JPS5892971A - 半導体装置の動作性の試験装置およびその利用装置 - 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】 この発明は、半導体装置、！に鉄道回路網における信号
灯またはポイントの制御信号線を駆動するのに用いられ
る装置の動作性を試験する装置に関するものである。

鉄道信号灯およびポイント用の従来の制御信号線は制御
リレーの接点を介して電源によって駆動されていた。こ
のようなリレーは特殊な技術と材料を用いて長年にわた
って開発され、それで現在用いられているリレーはそれ
らの動作においてフェール・セーフである。故障の発生
は極めて低レベルまで減少され、そしてリレーのフェー
ル・セーフ設計は、リレーが予定の状態にならず、常に
最も安全な状態であるようにされることを確実にしてい
る。

しかしながら、半導体装置の製造の場合と比較し、て製
造コストおよび材料コストが高くつくため、今日ではで
きればリレーを比較的安い固体装置に換える方法を捜し
求めるのが望優しくなってきた。

それに伴なう間ｗａＶ′ｉ、半導体装置が予定の状１ｔ
Ｋならないようにできず、従って本質的にフェール・セ
ーフではないことである。従って電子回路は全体として
半導体装置の故障時に予定の状態に適合するように設計
されなければならない。

鉄道信号連動方式に関しての欠点は、鉄道信号およびポ
イント制御信号がある状態またけ別の状懇に留まらなけ
ればならない時間間隔が長い、ある場合に極めて長いこ
とである・これらめ場合において起きる問題は１．半導
体装置が飽和状態にありそして故障状態においてもその
飽和状態を占めるように故障している場合に連動方式が
次に信号状態を変えようとするまでその故障が検出され
ないことにある。

この発明の目的は、連続して飽和状！ｉ１に留まるかも
しれない半導体装置の動作性を周期的にまたは継続して
試験する装置を提供することによって上述の問題点を解
決することＫある。

この発明によれば、半導体装置の状態に一時的変化を生
じさせ得る′：□試験パルスを半導体装置の通常の制御
信号に導入する装置と、半導体装置と並列に接続され半
導体装置の状態の変化に応動して出力を発生する感知装
置と、感知装置の出力と試験／〈ルスとを相関付けて半
導体装置の動作性を決めるように作動する相関装置とを
有することを特徴とする半導体装置の動作性を試験する
装−が提供される。

この発明の一形態においては、感知装［は試験すべき装
置ｔ−横切って限流抵抗と直列に接続される発光ダイオ
ードを有し、感知装置の出力はダイオードからの発光状
態であ）、また相関装置はそれと共動する光応動装置を
儒えている・この発桐を以下単に例として添附図面につ
いて説明する。

さて第１図を参照すると、図示デュアルトライアック駆
動装置は一対のトライアック１，２を有し、これらのト
ライアックは変圧器４の入力巻線６のそれぞれの側にそ
の入力巻線３と直列に接続され、全体の直列装置は交流
電源端子５，６間に接続されている。各トライアック１
，２け制御端子７．８をそれぞれ倫え、この制御端子は
以下にｌｊＳ！明するように別個の信号源からトライア
ックベース制御信号を受ける。変圧器４はその出力巻線
９から制御線駆動信号を供給し、出力巻線９の端子はコ
ンデンサ１０およびブロック１１で示すサージ抑制回路
に接続され、そして図示されたように図面に１信号ラン
プへ１と１載した一対の１ｇ号搬送線１２に接続されて
いる。

各トライアック１．２は同一のＬｌ、Ｌｌ、テストセン
サ装置を有し、その一つについて以下説明する。トライ
アック１に並列に発光ダイオード（Ｌ。

Ｅ、Ｄ）１５が接続され、この発光ダイオード１３け限
流抵抗１４に直列に接続され、また発光ダイオード１３
に並列に別の抵抗１５が接続され、この別の抵抗１５は
抵抗１４と共に後で説明するように分圧器を構成してい
る。またトライアック１と並列に発光ダイオード１６と
二つの抵抗１７゜１８とから成る別の同様な装置が接続
されているが発光ダイオード１６は発光ダイオード１６
とは逆並列に接続されている。フォト　トランジスタ１
９け第１図に点線で示すように発光ダイオード１３と組
合され、またフォト　トランジスタ２０はＱ−）ｔダイ
オード１６と組合されている。フォト　トランジスタ１
９，２０は１人カカードへ”と１載した一対の信号線２
１間に並列に接続されている。

