JP2015186008A - 入力保護回路 - Google Patents

Abstract

【課題】信号が入力される機能回路を過電圧から保護するにあたり、機能回路の動作用の電源電圧を生成する電源回路に過電圧に伴う電流が回り込むことを抑えつつ、保護すべき上限値が変動しても入力電圧がその上限値を超えないようにする。【解決手段】マイコン１１における、入力信号Ｖｉｎが入力される入力端子２２には、入力端子２２とグランドラインとの間を導通させることが可能な入力保護回路１３が接続される。入力保護回路１３は、入力電圧Ｖｉｎが保護電圧閾値を超えようとする場合に、入力端子２２とグランドラインとの間を導通させる。保護電圧閾値は、動的に設定可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、信号が入力される各種回路の入力部を過電圧から保護するための入力保護回路に関する。

信号が入力されてその入力信号を処理する各種の機能回路においては、種々の要因（例えばノイズ）で、入力信号が入力される入力端子に過大な電圧が入力されるおそれがある。そのため、信号が入力される機能回路に対しては、一般に、入力端子を過電圧から保護するための入力保護回路が設けられる。

入力保護回路の具体的構成は様々であり、例えば、特許文献１に記載されているように、入力端子と電源電圧との間、及び入力端子とグランドとの間にそれぞれダイオードを設けることで、入力電圧が電源電圧を超えないように（厳密には電源電圧にダイオードの順方向電圧を加えた電圧を超えないように）抑える構成が知られている。また例えば、入力端子とグランドとの間にツェナーダイオードを接続することで、入力電圧がツェナー電圧を超えないように抑える構成も知られている。

実公昭６２−２１０１８特開号公報

しかし、特許文献１に記載されている、２つのダイオードを用いた従来の入力保護回路は、電源電圧を超える過電圧が入力された場合、入力信号の信号源からダイオードを介して電源回路へ電流が回り込む。過電圧によって電源回路へ回り込む電流は、不安定な電流であるため、過電圧が発生する度にその不安定な電流が電源回路に回り込むと、電源回路の動作（ひいては電源回路から電源電圧の供給を受けて動作する回路の動作）に悪影響を及ぼすおそれがある。

ツェナーダイオードを用いた従来の入力保護回路は、過電圧が入力された場合、電源回路へ不要な電流が回り込むおそれは基本的にはないが、クランプできる電圧はツェナー電圧に固定されるため、入力保護機能としては必ずしも十分ではない。即ち、入力端子を過電圧から保護する場合に、保護すべき過電圧の値は、必ずしも一定値にすれば十分とは限らない。電源回路で生成される電源電圧は、起動時には、過渡的に徐々に一定の電圧値まで上昇していく。また、電源電圧が一定の電圧値に上昇して定常状態になった後も、種々の要因で電源電圧が変動する可能性もある。このように、電源回路で生成される電源電圧は、起動直後の過渡期はもちろん、定常状態においても、種々の要因で変動する可能性がある。そのため、たとえ電源電圧が変動しても、常に、入力電圧が電源電圧を超えないように保護できるようにすることが望まれる。しかし、ツェナーダイオードを用いた従来の入力保護回路は、入力電圧の上昇がツェナー電圧までは許容されるため、電源電圧がツェナー電圧以下になると、入力電圧が電源電圧を超える状況が生じてしまう。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、信号が入力される機能回路を過電圧から保護するにあたり、機能回路の動作用の電源電圧を生成する電源回路に過電圧に伴う電流が回り込むことを抑えつつ、保護すべき上限値が変動しても入力電圧がその上限値を超えないようにすることを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、入力信号に基づいて動作する機能回路における、入力信号が入力される入力端子に接続される入力保護回路であって、保護導通部と、閾値指定部とを備える。

保護導通部は、入力端子とグランドラインとの間を導通させることが可能である。具体的には、保護導通部は、入力信号の電圧である入力電圧が、当該保護導通部の外部から指定された保護電圧閾値を超えようとする場合に、入力端子とグランドラインとの間を導通させる。閾値設定部は、保護導通部に対して保護電圧閾値を指定する。

