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JP6392173B2 - 負荷駆動装置 - Google Patents

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JP6392173B2 JP2015118019A JP2015118019A JP6392173B2 JP 6392173 B2 JP6392173 B2 JP 6392173B2 JP 2015118019 A JP2015118019 A JP 2015118019A JP 2015118019 A JP2015118019 A JP 2015118019A JP 6392173 B2 JP6392173 B2 JP 6392173B2
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康 守谷
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恭彦 永田
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本発明は、負荷駆動装置に関する。
自動車に用いられる負荷駆動装置として、電源側に接続された負荷を駆動するローサイドドライバと、グランド側に接続された負荷を駆動するハイサイドドライバとを備えた構成が一般的である。そして、ローサイドドライバとハイサイドドライバの双方が動作するプッシュプルドライバモードと、ローサイドドライバのみが動作するローサイドドライバーモードを切り替える構成が考えられている(特許文献1)。
特許第4033793号公報
上述した、特許文献1に記載の装置を用いた場合、ローサイドドライバとハイサイドドライバの回路構成が複雑になる欠点があった。
本発明による負荷駆動装置は、電源とグランド間に直列に接続されたハイサイドドライ
バ装着部及びローサイドドライバ装着部と、ハイサイドドライバ装着部またはローサイド
ドライバ装着部のいずれか一方に駆動素子が装着された場合に、装着された駆動素子に駆
動信号を出力する制御部と、ハイサイドドライバ装着部とローサイドドライバ装着部の中
間接続点より導出され、負荷が接続される接続端子と、を備え、前記駆動素子はFETであり、前記制御部には、前記ローサイドドライバ装着部に前記FETが装着された場合に、前記FETのソース側の電圧が第1のジャンパーチップを介して入力され、前記FETのドレイン側の電圧が第2のジャンパーチップを介して入力される。
本発明による負荷駆動装置は、電源とグランド間に直列に接続されたハイサイドドライバ装着部及びローサイドドライバ装着部と、前記ハイサイドドライバ装着部またはローサイドドライバ装着部のいずれか一方に駆動素子が装着された場合に、装着された駆動素子に駆動信号を出力する制御部と、前記ハイサイドドライバ装着部と前記ローサイドドライバ装着部の中間接続点より導出され、負荷が接続される接続端子と、を備え、前記駆動素子はFETであり、前記制御部には、前記ハイサイドドライバ装着部に前記FETが装着された場合に、前記FETのソース側の電圧が第3のジャンパーチップを介して入力され、前記FETのドレイン側の電圧が第4のジャンパーチップを介して入力される。
本発明の負荷駆動装置によれば、簡単な構成によりローサイドドライバまたはハイサイドドライバとして用いることが可能となる。
負荷駆動装置の回路構成図である。 ローサイドドライバを有効にした負荷駆動装置の回路構成図である。 ローサイドドライバにおけるプリドライバ回路の診断を示す表である。 ハイサイドドライバを有効にした負荷駆動装置の回路構成図である。 ハイサイドドライバにおけるプリドライバ回路の診断を示す表である。
図1は、本実施形態における負荷駆動装置100の回路構成図である。負荷駆動装置100は、基板上に後述する回路部品が配置され、負荷が接続される接続端子101を備えている。基板上にはマイクロコンピュータ102が設けられ、プリドライバ回路103へドライバ駆動命令を出力する。プリドライバ回路103は、後述する駆動素子へ駆動信号を出力すると共に、接続端子101のコネクタピンの異常状態の診断を行う。異常が発生した場合、プリドライバ回路103は、その診断結果をマイクロコンピュータ102へ通知する。
基板上の電源VとグランドGNDとの間に直列に、ハイサイドドライバ装着部104とローサイドドライバ装着部105が設けられている。ハイサイドドライバ装着部104またはローサイドドライバ装着部105には、駆動素子であるFET(Field effect transistor)が装着される。この実施形態ではFETとして、N型チャネルMOSFETが使用される。プリドライバ回路103からの駆動信号は抵抗106を介してハイサイドドライバ装着部104とローサイドドライバ装着部105へ入力される。駆動信号は、ハイサイドドライバ装着部104またはローサイドドライバ装着部105にFETが装着された場合にFETのゲート端子へ入力される。
