CN102624216B - 升压系统、诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及升压系统、诊断方法。通过初始化动作，使得比较电路(14)的电容器C1处于以电源电压(VCC)与自身阈值电压(VX)之差(电源电压VCC-自身阈值电压VX)进行充电的状态，且使得电容器C2处于以恒定电压(Vref)的电压与自身阈值电压(VX)之差(恒定电压Vref-阈值电压VX)进行充电的状态。在比较动作中，通过连接升压部(12)和电容器C1，以输入升压电压(VCCUP)，通过连接GND和电容器C2，以输入GND电压(VSS)，如果输出OUT为低(L)电平，则诊断为升压电路(20)无故障，如果输出OUT为高(H)电平，则诊断为有故障。

Description

升压系统、诊断方法
技术领域
本发明涉及一种升压系统、诊断方法以及诊断程序，尤其是涉及一种进行升压单元的自诊断的升压系统、诊断方法以及诊断程序。
背景技术
一般，已知有对电池单元等电源的电源电压进行升压而生成升压电压的升压电路，和诊断该升压电路的故障的装置和方法。
例如，专利文献1记载了一种应用于升压电路的故障诊断方法以及装置，该升压电路用于产生可逆旋转型电动机驱动电路的高压侧的开关元件的驱动电源。在专利文献1中，利用CPU比较升压电压VS和电源电位VVB的2倍电压，进行升压电路的故障诊断。
另一方面，作为比较电路(比较器)，已知有专利文献2记载的与电容器并联连接的斩波型比较器。
专利文献1：日本特开2000-125586号公报
专利文献2：日本特开2010-97549号公报
但是，在专利文献1记载的技术中，因为在CPU中对升压电压VS和电源电位VVB的2倍电压进行比较，所以存在CPU被故障诊断占用，导致其他处理被延迟的问题。
并且，对升压电压VS进行AD转换后输入到CPU时，因为需要与GND连接并使用分压电阻分压变换为一定的电压值，所以存在分压时在与GND连接的电源线中消耗电力的问题。并且，需要使检测电流流过分压电阻的电阻元件，但为了抑制从升压电路输出的升压输出电流因故障诊断而被消耗，需要尽量增大该电阻元件的电阻值，但由于所能得到的电阻值有限度，所以会发生不能使因故障诊断而被消耗的升压输出电流为用电阻值限制的电流以下的问题。
发明内容
本发明为了解决上述的问题而提出，其目的在于提供一种可以不用CPU进行比较动作，且抑制电力、电流的消耗并恰当地诊断出升压单元的升压功能的升压系统、诊断方法以及诊断程序。
为了达成上述目的，技术方案1所述的升压系统具有：升压单元，其根据从恒压电路输出的第2电压生成使第1电压升压后的升压电压；以及比较电路，其对上述升压电压和上述第1电压之间的差值与上述第2电压和接地电位之间的差值进行比较并输出比较结果，或对上述升压电压和上述第2电压之间的差值与上述第1电压和接地电位之间的差值进行比较并输出比较结果。
技术方案2所述的升压系统，根据技术方案1所述的升压系统，上述比较电路具有：单级反相放大器；与上述单级反相放大器的输入并联连接的第1电容器以及第2电容器；连接上述第1电容器和上述升压单元以输入上述第1电压的第1开关元件；连接上述第1电容器和上述升压单元以输入上述升压电压的第2开关元件；连接上述第2电容器和上述升压单元以输入上述第2电压的第3开关元件；用于使上述第2电容器接地来输入上述接地电位的第4开关元件；使上述单级反相放大器的输入和输出短路的第5开关元件。
技术方案3所述的诊断方法，在技术方案2所述的升压系统中，具有：在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第1开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元，以上述第1电压与上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第1电容器充电的工序；在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第3开关元件而连接上述第2电容器和上述升压单元，以上述第2电压与上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第2电容器充电的工序；在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第2开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元的工序；在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第4开关元件而使上述第1电容器接地的工序。
技术方案12所述的诊断程序是使计算机执行针对技术方案2所述的升压系统的上述升压单元的自诊断处理的诊断程序，其特征在于，使计算机执行具有以下步骤的处理：在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第1开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元，以上述第1电压与上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第1电容器充电的工序；在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第3开关元件而连接上述第2电容器和上述升压单元，以上述第2电压与上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第2电容器充电的工序；在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第2开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元的工序；在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第4开关元件而使上述第1电容器接地的工序。
