電源供給装置
【課題】トランジスタ素子のソース電極とドレイン電極との間の電圧変化がトランジスタ素子のオープン故障又は過電流のどちらによるものなのかを正確に判定すること。
【解決手段】制御回路５０は、抵抗素子Ｒを流れる電流値を検出し、過電流検出回路４０によって検出された電圧値が所定値以上である場合、電流値が第１判定値以上であるか否かを判別し、電流値が第１判定値以上である場合、トランジスタ素子Ｔのオープン故障が発生したと判定し、電流値が第１判定値未満である場合には、過電流が発生したと判定する。
【解決手段】制御回路５０は、抵抗素子Ｒを流れる電流値を検出し、過電流検出回路４０によって検出された電圧値が所定値以上である場合、電流値が第１判定値以上であるか否かを判別し、電流値が第１判定値以上である場合、トランジスタ素子Ｔのオープン故障が発生したと判定し、電流値が第１判定値未満である場合には、過電流が発生したと判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されている電装品を過電流から保護するための過電流保護機能を備える電源供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されている電装品にワイヤーハーネスを介して電力を供給する電源供給装置には、ワイヤーハーネスや電装品を過電流による焼損等から保護するために、ヒューズを用いた過電流保護回路が設けられている。ヒューズを用いた過電流保護回路では、過電流が発生した場合、溶断したヒューズの交換等の整備を行う必要がある。このため、ヒューズを用いた過電流保護回路の設置場所が限定され、しいてはワイヤーハーネスレイアウトの自由度が低くなる。また、従来の電源供給装置には、スイッチング素子としてリレーが多く用いられているが、サイズや部品発熱が大きく装置に大型化に繋がるといった課題があった。
【０００３】
そこで、近年、ヒューズやリレーの代わりにトランジスタ素子を用いた過電流保護回路が提案されている（特許文献１参照）。この過電流保護回路は、電源と電装品との間に接続されたトランジスタ素子を備え、トランジスタ素子のソース電極とドレイン電極との間の電圧変化に基づいて過電流が発生したか否かを判定する。そして、過電流保護回路は、過電流が発生したと判定した場合、トランジスタ素子をオフすることによって電源と電装品との間の接続を遮断することにより、電装品を過電流から非破壊で保護する。このような過電流保護回路によれば、過電流が発生した場合であってもトランジスタ素子の整備を行う必要がない。従って、トランジスタ素子を用いた過電流保護回路を備えた電源供給装置は、設置場所が限定されることなく、ワイヤーハーネスレイアウトの自由度が高くなる。また、トランジスタ素子の小型・低損失化によって装置の小型化が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４２１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、トランジスタ素子がオン状態であるときにトランジスタ素子にオープン故障が発生した場合、ソース電極とドレイン電極との間の電圧が変化する。しかしながら、従来の過電流保護回路は、ソース電極とドレイン電極との間の電圧変化に基づいて過電流が発生したか否かを判定する構成になっている。このため、従来の過電流保護回路によれば、トランジスタ素子のオープン故障によってソース電極とドレイン電極との間の電圧が変化したのにも係わらず、過電流が発生したと誤判定してしまうことがある。
【０００６】
一般に、トランジスタ素子にオープン故障が発生した場合と過電流が発生した場合とでは、その後に行う作業内容が異なる。具体的には、トランジスタ素子にオープン故障が発生した場合、トランジスタ素子や電源供給装置の交換等の作業が行われるのに対し、過電流が発生した場合には、電気配線の点検等の作業が行われる。このため、ソース電極とドレイン電極との間の電圧が変化した原因がオープン故障と過電流とのどちらであるのかを正確に判定することが望まれる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、トランジスタ素子のソース電極とドレイン電極との間の電圧変化がトランジスタ素子のオープン故障又は過電流のどちらによるものなのかを正確に判定可能な電源供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源供給装置は、電源と、電源と電源からの電力によって駆動される負荷との間に接続され、電源から負荷への電力供給を制御するトランジスタ素子と、トランジスタ素子のゲート電極に接続された抵抗素子と、トランジスタ素子のゲート電極とソース電極との間に接続されたツェナーダイオード素子と、抵抗素子を介してトランジスタ素子のゲート電極に駆動電圧を印加することによって、トランジスタ素子のオン／オフを制御する制御回路と、トランジスタ素子のドレイン電極とソース電極との間の電圧を検出する過電流検出回路と、を備え、制御回路は、抵抗素子を流れる電流値を検出し、過電流検出回路によって検出された電圧値が所定値以上である場合、電流値が第１判定値以上であるか否かを判別し、電流値が第１判定値以上である場合、トランジスタ素子のオープン故障が発生したと判定し、電流値が第１判定値未満である場合には、過電流が発生したと判定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電源供給装置によれば、トランジスタ素子のソース電極とドレイン電極との間の電圧変化がトランジスタ素子のオープン故障又は過電流のどちらによるものなのかを正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態である電源供給装置の構成を示す回路図である。
【図２】図２は、図１に示す電源保護装置の動作を説明するための波形図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態である故障検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態である電源供給装置の構成を示す回路図である。
【図５】図５は、図４に示す電源保護装置の動作を説明するための波形図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態である故障検出処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態である電源供給装置の構成及び動作について説明する。
【００１２】
〔第１の実施形態〕
始めに、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施形態である電源供給装置の構成及び動作について説明する。
【００１３】
〔電源供給装置の構成〕
図１は、本発明の第１の実施形態である電源供給装置の構成を示す回路図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態である電源供給装置１は、車両に搭載され、電源２と負荷３との間に接続されたトランジスタ素子Ｔをオン／オフすることによって、電源２から負荷３への電力供給を制御するものである。本実施形態では、トランジスタ素子Ｔは、Ｎチャネル型ＦＥＴによって構成されている。トランジスタ素子Ｔのドレイン電極には、コネクタＣ１を介して電源２が接続され、ソース電極には、コネクタＣ２を介して負荷３が接続されている。
【００１４】
