CN111433825B - 信号输出装置 - Google Patents

Abstract

信号输出装置(20)的输出端子(23)，经由分支路线(33)而与将电源端子(21)和接地端子(22)进行连接的主干路线(31，32)的中途设置的分压点(D)连接，将基于分压点(D)的电压的输出信号向外部发送。信号生成电路(60)调整分压点(D)的电压，生成输出信号。短路检测电路(50)当流过分支路线(33)的电流大于规定的短路检测阈值时，检测输出端子(23)与其他端子的短路。切换电路(61，62)当由短路检测电路(50)检测到短路时，切换信号生成电路(60)的通电能力或结构，限制流过分支路线(33)的短路时电流。短路时电流被设定为在短路检测阈值以上并且比基于直流电源的供给能力的电流上限值小的值。

Description

信号输出装置

关连申请的相互参照

本申请基于2017年12月6日申请的日本专利申请第2017－234417号，这里引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及信号输出装置。

背景技术

以往，已知具有将电压信号输出的输出端子的装置。例如专利文献1 所公开的位置检测装置的输出电路根据传感器的检测值，生成将电源端子与接地端子之间的电压分压后的电压信号，并从输出端子向外部的ECU输出。在由于连接器部的遇水或金属异物的接触、或者位置检测装置侧的配线束(wire harness)彼此的接触等从而端子间短路而向输出端子施加了异常电压的情况下，该输出电路将从电源端子向接地端子的电流路线切断，对电路进行保护。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-127398号公报

水滴或金属异物的接触所引起的端子间的短路是如果将水滴或异物除去则恢复到通常状态的暂时性短路。在配线的绝缘包覆被剥离的部位彼此因振动等而暂时接触的情况下，如果接触部位离开则从短路状态恢复。但是，在将电流完全切断的专利文献1的现有技术中，当从短路状态恢复到无短路的状态时无法感知电流的变化量，无法对已恢复这一情况进行检测。例如，在适用于将车载促动器进行驱动的系统的传感器装置等中，即使车载网络恢复为通常状态，传感器装置也保持异常状态(或不定状态)不变。由此，即使是系统侧不受影响的程度的短时间的短路，也无法恢复输出，因此有无法确保系统的稳定性的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供当检测到输出端子与其他端子之间的短路时确保系统的稳定性的信号输出装置。

本发明的信号输出装置具有与直流电源连接的电源端子、被接地的接地端子、输出端子、信号生成电路、短路检测电路、以及切换电路。

输出端子与作为将电源端子和接地端子进行连接的电流路线的主干路线的中途设置的分压点经由分支路线而连接，将基于分压点的电压的输出信号向外部发送。信号生成电路对分压点的电压进行调整，生成输出信号。

短路检测电路设置在主干路线中的电源端子与分压点之间的路线即上部路线、主干路线中的分压点与接地端子之间的路线即下部路线、或者分支路线中的至少一处。短路检测电路当流过分支路线的电流大于规定的短路检测阈值(Iout_th)时，检测输出端子与其他端子之间的短路。切换电路当由短路检测电路检测到短路时，将信号生成电路的通电能力或结构进行切换，限制流过分支路线的短路时电流(Iout_short)。

短路时电流被设定为短路检测阈值以上并且比基于直流电源的供给能力的电流上限值(Iout_limit)小的值。即，短路时电流的设定范围用下式表示。

Iout_th≦Iout_short＜Iout_limit

作为直流电源，例如使用输出恒定功率的电源电路。该情况下，电流上限值是直流电源维持规定的输出电压而能够供给的电流的上限值。换言之，如果要超过该值地供给电流则产生电压下降，有可能给系统带来不良影响的临界值相当于电流上限值。

本发明中，在端子间短路时，在限制在大于通常时电流且小于电流上限值的值的基础上，使电流流过分支路线。通过将短路时电流限制得小于电流上限值，能够防止对系统带来不良影响。此外，由于不是如专利文献1 的现有技术那样完全切断电流，所以能够检测从短路状态向通常状态的恢复。因而，通过在恢复检测后立即向通常输出返回，能够确保系统的稳定性。

