JP4419270B2 - 電気負荷駆動用ｉｃ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロコンピュータからの制御信号に応じて電気負荷に駆動電流を流す電気負荷駆動用ＩＣに関し、特に、電気負荷に対する駆動電流の出力形態を、ハイサイド出力形態とロウサイド出力形態とに切り替えることが可能な電気負荷駆動用ＩＣに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば自動車に搭載されるエンジン制御装置やトランスミッション制御装置などの車両用電子制御装置は、リレーやソレノイドといった様々な電気負荷を車両の運転状態に応じて駆動することにより制御対象を制御しているが、電気負荷に駆動電流を供給するための駆動形態は、その電気負荷の種類や用途によって異なり、ハイサイド駆動形態とロウサイド駆動形態との何れかが採られている。
【０００３】
即ち、ハイサイド駆動形態の場合には、電気負荷の一端が負荷電源の低電位側（車両では、一般にバッテリのマイナス端子の電位である接地電位）に接続されると共に、電気負荷の他端が電子制御装置に接続され、電子制御装置側から電気負荷へ駆動電流を流し出すこととなる。
【０００４】
また、ロウサイド駆動形態の場合には、電気負荷の一端が負荷電源の高電位側（車両では、一般にバッテリのプラス端子の電位であるバッテリ電圧）に接続されると共に、電気負荷の他端が電子制御装置に接続され、電気負荷側から電子制御装置側へと駆動電流を引き込むこととなる。
【０００５】
そして、従来の車両用電子制御装置では、通電対象の電気負荷の駆動形態のみに対応する駆動手段（ハイサイド駆動手段又はロウサイド駆動手段）を回路基板上に夫々配置するようにしていたため、電気負荷の駆動形態が変わった場合には、大幅はハードウエア変更が必要となっていた。
【０００６】
そこで、例えば米国特許第５８２８２４７号には、電気負荷への駆動電流の出力形態をプログラム的にハイサイド出力形態とロウサイド出力形態とに切り替えることが可能な電気負荷駆動用ＩＣが提案されている。
具体的に説明すると、上記米国特許に記載の電気負荷駆動用ＩＣは、電気負荷に駆動電流を供給する出力トランジスタとして、１つのＮチャネルＭＯＳＦＥＴを備えている。
【０００７】
そして、そのＦＥＴのソースが接地電位に接続され且つ一端がバッテリ電圧に接続された電気負荷の他端にＦＥＴのドレインが接続されて、そのＦＥＴのドレインから電気負荷の駆動電流を引き込む場合（即ち、電気負荷に駆動電流を流すための電流供給経路における該電気負荷よりも低電位側に、ＦＥＴのドレインとソースとを直列に接続させて、そのＦＥＴをロウサイド駆動手段として用いることにより、当該ＩＣの出力形態をロウサイド出力形態とする場合）には、外部からの制御信号に従って、ＦＥＴのゲートにバッテリ電圧を供給して該ＦＥＴをオンさせ、また、バッテリ電圧に上記ＦＥＴのドレインが接続され且つ一端が接地電位に接続された電気負荷の他端にＦＥＴのソースが接続されて、そのＦＥＴのソースから電気負荷へ駆動電流を流し出す場合（即ち、電気負荷に駆動電流を流すための電流供給経路における該電気負荷よりも高電位側に、ＦＥＴのドレインとソースとを直列に接続させて、そのＦＥＴをハイサイド駆動手段として用いることにより、当該ＩＣの出力形態をハイサイド出力形態とする場合）には、外部からの制御信号に従って、ＦＥＴのゲートにバッテリ電圧を昇圧した電圧を供給して該ＦＥＴをオンさせるように構成されている。
【０００８】
尚、ＦＥＴをハイサイド駆動手段として用いる場合に、そのゲートへバッテリ電圧よりも高い昇圧電圧を供給するようにしているのは、ハイサイド出力形態の場合にＦＥＴを確実にオンさせるためである。
そして、こうした電気負荷駆動用ＩＣによれば、その出力形態を、ハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れかに任意に設定することができ、電気負荷の駆動形態の変更に対して柔軟に対応することができるようになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記米国特許に記載の従来の電気負荷駆動用ＩＣでは、そのＩＣが採るべき出力形態を示す出力形態設定用データを記憶する揮発性のレジスタを備えている。そして、動作電源の供給が開始されるパワーオン毎に、上記出力形態設定用データを外部から入力して上記レジスタに格納し、そのレジスタに格納されたデータに応じて、出力形態がハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れかに設定されるように構成されている。
【００１０】
このため、上記従来の電気負荷駆動用ＩＣをマイクロコンピュータと共に電子制御装置に搭載して、そのマイクロコンピュータからの制御信号に従い電気負荷への通電を制御するようにした場合、マイクロコンピュータは、パワーオン毎に上記電気負荷駆動用ＩＣへ出力形態設定用データを出力して、その電気負荷駆動用ＩＣの出力形態を確定させることとなる。
【００１１】
しかしながら、この場合、マイクロコンピュータが正常に動作している期間は良いが、通電対象の電気負荷が、例えばエンジンへの点火を行うイグナイタなど、エンジンを制御するために用いられる電気負荷である場合には、以下の問題が生じる。
【００１２】
まず一般に、車両のエンジンを制御するために用いられる電気負荷に対しては、エンジン始動時においてバッテリ電圧の低下に伴いマイクロコンピュータへ安定した動作電圧を供給できない可能性がある期間や、マイクロコンピュータにプログラム暴走といった異常が生じた場合など、マイクロコンピュータが正常に動作しない場合には、そのマイクロコンピュータとは別のバックアップ制御回路から出力されるバックアップ制御信号に従ってその電気負荷への通電を行う、といったバックアップ制御を実施する必要がある。
【００１３】
ところが、上記従来の電気負荷駆動用ＩＣでは、マイクロコンピュータが正常に動作しなければ、出力形態をハイサイド出力形態とロウサイド出力形態とのうちの適切な方に確定させることができないため、上記バックアップ制御を実施することができない。
【００１４】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、電気負荷に対する駆動電流の出力形態をハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れか一方に任意に設定可能であるにも拘わらず、マイクロコンピュータが正常に動作しない場合の電気負荷に対するバックアップ制御を、確実に実施することができる電気負荷駆動用ＩＣを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の電気負荷駆動用ＩＣは、電気負荷に駆動電流を流すための電流供給経路に直列に接続される２つの出力端子と、電気負荷への通電及び非通電を指示する制御信号を、外部から入力するための入力手段と、出力形態設定用データを記憶する記憶手段とを備えており、その記憶手段に記憶されている出力形態設定用データに応じて、当該ＩＣの前記電気負荷に対する駆動電流の出力形態が、ハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れか一方に設定されるようになっている。
【００１６】
そして、出力形態がハイサイド出力形態に設定された場合には、前記電流供給経路における電気負荷よりも高電位側に２つの出力端子が直列に接続された状態で、前記入力手段により入力される制御信号に従い前記両出力端子間を導通させて電気負荷へ駆動電流を流し出し、逆に、出力形態がロウサイド出力形態に設定された場合には、前記電流供給経路における電気負荷よりも低電位側に２つの出力端子が直列に接続された状態で、前記入力手段により入力される制御信号に従い前記両出力端子間を導通させて電気負荷側から駆動電流を引き込む。
【００１７】
そして、請求項１の電気負荷駆動用ＩＣは、前記制御信号を出力するマイクロコンピュータと共に電子制御装置に搭載される。
ここで特に、請求項１の電気負荷駆動用ＩＣでは、上記記憶手段が、電力供給が遮断された後でも記憶内容を保持可能な不揮発性メモリであると共に、その記憶手段としての不揮発性メモリには、前記電子制御装置が電気負荷を通電制御するように配置された状態で当該ＩＣにより初めて電気負荷への通電が実行される前までに、出力形態設定用データが予め書き込まれており、そのことにより、当該ＩＣの電気負荷に対する駆動電流の出力形態は、マイクロコンピュータの動作とは関係なく、且つ、前記記憶手段内の出力形態設定用データのみに応じて、ハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れか一方に設定される。
【００１８】
よって、この電気負荷駆動用ＩＣによれば、実際に使用される段階では、マイクロコンピュータの動作に拘わらず、その出力形態をハイサイド出力形態とロウサイド出力形態とのうちの適切な方に予め確定させることができる。
このため、請求項１の電気負荷駆動用ＩＣによれば、電気負荷に対する駆動電流の出力形態をハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れか一方に任意に設定可能であるにも拘わらず、マイクロコンピュータが正常に動作しない場合に、そのマイクロコンピュータとは別のバックアップ制御回路から出力されるバックアップ制御信号に従い電気負荷への通電を行う、といったバックアップ制御を確実に実施することができるようになる。
【００１９】
具体的に説明すると、この電気負荷駆動用ＩＣは、下記の（１）〜（３）のように使用すれば良い。
（１）：まず、当該ＩＣの外部に、以下のような制御信号切替用の論理回路を設ける。
【００２０】
即ち、この論理回路は、電気負荷への通電及び非通電を指示する第１の制御信号Ａ及び第２の制御信号Ｂからなる２つの制御信号Ａ，Ｂと、その２つの制御信号Ａ，Ｂのうちの何れを電気負荷の通電制御に実際に使用するかを示す切替信号Ｃとを外部から入力して、切替信号Ｃが第１の制御信号Ａの使用を示す方の論理レベルである場合には、第１の制御信号Ａを、実際に使用する制御信号として当該ＩＣの入力手段に供給し、逆に、切替信号Ｃが第２の制御信号Ｂの使用を示す方の論理レベルである場合には、第２の制御信号Ｂを、実際に使用する制御信号として当該ＩＣの入力手段に供給する、というものである。
【００２１】
（２）：更に、当該ＩＣが搭載される電子制御装置には、マイクロコンピュータとは別に、以下のようなバックアップ制御用の回路を設ける。
即ち、このバックアップ制御用の回路（以下、バックアップ制御回路という）は、マイクロコンピュータが正常に動作しているか否かを判断して、マイクロコンピュータが正常に動作していると判断している場合には、前記切替信号Ｃを第１の制御信号Ａの使用を示す方の論理レベルで出力し、また、マイクロコンピュータが正常に動作していないと判断している場合には、前記切替信号Ｃを第２の制御信号Ｂの使用を示す方の論理レベルで出力すると共に、マイクロコンピュータに代わって電気負荷への通電及び非通電を指示するバックアップ制御信号を出力する、というものである。
