JP2015136078A - Electromagnetic load controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁負荷に供給する電流を制御する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for controlling a current supplied to an electromagnetic load.
従来から、内燃機関を搭載する自動車などには自動変速機としてオートマチックトランスミッションが用いられている。このようなトランスミッションのバルブを制御する回路は、昇圧回路を用いてバッテリー電圧よりも高い電圧を生成し、そこに接続されたスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ駆動しソレノイドに電流を供給する。このバルブを制御する回路は大電流を流すために電気的なノイズが発生しやすく、ソレノイド側のグランド線と制御回路側のグランド線を分離することで電気的ノイズから回路の誤動作を防ぐ。 Conventionally, automatic transmissions are used as automatic transmissions in automobiles equipped with an internal combustion engine. Such a circuit for controlling the valve of the transmission generates a voltage higher than the battery voltage by using a booster circuit, drives a switching element connected thereto to turn on / off, and supplies a current to the solenoid. Since the circuit for controlling the valve flows a large current, electrical noise is likely to be generated, and the ground line on the solenoid side and the ground line on the control circuit side are separated to prevent malfunction of the circuit from the electrical noise.
制御回路はＩＣ化されており、制御回路の小型化に貢献しているが、ＩＣの構造上グランド線が何らかの原因により基板との接着が外れてしまった場合、グランド線が浮いてしまうというグランドオープン現象が発生し、制御装置が異常状態に至る恐れがある。 The control circuit is integrated into the IC, which contributes to the miniaturization of the control circuit. However, if the ground wire is removed from the substrate for some reason due to the structure of the IC, the ground wire will float. An open phenomenon may occur and the control device may reach an abnormal state.
下記特許文献には、ＩＣにおけるグランドオープン現象に対する検出方法と動作例が記載されている。 The following patent documents describe detection methods and operation examples for the ground open phenomenon in an IC.
上記特許文献に記載されている技術では、ＩＣにおけるグランドオープン現象の検出方法について記載しているが、グランドオープン検出には電源端子とＣＬＫ信号の入力、そしてグランド端子を用いて比較する方式となっている。 In the technique described in the above-mentioned patent document, a method for detecting a ground open phenomenon in an IC is described. For ground open detection, a power source terminal, a CLK signal input, and a comparison using a ground terminal are performed. ing.
本従来例における回路は、図2に示すようにグランド線がソレノイド側（以下パワーグランド）と制御回路側（以下ロジックグランド）の二つに分離されている。本発明についてはグランド線が分離されている場合、上記特許文献１による従来例での検出方法では同様の回路を２回路用意する必要があり、回路規模が増大してしまうという問題が生じる。本発明の目的はグランド線が分離されている場合において、単純かつ小規模な回路の構成でいずれかのグランド線がオープン状態であることを検出可能なグランドオープン検出回路を提供することにある。 In the circuit in this conventional example, as shown in FIG. 2, the ground line is separated into two parts, a solenoid side (hereinafter, power ground) and a control circuit side (hereinafter, logic ground). In the present invention, when the ground lines are separated, the conventional detection method according to Patent Document 1 requires two similar circuits to be prepared, resulting in a problem that the circuit scale increases. An object of the present invention is to provide a ground open detection circuit capable of detecting that any of the ground lines is in an open state with a simple and small circuit configuration when the ground lines are separated.
本従来例の動作を、図2を用いて説明する。 The operation of this conventional example will be described with reference to FIG.
ソレノイド制御IC100はソレノイド電源供給端子1、ソレノイド負荷接続端子2、パワーグランド端子3、ロジックグランド端子4、診断信号端子5の端子から構成される。また、ＩＣ内部はハイサイドゲート6、ローサイドゲート7、診断回路8、診断用電流源9、ＥＳＤ用ダイオード10、コンパレータ30、31、CLK信号発生器32の回路から構成されている。 The solenoid control IC 100 includes a solenoid power supply terminal 1, a solenoid load connection terminal 2, a power ground terminal 3, a logic ground terminal 4, and a diagnostic signal terminal 5. Further, the inside of the IC includes a high side gate 6, a low side gate 7, a diagnostic circuit 8, a diagnostic current source 9, an ESD diode 10, comparators 30 and 31, and a CLK signal generator 32.
