JPH05500570A - 供給電圧に対する低い感度を有する電流を監視するための温度補償された装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 供給電圧に対する低い感度を有する電流を監視するための温度補償された装置 発明の分野 本発明は一般的に、電流を監視するための回路に関する。より詳細には、本発明 は自動車の電気系統における故障ランプを検出するのに用いることができるモノ リシック集積回路に関する。

々の外部乗用車ランプの状態を監視することができるのがしばしば望ましい。ヒ ユーズが良好か否かを決定するために自動車の種々の照明回路に電流を供給する ヒユーズを試験できることも望ましい、自動車における種々の信号及び警報ラン プの状態を監視する目的はこれらのランプのどれか１つの故障を運転手に警告す ることである。明らかに、自動車の警報又は信号ランプの故障は安全に対する害 となる。

先行技術において、ランプ監視機能は通常、電流比較器を用いて達成されていた 。電流比較器は単に活動しているランプ電源回路の電流を監視して、負荷によっ て引かれる電流が所定のしきいを上回るか否かを決定するだけである。所定しき いを上回る電流は、ランプが機能していることを示しており、一方しきいを下回 る電流はランプの故障を示している。しかしながら、これらの前の比較器のシス テムには幾つかの問題があった。先ず、ランプがオンであるか否かを決定する切 換しきいを提供するのに用いられるしきい電圧は比較的大きな範囲にわたって変 化し得る比較的高い電圧である。このしきい電圧の不十分な画定及び変化は温度 変化及び供給電圧の変化に対する感度の故に生ずる。

第２に、現在用いられている電流測定分路（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓ＋ｅａｓｕｒｅ ｍｅｎｔ　５ｈｕｎｔｓ）は物理的に大きく、非常に大きな電流運搬容量を有し ている。この電流測定分路の大きな寸法及び容量は、このシステムがバッテリか らの供給電圧の全範囲にわたって作動することができるようにするために必要と なる。バッテリ電圧は、バ・ンテリの充電の状態、電気系統に置かれている負荷 、及びバッテリ及び電気系統における他の部品の温度によって広く変化する。こ れらの大きな電流分路は、それらにまたがって生じる電圧が大きく、これに対し て成されているｗｉｆＬ測定値の幾つかが比較的小さいという付加的な問題を与 えている。

先行技術の電流比較器の第３の欠点は、これらの大を流測定分路が大容量ヒユー ズを通して接続されているという事実にある。これらのヒユーズ及び電流測定分 路に大電流が流れるという状態が生じ、この状態によって実際に、分路が加熱し てこれらの分路と回路を接続しているはんだを溶かしてしまう。勿論、これによ り電流測定装置及びランプ回路自身の完全な故障が生しる。

先行技術のランプ監視回路の最後の欠点は、分路（ｓｈｕｒ＋　ｔｓ）が一般的 に、比較的高価な特殊な金属材料であるということである０分路はまた、回路に 挿入して接続されなければならない個別部品でもある。これらの大きな分路は場 所をとり、更に回路の作動を妨害する熱源である。

従って、本発明の目的は、要求検知電圧、従って分路抵抗及びその結果生じる発 熱を一少するべく切換しきい電圧が小さくなっている電流比較器装置を提供する ことにある。

本発明の別の目的は、大きな個別の高価な分路部品を削減するべく、印刷回路基 板トレースを分路抵抗として用いている電流比較器装置を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、回路しきい電圧が温度変化を追跡するように温度と共 に生じる印刷回路基板トレースの抵抗の変化を追跡する電流比較器装置を提供す ることにある。

本発明の更に別の目的は、供給電圧の変化に対する感度が少ない電流比較器装置 を提供することにある。

本発明の更なる目的は、信顛性があり、安価で且つ製造が簡単なモノリシック集 積回路の形にある電流比較器装置を提供することにある。

発亘Ω要約 本発明の前記及び他の目的及び利点は、一端が電流源に接続されており且つ第２ 端がランプに接続されている回路における直列抵抗分路を用いるランプ回路を通 る電流を監視するための装置において達成される。この回路は、分路にまたがっ て接続されており且つしきい電圧より大きな分路にまたがる電圧によって比較器 がオンに切り換えられ（ランプが機能していない場合と同しように）目、つしき い電圧より小さな分路にまたがる電圧（ランプが回路の中にあり且つ機能してい る場合と同じように）により比較器がオンに切り換えられるようなしきい切換電 圧を有する比較器を含んでいる。好ましい実施例において、分路は実際には印刷 回路基板トレースの一部分である。印刷回路基板トレースの温度が変化する時に 生しる分路における抵抗の変化を補償するために、温度補償回路が含まれており 、これによりしきい切換電圧を分路の温度との固定された相関関係に維持する。

この装置は、回路供給電圧の変化に対する比較器の感度を滅するために比較器に 接続された付加的な回路を含んでいる。好ましい実施例において、回路は供給電 圧変化に対する５０％の感度を有する。この回路は信転性、コスト及び製造性を 向上するためにモノリシック集積回路の形で製造し得る。

本発明の前記の目的、特徴及び利点は、添付図面と結びついて読まれるべき本発 明の以下の詳細な説明から且つ詳細な説明の終りに付記されている請求の範囲か らより容易に理解され明白となろう。

図血Ω箇率犀説朋 図面において、 第１図は、本発明のランプ監視装置の全体の機能ブロック図であり、第２図は、 第１図の回路に用いられている基本比較器の略ブロック図であり、第３図は、第 ２図に示されている基本比較器回路の説明的な略図であり、第４図は、第２図に も示されているヒユーズ試験／出力回路の説明的な略図であり、 第５図は、第１図の装置に用いられている別の比較器回路の説明的なブロック図 であり、 第６図は、第１図の装置に用いられている別の比較器の更なる説明的な略ブロッ ク図であり、 第７図は、第２図、５図及び６図に示されているブロックが共に接続されて第１ 図に示されている装置を形成する状態を説明している略ブロック図であり、第８ 図は、第７図に示されているスイッチ回路の説明的な略図であり、そして 第９図は、第７図に示されているバイアス回路の説明的な略図である。