電源供給装置１は、昇圧回路１０，スイッチング回路２０，故障検出回路３０，過電流検出回路４０，及び制御回路５０を備える。昇圧回路１０は、電気配線Ｌ１を介して電源２に接続され、電源２から供給される電源電圧を所定電圧に昇圧することによってトランジスタ素子Ｔの駆動電圧を生成する。スイッチング回路２０は、昇圧回路１０とトランジスタ素子Ｔのゲート電極との間に接続され、図示しない複数のトランジスタ素子によって構成されている。スイッチング回路２０は、制御回路５０からの制御信号に従って図示しない複数のトランジスタ素子をオン／オフすることによって、電気配線Ｌ２を介してトランジスタ素子Ｔのゲート電極に駆動電圧を印加する。
【００１５】
故障検出回路３０は、電気配線Ｌ２に接続された抵抗素子Ｒと、抵抗素子Ｒの正極側のノードＮ１とＧＮＤ（接地）電位とを接続する電気配線Ｌ３に配設された抵抗素子Ｒ１及び定電圧源３１と、抵抗素子Ｒの負極側のノードＮ２とＧＮＤ電位とを接続する電気配線Ｌ４に配設された抵抗素子Ｒ２と、比較器３２とを備える。比較器３２の非反転入力（＋）端子は、抵抗素子Ｒ３を介して抵抗素子Ｒ１と定電圧源３２との間のノードＮ３に接続されている。比較器３２の反転入力（−）端子は、抵抗素子Ｒ４を介して抵抗素子Ｒ２の正極側に接続されている。比較器３２の出力端子は、制御回路５０の入力ポートＰ１に接続されている。
【００１６】
比較器３２の非反転入力端子には、定電圧源３１から供給される比較電圧Ｖｔｈ＿ｎが入力される。比較器３２の反転入力（−）端子には、トランジスタ素子Ｔのゲート電極に印加されるゲートバイアス電圧Ｖｇが入力される。比較器３２は、ゲートバイアス電圧Ｖｇと比較電圧Ｖｔｈ＿ｎとの大小関係を比較し、比較結果に基づいて出力端子を介してハイレベル又はローレベルの検出信号を制御回路５０に入力する。定電圧源３１から供給される比較電圧Ｖｔｈ＿ｎは、制御回路５０のＤ／Ａ出力ポートＰ２から出力される制御信号によって可変制御される。
【００１７】
過電流検出回路４０は、トランジスタ素子Ｔに対し並列に接続され、トランジスタ素子Ｔのドレイン電極とソース電極との間の電圧（以下、ソース・ドレイン電圧と表記）Ｖｄｓを検出する。過電流検出回路４０は、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが所定電圧以上である場合、過電流が検出されたことを示す制御信号を制御装置５０に入力する。
【００１８】
制御回路５０は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置によって構成されている。制御回路５０は、電源供給装置１全体の動作を制御する。具体的には、制御回路５０は、昇圧回路１０の昇圧電圧を制御する。制御回路５０は、スイッチング回路２０の動作を制御することによってトランジスタ素子Ｔのゲート電極への駆動電圧の供給／停止を制御することにより、トランジスタ素子Ｔのオン／オフを制御する。
【００１９】
制御回路５０は、Ｄ／Ａ出力ポートＰ２を介して制御信号を出力することによって、定電圧源３１が出力する比較電圧Ｖｔｈ＿ｎの大きさを制御する。制御回路５０は、入力ポートＰ１を介して比較器３２から入力される検出信号に基づいて、トランジスタ素子Ｔの故障を検出する。制御回路５０は、過電流検出回路４０からの制御信号に応じてトランジスタ素子Ｔのオン／オフを制御する。
【００２０】
抵抗素子Ｒの負極側の電気配線Ｌ２とトランジスタ素子Ｔのソース電極と負荷３とを接続する電気配線Ｌ５との間には、ツェナーダイオードＺＤと抵抗素子Ｒ５とが並列接続されている。すなわち、トランジスタ素子Ｔのゲート電極とソース電極との間には、ツェナーダイオードＺＤと抵抗素子Ｒ５とが並列接続されている。ツェナーダイオードＺＤは、電気配線Ｌ５から電気配線Ｌ２側への電流の流れを常時許容しつつ、所定のクランプ電圧が生じた場合に電気配線Ｌ２から電気配線Ｌ５側へのクランプ電流の流れを許容する。
【００２１】
〔電源供給装置の動作〕
図２は、トランジスタ素子Ｔのオン／オフに応じたスイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔ，ゲートバイアス電流Ｉｇ，ゲートバイアス電圧Ｖｇ，及びソース電圧Ｖｓの変化を示す波形図である。ここで、スイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔとは、スイッチング回路２０から出力されるトランジスタ素子Ｔの駆動電圧を意味し、本実施形態では図１に示すノードＮ１の電圧値を示す。ゲートバイアス電流Ｉｇとは、トランジスタ素子Ｔのゲート電極に供給される電流を意味し、本実施形態では図１に示す抵抗素子Ｒを流れる電流を示す。ゲートバイアス電圧Ｖｇとは、トランジスタ素子Ｔのゲート電極に印加される電圧を意味し、本実施形態では図１に示すノードＮ２の電圧値を示す。ソース電圧Ｖｓとは、トランジスタ素子Ｔのソース電極の電圧を意味し、本実施形態では図１に示すノードＮ４の電圧値を示す。なお、図２では、トランジスタ素子Ｔの過渡的な動作に伴う波形の変化は図示を省略している。
【００２２】
〔正常動作時〕
始めに、トランジスタ素子Ｔが正常である場合における電源供給装置１の動作について説明する。トランジスタ素子Ｔが正常である場合、図２（ａ）に示すように、時刻Ｔ＝Ｔ１において制御回路５０がトランジスタ素子Ｔをオフ状態からオン状態に切り替えることをスイッチング回路２０に指示すると、図２（ｂ）に示すようにスイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔは駆動電圧Ｖｏｕｔ１まで増加する。これにより、図２（ｃ）の実線Ｌ１に示すように、ゲートバイアス電流Ｉｇは電流Ｉｇ１まで増加し、図２（ｄ）の実線Ｌ４に示すように、ゲートバイアス電圧Ｖｇはゲートバイアス電圧Ｖｇ１まで増加し、トランジスタ素子Ｔはオン状態になる。この結果、図２（ｅ）の実線Ｌ６に示すように、ソース電圧Ｖｓはソース電圧Ｖｓ１まで増加し、電源２からの電力がトランジスタ素子Ｔを介して負荷３に供給される。
【００２３】
〔オン故障予兆時〕
次に、トランジスタ素子Ｔにオン故障の予兆がある場合における電源供給装置１の動作について説明する。トランジスタ素子Ｔにオン故障の予兆がある場合、図２（ｂ）に示すようにスイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが駆動電圧Ｖｏｕｔ１まで増加すると、ゲートバイアス電流Ｉｇにオン故障に由来するゲートリーク電流が加算されることによって、ゲートバイアス電流Ｉｇは、図２（ｃ）の破線Ｌ２に示すように、正常動作時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より大きいゲートバイアス電流Ｉｇ２まで増加する。なお、ゲートバイアス電圧Ｖｇ及びソース電圧Ｖｓはそれぞれ正常動作時のゲートバイアス電圧Ｖｇ１及びソース電圧Ｖｓ１程度まで増加する。
【００２４】
〔トランジスタ素子のオープン故障時〕
次に、トランジスタ素子Ｔにオープン故障が発生した場合における電源供給装置１の動作について説明する。トランジスタ素子Ｔにオープン故障が発生した場合、スイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが駆動電圧Ｖｏｕｔ１まで増加してもトランジスタ素子Ｔがオン状態にならないため、図２（ｅ）の一点鎖線Ｌ７に示すように、ソース電圧Ｖｓは接地電位（この場合、電圧ゼロ）に保持される。このため、ゲートバイアス電圧Ｖｇは、図２（ｄ）の一点鎖線Ｌ５に示すように、ゲートバイアス電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２より大きいゲートバイアス電圧Ｖｇ２まで増加し、トランジスタ素子Ｔのゲート電極とソース電極との間に設けられたツェナーダイオードＺＤにクランプ電圧以上の電圧が印加されることによってクランプ電流が流れる。これにより、ゲートバイアス電流Ｉｇは、図２（ｃ）の一点鎖線Ｌ３に示すように、ゲートバイアス電流Ｉｇ１，Ｉｇ２より大きいゲートバイアス電流Ｉｇ３まで増加する。
