断線検出回路
【課題】断線検出時に負荷に流す電流を負荷のインピーダンスに合わせた適切な電流値とすることができ、断線検出時の負荷の誤動作、及び断線状態、非断線状態の誤検出をより確実に防止し得る構成を提供する。
【解決手段】断線検出回路１は、負荷３のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路と、インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、その検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定する電流レベル決定回路と、負荷３に対し、電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに応じた電流を供給する通電回路と、通電回路により負荷３に対して負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときに、負荷３に印加される電圧の状態に基づいて負荷３が断線状態であるか否かを判定する断線判定回路とを備えている。
【解決手段】断線検出回路１は、負荷３のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路と、インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、その検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定する電流レベル決定回路と、負荷３に対し、電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに応じた電流を供給する通電回路と、通電回路により負荷３に対して負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときに、負荷３に印加される電圧の状態に基づいて負荷３が断線状態であるか否かを判定する断線判定回路とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断線検出回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、負荷の断線（オープン状態）を検出する回路として様々な構成が提案されており、その一例としては、例えば図１２のような構成が考えられている。この図１２の回路では、所定の検出時期に負荷に対して定電流源１０１から一定の電流を流し、この通電時における負荷の一端側の電圧を基準電圧と比較しており、基準電圧を上回っている場合には、負荷がオープン状態であると判断し、基準電圧を下回っている場合には負荷がオープン状態ではないと判断している。なお、図１１の構成では、定電流からの通電タイミングを制御する制御手段、スイッチ素子などは省略して示している。
【０００３】
また、断線検出回路としては、特許文献１、２のようなものも提供されている。
特許文献１で開示される断線誤動作防止回路は、複数の論理回路（１）（２）を有する半導体集積回路内において、論理回路（１）（２）間の断線を検知する断線検知回路（４）と、この断線検知回路（４）の出力によって作動される誤動作防止手段（異常貫通電流防止回路（５））とが設けられている。そして、断線検知回路（４）は、前段論理回路（１）の出力と、後段論理回路（２）の出力との不一致の検出に基づいて作動する構成をなし、誤動作防止手段（異常貫通電流防止回路（５））は、信号線（３）が断線したときに作動して後段の論理回路（２）を流れる貫通電流を消滅させるように機能している。
【０００４】
特許文献２で開示される負荷故障診断回路では、外部制御装置（２）によりスイッチ回路（１１）をオフ状態からオン状態に切り替えたときに直前のオフ状態における第１の論理回路（１６）の出力レベル（一方の出力レベル）を一定時間維持させるディレイ回路（１７）と、このディレイ回路（１７）の出力（Ｅ）と第１の論理回路（１６）の出力レベル（他方の出力（Ｄ））を受けて負荷オープン又は負荷ショートに対応するフォルト信号を発生させる第２の論理回路（１８）とが設けられている。そして、スイッチ回路（１１）をオフ状態に切り換え、このときディレイ回路（１７）により一定時間持続された出力（Ｅ）と第１の論理回路（１６）の他方の出力（Ｄ）とを受けた第２の論理回路（１８）から出力される信号のレベルにより、負荷オープンか否かを判別している。これにより、完全な断線と半断線状態とを正確に検出することを可能としている。
【０００５】
特許文献３には、サーミスタの抵抗値に応じた電圧に基づいて環境温度を検出することにより火災を検知する熱感知器が開示されている。この技術では、検出温度領域毎に異なる電流値の定電流をサーミスタに印加する定電流回路（７）が設けられており、この定電流回路（７）は、環境温度検出時には温度測定範囲を複数の領域に分割した各領域毎にサーミスタの特性が立ったリニアな抵抗領域で検出が可能なように、異なる電流値をサーミスタに印加している。また、サーミスタの断線検出時には、サーミスタの抵抗が立ったリニアな抵抗領域で検出可能でかつ環境温度検出時とは相違する値の電流値をサーミスタに印加するように制御し、この状態のサーミスタの抵抗値に応じた電圧に基づいてサーミスタが断線か否かを判定している。この技術によれば、低温領域と高温領域では特性がリニアではないサーミスタの断線を正確に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１９６６８０号公報
【特許文献２】特開平６−３３１６７７号公報
【特許文献３】特許第３０４３９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のような断線検出回路では、負荷の断線を検出する際に、負荷に対して検出用の電流を流す必要があるが、この電流値が高すぎると、検出時に動作停止状態或いは動作抑制状態とするべき負荷が大きく動作してしまうという問題が生じる。特に、ＬＥＤ等の小電流で動作する負荷（高インピーダンス負荷）では、このような誤動作の問題がより顕著となる。逆に断線検出時に流す電流値が低すぎると、負荷に印加される電圧が低くなりすぎて負荷の断線を正確に検出できなくなる虞がある。このような誤検出の問題は、特にインピーダンスが低い負荷で顕著となる。このような問題があるため、負荷の断線を検出する際には、負荷のインピーダンスに合わせた適切なレベルの電流を流す必要があるが、上述の従来技術は、いずれも負荷のインピーダンスを把握し得る構成ではなく、負荷インピーダンスに合わせた適切な負荷電流を供給し得る構成ではないため、断線検出時の誤動作或いは誤検出の問題を解消することはできなかった。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、負荷等に生じる断線を検出する断線検出回路において、断線検出時に負荷に流す電流を負荷のインピーダンスに合わせた適切な電流値とすることができ、断線検出時の負荷の誤動作、及び断線状態、非断線状態の誤検出をより確実に防止し得る構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、負荷又は負荷に接続された通電路の断線状態を検出する断線検出回路であって、
前記負荷のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路と、
前記インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、その検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定する電流レベル決定回路と、
前記負荷に対し、前記電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに応じた電流を供給する通電回路と、
前記通電回路により前記負荷に対して前記負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときに、前記負荷に印加される電圧の状態に基づいて前記負荷又は前記通電路が断線状態であるか否かを判定する断線判定回路と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、負荷のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路と、インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定する電流レベル決定回路とが設けられている。そして、断線判定回路は、負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときの負荷への印加電圧に基づいて負荷又は通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、断線判定に先立って負荷のインピーダンスを検出することができ、断線検出時には負荷に対して検出されたインピーダンスに合わせた適切な値の電流を供給することができる。特に、負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくしているため、インピーダンスが大きく小電流で動作し易い負荷を断線検出対象とするときには、断線検出の際に供給電流を抑えて負荷を動作させ難くすることができる。逆に、負荷のインピーダンスが小さい場合には供給電流を大きく設定しているため、負荷への印加電圧を高めることができ、このような印加電圧に基づいて断線状態、非断線状態を正確に判定し易くなる。
【００１１】
また、請求項２の発明では、インピーダンス検出回路において、負荷に対して電流を供給可能に構成され且つその供給電流を複数の段階に変化させ得る電流切替部と、電流切替部によって各段階の電流が負荷に供給されたときの負荷に印加される各電圧を基準電圧と比較する比較部と、比較部での比較結果に基づいて負荷のインピーダンスレベルを決定する決定部とが設けられている。
この構成によれば、負荷のインピーダンスレベルが予め設定された複数段階のいずれに該当するかを簡易に判別することができる。
【００１２】
また、請求項３の発明では、インピーダンス検出回路を構成する電流切替部が、通電回路の一部として兼用され、負荷に供給する電流を、電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに対応する段階に切り替え可能とされている。そして、インピーダンス検出回路を構成する比較部は、断線判定回路の一部として兼用され、電流切替部によって負荷インピーダンスに対応した段階の電流が供給されているときに負荷に印加される電圧と基準電圧とを比較するように構成されている。そして、断線判定回路は、比較部による比較結果に基づいて負荷又は通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、インピーダンスを検出するための回路と、断線を判定する回路の要部を兼用することができ、構成の簡素化、小型化を図りやすくなる。
【００１３】
請求項４の発明は、インピーダンス検出回路で検出された負荷インピーダンスの情報を記憶する記憶部が設けられており、通電回路は、断線判定回路による判定に先立って記憶部を参照すると共に当該記憶部に記憶される負荷インピーダンスの情報に対応する電流を負荷に供給している。そして、断線判定回路は、負荷インピーダンスの情報に対応する電流が負荷に供給されているときの負荷に印加される電圧の状態に基づいて負荷又は通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、断線判定に先立って負荷インピーダンスを実測する処理を行い、断線判定時には、直近で実測されたインピーダンス状態に対応する適切なレベルの電流に基づいて断線状態を判定することができる。従って、過剰電流による負荷の誤動作をより抑え易く、且つ適切に保たれた電流に基づいて断線判定をより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る断線検出回路を概略的に例示する回路図である。
【図２】図２は、図１の断線検出回路での負荷インピーダンス検出処理の流れを例示するフローチャートである。
【図３】図３は、図１の断線検出回路での断線検出処理の流れを例示するフローチャートである。