本発明の入力保護回路では、入力電圧が保護電圧閾値を超えようとすると、入力端子とグランドラインとの間が導通するため、入力電圧が保護電圧閾値より大きくなることが抑制される。しかも、従来の入力保護回路のように入力信号を電源電圧側に流し込むことにより入力保護が行われるのではなく、入力端子をグランドラインに導通させることにより入力保護が行われる。更に、保護電圧閾値は、閾値指定部により任意に指定可能である。

従って、本発明の入力保護回路によれば、機能回路の動作用の電源電圧を生成する電源回路に過大な入力信号に伴う電流が回り込むことを抑えつつ、入力電圧が保護電圧閾値を超えることを抑制することが可能となる。また、保護導通部は、予め決められた一定の保護電圧閾値に基づいて動作するのではなく、閾値指定部から指定される保護電圧閾値に基づいて動作する。そのため、指定される保護電圧閾値が変動しても、保護導通部がその変動に追随して動作することにより、入力電圧が現在指定されている保護電圧閾値を超えることを抑制できる。

閾値指定部は、保護電圧閾値の指定を、機能回路に対してその動作用の電源として供給される主電源電圧、又はその主電源電圧に基づいて機能回路内で生成される内部電源電圧を、そのまま又は分圧して、保護電圧閾値に対応した閾値指定電圧として保護導通部に入力することにより行うようにしてもよい。

このようにすることで、保護電圧閾値を、主電源電圧又は内部電源電圧の変動に追随した適切な値に設定することができ、機能回路を入力信号の過電圧から適切に保護することが可能となる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態の制御回路の構成を示す説明図である。 第２実施形態の制御回路の構成を示す説明図である。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１に示す本実施形態の制御回路１は、車両に搭載され、車両における特定の機能を実現する。制御回路１は、図１に示すように、マイコン１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、入力保護回路１３とを備える。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、車両に搭載されたバッテリ３のバッテリ電圧＋Ｂを所定電圧値の電源電圧ＶＤＤに変換（本実施形態では降圧）して出力する。ただし、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、バッテリ電圧＋Ｂが入力されている間に常時電源電圧ＶＤＤを生成するのではなく、イネーブル信号Ｅｎが入力されている間に動作して電源電圧ＶＤＤを生成、出力する。

なお、イネーブル信号Ｅｎは、具体的には、ＡＣＣリレー５から出力されるＡＣＣ電圧Ｖａである。ＡＣＣリレー５がオフされているときは、ＡＣＣ電圧Ｖａは制御回路１に入力されず、よってイネーブル信号Ｅｎも入力されない。一方、ＡＣＣリレー５がオンされると、バッテリ電圧＋ＢがＡＣＣリレー５を介して、ＡＣＣ電圧Ｖａとして制御回路１に入力される。制御回路１に入力されたＡＣＣ電圧Ｖａは、第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２を介して、イネーブル信号ＥｎとしてＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される。

ＡＣＣリレー５は、電源制御ＥＣＵ７によって制御される。電源制御ＥＣＵ７は、ＡＣＣ電源投入条件（例えば車両の電源スイッチがオン操作されること）が成立すると、ＡＣＣリレー５をオンさせ、ＡＣＣ電源オフ条件（例えば車両の電源スイッチがオフ操作されること）が成立すると、ＡＣＣリレー５をオフさせる。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、上述の電源電圧ＶＤＤのみ生成可能な構成であってもよいし、上述の電源電圧ＶＤＤに加えて他の１又は複数種類の電圧値の電源電圧も生成可能な構成であってもよい。

マイコン１１は、ＣＰＵ２１と、アナログ信号入力端子２２と、サンプルホールド回路２３と、Ａ／Ｄコンバータ２４と、基準電圧生成部２５とを備える。
アナログ信号入力端子２２には、アナログの入力信号（入力電圧Ｖｉｎ）が入力される。入力電圧Ｖｉｎは、ＡＣＣ電圧Ｖａが、２つの入力分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧された電圧である。この入力電圧Ｖｉｎが、入力信号としてマイコン１１のアナログ信号入力端子２２に入力される。より詳しくは、ＡＣＣ電圧Ｖａよりも第１のダイオードＤ１の順方向電圧だけ低い電圧が２つの入力分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧されるのだが、ここでは、第１のダイオードＤ１による電圧降下分は無視する。