詳狽窪説朋 説明のみの目的により且つ全体を限定するのではなく、本発明は自動車の電気系 統におけるその使用に基づいてこれから説明される。しかしながら、当業者は、 本発明の特徴及び機能が自動車電気系統以外の応用にも有用であることを了解し よう。

第１図は本発明の集積回路１０を示している。この集積回路は比較器モジュール １２．１４及び１６を含んでいる。比較器１８Ａ乃至１８Ｅは同等の回路を用い ている。各比較器は、検知された電圧が予め設定された電圧しきいを上回るかあ るいは下回るかを決定するためにそれぞれの分路２２Ａ乃至２２Ｅにまたがって 生じた電圧を測定する。しきい電圧はバッテリ２２Ａ乃至２０Ｅとして機能的に 引かれる回路によって供給される。好ましい実施例において、分路２２Ａ乃至２ ２Ｅは実際には印刷回路基板トレースの部分である。本発明の装置の付加的な特 徴は電流源２４Ｂ乃至２４Ｅである。これらの電流源によって、回路はランプ回 路の「常温（ｃｏｌｄ）　Ｊ　、即ちそれらがオンになっていない時を試験する ことができる。回路におけるインラインヒユーズの存在を試験する付加的な回路 ２６Ａ及び２６Ｂが含まれている。集積回路１０はまた、チップ内の回路に供給 される電圧を制御するのに且つスイッチ３２を始動する回路３０に適用される信 号を用いてチップをオン及びオフに切り換えるのに用いられるモジュール２８を 含んでいる。

回路１２において、出力回路３４はヒユーズ試験回路２６Ａ又は比較器１８Ａの どちらかが信号を登録する場合は信号を出力する０回路１４において、出力回路 ３６は比較器１８Ｂあるいは比較器１８Ｃのどちらかが信号を登録する場合は信 号を出力する。モジエール１４の付加的な特徴は、比較器１８Ｂ及び１８Ｇに対 する入力が両方共活性である時信号を出力する回路３日である。回路１６におい て、出力回路３９は比較器１８Ｄ、ヒユーズ試験回路２６Ｂあるいは比較器１８ Ｅのどれかが信号を登録する場合は信号を出力するのに用いられる。

分路２２Ａ乃至２２Ｅは、各比較器への非反転入力が各回路の負荷又はランプ側 に接続されるように、そして各比較器の反転入力が各回路の電源又はバッテリ側 に接続されるように、比較器１８Ａ乃至１８Ｈにそれぞれ接続されている。

第２図は、第１図に示されている機能を実施するのに用いられ得る装置を略ブロ ック図の形で示している。比較器４０は、分路抵抗にまたがって発生する電圧が しきい電圧を超えているか否かを決定する基本的な比較器装置である。比較器４ ０は端子４２及び４４に、後に述べられるバイアス回路からのバイアス電流を受 ける。好ましい実施例においては実際には印刷回路基板トレースの一部分である 分路抵抗が４６に示されている。この分路は端子４８及び５０において比較器４ ０と接続されている。端子５２及び５４は後に述べられる接続のための端子であ る。比較器出力は端子５６に与えられており、端子５６はヒユーズ試験／出力回 路６０の端子５８に接続されている。出力回路６０はフィードバンクを端子６２ 及び６４を通して比較器４０の端子６６に与えている。試験されるヒユーズはヒ ユーズ試験回路６０の端子６８に接続されている。ヒユーズ試験／出力回路６０ の出力は端子７０に与えられており、自動車のダツシュボードにおける適当なイ ンジケータを制御するのに用いられ得る。

第３図は、第２図における比較器４０の機能を実行するのに用いられ得る説明的 な略図を示している。第３図の回路は分路抵抗４６にまたがって生じる電圧を予 め定められた切換電圧しきいと比較する。入力端子４８及び５０はランプ監視分 路４６に接続されている。後により詳細に説明されるであろう集積回路内のバイ アス回路は、端子４２におけるバイアス電圧を約２．５ボルトに且つ端子４４に おける電圧を約０．７ボルトに設定する。端子４４における電圧によってトラン ジスタ７２及び７４はそれぞれ約１０μＡｍｐの整合電流で作動することができ る。

ＰＮＰ　）ランジスタフ６．７８．８０及び８２はＮＰＮ）ランジスタ９０と共 に電流ミラーを形成している。この電流ミラーは、トランジスタ７６及び７日の エミッタ電圧が等しい時に、トランジスタ７４によって供給される電流を写して おり、この電流を出力トランジスタ８４のベースに供給する。

分路４６にまたがる電圧がランプが適切に機能していない場合におけるように、 トランジスタ７８のエミッタをトランジスタ７６のエミッタよりも正にする場合 、トランジスタ８２による電流出力はトランジスタ７２のコレクタ電流を超える 。

その結果、トランジスタ８４のベースは正に駆動さレヘトランジスタ８４はオン になる、一方、ランプがオンになっており且つ機能している場合におけるように 、分路４６にまたがる電圧によってトランジスタ７８のエミッタがトランジスタ ７６のエミッタよりも負になる場合、トランジスタ７２のコレクタ電流はトラン ジスタ８２のコレクタ電流を超える。その結果トランジスタ８４のベースはより 負に駆動され、トランジスタ８４はオフに閉じられる。トランジスタ８４の出力 は端子５６に接続されているそのエミッタにおいてとられる。

比較器のための切換電圧しきいは以下のように発生する。トランジスタ７４から のｌＯμＡｍｐバイアス電流はまた抵抗８６及び８８において存在し、これによ り小電圧を生成する。端子４８及び５０における分路にまたがる電圧が等しくな ると、抵抗８６及び８８にまたがって生じるオフセット電圧によってトランジス タ８４はオンになり、これにより出力端子５６を正に駆動する。端子４８におけ る電圧が分路抵抗にまたがって生しる電圧降下の故に低下すると、端子４８にお ける負電圧が抵抗８６及び８８にまたがって生じるバイアス電圧を超える点が到 来し、その結果、出力がオフに切り換えられる。

