JP3625474B1 - 接点腐食防止回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 接点の腐食の進行状態を適切に判定し、有効な腐食防止を図ることができる接点腐食防止回路を提供する。
【解決手段】 入力信号ライン１４０が接続される入力端子１１ｘは、電源のローサイド側の接点に接続して使用する。接点は電源電圧ＶＢ側へのプルアップ抵抗１４８と接地側との間に接続されるので、入力信号ライン１４０の電位は、接点が開状態では電源電圧ＶＢ側の電位となり、接点が閉状態では接地側の電位となる。接点が腐食して接触抵抗が増大すると、接点が閉状態のときの入力信号ライン１４０の電位は上昇する。比較手段１４３は、入力信号ライン１４０の電位が所定電位よりも上昇することを検知して、低インピーダンス手段１４１を能動化し、プルアップ抵抗１４８のインピーダンスを低下させるので、電源電圧ＶＢ側から流れる電流で、接点を加熱して腐食を除去させることができる。【選択図】 図２

Description

本発明は、スイッチやコネクタなどの接点の腐食で生じる酸化被膜を、電流を流して破壊する機能を備える接点腐食防止回路に関する。

従来から、スイッチやコネクタなどの接点は、導電性の良好な金属材料で形成され、電気的な接続時の接触抵抗が小さいようにされている。このような接点は、オフの非接続時に接触部分の表面が酸化されて接触抵抗が増加するおそれがある。また、オンの接続持にも、接触部分の周辺で露出している部分の表面が酸化されて、形成される酸化物が接触部分に巻込まれ、接触抵抗を増加させる微摺動摩耗が進行するおそれもある。接点が酸化によって接触抵抗が増加しても、接触状態と非接触状態とが適宜繰返され、接触状態で比較的大電流が流れれば、電流による発熱等で酸化物を除去し、接触抵抗の増加を防ぐことができる。

接点に腐食防止が可能な大電流を常に流すようにすることは、電子機器への入力に関しては一般に必要ではなく、大電流の断続では、ノイズによる誤動作等の原因にもなりうる。また接点に大電流を流すと、接点の電気的寿命が極度に低下したり、接点が溶着したりするおそれもある。これらの問題点を解決するために、接点の接触抵抗を検出して、接触抵抗が予め定める基準値以上になると接点間に大電流を流す接点の電流制御装置が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

図９は、特許文献１の第１図を転載して示す。戸閉スイッチなどの接点１は、一端が＋Ｖ電源に接続され、他端は抵抗２およびホトカプラ３の一次側（発光ダイオード）を介してアースに接続されている。ホトカプラ３の二次側（ホトトランジスタ）は＋Ｖ電源と、アース間に抵抗４を介して接続され、接点１の開閉に伴いオン・オフされるホトカプラ３のオン・オフ信号は制御回路５に出力される。抵抗２とホトカプラ３の一次側との直列回路には、トランジスタ６が抵抗７を介して並列に接続される。

検出回路１６は、接点１の接触抵抗がある値以上になることを検出し、抵抗１７，１８，１９，２０および演算増幅器２１を含む。抵抗１７，１８は、＋Ｖ電源とアースとの間に直列に接続される。抵抗２とホトカプラ３の一次側との直列回路には、抵抗１９，２０の直列回路が並列に接続される。抵抗１７，１８の接続点Ｐ１は、演算増幅器２１の非反転入力端に接続される。演算増幅器２１の反転入力端は、抵抗１９，２０の接続点Ｐ２に接続される。これにより演算増幅器２１の非反転入力端には、＋Ｖ電源の電圧を抵抗１７，１８で分圧した抵抗１８の両端に発生する電圧Ｖａが供給され、また反転入力端には接点１の接触抵抗および抵抗１９，２０により決定される抵抗２０の両端電圧Ｖｂが供給される。そして、演算増幅器２１の出力信号は接点１に障害除去用の負荷電流Ｉ２を流すトランジスタ６のベースを駆動する。

接点１が閉状態になると、ホトカプラ３の一次側に電流Ｉ１が流れるため、ホトカプラ３はオン動作し、そのオン動作に伴う信号が制御回路５に供給される。この時、接点１の閉成に伴い接点１を介して抵抗１９，２０に＋Ｖ電源が供給されるため、抵抗２０の両端には接点１の接触抵抗に応じた電圧が発生し、この両端電圧Ｖｂが演算増幅器２１の反転入力端に供給される。ここで、演算増幅器２１は、電圧ＶａとＶｂとを比較し、接点１の接触抵抗が予め設定した基準値より大きいか小さいかを判定する。

絶縁被膜の生成などにより接点１の接触抵抗が基準値以上になると、Ｖａ＞Ｖｂとなるため、演算増幅器２１の出力は『Ｈ』となり、トランジスタ６がオンになり、抵抗７とトランジスタ６の直列回路には負荷電流Ｉ２が流れ、接点電流Ｉ０はＩ０＝Ｉ１＋Ｉ２となる。接点１を流れる電流は、通常時よりもＩ２分増加するため、接点間の絶縁被膜等はジュール熱によって破壊され、接点抵抗値は減少することが期待される。

大電流用スイッチを電子化ユニットなどの低電流化されたシステムに使用するときに、スイッチの接点がオンの期間にパルス状に大電流を流すスイッチの腐食防止回路も開示されている（たとえば、特許文献２参照）。パルス状の腐食防止電流を、コンデンサへの充放電を利用して周期的に流す接点信号判別装置も開示されている（たとえば、特許文献３参照）。本件出願人も、スイッチの接点が開状態から閉状態に遷移する時点から少なくとも一定の保持時間は腐食防止用の大電流を流し、スイッチの接点が開状態のときには、接点に接続される入力信号ラインのインピーダンスを低くするスイッチの接点腐食防止装置を開示している（たとえば、特許文献４参照）。

特開平２−２９７８１８号公報 特開平６−９６６３７号公報 特開平７−１４４６３号公報 特開２００２−３４３１７１号公報

特許文献２〜４に開示されている先行技術では、接点の腐食の判定は行わずに、腐食防止電流を流すようにしている。このため、腐食が生じていないのに腐食防止電流を流したり、腐食が生じても不充分な腐食防止電流しか流せないおそれがある。

