JP7363657B2 - Overvoltage judgment circuit - Google Patents
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Description
本発明は、過電圧判定回路に関する。 The present invention relates to an overvoltage determination circuit.
センサ信号検出装置は、例えばガス濃度センサなどの抵抗体を用いたセンサを用いて信号を検出するものがある。この種のセンサ信号検出装置には、過電圧判定回路が組み込まれている。 Some sensor signal detection devices detect signals using a sensor using a resistor, such as a gas concentration sensor. This type of sensor signal detection device incorporates an overvoltage determination circuit.
センサ信号検出装置は、複数の端子にセンサを配線を用いて接続して構成されている。これらの端子に接続される配線の何れかが高圧電源線などにショートすると、複数の端子の何れも異常検出のための閾値を超えることになる。すると、異常状態を検出できても異常箇所を特定できない。このため出願人は、配線異常検出装置を提案している(例えば、特許文献1参照)。 A sensor signal detection device is configured by connecting a sensor to a plurality of terminals using wiring. If any of the wiring connected to these terminals short-circuits to a high-voltage power supply line or the like, any of the plurality of terminals will exceed the threshold for abnormality detection. Then, even if an abnormal state can be detected, the abnormal location cannot be identified. For this reason, the applicant has proposed a wiring abnormality detection device (for example, see Patent Document 1).
特許文献1記載の技術によれば、センサを接続する2つの端子の過電圧を検出する2つの過電圧検出回路、2つの過電圧検出回路の出力電圧をそれぞれ閾値電圧と比較する2つのコンパレータ、2つの過電圧検出回路の出力電圧を差動増幅する差動増幅回路、差動増幅回路の出力電圧を2つの閾値電圧と比較する2つのコンパレータ、を少なくとも備えている。これにより、センサを接続した何れの端子が、高圧電源線にショートしたかを判別できる。
According to the technology described in
しかしながら、前述したようにコンパレータ、差動増幅回路などトランジスタを多数組み合わせた大規模な回路を多数追加する必要があるため、回路面積が増大し、消費電力が増大する問題を生じる。 However, as described above, it is necessary to add many large-scale circuits that combine many transistors, such as comparators and differential amplifier circuits, resulting in problems of increased circuit area and increased power consumption.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、回路面積を極力抑制しつつ消費電力を抑制できるようにした過電圧判定回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an overvoltage determination circuit that can suppress power consumption while minimizing the circuit area.
請求項1記載の発明によれば、複数の端子の少なくとも一つ以上の端子が天絡したとき、天絡した端子(以下、天絡端子と称す)の電圧が変動しその他の非天絡端子の電圧が過電圧に至る、又は、当該天絡端子の電圧が一定でもその他の非天絡端子の電圧が過電圧に至る、まで変動する場合に前記天絡端子を判定するための過電圧判定回路を対象としている。
According to the invention set forth in
一対の電圧電流変換回路は、複数の端子のうち2つの端子の電圧をそれぞれ電流変換する。一対の電流絶対値比較回路は、一対の電圧電流変換回路の変換電流をそれぞれ基準電流と絶対比較する。電流相対値比較回路は、一対の電圧電流変換回路の変換電流を相対比較する。判定部は、一対の電流絶対値比較回路の比較結果及び電流相対値比較回路の比較結果に基づいて2つの端子のうち何れの端子が天絡端子であるかを判定する。 A pair of voltage-current conversion circuits converts voltages at two terminals among the plurality of terminals into currents, respectively. The pair of current absolute value comparison circuits perform absolute comparisons of the converted currents of the pair of voltage-current conversion circuits with reference currents, respectively. The current relative value comparison circuit relatively compares the converted currents of a pair of voltage-current conversion circuits. The determination unit determines which of the two terminals is the short-to-power terminal based on the comparison result of the pair of current absolute value comparison circuits and the comparison result of the current relative value comparison circuit.
この中で、一対の電流絶対値比較回路及び電流相対値比較回路は、電流基準で比較する回路であるため、コンパレータ、差動増幅回路などの大規模な回路に比較して、少数のトランジスタを組み合わせることで構成でき、使用するトランジスタ数を少なくできる。この結果、回路面積を極力抑制しつつ消費電力を抑制できる。 Among these, the pair of current absolute value comparison circuit and current relative value comparison circuit is a circuit that compares based on current, so compared to large-scale circuits such as comparators and differential amplifier circuits, it requires a small number of transistors. They can be configured by combining them, reducing the number of transistors used. As a result, power consumption can be suppressed while minimizing the circuit area.
以下、幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明では、各実施形態で説明した構成と同一又は類似機能を備えた構成について同一符号又は類似符号を付し、第2実施形態以降では必要に応じて説明を省略する。 Hereinafter, some embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, components having the same or similar functions as those described in each embodiment will be denoted by the same or similar symbols, and the description of the second embodiment and subsequent embodiments will be omitted as necessary.
(第1実施形態)
図1から図4は、第1実施形態の説明図を示す。図2には、ガス濃度センサの信号処理システム1の電気的構成をブロック図により概略的に示している。信号処理システム1は、車両用エンジン(図示せず)が排出する排気燃焼ガスを被検出ガスとしエンジン排気中の酸素濃度をA/Fセンサ2により検出するための各種制御処理を行う。
(First embodiment)
1 to 4 show explanatory diagrams of the first embodiment. FIG. 2 schematically shows the electrical configuration of the
信号処理システム1は、マイコン3(Micro Control Unit)、及びASIC4(特定用途向けIC)を備える。マイコン3は、CPU、ROMやRAMなどのメモリ(何れも図示せず)を備えており、当該メモリに記憶されたプログラムに基づいて動作する。ASIC4は、その内部のハードウェア構造が各種機能に分かれており、内部電源5、通信部6、信号処理部としても機能する制御部7、ヒータ制御部8、センサ電流検出部9、ダイアグ検出部10、端子駆動部11、及び、クランプ付きの過電圧検出部12(過電圧判定回路相当)としての機能を備える。
The
内部電源5は、ASIC4の外部から電源供給を受けて安定した直流電源を生成し、内部構成(主に通信部6、制御部7、ヒータ制御部8、センサ電流検出部9、ダイアグ検出部10、端子駆動部11、過電圧検出部12)に電源供給する。通信部6は、マイコン3と通信可能になっており、マイコン3から各種指令を受信すると制御部7に伝達したり、制御部7からマイコン3に各種情報を伝達する。
The
ヒータ制御部8は、マイコン3との間で指令制御線を接続して構成され、マイコン3から指令を受付けると外部のヒータ駆動部13を通じてヒータ14を駆動するように構成されている。ヒータ14は、A/Fセンサ2に近接設置されている。ヒータ制御部8が、ヒータ駆動部13を通じてヒータ14に通電すると、ヒータ14はA/Fセンサ2の環境温度を昇温させるとA/Fセンサ2は昇温する。A/Fセンサ2は、排気ガスのA/F及びセンサ端子PIN1-PIN2の端子間電圧差に応じたセンサ電流を流す。
The heater control section 8 is configured by connecting a command control line to the
端子駆動部11は、一対のセンサ端子PIN1、PIN2にそれぞれ電圧を印加するバッファアンプ15、16を備える。バッファアンプ15、16は、一対のセンサ端子PIN1、PIN2の間に規定のバイアス電圧Vcom(例えば、2.5V=VDD/2)を印加する。バッファアンプ15の出力と端子PIN1との間には、抵抗17が直列接続されている。抵抗17は、バッファアンプ15の位相補償に用いられる。バッファアンプ16の出力と端子PIN2との間には抵抗18が直列接続されている。抵抗18は、センサ電流検出及び位相補償に用いられる。
The
抵抗18は、A/Fセンサ2に流れる電流を電圧変換する。バッファアンプ15は、抵抗17及び18、並びに端子PIN1、PIN2を通じて、A/Fセンサ2に通電するように構成される。
The
過電圧検出部12は、クランプ付きの過電圧検出回路を構成するもので、端子PIN1、PIN2の過電圧検出結果を制御部7に出力するように構成される。過電圧検出部12は、A/Fセンサ2の両側に接続された一方の端子PIN1及び他方の端子PIN2の過電圧、天絡の判定を行う過電圧判定回路として機能する。過電圧検出部12は、端子PIN1又は/及びPIN2が過電圧状態となったときの電圧情報をダイアグ検出部10に伝達する。ダイアグ検出部10は、過電圧検出部12によりクランプされた電圧VINT1及びVINT2を入力し、これらの電圧VINT1及びVINT2に基づいてダイアグ情報を検出する。
The
センサ電流検出部9は、A/D変換器を内蔵して構成され、シャント抵抗18の両端電圧をA/D変換し、センサ電流のデジタルデータを制御部7に出力する。制御部7は、通信部6を通じてマイコン3から入力される情報、過電圧検出部12により検出される電圧情報、ダイアグ検出部10の検出ダイアグ情報、及び、センサ電流検出部9による検出センサ電流情報に基づいて、端子駆動部11、及び、ヒータ制御部8を統括制御する。
The sensor
制御部7は、A/Fセンサ2のセンサ電流のデジタルデータをセンサ電流検出部9から入力すると、このセンサ電流のデジタルデータに基づいて、端子駆動部11によりA/Fセンサ2に通電制御する。A/Fセンサ2の素子電流の増減は、空燃比の増減、すなわちリーン/リッチに対応し、例えば空燃比がリーンになれば素子電流は正となり、空燃比がリッチになれば素子電流が負となる。このとき、端子PIN1から端子PIN2に流れる方向が電流の正方向であり、その逆が負方向である。
When the
以下、過電圧検出部12の構成例について、図1及び図3を参照して説明する。図3に例示したように、過電圧検出部12は、電圧電流変換回路21、22、電流絶対値比較回路23、24、電流増幅回路25a、25b、電流相対値比較回路26、及び、天絡端子判定部28によりブロック化できる。
Hereinafter, a configuration example of the
<電圧電流変換回路21の説明>
図3に示す電圧電流変換回路21は、端子PIN1の電圧が電源電圧VDD(所定電圧相当)を超える過電圧になると過電圧-VDDの値に比例した電流Iout1を生成するように構成される。図1には電圧電流変換回路21を例示している。図1に示した電圧電流変換回路21は、pチャネル型のMOSFET_M1、M3、M5、及び、nチャネル型のMOSFET_M2、M4を図示形態に接続して構成される。
<Description of voltage-
The voltage-
MOSFET_M1、M3は、同サイズで電流ゲインが同一となるように設定されている。MOSFET_M2、M4もまた同サイズで電流ゲインが同一となるように設定されている。 MOSFET_M1 and M3 are set to have the same size and the same current gain. MOSFET_M2 and M4 are also set to have the same size and the same current gain.
