JP5800358B2 - 電源スイッチ保護回路及び車載機器 - Google Patents

Description

本発明は、電源スイッチ回路を過電流から保護する技術に関する。

下記特許文献１では、直流レギュレータや負荷回路の破損を招くことなく、短絡を検出し得る電源保護装置が提案されている。この電源保護装置は、電源から直流レギュレータへの給電線に直列接続されたスイッチ部と、このスイッチ部を所定時間導通し、その後遮断した後の直流レギュレータの出力電圧値に基づいて短絡を検出する第１短絡検出部と、電源の出力電圧が所定電圧に降下すると第１短絡検出部の動作をリセットするリセット部と、スイッチ部の導通時にスイッチ部への流入電流値に基づいて短絡を検出する第２短絡検出部と、第２短絡検出部により短絡が検出されたときに第１短絡検出部によるスイッチ部の制御状態に関わらずスイッチ部を強制的に遮断するスイッチ遮断部とを有する。この装置によれば、スイッチ遮断部が、第１短絡検出部によって短絡が検出されるよりも前にスイッチ部を迅速に遮断することによって、大電流による素子の故障が防止される。

特開２００９−１７６１６号公報

しかしながら、上述のような装置では、ハードウェアとして状態を保持するラッチ回路が設けられているため、短絡が誤検出であった場合でも、遮断状態が保持されてしまう。また、電源スイッチ部と直列に電流検出用の抵抗が配置されるため、装置内部への供給電圧が当該電流検出用の抵抗で降下してしまう。また、当該短絡の誤検出が存在し、これを排除するという観点は考えられていない。

なお、ヒューズを用いて電源スイッチ部を過電流から保護することも考えられるが、ヒューズ溶断に至る前に過大電流により電源スイッチ部が損傷してしまう恐れがある。

本発明の目的は、過電流から電源スイッチ回路を適切に保護する技術を提供することにある。

本発明の各態様では、上述した課題を解決するために、それぞれ以下の構成を採用する。

第１の態様は、電源スイッチ保護回路に関する。第１態様に係る電源スイッチ保護回路は、電源からの電力を所定回路へ供給するか否かを切り換える電源スイッチ回路と、第１回路素子及び第２回路素子の両方がオン状態を示す場合に電源スイッチ回路をオン状態とし、第１回路素子及び第２回路素子の少なくとも一方がオフ状態を示す場合に電源スイッチ回路をオフ状態とする電源スイッチ制御回路と、電源スイッチ回路の出力側の短絡を検出し、短絡が検出されているか否かを示しかつ第１回路素子のオフ状態及びオン状態を切り換えるための短絡検出信号を出力する短絡検出回路と、所定時間内における短絡検出信号の状態変化に応じて、短絡が発生しているか否かを判定し、短絡が発生していると判定すると、第２回路素子がオフ状態を維持するように電源スイッチ制御回路を制御する制御部と、を備える。

上記各態様によれば、過電流から電源スイッチ回路を適切に保護する技術を提供することができる。

第１実施形態における電源スイッチ保護回路の構成を概念的に示す図である。 第１実施形態における短絡検出回路、電源スイッチ回路及び電源スイッチ制御回路の詳細構成例を示す図である。 第１実施形態における電源スイッチ保護回路の動作例を示すタイムチャートである。 第１実施形態におけるソフトウェア制御部の動作例を示すフローチャートである。 第２実施形態における電源スイッチ保護回路の構成を概念的に示す図である。 第２実施形態における短絡検出回路、電源スイッチ回路及び電源スイッチ制御回路の詳細構成例を示す図である。 第２実施形態における電源スイッチ保護回路の動作例を示すタイムチャートである。 第３実施形態における電源スイッチ保護回路の構成を概念的に示す図である。 第３実施形態におけるソフトウェア制御部の動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に挙げる実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態の構成に限定されない。

本実施形態に係る電源スイッチ保護回路は、電源からの電力を所定回路へ供給するか否かを切り換える電源スイッチ回路と、第１回路素子及び第２回路素子の両方がオン状態を示す場合に電源スイッチ回路をオン状態とし、第１回路素子及び第２回路素子の少なくとも一方がオフ状態を示す場合に電源スイッチ回路をオフ状態とする電源スイッチ制御回路と、電源スイッチ回路の出力側の短絡を検出し、短絡が検出されているか否かを示しかつ第１回路素子のオフ状態及びオン状態を切り換えるための短絡検出信号を出力する短絡検出回路と、所定時間内における短絡検出信号の状態変化に応じて、短絡が発生しているか否かを判定し、短絡が発生していると判定すると、第２回路素子がオフ状態を維持するように電源スイッチ制御回路を制御する制御部と、を備える。