特許文献１に開示されている先行技術では、電源と負荷との間を開閉するスイッチの両側の接点の電圧を分圧した電圧Ｖａ，Ｖｂの差から接触抵抗を検出している。このため、制御回路５への入力として利用する接点側ばかりではなく、＋Ｖ電源側からの電圧も入力する必要がある。＋Ｖ電源側からの電圧は、接点の電流制御装置内部から得ることも考えられるけれども、電圧を得る部分とスイッチの接点とが離れていると、ノイズなどの影響で電圧が異なってしまうおそれがある。また特許文献１では接点の接触抵抗を見るために、接点のオン・オフ状態を判定する入力信号ラインの電位とは異なる電位から取り出しており、そのために専用の論理を組まなければならず、構成が複雑になる。

本発明の目的は、簡単な構成で接点の腐食の進行状態を適切に判定して有効な腐食防止を図ることができ、かつノイズ対策を行うことができる接点腐食防止回路を提供することである。

本発明は、外部の接点と接続される入力端子と、
入力端子に接続され、その電位によって接点の接続状態を判定するための入力信号ラインと、
入力信号ラインに接続され、能動化によって、入力端子に接点の腐食防止電流を流すことが可能な状態となる低インピーダンス手段と、
入力信号ラインに接続される高インピーダンス手段と、
入力信号ラインの電位と接点の腐食となりうる所定電位とを比較する比較手段とを含み、
比較手段の出力によって低インピーダンス手段が能動化されることを特徴とする接点腐食防止回路である。

本発明に従えば、接点腐食防止回路は、入力端子と、入力信号ラインと、低インピーダンス手段と、高インピーダンス手段と、比較手段とを含む。入力信号ラインは、外部の接点と接続される入力端子に接続され、その電位によって接点の接続状態を判別することができる。すなわち、接点が閉状態であれば、閉状態であることによって接続される部分の影響が電位に反映され、接点が開状態であればその影響が反映されない。入力信号ラインには、低インピーダンス手段と高インピーダンス手段とが接続される。低インピーダンス手段は、能動化されると入力端子に接点の腐食防止電流を流すことが可能になる。入力信号ラインの電位は、比較手段で接点の腐食となりうる所定電位と比較して判別することができる。接点に接続される入力信号ラインの電位を直接所定電位と比較して接点の腐食の有無を判定するので、接点の腐食の進行状態を適切に判定し、有効な腐食防止を図ることができる。

また本発明で、前記接点は、前記入力信号ラインと接地側との間に接続され、
前記低インピーダンス手段および前記高インピーダンス手段は、入力信号ラインを電源電圧側へプルアップするように、入力信号ラインと電源電圧側との間に接続され、
前記比較手段は、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、前記入力信号ラインの電位が前記所定電位よりも上昇することで検知して、前記低インピーダンス手段を能動化し、
低インピーダンス手段は、比較手段による能動化で、前記入力端子のインピーダンスを、能動化しないときよりも低下させることを特徴とする。

本発明に従えば、接点を電源電圧側へプルアップする低インピーダンス手段および高インピーダンス手段を含むので、接点に入力端子を介して接続される入力信号ラインの電位は、接点が開状態では電源電圧側の電位となり、接点が閉状態では接地側の電位となる。接点が腐食して接触抵抗が増大すると、接点が閉状態での接触抵抗による電圧降下が大きくなり、接点が閉状態のときの入力信号ラインの電位は上昇する。比較手段は、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、入力信号ラインの電位が所定電位よりも上昇することで検知して、低インピーダンス手段を能動化する。低インピーダンス手段は、比較手段による能動化で、入力端子のインピーダンスを能動化させないときよりも低下させるので、閉状態の接点にはインピーダンスが低下した状態で電源電圧側から電流が流れ、接点を加熱して腐食を除去させることができる。

また本発明で、前記接点は、前記入力信号ラインと電源電圧側との間に接続され、
前記低インピーダンス手段および前記高インピーダンス手段は、入力信号ラインを接地側へプルダウンするように、入力信号ラインと接地側との間に接続され、
前記比較手段は、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、前記入力信号ラインの電位が前記所定電位よりも下降することで検知して、前記低インピーダンス手段を能動化し、
低インピーダンス手段は、比較手段による能動化で、前記入力端子のインピーダンスを、能動化しないときよりも低下させることを特徴とする。

本発明に従えば、接点を接地側へプルダウンする低インピーダンス手段および高インピーダンス手段を含むので、接点に入力端子を介して接続される入力信号ラインの電位は、接点が開状態では接地側の電位となり、接点が閉状態では電源電圧側の電位となる。接点が腐食して接触抵抗が増大すると、接点が閉状態での接触抵抗による電圧降下が大きくなり、接点が閉状態のときの入力信号ラインの電位は下降する。比較手段は、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、入力信号ラインの電位が所定電位よりも下降することで検知して、低インピーダンス手段を能動化する。低インピーダンス手段は、比較手段による能動化で、入力端子のインピーダンスを能動化させないときよりも低下させるので、閉状態の接点にはインピーダンスが低下した状態で接地側に電流が流れ、接点を加熱して腐食を除去させることができる。

また本発明で、前記接点は、前記入力信号ラインと、接地側との間のローサイド側、または電源電圧側との間のハイサイド側に接続され、
前記低インピーダンス手段および前記高インピーダンス手段は、入力信号ラインを電源電圧側にプルアップするようにそれぞれ接続されるプルアップ用低インピーダンス手段およびプルアップ用高インピーダンス手段と、入力信号ラインを接地側にプルダウンするようにそれぞれ接続されるプルダウン用低インピーダンス手段およびプルダウン用高インピーダンス手段とを含み、
前記比較手段は、
入力信号ラインの電位と比較する前記所定電位を、該ローサイド側用と該ハイサイド側用とに選択可能であり、
該ローサイド側用の所定電位が選択されるときは、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、該入力信号ラインの電位が該所定電位よりも上昇することで検知し、
該ハイサイド側用の所定電位が選択されるときは、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、該入力信号ラインの電位が該所定電位よりも下降することで検知し、
低インピーダンス手段は、
比較手段の所定電位として該ローサイド側用が選択されるときに、比較手段によるプルアップ用低インピーダンス手段の能動化で、前記入力端子のインピーダンスを、能動化しないときよりも低下させ、
比較手段の所定電位として該ハイサイド側用が選択されるときに、比較手段によるプルダウン用低インピーダンス手段の能動化で、前記入力端子のインピーダンスを、能動化しないときよりも低下させることを特徴とする。