【００２２】
（３）：そして、マイクロコンピュータから出力される制御信号を、第１の制御信号Ａとして、上記（１）の論理回路に入力させると共に、上記（２）のバックアップ制御回路から出力されるバックアップ制御信号を、第２の制御信号Ｂとして、上記（１）の論理回路に入力させ、更に、上記（２）のバックアップ制御回路から出力される切替信号Ｃを、上記（１）の論理回路に入力させる。
【００２３】
このようにすれば、マイクロコンピュータが正常に動作している場合には、そのマイクロコンピュータからの制御信号が当該ＩＣの入力手段に供給されて、電気負荷には、当該ＩＣにより、マイクロコンピュータからの制御信号に従い駆動電流が供給されることとなる。また、マイクロコンピュータが正常に動作しない場合には、上記（２）のバックアップ制御回路から出力されるバックアップ制御信号が当該ＩＣの入力手段に供給されて、電気負荷には、当該ＩＣにより、バックアップ制御回路からのバックアップ制御信号に従い駆動電流が供給されることとなる。よって、マイクロコンピュータによる電気負荷の通電の制御と、そのマイクロコンピュータが正常に動作しない場合の電気負荷のバックアップ制御とを実施することができる。
【００２４】
次に、請求項２に記載の電気負荷駆動用ＩＣは、請求項１の電気負荷駆動用ＩＣに対して、上記（１）の論理回路と同じ機能を有した制御信号切替手段を追加して備えている。
このため、請求項２に記載の電気負荷駆動用ＩＣによれば、上記（１）の論理回路を別途設けなくても、マイクロコンピュータが正常に動作しない場合の電気負荷に対するバックアップ制御を実施することができる。
【００２５】
具体的には、この請求項２の電気負荷駆動用ＩＣは、下記の如く使用すれば良い。
即ち、当該ＩＣを、マイクロコンピュータに加えて上記（２）のバックアップ制御回路を備えた電子制御装置に搭載すると共に、そのバックアップ制御回路から出力されるバックアップ制御信号及び切替信号と、マイクロコンピュータから出力される制御信号とを、上記（３）で述べたように当該ＩＣの制御信号切替手段に入力させれば良い。そして、このようにすれば、当該ＩＣの外部に制御信号切替用の論理回路を別途設けなくても、マイクロコンピュータによる電気負荷の通電の制御と、そのマイクロコンピュータが正常に動作しない場合の電気負荷のバックアップ制御とを実施することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施形態の電気負荷駆動用ＩＣについて、図面を用いて説明する。
まず図１は、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１の全体構成を表す構成図である。
【００２７】
本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ（以下単に、ＩＣともいう）１は、例えば自動車のエンジンやトランスミッションなどを制御する車両用電子制御装置に、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３及び該マイコン３が正常に動作しているか否かを判断するバックアップ制御回路４と共に搭載されて、そのマイコン３とバックアップ制御回路４との各々から出力される信号に従い、リレーやソレノイドといった各電気負荷（以下単に、負荷という）５ａ〜５ｅに駆動電流を流すものであり、各負荷５ａ〜５ｅに対してハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との両方の出力形態で駆動電流を流すことが可能な全く同じ構成の５つの出力回路７ａ〜７ｅを備えている。
【００２８】
尚、ここでは、本ＩＣ１によって駆動可能な負荷が、５個であるものとしている。また、図１及び以下の説明において、負荷と各種信号との符号に添付した「ａ」〜「ｅ」は、それが出力回路７ａ〜７ｅの何れに対応するものかを指している。また更に、以下の説明において、負荷や各種信号を、出力回路７ａ〜７ｅ別に区別しない場合には、それらの符号として「ａ」〜「ｅ」を除いた符号を用いる。
【００２９】
そして更に、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１は、バッテリ電圧（負荷電源の高電位側に相当し、具体的にはバッテリのプラス端子の電圧）ＶＢを約２倍の電圧に昇圧して、その昇圧した電圧（以下、昇圧電圧という）ＶＣＰを各出力回路７ａ〜７ｅに供給するチャージポンプ回路９と、各出力回路７ａ〜７ｅが採るべき出力形態を示す出力形態設定用データを記憶する不揮発性のＥＥＰＲＯＭ１１（記憶手段としての不揮発性メモリに相当）と、各出力回路７ａ〜７ｅをＥＥＰＲＯＭ１１内の出力形態設定用データが示す出力形態で動作させるセレクタ１３とを備えている。
【００３０】
ここで、ＥＥＰＲＯＭ１１に記憶される出力形態設定用データは、出力回路７ａ〜７ｅの各々に対応した各ビットからなると共に、そのビットの“１”がハイサイド出力形態を示し、“０”がロウサイド出力形態を示す５ビットのデータである。
【００３１】
そして、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１では、当該ＩＣ１が電子制御装置に搭載される前に、図１の矢印Ｙ１に示す如く、予めＥＥＰＲＯＭ１１へ上記出力形態設定用データが書き込まれるようになっている。そして、本ＩＣ１が電子制御装置に搭載されて、該ＩＣ１に動作電圧（例えば５Ｖ）が供給された状態においては、ＥＥＰＲＯＭ１１に書き込まれた出力形態設定用データの各ビットの信号が、各出力回路７ａ〜７ｅに夫々対応する出力形態設定用信号Ｆａ〜Ｆｅとして、セレクタ１３に供給される。
【００３２】
一方、セレクタ１３は、当該ＩＣ１の外部から供給される第１の制御信号Ａａ〜Ａｅ，第２の制御信号Ｂａ〜Ｂｅ，及び切替信号Ｃａ〜Ｃｅに基づいて、各出力回路７ａ〜７ｅへ、ハイサイド出力形態用の第１駆動指令信号Ｄａ〜Ｄｅと、ロウサイド出力形態用の第２駆動指令信号Ｅａ〜Ｅｅとを出力する。
【００３３】
尚、第１の制御信号Ａａ〜Ａｅと第２の制御信号Ｂａ〜Ｂｅは、負荷５への通電及び非通電を指示する信号であり、切替信号Ｃａ〜Ｃｅは、第１の制御信号Ａと第２の制御信号Ｂとのうちの何れを負荷５の通電制御に実際に使用するかを示す信号である。そして、本実施形態において、各制御信号Ａ，Ｂは、ハイアクティブであり、それがハイレベルの時に負荷５への通電が行われる。また、切替信号Ｃは、ハイレベルが第１の制御信号Ａの使用を示す方の論理レベルで、ロウレベルが第２の制御信号Ｂの使用を示す方の論理レベルとなっている。
【００３４】
セレクタ１３の構成及び作用について、出力回路７ａへ第１駆動指令信号Ｄａと第２駆動指令信号Ｅａとを出力する部分を挙げて具体的に説明すると、セレクタ１３は、図２に示すように、当該ＩＣの外部から供給される第１の制御信号Ａａと切替信号Ｃａとを入力して、その両信号Ａａ，Ｃａの論理積信号を出力するアンドゲート１５と、当該ＩＣの外部から供給される第２の制御信号Ｂａと上記切替信号Ｃａとを入力して、その切替信号Ｃａを論理反転させた信号と第２の制御信号Ｂａとの論理積信号を出力するアンドゲート１６と、アンドゲート１５の出力信号とアンドゲート１６の出力信号との論理和信号を出力するオアゲート１７と、そのオアゲート１７の出力信号とＥＥＰＲＯＭ１１からの出力形態設定用信号Ｆａとを入力して、その両信号の論理積信号を、出力回路７ａへの第１駆動指令信号Ｄａとして出力するアンドゲート１８と、上記オアゲート１７の出力信号とＥＥＰＲＯＭ１１からの出力形態設定用信号Ｆａとを入力して、その出力形態設定用信号Ｆａを論理反転させた信号と上記オアゲート１７の出力信号との論理積信号を、出力回路７ａへの第２駆動指令信号Ｅａとして出力するアンドゲート１９とを備えている。
【００３５】
このため、セレクタ１３から出力回路７ａに出力される第１駆動指令信号Ｄａと第２駆動指令信号Ｅａは、下記の表１のようになる。尚、表１において、「Ｌ」はロウレベルを意味しており、「Ｈ」はハイレベルを意味している。
【００３６】
【表１】
即ち、▲１▼：ＥＥＰＲＯＭ１１からの出力形態設定用信号Ｆａが、ハイサイド出力形態を示すハイレベル（“１”）であるならば、アンドゲート１９から出力回路７ａに出力される第２駆動指令信号Ｅａが、ロウレベルに固定されるのに対して、アンドゲート１８から出力回路７ａに出力される第１駆動指令信号Ｄａは、オアゲート１７からアンドゲート１８，１９に供給される信号と同じ論理レベルとなる。よって、出力回路７ａへの第１駆動指令信号Ｄａは、切替信号Ｃａがハイレベルの場合に、第１の制御信号Ａａと同じ論理レベルとなり、切替信号Ｃａがロウレベルの場合に、第２の制御信号Ｂａと同じ論理レベルとなる。これは、切替信号Ｃａがハイレベルであれば、オアゲート１７からアンドゲート１８，１９へ、外部からの第１の制御信号Ａａが供給され、逆に切替信号Ｃａがロウレベルであれば、オアゲート１７からアンドゲート１８，１９へ、外部からの第２の制御信号Ｂａが供給されるからである。
【００３７】
また、▲２▼：ＥＥＰＲＯＭ１１からの出力形態設定用信号Ｆａが、ロウサイド出力形態を示すロウレベル（“０”）であるならば、アンドゲート１８から出力回路７ａに出力される第１駆動指令信号Ｄａが、ロウレベルに固定されるのに対して、アンドゲート１９から出力回路７ａに出力される第２駆動指令信号Ｅａは、オアゲート１７からアンドゲート１８，１９に供給される信号と同じ論理レベルとなる。よって、出力回路７ａへの第２駆動指令信号Ｅａは、切替信号Ｃａがハイレベルの場合に、第１の制御信号Ａａと同じ論理レベルとなり、切替信号Ｃａがロウレベルの場合に、第２の制御信号Ｂａと同じ論理レベルとなる。
【００３８】
尚、図示は省略しているが、セレクタ１３には、他の出力回路７ｂ〜７ｅの各々に対しても、上記アンドゲート１５，１６，１８，１９及びオアゲート１７からなる回路と全く同じ回路が備えられている。そして、セレクタ１３は、出力回路７ａ以外の各出力回路７ｂ〜７ｅに対しても、上記表１の▲１▼，▲２▼と全く同じ要領で、第１駆動指令信号Ｄｂ〜Ｄｅと第２駆動指令信号Ｅｂ〜Ｅｅとを出力する。
【００３９】
一方更に、図１に示す如く、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１には、各出力回路７ａ〜７ｅに対応させて、高電位側出力端子２０と低電位側出力端子２２とからなる２個１組の出力端子２０，２２が夫々設けられている。
そして例えば、出力回路７ａによって負荷５ａをハイサイド駆動する場合には、図１に例示するように、負荷５ａの−（マイナス）側端子を、接地電位（負荷電源の低電位側に相当し、具体的にはバッテリのマイナス端子の電位）に接続すると共に、その負荷５ａの＋（プラス）側端子を、出力回路７ａに対応した低電位側出力端子２２に接続し、更に、出力回路７ａに対応した高電位側出力端子２０をバッテリ電圧ＶＢに接続する。そして、この場合には、出力回路７ａに対応した低電位側出力端子２２から負荷５ａへと、駆動電流が流し出されることとなる。
