JP2006094142A - 入力回路およびそれを備える電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マイクロコンピュータなどのマイクロコンピュータの入力ポートを、スイッチなどの接地との間の複数の接点入力端で共用するために介在される入力回路において、前記接点入力端の接地電位からの浮きに対しても、正確に接点状態を判定できるようにする。
【解決手段】 各接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８に対して、ベースが接続されるトランジスタＱ１〜Ｑ８を設け、たとえば奇数番目と偶数番目とのように、複数のトランジスタをマイコン１２のＩ／ＯポートＰ０１，Ｐ０２からの選択出力で纏めて選択／非選択し、かつ同時に選択されない複数のトランジスタＱ１とＱ２．Ｑ３とＱ４，Ｑ５とＱ６、Ｑ７とＱ８のコレクタ電流を共通の抵抗Ｒ１〜Ｒ４を用いて電圧変換し、Ｉ／ＯポートＰ１〜Ｐ４に与える。したがって、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８のオン抵抗などで、接地電位時に接点入力に浮きが生じても、正確に接点状態を判定することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に車載用の電子制御装置のように、スイッチなどの接地との間の多数の接点入力を有する場合に、マイクロコンピュータの入力ポートを共用するために用いられる入力回路およびそれを備える電子制御装置に関し、特に大電力の負荷と接地との間に介在される接点の状態を判定するのに好適に用いられるものに関する。

前記のように、特に車載用の電子制御装置では、各種の制御を行うために、多数の接点入力がマイクロコンピュータに取り込まれる。一方、マイクロコンピュータのＩ／Ｏポート数は、予め決まっており、同じ性能のマイクロコンピュータであれば、Ｉ／Ｏポート数が少ない方が小型であり、一般に安価である。したがって、所望とする性能を満足するのであれば、できるだけ少ないＩ／Ｏポート数のマイクロコンピュータを採用することが望まれる。しかしながら、実際にはＩ／Ｏポート数が接点入力端数に一致することは少なく、不足する場合は、１つのＩ／Ｏポートを複数の接点入力端で共用するように、入力回路が介在される。

図４は、典型的な従来技術の入力回路１をマイクロコンピュータ２の入力段に備えて成る電子制御装置（ＥＣＵ）のブロック図である。この入力回路１は、特許文献１で示されるものである。この入力回路１では、８つのスイッチｓｗ１〜ｓｗ８による各接点入力端ｉｎ１〜ｉｎ８からの接点入力を、マイクロコンピュータ２の６つのＩ／Ｏポートｐ０１，ｐ０２；ｐ１〜ｐ４を用いて判定できるようになっている。

各スイッチｓｗ１〜ｓｗ８の一端は接地され、他端は各接点入力端ｉｎ１〜ｉｎ８に接続される。各接点入力端ｉｎ１〜ｉｎ８は、負荷のロー側端子（図４では、接点入力端ｉｎ１にランプ負荷ｌを接続している）に接続され、その負荷のハイ側端子はバッテリｂのハイ側端子に接続される。したがって、前記各接点入力端ｉｎ１〜ｉｎ８は、スイッチｓｗ１〜ｓｗ８がオンすると接地電位となり、オフするとオープンまたは所定のハイレベルとなる。

この各接点入力端ｉｎ１〜ｉｎ８の電位を読取るために、入力回路１では、ダイオードｄ１１〜ｄ８１のカソードが各接点入力端ｉｎ１〜ｉｎ８にそれぞれ接続され、それらのアノードは抵抗ｒ１１〜ｒ８１を介して逆直列のダイオードｄ１２〜ｄ８２のアノードにそれぞれ接続される。ダイオードｄ１２〜ｄ８２のカソードは、共通入力になる２つずつ接続され、抵抗ｒ１〜ｒ４から抵抗ｒ５〜ｒ８をそれぞれ介して、入力ポートである前記マイクロコンピュータ２の各Ｉ／Ｏポートｐ１〜ｐ４に接続される。一方、抵抗ｒ１１〜ｒ８１とダイオードｄ１２〜ｄ８２のアノードとの各接続点ｔ１〜ｔ８には、プルアップ抵抗ｒ１２〜ｒ８２の一端が接続されており、これらのプルアップ抵抗ｒ１２〜ｒ８２の他端は、奇数順位同士と偶数順位同士とでそれぞれ共通に接続され、制御トランジスタｑ１，ｑ２をそれぞれ介して、ハイレベルＶｃｃの電源に接続される。前記制御トランジスタｑ１，ｑ２のベースには、出力ポートであるマイクロコンピュータ２のＩ／Ｏポートｐ０１，ｐ０２から、選択出力が与えられる。前記制御トランジスタｑ１，ｑ２はｐ型であり、前記Ｉ／Ｏポートｐ０１，ｐ０２からハイレベルＶＤＤ（５Ｖ）が出力されるとオフして非選択となり、ローレベル（接地電位）が出力されるとオンして選択となる。