MOSFET_M1、M3はゲートを互いに共通接続して構成されると共にその共通接続点にMOSFET_M3のドレインも共通接続して構成される。これにより、MOSFET_M1、M3は第1ミラートランジスタ対を構成し第1カレントミラー回路31を構成する。
MOSFET_M1 and M3 are configured by having their gates commonly connected to each other, and the drains of MOSFET_M3 are also commonly connected to the common connection point. Thereby, MOSFET_M1 and M3 constitute a first mirror transistor pair and constitute a first
MOSFET_M2、M4もまたゲートを互いに共通接続して構成されると共にその共通接続点にMOSFET_M2のドレインも共通接続して構成される。MOSFET_M2、M4は、それぞれグランド側に通電端子となるソースを接続して構成されている。これにより、MOSFET_M2、M4は第2ミラートランジスタ対を構成し第2カレントミラー回路32を構成する。
MOSFET_M2 and M4 are also configured by having their gates commonly connected to each other, and the drains of MOSFET_M2 are also commonly connected to the common connection point. MOSFET_M2 and M4 are each configured by connecting a source serving as a current-carrying terminal to the ground side. Thereby, MOSFET_M2 and M4 form a second mirror transistor pair and form a second
第1カレントミラー回路31の第1ミラートランジスタ対M1、M3には第2カレントミラー回路32の第2ミラートランジスタ対M2、M4が直列接続されている。
A second mirror transistor pair M2, M4 of a second
具体的には、MOSFET_M1のドレインとMOSFET_M2のドレインとは共通接続されている。MOSFET_M2のソースはグランドに接続されている。また、第1カレントミラー回路31の第1ミラートランジスタ対M1、M3のうち一方のMOSFET_M1のソースには抵抗R1を通じて端子PIN1が接続されている。
Specifically, the drain of MOSFET_M1 and the drain of MOSFET_M2 are commonly connected. The source of MOSFET_M2 is connected to ground. Furthermore, a terminal PIN1 is connected to the source of one MOSFET_M1 of the first mirror transistor pair M1 and M3 of the first
MOSFET_M3のドレインとMOSFET_M4のドレインとは共通接続されている。MOSFET_M4のソースはグランドに接続されており、第1ミラートランジスタ対M1、M3のうちの他方のMOSFET_M3のソースは電源電圧VDDの供給ノードに接続されており、当該ソースに印加される電圧を電源電圧VDDとしている。これにより、端子PIN1に電源電圧VDDを超える電圧が印加されると、抵抗R1とMOSFET_M1のソースとの共通接続点のノードが電源電圧VDDにクランプされる。 The drain of MOSFET_M3 and the drain of MOSFET_M4 are commonly connected. The source of MOSFET_M4 is connected to the ground, and the source of the other MOSFET_M3 of the first mirror transistor pair M1, M3 is connected to the supply node of the power supply voltage VDD, and the voltage applied to the source is connected to the power supply voltage. It is set to VDD. As a result, when a voltage exceeding the power supply voltage VDD is applied to the terminal PIN1, the node at the common connection point between the resistor R1 and the source of the MOSFET_M1 is clamped to the power supply voltage VDD.
他方、MOSFET_M5は第1カレントミラー回路31にミラー接続されており、ドレイン電流を出力電流Iout1として出力する。このとき、端子PIN1の電圧がVDD以上の過電圧になると、MOSFET_M5は、過電圧の値に比例した電流Iout1を生成出力する。
On the other hand, MOSFET_M5 is mirror-connected to the first
<電圧電流変換回路22の説明>
図3に示す電圧電流変換回路22は、端子PIN2の電圧が電源電圧VDDを超える過電圧になると過電圧-VDDの値に比例した電流Iout2を生成する。図1に示した電圧電流変換回路22は、pチャネル型のMOSFET_M7、M9、M11、及び、nチャネル型のMOSFET_M8、M10を図示形態に接続して構成される。
<Description of voltage-
The voltage-
MOSFET_M7、M9は、同サイズで電流ゲインが同一となるように設定されている。MOSFET_M8、M10もまた同サイズで電流ゲインが同一となるように設定されている。 MOSFET_M7 and M9 are set to have the same size and the same current gain. MOSFET_M8 and M10 are also set to have the same size and the same current gain.
MOSFET_M7、M9は、ゲートを互いに共通接続して構成されると共にその共通接続点にMOSFET_M9のドレインも共通接続して構成される。これにより、MOSFET_M7、M9は、第1ミラートランジスタ対、及び、第1カレントミラー回路41を構成する。
MOSFET_M7 and M9 are configured by having their gates commonly connected to each other, and the drains of MOSFET_M9 are also commonly connected to the common connection point. Thereby, MOSFET_M7 and M9 constitute a first mirror transistor pair and a first
MOSFET_M8、M10もまたゲートを互いに共通接続して構成されると共にその共通接続点にMOSFET_M8のドレインも共通接続して構成される。MOSFET_M8、M10は、それぞれグランド側に通電端子となるソースを接続して構成されている。これにより、MOSFET_M8、M10は、第2ミラートランジスタ対、及び、第2カレントミラー回路42を構成する。
MOSFET_M8 and M10 are also configured with their gates commonly connected to each other, and the drains of MOSFET_M8 are also commonly connected to the common connection point. MOSFET_M8 and M10 are each configured by connecting a source serving as a current-carrying terminal to the ground side. Thereby, MOSFET_M8 and M10 constitute a second mirror transistor pair and a second
第1カレントミラー回路41の第1ミラートランジスタ対M7、M9には、第2カレントミラー回路42の第2ミラートランジスタ対M8、M10が直列接続されている。
A second mirror transistor pair M8, M10 of a second
具体的には、MOSFET_M7のドレインとMOSFET_M8のドレインとは共通接続されている。MOSFET_M8のソースは、グランドに接続されている。また、第1カレントミラー回路41の第1ミラートランジスタ対M7、M9のうち一方のMOSFET_M7のソースには抵抗R2を通じて端子PIN2が接続されている。
Specifically, the drain of MOSFET_M7 and the drain of MOSFET_M8 are commonly connected. The source of MOSFET_M8 is connected to ground. Furthermore, a terminal PIN2 is connected to the source of one MOSFET_M7 of the first mirror transistor pair M7 and M9 of the first
MOSFET_M9のドレインとMOSFET_M10のドレインとは共通接続されている。MOSFET_M10のソースはグランドに接続されている。第1ミラートランジスタ対M7、M9のうちの他方のMOSFET_M9のソースは、電源電圧VDDの供給ノードに接続されており、当該ソースに印加される電圧を電源電圧VDDとしている。これにより、端子PIN2に電源電圧VDDを超える電圧が印加されると、抵抗R2とMOSFET_M7のソースとの共通接続点のノードが電源電圧VDDにクランプされる。 The drain of MOSFET_M9 and the drain of MOSFET_M10 are commonly connected. The source of MOSFET_M10 is connected to ground. The source of the other MOSFET_M9 of the first mirror transistor pair M7 and M9 is connected to the supply node of the power supply voltage VDD, and the voltage applied to the source is set as the power supply voltage VDD. As a result, when a voltage exceeding the power supply voltage VDD is applied to the terminal PIN2, the node at the common connection point between the resistor R2 and the source of the MOSFET_M7 is clamped to the power supply voltage VDD.
