JP6530608B2 - 電源電圧監視回路およびそれを備えた電源回路 - Google Patents

Description

本発明は、電源電圧監視回路およびそれを備えた電源回路に関する。

従来、電源電圧に応じた電圧を検出し、当該検出電圧と基準電圧との比較結果に基づいて電源電圧の異常を検知する電源電圧監視回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３１５３８１号公報

しかしながら、電源電圧監視回路を有する電子機器において、電源電圧監視回路の異常検知範囲に異常がある場合、電源電圧の異常を電源電圧監視回路が正常に検知することができず、電子機器が異常動作を行うなどのおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異常検知範囲の異常を容易に検知することができる電源電圧監視回路およびそれを備えた電源回路を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、電源電圧監視回路において、異常検知部と、電圧変更部とを備える。前記異常検知部は、電源電圧に応じた電圧を検出し、当該検出電圧と基準電圧との比較結果に基づき、前記電源電圧の異常を検知する。前記電圧変更部は、前記検出電圧または前記基準電圧を、前記異常検知部の異常検知範囲の異常を検知可能な電圧へ変更する。

本発明によれば、異常検知範囲の異常を容易に検知することができる電源電圧監視回路およびそれを備えた電源回路を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態にかかる電源電圧監視回路を備えた電源回路の一例を示す図である。 図２Ａは、図１に示す電源電圧監視回路が正常である場合の異常検知範囲の異常検知動作の一例を示す図である。 図２Ｂは、図１に示す電源電圧監視回路が異常である場合の異常検知範囲の異常検知動作の一例を示す図（その１）である。 図２Ｃは、図１に示す電源電圧監視回路が異常である場合の異常検知範囲の異常検知動作の一例を示す図（その２）である。 図３Ａは、電圧変更部の構成例を示す図（その１）である。 図３Ｂは、電圧変更部の構成例を示す図（その２）である。 図３Ｃは、電圧変更部の構成例を示す図（その３）である。 図４は、基準電圧を変更する電圧変更部の構成例を示す図である。 図５は、電源電圧が過電圧になった場合に電源電圧の異常を検知する電源電圧監視回路の構成例を示す図である。 図６は、電源電圧が低電圧になった場合および電源電圧が過電圧になった場合にそれぞれ、電源電圧の異常を検知する電源電圧監視回路の構成例を示す図である。 図７は、一つの要求入力端子によって電源電圧の低電圧と過電圧とを検知可能な電源回路の構成例を示す図である。 図８は、要求制御部の動作の一例を示す図である。 図９は、要求制御部の動作の他の例を示す図である。 図１０は、図８および図９に示す動作例とは異なる動作を行う要求制御部の構成例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する電源電圧監視回路およびそれを備えた電源回路の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態にかかる電源電圧監視回路を備えた電源回路の一例を示す図である。図１に示すように、電源回路１は、電圧変換回路２と、電源電圧監視回路３と、コンデンサＣ１と、電圧入力端子Ｔｉｎと、電圧出力端子Ｔｏｕｔと、異常出力端子Ｔｍと、要求入力端子Ｔｓｗとを備える。なお、図示しないが、電源回路１には、グランド端子Ｔｇや電源端子Ｔｃｃを備え、グランド端子Ｔｇと電源端子Ｔｃｃとの間には電源電圧Ｖｃｃが印加される。

電圧変換回路２は、電圧入力端子Ｔｉｎに入力される電圧Ｖｉｎ（以下、入力電圧Ｖｉｎと記載する）を降圧して電源電圧ＶＡを生成する。かかる電圧変換回路２は、ＭＯＳトランジスタＱ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、定電圧回路８と、コンパレータ７とを備える。

コンパレータ７は、抵抗Ｒ１、Ｒ２間の接続点の電圧（以下、接続点電圧と記載する）と定電圧回路８が生成する基準電圧Ｖｒとを比較し、接続点電圧と基準電圧Ｖｒとが一致するように、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御する。これにより、電圧変換回路２は、入力電圧Ｖｉｎから電源電圧ＶＡを生成し、電圧出力端子Ｔｏｕｔから電源電圧ＶＡを出力する。電源電圧ＶＡは、例えば、以下の下記式（１）に示すように表すことができる。
ＶＡ＝Ｖｒ×｛（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２｝ ・・・（１）

コンデンサＣ１は、例えば、電圧変換回路２から出力される電源電圧ＶＡから高周波ノイズなどを除去する。なお、電圧変換回路２は、図１に示す電圧レギュレータの構成に限定されるものではなく、異なる構成の電圧レギュレータであってもよく、また、例えば、昇圧チョッパ回路であってもよく、トランスを有するＤＣ−ＤＣコンバータであってもよい。

電源電圧監視回路３は、異常検知部１０と、電圧変更部１１とを備える。異常検知部１０は、電源電圧ＶＡに応じた電圧ＶＭｉｎを検出し、かかる検出電圧ＶＭｉｎと基準電圧ＶＢＧとの比較結果に基づき、電源電圧ＶＡの異常を検知する。