【００４０】
また例えば、出力回路７ｅによって負荷５ｅをロウサイド駆動する場合には、図１に例示するように、負荷５ｅの＋側端子をバッテリ電圧ＶＢに接続すると共に、その負荷５ｅの−側端子を、出力回路７ｅに対応した高電位側出力端子２０に接続し、更に、出力回路７ｅに対応した低電位側出力端子２２を接地電位に接続する。そして、この場合には、負荷５ｅ側から出力回路７ｅに対応した高電位側出力端子２０へと、駆動電流が引き込まれることとなる。
【００４１】
尚、図１における本電気負荷駆動用ＩＣ１の外部接続状態は、３つの各負荷５ａ〜５ｃを、出力回路７ａ〜７ｃの各々によってハイサイド駆動し、他の２つの各負荷５ｄ，５ｅを、出力回路７ｄ，ｅの各々によってロウサイド駆動する場合を例示している。
【００４２】
次に、各出力回路７ａ〜７ｅの構成及び作用について、図２及び図３を用いて説明する。
尚、前述したように、各出力回路７ａ〜７ｅの構成は全く同じであるため、ここでは、出力回路７ａを代表に挙げて説明する。また、図２は、出力回路７ａの構成、及び、その出力回路７ａをハイサイド出力形態で動作させる場合の負荷５との接続状態を表しており、図３は、出力回路７ａの構成、及び、その出力回路７ａをロウサイド出力形態で動作させる場合の負荷５との接続状態を表している。
【００４３】
図２及び図３に示すように、出力回路７ａは、エミッタにチャージポンプ回路９から出力される昇圧電圧ＶＣＰが印加されると共に、ベースとコレクタが共通接続されたＰＮＰトランジスタ２１と、エミッタとベースとの各々が上記ＰＮＰトランジスタ２１のエミッタとベースに夫々接続されて、そのＰＮＰトランジスタ２１と共にカレントミラー回路を成すＰＮＰトランジスタ２３と、ＰＮＰトランジスタ２１のコレクタに一端が接続された抵抗２５と、その抵抗２５の他端にドレインが接続されると共に、ソースが接地電位に接続され、更にセレクタ１３からの第１駆動指令信号Ｄａがゲートに供給されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２７と、ＰＮＰトランジスタ２３のコレクタにアノードが接続されたダイオード２９とを備えている。
【００４４】
また、出力回路７ａは、エミッタにバッテリ電圧ＶＢが印加されると共に、ベースとコレクタが共通接続されたＰＮＰトランジスタ３１と、エミッタとベースとの各々が上記ＰＮＰトランジスタ３１のエミッタとベースに夫々接続されて、そのＰＮＰトランジスタ３１と共にカレントミラー回路を成すＰＮＰトランジスタ３３と、ＰＮＰトランジスタ３１のコレクタに一端が接続された抵抗３５と、その抵抗３５の他端にドレインが接続されると共に、ソースが接地電位に接続され、更にセレクタ１３からの第２駆動指令信号Ｅａがゲートに供給されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３７と、ＰＮＰトランジスタ３３のコレクタにアノードが接続され、カソードが上記ダイオードＤ２９のカソードに共通接続されたダイオード３９とを備えている。
【００４５】
そして更に、出力回路７ａは、ドレインが当該出力回路７ａに対応した高電位側出力端子２０に接続され、ソースが当該出力回路７ａに対応した低電位側出力端子２２に接続された、出力トランジスタとしてのＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１と、上記両ダイオードＤ２９，３９のカソードと上記ＦＥＴ４１のゲートとの間に接続されたゲート保護用の抵抗４３と、カソードがＦＥＴ４１のゲートに接続されたツェナーダイオード４５と、アノードがツェナーダイオード４５のアノードに接続され、カソードがＦＥＴ４１のソースに接続されたダイオード４７とを備えている。尚、ツェナーダイオード４５は、ＦＥＴ４１のゲートに過電圧が印加されるのを防止するために設けられており、ダイオード４７は、ＦＥＴ４１のゲート−ソース間が逆バイアスされるのを防止するために設けられている。
【００４６】
このように構成された出力回路７ａにおいて、負荷５をハイサイド駆動する場合（つまり、ハイサイド出力形態で用いられる場合）には、図２に示すように、ＦＥＴ４１のドレインが、高電位側出力端子２０を介してバッテリ電圧ＶＢに接続されると共に、ＦＥＴ４１のソースが、接地電位に−側端子が接続された負荷５の＋側端子に低電位側出力端子２２を介して接続される。換言すれば、出力回路７ａに対応した２つの出力端子２０，２２が、負荷５への電流供給経路における該負荷５よりも高電位側に直列に接続される。そして、ＦＥＴ４１は、その接続状態でハイサイド駆動手段として機能することとなる。
【００４７】
即ち、まず、この場合、ＥＥＰＲＯＭ１１に予め書き込まれる出力形態設定用データのうち、出力回路７ａに対応するビットは、ハイサイド出力形態を示す“１”に設定される。そして、これに伴い、ＥＥＰＲＯＭ１１からセレクタ１３に供給される当該出力回路７ａの出力形態設定用信号Ｆａはハイレベルとなる。
【００４８】
すると、前述したように、セレクタ１３から出力回路７ａに出力される第２駆動指令信号Ｅａがロウレベルに固定されるのに対して、セレクタ１３から出力回路７ａに出力される第１駆動指令信号Ｄａは、外部から供給される切替信号Ｃａがハイレベルならば第１の制御信号Ａａと同じ論理レベルになり、切替信号Ｃａがロウレベルならば第２の制御信号Ｂａと同じ論理レベルになる。
【００４９】
このため、出力回路７ａにおいては、ＦＥＴ３７がオフしたままとなるのに対して、ＦＥＴ２７は、当該ＩＣ１の外部から供給される第１の制御信号Ａａ或いは第２の制御信号Ｂａに応じて、その制御信号がハイレベルの時にオンすることとなる。そして、ＦＥＴ２７がオンすると、カレントミラー回路を成す２つのトランジスタ２１，２３がオンし、トランジスタ２３のコレクタからＦＥＴ４１のゲートへ、ダイオード２９及び抵抗４３を介してチャージポンプ回路９からの昇圧電圧ＶＣＰが供給されて、ＦＥＴ４１がオンすることとなる。
【００５０】
つまり、外部からの切替信号Ｃａがハイレベルであれば、同じく外部からの第１の制御信号Ａａがハイレベルになると、負荷５に対してハイサイド接続された（負荷５よりも高電位側に接続された）ＦＥＴ４１のゲートに、バッテリ電圧ＶＢの約２倍の昇圧電圧ＶＣＰが供給されて、該ＦＥＴ４１がオンする。そして、ＦＥＴ４１がオンすると、そのＦＥＴ４１のソースから、低電位側出力端子２２を介して負荷５へと駆動電流が流し出されることとなる。また、外部からの切替信号Ｃａがロウレベルであれば、同じく外部からの第２の制御信号Ｂａがハイレベルになると、ＦＥＴ４１のゲートに昇圧電圧ＶＣＰが供給されて、該ＦＥＴ４１がオンし、そのＦＥＴ４１のソースから低電位側出力端子２２を介して、負荷５へと駆動電流が流し出されることとなる。
【００５１】
一方、出力回路７ａにおいて、負荷５をロウサイド駆動する場合（つまり、ロウサイド出力形態で用いられる場合）には、図３に示すように、ＦＥＴ４１のドレインが、バッテリ電圧ＶＢに＋側端子が接続された負荷５の−側端子に高電位側出力端子２０を介して接続されると共に、ＦＥＴ４１のソースが、低電位側出力端子２２を介して接地電位に接続される。換言すれば、出力回路７ａに対応した２つの出力端子２０，２２が、負荷５への電流供給経路における該負荷５よりも低電位側に直列に接続される。そして、ＦＥＴ４１は、その接続状態でロウサイド駆動手段として機能することとなる。
【００５２】
即ち、まず、この場合、ＥＥＰＲＯＭ１１に予め書き込まれる出力形態設定用データのうち、出力回路７ａに対応するビットは、ロウサイド出力形態を示す“０”に設定される。そして、これに伴い、ＥＥＰＲＯＭ１１からセレクタ１３に供給される当該出力回路７ａの出力形態設定用信号Ｆａはロウレベルとなる。
【００５３】
すると、前述したように、セレクタ１３から出力回路７ａに出力される第１駆動指令信号Ｄａがロウレベルに固定されるのに対して、セレクタ１３から出力回路７ａに出力される第２駆動指令信号Ｅａは、外部から供給される切替信号Ｃａがハイレベルならば第１の制御信号Ａａと同じ論理レベルになり、切替信号Ｃａがロウレベルならば第２の制御信号Ｂａと同じ論理レベルになる。
【００５４】
このため、出力回路７ａにおいては、ＦＥＴ２７がオフしたままとなるのに対して、ＦＥＴ３７は、当該ＩＣ１の外部から供給される第１の制御信号Ａａ或いは第２の制御信号Ｂａに応じて、その制御信号がハイレベルの時にオンすることとなる。そして、ＦＥＴ３７がオンすると、カレントミラー回路を成す２つのトランジスタ３１，３３がオンし、トランジスタ３３のコレクタからＦＥＴ４１のゲートへ、ダイオード３９及び抵抗４３を介してバッテリ電圧ＶＢが供給されて、ＦＥＴ４１がオンすることとなる。
【００５５】
つまり、外部からの切替信号Ｃａがハイレベルであれば、同じく外部からの第１の制御信号Ａａがハイレベルになると、負荷５に対してロウサイド接続された（負荷５よりも低電位側に接続された）ＦＥＴ４１のゲートにバッテリ電圧ＶＢが供給されて、該ＦＥＴ４１がオンする。そして、ＦＥＴ４１がオンすると、負荷５側から高電位側出力端子２０を介してＦＥＴ４１のドレインへ、負荷５の駆動電流が引き込まれることとなる。また、外部からの切替信号Ｃａがロウレベルであれば、同じく外部からの第２の制御信号Ｂａがハイレベルになると、ＦＥＴ４１のゲートにバッテリ電圧ＶＢが供給されて、該ＦＥＴ４１がオンし、負荷５側から高電位側出力端子２０を介してＦＥＴ４１のドレインへ、負荷５の駆動電流が引き込まれることとなる。
【００５６】
次に、以上のような本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１を用いて、マイコン３が正常に動作しないときのバックアップ制御が必要な負荷への通電を行う場合の具体例について、その通電対象の負荷が、通電に伴いエンジンへの点火を行うイグナイタである場合を例に挙げて説明する。
【００５７】
尚、ここでは、図１における負荷５ａがイグナイタであるとし、その負荷５ａを、図１の如く、出力回路７ａによってハイサイド駆動するものとする。また、マイコン３は、図１に例示するように、エンジン始動用のスタータモータが動作したときにハイレベルとなるスタータ信号，エンジンのクランク軸の回転位置が予め定められた基準位置になったときにパルス的にレベル変化する基準位置信号，及び上記クランク軸が所定角度回転する毎にパルス的にレベル変化するエンジン回転信号などに基づいて、イグナイタへの通電及び非通電を指示する制御信号Ｓａを出力するものとする。
【００５８】
まず、この場合、ＥＥＰＲＯＭ１１には、予め、出力回路７ａに対応する出力形態設定用データのビットとして、ハイサイド出力形態を示す“１”を電気的に書き込んでおく。