なお、アナログ信号入力端子２２とグランドライン（接地電位）との間には、コンデンサＣ１が接続されている。このコンデンサＣ１は、マイコン１１内のサンプルホールド回路２３のセットリング時間を確保するために設けられている。コンデンサＣ１の一端が接続されるグランドラインは、制御回路１全体のグランドとして機能する。即ち、マイコン１１やＤＣ／ＤＣコンバータ１２などの、制御回路１内の各回路にも接続され、これら各回路のグランドとしても機能する。

マイコン１１において、サンプルホールド回路２３は、アナログ信号入力端子２２に入力された入力電圧Ｖｉｎを取り込んで一定期間その入力電圧Ｖｉｎを保持する回路である。このサンプルホールド回路２３により保持された入力電圧Ｖｉｎが、ＡＤ変換対象のアナログ信号としてＡ／Ｄコンバータ２４に入力される。

Ａ／Ｄコンバータ２４は、サンプルホールド回路２３を介して入力された入力信号（入力電圧Ｖｉｎ）をデジタルデータに変換（ＡＤ変換）する。Ａ／Ｄコンバータ２４によりＡＤ変換されたデジタルデータは、ＣＰＵ２１に入力される。

Ａ／Ｄコンバータ２４は、電源電圧ＶＤＤを電源として動作する。Ａ／Ｄコンバータ２４は、基準電圧生成部２５から入力される基準電圧ＡＤｒｅｆを用いて入力信号のＡＤ変換を行う。なお、基準電圧ＡＤｒｅｆを用いたＡＤ変換の具体的方式としては様々な方式（例えば、逐次比較型、並列比較型、二重積分型など）がよく知られている。本実施形態のＡ／Ｄコンバータ２４も、公知のＡＤ変換方式に従い、基準電圧ＡＤｒｅｆを用いてＡＤ変換を行うよう構成されている。基準電圧生成部２５は、電源電圧ＶＤＤに基づいて基準電圧ＡＤｒｅｆを生成し、Ａ／Ｄコンバータ２４へ出力する。

なお、本実施形態のＡ／Ｄコンバータ２４は、入力段にＣＭＯＳ回路（例えばコンパレータ）が設けられている。サンプルホールド回路２３も、ＣＭＯＳ構造の回路であってもよい。

ＣＰＵ２１は、電源電圧ＶＤＤを電源として動作し、Ａ／Ｄコンバータ２４から入力されるデジタルデータを少なくとも含む複数の入力データに基づいて、各種の制御処理を実行する。ＣＰＵ２１が各種の制御処理を実行することにより、上述した特定の機能が実現される。

入力保護回路１３は、マイコン１１を過電圧から保護するために設けられている。具体的には、入力保護回路１３は、マイコン１１のアナログ信号入力端子２２に入力される入力電圧Ｖｉｎが後述する保護電圧閾値を超えるのを抑制する。

入力電圧Ｖｉｎは、例えばバッテリ電圧＋Ｂの変動やノイズなどの種々の要因で、過大な値に上昇する可能性がある。そのような過電圧がマイコン１１に入力されると、マイコン１１の誤動作や故障を引き起こすおそれがある。

特に、本実施形態のマイコン１１は、ＣＭＯＳ−ＩＣとして構成され、上述したようにＡ／Ｄコンバータ２４の入力段にもＣＭＯＳ回路が設けられている。ＣＭＯＳ−ＩＣでは、よく知られているように、入力端子に電源電圧より高い電圧が印加されるとラッチアップが発生するおそれがある。

そこで、本実施形態では、マイコン１１を過電圧から保護するために、アナログ信号入力端子２２とグランドラインとの間に、入力保護回路１３が設けられている。
入力保護回路１３は、トランジスタ１５と、第１抵抗Ｒ１と、第２抵抗Ｒ２とを備える。トランジスタ１５は、本実施形態では、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタである。トランジスタ１５は、エミッタがマイコン１１のアナログ信号入力端子２２に接続され、コレクタがグランドラインに接続され、ベースが各抵抗Ｒ１，Ｒ２の一端に接続されている。

