CN108352830A - 具备二次故障防止电路的电子装置 - Google Patents

Abstract

可靠地防止起因于电源电压不同的电子部件的共同的接地线的断线而在其他的电源电压的电子部件中波及地产生的破损或故障等。第一和第二传感器1、2在第一和第二传感器1、2各自的接地侧的电位低于规定的基准电压的情况下，经由二次故障防止电路102供给5V的电源电压，另一方面，在共用接地线32断线而第一和第二传感器1、2各自的接地侧的电位超过规定的基准电压的情况下，利用二次故障防止电路102切断针对第一和第二传感器1、2的5V的电源电压的供给，防止向第二和第四传感器3、4的来自车辆用电池51的反向电流的产生。

Description

具备二次故障防止电路的电子装置

技术领域

本发明涉及在电子电路中产生的电子部件的故障防止，特别是涉及起因于多个电子部件共同的接地线的断线而在其他的电子部件中波及地产生的故障防止。

背景技术

具有所谓的微型计算机等并且基于各种传感器或在内部生成的数据等来进行想要的控制工作的被称为电子装置、电子系统等的设备根据需要的控制工作等而具有各种结构的情况如常知晓那样。

关于这样的电子装置等，只要从装置结构的简化或装置的低价格化等观点出发，则期望使用的电子部件尽可能少，此外，电路工作所需要的电源为一种电源电压就行，但是，由于与想要的控制工作等的关系，例如存在电源电压为多个系统的情况等。

在图4和图5中示出了那样的以往的电子装置的结构例，以下，参照该图并对以往装置进行说明。

该以往装置为用于电实现汽车所需要的各种工作控制的电子装置的例子。

该电子装置以车辆用电子控制单元（在图4中记载为“ECU”）301为中心来构成，车辆用电子控制单元301具有由微型计算机（未图示）代表的具有运算、控制等功能的IC（未图示）或与外部电路的接口电路（未图示）等，被构成为能够基于由多个传感器得到的检测信号或未图示的各种开关等的信号等来执行发动机等的工作控制。

向该车辆用电子控制单元301输入例如来自作为多个传感器的4个传感器A~D的检测信号。

在车辆用电子控制单元301中，设置有用于将从车辆用电池51A供给的电池电压（例如，12V）变换为在电子电路中需要的所需的电压例如5V并稳定化输出的电源用IC（在图4和图5中记载为“PW-IC”）11A，将生成的5V向未图示的电路或传感器A~D等供给。

通常，传感器的电源电压为一个系统即如果为该例子则只有5V的电源电压为大部分，但是，也存在由于与其功能等的关系而需要不同的2个电源电压的传感器，例如，传感器A需要来自车辆用电池51A的电源电压（例如，12V）和来自电源用IC11A的5V双方。

这些传感器A~D的接地汇集于在车辆用电子控制单元301内设置的接地用板材35A，经由该接地用板材35A连接于车辆地线（earth）。

在这样的结构的情况下，各个传感器A~D的接地被连接于在车辆用电子控制单元301中设置的接地连接端子25A~27A，但是，也将车辆用电子控制单元301与其他的外部电路（未图示）或其他的电子控制装置（未图示）连接，因此，未必设置有充分的数量的接地端子或5V电源供给用端子。

即，在该例子中，传感器C和传感器D被连接于在车辆用电子控制单元301中设置的分别独立的5V电源供给用端子22A、23A和接地端子25A、26A，相对于此，传感器A和传感器B共用一个5V电源供给用端子21A和共用接地端子27A，并且，传感器A为从车辆用电池51A供给电池电压的结构。

在这样的结构中，通过共用接地线32A将传感器A与传感器B的接地侧的彼此的连接点连接于共用接地端子27A（参照图4），在由于某种原因而共用接地线32A断线了的情况（在图5中参照×标记）下，电池电压（12V）比电源供给用IC11A的输出电压更高，因此，如在图5中由二点划线示出那样，从车辆用电池51A经由传感器A和传感器B向这些传感器A、B的共用的5V电源供给用端子21A流入反向电流。

然后，在车辆用电子控制单元301内部，经由与传感器A、B的共用的5V电源供给用端子21A共同连接的5V供给用的布线向电源供给用IC11A流入反向电流，并且，也向传感器C、D流入，最终地，从这些电源供给用IC11A或传感器C、D的接地侧到达共同连接的车辆接地。

其结果是，在如上述那样流入的反向电流在各个电子部件中超过反向电流的限制值的情况下，存在招致这些电子部件的破损或故障等所谓的二次故障的情况。

作为对电子装置等中的断线进行检测的对策，各种提出、实用化例如对负载的断线进行检测而能够抑制负载的电压上升的电路等（例如，参照专利文献1等）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-11347号公报（第4-6页、图1-图8）。

