JP3079582B2 - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JP3079582B2
JP3079582B2 JP02416601A JP41660190A JP3079582B2 JP 3079582 B2 JP3079582 B2 JP 3079582B2 JP 02416601 A JP02416601 A JP 02416601A JP 41660190 A JP41660190 A JP 41660190A JP 3079582 B2 JP3079582 B2 JP 3079582B2
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哲也 赤木
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一対の出力素子を切換え
て出力する出力回路に関し、特にその故障診断機能に特
徴を有する出力回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来光電スイッチや近接スイッチ等の電
子スイッチには出力回路が設けられる。出力回路は例え
ば図5(a)に示すようにPNP型のトランジスタTr1
や、図5(b)に示すようにNPN型のトランジスタT
r2を用いてオープンコレクタ出力としたものがある。又
図5(c)に示すようにこれらの出力トランジスタTr
1, Tr2の双方にトランジスタTr3から動作信号を与
え、切換スイッチSWによってこれらのスイッチ出力を
切換えるようにした出力回路が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この中で図5(a),
(b)に示すようにPNP型やNPN型のオープンコレ
クタ型の出力回路においては、過電流を検知したり出力
回路の故障を診断するようにした出力回路も提案されて
いる。しかしながら図5(c)に示すようにPNP型,
NPN型の出力を切換える出力回路については、過電流
検知や出力トランジスタの故障を充分に診断することが
できないという欠点があった。
【0004】本発明はこのような従来の出力回路の問題
点に鑑みてなされたものであって、共用型の出力回路の
出力素子の故障や過電流を検知できるようにすることを
技術的課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、電源の両端と出力端子間に接続され夫々動作出力が
与えられる第1,第2の出力素子と、これらの出力素子
を切換えるスイッチとを有する出力回路あって、第1
の出力素子に流れる出力電流を検知する第1の電流検知
部と、第2の出力素子に流れる出力電流を検知する第2
の電流検知部と、動作出力が与えられたときに第1の電
流検知部の出力に基づいて過電流を検出する第1の過電
流検出部と、動作出力が与えられたときに第2の電流検
知部の出力に基づいて過電流を検出する第2の過電流検
出部と、動作出力が与えられたときに第1の出力素子
電流の停止に基づいて第1の出力素子の故障を出力する
第1の故障検出部と、動作出力が与えられたときに第2
の出力素子の電流の停止に基づいて第2の出力素子の故
障を出力する第2の故障検出部と、第1,第2の故障検
出部の出力を動作信号に基づいて選択する信号選択部
と、を具備することを特徴とするものである。又本願の
請求項2の発明は、電源の両端と出力端子間に接続され
夫々動作出力が与えられる第1,第2の出力素子と、こ
れらの出力素子を切換えるスイッチとを有する出力回路
であって、第1の出力素子に流れる出力電流を検知する
第1の電流検知部と、第2の出力素子に流れる出力電流
を検知する第2の電流検知部と、動作出力が与えられた
ときに第1の電流検知部の出力に基づいて過電流を検出
する第1の過電流検出部と、動作出力が与えられたとき
に第2の電流検知部の出力に基づいて過電流を検出する
第2の過電流検出部と、第1,第2の過電流検出部の出
力の論理和をとる論理和回路と、を具備することを特徴
とするものである。
【0006】
【作用】このような特徴を有する本願の請求項1の発明
によれば、第1,第2の出力素子をスイッチで切換えて
選択した場合には、動作信号に基づいていずれか一方の
出力素子に出力電流が流れる。そしてその出力電流を第
1又は第2の過電流検出部によって検出し、規定値以上
の出力電流が流れる場合には過電流出力を外部に出力し
ている。又動作出力にもかかわらず出力素子に出力電流
が流れない場合には、出力素子が短絡又は開放状態とな
っているためその故障状態を故障検出部によって検出
し、動作出力に応じてそれらの出力を選択することによ
って正確な故障診断出力を選択している。又請求項2の
発明によれば、第1,第2の出力素子をスイッチで切換
えて選択した場合には、動作信号に基づいていずれか一
方の出力素子に出力電流が流れる。そしてその出力電流
を第1又は第2の過電流検出部によって検出し、規定値
以上の出力電流が流れる場合には過電流出力の論理和を
外部に出力している。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例による出力回路の全
体構成を示すブロック図、図2及び図3はその各部の詳
細な構成を示す回路図である。本図において電源Vccと
接地端(GND)との間には夫々エミッタに抵抗R1,
R2が接続されたPNP型出力トランジスタTr1及びN
PN型出力トランジスタTr2が接続され、そのコレクタ
がスイッチSWによって切換えられることは前述した従
