CN105320028A - 负载控制备用信号生成电路 - Google Patents

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Abstract

一种负载控制备用信号生成电路，在控制处理器中发生异常的情况下，将备用控制信号提供到连接于控制处理器的输出的负载的开关，该备用信号生成电路包括：第一输入端子，当控制处理器正常时，第一输入端子接收从控制处理器周期性地输出的恒定周期信号；恒定周期信号监视部，其监视恒定周期信号的状态，以识别恒定周期信号的高电平或低电平状态持续的时间的长度是否比预定时间长，并且输出对应于识别结果的信号；和备用信号输出部，当恒定周期信号监视部的输出满足预定条件时，该备用信号输出部输出备用控制信号。

Description

负载控制备用信号生成电路
现有申请的交叉引用
本申请基于2014年6月9日提交的日本专利申请No.2014-118841，该专利申请的内容通过引用并入此处。
技术领域
本发明涉及一种负载控制备用(backup)信号生成电路，在控制处理器中产生异常的情况下，该负载控制备用信号生成电路用于将备用控制信号供给到连接于根据预定程序而运行的控制处理器的输出的负载的开关。
背景技术
例如，根据预定程序而运行的控制微处理器，即，微型计算机(CPU：中央处理单元)并入安装在车辆上的各种电子控制单元(ECU)中。
这样的微型计算机通常根据预先准备的程序的内容执行需要的各种控制。然而，例如，在微型计算机由于从外部进入的电磁噪声而受影响的情况下，在微型计算机变得故障的情况下，或者在微型计算机由于包含在程序自身中的缺陷(错误)而受影响的情况下，微型计算机可能有时引起意外的操作，并且可能进入失控状态。
如果微型计算机进入这样的失控状态，则整个电子控制单元陷入无法控制的状态。因此，在这样的各种电子控制单元的系统中，需要监视是否在微型计算机中已经产生了异常，并且在检测到异常的产生的情况下，需要使微型计算机返回到其正常状态。
因此，在这样的各种电子控制单元中，微型计算机进行控制，从而将被称为监视信号(watchdogsignal)的脉冲周期性地输出到外部。此外，监视电路连接到微型计算机的外部，并且该监视电路总是监视从微型计算机输出的监视信号。如果在微型计算机中产生异常，则不出现监视信号。在检测监视信号在恒定时间内不出现的状态时，监视电路初始化微型计算机的运行。
在根据JP-A-2010-13988的车载电子控制单元中，如果图1所示的主CPU10进入失控状态、并且监视信号WDS的脉冲宽度变得过大，则电源控制电路113检测该状态，并且产生复位脉冲信号RST。
同样在根据JP-A-2011-98593的车用电子控制系统中，并入电源控制IC23中的监视计时器24基于从CPU1传输的监视信号监视CPU1的运行状态，并且当产生异常时，传输复位信号RST。
如在JP-A-2010-13988和JP-A-2011-98593中所描述地，能够通过监视从微型计算机输出的监视信号来检测微型计算机的运行中的异常。另外，在检测异常时，用于监视监视信号的电路将复位信号施加到微型计算机。当施加复位信号时，在通电时，微型计算机初始化硬件的状态，并且从程序的头部位置重新启动程序的执行。
这里，在微型计算机由于诸如电磁噪声的进入这样的临时性因素而引起失控状态的情况下，能够通过施加复位信号而使微型计算机的运行返回到其正常状态。
然而，在微型计算机内发生连续的故障的情况下，即使施加复位信号，微型计算机的运行也不能返回到其正常状态。此外，在设置于用于接通/断开控制负载的通电的电子控制单元中的微型计算机中发生故障的情况下，即使在安装用于监视监视信号的情况下，也不能接通/断开负载的通电。
这里，期望的是：应该将备用电路安装在车载电子控制单元等，从而为微型计算机中发生的故障做准备。换句话说，代替微型计算机，需要用于生成控制负载的备用控制信号的电路，使得即使在微型计算机故障的情况下，也能够接通/断开负载的通电。
而且，即使在微型计算机不引入失控状态、并且适当地执行程序的情况下，微型计算机的仅特定输出端口的功能也可能变得故障。这里，例如，在使用微型计算机的故障输出端口生成用于接通/断开控制负载的控制信号的情况下，即使监视信号正常，也发生不能控制负载的故障状态，并且该状态持续。
存在这样的情况：通过使用作为用于接通/断开控制负载的控制信号的PWM(脉冲宽度调制)信号调节负载通电的接通/断开占空(duty)。此外，存在这样的情况：使用简单的二进制信号(高电平/低电平)来接通和切断通电。因此，不容易识别控制信号的输出功能正常与否。
而且，将可能在微型计算机中发生的故障分类为连续发生的故障和临时发生的故障。期望的是：即使在微型计算机中发生临时故障的情况下，备用控制信号也能够使用。然而，如果在从故障恢复时连续出现备用控制信号，则微型计算机的运行状态不能返回到其正常运行状态。
发明内容
考虑到上述情况而做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种负载控制备用信号生成电路，在微型计算机中发生故障的情况下，该负载控制备用信号生成电路能够确实地输出用于控制负载的备用控制信号。