かかる異常検知部１０は、抵抗Ｒ３、Ｒ４、定電圧回路１２およびコンパレータ１３を備える。抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４は、直列に接続され、電源電圧ＶＡが印加される。これにより、抵抗Ｒ３、Ｒ４は、電源電圧ＶＡを分圧する分圧回路として動作し、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との接続点である分圧点から、電源電圧ＶＡに応じた検出電圧ＶＭｉｎを出力する。

定電圧回路１２は、例えば、バンドギャップリファレンスであり、基準電圧ＶＢＧを生成する。コンパレータ１３は、基準電圧ＶＢＧと検出電圧ＶＭｉｎとを比較し、かかる比較結果に基づいて、電源電圧ＶＡの異常を検知する。なお、コンパレータ１３は、例えば、ヒステリシスコンパレータであるが、以下においては、説明を分かり易くするために、コンパレータ１３は、ＶＭｉｎ≧ＶＢＧの場合に、Ｌｏｗレベルの出力電圧ＶＭを出力し、ＶＭｉｎ＜ＶＢＧの場合に、Ｈｉｇｈレベルの出力電圧ＶＭを出力するものとする。

例えば、コンパレータ１３は、検出電圧ＶＭｉｎが基準電圧ＶＢＧより低い場合に、電源電圧ＶＡが異常であることを示す情報として、Ｈｉｇｈレベルの電圧を異常出力端子Ｔｍから出力する。一方、コンパレータ１３は、検出電圧ＶＭｉｎが基準電圧ＶＢＧより高い場合に、電源電圧ＶＡが正常であることを示す情報として、Ｌｏｗレベルの電圧を異常出力端子Ｔｍから出力する。

ここで、異常検知部１０が電源電圧ＶＡの異常を検知する範囲を異常検知範囲ＲＡとすると、電圧変更部１１は、検出電圧ＶＭｉｎを、異常検知部１０で異常検知範囲ＲＡの異常を検知可能な電圧へ変更する。異常検知範囲ＲＡは、例えば、電源電圧ＶＡが低電圧であると判定する範囲であり、この場合、電圧変更部１１は、コンパレータ１３に入力される基準電圧ＶＧＢよりも検出電圧ＶＭｉｎが小さくなるように、検出電圧ＶＭｉｎを下げる。

このように構成された電源回路１の動作例について、図２Ａ〜図２Ｃを参照して説明する。図２Ａは、電源電圧監視回路３が正常である場合の異常検知範囲ＲＡの異常を検知する動作（以下、異常検知動作と記載する）の一例を示す図であり、図２Ｂおよび図２Ｃは、電源電圧監視回路３が異常である場合の異常検知範囲ＲＡの異常検知動作の一例を示す図である。

まず、電源回路１が正常である場合について説明する。ここで、電源回路１は、電気機器（例えば、カーナビゲーションなどの車載装置）に内蔵されており、かかる電源機器に対してタイミングｔ０で電力が供給されるものとする。

タイミングｔ０で電源機器に電力が供給された後、電源電圧ＶＡは徐々に大きくなり、タイミングｔ３で、例えば、上記式（１）に示す電源電圧ＶＡの値になる。また、電源電圧ＶＡが徐々に大きくなるため、検出電圧ＶＭｉｎ（＝ＶＡ×｛Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）｝）も徐々に大きくなり、タイミングｔ３で電源電圧ＶＡと同様に安定する。

一方、基準電圧ＶＢＧは、電源電圧ＶＡよりも早く立ち上り、タイミングｔ１で安定する。タイミングｔ０〜タイミングｔ２の間は、検出電圧ＶＭｉｎよりも基準電圧ＶＢＧが大きいため、検出電圧ＶＭｉｎと基準電圧ＶＢＧとの差に応じた出力電圧ＶＭがコンパレータ１３から出力される。

基準電圧ＶＢＧおよび検出電圧ＶＭｉｎが共に安定した後のタイミングｔ４で、要求入力端子ＴｓｗにＨｉｇｈレベルの信号ＶＳＷが電圧変更要求として電源回路１に入力される。電圧変更要求が入力された場合、電圧変更部１１は、検出電圧ＶＭｉｎを基準電圧ＶＢＧより低い値に変更する。

そのため、電圧変更部１１によって検出電圧ＶＭｉｎが変更されている期間（タイミングｔ４〜ｔ５）、コンパレータ１３から出力される出力電圧ＶＭがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになる。これにより、異常検知部１０の異常検知範囲ＲＡが正常であることを判定することができる。

次に、電源電圧監視回路３の検出電圧ＶＭｉｎを生成する抵抗Ｒ３、Ｒ４に異常がある場合について説明する。抵抗Ｒ３、Ｒ４のいずれかに異常があると、検出電圧ＶＭｉｎが正常な値にはならない。

図２Ｂに示す例では、抵抗Ｒ３、Ｒ４の少なくともいずれかが劣化または接触不良によって異常検知範囲ＲＡが変わり、電圧変更部１１による変更後の検出電圧ＶＭｉｎが正常の場合よりも大きくなっている。そのため、要求入力端子Ｔｓｗに電圧変更要求としてＨｉｇｈレベルの信号ＶＳＷが入力された場合でも、コンパレータ１３の出力電圧ＶＭがＬｏｗレベルのままになる。これにより、異常検知部１０の異常検知範囲ＲＡが異常であることを判定することができる。