本発明に従えば、接点を電源電圧側へプルアップするプルアップ用低インピーダンス手段およびプルアップ用高インピーダンス手段のローサイド側、または接地側へプルダウンするプルダウン用低インピーダンス手段およびプルダウン用高インピーダンス手段のハイサイド側に接続されるので、ローサイド側またはハイサイド側のいずれに接続しても腐食防止の対象とすることができる。比較手段は、入力信号ラインの電位と比較する所定電位を、ローサイド側用とハイサイド側用とに選択可能であり、ローサイド側用の所定電位が選択されるときは、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、入力信号ラインの電位が所定電位よりも上昇することで検知し、ハイサイド側用の所定電位が選択されるときは、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、入力信号ラインの電位が所定電位よりも下降することで検知するので、接点をローサイド側とハイサイド側とのいずれに接続しても兼用することができる。低インピーダンス手段は、比較手段の所定電位としてローサイド側用が選択されるときに、該比較手段による能動化で、入力端子のインピーダンスを能動化しないときよりも低下させるプルアップ用低インピーダンス手段と、比較手段の所定電位としてハイサイド側用が選択されるときに、比較手段による能動化で、入力端子のインピーダンスを能動化しないときよりも低下させるプルダウン用低インピーダンス手段とを含むので、接点がローサイド側とハイサイド側とのいずれに接続される場合でも、能動化されれば、閉状態の接点に電流を流し、接点を加熱して腐食を除去させることができる。

また本発明で、前記高インピーダンス手段は、抵抗を含み、
該抵抗の抵抗値は、複数を選択可能であり、
前記比較手段の所定電位も複数を選択可能であることを特徴とする。

本発明に従えば、高インピーダンス手段の抵抗値は複数を選択可能であるので、接点の使用状態や腐食の進行状態などに応じて抵抗値を選択し、適切な腐食防止電流が流れるように調整することができる。比較手段の所定電位も複数を選択可能であるので、接点の使用環境などに応じて適切な所定電位を選択し、適切な腐食状態の判定を行うことができる。

また本発明で、前記高インピーダンス手段として、半導体素子のインピーダンスまたは電流源のインピーダンスが用いられることを特徴とする。

本発明に従えば、高インピーダンス手段は、半導体素子のインピーダンスまたは電流源が用いられるので、半導体素子の制御でインピーダンスを変化させて電流値を調整したり、電流源から定電流を流すようにすることができる。

本発明によれば、外部の接点と接続される入力端子に接続される入力信号ラインの電位は、接点が閉状態であれば、閉状態であることによって接続される部分の影響が電位に反映され、接点が開状態であればその影響が反映されないので、接点の状態をその電位で判定することができる入力信号ラインの電位は、比較手段で所定電位と比較して判別することができる。元々、接点の接続状態を判定する入力信号ラインの電位を利用し、直接所定電位と比較して腐食の有無を判定するので、専用の論理設定をする必要がなく、接点の腐食の進行状態を適切にかつ容易に判定することができる。たとえば、接点の開閉電圧が０Ｖ，５Ｖで判定されるのが元々判っていればその０〜５Ｖの間に所定電位を設ければよい。特許文献１では、比較されるための電位とそれに対応する基準電圧の設定が必要になり、構成が複雑になる。比較手段は、腐食となりうる電位になると、低インピーダンス手段を能動化し、入力端子に接点の腐食防止用の電流を流すことを可能にするので、接点が閉状態となると電流が流れ、有効な腐食防止を図ることができる。しかも所定電位を１つ設けるだけで接点の開状態も判るので、接点の開閉判定と接点の腐食判定とを１つの比較手段で兼用することもでき、さらにこの状態で入力インピーダンスを低インピーダンス状態にすることができ、ＥＭＩ等のノイズ対策も可能となる。すなわち、簡単な構成で腐食防止かつノイズ対策を行うことができる。

また本発明によれば、比較手段は、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、入力信号ラインの電位が所定電位よりも上昇することで検知して、低インピーダンス手段を能動化し、入力端子のインピーダンスを能動化しないときよりも低下させるので、閉状態の接点にはインピーダンスが低下したプルアップ抵抗を介して電源電圧側から電流が流れ、接点を加熱して腐食を除去させることができる。

また本発明によれば、比較手段は、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、入力信号ラインの電位が所定電位よりも下降することで検知して、低インピーダンス手段を能動化し、入力端子のインピーダンスを能動化しないときよりも低下させるので、閉状態の接点にはインピーダンスが低下したプルダウン抵抗を介して接地側に電流が流れ、接点を加熱して腐食を除去させることができる。

また本発明によれば、接点がローサイド側またはハイサイド側のいずれに接続されても、比較手段の所定電位を選択し、ローサイド側ではプルアップ用低インピーダンス手段、ハイサイド側ではプルダウン用低インピーダンス手段を低インピーダンス手段として選択して、比較手段は兼用することができる。

また本発明によれば、接点の使用状態や腐食の進行状態などに応じて、高インピーダンス手段の抵抗値を選択し、比較手段の所定電位を接点の使用環境などに応じて選択して、適切な腐食防止を図ることができる。

また本発明によれば、高インピーダンス手段として半導体素子または電流源を用いて、半導体素子の制御でインピーダンスを変化させて電流値を調整したり、電流源から定電流を流すようにすることができる。