したがって、たとえばＩ／Ｏポートｐ０１がローレベルとなり、Ｉ／Ｏポートｐ０２がハイレベルとなって、制御トランジスタｑ１が選択され、制御トランジスタｑ２が非選択となると、奇数順位の接点入力端ｉｎ１，ｉｎ３，ｉｎ５，ｉｎ７に対応する接続点ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７はそれぞれプルアップ抵抗ｒ１２，ｒ３２，ｒ５２，ｒ７２によって前記ハイレベルＶｃｃにプルアップされる。このとき、対応するスイッチｓｗ１，ｓｗ３，ｓｗ５，ｓｗ７がオフしていれば、ダイオードｄ１２，ｄ３２，ｄ５２，ｄ７２から抵抗ｒ１〜ｒ４および抵抗ｒ５〜ｒ８をそれぞれ介して、前記マイクロコンピュータ２の各Ｉ／Ｏポートｐ１〜ｐ４に、前記電位Ｖｃｃから、トランジスタｑ１のエミッタ−コレクタ間電圧やダイオードｄ１２，ｄ３２，ｄ５２，ｄ７２の順方向電圧などの予め定める電圧だけ低い電圧ｖｒｅｆが取込まれる。これに対して、スイッチｓｗ１，ｓｗ３，ｓｗ５，ｓｗ７がオンしていれば、各接続点ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７の電位は接地となり、各Ｉ／Ｏポートｐ１〜ｐ４に取込まれる。

ここで、非選択側の偶数順位の接点入力端ｉｎ２，ｉｎ４，ｉｎ６，ｉｎ８に対応する接続点ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８は、対応するスイッチｓｗ２，ｓｗ４，ｓｗ６，ｓｗ８がオンしていてれば接地電位となるけれども、ダイオードｄ２２，ｄ４２，ｄ６２，ｄ８２が遮断して、前記Ｉ／Ｏポートｐ１〜ｐ４への取込み電位に影響はなく、またスイッチｓｗ２，ｓｗ４，ｓｗ６，ｓｗ８がオフしていてれば、トランジスタｑ２のオフによってオープンとなり、前記Ｉ／Ｏポートｐ１〜ｐ４への取込み電位に影響はない。

こうして、Ｉ／Ｏポートｐ０１がローレベルとなり、Ｉ／Ｏポートｐ０２がハイレベルとなることで、奇数順位の接点入力端ｉｎ１，ｉｎ３，ｉｎ５，ｉｎ７が接続されるスイッチｓｗ１，ｓｗ３，ｓｗ５，ｓｗ７の状態を判定することができ、Ｉ／Ｏポートｐ０２がローレベルとなり、Ｉ／Ｏポートｐ０１がハイレベルとなることで、偶数順位の接点入力端ｉｎ２，ｉｎ４，ｉｎ６，ｉｎ８が接続されるスイッチｓｗ２，ｓｗ４，ｓｗ６，ｓｗ８の状態を判定することができ、各接点入力端ｉｎ１〜ｉｎ８のそれぞれにＩ／Ｏポートを対応させる場合に比べて、少ないポート数で、接点入力を判定することができるようになっている。
特開２００２−１８５２９３号公報

上述のように構成される入力回路１において、前記のように特に車載用の電子制御装置では、前記ランプ負荷ｌを始め、ワイパモータや熱線などの大電力の負荷が多く、それらの負荷電流は、前記ランプ負荷ｌで示すように、前記スイッチｓｗ１〜ｓｗ８で直引きされることがある。前記スイッチｓｗ１〜ｓｗ８のオン時の接触抵抗は、たとえば０．２（Ω）であり、したがってたとえば負荷電流が１０（Ａ）流れると、前記スイッチｓｗ１〜ｓｗ８のオン時に、各接点入力端ｉｎ１〜ｉｎ８の電位は、接地から２（Ｖ）も浮きが生じてしまう。