附图说明

本发明的上述目的及其他目的、特征及优点通过参照附图的下述详细记载会更加明确。

图1是本实施方式的信号输出装置的第1结构例的图。

图2是本实施方式的信号输出装置的第2结构例的图。

图3A是表示电源端子－输出端子间的短路电流路线的图。

图3B是表示输出端子－接地端子间的短路电流路线的图。

图4是表示两个输出端子间的短路电流路线的图。

图5A是检测分支路线的电流的短路检测电路的结构图。

图5B是检测上部电路以及下部电路的电流的短路检测电路的结构图。

图6A是检测分支路线的电压的短路检测电路的结构图。

图6B是检测上部电路以及下部电路的电压的短路检测电路的结构图。

图7是表示短路时的电流波形的时序图。

图8是表示过渡性电流变动波形的时序图。

图9是表示本实施方式的端子间短路时的电流变化的时序图。

图10是本实施方式的信号输出处理的流程图。

图11是第1实施方式的信号生成电路的结构图。

图12是第2实施方式的信号生成电路的结构图。

图13是第3实施方式的信号生成电路的结构图。

图14是第4实施方式的信号生成电路的结构图。

图15是第5实施方式的信号生成电路的结构图。

图16是第6实施方式的信号生成电路的结构图。

图17是第7实施方式的信号生成电路的结构图。

图18是第8实施方式的信号生成电路的结构图。

图19是现有技术的表示端子间短路时的电流变化的时序图。

图20是无短路检测功能的比较例的表示端子间短路时的电流变化的时序图。

具体实施方式

以下，基于附图对信号输出装置的多个实施方式进行说明。在多个实施方式中，对实质相同的结构附加同一标记而省略说明。此外，包括以下的第1～第8实施方式而称作“本实施方式”。本实施方式的信号输出装置适用于例如基于节气门(throttle valve)、加速踏板(accel pedal)等车载促动器的位置信息等的检测值而对促动器(actuator)的动作进行控制的系统。该信号输出装置基于传感器的检测值，生成将电源端子与接地端子之间的电压分压后的电压信号，并从输出端子向外部的ECU输出。

[信号输出装置的整体结构]

首先，参照图1～图10，说明各实施方式的共通结构。本实施方式的信号输出装置在系统中的所处地位相当于例如专利文献1(日本特开2013 －127398号公报)的图4所示的“输出电路42”。即，该信号输出装置被输入被DSP(数字信号处理器)处理后的传感器检测信号，将其作为电压信号输出。另外，专利文献1的图4的输出电路对模拟信号进行处理，但本实施方式的信号输出装置也可以是对模拟信号或数字信号的任一种进行处理的装置。

如图1、图2所示，信号输出装置20具备电源端子21、接地(图中“GND”)端子22、输出(图中“OUT”)端子23、输入电路40、控制电路41、42、信号生成电路60、短路检测电路50(或51、52)、切换电路61、62等。信号输出装置20以例如专利文献1的位置检测装置那样的形态作为传感器IC的一部分而构成。

此外，如图1 和图 2 所示，关于输出端子23，即使设为实际的制品中的物理性配置，原则上也认为被配置在电源端子21与接地端子22之间。但是，其间隔不是必须等间隔。另外，关于端子配置以外的各要素的连接，只不过仅图示了电连接。

本实施方式的信号输出装置20，当输出端子23与其他端子之间的短路被检测到时，将信号生成电路60的通电能力或结构进行切换，以限制能够向信号生成电路60通电的最大供给输出电流。这里，所谓最大供给输出电流，是指对应于构成信号生成电路60的开关元件等的特性而能够通电的最大电流。以下，“端子间的短路”表示输出端子23与相邻的其他端子之间的短路。此外，将没有检测到端子间的短路时称作“通常时”，将端子间没有短路的状态称作“通常状态”。

图1和图2中，在通常时构成信号生成电路60的元件不同。其中，关于在短路时被切换的信号生成电路60的各种结构类型，详细记载于后述的各实施方式的图中。因此，关于图1、图2所示的信号生成电路60的结构，与认为是两种实施方式相比，解释成均为通常时的基本结构类型更为适当。因此，图1、图2中，均附加将各实施方式概括的标记“60”而对信号生成电路进行图示。

本实施方式中，电源端子21、接地端子22以及输出端子23经由配线束而与作为系统的控制装置的ECU10连接。电源端子21被连接到在ECU10 内设置的作为直流电源的恒定功率电源电路11，被供给电源电压Vc。恒定功率电源电路11是例如能够输出5V/20mA、即0.1W的恒定功率的电源。接地端子22被接地。在将电源端子21和接地端子22连接的电流路线即主干路线的中途设有分压点D。主干路线之中，将电源端子21与分压点 D之间的路线设为上部路线31，将分压点D与接地端子22之间的路线设为下部路线32。输出端子23经由分支路线33而与分压点D连接，将基于分压点D的电压的输出信号向外部的ECU10发送。

