JP2002108465A - 温度検知回路および加熱保護回路、ならびにこれらの回路を組み込んだ各種電子機器 - Google Patents

温度検知回路および加熱保護回路、ならびにこれらの回路を組み込んだ各種電子機器

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JP2002108465A
JP2002108465A JP2000294810A JP2000294810A JP2002108465A JP 2002108465 A JP2002108465 A JP 2002108465A JP 2000294810 A JP2000294810 A JP 2000294810A JP 2000294810 A JP2000294810 A JP 2000294810A JP 2002108465 A JP2002108465 A JP 2002108465A
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mos transistor
voltage
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transistor
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Koichi Morino
航一 森野
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 占有面積が小さく、また消費電力の小さい温
度検知回路および加熱保護回路ならびにこれらの回路を
組み込んだ各種電子機器を提供すること。 【解決手段】 第1の電圧電源Vddと第2の電圧電源
Vssとの間に設けられた温度依存性を有するダイオー
ド61と第1の電流源62が直列接続された回路と、第
1の電圧電源Vddと第2の電圧電源vssとの間に設
けられた第1の抵抗63と第2の電流源64が直列接続
された回路と、ダイオード61と第1の電流源62の接
続点の電圧を第1の入力、第1の抵抗63と第2の電流
源64との接続点の電圧を第2の入力し比較結果信号を
出力するコンパレータ65からなる。第2の電流源64
はMOSトランジスタ641,642,643を図示の
ように接続して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度検知回路およ
び加熱保護回路ならびにこれらの回路を組み込んだI
C、携帯電話などの携帯用電子機器、ボルテージ・レギ
ュレータ、DC−DCコンバータ、バッテリーパック、
車載用電装品、各種家電製品などに関する。
【0002】
【従来の技術】図9は、従来の一般的なボルテージ・レ
ギュレータの回路構成を示す図である(例えば、特開平
8−272461号公報参照)。同図において、71は
基準電圧源、72は誤差増幅回路(差動増幅回路)、7
3は出力トランジスタ、74は出力端子、R1,R2は
抵抗である。基準電圧源71から出力された電圧Vref
と、出力トランジスタ73と抵抗R1,R2から検出さ
れた電圧を誤差増幅回路72で比較し、その比較結果に
より出力トランジスタ73を制御するようにして、出力
端子74への出力電圧Voutを安定化させている。
【0003】上記の如きボルテージ・レギュレータ構成
において、出力トランジスタ73に大きな電流を流した
場合、または出力トランジスタ73のソースドレイン間
電圧を大きくした場合、出力トランジスタ73の消費電
力が大きくなり発熱する。この発熱によりボルテージ・
レギュレータの温度が高くなりすぎると、このICは破
壊される可能性がある。このためICの温度を検出し、
ICを過熱から保護することが必要である。
【0004】なお、ボルテージ・レギュレータとして、
バイポーラトランジスタを使ったバンドギャップ回路を
用いたものが知られている(例えば、特開平7−136
43号公報の図7,実公平7−51620号公報の第3
図参照)。ボルテージ・レギュレータをバイポーラトラ
ンジスタで構成した場合は、構造的にバイポーラトラン
ジスタとダイオードは類似したものであるため、製造工
程が温度検出用のダイオードと同じ工程でよいという利
点だけではなく、検出温度の精度がよく、ばらつきを少
なくすることができるという利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如くバイポーラトランジスタを用いてボルテージ・レギ