【００２５】
〔過電流発生時〕
次に、過電流が発生した場合における電源供給装置１の動作について説明する。過電流が発生した場合、ゲートバイアス電圧Ｖｇが正常動作時のゲートバイアス電圧Ｖｇ１より若干低下するが、ゲートバイアス電流Ｉｇ及びソース電圧Ｖｓは変化しない。一方、トランジスタ素子のドレイン電極とソース電極との間の電圧は増加する。
【００２６】
以上のように、この電源供給装置１では、電源供給装置１の動作状態に応じてゲートバイアス電流Ｉｇの値が大きく変化する。そこで、この電源供給装置１では、制御回路５０が、以下に示す故障検出処理を実行することにより、ゲートバイアス電流Ｉｇの変化をゲートバイアス電圧Ｖｇの変化として比較器３２により検出し、検出結果に基づいて電源供給装置１の動作状態を判定する。具体的には、制御回路５０は、正常動作時、オン故障予兆時、及びトランジスタのオープン故障時それぞれについて予め設定された判定値に基づいて定電圧源３１が出力する比較電圧Ｖｔｈ＿ｎを変化させる。そして、制御回路５０は、ゲートバイアス電圧Ｖｇと比較電圧Ｖｔｈ＿ｎの大小関係に基づいて出力される比較器３２からの検出信号に基づいて、電源供給装置１の動作状態が正常動作時、オン故障予兆時、トランジスタのオープン故障時、及び過電流発生時のいずれであるかを判定する。以下、図３に示すフローチャートを参照して、この故障検出処理を実行する際の電源供給装置１の動作について説明する。
【００２７】
〔故障検出処理〕
図３は、本発明の第１の実施形態である故障検出処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられたタイミングで開始となり、故障検出処理はステップＳ１の処理に進む。
【００２８】
ステップＳ１の処理では、制御回路５０が、トランジスタ素子Ｔがオン状態であるか否かを判別する。判別の結果、トランジスタ素子Ｔがオフ状態である場合、制御回路５０は、故障検出処理を終了する。一方、トランジスタ素子Ｔがオン状態である場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ２の処理に進める。
【００２９】
ステップＳ２の処理では、過電流検出回路４０が、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ以上であるか否かを判別する。過電流判定電圧ＶｄｓＡは、本発明に係る所定値に対応する。判別の結果、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ以上である場合、過電流検出回路４０は故障検出処理をステップＳ６の処理に進める。一方、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ未満である場合には、過電流検出回路４０は故障検出処理をステップＳ３の処理に進める。
【００３０】
ステップＳ３の処理では、制御回路５０が、比較器３２からの検出信号に基づいて、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより大きいか否かを判別する。ゲートバイアス電流ＩｇＡは、電源供給装置１が正常動作している時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より大きい任意の電流値であり、本発明に係る第２判定値に対応する。判別の結果、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより小さい場合、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ４の処理に進める。一方、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより大きい場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ５の処理に進める。
【００３１】
ステップＳ４の処理では、制御回路５０が、トランジスタ素子Ｔは正常な動作状態にあると判定する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００３２】
ステップＳ５の処理では、制御回路５０は、トランジスタ素子Ｔにオン故障の予兆があると判定する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００３３】
ステップＳ６の処理では、制御回路５０が、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＢより大きいか否かを判別する。ゲートバイアス電流ＩｇＢは、電源供給装置１が正常動作している時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より大きい任意の電流値であり、本発明に係る第１判定値に対応する。ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＢより大きい場合、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ７の処理に進める。一方、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＢより小さい場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ８の処理に進める。
【００３４】
ステップＳ７の処理では、制御回路５０が、トランジスタ素子Ｔにオープン故障が発生していると判定する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００３５】
ステップＳ８の処理では、制御回路５０は、過電流が発生していると判定する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００３６】
〔第２の実施形態〕
次に、図４乃至図６を参照して、本発明の第２の実施形態である電源供給装置の構成及び動作について説明する。
【００３７】
〔電源供給装置の構成〕
図４は、本発明の第２の実施形態である電源供給装置の構成を示す回路図である。図４に示すように、本発明の第２の実施形態である電源供給装置１は、第１の実施形態である電源供給装置の構成に加えて、電源２とトランジスタ素子Ｔとの間に接続されたダイオード素子Ｄ１を備える。ダイオード素子Ｄ１のアノード電極は電源２に接続され、カソード電極はトランジスタ素子Ｔのドレイン電極に接続されている。ダイオード素子Ｄ１は、トランジスタ素子Ｔにオープン故障が発生した場合に発生するトランジスタ素子Ｔのゲート電極側から電源２側への電流の流れを規制する。なお、本実施形態では、ダイオード素子によって電流を規制することとしたが、トランジスタ素子を設け、トランジスタ素子内部の寄生ダイオードによって電流を規制してもよい。
【００３８】
〔電源供給装置の動作〕
図５は、トランジスタ素子Ｔのオン／オフに応じたスイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔ，ゲートバイアス電流Ｉｇ，ゲートバイアス電圧Ｖｇ，及びソース電圧Ｖｓの変化を示す波形図である。なお、正常動作時、トランジスタ素子Ｔのオン故障予兆時、トランジスタ素子Ｔのオープン故障時、及び過電流発生時における電源供給装置１の動作は第１の実施形態と同様である。そこで、以下ではその説明を省略し、電源供給装置１の出力オープン故障時における電源供給装置１の動作についてのみ説明する。
【００３９】
〔出力オープン故障時〕