根据本发明，能够起到以下效果：可以不必使用CPU进行比较动作，并且抑制电力、电流的消耗而恰当地对升压单元的升压功能进行诊断。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的升压系统的概略结构的一例的概略结构图。
图2是表示第1实施方式所涉及的升压系统的概略结构的一例的电路图。
图3是表示第1实施方式所涉及的升压动作时的升压系统的状态的电路图。
图4是表示第1实施方式所涉及的升压动作时的升压系统的状态的电路图。
图5是表示第1实施方式所涉及的升压电路故障诊断动作的流程的一例的流程图。
图6是表示第1实施方式所涉及的升压电路故障诊断动作的初始化动作时的升压系统的状态的电路图。
图7是表示第1实施方式所涉及的升压电路故障诊断动作的比较动作时的升压系统的状态的电路图。
图8是表示第2实施方式所涉及的升压系统的概略结构的一例的概略结构图。
图9是表示第2实施方式所涉及的升压系统的概略结构的一例的电路图。
图10是表示第2实施方式所涉及的升压电路故障诊断动作以及比较器诊断动作整个流程的一例的流程图。
图11是表示第2实施方式所涉及的升压电路故障诊断动作的流程的一例的流程图。
图12是表示第2实施方式所涉及的升压电路故障诊断动作的初始化动作时的升压系统的状态的电路图。
图13是表示第2实施方式所涉及的升压电路故障诊断动作的比较动作时的升压系统的状态的电路图。
图14是表示第2实施方式所涉及的比较器诊断动作1的流程的一例的流程图。
图15是表示第2实施方式所涉及的比较器诊断动作1的初始化时的升压系统的状态的电路图。
图16是表示第2实施方式所涉及的比较器诊断动作1的比较动作1时的升压系统的状态的电路图。
图17是表示第2实施方式所涉及的比较器诊断动作2的流程的一例的流程图。
图18是表示图2实施方式所涉及的比较器诊断动作1的比较动作2时的升压系统的状态的电路图。
图中符号说明
10、40...升压系统；12...升压部；14...比较电路(斩波型比较器)；20...升压电路；22...电源；24...恒压电路；42...比较器基准电压开关；44...输入切换开关。
具体实施方式
(第1实施方式)
下面参照附图，首先对作为本发明基本结构的、第1实施方式的升压系统进行详细说明。
首先，对本实施方式的升压系统的结构进行说明。图1表示本实施方式的升压系统的概略结构的一例的概略结构图。图1所示的本实施方式的升压系统10构成为具有升压部12、比较电路14、检测电路16以及存储部18，且具有对升压部12的升压电路20的故障进行自诊断的功能。
升压部12构成为具有升压电路20、电源22以及恒压电路24。升压电路20具有生成并输出升压电压VCCUP的功能(后面详述)，其根据由恒压电路24生成的恒定电压Vref对电源22的电源电压VCC进行升压而得到升压电压VCCUP。
比较电路14具有比较输入的电压值，且输出比较结果即输出OUT(表示高电平、低电平的逻辑值)的功能，在本实施方式中，作为具体的一个例子，以斩波型比较器14构成(后面详述)。
检测电路16是具有基于比较电路14输出的输出OUT来检测(诊断)升压电路20的故障的功能的逻辑电路。若检测电路16从外部接受执行故障诊断的指示，则输出对比较电路14所具有的各开关元件(后面详述)的接通、断开进行控制的控制信号。
存储部18具有存储由比较电路14输出的输出OUT(表示高电平、低电平的逻辑值)的功能，作为具体的一个例子，列举寄存器等。在本实施方式中，基于存储(收纳)于存储部18中的逻辑值，进行升压电路20的故障诊断。
图2是表示本实施方式的升压系统10的概略结构的一例的电路图。另外，在图2中，省略了检测电路16以及存储部18的记载。
如图2所示，本实施方式的升压部12构成为具有升压电路20、电源电压VCC的电源22、恒压电路24以及电容器Cout。
本实施方式的恒压电路24具有使用电源电压VCC来生成恒定电压Vref的功能。另外，升压电路20构成为具有电容器CC1、以及开关元件SWUP1-A、SWUP2-A、SWUP1-B、SWUP2-B。
首先，对本实施方式的升压部12中的升压电路20的升压动作进行说明。图3以及图4是表示本实施方式的升压部12(升压电路20)在进行升压动作时的升压系统10的状态的电路图。
首先，如图3所示，使开关元件SWUP1-A、SWUP2-A接通，且使开关元件SWUP1-B、SWUP2-B断开。由此，电容器Cout处于被电源22以电源电压VCC进行充电的状态，且电容器CC1处于被恒压电路24以恒定电压Vref进行充电的状态。
下面，如图4所示，使开关元件SWUP1-A、SWUP2-A处于断开状态，且使开关元件SWUP1-B、SWUP2-B处于接通状态。由此，电容器Cout和电容器CC1处于并联连接的状态，生成对电源电压VCC加入了恒定电压Vref的升压电压VCCUP，并从升压部12输出。
在本实施方式的升压部12(升压电路20)中，通过反复执行这些动作，电源电压VCC自恒定电压Vref升压为升压电压VCCUP后被输出。
下面，对本实施方式的升压系统10中的升压部12(升压电路20)的故障诊断进行说明。
