(57)【要約】【課題】  従来の電源装置は、出力電圧Voutの負帰還信号Vfb1が断線した時に、出力電圧Voutが上昇し電子負荷8を破壊してしまうという課題があった。また、断線を診断できない課題もあった。【解決手段】  前述の課題を解決するため、本発明では負帰還端子10にプルアップ電流を持ち、断線時は負帰還動作により出力電圧Voutを0Vに低下させる。また、プルアップ電流1をON、OFFさせた時の異常診断比較器6の結果から、負帰還信号Vfb1の上昇が、断線によるものか外部電圧ショートによるものかを診断することが可能となる。【選択図】  図１
2016181071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧から所定の出力電圧を生成し、前記出力電圧に関連する負帰還信号をフィードバックする電源装置において、
前記負帰還信号の信号線に接続されたプルアップ回路を備え、
前記プルアップ回路は、前記負帰還信号の異常時に、前記負帰還信号を所定の電圧よりも高くする事により、前記出力電圧を低下させることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
前記プルアップ回路をON/OFF制御するスイッチ手段を有する事を特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１または２少なくとも一項に記載の電源装置において、
前記負帰還信号と所定電圧とを比較する比較器を備え、
前記比較器により前記負帰還信号の断線状態または外部ショート状態を診断することを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電源装置において、
前記負帰還信号の断線状態または外部ショート状態を診断した結果を保存するレジスタを有することを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１から４少なくとも一つに記載の電源装置を備え、車載機器を制御する車載用制御装置であって、
前記入力電圧は車載バッテリの電圧であり、前記出力電圧は前記車載用制御装置内部回路用の供給電圧であることを特徴とする車載用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給される電圧から一定の電圧を生成する電源装置に関し、特に車載用電子制御装置に搭載される電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車載用の電子制御装置では、バッテリから一定電圧を出力する様々な電源装置が提案されている。これらの電源装置は、出力電圧を負帰還することで出力電圧を高精度で一定に制御する機構となっている。例えば、特許文献1に示す電源装置が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６００４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電源装置で、負帰還信号が断線などの異常状態となると、出力電圧を所望の電圧に制御することが出来ずに出力に接続されるマイコンなどの電子負荷を破壊してしまうことがある。車載用の電子制御装置では非常に高い安全性が求められ、マイコンなどの破壊により各種制御が不能となることを回避することが要求される。
【０００５】
図8に従来の電源装置の構成を示す。この電源装置では、基準電圧Vref1と基準電圧Vref1を増幅するエラーアンプ4、および出力ドライバ11、帰還抵抗R1、2で構成される。この電源装置の出力電圧Voutには、電子負荷8が接続される。この電源装置は、基準電圧Vref1を帰還抵抗R1、R2で決まる増幅度（R1+R2）/R1で増幅し、一定の出力電圧Vout=Vref1×（R1+R2）/R1を出力制御する。
【０００６】
ここで、出力電圧Voutからの負帰還信号Vfb1が断線した場合に、負帰還信号Vfb1が出力電圧Voutと一致しなくなるため、エラーアンプ4による負帰還増幅が出来なくなり、所望の出力電圧Voutに制御出来なくなる。図8のようにIC3内部に帰還抵抗R1、R2を持つ場合、断線時はエラーアンプ反転入力電圧Vfb2が0Vになるためエラーアンプ4の増幅動作で出力電圧VoutはVS1電圧近くまで上昇する。この時、出力電圧Voutが、接続されるマイコン等の電子負荷8の最大定格を超えると電子負荷8が破壊してしまうという課題がある。