ュレータを構成した場合は、占有面積が大きく、また消
費電力の大きいという問題があった。
【0006】本発明は、これらの問題点を解消すること
を目的としている。具体的には、 請求項1〜5記載の発明は、占有面積が小さく、また
消費電力の小さい温度検知回路、特に請求項3記載の発
明は、抵抗値を精度よく調整することが可能な、請求項
4記載の発明は、ダイオードのサイズを調整することが
可能な、請求項5記載の発明は、定電流源を簡単な構成
にすることが可能な温度検知回路を提供することを目的
としている。
【0007】また、請求項6〜11記載の発明は、占
有面積が小さく、また消費電力の小さい加熱保護回路、
特に請求項8記載の発明は、抵抗値を精度よく調整する
ことが可能な、請求項10記載の発明は、ダイオードの
サイズを調整することが可能な、請求項11記載の発明
は、定電流源を簡単な構成にすることが可能な、請求項
12および13記載の発明は、温度検知を効率よくかつ
精度よく検知することが可能な温度検知回路を提供する
ことを目的としている。
【0008】さらに、請求項14〜19記載の発明
は、占有面積が小さく、また消費電力の小さい温度検知
回路または加熱保護回路を組み込んだ各種機器を提供す
ることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、従来バイポーラトランジスタを使ったバ
ンドギャップ回路を用いたものに代えて、MOSトラン
ジスタを用いるようにしたものである。各請求項の具体
的な構成を以下に示す。
【0010】(1)請求項1記載の温度検知回路は、第
1の電圧電源と第2の電圧電源との間に設けられた温度
依存性を有するダイオードと第1の電流源が直列接続さ
れた回路と、第1の電圧電源と第2の電圧電源との間に
設けられた第1の抵抗と第2の電流源が直列接続された
回路と、前記ダイオードと第1の電流源の接続点の電圧
を第1の入力、第1の抵抗と前記第2の電流源との接続
点の電圧を第2の入力として両入力の大小を比較し、比
較結果信号を温度検知信号として出力することを特徴と
する温度検知回路であって、第2の電流源が温度依存性
のないMOSトランジスタ回路構成を有することを特徴
としている。
【0011】(2)請求項2記載の温度検知回路は、請
求項1記載の第2の電流源が、第1の抵抗にドレインが
接続され、第1の電源にソースが接続された第1のMO
Sトランジスタと、第1の電源にドレインが接続され、
ゲートとソースが第1のMOSトランジスタのゲートに
接続されたディプレッション型のMOSトランジスタ
と、第1のMOSトランジスタのゲートとディプレッシ
ョン型MOSトランジスタのゲートとソースにドレイン
が接続され、第1のMOSトランジスタのソースにゲー
トが接続され、ソースが第2の電源に接続された第2の
MOSトランジスタを有し、ディプレッシン型MOSト
ランジスタと第2のMOSトランジスタが当該第2の電
流源に温度依存性が生じないような導電係数を有するこ
とを特徴としている。
【0012】(3)請求項3記載の温度検知回路は、さ
らに前記第1の抵抗または第2の抵抗を、予め設けられ
ている複数の抵抗のうちの任意の抵抗をレーザトリミン
グ手法で処理して抵抗値を調整したものに特定したもの
である。抵抗値を調整し基準電圧を制御することにより
検出温度の制御、高精度化が可能となる。
【0013】(4)請求項4記載の温度検知回路は、さ
らに前記ダイオードを、レーザトリミング手法でサイズ
が調整されたものに特定したものである。これによりダ
イオードの順方向バイアスを制御でき、検出温度の制
御、高精度化が可能となる。
【0014】(5)請求項5記載の発明は、さらに前記
第1の電流源を、飽和結線したデプレッション型トラン
ジスタで構成されるものに特定したものである。これに
より温度依存性のない定電流源を簡単に構成できる。
【0015】(6)請求項6記載の加熱保護回路は、第
1の電圧電源と第2の電圧電源との間に設けられた温度
依存性を有するダイオードと第1の電流源が直列接続さ
れた回路と、第1の電圧電源と第2の電圧電源との間に
設けられた第1の抵抗と第2の電流源が直列接続された
回路と、前記ダイオードと第1の電流源の接続点の電圧
を第1の入力、第1の抵抗と第2の電流源との接続点の
