JP2002019558A - コンデンサの電荷制御回路及びマイクロコンピュータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易メモリを構成するコンデンサの電荷制御
をより簡単な構成によって行うことができる簡易メモリ
の電荷制御回路を提供する。 【解決手段】 簡易メモリをなすコンデンサ９の充放電
制御回路２５を、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２及び２３
のトーテムポール型接続回路で構成し、ＦＥＴ２２及び
２３のバックゲートをグランド電位とすることで、寄生
ダイオード２４はロウサイドのみに形成する。そして、
ＣＰＵ２６は、ハイサイドのＦＥＴ２２のみをオンする
ことでコンデンサ９を充電し、ロウサイドのＦＥＴ２３
のみをオンすることでコンデンサ９を放電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の状態変化に
基づいて充電されるコンデンサの端子電圧をマイクロコ
ンピュータが参照することで、前記特定の状態変化の有
無を判定するために使用されるコンデンサの電荷制御回
路、及びその電荷制御回路を備えて構成されるマイクロ
コンピュータに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、車両に搭載されており、各種の
制御をマイクロコンピュータによって行うように構成さ
れるＥＣＵ(Electronic Control Unit) の中には、車両
が衝突事故などを起こしたことを検知した場合に、ロッ
ク状態にある車両のドアをアンロック状態に切り換え
て、乗員が車室外に脱出することを容易に行い得るよう
にする機能を備えたものがある。

【０００３】そのような機能を有するＥＣＵの従来構成
例を図３に示す。ＥＣＵを構成するマイクロコンピュー
タ（マイコン）１の出力ポート２ａ，２ｂは、ＣＭＯＳ
構成の出力インターフェイス回路が配置されている。即
ち、マイコン１の内部において、電源側（ハイサイド）
のＰチャネルＭＯＳＦＥＴ３とグランド側（ロウサイ
ド）のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４のゲート及びドレイン
は共通に接続されている。そして、ＦＥＴ３，４のゲー
トは、スイッチング制御を行うためにＣＰＵ１７が出力
する信号によってドライブされ、ドレインは、出力ポー
ト２ａ，２ｂに接続されている。また、ＦＥＴ３，４の
ソース−ドレイン間，ドレイン−ソース間には、寄生ダ
イオード５，６が形成されている。

【０００４】出力ポート２ａは、抵抗７，ダイオード８
及びコンデンサ９の直列回路を介してグランドに接続さ
れている。出力ポート２ｂは、抵抗１０を介してＮＰＮ
型のトランジスタ１１のベースに接続されており、その
トランジスタ１１のコレクタは、抵抗１２を介してダイ
オード８及びコンデンサ９の共通接続点に接続されてい
る。トランジスタ１１のエミッタはグランドに接続され
ていると共に、抵抗１３を介して自身のベースに接続さ
れている。

【０００５】抵抗７及びダイオード８の共通接続点は、
抵抗１４を介してマイコン１の入力ポート１５に接続さ
れている。入力ポート１５は、マイコン１の内部におい
てコンパレータ１６の入力端子に接続されており、その
コンパレータ１６の出力信号は、ＣＰＵ１７に入力され
るようになっている。また、電源とコンパレータ１６の
入力端子との間、及び該入力端子とグランドとの間に
は、保護用のダイオード１８，１９が夫々接続されてい
る。

【０００６】斯様に構成されたマイコン１を備えたＥＣ
Ｕでは、車両が衝突事故を起こした場合、その車体に加
えられる衝撃を加速度センサが重力加速度Ｇとして捉え
検出信号を出力すると、マイコン１のＣＰＵ１７は、出
力ポート２ａのＦＥＴ３，４に与えているゲート信号を
ハイレベルからロウレベルに切り換える。すると、ＦＥ
Ｔ３がオンとなって、抵抗７及びダイオード８を介して
コンデンサ９を充電する。

【０００７】即ち、車両が衝突事故を起こすと、バッテ
リ（電源）の電圧が瞬間的に低下する場合がある。そこ
で、ＥＣＵのマイコン１は、加速度センサの検出信号に
基づいてコンデンサ９を充電することで、車両に強い衝
撃が加えられた（衝突事故のような事態が発生した）こ
とを記憶させておく（衝撃記憶）。そして、パワーオン
リセットが解除されて起動した場合は、入力ポート１５
に接続されているコンパレータ１６の出力信号を参照し
て、コンデンサ９の端子電圧レベルがハイ，ロウの何れ
であるかを判断する。通常状態におけるパワーオンリセ
ットの場合、コンデンサ９は充電されておらず端子電圧
レベルはロウとなっており、ＥＣＵは特に処理を行わな
い。

