JP2007226348A - 電圧監視システム、及び電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源電圧が適正範囲の上限を超えた場合に、このことを外部から電気的に確認することができる電圧監視システムを提供する。
【解決手段】電源供給手段１０によって電子制御装置に供給される電源電圧と、当該電源電圧が電子制御装置の動作を保障する適正電圧の範囲内であるか否かを判定するための基準となる第１の基準電圧と、を比較する第１の比較手段１４と、第１の比較手段１４において、電源電圧が第１の基準電圧を超えた高電圧を供給している状態であると判断された場合に、高電圧検出フラグを保持するラッチ手段１８と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源供給手段によって、マイクロコンピュータ等の電子制御装置に供給される電源電圧を監視する電圧監視システムに関するものである。

マイクロコンピュータ、ＲＯＭやＲＡＭの半導体メモリ、あるいはデジタルシグナルプロセッサ等の各種電子制御装置には、その用途に応じて様々な電子回路、例えば、ＣＰＵのようなディジタル回路やＡ／Ｄ変換器のようなアナログ回路が多数組み込まれている。
そして、電子制御装置に組み込まれた電源、若しくは、外部に設けられた電源がこの電子制御装置に電源電圧を供給することでこれらの電子回路にも電源電圧が供給される。

この電源にはしばしば複数の電圧を切り替えることができる切替機能が備えられており、各電子回路が動作に必要な電源電圧を得るために、電源電圧を切り替えて用いられることがある。あるいは、電子制御装置外の要因（例えば、ノイズ）によって、電源電圧が変動することがある。

このとき、電子回路に対して適正な電源電圧が供給されているかどうかを判断する必要がある。そこで、特許文献１には、電子回路に向けて適正な電源電圧を供給するために、電源供給手段が供給する電源電圧と、電子制御装置の外部で設定された設定電圧とを比較して、それらが一致したときに電子回路に向けての電圧供給を許可し、不一致のときには電圧供給を遮断する電源装置の安全装置が記載されている。
特開平７−２３１５６２号公報

しかしながら、上述したように電子制御装置にはディジタル回路やアナログ回路からなる電子回路が多数組み込まれており、それぞれの回路に対して上記の設定電圧を設けることは、作業工数やコストの面から現実的ではない。

また、一般にディジタル回路の適正電圧範囲に対し、アナログ回路の適正電圧範囲は狭い場合が多く、また、動作が保障されている適正電圧範囲（定格範囲）はディジタル回路とアナログ回路とで異なる。

すると、電源電圧の切り替えやノイズ等の外的な要因によって、電子制御装置に供給される電源電圧が一時的に上昇して、アナログ回路の適正電圧範囲の上限を超えた場合でも、それが認知されることなく電子制御装置は動作を継続することがある。

ところがこのとき、電子制御装置の動作は正常であるように見えたとしても、この間のアナログ回路は、保証外、あるいは規定外の動作を行っている可能性があり、精度が確立されていない情報を発信してしまうおそれがある。また、精度が確立されていない情報を電子制御装置の出力信号としてそのまま利用することは好ましいことではない。

そこで、本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電子制御装置に供給される電源電圧が、電子制御装置の動作を保障する適正電圧の範囲内であるか否かを監視することができ、この電源電圧が適正範囲の上限を超えた場合に、このことを外部から電気的に確認することができる電圧監視システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る電圧監視システムは、電源供給手段によって電子制御装置に供給される電源電圧と、当該電源電圧が前記電子制御装置の動作を保障する適正電圧の範囲内であるか否かを判定するための基準となる第１の基準電圧と、を比較する第１の比較手段と、第１の比較手段において、電源電圧が第１の基準電圧を超えた高電圧を供給している状態であると判断された場合に、高電圧検出フラグを保持するとともに、高電圧検出フラグを保持したことを示す保持信号を出力するラッチ手段と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載された電圧監視システムによれば、電源供給手段によって電子制御装置に供給される電源電圧と、当該電源電圧がその電子制御装置の動作を保障する適正電圧の範囲内であるか否かを判定するための基準となる第１の基準電圧と、を第１の比較手段で比較する。そして、その比較によって電源電圧が第１の基準電圧を超えた高電圧の状態であると判断された場合には、ラッチ手段は高電圧検出フラグを保持するとともに、高電圧検出フラグを保持したことを示す保持信号を外部に向けて出力する。

これにより、電圧監視システムは、電源電圧が電子制御装置の動作を保障する適正電圧の範囲内であるか否かを監視することができる。そして、この監視によって電源電圧が電子制御装置の動作を保障する適正電圧範囲の上限を超えたことを示す高電圧検出フラグがラッチ手段に保持されている場合には、このことを外部から電気的に確認することができる。

