CN111989556B

CN111989556B - 压力传感器

Info

Publication number: CN111989556B
Application number: CN201980021523.5A
Authority: CN
Inventors: 松并和宏
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: CN111989556A; US20210010885A1; JP6908198B2; US11415473B2; WO2020084902A1; JPWO2020084902A1

Abstract

本发明的压力传感器在隔膜破损而桥式电路发生了故障的情况下，尽早对破损的情况进行检测。压力传感器包括：设有隔膜的基板；包含设置于隔膜的4个电阻元件、施加有高压侧电压和低压侧电压并具有2个输出端子的桥式电路；分别检测桥式电路的第1输出端子中的第1输出和第2输出端子中的第2输出的检测部；以及基于检测部中的检测结果来检测桥式电路的故障的故障检测部。

Description

压力传感器

技术领域

本发明涉及压力传感器。

具有形成于半导体基板的隔膜的压力传感器被广泛使用。在隔膜配置有施加高压侧电压和低压侧电压的桥式电路。桥式电路具有2个输出端子，基于这2个输出端子间的电压差，来检测构成桥式电路的电阻的变化。已知在对隔膜施加了过度的压力的情况下，隔膜有可能破损(例如，参照专利文献1)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2009－264890号公报

所要解决的技术问题

压力传感器中，优选为在隔膜破损了的情况下，尽早检测出破损的情况。

发明内容

在本发明的第1方式中，提供一种压力传感器。压力传感器可以具备基板。基板可以设有隔膜。压力传感器可以具备桥式电路。桥式电路可以包含4个电阻元件。4个电阻元件可以设置于隔膜。桥式电路可以施加有高压侧电压和低压侧电压。压力传感器可以具检测部。检测部可以分别检测桥式电路的第1输出端子中的第1输出和第2输出端子中的第2输出。压力传感器可以具备故障检测部。故障检测部可以基于检测部中的检测结果，来检测桥式电路的故障。

在第1输出和第2输出中的至少一方在包含高压侧电压与低压侧电压的中间电压在内的预先确定的范围外的情况下，故障检测部可以判定为桥式电路发生了故障。

压力传感器还可以具备电压控制部。电压控制部可以使高压侧电压和低压侧电压中的至少一方变化，以使得高压侧电压与低压侧电压的中间电压变化。故障检测部可以基于使中间电压变化时的第1输出和第2输出中的至少一方的变化，来检测桥式电路的故障。

检测部可以具有AD转换器。AD转换器可以以时分方式对第1输出和第2输出进行AD转换。

AD转换器可以以时分方式对第1输出、第2输出、及第1输出与第2输出的差分进行AD转换。压力传感器还可以具备压力计算部。压力计算部可以基于第1输出与第2输出的差分的数字值来计算压力。

压力传感器还可以具备温度检测部。温度检测部可以输出与检测温度相对应的温度信号。AD转换器可以以时分方式对第1输出、第2输出、第1输出与第2输出的差分以及温度信号进行AD转换。