次に、電源電圧監視回路３の基準電圧ＶＢＧに異常がある場合について説明する。図２Ｃは、基準電圧ＶＢＧの異常によって異常検知範囲ＲＡが変わり、電圧変更部１１による変更後の検出電圧ＶＭｉｎが基準電圧ＶＢＧよりも高い値になった状態を示す。なお、図２Ｃにおいて、基準電圧ＶＢＧが正常な場合の基準電圧ＶＢＧの値を破線で示している。

この場合、電圧変更部１１による変更後の検出電圧ＶＭｉｎは基準電圧ＶＢＧより高い値であるため、要求入力端子Ｔｓｗに電圧変更要求としてＨｉｇｈレベルの信号ＶＳＷが入力された場合でも、コンパレータ１３の出力電圧ＶＭはＬｏｗレベルのままである。そのため、異常検知部１０の異常検知範囲ＲＡが異常であることを判定することができる。

ここで、異常検知部１０が電源電圧ＶＡの低電圧を検出する構成である場合、異常検知範囲ＲＡで規定される電圧ＶＡｍａｘは、下記式（２）のように表すことができる。
ＶＡｍａｘ＜｛（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２｝×ＶＢＧ ・・・（２）

そして、電圧変更部１１によって検出電圧ＶＭｉｎを基準電圧ＶＢＧよりも少し小さい値に変更することによって異常検知範囲ＲＡで規定される電圧ＶＡｍａｘに異常が無いかを容易に把握することができる。

ここで、電圧変更部１１の構成例について説明する。図３Ａ〜図３Ｃは、電圧変更部１１の構成例を示す図である。

図３Ａに示す電圧変更部１１は、スイッチＳＷ１および定電圧回路３１によって構成される。スイッチＳＷ１および定電圧回路３１は、直列に接続され、抵抗Ｒ３、Ｒ４間の接続点とグランド電位との間に接続される。

スイッチＳＷ１は、要求入力端子Ｔｓｗに電圧変更要求（例えば、Ｈｉｇｈレベルの電圧またはＬｏｗレベルの電圧。以下同様）が入力された場合に、オンになる。これにより、検出電圧ＶＭｉｎは、定電圧回路３１が出力する電圧に変更される。定電圧回路３１が出力する定電圧を基準電圧ＶＢＧよりも少し小さい値にし、定電圧回路３１による変更後の検出電圧ＶＭｉｎを電圧ＶＡｍａｘよりも下降させることで、異常検知範囲ＲＡの異常を検知することができる。

図３Ｂに示す電圧変更部１１は、スイッチＳＷ１と定電流回路３２とによって構成される。スイッチＳＷ１および定電流回路３２は、直列に接続され、抵抗Ｒ３、Ｒ４間の接続点とグランド電位との間に接続される。

スイッチＳＷ１は、要求入力端子Ｔｓｗに電圧変更要求が入力された場合に、オンになる。これにより、抵抗Ｒ３から定電流回路３２へ定電流Ｉ１が流れ込んで、抵抗Ｒ３に印加される電圧が大きくなり、検出電圧ＶＭｉｎが下降する。定電流回路３２による検出電圧ＶＭｉｎの下降分ΔＶは、Ｒ３×Ｉ１であり、ＶＢＧ＜ＶＭｉｎ−ΔＶとなるように、定電流回路３２の定電流Ｉ１を設定することで、異常検知範囲ＲＡの異常を検知することができる。

図３Ｃに示す電圧変更部１１は、スイッチＳＷ１と抵抗Ｒ５とによって構成される。スイッチＳＷ１および抵抗Ｒ５は、直列に接続され、抵抗Ｒ３、Ｒ４間の接続点とグランド電位との間に接続される。

スイッチＳＷ１は、要求入力端子Ｔｓｗに電圧変更要求が入力された場合に、オンになる。これにより、抵抗Ｒ３から抵抗Ｒ４、Ｒ５の並列回路へ電流が流れ込む。この場合、電圧変更部１１による変更後の検出電圧ＶＭｉｎを検出電圧ＶＭｉｎｄとすると、検出電圧ＶＭｉｎｄは、下記式（３）に示すように表すことができる。なお、式（３）に示すＲ６は、下記式（４）で表わされる。
ＶＭｉｎｄ＝ＶＡ×｛Ｒ６／（Ｒ３＋Ｒ６）｝ ・・・（３）
Ｒ６＝Ｒ４×Ｒ５／（Ｒ４＋Ｒ５） ・・・（４）

したがって、図３Ｃに示す電圧変更部１１において、検出電圧ＶＭｉｎｄが基準電圧ＶＢＧよりも少し低くなるように抵抗Ｒ５を設定することで、異常検知範囲ＲＡの異常を検知することができる。

上述した電圧変更部１１の構成例では、検出電圧ＶＭｉｎを変更する例を説明したが、検出電圧ＶＭｉｎと比較する基準電圧を変更する構成であってもよく、以下、かかる構成について説明する。図４は、基準電圧を変更する電圧変更部１１の構成例を示す図である。