他方、MOSFET_M11は、第1カレントミラー回路41にミラー接続されており、ドレイン電流を出力電流Iout2として出力する。このとき、端子PIN2の電圧がVDD以上の過電圧になると、MOSFET_M11は、過電圧の値に比例した電流Iout2を生成出力する。
On the other hand, MOSFET_M11 is mirror-connected to the first
<一対の電流絶対値比較回路23、24の説明>
図3に例示した電流絶対値比較回路23は、電流Iout1を基準電流IREFと比較した電流を天絡端子判定部28に出力する。天絡端子判定部28は、入力ハイインピーダンスのコンパレータを備え、入力電流に応じた電圧VO1を「H」又は「L」として受付ける。天絡端子判定部28は電圧VO1を入力することで電流Iout1が基準電流IREFより高いか否かを判定し、電流Iout1が基準電流IREFより高いときに「H」として受付け、電流Iout1が基準電流IREF以下のときに「L」として受付ける。
<Description of the pair of absolute current
The current absolute
図1に例示した電流絶対値比較回路23は、基準電流IREFを生成する電流源33を備える。MOSFET_M5のドレインは電流源33に直列接続されており、MOSFET_M5に流れる電流を基準電流IREFと絶対比較するよう構成されている。
The current absolute
他方、図3に例示した電流絶対値比較回路24は、電流Iout2を基準電流IREFと比較した電流を天絡端子判定部28に出力する。天絡端子判定部28は、入力ハイインピーダンスのコンパレータを備えており、入力電流に応じた電圧VO2を「H」又は「L」として受付ける。天絡端子判定部28は、電圧VO2を入力することで電流Iout2が基準電流IREFより高いか否かを判定し、電流Iout2が基準電流IREFより高いときに「H」として受付け、電流Iout2が基準電流IREF以下のときに「L」として受付ける。なお、基準電流IREFは、制御部7により任意な基準値に変更可能になっている。
On the other hand, the current absolute
図1に例示した電流絶対値比較回路24は、基準電流IREFを生成する電流源43を備える。MOSFET_M11のドレインは電流源43に直列接続されており、MOSFET_M11に流れる電流を基準電流IREFと絶対比較するよう構成されている。
The current absolute
<電流相対値比較回路26の説明>
図3に例示した電流相対値比較回路26は、一対の電圧電流変換回路21、22の変換電流を相対比較するもので、電流増幅回路25a、25b、及び、増幅電流相対値比較回路27を備えて構成される。
<Description of current relative
The current relative
図3に例示した電流増幅回路25aは、電流Iout1を入力し電流ゲインα倍に電流増幅した電流Iout1_1を増幅電流相対値比較回路27に出力する。図1に例示したように、電流増幅回路25aは、第1カレントミラー回路31にミラー接続されたpチャネル型のMOSFET_M6により構成され、電流Iout1をα倍に電流増幅して電流Iout1_1として出力する。同様に、図3に例示した電流増幅回路25bは、電流Iout2を入力し電流ゲインα倍に電流増幅した電流Iout2_1を増幅電流相対値比較回路27に出力する。
The
図1に示したように、電流増幅回路25bは、第1カレントミラー回路41にミラー接続されたMOSFET_M12と、このMOSFET_M12の出力電流に比例した電流をMOSFET_M6の出力電流から引く第3カレントミラー回路44とにより構成される。
As shown in FIG. 1, the
第3カレントミラー回路44は、nチャネル型のMOSFET_M13及びM14を図示形態に接続して構成され、MOSFET_M12のドレイン電流を引き、電流Iout2をα倍に電流増幅して電流Iout2_1として出力する。
The third
図1に示したように、増幅電流相対値比較回路27は、MOSFET_M6のドレインとMOSFET_M14のドレインとを結線接続して構成される回路であり、第1カレントミラー回路31、41にミラー接続されたMOSFET_M6、M14のドレインにそれぞれ流れる電流Iout1_1及びIout1_2を相対比較、減算比較する。
As shown in FIG. 1, the amplified current relative
天絡端子判定部28は、入力ハイインピーダンスのコンパレータを備えており、電流Iout1_1及びIout2_1を相対的に減算した電流に応じた電圧VO3を「H」又は「L」として受付ける。天絡端子判定部28は、電圧VO3を入力することで電流Iout1_1と電流Iout2_1との高低を比較し、電流Iout1_1が電流IOUT2_1より高いときに「H」として受付け、電流Iout1_1が入力電流Iout2_1以下となるときに「L」として受付ける。
The short-to-power
電流相対値比較回路26が、電流Iout1_1及びIout2_1を相対的に比較することで、たとえ各端子PIN1、PIN2の電圧が、プロセス要因、電源電圧要因、温度要因の所謂PVTばらつきにより変動したとしても正確に判定できる。
The current relative
<天絡端子判定部28の説明>
図4は、天絡端子判定部28による判定基準を真理値表により示している。天絡端子判定部28は、一対の電流絶対値比較回路23、24の比較結果となる電圧VO1、VO2の何れも「L」であるときには、電圧電流変換回路21、22から電流絶対値比較回路23、24にそれぞれ流れ込む電流Iout1、Iout2が何れも基準電流IREFより少ないと判断できる。このため、天絡端子判定部228は、電圧VO1、VO2の何れも「L」であるときには、端子PIN1及びPIN2の何れも天絡していないと判定できる。このとき、電圧VO3はどのような電圧条件であっても良い。
<Description of short-to-power
FIG. 4 shows the determination criteria by the short-to-ground
また天絡端子判定部28は、電流絶対値比較回路23の比較結果となる電圧VO1が「L」であり、電流絶対値比較回路24の比較結果となる電圧VO2が「H」であるときには、電圧電流変換回路21から電流絶対値比較回路23に流れ込む電流Iout1が基準電流IREFより少なく、電圧電流変換回路22から電流絶対値比較回路24に流れ込む電流Iout2が基準電流IREFより多いと判断できる。したがって、天絡端子判定部28は、電圧VO1が「L」、電圧VO2が「H」であるときには、端子PIN2が天絡しており端子PIN1は天絡していないと判定する。なお、電圧VO1が「L」、電圧VO2が「H」であれば、電流相対値比較回路26が故障していなければ無条件で電圧VO3が「L」となる。
Furthermore, when the voltage VO1 that is the comparison result of the current absolute
また天絡端子判定部28は、電流絶対値比較回路23の比較結果となる電圧VO1が「H」であり、電流絶対値比較回路24の比較結果となる電圧VO2が「L」であるときには、電圧電流変換回路21から電流絶対値比較回路23に流れ込む電流Iout1が基準電流IREFより多く、電圧電流変換回路22から電流絶対値比較回路24に流れ込む電流Iout2が基準電流IREFより少ないと判断できる。
Furthermore, when the voltage VO1 that is the comparison result of the current absolute
このため、天絡端子判定部28は、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「L」であるときには、端子PIN1が天絡しており端子PIN2は天絡していないと判定する。なお、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「L」であれば、電流相対値比較回路26が故障していなければ無条件で電圧VO3が「H」となる。
Therefore, when the voltage VO1 is "H" and the voltage VO2 is "L", the short-to-power
本実施形態では、一対の端子PIN1、PIN2の間にはA/Fセンサ2による負荷が接続されており、2つのバッファ15、16を用いて端子PIN1、PIN2を駆動している。この場合、片方の端子PIN1が天絡すると他方の端子PIN2は、A/Fセンサ2のインピーダンス及び抵抗17、18の値に応じて定まるゲインに応じた電圧となる。このため、端子PIN1、PIN2の電圧の絶対値が共に基準の電圧よりも高くなることで、電流絶対値比較回路23、24の比較結果となる電圧VO1、VO2が共に「H」となる場合もある。
In this embodiment, a load by the A/
このような条件下において、端子PIN1が天絡しているが、端子PIN2が天絡していない場合、電流Iout1_1>電流Iout2_1となるため、電圧VO3が「H」となる。したがって、天絡端子判定部28は、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「H」、電圧VO3が「H」であるときには、端子PIN1が天絡していると判定できる。
Under such conditions, if the terminal PIN1 is shorted to power, but the terminal PIN2 is not shorted to power, current Iout1_1>current Iout2_1, so voltage VO3 becomes "H". Therefore, when the voltage VO1 is "H", the voltage VO2 is "H", and the voltage VO3 is "H", the short-to-power
また、端子PIN1が天絡していないが、端子PIN2が天絡している場合、電流Iout1_1<電流Iout2_1となるため、電圧VO3が「L」となる。天絡端子判定部28は、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「H」、電圧VO3が「L」であるときには、端子PIN2が天絡していると判定できる。したがって、端子PIN1及びPIN2の何れか片方のみが天絡する場合であれば、天絡端子を判定できる。
Further, when the terminal PIN1 is not shorted to power supply but the terminal PIN2 is shorted to power supply, current Iout1_1<current Iout2_1, so voltage VO3 becomes "L". The short-to-power
<本実施形態のまとめ>
本実施形態によれば、電圧電流変換回路21、22は、各端子PIN1、PIN2の過電圧-VDDに比例した電流を生成している。また、電圧電流変換回路21、22の変換電流を用いて端子PIN1、PIN2の過電圧を比較する回路を追加しているため、各端子PIN1、PIN2の過電圧の検出と天絡端子を判別できる。本形態によれば、従来技術に比較して追加回路を少なくでき、回路構成面積を省スペースで実現でき、低電力にて実現できる。
<Summary of this embodiment>
According to this embodiment, the voltage-
特に、本実施形態によれば、端子PIN1及びPIN2の何れか片方のみが天絡している場合であれば、天絡端子を判定できる。 In particular, according to this embodiment, if only one of the terminals PIN1 and PIN2 is shorted to power, it can be determined that the terminal is shorted to power.