【図４】図４は、図１の断線検出回路において高インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、図１の断線検出回路において低インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る断線検出回路を概略的に例示する回路図である。
【図７】図７は、図６の断線検出回路での負荷インピーダンス検出処理の流れを例示するフローチャートである。
【図８】図８は、図６の断線検出回路での断線検出処理の流れを例示するフローチャートである。
【図９】図９は、図６の断線検出回路において高インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、図６の断線検出回路において低インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、他の実施形態に係る断線検出回路を概略的に例示する回路図である。
【図１２】図１２は、従来の断線検出回路の一例を概略的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[第１実施形態]
以下、本発明の断線検出回路を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る断線検出回路を概略的に例示する回路図である。図２は、図１の断線検出回路での負荷インピーダンス検出処理の流れを例示するフローチャートである。図３は、図１の断線検出回路での断線検出処理の流れを例示するフローチャートである。図４は、図１の断線検出回路において高インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。図５は、図１の断線検出回路において低インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【００１６】
図１に示す断線検出回路１は、ランプ、モータなどからなる車載用の負荷３の断線を検出する回路として構成されている。検出対象となる負荷３は、例えば、電源ＶＢからの通電ラインに設けられ、スイッチ素子Ｍ１がオン動作したときに駆動電流が供給されて駆動し、スイッチ素子Ｍ１がオフ動作したときに駆動電流が遮断されて停止するように構成されている。なお、図１の例では、スイッチ素子Ｍ１がＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されており、ソースが負荷３の一端側に接続され、負荷３の他端側は接地されている。また、スイッチ素子Ｍ１のドレインは電源ＶＢに接続され、ゲートには負荷駆動部５からの制御信号が入力されるようになっている。この構成では、負荷駆動部５がスイッチ素子Ｍ１に対するＨレベル信号（オン信号）及びＬレベル信号（オフ信号）を制御する駆動ドライバとして構成されており、負荷駆動部５からスイッチ素子Ｍ１のゲートにＨレベル信号が入力されたときに負荷３が通電状態となって駆動し、スイッチ素子Ｍ１のゲートにＬレベル信号が入力されたときに負荷３が非通電状態となって動作が停止するようになっている。
【００１７】
断線検出回路１は、このような負荷３の断線を検出可能とされており、主として、比較部７、記憶部９、通電部１０、制御部２０を備えている。そして、負荷３の通電時に印加される電圧に基づいて負荷３又は負荷３に接続される通電路の断線（即ち、負荷電流が流れる経路の断線）を検出するように構成されている。
【００１８】
通電部１０は、定電流源１１と、ＮＰＮバイポーラトランジスタとして構成されるトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースを共通接続し、且つこれらベースをトランジスタＴｒ１のコレクタに接続してなる第１のカレントミラー回路と、ＰＮＰバイポーラトランジスタとして構成されるトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のベースを共通接続し、且つこれらベースをトランジスタＴｒ３のコレクタに接続してなる第２のカレントミラー回路とを備えている。第１のカレントミラー回路において、トランジスタＴｒ１のエミッタは接地されている。また、第２のカレントミラー回路において、トランジスタＴｒ４のコレクタは、スイッチ素子Ｍ２を介して接地されている。スイッチ素子Ｍ２は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されており、ソースが接地され、ドレインがトランジスタＴｒ４のコレクタに接続されている。そして、スイッチ素子Ｍ２のゲートには、ＭＯＳ制御信号出力部２１からの制御信号が入力されるようになっている。また、トランジスタＴｒ２のエミッタ側には、アナログスイッチＳＷ１、ＳＷ２が並列に接続されている。アナログスイッチＳＷ１は、抵抗Ｒ１を通る第１導通路の通電及び非通電を切り替えるように機能している。またスイッチＳＷ２は、抵抗Ｒ１を通る第１導通路と並列に構成された第２導通路の通電及び非通電を切り替えるように機能している。抵抗Ｒ１の一端側及びスイッチＳＷ２の一端側には、抵抗Ｒ２の一端側が接続され、抵抗Ｒ２の他端側は接地されている。この構成では、スイッチＳＷ１がオン状態とされ、スイッチＳＷ２がオフ状態とされたときに、直列の抵抗Ｒ１、Ｒ２を流れるように電流Ｉａが流れ、スイッチＳＷ１がオフ状態とされ、スイッチＳＷ２がオン状態とされたときには、抵抗Ｒ１には電流が流れず、抵抗Ｒ２のみに電流Ｉｂが流れるように構成されている。抵抗Ｒ１側の第１通電路に電流Ｉａが流れるとき（第１の切り替え状態のとき）には、抵抗Ｒ１，Ｒ２を経由して電流が流れるため、第２通電路側のみに電流Ｉｂが流れるとき（第２の切り替え状態のとき）と比較してトランジスタＴｒ２のコレクタ電流は相対的に小さくなり、負荷３に流れる電流も相対的に小さくなる。逆に、スイッチＳＷ２側の第２通電路に電流Ｉｂが流れるとき（第２の切り替え状態のとき）には、抵抗Ｒ２のみを経由して電流が流れるため、第１通電路側に電流Ｉａが流れるとき（第１の切り替え状態のとき）と比較してトランジスタＴｒ１のコレクタ電流は、相対的に大きくなり、負荷３に流れる電流も相対的に大きくなる。
【００１９】
制御部２０は、ＭＯＳ制御信号出力部２１、アナログスイッチ切替部２２、記憶部９を有しており、断線検出回路１を全体的に制御するように機能している。ＭＯＳ制御信号出力部２１は、スイッチ素子Ｍ１にオン信号（Ｈレベル信号）又はオフ信号（Ｌレベル信号）を与えるように機能している。アナログスイッチ切替部２２は、動作時にはアナログスイッチＳＷ１又はアナログスイッチＳＷ２を択一的にオン状態とし、非動作時にはアナログスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフ状態とするように機能している。記憶部９は、公知の半導体メモリとして構成されており、断線検出回路１での検出結果（負荷インピーダンスの検出結果や負荷３の断線判定結果）等を記憶するように構成されている。なお、制御部２０は、マイコンなどの単一の制御回路がこれらＭＯＳ制御信号出力部２１、アナログスイッチ切替部２２として機能していてもよく、これらＭＯＳ制御信号出力部２１、アナログスイッチ切替部２２、記憶部９がそれぞれ別々の回路として構成されていてもよい。
【００２０】
比較部７は、負荷３の一端側の電圧を所定の基準電圧と比較するコンパレータと構成されており、負荷３の一端側の電圧（負荷３に印加される電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回る場合には出力端子（ｏｕｔ）からＬレベル信号を出力し、負荷３の一端側の電圧（負荷３に印加される電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+以下の場合には、出力端子（ｏｕｔ）からＨレベル信号を出力するように構成されている。
【００２１】
次に、断線検出回路１で行われる負荷インピーダンス検出処理及び断線検出処理について説明する。
図１に示す負荷インピーダンス検出処理は、例えば工場出荷時やメンテナンス時などにおいて所定条件（例えばユーザによる指示操作や他の開始条件の成立等）をトリガとして行われる処理である。この処理では、まず、ＭＯＳ制御信号出力部２１によりスイッチ素子Ｍ２をオン状態に切り換え、アナログスイッチ切替部２２によりアナログスイッチＳＷ１をオン状態とすると共にアナログスイッチＳＷ２をオフ状態に切り替える処理を行い、定電流源１１から電流を流す。なお、スイッチ素子Ｍ１はオフ状態で維持される。このとき、負荷３には、上述の第２の切り替え状態のとき（即ち、アナログスイッチＳＷ２がオン状態とされ、アナログスイッチＳＷ１がオフ状態とされるとき）よりも小さな電流が流れることになる。
【００２２】
そして、このように負荷３に電流を流した状態で、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）と基準電圧Ｖin+とを比較し、比較部７（比較器）の出力がＨレベルであるかＬレベルであるかを確認することで、いずれの電圧が高いかを判定する。負荷３のインピーダンスが大きい場合、負荷３に流れる電流が小さくても負荷３に印加される電圧が高くなるため、比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも高い場合（即ち、Ｓ１でスイッチＳＷ１をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７の出力がＬレベルに変化した場合）には、負荷３のインピーダンスが大きいものとしてインピーダンスレベルを「１」に設定する（図４の負荷インピーダンス検出期間を参照）。逆に、比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも低い場合には（即ち、Ｓ１でスイッチＳＷ１をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７からＨレベルの出力が維持されている場合）、負荷３のインピーダンスが小さいものとしてインピーダンスレベルを「２」に設定する（図５の負荷インピーダンス検出期間を参照）。そして、このように決められたインピーダンスレベルを記憶部９に記憶する（Ｓ５）。
【００２３】
なお、本実施形態では、比較部７、通電部１０、制御部２０が「インピーダンス検出回路」の一例に相当し、負荷３のインピーダンスを検出するように機能する。また、通電部１０及び制御部２０は、「電流切替部」の一例に相当し、負荷３に対して電流を供給可能に構成され且つその供給電流を複数の段階に変化させるように機能している。比較部７は、「比較部」の一例に相当し、電流切替部によって各段階の電流が負荷に供給されたときの負荷に印加される各電圧Ｖin-を基準電圧Ｖin+と比較するように機能する。また、制御部２０は、「決定部」の一例に相当し、比較部７での比較結果に基づいて負荷３のインピーダンスレベルを決定するように機能する。
【００２４】
次に、断線検出処理について説明する。
図３に示す断線検出処理は、断線検出回路１を搭載した製品の実際の使用時において所定の検出条件成立時に、スイッチ素子Ｍ１をオフ状態に切り替えて行われる。この処理は、制御部２０によって行われ、まず、記憶部９に記憶されるインピーダンスレベルを参照する処理を行う（Ｓ１１）。Ｓ１１、Ｓ１２の処理では、断線判定回路による断線判定（即ち、Ｓ１４又はＳ１５での判定）に先立って、負荷インピーダンス検出処理（図２）のＳ３〜Ｓ５で検出、記憶された負荷インピーダンスの情報（インピーダンスレベル）を記憶部９から読み出し、記憶部９に記憶される負荷インピーダンスの情報に対応する電流を負荷に供給している。具体的には、記憶部９において負荷インピーダンスが「１」と記憶される場合、図２の処理で負荷３のインピーダンスが大きいと判定されているため、このような場合には、スイッチＳＷ１をオン状態とすると共にスイッチＳＷ２をオフ状態とし、負荷３に対して相対的に小さい電流を流して検出を開始する（Ｓ１２）。逆に、記憶部９において負荷インピーダンスが「２」と記憶される場合、図２の処理で負荷３のインピーダンスが小さいと判定されているため、このような場合には、スイッチＳＷ２をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１をオフ状態とし、負荷３に対して相対的に大きい電流を流して検出を開始する（Ｓ１２）。
