JP2016025617A - シュミットトリガ回路及び電源監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトカプラを構成しているＬＥＤの寿命を延ばしつつ、電圧測定の精度を向上することが可能なシュミットトリガ回路及びこのシュミットトリガ回路を用いた電源監視装置を提供する。【解決手段】実施形態のシュミットトリガ回路は、入力電圧を分圧して出力する分圧回路と、電流制御素子としてのトランジスタを有し、入力電圧に比例する分圧回路の出力電圧に基づいて外部のフォトカプラを構成するＬＥＤを流れる電流を制御するシュミットトリガ基本回路と、を備え、分圧回路の温度係数が正の温度係数を有するようにしている。【選択図】図２

Description

本発明は、シュミットトリガ回路及び電源監視装置に関する。

近年、電気自動車の普及が進みつつ有り、そのような状況下で、電気自動車の車載バッテリの電力を外部に出力させ、非常用の電源として用いることが提案されている。

上記構成を実現するために、電気自動車において、車両駆動用の車載バッテリと電力出力用のアウトレット（コンセント）とを電気的に接続する機械式リレーを備えた電源制御装置が提案されている。

このような電源制御装置においては、上述した機械式リレーを介して電力が供給されている状態で、車載バッテリの電圧及び供給電流を外部のＥＣＵに通知するために、電圧出力機能及び電流出力機能が設けられている。

特開２０１４−３３５３３号公報

車両駆動用の車載バッテリは、比較的高電圧（たとえば、２７５Ｖ〜６５０Ｖ）に設定されているため、比較的低電圧（例えば、１２Ｖ）で動作し、外部のＥＣＵと通信を行う出力回路（通信インタフェース）とは、電気的に絶縁する必要がある。
このため、比較的高電圧の回路と、比較的低電圧の回路とは、フォトカプラを用いて電気的に絶縁している。

また、車載バッテリの電圧変動範囲は、例えば、４０Ｖ〜６５０Ｖと、大きく変動する可能性がある。さらに、電源制御装置の安定な動作を確保するため、非常用の電源を供給可能な所定の車載バッテリの電圧範囲の多少の電圧変動では、監視結果が変動しないようにヒステリシス特性を有するシュミットトリガ回路を用いてフォトカプラを構成しているＬＥＤを駆動していた。

ところで、フォトカプラを構成しているＬＥＤには、検出した電圧に比例した電流が流れることとなるが、外部のＥＣＵとしては、所定の電圧以上の電圧が検出されているか否かを判断するだけであるため、ＬＥＤの寿命などを考慮すると、車載バッテリの電圧が所定の電圧以上である場合には、電流を制限することが望ましく、電圧測定精度の向上も望まれていた。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、フォトカプラを構成しているＬＥＤの寿命を延ばしつつ、電圧測定の精度を向上することが可能なシュミットトリガ回路及びこのシュミットトリガ回路を用いた電源監視装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、実施形態のシュミットトリガ回路は、入力電圧を分圧して出力する分圧回路と、電流制御素子としてのトランジスタを有し、前記入力電圧に比例する前記分圧回路の出力電圧に基づいて外部のフォトカプラを構成するＬＥＤを流れる電流を制御するシュミットトリガ基本回路と、を備え、前記分圧回路の温度係数が正の温度係数を有するようにしている。

また、前記分圧回路は、逆方向接続されたツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードの低電位側に接続された分圧抵抗と、を備えるようにしてもよい。
また、前記ツェナーダイオードは、正の温度係数を有している、ようにしてもよい。

また、前記シュミットトリガ基本回路は、ベース端子が前記分圧回路の出力端子に接続された第１ＮＰＮトランジスタと、前記第１ＮＰＮトランジスタのコレクタ端子にベース端子が接続された第２ＮＰＮトランジスタと、を備え、前記ＬＥＤのカソード端子が前記第１ＮＰＮトランジスタのコレクタ端子と前記第２ＮＰＮトランジスタのベース端子との接続点に接続される、ようにしてもよい。