以下、本発明の実施の各形態について、図１〜図８を参照して説明する。実施の各形態で、先行して説明している部分に対応する機能を有する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。ただし、同一の参照符を付している部分は全く同一の構成を有しているとは限らず、種々の変形形態を含むことはもちろんである。

図１は、本発明の実施の一形態である接点腐食防止回路１０１の概略的な電気的構成を（ａ）で示し、（ｂ）で接点の接続形態を示す。（ａ）に示すように、接点腐食防止回路１０１は、複数の入力信号を選択する機能を有するＬＳＩとして形成されている。すなわち、複数のチャネルを有する入力回路ブロック１０２を有し、入力回路ブロック１０２からの複数チャネルの出力をマルチプレクサ１０３で選択して、コンパレータ１０４で論理判定し、判定結果を出力する。入力回路ブロック１０２は、回路構成が異なる入力回路ブロックＡ１０２Ａ、入力回路ブロックＢ１０２Ｂおよび入力回路ブロックＣ１０２Ｃを有する。マルチプレクサ１０３は、入力回路ブロックＡ１０２Ａのチャネルを選択するＭＰＸ１０３Ａ、入力回路ブロックＢ１０２Ｂのチャネルを選択するＭＰＸ１０３Ｂ、および入力回路ブロックＣ１０２Ｃのチャネルを選択するＭＰＸ１０３Ｃを有する。ＭＰＸ１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃでそれぞれ選択された入力は、コンパレータ１０４内のコンパレータ１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃでそれぞれ論理値として判定される。マルチプレクサ１０３でのチャネルの選択は、デコーダ１０５からの出力に応じて行われる。

入力回路ブロック１０２には、電源１０６から正の電源電圧ＶＢが供給される。コンパレータ１０４には、電源１０６から＋５Ｖである論理回路用の電源電圧ＶＯＭ５が供給される。電源１０６に近接して、過熱検知手段１０７および異常判定手段１０８が設けられる。過熱検知手段１０７の検知結果および異常判定手段１０８の判定結果は、処理手段１０９に与えられ、保護動作として、外部端子１１０への異常信号出力を含む動作が行われる。

（ａ）に示す入力回路ブロックＡ１０２Ａの複数の入力チャネルは、入力端子１１１，１１２，１１３，…にそれぞれ接続される。入力端子１１１，１１２，１１３，…は、（ｂ）に示すようなローサイド側スイッチ１２０の接点１２０ａに接続することを想定している。（ａ）に示す入力回路ブロックＢ１０２Ｂの複数の入力チャネルは、入力端子１２１，１２２，１２３，…にそれぞれ接続される。入力端子１２１，１２２，１２３，…は、（ｂ）に示すようなハイサイド側スイッチ１３０の接点１３０ａに接続することを想定している。（ａ）に示す入力回路ブロックＣ１０２Ｃの複数の入力チャネルは、入力端子１３１，１３２，１３３，…にそれぞれ接続される。入力端子１３１，１３２，１３３，…は、（ｂ）に示すようなローサイド側スイッチ１２０の接点１２０ａまたはハイサイド側スイッチ１３０の接点１３０ａのいずれかに接続することを想定している。なお、各入力端子１１１，１１２，１１３，…，１２１，１２２，１２３，…，１３１，１３２，１３３，…は、スイッチ１２０，１３０だけでなく、コネクタに接続することも想定される。すなわち、接点の接続状態とは、スイッチの開閉状態や外部のコネクタの接続／非接続状態を示す。

図２は、入力回路ブロック１０２Ａの１つのチャネルの接点腐食防止回路１０２Ａｘの概略的な電気的構成を示す。入力信号ライン１４０は、コンパレータ１０４に最終的には接続されるもので、その電位によりスイッチやコネクタ等のオン・オフ判定がなされる。入力信号ライン１４０が接続される入力端子１１ｘは、図１（ｂ）に示す接点１２０ａのような電源のローサイド側の接点に接続して使用することを想定している。入力信号ライン１４０には、接点に腐食防止電流を流しうるインピーダンスを有する低インピーダンス手段１４１、接点のオフ時に入力信号ライン１４０の論理を固定するための高インピーダンス手段１４２、および比較手段１４３が接続される。高インピーダンス手段１４２は、低インピーダンス手段１４１よりも高いインピーダンスを有する。比較手段１４３は、入力信号ライン１４０の電位を、電源電圧ＶＢと接地電圧とを分圧する分圧回路１４４で得られる所定電位と比較する。分圧回路１４４は、抵抗１４５，１４６の直列回路で形成される。低インピーダンス手段１４１は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタであるスイッチング素子１４７を含む。高インピーダンス手段１４２はプルアップ抵抗１４８を含み、プルアップ抵抗１４８には、直列にダイオード１４８ｄが接続され、逆方向の電流を阻止する。比較手段１４３はコンパレータであり、接点が腐食したか否かを判定するための所定電位を有し、入力信号ライン１４０の電位と比較し、入力信号ライン１４０の電位が所定電位を越えるか否かにより、ハイレベルまたはローレベルの信号を出力する。所定電位は、接点の閉状態時の開状態時の電位との間に設定され、かつ接点の腐食となりうる（腐食状態となりうる）電位であって、予め設定される。なお、この所定電位は接点の開閉状態を判定するための電位と兼用してもよい。その出力は、ディレイ回路１５０およびゲート回路１５１を介してスイッチング素子１４７のゲートに与えられる。スイッチング素子１４７がＰチャネルＭＯＳトランジスタで実現されるとき、ドレインと入力信号ライン１４０との間にはダイオード１４７ｄが接続され、逆方向の電流を阻止する。ＰチャネルＭＯＳトランジスタのバックゲートと電源電圧ＶＢとの間にもダイオード１４７ｅが接続される。図１の処理手段１０９からの過熱検知信号は、ゲート回路１５１の１つの入力に与えられる。過熱検知信号は、過熱状態が検知されなければローレベルである。過熱状態が検知されると過熱検知信号はハイレベルとなり、スイッチング素子１４７をオンにすることが禁止される。ゲート回路１５１は、ＯＲ回路と等価である。