図４に示す電圧変更部１１は、コンパレータ１３に入力される基準電圧を変更する。かかる電圧変更部１１は、抵抗Ｒ７、Ｒ８およびスイッチＳＷ２を備える。抵抗Ｒ７は、コンパレータ１３の入力端子とグランド電位との間に定電圧回路１２と直列に接続される。また、抵抗Ｒ８およびスイッチＳＷ２は、直列に接続され、コンパレータ１３の入力端子と電圧変換回路２の出力との間に接続される。

スイッチＳＷ２は、要求入力端子Ｔｓｗに電圧変更要求（例えば、Ｈｉｇｈレベルの電圧またはＬｏｗレベルの電圧）が入力された場合に、オンになる。これにより、電圧変換回路２の出力から抵抗Ｒ７、Ｒ８に電流が流れ込み、コンパレータ１３の入力端子に入力される基準電圧ＶＧＢ１が上昇する。

電圧変更要求が入力された場合、コンパレータ１３の入力端子に入力される基準電圧ＶＢＧ１は、例えば、下記式（５）に示すように表すことができる。したがって、基準電圧ＶＢＧ１を電圧ＶＡｍａｘよりも少し大きな値にすることで、異常検知範囲ＲＡを規定する電圧ＶＡｍａｘに異常が無いかを容易に把握することができる。
ＶＢＧ１＝（ＶＢ−ＶＢＧ）×｛Ｒ７／（Ｒ７＋Ｒ８）｝＋ＶＢＧ ・・・（５）

なお、基準電圧を変更する電圧変更部１１の構成は、図４に示す例に限定されない。例えば、図４に示す構成のうち、抵抗Ｒ８を定電流回路へ変更することもできる。また、図４に示す構成のうち、抵抗Ｒ８を定電圧回路へ変更することもできる。抵抗Ｒ８を定電圧回路へ変更する場合、かかる定電圧回路とスイッチＳＷ２との直列回路は、例えば、コンパレータ１３の入力端子とグランド電位との間に接続してもよい。

また、上述した電圧変更部１１は、検出電圧ＶＭｉｎおよび基準電圧ＶＧＢのいずれかを、異常検知部１０で異常検知範囲ＲＡの異常を検知可能な電圧へ変更する構成を説明したが、検出電圧ＶＭｉｎおよび基準電圧ＶＧＢのいずれも変更可能に電圧変更部１１を構成することもできる。この場合、検出電圧ＶＭｉｎの変更と基準電圧ＶＧＢの変更をそれぞれ異なるタイミングで行うことで、異常検知範囲ＲＡの異常をより精度よく行うことができる。

また、図２Ａ〜図２Ｃ、図３Ａ〜図３Ｃおよび図４に示す電源電圧監視回路３は、電源電圧ＶＡが低電圧になった場合に、電源電圧ＶＡの異常を検知するが、電源電圧監視回路３は、電源電圧ＶＡが過電圧になった場合に、電源電圧ＶＡの異常を検知する構成であってもよい。

図５は、電源電圧ＶＡが過電圧になった場合に電源電圧ＶＡの異常を検知する電源電圧監視回路３の構成例を示す図である。図５に示す電源電圧監視回路３は、異常検知部１０と電圧変更部１１とを備える。

異常検知部１０は、電源電圧ＶＡに応じた検出電圧ＶＭｉｎと基準電圧ＶＢＧとを比較し、電源電圧ＶＡの過電圧を検知する。かかる異常検知部１０は、検出電圧ＶＭｉｎがコンパレータ１３の正入力端子に接続され、基準電圧ＶＢＧがコンパレータ１３の負入力端子に接続される点で、図２Ａ〜図２Ｃ、図３Ａ〜図３Ｃおよび図４に示す異常検知部１０の構成と異なる。

抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とは直列に接続され、電源電圧ＶＡが印加される。これにより、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、電源電圧ＶＡを分圧して、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２との接続点である分圧点から、電源電圧ＶＡに応じた検出電圧ＶＭｉｎを出力する。

コンパレータ１３は、基準電圧ＶＢＧと検出電圧ＶＭｉｎとを比較し、かかる比較結果に基づいて、電源電圧ＶＡの異常を検知する。コンパレータ１３は、検出電圧ＶＭｉｎが基準電圧ＶＢＧより高い場合に、電源電圧ＶＡが異常であることを示す情報としてＨｉｇｈレベルの電圧を異常出力端子Ｔｍから出力する。

ここで、電源電圧ＶＡの過電圧を検知する範囲を異常検知範囲ＲＡとした場合、異常検知範囲ＲＡで規定される電圧ＶＡｍｉｎは、下記式（６）のように表すことができる。
ＶＡｍｉｎ≧｛（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ１２｝×ＶＢＧ ・・・（６）

電圧変更部１１は、検出電圧ＶＭｉｎを、異常検知部１０で異常検知範囲ＲＡの異常を検知可能な電圧へ変更する。かかる電圧変更部１１は、例えば、図５に示すように、スイッチＳＷ３と抵抗Ｒ１３とによって構成される。スイッチＳＷ３および抵抗Ｒ１３は、直列に接続され、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２間の接続点と電圧変換回路２の出力との間に接続される。

