなくても、容量性負荷の診断を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
【０００９】
まず、本実施の形態に係る半導体装置の構成について説明する。ここでは、１組の電極と電極間に挿入された誘電体とを有する素子(以下、容量性負荷)の一例として、自動車の計器盤照明への採用が検討されているエレクトロルミネッセンス(Electroluminescence：以下、ＥＬ)素子を挙げる。
【００１０】
図１に示すように、本半導体装置は、ＥＬ素子Ｃ１、ＥＬ素子を発光させるための電圧をＥＬ素子Ｃ１に印加する高圧電源１３、高圧電源１３からＥＬ素子Ｃ１への充電及びＥＬ素子Ｃ１からの放電を切り替えるブリッジ回路を構成する４つの充放電高圧半導体スイッチＳＷ１,ＳＷ２,ＳＷ３,ＳＷ４、ＥＬ素子Ｃ１の診断を行なう診断処理部１００、外部からの制御信号に応じて診断処理部１００及びスイッチ駆動回路３を制御する制御部(論理回路、低圧信号→高圧信号変換回路)１１、制御回路１１からの制御信号に応じて４つの充放電高圧半導体スイッチＳＷ１,ＳＷ２,ＳＷ３,ＳＷ４を切り替えるスイッチ駆動回路３、高圧電源１３の電圧よりも低い電圧を制御回路１１及び診断処理部１００に印加する低圧電源１４、等を有している。
【００１１】
診断処理部１００には、(１)ＥＬ素子Ｃ１の容量及び電圧比較器９の分解能に応じて定められた容量を有する診断用容量素子(コンデンサ)Ｃ２、(２)ＥＬ素子Ｃ１の診断前に診断用容量素子Ｃ２の電荷を放電させる半導体スイッチＳＷ８、(３)低圧電源１４とＥＬ素子Ｃ１との間に設けられ、診断のためにＥＬ素子Ｃ１を低圧電源１４で充電させる半導体スイッチＳＷ５、(４)充放電高圧半導体スイッチＳＷ４に並列接続され、ＥＬ素子Ｃ１の電荷を診断用容量素子Ｃ２に充電させる半導体スイッチＳＷ６、(５)診断用容量素子Ｃ２の電圧と基準電圧とを比較する電圧比較器９、(６)電圧比較器９に基準電圧を与える比較電源８、(７)半導体スイッチＳＷ６のＯＮ／ＯＦを切り替える半導体スイッチＳＷ７、(８)制御回路１１からの指令に応じて半導体スイッチＳＷ５,ＳＷ７,ＳＷ８のＯＮ／ＯＦＦを制御する診断回路(論理回路)１２、を有している。
【００１２】
つぎに、図１の半導体装置におけるＥＬ素子Ｃ１の診断方法について説明する。
【００１３】
制御回路１１は、ＥＬ素子Ｃ１の点灯または消灯を指示する第１の制御信号を受け付けると、ＥＬ素子Ｃ１の点灯または消灯を指示する指令を高電圧スイッチ駆動回路３に与える。これに応じて、高電圧スイッチ駆動回路３は、４つの半導体スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦを制御し、ＥＬ素子Ｃ１を点灯または消灯させる。そして、制御回路１１は、ＥＬ素子Ｃ１の診断を指示する第２の制御信号を受け付けると、高電圧スイッチ駆動回路３及び診断回路１２を制御して、以下の２種類の処理(Ａ)(Ｂ)を実行させる。これにより、ＥＬ素子Ｃ１の状態が診断される。
（Ａ）ＥＬ素子Ｃ１の短絡または開放、スイッチＳＷ４側の地絡の有無の診断
ＥＬ素子Ｃ１の診断に先立ち、ＥＬ素子Ｃ１及び診断用容量素子Ｃ２の初期化処理が実行される。具体的には、高電圧スイッチ駆動回路３が、半導体スイッチＳＷ１,ＳＷ３をＯＦＦ、半導体スイッチＳＷ２,ＳＷ４をＯＮにし、診断回路１２が、半導体スイッチＳＷ５,ＳＷ６をＯＦＦ、半導体スイッチＳＷ８をＯＮにする。これにより、ＥＬ素子Ｃ１及び診断用容量素子Ｃ２の電荷がそれぞれ放電される。
【００１４】
その後、高電圧スイッチ駆動回路３が、半導体スイッチＳＷ４をＯＦＦに切り替え、診断回路１２が、半導体スイッチＳＷ５をＯＮに切り替える。ＥＬ素子Ｃ１が、短絡、開放または半導体スイッチＳＷ４側で地絡していなければ、このとき、半導体スイッチＳＷ４がＯＦＦ、半導体スイッチＳＷ５がＯＮに切り替わると、ＥＬ素子Ｃ１が、低圧電源１４により充電される。一方、ＥＬ素子Ｃ１が、短絡、開放または半導体スイッチＳＷ４側で地絡していれば、このとき、半導体スイッチＳＷ４がＯＦＦ、半導体スイッチＳＷ５がＯＮに切り替わっても、低圧電源１４からＥＬ素子Ｃ１に充電されることはない。
【００１５】
さらに、診断回路１２が、半導体スイッチＳＷ５,ＳＷ８をＯＦＦに切り替えるとともに、半導体スイッチＳＷ７をＯＮに切り替えることにより半導体スイッチＳＷ６をＯＮに切り替える。これにより、ＥＬ素子Ｃ１に電荷が蓄えられていれば(ＥＬ素子Ｃ１が、短絡、開放または半導体スイッチＳＷ４側で地絡していなければ)、その電荷の一部が、半導体スイッチＳＷ６を介して診断用容量素子Ｃ２に充電される。このとき、診断用容量素子Ｃ２には、ＥＬ素子Ｃ１と診断用容量素子Ｃ２との容量比によって定まる電圧が生じる。
【００１６】