(第2実施形態)
図5から図10は、第2実施形態の説明図を示す。第1実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を説明する。
(Second embodiment)
5 to 10 show explanatory diagrams of the second embodiment. The same parts as in the first embodiment are given the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted, and the parts different from the first embodiment will be explained.
本実施形態では、第1実施形態で説明した電流相対値比較回路26について電流ゲインを変更した回路を「第1電流相対値比較回路2261」と称する。また、第1電流相対値比較回路2261とは別に追加した電流相対値比較回路2262を「第2電流相対値比較回路2262」と称して説明を行う。
In this embodiment, a circuit in which the current gain is changed in the current relative
<第1電流相対値比較回路2261の説明>
図6に示した第1電流相対値比較回路2261は、一対の電圧電流変換回路21、22の変換電流を相対比較するもので、電流増幅回路25a、25b、及び、増幅電流相対値比較回路27を備える。
<Description of first current relative
The first relative current
図5に示した電流増幅回路25aは、電流Iout1を電流ゲインα倍(第1ゲイン相当)に電流増幅した電流Iout1_1を増幅電流相対値比較回路27に出力する。図1に示したように、電流増幅回路25aは、第1カレントミラー回路31にミラー接続されたpチャネル型のMOSFET_M6により構成され、電流Iout1をα倍に電流増幅して電流Iout1_1として出力する。
The
同様に、図6に例示した電流増幅回路25bは、電流Iout2を電流ゲインβ倍に電流増幅した電流Iout2_1を増幅電流相対値比較回路27に出力する。本実施形態において、電流ゲインβ(第2ゲイン相当)は、前述の電流ゲインαとは異なる値に設定される。電流ゲインα>電流ゲインβの場合と、電流ゲインα<電流ゲインβの場合があるが、この場合分けに応じて、天絡端子判定部228による天絡端子の判定結果は異なるため、この判定内容は後述する。
Similarly, the
図5に示したように、電流増幅回路25bは、第1カレントミラー回路41にミラー接続されたMOSFET_M12と、このMOSFET_M12の出力電流に比例した電流をMOSFET_M6の出力電流から引く第3カレントミラー回路44とにより構成される。
As shown in FIG. 5, the
第3カレントミラー回路44は、nチャネル型のMOSFET_M13及びM14を図示形態に接続して構成され、MOSFET_M12のドレイン電流を引き、電流Iout2を電流ゲインβ倍に電流増幅して電流Iout2_1として出力する。
The third
図5に示したように、増幅電流相対値比較回路27は、MOSFET_M6のドレインとMOSFET_M14のドレインとを結線接続して構成される回路であり、第1カレントミラー回路31、41にミラー接続されたMOSFET_M6、M14のドレインにそれぞれ流れる電流Iout1_1及びIout2_1を相対比較、減算比較する。
As shown in FIG. 5, the amplified current relative
天絡端子判定部228は、入力ハイインピーダンスのコンパレータを備えており、電流Iout1_1及びIout2_1を相対的に減算した電流に応じた電圧VO3を「H」又は「L」として受付ける。天絡端子判定部228は、電圧VO3を入力することにより電流Iout1_1と電流Iout2_1との高低を判定し、電流Iout1_1が電流IOUT2_1より高いときに「H」として受付け、電流Iout1_1が入力電流Iout2_1以下となるときに「L」として受付ける。
The short-to-power
<第2電流相対値比較回路2262の説明>
図6に示した第2電流相対値比較回路2262は、一対の電圧電流変換回路21、22の変換電流を相対比較するもので、電流増幅回路225a、225b、及び、増幅電流相対値比較回路227を備える。
<Description of second current relative
The second current relative
図6に示した電流増幅回路225aは、電流Iout1を電流ゲインβ倍に電流増幅した電流Iout1_2を増幅電流相対値比較回路227に出力する。図5に示したように、電流増幅回路225aは、第1カレントミラー回路31にミラー接続されたpチャネル型のMOSFET_M15、及び、第4カレントミラー回路34により構成される。
The
第4カレントミラー回路34は、nチャネル型のMOSFET_M16及びM17を図示形態に接続して構成され、MOSFET_M15のドレイン電流を引き、電流Iout1をβ倍に電流増幅して電流Iout1_2として出力する。
The fourth
同様に、図6に例示した電流増幅回路225bは、電流Iout2を電流ゲインα倍に電流増幅した電流Iout2_2を増幅電流相対値比較回路227に出力する。図5に示したように、電流増幅回路225bは、第1カレントミラー回路41にミラー接続されたMOSFET_M18により構成される。MOSFET_M8は、電流Iout2をα倍に電流増幅して電流Iout2_2として出力する。
Similarly, the
図5に示したように、増幅電流相対値比較回路227は、MOSFET_M18のドレインとMOSFET_M17のドレインとを結線接続して構成される回路であり、第1カレントミラー回路31、41にミラー接続されたMOSFET_M18、M17のドレインにそれぞれ流れる電流Iout2_2及びIout1_2を相対比較、減算比較する。
As shown in FIG. 5, the amplified current relative
要するに、第1電流相対値比較回路2261及び前記第2電流相対値比較回路2262は、それぞれ一対の電圧電流変換回路21、22の変換電流を相対比較するときに、一対の電圧電流変換回路21、22の変換電流の電流ゲインα、βを互いに入れ替えて相対比較することで互いに異なる比較結果を出力している。
In short, when the first relative current
図6に示した天絡端子判定部228は、入力ハイインピーダンスのコンパレータを備えており、電流Iout2_2及びIout1_2を相対的に減算した電流に応じた電圧VO4を「H」又は「L」として受付ける。天絡端子判定部228は、電圧VO4を入力することにより電流I out2_2及び電流IOUT1_2の高低を判定し、電流Iout2_2が電流IOUT1_2より高いときに「H」として受付け、電流Iout2_2が電流Iout1_2以下となるときに「L」として受付ける。
The short-to-power
第1電流相対値比較回路2261が、電流Iout1_1及びIout2_1を相対的に比較すると共に、第2電流相対値比較回路2262が電流Iout2_2及びIout1_2を相対的に比較することで、たとえ各端子PIN1、PIN2の電圧が、プロセス要因、電源電圧要因、温度要因の所謂PVTばらつきにより変動したとしても正確に判定できる。
The first relative current
< 電流ゲインα>βにおける天絡端子判定部228の判定動作説明 >
図7は、電流ゲインα>電流ゲインβの条件における天絡端子判定部228の判定基準を真理値表により示している。
<Description of determination operation of short-to-ground
FIG. 7 shows the determination criteria of the power short
天絡端子判定部228は、一対の電流絶対値比較回路23、24の比較結果となる電圧VO1、VO2の何れも「L」であるときには、電圧電流変換回路21、22から電流絶対値比較回路23、24にそれぞれ流れ込む電流Iout1、Iout2が何れも基準電流IREFより少ないと判断できる。このため、天絡端子判定部228は、電圧VO1、VO2の何れも「L」であるときに、端子PIN1及びPIN2の何れも天絡していないと判定できる。このとき、電圧VO3、VO4はどのような電圧条件であっても良い。
When the voltages VO1 and VO2, which are the comparison results of the pair of current absolute
また天絡端子判定部228は、電流絶対値比較回路23の比較結果となる電圧VO1が「L」であり、電流絶対値比較回路24の比較結果となる電圧VO2が「H」であるときには、電圧電流変換回路21から電流絶対値比較回路23に流れ込む電流Iout1が基準電流IREFより少なく、電圧電流変換回路22から電流絶対値比較回路24に流れ込む電流Iout2が基準電流IREFより多いと判断できる。
Furthermore, when the voltage VO1 that is the comparison result of the current absolute
このため、天絡端子判定部228は、電圧VO1が「L」、電圧VO2が「H」であるときには、端子PIN2が天絡しており端子PIN1は天絡していないと判定する。なお、電圧VO1が「L」、電圧VO2が「H」である場合、第1電流相対値比較回路2261及び前記第2電流相対値比較回路2262が共に故障していなければ無条件で電圧VO3が「L」、電圧VO4が「H」となる。
Therefore, when the voltage VO1 is "L" and the voltage VO2 is "H", the short-to-power
また天絡端子判定部228は、電流絶対値比較回路23の比較結果となる電圧VO1が「H」であり、電流絶対値比較回路24の比較結果となる電圧VO2が「L」であるときには、電圧電流変換回路21から電流絶対値比較回路23に流れ込む電流Iout1が基準電流IREFより多く、電圧電流変換回路22から電流絶対値比較回路24に流れ込む電流Iout2が基準電流IREFより少ないと判断できる。
Furthermore, when the voltage VO1 that is the comparison result of the current absolute
このため、天絡端子判定部228は、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「L」であるときには、端子PIN1が天絡しており端子PIN2は天絡していないと判定する。なお、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「L」である場合、第1電流相対値比較回路2261及び前記第2電流相対値比較回路2262が共に故障していなければ無条件で電圧VO3が「H」、電圧VO4が「L」となる。
Therefore, when the voltage VO1 is "H" and the voltage VO2 is "L", the short-to-power
また、端子PIN1、PIN2の電圧の絶対値が共に基準の電圧よりも高くなっていれば、電流絶対値比較回路23、24の比較結果となる電圧VO1、VO2が共に「H」となる場合もある。
Furthermore, if the absolute values of the voltages at the terminals PIN1 and PIN2 are both higher than the reference voltage, the voltages VO1 and VO2, which are the comparison results of the current absolute
このとき、端子PIN1が天絡していないが、端子PIN2が天絡している場合、電流Iout1_1<電流Iout2_1となると共に、電流Iout2_2>電流Iout1_2となるため、電圧VO3が「L」、VO4が「H」となる。 At this time, if terminal PIN1 is not shorted to power but terminal PIN2 is shorted to power, current Iout1_1<current Iout2_1 and current Iout2_2>current Iout1_2, so voltage VO3 is "L" and VO4 is It becomes "H".