第１抵抗Ｒ１は、一端がトランジスタ１５のベースに接続され、他端がグランドラインに接続されている。第２抵抗Ｒ２は、一端がトランジスタ１５のベースに接続され、他端にＤＣ／ＤＣコンバータ１２からの電源電圧ＶＤＤが印加される。そのため、トランジスタ１５のベースには、電源電圧ＶＤＤが各抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された値の電圧Ｖｂが、トランジスタ１５のオン・オフを制御する制御電圧Ｖｂとして印加される。

制御電圧Ｖｂは、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の分圧比によって定まる。但し、第２抵抗Ｒ２を設けることは必須ではない。そのため、仮に第２抵抗Ｒ２がない場合は、電源電圧ＶＤＤがそのまま制御電圧Ｖｂとしてトランジスタ１５のベースに印加されることになる。

上記のように構成された入力保護回路１３が設けられていることにより、仮に、入力電圧Ｖｉｎが、制御電圧Ｖｂに基づいて定まる保護電圧閾値を超えようとすると、トランジスタ１５がオンし、これにより入力端子２２がトランジスタ１５を介してグランドラインと導通する。そのため、アナログ信号入力端子２２に入力される入力電圧Ｖｉｎが保護電圧閾値を超えることが抑制される。

保護電圧閾値は、制御電圧Ｖｂとほぼ等しい値となる。「ほぼ等しい」と表現したのは、厳密にはトランジスタ１５のベース−エミッタ間に電圧ＶＢＥ（例えば０．６Ｖ）が生じるからである。この電圧ＶＢＥを無視できるのであれば、保護電圧閾値は制御電圧Ｖｂと等しいものとして扱うことができる。そのため、以下の説明では、説明の簡素化のため、特にことわりのない限り、トランジスタ１５のベース−エミッタ間の電圧ＶＢＥを無視して（０として）説明する。つまり、本実施形態の入力保護回路１３は、入力電圧Ｖｉｎが保護電圧閾値としての制御電圧Ｖｂを超えようとすると、トランジスタ１５がオンするため、入力電圧Ｖｉｎが制御電圧Ｖｂを超えるのを抑制できる。なお、電圧ＶＢＥを考慮する必要がある場合は、考慮しない場合よりも分圧比（Ｒ２／Ｒ１）を大きく設定して制御電圧Ｖｂを低く抑えればよい。

制御電圧Ｖｂの調整は、実質的には、第２抵抗Ｒ２の抵抗値を調整することで実現できる。即ち、制御電圧Ｖｂを電源電圧ＶＤＤと同じ値にしたい場合は第２抵抗Ｒ２の抵抗値を０にする（つまり第２抵抗Ｒ２を接続しない）ようにすればよいし、制御電圧Ｖｂを電源電圧ＶＤＤよりも低い値にしたい場合は、その値に応じて第２抵抗Ｒ２の抵抗値を決定する（ＶＤＤよりも低いほど第２抵抗Ｒ２の抵抗値を大きくする）ようにすればよい。

保護電圧閾値は、上記のように、制御電圧Ｖｂによって定まる。そのため、保護電圧閾値は、固定された一定の値ではなく、電源電圧ＶＤＤに追従して動的に変動する。つまり、保護電圧閾値は、電源電圧ＶＤＤに応じて相対的に定まる値である。

保護電圧閾値を具体的にどのような値となるように設定するかについては、適宜決めることができる。例えば、マイコン１１のアナログ信号入力端子２２に電源電圧ＶＤＤを超える電圧が入力されないようにするためには、保護電圧閾値が電源電圧ＶＤＤまたはそれ以下となるように各抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を決めればよい。具体的には、制御電圧Ｖｂが、電源電圧ＶＤＤ又はそれ以下の値となるように、各抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値をそれぞれ決めればよい。なお、制御電圧Ｖｂを電源電圧ＶＤＤと同じ値にする場合は、第２抵抗Ｒ２は不要である。但し、電圧ＶＢＥを無視できない場合は、第２抵抗Ｒ２を用いて制御電圧Ｖｂを電源電圧ＶＤＤよりも低く抑えるようにしてもよい。