電圧を第2の入力として両入力の大小を比較し、その比
較結果信号に基づいて出力トランジスタのオンオフを制
御するコンパレータとを有し、第2の電流源が温度依存
性のないMOSトランジスタ回路構成を有することを特
徴としている。請求項7記載の発明は、前記コンパレー
タに実質的にヒステリシスを持たせたことを特徴として
いる。
【0016】(7)請求項8記載の加熱保護回路は、前
記第2の電流源が、第1の抵抗にドレインが接続され、
第1の電源にソースが接続された第1のMOSトランジ
スタと、第1の電源にドレインが接続され、ゲートとソ
ースが第1のMOSトランジスタのゲートに接続された
ディプレッション型のMOSトランジスタと、第1のM
OSトランジスタのゲートと前記ディプレッション型M
OSトランジスタのゲートとソースにドレインが接続さ
れ、第1のMOSトランジスタのソースにゲートが接続
され、ソースが第2の電源に接続された第2のMOSト
ランジスタを有するとともに、ディプレッシン型MOS
トランジスタと第2のMOSトランジスタが当該第2の
電流源に温度依存性が生じないような導電係数を有する
ことを特徴としている。
【0017】(8)請求項9記載の加熱保護回路は、さ
らに第1の抵抗または前記第2の抵抗を、予め設けられ
ている複数の抵抗のうちの任意の抵抗をレーザトリミン
グ手法で処理して抵抗値が調整されたものに特定したも
のである。これにより検出温度の制御、高精度化が可能
となる。
【0018】(9)請求項10記載の過熱保護回路は、
さらに前記ダイオードを、レーザトリミング手法でサイ
ズが調整されたものに特定したものである。これにより
ダイオードの順方向バイアスを制御でき、検出温度の制
御、高精度化が可能となる。
【0019】(10)請求項11記載の過熱保護回路
は、さらに前記第1の電流源を、飽和結線したデプレッ
ション型トランジスタで構成されるものに特定したもの
である。これにより温度依存性のない定電流源を簡単に
構成できる。
【0020】(11)請求項12記載の過熱保護回路
は、さらに前記ダイオードを、ICへ電源電圧を供給す
る出力トランジスタの近傍に配置したことを、請求項1
3記載の過熱保護回路は、さらに、前記ダイオードを取
り囲むように出力トランジスタを配置したことを特徴と
している。
【0021】(12)請求項14〜請求項19記載の発
明は、上記の如き温度検知回路または加熱保護回路を組
み込んだIC回路、携帯用電子機器、ボルテージ・レギ
ュレータ、DC−DCコンバータ、バッテリーパック、
車載用電装品である。
【0022】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る加熱保護回
路をボルテージ・レギュレータに適用した場合の一実施
例を説明するための図である。同図において、1は基準
電圧源、2は誤差増幅回路(差動増幅回路)、3は出力
トランジスタ(出力ドライバ)、4および5は抵抗であ
る。
【0023】基準電圧源1,誤差増幅回路(差動増幅回
路)2,出力トランジスタ3,および抵抗4,5は、そ
れぞれ、図9における基準電圧源21、誤差増幅回路
(差動増幅回路)22、出力トランジスタ23、出力端
子24、抵抗R1,R2に相当している。6が温度上昇
を検出して出力トランジスタ3をオフにして出力トラン
ジスタ3やこれに接続されているICなどの温度破壊を
防止するための本発明に係る加熱保護回路である。
【0024】図2は、図1における加熱保護回路6の一
構成例である。同図において、61は温度依存特性を有
するダイオード、62は定電流源1、63は抵抗、64
は定電流源2、65はコンパレータ、66はpチャネル
MOSトランジスタ、Vddは高電圧側の電源電圧、V
ssは低電圧側の電源電圧(または接地電圧)である。
【0025】ダイオード61と定電流源1(62)の接
続点の電圧(VF)をコンパレータ65の(+)入力端
子に入力し、抵抗63と定電流源2(64)の接続点B
の電圧(Vref)をコンパレータ65の(−)入力端
子に入力し、コンパレータ65の出力をpチャネルMO
Sトランジスタ66のゲートに印加し、該pチャネルM
OSトランジスタ66のドレインからの出力を出力トラ
ンジスタ3のゲートに印加し、該出力トランジスタ3の
オン/オフを制御する。すなわち、電圧(VF)が電圧
(Vref)より低い場合は出力トランジスタ3はオン
であり、温度が上昇した場合にダイオード61の温度依