为了实现上述目的，根据本发明的负载控制备用信号生成电路具有在下面的条目(1)至(8)中描述的特性。
(1)一种负载控制备用信号生成电路，在控制处理器中发生异常的情况下，该负载控制备用信号生成电路用于将备用控制信号提供到负载的开关，该开关连接于根据程序而运行的所述控制处理器的输出，该备用信号生成电路包括：
第一输入端子，当所述控制处理器正常时，该第一输入端子接收从所述控制处理器周期性地输出的恒定周期信号；
恒定周期信号监视部，该恒定周期信号监视部监视所述恒定周期信号的状态，以识别所述恒定周期信号的高电平或低电平状态持续的时间长度是否比预定时间长，并且该恒定周期信号监视部输出对应于识别结果的信号；和
备用信号输出部，当所述恒定周期信号监视部的输出满足预定条件时，该备用信号输出部生成所述备用控制信号。
(2)在上述条目(1)中描述的负载控制备用信号生成电路，还包括：
第二输入端子，当所述控制处理器正常时，该第二输入端子接收从所述控制处理器输出的控制信号；
控制信号监视部，其监视所述控制信号的状态，以识别所述控制信号的异常电平状态持续的时间的长度是否比预定时间长，并且输出对应于识别结果的信号，
其中，当所述控制信号监视部的输出满足预定条件时，所述备用控制信号输出部产生所述备用控制信号。
(3)在上述条目(3)中描述的负载控制备用信号生成电路，根据所述恒定周期信号监视部的输出满足所述预定条件的状态和所述控制信号监视部的输出满足所述预定条件的状态的逻辑或，所述备用信号输出部生成所述备用控制信号。
(4)在上述条目(1)中描述的负载控制备用信号生成电路，包括：
时钟生成部，当施加到所述控制处理器的输入的状态信号有效(active)时，该时钟生成部输出时钟脉冲；
第一计数器，当从所述控制处理器输出的控制信号的电平是预定电平时，该第一计数器计数从所述时钟生成部输出的所述时钟脉冲；
第二计数器，在从所述控制处理器周期性地输出的所述恒定周期信号的高电平或低电平状态持续的时间期间，该第二计数器计数从所述时钟生成部输出的所述时钟脉冲；和
清除电路，在检测到所述控制信号和所述恒定周期信号二者都正常之后，该清除电路使所述备用信号输出部的状态返回到所述备用信号输出部的初始状态。
(5)在上述条目(2)中描述的负载控制备用信号生成电路，包括：
信号门电路，其连接在所述第一输入端子与所述恒定周期信号监视部的输入之间，
其中，所述控制信号监视部的输出连接到所述信号门电路的控制输入。
(6)在上述条目(5)中描述的负载控制备用信号生成电路，包括：
清除电路，当检测到所述信号门电路的输出信号正常之后，该清除电路监视所述信号门电路的所述输出信号，并且使所述备用信号输出部的状态返回所述备用信号输出部的初始状态。
(7)在上述条目(6)中描述的负载控制备用信号生成电路，还包括：
时钟生成部，当施加到所述控制处理器的输入的所述状态信号有效时，该时钟生成部输出时钟脉冲；和
计数器，在所述时钟生成部的输出出现的所述恒定周期信号的高电平或低电平状态持续的时间期间，该计数器计数从所述时钟生成部输出的所述时钟脉冲。
(8)在上述条目(7)中描述的负载控制备用信号生成电路，其中，DC切断电容器连接在所述信号门电路的输出与所述计数器的输入之间；并且
其中，所述计数器的输入经由设置在所述计数器的输入与预定的电势线之间的电势控制电阻器连接到所述预定的电势线。
利用如在上述条目(1)中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，恒定周期信号监视部监视诸如监视信号这样的恒定周期信号，从而能够确实地识别是否存在异常。另外，在恒定周期信号监视部检测到发生异常的情况下，备用信号输出部产生备用控制信号。因此，即使在控制处理器中发生异常的情况下，也能够使用备用控制信号控制负载的通电。
利用如在上述条目(2)中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，控制信号监视部监视诸如PWM信号或简单的二进制信号这样的控制信号的状态，从而能够确实地识别是否存在异常。另外，在控制信号监视部检测到发生异常的情况下，备用信号输出部产生备用控制信号。因此，即使在控制处理器中发生异常的情况下，也能够使用备用控制信号控制负载的通电。
利用如在上述条目(3)中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，在恒定周期信号监视部或控制信号监视部检测到发生异常的情况下，能够产生备用控制信号。因此，在由于程序失控而引起控制处理器中发生异常的情况、和由于输出端口的故障而引起异常的情况下，都能够输出备用控制信号。
利用如在上述条目(4)中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，第一计数器能够识别是否存在与控制信号相关的异常，并且第二计数器能够识别是否存在与恒定周期信号相关的异常。此外，在从发生异常的状态恢复正常状态的情况下，能够使用清除电路的功能自动解除备用控制信号。而且，由于当状态信号无效时抑制时钟脉冲的输出，所以能够防止例如在不需要监视的情况下或不可能识别故障的情况下，错误地输出备用控制信号。