【００２５】
そして、このように記憶部９に記憶されたインピーダンスレベル（負荷インピーダンスの情報）に対応する電流が負荷３に供給されているときの負荷３に印加される電圧の状態に基づいて負荷３又は負荷３に接続される通電路が断線状態であるか否かを判定する。例えば、図４のように負荷インピーダンス検出期間Ｔ１においてインピーダンスレベルが「１」と判定された場合、その後に到来する所定の負荷オープン検出期間Ｔ２、Ｔ３（断線検出期間）等においてスイッチＳＷ１をオン状態とすると共にスイッチＳＷ２をオフ状態として負荷３に対して相対的に小さい電流を流し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったか否かを判断する。図４の期間Ｔ３のように比較部７の出力がＬレベルに変化し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったと判定される場合には、負荷３がオープン状態（負荷断線状態）であると判断する。また、図４の期間Ｔ２のように比較部７の出力がＨレベルで維持され、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+以下であると判定される場合には、負荷３はオープン状態でない（非断線状態）と判断する。
【００２６】
また、図５のように負荷インピーダンス検出期間Ｔ４においてインピーダンスレベルが「２」と判定された場合、その後に到来する所定の負荷オープン検出期間Ｔ５、Ｔ６（断線検出期間）等においてスイッチＳＷ２をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１をオフ状態として負荷３に対して相対的に大きい電流を流し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったか否かを判断する。図５の期間Ｔ６のように比較部７の出力がＬレベルに変化し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったと判定される場合には、負荷３がオープン状態（負荷断線状態）であると判断する。また、図５の期間Ｔ５のように比較部７の出力がＨレベルで維持され、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+以下であると判定される場合には、負荷３はオープン状態でない（非断線状態）と判断する。
【００２７】
なお、図４、図５のいずれの場合でも、負荷３がオープン状態と判断された場合には、所定のエラー処理を行うようにすればよく、例えば、負荷３がオープン状態である旨の情報を記憶部９に書き込むようにしてもよく、負荷３がオープン状態である旨の情報を図示しない外部装置９に出力するようにしてもよい。或いはその他の対応処理（所定の保護動作等）を行うようにしてもよい。
【００２８】
本実施形態では、制御部２０が「電流レベル決定回路」の一例に相当し、インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、その検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定するように機能する。また、通電部１０及び制御部２０が「通電回路」の一例に相当し、負荷３に対し、電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに応じた電流を供給するように機能する。また、比較部７、通電部１０、制御部２０が「断線判定回路」の一例に相当し、通電回路により負荷３に対して負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときに、負荷３に印加される電圧の状態に基づいて負荷３又は負荷３が介在する通電路が断線状態であるか否かを判定するように機能する。
【００２９】
（第１実施形態の主な効果）
図１等に示す断線検出回路１では、負荷３のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路と、インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定する電流レベル決定回路とが設けられている。そして、断線判定回路は、負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときの負荷３への印加電圧に基づいて負荷３又は負荷３の通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、断線判定に先立って負荷３のインピーダンスを検出することができ、断線検出時には負荷３に対して検出されたインピーダンスに合わせた適切な値の電流を供給することができる。特に、負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくしているため、インピーダンスが大きく小電流で動作し易い負荷を断線検出対象とするときには、断線検出の際に供給電流を抑えて負荷３を動作させ難くすることができる。逆に、負荷３のインピーダンスが小さい場合には供給電流を大きく設定しているため、負荷３への印加電圧を高めることができ、このような印加電圧に基づいて断線状態、非断線状態を正確に判定し易くなる。
【００３０】
また、インピーダンス検出回路には、負荷３に対して電流を供給可能に構成され且つその供給電流を複数の段階に変化させ得る電流切替部と、電流切替部によって各段階の電流が負荷３に供給されたときの負荷３に印加される各電圧Ｖin-を基準電圧Ｖin+と比較する比較部７と、比較部７での比較結果に基づいて負荷３のインピーダンスレベルを決定する決定部とが設けられている。
この構成によれば、負荷３のインピーダンスレベルが予め設定された複数段階のいずれに該当するかを簡易に判別することができる。
【００３１】
また、インピーダンス検出回路を構成する電流切替部が、通電回路の一部として兼用され、負荷３に供給する電流を、電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに対応する段階に切り替え可能とされている。そして、インピーダンス検出回路を構成する比較部７は、断線判定回路の一部として兼用され、電流切替部によって負荷インピーダンスに対応した段階の電流が供給されているときに負荷３に印加される電圧と基準電圧とを比較するように構成されている。そして、断線判定回路は、比較部７による比較結果に基づいて負荷３又は通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、インピーダンスを検出するための回路と、断線を判定する回路の要部を兼用することができ、構成の簡素化、小型化を図りやすくなる。
【００３２】
また、インピーダンス検出回路で検出された負荷インピーダンスの情報を記憶する記憶部９が設けられており、通電回路は、断線判定回路による判定に先立って記憶部９を参照すると共に当該記憶部９に記憶される負荷インピーダンスの情報に対応する電流を負荷３に供給している。そして、断線判定回路は、負荷インピーダンスの情報に対応する電流が負荷３に供給されているときの負荷３に印加される電圧の状態に基づいて負荷３又は通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、断線判定に先立って負荷インピーダンスの状態を実測することができ、断線判定時には、直近で実測されたインピーダンス状態に対応する適切なレベルの電流に基づいて断線状態を判定することができる。従って、過剰電流による負荷３の誤動作をより抑え易く、且つ適切に保たれた電流に基づいて断線判定をより正確に行うことができる。
【００３３】
［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る断線検出回路を概略的に例示する回路図である。図７は、図６の断線検出回路での負荷インピーダンス検出処理の流れを例示するフローチャートである。図８は、図６の断線検出回路での断線検出処理の流れを例示するフローチャートである。図９は、図６の断線検出回路において高インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。図１０は、図６の断線検出回路において低インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【００３４】
第１実施形態では、トランジスタＴｒ２のエミッタ側に接続される通電路を２つの通電路に分岐させていたが、第２実施形態では、トランジスタＴｒ２のエミッタ側に接続される通電路を３つに分岐させ、いずれかの通電路を選択可能としている。また、図２のインピーダンス検出処理を図７のような流れに変更し、図３の断線検出処理を図８の流れに変更している。なお、これら以外の第１実施形態と同様の点については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３５】
本実施形態に係る断線検出回路１では、図７のような流れで負荷インピーダンス検出処理が行われ、まず、ＭＯＳ制御信号出力部２１によりスイッチ素子Ｍ２をオン状態に切り換え、アナログスイッチ切替部２２によりアナログスイッチＳＷ１（以下、スイッチＳＷ１ともいう）をオン状態とすると共にアナログスイッチＳＷ２、ＳＷ３（以下、それぞれをスイッチＳＷ２、ＳＷ３ともいう）をオフ状態に切り替える処理を行い、定電流源１１から電流を流す。なお、スイッチ素子Ｍ１はオフ状態で維持される。このとき、図６のようにスイッチＳＷ２，ＳＷ３を通らずにスイッチＳＷ１を通る経路で電流Ｉｃが流れ、負荷３には、３段階に切り替え可能な断線検出時の負荷電流のうち、最も小さな電流が流れることになる（Ｓ２１）
【００３６】
そして、このように負荷３に電流を流した状態で、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）と基準電圧Ｖin+とを比較し、比較部７（比較器）の出力がＨレベルであるかＬレベルであるかを確認することで、いずれの電圧が高いかを判定する。負荷３のインピーダンスが相当大きい場合、負荷３に流れる電流が相当小さくても負荷３に印加される電圧が高くなるため、比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも高い場合（即ち、Ｓ２１でスイッチＳＷ１をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７の出力がＬレベルに変化した場合）には、負荷３のインピーダンスが相当大きいものとしてＳ２７にてインピーダンスレベルを「１」に設定する（図９の負荷インピーダンス検出期間Ｔ２１を参照）。逆に、比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも低い場合には（即ち、Ｓ２１でスイッチＳＷ１をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７からＨレベルの出力が維持されている場合）には、Ｓ２３においてアナログスイッチの切り替え処理を行う。
【００３７】
Ｓ２３では、アナログスイッチ切替部２２によりアナログスイッチＳＷ２をオン状態とすると共にアナログスイッチＳＷ１、ＳＷ３をオフ状態に切り替える処理を行い、定電流源１１から電流を流す。このとき、図６のようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３を通らずにスイッチＳＷ２を通る経路で電流Ｉｄが流れ、３段階に切り替え可能な断線検出時の負荷電流のうち中程度の電流が流れる。そして、このように負荷３に電流を流した状態で、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）と基準電圧Ｖin+とを比較し、比較部７（比較器）の出力がＨレベルであるかＬレベルであるかを確認することで、いずれの電圧が高いかを判定する。このとき比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも高い場合（即ち、Ｓ２３でスイッチＳＷ２をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７の出力がＬレベルに変化した場合）には、負荷３のインピーダンスが中程度であるとしてＳ２６にてインピーダンスレベルを「２」に設定する。逆に、比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも低い場合（即ち、Ｓ２３でスイッチＳＷ２をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７からＨレベルの出力が維持されている場合）には、負荷３のインピーダンスが小さいものとしてＳ２５にてインピーダンスレベルを「３」に設定する（図１０の負荷インピーダンス検出期間Ｔ２５を参照）。そして、このように決められたインピーダンスレベルを記憶部９に記憶する（Ｓ２８）。