また、実施形態の電源監視装置は、外部の電源からの入力電圧を分圧して出力する第１分圧回路と、正の温度係数を有し、前記第１分圧回路の出力電圧を分圧する第２分圧回路及び電流制御素子としてのトランジスタを有し、前記第２分圧回路の出力電圧に基づいてフォトカプラを構成するＬＥＤを流れる電流を制御するシュミットトリガ基本回路と、を備えたシュミットトリガ回路と、前記フォトカプラを構成するフォトトランジスタを有し、外部に電源監視情報を出力する出力回路と、を備える。

フォトカプラを構成しているＬＥＤの寿命を延ばしつつ、電圧測定の精度を向上できる、という効果を奏する。

図１は、実施形態の電源監視装置の概要構成ブロック図である。 図２は、シュミットトリガ回路の回路構成例の説明図である。 図３は、シュミットトリガ回路の動作説明図である。 図４は、シュミットトリガ回路の他の回路構成例の説明図である。

次に図面を参照して好適な実施形態について説明する。
図１は、実施形態の電源監視装置の概要構成ブロック図である。
電源監視装置１０は、車両駆動用の車載バッテリとしてのメインバッテリＢＴ１をリレーＲＬ１を介して電源供給端子としての充電アウトレットＯＬに接続する場合に、供給電力の電流を検出して外部のＥＣＵ（車載ＥＣＵ）６０に出力するとともに、高電圧系であるメインバッテリＢＴ１と低電圧系であるＥＣＵ６０との間を絶縁状態に保ちつつ、供給電力の電圧を検出してＥＣＵ６０に出力する。
この場合において、電源監視装置１０は、ＥＣＵ６０の制御下でリレーＲＬ１のオン／オフを行う。

電源監視装置１０は、大別すると、車載された補機を駆動するための補機バッテリＢＴ２からリレーＲＬ２を介して供給される電力の安定化（レギュレーション）を行って当該電源監視装置１０全体に電力を供給する電源回路１１と、メインバッテリＢＴ１の供給電力の電流を検出するための電流センサＣＴが接続され、検出した電流に相当する電流検出信号を出力する電流検出回路１２と、メインバッテリＢＴ１の電圧をリレーＲＬ１を介して検出し、高電圧系と低電圧系とを絶縁した状態で、電圧検出信号を出力する電圧検出回路１３と、を備えている。

電流検出回路１２は、電流センサＣＴに電流検出用電力を供給し、電流センサＣＴの検出信号を処理して電流検出信号として出力する電流センサインタフェース（ＩＦ）回路２１と、所定の基準電圧を有する基準電圧信号を生成し出力する基準電圧回路２２と、電流センサインタフェース回路２１の出力した電流検出信号の電圧と、基準電圧回路２２の出力した基準電圧信号と、を比較し、増幅電流検出信号としてＥＣＵ６０に出力する増幅出力回路２３と、を備えている。

電圧検出回路１３は、リレーＲＬ１を介して印加されたメインバッテリＢＴ１の分圧を行って出力する第１分圧回路としての高電圧分圧回路３１と、高電圧分圧回路３１により分圧された分圧電圧が第１の閾値電圧を超えた場合に“Ｈ”レベルの電圧検出信号ＣＤを出力し、第１の閾値電圧よりも低い第２の閾値電圧未満となった場合に“Ｌ”レベルの電圧検出信号ＣＤをフォトカプラＦＣを構成するＬＥＤ４８を介して出力するシュミットトリガ回路３２と、ＬＥＤ４８及びフォトカプラＦＣを構成するフォトトランジスタ６１を介して電圧検出信号が入力され、低電圧系の電圧検出信号としてＥＣＵ６０に出力する出力回路３３と、を備えている。

