JP2008289275A - 電源監視回路 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子のドライバの電源を被監視電源として監視する電源監視回路に関し、複数の電源を被監視電源として監視可能とする。
【解決手段】、ハイサイド側とローサイド側とのスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２）対応のドライバＧＤ１，ＧＤ２の電源ＶＨ１，ＶＬを監視する電源監視回路ＶＰに於いて、被監視電源（ＶＨ１）と異なる電源（ＶＬ）から抵抗Ｒ１１を介して充電し、被監視電源（ＶＨ１）の電圧低下時にダイオードＤ１０と抵抗Ｒ１とを介して、被監視電源側に放電させるコンデンサＣ１１と、このコンデンサＣ１１の端子電圧と基準値とを比較し、被監視電源の電圧低下により、コンデンサＣ１１の放電によって、その端子電圧が基準値より低下した時に警報信号を出力する比較手段（ＣＭＰ）とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチング素子のオン、オフを制御するドライバの電源を監視する電源監視回路に関する。

直流電源に対して電界効果トランジスタ等のスイッチング素子を直列に接続した一つのアームからなるハーフブリッジと、二つ以上のアームからなる単相フルブリッジ、三相フルブリッジ、多相フルブリッジ等の構成が知られており、負荷を直流モータとして正逆転制御を行う場合は、フルブリッジ構成が適用され、又負荷を単相モータとした場合は、ハーフブリッジ又はフルブリッジ構成が適用され、又多相モータとした場合は、多相フルブリッジ構成が適用される。又スイッチング素子として電界効果トランジスタを用いた場合は、その電界効果トランジスタのゲートにゲート電圧を印加してオンとする為のゲートドライバを設ける。

例えば、図８に示す従来例のフルブリッジ構成のスイッチング電源装置に於いて、Ｑ１〜Ｑ４はスイッチング素子としての電界効果トランジスタ、ＧＤ１〜ＧＤ４はゲートドライバ、Ｃ１〜Ｃ３はコンデンサ、Ｌ１，Ｌ２はチョークコイル、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、Ｄ１，Ｄ２はツェナダイオード、ＰＩ１，ＰＩ２はホトカプラ、ＳＰ１，ＳＰ２は電源監視回路、ＬＤはモータ等の負荷、ＤＣＶは直流電源、＋Ｖｃｃ，−Ｖｃｃは直流電源の電圧、ＶＨ１，ＶＨ２はハイサイド側の電源、ＶＬはローサイド側の電源を示し、ハイサイド側とローサイド側との電源の電圧は、例えば、１５Ｖの同一とすることができる。又ハイサイド側の電源ＶＨ１，ＶＨ２は、電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ４のオン、オフに対応して、アース電位に対する電位が変動するから、それぞれ別系統の構成とするものである。又ゲートドライバＧＤ１〜ＧＤ４を制御する制御回路は図示を省略している。

ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１とローサイド側の電界効果トランジスタＱ４とを一方の組とし、又ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ３とローサイド側の電界効果トランジスタＱ２とを他方の組として、図示を省略した制御回路から、ゲートドライバＧＤ１〜ＧＤ４を制御し、一方の組と他方の組とを交互にオン、オフすることにより、負荷ＬＤに単相交流電圧を印加することができる。なお、チョークコイルＬ１，Ｌ２とコンデンサＣ３とはスイッチングにより発生するスイッチング周波数成分を除去するフィルタとして作用するものであり、又直流電源ＤＣＶは、交流電圧を整流回路と平滑化回路とにより整流平滑化して直流電圧を供給できる構成が一般的である。

