KR102650821B1 - 전자 제어 장치, 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치 및 가스 풍로 - Google Patents

Abstract

[과제] 전자 노이즈에 강한 와치독 기능을 구비한 전자 제어 장치, 그것을 구성하는 전자 제어용 IC 및 가스 풍로를 제공한다.
[해결 수단] 복수개의 반도체 집적 회로 장치를 구비하고, 제어 대상의 기기에 대한 제어 신호를 생성하고 출력하는 전자 제어 장치에 있어서, 복수개의 반도체 집적 회로 장치의 각각은 소정 주파수의 클록 신호를 출력하는 기능 및 다른 반도체 집적 회로 장치로부터 입력되는 상기 클록 신호의 주파수 혹은 주기를 판정하는 기능을 갖고, 복수개의 반도체 집적 회로 장치는 다른 반도체 집적 회로 장치로부터 입력되는 클록 신호를 상호 감시하도록 구성했다.

Description

전자 제어 장치, 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치 및 가스 풍로{ELECTRONIC CONTROL DEVICE, SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT DEVICE FOR ELECTRONIC CONTROL AND GAS COOKING STOVE}

본 발명은 마이크로컴퓨터와 아날로그 프론트 엔드와 같은 복수의 반도체 디바이스 사이에서 와치독 신호를 상호 감시하는 기술에 관한 것으로, 예를 들면, 가스 풍로 등 비교적 큰 전자 노이즈가 발생하는 기기의 전자 제어 장치 및 그것을 구성하는 전자 제어용 IC(반도체 집적 회로)에 적용하여 유효한 기술에 관한 것이다.

종래, 와치독 기능을 구비한 전자 제어 장치의 일례로서 가스 풍로의 제어 장치가 있다. 가스 풍로는 점화 회로(이그니터)를 구비하고 있고, 이그니터에 의한 방전 시에 비교적 큰전자 노이즈가 발생하여, 그것에 의해 마이크로컴퓨터의 프로그램이 폭주할 우려가 있어, 그것을 방지하기 위해 와치독 기능을 설치하고 있다. 이러한 가스 풍로의 전자 제어 장치에 있어서, 와치독용 클록 신호가 없어졌을 때 외에, 와치독용 클록 신호의 펄스 주기가 정상 범위보다도 짧아졌을 때도 전자 밸브에의 전원 공급을 차단하도록 한 발명이 제안되었다(특허문헌 1).

또한, 특허문헌 2에는, 2개의 안전 제어부끼리 상호 이상을 감시하고, 이상을 검출한 경우에는, 전자 밸브에의 전원 공급을 차단하는 안전 회로를 설치하도록 한 발명이 기재되어 있다.

일본 특개 2017-133757호 공보 일본 특개 2016-011807호 공보 일본 특개 평06-4353호 공보

특허문헌 2에 기재되어 있는 발명은 연소온도 센서에 의한 안전 제어부를 2중화한 뒤에, 안전 제어부끼리 상호 이상을 감시하도록 한 발명으로, 메인 제어부와 안전 제어부가 서로 이상을 감시하는 것은 아니다.

특허문헌 1에 기재되어 있는 발명은 전자 제어 시스템에서 마이크로컴퓨터의 폭주에 의한 제어 장치의 오동작을 방지하기 위해서는 유효하다. 한편, 가스 풍로의 전자 제어 장치는 마이크로컴퓨터와, 불꽃이나 온도를 검출하는 센서의 신호를 취급하는 아날로그 프론트 엔드 IC로 구성되는 경우가 있다. 그러한 경우, 아날로그 프론트 엔드 IC의 폭주에 의해 제어 장치가 오동작을 일으킬 우려가 있으므로, 아날로그 프론트 엔드 IC의 동작을 감시하여 폭주를 방지할 필요가 있다.

종래, 복수의 IC를 구비한 시스템에서, 상호 와치독용 클록 신호를 감시하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 3). 그러나, 종래의 와치독용 클록 신호를 출력하는 기능을 갖는 마이크로컴퓨터와 그 밖의 IC는 일반적으로 동작 클록 신호를 생성하기 위해 수정 진동자와 같은 외장형의 발진자를 갖는 발진 회로를 구비하고, 그 발진 회로의 발진 신호를 분주하여 생성한 클록 신호에 근거하여 와치독용 클록 신호를 생성하고 있다.

수정 진동자와 같은 발진자는 임피던스가 높고, 그 때문에 발진자를 접속한 외부 단자에 노이즈가 뛰어들기 쉽고, 그 외부 단자에 뛰어든 노이즈에 의해 와치독의 기능이 손상될 우려가 있다. 특히, 가스 풍로의 전자 제어 장치에서는, 이그니터에 의한 방전 시에 비교적 큰 전자 노이즈가 발생하기 때문에, 발진자를 접속한 외부 단자에 전자 노이즈가 뛰어들어 와치독 기능이 손상될 우려가 높아진다고 하는 과제가 있는 것을 알았다.

본 발명은 상기와 같은 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 마이크로컴퓨터와 아날로그 프론트 엔드와 같은 복수의 반도체 디바이스로 이루어지는 가스 풍로 전자 제어 장치에 있어서, 상호 폭주를 감시하여 오동작을 검출하고 전자 밸브를 차단할 수 있도록 하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 전자 노이즈에 강한 와치독 기능을 구비한 전자 제어 장치, 그것을 구성하는 전자 제어용 IC 및 가스 풍로를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여, 복수개의 반도체 집적 회로 장치를 구비하고, 제어 대상의 기기에 대한 제어 신호를 생성하고 출력하는 전자 제어 장치에 있어서,

상기 복수개의 반도체 집적 회로 장치의 각각은 소정 주파수의 클록 신호를 출력하는 기능 및 다른 반도체 집적 회로 장치로부터 입력되는 상기 클록 신호의 주파수 혹은 주기를 판정하는 기능을 갖고,

상기 복수개의 반도체 집적 회로 장치는 다른 반도체 집적 회로 장치로부터 입력되는 상기 클록 신호를 서로 감시하도록 구성한 것이다.