トランジスタ９０は、トランジスタ７４のコレクタ電圧をトランジスタ７２のコ レクタ電圧の近くに保持することによりトランジスタ７６．　７Ｂ、８０．及び ８２によって形成される電流ミラー回路を制御する。トランジスタ８２はトラン ジスタ８４に適用されているベース電流を写し、この付加的なベース電流をトラ ンジスタ９０を経由してトランジスタ７４のコレクタに送る。この付加的な電流 によってトランジスタ８４のベース電流が比較器を不平衡にすることがないよう に防止する。この付加的な電流はまた抵抗８６及び８８にも存在し、回路の平衡 点において反復的に生じる小量のヒステリシスを生成する。

過渡電圧がトランジスタ破壊電圧を超えた場合に電流を制御するために抵抗９２ ゜９４、及び９６が配設されている。

印刷回路基板トレースを比較器回路のための分路抵抗として用いることができる ようにするために、回路は印刷回路基板トレースの温度が変化する時に分路抵抗 材料に生じる抵抗の変化を追跡しなければならない。銅が作動の予想された温度 範囲にわたってトレース材料として用いられる場合、銅は約３７７０ＰＰＭ／° Ｃの温度係数を有する。これは３４００ＰＰＭ／”Ｃの台にあるＰＴＡＴ　（絶 対温度に比例）特徴よりも僅かに大きい、後により詳細に説明されるバイアス回 路は、端子４４におけるバイアス電圧が絶対温度に比例するように設計されてい る。ＰＴＡＴの特性と銅の所望温度係数との差は、比較器における抵抗８８を拡 散抵抗とすることにより補償される。拡散抵抗の正の温度係数は、抵抗８６及び ８８にまたがる電圧が銅の分路抵抗をまたがる電圧と同じように変化するように 、バイアス回路によって送られるＰＴＡＴ電流と組み合わされる。

ここで第４図について説明すると、第２図のヒユーズ試験／出力回路６０の作動 がここで説明される。第４図はヒユーズ試験／出力回路６０の機能を実行する回 路の説明的略図である。

バイアス端子９８（第２図に示されているように端子４４に接続されている）に は、トランジスタ１００にトランジスタ１０２における電流を制御せしめる電圧 が供給される。この電流は約５０μＡｍｐである。比較器４０によって監視され ているランプ回路がオフの場合のようにトランジスタ１０４がオフの時、出力ト ランジスタ１０６をオンにするのに必要な電流はトランジスタ１０２のコレクタ から来る。トランジスタ１０６がオンの時、端子７０における出力はヒユーズ又 はランプが機能していることを示している。比較器４０が出力回路を駆動してい ない時にヒユーズ試験特性を与えるために、端子６８は、トランジスタ１００か らの電流を写して、これによりトランジスタ１．０６をオンにするために正の電 圧になければならない、従って端子６８はヒユーズの負荷又はより負の側に接続 されている。ランプ回路が作動していない時、ヒユーズの負荷側はバッテリ電圧 にあるかあるいは７１′ツテリ電圧の近くにある。ヒユーズが故障した場合、ト ランジスタ１０６をオンに切り換えるための電流はトランジスタ１０２から得ら れず、従ってトランジスタ１０６はオフに保持され、端子７０における故障を示 す。

一方、比較器回路が出力回路６０を駆動している時、比較器回路４０の出力は端 子５８におけるヒユーズ試験／出力回路に接続されている。端子５８における電 圧がトランジスタ１０４をオンにし、これによりトランジスタ１０６はオフにな り、これは監視されているランプの１つ又はそれ以上が機能していないことを示 す、トランジスタ１０４の付加的なエミッタは第２図及び３図に示されているよ うに端子６６に接続されている端子６２及び６４に電流制限フィードバンクを提 供するために反転コレクタ（ｉνｅｒｔｅｄ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ）として作 用する。このフィードバックは第３図に示されている出力トランジスタ８４によ って送られる電流を制限するのに用いられる。

第５図は、第１図のモジュール１６と関連して述べられた機能を実行するのに用 いられ得る回路を略ブロック図の形で示している。比較器１５０及び１５２は、 前に述べた比較器４０と実質的に同じように機能する。加うるに、ヒユーズ試験 ／出力回路１５４は前に述べたヒユーズ試験／出力回路６０と実質的に同じよう に機能する。第５図に示されている回路において、分路抵抗２２Ｄ及び２２Ｅは 、それぞれ、端子１６０，１６２及び１６４，１６６にまたがって接続されてい る。

バイアス電力は端子１５１及び１５３を通して比較器１５０に且つ端子１５５及 び１５６を通して比較器１５２に供給される。出力端子１５７及び１５８は出力 回路１５４の入力端子１７０の点１６８に接続されている。出力回路１５４から のフィードバック電流は端子１５９から比較器１５０の端子１６１に且つ端子１ ６３から比較器１５２の端子１６５に供給される。この回路のための出力は端子 １６７に供給される。この回路は本質的に２つの別々のランプ回路を監視し、監 視されているこれらの回路のどちらかあるいは他方が故障したかという指示を与 える。故障の指示はヒユーズ試験／出力回路１５４の端子１７０を制御する点１ ６８に示されているワイヤードＯＲ接続によって与えられる。

更に、第５図に示されている回路は「常温」試験機能を提供する。即ち、この回 路はランプがそれぞれの回路にあるか否か及びそのランプが機能しているか否か を決定するために、ランプが「オフ」状ｍにある時にランプの試験を行う、この 機能を行うために、ヒユーズ試験／出力回路１５４の端子１７２はトランジスタ １７４のベースに接続されている０通常は端子１７２に接続されるヒユーズはこ こでは端子１７３におけるトランジスタ１７４のエミッタに接続されている。

ヒユーズ故障の場合は、ヒユーズ試験／出力回路１５４の端子１７２には電力が 何も到達せず、従ってこの回路はヒユーズ試験／出力回路６０に言及して述べら れたと実質的に同じように作動する故に、トランジスタ１７４を以然としてヒユ ーズ試験回路として用いることができる。