スイッチＳＷ３は、要求入力端子Ｔｓｗに電圧変更要求（例えば、Ｈｉｇｈレベルの電圧またはＬｏｗレベルの電圧）が入力された場合に、オンになる。これにより、抵抗Ｒ１１、Ｒ１３の並列回路からＲ１２へ電流が流れ込み、検出電圧ＶＭｉｎが上昇する。この場合、電圧変更部１１により上昇した検出電圧ＶＭｉｎを検出電圧ＶＭｉｎｕとすると、かかる検出電圧ＶＭｉｎｕは、下記式（７）に示すように表すことができる。なお、式（７）に示すＲ１４は、下記式（８）で表される。
ＶＭｉｎｕ＝ＶＡ×｛Ｒ１２／（Ｒ１２＋Ｒ１４）｝ ・・・（７）
Ｒ１４＝Ｒ１１×Ｒ１３／（Ｒ１１＋Ｒ１３） ・・・（８）

そして、検出電圧ＶＭｉｎｕが基準電圧ＶＢＧよりも少し高くなるように抵抗Ｒ１４を設定することで、異常検知範囲ＲＡで規定される電圧ＶＡｍｉｎに異常が無いかを容易に把握することができる。

なお、図５に示す例では、抵抗Ｒ１３によって検出電圧ＶＭｉｎを変更したが、電源電圧ＶＡの過電圧を検知する電圧変更部１１は、図５に示す構成に限られない。例えば、図５に示す構成のうち、抵抗Ｒ１３を定電流回路へ変更することもできる。また、図５に示す構成のうち、抵抗Ｒ１３を定電圧回路へ変更することもできる。抵抗Ｒ１３を定電圧回路へ変更する場合、かかる定電圧回路とスイッチＳＷ３との直列回路は、例えば、コンパレータ１３の入力端子とグランド電位との間に接続してもよい。

上述した電圧変更部１１は、電源電圧ＶＡの低電圧および過電圧のうち一方を検知する構成であるが、電圧変更部１１は、電源電圧ＶＡの低電圧および過電圧を共に検知できる構成であってもよい。

図６は、電源電圧ＶＡが低電圧になった場合および電源電圧ＶＡが過電圧になった場合にそれぞれ、電源電圧ＶＡの異常を検知する電源電圧監視回路３の構成例を示す図である。図６に示す電源電圧監視回路３は、異常検知部１０と電圧変更部１１とを備える。

異常検知部１０は、電源電圧ＶＡに応じた検出電圧ＶＭｉｎ１と基準電圧ＶＢＧとを比較し、検出電圧ＶＭｉｎ１が異常検知範囲ＲＡ１（基準電圧ＶＢＧ未満の範囲）である場合に、電源電圧ＶＡが低電圧であることを検知する。また、異常検知部１０は、電源電圧ＶＡに応じた検出電圧ＶＭｉｎ２と基準電圧ＶＢＧとを比較し、検出電圧ＶＭｉｎ２が異常検知範囲ＲＡ２（基準電圧ＶＢＧ以上の範囲）である場合に、電源電圧ＶＡが過電圧であることを検知する。かかる異常検知部１０は、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３、定電圧回路２１およびコンパレータ２２、２３を備える。

抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３は、直列に接続され、電源電圧ＶＡが印加される。これにより、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３は、電源電圧ＶＡを分圧して、抵抗Ｒ２１と抵抗Ｒ２２との接続点である第１分圧点から、電源電圧ＶＡに応じた検出電圧ＶＭｉｎ１を出力し、抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３との接続点である第２分圧点から、電源電圧ＶＡに応じた検出電圧ＶＭｉｎ２を出力する。

コンパレータ２２は、基準電圧ＶＢＧと検出電圧ＶＭｉｎ１とを比較し、かかる比較結果に基づいて、電源電圧ＶＡの低電圧異常を検知する。例えば、コンパレータ２２は、検出電圧ＶＭｉｎ１が基準電圧ＶＢＧより高い場合に、電源電圧ＶＡが低電圧ではないことを示す情報としてＬｏｗレベルの出力電圧ＶＭ１を出力する。一方、コンパレータ２２は、検出電圧ＶＭｉｎ１が基準電圧ＶＢＧより低い場合に、電源電圧ＶＡが低電圧であることを示す情報としてＨｉｇｈレベルの出力電圧ＶＭ１を出力する。

コンパレータ２３は、基準電圧ＶＢＧと検出電圧ＶＭｉｎ２とを比較し、かかる比較結果に基づいて、電源電圧ＶＡの過電圧異常を検知する。例えば、コンパレータ２３は、検出電圧ＶＭｉｎ２が基準電圧ＶＢＧより低い場合に、電源電圧ＶＡが過電圧ではないことを示す情報としてＬｏｗレベルの出力電圧ＶＭ２を出力する。一方、コンパレータ２３は、検出電圧ＶＭｉｎ２が基準電圧ＶＢＧより高い場合に、電源電圧ＶＡが過電圧であることを示す情報としてＨｉｇｈレベルの出力電圧ＶＭ２を出力する。

電圧変更部１１は、検出電圧ＶＭｉｎ１、ＶＭｉｎ２を、異常検知部１０で異常検知範囲ＲＡの異常を検知可能な電圧へ変更する。かかる電圧変更部１１は、例えば、図６に示すように、スイッチＳＷ４、ＳＷ５と抵抗Ｒ２４、Ｒ２５とによって構成することができる。スイッチＳＷ４と抵抗Ｒ２４とは直列に接続され、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２間の接続点とグランド電位との間に接続される。スイッチＳＷ５と抵抗Ｒ２５とは直列に接続され、抵抗Ｒ２２、Ｒ２３間の接続点と電源電位（電圧変換回路２の出力）との間に接続される。