一方、前記マイクロコンピュータ２のＩ／Ｏポートｐ１〜ｐ４が認識できるローレベルの電圧ＶＩＬは、安価な汎用のマイクロコンピュータで、ＶＤＤ×０．２（Ｖ）程度である。したがって、ＶＤＤ＝５（Ｖ）とすると、ＶＩＬ＝１（Ｖ）となり、前記のように接地から２（Ｖ）も浮きが生じていると、マイクロコンピュータ２は、スイッチｓｗ１〜ｓｗ８がオンしているにも拘わらず、オフに誤認識してしまう。

このような不具合を解消するためには、前記特許文献１で示されるように、たとえばＶＩＬ＝ＶＤＤ×０．５（Ｖ）のローレベルの認識電圧ＶＩＬが高いマイクロコンピュータを用いるか、アナログ／デジタル変換機能を有するマイクロコンピュータを用いて、前記ローレベルの認識電圧ＶＩＬに依存しない構成にする必要があり、高価で汎用的でないマイクロコンピュータを使用せざるを得ないという問題がある。

本発明の目的は、スイッチのオン抵抗などによる接点入力の接地電位からの浮きに対しても、正確に接点状態を判定することができる入力回路およびそれを備える電子制御装置を提供することである。

本発明の入力回路は、マイクロコンピュータの出力ポートからの選択出力によって、複数チャネルの接点入力で前記マイクロコンピュータの入力ポートを共用するための入力回路において、前記接点入力毎に設けられ、前記接点入力にベースが接続され、エミッタに前記選択出力が与えられる第１のトランジスタと、前記共用されるチャネルの第１のトランジスタのコレクタが共通に一方の端子に接続され、他方の端子が接地される抵抗とを含み、前記抵抗の一方の端子の電圧を前記マイクロコンピュータの入力ポートに取込むことを特徴とする。

上記の構成によれば、マイクロコンピュータの入力ポートを、スイッチなどの接地との間の複数の接点入力で共用するために介在される入力回路において、接点入力端に第１のトランジスタを設け、その第１のトランジスタを出力ポートからの選択出力で選択することで、前記マイクロコンピュータの入力ポートを共用する。具体的には、前記第１のトランジスタのベースを個別に対応する接点入力端に接続し、したがってこのベースへの入力は、接地電位と、接続される負荷などに応じた電圧となる。また、各入力ポートに１つずつの前記第１のトランジスタのエミッタには前記マイクロコンピュータの出力ポートから纏めて選択出力を与えるようにし、一方共用チャネル間で第１のトランジスタのコレクタを共通に接続して、他方の端子が接地された抵抗の一方の端子に接続し、その端子電圧Ｖｒｅｆを前記マイクロコンピュータの入力ポートで取込む。そして、予め定めるローレベルの認識電圧ＶＩＬ以上であるときには選択した第１のトランジスタに対応する接点入力端は接地電位（オン）となっており、前記認識電圧ＶＩＬ未満であるときにはオープン（オフ）であると判定することができる。共通の抵抗を用いても、非選択の第１のトランジスタからはコレクタ電流は流れないので、選択している第１のトランジスタに対応した接点入力の接点状態だけを、正確に判定することができる。

したがって、前記スイッチのオン抵抗などで、接地電位時に接点入力に前記接地電位からの浮きが生じても、マイクロコンピュータは、第１のトランジスタがオンした場合に入力される端子電圧Ｖｒｅｆと、オフした場合の接地電位とを識別すればよく、前記端子電圧Ｖｒｅｆを認識電圧ＶＩＬより充分大きく設定しておくことで、前記認識電圧ＶＩＬが低い安価なマイクロコンピュータを使用しても、前記接点入力の接地電位からの浮きに対して、正確に接点状態を判定することができる。

前記第１のトランジスタのベースには、前記接点入力のオフ時に、不所望なハイ電位またはロー電位からの電流の流入を防止するダイオードが設けられてもよく、同様に該第１のトランジスタのコレクタには、前記共通の抵抗からの電流の流入を防止するダイオードが設けられてもよい。また、前記抵抗からマイクロコンピュータの入力ポートの間には、入力抵抗が設けられてもよい。