信号生成电路60对分压点D的电压进行调整，生成输出信号。图1 的构成例中，在上部路线31以及下部路线32，分别设有能够使电流路线开闭的开关元件SH以及开关元件SL。在模拟输出的结构下，输入电路40例如采用专利文献1的图5等所示那样的负反馈型的缓冲放大器。或者，在数字输出的结构下也可以不是负反馈型。控制电路41、42基于输入电路40 的信号，分别对开关元件SH、SL的栅极电压进行操作，控制流过开关元件SH、SL的电流。由此，分压点D的电压被调整。

在图2的结构例中，在上部路线31设有电阻元件RH，在下部路线32 设有开关元件SL。基于输入电路40的信号，低电位侧(low side)的控制电路42将开关元件SL的栅极电压进行操作，控制流过开关元件SL的电流，从而分压点D的电压被调整。该“开漏(open drain)输出”的方式能够以数字输出的结构使用。另外，也可以将上部路线31的电阻元件RH设为可变电阻，基于输入电路40的信号来调整电阻值。此外，在不要求高输出精度及响应性的系统中，也可以在上部路线31以及下部路线32分别设置可变电阻，基于输入电路40的信号，调整各可变电阻的电阻值。

在这样的信号输出装置20中，如果在相邻的端子间接触到水滴、金属异物等，则有可能发生短路。例如，如图3A所示，如果电源端子21与输出端子23短路，则从输出端子23朝向分压点D的方向的短路时电流 Iout_short流过下部路线32。此外，如图3B所示，如果输出端子23与接地端子22短路，则从分压点D朝向输出端子23的方向的短路时电流 Iout_short流过上部路线31。

此外，例如在车载系统中，有将两个以上的相同功能的传感器IC冗余地搭载的情况。如图4所示，如果两个信号输出装置201、202的输出(图中“OUT1”)端子231以及输出(图中“OUT2”)端子232彼此短路，则从一方的信号输出装置的上部路线31向另一方的信号输出装置的下部路线32流过短路时电流Iout_short。

本实施方式中，对这样的短路时电流Iout_short进行检测的短路检测电路50设置在例如分支路线33的中途。短路检测电路50当流过分支路线33 的电流大于规定的短路检测阈值时，检测端子间的短路。此外，短路检测电路50能够基于电流的方向来判别是哪个端子间的短路。短路检测电路50 当检测到短路，则对切换电路61、62做出指令，以限制信号生成电路60 的最大供给输出电流。

或者，如虚线框那样，可以在上部路线31以及下部路线32分别设置短路检测电路51、52。该结构下，上部路线31的短路检测电路51对输出端子23与接地端子22之间的短路进行检测，下部路线32的短路检测电路 52对电源端子21与输出端子23之间的短路进行检测。短路检测电路51、 52也同样地，当检测到短路，则对切换电路61、62做出指令，以限制信号生成电路60的最大供给输出电流。

也可以如图5A、图5B所示，短路检测电路50、51、52直接检测分别流过分支路线33、上部路线31、下部路线32的电流。或者，也可以如图 6A、图6B所示，短路检测电路50、51、52分别检测电流路线中连接的电阻R(即负载)的两端的电压并换算为电流。

此外，向端子间的水滴及金属异物的接触所引起的短路是如果将它们除去则恢复为通常状态的暂时性短路。在配线束的绝缘包覆剥离的部位彼此因振动等而暂时性接触的情况下，也如果接触部位离开则从短路状态恢复。因此，切换电路61、62，每当限制信号生成电路60的最大供给输出电流，当短路状态被解除时，将电流限制为短路检测电路50、51、52能够检测出恢复的程度。短路检测电路50、51、52如果检测到已恢复为通常状态，则对切换电路61、62做出指令，以使信号生成电路60的最大供给输出电流回到通常时的值。

进而，参照图7、图8，说明防止在短路检测中由过渡性信号变动所引起的误检测的结构。以下，作为代表，短路检测电路的标记仅记作“50”。例如可以是，短路检测电路50对取得的电流或电压波形进行滤波处理，基于将高频成分去除后的滤波值来检测短路。或者，也可以是，短路检测电路50利用时钟、计数器等，当电流或电压超过了短路检测阈值的时间持续了规定时间以上时，检测短路。

图7中，示出了在时刻t0实际发生了短路时短路检测电路50取得的电流波形、将其进行滤波处理后的波形、以及利用时钟对电流变动的时间进行计数的图。该情况下，滤波处理后的波形超过了短路检测阈值Iout_th，短路被检测到。此外，时钟的计数值达到规定值，短路被检测。