在本实施方式的升压系统10中，比较电路14为斩波型比较器。比较电路14构成为具有开关元件SWC1-A、SWC2-A、SWC1-B、SWC2-B、电容器C1、C2、开关元件SWC3、自身阈值电压VX的单级反相放大器NAMP以及锁存电路(Latch)30。
开关元件SWC1-A将升压部12连接到电容器C1，以输入电源电压VCC，开关元件SWC2-A将升压部12连接到电容器C2，以输入恒定电压Vref。并且，开关元件SWC1-B将升压部12连接到电容器C1，以输入升压电压VCCUP，开关元件SWC2-B将GND(在本实施方式中，GND电位＝电压VSS)连接到电容器C2。
锁存电路30具有根据单级反相放大器NAMP的输出电压确定逻辑值(高电平以及低电平)并输出的功能。
对本实施方式的升压系统10中的升压部12(升压电路20)的故障诊断动作进行说明。本实施方式的升压电路的故障诊断动作分为初始化动作和比较动作(在本实施方式中，包含诊断动作)。图5是表示本实施方式的升压电路20的故障诊断动作的整个流程的一例的流程图。另外，图6是表示初始化动作时的升压系统10的状态的电路图，图7是表示比较动作时的升压系统10的状态的电路图。
在步骤100中，使比较电路14的开关元件SWC3接通。由此，比较电路14的单级反相放大器NAMP的输入信号线LX的电压成为单级反相放大器NAMP的自身阈值电压VX。
在下一步骤102中，使比较电路14的开关元件SWC1-A、SWC2-A接通(参照图6)。由此，电容器C1处于被以充电源电压VCC和自身阈值电压VX之差(电源电压VCC-自身阈值电压VX)充电的状态。并且，电容器C2处于被以恒定电压Vref和自身阈值电压VX之差(恒定电压Vref-自身阈值电压VX)充电的状态。若将电容器C1、C2的静电容量分别记作静电容量C1、C2，则此时的电容器C1、C2的电荷Q1、Q2以下式(1)及(2)来表达。
Q1＝C1×(VCC-VX)...(1)
Q2＝C2×(Vref-VX)...(2)
并且，该步骤100及102相当于本实施方式的初始化动作。
若初始化动作结束，则在下一步骤104中，使比较电路14的开关元件SWC3断开(参照图7)。由此，单级反相放大器NAMP的输入LX的电压处于高阻抗状态，处于保存通过上述的初始化动作而被充电的电容器C1、C2的电荷Q1、Q2的状态。
在下一步骤106中，使比较电路14的开关元件SWC1-A、SWC2-A断开，同时使开关元件SWC1-B、SWC2-B接通(参照图7)。若将此时的输入信号线LX的电压记作电压VX′，将电容器C1、C2的电荷记作电荷Q1′、Q2′，则电荷Q1′、Q2′以下式(3)、(4)来表示。
Q1′＝C1×(VCCUP-VX′)...(3)
Q2′＝C2×(VSS-VX)...(4)
在此，在初始化动作时和比较动作时，电容器C1、C2的静电容量C1、C2不变化，所以下式(5)表达的关系成立。
Q1+Q2＝Q1′+Q2′...(5)
所以，由上述(1)～(5)式，
推断出，
VX′-VX＝C1/(C1+C2)×((VCCUP-VCC)-C2/C1×(Vref-VSS))...(6)
在此，将单级反相放大器NAMP的输出电压记作Vnampout、将增益记作Gnamp，则成为下式(7)。
Vnampout＝-Gnamp×(VX′-VX)...(7)
在增益Gnamp足够高的情况下，单级反相放大器NAMP的输出逻辑由电压VX′-自身阈值电压VX的正负来决定。电压VX′-自身阈值电压VX的正负，通过上式(6)，由(VCCUP-VCC)-C2/C1×(Vref-VSS)来决定。
在此，如果升压电路20正常工作，升压电压VCCUP＝电源电压VCC+恒定电压Vref，所以VCCUP-VCC＝Vref-VSS。因此，预先设定电容器C1、C2的容量比，使静电容量C1＞静电容量C2的关系成立，则下式(8)成立。
VX′-VX＝C1/(C1+C2)×((VCCUP-VCC)-C2/C1×(Vref-VSS))＞0...(8)
由此，比较电路14的输出OUT＝低电平。
另一方面，在该情况下，如果升压电路20不正常工作，则VCCUP-VCC＜Vref-VSS，
VX′-VX＝C1/(C1+C2)×((VCCUP-VCC)-C2/C1×(Vref-VSS))＜0...(9)
因此，比较电路14的输出OUT＝高电平。
在下一步骤108中，检测从比较电路14输出的输出OUT，在下一步骤110中，判断输出OUT是高电平还是低电平。在低电平的情况下，进入步骤112，如上述，诊断为升压电路20无故障(正常动作)后，结束本动作。另一方面，在高电平的情况下，进入步骤114，如上述，诊断为升压电路20有故障(不进行正常动作)。在有故障的情况下，进入步骤116，进行停止升压电路20的动作等规定的措施后，结束本处理。
在本实施方式中，输入OUT的结果如表1。
表1
比较动作
无故障(OK) 低电平
有故障(NG) 高电平
如以上说明，在本实施方式的升压系统10中，通过初始化动作，使比较电路14的电容器C1处于被以电源电压VCC和自身阈值电压VX之差(电源电压VCC-自身阈值电压VX)进行充电的状态，并且，使电容器C2处于被以恒定电压Vref的电压和自身阈值电压VX之差(恒定电压Vref-自身阈值电压VX)进行充电的状态。在比较动作中，连接升压部12和电容器C1，以输入升压电压VCCUP，连接GND和电容器C2，以输入GND电压VSS，如果输出OUT＝低电平，则诊断为输出电路20无故障，输出OUT＝高电平，则诊断为有故障。
这样，在本实施方式中，利用比较电路14，通过对升压电压VCCUP和电源电压VCC之间的差值与恒定电压Vref和GND电压VSS之间的差值进行比较，能够诊断出由升压电路20生成的升压电压VCCUP是否是适当的值(是否被升压)，像以往一样不使用CPU就能够进行硬件(电路)诊断。所以，能够得到如下的效果，CPU不会被升压电路20的故障诊断所占用，而能够用于其他处理。