電源電圧ＶＤＤが変動すると、それに追従して制御電圧Ｖｂも変動する。例えば、電源電圧ＶＤＤが低くなるとそれに追従して制御電圧Ｖｂも低下し、これにより保護電圧閾値も低下する。つまり、本実施形態では、保護電圧閾値が一定の値に設定されるのではなく、超えるべきではない電圧（本実施形態では電源電圧ＶＤＤ）の変動に追従して保護電圧閾値も変動する。そのため、電源電圧ＶＤＤの変動にかかわらず、アナログ信号入力端子２２に入力される入力電圧Ｖｉｎが保護電圧閾値を超えるのを抑制する（保護電圧閾値にクランプする）ことができる。

以上説明したように、本実施形態の制御回路１では、マイコン１１における、入力信号（入力電圧Ｖｉｎ）が入力されるアナログ信号入力端子２２に、入力保護回路１３が接続されている。

入力保護回路１３は、入力電圧Ｖｉｎが保護電圧閾値を超えようとすると、アナログ信号入力端子２２とグランドラインとの間を導通させる。そのため、アナログ信号入力端子２２に入力される入力電圧Ｖｉｎが保護電圧閾値より大きくなることが抑制される。しかも、従来の入力保護回路のように入力信号を電源電圧側に流し込むことにより入力保護が行われるのではなく、アナログ信号入力端子２２をグランドラインに導通させることにより入力保護が行われる。つまり、入力信号をグランドライン側に流し込むことによって入力保護が行われる。

更に、保護電圧閾値は、入力保護回路１３の外部から入力される電圧（本実施形態では電源電圧ＶＤＤ）に応じて動的に設定される。ＡＣＣリレー５がオフからオンに切り替わると、制御回路１にＡＣＣ電圧Ｖａが入力され、これによりＤＣ／ＤＣコンバータ１２にイネーブル信号Ｅｎが入力されると共にマイコン１１に入力信号（入力電圧Ｖｉｎ）が入力される。そのため、マイコン１１への入力電圧Ｖｉｎの入力が開始された直後の過渡期においては、電源電圧ＶＤＤがまだマイコン１１に供給されていないにもかかわらずマイコン１１のアナログ信号入力端子２２に入力電圧Ｖｉｎが入力されている期間が生じ得る。この場合、過渡的ではあるものの、電源電圧よりも高い入力電圧Ｖｉｎがマイコン１１に入力される状態が発生する。

これに対し、本実施形形態では、保護電圧閾値は電源電圧ＶＤＤに基づいて設定されるため、電源電圧ＶＤＤが例えば０のときは、保護電圧閾値もそれに応じてほぼ０（厳密にはトランジスタ１５のエミッタ−ベース間電圧ＶＢＥ）に設定される。電圧ＶＢＥを無視すると、保護電圧閾値は電源電圧ＶＤＤと同じ値として扱えるため、保護電圧閾値は常に電源電圧ＶＤＤと同じ値に設定されるものとして扱うことができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が起動して電源電圧ＶＤＤが徐々に規定電圧値まで上昇していくと、それに追従して、保護電圧閾値も上昇していく。このように、電源電圧ＶＤＤが変動しても、その変動に追従して保護電圧閾値も変化するため、電源電圧ＶＤＤの変動にかかわらず、入力電圧Ｖｉｎを過電圧から適切に保護することができる。

また、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ１２へのイネーブル信号Ｅｎの伝送ラインが遮断されたり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２へのバッテリ電圧＋Ｂの供給が遮断されたりするなどの異常が生じると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で電源電圧ＶＤＤが生成されていないにもかかわらずマイコン１１のアナログ信号入力端子２２に入力電圧Ｖｉｎが入力される状態が発生し得る。そのような場合も、保護電圧閾値は、電源電圧ＶＤＤに応じた値（本例ではほぼ０）に設定されるため、入力電圧Ｖｉｎがその保護電圧閾値を超えることを抑制できる。