存特性によりコンパレータ65の出力を反転して出力ト
ランジスタ(ドライバトランジスタ)3をオフにして発
熱を抑える。
【0026】加熱保護回路6の動作を、図2を参照して
さらに詳細に説明する。ダイオード61を流れる電流は
定電流源1(62)により一定の電流が流れる。定電流
源1(62)は、好ましくは図3に実施例として示すよ
うな飽和結線されたデプレッション型MOSトランジス
タで構成される。一定電流を流した場合のダイオード6
1の順方向バイアス温度依存性は、シリコンの場合約−
2mV/℃である。ダイオード61のカソード側の電圧
(VF)は、電源Vddからダイオード61の温度に依
存する順方向バイアス電圧を差し引いた電圧である。通
常状態では電圧(VF)<基準電圧(Vref)であ
り、コンパレータ65の出力により出力トランジスタ3
はオンし、ICの温度を上昇させる。
【0027】ICの温度上昇に伴って電圧(VF)は約
−2mV/℃の割合で変化し、ついにはコンパレータ6
5の他方の入力電圧(Vref)と等しくなり、コンパ
レータ65の出力が反転し、出力トランジスタ3がオフ
する。これによって出力トランジスタ3の発熱がなくな
り、ICの温度が下がる。そして電圧(VF)が基準電
圧(Vref)よりも小さくなると再びコンパレータ6
5の出力が反転し出力トランジスタ3はオンになる。
【0028】次に、本実施例における過熱保護回路6を
構成する基準電圧(Vref)を生成する抵抗63と定
電流回路源64からなる回路の具体例を説明する。基準
電圧(Vref)を生成する回路をバイポーラトランジ
スタを用いて構成した場合の問題、すなわち占有面積が
大きく、消費電力の大きいという問題を解消するため
に、本実施例においてはMOS技術を用いて基準電圧
(Vref)を生成する回路を構成している。
【0029】図4は、図2の加熱保護回路6をMOS技
術を用いて構成した例であり、特に定電流回路64の具
体例を示している。同図において、エンハンスメント型
nチャネルMOSトランジスタ641、ディプレッシン
型nチャネルMOSトランジスタ642、エンハンスメ
ント型nチャネルMOSトランジスタ643、および抵
抗644により、図2の定電流回路64を構成してい
る。参照符号3,61,62,63,65,および66
は、図2と同じである。
【0030】ディプレッシン型nチャネルMOSトラン
ジスタ642とエンハンスメント型nチャネルMOSト
ランジスタ643の導電係数を調節することにより温度
依存性を無くすることができる。以下、その理由を説明
する(特開平8−30345号公報参照)。図4におい
て、電源電圧がトランジスタ642,643,641の
しきい値電圧の絶対和より大きければ、それぞれのトラ
ンジスタはドレイン−ソース間電圧よりも大きく飽和領
域で動作する。トランジスタ642の導電係数をK1、
しきい値をVT1、トランジスタ642のソースを流れ
る電流をI1とすると、 I1=K1×|VT1|2 ・・・・・・・・・・・式(1) トランジスタ643の導電係数をK2、しきい値をVT
2、トランジスタ643のソースを流れる電流をI2、
トランジスタ641と抵抗644の接続点の電圧をVo
ut1、トランジスタ642とトランジスタ643の接
続点の電圧をVout2とすると、 I2=K2×(Vout1−VT2)2 ・・・・・・・・・式(2) トランジスタ641の導電係数をK3、しきい値をVT
3、トランジスタ641のソースを流れる電流をI3と
すると、 I3=K3×(Vout2−Vout1−VT3)2 ・・・・式(3) 抵抗644を流れる電流をIRとすると、 IR=Vout1/R I1=I2より、 Vout1=(K1/K2)1/2×|VT1|+VT2 ・・・式(4) 室温におけるトランジスタ642,643,641のし
きい値をVT10,VT20,VT30とし、しきい値
の1℃当たりの変化量をそれぞれ△VT1,△VT2,
△VT3とすると、 VT1=VT10+△T×△VT1 ・・・・・・・・式(5) VT2=VT20+△T×△VT2 ・・・・・・・・式(6) VT3=VT30+△T×△VT3 ・・・・・・・・式(7) 室温におけるトランジスタ642,643,641の導
電係数をK10,K20,K30とし、導電係数の1℃
当たりの変化率をそれぞれ△K1,△K2,△K3とす