压力传感器可以具备缓冲器。缓冲器将输入的信号输入至AD转换器。压力传感器可以具备选择部。选择部可以以时分方式选择第1输出、第2输出及温度信号并输入至缓冲器。

桥式电路的高压侧电压可以作为高压侧电源电压输入至AD转换器。

另外，上述发明的概要并没有列举出本发明的全部必要特征。此外，这些特征组的子组合也可以构成发明。

附图说明

图1示出将本发明实施方式的压力传感器100应用于压力介质的压力检测的示例。

图2示出压力传感器100的桥式电路的一个示例。

图3是压力传感器100的俯视图的一个示例。

图4示出隔膜未发生断裂、且隔膜的表背面没有压力差的情况下的比较例的电路结构的一个示例。

图5示出隔膜的第3区域和第4区域分别断裂了的情况下的比较例的电路结构的一个示例。

图6示出隔膜的第1区域和第3区域分别断裂了的情况下的比较例的电路结构的一个示例。

图7示出本发明实施方式中的压力传感器100的电路结构的一个示例。

图8示出具有电压控制部的压力传感器100的电路结构的一个示例。

图9是示出压力传感器100进行的故障检测处理的一个示例的流程图。

图10示出具有电压控制部的压力传感器100的电路结构的其它示例。

图11示出本发明实施方式中的压力传感器100进行的故障检测的一个示例。

具体实施方式

下面，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但以下的实施方式并非对权利要求所涉及的发明进行限定。另外，实施方式中说明的特征的组合并不全是解决本发明的技术问题的技术手段所必需的。

图1示出将本发明实施方式的压力传感器100应用于压力介质的压力检测的示例。图1所示的压力传感器100是相对压力传感器。压力传感器100测定第1室10内的第1压力介质11的压力与第2室20内的第2压力介质21的压力的压差。第1压力介质11和第2压力介质21可以是气体或液体。在一个示例中，压力传感器100用于汽车的发动机控制或燃料罐内的压力控制。然而，本发明并不限于相对压力传感器，也能应用于第2室20成为被硅等密封的真空基准室的绝对压力传感器。

压力传感器100包括玻璃等基材110和半导体基板120。半导体基板120例如是硅半导体基板。半导体基板120的背面侧形成有凹部121。凹部121的底面构成设为10μm以上50μm左右的薄板状的隔膜122。

隔膜122成为周围由较厚的半导体基板来进行保持的较薄的半导体薄板状。因此，若受到第1压力介质11和第2压力介质21的压力，则容易变形。能利用由设置在隔膜122上的量规电阻所构成的桥式电路的输出变化来检测压力。关于桥式电路，在后文中阐述。

第1压力介质11与第2压力介质21被隔膜122所隔开。隔膜122的表面成为受压面。为了保护隔膜122，可以用凝胶等保护材料30覆盖隔膜122的表面。本示例中，仅在第1室10一侧设有保护材料30，但也可以与本示例不同，在第2室20的隔膜122的背面侧也设置保护材料。

难以完全预防因冻结破损或冲击压力等而导致对隔膜122施加过度的压力的情况。在隔膜122破损了的情况下，无法将第1压力介质11与第2压力介质21隔开。在第2压力介质21的压力比第1压力介质11的压力要高的情况下，第2压力介质21有可能漏出到第1压力介质11一侧。因此，在隔膜122破损了的情况下，压力传感器100迅速检测隔膜122的破损，并向外部的控制单元等发出警报。外部的控制单元根据需要停止系统，或通知使用者需要进行修理。

图2示出压力传感器100的桥式电路130的一个示例。压力传感器100具备图2所示的桥式电路130。桥式电路130包含设置于隔膜122的4个电阻元件124-1、124-2、124-3、和124-4。桥式电路130可以构成惠斯通电桥。4个电阻元件124-1、124-2、124-3和124-4被称为量规电阻或压电电阻。相邻的电阻元件124间通过设置于半导体基板120的连结部125a、125b、125c、125d相连接。

如图2所示，电阻元件124-1的高电位侧端部A通过连结部125a与电阻元件124-2的高电位侧端部C电连接。连结部125a与施加有高压侧电压VH的高压侧端子126电连接。另一方面，电阻元件124-3的低电位侧端部F通过连结部125b与电阻元件124-4的低电位侧端部H电连接。连结部125b与施加有低压侧电压VL的低压侧端子127电连接。

电阻元件124-1与电阻元件124-3通过连结部125c串联电连接。连结部125c与作为第1输出端子Out1发挥作用的第1中间电位端子128电连接。电阻元件124-2与电阻元件124-4通过连结部125d串联电连接。连结部125d与作为第2输出端子Out2发挥作用的第2中间电位端子129电连接。