利用如在上述条目(5)中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，控制信号监视部的输出状态能够反映到恒定周期信号监视部的输入状态。因此，恒定周期信号监视部能够同时监视恒定周期信号和控制信号这二者。
利用如在上述条目(6)中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，在从发生异常的状态恢复正常状态的情况下，能够使用清除电路的功能自动解除备用控制信号。另外，通过使用信号门电路的输出信号作为监视对象，能够简化清除电路的构造。
利用如在上述条目(7)中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，计数器能够识别是否存在与控制信号相关的异常并且能够识别是否存在与恒定周期信号相关的异常。而且，由于当状态信号无效时抑制时钟脉冲的输出，所以能够防止例如在不需要监视的情况下或不可能识别故障的情况下，错误地输出备用控制信号。
利用如在上述条目(8)中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，例如，当发生故障并且诸如监视信号这样的恒定周期信号中的高/低电平变化停止时，无论恒定周期信号的电平是“高”还是“低”，计数器的输入都固定于特定电平，从而能够期待可靠的运行。
利用根据本发明的负载控制备用信号生成电路，在微型计算机中发生故障的情况下，能够确实地输出用于控制负载的备用控制信号。
以上已经简要描述了本发明。通过在参考附图的同时阅读下面描述的用于执行本发明的方式(在下文中称为“实施例”)，本发明的细节将更加明显。
附图说明
图1是示出包括根据实施例的备用信号生成电路的电子控制单元的基本构造实例的电气电路图。
图2是示出图1所示的电子控制单元中的主要的电气信号的时序图。
图3是示出在监视信号中发生异常的情况下的运行的时序图。
图4是示出在控制信号中发生异常的情况下的运行的时序图。
图5是示出在解除异常状态的情况下的运行的时序图。
图6是示出图1所示的电子控制单元的更具体构造实例的电气电路图。
图7是示出备用信号生成电路的修改例的构造的电气电路图。
图8是示出图7所示的备用信号生成电路的更具体构造实例的电气电路图。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本发明的负载控制备用信号生成电路的具体实施例。
<构造实例的描述>
<整体控制单元的大概描述>
图1示出包括根据该实施例的备用信号生成电路20的电子控制单元100的主要部分的构造实例。
图1所示的电子控制单元100包括用作主控制部的微型计算机10。例如，微型计算机10能够通过执行预先包括在内部存储器(ROM)中的程序而进行控制，以实现电子控制单元所需的功能。
在图1所示的构造实例中，微型计算机10具有根据从指令开关SW输出的状态信号SGin的接通/断开(on/off)来控制负载31的通电的功能。此外，当接通负载31的通电时，能够通过使用PWM信号进行占空控制来调节负载的电流值。
能够将由用户可操作的开关或传感器等假设为指令开关SW的具体实例。当接通指令开关SW时，微型计算机10开始控制信号SGout的输出，使得负载31通电，并且当断开指令开关SW时，停止控制信号SGout的输出，使得负载31不通电。控制信号SGout是PWM信号或二进制信号。
能够将各种车载电气部件中的每个部件假设为负载31的具体实例。此外，根据诸如PWM信号或二进制信号这样的通电控制信号SG2的开/关(高电平/低电平)状态，由功率FET构成的开关装置32控制负载31的通电的开/关状态。
通过微型计算机10的处理，用于控制负载31的通电控制信号SG2通常根据输出到微型计算机的输出端口11的控制信号SGout而变化。然而，在某些情况下，可能在微型计算机10中发生连续或临时的故障。如果微型计算机10故障，则控制信号SGout不变化，从而使微型计算机进入不能进行负载31的开/关控制的状态。
在微型计算机10变得故障的情况下，备用信号生成电路20作为备用部安装。换句话说，当在要正常输出的控制信号SGout中发生异常时，代替微型计算机10，从备用信号生成电路20输出的备用控制信号SGbk控制负载31。
<备用信号生成电路20的描述>
图1所示的备用信号生成电路20包括：监视输入端子21、备用控制信号输出端子22、控制信号输入端子23和状态信号输入端子24，以输入和输出各种信号。另外，两个计时器电路25和26、锁存电路27、清除电路28和二极管D1至D4设置在备用信号生成电路20内部。
计时器电路25的一个输入端子经由控制信号输入端子23连接到微型计算机10的输出端口11。因此，计时器电路25能够监视控制信号SGout的高(Hi)/低(Lo)电平(电势)。此外，计时器电路25的另一个输入端子经由状态信号输入端子24连接到指令开关SW。因此，计时器电路25能够根据已表示指令开关SW的接通/断开状态的状态信号SGin的高(Hi)/低(Lo)电平来进行操作。
