KR20200001981A - 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치, 가스 풍로 전자 제어 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 마이컴의 처리 부담을 경감하여 가스 풍로의 저소비전력화를 가능하게 한다.
[해결 수단] 시퀀서를 구비하여 마이컴으로부터 보내져 오는 지령에 의해 제어 가능하게 구성된 전자 제어용 IC에 있어서, 시퀀서(41)는 마이컴으로부터 기동 지령을 받으면 이그니터(27)의 구동을 개시하고 안전밸브(24)를 개방하여 가스를 착화시키는 제어를 행하고, 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스의 착화에 성공했다고 판단했을 때는 이그니터의 구동을 정지하는 한편, 가스의 착화에 실패했다고 판단했을 때, 전지 전압 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 전지의 전압이 미리 설정된 소정의 전압 이하로 저하되었다고 판단했을 때, 온도 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 조리기구의 바닥부의 온도가 미리 설정된 소정의 온도 이상이 되었다고 판단했을 때, 또는 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스의 불꽃이 꺼졌다고 판단했을 때는, 마이컴의 제어에 의하지 않고 스위치 회로를 오프하여 안전밸브를 차단하도록 구성했다.

Description

전자 제어용 반도체 집적 회로 장치, 가스 풍로 전자 제어 장치{SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT DEVICE FOR ELECTRONIC CONTROL AND GAS COOKING STOVE ELECTRONIC CONTROL DEVICE}

본 발명은 가스 풍로의 제어에 사용되는 전자 제어용 IC(반도체 집적 회로 장치) 및 그것을 사용한 가스 풍로 전자 제어 장치에 관한 것으로, 예를 들면, 제어 대상의 가스 풍로에 있어서의 불꽃의 꺼짐이나 전지 전압 저하, 냄비바닥 온도 이상 등을 감시하는 기능을 구비한 아날로그 프론트 엔드 반도체 디바이스로서의 전자 제어용 IC 및 가스 풍로 전자 제어 장치에 적용하여 유효한 기술에 관한 것이다.

종래, 가스의 점화 회로(이그니터)나 전자 밸브 등을 제어하는 전자 제어 장치를 구비한 가스 풍로의 대부분은 범용의 마이크로컴퓨터(마이컴)를 사용하여 전지 전압으로 동작하도록 구성되어 있고, 불꽃 검출 센서, 냄비바닥 온도 센서, 전지 전압 검지 수단 등으로부터의 신호(정보)가 마이컴에 입력되어 있어, 이상 판정이나 이상 시의 안전밸브 제어 등, 가스 풍로에 대한 모든 제어를 마이컴이 집중해서 행하고 있다. 이러한 구성을 갖는 가스 풍로의 전자 제어 장치에 관한 발명으로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재되어 있는 것이 있다.

일본 특개 2009-97842호 공보

특허문헌 1에 기재되어 있는 가스 풍로 제어 장치의 경우, 연소시는 마이컴이 항상 액티브 상태로 되어 가스 풍로의 이상을 계속해서 감시하지 않으면 안 되어, 전지 수명의 관점에서는, 저소비전력의 마이컴이 불가결하다.

또한, 향후 가스 풍로의 고기능화가 진행될 경우, 마이컴의 부담은 증가하여, 마이컴 자체에도 처리 능력의 증대, 고기능화가 요구되어, 전자 제어 장치를 구성하기 위한 부품 비용이 증가하는 것이 염려된다.

본 발명은 상기와 같은 배경하에 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 마이크로컴퓨터(마이컴)에 집중되어 있던 안전 감시 기능을 아날로그 프론트 엔드 IC가 구비하는 자동 감시 기능에서 담당함으로써, 마이컴의 처리 부담을 경감하여, 가스 풍로의 전자 제어 장치의 저소비전력화를 가능하게 하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 마이컴의 부담을 아날로그 프론트 엔드 IC의 자동 감시 기능으로 경감함으로써, 저렴한 마이컴으로 제어 대상의 가스 풍로의 고기능화에 대응 가능하게 함과 아울러, 마이컴의 처리 능력을 안전 감시 이외의 기능에 배분하는 것을 가능하게 하여, 가스 풍로의 고기능화를 용이하게 하는 것에 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해,

마이크로컴퓨터로부터 보내져 오는 지령에 의해 제어 가능하게 구성된 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치에 있어서,

상기 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치는

상기 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치의 내부 회로를 제어하는 시퀀서를 포함하는 디지털 회로와,

제어 대상의 가스 풍로의 가스 버너의 근방에 배열 설치되어 가스를 착화시키기 위한 이그니터를 구동하는 회로와,

상기 가스 버너의 근방에 배열 설치되어 가스의 불꽃을 검출하는 불꽃 검출 수단과,

상기 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치를 구동하기 위한 전지의 전압을 검출하는 전압 검출 수단과,

상기 가스 풍로의 풍로부에 재치된 조리기구의 바닥부의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과,

상기 가스 버너에 접속된 가스관의 도중에 설치된 안전밸브와, 상기 안전밸브를 온, 오프하기 위한 스위치 회로를 구비하고,

상기 마이크로컴퓨터로부터 보내져 오는 지령에는, 상기 가스 풍로의 이그니션 스위치가 온으로 되었을 때 보내지는, 상기 내부 회로의 초기 설정을 행하게 하는 지령과 상기 시퀀서를 기동시키는 기동 지령이 있고,

상기 시퀀서는 상기 기동 지령을 받으면 상기 이그니터의 구동을 개시하고, 상기 안전밸브를 개방하여, 가스를 착화시키는 제어를 행하고,

상기 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스의 착화에 성공했다고 판단했을 때는, 상기 이그니터의 구동을 정지하고,

상기 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스의 착화에 실패했다고 판단했을 때,

또는 상기 전지 전압 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 상기 전지의 전압이 미리 설정된 소정의 전압 이하로 저하되었다고 판단했을 때,

또는, 상기 온도 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 상기 조리기구의 바닥부의 온도가 미리 설정된 소정의 온도 이상이 되었다고 판단했을 때,

또는, 상기 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스의 불꽃이 꺼졌다고 판단한 때에는,

상기 마이크로컴퓨터의 제어에 의하지 않고, 상기 스위치 회로를 오프하여 상기 안전밸브를 차단하도록 구성한 것이다.

