JP2008026025A - 断線検出回路を備えた電源供給回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の電源供給回路における断線検知は、通電オフ時に行うように構成されているので通電オフ時の暗電流増大の原因となったり、負荷に流れる電流値を検出するようにしていたので電流検出回路を別途設ける必要があってコスト高になってしまったりする。
【解決手段】 断線検知回路３を備えた電源供給回路１であって、負荷２１への電源供給を開始する通電オン時に、低定電流源Ｉ１により負荷２１へ電流を流入させ、負荷２１の電圧（出力電圧Ｖｏｕｔ）に基づいて、該負荷２１と電源供給回路１との間の断線検知を断線検知回路３にて行い、その後、外部電源Ｖｃｃから負荷２１へ直接電源供給を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、出力端子と該出力端子に接続される負荷との間の断線を検出する断線検出回路を備えた電源供給回路に関する。

従来から、車載用の電子機器等の負荷に電源を供給する電源供給回路においては、該電源供給回路と該電源供給回路の出力端子に接続される負荷との間の通電ラインの断線の有無を検出する、断線検出回路を設けたものがある。
例えば、負荷の駆動を停止している通電オフ時に、高抵抗等を介して負荷と電源とを接続して、該負荷へ電流を流入させ、負荷にかかる電圧の高低により断線の有無を検出するように構成したものがある。
低インピーダンスの負荷の場合、断線してないときには負荷にかかる電圧は低く現れるが、断線していると高い電圧が検出されるため、適宜値を閾値として設定すれば、閾値以上の電圧が検出された場合に断線が発生していると判断することができる。

また、断線検出回路を備えた電源供給回路としては、負荷を駆動している通電オン時に、該負荷に流れる電流値を検出し、検出した電流値が予め設定された想定値よりも小さい場合には、断線が発生していると判断するものもある。

断線検出回路としては、前述の回路のように、電源供給回路と該電源供給回路の出力端子に接続される負荷との間の通電ラインの断線の有無を検出するものではないが、電源（バッテリー）と、電源供給回路の電源入力端子との間のラインの断線を検出するための断線検出回路が、特許文献１に開示されている。
特開平０８−６８８２０号公報

前述のような電源供給回路が、車載用の電子機器への電源供給回路として用いられる場合、該電子機器の電源となるバッテリーが上がってしまうことを防止したり、該バッテリーが上がるまでの日数をできるだけ長くしたりするためには、通電オフとなる停車時における電源供給回路の消費電力（暗電流）はできるだけ少ないことが望ましい。

しかし、前述のように、通電オフ時に負荷へ電流を流入させて、電源供給回路と負荷との間の断線を検出するように構成した電源供給回路では、断線検出が通電オフ時に常時行われているので、通電オフ時には常に消費電流が発生して、暗電流が増大することとなる。
また、負荷に流れる電流値を検出するように構成した電源供給回路においては、負荷へ電流を流入させて断線を検出するように構成した場合に比べて、電流検出回路を別途設ける必要があり、コスト高になってしまう。

上記課題を解決する断線検出回路を備えた電源供給回路は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、断線検知回路を備えた電源供給回路であって、負荷への電源供給を開始する通電オン時に、低定電流源により負荷へ電流を流入させ、負荷の電圧に基づいて、該負荷と電源供給回路との間の断線検知を断線検知回路にて行い、その後、外部電源から負荷へ直接電源供給を行う。
これにより、前記断線検知回路にて、負荷が接続される電源供給回路の出力電圧をモニタすることで、該電源供給回路の出力端子と負荷との間の断線を検知することが可能となる。
従って、負荷に流れる電流値を検出するように構成した場合のように、電流検出回路を別途設ける必要がなく、簡単な構成で容易に断線検知を行うことが可能となる。
また、断線検知は通電オン時に行われるので、通電オフ時には断線検知回路を遮断して、断線検知を行うための電流消費を無くすことができ、電源供給回路の暗電流を減少させて、車両に搭載されるバッテリーの上がりを抑えることができる。