图3是压力传感器100的俯视图的一个示例。半导体基板120例如是P型硅半导体基板。隔膜122表面侧形成有N阱区域。N阱区域的大部分形成有P型扩散区域132。P型扩散区域132形成为比N阱区域要浅的扩散区域。在N阱区域的表面，相邻的P型扩散区域132通过LOCOS氧化膜134分离为多个P型扩散区域132a、132b、132c、132d。此外，P型扩散区域132的一部分形成有4个电阻元件124-1、124-2、124-3和124-4。各电阻元件可以是被LOCOS氧化膜136分离且宽度被限定的扩散电阻。

相邻的P型扩散区域132a、132c经由电阻元件124-1电连接，电阻元件124-1以外的部分通过LOCOS氧化膜134彼此电分离。相邻的P型扩散区域132a、132d经由电阻元件124-2电连接，电阻元件124-2以外的部分通过LOCOS氧化膜134电分离。相邻的P型扩散区域132c、132b经由电阻元件124-3电连接，电阻元件124-3以外的部分通过LOCOS氧化膜134电分离。相邻的P型扩散区域132b、132d经由电阻元件124-4电连接，电阻元件124-4以外的部分通过LOCOS氧化膜134电分离。

因此，本示例中，P型扩散区域132a、132b、132c、132d分别相当于图2所示的连结部125a、125b、125c、125d。连结部125a与高压侧端子126电连接。连结部125b与施加有低压侧电压VL的低压侧端子127电连接。连结部125c与作为第1输出端子Out1发挥作用的第1中间电位端子128电连接。连结部125d与作为第2输出端子Out2发挥作用的第2中间电位端子129电连接。

高压侧端子126、低压侧端子127、第1中间电位端子128和第2中间电位端子129形成在包围隔膜122的周边区域中，而不形成在隔膜122上。半导体基板120的底面侧可以被施加VL，半导体基板120的隔膜的表面侧的N阱可以被施加VH。但导电型和结构并不限于上述情况。

图4示出隔膜122未发生断裂、且隔膜122的表背面没有压力差的情况下的比较例的电路结构的一个示例。如图4所示，比较例中的压力传感器101具备差动放大器141。差动放大器141的第1输入端与作为桥式电路130的第1输出端子Out1来发挥作用的第1中间电位端子128相连接，差动放大器141的第2输入端与作为桥式电路130的第2输出端子Out2来发挥作用的第2中间电位端子129相连接。

隔膜122配置有电阻元件124-1至124-4来作为量规电阻(压电电阻)，并利用这些量规电阻来构成桥式电路130。桥式电路130的第1中间电位端子128与第2中间电位端子129的电位差根据压力的大小而变化。将第1中间电位端子128与差动放大器141的第1输入端电连接，将第2中间电位端子129输入至差动放大器141的第2输入端。差动放大器141对第1中间电位端子128与第2中间电位端子129的电位差进行放大，并将放大后的信号转换成数字信号。

在隔膜122未断裂、且隔膜122的表背面没有压力差的情况下，对差动放大器141的第1输入端与第2输入端分别施加(VH+VL)/2的电压。本示例中，VL＝0V，因此，第1输入端与第2输入端分别施加有VH一半的电压。本示例中，VH为4V，因此，差动放大器141的第1输入端与第2输入端分别输入有2V的电压。差动放大器141的差动输出为0。

另外，在隔膜122未断裂、且隔膜122的表背面存在压力差的情况下，在第1中间电位端子128与第2中间电位端子129之间产生数十mV左右(20mV～40mV)的电压差。另外，在桥式电路130中，将高压侧端子126与第1中间电位端子128之间的区域设为第1区域(记为(1))，将高压侧端子126与第2中间电位端子129之间的区域设为第2区域(记为(2))，将第1中间电位端子128与低压侧端子127之间的区域设为第3区域(记为(3))，将第2中间电位端子129与低压侧端子127之间的区域设为第4区域(记为(4))。