상기와 같은 구성에 의하면, 클록 신호를 서로 감시하는 구성이므로, 어느 1개의 반도체 집적 회로 장치가 폭주한 경우에 그것을 검출할 수 있다.

여기에서, 바람직하게는, 상기 복수개의 반도체 집적 회로 장치 중 하나는 마이크로컴퓨터이며, 당해 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 소정 주파수의 클록 신호는 와치독 기능에 의해 생성되고,

상기 마이크로컴퓨터를 제외한 반도체 집적 회로 장치는 소정 주파수의 클록 신호를 생성하는 발진 회로를 구비하고, 당해 발진 회로에 의해 생성된 발진 신호에 기초하는 클록 신호를 이상 감시용의 클록 신호로서 출력하도록 구성한다.

이러한 구성에 의하면, 마이크로컴퓨터가 구비하는 와치독 기능을 이용함으로써, 전자 제어 장치를 효율적으로 설계할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 마이크로컴퓨터를 제외한 반도체 집적 회로 장치는 발진자를 사용하지 않고 소정 주파수의 클록 신호를 생성하는 발진 회로와, 다른 반도체 집적 회로 장치로부터 입력되는 클록 신호의 수를 계수 가능한 카운터 회로와, 당해 카운터 회로에 의해 계수된 값과 소정의 판정값을 비교하는 비교 회로를 구비하고,

상기 카운터 회로는 상기 발진 회로에 의해 생성된 클록 신호에 근거하여 계수 동작되고, 당해 카운터 회로에 의해 계수된 값이 상기 소정의 판정값을 초과한 경우에 이상 신호를 출력하도록 구성한다.

이러한 구성에 의하면, 발진자를 사용하지 않는 발진 회로에 의해 생성된 클록 신호에 의해 카운터 회로가 계수 동작하고 그 계수값에 기초하여 이상의 유무를 판정하므로, 클록 신호가 외부로부터의 노이즈에 의해 이상을 일으키는 것을 회피하여 오판정을 방지할 수 있어, 반도체 집적 회로 장치의 노이즈 내성을 높일 수 있다.

본 출원의 다른 발명에 따른 가스 풍로는 상기와 같은 구성을 갖는 전자 제어 장치와, 가스 버너와, 당해 가스 버너의 근방에 배열 설치되어 가스를 착화시키기 위한 착화 수단과, 상기 가스 버너에 접속된 가스관의 도중에 설치된 가스 조정 밸브 및 전자 밸브와, 상기 전자 밸브에의 통전을 온, 오프하기 위한 스위치 회로를 구비하고,

상기 이상 신호 및 상기 마이크로컴퓨터의 와치독 기능에 의해 검출되어 생성된 이상 신호에 의해 상기 스위치 회로가 제어되어, 어느 하나의 이상 신호가 출력된 경우에 상기 전자 밸브를 닫도록 구성한 것이다.

이러한 구성에 의하면, 전자 제어 장치를 구성하는 마이크로컴퓨터와 반도체 집적 회로 장치는 상호 상대로부터의 클록 신호를 상호 감시하므로, 어느 하나가 폭주한 경우에 그것을 검출할 수 있음과 아울러, 전자 밸브를 닫음으로써 가스의 공급을 차단하므로, 가스 풍로의 안전성을 높일 수 있다.

본 출원의 또 다른 발명에 따른 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치는 가스 버너의 근방에 배열 설치된 착화 수단을 제어하기 위한 신호를 출력하는 출력 단자와,

다른 반도체 집적 회로 장치로부터 공급되는 클록 신호를 받기 위한 입력 단자와,

다른 반도체 집적 회로 장치와의 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 통신 회로와,

발진자를 사용하여 상기 통신 회로의 동작에 필요한 클록 신호를 생성하는 제1 발진 회로와,

발진자를 사용하지 않고 소정 주파수의 클록 신호를 생성하는 제2 발진 회로와,

다른 반도체 집적 회로 장치로부터 상기 입력 단자에 입력된 클록 신호의 수를 계수 가능한 카운터 회로와,

상기 카운터 회로에 의해 계수된 값과 소정의 판정값을 비교하는 비교 회로를 구비하고,

상기 카운터 회로는 상기 제2 발진 회로에 생성된 클록 신호에 근거하여 계수 동작되어, 당해 카운터 회로에 의해 계수된 값이 상기 소정의 판정값을 초과한 경우에 이상을 보이는 신호를 출력하도록 구성한 것이다.

이러한 구성에 의하면, 발진자를 사용하지 않는 발진 회로에 의해 생성된 클록 신호에 의해 카운터 회로가 계수 동작하고 그 계수값에 기초하여 이상의 유무를 판정하므로, 클록 신호가 외부로부터의 노이즈에 의해 이상을 일으키는 것을 회피하여 오판정을 방지할 수 있어, 반도체 집적 회로 장치의 노이즈 내성을 높일 수 있다. 또한, 발진자를 사용하여 통신 회로의 동작에 필요한 클록 신호를 생성하는 발진 회로를 구비하기 때문에, 당해 발진 회로의 발진 주파수를, 발진자를 사용하지 않는 발진 회로의 발진 주파수보다도 높게 하는 것이 용이하며, 또 그 높은 주파수의 클록 신호를 통신 회로에 사용함으로써 다른 반도체 집적 회로 장치와의 사이의 데이터 송수신을 고속으로 행할 수 있다.