ると、 K1=(1+△T×△K1)×K10・・・・・・・・・・式(8) K2=(1+△T×△K2)×K20・・・・・・・・・・式(9) K3=(1+△T×△K3)×K30・・・・・・・・・・式(10) 室温における抵抗644の抵抗値をR0とし、抵抗の1
℃当たりの変化量を△Rとすると、抵抗644の抵抗値
Rは、 R=R0+△T×△R ・・・・・・・・・・・式(11) 式(4)に式(8)および(9)を代入する。同一基板
上では、△K1=△K2とみなせるので、 Vout1=(K10/K20)1/2×|VT10|+VT20+ △T((K10/K20)1/2)×|△VT1|+△VT2) ・・・・・・・・・・・式(12) これより、電圧Vout1とその温度変化率はトランジ
スタ642,643,641のしきい値および導電係数
で決まる。導電係数K1,K2はトランジスタのチャネ
ル長とチャネル幅で調整できるので、電圧Vout1の
1℃当たりの変化量をコントロールでき、K10=K2
0とすれば、Vout1の温度変化率は、ディプレッシ
ョン型MOSトランジスタとエンハンスメントMOSト
ランジスタで相殺されるのでゼロになる。以上説明した
ことにより、ディプレッシン型nチャネルMOSトラン
ジスタ642とエンハンスメント型nチャネルMOSト
ランジスタ643の導電係数を調節することにより温度
依存性をなくすることができることがわかる。
【0031】図4に示すように、ゲートとソースが接続
されたディプレッシン型nチャネルMOSトランジスタ
642は定電流源として動作し、ディプレッシン型nチ
ャネルMOSトランジスタ642とエンハンスメント型
nチャネルMOSトランジスタ643には一定電流が流
れる。従って、エンハンスメント型nチャネルMOSト
ランジスタ643のドレイン電圧とゲート電圧は一義的
に決まった値となる。
【0032】エンハンスメント型nチャネルMOSトラ
ンジスタ643のドレインはエンハンスメント型nチャ
ネルMOSトランジスタ641のゲートに、エンハンス
メント型nチャネルMOSトランジスタ643のゲート
はエンハンスメント型nチャネルMOSトランジスタ6
41のソースに、それぞれ接続されているので、エンハ
ンスメント型nチャネルMOSトランジスタ641のゲ
ート電圧とソース電圧(A点)も一義的に決まった値に
なる。
【0033】エンハンスメント型nチャネルMOSトラ
ンジスタ641を通過する電流値をI641、抵抗63の
抵抗値をR63とすると、エンハンスメント型nチャネル
MOSトランジスタ641のドレイン(B点)の電圧
(VB)は、VB=Vdd−I 641×R63となる。ここ
で、抵抗644の抵抗値を変えることによりI641を変
えられるので、抵抗63と抵抗644の抵抗値を変える
ことでB点の基準電圧(VB=Vref)を任意に調整
することができる。
【0034】上述したようにB点の基準電位(VB=V
ref)は、抵抗63と抵抗644の抵抗値を変えるこ
とによって調整するできるが、抵抗63と抵抗644の
抵抗値を変える方法としては、例えば、ポリシリコンま
たはメタル薄膜などからなる複数の抵抗を設けておき、
それらを選択的にレーザトリミングして調整する方法が
あり、これにより出力トランジスタ3をオフにする検出
温度を所望の値に設定することが可能になる。
【0035】なお、出力トランジスタ3をオフにする検
出温度を変えることは、ダイオード61の大きさを制御
することによってダイオードの順方向バイアスを変える
ことによっても可能である。この場合も上記のようなレ
ーザトリミング手法を適用できることはいうまでもな
い。
【0036】加熱保護回路6を構成する温度検出部(温
度依存性のあるダイオード61)は、効率的にも精度的
にも出力トランジスタ3の近傍に設けることが望まれ
る。図5は、加熱保護回路のチップ内レイアウトの一実
施例を示す図であり、出力トランジスタ(ドライブトラ
ンジスタ,パワートランジスタ)を周辺に配置し、その
中央部に温度検出部(温度依存性のあるダイオード6
1)を設けている例である。
【0037】上記実施例では、通常動作時で電圧(V
F)が電圧(Vref)より低い間はコンパレータ65
の出力により出力トランジスタ3がオンしているが、温
度が上昇して電圧(VF)が電圧(Vref)と等しく
なるとコンパレータ65の出力により出力トランジスタ
3がオフになり電力消費がなくなって温度が低下し、温
度の低下により電圧(VF)が電圧(Vref)より低