また、請求項２記載の如く、前記電源供給回路は、外部電源電圧が入力される入力端子と、前記外部電源電圧の入力により起動される断線検出回路と、負荷へ低定電流を印加する低定電流源と、外部電源から負荷への電源供給のオンオフを切り換えるスイッチ部材と、前記スイッチ部材をオン動作させるタイミングを、前記断線検出回路の起動タイミングよりも遅延させる遅延回路とを備える。
これにより、外部電源から負荷への電源供給を行う前に、負荷が接続される電源供給回路の出力電圧を、断線検知回路にてモニタして、電源供給回路の出力端子と負荷との間の断線を検知することが可能となる。
従って、負荷に流れる電流値を検出するように構成した場合のように、電流検出回路を別途設ける必要がなく、簡単な構成で容易に断線検知を行うことが可能となる。
また、断線検知は通電オン時に行われるので、通電オフ時には断線検知回路を遮断して、断線検知を行うための電流消費を無くすことができ、電源供給回路の暗電流を減少させて、車両に搭載されるバッテリーの上がりを抑えることができる。

また、請求項３記載の如く、前記断線検出回路は、負荷の電圧と、予め設定された基準電圧とを比較することにより、該負荷と電源供給回路との間の断線検知を行う。
これにより、負荷として低インピーダンスな車載用電子機器を出力端子に接続した場合、出力端子と負荷との間に断線が生じていないときには、断線検知時に電源供給回路の出力電圧がさほど上昇しないため、断線の有無の判断基準となる基準電位の設定を容易に行うことができる。

本発明によれば、負荷に流れる電流値を検出するように構成した場合のように、電流検出回路を別途設ける必要がなく、簡単な構成で容易に断線検知を行うことが可能となる。
また、通電オフ時には断線検知を行うための電流消費を無くすことができ、電源供給回路の暗電流を減少させて、車両に搭載されるバッテリーの上がりを抑えることができる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

図１に示す電源供給回路１は、入力端子１ａおよび出力端子１ｂを備えており、該入力端子１ａには外部電源Ｖｃｃが起動スイッチＳ１および抵抗Ｒ１を介して接続され、出力端子１ｂにはハーネス２２により車載用の電子機器等の低インピーダンスな負荷２１が接続されている。

前記電源供給回路１は、前記入力端子１ａに接続される入力回路２、外部電源Ｖｃｃから負荷２１へ電源供給するためのスイッチング素子Ｑ１、該スイッチング素子Ｑ１のオンオフを切り換えるスイッチＳ３、出力端子１ｂから負荷２１までの通電ラインとなるハーネス２２の断線を検出するための断線検出回路３、該断線検出回路３を起動させるためのスイッチＳ２、負荷２１のインピーダンスに対して小さい電圧しか発生させない電流源である低定電流源Ｉ１、および該低定電流源Ｉ１と外部電源Ｖｃｃとの間のオンオフを切り換えるスイッチＳ４を備えている。

前記断線検出回路３は、予め設定された所定の基準電位Ｖｒｅｆと、電源供給回路１の出力電圧Ｖｏｕｔとを比較するコンパレータ１１、および前記入力回路２から供給される外部電源Ｖｃｃで電源電圧を遅延させて前記スイッチＳ３へ印加する遅延回路５を備えている。
前記遅延回路５は、例えばタイマー回路や、ＣＲ回路の時定数を用いた遅延回路等にて構成されている。

また、前記スイッチング素子Ｑ１は、例えばＰ−ｃｈ ＭＯＳトランジスタにて構成されており、該スイッチング素子Ｑ１のゲート電極と外部電源Ｖｃｃとの間には抵抗Ｒ２が介装されている。

このように構成される電源供給回路１においては、次のように出力端子１ｂと負荷２１との間の断線を検出するようにしている。
まず、通電オフの状態から前記起動スイッチＳ１をオンして、通電オン状態とする。起動スイッチＳ１をオンすると、電源供給回路１の入力端子に外部電源Ｖｃｃから電源電圧が印加される。

電源電圧が印加されると、前記入力回路２によりスイッチＳ２がオンされて断線検知回路３が起動されるとともに、スイッチＳ４がオンされて低定電流源Ｉ１から負荷２１に定電流が印加されて、断線検出動作が開始される。
また、前記入力回路２により遅延回路５が起動する。
なお、前記スイッチＳ４は、スイッチＳ２がオンしたタイミングと同時か若干遅れたタイミングでオンする。