当状态信号SGin的电平有效(active)(Hi)时，计时器电路25检测控制信号SGout的“Lo”电平状态持续的时间是否比预定的阈值时间(Tth1)长，作为异常的存在或不存在，并且输出表示检测结果的二进制信号，作为计时器输出信号SGT1。当状态信号SGin的电平无效(inactive)(Lo)时，禁止该检测操作。
计时器电路26的一个输入端子经由监视输入端子21连接到微型计算机10的监视信号输出端口12。因此，计时器电路26能够监视监视信号SGw/d的高(Hi)/低(Lo)电平。此外，计时器电路26的另一个输入端子经由状态信号输入端子24连接到指令开关SW。因此，计时器电路26能够根据表示指令开关SW的接通/断开状态的状态信号SGin的高(Hi)/低(Lo)电平来进行操作。
当状态信号SGin的电平有效(Hi)时，计时器电路26检测监视信号SGw/d的“Lo”或“Hi”电平状态持续的时间是否比预定的阈值时间(Tth2)长，作为异常的存在或不存在，并且输出表示检测结果的二进制信号，作为计时器输出信号SGT2。当状态信号SGin的电平无效(Lo)时，禁止检测操作。
计时器电路25的输出端子经由逆流防止二极管D1连接到锁存电路27的输入端子。另外，计时器电路26的输出端子经由逆流防止二极管D2连接到锁存电路27的输入端子。
在从计时器电路25输出的计时器输出信号SGT1中检测到异常的存在、或在从计时器电路26输出的计时器输出信号SGT2中检测到异常的存在(逻辑或)时，锁存电路27锁存(自保持)状态的电平(Hi)，并且输出该电平作为备用控制信号SGbk。
从锁存电路27输出的备用控制信号SGbk经由逆流防止二极管D4施加到开关装置32的控制输入(门极端子)。此外，从微型计算机10的输出端口11输出的控制信号SGout经由逆流防止二极管D3施加到控制装置32的控制输入(门极端子)。因此，通过控制信号SGout或备用控制信号SGbk(逻辑或)来确定开关装置32的接通/断开。
清除电路28设置成：在检测到正常状态时，使锁存电路27返回到其初始状态，并且停止备用控制信号SGbk的输出。清除电路28的一个输入端子经由控制信号输入端子23连接到输出端口11。此外，清除电路28的另一个输入端子经由监视输入端子21连接到监视信号输出端口12。而且，用作两个计时器输出信号SGT1和SGT2的逻辑或的信号SG3施加到清除电路28的复位输入(RST)。
清除电路28识别在信号SG3的电平“Hi”由锁存电路27锁存之后，正常信号是否作为控制信号SGout出现，并且识别正常信号是否还作为监视信号SGw/d出现，并且然后输出代表识别结果的二进制信号作为复位信号SGrst。该复位信号SGrst施加到锁存电路27的复位输入(RST)。
<操作的描述>
<基本操作的描述>
图2示出图1所示的电子控制单元100中的主要电气信号的波形和时序的实例。
在图1所示的电子控制单元100中，当接通指令开关SW时，微型计算机10检测状态信号SGin的有效电平，并且微型计算机10根据状态信号将控制信号SGout输出到输出端口11。控制信号SGout通常是“Hi/Lo”电平周期性转换的PWM信号，或者是电平固定于“Hi”的二进制信号，如图2所示。此外，在PWM信号的情况下，能够通过调节信号的“Hi”区间(ToH)与“Lo”区间(ToL)之间的比率来进行占空控制。
另一方面，微型计算机10与要执行的程序中各个例行程序的处理实施同步地反转监视信号输出端口(W/D)12的信号的电平。因此，在微型计算机10正常执行该程序的状态下，Hi/Lo切换在相对短的周期中发生的脉冲信号连续地出现，作为从监视信号输出端口12输出的监视信号SGw/d，如图2所示。
<监视信号SGw/d异常的情况>
图3示出在监视信号SGw/d中发生异常的情况的运行实例。下面描述图3所示的操作。
有时发生这样的情况：例如，由于从单元的外部进入的电磁噪声的影响或由于程序中的缺陷(错误)，微型计算机10不能连续地正常执行程序(微型计算机进入失控状态)。在这样的情况下，微型计算机10不能在每个例行程序中切换监视信号输出端口12的电平，从而监视信号SGw/d的脉冲停止，并且其电平固定于“Hi”或“Lo”。
在图3所示的运行实例中，假设在时间t01左右在微型计算机10的运行中发生异常，则监视信号SGw/d的脉冲在时间t01停止，并且脉冲的电平维持“Hi”并且不变。
另一方面，在图1所示的备用信号生成电路20中，计时器电路26监视所述监视信号SGw/d的脉冲。更具体地，计时器电路识别监视信号SGw/d的“Hi”或“Lo”电平状态持续的时间长度是否比预定阈值时间(Tth2)长。
在图3所示的运行实例中，在监视信号SGw/d的电平在时间t01从“Lo”转换到“Hi”之后，“Hi”状态长时间持续。因此，当从时间t01过去的时间超过阈值(Tth2)时，计时器输出信号SGT2的电平从“Lo”变为“Hi”。换句话说，计时器输出信号SGT2的电平改变成“Hi”意味着在监视信号SGw/d中发生异常。
另外，当从计时器电路26输出的计时器输出信号SGT2的电平改变为“Hi”时，后段上的锁存电路27锁存该电平“Hi”，并且输出该电平作为备用控制信号SGbk。