图5示出隔膜122的第3区域((3))和第4区域((4))分别断裂了的情况下的比较例的电路结构的一个示例。如图5所示，在第3区域((3))和第4区域((4))一起断裂了的情况下，差动放大器141的第1输入端和第2输入端分别施加有VH的电压。本示例中，差动放大器141的第1输入端和第2输入端分别施加有4V的电压，差动放大器141的差动输出为0。因此，差动放大器141的差动输出与图4所示的情况相同。仅根据差动输出难以检测故障发生。另一方面，桥式电路130的第1输出端子中的第1输出与第2输出端子中的第2输出分别为4V，与图4所示的正常的情况不同。

图6示出隔膜122的第1区域((1))和第3区域((3))分别断裂了的情况下的比较例的电路结构的一个示例。如图6所示，在第1区域和第3区域一起断裂的情况下，作为第1输出端子Out1发挥作用的第1中间电位端子128为开路(OPEN)，成为浮动状态。第2中间电位端子129的电压为2V。在浮动状态的第1中间电位端子128的电压偶尔为2V的情况下，差动放大器141的第1输入端和第2输入端分别施加有2V的电压。因此，差动放大器141的差动输出为0。该情况下，差动放大器141的差动输出也与图4所示的情况相同。仅根据差动输出难以检测故障发生。

如以上比较例的压力传感器101所示那样，仅凭设置于隔膜122的桥式电路130的第1输出端子(第1中间电位端子128)中的第1输出与第2输出端子(第2中间电位端子129)中的第2输出的差分(电位差)，有时难以对异常进行检测。另一方面，在不仅检测电位差、还分别检测第1中间电位端子128的第1输出及第2中间电位端子129的第2输出的情况下，有时能够判断压力传感器101是否正常。例如，在图5的情况下，第1输出端子中的第1输出与第2输出端子中的第2输出分别为4V，与图4所示的正常的情况不同。

图7示出本发明实施方式中的压力传感器100的电路结构的一个示例。压力传感器100包括桥式电路130、AD转换器142及故障检测部150。AD转换器142是分别对桥式电路130的第1输出端子(第1中间电位端子128)中的第1输出、和第2输出端子(第2中间电位端子129)的第2输出进行检测的检测部的一个示例。故障检测部150基于检测部中的检测结果，来检测桥式电路130的故障。本示例中，故障检测部150基于AD转换器142中的输出结果，来检测桥式电路130的故障。

本示例的压力传感器100包括差动放大器141、第1多路复用器143、第2多路复用器144和缓冲器145。第1多路复用器143和第2多路复用器144可以是切换电路。第1多路复用器143不仅接收差动放大器141的放大输出，还接收第1中间电位端子128的第1输出与第2中间电位端子129的第2输出的输入。差动放大器141的放大输出是对第1中间电位端子128的第1输出与第2中间电位端子129的第2输出的差分进行放大后得到的信号。

图7所示的压力传感器100可以具备温度检测部146。电阻元件124-1、124-2、124-3和124-4的电阻值取决于温度。因此，为了校正电阻值因温度而产生的变化并准确地测定压力，温度检测部146输出与检测温度相对应的温度信号。由温度检测部146将温度信号输入至第2多路复用器144。然后，桥式电路130的第1输出端子(第1中间电位端子128)中的第1输出、和第2输出端子(第2中间电位端子129)的第2输出可以被输入至第2多路复用器144。

第2多路复用器144的输出端可以与缓冲器145相连接。第2多路复用器144可以作为选择部发挥功能，该选择部以时分方式选择第1输出、第2输出和温度信号，并输入至缓冲器145。缓冲器145将所输入的信号输入至AD转换器142。本示例中，缓冲器145的输出可以经由第1多路复用器143被输入至AD转换器142。缓冲器145可以是提供驱动力的驱动器。然而，第1中间电位端子128的第1输出和第2中间电位端子129的第2输出也可不经由缓冲器145而直接输入至AD转换器142。