また、マイコン３及び本電気負荷駆動用ＩＣ１と共に電子制御装置に搭載されるバックアップ制御回路４は、マイコン３から出力される周知のウォッチドッグ信号ＷＤの周期に基づいて、マイコン３が正常に動作しているか否かを監視し、そのウォッチドッグ信号ＷＤに基づく監視でマイコン３が異常と判断したならば、マイコン３へリセット信号ＲＥＳを出力する。
【００５９】
また更に、バックアップ制御回路４は、マイコン３へリセット信号ＲＥＳを出力してから上記ウォッチドッグ信号ＷＤが再び正常に出力されるようになるまでの間、或いは、スタータ信号がハイレベルになってからマイコン３が確実に正常な動作を開始すると見なされる所定期間の間、マイコン３が正常に動作していないと判断して、マイコン３の代わりにイグナイタへの通電及び非通電を指示するバックアップ制御信号（この例では、所謂バックアップ点火信号）を出力すると共に、マイコン３の動作状態を示す状態信号を、正常でないことを示すロウレベルで出力する。
【００６０】
尚、バックアップ制御回路４にて、スタータ信号がハイレベルになってから所定期間の間、マイコン３が正常に動作していないと判断するのは、スタータモータが動作した直後はエンジン始動時であり、そのエンジン始動時にはバッテリ電圧の低下に伴いマイコン３へ安定した動作電圧を供給できない可能性があるためである。また、バックアップ制御回路４は、マイコン３と同様に、上記基準位置信号とエンジン回転信号に基づいてバックアップ制御信号を出力する。また更に、バックアップ制御回路４は、マイコン３が正常に動作していると判断している場合には、バックアップ制御信号を例えばロウレベルに固定すると共に、上記状態信号を、マイコン３が正常であることを示すハイレベルで出力する。
【００６１】
そして、この場合には、図１に例示するように、マイコン３から出力される制御信号Ｓａを、出力回路７ａに対応する第１の制御信号Ａａとして、ＩＣ１のセレクタ１３に入力させると共に、バックアップ制御回路４から出力されるバックアップ制御信号を、出力回路７ａに対応する第２の制御信号Ｂａとして、ＩＣ１のセレクタ１３に入力させ、更に、バックアップ制御回路４から出力されるマイコン３の状態信号を、出力回路７ａに対応する切替信号Ｃａとして、ＩＣ１のセレクタ１３に入力させる。
【００６２】
このようにすれば、バックアップ制御回路４によりマイコン３が正常に動作していると判断されている場合（即ち、バックアップ制御回路４からＩＣ１へ切替信号Ｃａとして出力される状態信号がハイレベルである場合）には、マイコン３からの制御信号Ｓａが、ＩＣ１内のセレクタ１３を構成する回路のうちで、出力回路７ａに対応したアンドゲート１８，１９に入力され、その結果、イグナイタである負荷５ａには、本ＩＣ１により、マイコン３からの制御信号Ｓａに従って駆動電流が供給されることとなる。
【００６３】
また、バックアップ制御回路４によりマイコン３が正常に動作していないと判断されている場合（即ち、バックアップ制御回路４からＩＣ１へ切替信号Ｃａとして出力される状態信号がロウレベルである場合）には、バックアップ制御回路４からのバックアップ制御信号が、ＩＣ１内のセレクタ１３を構成する回路のうちで、出力回路７ａに対応したアンドゲート１８，１９に入力され、その結果、イグナイタである負荷５ａには、本ＩＣ１により、バックアップ制御回路４からのバックアップ制御信号に従って駆動電流が供給されることとなる。
【００６４】
よって、イグナイタに対して、マイコン３による通電の制御と、マイコン３が正常に動作しない場合のバックアップ制御とを実施することができる。
これは、本実施形態のＩＣ１では、出力形態設定用データを記憶する記憶手段として、電力供給が遮断された後でも記憶内容を保持可能なＥＥＰＲＯＭ１１を備えていると共に、そのＥＥＰＲＯＭ１１には、電子制御装置が当該ＩＣ１により初めて負荷への通電を実行する前までに、出力形態設定用データが予め書き込まれているためであり、当該ＩＣが実際に使用される段階では、マイコン３の動作に拘わらず、各出力回路７ａ〜７ｅの出力形態を、ハイサイド出力形態とロウサイド出力形態とのうちの適切な方に、事前に確定させることができるからである。
【００６５】
以上のように、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１によれば、負荷５に対する駆動電流の出力形態をハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れか一方に任意に設定可能であるにも拘わらず、マイコン３が正常に動作しない場合の負荷５に対するバックアップ制御を確実に実施することができる。
【００６６】
また、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１では、第１の制御信号Ａと第２の制御信号Ｂとのうちの何れか一方を切替信号Ｃに応じて択一的に内部へ取り込むための、アンドゲート１５，１６及びオアゲート１７からなる論理回路を、セレクタ１３の部分に内蔵しているため、そのような論理回路を当該ＩＣ１の外部に別途設けなくても、マイコン３が正常に動作しない場合の負荷５に対するバックアップ制御を実施することができる。
【００６７】
尚、図１では、ＩＣ１にて第１及び第２の制御信号Ａ，Ｂと切替信号Ｃとの各々を外部から入力するための入力端子は図示を省略しているが、バックアップ制御が不要な負荷５を駆動するのに用いる出力回路に対応した各入力端子については、切替信号Ｃの入力端子をハイレベルにプルアップしておくと共に、第２の制御信号Ｂの入力端子をロウレベルにプルダウン又はハイレベルにプルアップしておけば良く、第１の制御信号Ａの入力端子にマイコン３からの制御信号を入力させれば良い。そして、このようにすれば、バックアップ制御が不要な負荷５に対しては、マイコン３からの制御信号に応じてのみ、駆動電流が供給されることとなる。
【００６８】
一方、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１では、セレクタ１３におけるアンドゲート１８，１９の２つの入力端子のうち、オアゲート１７の出力信号が入力される方の入力端子が、入力手段に相当し、セレクタ１３におけるアンドゲート１５，１６及びオアゲート１７からなる論理回路が、制御信号切替手段に相当している。また、本実施形態では、セレクタ１３におけるアンドゲート１８，１９と、ＦＥＴ２７，３７と、抵抗２５，３５と、ＰＮＰトランジスタ２１，２３，３１，３３と、ダイオード２９，３９とからなる部分が、出力トランジスタとしてのＦＥＴ４１をＥＥＰＲＯＭ１１内の出力形態設定用データに応じてハイサイド駆動手段とロウサイド駆動手段との何れかとして機能させる手段の役割を果たしている。
【００６９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１において、出力形態設定用データを記憶する不揮発性メモリとしては、ＥＥＰＲＯＭ１１に限らず、ＥＰＲＯＭやフラッシュＲＯＭ、或いは、データの書き込みが１度だけ可能なワンタイムＰＲＯＭを内蔵するようにしても良い。また、このような記憶手段としての不揮発性メモリには、例えば、電子制御装置の製造時にて、その電子制御装置に搭載した直後に、出力形態設定用データを書き込むようにしても良い。
【００７０】
また、上記実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１では、５個の出力回路７ａ〜７ｅを備えていたが、その数は５個に限るものではなく、例えば１個や２個でも良い。
一方、上記実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１では、各出力回路７ａ〜７ｅ毎に、切替信号Ｃａ〜Ｃｅを夫々入力するようにしたが、その切替信号Ｃは、全ての出力回路７ａ〜７ｅに共通のものを１つだけ入力するようにしても良い。つまり、この場合には、その１系統の切替信号Ｃが、セレクタ１３にて各出力回路７ａ〜７ｅに夫々対応して設けられたアンドゲート１５，１６へ、共通に入力されるように構成すれば良い。
【００７１】
また、セレクタ１３におけるアンドゲート１５，１６及びオアゲート１７は、出力回路７ａ〜７ｅの全てについて夫々設けるのではなく、その出力回路７ａ〜７ｅのうちの一部だけに対応させて設けるようにしても良い。そして、アンドゲート１５，１６及びオアゲート１７を設けない場合には、アンドゲート１８，１９の入力端子に、外部からの第１の制御信号Ａがそのまま入力されるように構成すれば良い。
【００７２】
一方更に、上記実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１において、出力回路７ａ〜７ｅの全てが同時にハイサイド出力形態で用いられることは無いと想定されるのであれば、チャージポンプ回路９の昇圧電圧ＶＣＰの出力能力は、ハイサイド出力形態で同時に用いられると想定される最大数の出力回路のＦＥＴ４１へ駆動電圧（即ち、ＦＥＴ４１をオンさせるためのゲート電圧）を供給可能な最低限の値に設定しておけば良い。そして、このようにすれば、チャージポンプ回路９の構成を必要最小限のものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の電気負荷駆動用ＩＣの全体構成を表す構成図である。
【図２】 実施形態の電気負荷駆動用ＩＣに備えられたセレクタ及び出力回路の構成と、その出力回路をハイサイド出力形態で動作させる場合の負荷との接続状態とを表す回路図である。
【図３】 実施形態の電気負荷駆動用ＩＣに備えられたセレクタ及び出力回路の構成と、その出力回路をロウサイド出力形態で動作させる場合の負荷との接続状態とを表す回路図である。
【符号の説明】
１…電気負荷駆動用ＩＣ、３…マイクロコンピュータ、４…バックアップ制御回路、５ａ〜５ｅ…電気負荷、７ａ〜７ｅ…出力回路、９…チャージポンプ回路、１１…ＥＥＰＲＯＭ、１３…セレクタ、１５，１６，１８，１９…アンドゲート、１７…オアゲート、２０…高電位側出力端子、２２…低電位側出力端子、２５，３５，４３…抵抗、２１，２３，３１，３３…ＰＮＰトランジスタ、２７，３７…ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、２９，３９，４７…ダイオード、４５…ツェナーダイオード、４１…ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロコンピュータからの制御信号に応じて電気負荷に駆動電流を流す電気負荷駆動用ＩＣに関し、特に、電気負荷に対する駆動電流の出力形態を、ハイサイド出力形態とロウサイド出力形態とに切り替えることが可能な電気負荷駆動用ＩＣに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば自動車に搭載されるエンジン制御装置やトランスミッション制御装置などの車両用電子制御装置は、リレーやソレノイドといった様々な電気負荷を車両の運転状態に応じて駆動することにより制御対象を制御しているが、電気負荷に駆動電流を供給するための駆動形態は、その電気負荷の種類や用途によって異なり、ハイサイド駆動形態とロウサイド駆動形態との何れかが採られている。