このため天絡端子判定部228は、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「H」、電圧VO3が「L」、電圧VO4が「H」であるときには、端子PIN2が天絡しており、端子PIN1は天絡していないと判定する。
Therefore, when the voltage VO1 is "H", the voltage VO2 is "H", the voltage VO3 is "L", and the voltage VO4 is "H", the short-to-power
電流ゲインα>電流ゲインβの条件下で考慮する。端子PIN1が天絡しているが、端子PIN2が天絡していない場合、電流Iout1_1>電流Iout2_1となると共に、電流Iout2_2<電流Iout1_2となるように電流ゲインα及びβを設定することで、電圧VO3が「H」、VO4が「L」となる。このため、天絡端子判定部228は、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「H」、電圧VO3が「H」、電圧VO4が「L」であるときには、端子PIN1が天絡しており端子PIN2は天絡していないと判定する。
Consider the condition of current gain α > current gain β. When the terminal PIN1 is shorted to power supply but the terminal PIN2 is not shorted to power supply, the voltage VO3 becomes "H" and VO4 becomes "L". Therefore, when the voltage VO1 is "H", the voltage VO2 is "H", the voltage VO3 is "H", and the voltage VO4 is "L", the short-to-power
両端子PIN1及びPIN2が天絡した場合、電流Iout1_1>電流Iout2_1となると共に、電流Iout2_2>電流Iout1_2となるように電流ゲインα及びβを設定することで、電圧VO3、電圧VO4が「H」となる。このため、天絡端子判定部228は、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「H」、電圧VO3が「H」、電圧VO4が「H」であるときには、端子PIN1及びPIN2が天絡していると判定する。
When both terminals PIN1 and PIN2 are shorted to power, by setting current gains α and β so that current Iout1_1>current Iout2_1 and current Iout2_2>current Iout1_2, voltage VO3 and voltage VO4 become "H". Become. Therefore, when the voltage VO1 is "H", the voltage VO2 is "H", the voltage VO3 is "H", and the voltage VO4 is "H", the short-to-power
<電流ゲインα<βにおける天絡端子判定部228の判定動作説明>
また図8は、電流ゲインα<電流ゲインβの条件における天絡端子判定部228の判定基準を真理値表により示している。天絡端子判定部228は、電圧VO1、VO2の何れも「L」であるときには、前述した図7の説明と同様の理由から端子PIN1及びPIN2の何れも天絡していないと判定する。このとき、電圧VO3、VO4はどのような電圧条件であっても良い。
<Explanation of the judgment operation of the short-to-ground
Further, FIG. 8 shows the determination criteria of the shorted-to-ground
また天絡端子判定部228は、電流絶対値比較回路23の比較結果となる電圧VO1が「L」であり、電流絶対値比較回路24の比較結果となる電圧VO2が「H」であるときには、電圧電流変換回路21から電流絶対値比較回路23に流れ込む電流Iout1が基準電流IREFより少なく、電圧電流変換回路22から電流絶対値比較回路24に流れ込む電流Iout2が基準電流IREFより多いと判断できる。
Furthermore, when the voltage VO1 that is the comparison result of the current absolute
天絡端子判定部228は、電圧VO1が「L」、電圧VO2が「H」であるときには、端子PIN2が天絡しており端子PIN1は天絡していないと判定する。なお、電圧VO1が「L」、電圧VO2が「H」である場合、第1電流相対値比較回路2261及び前記第2電流相対値比較回路2262が共に故障していなければ無条件で電圧VO3が「L」、電圧VO4が「H」となる。
When the voltage VO1 is "L" and the voltage VO2 is "H", the short-to-power
また天絡端子判定部228は、電流絶対値比較回路23の比較結果となる電圧VO1が「H」であり、電流絶対値比較回路24の比較結果となる電圧VO2が「L」であるときには、電圧電流変換回路21から電流絶対値比較回路23に流れ込む電流Iout1が基準電流IREFより多く、電圧電流変換回路22から電流絶対値比較回路24に流れ込む電流Iout2が基準電流IREFより少ないと判断できる。
Furthermore, when the voltage VO1 that is the comparison result of the current absolute
このため、天絡端子判定部228は、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「L」であるときには、端子PIN2が天絡しており端子PIN1は天絡していないと判定する。なお、電圧VO3が「H」、電圧VO4が「L」であれば、第1電流相対値比較回路2261及び前記第2電流相対値比較回路2262が共に故障していなければ無条件で電圧VO3が「H」、電圧VO4が「L」となる。
Therefore, when the voltage VO1 is "H" and the voltage VO2 is "L", the short-to-power
本実施形態において、一対の端子PIN1、PIN2の間にはA/Fセンサ2による負荷が接続されており、2つのバッファ15、16を用いて端子PIN1、PIN2を駆動している。A/Fセンサ2のインピーダンスを介して端子PIN1の電圧が上昇すれば、端子PIN2の電圧も上昇する。この場合、片方の端子PIN1が天絡すると、他方の端子PIN2は、A/Fセンサ2のインピーダンス及び抵抗17、18の値に応じて定まるゲインに依存して変化する電圧となる。このため、端子PIN1、PIN2の電圧の絶対値が共に基準の電圧よりも高くなることで、電流絶対値比較回路23、24の比較結果となる電圧VO1、VO2が共に「H」となる場合もある。
In this embodiment, a load by an A/
端子PIN1、PIN2が共に天絡している場合、電流ゲインα<電流ゲインβの条件下では、電流Iout1_1<電流Iout2_1となると共に、電流Iout2_2<電流Iout1_2となるため、電圧VO3が「L」、電圧VO4が「L」となる。 When terminals PIN1 and PIN2 are both shorted to power, under the condition of current gain α<current gain β, current Iout1_1<current Iout2_1 and current Iout2_2<current Iout1_2, so voltage VO3 becomes "L", Voltage VO4 becomes "L".
このため、天絡端子判定部228は、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「H」、電圧VO3が「L」、電圧VO4が「L」であるときには、端子PIN1及びPIN2が共に天絡していると判定する。
Therefore, when the voltage VO1 is "H", the voltage VO2 is "H", the voltage VO3 is "L", and the voltage VO4 is "L", the short-to-power
電流ゲインα<電流ゲインβの条件下で考慮する。端子PIN1が天絡しているが、端子PIN2が天絡していない場合、電流Iout1_1>電流Iout2_1となると共に、電流Iout2_2<電流Iout1_2となるように電流ゲインα及びβを設定すると、電圧VO3が「H」、電圧VO4が「L」となる。このため、天絡端子判定部228は、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「H」、電圧VO3が「H」、電圧VO4が「L」であるときには、端子PIN1が天絡しており端子PIN2は天絡していないと判定する。
Consider the condition of current gain α < current gain β. When terminal PIN1 is shorted to power supply but terminal PIN2 is not shorted to power supply, if current gains α and β are set so that current Iout1_1>current Iout2_1 and current Iout2_2<current Iout1_2, voltage VO3 increases. "H" and voltage VO4 becomes "L". Therefore, when the voltage VO1 is "H", the voltage VO2 is "H", the voltage VO3 is "H", and the voltage VO4 is "L", the short-to-power
逆に、端子PIN1が天絡していないが、端子PIN2が天絡している場合、電流Iout1_1<電流Iout2_1となると共に、電流Iout2_2>電流Iout1_2となるように電流ゲインα及びβを設定すると、電圧VO3が「L」、電圧VO4が「H」となる。このため、天絡端子判定部228は、電圧VO1が「H」、電圧VO2が「H」、電圧VO3が「L」、電圧VO4が「H」であるときには、端子PIN2が天絡しており端子PIN1は天絡していないと判定する。
Conversely, if terminal PIN1 is not shorted to power but terminal PIN2 is shorted to power, if current gains α and β are set so that current Iout1_1<current Iout2_1 and current Iout2_2>current Iout1_2, Voltage VO3 becomes "L" and voltage VO4 becomes "H". Therefore, when the voltage VO1 is "H", the voltage VO2 is "H", the voltage VO3 is "L", and the voltage VO4 is "H", the short-to-power
したがって、電流ゲインαと電流ゲインβとが互いに異なっていれば、天絡端子判定部228は、端子PIN1及びPIN2の何れか一方が天絡したか、又は、端子PIN1及びPIN2の双方が天絡したかを判定できる。また電流ゲインαと電流ゲインβとは、その絶対値が同一でないゲインに設定することが望ましい。
Therefore, if current gain α and current gain β are different from each other, short-to-power
<本実施形態のまとめ>
本実施形態によれば、前述実施形態と同様の作用効果を奏する。また、両端子PIN1、PIN2が共に天絡したときには、電圧VO3、VO4の論理が共に「L」又は「H」で一致するように、互いに異なる電流ゲインα、βで電流を増幅している。このため、天絡端子判定部228は、端子PIN1及びPIN2の何れか一方が天絡したか、又は、端子PIN1及びPIN2の双方が天絡したかを判定できる。
<Summary of this embodiment>
According to this embodiment, the same effects as those of the embodiment described above are achieved. Further, when both terminals PIN1 and PIN2 are shorted to power, the currents are amplified with different current gains α and β so that the logics of voltages VO3 and VO4 are both “L” or “H” and match. Therefore, the short-to-power
以下、電流ゲインα、βの設定方法の一例を説明する。一方の端子(例えば、PIN1)が天絡した場合には、端子PIN1及びPIN2の間に接続されるA/Fセンサ2のインピーダンスと抵抗17、18による分圧により他方の端子(例えば、PIN2)の電圧の最大値が決まる。
このため、非天絡端子(例えば、PIN2)の電圧が最大となる条件下において、電圧VO3か電圧VO4の何れか一方が、両端子PIN1及びPIN2の天絡時の電圧VO3、VO4の条件と論理反転するように、電流ゲインα、βを設定することが望ましい。
An example of how to set the current gains α and β will be described below. If one terminal (for example, PIN1) is shorted to power, the other terminal (for example, PIN2) is The maximum value of the voltage is determined.