IC１中のハイサイドゲート6とローサイドゲート7はActiveステートの際は交互にHi,Lo状態を繰り返し、ソレノイド負荷接続端子2に接続されたソレノイド101に電源を供給する。 The high side gate 6 and the low side gate 7 in the IC 1 alternately repeat the Hi and Lo states in the active state, and supply power to the solenoid 101 connected to the solenoid load connection terminal 2.
このとき、パワーグランド端子3またはロジックグランド端子4が断線した場合、端子の電圧とCLKモジュールの信号の基準GND電圧が異なるため、コンパレータ30、31で比較し診断モジュール8で診断を行う。このようにグランドが複数分かれている場合は、グランドの個数分検出回路を要する。 At this time, if the power ground terminal 3 or the logic ground terminal 4 is disconnected, the terminal voltage and the reference GND voltage of the signal of the CLK module are different from each other. When there are a plurality of grounds in this way, as many detection circuits as the number of grounds are required.
本発明は上記の回路において単純な回路構成を用いることにより、パワーグランド、ロジックグランド端子両方の断線検出が可能となる。
According to the present invention, by using a simple circuit configuration in the above circuit, it is possible to detect disconnection of both the power ground and logic ground terminals.
本発明に係る電磁負荷制御装置において、コンパレータ、スイッチ、電圧シフトから構成されるグランドオープン診断回路を接続し、スイッチを切り替えることでグランドオープン診断を行う。
In the electromagnetic load control device according to the present invention, a ground open diagnosis circuit including a comparator, a switch, and a voltage shift is connected, and a ground open diagnosis is performed by switching the switch.
本発明を付加した電磁負荷制御装置によれば、グランド線をパワーグランド、ロジックグランドに分離してある回路に対して、グランドオープンの検出を行うことで故障検出が可能となり制御異常となる可能性を防ぐことが出来る。 According to the electromagnetic load control device to which the present invention is added, failure detection is possible by detecting a ground open to a circuit in which the ground line is separated into a power ground and a logic ground, which may cause a control abnormality. Can be prevented.
また、自動車に搭載するＩＣの機能安全についてもグランドの断線検出が可能となることから、安全レベルと信頼性の向上に貢献することが出来る。
Moreover, since the disconnection of the ground can be detected for the functional safety of the IC mounted on the automobile, it is possible to contribute to the improvement of the safety level and the reliability.
＜実施形態１＞
図1は、本発明の実施形態１に係る電磁負荷制御装置の回路図である。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a circuit diagram of an electromagnetic load control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
ＩＣ100内のパワーグランドに電圧シフト11、ロジックグランドに電圧シフト12を接続し、パワーグランド側にはスイッチ14を接続し、電圧シフト11を介さない配線と切り替えられるようにする。スイッチ14と電圧シフト12の先にコンパレータ13を接続し、コンパレータ出力を診断回路8に接続する。診断回路8は診断端子5に接続されており、診断結果を外部に通知可能な構成となっている。
図3に示すように、ESDダイオードのVf電圧に対して、大きい電圧と小さい電圧となるように電圧シフト11と12の状態を設定する。図3ではダイオードの順方向電圧Vf=0.7Vに対し、電圧シフト11をVtp=1.0V、電圧シフト12をVtl=0.5Vと設定する。
The voltage shift 11 is connected to the power ground in the IC 100, the voltage shift 12 is connected to the logic ground, and the switch 14 is connected to the power ground side, so that the wiring can be switched to the wiring not via the voltage shift 11. The comparator 13 is connected to the tip of the switch 14 and the voltage shift 12, and the comparator output is connected to the diagnostic circuit 8. The diagnostic circuit 8 is connected to the diagnostic terminal 5 and is configured to notify the diagnosis result to the outside.
As shown in FIG. 3, the states of voltage shifts 11 and 12 are set so that the voltage is large and small with respect to the Vf voltage of the ESD diode. In FIG. 3, the voltage shift 11 is set to Vtp = 1.0V and the voltage shift 12 is set to Vtl = 0.5V with respect to the forward voltage Vf = 0.7V of the diode.