また、本発明の入力回路は、前記マイクロコンピュータの出力ポートにベースが接続され、エミッタが電源に接続され、コレクタが前記第１のトランジスタのコレクタに接続される第２のトランジスタをさらに備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記マイクロコンピュータの出力ポートから前記選択出力を出力するにあたって、そのマイクロコンピュータへの電源電圧が低い場合、前記接地電位時に接点入力に前記接地電位からの浮きが生じると、第１のトランジスタのベース−エミッタ間に、充分なオン電圧を確保できず、該第１のトランジスタに誤動作が生じる可能性がある。また、１つの出力ポートに第１のトランジスタが多数接続されている場合には、前記抵抗に流れる電流が小さくなり、端子電圧Ｖｒｅｆが閾値電圧Ｖｔｈより充分大きくならず、マイクロコンピュータ側で誤判定を生じる可能性がある。そこで、第２のトランジスタを設けて、前記選択出力でこの第２のトランジスタのオン／オフを制御するだけで、第１のトランジスタへは、マイクロコンピュータとは別の電源から電源供給を行うようにする。

したがって、マイクロコンピュータへの電源電圧が低い場合、およびマイクロコンピュータの１つの出力ポートに第１のトランジスタが多数接続されている場合にも、誤動作することなく、正確に選択された接点入力の状態を判定することができる。

さらにまた、本発明の電子制御装置は、前記の入力回路をマイクロコンピュータの入力段に備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、特に車載用の電子制御装置では、前記接地との間の接点入力端には、ランプ、ワイパモータ、熱線などの大電力の負荷が直に接続され、負荷電流が流れると、前記オン抵抗によって接地電位に数Ｖの浮きが生じてしまうのに対して、本発明を用いることで、正確に接点状態を判定することができ、本発明が特に好適である。

本発明の入力回路は、以上のように、マイクロコンピュータの入力ポートを、スイッチなどの接地との間の複数の接点入力で共用するために介在される入力回路において、接点入力端毎に第１のトランジスタを設け、各入力ポートに１つずつの第１のトランジスタをマイクロコンピュータが纏めて選択／非選択し、かつ同時に選択されない共用チャネル間の第１のトランジスタのコレクタ電流を共通の抵抗を用いて電圧変換し、該マイクロコンピュータの入力ポートにそれぞれ与える。

それゆえ、前記スイッチのオン抵抗などで、接地電位時に接点入力に前記接地電位からの浮きが生じても、マイクロコンピュータは、第１のトランジスタがオンした場合に入力される端子電圧Ｖｒｅｆと、オフした場合の接地電位とを識別すればよく、前記端子電圧Ｖｒｅｆを認識電圧ＶＩＬより充分大きく設定しておくことで、前記認識電圧ＶＩＬが低い安価なマイクロコンピュータを使用しても、前記接点入力の接地電位からの浮きに対して、正確に接点状態を判定することができる。

さらにまた、本発明の電子制御装置は、以上のように、特に車載用の電子制御装置では、前記接地との間の接点入力端には、ランプ、ワイパモータ、熱線などの大電力の負荷が直に接続され、負荷電流が流れると、前記オン抵抗によって接地電位に数Ｖの浮きが生じてしまうのに対して、前記の入力回路をマイクロコンピュータの入力段に備える。

それゆえ、正確に接点状態を判定することができ、本発明が特に好適である。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係る入力回路１１をマイクロコンピュータ１２の入力段に備えて成る電子制御装置（ＥＣＵ）のブロック図である。この入力回路１１も、前記図４で示す入力回路１と同様に、８つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ８による各接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８からの接点入力を、マイクロコンピュータ１２の６つのＩ／ＯポートＰ０１，Ｐ０２；Ｐ１〜Ｐ４を用いて判定できるようになっている。

各スイッチＳＷ１〜ＳＷ８の一端は接地され、他端は各接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８に接続される。各接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８は、負荷のロー側端子（図１では、接点入力端ＩＮ１にランプ負荷Ｌを接続している）に接続され、その負荷のハイ側端子はバッテリＢのハイ側端子に接続される。したがって、前記各接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８がオンすると接地電位となり、オフするとオープンまたは所定のハイレベルとなる。以上の構成は、前記図４で示す入力回路１と同様である。