换句话说，如图3所示，当在监视信号保持不变之后过去比阈值时间(Tth2)长的时间时，输出“Hi”作为备用控制信号SGbk。因此，在微型计算机10进入失控状态并且监视信号SGw/d停止的情况下，能够使用备用控制信号SGbk控制开关装置32的接通/断开操作。
<控制信号SGout中异常的情况>
图4示出在控制信号SGout中发生异常的情况的运行实例。下面描述图4所示的操作。
即使在微型计算机10持续正常地持续程序的运行的情况下，有时也发生这样的情况：微型计算机10的某些功能发生故障。例如，如果在输出端口11的电路中发生物理故障，则即使通过利用微型计算机10执行程序而将“Hi”输出到输出端口11，输出端口11的实际电平也可能有时保持在“Lo”不变。
图1所示的计时器电路25监视控制信号SGout，以检测这样的故障的发生。实际上，在控制信号SGout中周期性地出现脉冲的状态是正常的，并且控制信号SGout的电平固定于“Hi”的状态也是正常的。另一方面，假设虽然状态信号SGin的电平有效、但是控制信号SGout的电平保持在“Lo”不变的状态是异常的。因此，计时器电路25比较控制信号SGout的“Lo”电平状态持续的时间长度与阈值(Tth1)，并且在该长度超过阈值的情况下检测异常的发生。
在图4所示的运行实例中，在控制信号SGout的电平在时间t11变为“Lo”之后，电平保持不变的状态长时间持续。因此，当从时间t11过去阈值时间(Tth1)时，计时器电路25检测异常，并且计时器输出信号SGT1的电平变为“Hi”。
此外，当从计时器电路25输出的计时器输出信号SGT1的电平变为“Hi”时，后段上的锁存电路27锁存该电平“Hi”，并且输出该电平“Hi”作为备用控制信号SGbk。因此，即使在输出端口11发生故障的情况下，也能够使用备用控制信号SGbk控制开关装置32。
<解除异常的情况>
图5示出这样的运行实例：在微型计算机10中发生异常之后，解除异常的状态。下面描述图5所示的操作。
如在图4所示的情况中，在图5所示的运行中，在控制信号SGout的电平从时间t11长时间固定于“Lo”的情况下，计时器输出信号SGT1的电平在时间t12变为“Hi”，并且备用控制信号SGbk的电平也变为“Hi”。
然而，在图5所示的运行实例中，输出端口11的状态在时间t12之后自发地恢复，并且正常信号(Hi或脉冲)再次出现作为控制信号SGout。在该情况下，清除电路28认为监视信号SGw/d正常，并且检测控制信号SGout的状态在时间t13是“Hi”，并且然后输出“Hi”脉冲作为复位信号SGrst。
通过从清除电路28输出的复位信号SGrst的“Hi”脉冲，锁存电路27复位到其初始状态。因此，在时间t13之后，从锁存电路27输出的备用控制信号SGbk从“Hi”复位到“Lo”。
在图5所示的运行实例中，假设在控制信号SGout发生异常之后，异常状态返回到正常。然而，同样在监视信号SGw/d的情况下，清除电路28能够以相似的方式输出复位信号SGrst。
<具体构造的描述>
图6示出图1所示的电子控制单元100的更具体构造实例。除了备用信号生成电路20A之外，图6所示的电子控制单元100A的构造与图1所示的构造相同。因此，下面描述备用信号生成电路20A。
图6所示的备用信号生成电路20A包括：两个计数器41和42、边沿检测器43、时钟生成器44、与门45、D型触发器(DFF)46和清除电路47。此外，如在图1所示的备用信号生成电路20中，二极管连接到计数器41和42的各个输出，并且连接到D型触发器46的输出。
图6所示的备用信号生成电路20A中的由计数器41、时钟生成器44和与门45构成的电路实现了与图1所示的计时器电路25的功能相同的功能。相似地，由计数器42、边沿检测器43、时钟生成器44和与门45构成的电路实现与图1所示的计时器电路26的功能相同的功能。此外，D型触发器46实现了与锁存电路27的功能相同的功能，并且清除电路47实现了与清除电路28的功能相同的功能。
例如，时钟生成器(时钟源)44由例如CR振荡电路或晶体振荡电路构成，并且总是产生具有恒定周期的时钟脉冲。要生成的时钟脉冲的周期确定成比控制信号SGout的PWM脉冲的周期和监视信号SGw/d的脉冲的周期充分地短。
与门45基于从时钟生成器44输出的时钟脉冲信号CLK1和状态信号SGin产生时钟脉冲信号CLK2。换句话说，当状态信号SGin的电平有效(Hi)时，与门45直接输出时钟脉冲信号CLK1作为时钟脉冲信号CLK2，并且当状态信号SGin的电平无效(Lo)时，抑制脉冲输出为时钟脉冲信号CLK2。
在控制信号SGout的“Lo”电平状态持续的时间期间，计数器41计数时钟脉冲信号CLK2的脉冲的数量。因此，计数器41能够测量控制信号SGout的“Lo”电平状态持续的时间长度。当控制信号SGout的电平变为“Hi”时，计数器41的计数值清零。在控制信号SGout的“Lo”电平状态持续预定时间(Tth1)的情况下，计数器41的输出变为“Hi”，并且将该“Hi”经由设置在输出处的二极管施加到D型触发器46的输入。然而，在状态信号SGin的电平无效(Lo)的情况下，时钟脉冲信号CLK2的脉冲停止，从而禁止计数器41的计数操作。