来例の図5(c)と同様である。動作信号はトランジス
タTr3によってこれらの双方の出力トランジスタのベー
スに与えられる。さてPNP型トランジスタTr1のエミ
ッタ端の電圧は抵抗R1に流れる電流がVccからの電圧
低下として検出され、その出力がPNP故障検出部1及
びPNP過電流検出部2に与えられる。又トランジスタ
Tr2のエミッタ端からは抵抗R2によってトランジスタ
Tr2に流れる電流が電圧信号として検出され、その出力
はNPN故障検出部3及びNPN過電流検出部4に与え
られる。ここで抵抗R1,R2は夫々第1,第2の出力
素子である出力トランジスタTr1, Tr2の出力電流を検
知する第1, 第2の電流検知部を構成している。PNP
過電流検出部2及びNPN過電流検出部4はPNP側及
びNPN側の出力トランジスタの過電流を検出するもの
であって、その出力はオア回路5を介して過電流検知信
号として出力される。又PNP故障検出部1及びNPN
故障検出部3の出力は信号選択部6に与えられる。信号
選択部6は動作信号に基づいてこれらの信号を選択して
故障検知信号として出力するものである。
【0008】PNP故障検出部1は図2に示すように電
源電圧を分圧する分圧回路がコンパレータ11の一方の
入力端に接続され、他端には電圧信号が与えられる。コ
ンパレータ11は微少電流、例えば数mA以上の電流が流
れたときに出力をHレベルに反転させるものであり、反
転時には閾値VA を低下させるために定電流回路12が
電流を低下させる。そしてこのコンパレータ11の出力
はアンド回路13,14に与えられる。アンド回路1
3,14は動作信号に基づいて出力を選択するものであ
り、オア回路15を介して信号選択部6に与えられる。
又PNP過電流検出部2は図示のように電源Vccと接地
端間を分圧する分圧回路によってコンパレータ21の基
準電圧VB が設定される。コンパレータ21は出力トラ
ンジスタTr1に過電流、例えば 100mA以上の電流が流れ
たときにHレベルに反転するコンパレータであって、そ
の出力は定電流回路22及びアンド回路23に与えられ
る。定電流回路22はコンパレータが反転してHレベル
となったときに閾値VB を上昇させるために電流値を低
くするようなヒステリシスをかけるものである。又アン
ド回路23は動作信号との論理積をとってその出力をオ
ア回路5に与えている。
【0009】一方図3に示すように、NPN側の故障診
断検知部3は同様にして電源Vccと接地端間を分圧する
分圧回路がコンパレータ31の基準電源VC として接続
される。コンパレータ31は出力トランジスタTr2の電
流値が微少電流、例えば数mAを越えたときに出力を反転
させるものであり、その出力は定電流回路32及びアン
ド回路33,34に与えられる。アンド回路33,34
は動作信号との論理積をとるものであって、その出力は
オア回路35に与えられる。又過電流検出部4はPNP
型の過電流検出部2と同様に、電源と接地端間にコンパ
レータ41の基準電圧VD として抵抗分圧回路が接続さ
れる。コンパレータ41は過電流が流れたときにLレベ
ルの信号を出力するものであって、その出力はヒステリ
シス型の定電流回路42及びアンド回路43に与えられ
る。ここで定電流回路32,42はコンパレータが反転
したときに夫々基準値を下げるために電流値Iを大きく
するようにヒステリシスをかけるものとする。次に信号
選択部6は図3に示すように、PNP故障検出部1,N
PN故障検出部3の出力を夫々入力とするオア回路6
1,アンド回路62が設けられる。これらの論理信号は
夫々アンド回路63,64に与えられる。アンド回路6
3,64は動作信号に基づいて出力を選択するものであ
って、その出力はオア回路65を介して故障検知信号と
して外部に出力するように構成されている。
【0010】次に本実施例の動作について説明する。ま
ずスイッチSWがPNPトランジスタTr1に切換えられ
動作信号がHレベルとする。このときにPNP型のトラ
ンジスタTr1に過電流が流れると、そのエミッタ電位が
下がり、規定値以上となればコンパレータ21がHレベ
ルとなる。そうすれば閾値VB がわずかに上がってヒス
テリシスがかけられ、アンド回路23及びオア回路5を
介して過電流検知出力が出力される。又スイッチSWが
NPN型トランジスタTr2に切換えられているときにト
ランジスタTr2に過電流が流れると、そのエミッタ電位
が上がり、規定値以上となればコンパレータ41がLレ
ベルとなる。そしてアンド回路43によってその反転出
力と動作信号との論理積がとられ、オア回路5を介して
外部に過電流検知信号を出力することができる。
【0011】次に故障診断時の動作について説明する。
まずスイッチSWによってトランジスタTr1を選択して
いたものとする。トランジスタTr1が正常であれば、動
作出力がL及びHに変化するときにコンパレータ11も
夫々L及びH状態となる。従ってアンド回路13,14
の論理積条件が成立しないため、図示のようにオア回路
15の出力は常にLレベルとなる。さてトランジスタT
r1が短絡モードで故障したときには、動作信号がLレベ
ルのときに抵抗R1に電流が流れ、コンパレータ11が
Hレベルとなる。従ってアンド回路14の論理積条件が
成立し、図4に示すようにオア回路15の出力はHレベ
ルとなる。又短絡モードで故障しているときに動作出力
がHレベルとなれば、コンパレータ11もHレベルとな
るため、アンド回路13,14による論理積条件は成立
せずオア回路15の出力はLレベルとなる。更にトラン
ジスタTr1が開放モードで故障したり断線したときに
は、動作出力がLレベルのときもコンパレータ11は常