并且，能够得到如下的效果，为了升压电路20的故障诊断而被升压电路20的输出所消耗的电流是在初始化动作时向比较电路14的电容器C1、C2充电的充电电流，但只要电容器C1、C2的比精度不影响到比较动作，可以进行减小，因此能够抑制为了故障诊断而消耗的升压电路20的输出电流。
(第2实施方式)
下面，参照附图对本发明的第2实施方式的升压系统进行详细说明。
图8是表示本实施方式的升压系统40的概略结构的一例的概略结构图。在本实施方式中，对于与第1实施方式大致相同的结构以及动作，记载其宗旨，省略详细说明。
本实施方式的升压系统40除了具有与第1实施方式相同的，进行升压部12(升压电路20)的故障诊断的功能之外，还具有进行比较电路14的比较功能的诊断的功能。因此，为了进行比较电路14的比较功能的诊断，本实施方式的升压系统40构成为具有比较器基准电压开关42以及输入切换开关44。因为升压部12、比较电路14、检测电路16以及存储部18与第1实施方式的结构以及动作大致相同，所以省略详细说明。
图9是表示本实施方式的升压系统40的概略结构的一例的电路图。另外，在图9中，省略了检测电路16以及存储部18的记载。
如图9所示，本实施方式的升压系统40具有用于比较电路14的比较功能的诊断的比较器基准电压开关42以及输入切换开关44。输入切换开关44具有切换向比较电路14的电容器C1的输入的功能，构成为具有用于切换输入源的开关元件SW4-A、SW4-B、SW4-C、SW4-D。
并且，比较器基准电压开关42具有用于比较电路14的故障诊断的基准电压，在基准电压Vref1和基准电压Vref2(基准电压Vref1＞基准电压Vref2)之间切换的功能，构成为具有相互串联连接的电阻元件Rref1、Rref2、Rref3以及用于切换基准电压的开关元件SW5-H、SW5-L，电阻元件Rref1、Rref2、Rref3用于对由升压部12的恒压电路28生成的恒定电压Vref进行电阻分压而生成基准电压Vref1、Vref2。电阻元件Rref1的一端与恒压电路24连接。并且，电阻元件Rref3的一端与GND电位(＝电压VSS)接地连接。通过接通开关元件SW5-H，断开开关元件SW5-L断开而生成的基准电压Vref1从比较器基准电压开关42输出，通过接通开关元件SW5-L，断开开关元件SW5-H而生成的基准电压Vref2从比较器基准电压开关42输出。
对本实施方式的升压系统10中的升压部12(升压电路20)的故障诊断动作以及比较电路14的比较功能的诊断动作进行说明。在本实施方式中，作为一个例子，对进行升压部12(升压电路20)的故障诊断动作后接着进行比较电路14的比较功能的诊断动作的情况进行说明。图10是表示本实施方式中的该动作的整个流程的一例的流程图。在此，表示整个流程，各动作的详细内容在后面叙述。
在步骤200中，进行升压电路20的故障诊断动作中的初始化动作，在下一步骤202中，进行升压电路20的故障诊断动作中的比较动作。由此，诊断出升压电路20的故障。
在下一步骤204中，进行比较电路14的比较功能的诊断动作(比较器诊断1)中的初始化动作，在下一步骤206中，进行比较电路14的比较功能的诊断动作(比较器诊断1)中的比较动作(比较动作1)。接着，在下一步骤208中，进行比较电路14的比较功能的诊断动作(比较器诊断2)中的初始化动作，在下一步骤210中，进行比较电路14的比较功能的诊断动作(比较器诊断2)中的比较动作(比较动作2)后，结束本处理。由此，诊断出比较电路14。
下面，对上述(图10)的各动作进行详细说明。
首先，对本实施方式的升压系统40中的升压部12(升压电路20)的故障诊断动作(图10的步骤200、202)进行说明。本实施方式的升压电路的故障诊断动作与第1实施方式的动作大致相同，分为初始化动作和比较动作(在本实施方式中，包含诊断动作)。图11是表示本实施方式的升压电路的故障诊断动作的整个流程的一例的流程图。图12是表示初始化动作时的升压系统40的状态的电路图，图13是表示比较动作时的升压系统40的状态的电路图。
在步骤300中，使输入切换开关44的开关元件SW4-A接通(参照图12)。由此，电源电压VCC被输入到比较电路14的电容器C1。
相当于初始化动作的下一步骤302与第1实施方式(参照图5)的步骤100对应、步骤304及步骤102对应。通过这些步骤，电容器C1处于被以电源电压VCC和自身阈值电压VX之差(电源电压VCC-自身阈值电压VX)进行充电的状态。并且，电容器C2处于被以恒定电压Vref和自身阈值电压VX之差(恒定电压Vref-自身阈值电压VX)进行充电的状态。
若初始化动作结束，则在下一步骤306中，使输入切换开关44的开关元件SW4-A断开，使开关元件SW4-B接通(参照图13)。由此，升压电压VCCUP输入到比较电路14的电容器C1。
下一步骤308与第1实施方式(参照图5)的步骤104对应，步骤310与步骤106对应。通过这些步骤，若将此时的输入信号线LX的电压记作电压VX′，则与第1实施方式相同，下式(10)成立。
VX′-VX＝C1/(C1+C2)×((VCCUP-VCC)-C2/C1×(Vref-VSS))...(10)
在此，若将单级反相放大器NAMP的输出电压记作Vnampout、将增益记作Gnamp，则下式(11)成立。
Vnampout＝-Gnamp×(VX′-VX)...(11)
在增益Gnamp足够高的情况下，单级反相放大器NAMP的输出逻辑，由电压VX′-自身阈值电压VX的正负决定。电压VX′-自身阈值电压VX的正负通过上式(10)，由(VCCUP-VCC)-C2/C1×(Vref-VSS)决定。