【００３８】
次に、断線検出処理について説明する。
本実施形態では図８のような流れで断線検出処理が行われ、まず、記憶部９に記憶されるインピーダンスレベルを参照する処理を行う（Ｓ３１）。このＳ３１の処理では、記憶部９に負荷インピーダンスが「１」と記憶される場合、図７の処理で負荷３のインピーダンスが大きいと判定されているため、このような場合には、スイッチＳＷ１をオン状態とすると共にスイッチＳＷ２、ＳＷ３をオフ状態とし、負荷３に対して相対的に小さい電流を流して検出を開始する（Ｓ３１、Ｓ３２）。また、記憶部９において負荷インピーダンスが「２」と記憶される場合、図７の処理で負荷３のインピーダンスが中程度と判定されているため、このような場合には、スイッチＳＷ２をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１、ＳＷ３をオフ状態とし、負荷３に対して中程度の電流を流して検出を開始する（Ｓ３１、Ｓ３２）。また、記憶部９において負荷インピーダンスが「３」と記憶される場合、図７の処理で負荷３のインピーダンスが小さいと判定されているため、このような場合には、スイッチＳＷ３をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフ状態とし、負荷３に対して相対的に大きい電流を流して検出を開始する（Ｓ３１、Ｓ３２）。
【００３９】
そして、このように記憶部９に記憶されたインピーダンスレベル（負荷インピーダンスの情報）に対応する電流が負荷３に供給されているときの負荷３に印加される電圧の状態に基づいて負荷３又は負荷３に接続される通電路が断線状態であるか否かを判定する。例えば、図９のように負荷インピーダンス検出期間Ｔ２１においてインピーダンスレベルが「１」と判定された場合、その後に到来する所定の負荷オープン検出期間Ｔ２２、Ｔ２３（断線検出期間）等においてスイッチＳＷ１をオン状態とすると共にスイッチＳＷ２、ＳＷ３をオフ状態として負荷３に対して相対的に小さい電流を流し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったか否かを判断する。図９の期間Ｔ２３のように比較部７の出力がＬレベルに変化し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったと判定される場合には、負荷３がオープン状態（負荷断線状態）であると判断する。また、図９の期間Ｔ２２のように比較部７の出力がＨレベルで維持され、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+以下であると判定される場合には、負荷３はオープン状態でない（非断線状態）と判断する。
【００４０】
また、図１０のように負荷インピーダンス検出期間Ｔ２５においてインピーダンスレベルが「３」と判定された場合、その後に到来する所定の負荷オープン検出期間Ｔ２６、Ｔ２７（断線検出期間）等においてスイッチＳＷ３をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフ状態として負荷３に対して相対的に大きい電流を流し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったか否かを判断する。図１０の期間Ｔ２７のように比較部７の出力がＬレベルに変化し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったと判定される場合には、負荷３がオープン状態（負荷断線状態）であると判断する。また、図１０の期間Ｔ２６のように比較部７の出力がＨレベルで維持され、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+以下であると判定される場合には、負荷３はオープン状態でない（非断線状態）と判断する。なお、図９、図１０では、インピーダンスレベルが「１」「３」の場合を例示したが、インピーダンスレベルが「２」の場合も同様であり、この場合、その後に到来する所定の負荷オープン検出期間（断線検出期間）においてスイッチＳＷ２をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１、ＳＷ３をオフ状態として負荷３に対して相対的に大きい電流を流し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったか否かを判断することになる。そして、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったと判定される場合には、負荷３がオープン状態（負荷断線状態）であると判断し、そうでない場合には、負荷３がオープン状態でない（非断線状態）と判断することになる。
【００４１】
［他の実施形態]
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４２】
第１実施形態では、インピーダンス検出回路と断線判定回路において共通の比較部が設けられ、且つ通電回路の要部が兼用された例を示したが、本発明はこのような構成に限られるものではなく、例えば図１１のような構成であってもよい。
図１１の断線検出回路２００では、インピーダンス検出時に負荷３に定電流を流す定電流源２１１が設けられている。なお、定電流源２１１は、図示しないスイッチ手段によって定電流を流すタイミングを制御可能とされている。また、負荷３の一端側の電圧（印加電圧）は、コンパレータとして構成される比較部２０７の負側の入力端子に入力され、比較部２０７の正側の入力端子には、基準電圧が入力されるようになっている。この構成では、比較部２０７の基準電圧が切り替え可能とされており、スイッチＳ２２がオン状態とされ、スイッチＳ２１がオフ状態とされたときには、基準電圧が低く、スイッチＳ２１がオン状態とされ、スイッチＳ２２がオフ状態とされたときには基準電圧が大きくなるように構成されている。
この構成では、インピーダンス検出時には、スイッチ素子Ｍ１をオフにすると共に、定電流源２１２、２１３からの電流供給を停止させた状態（即ち、断線判定回路２０２の動作を停止させた状態）で、基準電圧を段階的に切り替え、且つ定電流源２１１から負荷３に対して電流を供給する。そして、比較部２０７の正側の入力電圧（基準電圧）が大きいとき（スイッチＳ２１がオン状態とされ、スイッチＳ２２がオフ状態とされるような第１の切り替え条件のとき）に、比較部２０７からＬレベル信号が出力されるときには、負荷３のインピーダンスが大きいと判断できるため、このような場合には記憶部２０９にインピーダンスレベル「１」と記憶する。また、第１の切り替え条件のときには比較部２０７からＬレベル信号が出力されず、スイッチＳ２１がオフ、スイッチＳ２２がオンとされるような第２の切り替え条件のとき（即ち、比較部２０７の正側の入力電圧（基準電圧）が小さいとき）に、比較部２０７からＬレベル信号が出力されるときには、負荷３のインピーダンスが中程度と判断できるため、このような場合には記憶部２０９にインピーダンスレベル「２」と記憶する。また、スイッチＳ２１がオフ、スイッチＳ２２がオンとされるような第２の切り替え条件のとき（即ち、比較部２０７の正側の入力電圧（基準電圧）が小さいとき）に、比較部２０７からＨレベル信号が出力されるときには、負荷３のインピーダンスが小さいと判断できるため、このような場合には記憶部２０９にインピーダンスレベル「３」と記憶する。
一方、断線検出時には、定電流源２１１からの電流供給を停止させて、インピーダンス検出回路２０１の動作を停止させ、断線判定回路２０２を動作させて断線判定を行う。定電流源２１２から供給される定電流は、定電流源２１３から供給される定電流よりも小さく設定されており、断線検出に先立って行われるインピーダンス検出処理においてインピーダンスレベルが「１」と判断されている場合には、スイッチＭｂをオン、スイッチＭａをオフとして定電流源２１２のみから負荷３に電流（相対的に小さい電流）を供給する。このとき、コンパレータとして構成される比較部２０８からＬレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態であると判断し、Ｈレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態でないと判断する。また、インピーダンス検出処理においてインピーダンスレベルが「２」と判断されている場合には、スイッチＭａをオン、スイッチＭｂをオフとして定電流源２１３のみから負荷３に電流（中程度の電流）を供給する。このとき、比較部２０８からＬレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態であると判断し、Ｈレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態でないと判断する。また、インピーダンス検出処理においてインピーダンスレベルが「３」と判断されている場合には、スイッチＭａ、Ｍｂをオン状態として定電流源２１２、２１３から負荷３に電流（相対的に大きい電流）を供給する。このとき、比較部２０８からＬレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態であると判断し、Ｈレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態でないと判断する。
【符号の説明】
【００４３】
１，２００…断線検出回路
３…負荷
７…比較部（インピーダンス検出回路、断線判定回路）
９…記憶部
１０…通電部（インピーダンス検出回路、通電回路、断線判定回路、電流切替部）
２０…制御部（インピーダンス検出回路、電流レベル決定回路、通電回路、断線判定回路、電流切替部、決定部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断線検出回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、負荷の断線（オープン状態）を検出する回路として様々な構成が提案されており、その一例としては、例えば図１２のような構成が考えられている。この図１２の回路では、所定の検出時期に負荷に対して定電流源１０１から一定の電流を流し、この通電時における負荷の一端側の電圧を基準電圧と比較しており、基準電圧を上回っている場合には、負荷がオープン状態であると判断し、基準電圧を下回っている場合には負荷がオープン状態ではないと判断している。なお、図１１の構成では、定電流からの通電タイミングを制御する制御手段、スイッチ素子などは省略して示している。
【０００３】
また、断線検出回路としては、特許文献１、２のようなものも提供されている。
特許文献１で開示される断線誤動作防止回路は、複数の論理回路（１）（２）を有する半導体集積回路内において、論理回路（１）（２）間の断線を検知する断線検知回路（４）と、この断線検知回路（４）の出力によって作動される誤動作防止手段（異常貫通電流防止回路（５））とが設けられている。そして、断線検知回路（４）は、前段論理回路（１）の出力と、後段論理回路（２）の出力との不一致の検出に基づいて作動する構成をなし、誤動作防止手段（異常貫通電流防止回路（５））は、信号線（３）が断線したときに作動して後段の論理回路（２）を流れる貫通電流を消滅させるように機能している。
【０００４】
特許文献２で開示される負荷故障診断回路では、外部制御装置（２）によりスイッチ回路（１１）をオフ状態からオン状態に切り替えたときに直前のオフ状態における第１の論理回路（１６）の出力レベル（一方の出力レベル）を一定時間維持させるディレイ回路（１７）と、このディレイ回路（１７）の出力（Ｅ）と第１の論理回路（１６）の出力レベル（他方の出力（Ｄ））を受けて負荷オープン又は負荷ショートに対応するフォルト信号を発生させる第２の論理回路（１８）とが設けられている。そして、スイッチ回路（１１）をオフ状態に切り換え、このときディレイ回路（１７）により一定時間持続された出力（Ｅ）と第１の論理回路（１６）の他方の出力（Ｄ）とを受けた第２の論理回路（１８）から出力される信号のレベルにより、負荷オープンか否かを判別している。これにより、完全な断線と半断線状態とを正確に検出することを可能としている。