상기한 바와 같은 구성에 의하면, 가스의 착화에 실패했을 때나 가스의 불꽃이 꺼졌을 때 등에 안전밸브를 차단하는 기능을 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치(아날로그 프론트 엔드 IC)가 구비하기 때문에, 마이크로컴퓨터(마이컴)에 집중하고 있던 안전 감시 기능을 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치가 구비하는 자동 감시 기능에서 담당할 수 있고, 이것에 의해 마이컴의 처리 부담을 경감하여, 가스 풍로의 저소비전력화를 가능하게 할 수 있다. 또한, 저렴한 마이컴으로 제어 대상의 가스 풍로의 고기능화에 대응 가능하게 함과 아울러, 마이컴의 처리 능력을 안전 감시 이외의 기능에 배분하는 것을 가능하게 하여, 가스 풍로의 고기능화를 용이하게 달성할 수 있다.

여기에서, 바람직하게는, 상기 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스버너의 착화에 성공했다고 판단했을 때, 상기 디지털 회로는 상기 마이크로컴퓨터로부터 착화 완료의 상태를 내부 레지스터의 플래그에서 확인 가능하게 구성한다.

이러한 구성에 의하면, 착화 완료의 상태를 내부 레지스터의 플래그에서 확인한 마이크로컴퓨터는, 예를 들면, 슬립 모드로 이행할 수 있고, 그것에 의해 가스 풍로의 전자 제어 장치의 저소비전력화를 가능하게 할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 시퀀서의 지시에 의해, 상기 이그니터의 구동을 개시하고, 상기 안전밸브를 개방하여, 가스를 착화시키는 제어를 행하고,

상기 불꽃 검출 수단이 불꽃을 검출하여 가스의 착화에 성공했다고 판단했을 때는, 상기 이그니터의 구동을 정지하고,

상기 불꽃 검출 수단이 불꽃을 검출하지 못해 가스의 착화에 실패했다고 판단했을 때,

또는, 상기 전지 전압 검출 수단이 상기 전지의 전압이 미리 설정된 소정의 전압 이하로 저하되었다고 판단했을 때,

또는, 상기 온도 검출 수단이 상기 조리기구의 바닥부의 온도가 미리 설정된 소정의 온도 이상이 되었다고 판단했을 때,

또는, 상기 불꽃 검출 수단이 가스의 불꽃이 꺼졌다고 판단했을 때에는,

상기 디지털 회로는 상기 마이크로컴퓨터에 인터럽트 요구 신호를 출력하고, 상기 마이크로컴퓨터에 이상을 알리도록 구성한다.

이러한 구성에 의하면, 마이크로컴퓨터가 구비하고 있는 인터럽트용의 단자를 이용하여, 외부로부터 인터럽트를 거는 것으로 마이크로컴퓨터에 이상의 발생을 알릴 수 있다.

본 출원의 다른 발명은 상기한 바와 같이 구성된 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치와, 상기 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치를 제어하는 마이크로컴퓨터를 구비한 가스 풍로 전자 제어 장치에 있어서,

상기 디지털 회로는, 상기 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스 버너의 착화에 성공했다고 판단했을 때, 상기 마이크로컴퓨터로부터 착화 완료의 상태를 내부 레지스터의 플래그에서 확인 가능하게 하고, 상기 마이크로컴퓨터는 상기 가스 풍로의 부가 기능을 제어하도록 구성한 것이다.

이러한 구성에 의하면, 마이컴의 처리 능력을 안전 감시 이외의 기능에 배분하는 것이 가능하게 되어, 가스 풍로의 고기능화를 용이하게 달성할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 부가 기능은 상기 가스 풍로에 설치되어 있는 디스플레이의 표시 기능이도록 한다.

이러한 구성에 의하면, 가스 풍로에 디스플레이가 설치되어 있는 경우에, 마이컴에 의해 디스플레이의 표시를 제어할 수 있어, 가스 풍로의 고기능화에 용이하게 대응할 수 있다.

본 발명에 따르면, 마이컴(MCU)에 집중하고 있던 안전 감시 기능을 아날로그 프론트 엔드 IC가 구비하는 자동 감시 기능에서 담당함으로써, 마이컴의 처리 부담을 경감하여, 가스 풍로의 전자 제어 장치의 저소비전력화를 가능하게 할 수 있다. 또한, 마이컴의 부담을 아날로그 프론트 엔드 IC의 자동 감시 기능으로 경감함으로써, 저렴한 마이컴으로 제어 대상의 가스 풍로의 고기능화에 대응 가능하게 됨과 아울러, 마이컴의 처리 능력을 안전 감시 이외의 기능에 배분하는 것이 가능하게 되어, 가스 풍로의 고기능화가 용이하게 된다고 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 풍로 전자 제어 장치의 1 실시형태를 도시하는 회로 구성도이다.
도 2는 실시형태의 아날로그 프론트 엔드 IC(AFE-IC)의 구체적인 구성예를 도시하는 블럭도이다.
도 3은 AFE-IC 내에 설치되는 와치독 회로의 구체예를 도시하는 회로도이다.
도 4(a), (b)는 마이크로컴퓨터(MCU)와 AFE-IC에 있어서의 점화 스위치 처리의 수순의 1 예를 나타내는 플로우차트이다.
도 5(a), (b)는 마이크로컴퓨터(MCU)와 AFE-IC에 있어서의 초기 설정 처리의 수순의 1 예를 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 실시형태의 가스 풍로 전자 제어 장치의 제1 변형예를 나타내는 회로 구성도이다.
도 7은 실시형태의 가스 풍로 전자 제어 장치의 제2 변형예를 나타내는 회로 구성도이다.
도 8(a), (b)는 본 발명에 따른 가스 풍로 전자 제어 장치의 다른 실시형태를 나타내는 블록 구성도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 적합한 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 풍로 전자 제어 장치의 1 실시형태의 개략 구성을 나타낸다. 도 1에 있어서, 1점 쇄선(A)으로 둘러싸인 부분이 가스 풍로 전자 제어 장치(10)이다. 또한, 1점 쇄선(B)으로 둘러싸인 부분이 가스 풍로(20)이며, 도 2에는 주요 부품인 풍로 버너(21)와, 가스관(22)의 도중에 설치된 화력 조정용 전자 밸브(23) 및 전자 밸브로 이루어지는 페일 세이프용의 안전 밸브(24)가 도시되어 있다.