在此，如果升压电路20正常工作，则升压电压VCCUP＝电源电压VCC+恒定电压Vref，所以，VCCUP-VCC＝Vref-VSS。因此，预先设定电容器C1、C2的容量比，使静电容量C1＞静电容量C2的关系成立，则下式(12)成立。
VX′-VX＝C1/(C1+C2)×((VCCUP-VCC)-C2/C1×(Vref-VSS))＞0...(12)
由此，比较电路14的输出OUT＝低电平。另一方面，在该情况下，如果升压电路20未能正常工作，比较电路14的输出OUT＝高电平。
下一步骤312与第1实施方式的步骤108(图5)对应、步骤314与步骤110对应，在比较电路14的输出OUT是低电平的情况下，进入步骤316，如上述，在诊断为升压电路20无故障(正常动作)后，结束本动作。另一方面，在高电平的情况下，进入步骤318，如上述，诊断为升压电路20有故障，在下一步骤320，进行停止升压电路20的动作等规定的措施后，结束升压电路20的故障诊断处理。
下面，对本实施方式的升压系统40中的比较电路14的比较功能的诊断动作中的比较器诊断1(图10的步骤204、206)进行说明。本实施方式的比较电路14的比较功能的诊断动作亦即比较器诊断1与升压电路20的故障诊断动作大致相同，分为初始化动作和比较动作1(在本实施方式中，包含诊断动作)。图14是表示本实施方式的比较电路14的比较功能的诊断动作亦即比较器诊断1的动作的整个流程的一例的流程图。图15是表示初始化动作时的升压系统40的状态的电路图，图16是表示比较动作1时的升压系统40的状态的电路图。
在步骤400中，使输入切换开关44的开关元件SW4-C接通(参照图15)。由此，GND电压VSS被输入到比较电路14的电容器C1。
相当于初始化动作的、下一步骤402与升压电路20的故障诊断动作(参照图11)的步骤302对应，步骤404与步骤304对应。通过这些步骤，电容器C1处于被以GND电压VSS和自身阈值电压VX之差(GND电压VSS-自身阈值电压VX)进行充电的状态。并且，电容器C2处于被以恒定电压Vref和自身阈值电压VX之差(恒定电压Vref-自身阈值电压VX)进行充电的状态。
若初始化动作结束，则在下一步骤406中，使输入切换开关44的开关元件SW4-C断开，使开关元件SW4-D接通(参照图16)。由此，比较电路14的电容器C1和比较器基准电压开关42连接。
在下一步骤408中，使比较器基准电压开关42的开关元件SW5-H接通。此时，如果开关元件SW5-L处于接通的状态，则将其断开。由此，用比较器基准电压开关42对恒定电压Vref进行电阻分压而生成的基准电压Vref1被输入到比较电路14。并且，若将电阻元件Rref1、Rref2、Rref3的电阻值分别记作电阻Rref1、Rref2、Rref3，则以下式(13)来表示基准电压Vref1。
Vref1＝(Rref2+Rref3)/(Rref1+Rref2+Rref3)×Vref...(13)
下一步骤410与升压电路20的故障诊断动作(参照图11)的步骤308对应，步骤412与步骤310对应。通过这些步骤，若将此时的输入信号线LX的电压记作电压VX′，则与第1实施方式相同，下式(14)成立。
VX′-VX＝C1/(C1+C2)×((Vref1-VSS)-C2/C1×(Vref-VSS))...(14)
在此，若将单级反相放大器NAMP的输出电压记作Vnampout、将增益记作Gnamp，则成为下式(15)。
Vnampout＝-Gnamp×(VX′-VX)...(15)
在增益Gnamp足够高的情况下，单级反相放大器NAMP的输出逻辑，由电压VX′-自身阈值电压VX的正负来决定。电压VX′-自身阈值电压VX的正负通过上式(14)，由(Vref1-VSS)-C2/C1×(Vref-VSS)来决定。
在此，由上式(13)，
以Vref1＝(Rref2+Rref3)/(Rref1+Rref2+Rref3)×Vref＞C2/C1...(16)的关系成立的方式，
预先设定比较器基准电压开关42的电阻元件Rref1、Rref2、Rref3的电阻比(电阻值)，则下式(17)成立。
VX′-VX＝C1/(C1+C2)×((Vref1-VSS)-C2/C1×(Vref-VSS))＞0...(17)
由此，比较电路14的输出OUT＝低电平。另一方面，如果在该情况下，比较电路14未能正常工作，或电容器C1、C2的容量比(C2/C1)不能满足式(16)，
则成为VX′-VX＝C1/(C1+C2)×((Vref1-VSS)-C2/C1×(Vref-VSS))＜0...(18)，
比较电路14的输出OUT＝高电平。
下一步骤414与升压电路20的故障诊断动作(参照图11)的步骤312对应，步骤416与步骤314对应，在比较电路14的输出OUT为低电平的情况下，进入步骤418，如上述，诊断为比较电路14正常动作，电容器C1、C2的容量比满足式(16)后，结束本动作。另一方面，在高电平的情况下，进入步骤420，如上述，诊断为比较电路14未正常动作(异常)，或电容器C1、C2的容量比不满足式(16)，在下一步骤422，进行停止比较电路14的动作等规定的措施后，结束比较电路14的比较功能的诊断动作亦即比较器诊断1。
下面，对本实施方式的升压系统40中的比较电路14的比较功能的诊断动作中的比较器诊断2(图10的步骤208、210)进行说明。本实施方式的比较电路14的比较功能的诊断动作亦即比较器诊断2是与比较器诊断1的动作大致相同的动作，分为初始化动作和比较动作2(本实施方式中，包含诊断动作)。图17是表示本实施方式的比较电路14的比较功能的诊断动作亦即比较器诊断2的动作的整个流程的一例的流程图。图18是表示比较动作2时的升压系统40的状态的电路图。初始化动作时的升压系统40的状态与比较器诊断1相同，所以省略记载(参照图15)。