【０００５】
特許文献３には、サーミスタの抵抗値に応じた電圧に基づいて環境温度を検出することにより火災を検知する熱感知器が開示されている。この技術では、検出温度領域毎に異なる電流値の定電流をサーミスタに印加する定電流回路（７）が設けられており、この定電流回路（７）は、環境温度検出時には温度測定範囲を複数の領域に分割した各領域毎にサーミスタの特性が立ったリニアな抵抗領域で検出が可能なように、異なる電流値をサーミスタに印加している。また、サーミスタの断線検出時には、サーミスタの抵抗が立ったリニアな抵抗領域で検出可能でかつ環境温度検出時とは相違する値の電流値をサーミスタに印加するように制御し、この状態のサーミスタの抵抗値に応じた電圧に基づいてサーミスタが断線か否かを判定している。この技術によれば、低温領域と高温領域では特性がリニアではないサーミスタの断線を正確に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１９６６８０号公報
【特許文献２】特開平６−３３１６７７号公報
【特許文献３】特許第３０４３９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のような断線検出回路では、負荷の断線を検出する際に、負荷に対して検出用の電流を流す必要があるが、この電流値が高すぎると、検出時に動作停止状態或いは動作抑制状態とするべき負荷が大きく動作してしまうという問題が生じる。特に、ＬＥＤ等の小電流で動作する負荷（高インピーダンス負荷）では、このような誤動作の問題がより顕著となる。逆に断線検出時に流す電流値が低すぎると、負荷に印加される電圧が低くなりすぎて負荷の断線を正確に検出できなくなる虞がある。このような誤検出の問題は、特にインピーダンスが低い負荷で顕著となる。このような問題があるため、負荷の断線を検出する際には、負荷のインピーダンスに合わせた適切なレベルの電流を流す必要があるが、上述の従来技術は、いずれも負荷のインピーダンスを把握し得る構成ではなく、負荷インピーダンスに合わせた適切な負荷電流を供給し得る構成ではないため、断線検出時の誤動作或いは誤検出の問題を解消することはできなかった。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、負荷等に生じる断線を検出する断線検出回路において、断線検出時に負荷に流す電流を負荷のインピーダンスに合わせた適切な電流値とすることができ、断線検出時の負荷の誤動作、及び断線状態、非断線状態の誤検出をより確実に防止し得る構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、負荷又は負荷に接続された通電路の断線状態を検出する断線検出回路であって、
前記負荷のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路と、
前記インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、その検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定する電流レベル決定回路と、
前記負荷に対し、前記電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに応じた電流を供給する通電回路と、
前記通電回路により前記負荷に対して前記負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときに、前記負荷に印加される電圧の状態に基づいて前記負荷又は前記通電路が断線状態であるか否かを判定する断線判定回路と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、負荷のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路と、インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定する電流レベル決定回路とが設けられている。そして、断線判定回路は、負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときの負荷への印加電圧に基づいて負荷又は通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、断線判定に先立って負荷のインピーダンスを検出することができ、断線検出時には負荷に対して検出されたインピーダンスに合わせた適切な値の電流を供給することができる。特に、負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくしているため、インピーダンスが大きく小電流で動作し易い負荷を断線検出対象とするときには、断線検出の際に供給電流を抑えて負荷を動作させ難くすることができる。逆に、負荷のインピーダンスが小さい場合には供給電流を大きく設定しているため、負荷への印加電圧を高めることができ、このような印加電圧に基づいて断線状態、非断線状態を正確に判定し易くなる。
【００１１】
また、請求項２の発明では、インピーダンス検出回路において、負荷に対して電流を供給可能に構成され且つその供給電流を複数の段階に変化させ得る電流切替部と、電流切替部によって各段階の電流が負荷に供給されたときの負荷に印加される各電圧を基準電圧と比較する比較部と、比較部での比較結果に基づいて負荷のインピーダンスレベルを決定する決定部とが設けられている。
この構成によれば、負荷のインピーダンスレベルが予め設定された複数段階のいずれに該当するかを簡易に判別することができる。
【００１２】
また、請求項３の発明では、インピーダンス検出回路を構成する電流切替部が、通電回路の一部として兼用され、負荷に供給する電流を、電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに対応する段階に切り替え可能とされている。そして、インピーダンス検出回路を構成する比較部は、断線判定回路の一部として兼用され、電流切替部によって負荷インピーダンスに対応した段階の電流が供給されているときに負荷に印加される電圧と基準電圧とを比較するように構成されている。そして、断線判定回路は、比較部による比較結果に基づいて負荷又は通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、インピーダンスを検出するための回路と、断線を判定する回路の要部を兼用することができ、構成の簡素化、小型化を図りやすくなる。
【００１３】
請求項４の発明は、インピーダンス検出回路で検出された負荷インピーダンスの情報を記憶する記憶部が設けられており、通電回路は、断線判定回路による判定に先立って記憶部を参照すると共に当該記憶部に記憶される負荷インピーダンスの情報に対応する電流を負荷に供給している。そして、断線判定回路は、負荷インピーダンスの情報に対応する電流が負荷に供給されているときの負荷に印加される電圧の状態に基づいて負荷又は通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、断線判定に先立って負荷インピーダンスを実測する処理を行い、断線判定時には、直近で実測されたインピーダンス状態に対応する適切なレベルの電流に基づいて断線状態を判定することができる。従って、過剰電流による負荷の誤動作をより抑え易く、且つ適切に保たれた電流に基づいて断線判定をより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る断線検出回路を概略的に例示する回路図である。
【図２】図２は、図１の断線検出回路での負荷インピーダンス検出処理の流れを例示するフローチャートである。
【図３】図３は、図１の断線検出回路での断線検出処理の流れを例示するフローチャートである。
【図４】図４は、図１の断線検出回路において高インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、図１の断線検出回路において低インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る断線検出回路を概略的に例示する回路図である。
【図７】図７は、図６の断線検出回路での負荷インピーダンス検出処理の流れを例示するフローチャートである。
【図８】図８は、図６の断線検出回路での断線検出処理の流れを例示するフローチャートである。
【図９】図９は、図６の断線検出回路において高インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、図６の断線検出回路において低インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、他の実施形態に係る断線検出回路を概略的に例示する回路図である。
【図１２】図１２は、従来の断線検出回路の一例を概略的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[第１実施形態]
以下、本発明の断線検出回路を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る断線検出回路を概略的に例示する回路図である。図２は、図１の断線検出回路での負荷インピーダンス検出処理の流れを例示するフローチャートである。図３は、図１の断線検出回路での断線検出処理の流れを例示するフローチャートである。図４は、図１の断線検出回路において高インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。図５は、図１の断線検出回路において低インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【００１６】
図１に示す断線検出回路１は、ランプ、モータなどからなる車載用の負荷３の断線を検出する回路として構成されている。検出対象となる負荷３は、例えば、電源ＶＢからの通電ラインに設けられ、スイッチ素子Ｍ１がオン動作したときに駆動電流が供給されて駆動し、スイッチ素子Ｍ１がオフ動作したときに駆動電流が遮断されて停止するように構成されている。なお、図１の例では、スイッチ素子Ｍ１がＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されており、ソースが負荷３の一端側に接続され、負荷３の他端側は接地されている。また、スイッチ素子Ｍ１のドレインは電源ＶＢに接続され、ゲートには負荷駆動部５からの制御信号が入力されるようになっている。この構成では、負荷駆動部５がスイッチ素子Ｍ１に対するＨレベル信号（オン信号）及びＬレベル信号（オフ信号）を制御する駆動ドライバとして構成されており、負荷駆動部５からスイッチ素子Ｍ１のゲートにＨレベル信号が入力されたときに負荷３が通電状態となって駆動し、スイッチ素子Ｍ１のゲートにＬレベル信号が入力されたときに負荷３が非通電状態となって動作が停止するようになっている。
【００１７】
断線検出回路１は、このような負荷３の断線を検出可能とされており、主として、比較部７、記憶部９、通電部１０、制御部２０を備えている。そして、負荷３の通電時に印加される電圧に基づいて負荷３又は負荷３に接続される通電路の断線（即ち、負荷電流が流れる経路の断線）を検出するように構成されている。
【００１８】