従って、本発明の入力保護回路１３によれば、過大な入力電圧Ｖｉｎに伴う電流がＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ回り込むことを抑えつつ、入力電圧Ｖｉｎが保護電圧閾値を超えることを抑制することが可能となる。しかも、保護すべき入力電圧Ｖｉｎの上限値の変動にかかわらず、保護電圧閾値がその変動に追随して変化することで、入力電圧Ｖｉｎがその上限値を超えることを抑制できる。特に本実施形態では、マイコン１１に電源電圧ＶＤＤを超える電圧が入力されないよう、電源電圧ＶＤＤが第２抵抗Ｒ２を介してトランジスタ１５のベースに印加されている。これにより、入力電圧Ｖｉｎが電源電圧ＶＤＤを超えないように抑えることができ、マイコン１１を入力信号の過電圧から適切に保護することが可能となる。

また、本実施形態では、入力保護回路１３を、１つのトランジスタ１５と２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２とを有する簡素な構成にて実現している。そして、第２抵抗Ｒ２の他端に、保護電圧閾値を指定するための電圧として電源電圧ＶＤＤが印加されている。また、トランジスタ１５として、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタを用いている。そのため、入力保護回路１３を低コストで実現できる。

また、本実施形態では、電源電圧ＶＤＤをそのままトランジスタ１５のベースに印加せず、第２抵抗Ｒ２を介して印加するようにしている。つまり、電源電圧ＶＤＤよりも低い値（第２抵抗Ｒ２と第１抵抗Ｒ１の分圧比で決まる値）がトランジスタ１５のベースに印加される。そのため、第２抵抗Ｒ２の抵抗値を適宜調整することで、保護電圧閾値を任意のレベル（電源電圧ＶＤＤに対する相対的なレベル）に容易に調整することができる。

［第２実施形態］
図２を用いて、第２実施形態の制御回路５０について説明する。本第２実施形態の制御回路５０は、図１に示した第１実施形態の制御回路１と比較して、主に次の３つの点で異なり、それ以外は第１実施形態の制御回路１と基本的に同じである。そのため、以下の説明では、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細説明を省略する。そして、第１実施形態と異なる部分について具体的に説明する。

本第２実施形態の制御回路５０が第１実施形態の制御回路１と異なる主な３つの点のうち、１つ目は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２の構成である。具体的には、第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ１２は電源電圧ＶＤＤを生成する構成であったのに対し、本第２実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ５２は、電源電圧として、少なくとも、電圧値が異なる２種類の電源電圧ＶＤＤ，ＶＣＣを生成可能である。

２つ目は、マイコン５１の構成である。即ち、第１実施形態のマイコン１１は、動作用の電源として電源電圧ＶＤＤが供給され、マイコン１１内における少なくともＣＰＵ２１、Ａ／Ｄコンバータ２４、及び基準電圧生成部２５はいずれもその電源電圧ＶＤＤにより動作する構成であった。これに対し、本第２実施形態のマイコン５１は、動作用電源として、少なくとも２種類の電源電圧ＶＤＤ，ＶＣＣが供給される。そして、ＣＰＵ２１は、電源電圧ＶＤＤを電源として動作する。一方、Ａ／Ｄコンバータ５６及び基準電圧生成部５７は、電源電圧ＶＣＣを電源として動作する。

３つ目は、入力保護回路１３に対し、保護電圧閾値を決定付けるための電圧として、Ａ／Ｄコンバータ５６の電源である電源電圧ＶＣＣを入力する（第２抵抗Ｒ２の他端に印加する）ことである。

このように、本第２実施形態の制御回路１では、マイコン５１内において、ＣＰＵ２１とＡ／Ｄコンバータ５６とはそれぞれ異なる電源電圧で動作する。一方、マイコン５１に入力される入力電圧Ｖｉｎは、マイコン５１内において、直接的には、サンプルホールド回路２３を経てＡ／Ｄコンバータ５６に入力される。