본 발명을 따르면, 마이크로컴퓨터와 아날로그 프론트 엔드와 같은 복수의 반도체 디바이스로 이루어지는 가스 풍로 전자 제어 장치에 있어서, 상호 폭주를 감시하고 오동작을 검출하여 전자 밸브를 차단할 수 있다. 또한, 전자 노이즈에 강한 와치독 기능을 구비한 전자 제어 장치, 그것을 구성하는 전자 제어용 IC 및 가스 풍로를 실현할 수 있다고 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 풍로 전자 제어 장치의 1 실시형태를 도시하는 회로 구성도이다.
도 2는 실시형태의 아날로그 프론트 엔드 IC(AFE-IC)의 구체적인 구성예를 도시하는 블럭도이다.
도 3은 AFE-IC 내에 설치되는 와치독 회로의 구체예를 도시하는 회로도이다.
도 4(a), (b)는 마이크로컴퓨터(MCU)와 AFE-IC에 있어서의 점화 스위치 처리의 수순의 1 예를 나타내는 플로우차트이다.
도 5(a), (b)는 마이크로컴퓨터(MCU)와 AFE-IC에 있어서의 초기 설정 처리의 수순의 1 예를 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 실시형태의 가스 풍로 전자 제어 장치의 제1 변형예를 나타내는 회로 구성도이다.
도 7은 실시형태의 가스 풍로 전자 제어 장치의 제2 변형예를 나타내는 회로 구성도이다.
도 8(a), (b)는 본 발명에 따른 가스 풍로 전자 제어 장치의 다른 실시형태를 나타내는 블록 구성도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 적합한 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 풍로 전자 제어 장치의 1 실시형태의 개략 구성을 나타낸다. 도 1에 있어서, 1점 쇄선(A)으로 둘러싸인 부분이 가스 풍로 전자 제어 장치(10)이다. 또한, 1점 쇄선(B)으로 둘러싸인 부분이 가스 풍로(20)이며, 도 2에는 주요 부품인 풍로 버너(21)와, 가스관(22)의 도중에 설치된 화력 조정용 전자 밸브(23) 및 전자 밸브로 이루어지는 페일 세이프용의 안전 밸브(24)가 도시되어 있다.

또한, 풍로 버너(21)의 근방에는 불꽃을 검지하기 위한 열전대(25)와, 풍로 버너(21)의 상방의 풍로부에 재치된 냄비나 프라이팬 등의 조리기구의 바닥부 등의 온도를 검출하기 위한 서미스터(26), 점화용의 이그니터(27)가 배열 설치되어 있다. 부호 28이 붙여져 있는 것은 이그니터(27)에 통전시키기 위한 이그니션 스위치이다. 화력 조정용 전자 밸브(23)는 모터를 구비하고 이 모터에 의해 밸브의 각도를 바꿈으로써 가스 유량을 조정할 수 있는 구성의 것이어도 되고, 개폐 가능한 전자 밸브를 PWM(펄스폭 변조) 방식으로 구동 제어함으로써 가스 유량을 조정하도록 구성한 것이어도 된다.

본 실시형태의 가스 풍로 전자 제어 장치(10)는 마이크로컴퓨터(이하, MCU라고 기재함)(11)와, 열전대(25)나 서미스터(26) 등의 센서로부터의 신호를 검출하는 아날로그 프론트 엔드 IC(이하, AFE-IC라고 기재함)(12)로 구성되고, 주변 디바이스로서 이그니터(27)에 전류를 흘리는 전류 스위치·트랜지스터(13), 경보음을 발하는 버저(14), 화력 조정용의 전자 밸브(23)를 구동하는 드라이버 회로(15), 안전 밸브(24)를 작동시키는 트랜지스터·스위치 회로(16)가 설치되어 있다. 또한 AFE-IC(12)에 전원 전압을 공급하는 전지(17)가 설치되어 있다. MCU(11)의 전원 전압도 전지(17)로부터 공급할 수 있다.

또한, AFE-IC(12)에는, 내부의 발진 회로에서 소정의 주파수의 클록 신호를 생성하기 위해, 발진자(18)가 외장형 소자로서 접속되어 있다. 도시하지 않지만, MCU(11)도 마찬가지로, 칩 내부에서 사용하는 시스템 록 신호를 생성하기 때문에, 내부 발진 회로 및 발진자를 접속하기 위한 외부 단자를 구비한다. MCU(11)는 외부에서 생성된 클록 신호를 받는 입력 단자를 구비하고, 외부로부터 공급되는 클록 신호로 동작하는 형식의 것이어도 된다. 부호 19가 붙여져 있는 것은 전원 전압(전지 전압)이 공급 혹은 투입되고 있는 것, 혹은 풍로의 이상을 나타내는 파일럿 램프로서의 LED(발광 다이오드)이다.

MCU(11)와 AFE-IC(12)는 각각 칩 내부에 와치독용 혹은 이상 감시용의 클록 신호를 생성하는 기능과, 외부로부터 입력된 와치독용 클록을 감시하는 기능이 설치되어 있다. 그리고, AFE-IC(12)에는, 내부에서 생성한 클록 신호를 이상 감시용 클록으로서 출력하는 단자(CLKO) 및 MCU(11)로부터의 와치독용 클록(WDP)을 입력하는 단자(WDI)가 설치되어 있다. MCU(11)는 어느 하나의 범용의 IO 포트(입출력 포트)(GPIO)에서 AFE-IC(12)로부터의 이상 감시용 클록(WCK)의 입력을 받고, 다른 범용의 IO 포트(GPIO)로부터 와치독용 클록(WDP)을 출력하도록 구성되어 있다.