トランジスタ１７４の付加的な３つのコレクタは「常温」ランプ試験を行うのに 用いられる。通常、それぞれの回路におけるランプがオフに切り換えられている 時、それらの低砥抗によってそれぞれの分路抵抗の共通のモード電圧がゼロ近く に保持される。その結果、トランジスタ１７４のコレクタからの小電流は比較器 を作動するのに十分な共通モード電圧を生成しない。しかしながら、ランプが焼 き切れるか失われた場合、この電流は比較器にバイアスをかけて作動せしめるの に十分であり、その結果、比較器１５０又は１５２はランプ故障を合図する。

ここで第６図について説明すると、ヒユーズ試験機能だけを除く第５図に示され ている回路の機能の全てを実行し、更に幾つかの他の機能を行う回路の略ブロッ ク図が示されている。この回路は第１図のモジュール１４において示されている 機能を実行するのに用いられ得る。

比較器１９０及び１９２は第２図及び３図に関連して既に述べられた比較器４゜ と同じであり且つ実質的に同じように作動する。加うるに、ヒユーズ試験／出力 回路１９４は第２図及び４図に関連して既に述べられたヒユーズ試験／出力回路 と実質的に同しであり且つ基本的に同じように作動する。第６図の回路において 、トランジスタ１９６は常温ランプ試験機能を行う。

バイアス電力は端子１９１及び１９３を通して比較器１９０に且つ端子１９５及 び１９７を通して比較器１９２に供給される。出力端子１９９及び２０１は回路 １９４の入力端子２０３に接続されている。出力回路１９４からのフィードバッ ク電流は端子２０５から比較器１９０の端子２０７に且つ端子２０９がら比較器 １９２の端子２１１に供給される。この回路のための出力は端子２１３に与えら れる。

ツェナーダイオード２００及び２０２はこれら２つの比較器を端子２０４及び２ ０６において結合している。端子２０４及び２０６は、既に前に述べられた比較 器４０の端子５２とそれぞれ対応する。ツェナーダイオード２００及び２０２に よって形成された導通径路は、この径路にまたがる電圧が約８ボルトに達する時 に始動する。一対の比較器１９０及び１９２によって監視されているランプが共 に作動されるように意図されているため、一方のランプが他方のランプも共にオ ンになることなくオンになっている場合、ツェナーダイオード２００及び２゜２ によって形成されている交差接続リンク（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ　 １ｉｎｋ）はオンになっていないランプを監視している比較器を始動せしめ、こ れによりこの比較器に問題を合図せしめる。

端子２０８及び２１０は、第２図及び３図と関連して述べられた比較器４ｏの端 子にそれぞれ対応する。トランジスタ２２０及び２２２は、カスコード接続電流 源として作用する。トランジスタ２２４及び２２６もカスコード接続電流源とし て作用する。トランジスタ２２６には、２つの電流出力を提供するために２つの コレクタが配設されている。比較器１９０及び１９２によって監視されているラ ンプの両方がオンになっている場合、トランジスタ２３０はオンに切り換えられ 、これによりトランジスタ２３２をオンに切り換える。トランジスタ２３２の出 力はこの結果低に駆動され、これによりランプが両方共オンに切り換えられてい ることを示す。

比較器１９０によって監視されているランプがオンの時、トランジスタ２２０の 出力はトランジスタ２３４をオンにＬ２、これによりトランジスタ２３６がオフ に保持される。比較器１９２によって監視されているランプもオンの場合、トラ ンジスタ２２６からのコレクタ電流はトランジスタ２３２が飽和するまでトラン ジスタ２３０のベースに供給される。一方、比較器回路１９２によって監視され ているランプがオフの場合、トランジスタ２２６からはコレクタ電流はトランジ スタ２３０に与えられず、従ってトランジスタ２３２の出力は高となり、これら のランプの一方が機能していないことを示す、最後に、比較器回路１９２によっ て監視されているランプのみがオンの場合、トランジスタ２３４はオフになり、 従ってトランジスタ２２６の第２コレクタからの電流によってトランジスタ２３ ６はオンに保持される。これにより、トランジスタ２３２の出力が高となるよう にトランジスタ２３０及び２３２がオフになり、これによりランプ故障を示す。

第７図は、第２図乃至６図に関連して述べられた種々のモジュールが本発明の装 置を形成するために相互接続されている状態を略ブロック図の形で示している。

回路の理解を簡潔にするために、既に述べられている機能ブロック及び接続体に は前に用いられたと同じ参照番号が与えられている。比較器３００は第２図の回 の作動に関連して述べられた回路を含んでいる。比較器３１０は第６図の回路に 関連して述べられた機能を実行するのに用いられている回路を含んでいる。比較 器３２０は、第５図の回路に関連して述べられた機能を実行するのに用いられて いる回路を含んでいる。

スイッチ回路３３０ば第１図におけるモジュール２８によって示されている機能 を実行するのに用いられる回路を含んでいる。この回路は、この回路に対する過 電圧及び逆電圧保護を有するオン／オフ機能を行う。回路３３０の制限及び切換 機能は、この回路自身及び電力出力端子３３２によって駆動される如何なる回路 をも正又は負の電力遷移から保護するように意図されている。通常の作動中、端 子３３４に適用される信号は電力出力端子３３２をオフにするように用いること ができ、これによりバイアス回路３５０をオフにすることにより他方の回路を使 用禁止にする。

回路３４０は、集積回路の論理出力のためのプルアップ電圧を提供するためにバ イアス回路３５０によって駆動される回路を含んでいる。トランジスタ３４２の 余分なエミッタはトランジスタ３４４，３４６．及び３４８の分割コレクタが飽 和に達した場合に生じる電流ホッギング及び再注入を防止するために、出力の正 のゆれを端子３３２におけるスイッチ回路３３０によって送られる電圧のすぐ下 に制限するように作用する。