電圧比較器９は、この電圧と比較電源８の基準電圧とを比較し、その比較結果、すなわち、ＥＬ素子Ｃ１の診断結果を出力する。具体的には、ＥＬ素子Ｃ１が適切に充電されたために診断用容量素子Ｃ２が充電された場合(すなわち、ＥＬ素子Ｃ１が、短絡、開放または半導体スイッチＳＷ４側で地絡していない場合)には、診断用容量素子Ｃ２の電圧が基準電圧以上であることを表す信号が電圧比較器９から出力され、ＥＬ素子Ｃ１が適切に充電されなかったために診断用容量素子Ｃ２が充電されなかった場合(すなわち、ＥＬ素子Ｃ１が、短絡、開放または半導体スイッチＳＷ４側で地絡している場合)には、診断用容量素子Ｃ２の電圧が基準電圧未満であることを表す信号が電圧比較器９から出力される。
（Ｂ）半導体スイッチＳＷ２側の地絡の有無の診断
ＥＬ素子Ｃ１の診断に先立ち、診断(Ａ)と同様、ＥＬ素子Ｃ１及び診断用容量素子Ｃ２の初期化処理が実行される。これにより、ＥＬ素子Ｃ１及び診断用容量素子Ｃ２が放電される。
【００１７】
その後、高電圧スイッチ駆動回路３が、半導体スイッチＳＷ２,ＳＷ４をＯＦＦに切り替え、診断回路１２が、半導体スイッチＳＷ５をＯＮに切り替える。このとき、ＥＬ素子Ｃ１が半導体スイッチＳＷ２側で地絡していれば、半導体スイッチＳＷ５がＯＮになると、低圧電源からＥＬ素子Ｃ１に充電されるが、ＥＬ素子Ｃ１が半導体スイッチＳＷ２側で地絡していなければ、半導体スイッチＳＷ５がＯＮになっても、低圧電源からＥＬ素子Ｃ１に充電されない。
【００１８】
さらに、診断回路１２が、半導体スイッチＳＷ５,ＳＷ８をＯＦＦに切り替えるとともに、半導体スイッチＳＷ７をＯＮに切り替えることにより半導体スイッチＳＷ６をＯＮに切り替える。ＥＬ素子Ｃ１に電荷が蓄えられていれば(半導体スイッチＳＷ２側に地絡が発生していれば)、半導体スイッチＳＷ５,ＳＷ６の切替えにより、その電荷の一部が、半導体スイッチＳＷ６を介して診断容量Ｃ２に充電される。このとき、診断用容量素子Ｃ２には、ＥＬ素子Ｃ１と診断製容量Ｃ２との容量比によって定まる電圧が生じる。
【００１９】
電圧比較器９は、このときのＥＬ素子Ｃ２の電圧と比較電源８の基準電圧とを比較し、その比較結果、すなわち、ＥＬ素子Ｃ１の診断結果を出力する。具体的には、ＥＬ素子Ｃ１が不適切に充電されたために診断用容量素子Ｃ２が充電された場合(すなわち、ＥＬ素子Ｃ１が半導体スイッチＳＷ２側で地絡している場合)には、診断用容量素子Ｃ２の電圧が基準電圧以上であることを表す信号が電圧比較器９から出力され、ＥＬ素子Ｃ１に不適切な充電がなされなかったために診断用容量素子Ｃ２が充電されなかった場合(すなわち、ＥＬ素子Ｃ１が半導体スイッチＳＷ２側で地絡していない場合)には、診断用容量素子Ｃ２の電圧が基準電圧未満であることを表す信号が電圧比較器９から出力される。
【００２０】
このように、本実施の形態に係る半導体装置によれば、診断用容量素子の電圧と基準電圧との比較によって容量性負荷が診断されるため、容量性負荷の充電時間または放電時間の測定を行う必要がない。このため、容量性負荷の充電時間または放電時間の測定及びその他の演算処理を行うＣＰＵ等の、回路を大規模化させる部品を別途設ける必要がない。このため、１つの半導体チップに搭載可能な容量(たとえば、１００ｐＦ以下)のコンデンサを診断用容量素子Ｃ２として用いれば、本実施の形態に係る半導体装置は、１つの半導体チップで実現することができる。
【００２１】
さらに、ＥＬ素子Ｃ１の電圧を測定する必要がないため、検出用抵抗を挿入する必要がない。一般に、小容量の容量性負荷Ｃ１の電圧を精度よく検出するには、抵抗値の大きな検出用抵抗を挿入する必要があるが、挿入された検出用抵抗の抵抗値が大きくなると、容量性負荷Ｃ１の充放電特性に影響を及ぼす可能性がある。ところが、上述したように、本実施の形態では、検出用抵抗を挿入する必要がないため、ＥＬ素子Ｃ１の充放電特性に影響を与えずにＥＬ素子Ｃ１の診断を行うことができる。
【００２２】
なお、以上においては、ＥＬ素子を診断対象としているが、ＥＬ素子以外の容量性負荷を診断対象とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の一形態に係る半導体装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
ＳＷ１,ＳＷ２,ＳＷ３,ＳＷ４・・・充放電高圧半導体スイッチ、ＳＷ５,ＳＷ６,ＳＷ７,ＳＷ８・・・半導体スイッチ、Ｃ１・・・容量性負荷、Ｃ２・・・診断用容量、３・・・スイッチ駆動回路、８・・・比較電源、９・・・電圧比較器、１１・・・制御回路、１２・・・診断回路、１３・・・高圧電源、１４・・・低圧電源
【図１】
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