請求項２に係る電圧監視システムは、請求項１に記載の電圧監視システムにおいて、第１の基準電圧よりも低電圧であって、電源電圧が適正電圧を下回るか否かを判定するための基準となる第２の基準電圧と、電源電圧と、を比較する第２の比較手段をさらに有することを特徴とする。これにより、電圧監視システムは、電源電圧が電子制御装置の動作を保障する適正電圧範囲を下回ったか否かを監視することができる。

請求項３に係る電圧監視システムは、請求項１又は２に記載の電圧監視システムにおいて、第１の基準電圧は、適正電圧の範囲の上限値と一致するように設定されることを特徴とする。これにより、第１の基準電圧を超えた電源電圧は、電子制御装置の動作を保障する適正電圧の上限を超えたこととなる。したがって、電圧監視システムは、電源電圧が電子制御装置の動作を保障する適正電圧の範囲内であるか否かの判定を容易に行うことができる。

請求項４に係る電圧監視システムは、請求項３に記載の電圧監視システムにおいて、第２の基準電圧は、適正電圧の範囲の下限値と一致するように設定されることを特徴とする。これにより、第２の基準電圧を下回る電源電圧は、電子制御装置の動作を保障する適正電圧を下回ったこととなり、電圧監視システムは、電源電圧が電子制御装置の動作を保障する適正電圧の範囲内であるか否かの判定を容易に行うことができる。

請求項５に係る電圧監視システムは、請求項１〜４のいずれかに記載の電圧監視システムにおいて、電子制御装置は、少なくともアナログ回路を含んで構成されており、第１の基準電圧は、アナログ回路の動作を保証する適正電圧の範囲の上限値となるように設定されることを特徴とする。これにより、電圧監視システムは、電源電圧が電子制御装置の動作を保障する適正電圧の範囲内であるか否かの判定をより厳格な基準で判定を行うことができる。

請求項６に係る電圧監視システムは、請求項５に記載の電圧監視システムにおいて、ラッチ手段は、第１の比較手段において、電源電圧がアナログ回路の動作を保証する適正電圧の範囲の上限値を超えた高電圧を供給している状態であると判断された場合に、電圧検出フラグを保持することを特徴とする。これにより、より厳格な基準で監視された電源電圧に基づいて、高電圧検出フラグがラッチ手段に保持されることとなる。したがって、電圧監視システムの精度の信頼性をさらに向上させることができる。

請求項７に係る電子制御装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の電圧監視システムが搭載されたことを特徴とする。これにより、電圧監視システム一体型の電子制御装置を得ることができる。したがって、電圧監視システムと電子制御装置とを別々に設計、製造するよりも低いコストで両者の機能を得ることができる。さらに、一体型とすることで、電圧監視システムと電子制御装置とを別々に設置するよりも設置スペースを少なくすることができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において同一、もしくは、均等である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における電圧監視システムは、電子制御装置としてのマイクロコンピュータ（以下、マイコンと言う）に搭載されており、図１に示す回路例によって実現される。

すなわち、電源電圧Ｖｄｄを供給する電源１０と、第１の基準電圧としての高電圧側基準電圧ＶｒｅｆＨ、及び高電圧側基準電圧ＶｒｅｆＨよりも低電圧である第２の基準電圧としての低電圧側基準電圧ＶｒｅｆＬを供給する基準電圧電源１２と、電源電圧Ｖｄｄと高電圧側基準電圧ＶｒｅｆＨとを比較する、第１の比較手段としての高電圧検出用コンパレータ１４と、電源電圧Ｖｄｄと低電圧側基準電圧ＶｒｅｆＬとを比較する、第２の比較手段としての低電圧検出用コンパレータ１６と、高電圧検出用コンパレータ１４によって、電源電圧Ｖｄｄが高電圧側基準電圧ＶｒｅｆＨを超えた電圧を高電圧を供給している状態である判断されたとき、高電圧検出フラグを保持するラッチ手段としてのラッチ回路１８と、ＮＯＴ回路２０ａ、ＯＲ回路２０ｂ等からなる論理演算回路２０と、を含んで構成されている。

なお、マイコンにはデジタル回路とアナログ回路とが搭載されており、本実施形態における電圧監視システムの外に、高電圧検出フラグ制御回路３０、及びＣＰＵ３２が搭載されている。

以下、各構成について説明する。電源１０は、マイコンにマイコン稼働用の電源電圧Ｖｄｄを供給する電圧供給源である。このとき、高電圧検出用コンパレータ１４、及び低電圧検出用コンパレータ１６にも電源電圧Ｖｄｄが供給される。