【０００３】
即ち、ハイサイド駆動形態の場合には、電気負荷の一端が負荷電源の低電位側（車両では、一般にバッテリのマイナス端子の電位である接地電位）に接続されると共に、電気負荷の他端が電子制御装置に接続され、電子制御装置側から電気負荷へ駆動電流を流し出すこととなる。
【０００４】
また、ロウサイド駆動形態の場合には、電気負荷の一端が負荷電源の高電位側（車両では、一般にバッテリのプラス端子の電位であるバッテリ電圧）に接続されると共に、電気負荷の他端が電子制御装置に接続され、電気負荷側から電子制御装置側へと駆動電流を引き込むこととなる。
【０００５】
そして、従来の車両用電子制御装置では、通電対象の電気負荷の駆動形態のみに対応する駆動手段（ハイサイド駆動手段又はロウサイド駆動手段）を回路基板上に夫々配置するようにしていたため、電気負荷の駆動形態が変わった場合には、大幅はハードウエア変更が必要となっていた。
【０００６】
そこで、例えば米国特許第５８２８２４７号には、電気負荷への駆動電流の出力形態をプログラム的にハイサイド出力形態とロウサイド出力形態とに切り替えることが可能な電気負荷駆動用ＩＣが提案されている。
具体的に説明すると、上記米国特許に記載の電気負荷駆動用ＩＣは、電気負荷に駆動電流を供給する出力トランジスタとして、１つのＮチャネルＭＯＳＦＥＴを備えている。
【０００７】
そして、そのＦＥＴのソースが接地電位に接続され且つ一端がバッテリ電圧に接続された電気負荷の他端にＦＥＴのドレインが接続されて、そのＦＥＴのドレインから電気負荷の駆動電流を引き込む場合（即ち、電気負荷に駆動電流を流すための電流供給経路における該電気負荷よりも低電位側に、ＦＥＴのドレインとソースとを直列に接続させて、そのＦＥＴをロウサイド駆動手段として用いることにより、当該ＩＣの出力形態をロウサイド出力形態とする場合）には、外部からの制御信号に従って、ＦＥＴのゲートにバッテリ電圧を供給して該ＦＥＴをオンさせ、また、バッテリ電圧に上記ＦＥＴのドレインが接続され且つ一端が接地電位に接続された電気負荷の他端にＦＥＴのソースが接続されて、そのＦＥＴのソースから電気負荷へ駆動電流を流し出す場合（即ち、電気負荷に駆動電流を流すための電流供給経路における該電気負荷よりも高電位側に、ＦＥＴのドレインとソースとを直列に接続させて、そのＦＥＴをハイサイド駆動手段として用いることにより、当該ＩＣの出力形態をハイサイド出力形態とする場合）には、外部からの制御信号に従って、ＦＥＴのゲートにバッテリ電圧を昇圧した電圧を供給して該ＦＥＴをオンさせるように構成されている。
【０００８】
尚、ＦＥＴをハイサイド駆動手段として用いる場合に、そのゲートへバッテリ電圧よりも高い昇圧電圧を供給するようにしているのは、ハイサイド出力形態の場合にＦＥＴを確実にオンさせるためである。
そして、こうした電気負荷駆動用ＩＣによれば、その出力形態を、ハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れかに任意に設定することができ、電気負荷の駆動形態の変更に対して柔軟に対応することができるようになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記米国特許に記載の従来の電気負荷駆動用ＩＣでは、そのＩＣが採るべき出力形態を示す出力形態設定用データを記憶する揮発性のレジスタを備えている。そして、動作電源の供給が開始されるパワーオン毎に、上記出力形態設定用データを外部から入力して上記レジスタに格納し、そのレジスタに格納されたデータに応じて、出力形態がハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れかに設定されるように構成されている。
【００１０】
このため、上記従来の電気負荷駆動用ＩＣをマイクロコンピュータと共に電子制御装置に搭載して、そのマイクロコンピュータからの制御信号に従い電気負荷への通電を制御するようにした場合、マイクロコンピュータは、パワーオン毎に上記電気負荷駆動用ＩＣへ出力形態設定用データを出力して、その電気負荷駆動用ＩＣの出力形態を確定させることとなる。
【００１１】
しかしながら、この場合、マイクロコンピュータが正常に動作している期間は良いが、通電対象の電気負荷が、例えばエンジンへの点火を行うイグナイタなど、エンジンを制御するために用いられる電気負荷である場合には、以下の問題が生じる。
【００１２】
まず一般に、車両のエンジンを制御するために用いられる電気負荷に対しては、エンジン始動時においてバッテリ電圧の低下に伴いマイクロコンピュータへ安定した動作電圧を供給できない可能性がある期間や、マイクロコンピュータにプログラム暴走といった異常が生じた場合など、マイクロコンピュータが正常に動作しない場合には、そのマイクロコンピュータとは別のバックアップ制御回路から出力されるバックアップ制御信号に従ってその電気負荷への通電を行う、といったバックアップ制御を実施する必要がある。
【００１３】
ところが、上記従来の電気負荷駆動用ＩＣでは、マイクロコンピュータが正常に動作しなければ、出力形態をハイサイド出力形態とロウサイド出力形態とのうちの適切な方に確定させることができないため、上記バックアップ制御を実施することができない。
【００１４】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、電気負荷に対する駆動電流の出力形態をハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れか一方に任意に設定可能であるにも拘わらず、マイクロコンピュータが正常に動作しない場合の電気負荷に対するバックアップ制御を、確実に実施することができる電気負荷駆動用ＩＣを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の電気負荷駆動用ＩＣは、電気負荷に駆動電流を流すための電流供給経路に直列に接続される２つの出力端子と、電気負荷への通電及び非通電を指示する制御信号を、外部から入力するための入力手段と、出力形態設定用データを記憶する記憶手段とを備えており、その記憶手段に記憶されている出力形態設定用データに応じて、当該ＩＣの前記電気負荷に対する駆動電流の出力形態が、ハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れか一方に設定されるようになっている。
【００１６】
そして、出力形態がハイサイド出力形態に設定された場合には、前記電流供給経路における電気負荷よりも高電位側に２つの出力端子が直列に接続された状態で、前記入力手段により入力される制御信号に従い前記両出力端子間を導通させて電気負荷へ駆動電流を流し出し、逆に、出力形態がロウサイド出力形態に設定された場合には、前記電流供給経路における電気負荷よりも低電位側に２つの出力端子が直列に接続された状態で、前記入力手段により入力される制御信号に従い前記両出力端子間を導通させて電気負荷側から駆動電流を引き込む。
【００１７】
そして、請求項１の電気負荷駆動用ＩＣは、前記制御信号を出力するマイクロコンピュータと共に電子制御装置に搭載される。
ここで特に、請求項１の電気負荷駆動用ＩＣでは、上記記憶手段が、電力供給が遮断された後でも記憶内容を保持可能な不揮発性メモリであると共に、その記憶手段としての不揮発性メモリには、前記電子制御装置が電気負荷を通電制御するように配置された状態で当該ＩＣにより初めて電気負荷への通電が実行される前までに、出力形態設定用データが予め書き込まれており、そのことにより、当該ＩＣの電気負荷に対する駆動電流の出力形態は、マイクロコンピュータの動作とは関係なく、且つ、前記記憶手段内の出力形態設定用データのみに応じて、ハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れか一方に設定される。
【００１８】
よって、この電気負荷駆動用ＩＣによれば、実際に使用される段階では、マイクロコンピュータの動作に拘わらず、その出力形態をハイサイド出力形態とロウサイド出力形態とのうちの適切な方に予め確定させることができる。
このため、請求項１の電気負荷駆動用ＩＣによれば、電気負荷に対する駆動電流の出力形態をハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れか一方に任意に設定可能であるにも拘わらず、マイクロコンピュータが正常に動作しない場合に、そのマイクロコンピュータとは別のバックアップ制御回路から出力されるバックアップ制御信号に従い電気負荷への通電を行う、といったバックアップ制御を確実に実施することができるようになる。
【００１９】
具体的に説明すると、この電気負荷駆動用ＩＣは、下記の（１）〜（３）のように使用すれば良い。
（１）：まず、当該ＩＣの外部に、以下のような制御信号切替用の論理回路を設ける。
【００２０】
即ち、この論理回路は、電気負荷への通電及び非通電を指示する第１の制御信号Ａ及び第２の制御信号Ｂからなる２つの制御信号Ａ，Ｂと、その２つの制御信号Ａ，Ｂのうちの何れを電気負荷の通電制御に実際に使用するかを示す切替信号Ｃとを外部から入力して、切替信号Ｃが第１の制御信号Ａの使用を示す方の論理レベルである場合には、第１の制御信号Ａを、実際に使用する制御信号として当該ＩＣの入力手段に供給し、逆に、切替信号Ｃが第２の制御信号Ｂの使用を示す方の論理レベルである場合には、第２の制御信号Ｂを、実際に使用する制御信号として当該ＩＣの入力手段に供給する、というものである。
【００２１】
（２）：更に、当該ＩＣが搭載される電子制御装置には、マイクロコンピュータとは別に、以下のようなバックアップ制御用の回路を設ける。
即ち、このバックアップ制御用の回路（以下、バックアップ制御回路という）は、マイクロコンピュータが正常に動作しているか否かを判断して、マイクロコンピュータが正常に動作していると判断している場合には、前記切替信号Ｃを第１の制御信号Ａの使用を示す方の論理レベルで出力し、また、マイクロコンピュータが正常に動作していないと判断している場合には、前記切替信号Ｃを第２の制御信号Ｂの使用を示す方の論理レベルで出力すると共に、マイクロコンピュータに代わって電気負荷への通電及び非通電を指示するバックアップ制御信号を出力する、というものである。
【００２２】
（３）：そして、マイクロコンピュータから出力される制御信号を、第１の制御信号Ａとして、上記（１）の論理回路に入力させると共に、上記（２）のバックアップ制御回路から出力されるバックアップ制御信号を、第２の制御信号Ｂとして、上記（１）の論理回路に入力させ、更に、上記（２）のバックアップ制御回路から出力される切替信号Ｃを、上記（１）の論理回路に入力させる。
【００２３】