Therefore, under the condition where the voltage of the non-short-to-power terminal (for example, PIN2) is the maximum, either voltage VO3 or voltage VO4 will match the condition of voltages VO3 and VO4 when both terminals PIN1 and PIN2 are short-circuited to power. It is desirable to set the current gains α and β so that the logic is inverted.
端子PIN1及び端子PIN2の間には、A/Fセンサ2が接続されているが、A/Fセンサ2は、抵抗によるインピーダンス素子に模擬可能である。ここでは端子PIN1、PIN2の電圧を、それぞれ端子電圧VP1、VP2と定義する。
An A/
図9には、通常動作時、両端子天絡時、片端子天絡時における各端子PIN1、PIN2の端子電圧VP1、VP2の取り得る範囲を示している。範囲RA1は、通常動作範囲であり、端子電圧VP1、VP2は電源電圧VDD以下の電圧となる。線RA2は、両方の端子PIN1、PIN2が天絡している場合の各端子電圧VP1、VP2の取り得る値を示す。この場合、端子電圧VP1=端子電圧VP2=天絡電圧となる。 FIG. 9 shows possible ranges of the terminal voltages VP1 and VP2 of the terminals PIN1 and PIN2 during normal operation, when both terminals are shorted to power, and when one terminal is shorted to power. The range RA1 is a normal operating range, and the terminal voltages VP1 and VP2 are lower than the power supply voltage VDD. A line RA2 indicates possible values of the terminal voltages VP1 and VP2 when both terminals PIN1 and PIN2 are shorted to power. In this case, terminal voltage VP1=terminal voltage VP2=short-circuit voltage.
<端子PIN1の天絡>
範囲RA3は、端子PIN1のみ天絡し、A/Fセンサ2の抵抗が無限大、すなわちオープンとなる場合の端子PIN2の端子電圧VP2の取り得る範囲を示す。この場合、端子PIN1の天絡の影響が端子PIN2に与えられることがなく、端子電圧VP2は端子電圧VP1に依存することなく、端子電圧VP2は通常動作範囲と同等範囲となる。
<Terminal PIN1 short-circuit>
The range RA3 indicates the possible range of the terminal voltage VP2 of the terminal PIN2 when only the terminal PIN1 is shorted to power and the resistance of the A/
範囲RA4は、端子PIN1のみ天絡し、A/Fセンサ2の抵抗が有限値となる場合の端子PIN2の端子電圧VP2の取り得る範囲を示している。A/Fセンサ2の抵抗の値が低下するほど、天絡した端子PIN1の端子電圧VP1の影響を受けて端子電圧VP2は上昇する。線RA5は、端子PIN1のみ天絡し、A/Fセンサ2の抵抗が想定される値の中で最小値となる場合の端子電圧VP2の取り得る境界線を示している。
The range RA4 indicates the possible range of the terminal voltage VP2 of the terminal PIN2 when only the terminal PIN1 is shorted to power and the resistance of the A/
<端子PIN2の天絡>
範囲RA6は、端子PIN2のみ天絡し、A/Fセンサ2の抵抗が無限大、すなわちオープンとなる場合の端子PIN1の端子電圧VP1の取り得る範囲を示す。この場合、端子PIN2の天絡の影響が端子PIN1に与えられることがなく、端子電圧VP1は端子電圧VP2に依存することなく、端子電圧VP1は通常動作範囲と同等範囲となる。
<Terminal PIN2 short to power>
The range RA6 indicates the possible range of the terminal voltage VP1 of the terminal PIN1 when only the terminal PIN2 is shorted to power and the resistance of the A/
範囲RA7は、端子PIN2のみ天絡し、A/Fセンサ2の抵抗が有限値となる場合の端子電圧VP1の取り得る範囲を示している。A/Fセンサ2の抵抗の値が低下するほど、天絡した端子PIN1の端子電圧VP2の影響を受けて端子電圧VP1は上昇する。線RA8は、端子PIN2のみ天絡し、A/Fセンサ2の抵抗が想定される値の中で最小値となる場合の端子電圧VP1の取り得る境界線を示している。
The range RA7 indicates the possible range of the terminal voltage VP1 when only the terminal PIN2 is shorted to power and the resistance of the A/
範囲RA9は、端子PIN1のみ天絡した場合と、両端子PIN1及びPIN2の天絡した場合と、を判定するための端子電圧VP1及びVP2の関係性の設定範囲を示す。
また範囲RA10は、端子PIN2のみ天絡した場合と、両端子PIN1及びPIN2が天絡した場合と、を判定するための端子電圧VP1及びVP2の関係性の設定範囲を示す。
Range RA9 indicates a setting range of the relationship between terminal voltages VP1 and VP2 for determining whether only terminal PIN1 is shorted to power or both terminals PIN1 and PIN2 are shorted to power.
Further, range RA10 indicates a setting range of the relationship between terminal voltages VP1 and VP2 for determining whether only terminal PIN2 is shorted to power or both terminals PIN1 and PIN2 are shorted to power.
すなわち、電流ゲインα:βを設定して過電圧検出部12の中の各素子のパラメータを設計する際には、下記のように設計することが望ましい。
電流ゲインα、βの条件がα>β、且つ、端子PIN1のみが天絡する状態を想定した場合、A/Fセンサ2の抵抗の値をその変動可能範囲で変化させたときに、端子電圧VP1及びVP2の関係性が範囲RA9の内側において、電流Iout1_2と電流Iout2_2が等しくなるように電流ゲインα及びβを設定する。つまり、電圧VO4の閾値が範囲RA9の内側になるように設定すると良い。電流ゲインα、βの条件がα<β、且つ、端子PIN1のみが天絡する状態を想定した場合は、同様に、電圧VO3の閾値が範囲RA9の内側になるように設定すると良い。
That is, when setting the current gain α:β and designing the parameters of each element in the
Assuming that the conditions of current gains α and β are α>β and that only terminal PIN1 is shorted to power, when the value of the resistance of A/
また同様に、電流ゲインα、βの条件がα>β、且つ、端子PIN2のみが天絡する状態を想定した場合、A/Fセンサ2の抵抗の値をその変動可能範囲で変化させたときに、端子電圧VP1及びVP2の関係性が範囲RA10の内側において、電流Iout1_1と電流Iout2_1が等しくなるように電流ゲインα及びβを設定する。つまり、電圧VO3の閾値が範囲RA10の内側になるように設定すると良い。電流ゲインα、βの条件がα<β、且つ、端子PIN2のみが天絡する状態を想定した場合は、同様に、電圧VO4の閾値が範囲RA10の内側になるように設定すると良い。
これにより、端子PIN1のみ、端子PIN2のみが天絡した場合にも、この天絡状態を判別できる。
Similarly, assuming that the conditions of current gains α and β are α>β and that only terminal PIN2 is shorted to power, when the value of the resistance of A/
Thereby, even if only the terminal PIN1 or only the terminal PIN2 is shorted to power, the short-to-power state can be determined.