上記電源スイッチ保護回路では、短絡検出回路により、短絡が検出され、短絡の検出状況を反映した短絡検出信号が出力される。この短絡検出信号により電源スイッチ制御回路の第１回路素子がオフ状態にされることにより、電源スイッチ回路がオフ状態とされる。このように、本実施形態によれば、ハードウェア検出結果（短絡検出信号）のみで迅速に電源スイッチ回路がオフ状態にされるため、短絡発生から電源スイッチ回路がオフ状態へ移行されるまでの間の時間を最小限に抑えることができ、ひいては、電源スイッチ回路を出力短絡による過電流から適切に保護することができる。

一方、上記短絡検出回路による短絡検出とは別に、制御部により、所定時間内における短絡検出信号の状態変化に応じて、短絡の発生の有無が判定される。そして、短絡が発生していると判定されると、電源スイッチ制御回路の第２回路素子がオフ状態を維持するように制御され、結果として、電源スイッチ回路のオフ状態が維持される。

このように、本実施形態によれば、制御部による短絡発生判定のために所定時間を設けることにより、制御部の判定結果からノイズによる短絡の誤検出を排除することができ、ひいては、電源スイッチ回路の保護の誤動作を防ぐことができる。更に、本実施形態によれば、制御部の判定結果に応じて電源スイッチ回路のオフ状態が維持されるため、電源スイッチ回路のオン状態とオフ状態との切り替えが繰り返し行われることによる、回路素子の劣化や損傷を防ぐことができる。

以上のように、本実施形態によれば、過電流から電源スイッチ回路を適切に保護することができる。

以下、上述の実施形態について更に詳細を説明する。以下の各実施形態は、上述の電源スイッチ保護回路の構成をバッテリ電源に接続される車載機器に適用した場合の例である。但し、上述の電源スイッチ保護回路の構成は、そのような車載機器への適用に限定されるものではなく、電源スイッチ回路を持つものであればどのような機器に適用されてもよい。

［第１実施形態］
〔装置構成〕
図１は、第１実施形態における電源スイッチ保護回路の構成を概念的に示す図である。電源スイッチ保護回路は、車両電源入力回路３、バックアップ電源回路４、短絡検出回路５、電源スイッチ回路６、電源スイッチ制御回路７、ソフトウェア制御部８を有する。第１実施形態における電源スイッチ保護回路は、車載機器１に搭載され、バッテリ電源２からの電力を車載機器１の内部回路へ供給するか否かを切り替える電源スイッチ回路６を過電流から保護する。

車両電源入力回路３は、ノイズフィルタや保護素子などで構成され、バッテリ電源２に接続される。

バックアップ電源回路４は、車両電源入力回路３に接続されており、バッテリ電源２が車載機器１に接続されることで動作する。バックアップ電源回路４は、ソフトウェア制御部８及び短絡検出回路５の電源として作用する。例えば、バックアップ電源回路４は、３．３（Ｖ）又は５（Ｖ）を出力するスイッチングレギュレータ又はシリーズレギュレータである。

短絡検出回路５は、入力側において電源スイッチ回路６の入力部に接続され、出力側において電源スイッチ制御回路７及びソフトウェア制御部８に接続される。短絡検出回路５は、電源スイッチ回路６の入力である電源入力ライン１０１の電圧を検出し、この検出電圧と所定基準電圧とを比較し、比較結果を示す短絡検出信号１０２を電源スイッチ制御回路７及びソフトウェア制御部８へ送る。具体的には、短絡検出回路５は、電源スイッチ回路６の入力部（電源入力ライン１０１）の電圧が所定基準電圧よりも低い場合に、短絡が検出されていることを示す短絡検出信号１０２を出力し、電源スイッチ回路６の入力部の電圧が所定基準電圧よりも高い場合に、短絡が検出されていないことを示す短絡検出信号１０２を出力する。短絡検出回路５の具体例については後述する。

電源スイッチ回路６は、車両電源入力回路３及び電源入力ライン１０１を介してバッテリ電源２から提供される電力を車載機器１の内部回路へ供給するか否かを切り替える。電源スイッチ回路６は、オン状態の場合に、当該電力を内部回路へ供給し、オフ状態の場合に、当該電力の内部回路への供給を停止する。

電源スイッチ制御回路７は、短絡検出信号１０２及びソフトウェア制御部８から出力されるスイッチ制御信号１０４の各状態に応じて、電源スイッチ回路６のオン状態及びオフ状態を切り換える。具体的には、電源スイッチ制御回路７は、短絡検出信号１０２の状態が反映される第１回路素子と、スイッチ制御信号１０４の状態が反映される第２回路素子を有し、第１回路素子及び第２回路素子の両方がオン状態を示す場合に電源スイッチ回路６をオン状態とし、第１回路素子及び第２回路素子の少なくとも一方がオフ状態を示す場合に電源スイッチ回路６をオフ状態とする。電源スイッチ制御回路７の具体例についても後述する。