상기한 바와 같이, 각각이 생성한 와치독용이나 이상 감시용의 클록(WDP), WCK를 상호 감시함으로써 타방의 IC가 폭주한 경우에 그것을 검지할 수 있다. AFE-IC(12)에는, 와치독용 클록(WDP)의 이상을 검출했을 때 신호를 출력하는 단자(OUT)가 설치되고, MCU(11)는 이상 감시용 클록(WCK)의 이상을 검출했을 때 범용의 IO 포트(GPIO)로부터 이상 신호를 출력하도록 구성되어 있다. MCU(11)가 어느 범용 IO 포트(GPIO)를 사용하여 클록(WCK)의 입력을 받고, 클록(WDP)이나 이상 신호를 출력할지는 내부의 유저 프로그램에 의해 자유롭게 설정할 수 있다.

또한, AFE-IC(12)에는, MCU(11)로부터의 칩 선택 신호(CS), 시리얼 통신의 동기 클록 신호(SCK), 시리얼 데이터(SDATA)를 입력하기 위한 외부 단자와, 마이크로컴퓨터(11)에 시리얼 데이터를 출력하기 위한 외부 단자(SOUT)가 설치되어 있다. AFE-IC(12)가 상기 열전대(25)나 서미스터(26) 등의 센서로부터의 신호에 의해 검출한 온도 데이터는 외부 단자(SOUT)로부터 MCU(11)로 송출되도록 구성되어 있다.

또한, AFE-IC(12)에는, 이그니션 스위치(28)로부터의 신호를 받는 입력 단자(SW), 이그니터(27)를 동작시키는 신호를 출력하는 단자(IG), 버저(14)를 명동(鳴動)시키는 신호를 출력하는 단자(BZ)가 설치되어 있다.

한편, MCU(11)에는, 범용의 IO 포트(GPIO)로부터 전자 밸브(23)를 작동시키는 신호를 생성하여 출력하는 기능이 마련되어 있다.

AFE-IC(12)의 단자(OUT)와 MCU(11)의 범용 IO 포트(GPIO)로부터 출력되는 와치독용이나 이상 감시용의 클록의 이상 신호는 트랜지스터·스위치 회로(16)에 공급되어 안전 밸브(24)를 제어한다. 즉, 클록의 이상 신호는 안전 밸브(24)를 작동시키는 신호가 된다.

트랜지스터·스위치 회로(16)는 직렬 형태로 접속된 2개의 PNP 바이폴라 트랜지스터(TR1, TR2)와 각각의 베이스에 접속된 저항(Rb1, Rb2)과 에미터·베이스 사이에 접속된 저항(Re1, Re2)을 구비하고 있고, 트랜지스터(TR1)의 에미터 단자가 전원 전압 단자(VCC)에 접속되어 있다.

이것에 의해, 트랜지스터(TR1, TR2)는 평상시에 콜렉터 전류를 흘려, 안전 밸브(24)의 솔레노이드에 통전하고 이것을 여자시킴으로써 밸브를 열림 상태로 제어한다. 그 결과, 가스가 안전 밸브(24)를 통하여 전자 밸브(23)에 공급된다. 그리고, AFE-IC(12)의 단자(OUT) 또는 MCU(11)의 범용 IO 포트(GPIO) 중 어느 하나로부터 와치독용 클록의 이상을 나타내는 하이 레벨의 검출 신호가 출력되면, 트랜지스터(TR1 또는 TR2)가 오프 상태로 된다. 그 결과, 안전 밸브(24)에의 통전이 차단되어 솔레노이드를 소자시킴으로써 밸브를 닫힘 상태로 제어한다. 그 때문에 안전 밸브(24)가 차단되어 가스가 전자 밸브(23)에 공급되지 않게 되는 세이프 기능이 작동하게 된다.

또한, 트랜지스터·스위치 회로(16)와 안전 밸브(24) 사이에는, 트랜지스터(TR1, TR2)와 직렬로 접속된 2개의 저항(R1, R2)이 설치되고, 저항 R1과 R2의 접속 노드의 전위가 AFE-IC(12)의 아날로그 입력 단자(ANIN)에 입력되고 있어, AFE-IC(12)는 이 단자의 입력 전위에 의해 안전 밸브(24)의 상태를 검지할 수 있도록 되어 있다. 구체적으로는, 단자(ANIN)의 입력 전위가 높으면 안전 밸브(24)가 열린 것을, 또 단자(ANIN)의 입력 전위가 낮으면 안전 밸브(24)가 닫힌 것을 검지할 수 있다.

도 2에는 상기 실시형태의 AFE-IC(12)의 구체적인 회로 구성예가 도시되어 있다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, AFE-IC(12)는 전원 전압 단자(VCC)에 인가 되고 있는 전지 전압의 저하를 검지하는 전원 전압 검지 회로(31)와, 이그니션 스위치(28)로부터의 신호를 받는 이그니션 스위치 입력 회로(32)와, 서미스터(26)를 활성화시키는 바이어스 전압 및 내부 회로용 전원 전압을 생성하여 출력하는 레귤레이터 회로(33)와, 전원 투입시에 내부를 리셋하는 파워 온 리셋 신호를 생성하는 파워 온 리셋 회로(34)를 구비한다.

또한, AFE-IC(12)는 온도를 검출하는 복수개(도면에서는 5개)의 서미스터(26)와 직렬로 접속되는 분압 저항값을 바꾸는 서미스터 스위치 회로(35)와, 서미스터의 검출 전압을 디지털 코드로 변환하는 AD 변환 회로(36)와, 조리기구의 바닥부 등의 온도를 검출하는 복수의 서미스터(26), 전원 전압 검지 회로(31) 중의 1개의 검출 전압을 AD 변환 회로(36)에 공급하는 멀티플렉서(37a)와, 복수개(도면에서는 6개)의 열전대(25) 중에서 1개의 검출 신호를 선택하는 멀티플렉서(37b)와, 선택된 검출 신호를 증폭하는 증폭기(38)를 구비한다. 이 증폭기(38)에서 증폭된 신호 및 범용의 아날로그 입력 단자(AIN1∼AIN4)에의 입력 신호는 상기 멀티플렉서(37a)를 통하여 AD 변환 회로(36)에 공급되어 디지털 코드로 변환된다.