또한, 풍로 버너(21)의 근방에는 불꽃을 검지하기 위한 열전대(25)와, 풍로 버너(21)의 상방의 풍로부에 재치된 냄비나 프라이팬 등의 조리기구의 바닥부 등의 온도를 검출하기 위한 서미스터(26), 점화용의 이그니터(27)가 배열 설치되어 있다. 부호 28이 붙여져 있는 것은 이그니터(27)에 통전시키기 위한 이그니션 스위치이다. 화력 조정용 전자 밸브(23)는 모터를 구비하고 이 모터에 의해 밸브의 각도를 바꿈으로써 가스 유량을 조정할 수 있는 구성의 것이어도 되고, 개폐 가능한 전자 밸브를 PWM(펄스폭 변조) 방식으로 구동 제어함으로써 가스 유량을 조정하도록 구성한 것이어도 된다.

본 실시형태의 가스 풍로 전자 제어 장치(10)는 마이크로컴퓨터(이하, MCU라고 기재함)(11)와, 열전대(25)나 서미스터(26) 등의 센서로부터의 신호를 검출하는 아날로그 프론트 엔드 IC(이하, AFE-IC라고 기재함)(12)로 구성되고, 주변 디바이스로서 이그니터(27)에 전류를 흘리는 전류 스위치·트랜지스터(13), 경보음을 발하는 버저(14), 화력 조정용의 전자 밸브(23)를 구동하는 드라이버 회로(15), 안전 밸브(24)를 작동시키는 트랜지스터·스위치 회로(16)가 설치되어 있다. 또한 AFE-IC(12)에 전원 전압을 공급하는 전지(17)가 설치되어 있다. MCU(11)의 전원 전압도 전지(17)로부터 공급할 수 있다.

또한, AFE-IC(12)에는, 내부의 발진 회로에서 소정의 주파수의 클록 신호를 생성하기 위해, 발진자(18)가 외장형 소자로서 접속되어 있다. 도시하지 않지만, MCU(11)도 마찬가지로, 칩 내부에서 사용하는 시스템 록 신호를 생성하기 때문에, 내부 발진 회로 및 발진자를 접속하기 위한 외부 단자를 구비한다. MCU(11)는 외부에서 생성된 클록 신호를 받는 입력 단자를 구비하고, 외부로부터 공급되는 클록 신호로 동작하는 형식의 것이어도 된다. 부호 19가 붙여져 있는 것은 전원 전압(전지 전압)이 공급 혹은 투입되고 있는 것, 혹은 풍로의 이상을 나타내는 파일럿 램프로서의 LED(발광 다이오드)이다.

MCU(11)와 AFE-IC(12)는 각각 칩 내부에 와치독용 혹은 이상 감시용의 클록 신호를 생성하는 기능과, 외부로부터 입력된 와치독용 클록을 감시하는 기능이 마련되어 있다. 그리고, AFE-IC(12)에는, 내부에서 생성한 클록 신호를 이상 감시용 클록으로서 출력하는 단자(CLKO) 및 MCU(11)로부터의 와치독용 클록(WDP)을 입력하는 단자(WDI)가 설치되어 있다. MCU(11)는 어느 하나의 범용의 IO 포트(입출력 포트)(GPIO)에서 AFE-IC(12)로부터의 이상 감시용 클록(WCK)의 입력을 받고, 다른 범용의 IO 포트(GPIO)로부터 와치독용 클록(WDP)을 출력하도록 구성되어 있다.

상기한 바와 같이, 각각이 생성한 와치독용이나 이상 감시용의 클록(WDP), WCK를 상호 감시함으로써 타방의 IC가 폭주한 경우에 그것을 검지할 수 있다. AFE-IC(12)에는, 와치독용 클록(WDP)의 이상을 검출했을 때 신호를 출력하는 단자(OUT)가 설치되고, MCU(11)는 이상 감시용 클록(WCK)의 이상을 검출했을 때 범용의 IO 포트(GPIO)로부터 이상 신호를 출력하도록 구성되어 있다. MCU(11)가 어느 범용 IO 포트(GPIO)를 사용하여 클록(WCK)의 입력을 받고, 클록(WDP)이나 이상 신호를 출력할지는 내부의 유저 프로그램에 의해 자유롭게 설정할 수 있다.

또한, AFE-IC(12)에는, MCU(11)로부터의 칩 선택 신호(CS), 시리얼 통신의 동기 클록 신호(SCK), 시리얼 데이터(SDATA)를 입력하기 위한 외부 단자와, 마이크로컴퓨터(11)에 시리얼 데이터를 출력하기 위한 외부 단자(SOUT)가 설치되어 있다. AFE-IC(12)가 상기 열전대(25)나 서미스터(26) 등의 센서로부터의 신호에 의해 검출한 온도 데이터는 외부 단자(SOUT)로부터 MCU(11)로 송출되도록 구성되어 있다.

또한, AFE-IC(12)에는, 이그니션 스위치(28)로부터의 신호를 받는 입력 단자(SW), 이그니터(27)를 동작시키는 신호를 출력하는 단자(IG), 버저(14)를 명동(鳴動)시키는 신호를 출력하는 단자(BZ)가 설치되어 있다.