負荷に定電流が印加されると、前記コンパレータ１１により、負荷２１の電圧と同等の電圧となる電源供給回路１の出力電圧Ｖｏｕｔと、予め設定された所定の基準電位Ｖｒｅｆとが比較され、その比較結果がコンパレータ１１から出力される。
コンパレータ１１からは、前記出力電圧Ｖｏｕｔの値が基準電位Ｖｒｅｆよりも低ければＬｏ信号が出力され、出力電圧Ｖｏｕｔの値が基準電位Ｖｒｅｆ以上であればＨｉ信号が出力される。

断線検知回路３においては、コンパレータ１１からの出力に応じて、出力端子１ｂと負荷２１との間での断線発生を判断する。
具体的には、コンパレータ１１からの出力がＬｏであった場合には、出力端子１ｂと負荷２１との間に断線がない正常な状態と判断し、コンパレータ１１からの出力がＨｉであった場合には、出力端子１ｂと負荷２１との間に断線が発生している状態と判断する。

図２においては、スイッチＳ４がオンして定電流が低定電流源Ｉ１から負荷２１へ印加された状態で、出力電圧Ｖｏｕｔが基準電位Ｖｒｅｆよりも低い値Ｖ１となっているため、断線検知回路３にて断線が発生していない正常な状態と判断される。

断線検知回路３にて断線の有無が判断された後、遅延回路５からの出力によりスイッチＳ３がオンされる。
スイッチＳ３がオンされると、スイッチング素子Ｑ１のゲートに外部電源Ｖｃｃの電源電圧が印加されて該スイッチング素子Ｑ１がオンする。
そして、オンしたスイッチング素子Ｑ１を通じて負荷２１に外部電源Ｖｃｃの電源電圧が印加され、通常の電源供給動作に移行する。

図３に示すように、前述のスイッチＳ４がオンして負荷２１に低定電流源Ｉ１からの定電流が印加される断線検出動作時（スイッチＳ４がオンした後、スイッチＳ３がオンするまでの間）において、出力端子１ｂと負荷２１との間に断線が発生していると、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇して基準電位Ｖｒｅｆ以上の値Ｖ２となる。
これにより、コンパレータ１１からＨｉ信号が出力され、断線検知回路３にて断線の発生が検出される。

特に、負荷２１として低インピーダンスな車載用電子機器を出力端子１ｂに接続すると、出力端子１ｂと負荷２１との間に断線が生じていない場合には、スイッチＳ４をオンした際に出力電圧Ｖｏｕｔがさほど上昇しないため、断線の有無の判断基準となる基準電位Ｖｒｅｆの設定を容易に行うことができる。

このように、本電源供給回路１においては、入力端子１ａに通電オンの信号が入力された（起動スイッチＳ１がオンされた）通電オン時に、断線検知回路３により出力電圧Ｖｏｕｔをモニタすることで、出力端子１ｂと負荷２１との間の断線を検知するように構成している。
従って、負荷に流れる電流値を検出するように構成した場合のように、電流検出回路を別途設ける必要がなく、簡単な構成で容易に断線検知を行うことが可能となっている。

また、断線検知は起動スイッチＳ１がオンされた通電オン時に行うようにしているので、該起動スイッチＳ１がオフされた通電オフ時には、前記スイッチＳ２をオフして断線検知回路３を遮断し、断線検知を行うための電流消費を無くすことができる。
これにより、電源供給回路１の暗電流を減少させることができ、車両に搭載されるバッテリーの上がりを抑えることができる。
なお、本電源供給回路１における断線検知は、前述のごとく低インピーダンスな車載用電子機器等を負荷２１として接続した電源供給回路の場合に、特に有効に行うことができる。

また、電源供給回路１は、次のように構成することもできる。
つまり、図４に示す電源供給回路１は、図１に示した電源供給回路１における低定電流源Ｉ１として、高い抵抗値を有する高抵抗Ｒ３を用いたものである。
このように、高抵抗Ｒ３を用いた場合にも、前記低定電流源Ｉ１と同様に、出力電圧Ｖｏｕｔとして、負荷２１のインピーダンスに対して小さい電圧を発生させることができる。