더욱이, AFE-IC(12)는 마이크로컴퓨터(11)와의 사이에서 시리얼 데이터 통신을 행하는 시리얼 인터페이스 회로(39)와, 이 시리얼 인터페이스 회로(39)의 클록 신호를 생성하는 발진 회로(40)를 구비하고, 발진 회로(40)에는, 외장형의 발진자(18)가 접속되어 있다. 또한, AFE-IC(12)는 칩의 내부 회로를 소정의 순서로 동작시키는 시퀀서(41)와, 시퀀서(41)의 지령 코드 및 AD 변환 회로(36)로부터의 디지털 코드에 따라 내부 제어 신호를 생성하는 컨트롤 로직(42)과, 발진 회로(40)로부터의 클록 신호에 의해 시간 측정 동작을 행하는 타이머 회로(43)와, 안전 밸브(24)를 작동시키는 신호를 생성하는 안전 밸브 제어 회로(44)를 구비한다.

또한, AFE-IC(12)는 소정 주파수의 클록 신호를 생성하기 위한 링 오실레이터 등으로 이루어지는 내부 발진 회로(발진자를 사용하지 않는 발진 회로)(45), 이 내부 발진 회로(45)에 의해 생성된 클록 신호에 의해 동작하는 와치독 회로(46)를 구비한다. 또한, 상기 발진 회로(40)의 발진 주파수는, 예를 들면, 수 100kHz∼수 MHz와 같은 높은 값으로 설정되는 것에 반해, 내부 발진 회로(45)의 발진 주파수는, 예를 들면, 수 kHz∼수 10kHz와 같은 낮은 값으로 설정된다.

본 실시형태의 AFE-IC(12)에서는, 외장형의 발진자를 사용하지 않고 소정 주파수의 신호를 생성하는 내부 발진 회로(45)에 의해 와치독 기능을 위한 클록 신호를 생성하는 구성이며, 내부 발진 회로(45)를 구성하는 소자나 클록 신호를 전송하는 배선이 플라스틱 패키지로 피복되어 있기 때문에, 이그니터(27)에 의한 방전 시에 비교적 큰 전자 노이즈가 발생해도, 내부 발진 회로(45)에 전자 노이즈가 뛰어들어 와치독 기능이 손상될 우려가 적다. 즉 노이즈 내성이 높은 클록 감시 회로를 갖는 가스 풍로 전자 제어 장치를 실현할 수 있다.

또한 이그니터(27)의 방전 전극이 AFE-IC(12)로부터 떨어진 위치에 있는 경우에도, 가스 풍로 하우징 내에는 고압 케이블이 배선되기 때문에, 외장형의 발진자를 사용하는 경우에는, 발진자를 접속하는 외부 단자에 고압 케이블로부터 점화시에 발생하는 노이즈가 AFE-IC(12)의 내부 회로에 악영향을 주어, 오동작을 초래할 우려가 있지만, 본 실시형태의 AFEIC(12)에서는, 내부 발진 회로(45)에 의해 생성된 클록 신호에 의해 와치독 회로(46)가 동작하기 때문에, 이그니터(27)의 방전시의 노이즈에 의한 오동작을 회피할 수 있다.

도 3에는 본 실시형태에서의 와치독 회로(46)의 구체적인 회로 구성예가 도시되어 있다.

도 3에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태의 와치독 회로(46)는 내부 발진 회로(45)에 의해 생성된 클록 신호의 상승 혹은 하강의 에지를 검출하는 에지 검출 회로(51)와, MCU(11)로부터 단자(WDI)에 입력되는 와치독용 클록(WDP)의 에지를 검출하는 에지 검출 회로(52)와, 와치독용 클록(WDP)의 에지 검출 횟수를 계수하는 W/D 카운터 회로(53)와, W/D 카운터 회로(53)에 의해 계수된 값과 레지스터(54A, 54B)에 설정되어 있는 판정값(최대값) 및 판정값(최소값)을 비교하는 비교 회로(55A, 55B)와, 비교 회로(55A, 55B)의 출력의 논리합을 취하는 OR 게이트(56)와, 회로의 동작을 시험하기 위한 테스트용 회로(57)를 구비한다.

또한, 상기 레지스터(54A, 54B)에는, 와치독용 클록(WDP)의 허용 최대 주파수에 상당하는 카운터값과 허용 최소 주파수에 상당하는 카운터값이 판정값으로서 설정된다. 와치독 회로(46)는 컨트롤 로직(42)의 제어 신호에 의해 동작되고, OR 게이트(56)의 출력은 컨트롤 로직(42)에 공급되고, 컨트롤 로직(42)은 이상이 검출되면, 안전 밸브 제어 회로(44)에 대하여 안전 밸브(24)를 차단시키기 위한 신호를 출력하도록 동작한다. 또한, W/D 카운터 회로(53)는 테스트 모드 시에 테스트용 회로(57)에 의해 값을 기입할 수 있도록 구성되어 있다.

와치독 회로(46)에 의한 MCU(11)로부터의 와치독용 클록(WDP)의 이상 판정은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 단자(WDI)에 입력되는 와치독용 클록(WDP)을, 내부 발진 회로(내부 OSC)(45)로부터의 클록 신호에 의해 동작하는 W/D 카운터 회로(53)에서 소정 시간(예를 들면, 1초간) 계수하고, 펄스 주파수로 환산하여 그 주파수가, 예를 들면, 1kHz∼10Hz의 범위에 없다고 판정한 경우에 와치독용 클록(WDP)에 이상이 있다고 판단한다.