另一方面，图8中示出了过渡性电流变动的情况下的与图7对应的波形。在时刻t0发生了噪声等过渡性电流变动的情况下，短路检测电路50 取得的电流波形瞬间超过短路检测阈值Iout_th，但滤波处理后的波形小于短路检测阈值Iout_th从而短路不被检测。此外，时钟的计数值没有达到规定值从而短路不被检测。

例如在ISO11452－4的Bulk-current injection(大电流注入)试验中注入1MHz的频率的噪声。因此，可以是，短路检测电路50以使高于1MHz 的频率的过渡性变动不被检测的方式将其以上的高频成分利用滤波器去除。或者，也可以使得仅在短路状态在1μs以上的时间中被维持的情况下检测短路。

接着，参照图9、图19、图20的时序图，将在检测出短路时完全切断电流的专利文献1的现有技术、以及无短路检测功能的比较例进行对比，并对本实施方式的短路时电流Iout_short的限制进行说明。各图的横轴表示从无短路的通常状态向端子间短路状态转移、并向通常状态恢复的转变状态。各图的纵轴的从上起的三段中表示输出端子23短路的每个对象端子的输出端子电压的变化，在其下方表示短路检测功能、流过分支路线33的电流、信号生成电路60的最大供给输出电流的变化。

各图中，共通地，在分支路线33中在通常状态下流过通常时电流 Iout_normal，如果发生端子间短路，则流过分支路线33的电流增加。输出端子电压在通常状态下成为与通常时电流Iout_normal对应的电压。输出端子电压当电源端子21与输出端子23短路时上升至电源电压Vc，当输出端子23与接地端子22短路时下降至接地(即0V)。图4那样的结构下，当输出端子231、232彼此短路，则输出端子电压下降至例如与接地接近的电压。

此外，“流过分支路线的电流”段中表示的电流上限值Iout_limit是基于恒定功率电源电路11的供给能力的电流的上限值，详细而言，是恒定功率电源电路11维持规定的输出电压而能够供给的电流的上限值。例如在使用5V/20mA的恒定功率电源电路11的情况下，20mA相当于电流上限值 Iout_limit。假设恒定功率电源电路11要供给超过20mA的电流，则电压从 5V下降，对系统中使用5V的各功能带来不良影响。即，电流上限值 Iout_limit是不使恒定功率电源电路11的输出电压发生电压下降的临界值。

信号生成电路60的最大供给输出电流Iout_max根据构成信号生成电路60的元件的通电能力、例如被用作开关元件的晶体管的饱和区域的电流等来决定。

参照图20，在无短路检测功能的比较例中，在短路时信号生成电路60 的最大供给输出电流Iout_max也不变。因此，在分支路线33中流过超过电流上限值Iout_limit的电流，可能会对系统造成不良影响。另外，在比较例中，当恢复到通常状态时，输出端子电压回到短路发生前的电压，能够发送正确的输出信号。

在图19所示的现有技术中，设定了比通常时电流Iout_normal大的短路检测阈值Iout_th。即，满足下式(1)的关系。通过将短路检测阈值Iout_th 设定为比通常时电流Iout_normal大的值，防止通常时误检测为短路状态。

Iout_normal＜Iout_th···(1)

如果发生端子间的短路而检测到流过分支路线33的电流超过短路检测阈值Iout_th，则现有技术的装置将信号生成电路60的最大供给输出电流Iout_max完全切断。由此流过分支路线33的电流成为0，相对于电流上限值Iout_limit可靠地变小，所以防止对系统造成不良影响。此外，在短路电流非常大的情况下，能够针对过电流来保护构成信号生成电路60的元件。

但是，在现有技术中，由于使电流完全成为0，所以当从短路状态恢复到通常状态时，短路检测电路50无法感知电流的变化量，无法对已恢复这一情况进行检测。由此，在恢复到通常状态后，输出端子电压如虚线所示那样成为不定状态，无法发送正确的输出信号。

相对于现有技术，在图9所示的本实施方式中，在通过短路检测电路 50检测到短路时，流过分支路线33的短路时电流Iout_short被限制。短路时电流Iout_short被设定为在短路检测阈值Iout_th以上且比电流上限值 Iout_limit小的值。此外，短路时电流Iout_short被设定为比通常时的最大供给输出电流Iout_max小的值。即，满足下式(2)、(3)的关系。

Iout_th≦Iout_short＜Iout_limit···(2)

Iout_short＜Iout_max···(3)

由于这样将短路时电流Iout_short设定为短路检测阈值Iout_th以上，所以在短路时防止误判断为是无短路的通常状态。此外，由于短路时电流 Iout_short小于电流上限值Iout_limit，所以防止了与现有技术同样地对系统造成不良影响。