注目すべきは、本発明では、前記各接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８の電位を読取るために、入力回路１１では、ダイオードＤ１１〜Ｄ８１のカソードが各接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８にそれぞれ接続され、それらのアノードが抵抗Ｒ１１〜Ｒ８１を介してトランジスタＱ１〜Ｑ８のベースにそれぞれ接続されることである。トランジスタＱ１〜Ｑ８のコレクタは、共通入力になる２チャネルずつ接続され、抵抗Ｒ１〜Ｒ４から、マイクロコンピュータ１２の入力用の抵抗Ｒ５〜Ｒ８をそれぞれ介して、入力ポートである該マイクロコンピュータ１２の各Ｉ／ＯポートＰ１〜Ｐ４に接続される。一方、トランジスタＱ１〜Ｑ８のエミッタは、同時に選択されない奇数順位同士と偶数順位同士とでそれぞれ共通に接続され、出力ポートである該マイクロコンピュータ１２のＩ／ＯポートＰ０１，Ｐ０２に接続される。前記トランジスタＱ１〜Ｑ８はｐ型であり、前記Ｉ／ＯポートＰ０１，Ｐ０２からハイレベルＶＤＤ（５Ｖ）が出力されると、ベース電位によってオンすることができる選択可能状態となり、ローレベル（接地電位）が出力されると、前記ベース電位によらず、オフして非選択状態となる。

したがって、たとえばＩ／ＯポートＰ０１がハイレベルとなり、Ｉ／ＯポートＰ０２がローレベルとなって、奇数順位のトランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７が選択可能となり、偶数順位のトランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８が非選択となると、奇数順位の接点入力端ＩＮ１，ＩＮ３，ＩＮ５，ＩＮ７に対応するスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７がオフしていれば、前記トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７がオフして前記マイクロコンピュータ１２の各Ｉ／ＯポートＰ１〜Ｐ４は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４に流れる電流（電圧に変換される電流）が０であるので、接地電位となる。したがって、前記マイクロコンピュータ１２が、そのＩ／ＯポートＰ１〜Ｐ４が認識できるローレベルの電圧ＶＩＬが、ＶＤＤ×０．２（Ｖ）程度の安価な汎用のマイクロコンピュータであっても、これを正確に認識することができる。

これに対して、スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７がオンしていれば、前記トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７がオンして、そのコレクタ電流が抵抗Ｒ１〜Ｒ４に流れ、前記マイクロコンピュータ１２の各Ｉ／ＯポートＰ１〜Ｐ４は、Ｉ／ＯポートＰ０１のハイレベルＶＤＤ（５Ｖ）の電位から、該トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７のエミッタ−コレクタ間電圧Ｖ_CEやダイオードＤ１２，Ｄ３２，Ｄ５２，Ｄ７２の順方向電圧Ｖ_Fなどの予め定める電圧だけ低い端子電圧Ｖｒｅｆとなる。たとえば、ＶＤＤ＝５（Ｖ）、Ｖ_CE＝０．３（Ｖ）、Ｖ_F＝０．７（Ｖ）とすると、Ｖｒｅｆ＝ＶＤＤ−Ｖ_CE−Ｖ_F＝４（Ｖ）となる。

ここで、非選択側の偶数順位の接点入力端ＩＮ２，ＩＮ４，ＩＮ６，ＩＮ８に対応するスイッチＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８がオンまたはオフのいずれであっても、上述のように対応するトランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８はオフしているので、前記Ｉ／ＯポートＰ１〜Ｐ４への取込み電位に影響はない。

こうして、Ｉ／ＯポートＰ０１がハイレベルとなり、Ｉ／ＯポートＰ０２がローレベルとなることで、奇数順位の接点入力端ＩＮ１，ＩＮ３，ＩＮ５，ＩＮ７が接続されるスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７の状態を判定することができ、Ｉ／ＯポートＰ０２がハイレベルとなり、Ｉ／ＯポートＰ０１がローレベルとなることで、偶数順位の接点入力端ＩＮ２，ＩＮ４，ＩＮ６，ＩＮ８が接続されるスイッチＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８の状態を判定することができる。これによって、各接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８のそれぞれにＩ／Ｏポートを対応させる場合に比べて、少ないポート数で、接点入力を判定することができる。しかも、マイクロコンピュータ１２では、トランジスタＱ１〜Ｑ８がオフした場合のＩ／ＯポートＰ１〜Ｐ４への入力電圧は接地電位となり、前記ローレベルの認識電圧ＶＩＬが、ＶＤＤ×０．２（Ｖ）程度の安価な汎用のマイクロコンピュータを使用しても、前記端子電圧Ｖｒｅｆを前記認識電圧ＶＩＬより充分大きく設定しておくことで、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８の状態を正確に判定することができる。