第１図の回路の動作において、信号＠１２に制御信号を
供給しようとするときにはトリアツク１゜２は両方とも
点弧され、すなわち導通して変圧器４０入力巻縁３を介
して端子５，６関に交流電流を流れさせ、変圧器４の出
力巻線９の端子間に交流電圧を鋳起し、要求された制御
信号を線１２に供給する。

制御線１２の付勢が例えば線信号ランプを表示すべきで
ある仁とを要求すると、制御信号は和尚な時間間隔の関
与えられ、その場合トライブック１．２は導通したまま
でなければならない、従ってトライアック制御端子７，
８に供給される制御信号も、トライアックが各新しい半
サイクルの間褥違し続けるように連続して付勢されたｔ
まである。起り得るトライアックの故障モードは短絡で
あり、その場合同じ効果はトライアックが導通し続けて
いるので明らかに生じ、またベース制御信号が次に前の
導通を止めるために除去されるまで故障は発艶されない
。

このような状態を診断するため、トライアックベース制
御端子における制御信号に狭いテストパルスが導入され
、トライアックベース制御端子を一時的に１オフ”状態
にさせ、そして狭いテストパルスが例えば２０ｍｍ　　
程度の十分に長いものであるとすると、トライアックは
単に一時的な消弧を生じる。

トライブックが導通しているとき、その端子間に単に小
さなダイオ−Ｆ順方向電圧降下が現われ、この電圧降下
は第１図において抵抗１４．１５および抵抗１７．１８
から成る分圧器連鎖の端部間に現われる◎交流電圧のい
ずれの半サイクルにおいて導通電流が生じるかに関連し
て、この電圧は相応した極性をもつ。しかしながら、ト
ライブックが導通しているとすると、発光ダイオード１
３．１６と並列の電位差計連鎖一部分に現われる電圧は
こ□ れらの発光ダイｔ−ドのいずれを導通させるＯＫも小さ
すぎ、従っていずれの発光ダイオードも発光しない・ 屯しトライアックが一方向において開路せず例えば順方
向半サイクルにおいて導通できないとすると、端子５が
端子６に対して正であるとき、この場合には分圧器連鎖
１４．１５の端部間に従って発光ダイオード１３に非常
に大きな電圧が現われ、それにより発光ダイオード１３
を発光させる。この発光はフォト　トランジスタ１９で
受けられ、このフォト　トランジスタ１９け応動じて通
常の非導通状態から導通状態に変わり、従って線２１の
一方から他方へのループに電流を流れさせる。

同じ結果は、トライアックが反対方向の導通のために開
路しない場合に生じられ、その場合には発光ダイオード
１６は発光し、またトライブックが両方向の導通のため
に開路しないと、その場合には発光ダイオード１３．ｉ
６け両方とも発光され、そしてフォト　トランジスタ１
９．２０は導通して線２１を逼るループのまわ９に電流
を流れさせる。

同じ一連の動作がトライアック２の端子間に接続された
図示センサ回路に関して行なわれる。

各発光ダイオードと組合さった分圧器連鎖がない場合に
はその発光ダイオ−Ｆは交流給電電圧の全半サイクルの
間導通し、そして交流電圧のゼロ交点が最も急勾配の部
分であるので発光ダイオード１５．１６の間の発光の切
換えはほとんど瞬時的であシ、その結果線２１へ給電す
るオフト　トランジスタ１９．２０の合成出力は実質的
に一定である。