電源供給装置１に出力オープン故障が発生した場合、ゲートバイアス電流Ｉｇは抵抗素子Ｒ２を介して接地電位に流れるために、図５（ｃ）の二点鎖線Ｌ１１に示すように、ゲートバイアス電流Ｉｇは正常動作時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より小さいゲートバイアス電流Ｉｇ４まで増加する。一方、ゲートバイアス電圧Ｖｇは正常動作時のゲートバイス電圧Ｖｇ１から大きく変化しないが、図５（ｅ）の二点鎖線Ｌ１２に示すように、ソース電圧Ｖｓは、正常動作時のソース電圧Ｖｓ１より大きいソース電圧Ｖｓ２まで増加する。
【００４０】
このような構成を有する電源供給装置１では、制御回路５０が、以下に示す故障検出処理を実行することによって、電源供給装置１の動作状態が正常動作時、オン故障予兆時、トランジスタのオープン故障時、出力オープン故障時、及び過電流発生時のいずれであるかを判定する。以下、図６に示すフローチャートを参照して、この故障検出処理を実行する際の電源供給装置１の動作について説明する。
【００４１】
〔故障検出処理〕
図６は、本発明の第２の実施形態である故障検出処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられたタイミングで開始となり、故障検出処理はステップＳ１１の処理に進む。
【００４２】
ステップＳ１１の処理では、制御回路５０が、トランジスタ素子Ｔがオン状態であるか否かを判別する。判別の結果、トランジスタ素子Ｔがオフ状態である場合、制御回路５０は、故障検出処理を終了する。一方、トランジスタ素子Ｔがオン状態である場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ１２の処理に進める。
【００４３】
ステップＳ１２の処理では、過電流検出回路４０が、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ以上であるか否かを判別する。過電流判定電圧ＶｄｓＡは、本発明に係る所定値に対応する。判別の結果、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ以上である場合、過電流検出回路４０は故障検出処理をステップＳ１８の処理に進める。一方、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ未満である場合には、過電流検出回路４０は故障検出処理をステップＳ１３の処理に進める。
【００４４】
ステップＳ１３の処理では、制御回路５０が、比較器３２からの検出信号に基づいて、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより大きいか否かを判別する。ゲートバイアス電流ＩｇＡは、電源供給装置１が正常動作している時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より大きい任意の電流値であり、本発明に係る第２判定値に対応する。判別の結果、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより小さい場合、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ１４の処理に進める。一方、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより大きい場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ１７の処理に進める。
【００４５】
ステップＳ１４の処理では、制御回路５０が、比較器３２からの検出信号に基づいて、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＣより小さいか否かを判別する。ゲートバイアス電流ＩｇＣは、電源供給装置１が正常動作している時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より小さい任意の電流値であり、本発明に係る第３判定値に対応する。判別の結果、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＣより小さい場合、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ１６の処理に進める。一方、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＣより大きい場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ１５の処理に進める。
【００４６】
ステップＳ１５の処理では、制御回路５０が、トランジスタ素子Ｔは正常な動作状態にあると判定する。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００４７】
ステップＳ１６の処理では、制御回路５０は、出力オープン故障が発生したと判定する。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００４８】
ステップＳ１７の処理では、制御回路５０は、トランジスタ素子Ｔにオン故障の予兆があると判定する。これにより、ステップＳ１７の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。なお、ステップＳ１８〜ステップＳ２０の処理は、図３に示すフローチャートにおけるステップＳ６〜ステップＳ８の処理と同じであるので、以下ではその説明を省略する。
【００４９】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 電源供給装置
２ 電源
３ 負荷
１０ 昇圧回路
２０ スイッチング回路
３０ 故障検出回路
３１ 定電圧源
３２ 比較器
４０ 過電流検出回路
５０ 制御回路
Ｃ１，Ｃ２ コネクタ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 電気配線
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５ 抵抗素子
Ｔ トランジスタ素子
ＺＤ ツェナーダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されている電装品を過電流から保護するための過電流保護機能を備える電源供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されている電装品にワイヤーハーネスを介して電力を供給する電源供給装置には、ワイヤーハーネスや電装品を過電流による焼損等から保護するために、ヒューズを用いた過電流保護回路が設けられている。ヒューズを用いた過電流保護回路では、過電流が発生した場合、溶断したヒューズの交換等の整備を行う必要がある。このため、ヒューズを用いた過電流保護回路の設置場所が限定され、しいてはワイヤーハーネスレイアウトの自由度が低くなる。また、従来の電源供給装置には、スイッチング素子としてリレーが多く用いられているが、サイズや部品発熱が大きく装置に大型化に繋がるといった課題があった。
【０００３】
