JP2006208153A - Switch circuit with diagnostic functions - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、稼動中の動作診断が可能な診断機能付スイッチ回路に関するものである。 The present invention relates to a switch circuit with a diagnosis function capable of performing operation diagnosis during operation.
電圧を負荷に供給する等の回路において、供給電圧と負荷との間に、接点スイッチを用いたスイッチ回路を設け、通常時はオン(ON)状態であるが、まれに発生する緊急事態等ではオフ(OFF)状態にするようにしたものがある。このようなスイッチ回路では、緊急事態等でオフ(OFF)状態にすべきときに、スイッチがON状態に固着されたままでOFF状態に切換えできないときは、事前にその異常を検知し、しかるべき対応がとれるようにするための自己診断機能を有するものがある。 In a circuit for supplying voltage to a load, etc., a switch circuit using a contact switch is provided between the supply voltage and the load, and it is normally on (ON), but in rare emergency situations, etc. Some are in an off state. In such a switch circuit, when it should be turned off in an emergency situation, etc., if the switch is stuck in the ON state and cannot be switched to the OFF state, the abnormality is detected in advance and an appropriate countermeasure is taken. Some have a self-diagnostic function for taking care of.
この種のスイッチ回路に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。 Prior art documents related to this type of switch circuit include the following.
図3は特許文献1に記載の診断回路に同等な従来のスイッチ回路の一例を示す構成図である。このスイッチ回路は、2組のc接点リレー(以下単にリレーという)1と2、各リレーを制御する制御回路3と、各リレーのb接点にそれぞれ接続された抵抗R1とR2、この抵抗R1とR2に発生する電圧レベルを診断する診断回路4から構成される。なお、診断回路4は前記制御回路3の動作に同期して動作するように構成されている。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional switch circuit equivalent to the diagnostic circuit described in Patent Document 1. In FIG. This switch circuit includes two sets of c-contact relays (hereinafter simply referred to as relays) 1 and 2, a
このスイッチ回路は、電圧Eボルト(以下ボルトをVと表記する)の直流電源10の高圧側と負荷11の間に挿入接続される。なお、直流電源10の低圧側と、負荷11の他端および前記抵抗R1とR2の他端は共通接続されている。
This switch circuit is inserted and connected between the
このような構成において、通常時は、制御回路3の制御により、リレー1,2のc接点(共通接点)は共にa接点側にオン(ON)している。診断時は、制御回路3の制御により、リレー1,2を1点ずつb接点側にONさせる。リレー1,2を同時にb接点側にONにはしない。
スイッチ回路が正常であれば、診断回路4では、a接点側ON時には0V、b接点側へONしたときには当該リレー側に接続された抵抗(R1またはR2)に生じる所定電圧が観測できる。診断回路4は、抵抗に生じた所定電圧値が異常であればリレーの異常と診断し、対応した処置、例えば表示や警報出力を行う。
In such a configuration, normally, the c contacts (common contacts) of the
If the switch circuit is normal, the diagnostic circuit 4 can observe a predetermined voltage generated in the resistor (R1 or R2) connected to the relay side when the a contact side is ON and 0V, and when the b contact side is ON. The diagnostic circuit 4 diagnoses that the relay is abnormal if the predetermined voltage value generated in the resistance is abnormal, and performs corresponding measures such as display and alarm output.
しかし、このような従来のスイッチ回路では次のような課題がある。
(1)リレーの使用に下記のようなデメリットがある。
・実装面積や体積が大であり、チャタリングが発生し、消費電力が大である。
・寿命があり、使用温度範囲が狭く、信頼性が低い。
・動作速度が遅い。
・価格が高い。
(2)リレーが動作することは診断できるが、b接点側に正常に接触しているかどうかが不明確である。
However, such a conventional switch circuit has the following problems.
(1) The use of relays has the following disadvantages.
・ Mounting area and volume are large, chattering occurs, and power consumption is large.