그리고, 이상이 있다고 판단하면, 안전밸브 컨트롤 레지스터의 전체 비트를 클리어함으로써 안전 밸브(24)를 차단시키기 위한 신호(이상 신호)를 출력시킴과 아울러, 예를 들면, 와치독용 스테이터스 레지스터의 이상 플래그에 1을 세팅한다. 이 와치독용 스테이터스 레지스터의 비트를 MCU(11)에 송신함으로써, MCU(11)에 와치독용 클록(WDP)의 이상을 인지시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태의 와치독 회로(46)는 발진 회로(OSC)(40)에 의해 생성된 클록 신호(φc)를 분주하는 분주 회로(58)와, 분주된 신호를 이상 검출용 클록(WCK)으로 하여 단자(CKLO)로부터 칩 외부로 출력하기 위한 버퍼(59)를 구비한다. 이 이상 검출용 클록(WCK)을 MCU(11)에 입력하여 프로그램에 의해 감시하게 함으로써 MCU(11)에 AFE-IC(12)의 동작 이상을 검출시킬 수 있다. 또한, 내부 발진 회로(내부 OSC)(45)에 의해 생성된 클록 신호를 이상 검출용 클록(WCK)으로 하여 칩 외부에 출력하도록 구성해도 된다.

다음에, 도 1에 도시하는 가스 풍로 전자 제어 장치에 있어서, 이그니션 스위치(28)가 온 조작된 경우에 있어서의 마스터 IC로서의 마이크로컴퓨터(MCU)(11)와 슬레이브 IC로서의 아날로그 프론트 엔드 IC(AFE-IC)(12)에 의한 점화 스위치 처리의 수순을 도 4의 플로우차트를 사용하여 설명한다. 도 4 중 (A)는 MCU(11)의 플로우차트, (B)는 AFE-IC(12)의 플로우차트이다.

이그니션 스위치(28)가 온 조작되어, 마이크로컴퓨터(MCU)(11)에 이그니션 스위치(28)의 온 신호가 입력되면 도 4에 도시하는 점화 스위치 처리가 개시되어, 우선 MCU(11)로부터 AFE-IC(12)에 초기 설정을 지령하는 설정 지령(커맨드 코드)이 송신되고, AFE-IC(12)에 의해 초기 설정 처리가 실행된다(스텝 S11, S21). 또한, 이 초기 설정 처리의 구체적인 내용에 대해서는, 도 4를 사용하여 상세하게 설명한다.

초기 설정이 종료되면, MCU(11)는 AFE-IC(12)에 대하여 시퀀서를 기동시키는 기동 지령을 송신하고, AFE-IC(12)는 기동 지령을 수신하여 시퀀서의 기동 처리를 행한다(스텝 S12, S22). 이것에 의해, 와치독용 클록(WDP)의 이상을 판정하는 이상 감시가 개시된다. 그 후, MCU(11)는, 예를 들면, AFE-IC(12) 내의 스테이터스 레지스터를 읽어들임으로써 착화가 성공했는지 아닌지 판정하고(스텝 S13), 착화에 성공했다(Yes)고 판정하면 슬립 상태로 이행한다.

한편, AFE-IC(12)는 시퀀서 기동 지령의 수신, 기동 처리(스텝 S22)가 종료하면, 이그니터(27)에 전류를 흘리는 전류 스위치·트랜지스터(13)를 온 시켜 이그니터(27)에 의한 방전을 개시(스텝 S23)한 후, 스위치 회로(16)의 트랜지스터(TR1)를 온 시켜 안전 밸브(24)를 개방하여 가스의 공급을 개시한다(스텝 S24).

계속해서, 열전대(25)의 기전력을 읽어들여 불꽃을 검출했는지 판정한다(스텝 S25). 그리고, 불꽃을 검출한 경우에는 착화에 성공했다고 판단하여 이그니터(27)의 방전을 정지하고(스텝 S26), 불꽃을 검출하지 못한 경우에는 안전 밸브(24)를 차단하는 이상 처리(스텝 S30)를 실행한다.

또한, 스텝 S26에서 이그니터(27)의 방전을 정지한 후는 스텝 S27로 진행되어, 전지 전압이 설정값 이상인지 판정하고, 설정값 이상이 아닌 경우에는 안전 밸브(24)를 차단하는 이상 처리(스텝 S30)를 실행한다. 전지 전압이 설정값 이상인 경우에는, 스텝 S28로 진행되고, 서미스터(26)의 검출 전압을 읽어들여 설정값 이상인지 판정하고, 설정값 이상이 아닌 경우에는 안전 밸브(24)를 차단하는 이상 처리(스텝 S30)을 실행한다. 그리고, 서미스터(26)의 검출 전압을 읽어들여 설정값 이상인 경우에는, 스텝 S29로 진행되고, 열전대(25)의 기전력을 읽어들여 불꽃을 검출했는지 즉 풍로 버너(21)가 꺼져 있지 않은지 판정하고, 불꽃을 검출하지 못한 경우에는 안전 밸브(24)를 차단하는 이상 처리(스텝 S30)를 실행한다. 불꽃을 검출한 경우에는, 스텝 S27로 되돌아와 상기 처리를 반복한다.

다음에, 마스터 IC(MCU(11))와 슬레이브 IC(AFE-IC(12))의 각각에 있어서의 초기 설정 처리(스텝 S11, S21)의 구체적인 수순을 도 5의 플로우차트를 사용하여 설명한다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 초기 설정 처리가 개시되면, 우선 MCU(11)는 범용 포트(입출력 포트)의 초기 설정을 행함과 아울러, AFE-IC(12)에, 이상 감시용 클록 출력의 유효/무효, 인터럽트 출력의 유효/무효, 이그니터 제어 출력의 유효/무효, 버저 제어 출력의 유효/무효 등 AFE-IC의 범용 포트의 초기 설정을 지령하는 설정 지령(커맨드 코드)을 송신하고, AFE-IC(12)에 의해 수신되어 포트의 설정이 행해진다(스텝 S31, S41).