グランドオープンの診断を行う場合には、スイッチ14を切り替え、スイッチのＡ状態・Ｂ状態の場合のコンパレータ13の出力電位を診断回路8で判断する。 When the diagnosis of the ground open is performed, the switch 14 is switched, and the diagnostic circuit 8 determines the output potential of the comparator 13 when the switch is in the A state / B state.
通常では、スイッチがＡ状態にある場合コンパレータの出力はLo，スイッチをＢ状態にした場合のコンパレータの出力は1.0Vの電圧シフトがあるためHiとなる。パワーグランドがオープンとなった場合、電位はESDダイオードを経由することで上昇し、スイッチをＡ状態にした場合の電位もコンパレータ出力がHiとなる。また、ロジックグランドがオープンとなった場合はコンパレータのロジック側のグランドがESDダイオード経由となることで電位が上昇し、スイッチをＢ状態にした場合のコンパレータ出力はLoとなる。これよりコンパレータを1個のみ用いていずれかのグランドがオープンとなった場合であっても、スイッチ14を切り替えてそれぞれのコンパレータ出力を見ることでオープン診断を行い、かつオープンとなったグランドの判定を行うことが出来る。
Normally, when the switch is in the A state, the output of the comparator is Lo, and when the switch is in the B state, the output of the comparator is Hi because there is a voltage shift of 1.0V. When the power ground is open, the potential rises through the ESD diode, and the comparator output also becomes Hi when the switch is in the A state. When the logic ground is open, the potential on the logic side of the comparator goes through the ESD diode, so that the potential rises. When the switch is in the B state, the comparator output becomes Lo. Even if only one comparator is used and one of the grounds is open, open switch diagnosis is performed by switching the switch 14 and looking at the output of each comparator. Can be done.
＜実施形態２＞
図4は、本発明の実施形態２に係る電磁負荷制御装置の回路図である。
<Embodiment 2>
FIG. 4 is a circuit diagram of the electromagnetic load control device according to the second embodiment of the present invention.
IC100内のロジックグランド側の電圧シフト12を、ESDダイオード10の近くから配線を引く。ロジックグランド側はノイズによる電圧の変化を受ける可能性があるため、Vfの電位差を発生するESDダイオードに近い場所からコンパレータ13を接続すると、オープン検出の正確性が向上する。
The voltage shift 12 on the logic ground side in the IC 100 is drawn near the ESD diode 10. Since the logic ground side may receive a voltage change due to noise, the accuracy of open detection is improved by connecting the comparator 13 from a location close to the ESD diode that generates the potential difference of Vf.
＜実施形態３＞
図5は、本発明の実施形態３に係る電磁負荷制御装置の回路図である。ソレノイド負荷101、ソレノイド負荷接続端子2、ハイサイドゲート6、ローサイドゲート7、診断用レギュレータ9の組が複数あり、それぞれソレノイド負荷101’、ソレノイド負荷接続端子2’、ハイサイドゲート6’、ローサイドゲート7’、診断用レギュレータ9’とする。これらのゲートの組が複数接続された場合であっても、オープン検出を行う場合について必要な電圧シフト11、12、コンパレータ13、スイッチ14については１組の回路で検出可能である。
<Embodiment 3>
FIG. 5 is a circuit diagram of the electromagnetic load control device according to the third embodiment of the present invention. There are multiple sets of solenoid load 101, solenoid load connection terminal 2, high side gate 6, low side gate 7, and diagnostic regulator 9, each of which includes solenoid load 101 ', solenoid load connection terminal 2', high side gate 6 ', and low side gate 7 ′ and diagnostic regulator 9 ′. Even when a plurality of sets of these gates are connected, the voltage shifts 11 and 12, the comparator 13, and the switch 14 necessary for open detection can be detected by one set of circuits.