한편, MCU(11)에는, 범용의 IO 포트(GPIO)로부터 전자 밸브(23)를 작동시키는 신호를 생성하여 출력하는 기능이 마련되어 있다.

또한, MCU(11)는 범용의 IO 포트(GPIO)로부터, 가스 풍로의 하우징 등에 설치되어 있는 액정 표시 패널과 그 구동용 IC(드라이버 IC) 등으로 이루어지는 디스플레이(DSP)(29)의 제어 신호를 출력하여 표시를 제어하는 기능을 구비하고 있다. 액정 표시 패널의 구동용 IC는 MCU(11)나 AFE-IC(12)가 실장되어 있는 기판측에 설치되어 있어도 된다.

AFE-IC(12)의 단자(OUT)와 MCU(11)의 범용 IO 포트(GPIO)로부터 출력되는 와치독용이나 이상 감시용의 클록의 이상 신호는 트랜지스터·스위치 회로(16)에 공급되어 안전 밸브(24)를 제어한다. 즉, 클록의 이상 신호는 안전 밸브(24)를 작동시키는 신호가 된다.

트랜지스터·스위치 회로(16)는 직렬 형태로 접속된 2개의 PNP 바이폴라 트랜지스터(TR1, TR2)와 각각의 베이스에 접속된 저항(Rb1, Rb2)과 에미터·베이스 사이에 접속된 저항(Re1, Re2)을 구비하고 있고, 트랜지스터(TR1)의 에미터 단자가 전원 전압 단자(VCC)에 접속되어 있다.

이것에 의해, 트랜지스터(TR1, TR2)는 평상시에 콜렉터 전류를 흘려, 안전 밸브(24)의 솔레노이드에 통전하고 이것을 여자시킴으로써 밸브를 열림 상태로 제어한다. 그 결과, 가스가 안전 밸브(24)를 통하여 전자 밸브(23)에 공급된다. 그리고, AFE-IC(12)의 단자(OUT) 또는 MCU(11)의 범용 IO 포트(GPIO) 중 어느 하나로부터 와치독용 클록의 이상을 나타내는 하이 레벨의 검출 신호가 출력되면, 트랜지스터(TR1 또는 TR2)가 오프 상태로 된다. 그 결과, 안전 밸브(24)에의 통전이 차단되어 솔레노이드를 소자시킴으로써 밸브를 닫힘 상태로 제어한다. 그 때문에 안전 밸브(24)가 차단되어 가스가 전자 밸브(23)에 공급되지 않게 되는 세이프 기능이 작동하게 된다.

또한, 트랜지스터·스위치 회로(16)와 안전 밸브(24) 사이에는, 트랜지스터(TR1, TR2)와 직렬로 접속된 2개의 저항(R1, R2)이 설치되고, 저항 R1과 R2의 접속 노드의 전위가 AFE-IC(12)의 아날로그 입력 단자(ANIN)에 입력되고 있어, AFE-IC(12)는 이 단자의 입력 전위에 의해 안전 밸브(24)의 상태를 검지할 수 있도록 되어 있다. 구체적으로는, 단자(ANIN)의 입력 전위가 높으면 안전 밸브(24)가 열린 것을, 또 단자(ANIN)의 입력 전위가 낮으면 안전 밸브(24)가 닫힌 것을 검지할 수 있다.

도 2에는 상기 실시형태의 AFE-IC(12)의 구체적인 회로 구성예가 도시되어 있다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, AFE-IC(12)는 전원 전압 단자(VCC)에 인가 되고 있는 전지 전압의 저하를 검지하는 전원 전압 검지 회로(31)와, 이그니션 스위치(28)로부터의 신호를 받는 이그니션 스위치 입력 회로(32)와, 서미스터(26)를 활성화시키는 바이어스 전압 및 내부 회로용 전원 전압을 생성하여 출력하는 레귤레이터 회로(33)와, 전원 투입시에 내부를 리셋하는 파워 온 리셋 신호를 생성하는 파워 온 리셋 회로(34)를 구비한다.

또한, AFE-IC(12)는 온도를 검출하는 복수개(도면에서는 5개)의 서미스터(26)와 직렬로 접속되는 분압 저항값을 바꾸는 서미스터 스위치 회로(35)와, 서미스터의 검출 전압을 디지털 코드로 변환하는 AD 변환 회로(36)와, 조리기구의 바닥부 등의 온도를 검출하는 복수의 서미스터(26), 전원 전압 검지 회로(31) 중의 1개의 검출 전압을 AD 변환 회로(36)에 공급하는 멀티플렉서(37a)와, 복수개(도면에서는 6개)의 열전대(25) 중에서 1개의 검출 신호를 선택하는 멀티플렉서(37b)와, 선택된 검출 신호를 증폭하는 증폭기(38)를 구비한다. 이 증폭기(38)에서 증폭된 신호 및 범용의 아날로그 입력 단자(AIN1∼AIN4)에의 입력 신호는 상기 멀티플렉서(37a)를 통하여 AD 변환 회로(36)에 공급되어 디지털 코드로 변환된다.

더욱이, AFE-IC(12)는 마이크로컴퓨터(11)와의 사이에서 시리얼 데이터 통신을 행하는 시리얼 인터페이스 회로(39)와, 이 시리얼 인터페이스 회로(39)의 클록 신호를 생성하는 발진 회로(40)를 구비하고, 발진 회로(40)에는, 외장형의 발진자(18)가 접속되어 있다. 또한, AFE-IC(12)는 칩의 내부 회로를 소정의 순서로 동작시키는 시퀀서(41)와, 시퀀서(41)의 지령 코드 및 AD 변환 회로(36)로부터의 디지털 코드에 따라 내부 제어 신호를 생성하는 컨트롤 로직(42)과, 발진 회로(40)로부터의 클록 신호에 의해 시간 측정 동작을 행하는 타이머 회로(43)와, 안전 밸브(24)를 작동시키는 신호를 생성하는 안전 밸브 제어 회로(44)를 구비한다.