ここで第８図について説明すると、第７図において略ブロック図の形で示されて いるスイッチ回路３３００機能を実施するのに用いられ得る説明的な略図が示さ れている。この回路は、全集積回路のためのオン／オフ切換を行い且つ集積回路 に対する過電圧及び逆電圧保護を含んでいる。Ｂ＋又はバッテリ電圧は端子３３ ６に接続されており、端子３３８はＢ−又はアース端子に接続されている。電力 は端子３３２から集積回路の残りの部分に送られる。端子３３４における信号は 出力をオン又はオフに切り換える機能を行う。「オン」状態において、バッテリ 電圧が通常レベルにある時、トランジスタ３９０は飽和され、従って出力電圧は Ｂ＋電圧を返書に追跡する。バッテリ電圧が約１６ボルトを越える場合、トラン ジスタ３９０を飽和からはずし、これにより端子３３２における出力電圧を約１ ６ボルトに制限するために、トランジスタ３９０へのベース電流が制限され始め る。Ｂ＋が３０ボルトの上に上昇すると、トランジスタ３９０はオフに切り換え られ、Ｂ＋電圧とトランジスタ３９０のベースの間に接続されているトランジス タ３９２は、オンに切り換えられ、大過渡電圧の場合においてもトランジスタ３ ９０が導通しないように防止する作用を行う、逆電圧過渡が生じる場合、トラン ジスタ３９０及び３９２の両方のベースエミッタ接合は逆にバイアスされる。

その結果入力電流は基板におけるポケット（図示せず）に接続されている抵抗３ ９４及び３９６によって限定される。この電圧制限及び電圧切換機能によってこ のスイッチング回路自身及び端子３３２に接続されている全ての外部回路を正又 は負の電力過渡から保護する。

ここでスイッチング回路の作動をより詳細に説明する。端子３３４における電圧 が低の場合、トランジスタ３９８はエミッタフォロアとして挙動する。トランジ スタ３９８のベースにおける電圧が端子３３４における電圧上昇に応答して上昇 すると、トランジスタ３９８のエミッタ電圧はツェナーダイオード４００及び４ ０２の電子なだれ導通電圧に近づ匂　トランジスタ３９８のエミッタの電圧が８ ボルトを超えると、ダイオード４００及び４０２は電子なだれモードで導通し、 従ってトランジスタ３９８のコレクタ電流は非常に２．速に増大し得る。すると トランジスタ３９８からのコレクタ電流はトランジスタ３９０のベースに送られ 、これによりトランジスタ３９０をオンに切り換える。トランジスタ３９０のコ レクタにおける電圧がＢ＋電圧に向って上昇すると、ダイオード４０２は順方向 にバイアスさね、これにより付加電圧を抵抗４０４を通してトランジスタ３９８ のベースに供給する。この再生的な作用により、トランジスタ３９０におけるベ ース電圧が上昇し、これによりトランジスタ３９０を電圧飽和に駆動する。この 再生的作用はまた、ある程度のヒステリシスをスイッチング回路に誘導すること により端子３３４におけるある程度のノイズ対抗が与えられるという付加的な利 点を有する。その結果、一旦端子３３２がＢ＋電圧に近づく電圧レベルに上昇す ると、端子３３４における信号は、このヒステリシスを克服し且つトランジスタ ３９８をオフに切り換えるために数ボルトだけ減少しなければならない。

この再生回路のトランジスタ３９８への効果は、トランジスタ３９８を余分な出 力電流を送らないように保護するために制限されなければならない、トランジス タ３９日の出力はトランジスタ４０６によって制限される。トランジスタ４０６ は、トランジスタ３９８の増大したエミッタ電流によって生じる抵抗４０８にま たがる電圧がトランジスタ４０６を活性領域にもたらす時にオンになる。トラン ジスタ４０６は、この結果、トランジスタ３９８のベースに得られる電流を滅し 、これによりトランジスタ３９８によって送られる出力電流を制限する。

端子３３６におけるＢ＋電圧が約１６ボルトを超える場合、端子３３２における 電圧はダイオード４０２及び４１０に順方向バイアスをかけてそれぞれの順方向 導通及び電子なだれ導通領域にもたらすのに十分である。トランジスタ４１２は 、ダイオード４１０のしきい導通電圧を１ベース−エミッタ電圧上昇せしめるた めに１つの余分なベースーエミンク電圧を供給する。端子３３２における電圧レ ベルがより正になると、トランジスタ４１２はトランジスタ３９８のエミッタか ら電流を導通し始める。同時に、前に述べたように、トランジスタ４０６は、ト ランジスタ３９８のコレクタ電流が減少するようにトランジスタ３９８に供給さ れるベース電流を制限する。その結果、トランジスタ３９０に供給されるベース 電流は、約１６ボルトにおいて端子３３２により平衡条件が確立され、トランジ スタ３９０が負荷電流を供給するまで減少する。この回路にとって応答するのが あまりにも速い過渡が生じると、ダイオード４００、トランジスタ４０６及び４ １２のベース−エミッタ接続、及びダイオード４１０及び４０２を含む低インピ ーダンス径路は端子３３２における出力電圧を１８ボルト未満に締め付ける作用 を行う、この回路は、端子３３２における出力電圧によって制御され且つ電力を 供給される外部回路を保護する。

Ｂ＋電圧に非常に大きな過渡が生じた場合、ツェナダイオード４１４．４１６及 び４１８及びトランジスタ４２０及び４２２の関連のベース−エミッタ電圧を含 む別の回路が作動する。この回路は抵抗３９６を通してＢ＋電圧に接続されてい る。Ｂ＋電圧が約３０ボルトを超えると、この回路は導通ずるようになる。トラ ンジスタ３９０に供給される電流を減するために、通常トランジスタ３９８に供 給される電流が流される。その結果、出力端子３３２における電圧が減少する。

Ｂ＋電圧が増大を続けると、トランジスタ３９２はオンに切り換えられ、トラン ジスタ３９２はトランジスタ３９０のベース電圧を締め付けるように作用する。

通常の作動状態の期間中、端子３３４における信号を用いて端子３３２における 出力電圧をオフにし、これにより（第７図に示されているように）バイアス回路 ３５０をオフに閉じることにより集積回路における他の回路をジスエーブルする ことができる。出力端子３３２における電圧をオフにするために、トランジスタ ３９８のベースに抵抗４２４を通して供給される電圧が減少するように端子３３ ４における電圧が減じられる。端子３３４における電圧が減少を継続すると、端 子３３４に接続されている外部スイッチング回路（図示せず）は抵抗４０４を通 して端子３３４に供給される電流の全てを下げる。従って、トランジスタ３９８ ．３９０及びその結果端子３３２における出力は、端子３３４の信号が６ボルト を下回るとオフになる。