交流の交互の半サイクルにおいて付勢される発光ダイオ
ードの間を明確に区別するため分圧器連鎖は第２図から
れかるように各発光ダイオードが完全な半サイクルよシ
実質的に知かい関村勢電圧を受けるように選択され、第
２−図に見られるように、両方の発光ダイオードの消弧
される全期間は各発光ダイオードの付勢される期間にほ
ぼ岬しい。その結果試験パルスがトライアック制御端子
に供給されそしてトライアックが正確に外勤している期
間中線２１にほぼ方形波の出力が発生されることになる
。オフト　トランジスタ１９．２０の合成出力によって
発生されたこの方形波信号＃ｉ第３図に示す。

ｆｊ＃Ｊ４　、５図にはトライブックが第４図でｉｔ“
オン”のときま走第５図でＦｉ−オフ”のときトライア
ックベース制御端子に供給される二つの試験パルスに応
じて信号線２１にお−て観察される出方を示す◎交流電
源の周波数は５ｏ■２であシ、試験パルスの大体の幅ａ
２０ｍｍである。トライアックが正常に４遥し続けてい
るとき第４図の・状態において試験発光ダイオードは試
験パルスの最初の一つの供給に応じて通常消弧され、そ
して発光ダイオード１３，１６０他方Ｆｉ第２図に示す
仕方で発光される。好ましくけ試験パルスは交流給電波
形のゼロ交点と同期ｊヒされる。従って、第４図の二進
法を用いることによって線２１における信号の通常の状
１１け編１図に示す通シであ夛、またトライアックが試
験パルスに応じて正確に作動しているとすると、二進順
序０１０１が生じられる。

次Ｋｌ！５図を参照すると、トライブックが導通してな
いときすなわち給電電圧を阻止しているとき、発光ダイ
オード１５．１６に交流電圧が通常風われ、その場合こ
れらの発光ｒ′イオードは交互に付勢されて＃２１に交
番二進信号を発生させ、そしてトライ了ツクベース制御
端子への試験信号の供給に応じて同じ試験順序０１０１
　が前述のように発生される◎ トライブックが短絡しそこなうとすると、試−ＩＪ：ル
スによってそのトライアックの導通を一時的に消弧する
ことは不可能であり、それで順序ｏ１０１は線２１に現
われず、そして試験結果と試験パルスとの相関関係は常
にトライアック故障を表わす・ 次に第６図を参照すると、固体制御線部ｗＪ装飯を使用
したコンピュータに基づく鉄道連動方式をブロック線図
で示し、符号６０．６１．６２は制御回路網内に生じる
列車の運動と矛盾する可能性を除去するように信号灯お
よびポイント制御信号の一連動用のソフトウェアプログ
ラムを実行するようにプログラムした三つの並列冗長コ
ンピュータ処理装置を衰わす・各処理装置は、基本的に
は交通制御要素すなわち信Ｐ灯またはポイントを表わす
アドレスコードおよび所望の制御信号を表わす二進語か
ら成る一連の二進データ出力情報の流れを発生する。二
進情報の三つの並列な流れは前述のように正しい信号が
どれかを決めかつチェックするため交さチェックされ、
そして情報は符号６３゜６４で示すハウジング内の電子
回路によって一連の形態から並列の形態にデマルチプレ
ックスされ、ハウジング６５．６４Ｆｉフエール・セー
フ方式で共動して各々鉄道回路網における信号灯またＦ
ｉポイントに割り当てられた一組の並列制御信号線を駆
動する。