边沿检测器43检测监视信号SGw/d的脉冲中的从“Lo”到“Hi”的上升边沿以及从“Hi”到“Lo”的下降边沿、和在所述边沿的时刻的输出信号。基于从边沿检测器43输出的信号，计数器42计数在从一个边沿出现到下一个边沿出现的时间期间从与门45输出的时钟脉冲信号CLK2的脉冲数量。当出现边沿时，计数值清零。因此，计数器42能够测量监视信号SGw/d中的脉冲的边沿之间的时间间隔。此外，在监视信号SGw/d的“Lo”或“Hi”电平保持不变的状态持续预定时间(Tth2)的情况下，计数器42的输出变为“Hi”，并且将该“Hi”经由设置在输出处的二极管施加到D型触发器46的输入。然而，在状态信号SGin的电平无效(Lo)的情况下，时钟脉冲信号CLK2的脉冲停止，从而禁止计数器42的计数操作。
当“Hi”施加到D型触发器46的输入时，触发器46能够锁存该电平，并且能够输出该电平作为备用控制信号SGbk。而且，通过在输出“Hi”作为备用控制信号SGbk之后、将复位信号SGrst施加到D型触发器46的复位端子，D型触发器46能够复位，并且能够解除备用控制信号SGbk(输出Lo)。
在图6所示的实例中，用于生成复位信号SGrst的清除电路47由两个D型触发器47a和47b以及与门47c构成。D型触发器47a通过信号SG3复位，并且当控制信号SGout的状态变为“Hi”时，D型触发器47a锁存(自保持)该“Hi”，并且输出锁存信号。此外，D型触发器47b通过信号SG3复位，并且当边沿检测器43输出边缘检测信号时，D型触发器47b锁存“Hi”，并且输出锁存信号。当D型触发器47a的输出是“Hi”并且D型触发器47b的输出是“Hi”时，与门47c输出有效电平“Hi”作为复位信号SGrst。
因此，图6所示的备用信号生成电路20A能够实现与图1所示的备用信号生成电路20的部件的功能相似的功能。换句话说，备用信号生成电路20A能够进行如图2至5所示的那些操作。
<备用信号生成电路20的修改例的描述>
<功能构造的描述>
图7示出图1所示的备用信号生成电路20的修改例的构造。除了图7所示的备用信号生成电路20B的构造之外，图7所示的电子控制单元的构造与图1所示的电子控制单元100的构造相似。因此，下面描述备用信号生成电路20B。
图7所示的备用信号生成电路20B包括：第一电路51和第二电路52、模拟门电路、锁存电路54和清除电路55。图7所示的第一计时器电路51和第二计时器电路52、锁存电路54和清除电路55具有与图1所示的计时器电路25和26、锁存电路27和清除电路28的功能相似的功能。
图7所示的构造与图1所示的构造的显著不同在于：模拟门电路53新插入微型计算机10的监视信号输出端口12与第二计时器电路52之间，并且第一计时器电路51的输出连接到模拟门电路53的控制输入。另外，由于仅第二计时器电路52的输出连接到锁存电路54的输入，所以不要求图1所示的二极管D1和D2连接到那里。
使用晶体管构成图7所示的模拟门电路53。该晶体管的集电极端子、发射极端子和基极端子分别连接到监视信号输出端口12、第二计时器电路52的输入和第一计时器电路51的输入。
像上述计时器电路25一样，第一计时器电路51识别控制信号SGout是否存在异常，并且输出对应于识别结果的信号。更具体地，在控制信号SGout的“Lo”状态持续预定时间(Tth1)以上的情况下，第一计时器电路51输出用于断开模拟门电路53的信号。在控制信号SGout正常的情况下，第一计时器电路51输出用于接通模拟门电路53的信号。
因此，即使在正常输出监视信号SGw/d的脉冲的情况下，如果第一监视信号51检测到控制信号SGout的异常，则断开模拟门电路53，并且监视信号SGw/d的脉冲不出现在第二计时器电路52的输入。因此，第二计时器电路52能够使用一个输入同时监视所述监视信号SGw/d的异常和所述控制信号SGout的异常。
换句话说，在第一计时器电路51检测控制信号SGout的异常或者在停止监视信号SGw/d的脉冲的同时过去预定时间的情况下，第二计时器电路52检测异常，并且第二计时器电路52的输出变为“Hi”。然后，锁存电路54锁存该“Hi”，并且输出备用控制信号SGbk。
此外，在第二计时器电路52的输出变为“Hi”之后，在监视信号SGw/d的脉冲出现在模拟门电路53的输出(发射极端子)处的情况下，清除电路55输出“Hi”作为复位信号SGrst。通过复位信号SGrst的“Hi”使锁存电路54复位，并且解除备用控制信号SGbk。
<更具体构造的描述>
在图7所示的备用信号生成电路20B的情况下，与图1所示的备用信号生成电路20相比，能够简化其电路构造，并且能够减少部件的数量。换句话说，不需要图1所示的二极管D1和D2，并且能够简化清除电路55的构造。图8示出图7所示的备用信号生成电路20B的更具体构造实例。
在图8所示的备用信号生成电路20C中，第一计时器电路51由时间恒定电路构成，该时间恒定电路由电容器C2和电阻器R2以及晶体管(FET)51a形成。另外，计时器电路52由电容器C1、电阻器R1和计数器52a构成。此外，设置时钟生成器(时钟源)56和与门57，使得计数器52a能够进行时间计数。时钟生成器56和与门57进行与图6所示的时钟生成器44和与门45的功能相似的功能。