また、従来の電源装置では、負帰還信号Vfb1の断線発生などの異常を診断することが出来ない課題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は断線などの異常発生時にこの電子負荷の破壊を回避し、またその異常状態を診断することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、図1のように、まず負帰還端子10にプルアップ電流1を接続する。断線時に、エラーアンプ4反転入力電圧Vfb2が基準電圧Vref1を超えるように帰還抵抗R1とプルアップ電流1を設定する。次に、プルアップ電流1をON、OFF制御できるスイッチを設ける。また、プルアップ電流をON、OFFさせた時のエラーアンプ4反転入力電圧を検出する異常診断比較器6を設ける。さらに、異常診断比較器6の出力結果から異常状態を判断する制御部5、その結果を保持するレジスタ7を設ける。
【発明の効果】
【０００９】
上記手段により、負帰還信号Vfb1の断線発生時に、エラーアンプ4の反転入力電圧Vfb2は、基準電圧Vref1より高くなるため、エラーアンプ4の増幅動作により出力電圧Voutは0Vに下がる制御となり電子負荷8の破壊を防ぐことが出来る。またプルアップ電流1をON、OFF制御できるスイッチにより、Voutをオフした時のVS2からのリーク電流を防止する事が出来る。
【００１０】
また、異常診断比較器6の検出時に、プルアップ電流をON、OFFさせて異常診断比較器6の検出結果の変化を比較することで、負帰還信号Vfb1の断線発生と外部電圧ショート発生を診断することが出来、診断結果を診断レジスタ7に保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例である電源装置の構成図である。
【図２】本発明の第2の実施例である電源装置の構成図である。
【図３】第1の実施例で、動作時に断線発生した場合のタイミングチャートである。
【図４】第1の実施例で、断線後に動作開始した場合のタイミングチャートである。
【図５】第1の実施例で、異常診断用プルアップ電流のスイッチ動作図である。
【図６】第1の実施例で、断線発生時の診断タイミングチャートである。
【図７】第1の実施例で、外部電圧ショート発生時の診断タイミングチャートである
【図８】従来の電源装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図1は第１の実施例であり出力ドライバ11とIC3を用いた電源装置の構成図である。電源装置は、例えば車載バッテリ等の入力電圧を車載制御装置の内部回路供給電圧等の所定電圧に降圧する。
【００１４】
本実施例のIC3は、基準電圧Vref1と反転入力電圧Vfb2の差電圧を増幅するエラーアンプ4、および出力ドライバ11、増幅度を設定する帰還抵抗6、7、プルアップ電流1、またそのプルアップ電流1を制御するスイッチ2、異常診断比較器6、制御部5、診断レジスタ7で構成される。この電源装置の出力電圧Voutには、電子負荷8が接続される。この電源装置は、基準電圧Vref1を帰還抵抗R1、R2で決まる増幅度（R1+R2）/R1で増幅し、一定の出力電圧Vout=Vref1×（R1+R2）/R1に制御する。
【００１５】
図3に通常動作時に断線が発生した場合のタイミングチャートを示す。実線は提案する実施例1の動作であり、点線は図8の従来構成での動作を表す。電源装置を起動するための起動信号PSAがONすると、これに同期してエラーアンプ4を制御する制御信号1、およびプルアップ電流1を流すためのスイッチ2の制御信号2がONする。制御信号1によりエラーアンプ4が増幅動作を開始して、電源装置の出力電圧Voutは徐々に上昇しVref1×（R2+R1）/R1の所望の電圧となる。図8の従来回路では、前述した通り点線で示す動作となり、出力電圧VoutがVS1に上昇し、電子負荷8の破壊の可能性がある。
【００１６】
次に図1の実施例の場合、断線が発生すると負帰還端子10の負帰還信号Vfb1は、プルアップ電流1と帰還抵抗6、7からIpull×（R1+R2）となる。また、エラーアンプ4の反転入力電圧Vfb2はIpull×R1となり、この電圧をVref1より大きくなるようIpullを設定することで、断線時に反転入力電圧Vfb2は通常動作時より高い電圧となる。この高い電圧がエラーアンプ4に入力されることで、出力電圧Voutは図3の実線のように0Vに低下する。電源装置の出力に接続される電子負荷8は、電源装置の出力を電源電圧や基準電圧として使用しており、断線発生時にこの電圧が0Vに低下することで電子負荷8の破壊を回避することが出来る。
【００１７】
ここで、このプルアップ電流1は、帰還抵抗の変化に影響を受けないようVref1/R1に比例した電流とすることが必要である。また、正常動作時に電子負荷8で消費される電流よりも小さい電流に設定することが必要である。さらにプルアップ電流1は、プルアップ抵抗に置き換えることも可能であり、その場合は、断線時にエラーアンプ4の負帰還電圧Vfb2を超えるように、VS2電圧とプルアップ抵抗を設定する必要がある。