108〜111はジャンパーチップである。ジャンパーチップ108は、電源Vとハイサイドドライバ装着部104のドレイン端子との接続線に一端が接続され、他端はプリドライバ回路103へ接続される。ジャンパーチップ109は、ハイサイドドライバ装着部104のソース端子とローサイドドライバ装着部105のドレイン端子との接続線に一端が接続され、他端はプリドライバ回路103へ接続される。ジャンパーチップ110は、ハイサイドドライバ装着部104のソース端子とローサイドドライバ装着部105のドレイン端子との接続線に一端が接続され、他端はプリドライバ回路103へ接続される。ジャンパーチップ111は、グランドGNDとローサイドドライバ装着部105のソース端子との接続線に一端が接続され、他端はプリドライバ回路103へ接続される。
抵抗107は、ローサイドドライバ装着部105のゲート端子に一端が接続され、他端はジャンパーチップ110とプリドライバ回路103との接続線へ接続される。
図2は、ローサイドドライバを有効にした負荷駆動装置100の回路構成図である。この場合は、ローサイドドライバ装着部105にFET105aを装着し、負荷112aの一端をコネクタピンを介して接続端子101に、負荷112aの他端を車両の電源側に接続する。更に、ジャンパーチップ108及び110を非実装にする。ハイサイドドライバ装着部104はFETを非装着状態とする。
次に、図2を参照して、ローサイドドライバを有効にした負荷駆動装置100を用いて負荷112aを駆動する場合の動作を説明する。
マイクロコンピュータ102は、マイクロコンピュータ102の出力ポートからプリドライバ回路103へドライバ駆動命令を出力する。プリドライバ回路103は内部にチャージポンプ回路を備えており、マイクロコンピュータ102からのドライバ駆動命令に応じて、FET105aのゲート端子に駆動信号を出力することにより、FET105aをONする。この駆動信号の電圧は、ジャンパーチップ109を経由して入力されているFET105aのドレイン電圧と、ジャンパーチップ111を経由して入力されているFET105aのソース電圧とをプリドライバ回路103が検出してFET105aをONできる電圧を決定する。
FET105aがONされると、接続端子101に接続されている負荷112aが駆動される。この時、プリドライバ回路103には、ジャンパーチップ109を経由してFET105aのドレイン電圧が、ジャンパーチップ111を経由してFET105aのソース電圧が入力されている。プリドライバ回路103は、ドレイン・ソース間の電圧、及びドレイン電圧をモニタすることにより、接続端子101のコネクタピンがVBショート、GNDショート、負荷オープンしているか等の異常状態の診断を行う。
図3はローサイドドライバにおけるプリドライバ回路103の診断を示す表である。FET105aがONの時、ドレイン・ソース間の電圧が正常(Low)であり、且つ、ドレイン電圧がLowであれば、コネクタピンは正常と診断する。FET105aがONの時、ドレイン・ソース間の電圧が異常(High)であり、且つ、ドレイン電圧が異常(High)であれば、コネクタピンはVBショート(電源V側にショート)と診断する。FET105aがOFFの時、ドレイン電圧がHighであれば、コネクタピンは正常と診断する。FET105aがOFFの時、ドレイン電圧がLowであれば、コネクタピンはGNDショートと診断する。FET105aがOFFの時、ドレイン電圧が中間電位であれば、コネクタピンは負荷OPEN(負荷112aに未接続)と診断する。これらの診断結果はマイクロコンピュータ102へ通知される。
本実施形態では、ジャンパーチップ109、111を、大電流が流れる信号ラインに配置するのではなく、診断用のモニタ信号ラインに配置している。これにより、定格電力が小さい信号切替用のジャンパーチップを採用することができ、負荷駆動装置100の小型化、コスト低減が可能となる。
図4は、ハイサイドドライバを有効にした負荷駆動装置100の回路構成図である。この場合は、ハイサイドドライバ装着部104にFET104bを装着し、負荷112bの一端をコネクタピンを介して接続端子101に、負荷112bの他端を車両のグランド側に接続する。更に、ジャンパーチップ109及び111を非実装にする。ローサイドドライバ装着部105はFETを非装着状態とする。
次に、図4を参照して、ハイサイドドライバを有効にした負荷駆動装置100を用いて負荷112bを駆動する場合の動作を説明する。
マイクロコンピュータ102は、マイクロコンピュータ102の出力ポートからプリドライバ回路103へドライバ駆動命令を出力する。プリドライバ回路103は内部にチャージポンプ回路を備えており、マイクロコンピュータ102からのドライバ駆動命令に応じて、FET104bのゲート端子に駆動信号を出力することにより、FET104bをONする。この駆動信号の電圧は、ジャンパーチップ108を経由して入力されているFET104bのドレイン電圧と、ジャンパーチップ110を経由して入力されているFET104bのソース電圧とをプリドライバ回路103が検出してFET104bをONできる電圧を決定する。
FET104bがONされると、接続端子101に接続されている負荷112bが駆動される。この時、プリドライバ回路103には、ジャンパーチップ108を経由してFET104bのドレイン電圧が、ジャンパーチップ110を経由してFET104bのソース電圧が入力されている。プリドライバ回路103は、ドレイン・ソース間の電圧、及びドレイン電圧をモニタすることにより、接続端子101のコネクタピンがVBショート、GNDショート、負荷オープン(負荷112bに未接続)しているか等の異常状態の診断を行う。