【０００８】一方、車両が衝突事故を起こした場合に
は、上述のようにコンデンサ９が充電されており端子電
圧レベルはハイとなっているので、ＥＣＵはドアロック
の解除などの処理を行うようになっている。また、出力
ポート２ｂに接続されているトランジスタ１１を中心と
する回路はコンデンサ９の放電用であり、コンデンサ９
の端子電圧レベルを確認した後にトランジスタ１１をオ
ンして、コンデンサ９の充電電荷を放電させるようにな
っている。即ち、コンデンサ９は、１ビットの記憶素子
であり、簡易メモリとして利用されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ダイオード
８は、コンデンサ９の充電電荷抜け防止用に設けられて
いる。何故なら、出力ポート２ａのＰチャネルＭＯＳＦ
ＥＴ３には、寄生ダイオード５が存在するため、ダイオ
ード８が存在しない場合を想定すると、何らかの原因に
よりバッテリ電圧がダイオード５の順方向電圧ＶF より
も低下すると、コンデンサ９の充電電荷は、ダイオード
５を介してバッテリ側に放電されてしまうことになるか
らである。

【００１０】また、電荷抜け防止用のダイオード８を設
けた結果、出力ポート２ａは、ＣＭＯＳ構成であるにも
かかわらずロウサイドのＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４を、
コンデンサ９の放電用として使用することができない。
そのため、もう１つの出力ポート２ｂを放電用として使
用している。更に、出力ポート２ｂにおいても寄生ダイ
オード５の問題は同様に存在するため、コンデンサ９を
放電させるためには結局外付けのトランジスタ１１が必
要となるという問題があった。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、簡易メモリを構成するコンデンサの
電荷制御をより簡単な構成によって行うことができるコ
ンデンサの電荷制御回路、及びその電荷制御回路を備え
て構成されるマイクロコンピュータを提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のコンデン
サの電荷制御回路によれば、簡易メモリをなすコンデン
サの放電制御回路を、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのトーテ
ムポール型接続回路で構成する。この場合、Ｎチャネル
ＭＯＳＦＥＴのＰ型基板の電位をグランド電位とするこ
とで、寄生ダイオードはロウサイドのみに形成される。
従って、従来とは異なり、コンデンサの充電電荷が電源
側に抜けるおそれがなく、放電制御回路用のトランジス
タを不要として、構成を簡単にすることができる。

【００１３】請求項２記載のコンデンサの電荷制御回路
によれば、放電制御回路としてのトーテムポール型接続
回路を、コンデンサの充電制御回路にも兼用する。即
ち、ハイサイドのＮチャネルＭＯＳＦＥＴのみをオンす
ることでコンデンサを充電し、ロウサイドのＮチャネル
ＭＯＳＦＥＴのみをオンすることでコンデンサを放電す
ることができる。加えて、電荷抜け防止用のダイオード
が不要となるので、回路規模をより小さくすることがで
きる。

【００１４】請求項３記載のマイクロコンピュータによ
れば、請求項１または２記載の電荷制御回路を内蔵して
構成される。請求項４記載のマイクロコンピュータによ
れば、コンデンサの端子電圧レベルを判定する電圧判定
手段の入力部を高耐圧構成とすることで、入力保護用の
ダイオードが不要となる。即ち、入力保護用のダイオー
ドを介してコンデンサの充電電荷が抜けることがないの
で、電圧判定手段の入力部をコンデンサの正側端子に直
接接続することができる。従って、電圧判定を行う経路
のポートを、コンデンサの充電を行う経路または放電を
行う経路のポートと共通化して、マイクロコンピュータ
のチップサイズをより小さくすることが可能となる。

【００１５】請求項５記載のマイクロコンピュータによ
れば、コンデンサと電荷制御回路とを接続するためのポ
ートを１端子とする。即ち、コンデンサの充電経路，放
電経路及び端子電圧判定経路の各ポートを共通化して１
つの入出力ポートとすることで、使用ポート数を最小限
にしてマイクロコンピュータのチップサイズを一層小さ
くすることが可能となる。

【００１６】請求項６記載のマイクロコンピュータによ
れば、車両に搭載され、車体に所定以上の衝撃が加わえ
られたことを検出するとコンデンサを充電するので、コ
ンデンサは衝撃記憶用の簡易メモリとして使用される。
従って、車両の衝突事故などが発生した場合のように電
源電圧が低下することが予想され、論理回路による記憶
素子では記憶を保持することが困難な状態の変化につい
ても、コンデンサの充電状態によって確実に記憶させる
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１実施例）以下、本発明の第
１実施例について図１を参照して説明する。車両用ＥＣ
Ｕを構成するマイクロコンピュータ２１の内部には、Ｎ
チャネルＭＯＳＦＥＴ２２及び２３のトーテムポール型
接続回路が構成されている。即ち、ＦＥＴ２２のソース
は電源に接続されており、ＦＥＴ２３のソースはグラン
ドに接続されている。ＦＥＴ２２及び２３のドレイン
は、マイコン２１の入出力ポート２１ａに共通に接続さ
れている。