＜実施形態４＞
図6は、本発明の実施形態４に係る電磁負荷制御装置の回路図である。コンパレータ13のマイナス側にスイッチ15を追加し、スイッチ15のC側端子をソレノイド負荷接続端子2側に接続する。また、スイッチ15のＤ側端子は従来どおり電圧シフト12側に接続する。
<Embodiment 4>
FIG. 6 is a circuit diagram of the electromagnetic load control device according to the fourth embodiment of the present invention. A switch 15 is added to the negative side of the comparator 13, and the C side terminal of the switch 15 is connected to the solenoid load connection terminal 2 side. The D-side terminal of the switch 15 is connected to the voltage shift 12 side as usual.
また、入力信号に同期したタイミングでスイッチ14、スイッチ15を切り替える。ゲート制御の入力信号端子を33、ゲート制御部を17、ゲートのスロープ制御部を34、コンパレータの出力をマスクする時間を生成する回路を18、コンパレータの出力を所定時間マスクするフィルタ回路19、スイッチ14,15の切替信号を生成するタイミング生成回路20を備える。 Further, the switch 14 and the switch 15 are switched at a timing synchronized with the input signal. 33 input signal terminals for gate control, 17 for gate control unit, 34 for gate slope control unit, 18 circuit for generating time for masking comparator output, filter circuit 19 for masking comparator output for a predetermined time, switch A timing generation circuit 20 for generating 14 and 15 switching signals is provided.
ローサイドゲート7の故障検出の方法を図7に示す。 FIG. 7 shows a method for detecting a failure of the low-side gate 7.
ソレノイド負荷接続端子2の電圧を21、ゲート制御部17から出力されるハイサイドゲート6のゲートパルスを22、ローサイドゲート7のゲートパルスを23とする。ソレノイド負荷接続端子2とパワーグランド間にソレノイド負荷101を接続し、ゲートパルス22をオンにするとハイサイドゲート6が導通し、ソレノイド負荷接続端子2に電圧がかかる。ハイサイドゲート6をオフする際は、ゲートパルス22をオフする。その際に発生するマイナス電圧を同期整流することで帰還させるために、ゲートパルス23をオンしてローサイドゲート7を導通する。これよりソレノイド負荷接続端子2の電圧はＧＮＤレベルに復帰する。 The voltage of the solenoid load connection terminal 2 is 21, the gate pulse of the high side gate 6 output from the gate control unit 17 is 22, and the gate pulse of the low side gate 7 is 23. When the solenoid load 101 is connected between the solenoid load connection terminal 2 and the power ground and the gate pulse 22 is turned on, the high side gate 6 is turned on, and a voltage is applied to the solenoid load connection terminal 2. When the high side gate 6 is turned off, the gate pulse 22 is turned off. In order to feed back the negative voltage generated at that time by synchronous rectification, the gate pulse 23 is turned on to make the low-side gate 7 conductive. As a result, the voltage of the solenoid load connection terminal 2 returns to the GND level.
もし、ローサイドゲート7が何らかの要因で故障してしまった場合、ローサイドゲート7に付加しているダイオード16が接続されているためダイオード整流が行われる。しかしローサイドゲート7が故障したという検出が行われないが、整流はされるために故障を検知できない。そこでソレノイド負荷接続端子2とパワーグランド3間をコンパレータで比較する。比較信号24はゲートパルス22と23がオフしている期間、すなわちデッドタイムの間はソレノイド負荷接続端子2の電位がＧＮＤレベル以下に落ちているためHiとなる。 If the low-side gate 7 fails for some reason, diode rectification is performed because the diode 16 added to the low-side gate 7 is connected. However, although it is not detected that the low-side gate 7 has failed, since the rectification is performed, the failure cannot be detected. Therefore, the solenoid load connection terminal 2 and the power ground 3 are compared by a comparator. The comparison signal 24 becomes Hi during the period when the gate pulses 22 and 23 are OFF, that is, during the dead time, because the potential of the solenoid load connection terminal 2 falls below the GND level.