ソフトウェア制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を含む集積回路（マイクロコンピュータ）として実現される。ソフトウェア制御部８は、車載機器１外から、リセット信号１０５、装置起動信号１０３、短絡検出信号１０２等を割り込み端子を介して取得する。ソフトウェア制御部８は、所定時間内における短絡検出信号１０２の状態変化に応じて、短絡が発生しているか否かを判定し、短絡が発生していると判定すると、短絡が発生していることを示すスイッチ制御信号１０４を電源スイッチ制御回路７に送る。

具体的には、ソフトウェア制御部８は、所定時間内において、短絡が検出されていることを示す短絡検出信号１０２をカウントし、短絡検出回数が所定回数となった場合に、短絡が発生していると判定する。このような処理は、メモリに格納されるプログラムがＣＰＵにより実行されることにより実現される。なお、装置起動信号１０３は、アクセサリ電源やイグニッション電源の信号である。

図２は、第１実施形態における短絡検出回路５、電源スイッチ回路６及び電源スイッチ制御回路７の詳細構成例を示す図である。

短絡検出回路５は、コンパレータ５１を含む電圧比較回路として実現される。短絡検出回路５は、電源スイッチ回路６の入力となる電源入力ライン１０１の電圧を検出し、任意に設定された基準電圧ＶＲｅｆ１０７と電源入力ライン１０１の分圧１０６とを比較する。電源スイッチ回路６の出力側２００で短絡が発生した場合、短絡検出回路５は、電源入力ライン１０１の分圧１０６がＶＲｅｆ１０７を下回るため、短絡が検出されていることを示す短絡検出信号１０２を出力する。この短絡検出信号１０２は、電源スイッチ制御回路７及びソフトウェア制御部８へ入力される。なお、電圧降下を検出する構成としてコンパレータ５１に換え、リセットＩＣ等のような電圧検出専用のＩＣが利用されてもよい。

電源スイッチ制御回路７は、短絡検出信号により制御されるトランジスタ７２と、ソフトウェア制御部８から出力されるスイッチ制御信号１０４により制御されるトランジスタ７１とを有する。トランジスタ７２が上記第１回路素子に相当し、トランジスタ７１が上記第２回路素子に相当する。トランジスタ７１及び７２は直列に接続されており、トランジスタ７１及び７２の少なくとも一方がオフ状態となることにより、電源スイッチ回路６がオフ状態にされる。

電源スイッチ回路６は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）６１を有する。ＦＥＴ６１は、トランジスタ７１及び７２が共にオン状態の場合にオン状態となり、電源スイッチ回路６は内部回路への電力供給を行う。一方、ＦＥＴ６１は、トランジスタ７１及び７２の少なくとも一方がオフ状態の場合にオフ状態となり、電源スイッチ回路６は、内部回路への電力供給を停止する。

〔動作例〕
以下、第１実施形態における電源スイッチ保護回路の動作例について説明する。
図３は、第１実施形態における電源スイッチ保護回路の動作例を示すタイムチャートである。

バッテリ電源２が車載機器１に接続されると、電源入力ライン１０１に電力が供給され、バックアップ電源回路４が動作する。これにより、バックアップ電源回路４は、ソフトウェア制御部８に電力を供給する（図２の符号２０１）。ソフトウェア制御部８は、起動されると（タイミングａ）、起動信号待機状態となる。なお、ソフトウェア制御部８は、バックアップ電源回路４から電力供給されるため、バッテリ電源２が接続されている限り動作し続けることができる。

短絡検出回路５は、バッテリ電源２が車載機器１に接続されることにより、電源入力ライン１０１の分圧１０６が、基準電圧ＶＲｅｆ（１０７）より高くなるため、ハイレベルの短絡検出信号１０２を出力する（タイミングｂ）。ハイレベルの短絡検出信号１０２は短絡が検出されていないことを示す。これにより、電源スイッチ制御回路７の第１回路素子（トランジスタ７２）がオン状態となる。

ソフトウェア制御部８は、装置起動信号１０３の入力を検知すると、装置起動シーケンスに入り、ハイレベルのスイッチ制御信号１０４を出力する。ハイレベルのスイッチ制御信号１０４は、ソフトウェア制御部８により短絡が発生していないと判定されていることを示す。これにより、電源スイッチ制御回路７の第２回路素子（トランジスタ７１）がオン状態となり、結果として、第１回路素子及び第２回路素子の両方がオン状態となるため、電源スイッチ回路６がオン状態となる（タイミングｃ）。これにより、バッテリ電源２からの電力が内部回路へ供給され、車載機器１が動作状態となる。