本発明の諸口的に述べられているように、本発明の有意な特徴は、温度の分路抵 抗の抵抗値への効果を補償するべく比較器がバイアスをかけられるということで ある。更に、本発明はまた、供給電圧の変化に対する電流比較器の感度を低減す るために、所望電圧しきいに影響し得る電源の変化を補償する機能を行う、これ らの機能は、第７図に示されているバイアス回路３５０によって達成される。

第７図に示されているように、バイアス回路３５０は端子３５１におけるスイッ チ回路３３０から電力を受ける。バイアス回路３５０はバイアス電力を端子３５ ３及び３５６に送る。

ここで第９図について説明すると、バイアス回路３５０の機能を寞行するのに用 いられ得る説明的略図が示されている。

ランプへの供給電圧が、バッテリへの充電及び負荷の状態に応して変化すると、 ランプによって引かれる電流も変化する。その結果、ランプが機能しているか否 かを検出するための公称しきいもまた変化すべきである。ランプ電流は供給電圧 に正比例しなく、供給電圧の平方根にほぼ比例して変化するという別の複雑な要 因も存在する。従って、第９図に示されているバイアス回路は供給電圧に敏感な 項を含んでおり、これはＰＴＡＴバイアスを１３．５ボルト公称基準電圧の基準 を有する供給電圧の平方根にほぼ比例するように修正する。

この感度を得るために、第９図に示されているバイアス回路は、それがトランジ スタ３５２がそのコレクタにおいて下げる電流の関数となるようにトランジスタ ３５２のベース電圧を制御するサーボ回路を含んでいる。トランジスタ３５４は 、トランジスタ３５２が適用された電流を下げるようにトランジスタ３５２のベ ース電圧を制御するように接続されている。このｔｉは、供給電圧に比例して変 化する第１のＰＴＡＴ成分、及び供給電圧に対して不変である第２のＰＴＡＴ成 分からなっている。この制御回路の結果は、供給電圧の変化の率の約半分で変化 する出力端子３５６におけるバイアス電流である。これば実際には、供給電圧に 対するバイアス電流の５０パーセントの感度である。この５０パーセントの感度 の因子は、ランプ電流の変化に非常に近領している平方根関数の導関数に相当す る。

トランジスタ３５８，３６０，３６２．及び３６４は交差四倍回路として接続さ れている。これらのトランジスタは抵抗３６６にまたがる（ＫＴ／ｇ）／Ｉｎ４ に等しい電圧を生成するように寸法取りされており且つ接続されている。この結 果、トランジスタ３６２及び３６４によって形成される交差四倍対の右側を通る 電流のＰＴＡＴ成分が生じる。この電流は、トランジスタ３７０及び３７２によ って供給され、また入電力端子３５１から抵抗３７４及びトランジスタ３７６を 通って流れる。

この交差四倍接続のトランジスタ３５８及び３６０の電流はトランジスタ３７６ を通って、次に抵抗３７４，３７８，３８０，３８２、並びにトランジスタ３８ ４を通って入電力端子３５１から来る。トランジスタ３７２のベース−エミッタ 電圧は抵抗３８０の両端に適用される。トランジスタ３７２のベース電流が無視 された場合、抵抗３７８の両端に現われるその結果生じる電圧は抵抗３７８の抵 抗値を抵抗３８０の抵抗値で割ったもののトランジスタ３７２のベース−エミッ タ電圧に対する比率である。トランジスタ３７２が導通すると、そのコレクター エミッタ電圧は、Ｒ８□が抵抗３７８の抵抗値であり、Ｒ３１゜が抵抗３８０の 抵抗値であり、そして■、がトランジスタ３７２のベース−エミッタ電圧である 所の（１＋Ｒｓｔｓ　／Ｆ？５ａｏ）Ｖ工において安定化する。トランジスタ３ ７２のベース電流の故にこの公式には付加的な電圧が加えられる。この抵抗とト ランジスタの組合セは、全効果がこの径路における１】を超えるベース−エミッ タ接合のみの等個物となるようにするために、絶対温度に相補する電圧を加える 。

抵抗３７４及び３８２の値は交差四倍接続の左足における全電流を所望値にもた らすように選択されている。この足における公称電圧は禁止帯の１１倍をちょう ど超えるように構成されている。その結果、交差四倍トランジスタの左足におけ る電流は公称供給電圧において約ＰＴＡＴとなる。この回路の結果、トランジス タ３５４がトランジスタ３５２を制御するのに用いる電流の２つの成分、即ち、 供給電圧の変化に比例する第１　ＰＴＡＴ成分及び供給電圧に対して不変の第２ ＰＴＡＴ成分は、公称供給電圧において絶対温度に比例する。その結果、出力端 子３５６は、集積回路の比較器におけるトランジスタにＰＴＡＴ電流も送らしめ る電圧をそこに有する。

比較器において制御する最も重要なトランジスタは、例えば、第３図に示されて いる基本的比較器回路に示されているトランジスタ７２及び７４である。第３図 にも示されている付加的な抵抗７３及び７５は、公称供給電圧及び室温において 電流を約１０ｕＡｍｐに比例分するのに用いられる。その結果、絶対温度に比例 するこの電流は、比較器に流れ且つ第３図に示されている抵抗８６及び８８に流 れ、これによりこれらの比較器のためのしきい切換電圧を形成する。このしきい 電圧は、拡散抵抗８８の正の温度係数の故に、ＰＴＡＴ温度係数よりも僅かに大 きい温度係数を有する。