図5はハイサイドドライバにおけるプリドライバ回路103の診断を示す表である。FET104bがONの時、ドレイン・ソース間の電圧が正常(Low)であり、且つ、ドレイン電圧がHighであれば、コネクタピンは正常と診断する。FET104bがONの時、ドレイン・ソース間の電圧が異常(High)であり、且つ、ドレイン電圧が異常(Low)であれば、コネクタピンはGNDショートと診断する。FET104bがOFFの時、ドレイン電圧がHighであれば、コネクタピンはVBショート(電源V側にショート)と診断する。FET104bがOFFの時、ドレイン電圧がLowであれば、コネクタピンは正常と診断する。FET104bがOFFの時、ドレイン電圧が中間電位であれば、コネクタピンは負荷OPENと診断する。これらの診断結果はマイクロコンピュータ102へ通知される。
本実施形態では、ジャンパーチップ108、110を、大電流が流れる信号ラインに配置するのではなく、診断用のモニタ信号ラインに配置している。これにより、定格電力が小さい信号切替用のジャンパーチップを採用することができ、負荷駆動装置100の小型化、コスト低減が可能となる。
また本実施形態では、負荷駆動装置100は、ハイサイドドライバ若しくはローサイドドライバとして負荷が接続される接続端子を共通にしているので、接続端子数及びマイクロコンピュータ102の出力ポート数を必要最小限に抑えることができる。
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)負荷駆動装置100は、電源とグランド間に直列に接続されたハイサイドドライバ装着部104及びローサイドドライバ装着部105と、ハイサイドドライバ装着部104またはローサイドドライバ装着部105のいずれか一方に駆動素子FETが装着された場合に、装着された駆動素子FETに駆動信号を出力するマイクロコンピュータ102及びプリドライバ回路103と、ハイサイドドライバ装着部104とローサイドドライバ装着部105の中間接続点より導出され、負荷が接続される接続端子101と、を備える。これにより、簡単な構成によりローサイドドライバまたはハイサイドドライバとして用いることが可能となる。
(変形例)
本発明は、以上説明した実施形態を次のように変形して実施することができる。
(1)負荷駆動装置100は、ローサイドドライバ若しくはハイサイドドライバとして用いる接続端子101が1つの場合を示したが、接続端子は複数あってもよい。この場合、各接続端子に対応して上記実施形態で説明した、ハイサイドドライバ装着部104、ローサイドドライバ装着部105、ジャンパーチップ108〜111等よりなる回路構成を備えるものとする。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
100 負荷駆動装置
101 接続端子
102 マイクロコンピュータ
103 プリドライバ回路
104 ハイサイドドライバ装着部
105 ローサイドドライバ装着部
108〜111 ジャンパーチップ
106〜107 抵抗
104b、105a FET
112a、112b 負荷

Claims (4)

  1. 電源とグランド間に直列に接続されたハイサイドドライバ装着部及びローサイドドライバ装着部と、
    前記ハイサイドドライバ装着部またはローサイドドライバ装着部のいずれか一方に駆動素子が装着された場合に、装着された駆動素子に駆動信号を出力する制御部と、
    前記ハイサイドドライバ装着部と前記ローサイドドライバ装着部の中間接続点より導出され、負荷が接続される接続端子と、を備え
    前記駆動素子はFETであり、
    前記制御部には、前記ローサイドドライバ装着部に前記FETが装着された場合に、前記FETのソース側の電圧が第1のジャンパーチップを介して入力され、前記FETのドレイン側の電圧が第2のジャンパーチップを介して入力される負荷駆動装置。
  2. 請求項に記載の負荷駆動装置において、
    前記制御部は、前記FETのソース側の電圧と前記FETのドレイン側の電圧に基づいて、前記接続端子の接続状態を診断する負荷駆動装置。
  3. 電源とグランド間に直列に接続されたハイサイドドライバ装着部及びローサイドドライバ装着部と、
    前記ハイサイドドライバ装着部またはローサイドドライバ装着部のいずれか一方に駆動素子が装着された場合に、装着された駆動素子に駆動信号を出力する制御部と、
    前記ハイサイドドライバ装着部と前記ローサイドドライバ装着部の中間接続点より導出され、負荷が接続される接続端子と、を備え、
    前記駆動素子はFETであり、
    前記制御部には、前記ハイサイドドライバ装着部に前記FETが装着された場合に、前記FETのソース側の電圧が第3のジャンパーチップを介して入力され、前記FETのドレイン側の電圧が第4のジャンパーチップを介して入力される負荷駆動装置。
  4. 請求項に記載の負荷駆動装置において、
    前記制御部は、前記FETのソース側の電圧と前記FETのドレイン側の電圧に基づいて、前記接続端子の接続状態を診断する負荷駆動装置。
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