上記構成において、電圧検出回路１３は、リレーＲＬ１が正常にオンし、電力を供給可能な電圧となっている場合に、“Ｈ”レベルの電圧検出信号をＥＣＵ６０に出力する機能を有している。
そして、ＥＣＵ６０は、電圧検出回路１３の出力した電圧検出信号に基づいて、リレーＲＬ１が正常に動作（オン／オフ）しているか否かを判別できるとともに、電圧検出信号及び電流検出回路１２が出力した増幅電流検出信号に基づいて様々な制御を行うこととなる。

ここで、シュミットトリガ回路３２について詳細に説明する。
図２は、シュミットトリガ回路の回路構成例の説明図である。
シュミットトリガ回路３２は、高電圧分圧回路３１により分圧されたメインバッテリＢＴ１の電圧をさらに分圧する第２分圧回路としての分圧回路４１と、分圧回路４１の分圧電圧がベース端子に印加され、エミッタ端子が接地された第１ＮＰＮトランジスタ４２と、ベース端子が第１ＮＰＮトランジスタ４２のコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が接地されるとともに、出力端子に接続された第２ＮＰＮトランジスタ４３と、高電圧分圧回路３１の高電位側出力ラインＬ３１Ｈに一端が接続され他端が分圧回路４１に接続された電流制限抵抗４４と、を備えている。

さらにシュミットトリガ回路３２は、一端が分圧回路４１と電流制限抵抗４４との接続点に接続され、他端が第１ＮＰＮトランジスタ４２のコレクタ端子に接続された抵抗４５と、一端が分圧回路４１と電流制限抵抗４４との接続点に接続され、他端が第１ＮＰＮトランジスタ４２のコレクタ端子に接続された抵抗４６と、一端が抵抗４５と第２ＮＰＮトランジスタ４３の接続点に接続された抵抗４７と、アノード端子が抵抗４７の他端に接続され、カソード端子が第１ＰＮＰトランジスタ４２と第２ＮＰＮトランジスタ４３の接続点に接続され、フォトカプラＦＣを構成するＬＥＤ４８と、を備えている。

上記構成において、第１ＮＰＮトランジスタ４２、第２ＮＰＮトランジスタ４３、抵抗４５及び抵抗４６は、シュミットトリガ基本回路を構成している。
なお、抵抗４７及びＬＥＤ４８は、本来のシュミットトリガ回路の構成ではなく、シュミットトリガ回路の出力により動作する外部回路であるが、ここでは、便宜的にシュミットトリガ回路の一部として説明している。

分圧回路４１は、カソード端子が電流制限抵抗４４と抵抗４５の接続点に接続され、アノード端子が第１ＮＰＮトランジスタ４２のベース端子に接続されたツェナーダイオード５１と、一端がツェナーダイオード５１のアノード端子に接続され、他端が接地された抵抗５２と、を備えている。

上記構成において、ツェナーダイオード５１は、温度特性に関し、正の温度係数を有するように選択されている。すなわち、温度が上昇すると抵抗が減る特性を有しているツェナーダイオードが選択されている。ここで、アノード−カソード間電圧の温度特性は、例えば、４．４ｍＶ／℃となっている。

一方、第１ＮＰＮトランジスタ４２は、温度特性に関し、負の温度係数を有している。すなわち、温度が上昇すると抵抗が増加する特性を有している。例えば、ベース−エミッタ間電圧（Ｖｂｅ）の温度特性は、−２．２ｍＶ／℃となっている。

したがって、周囲温度の変動に伴うエミッタ−コレクタ間電流の変動は、ツェナーダイオード５１の温度特性により一部相殺されて、抑制されることとなり、電圧検出回路１３の測定精度が改善されている。

次に実施形態の動作を説明する。
図３は、シュミットトリガ回路の動作説明図である。
以下の説明においては、シュミットトリガ回路３２は、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎに対し、電流が流れていないＬＥＤ４８に電流が流れ始める第１閾値電圧Ｖｔｈ１及び電流が流れているＬＥＤ４８の電流が流れなくなる第２閾値電圧Ｖｔｈ２（＜Ｖｔｈ１）が設定され、ヒステリシス特性を実現している。