すなわち、図１（ｂ）の接点１２０ａは電源電圧ＶＢ側へのプルアップ抵抗１４８と接地側との間に接続されるので、接点１２０ａに入力端子１１ｘを介して接続される入力信号ライン１４０の電位は、接点１２０ａが開状態ではプルアップ抵抗１４８を介する電源電圧ＶＢ側の電位となり、接点１２０ａが閉状態では接地側の電位となる。接点１２０ａが腐食して接触抵抗が増大すると、接点１２０ａが閉状態での接触抵抗による電圧降下が大きくなり、接点１２０ａが閉状態のときの入力信号ライン１４０の電位は上昇する。比較手段１４３は、接点１２０ａの接続時での腐食による抵抗増大および接点１２０ａの遮断を、入力信号ライン１４０の電位が所定電位よりも上昇することで検知して、低インピーダンス手段１４１を能動化する。図２では、比較手段１４３であるコンパレータの出力がローレベルになり、ディレイ回路１５０にある遅延の後、過熱検知信号がローレベルであれば、ゲート回路１５１から、ローレベルの駆動信号が出力されて、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタであるスイッチング素子１４７がオンになり、低インピーダンス手段が能動化される。低インピーダンス手段１４１は、比較手段１４３による能動化で、プルアップ抵抗１４８のインピーダンスを低下させるので、閉状態の接点１２０ａにはインピーダンスが低下した低インピーダンス手段１４１を介して電源電圧ＶＢ側から電流が流れ、接点１２０ａを加熱して腐食を除去させることができる。また、比較手段１４３の所定電位を１つ設けるだけで、接点１２０ａがオフ時に入力信号ライン１４０の電位が所定電位を越えるので、入力が低インピーダンス状態となり、ＥＭＩ等ノイズ対策も行うことが可能となる。

図３は、入力回路ブロック１０２Ｂの１つのチャネルの接点腐食防止回路１０２Ｂｘの概略的な電気的構成を示す。入力信号ライン１４０が接続される入力端子１２ｘは、図１（ｂ）に示す接点１３０ａのような電源のハイサイド側の接点に接続して使用することを想定している。入力信号ライン１４０には、低インピーダンス手段１６１、高インピーダンス手段１６２、および比較手段１４３が接続される。比較手段１４３の出力は、ディレイ回路１５０からゲート回路１６４に与えられる。低インピーダンス手段１６１は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタであるスイッチング素子１６７を含む。高インピーダンス手段１６２はプルダウン抵抗１６８を含む。比較手段１４３はコンパレータであり、その出力は、ディレイ回路１５０およびゲート回路１６４を介してスイッチング素子１６７のゲートに与えられる。スイッチング素子１６７がＮチャネルＭＯＳトランジスタで実現されるとき、ドレインと入力信号ライン１４０との間にはダイオード１６７ｄが接続され、逆方向の電流を阻止する。図１の処理手段１０９からの過熱検知信号は、ゲート回路１６４の１つの入力に与えられる。過熱検知信号は、過熱状態が検知されなければローレベルである。過熱状態が検知されると過熱検知信号はハイレベルとなり、スイッチング素子１６７をオンにすることが禁止される。

すなわち、図１（ｂ）の接点１３０ａは電源電圧ＶＢ側と接地側へのプルダウン抵抗１６８との間に接続されるので、接点１３０ａに入力端子１２０ｘを介して接続される入力信号ライン１４０の電位は、接点１３０ａが開状態ではプルダウン抵抗１６８を介する接地側の電位となり、接点１３０ａが閉状態では電源電圧ＶＢ側の電位となる。接点１３０ａが腐食して接触抵抗が増大すると、接点１３０ａが閉状態での接触抵抗による電圧降下が大きくなり、接点１３０ａが閉状態のときの入力信号ライン１４０の電位は低下する。比較手段１４３は、接点１３０ａの接続時での腐食による抵抗増大および接点１３０ａの遮断を、入力信号ライン１４０の電位が所定電位よりも下降することで検知して、低インピーダンス手段１６１を能動化する。図３では、比較手段１４３であるコンパレータの出力がハイレベルになり、ディレイ回路１５０による遅延の後、過熱検知信号がローレベルであれば、ゲート回路１６４からハイレベルの駆動信号が出力されて、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタであるスイッチング素子１６７がオンになり、低インピーダンス手段が能動化される。低インピーダンス手段１６１は、比較手段１４３による能動化で、プルダウン抵抗１６８のインピーダンスを低下させるので、閉状態の接点１３０ａにはインピーダンスが低下した低インピーダンス手段１６１を介して接地側への電流が流れ、接点１３０ａを加熱して腐食を除去させることができる。

図４は、入力回路ブロック１０２Ｃの１つのチャネルの接点腐食防止回路１０２Ｃｘの概略的な電気的構成を示す。入力信号ライン１４０が接続される入力端子１３ｘは、図１（ｂ）に接点１２０ａとして示すような電源のローサイド側のみではなく、接点１３０ａとして示すようなハイサイド側の接点に接続して使用することも想定している。コンパレータである比較手段１４３の論理出力は、スイッチング素子１４７にはディレイ回路１５０からの出力が１つの入力として与えられるＮＡＮＤ回路１７１を介して与えられる。ＮＡＮＤ回路１７１の他の入力には、ＡＮＤ回路１７２からの出力が与えられる。比較手段１４３の論理出力は、スイッチング素子１６７には、ディレイ回路１５０からの出力が１つの入力として与えられるＮＯＲ回路１７３を介して与えられる。ＮＯＲ回路１７３の他の入力には、ＯＲ回路１７４からの出力が与えられる。ＡＮＤ回路１７２には、ゲート回路１７５からの出力とＳＥＬ１の入力とが与えられる。ＯＲ回路１７４には、ゲート回路１７５の出力をインバータ１７６で論理反転した信号と、ＳＥＬ２の入力をインバータ１７７で論理反転した信号とが与えられる。ゲート回路１７５には、ＳＥＬ３の入力信号と、過熱検知信号とが与えられる。