又ツェナダイオードＤ１，Ｄ２と抵抗Ｒ１，Ｒ２とホトカプラＰＩ１，ＰＩ２の発光素子（発光ダイオード）とを直列にして、ゲートドライバＧＤ１，ＧＤ３と並列に接続し、ホトカプラＰＩ１，ＰＩ２の受光素子（ホトトランジスタ）と電源監視回路ＳＰ１，ＳＰ２とを直列に接続し、電源監視回路ＳＰ１により、ゲートドライバＧＤ１の電源ＶＨ１の状態を監視し、電源監視回路ＳＰ２により、ゲートドライバＧＤ３の電源ＶＨ２の状態を監視する。例えば、ゲートドライバＧＤ１の電源ＶＨ１が正常であると、ツェナダイオードＤ１と抵抗Ｒ１とを介してホトカプラＰＩ１の発光素子に電流が流れて発光し、その受光素子を介して電源監視回路ＳＰ１に電源ＶＬからの電流が入力されるから、電源監視回路ＳＰ１は、ゲートドライバＧＤ１の電源ＶＨ１は正常と判定する。この電源ＶＨ１の電圧が低下し、ツェナダイオードＤ１のツェナ電圧以下となると、ホトカプラＰＩ１はオフ状態となり、電源監視回路ＳＰ１は、ゲートドライバＧＤ１の電源ＶＨ１の異常と判定し、図示を省略した制御回路に電源異常検出信号を入力し、各ゲートドライバＧＤ１〜ＧＤ４の駆動制御を停止する。又電源監視回路ＳＰ２による電源ＶＨ２の監視についても同様の動作を行うものである。

又フルブリッジ接続のハイサイド側のＭＯＳトランジスタのオン抵抗を低減する為に、ゲートに印加するゲート電圧を昇圧して印加する第１の昇圧回路と、この第１の昇圧回路の電源電圧を監視し、電源電圧が低い時に、第１の昇圧回路に電源電圧を入力する為の保護用ＭＯＳトランジスタのゲートに印加するゲート電圧を、その保護用ＭＯＳトランジスタのオン抵抗を低減する為に昇圧する第２の昇圧回路と、電源電圧を監視して、電源電圧が高い時は、第２の昇圧回路の動作を停止させ、電源電圧が低い時は、第２の昇圧回路を動作させる電源電圧監視回路とを備えたスイッチング回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。又直流モータの正逆転制御及び速度制御を行うフルブリッジ接続のＭＯＳトランジスタのハイサイド側のＭＯＳトランジスタのゲートに、ゲート電圧を印加する為の昇圧回路と、直流モータに印加される電圧を監視して障害検出を行う手段も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−８４０５５号公報 特開２０００−１２５５８６号公報

従来のハーフブリッジ接続、フルブリッジ接続、多相フルブリッジ接続のハイサイド側のゲートドライバの電源は、ローサイド側のスイッチング素子がオンとなった時とオフとなった時とに於ける接地電位に対する電位が変化するから、ハイサイド側のゲートドライバの電源はそれぞれ独立的に設けられている。従って、図８に示すように、ハイサイド側のゲートドライバＧＤ１，ＧＤ３の電源ＶＨ１，ＶＨ２対応に電源監視回路ＳＰ１，ＳＰ２を設けなければならないもので、多相フルブリッジ接続構成の場合は、多数の電源監視回路を設ける必要があるから、コストアップとなる問題があった。

本発明は、前述の従来の問題点を解決することを目的とし、比較的簡単な構成により、複数の電源に対しても１個の電源監視回路により監視を可能とするものである。

本発明の電源監視回路は、ハイサイド側とローサイド側とのスイッチング素子対応のドライバの電源を監視する電源監視回路に於いて、被監視電源と異なる電源から抵抗を介して充電し、被監視電源の電圧低下時にダイオードと抵抗とを介して、被監視電源側に放電させるコンデンサと、このコンデンサの端子電圧と基準値とを比較して、端子電圧が基準値より低下した時に警報信号を出力する比較手段とを備えている。

又前記コンデンサに第１の抵抗を介して充電する充電用の電源に、第２の抵抗を介して接続して、被監視電源の正常時にオン状態、電圧低下時にオフ状態として警報信号を出力する比較手段を構成するシャントレギュレータと、コンデンサの端子電圧を分圧してシャントレギュレータのリファレンスに入力する第３の抵抗とを含む構成を備えることができる。

又前記ハイサイド側とローサイド側とのスイッチング素子対応のハイサイド側ドライバ用のハイサイド側電源とローサイド側ドライバ用のローサイド側電源との前記ハイサイド側電源に、放電用の抵抗とダイオードとを介して前記コンデンサに接続し、ローサイド側電源に充電用の抵抗を介して前記コンデンサに接続した構成を備えることができる。