また、電源供給回路１は、次のように構成することもできる。
つまり、図５に示す電源供給回路１は、図４に示した電源供給回路１におけるスイッチング素子Ｑ１として、Ｎ−ｃｈ ＭＯＳトランジスタを用いたものである。
このように、Ｎ−ｃｈ ＭＯＳトランジスタをスイッチング素子Ｑ１として用いた場合、スイッチング素子Ｑ１を動作させるためには、該スイッチング素子Ｑ１のゲートに外部電源Ｖｃｃよりも高い電圧を印加する必要があるため、本例の電源供給回路１にはチャージポンプＣＰが備えられており、スイッチング素子Ｑ１のゲートに接続されている。

また、チャージポンプＣＰは前記遅延回路５に接続されており、図６の負荷正常時タイミングチャートおよび負荷断線時タイミングチャートに示すように、スイッチＳ４がオンして断線検知回路３にて断線の有無が判断され、遅延時間が経過した後に、該チャージポンプＣＰが遅延回路５により駆動（オン）されるように設定されている。
このように構成することでも、通電オン時に、出力電圧Ｖｏｕｔのモニタにより出力端子１ｂと負荷２１との間の断線を検知し、その後負荷２１への電源供給を行うことができる。

また、電源供給回路１は、次のように構成することもできる。
つまり、図７に示す電源供給回路１は、図１に示した電源供給回路１におけるスイッチング素子Ｑ１をリレーＲＬにて構成したものである。
リレーＲＬはスイッチング素子Ｑ２により動作されるものであり、該スイッチング素子Ｑ２のゲートは前記遅延回路５に接続されている。

本例の電源供給回路１においては、図８の負荷正常時タイミングチャートおよび負荷断線時タイミングチャートに示すように、スイッチＳ４がオンして断線検知回路３にて断線の有無が判断され、遅延時間が経過した後に、遅延回路５からの出力によりスイッチング素子Ｑ２がオンされる。
該スイッチング素子Ｑ２がオンされると、リレーＲＬのコイルＣに電流が流れて該リレーＲＬのスイッチＳ６がオンして、外部電源Ｖｃｃから負荷２１へ電源供給が行われる。
このように構成することでも、通電オン時に、出力電圧Ｖｏｕｔのモニタにより出力端子１ｂと負荷２１との間の断線を検知し、その後負荷２１への電源供給を行うことができる。

断線検知回路を備えた電源供給回路を示す回路図である。 図１に示した電源供給回路の電源オン時における負荷正常時のタイミングチャートを示す図である。 図１に示した電源供給回路の電源オン時における負荷断線時のタイミングチャートを示す図である。 断線検知回路を備えた電源供給回路の第２の実施形態を示す回路図である。 断線検知回路を備えた電源供給回路の第３の実施形態を示す回路図である。 図５に示した電源供給回路の電源オン時における負荷正常時のタイミングチャートおよび負荷断線時のタイミングチャートを示す図である。 断線検知回路を備えた電源供給回路の第４の実施形態を示す回路図である。 図７に示した電源供給回路の電源オン時における負荷正常時のタイミングチャートおよび負荷断線時のタイミングチャートを示す図である。

符号の説明

１ 電源供給回路
１ａ 入力端子
１ｂ 出力端子
２ 入力回路
３ 断線検知回路
５ 遅延回路
１１ コンパレータ
２１ 負荷
２２ ハーネス
Ｉ１ 低定電流源
Ｑ１ スイッチング素子
Ｓ１ 起動スイッチ

Claims (3)

1. 断線検知回路を備えた電源供給回路であって、
   負荷への電源供給を開始する通電オン時に、
   低定電流源により負荷へ電流を流入させ、
   負荷の電圧に基づいて、該負荷と電源供給回路との間の断線検知を断線検知回路にて行い、
   その後、外部電源から負荷へ直接電源供給を行う、
   ことを特徴とする断線検出回路を備えた電源供給回路。
2. 前記電源供給回路は、
   外部電源電圧が入力される入力端子と、
   前記外部電源電圧の入力により起動される断線検出回路と、
   負荷へ低定電流を印加する低定電流源と、
   外部電源から負荷への電源供給のオンオフを切り換えるスイッチ部材と、
   前記スイッチ部材をオン動作させるタイミングを、前記断線検出回路の起動タイミングよりも遅延させる遅延回路とを備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の断線検出回路を備えた電源供給回路。
3. 前記断線検出回路は、負荷の電圧と、予め設定された基準電圧とを比較することにより、該負荷と電源供給回路との間の断線検知を行う、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の断線検出回路を備えた電源供給回路。
   
   

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