ＳＥＬ１の入力がハイレベルになると、スイッチ１７８がオンになって、抵抗１４８が入力信号ライン１４０と電源電圧ＶＢとの間に高インピーダンス手段として接続される。ＳＥＬ２の入力がハイレベルになると、スイッチ１５９がオンになって、抵抗１６８が入力信号ライン１４０と接地との間に高インピーダンス手段として接続される。ＳＥＬ２およびＳＥＬ１は、ハイレベルになると、分圧回路１８０のスイッチ１８１，１８２をそれぞれオンにする。これによって、抵抗１８３，１８４，１８５で形成する分圧回路１８０を切換えて、比較手段１４３の腐食判定のための所定電位を変化させることができる。

図５は、図４の３つの選択信号ＳＥＬ１，ＳＥＬ２，ＳＥＬ３による入力回路ブロック１０２Ｃでの機能の選択状態を示す。ＳＥＬ１をハイレベルにすると、入力回路ブロック１０２Ａと同様に、ローサイド側にスイッチを接続することができる。ＳＥＬ２をハイレベルにすると、入力回路ブロック１０２Ｂと同様に、ハイサイド側にスイッチを接続することができる。ＳＥＬ３をハイレベルにすると、接点腐食防止機能を有りにすることができる。

すなわち、接点腐食防止回路１０２Ｃｘでは、接点１２０ａ，１３０ａは、電源電圧ＶＢ側へのプルアップ抵抗１４８と接地側との間のローサイド側、または電源電圧ＶＢ側と接地側へのプルダウン抵抗１６８との間のハイサイド側に接続される。比較手段１４３は、入力信号ライン１４０の電位と比較する所定電位を、ローサイド側用とハイサイド側用とに選択可能である。ローサイド側用の所定電位が選択されるときは、接点１２０ａの接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、入力信号ライン１４０の電位が所定電位よりも上昇することで検知し、ハイサイド側用の所定電位が選択されるときは、接点１３０ａの接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、入力信号ライン１４０の電位が該所定電位よりも下降することで検知する。低インピーダンス手段１４１，１６１は、比較手段１４３の所定電位としてローサイド側用が選択されるときに、比較手段１４３による能動化で、プルアップ抵抗１４８のインピーダンスを低下させるプルアップ用低インピーダンス手段としてのスイッチング素子１４７と、比較手段１４３の所定電位としてハイサイド側用が選択されるときに、比較手段１４３による能動化で、プルダウン抵抗１６８のインピーダンスを低下させるプルダウン用低インピーダンス手段としてのスイッチング素子１６７とを含む。

以上のように、接点１２０ａ，１３０ａは、電源電圧ＶＢ側へのプルアップ抵抗１４８と接地側との間のローサイド側、または電源電圧ＶＢ側と接地側へのプルダウン抵抗１６８との間のハイサイド側に接続されるので、ローサイド側またはハイサイド側のいずれに接続しても腐食防止の対象とすることができる。比較手段１４３は、入力信号ライン１４０の電位と比較する所定電位を、分圧回路１８０のスイッチ１８１，１８２の切換えでローサイド側用とハイサイド側用とに選択可能である。比較手段１４３の所定電位としてローサイド側用が選択されるときに、プルアップ抵抗１４８のインピーダンスを低下させるプルアップ用低インピーダンス手段であるスイッチング素子１４７が能動化され、比較手段１４３の所定電位としてハイサイド側用が選択されるときに、プルダウン抵抗１６８のインピーダンスを低下させるプルダウン用低インピーダンス手段であるスイッチング素子１６７が能動化されるので、接点がローサイド側とハイサイド側とのいずれに接続される場合でも、閉状態の接点１２０ａ，１３０ａに電流を流し、接点１２０ａ，１３０ａを加熱して腐食を除去させることができる。

図６は、図２〜図４に示すディレイ回路１５０の動作を示す。（ａ）は比較手段１４３であるコンパレータに入力される入力信号ライン１４０の電圧の変化を示し、（ｂ）は比較手段１４３の論理出力を示し、（ｃ）はディレイ回路１４０の出力を示す。（ａ）に示すように、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までに、比較手段１４３の入力が所定電位であるスレッショルドレベルを越えると、（ｂ）に示すように比較手段１４３の出力はハイレベルになる。ディレイ回路１５０は、たとえば５μｓ程度の遅延時間ｔｄを有し、しかもこの遅延時間ｔｄの間継続して同一の論理となる場合に、遅延時間ｔｄ後にその論理を出力するように形成される。したがって、（ｃ）に示すように、時刻ｔ１０から遅延時間ｔｄ経過後に、ディレイ回路１５０の出力はハイレベルになり、破線で示すように、最小時間ｔｍｉｎとして、遅延時間ｔｄと同一の時間はハイレベルを続ける。時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの時間が遅延時間ｔｄよりも長ければ、時刻ｔ１１から遅延時間ｔｄ経過後の時刻にディレイ回路１５０の出力はローレベルに変化する。

ディレイ回路１５０は、比較手段１４３によってスイッチング素子１４７，１６７が入力信号ライン１４０を低インピーダンスにするように制御されて、腐食防止電流が流れる時点で、予め設定される最小時間ｔｍｉｎは該腐食防止電流を流し続ける状態を保持する。比較手段１４３が腐食と判定して腐食防止電流が流れると、入力信号ライン１４０の電圧が変動して、腐食と判定することを繰返すような腐食防止動作のチャタリングが生じるおそれがある。ディレイ回路１５０によって、予め設定される最小時間ｔｍｉｎは該腐食防止電流を流し続ける状態を保持するので、接点１２０ａ，１３０ａの腐食防止を図ることができ、かつ腐食防止動作のチャタリングを防止し、接点１２０ａ，１３０ａを電子制御装置などで利用する際の誤動作を防止することができる。また、本実施形態ではディレイ回路１５０を設けるようにしたが、製品によっては特に設けなくてもよい。