スイッチＳＷ４は、要求入力端子Ｔｓｗ１に電圧変更要求（例えば、Ｈｉｇｈレベルの電圧またはＬｏｗレベルの電圧）が入力された場合に、オンになる。これにより、抵抗Ｒ２１から抵抗Ｒ２２、Ｒ２３と抵抗Ｒ２４の並列回路へ電流が流れ込み、検出電圧ＶＭｉｎ１が下降する。

電圧変更部１１によって下降した検出電圧ＶＭｉｎ１を検出電圧ＶＭｉｎｄとすると、かかる検出電圧ＶＭｉｎｄは、下記式（９）に示すように表すことができる。なお、式（９）に示すＲ２６は、下記式（１０）で表される。
ＶＭｉｎｄ＝ＶＡ×｛Ｒ２６／（Ｒ２１＋Ｒ２６）｝ ・・・（９）
Ｒ２６＝（Ｒ２２＋Ｒ２３）×Ｒ２４／（Ｒ２２＋Ｒ２３＋Ｒ２４） ・・・（１０）

したがって、検出電圧ＶＭｉｎｄが基準電圧ＶＢＧよりも少し低くなるように抵抗Ｒ２４を設定することで、異常検知範囲ＲＡ１の異常を検知することができる。

スイッチＳＷ５は、要求入力端子Ｔｓｗ２に電圧変更要求（例えば、Ｈｉｇｈレベルの電圧またはＬｏｗレベルの電圧）が入力された場合に、オンになる。これにより、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２と抵抗Ｒ２５の並列回路から抵抗Ｒ２３へ電流が流れ込み、検出電圧ＶＭｉｎ２が上昇する。

電圧変更部１１によって上昇した検出電圧ＶＭｉｎ２を検出電圧ＶＭｉｎｕとすると、かかる検出電圧ＶＭｉｎｕは、下記式（１１）に示すように表すことができる。なお、式（１１）に示すＲ２７は、下記式（１２）で表される。
ＶＭｉｎｕ＝ＶＡ×｛Ｒ２３／（Ｒ２３＋Ｒ２７）｝ ・・・（１１）
Ｒ２７＝（Ｒ２１＋Ｒ２２）×Ｒ２５／（Ｒ２１＋Ｒ２２＋Ｒ２５） ・・・（１２）

したがって、検出電圧ＶＭｉｎｕが基準電圧ＶＢＧよりも少し高くなるように抵抗Ｒ２５を設定することで、異常検知範囲ＲＡ２の異常を検知することができる。

図６に示す電源電圧監視回路３を有する電源回路１は、２つの要求入力端子Ｔｓｗ１、Ｔｓｗ２を有するが、一つの要求入力端子Ｔｓｗによって電源電圧ＶＡの低電圧と過電圧とを検知可能な構成であってもよい。図７は、一つの要求入力端子Ｔｓｗによって電源電圧ＶＡの低電圧と過電圧とを検知可能な電源回路１の構成例を示す図である。

図７に示す電源回路１は、電圧変換回路２と、電源電圧監視回路３と、要求制御部４と、コンデンサＣ１と、電圧入力端子Ｔｉｎと、電圧出力端子Ｔｏｕｔと、異常出力端子Ｔｍ１、Ｔｍ２と、要求入力端子Ｔｓｗとを備える。かかる電源回路１は、例えば、ＩＣ(Integrated Circuit)としてパッケージ化される。なお、図示しないが、図７に示す電源回路１は、図１に示す電源回路１と同様に、グランド端子Ｔｇおよび電源端子Ｔｃｃを備える。また、電圧変換回路２は、例えば、上述した構成と同じであり、電源電圧監視回路３は、例えば、図６に示す構成と同じである。

要求制御部４は、要求入力端子Ｔｓｗに異常検知要求が入力された場合に、第１の電圧変更要求と第２の電圧変更要求とを順次出力する。以下、図８〜図１０を参照して要求制御部４について更に説明する。なお、以下においては、第１の電圧変更要求と第２の電圧変更要求は、Ｈｉｇｈレベルの信号であるとする。

図８は、要求制御部４の動作の一例を示す図である。図８に示すように、要求制御部４は、要求入力端子Ｔｓｗに入力される異常検知要求信号ＶＳＷに基づいて第１および第２の電圧変更要求を出力する。

異常検知要求信号ＶＳＷは、パルス信号であり、例えば、異常検知要求信号ＶＳＷの立ち上がりおよび立ち下がりが異常検知要求である。要求制御部４は、異常検知要求信号ＶＳＷの立ち上がりタイミングｔ１０において、第１の信号ＶＳＷ１を所定期間だけＨｉｇｈレベルにして第１の電圧変更要求を出力する。また、要求制御部４は、異常検知要求信号ＶＳＷの立ち下がりタイミングｔ１１において、第２の信号ＶＳＷ２を所定期間だけＨｉｇｈにして第２の電圧変更要求を出力する。