계속해서, MCU(11)에서는 와치독용 클록(WDP)의 생성, 출력이 개시되고(스텝 S32), AFE-IC(12)에서는 이상 감시용 클록(WCK)의 생성, 출력이 개시된다(스텝 S42). 그 후, MCU(11)로부터 AFE-IC(12)에 와치독 회로(46)의 초기 설정을 지령하는 설정 명령이 송신되고, AFE-IC(12)에 의해 수신되어, 설정이 행해지고(스텝 S33, S43), MCU(11)에서는 AFE-IC(12)로부터의 이상 감시용 클록(WCK)의 감시가 개시된다(스텝 S34).

다음에 MCU(11)로부터 AFE-IC(12)에 AD 변환 회로(36)의 초기 설정을 지령하는 설정 명령이 송신되고, AFE-IC(12)에 의해 수신되어, 설정이 행해진다(스텝 S35, S44).

그 후, MCU(11)로부터 AFE-IC(12)로 서미스터 스위치 회로(35)의 초기 설정을 지령하는 설정 명령이 송신되고, AFE-IC(12)에 의해 수신되어, 설정이 행해진다(스텝 S36, S45). 또한 MCU(11)로부터 AFE-IC(12)에 전원 전압 검지 회로(31)의 초기 설정을 지령하는 설정 명령, 와치독 회로(46)의 레지스터(54A, 54B)에 판정값의 설정을 지령하는 설정 명령이 송신되고(스텝 S37, S38), AFE-IC(12)에 의해 수신되어, 설정이 행해진다(스텝 S46, S47).

(변형예)

다음에 상기 실시형태의 가스 풍로 전자 제어 장치의 변형예에 대하여, 도 6 및 도 7을 사용하여 설명한다. 이 중, 도 6은 제1 변형예를, 도 7은 제2 변형예를 나타내는 것으로, 동일 혹은 상당하는 부품이나 회로에는 동일한 부호를 붙이고 중복된 설명은 생략한다.

제1 변형예는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 안전 밸브(24)를 동작시키는 직렬의 트랜지스터(TR1, TR2)로 이루어지는 스위치 회로(16)를 사용하는 대신에, 트랜지스터(TR1)와 OR 게이트(G1)에 의해 스위치 회로(16)를 구성하고, OR 게이트(G1)의 입력 단자에 MCU(11)와 AFE-IC(12)로부터의 신호를 입력하도록 구성한 것이다. MCU(11)와 AFEIC(12)의 기능은 도 1의 것과 동일하다.

또한, 도 6에 있어서의 OR 게이트(G1)는, 예를 들면, 캐소드 단자끼리를 결합한 2개의 다이오드로 이루어지는 다이오드 OR 회로로 구성할 수 있고, 도 1의 스위치 회로(16)에 비해 구성 소자수를 절감할 수 있다.

제2 변형예는, 도 7에 도시하는 바와 같이, MCU(11)와 AFE-IC(12)를 1개의 패키지(PK) 내에 밀봉하여 1개의 반도체 디바이스로서 구성한 것이다. 또한, MCU(11)와 AFE-IC(12)의 회로를 1개의 반도체칩 위에 형성하여, 1개의 시스템 LSI로서 구성하도록 해도 된다.

도 8에는, 본 발명에 따른 가스 풍로 전자 제어 장치의 제2 실시형태가 도시되어 있다.

이 실시형태는 전자 제어 장치가 3개의 IC로 구성되어 있는 것에 적용한 것이며, 이러한 구성의 구체예로서는, 예를 들면, MCU(11)와 AFE-IC(12)와 전원 제어 IC(61)를 갖는 제어 장치를 생각할 수 있다.

이러한 제어 장치에서는, 도 8(a)에 도시하는 바와 같이, MCU(11)의 2개의 범용 I/O 포트로부터 와치독 클록(WDP1, WDP2)을 출력하고, AFE-IC(12)와 전원 제어 IC(61)에 각각 입력하여 칩 내부의 와치독 회로(W/D)에서 감시함과 아울러, AFE-IC(12)와 전원 제어 IC(61)로부터 이상 감시용 클록(WCK)을 각각 출력시켜 MCU(11)에 입력하여 감시한다.

또한, 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, MCU(11)의 범용 I/O 포트로부터 와치독 클록(WDP1)을 출력하여 AFE-IC(12)에 입력하고, AFE-IC(12)로부터 이상 감시용 클록(WCK1)을 출력하여 전원 제어 IC(61)에 입력하고, 전원 제어 IC(61)로부터 이상 감시용 클록(WCK2)을 출력하여 MCU(11)에 입력하여 서로 감시하도록 구성해도 된다. 동일한 개념으로, 전자 제어 장치가 4개 이상의 IC로 구성되어 있는 것에도 적용할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, W/D 카운터 회로(53)에 의해 계수된 값과 레지스터(54A, 54B)에 설정되어 있는 판정값(최대값 및 최소값)을 비교하는 2개의 비교 회로(55A, 55B)를 설치한 것을 제시했지만, 이 레지스터 및 비교 회로는 일방만 설치하도록 해도 된다. 또한, 상기 실시예에서는, W/D 카운터 회로(53)에 의해 계수된 값과 레지스터(54A, 54B)에 설정되어 있는 판정값(최대값) 및 판정값(최소값)을 비교하는 예를 들었지만, 레지스터에 설정되어 있는 값이 아니고, 고정값으로서 미리 설정한 판정값과 비교해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 와치독 회로(46)에 있어서 MCU로부터의 와치독용 클록(WDP)의 주파수에 기초하여 이상의 유무를 판정하고 있지만, WDP의 주기를 시간을 계측하여 주기의 길이에 기초하여 이상의 유무를 판정하도록 해도 된다.