また、腐食防止装置１０１では、複数の接点の各接点毎に入力信号ライン１４０が接続されるチャネルが備えられる。過熱検知手段１０７は、いずれかのチャネルの入力信号ライン１４０に腐食防止電流が流れる期間に、予め定める過熱状態となっているか否かを検知する。腐食防止電流が流れないときには、発熱はほとんどないので、過熱状態にはならない。処理手段１０９は、過熱検知手段１０７の検知結果に応答し、過熱検知手段１０７によって過熱状態が検知されるときに、腐食防止電流を流しているチャネルの低インピーダンス手段であるスイッチング素子１４７，１６７が該腐食防止電流を流す動作を禁止するように制御する動作禁止手段として機能する。処理手段１０９は、各チャネル毎に腐食防止電流が流れているか否かを検知する機能と、過熱検知信号を、腐食防止電流が流れているチャネルのみハイレベルにする機能とを備えている。腐食防止電流が流れ続けるような異常動作時には、その腐食防止電流が流れないようにして、発熱を低減するための保護動作を行い、かつ他の接点については腐食防止機能が無効になるのを防ぐことができる。

また、異常判定手段１０８は、電源１０６から各入力信号ライン１４０に流れる腐食防止電流を監視し、複数の入力信号ライン１４０で、腐食防止電流が流れる期間のうちの少なくとも一部が重複すると異常と判定する。本来、腐食防止電流の通電頻度は低いので、頻繁に複数の接点で腐食防止電流が重複して流れることはないはずである。接点異常時は複数の接点に対する腐食防止動作がそれぞれ独立して行われ、時間的に重複する可能性がある。異常判定手段は、各入力信号ラインに流れる腐食防止電流を監視し、複数の入力信号ラインで、腐食防止電流が流れる期間のうちの少なくとも一部が重複すると異常と判定するので、接点の異常判定を容易に行うことができる。

図７は、本発明の実施の他の形態である接点腐食防止回路２０１の概略的な電気的構成を示す。接点腐食防止回路２０１では、図４に示す接点腐食防止回路１０２Ｃｘでのプルアップ抵抗１４８およびプルダウン抵抗１６８に代えて、複数の抵抗値を選択可能なプルアップ抵抗２４８およびプルダウン抵抗２６８をそれぞれ設けるようにしている。すなわち、プルアップ抵抗２４８は、複数の抵抗２４８ａ，２４８ｂ，…を選択可能である。プルダウン抵抗２６８は、複数の抵抗２６８ａ，２６８ｂ，…を選択可能である。接点腐食防止回路２０１では、比較手段１４３の所定電位も分圧回路１８０を用いて複数を選択可能である。図２に示す接点腐食防止回路１０２Ａｘのようにプルアップ抵抗１４８のみを用いるローサイド側の接点１２０ａを腐食防止の対象とするときは、複数の抵抗値を選択可能なプルアップ抵抗２４８のみを用いることができる。図３に示す接点腐食防止回路１０２Ｂｘのようにプルダウン抵抗１６８のみを用いるハイサイド側の接点１３０ａを腐食防止の対象とするときは、複数の抵抗値を選択可能なプルダウン抵抗２６８のみを用いることができる。プルアップ抵抗２４８またはプルダウン抵抗２６８の抵抗値は複数を選択可能であるので、接点１２０ａ，１３０ａの使用状態や腐食の進行状態などに応じて抵抗値を選択し、適切な腐食防止電流が流れるように調整することができる。比較手段１４３の所定電位も複数を選択可能であるので、接点１２０ａ，１３０ａの使用環境などに応じて適切な所定電位を選択し、適切な腐食状態の判定を行うことができる。

図８は、本発明の実施のさらに他の形態である接点腐食防止回路３０１の概略的な電気的構成を示す。接点腐食防止回路３０１は、図４に示す接点腐食防止回路１０２Ｃｘと同様に図１（ｂ）のローサイド側の接点１２０ａまたはハイサイド側の接点１３０ａに接続することを想定している。接点腐食防止回路３０１では、接点腐食防止回路１０２Ｃｘのプルアップ抵抗１４８に代えて電流源３４８を使用し、プルダウン抵抗１６８に代えてバイポーラトランジスタ３６８とバイアス回路３６９とを使用する。電流源３４８は一定の電流を供給し、内部抵抗は高インピーダンスである。バイポーラトランジスタ３６８は、バイアス回路３６９によるバイアスの調整で、コレクタ・エミッタ間の等価抵抗を変化させることができる。なお、置換えは、いずれか一方のみでもよく、またプルアップ抵抗１４８をバイポーラトランジスタやＭＯＳトランジスタなどの半導体素子で、プルダウン抵抗１６８を電流源で、それぞれ置換えることもできる。プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗は、抵抗値の代りに、半導体素子のインピーダンスまたは電流源が用いられるので、半導体素子の制御でインピーダンスを変化させて電流値を調整したり、電流源から定電流を流すようにすることができる。

以上のように、本発明の実施の各形態の接点腐食防止回路１０２Ａｘ，１０２Ｂｘ，１０２Ｃｘ，２０１，３０１は、入力端子１１ｘ，１２ｘ，１３ｘと、入力信号ライン１４０と、低インピーダンス手段１４１，１６１と、高インピーダンス手段１４２，１６２，２４８，２６８，３４８，３６８と、比較手段１４３とを含む。入力信号ライン１４０は、外部の接点１２０ａ，１３０ａと接続される入力端子１１ｘ，１２ｘ，１３ｘに接続され、その電位によって接点１２０ａ，１３０ａの状態を判別することができる。すなわち、接点１２０ａ，１３０ａが閉状態であれば、閉状態であることによって接続される部分の影響が電位に反映され、接点１２０ａ，１３０ａが開状態であればその影響が反映されない。入力信号ライン１４０には、低インピーダンス手段１４１，１６１と高インピーダンス手段１４２，１６２，２４８，２６８，３４８，３６８とが接続される。低インピーダンス手段１４１，１６１は、能動化されると入力端子１１ｘ，１２ｘ，１３ｘに接点１２０ａ，１３０ａの腐食防止電流を流すことが可能になる。入力信号ライン１４０の電位は、比較手段１４３で腐食判定の所定電位と比較して判別することができる。接点１２０ａ，１３０ａに接続される入力信号ライン１４０の電位を直接所定電位と比較して腐食の有無を判定するので、接点１２０ａ，１３０ａの腐食の進行状態を適切に判定し、有効な腐食防止を図ることができる。