これは、シュミットトリガ回路３２に流れる電流が、第１ＮＰＮトランジスタ４２がオンする直前と、第１ＮＰＮトランジスタ４２がオフする直前と、で異なり、したがって第１ＮＰＮトランジスタ４２がオンするためのオン閾値電圧Ｖth_onと、第１ＮＰＮトランジスタ４２がオフするためのオフ閾値電圧Ｖth_offとが異なるからである。

ここで、第１ＮＰＮトランジスタ４２がオンする直前と、第１ＮＰＮトランジスタ４２がオフする直前と、でシュミットトリガ回路３２に流れる電流が異なるのは、トランジスタ４２がオンする直前の高電圧分圧回路３１の出力電圧及びトランジスタ４２がオフする直前の高電圧分圧回路３１の出力電圧は、ほぼ同一であるにもかかわらず、電流流路が異なるからである。

すなわち、第１ＮＰＮトランジスタ４２がオンする直前の電流経路（電流値I１）は、抵抗４４→抵抗４５→第２ＮＰＮトランジスタ４３となり、第１ＮＰＮトランジスタ４２がオフする直前の電流経路（電流値I２）は、抵抗４４→抵抗４５→抵抗４７→ダイオード４８→トランジスタ４２となっているからである。

このときの分圧回路４１の両端電圧、すなわち、第１ＮＰＮトランジスタ４２がオンする直前の高電圧分圧回路３１の出力電圧及び第１ＮＰＮトランジスタ４２がオフする直前の高電圧分圧回路３１の出力電圧をＶＸとし、抵抗４４の抵抗値をＲ４４とすると、オン閾値電圧Ｖth_on及びオフ閾値電圧Ｖth_offは、次式で表される。
Ｖth_on＝Ｒ４４×Ｉ１＋ＶＸ
Ｖth_off＝Ｒ４４×Ｉ２＋ＶＸ
ここで、電流値Ｉ１＝（出力電圧ＶＸ−第２ＮＰＮトランジスタ４３のコレクタエミッタ間飽和電圧）／抵抗４５の抵抗値となり、電流値Ｉ２＝（出力電圧ＶＸ−ＬＥＤ４８の電圧降下ＶＦ−第１ＮＰＮトランジスタ４２のコレクタエミッタ間飽和電圧）／（抵抗４５の抵抗値＋抵抗４７の抵抗値となり、電流値Ｉ１＞電流値Ｉ２となる。

これらの結果、オン閾値電圧Ｖth_on及びオフ閾値電圧Ｖth_offは、次式に示すように、
Ｖth_on−Ｖth_off＝Ｒ４４×（Ｉ１−Ｉ２）＞０ ∵Ｉ１>Ｉ２
だけ異なることとなるので、
Ｖth_on＝Ｖth_off＋｛Ｒ４４×（Ｉ１−Ｉ２）｝
となり、ヒステリシス特性が実現されるのである。

ここで、第１閾値電圧Ｖｔｈ１及び第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、高電圧分圧回路３１の出力電圧により、ツェナーダイオード５１の降伏電圧（例えば、８．２Ｖ）に対応する電圧とされている。すなわち、電圧上昇時に第１閾値電圧Ｖｔｈ１を超えているときにツェナーダイオード５１のアノード−カソード間に降伏電圧に相当する電圧が印加されることとなり、電圧下降時には第２閾値電圧Ｖｔｈ２を超えているときにツェナーダイオード５１のアノード−カソード間に降伏電圧に相当する電圧が印加されることとなっている。