ここで、図１では図示を省略しているけれども、トランジスタＱ１〜Ｑ８にはそのベース−エミッタ間に抵抗を設けており、その抵抗値をＲ_BEとし、前記抵抗Ｒ１１〜Ｒ８１の抵抗値をＲとすると、それらの比は、以下のように選ばれる。すなわち、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８のオン時の負荷電流による接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８の接地電位からの浮きをＶ１とし、前記Ｉ／ＯポートＰ０１，Ｐ０２のハイレベルの出力電圧を前記ＶＤＤとし、トランジスタＱ１〜Ｑ８のオン電圧をＶ_BEとするとき、（ＶＤＤ−Ｖ１）Ｒ_BE／（Ｒ_BE＋Ｒ）≧Ｖ_BEとすることで、前記浮きが生じても、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８がオンしていればトランジスタＱ１〜Ｑ８も確実にオンし、該スイッチＳＷ１〜ＳＷ８の状態を正確に判定することができる。

［実施の形態２］
図２は、本発明の実施の他の形態に係る入力回路２１をマイクロコンピュータ２２の入力段に備えて成る電子制御装置（ＥＣＵ）のブロック図である。この入力回路２１は、前述の入力回路１１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この入力回路２１では、マイクロコンピュータ２２の電源電圧ＶＤＤが低いことである。このため、前記各トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７およびＱ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８は、それぞれトランジスタＱ０１，Ｑ０２によって駆動される。以下、一例として、ＶＤＤ＝３．３（Ｖ）で説明する。

前記各トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７；Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８のエミッタは、それらの選択／非選択を切換えるマイクロコンピュータ２２のＩ／ＯポートＰ０１’，Ｐ０２’に直接接続されるのではなく、前記トランジスタＱ０１，Ｑ０２のコレクタにそれぞれ接続され、そのトランジスタＱ０１，Ｑ０２のベースが抵抗Ｒ０１，Ｒ０２を介して、前記マイクロコンピュータ２２のＩ／ＯポートＰ０１’，Ｐ０２’によって制御される。トランジスタＱ０１，Ｑ０２のエミッタは、ハイレベルＶｃｃ、たとえば５（Ｖ）や１２（Ｖ）の電源ラインに接続される。

前記トランジスタＱ０１，Ｑ０２はｐ型のトランジスタであり、したがってＩ／ＯポートＰ０１’，Ｐ０２’から、ハイレベルＶＤＤ（３．３Ｖ）が出力されると、オフして前記各トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７；Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８の選択が不可能となり、ローレベル（接地電位）が出力されると、オンして前記各トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７；Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８の選択が不可能となる。

このように構成することで、前記接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８に、接地電位から、たとえば２（Ｖ）の浮きが生じた場合、ダイオードＤ１１〜Ｄ８１の順方向電圧Ｖ_Fを０．７（Ｖ）とすると、各トランジスタＱ１〜Ｑ８のベースに印加される電圧は２．７（Ｖ）となってしまい、そのエミッタに印加される電源電圧ＶＤＤが３．３（Ｖ）であると、前記入力回路１１の場合、ベース−エミッタ間電圧Ｖ_BEに０．６（Ｖ）しか確保できず、トランジスタＱ１〜Ｑ８がオンしない可能性があるのに対して、この入力回路２１では、前記トランジスタＱ０１，Ｑ０２からハイレベルＶｃｃを与えることで、そのような誤動作が生じることはなく、正確に選択された接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８の状態を判定することができる。

また、このような手法は、上述のようにマイクロコンピュータ２２への電源電圧ＶＤＤが低い場合だけでなく、制御用のＩ／ＯポートＰ０１，Ｐ０２に多くのトランジスタが並列に接続されている場合にも適用することができる。以下、図３を用いて詳しく説明する。

図３は、前記入力回路１１の１チャネル分（接点入力端ＩＮ１に関する部分）だけを抜き出して示す電気回路図である。この図３で示すように、トランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧Ｖ_BEを０．７（Ｖ）、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖ_CEを０．３（Ｖ）、ダイオードＤ１１，Ｄ１２の順方向電圧Ｖ_Fを０．７（Ｖ）とし、たとえば抵抗Ｒ１１，Ｒ１の抵抗値をそれぞれ４７（ｋΩ）とすると、トランジスタＱ１のエミッタ電流Ｉ_Eおよびベース電流Ｉ_Bは、それぞれ下式のようになる。