二゛つの電子ハウジング６５．６４は本質的には電気的
であシ、そしてそれぞれの機能に従って同様な一群のカ
ードに組立てた多数の印刷回路ボーＶを有している。従
って各々１走査装置”と記名したカードを有し、この走
査装置の機能は処理装置から一連の情報を受けそ゛して
並列に配列される他の回路カードの一つにおける適当な
機能に合った情報を供給することにある。１人カカード
”と記名したこれらの他のカードの選択はここでは関係
々く、−Ａ、Ｃ，出力カード”と記名した他のカードは
特に第１図に示すようなトライアック並びＫそれと組合
さった発光ダイオード、試験センナ回路およびフォト　
トランジスタを備えている。第１図に関して記載したよ
うに、各制御線駆動装置は二つのトライアックを使用し
、一方のトライアックはハウジング６′５内に設けられ
、他方のトライアックはハウジング６４内に設けられ、
ｗＪ６図に示すように、ハウジング６′ｓは端子Ｂｘを
介して交流電源に接続され、またハウジング６４は端子
Ｎｘを介して交流電源の反対の端子に接続される。一つ
の線駆動装置の回路を形成するため、ハウジング６３内
のトライアックおよびハウジング６４内の相応したトラ
イブックは第１図Ｋ１１ｍして説明してきたようにして
線駆動装置変圧器４０両端に接続される。第６図にけ信
号灯用の一つの駆動装置６５とポイント用の別の駆動装
置６５を示すが、。

多様な各型の単なる一例であるこ止が理解されるべきで
ある・ 方式の動作は、各ハウジングの走査装置カードが処理装
置出力から信号を受けそしてアドレスコードに従ってそ
の信号を適当な交流出力カードへ供給して適当なトライ
アックの制御回路を作動させる、従って駆動装置６５か
ら制御信号を発生する通常の動作におりてトライアック
はノ１ウリング６３内で点弧され、また相応した一トラ
イブックは、ハウジング６４内で点弧され、両トライブ
ックは交流電源端子ＢＫから変圧器４を介して電源Ｎｘ
への交流回路を形成する。

トライブックの試験は上述のように行なわれ、そして線
２１における合成フォト　トランジスタ出力信号は入力
カードの一つに設けた相関装置に供給され、王妃和＠装
置は、トライブックに供給される試験・（ルスに一致し
て二進試験順序０１０１が生じるかをチェックするよう
に作動するＯ各々制御線駆動装置を付勢するのに必要な
二つのトライアックの一つを備えた二つのハウジング６
５．６４を用いることによシ、トライアックの一方が殻
絡しなくても他方のトライブックがなお単独で制御線駆
動装置を付勢、消勢できるのである程度のフェールセー
フ保護が得られるＯ従って二つの別個の電子）・ウジン
ダにおける二つの一致故障は、危険な状態の生じ得る前
に必要である。他方もしトライアックの一方が開路しな
いとすると、制御線駆動装置は決して付勢されず従って
フェール・セーフを生じない。

トライアックが短絡せず、それで試験パルスがそのトラ
イブックを一時的に消弧できない場合には、このことは
試験順序の無によって線２１に記録され、そして相関装
置はこのような事情のもとに適当であると考えられる出
力制御作用を行なうことを保証する。二つの可能な機能
コースがあり、第１には線駆動装置を制御するいずれか
のトライアックにおける故障の場合には全体の線駆動装
置は止められるかまたは代）Ｋ線駆動装置は単一の残シ
の作動トライアックの制御および故障トライアックの与
えられ九適当な豐報状ＷＫおかれるｔこれらのいずれの
コースを適用するかについての決定は哲学的アプローチ
の問題であシ、相関装置またはそれに応動する装置は好
ましいコースに従って作動するようにさ゛れ得る。線駆
動装置の完全な動作を中止したい場合には、第６図に示
す装置が適用され、ハウジング６５．６４のいずれかに
おける相関装置ｔｉ−出力カード”と１名した部分の回
路に信号を供給し第１図に示す付勢回路方法でトライア
ックを消勢させる・この回路においてけ変圧器６９の入
力巻線と直列に接続されたハウジング６４におけるトラ
イブックおよびハウジング６３における別のトライアッ
クが設けられておシ、一方のトライアックは同様な仕方
で制御されそして制御リレー７０を通常の付勢状態に保
つため通常導通している。このリレー７０の付勢時に閉
成する接点７１は適当な線駆動装置に対する電源に接続
される。従って、動作において交通制御要素の制御線駆
動装置と組合さった二つの相関装置の一方が、二つのト
ライアックの一方が短絡してないことを検知すると、そ
れは相応した１出力カード”における別のトライアック
からベース制御信号を除去し、制御されたリレー駆動装
置６８を消勢して接点７１を解放させそして交通制御要
素線駆動装置への交流電源を止めさせる。回路６８は基
礎を保持する付勢の際にその付勢を制御するトライアッ
クを儒えているので、その回路は性能に影醤を及ぼす間
違った備の故障の可能性が厳少であり、間違った備の故
障の・間、短絡させる制御線トライブックおよび短絡さ
せる相応した制御リレー回路トライブックを必要とする
・ この発明は特に鉄道制御連動方式について説明してきた
が、この発明は他の形式の制御装置にも尋しく応用され
得ることが認められる◎