このようにすれば、マイクロコンピュータが正常に動作している場合には、そのマイクロコンピュータからの制御信号が当該ＩＣの入力手段に供給されて、電気負荷には、当該ＩＣにより、マイクロコンピュータからの制御信号に従い駆動電流が供給されることとなる。また、マイクロコンピュータが正常に動作しない場合には、上記（２）のバックアップ制御回路から出力されるバックアップ制御信号が当該ＩＣの入力手段に供給されて、電気負荷には、当該ＩＣにより、バックアップ制御回路からのバックアップ制御信号に従い駆動電流が供給されることとなる。よって、マイクロコンピュータによる電気負荷の通電の制御と、そのマイクロコンピュータが正常に動作しない場合の電気負荷のバックアップ制御とを実施することができる。
【００２４】
次に、請求項２に記載の電気負荷駆動用ＩＣは、請求項１の電気負荷駆動用ＩＣに対して、上記（１）の論理回路と同じ機能を有した制御信号切替手段を追加して備えている。
このため、請求項２に記載の電気負荷駆動用ＩＣによれば、上記（１）の論理回路を別途設けなくても、マイクロコンピュータが正常に動作しない場合の電気負荷に対するバックアップ制御を実施することができる。
【００２５】
具体的には、この請求項２の電気負荷駆動用ＩＣは、下記の如く使用すれば良い。
即ち、当該ＩＣを、マイクロコンピュータに加えて上記（２）のバックアップ制御回路を備えた電子制御装置に搭載すると共に、そのバックアップ制御回路から出力されるバックアップ制御信号及び切替信号と、マイクロコンピュータから出力される制御信号とを、上記（３）で述べたように当該ＩＣの制御信号切替手段に入力させれば良い。そして、このようにすれば、当該ＩＣの外部に制御信号切替用の論理回路を別途設けなくても、マイクロコンピュータによる電気負荷の通電の制御と、そのマイクロコンピュータが正常に動作しない場合の電気負荷のバックアップ制御とを実施することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施形態の電気負荷駆動用ＩＣについて、図面を用いて説明する。
まず図１は、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１の全体構成を表す構成図である。
【００２７】
本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ（以下単に、ＩＣともいう）１は、例えば自動車のエンジンやトランスミッションなどを制御する車両用電子制御装置に、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３及び該マイコン３が正常に動作しているか否かを判断するバックアップ制御回路４と共に搭載されて、そのマイコン３とバックアップ制御回路４との各々から出力される信号に従い、リレーやソレノイドといった各電気負荷（以下単に、負荷という）５ａ〜５ｅに駆動電流を流すものであり、各負荷５ａ〜５ｅに対してハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との両方の出力形態で駆動電流を流すことが可能な全く同じ構成の５つの出力回路７ａ〜７ｅを備えている。
【００２８】
尚、ここでは、本ＩＣ１によって駆動可能な負荷が、５個であるものとしている。また、図１及び以下の説明において、負荷と各種信号との符号に添付した「ａ」〜「ｅ」は、それが出力回路７ａ〜７ｅの何れに対応するものかを指している。また更に、以下の説明において、負荷や各種信号を、出力回路７ａ〜７ｅ別に区別しない場合には、それらの符号として「ａ」〜「ｅ」を除いた符号を用いる。
【００２９】
そして更に、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１は、バッテリ電圧（負荷電源の高電位側に相当し、具体的にはバッテリのプラス端子の電圧）ＶＢを約２倍の電圧に昇圧して、その昇圧した電圧（以下、昇圧電圧という）ＶＣＰを各出力回路７ａ〜７ｅに供給するチャージポンプ回路９と、各出力回路７ａ〜７ｅが採るべき出力形態を示す出力形態設定用データを記憶する不揮発性のＥＥＰＲＯＭ１１（記憶手段としての不揮発性メモリに相当）と、各出力回路７ａ〜７ｅをＥＥＰＲＯＭ１１内の出力形態設定用データが示す出力形態で動作させるセレクタ１３とを備えている。
【００３０】
ここで、ＥＥＰＲＯＭ１１に記憶される出力形態設定用データは、出力回路７ａ〜７ｅの各々に対応した各ビットからなると共に、そのビットの“１”がハイサイド出力形態を示し、“０”がロウサイド出力形態を示す５ビットのデータである。
【００３１】
そして、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１では、当該ＩＣ１が電子制御装置に搭載される前に、図１の矢印Ｙ１に示す如く、予めＥＥＰＲＯＭ１１へ上記出力形態設定用データが書き込まれるようになっている。そして、本ＩＣ１が電子制御装置に搭載されて、該ＩＣ１に動作電圧（例えば５Ｖ）が供給された状態においては、ＥＥＰＲＯＭ１１に書き込まれた出力形態設定用データの各ビットの信号が、各出力回路７ａ〜７ｅに夫々対応する出力形態設定用信号Ｆａ〜Ｆｅとして、セレクタ１３に供給される。
【００３２】
一方、セレクタ１３は、当該ＩＣ１の外部から供給される第１の制御信号Ａａ〜Ａｅ，第２の制御信号Ｂａ〜Ｂｅ，及び切替信号Ｃａ〜Ｃｅに基づいて、各出力回路７ａ〜７ｅへ、ハイサイド出力形態用の第１駆動指令信号Ｄａ〜Ｄｅと、ロウサイド出力形態用の第２駆動指令信号Ｅａ〜Ｅｅとを出力する。
【００３３】
尚、第１の制御信号Ａａ〜Ａｅと第２の制御信号Ｂａ〜Ｂｅは、負荷５への通電及び非通電を指示する信号であり、切替信号Ｃａ〜Ｃｅは、第１の制御信号Ａと第２の制御信号Ｂとのうちの何れを負荷５の通電制御に実際に使用するかを示す信号である。そして、本実施形態において、各制御信号Ａ，Ｂは、ハイアクティブであり、それがハイレベルの時に負荷５への通電が行われる。また、切替信号Ｃは、ハイレベルが第１の制御信号Ａの使用を示す方の論理レベルで、ロウレベルが第２の制御信号Ｂの使用を示す方の論理レベルとなっている。
【００３４】
セレクタ１３の構成及び作用について、出力回路７ａへ第１駆動指令信号Ｄａと第２駆動指令信号Ｅａとを出力する部分を挙げて具体的に説明すると、セレクタ１３は、図２に示すように、当該ＩＣの外部から供給される第１の制御信号Ａａと切替信号Ｃａとを入力して、その両信号Ａａ，Ｃａの論理積信号を出力するアンドゲート１５と、当該ＩＣの外部から供給される第２の制御信号Ｂａと上記切替信号Ｃａとを入力して、その切替信号Ｃａを論理反転させた信号と第２の制御信号Ｂａとの論理積信号を出力するアンドゲート１６と、アンドゲート１５の出力信号とアンドゲート１６の出力信号との論理和信号を出力するオアゲート１７と、そのオアゲート１７の出力信号とＥＥＰＲＯＭ１１からの出力形態設定用信号Ｆａとを入力して、その両信号の論理積信号を、出力回路７ａへの第１駆動指令信号Ｄａとして出力するアンドゲート１８と、上記オアゲート１７の出力信号とＥＥＰＲＯＭ１１からの出力形態設定用信号Ｆａとを入力して、その出力形態設定用信号Ｆａを論理反転させた信号と上記オアゲート１７の出力信号との論理積信号を、出力回路７ａへの第２駆動指令信号Ｅａとして出力するアンドゲート１９とを備えている。
【００３５】
このため、セレクタ１３から出力回路７ａに出力される第１駆動指令信号Ｄａと第２駆動指令信号Ｅａは、下記の表１のようになる。尚、表１において、「Ｌ」はロウレベルを意味しており、「Ｈ」はハイレベルを意味している。
【００３６】
【表１】
【００３７】
また、▲２▼：ＥＥＰＲＯＭ１１からの出力形態設定用信号Ｆａが、ロウサイド出力形態を示すロウレベル（“０”）であるならば、アンドゲート１８から出力回路７ａに出力される第１駆動指令信号Ｄａが、ロウレベルに固定されるのに対して、アンドゲート１９から出力回路７ａに出力される第２駆動指令信号Ｅａは、オアゲート１７からアンドゲート１８，１９に供給される信号と同じ論理レベルとなる。よって、出力回路７ａへの第２駆動指令信号Ｅａは、切替信号Ｃａがハイレベルの場合に、第１の制御信号Ａａと同じ論理レベルとなり、切替信号Ｃａがロウレベルの場合に、第２の制御信号Ｂａと同じ論理レベルとなる。
【００３８】
尚、図示は省略しているが、セレクタ１３には、他の出力回路７ｂ〜７ｅの各々に対しても、上記アンドゲート１５，１６，１８，１９及びオアゲート１７からなる回路と全く同じ回路が備えられている。そして、セレクタ１３は、出力回路７ａ以外の各出力回路７ｂ〜７ｅに対しても、上記表１の▲１▼，▲２▼と全く同じ要領で、第１駆動指令信号Ｄｂ〜Ｄｅと第２駆動指令信号Ｅｂ〜Ｅｅとを出力する。
【００３９】
一方更に、図１に示す如く、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１には、各出力回路７ａ〜７ｅに対応させて、高電位側出力端子２０と低電位側出力端子２２とからなる２個１組の出力端子２０，２２が夫々設けられている。
そして例えば、出力回路７ａによって負荷５ａをハイサイド駆動する場合には、図１に例示するように、負荷５ａの−（マイナス）側端子を、接地電位（負荷電源の低電位側に相当し、具体的にはバッテリのマイナス端子の電位）に接続すると共に、その負荷５ａの＋（プラス）側端子を、出力回路７ａに対応した低電位側出力端子２２に接続し、更に、出力回路７ａに対応した高電位側出力端子２０をバッテリ電圧ＶＢに接続する。そして、この場合には、出力回路７ａに対応した低電位側出力端子２２から負荷５ａへと、駆動電流が流し出されることとなる。
【００４０】
また例えば、出力回路７ｅによって負荷５ｅをロウサイド駆動する場合には、図１に例示するように、負荷５ｅの＋側端子をバッテリ電圧ＶＢに接続すると共に、その負荷５ｅの−側端子を、出力回路７ｅに対応した高電位側出力端子２０に接続し、更に、出力回路７ｅに対応した低電位側出力端子２２を接地電位に接続する。そして、この場合には、負荷５ｅ側から出力回路７ｅに対応した高電位側出力端子２０へと、駆動電流が引き込まれることとなる。
【００４１】
尚、図１における本電気負荷駆動用ＩＣ１の外部接続状態は、３つの各負荷５ａ〜５ｃを、出力回路７ａ〜７ｃの各々によってハイサイド駆動し、他の２つの各負荷５ｄ，５ｅを、出力回路７ｄ，ｅの各々によってロウサイド駆動する場合を例示している。
【００４２】
次に、各出力回路７ａ〜７ｅの構成及び作用について、図２及び図３を用いて説明する。
尚、前述したように、各出力回路７ａ〜７ｅの構成は全く同じであるため、ここでは、出力回路７ａを代表に挙げて説明する。また、図２は、出力回路７ａの構成、及び、その出力回路７ａをハイサイド出力形態で動作させる場合の負荷５との接続状態を表しており、図３は、出力回路７ａの構成、及び、その出力回路７ａをロウサイド出力形態で動作させる場合の負荷５との接続状態を表している。
【００４３】