そこで、近年、ヒューズやリレーの代わりにトランジスタ素子を用いた過電流保護回路が提案されている（特許文献１参照）。この過電流保護回路は、電源と電装品との間に接続されたトランジスタ素子を備え、トランジスタ素子のソース電極とドレイン電極との間の電圧変化に基づいて過電流が発生したか否かを判定する。そして、過電流保護回路は、過電流が発生したと判定した場合、トランジスタ素子をオフすることによって電源と電装品との間の接続を遮断することにより、電装品を過電流から非破壊で保護する。このような過電流保護回路によれば、過電流が発生した場合であってもトランジスタ素子の整備を行う必要がない。従って、トランジスタ素子を用いた過電流保護回路を備えた電源供給装置は、設置場所が限定されることなく、ワイヤーハーネスレイアウトの自由度が高くなる。また、トランジスタ素子の小型・低損失化によって装置の小型化が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４２１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、トランジスタ素子がオン状態であるときにトランジスタ素子にオープン故障が発生した場合、ソース電極とドレイン電極との間の電圧が変化する。しかしながら、従来の過電流保護回路は、ソース電極とドレイン電極との間の電圧変化に基づいて過電流が発生したか否かを判定する構成になっている。このため、従来の過電流保護回路によれば、トランジスタ素子のオープン故障によってソース電極とドレイン電極との間の電圧が変化したのにも係わらず、過電流が発生したと誤判定してしまうことがある。
【０００６】
一般に、トランジスタ素子にオープン故障が発生した場合と過電流が発生した場合とでは、その後に行う作業内容が異なる。具体的には、トランジスタ素子にオープン故障が発生した場合、トランジスタ素子や電源供給装置の交換等の作業が行われるのに対し、過電流が発生した場合には、電気配線の点検等の作業が行われる。このため、ソース電極とドレイン電極との間の電圧が変化した原因がオープン故障と過電流とのどちらであるのかを正確に判定することが望まれる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、トランジスタ素子のソース電極とドレイン電極との間の電圧変化がトランジスタ素子のオープン故障又は過電流のどちらによるものなのかを正確に判定可能な電源供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源供給装置は、電源と、電源と電源からの電力によって駆動される負荷との間に接続され、電源から負荷への電力供給を制御するトランジスタ素子と、トランジスタ素子のゲート電極に接続された抵抗素子と、トランジスタ素子のゲート電極とソース電極との間に接続されたツェナーダイオード素子と、抵抗素子を介してトランジスタ素子のゲート電極に駆動電圧を印加することによって、トランジスタ素子のオン／オフを制御する制御回路と、トランジスタ素子のドレイン電極とソース電極との間の電圧を検出する過電流検出回路と、を備え、制御回路は、抵抗素子を流れる電流値を検出し、過電流検出回路によって検出された電圧値が所定値以上である場合、電流値が第１判定値以上であるか否かを判別し、電流値が第１判定値以上である場合、トランジスタ素子のオープン故障が発生したと判定し、電流値が第１判定値未満である場合には、過電流が発生したと判定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電源供給装置によれば、トランジスタ素子のソース電極とドレイン電極との間の電圧変化がトランジスタ素子のオープン故障又は過電流のどちらによるものなのかを正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態である電源供給装置の構成を示す回路図である。
【図２】図２は、図１に示す電源保護装置の動作を説明するための波形図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態である故障検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態である電源供給装置の構成を示す回路図である。
【図５】図５は、図４に示す電源保護装置の動作を説明するための波形図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態である故障検出処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態である電源供給装置の構成及び動作について説明する。
【００１２】
〔第１の実施形態〕
始めに、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施形態である電源供給装置の構成及び動作について説明する。
【００１３】
〔電源供給装置の構成〕
図１は、本発明の第１の実施形態である電源供給装置の構成を示す回路図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態である電源供給装置１は、車両に搭載され、電源２と負荷３との間に接続されたトランジスタ素子Ｔをオン／オフすることによって、電源２から負荷３への電力供給を制御するものである。本実施形態では、トランジスタ素子Ｔは、Ｎチャネル型ＦＥＴによって構成されている。トランジスタ素子Ｔのドレイン電極には、コネクタＣ１を介して電源２が接続され、ソース電極には、コネクタＣ２を介して負荷３が接続されている。
【００１４】
電源供給装置１は、昇圧回路１０，スイッチング回路２０，故障検出回路３０，過電流検出回路４０，及び制御回路５０を備える。昇圧回路１０は、電気配線Ｌ１を介して電源２に接続され、電源２から供給される電源電圧を所定電圧に昇圧することによってトランジスタ素子Ｔの駆動電圧を生成する。スイッチング回路２０は、昇圧回路１０とトランジスタ素子Ｔのゲート電極との間に接続され、図示しない複数のトランジスタ素子によって構成されている。スイッチング回路２０は、制御回路５０からの制御信号に従って図示しない複数のトランジスタ素子をオン／オフすることによって、電気配線Ｌ２を介してトランジスタ素子Ｔのゲート電極に駆動電圧を印加する。
【００１５】
故障検出回路３０は、電気配線Ｌ２に接続された抵抗素子Ｒと、抵抗素子Ｒの正極側のノードＮ１とＧＮＤ（接地）電位とを接続する電気配線Ｌ３に配設された抵抗素子Ｒ１及び定電圧源３１と、抵抗素子Ｒの負極側のノードＮ２とＧＮＤ電位とを接続する電気配線Ｌ４に配設された抵抗素子Ｒ２と、比較器３２とを備える。比較器３２の非反転入力（＋）端子は、抵抗素子Ｒ３を介して抵抗素子Ｒ１と定電圧源３２との間のノードＮ３に接続されている。比較器３２の反転入力（−）端子は、抵抗素子Ｒ４を介して抵抗素子Ｒ２の正極側に接続されている。比較器３２の出力端子は、制御回路５０の入力ポートＰ１に接続されている。
【００１６】
比較器３２の非反転入力端子には、定電圧源３１から供給される比較電圧Ｖｔｈ＿ｎが入力される。比較器３２の反転入力（−）端子には、トランジスタ素子Ｔのゲート電極に印加されるゲートバイアス電圧Ｖｇが入力される。比較器３２は、ゲートバイアス電圧Ｖｇと比較電圧Ｖｔｈ＿ｎとの大小関係を比較し、比較結果に基づいて出力端子を介してハイレベル又はローレベルの検出信号を制御回路５０に入力する。定電圧源３１から供給される比較電圧Ｖｔｈ＿ｎは、制御回路５０のＤ／Ａ出力ポートＰ２から出力される制御信号によって可変制御される。
【００１７】
過電流検出回路４０は、トランジスタ素子Ｔに対し並列に接続され、トランジスタ素子Ｔのドレイン電極とソース電極との間の電圧（以下、ソース・ドレイン電圧と表記）Ｖｄｓを検出する。過電流検出回路４０は、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが所定電圧以上である場合、過電流が検出されたことを示す制御信号を制御装置５０に入力する。
【００１８】
制御回路５０は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置によって構成されている。制御回路５０は、電源供給装置１全体の動作を制御する。具体的には、制御回路５０は、昇圧回路１０の昇圧電圧を制御する。制御回路５０は、スイッチング回路２０の動作を制御することによってトランジスタ素子Ｔのゲート電極への駆動電圧の供給／停止を制御することにより、トランジスタ素子Ｔのオン／オフを制御する。