通電部１０は、定電流源１１と、ＮＰＮバイポーラトランジスタとして構成されるトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースを共通接続し、且つこれらベースをトランジスタＴｒ１のコレクタに接続してなる第１のカレントミラー回路と、ＰＮＰバイポーラトランジスタとして構成されるトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のベースを共通接続し、且つこれらベースをトランジスタＴｒ３のコレクタに接続してなる第２のカレントミラー回路とを備えている。第１のカレントミラー回路において、トランジスタＴｒ１のエミッタは接地されている。また、第２のカレントミラー回路において、トランジスタＴｒ４のコレクタは、スイッチ素子Ｍ２を介して接地されている。スイッチ素子Ｍ２は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されており、ソースが接地され、ドレインがトランジスタＴｒ４のコレクタに接続されている。そして、スイッチ素子Ｍ２のゲートには、ＭＯＳ制御信号出力部２１からの制御信号が入力されるようになっている。また、トランジスタＴｒ２のエミッタ側には、アナログスイッチＳＷ１、ＳＷ２が並列に接続されている。アナログスイッチＳＷ１は、抵抗Ｒ１を通る第１導通路の通電及び非通電を切り替えるように機能している。またスイッチＳＷ２は、抵抗Ｒ１を通る第１導通路と並列に構成された第２導通路の通電及び非通電を切り替えるように機能している。抵抗Ｒ１の一端側及びスイッチＳＷ２の一端側には、抵抗Ｒ２の一端側が接続され、抵抗Ｒ２の他端側は接地されている。この構成では、スイッチＳＷ１がオン状態とされ、スイッチＳＷ２がオフ状態とされたときに、直列の抵抗Ｒ１、Ｒ２を流れるように電流Ｉａが流れ、スイッチＳＷ１がオフ状態とされ、スイッチＳＷ２がオン状態とされたときには、抵抗Ｒ１には電流が流れず、抵抗Ｒ２のみに電流Ｉｂが流れるように構成されている。抵抗Ｒ１側の第１通電路に電流Ｉａが流れるとき（第１の切り替え状態のとき）には、抵抗Ｒ１，Ｒ２を経由して電流が流れるため、第２通電路側のみに電流Ｉｂが流れるとき（第２の切り替え状態のとき）と比較してトランジスタＴｒ２のコレクタ電流は相対的に小さくなり、負荷３に流れる電流も相対的に小さくなる。逆に、スイッチＳＷ２側の第２通電路に電流Ｉｂが流れるとき（第２の切り替え状態のとき）には、抵抗Ｒ２のみを経由して電流が流れるため、第１通電路側に電流Ｉａが流れるとき（第１の切り替え状態のとき）と比較してトランジスタＴｒ１のコレクタ電流は、相対的に大きくなり、負荷３に流れる電流も相対的に大きくなる。
【００１９】
制御部２０は、ＭＯＳ制御信号出力部２１、アナログスイッチ切替部２２、記憶部９を有しており、断線検出回路１を全体的に制御するように機能している。ＭＯＳ制御信号出力部２１は、スイッチ素子Ｍ１にオン信号（Ｈレベル信号）又はオフ信号（Ｌレベル信号）を与えるように機能している。アナログスイッチ切替部２２は、動作時にはアナログスイッチＳＷ１又はアナログスイッチＳＷ２を択一的にオン状態とし、非動作時にはアナログスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフ状態とするように機能している。記憶部９は、公知の半導体メモリとして構成されており、断線検出回路１での検出結果（負荷インピーダンスの検出結果や負荷３の断線判定結果）等を記憶するように構成されている。なお、制御部２０は、マイコンなどの単一の制御回路がこれらＭＯＳ制御信号出力部２１、アナログスイッチ切替部２２として機能していてもよく、これらＭＯＳ制御信号出力部２１、アナログスイッチ切替部２２、記憶部９がそれぞれ別々の回路として構成されていてもよい。
【００２０】
比較部７は、負荷３の一端側の電圧を所定の基準電圧と比較するコンパレータと構成されており、負荷３の一端側の電圧（負荷３に印加される電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回る場合には出力端子（ｏｕｔ）からＬレベル信号を出力し、負荷３の一端側の電圧（負荷３に印加される電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+以下の場合には、出力端子（ｏｕｔ）からＨレベル信号を出力するように構成されている。
【００２１】
次に、断線検出回路１で行われる負荷インピーダンス検出処理及び断線検出処理について説明する。
図１に示す負荷インピーダンス検出処理は、例えば工場出荷時やメンテナンス時などにおいて所定条件（例えばユーザによる指示操作や他の開始条件の成立等）をトリガとして行われる処理である。この処理では、まず、ＭＯＳ制御信号出力部２１によりスイッチ素子Ｍ２をオン状態に切り換え、アナログスイッチ切替部２２によりアナログスイッチＳＷ１をオン状態とすると共にアナログスイッチＳＷ２をオフ状態に切り替える処理を行い、定電流源１１から電流を流す。なお、スイッチ素子Ｍ１はオフ状態で維持される。このとき、負荷３には、上述の第２の切り替え状態のとき（即ち、アナログスイッチＳＷ２がオン状態とされ、アナログスイッチＳＷ１がオフ状態とされるとき）よりも小さな電流が流れることになる。
【００２２】
そして、このように負荷３に電流を流した状態で、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）と基準電圧Ｖin+とを比較し、比較部７（比較器）の出力がＨレベルであるかＬレベルであるかを確認することで、いずれの電圧が高いかを判定する。負荷３のインピーダンスが大きい場合、負荷３に流れる電流が小さくても負荷３に印加される電圧が高くなるため、比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも高い場合（即ち、Ｓ１でスイッチＳＷ１をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７の出力がＬレベルに変化した場合）には、負荷３のインピーダンスが大きいものとしてインピーダンスレベルを「１」に設定する（図４の負荷インピーダンス検出期間を参照）。逆に、比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも低い場合には（即ち、Ｓ１でスイッチＳＷ１をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７からＨレベルの出力が維持されている場合）、負荷３のインピーダンスが小さいものとしてインピーダンスレベルを「２」に設定する（図５の負荷インピーダンス検出期間を参照）。そして、このように決められたインピーダンスレベルを記憶部９に記憶する（Ｓ５）。
【００２３】
なお、本実施形態では、比較部７、通電部１０、制御部２０が「インピーダンス検出回路」の一例に相当し、負荷３のインピーダンスを検出するように機能する。また、通電部１０及び制御部２０は、「電流切替部」の一例に相当し、負荷３に対して電流を供給可能に構成され且つその供給電流を複数の段階に変化させるように機能している。比較部７は、「比較部」の一例に相当し、電流切替部によって各段階の電流が負荷に供給されたときの負荷に印加される各電圧Ｖin-を基準電圧Ｖin+と比較するように機能する。また、制御部２０は、「決定部」の一例に相当し、比較部７での比較結果に基づいて負荷３のインピーダンスレベルを決定するように機能する。
【００２４】
次に、断線検出処理について説明する。
図３に示す断線検出処理は、断線検出回路１を搭載した製品の実際の使用時において所定の検出条件成立時に、スイッチ素子Ｍ１をオフ状態に切り替えて行われる。この処理は、制御部２０によって行われ、まず、記憶部９に記憶されるインピーダンスレベルを参照する処理を行う（Ｓ１１）。Ｓ１１、Ｓ１２の処理では、断線判定回路による断線判定（即ち、Ｓ１４又はＳ１５での判定）に先立って、負荷インピーダンス検出処理（図２）のＳ３〜Ｓ５で検出、記憶された負荷インピーダンスの情報（インピーダンスレベル）を記憶部９から読み出し、記憶部９に記憶される負荷インピーダンスの情報に対応する電流を負荷に供給している。具体的には、記憶部９において負荷インピーダンスが「１」と記憶される場合、図２の処理で負荷３のインピーダンスが大きいと判定されているため、このような場合には、スイッチＳＷ１をオン状態とすると共にスイッチＳＷ２をオフ状態とし、負荷３に対して相対的に小さい電流を流して検出を開始する（Ｓ１２）。逆に、記憶部９において負荷インピーダンスが「２」と記憶される場合、図２の処理で負荷３のインピーダンスが小さいと判定されているため、このような場合には、スイッチＳＷ２をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１をオフ状態とし、負荷３に対して相対的に大きい電流を流して検出を開始する（Ｓ１２）。
【００２５】
そして、このように記憶部９に記憶されたインピーダンスレベル（負荷インピーダンスの情報）に対応する電流が負荷３に供給されているときの負荷３に印加される電圧の状態に基づいて負荷３又は負荷３に接続される通電路が断線状態であるか否かを判定する。例えば、図４のように負荷インピーダンス検出期間Ｔ１においてインピーダンスレベルが「１」と判定された場合、その後に到来する所定の負荷オープン検出期間Ｔ２、Ｔ３（断線検出期間）等においてスイッチＳＷ１をオン状態とすると共にスイッチＳＷ２をオフ状態として負荷３に対して相対的に小さい電流を流し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったか否かを判断する。図４の期間Ｔ３のように比較部７の出力がＬレベルに変化し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったと判定される場合には、負荷３がオープン状態（負荷断線状態）であると判断する。また、図４の期間Ｔ２のように比較部７の出力がＨレベルで維持され、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+以下であると判定される場合には、負荷３はオープン状態でない（非断線状態）と判断する。
【００２６】
また、図５のように負荷インピーダンス検出期間Ｔ４においてインピーダンスレベルが「２」と判定された場合、その後に到来する所定の負荷オープン検出期間Ｔ５、Ｔ６（断線検出期間）等においてスイッチＳＷ２をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１をオフ状態として負荷３に対して相対的に大きい電流を流し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったか否かを判断する。図５の期間Ｔ６のように比較部７の出力がＬレベルに変化し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったと判定される場合には、負荷３がオープン状態（負荷断線状態）であると判断する。また、図５の期間Ｔ５のように比較部７の出力がＨレベルで維持され、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+以下であると判定される場合には、負荷３はオープン状態でない（非断線状態）と判断する。
【００２７】
なお、図４、図５のいずれの場合でも、負荷３がオープン状態と判断された場合には、所定のエラー処理を行うようにすればよく、例えば、負荷３がオープン状態である旨の情報を記憶部９に書き込むようにしてもよく、負荷３がオープン状態である旨の情報を図示しない外部装置９に出力するようにしてもよい。或いはその他の対応処理（所定の保護動作等）を行うようにしてもよい。
【００２８】
本実施形態では、制御部２０が「電流レベル決定回路」の一例に相当し、インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、その検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定するように機能する。また、通電部１０及び制御部２０が「通電回路」の一例に相当し、負荷３に対し、電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに応じた電流を供給するように機能する。また、比較部７、通電部１０、制御部２０が「断線判定回路」の一例に相当し、通電回路により負荷３に対して負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときに、負荷３に印加される電圧の状態に基づいて負荷３又は負荷３が介在する通電路が断線状態であるか否かを判定するように機能する。
【００２９】
（第１実施形態の主な効果）