また、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎに想定される最大値は、図３（ａ）に示すように、最大電圧Ｖｍａｘとなる。また、電圧上昇時に第１閾値電圧Ｖｔｈ１を超えたときに流れる電流及び電圧下降時に第２閾値電圧Ｖｔｈ２を超えている段階で流れている電流は、ＬＥＤ４８の寿命の観点及び電圧検出回路の検出動作に十分であるとして設定された最大電流ＩＬＥＤｍａｘの範囲内とされている。

ところで、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎは、メインバッテリＢＴ１の電圧に比例した電圧となっているはずであるが、以下の説明においては、全体的な動作の理解の容易のため、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎ（＝メインバッテリＢＴ１の電圧に比例）が０Ｖから最大電圧Ｖｍａｘまで一定の上昇率で上昇し、その後一定の下降率で０Ｖまで下降した場合について説明する。また初期状態において、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが０Ｖで有り、ＬＥＤ４８には電流が流れていないものとする。
（１）高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満の場合（時刻ｔ０〜時刻ｔ１）

まず、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが未だ第１閾値電圧Ｖｔｈ１を超えておらず、第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満の場合について説明する。
この場合には、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎは、電流制限抵抗４４及び抵抗４６を介して第２ＮＰＮトランジスタ４３のベース−エミッタ間に電圧（Ｖｂｅ＞トランジスタオン電圧＝０．６Ｖ）が印加される。そして、第２ＮＰＮトランジスタ４３のコレクタ−エミッタ間には、所定の電流が流れることとなる。

一方、ツェナーダイオード５１には、降伏電圧（たとえば、８．２Ｖ）以上の電圧が印加されていないため、第１ＮＰＮトランジスタ４２は、オフ状態となっている。
このため、図３（ａ）に示すように、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満の場合には、図３（ｂ）に示すように、フォトカプラを構成しているＬＥＤ４８には、抵抗４４、４５、４７を介して供給されるトランジスタ４３のベース−エミッタ間を流れる微少な電流が流れるだけで有り、ＬＥＤ４８が発光状態となることはない。

従って、出力回路３３の出力信号は、図３（ｃ）に示すように、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが電力供給不能な状態（この場合には、出力電圧がＶｏｕｔが第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満）であることを表す“Ｌ”レベルとなる。
この場合に、ＥＣＵ６０は、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが電力供給不能な状態であるので、リレーＲＬ１の状態としては、オフ状態にあると判別をする。したがって、ＥＣＵ６０は、リレーＲＬ１をオンする指示を行ってから所定の時間が経過しても出力回路３３の出力信号が“Ｌ”レベルの場合には、リレーＲＬ１がオン状態に遷移できない異常であると判別することとなる。そしてＥＣＵ６０は、予め設定された異常時の制御を行うとともに、リレーＲＬ１が正常に動作していない旨をユーザに通知するように動作する。
また、ＥＣＵ６０は、リレーＲＬ１をオンする指示を行っていない場合、あるいは、リレーＲＬ１をオフする指示を行った場合には、リレーＲＬ１が正常であると判別する。

（２）高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが電圧上昇時には第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上、電圧下降時には第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上の場合（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）
次に、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが、電圧上昇時には第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上、電圧下降時には第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上の場合について説明する。

この場合には、ツェナーダイオード５１には、降伏電圧と等しい電圧（例えば、８．２Ｖ）が印加されるとともに、入力電圧Ｖｉｎに比例した電流が流れる。
そして、第１ＮＰＮトランジスタ４２は、オン状態となり、図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ４８には、コレクタ−エミッタ間をほぼ一定の電流＝ＩＬＥＤｍａｘが流れる。

ここで、電流ＩＬＥＤｍａｘがほぼ一定である理由について説明する。
電流ＩＬＥＤｍａｘは、抵抗４４と抵抗４５との接続点の電圧を電圧Ｖａとすると、次式で表される。
ＩＬＥＤｍａｘ＝
（Ｖａ−ＬＥＤ４８の電圧降下−第１ＮＰＮトランジスタ４２のオン時のコレクタエミッタ間電圧Ｖ_ＣＥ）／（抵抗４５の抵抗値＋抵抗４７の抵抗値）
ところで、ツェナーダイオード５１の降伏電圧以上の動作範囲内においては、電圧Ｖａがほぼ一定である。
従って、上式により、算出される電流ＩＬＥＤｍａｘもほぼ一定となるのである。