そこで、入力保護回路１３には、保護電圧閾値決定用の電圧として、ＣＰＵ２１の電源電圧ＶＤＤではなく、Ａ／Ｄコンバータ５６の電源電圧ＶＣＣが入力される。そのため、入力保護回路１３において、トランジスタ１５のベースに印加される制御電圧Ｖｂは、電源電圧ＶＣＣが、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２で分圧された値となる。この制御電圧Ｖｂが、保護電圧閾値として機能する。なお、トランジスタ１５のベース−エミッタ間の電圧ＶＢＥを考慮する必要がある場合は、制御電圧Ｖｂに電圧ＶＢＥを加えた電圧が保護電圧閾値として機能することになる。

よって、たとえ電源電圧ＶＣＣが変動してもその変動に追随して保護電圧閾値も変動するため、電源電圧ＶＣＣの変動にかかわらず、アナログ信号入力端子２２に入力される入力電圧Ｖｉｎが電源電圧ＶＣＣを超えることが抑制される。

なお、Ａ／Ｄコンバータ５６に入力される入力電圧を、基準電圧生成部５７が生成する基準電圧ＡＤｒｅｆ以下に抑える必要がある場合は、第２抵抗Ｒ２の他端に印加する電圧として、電源電圧ＶＣＣではなく、図２に点線で示したように基準電圧ＡＤｒｅｆを用いてもよい。このようにすることで、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧ＡＤｒｅｆを超えるのを抑制することができる。

したがって、本第２実施形態の制御回路５０においても、入力電圧Ｖｉｎが保護電圧閾値を超えるのを抑制することができる。具体的には、入力電圧ＶｉｎがＡ／Ｄコンバータ５６の電源電圧ＶＣＣ（又は基準電圧ＡＤｒｅｆ）を超えるのを抑制することができる。

［他の実施形態］
（１）入力保護回路１３を構成する、制御電圧Ｖｂを決定付ける２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は、保護すべき入力電圧Ｖｉｎの上限値に応じて適宜決めることができる。例えば第１実施形態において、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧比（Ｒ２／Ｒ１）を大きくすればするほど、制御電圧Ｖｂを電源電圧ＶＤＤよりも低く抑えることができ、入力電圧Ｖｉｎをより低い電圧でクランプすることができる。第２実施形態についても同様であり、分圧比（Ｒ２／Ｒ１）を大きくすればするほど、制御電圧Ｖｂを電源電圧ＶＣＣよりも低く抑えることができる。

（２）第１実施形態では、第２抵抗Ｒ２の他端に電源電圧ＶＤＤを印加したが、電源電圧ＶＤＤを印加するのは必須ではなく、クランプすべき電圧に応じて他の電圧を印加するようにしてもよい。例えば、第１実施形態において、電源電圧ＶＤＤに代えてＡ／Ｄコンバータ２４の基準電圧ＡＤｒｅｆを第２抵抗Ｒ２の他端に印加するようにしてもよい。

第２実施形態についても、Ａ／Ｄコンバータ５６の電源電圧ＶＣＣ又は基準電圧ＡＤｒｅｆを第２抵抗Ｒ２の他端に印加するのは必須ではなく、クランプすべき電圧に応じて他の電圧を印加するようにしてもよい。

（３）入力保護回路１３を構成するトランジスタ１５は、他の種類の半導体スイッチング素子に置き換えてもよい。例えば、トランジスタ１５に代えて、可変シャントレギュレータを用いてもよい。即ち、入力電圧Ｖｉｎが保護電圧閾値を超えようとする場合にアナログ信号入力端子２２とグランドラインを導通させて入力信号をグランドライン側に流し込むことができる限り、その導通用の半導体スイッチング素子として具体的に何を用いるかについては適宜決めることができる。

またそもそも、半導体スイッチング素子を用いること自体、必須ではなく、他の手段を用いて同じ機能を実現するようにしてもよい。
（４）入力電圧ＶｉｎがＡＣＣ電圧Ｖａを分圧した電圧であることや、入力電圧Ｖｉｎが入力される機能回路がマイコンであることは、あくまでも一例である。あらゆる入力電圧Ｖｉｎ（アナログ、デジタルを問わず）に対して本発明を適用でき、また、あらゆる種類の機能回路に対して本発明を適用できる。つまり、入力電圧が上限値（保護電圧閾値）を超えないように抑える必要があるようなあらゆる回路、システムに対して本発明を適用可能である。