図１等に示す断線検出回路１では、負荷３のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路と、インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定する電流レベル決定回路とが設けられている。そして、断線判定回路は、負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときの負荷３への印加電圧に基づいて負荷３又は負荷３の通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、断線判定に先立って負荷３のインピーダンスを検出することができ、断線検出時には負荷３に対して検出されたインピーダンスに合わせた適切な値の電流を供給することができる。特に、負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくしているため、インピーダンスが大きく小電流で動作し易い負荷を断線検出対象とするときには、断線検出の際に供給電流を抑えて負荷３を動作させ難くすることができる。逆に、負荷３のインピーダンスが小さい場合には供給電流を大きく設定しているため、負荷３への印加電圧を高めることができ、このような印加電圧に基づいて断線状態、非断線状態を正確に判定し易くなる。
【００３０】
また、インピーダンス検出回路には、負荷３に対して電流を供給可能に構成され且つその供給電流を複数の段階に変化させ得る電流切替部と、電流切替部によって各段階の電流が負荷３に供給されたときの負荷３に印加される各電圧Ｖin-を基準電圧Ｖin+と比較する比較部７と、比較部７での比較結果に基づいて負荷３のインピーダンスレベルを決定する決定部とが設けられている。
この構成によれば、負荷３のインピーダンスレベルが予め設定された複数段階のいずれに該当するかを簡易に判別することができる。
【００３１】
また、インピーダンス検出回路を構成する電流切替部が、通電回路の一部として兼用され、負荷３に供給する電流を、電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに対応する段階に切り替え可能とされている。そして、インピーダンス検出回路を構成する比較部７は、断線判定回路の一部として兼用され、電流切替部によって負荷インピーダンスに対応した段階の電流が供給されているときに負荷３に印加される電圧と基準電圧とを比較するように構成されている。そして、断線判定回路は、比較部７による比較結果に基づいて負荷３又は通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、インピーダンスを検出するための回路と、断線を判定する回路の要部を兼用することができ、構成の簡素化、小型化を図りやすくなる。
【００３２】
また、インピーダンス検出回路で検出された負荷インピーダンスの情報を記憶する記憶部９が設けられており、通電回路は、断線判定回路による判定に先立って記憶部９を参照すると共に当該記憶部９に記憶される負荷インピーダンスの情報に対応する電流を負荷３に供給している。そして、断線判定回路は、負荷インピーダンスの情報に対応する電流が負荷３に供給されているときの負荷３に印加される電圧の状態に基づいて負荷３又は通電路が断線状態であるか否かを判定している。
この構成によれば、断線判定に先立って負荷インピーダンスの状態を実測することができ、断線判定時には、直近で実測されたインピーダンス状態に対応する適切なレベルの電流に基づいて断線状態を判定することができる。従って、過剰電流による負荷３の誤動作をより抑え易く、且つ適切に保たれた電流に基づいて断線判定をより正確に行うことができる。
【００３３】
［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る断線検出回路を概略的に例示する回路図である。図７は、図６の断線検出回路での負荷インピーダンス検出処理の流れを例示するフローチャートである。図８は、図６の断線検出回路での断線検出処理の流れを例示するフローチャートである。図９は、図６の断線検出回路において高インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。図１０は、図６の断線検出回路において低インピーダンス負荷を検出対象とするときの負荷インピーダンス検出期間と、負荷オープン検出期間（断線検出期間）のタイミング等を示すタイミングチャートである。
【００３４】
第１実施形態では、トランジスタＴｒ２のエミッタ側に接続される通電路を２つの通電路に分岐させていたが、第２実施形態では、トランジスタＴｒ２のエミッタ側に接続される通電路を３つに分岐させ、いずれかの通電路を選択可能としている。また、図２のインピーダンス検出処理を図７のような流れに変更し、図３の断線検出処理を図８の流れに変更している。なお、これら以外の第１実施形態と同様の点については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３５】
本実施形態に係る断線検出回路１では、図７のような流れで負荷インピーダンス検出処理が行われ、まず、ＭＯＳ制御信号出力部２１によりスイッチ素子Ｍ２をオン状態に切り換え、アナログスイッチ切替部２２によりアナログスイッチＳＷ１（以下、スイッチＳＷ１ともいう）をオン状態とすると共にアナログスイッチＳＷ２、ＳＷ３（以下、それぞれをスイッチＳＷ２、ＳＷ３ともいう）をオフ状態に切り替える処理を行い、定電流源１１から電流を流す。なお、スイッチ素子Ｍ１はオフ状態で維持される。このとき、図６のようにスイッチＳＷ２，ＳＷ３を通らずにスイッチＳＷ１を通る経路で電流Ｉｃが流れ、負荷３には、３段階に切り替え可能な断線検出時の負荷電流のうち、最も小さな電流が流れることになる（Ｓ２１）
【００３６】
そして、このように負荷３に電流を流した状態で、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）と基準電圧Ｖin+とを比較し、比較部７（比較器）の出力がＨレベルであるかＬレベルであるかを確認することで、いずれの電圧が高いかを判定する。負荷３のインピーダンスが相当大きい場合、負荷３に流れる電流が相当小さくても負荷３に印加される電圧が高くなるため、比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも高い場合（即ち、Ｓ２１でスイッチＳＷ１をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７の出力がＬレベルに変化した場合）には、負荷３のインピーダンスが相当大きいものとしてＳ２７にてインピーダンスレベルを「１」に設定する（図９の負荷インピーダンス検出期間Ｔ２１を参照）。逆に、比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも低い場合には（即ち、Ｓ２１でスイッチＳＷ１をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７からＨレベルの出力が維持されている場合）には、Ｓ２３においてアナログスイッチの切り替え処理を行う。
【００３７】
Ｓ２３では、アナログスイッチ切替部２２によりアナログスイッチＳＷ２をオン状態とすると共にアナログスイッチＳＷ１、ＳＷ３をオフ状態に切り替える処理を行い、定電流源１１から電流を流す。このとき、図６のようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３を通らずにスイッチＳＷ２を通る経路で電流Ｉｄが流れ、３段階に切り替え可能な断線検出時の負荷電流のうち中程度の電流が流れる。そして、このように負荷３に電流を流した状態で、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）と基準電圧Ｖin+とを比較し、比較部７（比較器）の出力がＨレベルであるかＬレベルであるかを確認することで、いずれの電圧が高いかを判定する。このとき比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも高い場合（即ち、Ｓ２３でスイッチＳＷ２をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７の出力がＬレベルに変化した場合）には、負荷３のインピーダンスが中程度であるとしてＳ２６にてインピーダンスレベルを「２」に設定する。逆に、比較部７の負側の入力電圧Ｖin-が基準電圧Ｖin+よりも低い場合（即ち、Ｓ２３でスイッチＳＷ２をオンして負荷３に電流を流したときに比較部７からＨレベルの出力が維持されている場合）には、負荷３のインピーダンスが小さいものとしてＳ２５にてインピーダンスレベルを「３」に設定する（図１０の負荷インピーダンス検出期間Ｔ２５を参照）。そして、このように決められたインピーダンスレベルを記憶部９に記憶する（Ｓ２８）。
【００３８】
次に、断線検出処理について説明する。
本実施形態では図８のような流れで断線検出処理が行われ、まず、記憶部９に記憶されるインピーダンスレベルを参照する処理を行う（Ｓ３１）。このＳ３１の処理では、記憶部９に負荷インピーダンスが「１」と記憶される場合、図７の処理で負荷３のインピーダンスが大きいと判定されているため、このような場合には、スイッチＳＷ１をオン状態とすると共にスイッチＳＷ２、ＳＷ３をオフ状態とし、負荷３に対して相対的に小さい電流を流して検出を開始する（Ｓ３１、Ｓ３２）。また、記憶部９において負荷インピーダンスが「２」と記憶される場合、図７の処理で負荷３のインピーダンスが中程度と判定されているため、このような場合には、スイッチＳＷ２をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１、ＳＷ３をオフ状態とし、負荷３に対して中程度の電流を流して検出を開始する（Ｓ３１、Ｓ３２）。また、記憶部９において負荷インピーダンスが「３」と記憶される場合、図７の処理で負荷３のインピーダンスが小さいと判定されているため、このような場合には、スイッチＳＷ３をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフ状態とし、負荷３に対して相対的に大きい電流を流して検出を開始する（Ｓ３１、Ｓ３２）。
【００３９】
そして、このように記憶部９に記憶されたインピーダンスレベル（負荷インピーダンスの情報）に対応する電流が負荷３に供給されているときの負荷３に印加される電圧の状態に基づいて負荷３又は負荷３に接続される通電路が断線状態であるか否かを判定する。例えば、図９のように負荷インピーダンス検出期間Ｔ２１においてインピーダンスレベルが「１」と判定された場合、その後に到来する所定の負荷オープン検出期間Ｔ２２、Ｔ２３（断線検出期間）等においてスイッチＳＷ１をオン状態とすると共にスイッチＳＷ２、ＳＷ３をオフ状態として負荷３に対して相対的に小さい電流を流し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったか否かを判断する。図９の期間Ｔ２３のように比較部７の出力がＬレベルに変化し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったと判定される場合には、負荷３がオープン状態（負荷断線状態）であると判断する。また、図９の期間Ｔ２２のように比較部７の出力がＨレベルで維持され、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+以下であると判定される場合には、負荷３はオープン状態でない（非断線状態）と判断する。
【００４０】