短路检测电路50，在从短路状态恢复到通常状态时，检测到流过分支路线33的电流低于短路检测阈值Iout_th，使信号生成电路60的最大供给输出电流Iout_max回到通常时的值。此外，输出端子电压回到短路发生前的电压，所以本实施方式的信号输出装置20能够与比较例同样地迅速发送正确的输出信号。

图9中记载了适用于车载系统、设想为对依据SENT通信标准(SAE －J2716)的信号进行通信的实施方式的各电流值的例子。依次说明该数值例的根据。首先，关于通常时的最大供给输出电流Iout_max，在车载系统中，需要确保对EMC(即电磁兼容)的耐量。例如在ISO11452－4的 Bulk-current injection(大电流注入)试验中，最低级别注入60mA的电流。考虑这一点，将通常时的最大供给输出电流Iout_max设为60mA。另外，也可以将更严格的级别的100mA、150mA、200mA设为通常时的最大供给输出电流Iout_max。

关于通常时流过分支路线33的电流，根据SAE－J2716JAN2010改订版，要求DC负载电流为0.1mA时输出0.5V的电压。因而，通常时电流Iout_normal例如被设想为0.1mA。

另外，根据SAE－J2716JAN2010改订版，DC负载电流由接收侧的负载电阻决定。上拉(pull up)电阻的情况下，电阻值被规定为10kΩ～55kΩ，所以电源电压5V的通常时电流Iout_normal成为0.09mA～0.5mA。下拉(pull down)电阻的电阻值虽未明确规定，但电源电压5V的通常时电流 Iout_normal例如在电阻值为1kΩ的情况下为5mA，在电阻值为1MΩ的情况下为5μA。这样，通常时电流Iout_normal可以设想为0.09mA～0.5mA 或5μA～5mA的范围。

此外，根据SAE－J2716JAN2010改订版，系统的供给电源电流要求是20mA以上，所以电流上限值Iout_limit设为20mA。如果设通常时电流 Iout_normal为0.1mA，则短路检测阈值Iout_th以及短路时电流Iout_short 能够根据式(1)、(2)在0.1mA～20mA之间任意设定。因而，例如短路检测阈值Iout_th是1mA，短路时电流Iout_short能够设定为10mA。另外，短路检测阈值Iout_th也不是固定为一个值，而是可以设定在满足式(1)、 (2)的条件的范围中。

本实施方式的处理在图10的流程图中表示。流程图的说明中，记号“S”表示步骤。虚线包围的部分是本实施方式特有的处理。S1中，例如传感器的检测信号被输入到信号输出装置20。S2中，输入电路40进行信号处理。 S3中，判断是否由短路检测电路50检测到短路。

当没有检测到短路而在S3中判定为“否”时，向S4转移，由通常时的信号生成电路60生成输出信号。另一方面，当检测到短路而在S3中判定为“是”时，在S5中，切换电路61、62将信号生成电路60的通电能力或结构切换。由此，短路时电流Iout_short被限制以成为“Iout_th≦Iout_short ＜Iout_limit”。并且，在S6中，从输出端子23发送信号。

此外，在检测到短路的情况下，信号输出装置20可以除了输出信号以外还发送将表示检测到短路的信息向作为输出信号的发送目的地的装置的 ECU10进行通知的诊断等的信号。该情况下，可以从输出端子23发送信息，也可以利用电源线发送信息。或者，在如图4所示那样冗余地设有多个信号输出装置201、202的结构下，可以由没有短路的一侧的信号输出装置来发送信号。

接着，参照图11～图18，按每个实施方式来说明当检测到短路时对应于通常时的最大供给输出电流Iout_max来限制短路时输出电流Iout_short 的具体结构。第1、第2实施方式中将信号生成电路60的通电能力切换，第3～第8实施方式中将信号生成电路60的结构切换。第1～第8实施方式中，例示在分支路线33设置短路检测电路50的结构。

短路检测电路50通过电压检测电路54检测在分支路线33设置的电阻53的两端电压。比较电路55将电压输出电路54得到的检测电压与参照电压Vref相比较。检测电压大于参照电压Vref时，判定为短路，切换电路 61、62被下达指令以将信号生成电路60的通电能力或结构进行切换。从切换电路61、62输出的虚线箭头表示切换信号。第1～第8实施方式中，上部路线31、下部路线32的各自的元件的通电能力或结构被同样地切换。此外，作为各实施方式的信号生成电路的标记，在接续于“60”的第3位附加实施方式的号码。