（５）本発明の適用は、車両に搭載される制御回路等への適用に限定されない。
（６）その他、本発明は、上記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の形態を採り得る。例えば、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

１，５０…制御回路、３…バッテリ、５…ＡＣＣリレー、７…電源制御ＥＣＵ、１１，５１…マイコン、１２，５２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１３…入力保護回路、１５…トランジスタ、２１…ＣＰＵ、２２…アナログ信号入力端子、２３…サンプルホールド回路、２４，５６…Ａ／Ｄコンバータ、２５，５７…基準電圧生成部、Ｄ１…第１のダイオード、Ｄ２…第２のダイオード、Ｒ１…第１抵抗、Ｒ２…第２抵抗、Ｒ３，Ｒ４…入力分圧抵抗。

Claims (6)

1. 入力信号に基づいて動作する機能回路（１１，５１）における、前記入力信号が入力される入力端子（２２）に接続される入力保護回路であって、
   前記入力端子とグランドラインとの間を導通させることが可能な保護導通部であって、前記入力信号の電圧である入力電圧が、当該保護導通部の外部から指定された保護電圧閾値を超えようとする場合に、前記入力端子と前記グランドラインとの間を導通させる保護導通部（１５，Ｒ１）と、
   前記保護導通部に対して前記保護電圧閾値を指定する閾値指定部（Ｒ１，Ｒ２）と、
   を備えることを特徴とする入力保護回路（１３）。
2. 請求項１に記載の入力保護回路であって、
   前記閾値指定部は、前記保護電圧閾値の指定を、前記機能回路に対してその動作用の電源として供給される主電源電圧、又はその主電源電圧に基づいて前記機能回路内で生成される内部電源電圧を、そのまま又は分圧して、前記保護電圧閾値に対応した閾値指定電圧として前記保護導通部に入力することにより行う
   ことを特徴とする入力保護回路。
3. 請求項１又は請求項２に記載の入力保護回路であって、
   前記保護導通部は、
   前記入力端子と前記グランドラインとの間を導通・遮断する半導体スイッチング素子（１５）と、
   前記入力電圧が前記保護電圧閾値を超えようとする場合に前記半導体スイッチング素子をオンさせて前記入力端子と前記グランドラインとの間を導通させるスイッチ駆動部（Ｒ１）と、
   を備えることを特徴とする入力保護回路。
4. 請求項３に記載の入力保護回路であって、
   前記半導体スイッチング素子は、前記入力端子に接続される第１の端子と、前記グランドラインに接続される第２の端子と、前記第１の端子と前記第２の端子の間の導通・遮断を制御するための制御電圧が入力される制御端子と、を有するトランジスタであり、
   前記スイッチ駆動部は、前記トランジスタの前記制御端子と前記グランドラインとの間に接続された第１の抵抗（Ｒ１）を有し、前記トランジスタの前記制御端子に対し、前記制御電圧として、前記保護電圧閾値に対応した閾値指定電圧を入力するよう構成されており、
   前記半導体スイッチング素子は、前記第１の端子の電圧が前記保護電圧閾値を超えようとする場合にオンして前記第１の端子と前記第２の端子の間が導通する
   ことを特徴とする入力保護回路。
5. 請求項４に記載の入力保護回路であって、
   前記閾値指定部は、一端が前記トランジスタの前記制御端子に接続された第２の抵抗（Ｒ２）を有し、前記第２の抵抗の他端に、前記機能回路に対してその動作用の電源として供給される主電源電圧、又はその主電源電圧に基づいて前記機能回路内で生成される内部電源電圧を印加することによって前記制御端子に前記閾値指定電圧を入力するよう構成されている
   ことを特徴とする入力保護回路。
6. 請求項４又は請求項５に記載の入力保護回路であって、
   前記トランジスタは、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタであり、エミッタが前記第１の端子として前記入力端子に接続され、コレクタが前記第２の端子として前記グランドラインに接続され、前記制御端子としてのベースに前記閾値指定電圧が入力される
   ことを特徴とする入力保護回路。

Images