【００１９】
制御回路５０は、Ｄ／Ａ出力ポートＰ２を介して制御信号を出力することによって、定電圧源３１が出力する比較電圧Ｖｔｈ＿ｎの大きさを制御する。制御回路５０は、入力ポートＰ１を介して比較器３２から入力される検出信号に基づいて、トランジスタ素子Ｔの故障を検出する。制御回路５０は、過電流検出回路４０からの制御信号に応じてトランジスタ素子Ｔのオン／オフを制御する。
【００２０】
抵抗素子Ｒの負極側の電気配線Ｌ２とトランジスタ素子Ｔのソース電極と負荷３とを接続する電気配線Ｌ５との間には、ツェナーダイオードＺＤと抵抗素子Ｒ５とが並列接続されている。すなわち、トランジスタ素子Ｔのゲート電極とソース電極との間には、ツェナーダイオードＺＤと抵抗素子Ｒ５とが並列接続されている。ツェナーダイオードＺＤは、電気配線Ｌ５から電気配線Ｌ２側への電流の流れを常時許容しつつ、所定のクランプ電圧が生じた場合に電気配線Ｌ２から電気配線Ｌ５側へのクランプ電流の流れを許容する。
【００２１】
〔電源供給装置の動作〕
図２は、トランジスタ素子Ｔのオン／オフに応じたスイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔ，ゲートバイアス電流Ｉｇ，ゲートバイアス電圧Ｖｇ，及びソース電圧Ｖｓの変化を示す波形図である。ここで、スイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔとは、スイッチング回路２０から出力されるトランジスタ素子Ｔの駆動電圧を意味し、本実施形態では図１に示すノードＮ１の電圧値を示す。ゲートバイアス電流Ｉｇとは、トランジスタ素子Ｔのゲート電極に供給される電流を意味し、本実施形態では図１に示す抵抗素子Ｒを流れる電流を示す。ゲートバイアス電圧Ｖｇとは、トランジスタ素子Ｔのゲート電極に印加される電圧を意味し、本実施形態では図１に示すノードＮ２の電圧値を示す。ソース電圧Ｖｓとは、トランジスタ素子Ｔのソース電極の電圧を意味し、本実施形態では図１に示すノードＮ４の電圧値を示す。なお、図２では、トランジスタ素子Ｔの過渡的な動作に伴う波形の変化は図示を省略している。
【００２２】
〔正常動作時〕
始めに、トランジスタ素子Ｔが正常である場合における電源供給装置１の動作について説明する。トランジスタ素子Ｔが正常である場合、図２（ａ）に示すように、時刻Ｔ＝Ｔ１において制御回路５０がトランジスタ素子Ｔをオフ状態からオン状態に切り替えることをスイッチング回路２０に指示すると、図２（ｂ）に示すようにスイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔは駆動電圧Ｖｏｕｔ１まで増加する。これにより、図２（ｃ）の実線Ｌ１に示すように、ゲートバイアス電流Ｉｇは電流Ｉｇ１まで増加し、図２（ｄ）の実線Ｌ４に示すように、ゲートバイアス電圧Ｖｇはゲートバイアス電圧Ｖｇ１まで増加し、トランジスタ素子Ｔはオン状態になる。この結果、図２（ｅ）の実線Ｌ６に示すように、ソース電圧Ｖｓはソース電圧Ｖｓ１まで増加し、電源２からの電力がトランジスタ素子Ｔを介して負荷３に供給される。
【００２３】
〔オン故障予兆時〕
次に、トランジスタ素子Ｔにオン故障の予兆がある場合における電源供給装置１の動作について説明する。トランジスタ素子Ｔにオン故障の予兆がある場合、図２（ｂ）に示すようにスイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが駆動電圧Ｖｏｕｔ１まで増加すると、ゲートバイアス電流Ｉｇにオン故障に由来するゲートリーク電流が加算されることによって、ゲートバイアス電流Ｉｇは、図２（ｃ）の破線Ｌ２に示すように、正常動作時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より大きいゲートバイアス電流Ｉｇ２まで増加する。なお、ゲートバイアス電圧Ｖｇ及びソース電圧Ｖｓはそれぞれ正常動作時のゲートバイアス電圧Ｖｇ１及びソース電圧Ｖｓ１程度まで増加する。
【００２４】
〔トランジスタ素子のオープン故障時〕
次に、トランジスタ素子Ｔにオープン故障が発生した場合における電源供給装置１の動作について説明する。トランジスタ素子Ｔにオープン故障が発生した場合、スイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが駆動電圧Ｖｏｕｔ１まで増加してもトランジスタ素子Ｔがオン状態にならないため、図２（ｅ）の一点鎖線Ｌ７に示すように、ソース電圧Ｖｓは接地電位（この場合、電圧ゼロ）に保持される。このため、ゲートバイアス電圧Ｖｇは、図２（ｄ）の一点鎖線Ｌ５に示すように、ゲートバイアス電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２より大きいゲートバイアス電圧Ｖｇ２まで増加し、トランジスタ素子Ｔのゲート電極とソース電極との間に設けられたツェナーダイオードＺＤにクランプ電圧以上の電圧が印加されることによってクランプ電流が流れる。これにより、ゲートバイアス電流Ｉｇは、図２（ｃ）の一点鎖線Ｌ３に示すように、ゲートバイアス電流Ｉｇ１，Ｉｇ２より大きいゲートバイアス電流Ｉｇ３まで増加する。
【００２５】
〔過電流発生時〕
次に、過電流が発生した場合における電源供給装置１の動作について説明する。過電流が発生した場合、ゲートバイアス電圧Ｖｇが正常動作時のゲートバイアス電圧Ｖｇ１より若干低下するが、ゲートバイアス電流Ｉｇ及びソース電圧Ｖｓは変化しない。一方、トランジスタ素子のドレイン電極とソース電極との間の電圧は増加する。
【００２６】
以上のように、この電源供給装置１では、電源供給装置１の動作状態に応じてゲートバイアス電流Ｉｇの値が大きく変化する。そこで、この電源供給装置１では、制御回路５０が、以下に示す故障検出処理を実行することにより、ゲートバイアス電流Ｉｇの変化をゲートバイアス電圧Ｖｇの変化として比較器３２により検出し、検出結果に基づいて電源供給装置１の動作状態を判定する。具体的には、制御回路５０は、正常動作時、オン故障予兆時、及びトランジスタのオープン故障時それぞれについて予め設定された判定値に基づいて定電圧源３１が出力する比較電圧Ｖｔｈ＿ｎを変化させる。そして、制御回路５０は、ゲートバイアス電圧Ｖｇと比較電圧Ｖｔｈ＿ｎの大小関係に基づいて出力される比較器３２からの検出信号に基づいて、電源供給装置１の動作状態が正常動作時、オン故障予兆時、トランジスタのオープン故障時、及び過電流発生時のいずれであるかを判定する。以下、図３に示すフローチャートを参照して、この故障検出処理を実行する際の電源供給装置１の動作について説明する。
【００２７】
〔故障検出処理〕
図３は、本発明の第１の実施形態である故障検出処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられたタイミングで開始となり、故障検出処理はステップＳ１の処理に進む。
【００２８】
ステップＳ１の処理では、制御回路５０が、トランジスタ素子Ｔがオン状態であるか否かを判別する。判別の結果、トランジスタ素子Ｔがオフ状態である場合、制御回路５０は、故障検出処理を終了する。一方、トランジスタ素子Ｔがオン状態である場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ２の処理に進める。
【００２９】
ステップＳ２の処理では、過電流検出回路４０が、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ以上であるか否かを判別する。過電流判定電圧ＶｄｓＡは、本発明に係る所定値に対応する。判別の結果、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ以上である場合、過電流検出回路４０は故障検出処理をステップＳ６の処理に進める。一方、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ未満である場合には、過電流検出回路４０は故障検出処理をステップＳ３の処理に進める。