この状態において、電源スイッチ回路６の出力側２００で短絡（グランド（ＧＮＤ）とのショート）が発生した場合、電源入力ライン１０１の電位が急激に低下する。

これにより、電源入力ライン１０１の分圧１０６が基準電圧ＶＲｅｆ（１０７）より低くなるため、短絡検出回路５は、ローレベルの短絡検出信号１０２を出力する。ローレベルの短絡検出信号１０２は、短絡検出回路５により短絡が検出されていることを示す。これにより、電源スイッチ回路６の第１回路素子がオフ状態となり、ひいては、電源スイッチ回路６がオフ状態に切り替わる（タイミングｄ）。

ローレベルの短絡検出信号１０２は、ソフトウェア制御部８にも入力される。ソフトウェア制御部８は、ローレベルの短絡検出信号１０２を検出すると、短絡検出シーケンスに移行する（タイミングｅ）。短絡検出シーケンスに移行すると、ソフトウェア制御部８は、所定時間として検出制限時間Ｔを設定し、ローレベルの短絡検出信号１０２が検出される回数をカウントし始める。

ここで、短絡発生後、電源スイッチ回路６がオフ状態にされると、電源入力ライン１０１の分圧は上昇し始める。電源スイッチ回路６がオフ状態にされると、短絡箇所への過大な電流が止まり、過大電流による電源入力ライン１０１の電圧降下がなくなるため、電源入力ライン１０１の分圧は上昇し始める。このように、電源入力ライン１０１の分圧が基準電圧ＶＲｅｆ（１０７）より高くなることで、ハイレベルの短絡検出信号１０２が出力され、結果として、電源スイッチ回路６がオン状態に切り替えられる。その後、短絡が継続していれば、再度、電源入力ライン１０１の分圧が基準電圧ＶＲｅｆ（１０７）より低くなる。このように、電源スイッチ回路６の第１回路素子及び第２回路素子の状態切り替えと、電源スイッチ回路６の状態切り替えとには遅延時間が生じるので、電源入力ライン１０１の分圧１０６は、基準電圧ＶＲｅｆ（１０７）を中心にしたノコギリ状の電圧変動を示す。結果、短絡検出信号１０２は、電源入力ライン１０１の分圧１０６の変動に追従したパルス信号となる（タイミングｆ）。

ソフトウェア制御部８は、短絡検出シーケンスにおいて、検出制限時間Ｔ内における、ローレベルの短絡検出信号１０２の検出回数が所定回数Ｎに達すると、電源スイッチ回路６の出力側２００で短絡が発生したと判定し、ローレベルのスイッチ制御信号１０４を出力する（タイミングｇ）。ローレベルのスイッチ制御信号１０４は、ソフトウェア制御部８により短絡が発生していると判定されたことを示す。これにより、電源スイッチ制御回路７の第２回路素子がオフ状態とされる。

ソフトウェア制御部８は、短絡発生と判定した後は、短絡検出制御状態に移行する（タイミングｈ）。短絡検出制御状態に移行すると、ソフトウェア制御部８は、短絡検出信号１０２、装置起動信号１０３及びリセット信号１０５の各入力を無効とし、バックアップ電源回路４からの電力供給が停止されるまで、ローレベルのスイッチ制御信号１０４を維持する（タイミングｉ）。これにより、電源スイッチ制御回路７の第２回路素子がオフ状態で維持され、結果として、電源スイッチ回路６がオフ状態で維持される。

一方、検出制限時間Ｔ内における、ローレベルの短絡検出信号１０２の検出回数が所定回数Ｎに未達の場合、ソフトウェア制御部８は、短絡が発生していないと判定し、装置起動シーケンスに戻り、ハイレベルのスイッチ制御信号１０４の出力を継続する。

図４は、第１実施形態におけるソフトウェア制御部８の動作例を示すフローチャートである。

ソフトウェア制御部８は、バックアップ電源回路４からの電力供給が開始されると（ステップＡ１）、起動信号待機状態となる（ステップＡ２）。

起動信号待機状態において、ソフトウェア制御部８は、装置起動信号１０３を検出すると（ステップＡ３；ＹＥＳ）、装置起動シーケンスに移行する。

装置起動シーケンスでは、ソフトウェア制御部８は、短絡が発生していないことを示す（ハイレベルの）スイッチ制御信号１０４を出力することにより、電源スイッチ制御回路７の第２回路素子をオン状態とする。これにより、電源スイッチ制御回路７の第１回路素子及び第２回路素子の両方がオン状態となることにより、電源スイッチ回路６がオン状態に切り替えられる（ステップＡ４）。