发明内容

发明要解决的课题

可是，例如，专利文献1所记载的电路能够谋求产生了断线的负载事态的保护，但是，并不能够防止不是产生了断线的部件本身而是起因于该断线而波及地产生破损或故障等的可能性高的部件即之前参照图4和图5说明的结构那样的电子装置中的传感器C、D的破损或故障等于未然。

本发明是鉴于上述实际状况而完成的，提供一种能够可靠地抑制、防止起因于电源电压不同的电子部件的共同的接地线的断线而在其他的电源电压的电子部件中波及地产生的破损或故障等的二次故障防止电路。

用于解决课题的方案

为了达成上述本发明的目的，本发明的具备二次故障防止电路的电子装置具备如下部分而成：2个电源型电子部件，需要第一电源电压和比所述第一电源电压低压的第二电源电压；第一1个电源型电子部件，需要所述第二电源电压；至少1个布线非共用1个电源型电子部件，需要所述第二电源电压；单元电源供给电路，基于所述第一电源电压来生成所述第二电源电压并输出；以及二次故障防止电路，防止由于所述2个电源型电子部件和所述第一1个电源型电子部件的共同的接地线的断线造成的向所述布线非共用1个电源型电子部件的反向电流的产生。

发明效果

根据本发明，在2个电源型电子部件与1个电源型电子部件的共同的接地线断线时，通过二次防止电路（secondary preventing circuit）切断向该2个电源型电子部件和1个电源型电子部件的第二电源电压的施加，因此，防止、避免从2个电源型电子部件侧经由利用与该2个电源型电子部件共同的接地线连接了接地侧的1个电源型电子部位针对其他的1个电源型电子部件的反向电流的产生，由此，进行其他的1个电源型电子部件中的二次故障的可靠的防止、减少，因此，起到能够谋求电子装置整体的可靠性、安全性的提高这样的效果。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式中的具备二次故障（secondary failure）防止电路的电子装置的基本的结构的结构图。

图2是示出本发明的实施方式中的二次故障防止电路的具体的电路结构例的电路图。

图3是示出来自在本发明的实施方式中的具备二次故障防止电路的电子装置中设置的单元电源供给电路的第二电源电压的供给路径的其他的实施例的电路图。

图4是示出以往的电子装置中的电源电压与接地的连接例的电路图。

图5是示出在图4所示的以往的电子装置中共同的接地线断线了的情况下产生的反向电流的路径的电路图。

具体实施方式

以下，参照图1至图3并对本发明的实施方式进行说明。

再有，在以下说明的构件、配置等并不限定本发明，能够在本发明的主旨的范围内进行各种改变。

在最初，参照图1并对本发明的实施方式中的具备二次故障防止电路的电子装置的基本结构进行说明。

在图1中示出了将进行汽车的工作控制的所谓的车辆用电子控制单元101作为主要的结构要素而构成的车辆工作控制用的电子装置的结构例，以下，对该结构进行说明。

车辆用电子控制单元101以例如微型计算机（未图示）为中心而具有存储装置（未图示）或接口电路（未图示），并且，设置有作为单元电源供给电路的电源供给用IC（在图1中记载为“PW-IC”）11，所述电源供给用IC基于从设置在外部的车辆用电池51供给的作为第一电源电压的电池电压（例如12V）来生成微型计算机等的工作所需要的电源电压（第二电源电压）例如5V并实施稳定化等处理来输出。

此外，在车辆用电子控制单元101中，如后述那样，为了与外部的电连接而设置有电池连接端子（在图1中记载为“BAT”）20、第一至第三单元电压供给端子21~23、第一至第三接地连接端子（在图1中记载为“GND”）25~27、以及监视端子（在图1中记载为“MON”）28。

在该车辆用电子控制单元101的外部设置有第一至第四传感器（在图1中，分别记载为“传感器 A”、“传感器 B”、“传感器 C”、“传感器 D”）1~4，将其检测信号向车辆用电子控制单元101输入，提供给发动机控制等处理。

再有，上述的传感器1~4如果除去如后述那样工作所需要的电源电压则为怎样的种类的传感器即为对怎样的物理量进行检测的传感器与本发明的实施方式中的二次故障防止电路（在图1中记载为“SWC”）102的工作没有特别关系，因此，不需要限定于特定的传感器。

在该结构例中，第二至第四传感器（1个电源型电子部件）2~4利用5V的电源电压进行工作，相对于此，第一传感器（2个电源型电子部件）1需要2个系统的电源电压。即，具体地，第一传感器1需要12V和5V这2个电源电压。再有，作为像这样需要2个系统的电源电压的传感器，例如在汽车中存在氧传感器等，但是，当然不需要限定于此。