또한, AFE-IC(12)는 소정 주파수의 클록 신호를 생성하기 위한 링 오실레이터 등으로 이루어지는 내부 발진 회로(발진자를 사용하지 않는 발진 회로)(45), 이 내부 발진 회로(45)에 의해 생성된 클록 신호에 의해 동작하는 와치독 회로(46)를 구비한다. 또한, 상기 발진 회로(40)의 발진 주파수는, 예를 들면, 수 100kHz∼수 MHz와 같은 높은 값으로 설정되는 것에 반해, 내부 발진 회로(45)의 발진 주파수는, 예를 들면, 수 kHz∼수 10kHz와 같은 낮은 값으로 설정된다.

본 실시형태의 AFE-IC(12)에서는, 외장형의 발진자를 사용하지 않고 소정 주파수의 신호를 생성하는 내부 발진 회로(45)에 의해 와치독 기능을 위한 클록 신호를 생성하는 구성이며, 내부 발진 회로(45)를 구성하는 소자나 클록 신호를 전송하는 배선이 플라스틱 패키지로 피복되어 있기 때문에, 이그니터(27)에 의한 방전 시에 비교적 큰 전자 노이즈가 발생해도, 내부 발진 회로(45)에 전자 노이즈가 뛰어들어 와치독 기능이 손상될 우려가 적다. 즉 노이즈 내성이 높은 클록 감시 회로를 갖는 가스 풍로 전자 제어 장치를 실현할 수 있다.

또한 이그니터(27)의 방전 전극이 AFE-IC(12)로부터 떨어진 위치에 있는 경우에도, 가스 풍로 하우징 내에는 고압 케이블이 배선되기 때문에, 외장형의 발진자를 사용하는 경우에는, 발진자를 접속하는 외부 단자에 고압 케이블로부터 점화시에 발생하는 노이즈가 AFE-IC(12)의 내부 회로에 악영향을 주어, 오동작을 초래할 우려가 있지만, 본 실시형태의 AFEIC(12)에서는, 내부 발진 회로(45)에 의해 생성된 클록 신호에 의해 와치독 회로(46)가 동작하기 때문에, 이그니터(27)의 방전시의 노이즈에 의한 오동작을 회피할 수 있다.

도 3에는 본 실시형태에서의 와치독 회로(46)의 구체적인 회로 구성예가 도시되어 있다.

도 3에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태의 와치독 회로(46)는 내부 발진 회로(45)에 의해 생성된 클록 신호의 상승 혹은 하강의 에지를 검출하는 에지 검출 회로(51)와, MCU(11)로부터 단자(WDI)에 입력되는 와치독용 클록(WDP)의 에지를 검출하는 에지 검출 회로(52)와, 와치독용 클록(WDP)의 에지 검출 횟수를 계수하는 W/D 카운터 회로(53)와, W/D 카운터 회로(53)에 의해 계수된 값과 레지스터(54A, 54B)에 설정되어 있는 판정값(최대값) 및 판정값(최소값)을 비교하는 비교 회로(55A, 55B)와, 비교 회로(55A, 55B)의 출력의 논리합을 취하는 OR 게이트(56)와, 회로의 동작을 시험하기 위한 테스트용 회로(57)를 구비한다.

또한, 상기 레지스터(54A, 54B)에는, 와치독용 클록(WDP)의 허용 최대 주파수에 상당하는 카운터값과 허용 최소 주파수에 상당하는 카운터값이 판정값으로서 설정된다. 와치독 회로(46)는 컨트롤 로직(42)의 제어 신호에 의해 동작되고, OR 게이트(56)의 출력은 컨트롤 로직(42)에 공급되고, 컨트롤 로직(42)은 이상이 검출되면, 안전 밸브 제어 회로(44)에 대하여 안전 밸브(24)를 차단시키기 위한 신호를 출력하도록 동작한다. 또한, W/D 카운터 회로(53)는 테스트 모드 시에 테스트용 회로(57)에 의해 값을 기입할 수 있도록 구성되어 있다.

와치독 회로(46)에 의한 MCU(11)로부터의 와치독용 클록(WDP)의 이상 판정은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 단자(WDI)에 입력되는 와치독용 클록(WDP)을, 내부 발진 회로(내부 OSC)(45)로부터의 클록 신호에 의해 동작하는 W/D 카운터 회로(53)에서 소정 시간(예를 들면, 1초간) 계수하고, 펄스 주파수로 환산하여 그 주파수가, 예를 들면, 1kHz∼10Hz의 범위에 없다고 판정한 경우에 와치독용 클록(WDP)에 이상이 있다고 판단한다.

그리고, 이상이 있다고 판단하면, 안전밸브 컨트롤 레지스터의 전체 비트를 클리어함으로써 안전 밸브(24)를 차단시키기 위한 신호(이상 신호)를 출력시킴과 아울러, 예를 들면, 와치독용 스테이터스 레지스터의 이상 플래그에 1을 세팅한다. 이 와치독용 스테이터스 레지스터의 비트를 MCU(11)에 송신함으로써, MCU(11)에 와치독용 클록(WDP)의 이상을 인지시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태의 와치독 회로(46)는 발진 회로(OSC)(40)에 의해 생성된 클록 신호(φc)를 분주하는 분주 회로(58)와, 분주된 신호를 이상 검출용 클록(WCK)으로 하여 단자(CKLO)로부터 칩 외부로 출력하기 위한 버퍼(59)를 구비한다. 이 이상 검출용 클록(WCK)을 MCU(11)에 입력하여 프로그램에 의해 감시하게 함으로써 MCU(11)에 AFE-IC(12)의 동작 이상을 검출시킬 수 있다. 또한, 내부 발진 회로(내부 OSC)(45)에 의해 생성된 클록 신호를 이상 검출용 클록(WCK)으로 하여 칩 외부에 출력하도록 구성해도 된다.