又複数のハイサイド側と複数のローサイド側とのスイッチング素子対応のハイサイド側電源とローサイド側電源との複数の前記ハイサイド側電源に、それぞれ放電用の抵抗とダイオードとを介して前記コンデンサに接続し、複数の前記ローサイド側電源を共通に前記コンデンサの充電用の電源とした構成を備えることができる。

ハイサイド側の電源とローサイド側の電源とを被監視電源として同一の電源監視回路により監視することが可能であり、又複数のハイサイド側の電源をそれぞれ被監視電源として、同一の電源監視回路により監視することも可能であり、更に、複数のハイサイド側電源と複数のローサイド側電源とをそれぞれ被監視電源として監視することができ、経済的に被監視電源の電圧低下となる異常状態を検出することが可能である。

本発明の電源監視回路は、図１を参照して説明すると、ハイサイド側とローサイド側とのスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２）対応のドライバＧＤ１，ＧＤ２の電源ＶＨ１，ＶＬを監視する電源監視回路ＶＰに於いて、被監視電源（ＶＨ１）と異なる電源（ＶＬ）から抵抗Ｒ１１を介して充電し、被監視電源の電圧低下時にダイオードＤ１０と抵抗Ｒ１とを介して、被監視電源側に放電させるコンデンサＣ１１と、このコンデンサＣ１１の端子電圧と基準値とを比較して、端子電圧が基準値より低下した時に警報信号を出力する比較手段（ＣＭＰ）とを備えている。

図１は、本発明の実施例１の要部説明図であり、ハーフブリッジ接続の場合を示し、Ｑ１，Ｑ２はスイッチング素子としての電界効果トランジスタ、ＧＤ１，ＧＤ２はゲートドライバ、Ｄ１０はダイオード、ＶＰは電源監視回路、ＤＣＶは直流電源、＋Ｖｃｃ，−Ｖｃｃは直流電源の電圧、ＶＨ１はハイサイド側の電源、ＶＬはローサイド側の電源、Ｒ１，Ｒ１１〜Ｒ１３は抵抗、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１はコンデンサ、ＣＭＰは比較回路、Ｖｒｅｆは基準電圧、ＡＬＭは警報信号を示す。なお、単相交流電圧を供給する負荷及びゲートドライバＧＤ１，ＧＤ２を制御する制御回路は図示を省略している。

電源監視回路ＶＰは、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３とコンデンサＣ１１と比較回路ＣＭＰとを主要部とし、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３の直列回路に電源ＶＬの電圧を印加し、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３に対して並列にコンデンサＣ１１を接続し、このコンデンサＣ１１を、電源ＶＬの電圧により抵抗Ｒ１１を介して充電する構成とし、コンデンサＣ１１の充電電圧が、被監視電源のハイサイド側電源ＶＨ１の電圧低下時に、ハイサイド側電源ＶＨ１方向に放電するように抵抗Ｒ１とダイオードＤ１０とを介して、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の接続点とハイサイド側電源ＶＨ１とを接続する。又コンデンサＣ１１の端子電圧を抵抗Ｒ１２，Ｒ１３により分圧して、比較回路ＣＭＰにより基準電圧Ｖｒｅｆと比較する構成とする。なお、ダイオードＤ１０は、ハイサイド側電源ＶＨ１が正常な場合、逆極性の電圧が印加される極性とし、コンデンサＣ１１に対して充電抵抗となる抵抗Ｒ１１より、放電抵抗となる抵抗Ｒ１を小さい値とする。即ち、充電時定数に比較して放電時定数を小さくする。