にLレベルであるため、オア回路15の出力はLレベル
となる。しかし動作出力がHレベルとなってもコンパレ
ータ11は常にLレベルであるため、アンド回路13の
論理積条件が成立してオア回路15の出力はHレベルと
なる。それ故図4のPNPトランジスタTr1側に示すよ
うなオア回路15の出力となり、又オア回路35も同様
にしてこれらの出力時に図示のような出力が得られる。
【0012】一方NPN型出力トランジスタTr2をスイ
ッチSW2で選択したときには、同様にして図4に示す
ような出力が夫々オア回路15,35より得られること
となる。信号選択部6では動作信号がLのときにオア回
路15と35のオア回路61による論理和を出力し、動
作信号がHレベルのときにはオア回路15,35のアン
ド回路62による論理積を出力するように、アンド回路
63,64によって切換える。そして論理和をオア回路
65を介して出力する。こうすれば表に*で示す信号が
故障検知信号として出力されることとなる。同様にして
スイッチSWによってNPN型のトランジスタTr2を選
択しているときには、オア回路15,35の出力は夫々
図4に示すものとなり、信号選択部6によって図中の*
で示す信号が故障検出信号として出力されることとな
る。このため全ての出力モードにおいてその出力モード
に該当するトランジスタが動作信号がHで出力トランジ
スタがオフのとき、動作信号がLで出力トランジスタが
オンのときにトランジスタの故障又は断線して故障検出
信号を出力することができる。尚本実施例は出力素子を
PNP型及びNPN型のトランジスタを用いた場合につ
いて説明しているが、パワーMOSFET等の他の出力
素子を用いても本発明を適用できることはいうまでもな
い。
【0013】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
1の発明によれば、2種類の出力素子を切換えて使用す
る際に、いずれの出力素子を選択した場合にも過電流及
び出力素子の開放や短絡の故障を検出して出力すること
ができるという効果が得られる。又故障検出と過電流の
検知を夫々独立して検出することが可能となる。又請求
項2の発明では、2種類の出力素子を切換えて使用する
際にいずれの出力素子を選択した場合にも過電流を検出
するため、その論理和出力によって過電流を検出するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による出力回路の全体構成を
示すブロック図である。
【図2】PNP型の出力素子の故障を診断するためのブ
ロックの詳細な構成を示す回路図である。
【図3】NPN型トランジスタの故障を検知するための
ブロック及び信号選択部の詳細な構成を示す回路図であ
る。
【図4】その動作におけるオア回路の出力の変化を示す
図である。
【図5】従来の出力回路の異なった例を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 PNP故障検出部 2 PNP過電流検出部 3 NPN故障検出部 4 NPN過電流検出部 5 オア回路 6 信号選択部 11,21,31,41 コンパレータ 12,22,32,42 定電流回路 Tr1 PNP型出力トランジスタ Tr2 NPN型出力トランジスタ SW スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/00 - 17/70 H03K 19/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源の両端と出力端子間に接続され夫々
    動作出力が与えられる第1,第2の出力素子と、これら
    の出力素子を切換えるスイッチとを有する出力回路にお
    いて、 前記第1の出力素子に流れる出力電流を検知する第1の
    電流検知部と、 前記第2の出力素子に流れる出力電流を検知する第2の
    電流検知部と、 動作出力が与えられたときに前記第1の電流検知部の出
    力に基づいて過電流を検出する第1の過電流検出部と、 動作出力が与えられたときに前記第2の電流検知部の出
    力に基づいて過電流を検出する第2の過電流検出部と、 動作出力が与えられたときに前記第1の出力素子の電流
    の停止に基づいて第1の出力素子の故障を出力する第1
    の故障検出部と、 動作出力が与えられたときに前記第2の出力素子の電流
    の停止に基づいて第2の出力素子の故障を出力する第2
    の故障検出部と、 前記第1,第2の故障検出部の出力を動作信号に基づい
    て選択する信号選択部と、を具備することを特徴とする
    出力回路。
  2. 【請求項2】 電源の両端と出力端子間に接続され夫々
    動作出力が与えられる第1,第2の出力素子と、これら
    の出力素子を切換えるスイッチとを有する出力回路にお
    いて、 前記第1の出力素子に流れる出力電流を検知する第1の
    電流検知部と、 前記第2の出力素子に流れる出力電流を検知する第2の
    電流検知部と、 動作出力が与えられたときに前記第1の電流検知部の出
    力に基づいて過電流を検出する第1の過電流検出部と、 動作出力が与えられたときに前記第2の電流検知部の出
    力に基づいて過電流を検出する第2の過電流検出部と、 前記第1,第2の過電流検出部の出力の論理和をとる論
    理和回路と、を具備することを特徴とする出力回路。
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