다음에, 도 1에 도시하는 가스 풍로 전자 제어 장치에 있어서, 이그니션 스위치(28)가 온 조작된 경우에 있어서의 마스터 IC로서의 마이크로컴퓨터(MCU)(11)와 슬레이브 IC로서의 아날로그 프론트 엔드 IC(AFE-IC)(12)에 의한 점화 스위치 처리의 수순을 도 4의 플로우차트를 사용하여 설명한다. 도 4 중 (A)는 MCU(11)의 플로우차트, (B)는 AFE-IC(12)의 플로우차트이다.

이그니션 스위치(28)가 온 조작되어, 마이크로컴퓨터(MCU)(11)에 이그니션 스위치(28)의 온 신호가 입력되면 도 4에 도시하는 점화 스위치 처리가 개시되어, 우선 MCU(11)로부터 AFE-IC(12)에 초기 설정을 지령하는 설정 지령(커맨드 코드)이 송신되고, AFE-IC(12)에 의해 초기 설정 처리가 실행된다(스텝 S11, S21). 또한, 이 초기 설정 처리의 구체적인 내용에 대해서는, 도 4를 사용하여 상세하게 설명한다.

초기 설정이 종료되면, MCU(11)는 AFE-IC(12)에 대하여 시퀀서를 기동시키는 기동 지령을 송신하고, AFE-IC(12)는 기동 지령을 수신하여 시퀀서의 기동 처리를 행한다(스텝 S12, S22). 이것에 의해, 와치독용 클록(WDP)의 이상을 판정하는 이상 감시가 개시된다. 그 후, MCU(11)는, 예를 들면, AFE-IC(12) 내의 스테이터스 레지스터를 읽어들임으로써 착화가 성공했는지 아닌지 판정하고(스텝 S13), 착화에 성공했다(Yes)고 판정하면 슬립 상태로 이행한다.

이것에 의해, 가스 풍로의 전자 제어 장치의 저소비전력화가 가능하게 된다. 또한, 제어 대상의 가스 풍로의 고기능화에 따라 연소시에도 많은 처리(예를 들면, 디스플레이 표시 제어나 다른 기기와의 연동(통신) 등)를 필요로 하는 경우, 반드시 착화 성공 후에 슬립 상태 등의 저소비전력 모드로 이행할 필요는 없어, MCU(11)의 기능을 그것들의 처리에 배분하는 것도 가능하다. 그 경우에도, 본 실시형태의 AFE-IC(12)가 불꽃의 유무의 감시나 냄비바닥의 온도 감시 등의 안전 감시 기능을 가지고 있기 때문에, MCU(11)의 처리 능력을 안전 감시 이외의 기능에 배분함으로써, 저렴한 MCU로 가스 풍로의 고기능화에 대응 가능하게 된다.

한편, AFE-IC(12)는 시퀀서 기동 지령의 수신, 기동 처리(스텝 S22)가 종료하면, 이그니터(27)에 전류를 흘리는 전류 스위치·트랜지스터(13)를 온 시켜 이그니터(27)에 의한 방전을 개시(스텝 S23)한 후, 스위치 회로(16)의 트랜지스터(TR1)를 온 시켜 안전 밸브(24)를 개방하여 가스의 공급을 개시한다(스텝 S24).

계속해서, 열전대(25)의 기전력을 읽어들여 불꽃을 검출했는지 판정한다(스텝 S25). 그리고, 불꽃을 검출한 경우에는 착화에 성공했다고 판단하여 이그니터(27)의 방전을 정지하고(스텝 S26), 불꽃을 검출하지 못한 경우에는 안전 밸브(24)를 차단하는 이상 처리(스텝 S30)를 실행한다. 또한, 이상 처리(스텝 S30)에서는, 마스터 IC(MCU(11))에 인터럽트 요구 신호를 출력하여, 마이크로컴퓨터에 이상의 발생을 알리도록 하는 것도 가능하다.

또한, 스텝 S26에서 이그니터(27)의 방전을 정지한 후는 스텝 S27로 진행되어, 전지 전압이 설정값 이상인지 판정하고, 설정값 이상이 아닌 경우에는 안전 밸브(24)를 차단하는 이상 처리(스텝 S30)를 실행한다. 전지 전압이 설정값 이상인 경우에는, 스텝 S28로 진행되고, 서미스터(26)의 검출 전압을 읽어들여 설정값 이상인지 판정하고, 설정값 이상이 아닌 경우에는 안전 밸브(24)를 차단하는 이상 처리(스텝 S30)를 실행한다. 그리고, 서미스터(26)의 검출 전압을 읽어들여 설정값 이상인 경우에는, 스텝 S29로 진행되고, 열전대(25)의 기전력을 읽어들여 불꽃을 검출했는지 즉 풍로 버너(21)가 꺼져 있지 않은지 판정하고, 불꽃을 검출하지 못한 경우에는 안전 밸브(24)를 차단하는 이상 처리(스텝 S30)를 실행한다. 불꽃을 검출한 경우에는, 스텝 S27로 되돌아와 상기 처리를 반복한다.

다음에, 마스터 IC(MCU(11))와 슬레이브 IC(AFE-IC(12))의 각각에 있어서의 초기 설정 처리(스텝 S11, S21)의 구체적인 수순을 도 5의 플로우차트를 사용하여 설명한다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 초기 설정 처리가 개시되면, 우선 MCU(11)는 범용 포트(입출력 포트)의 초기 설정을 행함과 아울러, AFE-IC(12)에, 이상 감시용 클록 출력의 유효/무효, 인터럽트 출력의 유효/무효, 이그니터 제어 출력의 유효/무효, 버저 제어 출력의 유효/무효 등 AFE-IC의 범용 포트의 초기 설정을 지령하는 설정 지령(커맨드 코드)을 송신하고, AFE-IC(12)에 의해 수신되어 포트의 설정이 행해진다(스텝 S31, S41).