【００３０】
ステップＳ３の処理では、制御回路５０が、比較器３２からの検出信号に基づいて、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより大きいか否かを判別する。ゲートバイアス電流ＩｇＡは、電源供給装置１が正常動作している時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より大きい任意の電流値であり、本発明に係る第２判定値に対応する。判別の結果、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより小さい場合、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ４の処理に進める。一方、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより大きい場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ５の処理に進める。
【００３１】
ステップＳ４の処理では、制御回路５０が、トランジスタ素子Ｔは正常な動作状態にあると判定する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００３２】
ステップＳ５の処理では、制御回路５０は、トランジスタ素子Ｔにオン故障の予兆があると判定する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００３３】
ステップＳ６の処理では、制御回路５０が、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＢより大きいか否かを判別する。ゲートバイアス電流ＩｇＢは、電源供給装置１が正常動作している時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より大きい任意の電流値であり、本発明に係る第１判定値に対応する。ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＢより大きい場合、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ７の処理に進める。一方、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＢより小さい場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ８の処理に進める。
【００３４】
ステップＳ７の処理では、制御回路５０が、トランジスタ素子Ｔにオープン故障が発生していると判定する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００３５】
ステップＳ８の処理では、制御回路５０は、過電流が発生していると判定する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００３６】
〔第２の実施形態〕
次に、図４乃至図６を参照して、本発明の第２の実施形態である電源供給装置の構成及び動作について説明する。
【００３７】
〔電源供給装置の構成〕
図４は、本発明の第２の実施形態である電源供給装置の構成を示す回路図である。図４に示すように、本発明の第２の実施形態である電源供給装置１は、第１の実施形態である電源供給装置の構成に加えて、電源２とトランジスタ素子Ｔとの間に接続されたダイオード素子Ｄ１を備える。ダイオード素子Ｄ１のアノード電極は電源２に接続され、カソード電極はトランジスタ素子Ｔのドレイン電極に接続されている。ダイオード素子Ｄ１は、トランジスタ素子Ｔにオープン故障が発生した場合に発生するトランジスタ素子Ｔのゲート電極側から電源２側への電流の流れを規制する。なお、本実施形態では、ダイオード素子によって電流を規制することとしたが、トランジスタ素子を設け、トランジスタ素子内部の寄生ダイオードによって電流を規制してもよい。
【００３８】
〔電源供給装置の動作〕
図５は、トランジスタ素子Ｔのオン／オフに応じたスイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔ，ゲートバイアス電流Ｉｇ，ゲートバイアス電圧Ｖｇ，及びソース電圧Ｖｓの変化を示す波形図である。なお、正常動作時、トランジスタ素子Ｔのオン故障予兆時、トランジスタ素子Ｔのオープン故障時、及び過電流発生時における電源供給装置１の動作は第１の実施形態と同様である。そこで、以下ではその説明を省略し、電源供給装置１の出力オープン故障時における電源供給装置１の動作についてのみ説明する。
【００３９】
〔出力オープン故障時〕
電源供給装置１に出力オープン故障が発生した場合、ゲートバイアス電流Ｉｇは抵抗素子Ｒ２を介して接地電位に流れるために、図５（ｃ）の二点鎖線Ｌ１１に示すように、ゲートバイアス電流Ｉｇは正常動作時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より小さいゲートバイアス電流Ｉｇ４まで増加する。一方、ゲートバイアス電圧Ｖｇは正常動作時のゲートバイス電圧Ｖｇ１から大きく変化しないが、図５（ｅ）の二点鎖線Ｌ１２に示すように、ソース電圧Ｖｓは、正常動作時のソース電圧Ｖｓ１より大きいソース電圧Ｖｓ２まで増加する。
【００４０】
このような構成を有する電源供給装置１では、制御回路５０が、以下に示す故障検出処理を実行することによって、電源供給装置１の動作状態が正常動作時、オン故障予兆時、トランジスタのオープン故障時、出力オープン故障時、及び過電流発生時のいずれであるかを判定する。以下、図６に示すフローチャートを参照して、この故障検出処理を実行する際の電源供給装置１の動作について説明する。
【００４１】
〔故障検出処理〕
図６は、本発明の第２の実施形態である故障検出処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられたタイミングで開始となり、故障検出処理はステップＳ１１の処理に進む。
【００４２】
ステップＳ１１の処理では、制御回路５０が、トランジスタ素子Ｔがオン状態であるか否かを判別する。判別の結果、トランジスタ素子Ｔがオフ状態である場合、制御回路５０は、故障検出処理を終了する。一方、トランジスタ素子Ｔがオン状態である場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ１２の処理に進める。
【００４３】
ステップＳ１２の処理では、過電流検出回路４０が、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ以上であるか否かを判別する。過電流判定電圧ＶｄｓＡは、本発明に係る所定値に対応する。判別の結果、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ以上である場合、過電流検出回路４０は故障検出処理をステップＳ１８の処理に進める。一方、ソース・ドレイン電圧Ｖｄｓが過電流判定電圧ＶｄｓＡ未満である場合には、過電流検出回路４０は故障検出処理をステップＳ１３の処理に進める。
【００４４】