在图8中，锁存电路54由D型触发器(DFF)构成。另外，图8所示的清除电路55也由D型触发器(DFF)构成。由于清除电路55仅监视从模拟门电路53输出的信号，所以与图6所示的清除电路47相比，其构造简化并且其部件数量减少。
代替图6所示的边沿检测器43，在图8所示的电路中使用由电容器C1和电阻器R1构成的电路。电容器C1设置成切断输入信号的DC分量。此外，电阻器R1具有这样的功能：当在监视信号SGw/d中不出现脉冲时，使计数器52a的输入(清零控制端子)的电势快速接近期望电势。
例如，当微型计算机10出现故障、并且监视信号SGw/d的脉冲停止时，计数器52a的清零控制端子处的状态变为“Lo”，并且计数器52a开始时钟脉冲的计数。在预定时间过去之前，在清零控制端子的状态不变为“Hi”的情况下，计数器52a检测异常，并且锁存电路54输出备用控制信号SGbk。
<除了上述之外的修改的可能性>
在图1所示的备用信号生成电路20中，当从指令开关SW输出的状态信号SGin无效时(当微型计算机10不控制负载31时)，禁止计时器电路25和26的时间测量操作。能够将各种信号假设为状态信号SGin。当不能执行普通处理时，例如，当微型计算机10进行初始化处理时，可以通过将状态信号SGin设定为无效来禁止备用信号生成电路20的操作。
用于控制负载31的通电的开关装置32不限于功率FET，而且能够使用诸如IPD(智能功率装置)这样的各种开关装置。
能够根据单元的规格而改变电子控制单元100和备用信号生成电路20中的各个信号的“Hi/Lo”电平与各个电路的接通/断开操作之间的关系。此外，能够根据单元的规格适当地确定计时器电路25中的时间的阈值(Tth1)与计时器电路26中的时间的阈值(Tth2)。
代替图6所示的边沿检测器43，能够使用图8所示的由电容器C1和电阻器R1构成的电路。相反地，可以利用图6所示的边沿检测器43代替图8所示的由电容器C1和电阻器R1构成的电路。
虽然图7所示的模拟门电路53由晶体管构成，但是在第一计时器电路51输出数字信号的情况下，能够使用具有等同功能的逻辑电路代替模拟门电路53。
虽然图1所示的备用信号生成电路20监视两个信号，即，从微型计算机10输出的监视信号SGw/d和控制信号SGout，并且产生备用控制信号SGbk，但是可以修改备用信号生成电路以监视其它信号。例如，代替监视所述监视信号SGw/d，备用信号生成电路可以监视与之相似的恒定周期信号。此外，虽然在图1所示的构造中假设了PWM信号或简单的二进制信号出现作为要从输出端口11输出的信号的情况，但是在PWM信号总是出现在其中的单元的情况下，可以使用计时器电路26监视控制信号SGout。而且，在使用多个控制信号SGout分别控制多个负载的情况下，可以增加计时器电路25的数量。
在下面的条目[1]至[8]中将简要概括并且列出根据本发明的负载控制备用信号生成电路的上述实施例的特性。
[1]一种负载控制备用信号生成电路(备用信号生成电路20)，在控制处理器中发生异常的情况下，用于将备用控制信号(SGbk)提供到连接于根据程序而运行的控制处理器(微型计算机10)的输出的负载(31)的开关(开关装置32)，该备用信号生成电路包括：
第一输入端子(监视输入端子21)，当所述控制处理器正常时，该第一输入端子接收从所述控制处理器周期性地输出的恒定周期信号(监视信号SGw/d)；
恒定周期信号监视部(计时器电路26)，其监视所述恒定周期信号的状态，以识别所述恒定周期信号的高电平或低电平持续的时间长度是否比预定时间长，并且输出对应于识别结果的信号；和
备用信号输出部(锁存电路27)，当所述恒定周期信号监视部满足预定条件时，该备用信号输出部产生所述备用控制信号。
[2]如在上述条目[1]中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，还包括：
第二输入端子(控制信号输入端子23)，当所述控制处理器正常时，该第二输入端子接收从所述控制处理器输出的控制信号(SGout)；
控制信号监视部(计时器电路25)，其监视所述控制信号的状态，以识别所述控制信号的异常电平状态持续的时间的长度是否比预定时间长，并且输出对应于识别结果的信号，
其中，当所述控制信号监视部的输出满足预定条件时，所述备用控制信号输出部产生所述备用控制信号。
[3]如在上述条目[2]中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，其中，根据所述恒定周期信号监视部的输出满足所述预定条件的状态和所述控制信号监视部的输出满足所述预定条件的状态的逻辑或，所述备用信号输出部产生所述备用控制信号。
[4]如在上述条目[1]中描述地构成的负载控制备用信号生成电路(备用信号生成电路20A)，还包括：
时钟生成部(时钟生成器44)，当施加到所述控制处理器的输入的状态信号(SGin)有效时，该时钟生成部输出时钟脉冲；
第一计数器(计数器41)，当从所述控制处理器输出的所述控制信号的电平是预定电平时，该第一计数器计算从所述时钟生成部输出的所述时钟脉冲；