(第3実施形態)
図10及び図11は、第3実施形態の説明図を示す。本実施形態では、様々な適用例を説明する。前述実施形態で説明した過電圧検出部12は、図10に例示した電流検出アンプ51の集積回路装置52に適用しても良い。このとき、過電圧検出部12を集積回路装置52の入力端子PIN4、PIN5に接続すると良い。
(Third embodiment)
10 and 11 show explanatory diagrams of the third embodiment. In this embodiment, various application examples will be described. The
この図10に例示した回路は、電源電圧VDDが印加される負荷302a、302bの間に所定のインピーダンスの電流検出抵抗317を接続して構成される。電流検出アンプ51は、電流検出抵抗317に流れる電流を、一対の端子PIN4、PIN5を通じて検出する。
The circuit illustrated in FIG. 10 is configured by connecting a
電流検出アンプ51の両入力端子PIN4、PIN5の間には、電流検出抵抗317が接続されている。このため、一方の端子PIN4の電圧が変動すれば、他方の端子PIN5の電圧も一方の端子PIN4の電圧変動に依存して変動する。前述実施形態のように、過電圧検出部12が、これらの端子PIN4、PIN5の電圧を検出することで、前述実施形態と同様に、両端子PIN4、PIN5が天絡していないか、一方の端子(例えばPIN4)が天絡しているか、又は、両端子PIN4及びPIN5が天絡しているか判定できる。
A
また、前述実施形態で説明した過電圧検出部12は、図11に例示したように、シリーズレギュレータ61、62を組み込んだ集積回路装置63にも適用しても良い。このとき、過電圧検出部12を集積回路装置63の出力端子PIN6、PIN7に接続すると良い。図11に例示した集積回路装置63には、直流電源Vinを入力して安定化電源を生成し、当該安定化電源電圧を端子PIN6、PIN7からそれぞれコンデンサ64、65に出力するシリーズレギュレータ61、62が構成されている。
Further, the
直流電源Vinの入力側に構成されたシリーズレギュレータ61は、オペアンプOP1と出力パストランジスタM41と抵抗R41及びR42とを図示形態に組み合わせて構成され、直流電圧を端子PIN6を通じて出力する。出力パストランジスタM41は、pチャネル型のMOSFETにより構成され、ドレイン-ソース間にボディダイオードが寄生素子として存在する。
The
また出力側に構成されたシリーズレギュレータ62は、オペアンプOP2と出力パストランジスタM42と抵抗R43及びR44とを図示形態に組み合わせて構成され、シリーズレギュレータ61の出力電圧を入力して直流電圧を生成し端子PIN7を通じて出力する。出力パストランジスタM42は、pチャネル型のMOSFETにより構成され、ドレイン-ソース間にボディダイオードが寄生素子として存在する。
Further, the
このとき、一方の端子PIN7の電圧が何らかの影響で上昇すると、出力パストランジスタM42のドレインと基板との間のpn接合を介してボディダイオードの順方向に電流が流れるため、他方の端子PIN6の電圧もまた上昇する。このため、端子PIN7の電圧が変化することで端子PIN6の電圧も端子PIN7の電圧変化に応じて変化する。 At this time, if the voltage at one terminal PIN7 increases for some reason, a current flows in the forward direction of the body diode through the pn junction between the drain of the output pass transistor M42 and the substrate, so the voltage at the other terminal PIN6 increases. will also rise. Therefore, when the voltage at the terminal PIN7 changes, the voltage at the terminal PIN6 also changes in accordance with the change in the voltage at the terminal PIN7.
前述実施形態において説明したように、過電圧検出部12が両端子PIN6及びPIN7の電圧を検出することで、前述実施形態と同様に、両端子PIN6、PIN7が天絡していないか、一方の端子(例えば、PIN6)が天絡しているか、又は、両端子PIN6及びPIN7が共に天絡しているか判定できる。
したがって、例えば端子PIN6が天絡したとき、天絡端子PIN6の電圧が変動したときに非天絡端子PIN7の電圧が過電圧に至るまで変動した場合であっても、前述同様に一方の端子(例えば、PIN6)が天絡しているか、又は、両端子PIN6及びPIN7が共に天絡しているか判定できる。
As explained in the above embodiment, the
Therefore, for example, when the terminal PIN6 is shorted to power supply, even if the voltage of the power supply terminal PIN6 fluctuates and the voltage of the non-power supply terminal PIN7 fluctuates to the point of overvoltage, one terminal (for example, , PIN6) are shorted to power, or both terminals PIN6 and PIN7 are shorted to power.
(第4実施形態)
図12は、第4実施形態の説明図を示す。前述実施形態で説明したように、過電圧検出部12は、一対の端子PIN1、PIN2のうちの一方又は双方が天絡しているか否かを判定するように構成されている。図12に例示したように、過電圧検出部412a~412cの構成を2つ以上組み合わせることで、3つ以上の端子PIN1、PIN2、PIN3の何れが天絡しているか判定することもできる。図12に例示した構成において、過電圧検出部412a~412cは、過電圧検出部12と同様の構成である。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 shows an explanatory diagram of the fourth embodiment. As described in the above embodiment, the
図12に例示した構成では、過電圧検出部412aが、端子PIN1、PIN2の何れか又は双方が天絡しているか否かを判定し、過電圧検出部412bが、端子PIN2、PIN3の何れか又は双方が天絡しているか否かを判定し、過電圧検出部412cが、端子PIN1、PIN3の何れか又は双方が天絡しているか否かを判定する。これにより、端子PIN1~PIN3の何れの端子が天絡しているか、信頼性良く判定できる。
In the configuration illustrated in FIG. 12, the
すなわち、3端子以上の端子PIN1~PIN3を備えた装置に対しても、当該複数の端子PIN1~PIN3の少なくとも一つ以上の端子が天絡しているか否かを信頼性良く判定できる。 That is, even for a device having three or more terminals PIN1 to PIN3, it can be determined with high reliability whether at least one or more of the plurality of terminals PIN1 to PIN3 is shorted to power.
(他の実施形態)
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
端子PIN1、PIN2等に接続される回路は、A/Fセンサ2などのセンサ素子に関係する回路に限ることはない。特に、リーク電流の発生を極力抑制することを目的として、過電圧検出を行う用途の回路に好適である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and for example, the following modifications or expansions are possible.
The circuits connected to the terminals PIN1, PIN2, etc. are not limited to circuits related to sensor elements such as the A/
天絡した端子(例えば、PIN1)の電圧が一定でもその他の端子、すなわち非天絡端子、の電圧が過電圧に至るまで変動する場合にも過電圧検出部12を設けることで同様に適用でき、過電圧を生じている端子(例えば、PIN1のみ、又は、PIN1及びPIN2)を判定できる。
Even if the voltage of a terminal (for example, PIN1) that is shorted to power is constant, but the voltage of other terminals, that is, non-shorted to power terminals, fluctuates to the point of overvoltage, the provision of the
前述実施形態では、トランジスタとしてMOSFETを用いた形態を説明したが、MOSFETに代えてバイポーラトランジスタを用いて過電圧検出部12を構成しても良い。過電圧検出部12は、必ずしもICとして構成する必要はない。
第1実施形態では、電流増幅回路25a、25bを設けた形態を示したが、必要に応じて電流増幅回路25a、25bを省いても良い。
In the above-described embodiment, a configuration using a MOSFET as a transistor has been described, but the
In the first embodiment, the
前述した複数の実施形態を組み合わせて構成しても良い。また、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において、考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。 The configuration may be configured by combining the plurality of embodiments described above. Further, the reference numerals in parentheses described in the claims indicate correspondence with the specific means described in the embodiment described above as one aspect of the present invention, and do not indicate the technical scope of the present invention. It is not limited. A mode in which a part of the above embodiment is omitted as long as the problem can be solved can also be regarded as an embodiment. In addition, all possible aspects can be regarded as embodiments as long as they do not depart from the essence of the invention as specified by the words set forth in the claims.
本発明は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本発明は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本発明の範畴や思想範囲に入るものである。 Although the present invention has been described based on the embodiments described above, it is understood that the present invention is not limited to the embodiments or structures. The present invention also includes various modifications and equivalent modifications. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations that include one, more, or fewer elements, fall within the scope and spirit of the present invention.
図面中、12は過電圧検出部(過電圧判定回路)、21、22は電圧電流変換回路、23、24は電流絶対値比較回路、26、2261、2262は電流相対値比較回路、28、228は天絡端子判定部、を示す。 In the drawing, 12 is an overvoltage detection section (overvoltage judgment circuit), 21 and 22 are voltage-current conversion circuits, 23 and 24 are current absolute value comparison circuits, 26, 2261, and 2262 are current relative value comparison circuits, and 28 and 228 are current comparison circuits. A fault terminal determination section is shown.
Claims (6)
前記複数の端子のうち2つの端子の電圧をそれぞれ電流変換する一対の電圧電流変換回路(21:22)と、
前記一対の電圧電流変換回路の変換電流をそれぞれ基準電流と絶対比較する一対の電流絶対値比較回路(23:24)と、
前記一対の電圧電流変換回路の変換電流を相対比較する電流相対値比較回路(26;2261、2262)と、
前記一対の電流絶対値比較回路の比較結果及び前記電流相対値比較回路の比較結果に基づいて前記2つの端子のうち何れの端子が前記天絡端子であるかを判定する天絡端子判定部(28;228)と、
を備える過電圧判定回路。 When at least one of multiple terminals is shorted to power, the voltage of the terminal that has shorted to power (hereinafter referred to as the power shorted terminal) fluctuates and the voltage of other non-power-faulted terminals reaches overvoltage, or An overvoltage determination circuit for determining the power supply terminal when the voltage at the power supply terminal is constant but the voltage at other non-power supply terminals fluctuates to reach an overvoltage, the circuit comprising:
a pair of voltage-current conversion circuits (21:22) that converts the voltages of two terminals among the plurality of terminals into currents, respectively;
a pair of current absolute value comparison circuits (23:24) that absolutely compare the converted currents of the pair of voltage-current conversion circuits with a reference current, respectively;
a current relative value comparison circuit (26; 2261, 2262) that relatively compares the converted currents of the pair of voltage-current conversion circuits;
a ground fault terminal determination unit ( 28; 228) and
An overvoltage determination circuit equipped with.