くなったらコンパレータ65の出力により再度出力トラ
ンジスタ3がオンになる構成を説明したが、コンパレー
タ65をこのようなヒステリシス特性を持たない回路に
した場合は次のような問題が生じる。
【0038】温度が上昇して出力トランジスタ3がオフ
になる→温度が低下→出力トランジスタ3がオンになる
→電力消費により温度が上昇→出力トランジスタ3がオ
フになる→温度が低下→・・・を繰り返す現象いわゆる
熱的発振状態が起こる。また、電圧(VF)が電圧(V
ref)付近の場合にはノイズなどによっても出力トラ
ンジスタ3のオン・オフが繰り返される発振状態が起こ
ることがある。
【0039】このような発振状態をなくしてコンパレー
タ65の出力を安定化させるためには、コンパレータ6
5の2つの入力電圧(VF)と(Vref)の大小判定
レベルにヒステリシスを持たせればよい。
【0040】図6は、ヒステリシスを有するコンパレー
タ65の一例を示す図である。同図において、651,
652,655はnチャネルMOSトランジスタ、65
3,654,656,657はpチャネルMOSトラン
ジスタであり、nチャネルMOSトランジスタ651と
nチャネルMOSトランジスタ652のゲートサイズ
(ゲート幅/ゲート長)を同一にし、pチャネルMOS
トランジスタ653とpチャネルMOSトランジスタ6
54のゲートサイズ(ゲート幅/ゲート長(W/L))
を同一にし、pチャネルMOSトランジスタ656とp
チャネルMOSトランジスタ657のゲートサイズ(ゲ
ート幅/ゲート長)を同一にする。また、pチャネルM
OSトランジスタ653,654の電流増幅率βをpチ
ャネルMOSトランジスタ656,657の電流増幅率
βより小さくするか、pチャネルMOSトランジスタ6
53,654,656の電流増幅率βをpチャネルMO
Sトランジスタ657の電流増幅率βより小さくする。
【0041】この構成において、温度が低く、nチャネ
ルMOSトランジスタ652のゲートに加わる電圧(V
F:入力端子(+))が、nチャネルMOSトランジス
タ651のゲートへ加わる電圧(Vref:入力端子
(−))より低い間は、nチャネルMOSトランジスタ
651およびpチャネルMOSトランジスタ653,6
56がオン、nチャネルMOSトランジスタ652,p
チャネルMOSトランジスタ654,657がオフとな
る。このとき、nチャネルMOSトランジスタ652の
ドレイン電圧はインバータを介してpチャネルMOSト
ランジスタからなる出力トランジスタ3はオンにしてい
る。
【0042】温度が上昇し、nチャネルMOSトランジ
スタ652のゲート電圧(VF:入力端子(+))が上
昇し、nチャネルMOSトランジスタ651のゲート電
圧と等しくなった時点で、nチャネルMOSトランジス
タ652がオンし、pチャネルMOSトランジスタ65
4,657をオン、nチャネルMOSトランジスタ65
1,pチャネルMOSトランジスタ653,654をオ
フにする。nチャネルMOSトランジスタ652がオン
することにより、そのドレイン電圧は低下し、インバー
タを介してpチャネルMOSトランジスタからなる出力
トランジスタ3をオフにする。
【0043】このとき、上述したように、pチャネルM
OSトランジスタ653,654の電流増幅率βをpチ
ャネルMOSトランジスタ656,657の電流増幅率
βより小さくしたり、pチャネルMOSトランジスタ6
53,654,656の電流増幅率βをpチャネルMO
Sトランジスタ657の電流増幅率βより小さくしてお
くことにより、nチャネルMOSトランジスタ652の
ゲート電圧(VF:入力端子(+))が一旦高電圧にな
った後は、該入力端子(+)の電圧が低下してもpチャ
ネルMOSトランジスタ652はオン状態を継続しpチ
ャネルMOSトランジスタからなる出力トランジスタ3
をオフのまま保つ。このようにして入力端子(+)と入
力端子(−)間の判定レベルにヒステリシスを持たせる
ことによりpチャネルMOSトランジスタからなる出力
トランジスタ3の動作を安定させることが可能になる。
【0044】なお、上記例は、入力端子(+)の電圧
(VF)が入力端子(−)の電圧(Vref)と同じ電
圧まで上昇した場合に出力が切り替わりpチャネルMO
Sトランジスタからなる出力トランジスタ3をオフする
としたが、コンパレータ65の出力が切り替わる時の入
力端子(+)と入力端子(−)の電圧差を自由に設定す
ることも可能である。