被監視電源のハイサイド側電源ＶＨ１が正常な場合は、ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１がオン、ローサイド側の電界効果トランジスタＱ２がオフの時、及びハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１がオフ、ローサイド側の電界効果トランジスタＱ２がオンの時の何れの状態に於いても、電源ＶＨ１の電位は、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の接続点の電位より高い状態となり、ダイオードＤ１０には逆極性の電圧が印加される状態となるから、電源監視回路ＶＰは、このダイオードＤ１０によってハイサイド側電源ＶＨ１から切り離された状態となる。又コンデンサＣ１１の端子電圧と基準値とを比較する比較手段としての比較回路ＣＭＰは、コンデンサＣ１１の充電電圧を抵抗Ｒ１２，Ｒ１３により分圧した抵抗Ｒ１３の両端の電圧と基準電圧とを比較する場合を示し、ハイサイド側電源ＶＨ１が正常の場合、コンデンサＣ１１は、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の直列回路の抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の両端の電圧に充電された状態となり、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３により分圧された抵抗Ｒ１３の両端の電圧と予め設定した基準電圧Ｖｒｅｆとを比較回路ＣＭＰにより比較し、基準電圧より高い場合には警報信号ＡＬＭは出力されない。

ハイサイド側電源ＶＨ１の異常により電圧が低下すると、ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１がオン、ローサイド側の電界効果トランジスタＱ２がオフの時は、ハイサイド側電源ＶＨ１の電位は、少なくとも直流電源ＤＣＶの電圧＋Ｖｃｃ以上となるが、ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１がオフ、ローサイド側の電界効果トランジスタＱ２がオンの時は、ハイサイド側電源ＶＨ１の電位は、ローサイド側の電位−Ｖｃｃに対するものとなり、正常な場合に比較して低くなって、コンデンサＣ１１の端子電圧より低下すると、ダイオードＤ１０には順方向の電圧が印加されることになり、コンデンサＣ１１から抵抗Ｒ１とダイオードＤ１０とを介してハイサイド側電源ＶＨ１に放電電流を流すことになる。この場合、コンデンサＣ１１の放電時定数が充電時定数より小さい値の場合、放電電流によってコンデンサＣ１１の端子電圧は低下し、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３により分圧された抵抗Ｒ１３の両端の電圧も低下して、基準電圧以下となると、比較回路ＣＭＰから警報信号ＡＬＭを送出する。この警報信号ＡＬＭは、図示を省略した制御回路等に送出することにより、ゲートドライバＧＤ１，ＧＤ２の制御を停止する。

又電源監視回路ＶＰの電源ＶＬの電圧が低下した場合は、コンデンサＣ１１の端子電圧もそれに伴って低下し、抵抗Ｒ１３の両端の電圧も低下するから、比較回路ＣＭＰから警報信号ＡＬＭを送出することになる。従って、この電源監視回路ＶＰの電源ＶＬと、ローサイド側のゲートドライバＧＤ２の電源ＶＬとを共通とすることにより、電源監視回路ＶＰは、ハイサイド側電源ＶＨ１と、ローサイド側電源ＶＬとの両方を被監視電源として監視することができる。なお、電源監視回路ＶＰの比較回路ＣＭＰは、原理的には、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３により分圧した電圧を基準電圧と比較する構成ではなく、コンデンサＣ１１の端子電圧（抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の直列回路の両端の電圧）と基準電圧とを比較する構成とすることも可能である。又警報信号ＡＬＭの論理レベルは、図示を省略した制御回路の構成に対応して、ローレベル又はハイレベルに選定することができる。又電源監視回路ＶＰは、ダイオードＤ１０と抵抗Ｒ１とを含めた構成とするも可能である。

図２は、本発明の実施例２の要部説明図であり、図１と同一符号は同一名称部分を示し、Ｒ１４は抵抗、Ｍ１１はシャントレギュレータを示す。この実施例２の電源監視回路ＶＰのシャントレギュレータＭ１１は、前述の実施例１の比較回路ＣＭＰの機能と同様に、コンデンサＣ１１の端子電圧が低下した時に、オフとなって、ハイレベルの警報信号ＡＬＭを出力し、電源ＶＨ１，ＶＬが正常な場合は、シャントレギュレータＭ１１が、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２による分圧電圧でオン状態となり、ローレベルのノーマル状態を示すものとなる。この実施例２に於いても、シャントレギュレータＭ１１のリファレンスに入力する電圧を、シャントレギュレータＭ１１の特性に対応して、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３により分圧することなく、コンデンサＣ１１の端子電圧とすることができる。又ハイサイド側電源ＶＨ１とローサイド側電源ＶＬとを被監視電源として監視することも可能である。