Ｉ_E＝｛５−（０．３＋０．７）｝／４７×１０³≒０．０９（ｍＡ）
Ｉ_B＝｛５−（０．７＋０．７）｝／４７×１０³≒０．０８（ｍＡ）
したがって、入力回路１１のように、トランジスタＱ１〜Ｑ８のエミッタ電流を供給する場合、マイクロコンピュータ１２のＩ／ＯポートＰ０１，Ｐ０２は、１チャネル当り０．１７（ｍＡ）の電流駆動能力が必要となる。したがって、４チャネルで０．６８（ｍＡ）８チャネルで１．３６（ｍＡ）となり、マイクロコンピュータ１２の電流供給能力を超えてしまうと、動作不良を起こすことになる。このような場合にも、マイクロコンピュータ２２で直接トランジスタＱ１〜Ｑ８を駆動するのではなく、前記トランジスタＱ０１，Ｑ０２を介挿し、ハイレベルＶｃｃの電源から電源供給を行うことで、前記動作不良を確実に抑制することができる。

本発明の入力回路１１，２１は、前述のように、ランプ、ワイパモータ、熱線などの大電力の負荷が直に接続される接点入力端ＩＮ１〜ＩＮ８の接点入力を判定するのに好適であり、特に車載用の電子制御装置に好適である。

なお、マイクロコンピュータ１２の出力ポートおよび入力ポートは、Ｐ０１，Ｐ０２；Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれ２つおよび４つに限らず、たとえば合計で５０ポート以上などのようにさらに多く設けられていてもよく、それらの共用チャネル数も、４チャネルおよび２チャネルに限らず、３チャネルや５チャネルなどの他のチャネル数であってもよく、あるいは一部の接点入力は入力ポートに直結されるなど、ポート数、共用チャネル数および接続態様は、任意に選ばれてもよいことは言うまでもない。また、本発明は、マイクロコンピュータに限らず、ＡＳＩＣやＤＳＰなどの多数の入力ポートを有する半導体素子に好適に実施することができる。

本発明の実施の一形態に係る入力回路をマイクロコンピュータの入力段に備えて成る電子制御装置のブロック図である。 本発明の実施の他の形態に係る入力回路をマイクロコンピュータの入力段に備えて成る電子制御装置のブロック図である。 図１で示す入力回路を１チャネル分だけ抜き出して示す電気回路図である。 従来技術の入力回路をマイクロコンピュータの入力段に備えて成る電子制御装置のブロック図である。

符号の説明

１１，２１ 入力回路
１２，２２ マイクロコンピュータ（マイクロコンピュータ）
Ｂ バッテリ
Ｄ１１〜Ｄ８１，Ｄ１２〜Ｄ８２ ダイオード
ＩＮ１〜ＩＮ８ 接点入力端
Ｌ ランプ負荷
Ｐ０１，Ｐ０２；Ｐ０１’，Ｐ０２’ Ｉ／Ｏポート
Ｐ１〜Ｐ４ Ｉ／Ｏポート（入力ポート）
Ｑ１〜Ｑ８ トランジスタ（第１のトランジスタ）
Ｑ０１，Ｑ０２ トランジスタ（第２のトランジスタ）
Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗（電流−電圧変換抵抗）
Ｒ５〜Ｒ８ 抵抗
Ｒ１１〜Ｒ８１ 抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ８ スイッチ

Claims (3)

1. マイクロコンピュータの出力ポートからの選択出力によって、複数チャネルの接点入力で前記マイクロコンピュータの入力ポートを共用するための入力回路において、
   前記接点入力毎に設けられ、前記接点入力にベースが接続され、エミッタに前記選択出力が与えられる第１のトランジスタと、
   前記共用されるチャネルの第１のトランジスタのコレクタが共通に一方の端子に接続され、他方の端子が接地される抵抗とを含み、
   前記抵抗の一方の端子の電圧を前記マイクロコンピュータの入力ポートに取込むことを特徴とする入力回路。
2. 前記マイクロコンピュータの出力ポートにベースが接続され、エミッタが電源に接続され、コレクタが前記第１のトランジスタのコレクタに接続される第２のトランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の入力回路。
3. 前記請求項１または２記載の入力回路をマイクロコンピュータの入力段に備えることを特徴とする電子制御装置。

Images