比较器诊断2中的初始化动作与比较器诊断1的初始化动作相同，步骤500～步骤504分别与比较器诊断1(参照图14)的步骤400～步骤404对应。通过这些步骤，电容器C1处于被以GND电压VSS和自身阈值电压VX之差(GND电压VSS-自身阈值电压VX)进行充电的状态。并且，电容器C2处于被以恒定电压Vref和自身阈值电压VX之差(恒定电压Vref-自身阈值电压VX)进行充电的状态。
若初始化动作结束，则在下一步骤506中，使输入切换开关44的输入开关元件SW4-C断开，使开关元件SW4-D接通(参照图18)。由此，比较电路14的电容器C1和比较器基准电压开关42连接。
在下一步骤508中，使比较器基准电压开关42的开关元件SW5-L接通。此时，如果开关元件SW5-H处于接通的状态，则将其断开。由此，用比较器基准电压开关42电阻分压恒定电压Vref的基准电压Vref2输入到比较电路14。并且，以下式(19)来表达基准电压Vref2。
Vref2＝Rref3/(Rref1+Rref2+Rref3)×Vref...(19)
下一步骤510与比较器诊断1(参照图14)的步骤410对应，步骤512与步骤412对应。通过这些步骤，若将此时的输入信号线LX的电压记作电压VX′，则与比较器诊断1相同，下式(20)成立。
VX′-VX＝C1/(C1+C2)×((Vref2-VSS)-C2/C1×(Vref-VSS))...(20)
如上述，在增益Gnamp足够高的情况下，单级反相放大器NAMP的输出逻辑，由电压VX′-自身阈值电压VX的正负来决定。电压VX′-自身阈值电压VX的正负通过上述(20)，由(Vref2-VSS)-C2/C1×(Vref-VSS)来决定。
在此，由上述(19)式，
以Vref2＝Rref3/(Rref1+Rref2+Rref3)×Vref＜C2/C1...(21)的关系成立的方式，
预先设定比较器基准电压开关42的电阻元件Rref1、Rref2、Rref3的电阻比(电阻值)，则下式(22)成立。
VX′-VX＝C1/(C1+C2)×((Vref2-VSS)-C2/C1×(Vref-VSS))＜0...(22)
由此，比较电路14的输出OUT＝高电平。另一方面，在该情况下，如果比较电路未能正常工作，或电容器C1、C2的容量比(C2/C1)未能满足式(21)，
则成为VX′-VX＝C1/(C1+C2)×((Vref2-VSS)-C2/C1×(Vref-VSS))＞0...(23)，
比较电路14的输出OUT＝低电平。
下一步骤514与比较器诊断1(参照图14)的步骤412对应，步骤516与步骤416对应。并且，在比较器诊断2中，在比较电路14的输出OUT为高电平的情况下，进入步骤518，如上述，诊断为比较电路14正常动作，电容器C1、C2的容量比满足(21)式后，结束本动作。另一方面，在低电平的情况下，进入步骤520，如上述，诊断为比较电路14未正常动作(异常)，或电容器C1、C2的容量比不满足(21)式，在下一步骤522中，进行停止比较电路14的动作等规定的措施后，结束比较电路14的比较功能的诊断动作亦即比较器诊断2。
在本实施方式中，比较电路14的输出OUT的结果如表2。
表2
升压电路故障诊断 比较器诊断 比较器诊断
比较动作 比较动作1 比较动作2
无故障(OK) 低电平 低电平 高电平
有故障(NG) 高电平 高电平 低电平
如以上说明，在本实施方式的升压系统40中，在进行升压电路20的故障诊断的情况下，通过初始化动作，使比较电路14的电容器C1处于被以电源电压VCC和自身阈值电压VX之差(电源电压VCC-自身阈值电压VX)进行充电的状态，且使电容器C2处于被以恒定电压Vref的电压和自身阈值电压VX之差(恒定电压Vref-自身阈值电压VX)进行充电的状态。在比较动作中，连接升压部12和电容器C1，以输入升压电压VCCUP，连接GND和电容器C2，以输入GND电压VSS，如果输出OUT＝低电平，则诊断为升压电路20无故障，如果输出OUT＝高电平，则诊断为有故障。
并且，在进行比较电路14的比较功能的诊断的情况下，通过初始化动作，使比较电路14的电容器C1处于被以GND电压VSS和自身阈值电压VX之差(GND电压VSS-自身阈值电压VX)进行充电的状态，且使电容器C2处于被以恒定电压Vref的电压和自身阈值电压VX之差(恒定电压Vref-自身阈值电压VX)进行充电的状态。在比较器诊断1中，比较动作1中，连接比较器基准电压开关42和电容器C1，以输入基准电压Vref1，连接GND和电容器C2，以输入GND电压VSS，如果输出OUT＝低电平，诊断为比较电路14的比较功能正常，如果输出OUT＝高电平，诊断为不正常或电容器C1、C2不满足预先设定的容量比。另一方面，在比较器诊断2中，比较动作2中，连接比较器基准电压开关42和电容器C1，以输入基准电压Vref2，连接GND和电容器C2，以输入GND电压VSS，如果输出OUT＝高电平，则诊断为比较电路14的比较功能正常，如果输出OUT＝低电平，则诊断为不正常或电容器C1、C2不满足预先设定的容量比。即，在本实施方式的升压系统40中，通过将基准电压Vref1、基准电压Vref2的大小作为逻辑值(输出OUT)而输出，进行比较电路14的比较功能的诊断。
这样，在本实施方式的升压电路20的故障诊断中，通过利用比较电路14，对升压电压VCCUP和电源电压VCC之间的差值与恒定电压Vref和GND电压VSS之间的差值进行比较，而能够诊断出由升压电路20生成的升压电压VCCUP是否是合适的值(是否被升压)，能够像以往一样不使用CPU，进行硬件(电路)诊断。所以，能够得到如下的效果，CPU不会被占用于升压电路20的故障诊断，而能够用于其它处理。