本示例中，第1多路复用器143和第2多路复用器144最终对输入至AD转换器142的信号进行切换。第1多路复用器143和第2多路复用器144可以接收来自故障检测部150的定时信号，并且切换输入至AD转换器142的信号。

因此，AD转换器142以时分方式对第1中间电位端子128的第1输出和第2中间电位端子129的第2输出进行AD转换。另外，AD转换器142可以始终以时分方式进行动作。另一方面，在使用了压力传感器100的汽车发动机等系统启动时的定时，也可以以时分方式对第1输出和第2输出进行动作。此外，也可以设定一定的诊断期间，并在每个诊断期间执行基于第1输出和第2输出的故障诊断处理。

本示例中，第1多路复用器143和第2多路复用器144对输入至AD转换器142的信号进行切换，由此，AD转换器142可以以时分方式对第1输出、第2输出、第1输出与第2输出的差分以及温度信号进行AD转换。特别地，第1输出与第2输出的差分可以是由差动放大器141对差分进行放大后得到的信号。由AD转换器142进行时分并进行AD转换的信号并不限于该情况。作为进行时分并进行AD转换的信号，可以进一步包含其它信号，也可以省略一部分的信号。在一个示例中，AD转换器142可以以时分方式对第1输出、第2输出、以及第1输出与第2输出的差分进行AD转换。

压力传感器100可以包括故障检测部150、存储部152、输出部153和压力计算部154。来自AD转换器142的输出信号由故障检测部150和压力计算部154进行接收。压力计算部154基于第1输出与第2输出的差分的数字值来计算压力。具体而言，由差动放大器141对第1输出与第2输出的差进行放大后得到的放大输出被AD转换为数字值。压力计算部154可以基于数字值来计算压力。此时，压力计算部154基于数字化后的温度数据，对压力数据进行温度校正。经修正后的压力数据和温度数据可以由输出部153输出。

故障检测部150可以基于作为检测部发挥功能的AD转换器142中的检测结果，来检测桥式电路130的故障。故障检测部150可以将用于对第1多路复用器143和第2多路复用器144的输出信号进行切换的信号提供给第1多路复用器143和第2多路复用器144。

在第1中间电位端子128的第1输出与第2中间电位端子129的第2输出中的至少一方在包含高压侧电压(VH)与低压侧电压(VL)的中间电压((VH+VL)/2)在内的预先确定的范围外的情况下，故障检测部150判定为桥式电路130发生了故障。一个示例中，预先确定的范围可以是中间电压((VH+VL)/2)±α。α可以设定为比压力所引起的变动幅度(mV范围)要大的值。在(VH+VL)/2为2V的情况下，α可以在0.1V以上、0.5V以下。

对于预先确定的范围，当α为0.1V时，下限值可以为2V-0.1V＝1.9V，上限值可以为2V+0.1V＝2.1V。上限值和下限值可以预先存储于存储部152的存储区域。然而，所设定的上限值和下限值的值并不限于上述情况，可以适当设定以使得不受噪声等的影响。

故障检测部150可以包含比较电路，该比较电路将由AD转换器142进行AD转换后得到的第1输出和第2输出的数字值与各自的上限值和下限值进行比较。在第1输出和第2输出的数字值中的至少一方未包含在上下限范围内的情况下，故障检测部150可以设为满足故障判定条件，判定为桥式电路130发生了故障。输出部153可以向外部的控制单元输出表示产生了错误的信号。外部的控制单元例如是汽车中的ECU(电子控制单元)。