-It has a lifetime, a narrow operating temperature range, and low reliability.
・ Operation speed is slow.
·Price is high.
(2) Although it can be diagnosed that the relay operates, it is unclear whether or not the b contact side is normally touched.
本発明の目的は、このような課題を解消するものであり、リレーに代えてFETスイッチを用いることにより上記課題を解消し、スイッチの状態も常時監視することが可能な診断機能付スイッチ回路を提供することにある。 An object of the present invention is to solve such a problem. A switch circuit with a diagnostic function which can solve the above problem by using an FET switch instead of a relay and can always monitor the state of the switch is provided. It is to provide.
このような課題を達成するために、本発明の請求項1に記載の発明は、
直流電圧の供給側とこの直流電圧を受ける受信側の間に接続されるスイッチ回路であって、
直列に接続した2つのFETスイッチを2系統有するFETスイッチ部と、
前記FETスイッチ部を、通常時は2系統共にONにし、診断時は1系統単位でOFFにする制御回路と、
前記直列接続したFET間とGNDとの間に接続した診断用の抵抗と、
前記制御回路の動作状態を認識して、前記診断用の抵抗の電圧レベルを検出し、通常時は前記FETスイッチ部に印加されている電圧が検出されるとき、また診断時は0Vが検出されるときを、それぞれ正常と判定し、それ以外の電圧レベルが検出されるときは異常と判定する診断回路
を備えたことを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention provides:
A switch circuit connected between a DC voltage supply side and a reception side receiving the DC voltage,
An FET switch unit having two systems of two FET switches connected in series;
A control circuit for turning on the FET switch part in both normal systems and turning off in one system unit at the time of diagnosis,
A diagnostic resistor connected between the series-connected FETs and GND;
Recognizing the operating state of the control circuit and detecting the voltage level of the diagnostic resistor, 0V is detected when the voltage applied to the FET switch section is detected during normal times and during diagnosis. A diagnostic circuit is provided that determines that each time is normal and determines that it is abnormal when any other voltage level is detected.
このような構成により次のような効果が発揮される。すなわち、実装面積や体積が小さく、チャタリングが発生せず、消費電力が小さく、また、寿命が長く、使用温度範囲が広く、信頼性が高い。また安価であり、動作速度が速い。さらに、スイッチの状態も常時監視することができる。 With such a configuration, the following effects are exhibited. That is, the mounting area and volume are small, chattering does not occur, power consumption is small, life is long, the operating temperature range is wide, and reliability is high. It is also inexpensive and has a high operating speed. Furthermore, the state of the switch can be constantly monitored.
請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の診断機能付スイッチ回路において、
前記直列に接続した各2つのFETスイッチは、ソース極同士を接続したNチャンネル同士、およびPチャンネルのMOSFETであり、
この2系統の前記MOSFETと前記制御回路間に、絶縁用のフォトMOSドライバがそれぞれ接続されたことを特徴とする。
The invention described in
In the switch circuit with a diagnostic function according to claim 1,
Each of the two FET switches connected in series is an N-channel MOSFET in which source electrodes are connected to each other, and a P-channel MOSFET.
An insulating photoMOS driver is connected between the two systems of the MOSFET and the control circuit.
このような構成によれば、FETに存在する既成ダイオードの向きが逆向きにでき、電流の回り込みをなくし、診断の検出率を上げることができる。 According to such a configuration, the direction of the existing diode existing in the FET can be reversed, current wraparound can be eliminated, and the diagnostic detection rate can be increased.
この場合、請求項3のように、前記FETスイッチ部と前記フォトMOSドライバを一体化したフォトMOSリレーを使用することもできる。
また、請求項4のように、前記診断用の抵抗の接続基準を、前記GNDではなく、前記電圧の供給側へ接続するようにもできる。
また、請求項5のように、前記診断用の抵抗は、複数にして分圧できるように構成することができる。これにより診断回路の動作電圧を小さくすることができる。
In this case, as in
According to a fourth aspect of the present invention, the connection reference for the diagnostic resistor can be connected to the voltage supply side instead of the GND.