図２及び図３に示すように、出力回路７ａは、エミッタにチャージポンプ回路９から出力される昇圧電圧ＶＣＰが印加されると共に、ベースとコレクタが共通接続されたＰＮＰトランジスタ２１と、エミッタとベースとの各々が上記ＰＮＰトランジスタ２１のエミッタとベースに夫々接続されて、そのＰＮＰトランジスタ２１と共にカレントミラー回路を成すＰＮＰトランジスタ２３と、ＰＮＰトランジスタ２１のコレクタに一端が接続された抵抗２５と、その抵抗２５の他端にドレインが接続されると共に、ソースが接地電位に接続され、更にセレクタ１３からの第１駆動指令信号Ｄａがゲートに供給されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２７と、ＰＮＰトランジスタ２３のコレクタにアノードが接続されたダイオード２９とを備えている。
【００４４】
また、出力回路７ａは、エミッタにバッテリ電圧ＶＢが印加されると共に、ベースとコレクタが共通接続されたＰＮＰトランジスタ３１と、エミッタとベースとの各々が上記ＰＮＰトランジスタ３１のエミッタとベースに夫々接続されて、そのＰＮＰトランジスタ３１と共にカレントミラー回路を成すＰＮＰトランジスタ３３と、ＰＮＰトランジスタ３１のコレクタに一端が接続された抵抗３５と、その抵抗３５の他端にドレインが接続されると共に、ソースが接地電位に接続され、更にセレクタ１３からの第２駆動指令信号Ｅａがゲートに供給されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３７と、ＰＮＰトランジスタ３３のコレクタにアノードが接続され、カソードが上記ダイオードＤ２９のカソードに共通接続されたダイオード３９とを備えている。
【００４５】
そして更に、出力回路７ａは、ドレインが当該出力回路７ａに対応した高電位側出力端子２０に接続され、ソースが当該出力回路７ａに対応した低電位側出力端子２２に接続された、出力トランジスタとしてのＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１と、上記両ダイオードＤ２９，３９のカソードと上記ＦＥＴ４１のゲートとの間に接続されたゲート保護用の抵抗４３と、カソードがＦＥＴ４１のゲートに接続されたツェナーダイオード４５と、アノードがツェナーダイオード４５のアノードに接続され、カソードがＦＥＴ４１のソースに接続されたダイオード４７とを備えている。尚、ツェナーダイオード４５は、ＦＥＴ４１のゲートに過電圧が印加されるのを防止するために設けられており、ダイオード４７は、ＦＥＴ４１のゲート−ソース間が逆バイアスされるのを防止するために設けられている。
【００４６】
このように構成された出力回路７ａにおいて、負荷５をハイサイド駆動する場合（つまり、ハイサイド出力形態で用いられる場合）には、図２に示すように、ＦＥＴ４１のドレインが、高電位側出力端子２０を介してバッテリ電圧ＶＢに接続されると共に、ＦＥＴ４１のソースが、接地電位に−側端子が接続された負荷５の＋側端子に低電位側出力端子２２を介して接続される。換言すれば、出力回路７ａに対応した２つの出力端子２０，２２が、負荷５への電流供給経路における該負荷５よりも高電位側に直列に接続される。そして、ＦＥＴ４１は、その接続状態でハイサイド駆動手段として機能することとなる。
【００４７】
即ち、まず、この場合、ＥＥＰＲＯＭ１１に予め書き込まれる出力形態設定用データのうち、出力回路７ａに対応するビットは、ハイサイド出力形態を示す“１”に設定される。そして、これに伴い、ＥＥＰＲＯＭ１１からセレクタ１３に供給される当該出力回路７ａの出力形態設定用信号Ｆａはハイレベルとなる。
【００４８】
すると、前述したように、セレクタ１３から出力回路７ａに出力される第２駆動指令信号Ｅａがロウレベルに固定されるのに対して、セレクタ１３から出力回路７ａに出力される第１駆動指令信号Ｄａは、外部から供給される切替信号Ｃａがハイレベルならば第１の制御信号Ａａと同じ論理レベルになり、切替信号Ｃａがロウレベルならば第２の制御信号Ｂａと同じ論理レベルになる。
【００４９】
このため、出力回路７ａにおいては、ＦＥＴ３７がオフしたままとなるのに対して、ＦＥＴ２７は、当該ＩＣ１の外部から供給される第１の制御信号Ａａ或いは第２の制御信号Ｂａに応じて、その制御信号がハイレベルの時にオンすることとなる。そして、ＦＥＴ２７がオンすると、カレントミラー回路を成す２つのトランジスタ２１，２３がオンし、トランジスタ２３のコレクタからＦＥＴ４１のゲートへ、ダイオード２９及び抵抗４３を介してチャージポンプ回路９からの昇圧電圧ＶＣＰが供給されて、ＦＥＴ４１がオンすることとなる。
【００５０】
つまり、外部からの切替信号Ｃａがハイレベルであれば、同じく外部からの第１の制御信号Ａａがハイレベルになると、負荷５に対してハイサイド接続された（負荷５よりも高電位側に接続された）ＦＥＴ４１のゲートに、バッテリ電圧ＶＢの約２倍の昇圧電圧ＶＣＰが供給されて、該ＦＥＴ４１がオンする。そして、ＦＥＴ４１がオンすると、そのＦＥＴ４１のソースから、低電位側出力端子２２を介して負荷５へと駆動電流が流し出されることとなる。また、外部からの切替信号Ｃａがロウレベルであれば、同じく外部からの第２の制御信号Ｂａがハイレベルになると、ＦＥＴ４１のゲートに昇圧電圧ＶＣＰが供給されて、該ＦＥＴ４１がオンし、そのＦＥＴ４１のソースから低電位側出力端子２２を介して、負荷５へと駆動電流が流し出されることとなる。
【００５１】
一方、出力回路７ａにおいて、負荷５をロウサイド駆動する場合（つまり、ロウサイド出力形態で用いられる場合）には、図３に示すように、ＦＥＴ４１のドレインが、バッテリ電圧ＶＢに＋側端子が接続された負荷５の−側端子に高電位側出力端子２０を介して接続されると共に、ＦＥＴ４１のソースが、低電位側出力端子２２を介して接地電位に接続される。換言すれば、出力回路７ａに対応した２つの出力端子２０，２２が、負荷５への電流供給経路における該負荷５よりも低電位側に直列に接続される。そして、ＦＥＴ４１は、その接続状態でロウサイド駆動手段として機能することとなる。
【００５２】
即ち、まず、この場合、ＥＥＰＲＯＭ１１に予め書き込まれる出力形態設定用データのうち、出力回路７ａに対応するビットは、ロウサイド出力形態を示す“０”に設定される。そして、これに伴い、ＥＥＰＲＯＭ１１からセレクタ１３に供給される当該出力回路７ａの出力形態設定用信号Ｆａはロウレベルとなる。
【００５３】
すると、前述したように、セレクタ１３から出力回路７ａに出力される第１駆動指令信号Ｄａがロウレベルに固定されるのに対して、セレクタ１３から出力回路７ａに出力される第２駆動指令信号Ｅａは、外部から供給される切替信号Ｃａがハイレベルならば第１の制御信号Ａａと同じ論理レベルになり、切替信号Ｃａがロウレベルならば第２の制御信号Ｂａと同じ論理レベルになる。
【００５４】
このため、出力回路７ａにおいては、ＦＥＴ２７がオフしたままとなるのに対して、ＦＥＴ３７は、当該ＩＣ１の外部から供給される第１の制御信号Ａａ或いは第２の制御信号Ｂａに応じて、その制御信号がハイレベルの時にオンすることとなる。そして、ＦＥＴ３７がオンすると、カレントミラー回路を成す２つのトランジスタ３１，３３がオンし、トランジスタ３３のコレクタからＦＥＴ４１のゲートへ、ダイオード３９及び抵抗４３を介してバッテリ電圧ＶＢが供給されて、ＦＥＴ４１がオンすることとなる。
【００５５】
つまり、外部からの切替信号Ｃａがハイレベルであれば、同じく外部からの第１の制御信号Ａａがハイレベルになると、負荷５に対してロウサイド接続された（負荷５よりも低電位側に接続された）ＦＥＴ４１のゲートにバッテリ電圧ＶＢが供給されて、該ＦＥＴ４１がオンする。そして、ＦＥＴ４１がオンすると、負荷５側から高電位側出力端子２０を介してＦＥＴ４１のドレインへ、負荷５の駆動電流が引き込まれることとなる。また、外部からの切替信号Ｃａがロウレベルであれば、同じく外部からの第２の制御信号Ｂａがハイレベルになると、ＦＥＴ４１のゲートにバッテリ電圧ＶＢが供給されて、該ＦＥＴ４１がオンし、負荷５側から高電位側出力端子２０を介してＦＥＴ４１のドレインへ、負荷５の駆動電流が引き込まれることとなる。
【００５６】
次に、以上のような本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１を用いて、マイコン３が正常に動作しないときのバックアップ制御が必要な負荷への通電を行う場合の具体例について、その通電対象の負荷が、通電に伴いエンジンへの点火を行うイグナイタである場合を例に挙げて説明する。
【００５７】
尚、ここでは、図１における負荷５ａがイグナイタであるとし、その負荷５ａを、図１の如く、出力回路７ａによってハイサイド駆動するものとする。また、マイコン３は、図１に例示するように、エンジン始動用のスタータモータが動作したときにハイレベルとなるスタータ信号，エンジンのクランク軸の回転位置が予め定められた基準位置になったときにパルス的にレベル変化する基準位置信号，及び上記クランク軸が所定角度回転する毎にパルス的にレベル変化するエンジン回転信号などに基づいて、イグナイタへの通電及び非通電を指示する制御信号Ｓａを出力するものとする。
【００５８】
まず、この場合、ＥＥＰＲＯＭ１１には、予め、出力回路７ａに対応する出力形態設定用データのビットとして、ハイサイド出力形態を示す“１”を電気的に書き込んでおく。
また、マイコン３及び本電気負荷駆動用ＩＣ１と共に電子制御装置に搭載されるバックアップ制御回路４は、マイコン３から出力される周知のウォッチドッグ信号ＷＤの周期に基づいて、マイコン３が正常に動作しているか否かを監視し、そのウォッチドッグ信号ＷＤに基づく監視でマイコン３が異常と判断したならば、マイコン３へリセット信号ＲＥＳを出力する。
【００５９】
また更に、バックアップ制御回路４は、マイコン３へリセット信号ＲＥＳを出力してから上記ウォッチドッグ信号ＷＤが再び正常に出力されるようになるまでの間、或いは、スタータ信号がハイレベルになってからマイコン３が確実に正常な動作を開始すると見なされる所定期間の間、マイコン３が正常に動作していないと判断して、マイコン３の代わりにイグナイタへの通電及び非通電を指示するバックアップ制御信号（この例では、所謂バックアップ点火信号）を出力すると共に、マイコン３の動作状態を示す状態信号を、正常でないことを示すロウレベルで出力する。
【００６０】
尚、バックアップ制御回路４にて、スタータ信号がハイレベルになってから所定期間の間、マイコン３が正常に動作していないと判断するのは、スタータモータが動作した直後はエンジン始動時であり、そのエンジン始動時にはバッテリ電圧の低下に伴いマイコン３へ安定した動作電圧を供給できない可能性があるためである。また、バックアップ制御回路４は、マイコン３と同様に、上記基準位置信号とエンジン回転信号に基づいてバックアップ制御信号を出力する。また更に、バックアップ制御回路４は、マイコン３が正常に動作していると判断している場合には、バックアップ制御信号を例えばロウレベルに固定すると共に、上記状態信号を、マイコン３が正常であることを示すハイレベルで出力する。
【００６１】