(第1实施方式)

图11所示的第1实施方式的信号生成电路601设有分别将上部路线31 的开关元件SH、以及下部路线32的开关元件SL的栅极电压进行调整的栅极电压调整器71、72。在检测出短路时切换电路61、62相对于通常时而言，通过使开关元件SH、SL的栅极电压下降或上升而将信号生成电路601的通电能力切换，使导通电流降低。在Nmos晶体管中通过使栅极电压下降从而栅极－源极电位差变小，导通电流减小。在Pmos晶体管中通过使栅极电压上升从而栅极－源极电位差变小，导通电流减小。

(第2实施方式)

图12所示的第2实施方式的信号生成电路602设有对于上部路线31 的开关元件SH以及下部路线32的开关元件SL将栅极彼此连接的镜 (mirror)元件MSH、MSL、以及与镜元件MSH、MSL连接的电流调整器 81、82。在检测出短路时切换电路61、62相对于通常时而言，通过使开关元件SH、SL的参考即成为基准的电流源的电流量减少从而切换信号生成电路602的通电能力，使导通电流减小。

(第3实施方式)

图13所示的第3实施方式的信号生成电路603中，在上部线路31并联连接有两个开关元件SH1、SH2，在下部路线32并联连接有两个开关元件SL1、SL2。开关元件SH2的栅极经由继电器(relay)Ry2而与控制电路 41连接，开关元件SL2的栅极经由继电器Ry4而与控制电路42连接。在通常时继电器Ry2、Ry4被连接，开关元件SH1、SH2以及开关元件SL1、 SL2都导通，通过并联能够使较大的导通电流通电。

在检测出短路时，切换电路61、62将继电器Ry2、Ry4切断，从而开关元件SH2、SL2不再导通。因而，在上部路线31中仅一个开关元件SH1 导通，在下部路线32中仅一个开关元件SL1导通，短路时电流Iout_short 被限制。这样，第3实施方式的切换电路61、62，在检测出短路时相对于通常时而言，以使并联连接的多个开关元件中的导通的开关元件的数量减少的方式切换信号生成电路603的结构。

(第4实施方式)

图14所示的第4实施方式的信号生成电路604中，在上部路线31并联连接有两个开关元件SH1、SH2，在下部路线32中并联连接有两个开关元件SL1、SL2。开关元件SH1、SH2的栅极分别经由继电器Ry1、Ry2而与控制电路41连接。开关元件SL1、SL2的栅极分别经由继电器Ry3、Ry4 而与控制电路42连接。例如开关元件SH1、SL1是与开关元件SH2、SL2 相比导通电流更大的元件。在通常时继电器Ry1、Ry3被连接，继电器Ry2、 Ry4被切断，经由开关元件SH1、SL1流过比较大的导通电流。

在检测出短路时，切换电路61、62进行切换，以将继电器Ry1、Ry3 切断，将继电器Ry2、Ry4连接，向导通电流相对小的开关元件SH2、SL2 通电，从而短路时电流Iout_short被限制。这样，第4实施方式的切换电路 61、62在检测出短路时相对于通常时而言，以向导通电流相对小的开关元件通电的方式切换信号生成电路604的结构。

(第5实施方式)

图15所示的第5实施方式的信号生成电路605中，与上部路线31的开关元件SH以及下部路线32的开关元件SL分别串联连接有电阻元件R2、R4。此外，分别设有从电阻元件R2、R4迂回的旁路路线、以及使旁路路线开闭的继电器Ry2、Ry4。在通常时继电器Ry2、Ry4被连接，在开关元件SH、SL导通时，上部路线31以及下部路线32的电流经由无电阻元件的旁路路线而流动。

在检测出短路时，切换电路61、62将继电器Ry2、Ry4切断，从而在开关元件SH、SL导通时，经由电阻元件R2、R4流通导通电流。因而，短路时电流Iout_short被限制。这样，第5实施方式的切换电路61、62在检测出短路时，以将电阻元件与开关元件串联连接的方式切换信号生成电路 605的结构。另外，作为第5实施方式的变形例，也可以是，在通常时将电阻元件与开关元件串联或并联连接，切换电路61、62在检测出短路时相对于通常时而言，以使电阻元件的电阻值增加的方式切换信号生成电路的结构。

(第6实施方式)

图16所示的第6实施方式的信号生成电路606中，与上部路线31的开关元件SH以及下部路线32的开关元件SL分别并联连接有电阻元件R2、 R4。开关元件SH、SL的栅极分别经由继电器Ry1、Ry3而与控制电路41、 42连接。此外，设有电阻元件R2、R4的路线分别根据继电器Ry2、Ry4 而开闭。在通常时继电器Ry1、Ry3被连接，继电器Ry2、Ry4被切断，经由开关元件SH、SL而流通导通电流。