According to a fifth aspect of the present invention, the diagnosis resistor can be configured to be divided into a plurality of resistors. As a result, the operating voltage of the diagnostic circuit can be reduced.
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
実装面積や体積が小さく、チャタリングが発生せず、消費電力が小さく、また、寿命が長く、使用温度範囲が広く、信頼性が高い。また安価であり、動作速度も速く、さらに、スイッチの状態も常時監視することができる。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
Small mounting area and volume, no chattering, low power consumption, long life, wide temperature range, and high reliability. In addition, it is inexpensive, has a high operating speed, and can constantly monitor the state of the switch.
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係る診断機能付スイッチ回路の一実施例を示す構成図である。図1において図3と異なる所は、FETスイッチの部である。なお、図3と同一の構成要素についてはその説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a switch circuit with a diagnostic function according to the present invention. 1 is different from FIG. 3 in the FET switch portion. The description of the same components as those in FIG. 3 is omitted.
FETスイッチ部は、従来のリレー1,2に代わるもので、直列に接続した2つのFETスイッチを2系統有する。1組は直列接続された2つのスイッチSW11とSW12であり、他の1組は直列接続された2つのスイッチSW21とSW22である。そしてこの2組のスイッチは、並列接続されている。
抵抗R1はスイッチSW11とSW12の共通接続点に、また抵抗R2はスイッチSW21とSW22の共通接続点に、それぞれ接続されている。
The FET switch unit replaces the
The resistor R1 is connected to the common connection point of the switches SW11 and SW12, and the resistor R2 is connected to the common connection point of the switches SW21 and SW22.
このような構成における動作を次に説明する。スイッチSW11とSW12の組と、スイッチSW21とSW22の組とは、通常時は共にONである。このとき、抵抗R1とR2の電圧レベルは診断回路4にて測定される。
診断時は、スイッチSW11とSW12、またはSW21とSW22のいずれか一方を、OFFにする。OFFにした方のスイッチに接続されている抵抗(R1またはR2)の電圧レベルは0Vとなり、診断回路4にて観測される。
The operation in such a configuration will be described next. The group of switches SW11 and SW12 and the group of switches SW21 and SW22 are both ON in normal times. At this time, the voltage levels of the resistors R1 and R2 are measured by the diagnostic circuit 4.
At the time of diagnosis, one of the switches SW11 and SW12 or SW21 and SW22 is turned off. The voltage level of the resistor (R1 or R2) connected to the switch that is turned OFF becomes 0V, and is observed by the diagnostic circuit 4.
上記スイッチのON固着時あるいはOFF固着時に、上記以外の電圧レベルが観測されれば、それは故障が発生したことを意味し、診断回路4は測定電圧からその故障発生を検出することができる。 If a voltage level other than the above is observed when the switch is fixed to ON or OFF, this means that a failure has occurred, and the diagnostic circuit 4 can detect the occurrence of the failure from the measured voltage.
なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.
例えば、図2に示すような構成としてもよい。図1の構成と異なるところは、フォトMOSドライバを使用することにより、スイッチ部と制御回路3間を絶縁した点である。
For example, it is good also as a structure as shown in FIG. A difference from the configuration of FIG. 1 is that a photo MOS driver is used to insulate the switch unit from the
この場合、スイッチSW11とSW12はN型MOSFET同士、SW21とSW22もN型MOSFET同士である。なお、すべてのスイッチがP型、あるいはスイッチSW11とSW12はN型でSW21とSW22がP型同士、またはその逆にしてもよい。
そして直列接続のFET(SW11とSW12、およびSW21とSW22)はソース・ドレインの向きが逆になるようにソース極同士を接続し、FETに存在する既成ダイオードの向きが逆向きになるようにする。これにより、電流の回り込みをなくし、診断の検出率を上げることができる。
また、診断用の各抵抗を、図示のように、それぞれ2つにして分圧することにより、診断回路4の動作電圧を小さくすることもできる。
In this case, the switches SW11 and SW12 are N-type MOSFETs, and SW21 and SW22 are also N-type MOSFETs. Note that all switches may be P-type, or switches SW11 and SW12 may be N-type, and SW21 and SW22 may be P-type or vice versa.
