JPH07227095A - 負荷駆動装置のフェール検知回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フェール状態を確実に検知することが可能な負
荷駆動装置のフェール検知回路を提供する。 【構成】ＡＮＤ回路５により、ＰＷＭ定電流制御回路４
からの駆動信号Ｓ１と駆動司令部６からの駆動信号Ｓ
２，バーＳ２との論理和がとられて、駆動信号Ｓ３，バ
ーＳ３が生成され、負荷駆動装置１がＰＷＭ制御され
る。サンプリングコンパレート部７は、１０msec間隔で
ノードＣの電位ＶC をサンプリングして比較し、その結
果に応じてカウンタ８のカウント値を設定値だけアップ
／ダウンさせる。そして、カウンタ８がフルカウントさ
れると禁止指令部９によって駆動指令部６の動作が停止
される。その結果、複数のフェール状態を区別して確実
に検知することができる。そして、フェール状態の場合
には負荷駆動装置１のＰＷＭ制御が停止され負荷Ｚへの
駆動電流Ｉの供給が遮断されるため、負荷Ｚの故障を確
実に防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は負荷駆動装置のフェール
検知回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動機やソレノイドなどの負荷の駆動装
置には、負荷に接続される出力端子がマイナス電源（ア
ース）に対してフローティングされている形式のもの
（例えば、ＢＴＬ回路やインバータなど）がある。その
ような負荷駆動装置のフェール状態としては、出力端
子間のショート、出力端子間のオープン、出力端子
の一方とプラス電源とのショート、出力端子の一方と
マイナス電源（アース）とのショート、がある。，
，については配線の被覆が剥がれた場合、につい
ては断線や接続不良の場合などに起こる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】負荷の駆動制御方法が
通常のオンオフ制御の場合には、出力電流を検出するこ
とにより、上記〜のフェール状態を容易に検知する
ことができる。

【０００４】しかし、負荷の駆動制御方法がＰＷＭ制御
（デューティ制御）で、負荷へ供給される駆動電流が定
電流化されている場合には、正常時と上記またはと
の判別が難しい。例えば、一般的なフェール検知回路と
して、出力電流を電圧値に変換し、その電圧値と基準電
圧とをコンパレータで比較することにより、出力電流が
過大であるかどうかを判断してフェール状態を検知する
ものがある。ところが、そのような回路では、正常時の
突入電流と上記またはによる過電流とを判別するこ
とができず、フェール状態を誤検知してしまう。そし
て、一度発生したフェール状態が何らかの理由により自
然に解消した場合にも、それを検知することができずフ
ェール状態が続いていると誤検知する。

【０００５】また、プラス電源にエミッタが接続された
ＰＮＰトラジスタを用い、そのコレクタに接続された負
荷へ駆動電流を流し込む方式の負荷駆動装置において
も、上記の負荷駆動装置と同様の問題がある。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、フェール状態を確実に
検知することが可能な負荷駆動装置のフェール検知回路
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、負荷駆動装置から負荷へ供給される駆動電流をサン
プリングするサンプリング手段と、そのサンプリングし
た駆動電流が正常範囲かどうかを判別する判別手段と、
複数のサンプリングにおける判別結果を集計する集計手
段と、その集計結果に基づいてフェール状態を検知する
検知手段とを備えたことをその要旨とする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の負荷駆動装置のフェール検知回路において、前記判別
手段はサンプリングした駆動電流が正常範囲か又は正常
範囲を越えるか又は正常範囲に満たないかどうかを判別
することをその要旨とする。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の負荷駆動装置のフェール検知回路において、前記集計
手段はカウンタによって構成され、判別手段の判別結果
に基づいて適宜なカウント数だけカウントアップまたは
カウントダウンされることをその要旨とする。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか１項に記載の負荷駆動装置のフェール検知回路
において、フェール状態が検知されたときに負荷への駆
動電流の供給を遮断する遮断手段を備えたことをその要
旨とする。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか１項に記載の負荷駆動装置のフェール検知回路
において、前記駆動電流は抵抗によって電圧に変換され
てからサンプリングされることをその要旨とする。

【００１２】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれか１項に記載の負荷駆動装置のフェール検知回路
において、前記負荷駆動装置はＰＷＭ制御されることを
特徴とする負荷駆動装置のフェール検知回路。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、駆動電流をサ
ンプリングしてフェール状態の検知が行われるため、正
常時の突入電流とフェール状態による過電流とを確実に
判別することができる。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、サンプリ
ングした駆動電流が正常範囲か又は正常範囲を越えるか
又は正常範囲に満たないかどうかを判別することができ
る。複数サンプリングした駆動電流がどのレベル範囲に
分布するかは、フェール状態によって異なっている。そ
のため、サンプリングした駆動電流の範囲を判別するこ
とにより、複数のフェール状態を区別して確実に検知す
ることができる。