또한, 전술한 바와 같이, AFE-IC(12)는 마이크로컴퓨터(11)와의 사이에서 시리얼 데이터 통신을 행하는 시리얼 인터페이스 회로(39)와, 이 시리얼 인터페이스 회로(39)의 클록 신호를 생성하는 발진 회로(40)를 구비하고, 발진 회로(40)에는, 외장형의 발진자(18)가 접속되어 있다. 또한, AFE-IC(12)는 칩의 내부 회로를 소정의 순서로 동작시키는 시퀀서(41)와, 시퀀서(41)의 지령 코드 및 AD 변환 회로(36)로부터의 디지털 코드에 따라 내부 제어 신호를 생성하는 컨트롤 로직(42)과, 발진 회로(40)로부터의 클록 신호에 의해 시간 측정 동작을 행하는 타이머 회로(43)와, 안전 밸브(24)를 작동시키는 신호를 생성하는 안전 밸브 제어 회로(44)를 구비하고 있어, AFIC(12)의 시퀀서 동작에 의한 자립한 이상 감시 동작을 행하지만, 본 구성의 AFE-IC(12)는 매뉴얼 동작에 의한 마이크로컴퓨터(11)로부터의 지령에 의한 이상 감시 동작을 행하는 것도 가능하다.

또한, 상기 실시형태에서는 주로 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 그 배경이 된 이용분야인 가스 풍로의 전자 제어 장치에 적용한 경우를 설명했지만, 본 발명은 그것에 한정되는 것은 아니고, 식품 재료를 조리하는 레인지 등 노이즈가 발생하기 쉬운 기기의 전자 제어 시스템이나 차량탑재용의 엔진 제어 시스템 등에 이용할 수 있다.

11…마이크로컴퓨터(MCU)
12…아날로그 프론트 엔드 IC(AFE-IC)
13…전류 스위치·트랜지스터
14…버저
15…드라이버 회로
16…트랜지스터·스위치 회로
20…가스 풍로
21…풍로 버너
23…화력 조정용의 전자 밸브
24…안전밸브
25…열전대
26…서미스터
27…점화용의 이그니터
28…이그니션 스위치
45…내부 발진 회로
46…와치독 회로

Claims (5)

1. 복수개의 반도체 집적 회로 장치를 구비하고, 제어 대상의 기기에 대한 제어 신호를 생성하여 출력하는 전자 제어 장치로서,
   상기 복수개의 반도체 집적 회로 장치의 각각은 소정 주파수의 클록 신호를 출력하는 기능 및 다른 반도체 집적 회로 장치로부터 입력되는 상기 클록 신호의 주파수 혹은 주기를 판정하는 기능을 갖고,
   상기 복수개의 반도체 집적 회로 장치는 다른 반도체 집적 회로 장치로부터 입력되는 상기 클록 신호를 상호 감시하도록 구성되어 있고,
   상기 복수개의 반도체 집적 회로 장치 중 하나는 마이크로컴퓨터이며, 당해 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 소정 주파수의 클록 신호는 와치독 기능에 의해 생성되고,
   상기 마이크로컴퓨터를 제외한 반도체 집적 회로 장치는 소정 주파수의 클록 신호를 생성하는 제1 발진 회로를 구비하고, 상기 제1 발진 회로에 의해 생성된 발진 신호에 기초하는 클록 신호를 이상 감시용의 클록 신호로서 출력하도록 구성되어 있고,
   상기 마이크로컴퓨터를 제외한 반도체 집적 회로 장치는
   발진자를 사용하지 않고 소정 주파수의 클록 신호를 생성하는 제2 발진 회로와, 다른 반도체 집적 회로 장치로부터 입력되는 클록 신호의 수를 계수 가능한 카운터 회로와, 당해 카운터 회로에 의해 계수된 값과 소정의 판정값을 비교하는 비교 회로를 구비하고,
   상기 카운터 회로는 상기 제2 발진 회로에 생성된 클록 신호에 근거하여 계수 동작되고,
   상기 비교 회로는 당해 카운터 회로에 의해 계수된 값이 상기 소정의 판정값을 초과한 경우에 이상 신호를 출력하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
2. 제1항에 기재된 전자 제어 장치와, 가스 버너와, 당해 가스 버너에 배열 설치되어 가스를 착화시키기 위한 착화 수단과, 상기 가스 버너에 접속된 가스관의 도중에 설치된 가스 조정 밸브 및 전자 밸브와, 상기 전자 밸브에의 통전을 온, 오프하기 위한 스위치 회로를 구비하고,
   상기 이상 신호 및 상기 마이크로컴퓨터의 와치독 기능에 의해 검출되어 생성된 이상 신호에 의해 상기 스위치 회로가 제어되어, 어느 하나의 이상 신호가 출력된 경우에 상기 전자 밸브를 닫도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 풍로.
3. 가스 버너에 배열 설치된 착화 수단을 제어하기 위한 신호를 출력하는 출력 단자와,
   다른 반도체 집적 회로 장치로부터 공급되는 클록 신호를 받기 위한 입력 단자와,
   다른 반도체 집적 회로 장치와의 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 통신 회로와,
   발진자를 사용하여 상기 통신 회로의 동작에 필요한 클록 신호를 생성하는 제1 발진 회로와,
   발진자를 사용하지 않고 소정 주파수의 클록 신호를 생성하는 제2 발진 회로와,
   다른 반도체 집적 회로 장치로부터 상기 입력 단자에 입력된 클록 신호의 수를 계수 가능한 카운터 회로와,
   상기 카운터 회로에 의해 계수된 값과 소정의 판정값을 비교하는 비교 회로를 구비하고,
   상기 카운터 회로는 상기 제2 발진 회로에 생성된 클록 신호에 근거하여 계수 동작 되고,
   상기 비교 회로는 당해 카운터 회로에 의해 계수된 값이 상기 소정의 판정값을 초과한 경우에 이상을 나타내는 신호를 출력하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 제어용 반도체 집적 회로 장치.
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