ここで、「ほぼ一定」と述べているのは、ツェナーダイオード５１の降伏後、高電圧分圧回路３１の出力電圧のさらなる増加に伴い、ツェナーダイオード５１の両端電圧が多少増加し（例えば、＋０．１Ｖ）、トランジスタ４２のベース電流が増加し、トランジスタ４２のベースエミッタ間電圧が多少増加（例えば、＋０．１Ｖ）することにより、電圧Ｖａが多少増加（たとえば、９．０Ｖ）することに起因して、上式に示した電流ＩＬＥＤｍａｘが多少増加することとなるためである。

しかしながら、想定される高電圧分圧回路３１の入力電圧の変動が第１閾値電圧Ｖｔｈ１（あるいは第２閾値電圧Ｖｔｈ２）から電圧Ｖｍａｘの範囲内であれば、抵抗５２を流れる電流の変動による第１ＮＰＮトランジスタ４２のベース−エミッタ間電圧の変動は、ＬＥＤ４８を流れる電流にマクロ的には大きな変動を与えない範囲に収まっている。

なお、分圧回路４１の分圧比としては、例えば、１４．６：１とする。すなわち、ツェナーダイオード５１の降伏電圧が８．２Ｖの場合、抵抗５２の両端電圧は、０．６Ｖ程度となる。このような分圧比とすることで、高電圧分圧回路３１における分圧比を小さくすることができ、高電圧分圧回路３１を構成している分圧抵抗の抵抗値を小さくできるため、発熱を抑制して、より高精度で測定が行える。

一方、第２ＮＰＮトランジスタ４３は、第１ＮＰＮトランジスタ４２がオン状態となることで、ベース−エミッタ間は短絡状態となり、第２ＮＰＮトランジスタ４３は、オフ状態となって、コレクタ−エミッタ間には、電流が流れない状態となる。

出力回路３３の出力信号は、図３（ｃ）に示すように、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが電力供給可能な状態（この場合には、出力電圧がＶｏｕｔが第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上）であることを表す“Ｈ”レベルとなる。

ＥＣＵ６０は、出力回路３３の出力信号が“Ｈ”レベル、すなわち、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが電力供給可能な状態（この場合には第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上）となったので、リレーがオン状態にあると判別を行う。

したがって、ＥＣＵ６０は、リレーＲＬ１をオンする指示を行ってから所定の時間が経過した時点で出力回路３３の出力信号が“Ｈ”レベルの場合には、リレーＲＬ１がオン状態に正常に遷移した正常状態であると判別することとなる。さらにこの場合には、ＥＣＵ６０は、電流検出回路１２の増幅出力回路２３が出力した増幅電流検出信号に基づいて、正常に電流が流れているかを判別して、制御を行う。

また、ＥＣＵ６０は、リレーＲＬ１をオンする指示を行っていない、あるいは、リレーＲＬ１をオフする指示を行った場合には、リレーＲＬ１がオフ状態に遷移できない異常（例えば、溶着状態）であると判別する。そしてＥＣＵ６０は、予め設定された異常時の制御を行うとともに、リレーＲＬ１が正常に動作していない旨をユーザに通知するように動作する。

さらにＥＣＵは、電圧検出回路１３が出力した電圧検出信号及び電流検出回路１２が出力した増幅電流検出信号に基づいて様々な制御を行うこととなる。

（３）高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上の状態から第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満となった場合（時刻ｔ２〜）

高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが、第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上の状態から第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満となった場合には、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎは、抵抗４４及び抵抗４６を介して第２ＮＰＮトランジスタ４３のベース−エミッタ間に電圧（Ｖｂｅ）が印加される。この結果、第２ＮＰＮトランジスタ４３のコレクタ−エミッタ間には、所定の電流が流れることとなる。