もし、ローサイドゲート7が故障している場合、同期整流が機能しないためにソレノイド負荷端子の電位は29に示すようにダイオードのVf分電圧が降下したままとなる。この時のコンパレータ出力28はHiとなっていることから、診断を行う際には図6の制御回路17からスイッチの切替を行うタイミング制御回路20にスイッチ切替の指令を送り、タイミング制御回路20がスイッチ14をＡ、スイッチ15をＣ状態にすることでローサイドゲート7の故障検出が可能となる。なお、故障検出を行うタイミング26については、デッドタイム起因でコンパレータがHiとなる24の期間では誤検出となるため、フィルタ回路19によるフィルタ時間(Tfilter)25の分コンパレータの検出タイミングが遅延することで、通常時における誤検出を防止するような構成となっている。このような構成により、ＧＮＤオープン検知回路を用いて、ソレノイドドライバの故障も同時に検知可能である。
If the low-side gate 7 is out of order, synchronous rectification does not function, and the potential of the solenoid load terminal remains at the voltage Vf of the diode as shown at 29. Since the comparator output 28 at this time is Hi, when performing a diagnosis, a switch switching command is sent from the control circuit 17 of FIG. 6 to the timing control circuit 20 that performs switching, and the timing control circuit 20 By setting the switch 14 to the A state and the switch 15 to the C state, it is possible to detect the failure of the low side gate 7. Note that the failure detection timing 26 is erroneously detected during the 24 period when the comparator is Hi due to the dead time, so the detection timing of the comparator is delayed by the filter time (Tfilter) 25 by the filter circuit 19. Thus, it is configured to prevent erroneous detection during normal times. With such a configuration, the failure of the solenoid driver can be detected simultaneously using the GND open detection circuit.
＜実施形態５＞
本発明の実施形態４に係る電磁負荷制御装置において、図7における時間フィルタ(Tfilter)25の設定時間を、ソレノイド負荷端子電圧21の電圧スロープ制御にあわせて自動的に可変するようにする。
<Embodiment 5>
In the electromagnetic load control device according to the fourth embodiment of the present invention, the set time of the time filter (Tfilter) 25 in FIG. 7 is automatically varied in accordance with the voltage slope control of the solenoid load terminal voltage 21.
図6におけるハイサイドゲート6、ローサイドゲート7を制御するゲート制御部17は電圧スロープ制御部34で電圧スロープを制御している。この電圧スロープ制御部34の設定を、ゲート動作時にコンパレータの出力マスク時間生成回路18に通知する。出力マスク時間生成回路18は、制御部から送られた電圧スロープの設定をもとに、フィルタ回路19のフィルタ時間25(Tfilter)を定める。
これよりソレノイド負荷端子の電圧スロープ21が緩やかになり、デッドタイム期間が変化した場合でも、フィルタ時間25による充分な時間を置いてから検出タイミング26で故障診断を行う事が出来るため、誤検知を防止する事が可能となる。
The gate control unit 17 that controls the high-side gate 6 and the low-side gate 7 in FIG. 6 controls the voltage slope by the voltage slope control unit 34. The setting of the voltage slope control unit 34 is notified to the output mask time generation circuit 18 of the comparator during the gate operation. The output mask time generation circuit 18 determines the filter time 25 (Tfilter) of the filter circuit 19 based on the voltage slope setting sent from the control unit.
As a result, even if the voltage slope 21 of the solenoid load terminal becomes gentle and the dead time period changes, a fault diagnosis can be performed at the detection timing 26 after a sufficient time has elapsed due to the filter time 25. It becomes possible to prevent.
＜実施形態６＞
図8は、本発明の実施形態６に係る電磁負荷制御装置の回路図である。本形態はグランド線が３つに分割された場合の検出方法となる。グランド41、グランド42、グランド43それぞれに対して、ESDダイオード44、45が接続する。さらにグランド41には電圧シフト46を、グランド43には電圧シフト48を接続し、グランド42には電圧シフト47の有無を選択できるようスイッチ49に接続する。電圧シフト46とスイッチ49はコンパレータ50に、電圧シフト48とスイッチ49はコンパレータ51に接続する。コンパレータ50、51は診断回路8に接続する。スイッチ49は電圧シフト側をA，非シフト側をBとする。
<Embodiment 6>
FIG. 8 is a circuit diagram of the electromagnetic load control device according to the sixth embodiment of the present invention. This embodiment is a detection method when the ground line is divided into three. ESD diodes 44 and 45 are connected to the ground 41, the ground 42, and the ground 43, respectively. Further, a voltage shift 46 is connected to the ground 41, a voltage shift 48 is connected to the ground 43, and a switch 49 is connected to the ground 42 so that the presence or absence of the voltage shift 47 can be selected. The voltage shift 46 and the switch 49 are connected to the comparator 50, and the voltage shift 48 and the switch 49 are connected to the comparator 51. The comparators 50 and 51 are connected to the diagnostic circuit 8. In the switch 49, the voltage shift side is A, and the non-shift side is B.