ここで、短絡が検出されていることを示す（ローレベルの）短絡検出信号１０２の入力が検出されると、ソフトウェア制御部８は、短絡検出シーケンスに移行する（ステップＡ５；ＹＥＳ）。短絡が検出されていることを示す短絡検出信号１０２が検出されない場合、ソフトウェア制御部８は、短絡は発生していないと判定し、装置起動状態を維持する。

短絡検出シーケンスでは、ソフトウェア制御部８は、まず、検出制限時間Ｔの設定、タイマの開始、及び、所定回数Ｎの設定を行う（ステップＡ６）。以降、ソフトウェア制御部８は、タイマを監視しながら、短絡が検出されていることを示す短絡検出信号１０２の検出待ちとなる（ステップＡ７）。ソフトウェア制御部８は、タイマｔが検出制限時間Ｔ以上を示すと、ステップＡ５へ移行し、装置起動状態に戻る。

タイマｔが検出制限時間Ｔ未満を示している間（Ｔ＞ｔ）、ソフトウェア制御部８は、短絡が検出されていることを示す短絡検出信号１０２が検出される度に検出回数をカウンタを１加算する（ステップＡ９）。ソフトウェア制御部８は、カウンタ値ｎが所定回数Ｎとなると（ステップＡ１０；ｎ＝Ｎ）、短絡が発生していると判定し、短絡が発生していることを示す（ローレベルの）スイッチ制御信号１０４を出力する。これにより、電源スイッチ制御回路７において少なくとも第２回路素子がオフ状態となるため、電源スイッチ回路６がオフ状態に切り替えられる（ステップＡ１１）。

その後、ソフトウェア制御部８は、短絡検出制御状態に移行する。ソフトウェア制御部８は、短絡検出制御移行後は、リセット信号１０５の検出（ステップＡ１２）、装置起動信号１０３の検出（ステップＡ１３）を無効とし、短絡検出制御状態を維持する。バッテリ電源２が車載機器１から取り外される等により、バックアップ電源回路４からの電力供給が停止されると（ステップＡ１４）、ソフトウェア制御部８は、停止され、初期動作となる（ステップＡ１への移行）。

〔第１実施形態の作用及び効果〕
上述したように第１実施形態では、短絡検出回路５により、電源スイッチ回路６の出力側の短絡が、電源スイッチ回路６の入力である電源入力ライン１０１の電圧降下に基づいて検出される。この短絡の検出状況を反映した短絡検出信号１０２により電源スイッチ制御回路７の第１回路素子（トランジスタ７２）のオン／オフが制御され、結果として、電源スイッチ回路６のオン／オフが制御される。このように、短絡検出回路５の短絡検出により電源スイッチ回路６がオフ状態にされるため、電源スイッチ回路６を出力短絡による過電流から迅速に保護することができる。

一方、短絡検出回路５からの短絡検出信号１０２に基づいて、ソフトウェア制御部８では、所定時間内の短絡検出回数が所定回数となった場合に、短絡が発生していると判定される。ソフトウェア制御部８により短絡発生と判定されると、電源スイッチ制御回路７の第２回路素子（トランジスタ７１）がオフ状態を維持するように制御され、結果として、電源スイッチ回路６のオフ状態が維持される。

このように、第１実施形態によれば、短絡検出回路５における短絡の誤検出が、ソフトウェア制御部８の判定によりカバーされるため、電源スイッチ保護回路全体として、短絡の誤検出を排除することができ、ひいては、電源スイッチ回路６の保護の誤動作を防ぐことができる。

更に、第１実施形態によれば、ソフトウェア制御部８の判定結果に応じて電源スイッチ回路６のオフ状態が維持されるため、オン状態とオフ状態との切り替えが繰り返し行われることによる、回路素子の劣化や損傷を防ぐことができる。また、過電流を検出するために電流検出用抵抗を用いていないため、装置内部への供給電圧が降下することも抑制することができる。

［第２実施形態］
上述の第１実施形態では、短絡検出回路５が、電源スイッチ回路６の入力側（電源入力ライン１０１）の電圧を検出することにより、電源スイッチ回路６の出力側の短絡を検出しているが、第２実施形態では、短絡検出回路５が電源スイッチ回路６の出力側の電圧を検出することにより、当該短絡を検出する。以降、第２実施形態における電源スイッチ保護回路について、第１実施形態と異なる内容を中心に説明し、第１実施形態と同じ内容については適宜省略する。

〔装置構成〕
図５は、第２実施形態における電源スイッチ保護回路の構成を概念的に示す図である。第２実施形態では、短絡検出回路５は、入力側において電源スイッチ回路６の出力部に接続され、出力側において電源スイッチ制御回路７及びソフトウェア制御部８に接続される。これにより、短絡検出回路５は、電源スイッチ回路６の出力側の電圧と所定基準電圧とを比較し、比較結果を示す短絡検出信号１０２を出力する。