図３は、本発明の実施例３の要部説明図であり、図１及び図２の同一符号は同一名称部分を示し、ＰＣはホトカプラを示す。なお、図１及び図２に於ける電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２は、スイッチ構成として示し、それと並列のダイオードは、電界効果トランジスタの寄生ダイオードを示す。なお、ダイオードＤ１０と抵抗Ｒ１とを電源監視回路ＶＰの構成に含ませることができる。又コンデンサＣ１１に対する充電用の抵抗Ｒ１１の値よりも、放電用としての抵抗Ｒ１の値を小さくする。又図示を省略した負荷に対して、電界効果トランジスタＱ１がオン、電界効果トランジスタＱ２がオフの時、出力電流が矢印方向に流れ、反対に、電界効果トランジスタＱ１がオフ、電界効果トランジスタＱ２がオンの時、出力電流が矢印の反対方向に流れる場合について説明する。

又電源監視回路ＶＰは、図２に於けるシャントレギュレータＭ１１と直列にホトカプラＰＣを設けた構成を有し、ハイサイド側電源ＶＨ１及びローサイド側電源ＶＬを被監視電源とし、それらの両方が正常な場合は、コンデンサＣ１１に電源ＶＬの電圧により、抵抗Ｒ１１を介して充電電流ｉ１が流れるが、ハイサイド側電源ＶＨ１の電圧低下の場合は、コンデンサＣ１１から抵抗Ｒ１とダイオードＤ１０とを介して放電電流ｉ２が流れる。又電源ＶＨ１，ＶＬが正常な場合は、シャントレギュレータＭ１１に抵抗Ｒ１４を介して電流が流れ、ホトカプラＰＣはオン状態となり、警報信号ＡＬＭはローレベルとなり、正常状態を示すが、電圧低下の異常状態の場合は、シャントレギュレータＭ１１はオフ状態となるから、ホトカプラＰＣもオフ状態となり、ハイレベルの警報信号ＡＬＭが図示を省略した制御回路等に入力され、ゲートドライバＧＤ１，ＧＤ２の制御が停止される。以下図示のように、各部の電圧ｖ１〜ｖ５と警報信号（アラーム信号）ＡＬＭとについて、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のオン、オフ動作と、電源ＶＨ１，ＶＬの電圧正常時と電圧低下時とについて、図４、図５及び図６を参照して説明する。

図４は、ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１がオンの時に、矢印方向に出力電流が流れる場合の各部の電圧ｖ１〜ｖ４と警報信号ＡＬＭとを、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のオン、オフに従った電源ＶＨ１正常時の状態（１），（２），（３）と、これらの状態（１），（２），（３）に対応する電源ＶＨ１の電圧低下時の状態（１ｘ），（２ｘ），（３ｘ）とを示す。状態（１）及び状態（１ｘ）は、Ｑ１−ＯＮ，Ｑ２−ＯＦＦとして示すように、ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１がオン、ローサイド側の電界効果トランジスタＱ２がオフ、状態（２）及び状態（２ｘ）は、ハイサイド側とローサイド側との電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２がオフ、状態（３）及び状態（３ｘ）は、Ｑ１−ＯＦＦ，Ｑ２−ＯＮとして示すように、ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１がオフ、ローサイド側の電界効果トランジスタＱ２がオンの場合を示し、それぞれの状態に於ける各部の電圧関係を示す。

状態（１）に於いては、ハイサイド側電界効果トランジスタＱ１オン、ローサイド側電界効果トランジスタＱ２オフであるから、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２の接続点の接地電位ＧＮＤに対する電圧ｖ１は、直流電源ＤＣＶの電圧Ｖｃｃとなる。又ハイサイド側電源ＶＨ１の電圧によるゲートドライバＧＤ１の両端の電圧ｖ２は、所定の値に維持されている。又ゲートドライバＧＤ１の電源ＶＨ１側の接地電位ＧＮＤ（０Ｖ）に対する電圧ｖ３は、ｖ１＋ｖ２となる。又電源監視回路ＶＰのコンデンサＣ１１の両端の電圧ｖ４は、ローサイド側電源ＶＬの電圧ｖ５により抵抗Ｒ１１を介して充電電流ｉ１により充電され、一定の正常レベルに維持される。又警報信号ＡＬＭは、ホトカプラＰＣがオン状態となるから、ローレベルでノーマル状態を示している。