ダイオード44,45のVfを0.7Ｖとした上で、電圧シフト46,48の電圧をV=0.5V、電圧シフト47の電圧をV=1.0Vとする。この場合のグランドオープン診断表を図9に示す。 After Vf of the diodes 44 and 45 is set to 0.7V, the voltage of the voltage shifts 46 and 48 is set to V = 0.5V, and the voltage of the voltage shift 47 is set to V = 1.0V. FIG. 9 shows a grand opening diagnosis table in this case.
スイッチ49をオンオフすることで、コンパレータ50の出力は通常状態とグランドオープン43以外は異なる状態を取ることから、グランド41,42のグランドオープンを判定することが可能である。また、コンパレータ51の出力はグランド42,43のグランドオープンを判定することが可能である。 By turning on / off the switch 49, the output of the comparator 50 is different from the normal state except for the ground open 43, so that it is possible to determine the ground open of the grounds 41 and 42. The output of the comparator 51 can determine whether the grounds 42 and 43 are open.
3個以上の複数のグランドがある場合についても、このようにスイッチ回路を共有することによって、少ない回路構成においてグランドオープン判定を行うことが可能である。 Even when there are three or more grounds, it is possible to perform the ground open determination with a small circuit configuration by sharing the switch circuit in this way.
１００・・・IC
１１，１２・・・電圧シフト
１４・・・スイッチ
８・・・診断回路
５・・・診断端子
１３・・・コンパレータ
100 ... IC
11, 12 ... Voltage shift 14 ... Switch 8 ... Diagnostic circuit 5 ... Diagnostic terminal 13 ... Comparator
Claims (3)
さらに上流/下流放電装置が接続される上記第２のGND線から接続される電圧源の接続有無を切り替える切替器と、制御回路の第1のGND線から電圧源を介して接続される電圧と、前記切替器との出力とを比較する電圧比較器と、電圧比較器の電圧から診断を行う診断回路部を備え、
上記２つ以上のGND線の電圧の比較によって前記電圧比較器から出力される出力、及び前記切替器の極性に応じて、前記第1、及び第２のGND線の電位の変動を検出することを特徴とする電磁負荷制御装置。
An apparatus for controlling a current supplied to an electromagnetic load, having two or more GND lines grounded to GND, a control circuit for controlling the current being connected to a first GND line, An upstream discharge device that supplies current to a load, and a downstream discharge device that is disposed downstream of the electromagnetic load and performs rectification when the upstream discharge device is shut off is connected to the second GND line, and the downstream discharge device And a rectifying element that connects the first ground side of the control circuit and the first ground side of the control circuit to each other,
Further, a switch for switching the connection of the voltage source connected from the second GND line to which the upstream / downstream discharge device is connected, and a voltage connected via the voltage source from the first GND line of the control circuit; A voltage comparator for comparing the output with the switch, and a diagnostic circuit unit for making a diagnosis from the voltage of the voltage comparator,
Detecting a change in potential of the first and second GND lines according to the output of the voltage comparator by comparing the voltages of the two or more GND lines and the polarity of the switch; An electromagnetic load control device.
2. The electromagnetic load control device according to claim 1, wherein a load connection side of the downstream discharge device is input to the switch and is connected from the electromagnetic load side via the switch, and the second GND line. The failure of the downstream discharge device is detected according to the polarity of the switch and the output of the voltage comparator in synchronization with the timing of driving the downstream discharge device. Load control device.
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