【0045】例えば、図6において、コンパレータを構
成するnチャネルMOSトランジスタ651とnチャネ
ルMOSトランジスタ652のゲートのチャネルサイズ
W/L(幅/長さ)に違いを持たせ、入力端子(+)の
電圧(VF)をV1と入力端子(−)の電位(Vre
f)をV2としたとき、V2−V1が所定の値になった
ときコンパレータ65の出力が切り替わるようにするこ
とができる。
【0046】一例をあげると、入力端子(−)の電圧
(Vref)が3Vで、前記所定の値が0.2Vの場合
を考えると、入力端子(+)の電圧(VF)は、温度上
昇とともに上昇し、2.8Vになるとコンパレータ65
の出力が切り替わり、出力トランジスタ3をオフにす
る。この構成により、出力トランジスタ3をオフに切り
替える2つの入力端子の電圧差を所望のものにすること
ができ、本発明の加熱保護回路の設計に自由度を与える
ことができる。
【0047】次に、ヒステリシスを持たせるための別の
構成を説明する。図7は、コンパレータ65の出力に実
質的にヒステリシスを持たせるための回路構成図であ
る。
【0048】同図において、通常状態では、VF<Vr
efなので、pチャネルMOSトランジスタM1(図
2,4のpチャネルMOSトランジスタ66に対応),
nチャネルMOSトランジスタM7はオフである(この
ときのVrefをVref1とする)。温度が上昇しV
F>Vrefになると、pチャネルMOSトランジスタ
M1,nチャネルMOSトランジスタM7はオンにな
る。pチャネルMOSトランジスタM1がオンになるこ
とによりpチャネルMOSトランジスタM0(図2,4
の出力トランジスタ3に対応)がオフになる。
【0049】一方、nチャネルMOSトランジスタM7
がオンすることにより、C点の電位がGND(接地)電
位になり、抵抗1,nチャネルMOSトランジスタM
6,抵抗2−1の経路を流れる電流が大きくなるので
(A点の電位は一定)、Vrefの電位が下がる(この
ときのVref電位をVref2とすると、Vref1
>Vref2となる)。
【0050】温度が下がると、VFも低下してくるが、
コンパレータ65が再び反転するにはVFがVref1
ではなくVref2まで下がらないといけない。これに
よってヒステリシスを持たせることができる。
【0051】なお、図2は、高電圧の電源電圧Vdd側
にダイオード61と抵抗63を、低電圧の電源電圧Vs
s側に定電流源62と64を設けた例であるが、図8に
示すように、逆に、高電圧の電源電圧Vdd側に定電流
源62’と64’を、低電圧の電源電圧Vss側にダイ
オード61’と抵抗63’を設けた構成でもよいことは
いうまでもない。この場合の定電流源64’は、図4に
示した定電流源64と同様の構成(VddとVssを逆
にした構成)でよい。
【0052】以上の実施例では加熱保護回路について説
明したが、本構成は、出力トランジスタのオンオフを制
御して加熱に対する保護だけではなく、単にICなどの
温度を検知する温度検知回路としても有用であることは
いうまでもない。
【0053】上述した実施例の構成の加熱保護回路(ま
たは単に温度検知回路として)は、占有面積が小さく、
また消費電力の小さく、また温度検知効率や検知精度を
よくすることができるので、様々な機器、例えば、携帯
電話などを初めとする各種携帯機器、DC−DCコンバ
ータ、各種IC回路、ボルテージ・レギュレータ、バッ
テリー・パック、各種車載電装品など組み込む場合に好
適である。
【0054】
【発明の効果】本発明は、次のような効果を有してい
る。請求項1および6記載の発明によれば、MOS技術
を用いて基準電圧回路を作っているため従来のプロセス
を用いて占有面積が小さく消費電力の小さい温度検知回
路および加熱保護回路を実現することができる。
【0055】請求項2および8記載の発明によれば、M
OSトランジスタを用いて温度依存性のない定電流回路
を実現できる。請求項3,4,9,10記載の発明によ
れば、レーザトリミング技術により検出温度の制御、高
精度化が可能となる。また検出温度を後工程できめるこ
とができる。
【0056】請求項5,11記載の発明によれば、温度
依存性のない定電流源を簡単な構成で実現できる。請求
項7記載の発明によれば、コンパレータに実質的にヒス
テリシスを持たせることにより、熱的発振を防止し安定
した過熱保護回路を実現できる。請求項12,13記載