供給電圧が公称供給電圧から変化した場合、公差四倍トランジスタ接続の左側か ら来るトランジスタ３５２及び抵抗３８０の電流の部分（即ち、トランジスタ３ ５８及び３６０を含む公差四倍接続の左足から来るｉｉｔ流の部分）は、このｔ ｉ流が供給電圧に比例するため電流の変化によって変調される。供給電圧の如何 なる変化も抵抗３７４及び３８２にまたがる電圧を変化せしめるためこの電流の 変化がもたらされる。供給電圧の変化に因りその結果生じるこれらの抵抗を流れ る電流の変化によって交差四倍接続の左足を流れる電流が変化する。その結果、 この電流の如何なる変化も、トランジスタ３５２及び抵抗３８０を流れる電流が 変化する。前に述べたように、トランジスタ３５２及び抵抗３８０はまた、トラ ンジスタ３６２及び３６４を含む交差四倍接続の右足から来る供給電圧に対して 不変な第２ＰＴＡＴ電流成分を運搬する。この正味の結果は、サーボ回路が供給 電圧変化に対して約５０％の感度を有するということである。その結果、比較器 におけるバイアス電流は供給電圧の変化の約半分変化する。

実際には、トランジスタ３５２のｔ：ａ密度は実際には〔例えば第３図に示され ている）比較器のトランジスタ７２及び７４における′：１流密度よりも高い。

この電流密度の差によって供給電圧の変化に感応しないＰＴＡＴ電圧の別の成分 が生じる。一旦実際の電流密度の差が考慮されると、供給電圧の変化に対して感 応しない電流の部分と比較して供給電圧の変化に対して感応する電流の部分は、 公称のランプ電流をできるだけ返書に追跡するために、比較器しきい電圧の所望 変化に適合するように選択することができる。

電力供給電圧における変化から生じる予想可能な可変性及び回路温度の変化から 生じる幾らか予想不可能な可変性を補償することにより、必要なノイズマージン を保持するのに役立つ。例えば、これらのマージンにより、印刷回路基板上のト レースの厚さの変化、分路自身と実際の回路との間の温度の変化、及び回路自身 における部品の変化に因るドリフトを含むしきい設定の変化に因る公称分路抵抗 の可変性が許容される。

本発明のランプ監視装置は、信転性及び精度を向上するために集積回路技術を用 いて製造することができる。当業者は、ランプ監視装置の比較器が論理的に互い に接続することができあるいは監視を必要とするランプ回路の数及びこれらのラ ンプ回路の作動に応じて別々に作動し得ることも了解しよう。

このように本発明の１つの特定の寞施例について述べてきたが、種々の変更、修 正、及び改良が当業者には容易に生じるであろう、特に、当業者は、本発明の比 較器の温度補償されたしきい切換電圧及び供給電圧変化に達する回路の少ない感 度が自動車電気系統以外の領域に用いられる回路に適用され得ることを了解しよ う。本開示によって明らかとなる斯かる変更、修正、及び改良は、本明細書に明 白に述べられてはいないが、本説明の一部であると意図され、且つ本発明の精神 及び範囲内にあると意図される。従って、上記の説明は例示のみであり、限定的 でない。本発明は以下の請求の範囲及びそれと等価な順目によって定義される。

請求の範囲は以下の通りである。

ＦＩＧ、　１ ＦｆＧ、　２ 補正請求の範囲 （１９９１年４月２日（０２，０４，９１）に国際局によって受領原請求項１及 び２が修正され、新しい請求項５−２３が付加され、他の請求項は変更せず（７ ページ）〕 ■、第１端及び第２端を有する抵抗手段を含む分路を含む回路であって、上記第 １端が電流源に接続されており且つ上記第２端がランプ及び上記ランプ回路を通 る電流を監視するための装置に接続されている回路において、第１及び第２入力 端子を有する比較器手段であって、上記第１端子が上記分路の第１端に接続され ており、且つ上記第２端子が上記分路の第２端に接続されている比較器手段であ って、 しきい切換電圧を有し、これにより上記しきい電圧より大きな上記分路手段にま たがる電圧によって上記比較器手段がオンに切り換えられ、且つ上記しきい電圧 より小さな上記分路手段にまたがる電圧によって上記比較器手段がオフに切り換 えられる比較器手段、及び 上記比較器手段に接続されている温度補償手段であって、上記しきい切換電圧を 上記分路手段の温度と固定された相関関係に維持するための温度補償手段を含む ことを特徴とする装置。

２、上記比較器手段に接続された供給電圧感度制御手段であって、装置供給電圧 の変化に対する上記比較器手段の上記しきい切換電圧の感度を制御するための供 給電圧感度制御手段を更に含むことを特徴とする請求項１の装置。

３、モノリシンク集積回路手段に組み込まれていることを特徴とする請求項２の 装置。

４、上記分路手段が印刷回路基板トレースの一部を含むことを特徴とする請求項 １の装置。

５、ランプ回路における抵抗分路を通る電流を監視するための温度補償されたラ ンプ監視回路において、 ２つの出力状態を有する比較器であって、上記分路の第１及び第２端に接続され ている第１及び第２人力を有し且つ上記分路にまたがって生しる電圧に応答し、 これにより上記分路にまたがって生しる電圧がしきい切換電圧を超えた時にその ２つの出力状態の一方をとり且つ上記分路にまたがって生じる電圧が上記しきい 切換電圧を下回った時にその２つの出力状態の他方をとるようにしている比較器 、及び 上記比較器手段に接続されており且つ上記比較器手段を制御するバイアス手段で あって、上記しきい切換電圧が絶対温度に対して比例して変化するように、上記 分路の温度の変化に因る上記しきい切換電圧を温度補償するための且つ上記回路 の供給電圧の変化に対する上記しきい切換電圧の感度を制御するためのバイアス 手段 を含むことを特徴とする温度補償されたランプ監視回路。

６、上記しきい切換電圧の感度が回路供給電圧の変化の平方根の関数として変化 することを特徴とする請求項５のランプ監視回路。

７、上記しきい切換電圧の感度が上記回路供給電圧の変化の半分変化することを 特徴とする請求項５のランプ監視回路。

８、上記しきい切換電圧の感度が上記回路供給電圧の変化の平方根の同関数とし て変化することを特徴とする請求項５のランプ監視回路。

９、上記分路が印刷回路基板トレースを含むことを特徴とする請求項５のランプ 監視回路。

１０、上記印刷回路基板トレースが銅であることを特徴とする請求項９のランプ 監視回路。

１１、少なくとも１つのヒユーズ試験回路を更に含むことを特徴とする請求項５ のランプ監視回路。

１２、非作動状態にあるランプを試験するための少な（とも１つの回路を更に含 むことを特徴とする請求項５のランプ監視回路。

１３、上記バイアス手段に接続されており且つ上記バイアス手段によって制御さ れる複数の比較器手段であって、複数のそれぞれのランプ回路における複数の電 流を監視するための複数の比較器手段を更に含むことを特徴とする請求項５のラ ンプ監視回路。