并且，能够得到如下的效果，为了升压电路20的故障的诊断而由升压电路20的输出消耗的电流是在初始化动作时向比较电路14的电容器C1、C2的充电电流，但只要电容器C1、C2的比精度不影响到比较动作，就可以减小，由此能够抑制为了故障诊断而消耗的升压电路20的输出电流。
并且，能够进一步得到如下的效果，因为能够进行比较电路14的比较功能的诊断，所以能够防止因比较电路14的比较功能未能正常动作而不能恰当地进行升压电路20的故障诊断。
在上述第2实施方式中，进行升压电路20的故障诊断后，接着进行比较电路14的比较功能的诊断，但不限于此，也可以另行进行。并且，比较电路14的比较功能的诊断中的比较器诊断1以及比较器诊断2的顺序也不作特别限定。并且，可以实施比较器诊断1以及比较器诊断2中的任意一个来进行比较电路14的比较功能的诊断，但通过实施两者，能够更加恰当地进行比较功能的诊断。
并且，在上述第2实施方式中说明了以下情况，对每个比较动作(比较动作1、比较动作2)，基于输出OUT的逻辑值(高电平、低电平)进行比较电路14的比较功能的诊断，在各个有异常的情况下，实施规定的措施，但不限于此，例如，也可以将输出OUT的逻辑值收纳到存储部23，在结束两比较动作后，基于收纳于存储部23的输出OUT的逻辑值进行诊断，并实施规定的措施。
并且，在上述第1实施方式以及第2实施方式中，对于进行升压电路20的故障诊断时的结构以及动作，用比较电路14对电源电压VCC和升压电压VCCUP之间的差值与恒定电压Vref的电压和GND电压VSS之间的差值进行比较的情况进行详细说明，但不限于此，例如，也可以用比较电路14对恒定电压Vref和升压电压VCCUP之间的差值与电源电压VCC的电压和GND电压VSS之间的差值进行比较。
并且，在上述第1实施方式以及第2实施方式中，构成为在升压系统10的内部具有检测电路16以及存储部18，但不限于此，也可以形成在外部(其他的芯片上)。并且，可以构成为在升压系统10的内部具有向检测电路16进行诊断执行指示的功能和监测收纳于存储部18的逻辑值进行有无故障的诊断的功能，也可以形成在外部(其他芯片上)。
并且，在上述第1实施方式以及第2实施方式中，对恒压电路24基于电源22生成恒定电压Vref进行了说明，但不限于此。通过上述结构，与由其他的电压源(电源22以外)生成恒定电压Vref的情况相比，能够起到削减成本的效果。并且，恒压电路24不只是用于升压电路20的升压电压VCCUP的生成，恒压电路也可以兼用于生成升压系统的其他的电路等的基准电压。这样，作为系统整体，不需要具备多个恒压电路，能够更加削减成本。

Claims (8)

1.一种升压系统，其特征在于，具有：
升压单元，其根据从恒压电路输出的第2电压生成使第1电压升压后的升压电压；以及
比较电路，其对上述升压电压和上述第1电压之间的差值与上述第2电压和接地电位之间的差值进行比较并输出比较结果，或对上述升压电压和上述第2电压之间的差值与上述第1电压和接地电位之间的差值进行比较并输出比较结果，
上述比较电路具有：
单级反相放大器；
与上述单级反相放大器的输入并联连接的第1电容器以及第2电容器；
第1开关元件，其连接上述第1电容器和上述升压单元以输入上述第1电压；
第2开关元件，其连接上述第1电容器和上述升压单元以输入上述升压电压；
第3开关元件，其连接上述第2电容器和上述升压单元以输入上述第2电压；
第4开关元件，其用于使上述第2电容器接地来输入上述接地电位；以及
第5开关元件，其使上述单级反相放大器的输入和输出短路，
所述升压系统还具有：
基准电压生成电路，其根据上述第2电压生成第1基准电压以及第2基准电压中的任意一个并输出；
第6开关元件，其将与上述第1电容器连接的上述第1开关元件和上述升压单元连接起来以输入上述第1电压；
第7开关元件，其用于使上述第1开关元件接地以输入上述接地电位；
第8开关元件，其将与上述第1电容器连接的上述第2开关元件和上述升压单元连接起来以输入上述升压电压；以及
第9开关元件，其将与上述第1电容器连接的上述第2开关元件和上述基准电压生成电路连接起来以输入上述第1基准电压或上述第2基准电压。
2.根据权利要求1所述的升压系统，其特征在于，上述比较电路具有：
单级反相放大器；
与上述单级反相放大器的输入并联连接的第1电容器以及第2电容器；
第1开关元件，其连接上述第1电容器和上述升压单元以输入上述第2电压；
第2开关元件，其连接上述第1电容器和上述升压单元以输入上述升压电压；
第3开关元件，其连接上述第2电容器和上述升压单元以输入上述第1电压；
第4开关元件，其用于使上述第2电容器接地以输入上述接地电位；
第5开关元件，其使上述单级反相放大器的输入和输出短路。
3.根据权利要求2所述的升压系统，其特征在于，具有：
基准电压生成电路，其根据上述第2电压生成第1基准电压以及第2基准电压中的任意一个并输出；
第6开关元件，其将与上述第1电容器连接的上述第1开关元件和上述升压单元连接起来以输入上述第2电压；
第7开关元件，其用于使上述第1开关元件接地以输入上述接地电位；
第8开关元件，其将与上述第1电容器连接的上述第2开关元件和上述升压单元连接起来以输入上述升压电压；
第9开关元件，其将与上述第1电容器连接的上述第2开关元件和上述基准电压生成电路连接起来以输入上述第1基准电压或上述第2基准电压。
4.根据权利要求1～3的任意一项所述的升压系统，其特征在于，
上述恒压电路根据上述第1电压生成上述第2电压并输出。
5.根据权利要求1～3的任意一项所述的升压系统，其特征在于，具有诊断单元，该诊断单元基于上述比较结果进行上述升压单元的故障的诊断。