このように、図８に示す動作例では、要求制御部４は、異常検知要求信号ＶＳＷに基づいて、第１および第２の電圧変更要求を出力することから、要求制御部４を容易に構成することができる。例えば、要求制御部４は、異常検知要求信号ＶＳＷの立ち上がりでパルスを出力する第１のパルス出力回路と、異常検知要求信号ＶＳＷの立ち下がりでパルスを出力する第２のパルス出力回路とによって構成することができる。

図９は、要求制御部４の動作の他の例を示す図である。図９に示すように、異常検知要求信号ＶＳＷは、連続するパルス信号であり、要求制御部４は、パルス信号の入力回数をカウントし、かかるカウント値に基づいて第１および第２の電圧変更要求を生成する。

例えば、要求制御部４は、図９に示すように、要求入力端子Ｔｓｗに入力される異常検知要求信号ＶＳＷの立ち上がりタイミングｔ２０、ｔ２２、ｔ２４、ｔ２６で、カウンタ値をインクリメントする。なお、要求制御部４は、異常検知要求信号ＶＳＷの立ち下がりを検知要求として、カウント値をインクリメントすることもできる。

要求制御部４は、タイミングｔ２１でカウンタ値が「０１」になると、第１の信号ＶＳＷ１をＨｉｇｈレベルにして第１の電圧変更要求の出力を開始する。また、要求制御部４は、タイミングｔ２３でカウンタ値が「１０」になると、第１の信号ＶＳＷ１をＬｏｗレベルにして第１の電圧変更要求の出力を停止する。

また、要求制御部４は、タイミングｔ２５でカウンタ値が「１１」になると、第２の信号ＶＳＷ２をＨｉｇｈレベルにして第２の電圧変更要求の出力を開始する。そして、要求制御部４は、タイミングｔ２７でカウンタ値が「００」になると、第２の信号ＶＳＷ２をＬｏｗレベルにして第２の電圧変更要求の出力を停止する。

このように、図９に示す動作例では、要求制御部４は、異常検知要求信号ＶＳＷの立ち上がりに基づいて、第１および第２の電圧変更要求の出力開始および出力停止を行うことから、要求制御部４を容易に構成することができる。例えば、要求制御部４は、カウンタと、カウンタ値に応じた２レベルの電圧を２つ出力する２出力の電圧出力回路とによって構成することができる。

図１０は、上述した動作例とは異なる動作を行う要求制御部４の構成例を示す図である。図１０に示す要求制御部４は、抵抗Ｒ３１（第１抵抗の一例）、抵抗Ｒ３２（第２抵抗の一例）と、コンパレータ４３（第１比較部の一例）、コンパレータ４４（第２比較部の一例）と、定電圧回路４１、４２と、選択部４５とを備える。

抵抗Ｒ３１、Ｒ３２は、電源電位とグランド電位との間に直列に接続され、電源電圧Ｖｃｃが印加される。抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２との接続点Ｎは、コンパレータ４３、４４の正入力端子に接続される。コンパレータ４３の負入力端子には、基準電圧ＶＢＧ１（第１基準電圧の一例）を出力する定電圧回路４１に接続され、コンパレータ４４の負入力端子には、基準電圧ＶＢＧ２（第２基準電圧の一例）を出力する定電圧回路４２に接続される。

コンパレータ４３は、接続点Ｎの電圧が基準電圧ＶＢＧ１よりも高い場合、第１の選択信号ＶＳＥＬ１をＨｉｇｈレベルにして選択部４５へ出力する。コンパレータ４４は、接続点Ｎの電圧が基準電圧ＶＢＧ２よりも高い場合、第２の選択信号ＶＳＥＬ２をＨｉｇｈレベルにして選択部４５へ出力する。なお、要求入力端子ＴｓｗがＨｉｇｈインピーダンス状態である場合の接続点Ｎの電圧ＶＮ（＝Ｖｃｃ×｛Ｒ３１／（Ｒ３１＋Ｒ３２）｝）は基準電圧ＶＢＧ１よりも低く基準電圧ＶＢＧ２よりも高くなるように設定される。

ここで、要求入力端子Ｔｓｗに外部回路５１から入力される要求には、Ｈｉｇｈレベルの電圧である第１の検知要求と、Ｌｏｗレベルの電圧である第２の検知要求と、Ｈｉｇｈインピーダンス（ＨＩｇｈ−ｚ）である非検知要求がある。要求制御部４は、要求入力端子Ｔｓｗに外部回路５１から入力される要求に応じて下記表１に示すように動作する。

例えば、要求制御部４は、要求入力端子Ｔｓｗへの入力がＨｉｇｈレベルである場合、第１の信号ＶＳＷ１をＨｉｇｈレベルにして第１の電圧変更要求を出力する。また、要求制御部４は、要求入力端子Ｔｓｗへの入力がＬｏｗレベルである場合、第２の信号ＶＳＷ２をＨｉｇｈレベルにして第２の電圧変更要求を出力する。一方、要求制御部４は、要求入力端子Ｔｓｗへの入力がＨｉｇｈインピーダンスである場合、第１および第２の電圧変更要求を出力しない。