一方、ツェナーダイオード５１に印加される電圧は、再び降伏電圧（たとえば、８．２Ｖ）未満となり、第１ＮＰＮトランジスタ４２が再びオフ状態となるので、図３（ａ）に示すように、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満の場合には、図３（ｂ）に示すように、フォトカプラを構成しているＬＥＤ４８には、トランジスタ４３のベースエミッタ間を流れる微少な電流が流れるだけで有り、ＬＥＤ４８が発光状態となることはない。

従って、出力回路３３の出力信号は、図３（ｃ）に示すように、再び高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが電力供給不能な状態（この場合には、出力電圧がＶｏｕｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満）であることを表す “Ｌ”レベルとなる。
この結果、ＥＣＵ６０は、高電圧分圧回路３１の入力電圧Ｖｉｎが電力供給不能な状態であるので、リレーがオフ状態にあると判別を行う。

以上の説明は、出力電圧を可変する場合のものであったが、ＥＣＵ６０が電源監視装置を制御して、リレーＲＬ１を正常にオンした場合であって、メインバッテリＢＴ１の電力が十分である場合には、上述した時刻ｔ１〜時刻ｔ２の状態に直ちに移行するはずであるので、ＥＣＵ６０は、リレーＲＬ１が正常にオン動作したと判断できる。逆にリレーＲＬ１がオン状態である場合に、ＥＣＵ６０が電源監視装置を制御してリレーＲＬ１を正常にオフした場合には、上述した時刻ｔ２〜の状態に直ちに移行するはずであるので、ＥＣＵ６０は、リレーＲＬ１が正常にオフ動作したと判断できる。

したがって、ＥＣＵ６０は、正しい制御状態にリレーＲＬ１が移行できなかった場合には、異常として検出して、予め設定された異常時の制御を行うとともに、リレーＲＬ１が正常に動作していない旨をユーザに通知するように動作する。

以上の説明のように、本実施形態によれば、高電圧系と低電圧系とを絶縁するためのフォトカプラを構成するＬＥＤに流れる電流を、所定の最大許容電流（本実施形態では、ＩＬＥＤｍａｘ）以下とできるので、フォトカプラを構成しているＬＥＤの寿命を延ばすことが可能となる。

さらにシュミットトリガ回路３２の入力段の分圧回路を構成している分圧抵抗として、逆方向接続されたツェナーダイオードを用い、ツェナーダイオードの温度特性を分圧回路の分圧電圧がベース端子に印加されるトランジスタの温度特性（負の温度係数）と逆の正の温度係数を有する温度特性としたので電圧測定の精度を向上することが可能となる。
具体的には、入力電圧Ｖｉｎの最大値である最大電圧Ｖｍａｘ＝３００Ｖとし、使用温度範囲を−３０℃〜８５℃に設定した場合に、基準となる第１閾値電圧Ｖｔｈ１あるいは第２閾値電圧Ｖｔｈ２に対し、実際の電圧検出誤差は、±２〜３Ｖとなり、実用的に全く問題ない精度となっている。

ここで実施形態の変形例について説明する。
図４は、シュミットトリガ回路の他の回路構成例の説明図である。
図４において、図２のシュミットトリガと異なる点は、分圧回路４１に代わる分圧回路４１Ａが、ツェナーダイオード５１と抵抗５２との接続点に、第３ＮＰＮトランジスタ５３を介挿した点である。

すなわち、図４のシュミットトリガ回路は、ツェナーダイオードのアノード端子にベース端子が接続され、抵抗５２の一端にエミッタ端子が接続され、コレクタ端子が開放状態のままとされた第３ＮＰＮトランジスタ５３が設けられている点が異なっている。
ここで、第３ＮＰＮトランジスタ５３は、実効的には、電圧降下の少ないダイオードとして機能しており、微少なベース電流が流れる状態となる。