また、図１０のように負荷インピーダンス検出期間Ｔ２５においてインピーダンスレベルが「３」と判定された場合、その後に到来する所定の負荷オープン検出期間Ｔ２６、Ｔ２７（断線検出期間）等においてスイッチＳＷ３をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフ状態として負荷３に対して相対的に大きい電流を流し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったか否かを判断する。図１０の期間Ｔ２７のように比較部７の出力がＬレベルに変化し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったと判定される場合には、負荷３がオープン状態（負荷断線状態）であると判断する。また、図１０の期間Ｔ２６のように比較部７の出力がＨレベルで維持され、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+以下であると判定される場合には、負荷３はオープン状態でない（非断線状態）と判断する。なお、図９、図１０では、インピーダンスレベルが「１」「３」の場合を例示したが、インピーダンスレベルが「２」の場合も同様であり、この場合、その後に到来する所定の負荷オープン検出期間（断線検出期間）においてスイッチＳＷ２をオン状態とすると共にスイッチＳＷ１、ＳＷ３をオフ状態として負荷３に対して相対的に大きい電流を流し、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったか否かを判断することになる。そして、負荷３に印加される電圧（負側の入力電圧Ｖin-）が基準電圧Ｖin+を上回ったと判定される場合には、負荷３がオープン状態（負荷断線状態）であると判断し、そうでない場合には、負荷３がオープン状態でない（非断線状態）と判断することになる。
【００４１】
［他の実施形態]
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４２】
第１実施形態では、インピーダンス検出回路と断線判定回路において共通の比較部が設けられ、且つ通電回路の要部が兼用された例を示したが、本発明はこのような構成に限られるものではなく、例えば図１１のような構成であってもよい。
図１１の断線検出回路２００では、インピーダンス検出時に負荷３に定電流を流す定電流源２１１が設けられている。なお、定電流源２１１は、図示しないスイッチ手段によって定電流を流すタイミングを制御可能とされている。また、負荷３の一端側の電圧（印加電圧）は、コンパレータとして構成される比較部２０７の負側の入力端子に入力され、比較部２０７の正側の入力端子には、基準電圧が入力されるようになっている。この構成では、比較部２０７の基準電圧が切り替え可能とされており、スイッチＳ２２がオン状態とされ、スイッチＳ２１がオフ状態とされたときには、基準電圧が低く、スイッチＳ２１がオン状態とされ、スイッチＳ２２がオフ状態とされたときには基準電圧が大きくなるように構成されている。
この構成では、インピーダンス検出時には、スイッチ素子Ｍ１をオフにすると共に、定電流源２１２、２１３からの電流供給を停止させた状態（即ち、断線判定回路２０２の動作を停止させた状態）で、基準電圧を段階的に切り替え、且つ定電流源２１１から負荷３に対して電流を供給する。そして、比較部２０７の正側の入力電圧（基準電圧）が大きいとき（スイッチＳ２１がオン状態とされ、スイッチＳ２２がオフ状態とされるような第１の切り替え条件のとき）に、比較部２０７からＬレベル信号が出力されるときには、負荷３のインピーダンスが大きいと判断できるため、このような場合には記憶部２０９にインピーダンスレベル「１」と記憶する。また、第１の切り替え条件のときには比較部２０７からＬレベル信号が出力されず、スイッチＳ２１がオフ、スイッチＳ２２がオンとされるような第２の切り替え条件のとき（即ち、比較部２０７の正側の入力電圧（基準電圧）が小さいとき）に、比較部２０７からＬレベル信号が出力されるときには、負荷３のインピーダンスが中程度と判断できるため、このような場合には記憶部２０９にインピーダンスレベル「２」と記憶する。また、スイッチＳ２１がオフ、スイッチＳ２２がオンとされるような第２の切り替え条件のとき（即ち、比較部２０７の正側の入力電圧（基準電圧）が小さいとき）に、比較部２０７からＨレベル信号が出力されるときには、負荷３のインピーダンスが小さいと判断できるため、このような場合には記憶部２０９にインピーダンスレベル「３」と記憶する。
一方、断線検出時には、定電流源２１１からの電流供給を停止させて、インピーダンス検出回路２０１の動作を停止させ、断線判定回路２０２を動作させて断線判定を行う。定電流源２１２から供給される定電流は、定電流源２１３から供給される定電流よりも小さく設定されており、断線検出に先立って行われるインピーダンス検出処理においてインピーダンスレベルが「１」と判断されている場合には、スイッチＭｂをオン、スイッチＭａをオフとして定電流源２１２のみから負荷３に電流（相対的に小さい電流）を供給する。このとき、コンパレータとして構成される比較部２０８からＬレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態であると判断し、Ｈレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態でないと判断する。また、インピーダンス検出処理においてインピーダンスレベルが「２」と判断されている場合には、スイッチＭａをオン、スイッチＭｂをオフとして定電流源２１３のみから負荷３に電流（中程度の電流）を供給する。このとき、比較部２０８からＬレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態であると判断し、Ｈレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態でないと判断する。また、インピーダンス検出処理においてインピーダンスレベルが「３」と判断されている場合には、スイッチＭａ、Ｍｂをオン状態として定電流源２１２、２１３から負荷３に電流（相対的に大きい電流）を供給する。このとき、比較部２０８からＬレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態であると判断し、Ｈレベル信号が出力されている場合には負荷３がオープン状態でないと判断する。
【符号の説明】
【００４３】
１，２００…断線検出回路
３…負荷
７…比較部（インピーダンス検出回路、断線判定回路）
９…記憶部
１０…通電部（インピーダンス検出回路、通電回路、断線判定回路、電流切替部）
２０…制御部（インピーダンス検出回路、電流レベル決定回路、通電回路、断線判定回路、電流切替部、決定部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷又は負荷に接続された通電路の断線状態を検出する断線検出回路であって、
前記負荷のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路と、
前記インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、その検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定する電流レベル決定回路と、
前記負荷に対し、前記電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに応じた電流を供給する通電回路と、
前記通電回路により前記負荷に対して前記負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときに、前記負荷に印加される電圧の状態に基づいて前記負荷又は前記通電路が断線状態であるか否かを判定する断線判定回路と、
を備えたことを特徴とする断線検出回路。
【請求項２】
前記インピーダンス検出回路は、
前記負荷に対して電流を供給可能に構成され、且つその供給電流を複数の段階に変化させ得る電流切替部と、
前記電流切替部によって各段階の電流が前記負荷に供給されたときの前記負荷に印加される各電圧を、基準電圧と比較する比較部と、
前記比較部での比較結果に基づいて前記負荷のインピーダンスレベルを決定する決定部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の断線検出回路。
【請求項３】
前記インピーダンス検出回路を構成する前記電流切替部は、前記通電回路の一部として兼用され、前記負荷に供給する電流を、前記電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに対応する段階に切り替え可能とされており、
前記インピーダンス検出回路を構成する前記比較部は、前記断線判定回路の一部として兼用され、前記電流切替部によって前記負荷インピーダンスに対応した段階の電流が供給されているときに前記負荷に印加される電圧と前記基準電圧とを比較し、
前記断線判定回路は、前記比較部による比較結果に基づいて前記負荷又は前記通電路が断線状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の断線検出回路。
【請求項４】
前記インピーダンス検出回路で検出された前記負荷インピーダンスの情報を記憶する記憶部を備え、
前記通電回路は、前記断線判定回路による判定に先立って前記記憶部を参照すると共に当該記憶部に記憶される前記負荷インピーダンスの情報に対応する電流を前記負荷に供給し、
前記断線判定回路は、前記前記負荷インピーダンスの情報に対応する電流が前記負荷に供給されているときの前記負荷に印加される電圧の状態に基づいて前記負荷又は前記通電路が断線状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の断線検出回路。
【請求項１】
負荷又は負荷に接続された通電路の断線状態を検出する断線検出回路であって、
前記負荷のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路と、
前記インピーダンス検出回路によって検出された負荷インピーダンスが大きいほど設定する電流レベルを小さくするように、その検出された負荷インピーダンスに対応する電流レベルを決定する電流レベル決定回路と、
前記負荷に対し、前記電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに応じた電流を供給する通電回路と、
前記通電回路により前記負荷に対して前記負荷インピーダンスに応じた電流が供給されているときに、前記負荷に印加される電圧の状態に基づいて前記負荷又は前記通電路が断線状態であるか否かを判定する断線判定回路と、
を備えたことを特徴とする断線検出回路。
【請求項２】
前記インピーダンス検出回路は、
前記負荷に対して電流を供給可能に構成され、且つその供給電流を複数の段階に変化させ得る電流切替部と、
前記電流切替部によって各段階の電流が前記負荷に供給されたときの前記負荷に印加される各電圧を、基準電圧と比較する比較部と、
前記比較部での比較結果に基づいて前記負荷のインピーダンスレベルを決定する決定部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の断線検出回路。
【請求項３】
前記インピーダンス検出回路を構成する前記電流切替部は、前記通電回路の一部として兼用され、前記負荷に供給する電流を、前記電流レベル決定回路によって決定された電流レベルに対応する段階に切り替え可能とされており、
前記インピーダンス検出回路を構成する前記比較部は、前記断線判定回路の一部として兼用され、前記電流切替部によって前記負荷インピーダンスに対応した段階の電流が供給されているときに前記負荷に印加される電圧と前記基準電圧とを比較し、
前記断線判定回路は、前記比較部による比較結果に基づいて前記負荷又は前記通電路が断線状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の断線検出回路。
【請求項４】
前記インピーダンス検出回路で検出された前記負荷インピーダンスの情報を記憶する記憶部を備え、
前記通電回路は、前記断線判定回路による判定に先立って前記記憶部を参照すると共に当該記憶部に記憶される前記負荷インピーダンスの情報に対応する電流を前記負荷に供給し、
前記断線判定回路は、前記前記負荷インピーダンスの情報に対応する電流が前記負荷に供給されているときの前記負荷に印加される電圧の状態に基づいて前記負荷又は前記通電路が断線状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の断線検出回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−３６８６３（Ｐ２０１３−３６８６３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３４９７（Ｐ２０１１−１７３４９７）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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