ステップＳ１３の処理では、制御回路５０が、比較器３２からの検出信号に基づいて、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより大きいか否かを判別する。ゲートバイアス電流ＩｇＡは、電源供給装置１が正常動作している時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より大きい任意の電流値であり、本発明に係る第２判定値に対応する。判別の結果、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより小さい場合、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ１４の処理に進める。一方、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＡより大きい場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ１７の処理に進める。
【００４５】
ステップＳ１４の処理では、制御回路５０が、比較器３２からの検出信号に基づいて、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＣより小さいか否かを判別する。ゲートバイアス電流ＩｇＣは、電源供給装置１が正常動作している時のゲートバイアス電流Ｉｇ１より小さい任意の電流値であり、本発明に係る第３判定値に対応する。判別の結果、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＣより小さい場合、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ１６の処理に進める。一方、ゲートバイアス電流Ｉｇがゲートバイアス電流ＩｇＣより大きい場合には、制御回路５０は、故障検出処理をステップＳ１５の処理に進める。
【００４６】
ステップＳ１５の処理では、制御回路５０が、トランジスタ素子Ｔは正常な動作状態にあると判定する。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００４７】
ステップＳ１６の処理では、制御回路５０は、出力オープン故障が発生したと判定する。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。
【００４８】
ステップＳ１７の処理では、制御回路５０は、トランジスタ素子Ｔにオン故障の予兆があると判定する。これにより、ステップＳ１７の処理は完了し、一連の故障検出処理は終了する。なお、ステップＳ１８〜ステップＳ２０の処理は、図３に示すフローチャートにおけるステップＳ６〜ステップＳ８の処理と同じであるので、以下ではその説明を省略する。
【００４９】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 電源供給装置
２ 電源
３ 負荷
１０ 昇圧回路
２０ スイッチング回路
３０ 故障検出回路
３１ 定電圧源
３２ 比較器
４０ 過電流検出回路
５０ 制御回路
Ｃ１，Ｃ２ コネクタ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 電気配線
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５ 抵抗素子
Ｔ トランジスタ素子
ＺＤ ツェナーダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
前記電源と該電源からの電力によって駆動される負荷との間に接続され、該電源から該負荷への電力供給を制御するトランジスタ素子と、
前記トランジスタ素子のゲート電極に接続された抵抗素子と、
前記トランジスタ素子のゲート電極とソース電極との間に接続されたツェナーダイオード素子と、
前記抵抗素子を介して前記トランジスタ素子のゲート電極に駆動電圧を印加することによって、該トランジスタ素子のオン／オフを制御する制御回路と、
前記トランジスタ素子のドレイン電極とソース電極との間の電圧を検出する過電流検出回路と、を備え、
前記制御回路は、前記抵抗素子を流れる電流値を検出し、前記過電流検出回路によって検出された電圧値が所定値以上である場合、該電流値が第１判定値以上であるか否かを判別し、該電流値が第１判定値以上である場合、前記トランジスタ素子のオープン故障が発生したと判定し、該電流値が第１判定値未満である場合には、過電流が発生したと判定することを特徴とする電源供給装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記過電流検出回路によって検出された電圧値が所定値未満である場合、前記電流値が第２判定値以上であるか否かを判別し、前記電流値が第２判定値以上である場合、前記トランジスタ素子にオン故障の予兆があると判定することを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。
【請求項３】
前記電源と前記トランジスタ素子との間に接続され、該トランジスタ素子側から該電源側への電流の流れを規制する逆流防止回路を備え、
前記制御回路は、前記電流値が第２判定値未満である場合、該電流値が該第２判定値より小さい第３判定値未満であるか否かを判別し、該電流値が第３判定値未満である場合、出力オープン故障が発生していると判定することを特徴とする請求項２に記載の電源供給装置。
【請求項１】
電源と、
前記電源と該電源からの電力によって駆動される負荷との間に接続され、該電源から該負荷への電力供給を制御するトランジスタ素子と、
前記トランジスタ素子のゲート電極に接続された抵抗素子と、
前記トランジスタ素子のゲート電極とソース電極との間に接続されたツェナーダイオード素子と、
前記抵抗素子を介して前記トランジスタ素子のゲート電極に駆動電圧を印加することによって、該トランジスタ素子のオン／オフを制御する制御回路と、
前記トランジスタ素子のドレイン電極とソース電極との間の電圧を検出する過電流検出回路と、を備え、
前記制御回路は、前記抵抗素子を流れる電流値を検出し、前記過電流検出回路によって検出された電圧値が所定値以上である場合、該電流値が第１判定値以上であるか否かを判別し、該電流値が第１判定値以上である場合、前記トランジスタ素子のオープン故障が発生したと判定し、該電流値が第１判定値未満である場合には、過電流が発生したと判定することを特徴とする電源供給装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記過電流検出回路によって検出された電圧値が所定値未満である場合、前記電流値が第２判定値以上であるか否かを判別し、前記電流値が第２判定値以上である場合、前記トランジスタ素子にオン故障の予兆があると判定することを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。
【請求項３】
前記電源と前記トランジスタ素子との間に接続され、該トランジスタ素子側から該電源側への電流の流れを規制する逆流防止回路を備え、
前記制御回路は、前記電流値が第２判定値未満である場合、該電流値が該第２判定値より小さい第３判定値未満であるか否かを判別し、該電流値が第３判定値未満である場合、出力オープン故障が発生していると判定することを特徴とする請求項２に記載の電源供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１８２０６６（Ｐ２０１１−１８２０６６Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２２７７（Ｐ２０１０−４２２７７）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（３９１０４５８９７）古河ＡＳ株式会社 (571)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（３９１０４５８９７）古河ＡＳ株式会社 (571)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]