基準電圧電源１２は、電源１０とは異なる電圧供給源であり、異なる２つの電圧を供給することができる。基準電圧電源１２は、高電圧検出用コンパレータ１４に高電圧側基準電圧ＶｒｅｆＨを供給し、また、低電圧検出用コンパレータ１６に高電圧側基準電圧ＶｒｅｆＨよりも低電圧の低電圧側基準電圧ＶｒｅｆＬを供給する。なお、本実施形態における電圧監視システムにおいて、高電圧側基準電圧ＶｒｅｆＨはマイコンの動作を保障する適正電圧範囲の上限、例えば、マイコンを構成するアナログ回路の動作の適正電圧の上限に、低電圧側基準電圧ＶｒｅｆＬはマイコンの動作を保障する適正電圧範囲の下限に予め設定されている。

低電圧検出用コンパレータ１６は、電源電圧Ｖｄｄ、及び低電圧側基準電圧ＶｒｅｆＬの供給を受けて両者を比較する。

電源投入直後の電源電圧Ｖｄｄの立ち上がりのときや、あるいは何等かの要因（例えば、瞬時停電）によって電源電圧Ｖｄｄが低下したときは、電源電圧Ｖｄｄは低電圧側基準電圧ＶｒｅｆＬよりも低い電圧となることがある。このとき、そのことを示す低電圧検出信号１１５が論理演算回路２０に向けて送出される。

低電圧検出信号１１５を受けた論理演算回路２０は、リセット信号１１４をＣＰＵ３２、及び、高電圧検出フラグ制御回路３０に送出して、ＣＰＵ３２、及び高電圧検出フラグ制御回路３０をリセット状態とする（パワーオンリセット状態）。

高電圧検出用コンパレータ１４は、電源電圧Ｖｄｄ、及び高電圧側基準電圧ＶｒｅｆＨの供給を受けて両者を比較する。比較によって、電源電圧Ｖｄｄが高電圧側基準電圧ＶｒｅｆＨよりも高い電圧であると判断された場合、図示しないフラグレジスタからそのことを示す高電圧検出フラグデータ１１０が送出され、ラッチ回路１８に保持される。そして、ラッチ回路１８が高電圧検出フラグを保持すると、ラッチ回路１８の出力データ端子Ｑから高電圧検出フラグを保持したことを示す保持信号１１１が出力される。

したがって、この保持信号１１１を入力処理する制御回路等を接続しておくことで、マイコンに供給された電源電圧Ｖｄｄがマイコンの適正電圧の上限（ＶｒｅｆＨ）を超えたことを電気的に確認することができる。なお、本実施形態における電圧監視システムでは、図１に示すように、ラッチ回路１８の出力データ端子Ｑに高電圧検出フラグ制御回路３０が接続されており、保持信号１１１は高電圧検出フラグ制御回路３０に向けて送出されることとなる。高電圧検出フラグ制御回路３０は、保持信号１１１を受けることで、高電圧検出フラグがラッチ回路１８に保持されたことを電気的に確認することができる。

ところで、ラッチ回路１８が保持した高電圧検出フラグは、本実施形態における電圧監視システムを使用するユーザが高電圧検出フラグ制御回路３０の動作を予め設定しておくことで、ユーザのシステムに適した方法で電圧監視システムを使用することができる。以下に電圧監視システムの一使用例（高電圧検出フラグ制御回路３０の動作設定例）について説明する。なお、この使用例はマイコンをリセットするように高電圧検出フラグ制御回路３０の動作を設定した例である。

（使用例）
ラッチ回路１８が高電圧検出フラグを保持したことを受けて、ラッチ回路１８の出力データ端子Ｑから高電圧検出フラグを保持したことを示す保持信号１１１が高電圧検出フラグ制御回路３０に向けて送出される。保持信号１１１を受けた高電圧検出フラグ制御回路３０は、高電圧検出信号１１２を論理演算回路２０に向けて送出する。

このときの高電圧検出信号１１２の信号電位をＨ状態とすると、低電圧検出信号１１５の信号電位はＬであり、Ｈレベルの高電圧検出信号１１２を受けた論理演算回路２０は、リセット信号１１４をＣＰＵ３２に向けて送出して、ＣＰＵ３２をリセット制御するとともに、リセット信号１１４を高電圧検出フラグ制御回路３０にも送出して、高電圧検出フラグ制御回路３０をリセット制御する。

そして、高電圧検出フラグ制御回路３０はフラグクリア信号１１３をラッチ回路１８に向けて送出する。フラグクリア信号１１３を受けたラッチ回路１８は、ラッチ回路１８で保持している高電圧検出フラグをクリアする。

このような電圧監視システムをマイコンに搭載することによって、精度が確立されていない発信情報の発信を防いだり、精度が確立していない発信情報を無視する等の制御を行うことができる。