第二计数器(计数器42)，在从所述控制处理器周期性地输出的所述恒定周期信号的高电平或低电平状态持续的时间期间，第二计数器计数从所述时钟生成部输出的所述时钟脉冲；和
清除电路(清除电路47)，在检测到所述控制信号和所述恒定周期信号二者都正常之后，该清除电路使所述备用信号输出部的状态返回到所述备用信号输出部的初始状态。
[5]如在上述条目[2]中描述地构成的负载控制备用信号生成电路(备用信号生成电路20B)，还包括：
信号门电路(模拟门电路53)，其连接在所述第一输入端子与所述恒定周期信号监视部的输入之间，
其中，所述控制信号监视部的输出连接到所述信号门电路的控制输入。
[6]如在上述条目[5]中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，还包括：
清除电路(55)，当检测到所述信号门电路的输出信号正常之后，该清除电路监视所述信号门电路的所述输出信号，并且使所述备用信号输出部的状态返回到所述备用信号输出部的初始状态。
[7]如在上述条目[6]中描述地构成的负载控制备用信号生成电路(备用信号生成电路20C)，还包括：
时钟生成部(时钟生成器56)，当施加到所述控制处理器的输入的所述状态信号有效时，该时钟生成部输出时钟脉冲；和
计数器(52a)，在所述时钟生成部的输出出现的所述恒定周期信号的高电平或低电平状态持续的时间期间，计数器计数从所述时钟生成部输出的所述时钟脉冲。
(8)如在上述条目(7)中描述地构成的负载控制备用信号生成电路，其中，DC切断电容器(电容器C1)连接在所述信号门电路的输出与所述计数器的输入之间；并且
其中，所述计数器的输入经由设置在所述计数器的输入与预定的电势线之间的电势控制电阻器(电阻器R1)连接到所述预定的电势线。

Claims (8)

1.一种负载控制备用信号生成电路，在根据程序而运行的控制处理器中发生异常的情况下，该负载控制备用信号生成电路用于将备用控制信号提供到负载的开关，该开关连接到所述控制处理器的输出，该负载控制备用信号生成电路包括：
第一输入端子，当所述控制处理器正常时，该第一输入端子接收从所述控制处理器周期性地输出的恒定周期信号；
恒定周期信号监视部，该恒定周期信号监视部监视所述恒定周期信号的状态，以识别所述恒定周期信号的高电平或低电平状态持续的时间长度是否比预定时间长，并且输出对应于识别结果的信号；和
备用信号输出部，当所述恒定周期信号监视部的输出满足预定条件时，该备用信号输出部生成所述备用控制信号。
2.根据权利要求1所述的负载控制备用信号生成电路，还包括：
第二输入端子，当所述控制处理器正常时，该第二输入端子接收从所述控制处理器输出的控制信号；和
控制信号监视部，该控制信号监视部监视所述控制信号的状态，以识别所述控制信号的异常电平状态持续的时间长度是否比预定时间长，并且输出对应于识别结果的信号，
其中，当所述控制信号监视部的输出满足预定条件时，所述备用控制信号输出部产生所述备用控制信号。
3.根据权利要求2所述的负载控制备用信号生成电路，其中，根据所述恒定周期信号监视部的输出满足所述预定条件的状态、和所述控制信号监视部的输出满足所述预定条件的状态的逻辑或，所述备用信号输出部生成所述备用控制信号。
4.根据权利要求1所述的负载控制备用信号生成电路，还包括：
时钟生成部，当施加到所述控制处理器的输入的状态信号有效时，该时钟生成部输出时钟脉冲；
第一计数器，当从所述控制处理器输出的控制信号的电平是预定电平时，该第一计数器对从所述时钟生成部输出的所述时钟脉冲进行计数；
第二计数器，在从所述控制处理器周期性地输出的所述恒定周期信号的高电平或低电平状态持续的时间期间，该第二计数器对从所述时钟生成部输出的时钟脉冲进行计数；和
清除电路，在检测到所述控制信号和所述恒定周期信号二者都正常之后，该清除电路使所述备用信号输出部的状态返回到所述备用信号输出部的初始状态。
5.根据权利要求2所述的负载控制备用信号生成电路，还包括：
信号门电路，该信号门电路连接在所述第一输入端子与所述恒定周期信号监视部的输入之间，
其中，所述控制信号监视部的输出连接到所述信号门电路的控制输入。
6.根据权利要求5所述的负载控制备用信号生成电路，还包括：
清除电路，当检测到所述信号门电路的输出信号正常之后，该清除电路监视所述信号门电路的输出信号，并且使所述备用信号输出部的状态返回到所述备用信号输出部的初始状态。
7.根据权利要求6所述的负载控制备用信号生成电路，还包括：
时钟生成部，当施加到所述控制处理器的输入的所述状态信号有效时，该时钟生成部输出时钟脉冲；和
计数器，在所述时钟生成部的输出出现的所述恒定周期信号的高电平或低电平状态持续的时间期间，该计数器对从所述时钟生成部输出的所述时钟脉冲进行计数。
8.根据权利要求7所述的负载控制备用信号生成电路，其中，直流切断电容器连接在所述信号门电路的输出与所述计数器的输入之间；并且
其中，所述计数器的输入经由设置在所述计数器的输入与预定的电势线之间的电势控制电阻器而连接到所述预定的电势线。
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