【００１８】
図4に起動信号PSAがONする前に、断線状態となった場合のタイミングチャートを示す。実線は提案する実施例1の動作であり、点線は図8の従来構成での動作を表す。図8の従来構成では、出力電圧Voutは同様にVS1近くまで上昇し、電子負荷8の破壊の可能性があるが、実施例1の場合は出力電圧Voutが0Vを維持するため破壊を回避できる。ここで、図5にプルアップ電流1のON、OFFを制御するスイッチ1のタイミングチャートを示す。この電源装置がスタンバイの時（Voutオフ時）、出力のリーク電流を0とするため、スイッチを制御する制御信号2に応じて、スイッチ２によってプルアップ電流1がOFF状態となる。制御信号２は、起動信号PSAがOFFの時は、同じくOFFとなる。
【００１９】
これによって、電源装置がスタンバイ時でも、外部の電子負荷８にリーク電流が流れ続ける事を防止する効果もある。
【００２０】
次に、断線状態の診断方法について説明する。図6に断線発生時の診断タイミングチャートを示す。図3で説明したように、断線時は負帰還電圧Vfb2は、Ipull×R1の電圧となる。このとき、異常診断比較器6の基準電圧12（Vref2）をVref1＜Vref2＜Ipull×R1と設定することで、断線時の電圧を検出することが可能である。一方で、異常診断比較器6が検出する他の条件として、出力電圧Voutへの外部電圧ショートが考えられる。異常診断比較器6の検出が、断線によるものか、外部電圧ショートによるものかを確定させるために、図６のタイミングチャートに示すように、プルアップ電流1のON、OFF時の異常診断比較器6の出力結果の変化から判断する事が出来る。図6のように、異常診断比較器6の出力が一定時間検出状態であれば、断線か外部電圧ショートが発生していると判断できるため、エラーアンプ4の制御信号1をOFFにする。制御信号1をOFFにした状態で、異常診断比較器6の出力に一定時間変化がなければ、さらに制御信号2をOFFする。制御信号2をOFFすることで、プルアップ電流1がOFFになるため、断線状態であれば、負帰還電圧Vfb2は0Vとなり異常診断比較器6の出力が未検出となって断線状態の診断が確定する。一方、外部電圧ショートの場合は、図7に示すように異常診断比較器6の検出結果は、制御信号2をOFFした後も検出を維持することになり外部電圧ショートの診断が確定する。
【００２１】
この断線と外部電圧ショートを判定するために、電源装置の機能を完全にOFFする必要があるが、制御信号1、2をONさせたままで、断線か外部電圧ショートの異常診断のみとすることも可能である。
【００２２】
これにより、断線/外部電圧ショートの判定が可能となり、また一時的な断線や外部電圧ショートの場合は、異常な状態から回復すれば、正常出力へ復帰させるような制御をすることが可能となる。
【実施例２】
【００２３】
図2は第2の実施例であり降圧型スイッチングレギュレータ構成の電源装置である。スイッチングレギュレータ構成の場合も、出力電圧Voutから負帰還制御する構成は同じであり、プルアップ電流1、スイッチ2、異常診断比較器6の同様の構成を追加することにより実施例1で説明した同じ効果が得られる。
【００２４】
また、昇圧側スイッチングレギュレータの場合も同様である。
【符号の説明】
【００２５】
１    プルアップ電流
２    スイッチ
３    IC
４    エラーアンプ
５    制御部
６    異常診断比較器
７    診断レジスタ
８    電子負荷
９    エラーアンプ出力端子
１０  負帰還端子
１１  出力ドライバ
１２  インダクタ
１３  キャパシタ
１４  PWM制御部
１５  スイッチングレギュレータドライバ部
１６  スイッチングレギュレータ出力端子
Vout  電源装置の出力電圧
Vref1  エラーアンプ基準電圧
Vref2  異常診断比較器の基準電圧
R1、R2  帰還抵抗
VS1  出力ドライバの電源電圧
VS2  プルアップ電流の電源電圧
Verr  エラーアンプの出力電圧
Vfb1  電源装置の負帰還信号
Vfb2  エラーアンプの反転入力信号
PSA  電源装置の起動信号
【図１】
2016181071.tif 000003
【図２】
2016181071.tif 000004
【図３】
2016181071.tif 000005
【図４】
2016181071.tif 000006
【図５】
2016181071.tif 000007
【図６】
2016181071.tif 000008
【図７】
2016181071.tif 000009
【図８】
2016181071.tif 000010