そして上述したように、ツェナーダイオード５１は、温度特性に関し、正の温度係数を有するように選択され、アノード−カソード間電圧の温度特性は、例えば、４．４ｍＶ／℃となっているとした場合に、第１ＮＰＮトランジスタ４２及び第３ＮＰＮトランジスタ５３は、負の温度係数を有し、例えば、ベース−エミッタ間電圧（Ｖｂｅ）の温度特性は、−２．２ｍＶ／℃となっている。

したがって、周囲温度の変動に伴う第１ＮＰＮトランジスタ４２のエミッタ−コレクタ間電流の変動は、ツェナーダイオード５１の温度特性及び第３ＮＰＮトランジスタ５３の温度特性により、図２のシュミットトリガ回路の場合よりもより一層相殺されて、抑制されることとなり、電圧検出回路１３の測定精度がより向上することとなる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明したが、この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びその組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ 電源監視装置
１１ 電源回路
１２ 電流検出回路
１３ 電圧検出回路
２１ 電流センサインタフェース回路
２２ 基準電圧回路
２３ 増幅出力回路
３１ 高電圧分圧回路（第１分圧回路）
３２ シュミットトリガ回路
３３ 出力回路
４１ 分圧回路（第２分圧回路）
４２ 第１ＮＰＮトランジスタ（シュミットトリガ基本回路）
４３ 第２ＮＰＮトランジスタ（シュミットトリガ基本回路）
４４ 電流制限抵抗
４５ 抵抗（シュミットトリガ基本回路）
４６ 抵抗（シュミットトリガ基本回路）
４７ 抵抗
４８ ＬＥＤ
５１ ツェナーダイオード（第２分圧回路）
５２ 抵抗（分圧抵抗：第２分圧回路）
６１ フォトトランジスタ
ＢＴ１ メインバッテリ
ＣＤ 電圧検出信号
ＣＴ 電流センサ
ＦＣ フォトカプラ
Ｖｔｈ１ 第１閾値電圧
Ｖｔｈ２ 第２閾値電圧

Claims (5)

1. 入力電圧を分圧して出力する分圧回路と、
   電流制御素子としてのトランジスタを有し、前記入力電圧に比例する前記分圧回路の出力電圧に基づいて外部のフォトカプラを構成するＬＥＤを流れる電流を制御するシュミットトリガ基本回路と、を備え、
   前記分圧回路の温度係数が正の温度係数を有するようにした、
   シュミットトリガ回路。
2. 前記分圧回路は、逆方向接続されたツェナーダイオードと、
   前記ツェナーダイオードの低電位側に接続された分圧抵抗と、
   を備えている請求項１記載のシュミットトリガ回路。
3. 前記ツェナーダイオードは、正の温度係数を有している、
   請求項１または請求項２記載のシュミットトリガ回路。
4. 前記シュミットトリガ基本回路は、ベース端子が前記分圧回路の出力端子に接続された第１ＮＰＮトランジスタと、
   前記第１ＮＰＮトランジスタのコレクタ端子にベース端子が接続された第２ＮＰＮトランジスタと、を備え、
   前記ＬＥＤのカソード端子が前記第１ＮＰＮトランジスタのコレクタ端子と前記第２ＮＰＮトランジスタのベース端子との接続点に接続される、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のシュミットトリガ回路。
5. 外部の電源からの入力電圧を分圧して出力する第１分圧回路と、
   正の温度係数を有し、前記第１分圧回路の出力電圧を分圧する第２分圧回路及び電流制御素子としてのトランジスタを有し、前記第２分圧回路の出力電圧に基づいてフォトカプラを構成するＬＥＤを流れる電流を制御するシュミットトリガ基本回路と、を備えたシュミットトリガ回路と、
   前記フォトカプラを構成するフォトトランジスタを有し、外部に電源監視情報を出力する出力回路と、
   を備えた電源監視装置。

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