このように、図１０に示す要求制御部４は、要求入力端子Ｔｓｗへの入力がＨｉｇｈレベル、ＬｏｗレベルおよびＨｉｇｈインピーダンスのうちいずれであるかに基づいて、第１および第２の電圧変更要求を出力する。そのため、例えば、要求入力端子Ｔｓｗへの入力を行う外部回路５１を例えばスリーステート・バッファとすることで、電源回路１を制御する外部回路を容易に構成することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 電源回路
２ 電圧変換回路
３ 電源電圧監視回路
４ 要求制御部
８、１２、２１、３１、４１、４２ 定電圧回路
１０ 異常検知部
１１ 電圧変更部
３２ 定電流回路
４５ 選択部
７，１３、２２，４３、４４ コンパレータ
ＲＡ、ＲＡ１、ＲＡ２ 異常検知範囲
ＳＷ１〜ＳＷ５ スイッチ

Claims (13)

1. 電源電圧に応じた電圧を検出し、当該検出電圧と基準電圧との比較に基づき、前記電源電圧の異常を検知する異常検知部と、
   前記検出電圧または前記基準電圧を、前記異常検知部の異常検知範囲の異常を検知可能な電圧へ変更する電圧変更部と、
   を備えることを特徴とする電源電圧監視回路。
2. 前記電圧変更部は、
   前記検出電圧を前記異常検知範囲の上限より所定値だけ高い値、または下限より所定値だけ低い値に変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源電圧監視回路。
3. 前記電圧変更部は、
   前記基準電圧を前記異常検知範囲の上限より所定値だけ低い値、または下限より所定値だけ高い値に変更する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電源電圧監視回路。
4. 前記電圧変更部は、
   電圧変更要求がある場合に、前記検出電圧または前記基準電圧を下降または上昇させ、
   前記異常検知部は、
   前記電圧変更部が前記検出電圧または前記基準電圧を下降または上昇させた場合の前記検出電圧と前記基準電圧との比較結果に基づき、前記異常検知範囲の異常を検知する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の電源電圧監視回路。
5. 前記電圧変更部は、
   前記検出電圧または前記基準電圧を下降または上昇させる定電圧回路を備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の電源電圧監視回路。
6. 前記異常検知部は、
   前記電源電圧を複数の抵抗により分圧して前記検出電圧を出力する分圧回路、および／または、抵抗に直列に接続され前記基準電圧を生成する定電圧回路を備え、
   前記電圧変更部は、
   前記抵抗に定電流を流して前記検出電圧または前記基準電圧を下降または上昇させる定電流回路を備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の電源電圧監視回路。
7. 前記異常検知部は、
   前記電源電圧を複数の抵抗により分圧して前記検出電圧を出力する分圧回路、および／または、抵抗に直列に接続され前記基準電圧を生成する定電圧回路を備え、
   前記電圧変更部は、
   前記電圧変更要求がある場合にオンになるスイッチと、
   前記スイッチに接続され、前記抵抗に流れる電流を変更して前記検出電圧または前記基準電圧を下降または上昇させる抵抗と、を備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の電源電圧監視回路。
8. 前記電圧変更要求は、第１の電圧変更要求と第２の電圧変更要求とを含み、
   前記電圧変更部は、
   前記第１の電圧変更要求がある場合に、前記検出電圧または前記基準電圧を下降させ、前記第２の電圧変更要求がある場合に、前記検出電圧または前記基準電圧を上昇させる
   ことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の電源電圧監視回路。
9. 異常検知要求がある場合に、前記第１の電圧変更要求と前記第２の電圧変更要求とを順次生成する要求制御部を備える
   ことを特徴とする請求項８に記載の電源電圧監視回路。
10. 前記異常検知要求は、パルス信号であり、
    前記要求制御部は、
    前記パルス信号の立ち上りおよび立ち下りの一方のタイミングで、前記第１の電圧変更要求を生成し、他方のタイミングで、前記第２の電圧変更要求を生成する
    ことを特徴とする請求項９に記載の電源電圧監視回路。
11. 前記異常検知要求は、連続するパルス信号であり、
    前記要求制御部は、
    前記パルス信号の入力回数をカウントした値に基づいて前記第１の電圧変更要求と前記第２の電圧変更要求とを生成する
    ことを特徴とする請求項９に記載の電源電圧監視回路。
12. 前記要求制御部は、
    前記異常検知要求を入力する入力端子と、
    前記入力端子と電源電位との間に接続される第１抵抗と、
    前記入力端子とグランド電位との間に接続される第２抵抗と、
    前記入力端子の電圧と第１基準電圧とを比較し、当該比較結果に基づいて前記第１の電圧変更要求を生成する第１比較部と、
    前記入力端子の電圧と第２基準電圧とを比較し、当該比較結果に基づいて前記第２の電圧変更要求を生成する第２比較部と、を備える
    ことを特徴とする請求項９に記載の電源電圧監視回路。
13. 入力される電圧を降圧または昇圧する電圧変換回路と、
    請求項１〜１２のいずれか１つに記載の電源電圧監視回路と、を備え、
    前記電源電圧監視回路は、前記電圧変換回路によって変換された電圧を前記電源電圧として前記異常の検知を行う
    ことを特徴とする電源回路。

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