【００１５】請求項３に記載の発明において、例えば、
サンプリングした駆動電流が正常範囲のときにカウント
ダウン、正常範囲外のときにカウントアップさせた場
合、正常範囲が続けばカウント値は０、正常範囲外が何
回かあれば所定のカウント値になる。従って、複数サン
プリングした駆動電流がどのレベル範囲に分布するか
が、カウント値をみるだけで判別できる。そのため、複
数のフェール状態の区別を容易に行うことができる。

【００１６】請求項４に記載の発明によれば、フェール
状態になると負荷への駆動電流の供給が遮断されるた
め、負荷の故障を未然に防ぐことができる。請求項５に
記載の発明によれば、駆動電流が一旦電圧に変換される
ため、サンプリング手段および判別手段における処理が
容易になる。また、それを抵抗を用いるだけの簡単な構
成によって行うことができる。

【００１７】請求項６に記載の発明によれば、ＰＷＭ制
御される負荷駆動装置の複雑なフェール状態を確実に検
知することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
従って説明する。図１に、本実施例のブロック回路図を
示す。

【００１９】負荷駆動装置１は、バイポーラトランジス
タによるコンプリメンタリ構成の２つの出力段を備え、
各出力段のトランジスタ間のノードに接続された各出力
端子Ａ，Ｂはアースに対してフローティングされてい
る。その各出力端子Ａ，Ｂ間には電動機やソレノイドな
どの誘導性負荷Ｚが接続されており、負荷駆動装置１を
介してプラス電源＋Ｂからの駆動電流Ｉが供給されるよ
うになっている。

【００２０】負荷駆動装置１の制御回路２内には、駆動
電流検出用抵抗Ｒと平滑回路３とＰＷＭ定電流制御回路
４とＡＮＤ回路５と駆動指令部６とサンプリングコンパ
レート部７とカウンタ８と禁止指令部９とが備えられて
いる。

【００２１】駆動電流検出用抵抗Ｒは負荷駆動装置１と
アース間に接続されており、その負荷駆動装置１側のノ
ードＣの電位ＶC は、負荷Ｚの駆動電流Ｉに対応してい
る。つまり、抵抗ＲのノードＣの電位ＶC に基づいて、
駆動電流Ｉを検出することができる。

【００２２】平滑回路３はノードＣの電位ＶC を平滑
し、その平滑した電位である駆動電流検出信号ＳC を出
力する。ＰＷＭ定電流制御回路４は、平滑回路３からの
駆動電流検出信号ＳC に基づき、駆動電流Ｉが一定にな
るようにデューティが変化する駆動信号（チョッパ出
力）Ｓ１を生成し、ＡＮＤ回路５を介して負荷駆動装置
１をＰＷＭ制御する。

【００２３】駆動司令部６は、オペレータが操作する操
作部（図示略）からの駆動指令信号に従って駆動信号
（正転出力Ｓ２，反転出力バーＳ２）を生成し、ＡＮＤ
回路５を介して負荷駆動装置１をＰＷＭ制御する。

【００２４】ＡＮＤ回路５は、ＰＷＭ定電流制御回路４
からの駆動信号Ｓ１と駆動司令部６からの駆動信号Ｓ
２，バーＳ２との論理和をとり、駆動信号Ｓ３，バーＳ
３を生成する。その駆動信号Ｓ３，バーＳ３に従って負
荷駆動装置１がＰＷＭ制御され、駆動電流Ｉは一定（正
常範囲；１〜２[A] ）に保たれる。

【００２５】サンプリングコンパレート部７は、ノード
Ｃの電位ＶC をサンプリングして基準レベルV1，V2と比
較し、その比較結果に基づいてカウンタ８のカウント値
を所定値だけアップ／ダウンさせる。本実施例におい
て、サンプリングコンパレート部７のサンプリング時間
は１０msecであり、各基準レベルV1，V2はそれぞれ駆動
電流Ｉの正常範囲（１〜２[A] ）の下限および上限に対
応している。そして、カウンタ８のカウント値を以下の
ようにアップ／ダウンさせている。

【００２６】(1) ＶC ≦V1の場合は、Ｉ＜１[A] （駆動
電流Ｉは正常範囲に満たない）としてカウント値を１だ
けアップさせる（＋１）。 (2) V1＜ＶC ＜V2の場合は、１[A] ≦Ｉ≦２[A] （駆動
電流Ｉは正常範囲内）としてカウント値を１だけダウン
させる（−１）。