又状態（２）に於いては、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２がオフであるから、電界効果トランジスタＱ２の寄生ダイオードにより、電圧ｖ１は接地電位ＧＮＤ（０Ｖ）となり、又電圧ｖ３は、電圧ｖ２と略等しくなる。又電圧ｖ２，ｖ４及び警報信号ＡＬＭは前の状態を継続する。又状態（３）に於いては、電界効果トランジスタＱ１オフ、電界効果トランジスタＱ２オンであるから、状態（２）と同一の電圧ｖ１〜ｖ４及び警報信号ＡＬＭの状態を継続する。

ハイサイド側電源ＶＨ１の電圧ｖ２が低下しはじめた状態（３ｘ）に於いて、ｖ３＜ｖ４となると、ダイオードＤ１０に順方向の電圧が印加されるので、コンデンサＣ１１から抵抗Ｒ１とダイオードＤ１０とを介して放電電流ｉ２が流れる。この時、抵抗Ｒ１１を介して電源ＶＬからコンデンサＣ１１の充電電流ｉ１が流れているが、放電時定数を小さく設定しておくことにより、コンデンサＣ１１の端子電圧ｖ４が低下し、シャントレギュレータＭ１１の閾値以下となると、ホトカプラＰＣはオフ状態となり、警報信号ＡＬＭはハイレベルのアラーム状態となる。

次の状態（２ｘ）に於いても同様の状態が継続し、次の状態（１ｘ）に於いては、電圧ｖ３が直流電源ＤＣＶの電圧Ｖｃｃの分だけ上昇することにより、コンデンサＣ１１の放電電流ｉ２がながれなくなると共に、ローサイド側電源ＶＬの電圧ｖ５による充電電流ｉ１により、電圧ｖ４が上昇し、一時的にシャントレギュレータＭ１１がオンとなり、ホトカプラＰＣがオフとなって、警報信号ＡＬＭがローレベルとなるが、次の状態（２ｘ）に於いて、電界効果トランジスタＱ１がオフとなるから、再度コンデンサＣ１１の放電電流ｉ２により電圧ｖ４が低下して、シャントレギュレータＭ１１はオフ、それによりホトカプラＰＣはオフとなって、警報信号ＡＬＭはハイレベルのアラーム状態となる。警報信号ＡＬＭがハイレベルとなることにより、ゲートドライバＧＤ１，ＧＤ２の制御を停止すれば、電源ＶＨ１の電圧低下開始後の状態（２ｘ），（１ｘ）は発生しないから、一旦ハイレベルとなった警報信号ＡＬＭがローレベルとなることはない。

図５は、図３の出力電流と反対方向に図示を省略した負荷から流れる場合について示すもので、ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１オフ、ローサイド側の電界効果トランジスタＱ２オンの時、この電界効果トランジスタＱ２を介して負荷からの電流が流れ、反対にハイサイド側とローサイド側との電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２がオフの時、ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１の寄生ダイオードを介して、負荷からの電流が流れ、又ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１オン、ローサイド側の電界効果トランジスタＱ２オフの時、電界効果トランジスタＱ１を介した負荷からの電流が流れる条件の場合に於いて、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のオン、オフに従った状態（１）〜（３）及び状態（１ｘ）〜（３ｘ）に於ける各部の電圧ｖ１〜ｖ４と警報信号ＡＬＭとの変化を示す。