The series-connected FETs (SW11 and SW12, and SW21 and SW22) are connected to each other so that the directions of the source and drain are reversed, so that the direction of the existing diode in the FET is reversed. . As a result, current wraparound can be eliminated and the diagnostic detection rate can be increased.
Further, the operating voltage of the diagnostic circuit 4 can be reduced by dividing each of the diagnostic resistors into two as shown in the figure.
また、図1および図2における診断抵抗R1とR2(またはR12とR22)の基準はGNDに限るものではなく、例えば、電圧の供給側へ接続してもよい。
また、実施例では、本発明のスイッチ回路の入力には直流電源、出力には負荷が接続された例を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、入力には直流電圧、出力にはその直流電圧を受信する回路や装置であっても構わない。
1 and 2 is not limited to GND, and may be connected to the voltage supply side, for example.
In the embodiment, an example in which a DC power source is connected to the input of the switch circuit of the present invention and a load is connected to the output is used. However, the present invention is not limited to this example. The voltage or output may be a circuit or device that receives the DC voltage.
3 制御回路
4 診断回路
10 直流電源
11 負荷
7、8 フォトMOSドライバ
SW11、SW12、SW21、SW22 スイッチ
R1、R2 抵抗
R11、R12、R21、R22 抵抗
3 Control Circuit 4 Diagnostic Circuit 10
Claims (5)
直列に接続した2つのFETスイッチを2系統有するFETスイッチ部と、
前記FETスイッチ部を、通常時は2系統共にONにし、診断時は1系統単位でOFFにする制御回路と、
前記直列接続したFET間とGNDとの間に接続した診断用の抵抗と、
前記制御回路の動作状態を認識して、前記診断用の抵抗の電圧レベルを検出し、通常時は前記FETスイッチ部に印加されている電圧が検出されるとき、また診断時は0Vが検出されるときを、それぞれ正常と判定し、それ以外の電圧レベルが検出されるときは異常と判定する診断回路
を備え、稼動中の動作診断が可能であることを特徴とする診断機能付スイッチ回路。 A switch circuit connected between a voltage supply side and a reception side receiving the voltage,
An FET switch unit having two systems of two FET switches connected in series;
A control circuit for turning on the FET switch part in both normal systems and turning off in one system unit at the time of diagnosis,
A diagnostic resistor connected between the series-connected FETs and GND;
Recognizing the operating state of the control circuit and detecting the voltage level of the diagnostic resistor, 0V is detected when the voltage applied to the FET switch section is detected during normal times and during diagnosis. A switch circuit with a diagnosis function, characterized in that a diagnosis circuit is provided that determines that each time is normal and determines that it is abnormal when a voltage level other than that is detected, so that operation diagnosis during operation is possible.
前記直列に接続した各2つのFETスイッチは、ソース極同士を接続したNチャンネル同士、またはPチャンネル同士のMOSFETであり、
この2系統の前記MOSFETと前記制御回路間に、絶縁用のフォトMOSドライバがそれぞれ接続された
ことを特徴とする診断機能付スイッチ回路。 In the switch circuit with a diagnostic function according to claim 1,
Each of the two FET switches connected in series is an N channel MOSFET in which source electrodes are connected to each other, or a P channel MOSFET.
A switch circuit with a diagnostic function, wherein an insulating photoMOS driver is connected between the two systems of the MOSFET and the control circuit.
5. The diagnostic function according to claim 1, wherein the diagnostic resistor is configured to be divided into a plurality of voltages so that an operating voltage of the diagnostic circuit can be lowered. Switch circuit.
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