【００２７】(3) V2≦ＶC の場合は、２[A] ＜Ｉ（駆動
電流Ｉは正常範囲を越えている）としてカウント値を２
だけアップさせる（＋２）。 カウンタ８は８ビット構成のアップ／ダウンカウンタで
あり、フルカウント値は５０である。つまり、カウンタ
８のカウント値は０以下または５０以上にはならず、０
のときにはカウントアップのみ有効、５０のときにはカ
ウントダウンのみ有効になる。

【００２８】禁止指令部９は、カウンタ８のカウント値
が５０（フルカウント）になったときに、駆動指令部６
の動作を停止させる停止指令信号を出力する。次に、図
２および図３に従って本実施例の動作を説明する。図２
は正常時における特性を示し、図３は前記フェール状態
またはにおける特性を示している。

【００２９】正常時においては、ＡＮＤ回路５により、
ＰＷＭ定電流制御回路４からの駆動信号Ｓ１と駆動司令
部６からの駆動信号Ｓ２，バーＳ２との論理和がとられ
て、駆動信号Ｓ３，バーＳ３が生成され、負荷駆動装置
１がＰＷＭ制御される。その結果、負荷駆動装置１から
負荷Ｚへ供給される駆動電流Ｉは図２（ａ）に示すよう
になり、オンデューティ時には、ほぼ正常範囲（１〜２
[A] ）に保たれる。

【００３０】このとき、サンプリングコンパレート部７
は、１０msec間隔でノードＣの電位ＶC をサンプリング
して比較し、その結果に応じて上記(1) 〜(3) のように
カウンタ８のカウント値をアップ／ダウンさせる。図２
（ｂ）は、サンプリングを十分な時間行い、各サンプリ
ング時の駆動電流Ｉの値を集計したサンプリング分布を
示している。正常時には図２（ａ）に示すように駆動電
流Ｉが正常範囲にある時間が長いため、駆動電流Ｉのサ
ンプリング分布は主に正常範囲内に分布する傾向にあ
る。その結果、カウンタ８は主に上記(2) によってカウ
ントダウンされ、フルカウントすることはない。従っ
て、禁止指令部９からは停止指令信号が出力されず、駆
動指令部６の動作が停止されることはないため、負荷駆
動装置１のＰＷＭ制御は継続され、負荷Ｚの駆動電流Ｉ
は一定に保たれる。

【００３１】図２（ｃ）は、正常時において平滑回路３
から出力される駆動電流検出信号ＳC の時間変位を示し
ている。一方、フェール状態（出力端子Ａ，Ｂ間のシ
ョート）または（出力端子Ａ，Ｂの一方とプラス電源
＋Ｂとのショート）のときには、駆動電流Ｉが図３
（ａ）に示すようになる。そのため、図３（ｂ）に示す
ように、駆動電流Ｉのサンプリング分布は主に正常範囲
外に分布することになる。その結果、カウンタ８は主に
上記(1) または(3) によってカウントアップされ、フル
カウントしやすくなる。カウンタ８がフルカウントする
と禁止指令部９から停止指令信号が出力され、駆動指令
部６の動作が停止されて負荷駆動装置１のＰＷＭ制御は
停止され、負荷Ｚへの駆動電流Ｉの供給も停止される。
図２（ｃ）は、図３（ａ）に対応する駆動電流検出信号
ＳC の時間変位を示している。

【００３２】また、フェール状態（出力端子Ａ，Ｂ間
のオープン）または（出力端子Ａ，Ｂの一方とアース
とのショート）のときには、駆動電流Ｉが流れなくな
る。その結果、上記(2) および(3) の状態は起こらず、
カウンタ８は上記(1) だけによってカウントアップされ
る。そして、カウンタ８がフルカウントすると禁止指令
部９から停止指令信号が出力され、駆動指令部６の動作
が停止されて負荷駆動装置１のＰＷＭ制御は停止され、
負荷Ｚへの駆動電流Ｉの供給も停止される。

【００３３】ところで、一度発生したフェール状態〜
が何らかの理由により自然に解消し、駆動電流Ｉが正
常範囲になると、カウンタ８は上記(2) によってカウン
トダウンされる。その結果、禁止指令部９からの停止指
令信号の出力は停止され、駆動指令部６は動作を再開し
て負荷駆動装置１のＰＷＭ制御も再開され、負荷Ｚへの
駆動電流Ｉの供給も再開される。