ハイサイド側電源ＶＨ１が正常な場合、出力電流が図３に示す場合と反対方向に流れることにより、ハイサイド側の電界効果トランジスタＱ１がオフ、ローサイド側の電界効果トランジスタＱ２がオン（Ｑ１−ＯＦＦ，Ｑ２−ＯＮ）の状態（１）に於いては、ローサイド側の電界効果トランジスタＱ２がオンであるから、電圧ｖ１は接地電位ＧＮＤ（０Ｖ）となる。又電圧ｖ３は、ハイサイド側電源ＶＨ１の電圧ｖ２となる。又コンデンサＣ１１の端子電圧ｖ４は正常レベルを維持する。従って、警報信号ＡＬＭはノーマル状態を示すローレベルとなる。

又状態（２）に於いては、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２がオフであり、電界効果トランジスタＱ１の寄生ダイオードにより電圧ｖ１は直流電源ＤＣＶの電圧Ｖｃｃ、電圧ｖ３はｖ２＋Ｖｃｃとなる。又状態（３）に於いては、電界効果トランジスタＱ１オン、電界効果トランジスタＱ２オフ（Ｑ１−ＯＮ，Ｑ２−ＯＦＦ）により、状態（２）の電圧状態を継続し、ハイサイド側電源ＶＨ１が正常な場合、即ち、電圧ｖ４が一定の場合、警報信号ＡＬＭはローレベルのノーマル状態を継続する。

このハイサイド側電源ＶＨ１の電圧が低下しはじめた時の状態（３ｘ）に於いては、電圧ｖ３が低下しても、コンデンサＣ１１の端子電圧ｖ４より低下しないと、ダイオードＤ１０には順方向の電圧が印加されないので、コンデンサＣ１１からの放電電流ｉ２は流れない。従って、電圧ｖ４の低下とならない。次の状態（２ｘ）に於いても同様な状態が継続し、次の状態（１ｘ）に於いて、電界効果トランジスタＱ２がオンとなることにより、電圧ｖ３は、電圧ｖ２の低下に対応して低下し、コンデンサＣ１１の端子電圧ｖ４より低下すると、ダイオードＤ１０を介してコンデンサＣ１１の放電電流ｉ２が流れて、端子電圧ｖ４は低下する。この端子電圧ｖ４が閾値以下に低下すると、シャントレギュレータＭ１１はオフとなり、ホトカプラＰＣもオフとなって、警報信号ＡＬＭはハイレベルのアラーム状態となる。前述のように、出力電流が何れの方向であっても、ハイサイド側電源ＶＨ１の電圧低下を検出することが可能となる。

図６は、ローサイド側電源ＶＬの電圧ｖ５が低下した場合の動作説明図であり、その電圧ｖ５とコンデンサＣ１１の端子電圧ｖ４と警報信号ＡＬＭとについて示す。電源ＶＬが正常な場合は、電圧ｖ５、ｖ４は一定の状態を維持し、シャントレギュレータＭ１１はオン状態となり、それに従ってホトカプラＰＣもオン状態を継続するから、警報信号ＡＬＭはローレベルのノーマル状態を継続する。ローサイド側電源ＶＬの電圧が低下し、コンデンサＣ１１の端子電圧ｖ４の充電電流ｉ１の減少により、その端子電圧ｖ４が低下し、閾値以下となると、シャントレギュレータＭ１１はオフとなり、ホトカプラＰＣもオフとなって、警報信号ＡＬＭはハイレベルのアラーム状態となる。前述のように、電圧監視回路ＶＰにより、ハイサイド側電源ＶＨ１とローサイド側電源ＶＬとの電圧を監視し、低下時には警報信号ＡＬＭを送出することができる。

図７は、本発明の実施例４の要部説明図であり、多相フルブリッジ構成のスイッチング電源装置に於ける駆動電源を共通的に監視する電源監視回路を示し、前述の各実施例に於ける符号と同一符号は同一名称部分を示すもので、ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＨ３，・・・はハイサイド側電源、ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３，・・・はローサイド側電源、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，・・・はスイッチング素子としての電界効果トランジスタ、ＧＤ１，ＧＤ２，ＧＤ３，ＧＤ４，ＧＤ５，ＧＤ６，・・・はゲートドライバ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・は抵抗、Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・はダイオードを示す。又電源監視回路ＶＰは、図２に示す実施例の電源監視回路と同一構成の場合を示す。