【００１８】また、ダイオード２４は、ＦＥＴ２２及び
２３に伴って形成される寄生ダイオードであり、ＦＥＴ
２２及び２３のバックゲートをグランドに接続すること
で、ＦＥＴ２２及び２３のドレインとグランドとの間に
逆方向接続されている。

【００１９】そして、マイコン２１の入出力ポート２１
ａは、外付けのコンデンサ９を介してグランドに接続さ
れており、ＦＥＴ２２及び２３のトーテムポール型接続
回路は、コンデンサ９の充放電制御回路（電荷制御回
路）２５を構成している。ＦＥＴ２２，２３のゲート
は、マイコン２１を構成するＣＰＵ２６により、図示し
ないゲート駆動回路を介して独立に駆動制御されるよう
になっている。尚、コンデンサ（簡易メモリ）９の容量
は、例えば１μＦ程度である。

【００２０】また、入出力ポート２１ａは、マイコン２
１内部のコンパレータ（電圧判定手段）２７の非反転入
力端子に接続されており、コンパレータ２７の反転入力
端子は、基準電源２８に接続されている。コンパレータ
２７は、ＭＯＳＦＥＴで構成されており、コンデンサ９
の端子電圧が基準電源２８の電圧ＶS よりも高い場合に
ハイレベルの信号をＣＰＵ２６に出力するようになって
いる。また、コンパレータ２７の入力部は高耐圧となる
ように構成されており、入力保護用のダイオードが不要
となっている。

【００２１】次に、本実施例の作用について説明する。
車両に衝突事故などが発生した場合、その事故の衝撃を
特定の状態変化として図示しない加速度センサが検出し
て検出信号を出力すると、ＣＰＵ２６は、ＦＥＴ２２の
ゲートだけをハイレベルにドライブしてオン状態にす
る。すると、コンデンサ９は、電源ＶCC，ＦＥＴ２２及
び入力ポート２１ａの経路で充電される。

【００２２】コンデンサ９が充電された後ＦＥＴ２２が
オフすると、コンデンサ９の正側端子はハイインピーダ
ンス状態となって充電状態は保持される。そして、寄生
ダイオード２４は、グランドに対して逆方向となってい
るため、コンデンサ９の充電電荷が放電される可能性が
ある経路は存在しない。

【００２３】それから、マイコン２１がリセットされ、
そのリセットが解除されると、ＣＰＵ２６は、コンパレ
ータ２７の出力信号のレベルを参照する。この場合、コ
ンデンサ９は充電されているので、コンパレータ２７の
出力信号はハイレベルとなる。ＣＰＵ２６は、前記出力
信号がハイレベルであることを認識すると、ＦＥＴ２３
のゲートだけをハイレベルにドライブしてオン状態にす
る。すると、コンデンサ９は、入力ポート２１ａ，ＦＥ
Ｔ２３及びグランドの経路で放電される。続いて、ＣＰ
Ｕ２６は、図示しないドアロック駆動回路に駆動制御信
号を出力して、車両の全てのドアをロック状態からアン
ロック状態に切換える制御を行う。

【００２４】以上のように本実施例によれば、簡易メモ
リをなすコンデンサ９の充放電制御回路２５を、Ｎチャ
ネルＭＯＳＦＥＴ２２及び２３のトーテムポール型接続
回路で構成した。そして、ＦＥＴ２２及び２３のバック
ゲートをグランド電位とすることで寄生ダイオード２４
はロウサイドのみに形成されるため、コンデンサ９の充
電電荷が電源側に抜けるおそれがなく、放電制御回路用
に外付けのトランジスタ１１を不要として、構成を簡単
にすることができる。

【００２５】また、ハイサイドのＦＥＴ２２のみをオン
することでコンデンサ９を充電し、ロウサイドのＦＥＴ
２３のみをオンすることでコンデンサ９を放電すること
ができる。加えて、電荷抜け防止用のダイオードも不要
となるので、回路規模をより小さくすることができる。

【００２６】更に、本実施例によれば、コンパレータ２
７の入力部を高耐圧構成とすることで、入力保護用のダ
イオードが不要となり、非反転入力端子をコンデンサ９
の正側端子に直接接続することができる。従って、電圧
判定経路のポートを、コンデンサ９の充電経路及び放電
経路のポートと共通化して、マイコン２１とコンデンサ
９との接続を入出力ポート２１ａの１つのみで行うの
で、使用ポート数を最小限にしてマイコン２１のチップ
サイズをより小さくすることが可能となる。