そして、この場合には、図１に例示するように、マイコン３から出力される制御信号Ｓａを、出力回路７ａに対応する第１の制御信号Ａａとして、ＩＣ１のセレクタ１３に入力させると共に、バックアップ制御回路４から出力されるバックアップ制御信号を、出力回路７ａに対応する第２の制御信号Ｂａとして、ＩＣ１のセレクタ１３に入力させ、更に、バックアップ制御回路４から出力されるマイコン３の状態信号を、出力回路７ａに対応する切替信号Ｃａとして、ＩＣ１のセレクタ１３に入力させる。
【００６２】
このようにすれば、バックアップ制御回路４によりマイコン３が正常に動作していると判断されている場合（即ち、バックアップ制御回路４からＩＣ１へ切替信号Ｃａとして出力される状態信号がハイレベルである場合）には、マイコン３からの制御信号Ｓａが、ＩＣ１内のセレクタ１３を構成する回路のうちで、出力回路７ａに対応したアンドゲート１８，１９に入力され、その結果、イグナイタである負荷５ａには、本ＩＣ１により、マイコン３からの制御信号Ｓａに従って駆動電流が供給されることとなる。
【００６３】
また、バックアップ制御回路４によりマイコン３が正常に動作していないと判断されている場合（即ち、バックアップ制御回路４からＩＣ１へ切替信号Ｃａとして出力される状態信号がロウレベルである場合）には、バックアップ制御回路４からのバックアップ制御信号が、ＩＣ１内のセレクタ１３を構成する回路のうちで、出力回路７ａに対応したアンドゲート１８，１９に入力され、その結果、イグナイタである負荷５ａには、本ＩＣ１により、バックアップ制御回路４からのバックアップ制御信号に従って駆動電流が供給されることとなる。
【００６４】
よって、イグナイタに対して、マイコン３による通電の制御と、マイコン３が正常に動作しない場合のバックアップ制御とを実施することができる。
これは、本実施形態のＩＣ１では、出力形態設定用データを記憶する記憶手段として、電力供給が遮断された後でも記憶内容を保持可能なＥＥＰＲＯＭ１１を備えていると共に、そのＥＥＰＲＯＭ１１には、電子制御装置が当該ＩＣ１により初めて負荷への通電を実行する前までに、出力形態設定用データが予め書き込まれているためであり、当該ＩＣが実際に使用される段階では、マイコン３の動作に拘わらず、各出力回路７ａ〜７ｅの出力形態を、ハイサイド出力形態とロウサイド出力形態とのうちの適切な方に、事前に確定させることができるからである。
【００６５】
以上のように、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１によれば、負荷５に対する駆動電流の出力形態をハイサイド出力形態とロウサイド出力形態との何れか一方に任意に設定可能であるにも拘わらず、マイコン３が正常に動作しない場合の負荷５に対するバックアップ制御を確実に実施することができる。
【００６６】
また、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１では、第１の制御信号Ａと第２の制御信号Ｂとのうちの何れか一方を切替信号Ｃに応じて択一的に内部へ取り込むための、アンドゲート１５，１６及びオアゲート１７からなる論理回路を、セレクタ１３の部分に内蔵しているため、そのような論理回路を当該ＩＣ１の外部に別途設けなくても、マイコン３が正常に動作しない場合の負荷５に対するバックアップ制御を実施することができる。
【００６７】
尚、図１では、ＩＣ１にて第１及び第２の制御信号Ａ，Ｂと切替信号Ｃとの各々を外部から入力するための入力端子は図示を省略しているが、バックアップ制御が不要な負荷５を駆動するのに用いる出力回路に対応した各入力端子については、切替信号Ｃの入力端子をハイレベルにプルアップしておくと共に、第２の制御信号Ｂの入力端子をロウレベルにプルダウン又はハイレベルにプルアップしておけば良く、第１の制御信号Ａの入力端子にマイコン３からの制御信号を入力させれば良い。そして、このようにすれば、バックアップ制御が不要な負荷５に対しては、マイコン３からの制御信号に応じてのみ、駆動電流が供給されることとなる。
【００６８】
一方、本実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１では、セレクタ１３におけるアンドゲート１８，１９の２つの入力端子のうち、オアゲート１７の出力信号が入力される方の入力端子が、入力手段に相当し、セレクタ１３におけるアンドゲート１５，１６及びオアゲート１７からなる論理回路が、制御信号切替手段に相当している。また、本実施形態では、セレクタ１３におけるアンドゲート１８，１９と、ＦＥＴ２７，３７と、抵抗２５，３５と、ＰＮＰトランジスタ２１，２３，３１，３３と、ダイオード２９，３９とからなる部分が、出力トランジスタとしてのＦＥＴ４１をＥＥＰＲＯＭ１１内の出力形態設定用データに応じてハイサイド駆動手段とロウサイド駆動手段との何れかとして機能させる手段の役割を果たしている。
【００６９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１において、出力形態設定用データを記憶する不揮発性メモリとしては、ＥＥＰＲＯＭ１１に限らず、ＥＰＲＯＭやフラッシュＲＯＭ、或いは、データの書き込みが１度だけ可能なワンタイムＰＲＯＭを内蔵するようにしても良い。また、このような記憶手段としての不揮発性メモリには、例えば、電子制御装置の製造時にて、その電子制御装置に搭載した直後に、出力形態設定用データを書き込むようにしても良い。
【００７０】
また、上記実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１では、５個の出力回路７ａ〜７ｅを備えていたが、その数は５個に限るものではなく、例えば１個や２個でも良い。
一方、上記実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１では、各出力回路７ａ〜７ｅ毎に、切替信号Ｃａ〜Ｃｅを夫々入力するようにしたが、その切替信号Ｃは、全ての出力回路７ａ〜７ｅに共通のものを１つだけ入力するようにしても良い。つまり、この場合には、その１系統の切替信号Ｃが、セレクタ１３にて各出力回路７ａ〜７ｅに夫々対応して設けられたアンドゲート１５，１６へ、共通に入力されるように構成すれば良い。
【００７１】
また、セレクタ１３におけるアンドゲート１５，１６及びオアゲート１７は、出力回路７ａ〜７ｅの全てについて夫々設けるのではなく、その出力回路７ａ〜７ｅのうちの一部だけに対応させて設けるようにしても良い。そして、アンドゲート１５，１６及びオアゲート１７を設けない場合には、アンドゲート１８，１９の入力端子に、外部からの第１の制御信号Ａがそのまま入力されるように構成すれば良い。
【００７２】
一方更に、上記実施形態の電気負荷駆動用ＩＣ１において、出力回路７ａ〜７ｅの全てが同時にハイサイド出力形態で用いられることは無いと想定されるのであれば、チャージポンプ回路９の昇圧電圧ＶＣＰの出力能力は、ハイサイド出力形態で同時に用いられると想定される最大数の出力回路のＦＥＴ４１へ駆動電圧（即ち、ＦＥＴ４１をオンさせるためのゲート電圧）を供給可能な最低限の値に設定しておけば良い。そして、このようにすれば、チャージポンプ回路９の構成を必要最小限のものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の電気負荷駆動用ＩＣの全体構成を表す構成図である。
【図２】 実施形態の電気負荷駆動用ＩＣに備えられたセレクタ及び出力回路の構成と、その出力回路をハイサイド出力形態で動作させる場合の負荷との接続状態とを表す回路図である。
【図３】 実施形態の電気負荷駆動用ＩＣに備えられたセレクタ及び出力回路の構成と、その出力回路をロウサイド出力形態で動作させる場合の負荷との接続状態とを表す回路図である。
【符号の説明】
１…電気負荷駆動用ＩＣ、３…マイクロコンピュータ、４…バックアップ制御回路、５ａ〜５ｅ…電気負荷、７ａ〜７ｅ…出力回路、９…チャージポンプ回路、１１…ＥＥＰＲＯＭ、１３…セレクタ、１５，１６，１８，１９…アンドゲート、１７…オアゲート、２０…高電位側出力端子、２２…低電位側出力端子、２５，３５，４３…抵抗、２１，２３，３１，３３…ＰＮＰトランジスタ、２７，３７…ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、２９，３９，４７…ダイオード、４５…ツェナーダイオード、４１…ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ
Claims (2)
- 電気負荷に駆動電流を流すための電流供給経路に直列に接続される２つの出力端子と、
前記電気負荷への通電及び非通電を指示する制御信号を、外部から入力するための入力手段とを備えると共に、
前記電気負荷に対する駆動電流の出力形態が、記憶手段に記憶されている出力形態設定用データに応じて、前記電流供給経路における前記電気負荷よりも高電位側に前記両出力端子が接続された状態で、前記入力手段により入力される制御信号に従い前記両出力端子間を導通させて前記電気負荷へ前記駆動電流を流し出すハイサイド出力形態と、前記電流供給経路における前記電気負荷よりも低電位側に前記両出力端子が接続された状態で、前記入力手段により入力される制御信号に従い前記両出力端子間を導通させて前記電気負荷側から前記駆動電流を引き込むロウサイド出力形態との、何れか一方に設定されるように構成され、
前記制御信号を出力するマイクロコンピュータと共に電子制御装置に搭載される電気負荷駆動用ＩＣであって、
前記記憶手段は、電力供給が遮断された後でも記憶内容を保持可能な不揮発性メモリであり、前記電子制御装置が前記電気負荷を通電制御するように配置された状態で、当該ＩＣにより初めて電気負荷への通電が実行される前までに、前記出力形態設定用データが前記記憶手段に予め書き込まれており、
そのことにより、前記電気負荷に対する駆動電流の出力形態は、前記マイクロコンピュータの動作とは関係なく、且つ、前記記憶手段内の出力形態設定用データのみに応じて、前記ハイサイド出力形態と前記ロウサイド出力形態との何れか一方に設定されること、
を特徴とする電気負荷駆動用ＩＣ。 - 請求項１に記載の電気負荷駆動用ＩＣにおいて、
前記電気負荷への通電及び非通電を指示する第１の制御信号と、該第１の制御信号とは別に前記電気負荷への通電及び非通電を指示する第２の制御信号と、前記第１及び第２の制御信号のうちの何れを前記電気負荷の通電制御に使用するかを示す切替信号とを外部から入力して、前記切替信号が前記第１の制御信号の使用を示す方の論理レベルである場合には、前記第１の制御信号を前記制御信号として前記入力手段に供給し、前記切替信号が前記第２の制御信号の使用を示す方の論理レベルである場合には、前記第２の制御信号を前記制御信号として前記入力手段に供給する制御信号切替手段を備えていること、
を特徴とする電気負荷駆動用ＩＣ。
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