계속해서, MCU(11)에서는 와치독용 클록(WDP)의 생성, 출력이 개시되고(스텝 S32), AFE-IC(12)에서는 이상 감시용 클록(WCK)의 생성, 출력이 개시된다(스텝 S42). 그 후, MCU(11)로부터 AFE-IC(12)에 와치독 회로(46)의 초기 설정을 지령하는 설정 명령이 송신되고, AFE-IC(12)에 의해 수신되어, 설정이 행해지고(스텝 S33, S43), MCU(11)에서는 AFE-IC(12)로부터의 이상 감시용 클록(WCK)의 감시가 개시된다(스텝 S34).

다음에 MCU(11)로부터 AFE-IC(12)에 AD 변환 회로(36)의 초기 설정을 지령하는 설정 명령이 송신되고, AFE-IC(12)에 의해 수신되어, 설정이 행해진다(스텝 S35, S44).

그 후, MCU(11)로부터 AFE-IC(12)로 서미스터 스위치 회로(35)의 초기 설정을 지령하는 설정 명령이 송신되고, AFE-IC(12)에 의해 수신되어, 설정이 행해진다(스텝 S36, S45). 또한 MCU(11)로부터 AFE-IC(12)에 전원 전압 검지 회로(31)의 초기 설정을 지령하는 설정 명령, 와치독 회로(46)의 레지스터(54A, 54B)에 판정값의 설정을 지령하는 설정 명령이 송신되고(스텝 S37, S38), AFE-IC(12)에 의해 수신되어, 설정이 행해진다(스텝 S46, S47).

(변형예)

다음에 상기 실시형태의 가스 풍로 전자 제어 장치의 변형예에 대하여, 도 6 및 도 7을 사용하여 설명한다. 이 중, 도 6은 제1 변형예를, 도 7은 제2 변형예를 나타내는 것으로, 동일 혹은 상당하는 부품이나 회로에는 동일한 부호를 붙이고 중복된 설명은 생략한다.

제1 변형예는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 안전 밸브(24)를 동작시키는 직렬의 트랜지스터(TR1, TR2)로 이루어지는 스위치 회로(16)를 사용하는 대신에, 트랜지스터(TR1)와 OR 게이트(G1)에 의해 스위치 회로(16)를 구성하고, OR 게이트(G1)의 입력 단자에 MCU(11)와 AFE-IC(12)로부터의 신호를 입력하도록 구성한 것이다. MCU(11)와 AFEIC(12)의 기능은 도 1의 것과 동일하다.

또한, 도 6에 있어서의 OR 게이트(G1)는, 예를 들면, 캐소드 단자끼리를 결합한 2개의 다이오드로 이루어지는 다이오드 OR 회로로 구성할 수 있고, 도 1의 스위치 회로(16)에 비해 구성 소자수를 절감할 수 있다.

제2 변형예는, 도 7에 도시하는 바와 같이, MCU(11)와 AFE-IC(12)를 1개의 패키지(PK) 내에 밀봉하여 1개의 반도체 디바이스로서 구성한 것이다. 또한, MCU(11)와 AFE-IC(12)의 회로를 1개의 반도체칩 위에 형성하여, 1개의 시스템 LSI로서 구성하도록 해도 된다.

도 8에는, 본 발명에 따른 가스 풍로 전자 제어 장치의 제2 실시형태가 도시되어 있다.

이 실시형태는 전자 제어 장치가 3개의 IC로 구성되어 있는 것에 적용한 것이며, 이러한 구성의 구체예로서는, 예를 들면, MCU(11)와 AFE-IC(12)와 전원 제어 IC(61)를 갖는 제어 장치를 생각할 수 있다.

이러한 제어 장치에서는, 도 8(a)에 도시하는 바와 같이, MCU(11)의 2개의 범용 I/O 포트로부터 와치독 클록(WDP1, WDP2)을 출력하고, AFE-IC(12)와 전원 제어 IC(61)에 각각 입력하여 칩 내부의 와치독 회로(W/D)에서 감시함과 아울러, AFE-IC(12)와 전원 제어 IC(61)로부터 이상 감시용 클록(WCK)을 각각 출력시켜 MCU(11)에 입력하여 감시한다.

또한, 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, MCU(11)의 범용 I/O 포트로부터 와치독 클록(WDP1)을 출력하여 AFE-IC(12)에 입력하고, AFE-IC(12)로부터 이상 감시용 클록(WCK1)을 출력하여 전원 제어 IC(61)에 입력하고, 전원 제어 IC(61)로부터 이상 감시용 클록(WCK2)을 출력하여 MCU(11)에 입력하여 서로 감시하도록 구성해도 된다. 동일한 개념으로, 전자 제어 장치가 4개 이상의 IC로 구성되어 있는 것에도 적용할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, W/D 카운터 회로(53)에 의해 계수된 값과 레지스터(54A, 54B)에 설정되어 있는 판정값(최대값 및 최소값)을 비교하는 2개의 비교 회로(55A, 55B)를 설치한 것을 제시했지만, 이 레지스터 및 비교 회로는 일방만 설치하도록 해도 된다. 또한, 상기 실시예에서는, W/D 카운터 회로(53)에 의해 계수된 값과 레지스터(54A, 54B)에 설정되어 있는 판정값(최대값) 및 판정값(최소값)을 비교하는 예를 들었지만, 레지스터에 설정되어 있는 값이 아니고, 고정값으로서 미리 설정한 판정값과 비교해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 와치독 회로(46)에 있어서 MCU로부터의 와치독용 클록(WDP)의 주파수에 기초하여 이상의 유무를 판정하고 있지만, WDP의 주기를 시간을 계측하여 주기의 길이에 기초하여 이상의 유무를 판정하도록 해도 된다.