再有，在本发明的实施方式中，作为布线非共用1个电源型电子部件的第三和第四传感器3、4如后述那样与上述的第一和第二传感器1、2不同，被设置为在电源电压的施加、与接地的连接中在不经由共同的布线的情况下进行电源电压的施加、向接地的连接。

在车辆用电子控制单元101中，能够在上述的4个传感器1~4的电源供给和接地连接中使用的端子的数量相对于传感器数量少1个，为3个单元电压供给端子21~23、以及3个第一至第三接地连接端子25~27，因此，其布线如下述那样。

首先，第一传感器1的12V电压施加侧与车辆用电池51的正极端子一起被连接于车辆用电子控制单元101的电池连接端子20。

此外，第一传感器1的5V电压施加侧和第二传感器（第一1个电源型电子部件）2的5V电压施加侧都被连接于车辆用电子控制单元101的第一单元电压供给端子21。

而且，第三传感器3的5V电压施加侧被连接于车辆用电子控制单元101的第二单元电压供给端子22，第四传感器4的5V电压施加侧被连接于第三单元电压供给端子23。

另一方面，第一传感器1的接地侧和第二传感器2的接地侧都被连接于车辆用电子控制单元101的第三接地连接端子27。在该连接中，将第一传感器1的接地侧与第二传感器2的接地侧彼此连接（以下，为了便于说明而称为“共用接地连接点”），通过共用接地线32连接该共用接地连接点31与第三接地连接端子27。

此外，第三传感器3的接地侧被连接于车辆用电子控制单元101的第二接地连接端子25，第四传感器4的接地侧被连接于第一接地连接端子26。

另一方面，在车辆用电子控制单元101的内部，首先，第一单元电压供给端子21被连接于二次故障防止电路102的第一连接端子102a。

此外，将第二和第三单元电压供给端子22、23与二次故障防止电路102的第二连接端子102b彼此连接，其连接点（以下，为了便于说明而称为“单元电压连接点”）33被连接于电源供给用IC11的电压输出端子11a。

即，二次故障防止电路102被设置为与针对第一和第二传感器1、2的5V电压（第二电源电压）的供给路径串联连接。

另一方面，第一至第三接地连接端子25~27分别被连接于在车辆用电子控制单元101内设置的接地连接用板材35。再有，接地连接用板材35被连接于规定的车辆地线连接部。

二次故障防止电路102为具有所谓的开关功能的电路，被构成为在通常即共用接地线32处于不断线而被正常连接的状态的情况下使一个连接端子102a与另一个连接端子102b间为导通状态，另一方面，在判定为共用接地线32断线了的情况下使一个连接端子102a与另一个连接端子102b间为非导通状态。

这样的二次故障防止电路102被构成为为了判定共用接地线32的断线的有无而对第一和第二传感器2的接地侧的电位进行监视，在该电位超过规定的阈值（基准电压）的情况下如上述那样使一个连接端子102a与另一个连接端子102b间为非导通状态。因此，二次故障防止电路102被构成为能够经由监视端子28输入第一和第二传感器1、2的接地侧的电位。

接着，参照图2并对二次故障防止电路102的具体的电路结构进行说明。

再有，对于与图1所示的电路结构相同的结构要素，省略其详细的说明，以下，以不同的点为中心来进行说明。

该电路结构例中的二次故障防止电路102将比较器41、晶体管42、以及继电器（relay）43作为主要的结构要素来构成。

以下，如果具体地进行说明，则首先比较器41将其反相输入端子连接于监视端子28，输入第一和第二传感器1、2的接地侧的电位。

另一方面，向比较器41的非反相输入端子输入在二次电路（secondary circuit）用电源电压Vs的供给线与接地之间串联连接的第一和第二电阻器（在图2中，分别记载为“R1”、“R2”）44、45的彼此的连接点处的分压电压来作为比较工作时的基准电压。

比较器41的输出端子经由第三电阻器（在图1中记载为“R3”）46连接于晶体管42的基极，进而，晶体管42的基极经由第四电阻器（在图2中记载为“R4”）47连接于接地。在此，在本发明的实施方式中，对于晶体管42而使用NPN型双极晶体管。

再有，二次电路用电源电压Vs不需要限定于特定的电压值，能够被任意选定。例如，作为电池电压，此外，也可以为电源供给用IC11所输出的5V。

此外，晶体管42的集电极被连接于作为开关元件的继电器43的电磁线圈43a的一端，向该电磁线圈43a的另一端施加二次电路用电源电压Vs，另一方面，发射极被连接于接地。

继电器43具有在电磁线圈43a未被励磁的非励磁状态下成为闭合状态的常闭接点43b而成，常闭接点43b的一个端部被连接于第一连接端子102a，常闭接点43b的另一个端部被连接于第二连接端子102b。