１４、上記ランプ監視回路がモノリシック集積回路として構成されていることを 特徴とする請求項１３のランプ監視回路。

１５、上記ランプ監視回路がモノリシンク集積回路として構成されていることを 特徴とする請求項５のランプ監視回路。

１６、第１端及び第２端を有する抵抗手段を含む分路を含む回路であって、上記 第１端が電流源に接続されており且つ上記第２端が負荷及び上記負荷回路を通る 電流を監視するための装置に接続されている回路において、しきい切換電圧に関 係するように選択された２つの出力状態を有する比較器であって、上記比較器を 上記分路にまたがって生じる電圧に応答せしめるように接続された入力を有し、 これにより上記しきい切換電圧より大きな上記分路にまたがる電圧により上記比 較器出力が上記２つの出力状態の第１の状態をとり且つ上記しきい切換電圧より 小さな上記分路にまたがる電圧によって上記比較器出力が上記２つの出力状態の 第２の状態をとるようになっている比較器、及び上記比較器手段に接続されてい る温度補償手段であって、上記しきい切換電圧が絶対温度に比例して変化するよ うに、上記分路の温度の変化に因る上記しきい切換電圧を温度補償するための温 度補償手段を含むことを特徴とする回路。

１７、上記ランプ監視回路がモノリシック集積回路に組み込まれていることを特 徴とする請求項１６の装置。

１８、上記分路が印刷回路基板トレースの一部を含むことを特徴とする請求項１ ７の装置。

１９、第１端及び第２端を存する抵抗手段を含む分路を含む回路であって、上記 第１端が電流源に接続されており且つ上記第２端が負荷及び上記回路を通る電流 を監視するための装置に接続されている回路において、しきい切換電圧に関係す るように選択された２つの出力状態を存する比較器であって、上記比較器を上記 分路にまたがって生じる電圧に応答せしめるように接続された人力を有し、これ により上記しきい切換電圧より大きな上記分路にまたがる電圧により上記比較器 が上記２つの出力状態の第１の状態をとり且つ上記しきい切換電圧より小さな上 記分路にまたがる電圧によって上記比較器が上記２つの出力状態の第２の状態を とるようになっている比較器、及び上記比較器手段に接続されている感度制御手 段であって、上記回路の供給電圧の変化に対する上記しきい切換電圧の感度を制 御するための感度制御手段を含むことを特徴とする回路。

２０、上記ランプ監視回路はモノリシック回路に組み込まれていることを特徴と する請求項１７の装置。

２１、上記分路手段が印刷回路基板）・レースの一部を含むことを特徴とする請 求項２０の装置。

２２、抵抗分路に接続するための且つ上記分路を通る電流を監視するための装置 を有する回路において、 しきい切換電圧と関係する２つの出力状態を有する比較器であって、上記しきい 切換電圧より大きな上記分路にまたがる電圧により上記比較器出力が上記２つの 出力状態の第１の状態をとり且つ上記しきい切換電圧より小さな上記分路にまた がる電圧により上記比較器出力が上記２つの出力状態の第２の状態をとるように 、上記比較器が上記分路にまたがって生じる電圧に応答するように上記抵抗分路 に接続されるための入力を有する比較器、及び上記比較器手段に接続されている 温度補償手段であって、上記しきい切換電圧が絶対温度に比例して変化するよう に上記しきい切換電圧を温度補償するための温度補償手段 を含むことを特徴とする回路。

２３、抵抗分路に接続するための且つ上記分路を通る電流を監視するための装置 を有する回路において、 しきい切換電圧と関係する２つの出力状態を存する比較器であって、上記しきい 切換電圧より大きな上記分路にまたがる電圧により上記比較器出力が上記２つの 出力状態の第１の状態をとり且つ上記しきい切換電圧より小さな上記分路にまた がる電圧により上記比較器出力が上記２つの出力状態の第２の状態をとるように 、上記比較器が上記分路にまたがって生じる電圧に応答するように上記抵抗分路 に接続されるための入力を有する比較器、及び上記比較器手段に接続されている 感度制御手段であって、上記回路の供給電圧の変化に対する上記しきい切換電圧 の感度を制御するための感度制御手段を含むことを特徴とする特許 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　４年　３月２３日Ｂｍｌ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．第１端及び第２端を有する抵抗手段を含む分路を含む回路であって、上記第 １端が電流源に接続されており且つ上記第２端がランプに接続されている回路に おいて、上記ランプ回路を通る電流を監視するための装置であって、第１及び第 ２入力端子を有する比較器手段であって、上記第１端子が上記分路の第１端に接 続されており、且つ上記第２端子が上記分路の第２端に接続されている比較器手 段であって、 しきい切換電圧を有し、これにより上記しきい電圧より大きな上記分路手段にま たがる電圧によって上記比較器手段がオンに切り換えられ、且つ上記しきい電圧 より小さな上記分路手段にまたがる電圧によって上記比較器手段がオフに切り換 えられる比較器手段、及び 上記比較器手段に接続されている温度補償手段であって、上記しきい切換電圧を 上記分路手段の温度と固定された相関関係に維持するための温度補償手段を含む ことを特徴とする装置。
2. ２．上記比較器手段に接続されている供給電圧感度制御手段であって、上記装置 の供給電圧の変化に対する比較器手段の感度を減少するための供給電圧感度制御 手段を更に含むことを特徴とする請求項１の装置。
3. ３．モノリシック集積回路手段に組み込まれていることを特徴とする請求項２の 装置。
4. ４．上記分路手段が印刷回路基板トレースの一部を含むことを特徴とする請求項 １の装置。