또한, 전술한 바와 같이, AFE-IC(12)는 마이크로컴퓨터(11)와의 사이에서 시리얼 데이터 통신을 행하는 시리얼 인터페이스 회로(39)와, 이 시리얼 인터페이스 회로(39)의 클록 신호를 생성하는 발진 회로(40)를 구비하고, 발진 회로(40)에는, 외장형의 발진자(18)가 접속되어 있다. 또한, AFE-IC(12)는 칩의 내부 회로를 소정의 순서로 동작시키는 시퀀서(41)와, 시퀀서(41)의 지령 코드 및 AD 변환 회로(36)로부터의 디지털 코드에 따라 내부 제어 신호를 생성하는 컨트롤 로직(42)과, 발진 회로(40)로부터의 클록 신호에 의해 시간 측정 동작을 행하는 타이머 회로(43)와, 안전 밸브(24)를 작동시키는 신호를 생성하는 안전 밸브 제어 회로(44)를 구비하고 있어, AFIC(12)의 시퀀서 동작에 의한 자립한 이상 감시 동작을 행하지만, 본 구성의 AFE-IC(12)는 매뉴얼 동작에 의한 마이크로컴퓨터(11)로부터의 지령에 의한 이상 감시 동작을 행하는 것도 가능하다.

또한, 상기 실시형태에서는 주로 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 그 배경이 된 이용분야인 가스 풍로의 전자 제어 장치에 적용한 경우를 설명했지만, 본 발명은 그것에 한정되는 것은 아니고, 식품 재료를 조리하는 레인지 등 노이즈가 발생하기 쉬운 기기의 전자 제어 시스템이나 차량탑재용의 엔진 제어 시스템 등에 이용할 수 있다.

11…마이크로컴퓨터(MCU)
12…아날로그 프론트 엔드 IC(AFE-IC)
13…전류 스위치·트랜지스터
14…버저
15…드라이버 회로
16…트랜지스터·스위치 회로
20…가스 풍로
21…풍로 버너
23…화력 조정용의 전자 밸브
24…안전밸브
25…열전대
26…서미스터
27…점화용의 이그니터
28…이그니션 스위치
45…내부 발진 회로
46…와치독 회로

Claims (5)

1. 마이크로컴퓨터로부터 보내져 오는 지령에 의해 제어 가능하게 구성된 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치로서,
   상기 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치는
   상기 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치의 내부 회로를 제어하는 시퀀서를 포함하는 디지털 회로와,
   제어 대상의 가스 풍로의 가스 버너의 근방에 배열 설치되어 가스를 착화시키기 위한 이그니터를 구동하는 회로와,
   상기 가스 버너의 근방에 배열 설치되어 가스의 불꽃을 검출하는 불꽃 검출 수단과,
   상기 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치를 구동하기 위한 전지의 전압을 검출하는 전압 검출 수단과,
   상기 가스 풍로의 풍로부에 재치된 조리기구의 바닥부의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과,
   상기 가스 버너에 접속된 가스관의 도중에 설치된 안전밸브와, 상기 안전밸브를 온, 오프하기 위한 스위치 회로를 구비하고,
   상기 마이크로컴퓨터로부터 보내져 오는 지령에는, 상기 가스 풍로의 이그니션 스위치가 온으로 되었을 때 보내지는, 상기 내부 회로의 초기 설정을 행하게 하는 지령과 상기 시퀀서를 기동시키는 기동 지령이 있고,
   상기 시퀀서는 상기 기동 지령을 받으면 상기 이그니터의 구동을 개시하고, 상기 안전밸브를 개방하여, 가스를 착화시키는 제어를 행하고,
   상기 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스의 착화에 성공했다고 판단했을 때는, 상기 이그니터의 구동을 정지하고,
   상기 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스의 착화에 실패했다고 판단했을 때,
   또는, 상기 전지 전압 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 상기 전지의 전압이 미리 설정된 소정의 전압 이하가 저하되었다고 판단했을 때,
   또는, 상기 온도 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 상기 조리기구의 바닥부의 온도가 미리 설정된 소정의 온도 이상이 되었다고 판단했을 때,
   또는, 상기 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스의 불꽃이 꺼졌다고 판단한 때에는,
   상기 마이크로컴퓨터의 제어에 의하지 않고, 상기 스위치 회로를 오프하여 상기 안전밸브를 차단하도록 구성되어 있는 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스 버너의 착화에 성공했다고 판단했을 때, 상기 디지털 회로는 상기 마이크로컴퓨터로부터 착화 완료의 상태를 내부 레지스터의 플래그에서 확인 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 시퀀서의 지시에 의해, 상기 이그니터의 구동을 개시하고, 상기 안전밸브를 개방하여, 가스를 착화시키는 제어를 행하고,
   상기 불꽃 검출 수단이 불꽃을 검출하여 가스의 착화에 성공했다고 판단했을 때는, 상기 이그니터의 구동을 정지하고,
   상기 불꽃 검출 수단이 불꽃을 검출하지 못해 가스의 착화에 실패했다고 판단했을 때,
   또는, 상기 전지 전압 검출 수단이 상기 전지의 전압이 미리 설정된 소정의 전압 이하로 저하되었다고 판단했을 때,
   또는, 상기 온도 검출 수단이 상기 조리기구의 바닥부의 온도가 미리 설정된 소정의 온도 이상이 되었다고 판단했을 때,
   또는, 상기 불꽃 검출 수단이 가스의 불꽃이 꺼졌다고 판단한 때에는,
   상기 디지털 회로는 상기 마이크로컴퓨터에 인터럽트 요구 신호를 출력하여, 상기 마이크로컴퓨터에 이상을 알리는 것을 특징으로 하는 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치.
4. 제1항에 기재된 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치와, 상기 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치를 제어하는 마이크로컴퓨터를 구비한 가스 풍로 전자 제어 장치로서,
   상기 디지털 회로는 상기 불꽃 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가스 버너의 착화에 성공했다고 판단했을 때, 상기 마이크로컴퓨터로부터 착화 완료의 상태를 내부 레지스터의 플래그에서 확인 가능하게 하고, 상기 마이크로컴퓨터는 상기 가스 풍로의 부가 기능을 제어하는 가스 풍로 전자 제어 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 부가 기능은 상기 가스 풍로에 설치되어 있는 디스플레이의 표시 기능인 것을 특징으로 하는 가스 풍로 전자 제어 장치.
   

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