接着，对上述电路结构中的工作进行说明。

首先，在电源电压和接地为正常的状态即换言之为在共用接地连接点31与第三接地连接端子27之间正常地连接共用接地线32的状态时，经由监视端子28向非反相输入端子施加的电压大致接近接地电位。

另一方面，将在比较器41的反相输入端子设定的基准电压设定得比接地电位高，因此，比较器41的输出为相当于逻辑值低（Low）的低的电压。因此，晶体管42为非导通状态，继电器43的电磁线圈43a为非励磁状态，因此，常闭接点43b被维持为被闭合的状态。其结果是，第一单元电压供给端子21与第二和第三单元电压供给端子22、23及电源供给用IC11的电压输出端子11a经由常闭接点43b为导通状态，由电源供给I用C11正常地进行电压供给。

接着，在共用接地线32由于某种原因而在其任一处断线了的情况下，第一和第二传感器1、2的接地侧与接地的连接被断开，成为经由第一和第二传感器1、2向第一单元电压供给端子21施加电池电压的状态，因此，第一和第二传感器1、2的接地侧的电位大致上升到电池电压附近。

因此，比较器41的非反相输入端子的电压即经由监视端子28施加的第一和第二传感器1、2的接地侧的电位较大地超过反相输入端子的基准电压，从比较器41输出相当于逻辑值高（High）的电压，使晶体管42为导通状态。

因此，电磁线圈43a被励磁，常闭接点43b成为断开（opened）状态，第一单元电压供给端子21与第二和第三单元电压供给端子22、23及电源供给用IC11的电压输出端子11a的导通状态被断开，与以往不同，可靠地避免从车辆用电池51经由电源供给用IC11或第三和第四传感器3、4流动逆流电流（参照图4），可靠地防止由于共用接地线32的断线而在电源供给用IC11或第三和第四传感器3、4中波及地产生的破损或故障即所谓的二次故障。

在上述的实施例中，在二次故障防止电路102的具体电路例中，对于晶体管42而使用了NPN型双极晶体管，但是，不需要限定于此，当然也可以为MOSFET等其他的构造的晶体管。

此外，为在第一和第二连接端子102a、102b间的断开闭合中使用继电器43的结构，但是，当然也可以为使用MOSFET等所谓的半导体开关的结构。

进而，在上述的实施例中，为将二次故障防止电路102的第二连接端子102b与第二和第三单元电压供给端子22、23彼此连接并且将其连接点33连接于电压供给用IC11的电压输出端子11a的结构（参照图1和图2），但是，不需要限定于这样的结构，例如，如图3所示那样，也可以为将第二连接端子102b以及第二和第三单元电压供给端子22、23分别各个地连接于电压输出端子11a的结构。

产业上的可利用性

能够应用于想要起因于电源电压不同的电子部件的共同的接地线的断线而在其他的电源电压的电子部件中波及地产生的破损或故障等的可靠的防止、抑制的电子装置。

Claims (5)

1.一种电子装置，其特征在于，具备：

2个电源型电子部件（1），需要第一电源电压和比所述第一电源电压低压的第二电源电压；

第一1个电源型电子部件（2），需要所述第二电源电压；

至少1个布线非共用1个电源型电子部件（3），需要所述第二电源电压；

单元电源供给电路（11），基于所述第一电源电压来生成所述第二电源电压并输出；以及

二次故障防止电路（102），防止由于所述2个电源型电子部件（1）和所述第一1个电源型电子部件（2）的共同的接地线（32）的断线造成的向所述布线非共用1个电源型电子部件（3）的反向电流的产生。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述二次故障防止电路（102）被构成为能够在所述2个电源型电子部件（1）与所述第一1个电源型电子部件（2）的接地侧的电压超过规定的基准电压的情况下将向所述2个电源型电子部件（1）和所述第一1个电源型电子部件（2）的所述第二电源电压的施加切断而成。

3.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述二次故障防止电路（102）被设置为与向所述2个电源型电子部件（1）和所述第一1个电源型电子部件（2）的所述第二电源电压的供给路径串联连接，使用仅在所述2个电源型电子部件（1）与所述第一1个电源型电子部件（2）的接地侧的电压超过规定的基准电压的情况下为断开状态的开关元件（43）而成。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的电子装置，其特征在于，所述2个电源型电子部件（1）和所述第一1个电源型电子部件（2）被设置为各自的接地侧被彼此连接而经由所述共同的接地线（32）连接于接地，另一方面，各自的所述第二电源电压的施加侧被彼此连接而被施加所述第二电源电压。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的电子装置，其特征在于，所述布线非共用1个电源型电子部件（3）被设置为将接地侧与所述2个电源型电子部件（1）和所述第一1个电源型电子部件（2）独立地连接于接地，另一方面，向所述第二电源电压的施加侧施加所述第二电源电压。