なお、スイッチング素子１４８，１６８としては、ＭＯＳトランジスタばかりではなく、バイポーラトランジスタなど、他の種類の半導体スイッチング素子を使用することができるのは、もちろんである。

本発明の実施の一形態である接点腐食防止回路１０１の概略的な電気的構成を示すブロック図および、接続を想定する接点の接続形態を示す回路図である。 図１の入力回路ブロック１０２Ａの１つのチャネルの接点腐食防止回路１０２Ａｘの概略的な電気的構成を示すブロック図である。 図１の入力回路ブロック１０２Ｂの１つのチャネルの接点腐食防止回路１０２Ｂｘの概略的な電気的構成を示すブロック図である。 図１の入力回路ブロック１０２Ｃの１つのチャネルの接点腐食防止回路１０２Ｃｘの概略的な電気的構成を示すブロック図である。 図４の３つの選択信号ＳＥＬ１，ＳＥＬ２，ＳＥＬ３による入力回路ブロック１０２Ｃでの機能の選択状態を示す図表である。 図２〜図４に示すディレイ回路１５０の動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施の他の形態である接点腐食防止回路２０１の概略的な電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施のさらに他の形態である接点腐食防止回路３０１の概略的な電気的構成を示すブロック図である。 先行技術の概略的な電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１，１０２Ａｘ，１０２Ｂｘ，１０２Ｃｘ，２０１，３０１ 接点腐食防止回路
１０６ 電源
１１１，１１２，１１３，…，１１ｘ，１２１，１２２，１２３，…，１２ｘ，１３１，１３２，１３３，…，１３ｘ 入力端子
１２０ ローサイド側スイッチ
１２０ａ，１３０ａ 接点
１３０ ハイサイド側スイッチ
１４０ 入力信号ライン
１４１，１６１ 低インピーダンス手段
１４２，１６２ 高インピーダンス手段
１４３ 比較手段
１４７，１６７ スイッチング素子
１４８，２４８ プルアップ抵抗
１６８，２６８ プルダウン抵抗
３４８ 電流源
３６８ バイポーラトランジスタ

Claims (6)

1. 外部の接点と接続される入力端子と、
   入力端子に接続され、その電位によって接点の接続状態を判定するための入力信号ラインと、
   入力信号ラインに接続され、能動化によって、入力端子に接点の腐食防止電流を流すことが可能な状態となる低インピーダンス手段と、
   入力信号ラインに接続される高インピーダンス手段と、
   入力信号ラインの電位と接点の腐食となりうる所定電位とを比較する比較手段とを含み、
   比較手段の出力によって低インピーダンス手段が能動化されることを特徴とする接点腐食防止回路。
2. 前記接点は、前記入力信号ラインと接地側との間に接続され、
   前記低インピーダンス手段および前記高インピーダンス手段は、入力信号ラインを電源電圧側へプルアップするように、入力信号ラインと電源電圧側との間に接続され、
   前記比較手段は、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、前記入力信号ラインの電位が前記所定電位よりも上昇することで検知して、前記低インピーダンス手段を能動化し、
   低インピーダンス手段は、比較手段による能動化で、前記入力端子のインピーダンスを、能動化しないときよりも低下させることを特徴とする請求項１記載の接点腐食防止回路。
3. 前記接点は、前記入力信号ラインと電源電圧側との間に接続され、
   前記低インピーダンス手段および前記高インピーダンス手段は、入力信号ラインを接地側へプルダウンするように、入力信号ラインと接地側との間に接続され、
   前記比較手段は、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、前記入力信号ラインの電位が前記所定電位よりも下降することで検知して、前記低インピーダンス手段を能動化し、
   低インピーダンス手段は、比較手段による能動化で、前記入力端子のインピーダンスを、能動化しないときよりも低下させることを特徴とする請求項１記載の接点腐食防止回路。
4. 前記接点は、前記入力信号ラインと、接地側との間のローサイド側、または電源電圧側との間のハイサイド側に接続され、
   前記低インピーダンス手段および前記高インピーダンス手段は、入力信号ラインを電源電圧側にプルアップするようにそれぞれ接続されるプルアップ用低インピーダンス手段およびプルアップ用高インピーダンス手段と、入力信号ラインを接地側にプルダウンするようにそれぞれ接続されるプルダウン用低インピーダンス手段およびプルダウン用高インピーダンス手段とを含み、
   前記比較手段は、
   入力信号ラインの電位と比較する前記所定電位を、該ローサイド側用と該ハイサイド側用とに選択可能であり、
   該ローサイド側用の所定電位が選択されるときは、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、該入力信号ラインの電位が該所定電位よりも上昇することで検知し、
   該ハイサイド側用の所定電位が選択されるときは、接点の接続時での腐食による抵抗増大および接点の遮断を、該入力信号ラインの電位が該所定電位よりも下降することで検知し、
   低インピーダンス手段は、
   比較手段の所定電位として該ローサイド側用が選択されるときに、比較手段によるプルアップ用低インピーダンス手段の能動化で、前記入力端子のインピーダンスを、能動化しないときよりも低下させ、
   比較手段の所定電位として該ハイサイド側用が選択されるときに、比較手段によるプルダウン用低インピーダンス手段の能動化で、前記入力端子のインピーダンスを、能動化しないときよりも低下させることを特徴とする請求項１記載の接点腐食防止回路。
5. 前記高インピーダンス手段は、抵抗を含み、
   該抵抗の抵抗値は、複数を選択可能であり、
   前記比較手段の所定電位も複数を選択可能であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の接点腐食防止回路。
6. 前記高インピーダンス手段として、半導体素子のインピーダンスまたは電流源のインピーダンスが用いられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の接点腐食防止回路。

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