在检测出短路时，切换电路61、62将继电器Ry1、Ry3切断，将继电器Ry2、Ry4连接，从而经由电阻元件R2、R4流通电流，因此短路时电流 Iout_short被限制。这样，第6实施方式的切换电路61、62在检测出短路时从经过开关元件的路线向经过电阻元件的路线对信号生成电路605的结构进行切换。

(第7实施方式)

图17所示的第7实施方式的信号生成电路607中，在上部路线31并联连接有电阻元件Ra、Rb，在下部路线32并联连接有电阻元件Rc、Rd。此外，设有将设有电阻元件Ra、Rb的路线分别开闭的继电器Rya、Ryb以及将设有电阻元件Rc、Rd的路线分别开闭的继电器Ryc、Ryd。另外，各电阻元件的记号也表示该电阻元件的电阻值。根据各电阻值的设定，能够设为如下那样的结构。

(1)设为电阻值Ra＝Rb，电阻值Rc＝Rd。切换电路61、62在通常时将全部继电器Rya、Ryb、Ryc、Ryd连接，将电阻元件Ra及Rb、电阻元件Rc及Rd分别并联连接从而使电阻值较小。在检测出短路时，切换电路61、62将继电器Rya、Ryb的某一方以及继电器Ryc、Ryd的某一方切断，将上部路线31及下部路线32各用一个电阻元件构成。由此使电阻值较大，限制短路时电流Iout_short。

(2)设为电阻值Ra＜Rb，电阻值Rc＜Rd。切换电路61、62在通常时将继电器Rya、Ryc连接，将继电器Ryb、Ryd切断，经由电阻值小的电阻元件Ra、Rc通电。在检测出短路时，切换电路61、62将继电器Rya、 Ryc切断，将继电器Ryb、Ryd连接，经由电阻值大的电阻元件Rb、Rd通电，从而限制短路时电流Iout_short。

(3)设为电阻值Ra＜Rb，电阻值Rc＜Rd。与(1)同样地，切换电路61、62在通常时将电阻元件Ra及Rb、电阻元件Rc及Rd分别并联连接。在检测出短路时，切换电路61、62将上部路线31及下部路线32各用一个电阻元件构成，从而限制短路时电流Iout_short。

(第8实施方式)

图18所示的第8实施方式的信号生成电路608将第6实施方式的信号生成电路606一般化而表示。上部路线31并联连接有开关元件SH以及旁路路线的元件B2，下部路线32并联连接有开关元件SL以及旁路路线的元件B4。旁路路线的元件B2、B4被设定为，相对于开关元件SH、SL而言电阻较大，或者通电量变小。

开关元件SH、SL的栅极分别经由继电器Ry1、Ry3而与控制电路41、 42连接。此外，设有旁路路线的元件B2、B4的路线分别根据继电器Ry2、 Ry4而开闭。在通常时继电器Ry1、Ry3被连接，继电器Ry2、Ry4被切断，经由开关元件SH、SL流通导通电流。

在检测出短路时，切换电路61、62将继电器Ry1、Ry3切断，将继电器Ry2、Ry4连接，从而上部路线31以及下部路线32的电流经由连接有元件B2、B4的旁路路线而流通。因而，短路时电流Iout_short被限制。

如以上那样，切换电路61、62能够以多种多样的方式切换信号生成电路60的通电能力或结构，以限制短路时电流Iout_short。上述的第1～第8 实施方式也可以适当组合实施。此外，开关元件、电阻元件的数量不限于上述实施方式所示的数量，可以适当变更。

(其他实施方式)

(a)上述实施方式的切换电路61、62，在检测出短路时，将信号生成电路60中的上部路线31以及下部路线32的各自的元件的通电能力或结构同样地切换。由此，对于电源端子21与输出端子23的短路、输出端子23 与接地端子22的短路、以及输出端子231、232彼此的短路中的哪种类型都能够同样地限制短路时电流Iout_short。

但是，例如考虑以下情况：电源端子21与输出端子23被物理地隔离，接触水滴及金属异物的可能性实质上没有，设想仅输出端子23与接地端子 22的短路的可能性即可。该情况下，可以采用如下结构，即：仅在上部路线31设置短路检测电路51，切换电路将上部路线31的元件的通电能力或结构进行切换。相反，在设想仅电源端子21与输出端子23的短路的可能性即可的情况下，可以采用如下结构，即：仅在下部路线32设置短路检测电路52，切换电路将下部路线32的元件的通电能力或结构进行切换。