【００２７】そして、コンデンサ９を車両の衝撃記憶に
用いるので、その後に電源の電圧低下が予想され、例え
ばフリップフロップのような論理回路素子では記憶内容
が保証されないような状態の変化を確実に記憶させるこ
とができる。

【００２８】（第２実施例）図２は、本発明の第２実施
例を示すものであり、図３及び第１実施例と同一部分に
は同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分につ
いてのみ説明する。第２実施例は、第１実施例の充放電
制御回路２５と同一の構成をコンデンサ９の放電制御回
路（電荷制御回路）２９として使用し、コンデンサ９の
充電制御回路３０は、従来と同様にＦＥＴ３及び４によ
るＣＭＯＳで構成したものである。

【００２９】そして、そして、ＦＥＴ２２，２３のドレ
インは、マイコン３１の入出力ポート３１ａを介してコ
ンデンサ９の正側端子に共通に接続されており、ＦＥＴ
３，４のドレインは、マイコン３１の出力ポート３１ｂ
を介してダイオード８のアノードに接続されている
（尚、抵抗７は図示を省略している）。また、入出力ポ
ート３１ａには、第１実施例と同様にコンパレータ２７
の非反転入力端子が接続されている。

【００３０】マイコン３１のＣＰＵ２６は、コンデンサ
９を充電する場合には、従来と同様にＦＥＴ３をオンす
ることで行い、コンデンサ９を放電する場合には、第１
実施例と同様にＦＥＴ２３をオンすることで行う。

【００３１】以上のように構成された第２実施例によれ
ば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２，２３のトーテムポー
ル型接続回路をコンデンサ９の放電制御回路２９として
使用することで、従来構成と比較して少なくとも外付け
のトランジスタ１１が不要となる、という効果を奏する
ことができる。

【００３２】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。電圧判定手段は、コンパレータ２７
に代えて、インバータで構成しても良い。第１または第
２実施例において、コンパレータ２７の非反転入力端子
を接続するための入力ポートを、入出力ポート２１ａ，
３１ａと別個に設けても良い。また、この場合、第２実
施例の構成では、コンパレータ（電圧判定手段）の入力
部を高耐圧構成とせずに入力保護用のダイオードを別途
備える構成として、入力ポートをダイオード８のアノー
ドに接続しても良い。簡易メモリは、車両の衝撃記憶に
用いるものに限らず、マイコンが何らかの状態の変化が
発生したことを記憶させるために使用するものであれ
ば、適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例であり、マイクロコンピュ
ータの要部の電気的構成を示す図

【図２】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図３】従来技術を示す図１相当図

【符号の説明】 ９はコンデンサ（簡易メモリ）、２１はマイクロコンピ
ュータ、２１ａは入出力ポート、２２及び２３はＮチャ
ネルＭＯＳＦＥＴ、２５は充放電制御回路（電荷制御回
路）、２７はコンパレータ（電圧判定手段）、２９は充
電制御回路（電荷制御回路）、３１はマイクロコンピュ
ータ、３１ａは入出力ポートを示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定の状態変化に基づいて充電されるコ
   ンデンサの端子電圧をマイクロコンピュータが参照する
   ことで、前記特定の状態変化の有無を判定するために使
   用されるコンデンサの電荷制御回路において、 少なくとも前記コンデンサの放電制御回路を、Ｎチャネ
   ルＭＯＳＦＥＴのトーテムポール型接続回路で構成した
   ことを特徴とするコンデンサの電荷制御回路。
2. 【請求項２】 前記トーテムポール型接続回路は、前記
   コンデンサの充電制御回路を兼用していることを特徴と
   する請求項１記載のコンデンサの電荷制御回路。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の電荷制御回路を
   内蔵して構成されていることを特徴とするマイクロコン
   ピュータ。
4. 【請求項４】 前記コンデンサの端子電圧レベルを判定
   する電圧判定手段の入力部を高耐圧構成としたことを特
   徴とする請求項３記載のマイクロコンピュータ。
5. 【請求項５】 前記コンデンサと前記電荷制御回路とを
   接続するためのポートを、１端子としたことを特徴とす
   る請求項４記載のマイクロコンピュータ。
6. 【請求項６】 車両に搭載され、車体に所定以上の衝撃
   が加わえられたことを検出すると、前記コンデンサを充
   電するように構成されていることを特徴とする請求項３
   乃至５の何れかに記載のマイクロコンピュータ。