若上述图4所说明那样，当桥式电路130正常时，第1中间电位端子128的第1输出与第2中间电位端子129的第2输出均在((VH+VL)/2)±α的范围内。另一方面，如使用图5所说明的那样，在第3区域((3))和第4区域((4))一起断裂了的情况下，差动放大器141的第1输入端和第2输入端分别施加有VH(4V)的电压。因此，在第1中间电位端子128的第1输出与第2中间电位端子129的第2输出中的至少一方在包含高压侧电压(VH)与低压侧电压(VL)的中间电压((VH+VL)/2)在内的预先确定的范围外。故障检测部150判定为桥式电路130发生了故障。

另一方面，如上述图6中所说明的那样，在因隔膜122断裂，导致第1中间电位端子128与第2中间电位端子129中的至少一方开路(浮动)的情况下，成为开路(浮动)的端子的输出电压不定。有可能存在如下情况：该端子的电压偶然成为上述预先确定的范围、例如中间电压((VH+VL)/2)±α。在第1中间电位端子128与第2中间电位端子129中的至少一方开路(浮动)的情况下，为了检测故障，可以采用具有电压控制部的压力传感器100。

图8示出具有电压控制部的压力传感器100的电路结构的一个示例。压力传感器100具备电压控制部155。故障检测部150向电压控制部155发送电压的变动指令。接收到变动指令的电压控制部155使高压侧电压VH与低压侧电压VL中的至少一方变化，以使得高压侧电压与低压侧电压的中间电压、即(VH+VL)/2变化。例如，使高压侧电压VH变化为4V、3V、2V。可以依次在时分的定时使高压侧电压VH与低压侧电压VL中的至少一方变化。

故障检测部150基于使中间电压变化时的第1输出和第2输出中的至少一方的变化，来检测桥式电路130的故障。具体而言，在使中间电压变化时的第1中间电位端子128的第1输出的电压变动或第2中间电位端子129的第2输出的电压变动在预先确定的范围内的情况下，故障检测部150可以判断为为桥式电路130发生了故障。该范围比中间电压的变动幅度要小。

图9是示出压力传感器100进行的故障检测处理的一个示例的流程图。故障检测部150基于AD转换器142中的输出结果，来检测桥式电路130的故障。故障检测部150在第1输出和第2输出中的至少一方在包含高压侧电压VH与低压侧电压VL的中间电压(VH+VL)/2在内的预先确定的范围外的情况下(步骤S101：否)，判定为桥式电路130发生了故障(步骤S102)。

例如，在VH＝4V、VL＝0V的情况下，若第1输出和第2输出中的至少一方在中间电压2V±α的范围外(步骤S101：否)，则故障检测部150判定为桥式电路103发生了故障(步骤S102)。因此，若第1输出或第2输出在预先确定的范围外，则能判定故障，而不等待电压变动处理等的结果。

另一方面，在第1输出或第2输出在预先确定的范围内的情况下(步骤S101：是)，故障检测部150对电压控制部155发送电压变动指示(步骤S103)。接收到电压变动指示的电压控制部155使高压侧电压VH与低压侧电压VL中的至少一方变化，以使得高压侧电压与低压侧电压的中间电压(VH+VL)/2变化。例如，使高压侧电压VH多阶段地变化为4V、3V、2V(步骤S103)。

在电压控制部155使高压侧电压VH变动为高压侧电压VH’、使低压侧电压VL变动为低压侧电压VL’的情况下，若桥式电路130正常，则高压侧电压与低压侧电压的中间电压(VH+VL)/2变化为(VH’+VL’)/2。然后，第1输出和第2输出从(VH+VL)/2向(VH’+VL’)/2变化。另一方面，在第1中间电位端子128与第2中间电位端子129中的至少一方开路(浮动)的情况下，即使高压侧电压与低压侧电压的中间电压(VH+VL)/2变化为(VH’+VL’)/2，第1输出的变动和第2输出的变动也不向(VH’+VL’)/2变化。