電源監視回路ＶＰは、電源ＶＬの電圧により、コンデンサＣ１１が抵抗Ｒ１１を介して充電され、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３による分圧電圧がシャントレギュレータＭ１１のリファレンスに印加され、シャントレギュレータＭ１１はオン状態となり、ノーマル状態を示すローレベルの警報信号ＡＬＭとなる。なお、この場合のコンデンサＣ１１の端子電圧は、ハイサイド側電源ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＨ３，・・・の電圧より低くなるように設定されるもので、それによって、ダイオードＤ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・は逆極性の電圧が印加され、電源監視回路ＶＰは、各電源ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＨ３，・・・から切り離された状態となる。

ハイサイド側電源ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＨ３，・・・の何れか１個又は複数の電源の電圧が低下して、コンデンサＣ１１の端子電圧より低下すると、ダイオードを介してコンデンサＣ１１から放電電流が流れて、コンデンサＣ１１の端子電圧も低下し、シャントレギュレータＭ１１はオフとなる。それにより、警報信号ＡＬＭはハイレベルのアラーム状態を示すものとなり、図示を省略した制御回路は、ゲートドライバの制御を停止する。即ち、複数のハイサイド側電源をそれぞれ被監視電源として、１個の電源監視回路ＶＰによって監視することができる。又ローサイド側電源ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３，・・・は、電位が変動しないから、共通化することも可能であり、その場合、電源監視回路ＶＰの電源ＶＬと共通化することにより、ローサイド側電源を被監視電源として、監視することも可能となる。

本発明の実施例１の要部説明図である。 本発明の実施例２の要部説明図である。 本発明の実施例３の要部説明図である。 本発明の実施例３の動作説明図である。 本発明の実施例３の動作説明図である。 本発明の実施例３の動作説明図である。 本発明の実施例４の要部説明図である。 従来例の説明図である。

符号の説明

Ｑ１，Ｑ２ 電界効果トランジスタ
ＧＤ１，ＧＤ２ ゲートドライバ
Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ１１ コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２ チョークコイル
Ｒ１，Ｒ１１〜Ｒ１４ 抵抗
Ｄ１０ ダイオード
ＶＰ 電源監視回路
ＤＣＶ 直流電源
ＶＨ１ ハイサイド側電源
ＶＬ ローサイド側電源
ＣＭＰ 比較回路
Ｍ１１ シャントレギュレータ

Claims (4)

1. ハイサイド側とローサイド側とのスイッチング素子対応のドライバの電源を監視する電源監視回路に於いて、
   被監視電源と異なる電源から抵抗を介して充電し、前記被監視電源の電圧低下時にダイオードと抵抗とを介して前記被監視電源側に放電させるコンデンサと、該コンデンサの端子電圧と基準値とを比較して前記端子電圧が前記基準値より低下した時に警報信号を出力する比較手段と
   を備えたことを特徴とする電源監視回路。
2. 前記コンデンサに第１の抵抗を介して充電する充電用の電源に、第２の抵抗を介して接続して前記被監視電源の正常時にオン状態、電圧低下時にオフ状態として警報信号を出力する前記比較手段を構成するシャントレギュレータと、前記コンデンサの端子電圧を分圧して前記シャントレギュレータのリファレンスに入力する第３の抵抗とを含む構成を有することを特徴とする請求項１記載の電源監視回路。
3. 前記ハイサイド側とローサイド側とのスイッチング素子対応のハイサイド側ドライバ用のハイサイド側電源とローサイド側ドライバ用のローサイド側電源との前記ハイサイド側電源に放電用の抵抗とダイオードとを介して前記コンデンサに接続し、前記ローサイド側電源に充電用の抵抗を介して前記コンデンサに接続した構成を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電源監視回路。
4. 複数のハイサイド側と複数のローサイド側とのスイッチング素子対応のハイサイド側電源とローサイド側電源との複数の前記ハイサイド側電源に、それぞれ放電用の抵抗とダイオードとを介して前記コンデンサに接続し、複数の前記ローサイド側電源を共通に前記コンデンサの充電用の電源とした構成を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の電源監視回路。

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