第1ミラートランジスタ対(M1、M3:M7、M9)による第1カレントミラー回路(31:41)と、前記第1カレントミラー回路の第1ミラートランジスタ対に直列接続されグランド側にソース端子又はエミッタ端子を接続した第2ミラートランジスタ対(M2、M4:M8、M10)による第2カレントミラー回路(32:42)と、を備え、前記第1カレントミラー回路の第1ミラートランジスタ対の一方の第1トランジスタ(M1:M7)のソース端子又はエミッタ端子にはそれぞれ抵抗(R1:R2)を通じて前記2つの端子(PIN1:PIN2)のそれぞれに接続され、前記第1ミラートランジスタ対の他方の第2トランジスタのソース端子又はエミッタ端子に印加される電圧を所定電圧(VDD)とし、
前記一対の電流絶対値比較回路(23:24)は、それぞれ、
前記基準電流を生成する電流源(33:43)と、前記電流源に直列接続されると共に前記第1カレントミラー回路にミラー接続される第3トランジスタ(M5:M11)と、を備え、前記第3トランジスタ(M5:M11)に流れる電流を前記基準電流と絶対比較するように構成され、
前記電流相対値比較回路(26)は、
前記一対の電圧電流変換回路の前記第1カレントミラー回路(31:41)にミラー接続された第4トランジスタ(M6:M14)に流れる電流を減算比較する請求項1記載の過電圧判定回路。 The pair of voltage-current conversion circuits (21:22) each include:
A first current mirror circuit (31:41) consisting of a first mirror transistor pair (M1, M3: M7, M9) and a source terminal or emitter connected in series to the first mirror transistor pair of the first current mirror circuit and connected to the ground side. a second current mirror circuit (32:42) including a second mirror transistor pair (M2, M4: M8, M10) whose terminals are connected ; The source terminal or emitter terminal of one transistor (M1:M7) is connected to each of the two terminals (PIN1:PIN2) through a resistor (R1:R2), and the other second transistor of the first mirror transistor pair The voltage applied to the source terminal or emitter terminal of is a predetermined voltage (VDD),
The pair of current absolute value comparison circuits (23:24) each have
A current source (33:43) that generates the reference current; a third transistor (M5:M11) connected in series to the current source and mirror-connected to the first current mirror circuit ; configured to absolutely compare the current flowing through the three transistors (M5:M11) with the reference current,
The current relative value comparison circuit (26)
The overvoltage determination circuit according to claim 1, wherein currents flowing through fourth transistors (M6:M14) mirror-connected to the first current mirror circuit (31:41) of the pair of voltage-current conversion circuits are subtracted and compared.
前記電流相対値比較回路として、第1電流相対値比較回路(2261)及び第2電流相対値比較回路(2262)を備え、
前記第1電流相対値比較回路及び前記第2電流相対値比較回路がそれぞれ前記一対の電圧電流変換回路の変換電流を相対比較するときに、前記一対の電圧電流変換回路の変換電流のゲインを互いに入れ替えて相対比較することで互いに異なる比較結果を出力し、
前記天絡端子判定部は、前記一対の電流絶対値比較回路の比較結果、前記第1電流相対値比較回路の比較結果、及び前記第2電流相対値比較回路の比較結果に基づいて、前記一方の端子及び前記他方の端子のうち何れか一方が天絡したか、又は、当該一方の端子及び前記他方の端子の双方が天絡したかを判定する請求項1記載の過電圧判定回路。 When one terminal (PIN1) and the other terminal (PIN2) connected to both sides of the sensor element (2) are applied as the two terminals among the plurality of terminals,
The current relative value comparison circuit includes a first relative current value comparison circuit (2261) and a second relative current value comparison circuit (2262),
When the first relative current value comparison circuit and the second relative current value comparison circuit respectively relatively compare the converted currents of the pair of voltage-current conversion circuits, the gains of the converted currents of the pair of voltage-current conversion circuits are mutually compared. By swapping and performing relative comparisons, different comparison results are output,
The short-to-ground terminal determination section determines whether the one of the current absolute value comparison circuits is the one based on the comparison results of the pair of current absolute value comparison circuits, the comparison result of the first current relative value comparison circuit, and the comparison result of the second current relative value comparison circuit. 2. The overvoltage determination circuit according to claim 1, which determines whether one of the terminal and the other terminal has shorted to power, or whether both the one terminal and the other terminal have shorted to power.
第1ミラートランジスタ対(M1、M3:M7、M9)による第1カレントミラー回路(31:41)と、前記第1カレントミラー回路の第1ミラートランジスタ対に直列接続されグランド側にソース端子又はエミッタ端子を接続した第2ミラートランジスタ対による第2カレントミラー回路(32:42)と、を備え、前記第1カレントミラー回路の第1ミラートランジスタ対の一方の第1トランジスタ(M1:M7)のソース端子又はエミッタ端子には抵抗(R1:R2)を通じて前記一方の端子及び前記他方の端子(PIN1:PIN2)がそれぞれ接続され、前記第1ミラートランジスタ対の他方の第2トランジスタのソース端子又はエミッタ端子に印加される電圧を所定電圧(VDD)とし、
前記一対の電流絶対値比較回路(23:24)は、それぞれ、
前記基準電流を生成する電流源(33:43)と、前記電流源に直列接続されると共に前記第1カレントミラー回路にミラー接続される第3トランジスタ(M5:M11)と、を備え、前記第3トランジスタ(M5:M11)に流れる電流を前記基準電流と絶対比較するように構成され、
前記第1電流相対値比較回路(2261)は、
前記一対の電流絶対値比較回路のうち一方の前記第1カレントミラー回路(31)にミラー接続される第5トランジスタ(25a)の電流ゲインを第1ゲインとすると共に、前記一対の電流絶対値比較回路のうち他方の前記第1カレントミラー回路(41)にミラー接続される第6トランジスタ(25b)の電流ゲインを前記第1ゲインとは異なる任意の第2ゲインとして互いの電流を減算することで相対比較し、
前記第2電流相対値比較回路は、
前記一対の電流絶対値比較回路のうち一方の前記第1カレントミラー回路(31)にミラー接続される第7トランジスタ(225a)の電流ゲインを前記第2ゲインとすると共に、前記一対の電流絶対値比較回路のうち他方の前記第1カレントミラー回路(41)にミラー接続される第8トランジスタ(225b)の電流ゲインを前記第1ゲインとして互いの電流を減算することで相対比較する請求項3記載の過電圧判定回路。 The pair of voltage-current conversion circuits each include:
A first current mirror circuit (31:41) consisting of a first mirror transistor pair (M1, M3: M7, M9) and a source terminal or emitter connected in series to the first mirror transistor pair of the first current mirror circuit and connected to the ground side. a second current mirror circuit (32:42) including a second pair of mirror transistors whose terminals are connected; a source of one first transistor (M1:M7) of the first pair of mirror transistors of the first current mirror circuit; The one terminal and the other terminal (PIN1: PIN2) are respectively connected to the terminal or emitter terminal through a resistor (R1:R2), and the source terminal or emitter terminal of the other second transistor of the first mirror transistor pair is connected to the terminal or emitter terminal. The voltage applied to is a predetermined voltage (VDD),
The pair of current absolute value comparison circuits (23:24) each have
A current source (33:43) that generates the reference current; a third transistor (M5:M11) connected in series to the current source and mirror-connected to the first current mirror circuit ; configured to absolutely compare the current flowing through the three transistors (M5:M11) with the reference current,
The first current relative value comparison circuit (2261)
The current gain of the fifth transistor (25a) mirror-connected to one of the first current mirror circuits (31) of the pair of current absolute value comparison circuits is set as the first gain, and the pair of current absolute value comparison circuits are compared. By setting the current gain of the sixth transistor (25b) mirror-connected to the other first current mirror circuit (41) in the circuit as an arbitrary second gain different from the first gain, and subtracting the currents from each other. relative comparison,
The second current relative value comparison circuit includes:
The current gain of the seventh transistor (225a) mirror-connected to one of the first current mirror circuits (31) of the pair of current absolute value comparison circuits is set as the second gain, and the current gain of the pair of current absolute values is set as the second gain. 4. A relative comparison is made by subtracting each other's currents by using the current gain of an eighth transistor (225b) mirror-connected to the other first current mirror circuit (41) as the first gain in the comparison circuit. overvoltage judgment circuit.
前記天絡端子判定部(28;228)は、前記一対の電流絶対値比較回路の比較結果及び前記電流相対値比較回路の比較結果に基づいて前記ガス濃度センサが接続される前記2つの端子のうち何れの端子が前記天絡端子であるかを判定する請求項1から5の何れか一項に記載の過電圧判定回路。 Applying the two terminals to a terminal connecting a gas concentration sensor that detects the gas concentration of the detected gas ,
The short-to-power terminal determination section (28; 228) determines whether the two terminals to which the gas concentration sensor is connected are based on the comparison results of the pair of absolute current value comparison circuits and the comparison results of the current relative value comparison circuit. The overvoltage determination circuit according to any one of claims 1 to 5 , which determines which terminal is the short-to-power terminal .
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