（その他の実施形態）
図２〜図４にその他の実施形態に係る電源監視システムの回路例を示す。

小型化、低消費電力化等に理由により、高電圧検出用コンパレータ１４、及び低電圧検出用コンパレータ１６を駆動する電源１０はマイコンの電源と共通のものとすることが望ましい。しかしながら、電源１０は高電圧検出用コンパレータ１４、及び低電圧検出用コンパレータ１６への入力に適した電圧Ｖｄｄｈ、Ｖｄｄｌよりも高い電圧を供給することがある。

そこで、図２〜図４に示す電源監視システムの各回路は、電源電圧Ｖｄｄを抵抗分割によって、高電圧検出用コンパレータ１４、及び低電圧検出用コンパレータ１６への入力に適した電圧Ｖｄｄｈ、Ｖｄｄｌに降圧して、供給するものである。これにより、マイコンの電源と各コンパレータに電圧を供給する電源とを共通のものとすることができる。

図２は、基準電圧電源１２を電圧監視システム専用に用いることができる場合、すなわち、基準電圧電源１２が高電圧検出用コンパレータ１４用の基準電圧ＶｒｅｆＨ、及び低電圧検出用コンパレータ１６用の基準電圧ＶｒｅｆＬを供給するように用いることができる場合の回路例である。

一方、図３は、基準電圧電源１２を図示しない他の回路と共用で用いる場合、すなわち、すでに基準電圧Ｖｒｅｆが設定されており、電源１０が供給する電源電圧Ｖｄｄの方を高電圧検出用コンパレータ１４、及び低電圧検出用コンパレータ１６に合せ込む必要がある場合の回路例である。

図４は、基準電圧電源１３が供給する基準電圧Ｖｒｅｆが高電圧検出用コンパレータ１４、及び低電圧検出用コンパレータ１６の両方に共通して用いられる回路例である。具体的には、直列に接続され抵抗比率が調整可能な抵抗分割によって、電源電圧Ｖｄｄを降圧し、降圧した電源電圧Ｖｄｄｈ、Ｖｄｄｌをそれぞれ高電圧検出用コンパレータ１４、及び低電圧検出用コンパレータ１６に供給できるようにした回路例である。

以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、数々の変形実施が可能である。

また、本発明のうち従属請求項に係る発明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略する構成とすることもできる。

本発明の第１の実施形態における電圧監視システムの構成を示す図。 本発明のその他の実施形態における電圧監視システムの構成を示す図。 本発明のその他の実施形態における電圧監視システムの構成を示す図。 本発明のその他の実施形態における電圧監視システムの構成を示す図。

符号の説明

１０・・・電源
１２，１３・・・基準電圧源
１４・・・第１のコンパレータ
１６・・・第２のコンパレータ
１８・・・ラッチ回路
２０・・・論理演算回路
３０・・・高電圧検出フラグ制御回路
３２・・・ＣＰＵ

Claims (7)

1. 電源供給手段によって電子制御装置に供給される電源電圧と、当該電源電圧が前記電子制御装置の動作を保障する適正電圧の範囲内であるか否かを判定するための基準となる第１の基準電圧と、を比較する第１の比較手段と、
   前記第１の比較手段において、前記電源電圧が前記第１の基準電圧を超えた高電圧を供給している状態であると判断された場合に、高電圧検出フラグを保持するとともに、前記高電圧検出フラグを保持したことを示す保持信号を出力するラッチ手段と、を有することを特徴とする電圧監視システム。
2. 前記第１の基準電圧よりも低電圧であって、前記電源電圧が前記適正電圧を下回るか否かを判定するための基準となる第２の基準電圧と、前記電源電圧と、を比較する第２の比較手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電圧監視システム。
3. 前記第１の基準電圧は、
   前記適正電圧の範囲の上限値と一致するように設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電圧監視システム。
4. 前記第２の基準電圧は、
   前記適正電圧の範囲の下限値と一致するように設定されることを特徴とする請求項２又は３に記載の電圧監視システム。
5. 前記電子制御装置は、
   少なくともアナログ回路を含んで構成されており、
   前記第１の基準電圧は、
   前記アナログ回路の動作を保証する適正電圧の範囲の上限値となるように設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電圧監視システム。
6. 前記ラッチ手段は、
   前記第１の比較手段において、前記電源電圧が前記アナログ回路の動作を保証する適正電圧の範囲の上限値を超えた高電圧を供給している状態であると判断された場合に、前記電圧検出フラグを保持することを特徴とする請求項５に記載の電圧監視システム。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の電圧監視システムが搭載されたことを特徴とする電子制御装置。

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