ところが、装置起動（装置起動信号の入力）前において、電源スイッチ回路６はオフ状態であるため、その出力部の電圧はローレベルである。よって、短絡検出回路５を電源スイッチ回路６の出力部に接続しただけでは、電源スイッチ制御回路７の第１回路素子がオン状態に移行されず、電源スイッチ回路６がオン状態にならなくなってしまう。そこで、第２実施系形態では、短絡検出回路５は、電源スイッチ制御回路７から電源スイッチ回路６へ出力される信号を入力とし、電源スイッチ回路６の状態を取得可能としている。

図６は、第２実施形態における短絡検出回路５、電源スイッチ回路６及び電源スイッチ制御回路７の詳細構成例を示す図である。電源スイッチ回路６及び電源スイッチ制御回路７の詳細構成は、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図６に示されるように、短絡検出回路５は、コンパレータ５１に加えて、入力切替スイッチ５３及び論理和回路５２を更に有する。コンパレータ５１は、電源スイッチ回路６の出力部の電圧と基準電圧ＶＲｅｆ（１０７）とを比較し、比較結果を示す検出出力信号１０８を出力する。

入力切替スイッチ５３は、電源スイッチ制御回路７から電源スイッチ回路６へ出力される制御指示信号１０９により、電源スイッチ回路６の状態とは逆の状態となるように制御される。

論理和回路５２は、コンパレータ５１からの検出出力信号１０８と入力切替スイッチ５３から信号との論理和（ＯＲ）を取り、その結果を短絡検出信号１０２として出力する。具体的には、論理和回路５２は、入力切替スイッチ５３がオン状態の場合、又は、電源スイッチ回路６の出力部の電圧が基準電圧ＶＲｅｆ（１０７）よりも高い場合に、短絡が検出されていないことを示す短絡検出信号１０２を出力し、入力切替スイッチ５３がオフ状態の場合、かつ、電源スイッチ回路６の出力部の電圧が基準電圧ＶＲｅｆ（１０７）よりも低い場合に、短絡が検出されていることを示す短絡検出信号１０２を出力する。これにより、論理和回路５２は、短絡検出信号出力回路と呼ぶこともできる。

入力切替スイッチ５３と論理和回路５２との間には、遅延回路５４が設けられる。遅延回路５４は、図６に示されるように抵抗及びコンデンサを含み、入力切替スイッチ５３からの信号を論理和回路５２に入力される前に遅延させる。

入力切替スイッチ５３の状態変化が論理和回路５２に通知される時間と、その状態変化に対応してコンパレータ５１による短絡の検出状況の変化を示す検出出力信号１０８が論理和回路５２に通知される時間とにはタイムラグが生ずる。このタイムラグにより、短絡が発生していないにも関わらず、論理和回路５２から短絡が検知されていることを示す短絡検出信号１０２が出力されてしまう可能性がある。例えば、短絡が発生していない状況において電源スイッチ回路６をオン状態に移行させる制御指示信号１０９が出力された場合、入力切替スイッチ５３がオフ状態になったことを示す信号が論理和回路５２に入力されると、論理和回路５２は、コンパレータ５１により短絡が未発生と判定されたことを示す（ハイレベルの）検出出力信号１０８が入力される前に、その判定前の状態を示す（ローレベルの）検出出力信号１０８に基づいて、短絡が発生したことを示す短絡検出信号１０２を出力する可能性がある。このような現象を回避するために、遅延回路５４は、コンパレータ５１の出力が確定するまでの間、ハイレベルを保持させる。

〔動作例〕
以下、第２実施形態における電源スイッチ保護回路の動作例について説明する。
図７は、第２実施形態における電源スイッチ保護回路の動作例を示すタイムチャートである。

バッテリ電源２が車載機器１に接続されることにより、電源スイッチ回路６をオフ状態にするための制御指示信号１０９が出力されるため、短絡検出回路５の入力切替スイッチ５３はオン状態となる。一方、装置起動信号１０３が入力されていないため、電源スイッチ回路６の出力部の電圧は基準電圧ＶＲｅｆ（１０７）より低くなる。これにより、短絡検出回路５のコンパレータ５１は、ローレベルの検出出力信号１０８を出力する。結果、論理和回路５２は、入力切替スイッチ５３からのハイレベルの信号とコンパレータ５１からのローレベルの検出出力信号１０８との論理和により、ハイレベルの短絡検出信号１０２を出力する。ハイレベルの短絡検出信号１０２は短絡が検出されていないことを示す。これにより、電源スイッチ制御回路７の第１回路素子（トランジスタ７２）がオン状態となる。