6.一种诊断方法，其特征在于，在权利要求2所述的升压系统中，具有：
在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第1开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元，以上述第1电压和上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第1电容器进行充电的工序；
在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第3开关元件而连接上述第2电容器和上述升压单元，以上述第2电压和上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第2电容器进行充电的工序；
在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第2开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元的工序；
在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第4开关元件而使上述第2电容器接地的工序。
7.一种诊断方法，其特征在于，在权利要求4所述的升压系统中，具有：
在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第1开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元，以上述第2电压与上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第1电容器充电的工序；
在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第3开关元件而连接上述第2电容器和上述升压单元，以上述第1电压和上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第2电容器充电的工序；
在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第2开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元的工序；
在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第4开关元件而使上述第2电容器接地的工序。
8.一种诊断方法，其特征在于，权利要求3所述的升压系统中，具有上述升压单元的诊断工序以及上述比较电路的诊断工序，
其中，上述升压单元的诊断工序具有：
在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第1开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元，以上述第1电压和上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第1电容器充电的工序；
在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第3开关元件而连接上述第2电容器和上述升压单元，以上述第2电压和上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第2电容器充电的工序；
在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第2开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元的工序；
在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第4开关元件而使上述第2电容器接地的工序，
上述比较电路的诊断工序具有：
在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第1开关元件以及上述第7开关元件而使上述第1电容器接地，以上述接地电位和上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第1电容器充电的工序；
在接通上述第5开关元件而使上述单级反相放大器的输入和输出短路的状态下，接通上述第3开关元件而连接上述第2电容器和上述升压单元，以上述第2电压与上述单级反相放大器的自身阈值电压之差对上述第2电容器充电的工序；
在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第2开关元件以及上述第9开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元以使上述第1基准电压输入到上述第1电容器，且在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第4开关元件使上述第2电容器接地的工序；
在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第2开关元件以及上述第9开关元件而连接上述第1电容器和上述升压单元以使上述第2基准电压输入到上述第1电容器，且在断开上述第5开关元件的状态下，接通上述第4开关元件而使上述第2电容器接地的工序。
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