【００３４】このように、本実施例においては、抵抗Ｒ
で電位ＶC に変換された駆動電流Ｉがサンプリングコン
パレート部７によってサンプリングされて比較され、そ
の結果に応じて上記(1) 〜(3) のようにカウンタ８のカ
ウント値がアップ／ダウンされる。そして、カウンタ８
がフルカウントされると禁止指令部９によって駆動指令
部６の動作が停止される。

【００３５】負荷駆動装置１のフェール状態に関して
は、正常、または、または、の３つの状態にお
いて、駆動電流Ｉのサンプリング分布がそれぞれ異なっ
ている（図２（ｂ），図３（ｂ）参照）。そのため、前
記３つの状態をそれぞれ区別して確実に検知することが
できる。また、駆動電流Ｉをサンプリングしてフェール
状態の検知を行うため、正常時の突入電流と上記また
はによる過電流とを確実に判別することができる。さ
らに、一度発生したフェール状態が何らかの理由により
自然に解消した場合には、それを正確に検知することが
できる。そして、フェール状態の場合には負荷駆動装置
１のＰＷＭ制御が停止され負荷Ｚへの駆動電流Ｉの供給
が遮断されるため、負荷Ｚの故障を確実に防ぐことがで
きる。

【００３６】尚、本発明は以下のように実施してもよ
い。 １）上記(1) 〜(3) の具体的な数値を別の適宜な値に置
き代える。 ２）カウンタ８がフルカウント値ではない所定の値（上
記実施例では５０未満の適宜な値）になったときに、禁
止指令部９から停止指令信号が出力されるようにする。

【００３７】３）駆動電流Ｉを抵抗Ｒで電位ＶC に変換
するのではなく、電流センサを用いて駆動電流Ｉをその
まま検出する。 ４）誘導性負荷Ｚではなく抵抗性負荷や誘導性負荷の駆
動装置に適用する。

【００３８】５）プラス電源にエミッタが接続されたＰ
ＮＰトラジスタを用い、そのコレクタに接続された負荷
へ駆動電流を流し込む方式の負荷駆動装置に適用する。
この場合も複数のフェール状態を区別して確実に検知す
ることが可能になる。

【００３９】６）フェール状態を検知したら何らかの方
法（ディスプレイ表示、警告ランプ点灯、ブザー鳴動、
スピーカから音声を発する、等）により警報をだすよう
にする。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、フ
ェール状態を確実に検知することが可能な負荷駆動装置
のフェール検知回路を提供することができるという優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例のブロック回路図
である。

【図２】一実施例の動作を説明するための特性図であ
る。

【図３】一実施例の動作を説明するための特性図であ
る。

【符号の説明】

１ 負荷駆動装置 ６ 遮断手段としての駆動指令部 ７ サンプリング手段および判別手段としてのサンプリ
ングコンパレート部 ８ 集計手段としてのカウンタ ９ 検知手段としての禁止指令部 Ｚ 負荷 Ｉ 駆動電流

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷駆動装置（１）から負荷（Ｚ）へ供
   給される駆動電流（Ｉ）をサンプリングするサンプリン
   グ手段（７）と、 そのサンプリングした駆動電流が正常範囲かどうかを判
   別する判別手段（７）と、 複数のサンプリングにおける判別結果を集計する集計手
   段（８）と、 その集計結果に基づいてフェール状態を検知する検知手
   段（９）と、を備えたことを特徴とする負荷駆動装置の
   フェール検知回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の負荷駆動装置のフェー
   ル検知回路において、前記判別手段はサンプリングした
   駆動電流が正常範囲か又は正常範囲を越えるか又は正常
   範囲に満たないかどうかを判別することを特徴とする負
   荷駆動装置のフェール検知回路。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の負荷駆動装置のフェー
   ル検知回路において、前記集計手段はカウンタによって
   構成され、判別手段の判別結果に基づいて適宜なカウン
   ト数だけカウントアップまたはカウントダウンされるこ
   とを特徴とする負荷駆動装置のフェール検知回路。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の負
   荷駆動装置のフェール検知回路において、フェール状態
   が検知されたときに負荷への駆動電流の供給を遮断する
   遮断手段（６）を備えたことを特徴とする負荷駆動装置
   のフェール検知回路。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の負
   荷駆動装置のフェール検知回路において、前記駆動電流
   は抵抗（Ｒ）によって電圧（ＶC ）に変換されてからサ
   ンプリングされることを特徴とする負荷駆動装置のフェ
   ール検知回路。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の負
   荷駆動装置のフェール検知回路において、前記負荷駆動
   装置（１）はＰＷＭ制御されることを特徴とする負荷駆
   動装置のフェール検知回路。