【図面の簡単な説明】

組１図はそれぞれ発光ダイオード試験センサを得えたデ
ュアルトライアック駆動装置を示し、第２図は第１図に
おける発光ダイオ−Ｆの電流対時間の曲線を示し、第３
図は各トライアックに対する各試験センサの合成フォト
　トランジスタ出力を示し、第４図Ｆ１１オン”状態ト
ライアックに対する試験結果を示し、第５図け１オフ″
状態トライアツクに対する試験波形を示し、１１４６図
は固体側軸線駆動−装置を使用したコンピュータに基づ
いた鉄道信号連動方式のブロック線図を示す。 図中、　　１．２：　）ライアツク、　４：変圧器。 ５．６：交流電源端子、　　７．８３制御端子。 １５．１６　：昇光ダイオード、　１４：限流抵抗。 １５．１７．１８　：抵抗、　　１９．２０　：フオト
　トランジスタ＠ Ｆｔｃ、５ 手続補正書（方式） 昭和５７年１２月　１６日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５７年　特許願　第１９９１４４号利用装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　↓ギヱ贋二？占酊とχ７・４イ（Ａ７．ｚ、ｓｔ
　。 ウェスチイングツ呻ス・ブレイク・アンド・名称　　　
　　シグナル・カム・ソ＝−・リミテッド４、代理人 〒１０５住所　東京都港区西新橋１丁目１番１５号物産
ビル別館　電話（５９１）　０２６１明細書 ３５５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　半導体装置の状態に一時的変化を生じさせ得る試験
   パルスを半導体装置の通常の制御信号に導入する装置と
   、半導体装置と並列に接続され半導体装置の状態の変化
   に応動して出力を発生する感知装置と、感知装置の出力
   と試験パルスとを相関付けて半導体装置の動作性を決め
   るように作動する相関装置とを有することを１％黴とす
   る半導体装置の動作性の試験装置。 λ　感知装置が出力を発光状態とする発光ダイオードか
   ら成り、また相関装置が上記発光ダイオードと受光関係
   に配置され九光厄動装置を備えている特許請求の範囲第
   １項に記載の装置。 五　発光ダイオードが半導体装置の非導通状態時に発光
   するように半導体装置と逆極性に接続される％ｒＦｔｗ
   求の範囲第２項に記載の装置口４、　感知装置が半導体
   装置と逆並列に接続された二つの発光ダイオードから成
   るトリアツクの動作性を試験するための特許請求の範囲
   第１．２゜３項のいずれかに記載の装置・ ５　発光ダイオードが分圧器連鎖の一部分に並列に接続
   され、組合せたものが半導体装置に並列に接続される特
   許請求の範囲第２．３．４項のいずれかに記載の装置。 五　電源からエネルギーを受けるように変圧器を介して
   接続された信号線を有し、変圧器が試験装置を並列に備
   えた少なくとも一つの半導体装置と直列に電源に接続さ
   れる特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の試験
   装置を儒えた信号線駆動装置。 ｌ　変圧器が電源の端子を横切って二つの半導体装置間
   の直列結合部に接続され、また各半導体装置が試験装置
   を並列に備えた特許請求の範囲第６項に記載の装置。