(b)上述实施方式中，作为直流电源而使用恒定功率电源电路11，电流上限值Iout_limit被决定为不使恒定功率电源电路11产生电压下降的临界值。但是，向信号输出装置供电的直流电源不限于该方式。使用其他方式的电源电路等的情况下，对应于各自的电源特性，将不对系统造成不良影响的电流值作为电流上限值Iout_limit来设定即可。

(c)本发明的信号输出装置，不限于对车载促动器的动作进行控制的系统，对有可能产生输出端子与其他端子之间的短路的任何系统都能适用。

以上，本发明不受上述实施方式限定，在不脱离发明主旨的范围内能够以各种形态实施。

本发明基于实施方式进行了记载。但是，本公开不限于该实施方式以及构造。本公开也包括各种变形例以及均等范围内的变形。此外，各种组合以及形态、进而包含仅其一要素、其以上或以下的其他组合以及形态也落入本公开的范畴以及思想范围内。

Claims (12)

1.一种信号输出装置，其特征在于，

具备：

电源端子(21)，与直流电源(11)连接；

接地端子(22)，被接地；

输出端子(23)，经由分支路线(33)而与将上述电源端子和上述接地端子进行连接的电流路线即主干路线的中途设置的分压点(D)连接，将基于上述分压点的电压的输出信号向外部发送；

信号生成电路(60)，调整上述分压点的电压，生成上述输出信号；

短路检测电路(50，51，52)，设置在上述主干路线中的上述电源端子与上述分压点之间的路线即上部路线(31)、上述主干路线中的上述分压点与上述接地端子之间的路线即下部路线(32)、或者上述分支路线中的至少一个部位，当流过上述分支路线的电流大于规定的短路检测阈值(Iout_th)时，检测上述输出端子与其他端子的短路；以及

切换电路(61，62)，当由上述短路检测电路检测到短路时，切换上述信号生成电路的通电能力或结构，限制流过上述分支路线的短路时电流(Iout_short)，

上述短路时电流被设定为在上述短路检测阈值以上并且比基于上述直流电源的供给能力的电流上限值(Iout_limit)小的值。

2.如权利要求1所述的信号输出装置，其特征在于，

上述电流上限值是上述直流电源维持规定的输出电压而能够供给的电流的上限值。

3.如权利要求1所述的信号输出装置，其特征在于，

上述短路检测电路对流过电流路线的电流或与电流路线连接的负载的两端电压进行检测。

4.如权利要求3所述的信号输出装置，其特征在于，

上述短路检测电路基于将电流或电压的高频成分去除了的滤波值而将短路进行检测。

5.如权利要求3所述的信号输出装置，其特征在于，

上述短路检测电路，当电流或电压超过了上述短路检测阈值的时间持续了规定时间以上时，将短路进行检测。

6.如权利要求1所述的信号输出装置，其特征在于，

上述信号生成电路在上述上部路线或上述下部路线的至少一方具有能够将电流路线开闭的一个以上的开关元件。

7.如权利要求6所述的信号输出装置，其特征在于，

上述切换电路，在检测出短路时，相对于通常时而言，使上述开关元件的栅极电压下降或上升，或者，使成为上述开关元件的基准的电流源的电流量减少，对上述信号生成电路的通电能力进行切换。

8.如权利要求6所述的信号输出装置，其特征在于，

上述切换电路，在检测出短路时，相对于通常时而言，对上述信号生成电路的结构进行切换，以减少并联连接的多个开关元件中的导通的开关元件的数量，或者向导通电流小的开关元件通电。

9.如权利要求6所述的信号输出装置，其特征在于，

上述切换电路，在检测出短路时，对上述信号生成电路的结构进行切换，以使电阻元件与上述开关元件串联连接。

10.如权利要求1所述的信号输出装置，其特征在于，

上述信号生成电路在上述上部路线或上述下部路线的至少一方具有一个以上的电阻元件，

上述切换电路，在检测出短路时，相对于通常时而言，对上述信号生成电路的结构进行切换，以使流通电流的电阻元件的电阻值增加。

11.如权利要求1所述的信号输出装置，其特征在于，

上述信号生成电路构成为，在通常时通电的电流路线和作为在检测出短路时通电的电流路线的旁路路线能够切换。

12.如权利要求1～11中任一项所述的信号输出装置，其特征在于，

将由上述短路检测电路检测到短路的信息向输出信号的发送目的地的装置进行通知。

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