因此，在第1输出和第2输出根据从(VH+VL)/2向(VH’+VL’)/2的变动幅度而变动的情况下(步骤S104：是)，故障检测部150判定为桥式电路130未故障，为正常(步骤S105)。另一方面，在第1输出和第2输出的变动未根据从(VH+VL)/2向(VH’+VL’)/2的变动幅度而变动(步骤S104：否)、而处于预先确定的范围内的情况下，故障检测部150判定为桥式电路130发生故障，为异常(步骤S106)。

如上所述，在第1输出或第2输出偏离预先设定的下限上限范围的情况下，以及即使在预先设定的下限上限值范围内、但使中间电压变化时的第1输出和第2输出中的至少一方的变化比预先确定的值要小的情况下，故障检测部150可以判定为桥式电路130发生了故障。

在图9中，使高压侧电压VH与低压侧电压VL中的至少一方变化，从而来自桥式电路130的输出变动。例如，在高压侧电压VH＝4V、低压侧电压VL＝0V的情况下，第1中间电位端子128的第1输出和第2中间电位端子129的第2输出表示2V左右的值。在使高压侧电压VH变化为3V的情况下，第1输出和第2输出表示1.5V左右的值。因此，在AD转换器142中，当高压侧电压VH＝4V(二进制数为4095)时，在尽管第1输出和第2输出的数字值为2V(二进制数2048)、但使高压侧电压VH变化为3V的情况下，第1输出和第2输出的数字值变化为1365。为了防止该情况，电压控制部155也可以使AD转换器142的高压侧电源电压(驱动电压)Va变动，从而也对AD转换器142的动态范围进行调整。

图10示出具有电压控制部的压力传感器100的电路结构的其它示例。如图10所示，桥式电路130的高压侧电压VH可以作为高压侧电源电压Va输入至AD转换器142。该情况下，电压控制部155无需另外调整AD转换器142的高压侧电源电压(驱动电压)Va。

图11示出本发明实施方式中的压力传感器100的故障检测的一个示例。断线一栏表示第1区域((1))、第2区域((2))、第3区域((3))、第4区域((4))中产生了断线的区域。第1输出端子一栏表示第1中间电位端子128的第1输出的电压值，第2输出端子一栏表示第2中间电位端子129的第2输出的电压值。本示例示出高压侧电压VH＝4V、低压侧电压VL＝0V的情况。

例如，如第1案例所示那样，当桥式电路130为正常时，第1输出的电压为2V，第2输出的电压为2V。第1输出和第2输出中的至少一方未在包含高压侧电压与低压侧电压的中间电压在内的预先确定的范围外，因此故障检测部150不检测故障。

压力传感器100具有分别检测第1中间电位端子128的第1输出和第2中间电位端子129的第2输出的AD转换器142。然后，故障检测部150基于AD转换器142中的检测结果，来检测桥式电路130的故障。因此，如图11的第11案例那样，对于仅根据第1输出与第2输出的差分难以进行故障判定的案例，也能准确地判定桥式电路130的故障。另外，如图11所示那样，可以基于第1输出和第2输出的值，来确定桥式电路130发生了断线的部位。

在图11的第7、第10、第16案例的情况下，开路(浮动)的端子的电压不定。在该端子的电压偶然成为2V的情况下，与第1案例(正常)的情况相同，因此，难以判定故障。然而，压力传感器100可以测定使施加于桥式电路130的高压侧端子126和低压侧端子127的电压中的任一个变动时的输出变化，来执行故障的判定。

如上所述，根据使用图1至图11示出的压力传感器100，对于仅根据桥式电路130的第1中间电位端子128中的第1输出与第2中间电位端子129中的第2输出的差分难以进行判定的桥式电路130的故障模式，也能进行检测，即使在隔膜122破损了的情况下，也能立即判定故障。

以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限于上述实施方式所记载的范围。本领域技术人员明白能够对上述实施方式进行各种变更或改进。可以从权利要求书的记载了解到，进行了这样的变更或改进后的方式也可包括在本发明的技术范围内。