ソフトウェア制御部８は、装置起動信号１０３の入力を検知すると、ハイレベルのスイッチ制御信号１０４を出力する。これにより、電源スイッチ制御回路７の第２回路素子（トランジスタ７１）がオン状態となり、結果として、第１回路素子及び第２回路素子の両方がオン状態となるため、電源スイッチ回路６がオン状態となる（タイミングａ１）。このとき、電源スイッチ回路６をオン状態にするための制御指示信号１０９が出力されるため、短絡検出回路５の入力切替スイッチ５３はオフ状態となる。

電源スイッチ回路６がオン状態に移行された後は、短絡検出回路５は、電源スイッチ回路６の出力側の電圧降下をコンパレータ５１により検出し、ローレベルの短絡検出信号１０２を出力する。これにより、ソフトウェア制御部８は、短絡検出シーケンスに移行する（タイミングｂ１）。電源スイッチ回路６がオフ状態とされると、入力切替スイッチ５３はオン状態に制御され、短絡検出信号１０２は解除され、トランジスタ７２はオン状態となる。トランジスタ７２がオンされることにより、電源スイッチ回路６は、再びオン状態となる。オン状態に移行された後は、短絡検出回路５により、電源スイッチ回路６の出力部の電圧降下を検出し、以降同様の動作を、短絡検出信号１０２が設定された回数Ｎ回検出されるまで繰り返す。なお、このように、短絡発生時の電源スイッチ回路６のオン／オフ制御により、短絡検出回路５の入力切替スイッチ５３は、電源スイッチ回路６の状態と逆の状態となる。他の動作については、第１実施形態と同様である。

〔第２実施形態における作用及び効果〕
第２実施形態では、短絡検出回路５は、電源スイッチ回路６の出力部に接続され、その電位を直接検出する。これにより、短絡検出回路５は、当該出力部が短絡したことを確実に検出することが可能である。また、このことから、検出電圧を高く設定することができるため、短絡検出回路５はハーフショートをも的確に検出することができ、ハーフショートによる過電流から電源スイッチ回路６を保護することができる。

［第３実施形態］
上述の各実施形態では、ソフトウェア制御部８は、短絡検出制御状態に移行すると、バックアップ電源回路４からの電力供給が停止されるまで、ローレベルのスイッチ制御信号１０４を維持していた。即ち、利用者は、例えば、バッテリ電源２を車載機器１から取り外すことにより、車載機器１を正常動作に復帰させることができた。第３実施形態における電源スイッチ保護回路は、ソフトウェア制御部８により短絡発生と判定されてから車載機器１を正常動作に復帰させるための構成を更に有する。以降、この新たな構成を第１実施形態に付加した形態を第３実施形態における電源スイッチ保護回路として説明する。以降の説明では、第１実施形態と異なる内容を中心に説明し、第１実施形態と同じ内容については適宜省略する。

図８は、第３実施形態における電源スイッチ保護回路の構成を概念的に示す図である。第３実施形態における電源スイッチ保護回路は、第１実施形態の構成に加えて、装置再起動スイッチ９を更に有する。

装置再起動スイッチ９は、ソフトウェア制御部８の割り込み端子に接続される。装置再起動スイッチ９は、オン状態にされると、再起動信号をソフトウェア制御部８に入力する。装置再起動スイッチ９は、車載機器１の利用者が容易に操作できないが、車載機器１を車両に設置後も、車載機器１を車両から取り外すことなく操作できるように、車載機器１に設置されることが望ましい。

図９は、第３実施形態におけるソフトウェア制御部８の動作例を示すフローチャートである。ソフトウェア制御部８は、第１実施形態と同様に、電源スイッチ回路６の出力側で短絡が発生していると判定し、短絡検出制御状態に移行する（ステップＡ１１）。

ソフトウェア制御部８は、短絡検出制御状態に移行すると、リセット信号１０５の検出（ステップＡ１２）、装置起動信号１０３の検出（ステップＡ１３）を無効として、再起動信号の検出を待つ（ステップＡ１５）。装置再起動スイッチ９がオン状態にされることにより、再起動信号の入力を検知すると、ソフトウェア制御部８は、ステップＡ２へ移行し、装置起動信号１０３の検出待機状態となる。

このように、第３実施形態によれば、ソフトウェア制御部８が短絡発生を誤検出してしまった場合でも、バッテリ電源２を車載機器１から取り外すことなく、車載機器１を再起動することができる。また、装置再起動スイッチ９は、容易に利用者が操作できないように設置されるため、利用者に何度も再起動が行われることによる電源スイッチ回路６の破損を防ぐことができる。