标号说明

10 第1室，

11 第1压力介质，

20 第2室，

21 第2压力介质，

30 保护材料，

100 压力传感器，

101 压力传感器，

110 基材，

120 半导体基板，

121 凹部，

122 隔膜，

124 电阻元件，

125 连结部，

126 高压侧端子，

127 低压侧端子，

128 第1中间电位端子，

129 第2中间电位端子，

130 桥式电路，

132 P型扩散区域，

134 LOCOS氧化膜，

136 LOCOS氧化膜，

141 差动放大器，

142 AD转换器，

143 第1多路复用器，

144 第2多路复用器，

145 缓冲器，

146 温度检测部，

150 故障检测部，

152 存储部，

153 输出部，

154 压力计算部，

155 电压控制部。

Claims

1.一种压力传感器，其特征在于，包括：

基板，该基板设置有隔膜；

桥式电路，该桥式电路包含设置于所述隔膜的4个电阻元件，施加有高压侧电压与低压侧电压，并具有2个输出端子；

检测部，该检测部分别检测所述桥式电路的第1输出端子中的第1输出和第2输出端子中的第2输出；以及

故障检测部，该故障检测部基于所述检测部中的检测结果，来检测所述桥式电路的故障，

在所述第1输出和所述第2输出中的至少一方在包含所述高压侧电压与所述低压侧电压的中间电压在内的预先确定的范围外的情况下，所述故障检测部判定为所述桥式电路发生了故障，

还包括电压控制部，该电压控制部在所述第1输出和第2输出在包含所述高压侧电压与所述低压侧电压的中间电压在内的预先确定的范围内的情况下，使所述高压侧电压和所述低压侧电压中的至少一方变化，以使得所述高压侧电压与所述低压侧电压的中间电压变化，

所述故障检测部在使所述中间电压变化时的所述第1输出和所述第2输出中的至少一方的变化比预先确定的值要小的情况下，检测所述桥式电路的故障。

2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

还包括电压控制部，该电压控制部使所述高压侧电压和所述低压侧电压中的至少一方变化，以使得所述高压侧电压与所述低压侧电压的中间电压变化，

所述故障检测部基于使所述中间电压变化时的所述第1输出和所述第2输出中的至少一方的变化，来检测所述桥式电路的故障。

3.如权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，

所述电压控制部使所述高压侧电压和所述低压侧电压中的至少一方变化为3以上的电压值，以使得所述高压侧电压与所述低压侧电压的中间电压变化。

4.如权利要求2或3所述的压力传感器，其特征在于，

所述检测部具有AD转换器，

所述AD转换器以时分方式对所述第1输出和所述第2输出进行AD转换，

所述电压控制部根据所述高压侧电压与所述低压侧电压中的至少一方的变化，对所述AD转换器的高压侧电源电压进行调整。

5.如权利要求1至3中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述检测部具有AD转换器，

所述AD转换器以时分方式对所述第1输出和所述第2输出进行AD转换。

6.如权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，

所述AD转换器以时分方式对所述第1输出、所述第2输出以及所述第1输出与所述第2输出的差分进行AD转换，

所述压力传感器还包括压力计算部，该压力计算部基于所述第1输出与所述第2输出的差分的数字值来计算压力。

7.如权利要求6所述的压力传感器，其特征在于，

还包括温度检测部，该温度检测部输出与检测温度相对应的温度信号，

所述AD转换器以时分方式对所述第1输出、所述第2输出、所述第1输出与所述第2输出的差分以及所述温度信号进行AD转换。

8.如权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，包括：

缓冲器，该缓冲器将所输入的信号输入至所述AD转换器；以及

选择部，该选择部以时分方式选择所述第1输出、所述第2输出以及所述温度信号并输入至所述缓冲器。

9.如权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，

所述桥式电路的所述高压侧电压作为高压侧电源电压输入至所述AD转换器。

10.如权利要求6至8中任一项所述的压力传感器，其特征在于，