上述の第３実施形態では、装置再起動スイッチ９が設けられたが、このような専用のスイッチを設けることなく、装置起動信号１０３とリセット信号１０５との入力タイミングの関係等をソフトウェア制御部８が判定することにより、復帰させるようにしてもよい。

なお、上述の説明で用いた複数のフローチャートでは、複数のステップ（処理）が順番に記載されているが、本実施形態で実行される処理ステップの実行順序は、その記載の順番に制限されない。本実施形態では、図示される処理ステップの順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。また、上述の各実施形態及び各変形例は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。

１ 車載機器
２ バッテリ電源
３ 車両電源入力回路
４ バックアップ電源回路
５ 短絡検出回路
６ 電源スイッチ回路
７ 電源スイッチ制御回路
８ ソフトウェア制御部
９ 装置再起動スイッチ
５１ コンパレータ
５２ 論理和回路
５３ 入力切替スイッチ
５４ 遅延回路
６１ ＦＥＴ
７１、７２ トランジスタ
１０２ 短絡検出信号
１０３ 装置起動信号
１０４ スイッチ制御信号
１０５ リセット信号
１０８ 検出出力信号
１０９ 制御指示信号

Claims (7)

1. 電源からの電力を所定回路へ供給するか否かを切り換える電源スイッチ回路と、
   第１回路素子及び第２回路素子の両方がオン状態を示す場合に前記電源スイッチ回路をオン状態とし、該第１回路素子及び該第２回路素子の少なくとも一方がオフ状態を示す場合に前記電源スイッチ回路をオフ状態とする電源スイッチ制御回路と、
   前記電源スイッチ回路の出力側の短絡を検出し、該短絡が検出されているか否かを示しかつ前記第１回路素子のオフ状態及びオン状態を切り換えるための短絡検出信号を出力する短絡検出回路と、
   所定時間内における前記短絡検出信号の状態変化に応じて、前記短絡が発生しているか否かを判定し、前記短絡が発生していると判定すると、前記第２回路素子がオフ状態を維持するように前記電源スイッチ制御回路を制御する制御部と、
   を備える電源スイッチ保護回路。
2. 前記制御部は、所定時間内において、前記短絡が検出されていることを示す前記短絡検出信号をカウントし、カウントされた回数が所定回数となった場合に、前記短絡が発生していると判定する、
   請求項１に記載の電源スイッチ保護回路。
3. 前記電源から供給される電力により動作し、前記制御部へ電力を供給するバックアップ電源回路と、
   装置再起動スイッチと、
   を更に備え、
   前記制御部は、前記バックアップ電源回路からの電力供給が停止された場合、又は、前記装置再起動スイッチから再起動信号が入力された場合、前記第２回路素子のオフ状態の維持を解除する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電源スイッチ保護回路。
4. 前記短絡検出回路は、
   前記電源スイッチ回路の入力部の電圧と所定基準電圧とを比較し、前記電源スイッチ回路の入力部の電圧が前記所定基準電圧よりも低い場合に、前記短絡が検出されていることを示す前記短絡検出信号を出力し、前記電源スイッチ回路の入力部の電圧が前記所定基準電圧よりも高い場合に、前記短絡が検出されていないことを示す前記短絡検出信号を出力する比較回路を含む、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電源スイッチ保護回路。
5. 前記短絡検出回路は、
   前記電源スイッチ回路の出力部の電圧と所定基準電圧とを比較する比較回路と、
   前記電源スイッチ制御回路から前記電源スイッチ回路への状態切替えのための制御信号に基づいて、前記電源スイッチ回路の状態とは逆の状態となる入力切替スイッチと、
   前記比較回路の出力及び前記入力切替スイッチの出力に基づいて、前記入力切替スイッチがオン状態の場合、又は、前記電源スイッチ回路の出力部の電圧が所定基準電圧よりも高い場合に、前記短絡が検出されていないことを示す前記短絡検出信号を出力し、前記入力切替スイッチがオフ状態の場合、かつ、前記電源スイッチ回路の出力部の電圧が該所定基準電圧よりも低い場合に、前記短絡が検出されていることを示す前記短絡検出信号を出力する短絡検出信号出力回路と、
   を含む請求項１から３のいずれか１項に記載の電源スイッチ保護回路。
6. 前記短絡検出回路は、
   前記入力切替スイッチと前記短絡検出信号出力回路との間に配置され、前記入力切替スイッチからの信号を前記短絡検出信号出力回路に入力される前に遅延させる遅延回路、
   を更に含む請求項５に記載の電源スイッチ保護回路。
7. 前記電源として利用されるバッテリ電源と接続される、請求項１から５のいずれか１項に記載の電源スイッチ保護回路と、
   前記電源スイッチ保護回路を介して前記バッテリ電源からの電力の供給を受ける前記所定回路と、
   を含む車載機器。

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