の発明によれば、温度検知を効率よくかつ精度よく検知
することが可能になる。請求項14〜19記載の発明に
よれば、占有面積が小さく、消費電力が小さく、検知温
度を精度よく制御でき過熱保護機能を持つ各種機器を実
現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る加熱保護回路をボルテージ・レギ
ュレータに適用した場合の一実施例を説明するための図
である。
【図2】図1における加熱保護回路6の一構成例であ
る。
【図3】飽和結線されたデプレッション型MOSトラン
ジスタで構成される定電流源の実施例である。
【図4】図2の加熱保護回路6をMOS技術を用いて構
成した例である。
【図5】加熱保護回路のチップ内レイアウトの一実施例
を示す図である。
【図6】ヒステリシスを有するコンパレータの一例を示
す図である。
【図7】コンパレータに実質的にヒステリシスを持たせ
る別の実施例を示す図である。
【図8】高電圧の電源電圧Vddと低電圧の電源電圧V
ssを図2と反対にした構成を示す図である。
【図9】従来の一般的なボルテージ・レギュレータの回
路構成を示す図である。
【符号の説明】
1,21:基準電圧源、 2,22:誤差増幅回路(差動増幅回路)、 3,23:出力トランジスタ(出力ドライバ)、 4,5,R1,R2:抵抗、 6:加熱保護回路、 61,61’:温度依存性を有するダイオード、 62,62’:定電流源、 63,63’:抵抗、 64,64’:定電流源、 641:エンハンスメント型nチャネルMOSトランジ
スタ、 642:ディプレッシン型nチャネルMOSトランジス
タ、 643:エンハンスメント型nチャネルMOSトランジ
スタ、 644:抵抗、 65:コンパレータ、 651,652,655:nチャネルMOSトランジス
タ、 653,654,656,657:pチャネルMOSト
ランジスタ、 66:pチャネルMOSトランジスタ、 Vdd:高電圧側の電源電圧、 Vss:低電圧側の電源電圧(または接地電圧)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03K 17/687 Fターム(参考) 5F038 AV03 BB08 BH02 BH04 BH05 BH07 BH16 DF07 EZ20 5H430 BB01 BB05 BB09 BB11 EE04 FF02 FF13 GG09 HH03 HH07 LA10 LA26 5J055 AX12 AX15 AX32 AX44 AX64 BX16 CX19 DX14 DX22 EX02 EY01 EY02 EY12 EY21 EY23 EY24 EZ03 EZ07 EZ08 EZ10 EZ51 FX06 FX18 FX33 GX01 GX08

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電圧電源と第2の電圧電源との間
    に設けられた温度依存性を有するダイオードと第1の電
    流源が直列接続された回路と、 前記第1の電圧電源と第2の電圧電源との間に設けられ
    た第1の抵抗と第2の電流源が直列接続された回路と、 前記ダイオードと前記第1の電流源の接続点の電圧を第
    1の入力、前記第1の抵抗と前記第2の電流源との接続
    点の電圧を第2の入力として両入力の大小を比較し、比
    較結果信号を温度検知信号として出力する温度検知回路
    であって、 前記第2の電流源が温度依存性のないMOSトランジス
    タ回路構成を有することを特徴とする温度検知回路。
  2. 【請求項2】 前記第2の電流源は、前記第1の抵抗に
    ドレインが接続され、前記第1の電源にソースが接続さ
    れた第1のMOSトランジスタと、前記第1の電源にド
    レインが接続され、ゲートとソースが前記第1のMOS
    トランジスタのゲートに接続されたディプレッション型
    MOSトランジスタと、前記第1のMOSトランジスタ
    のゲートと前記ディプレッション型MOSトランジスタ
    のゲートとソースにドレインが接続され、前記第1のM
    OSトランジスタのソースにゲートが接続され、ソース
    が前記第2の電源に接続された第2のMOSトランジス
    タを有するとともに、前記ディプレッシン型MOSトラ
    ンジスタと前記第2のMOSトランジスタが当該第2の
    電流源に温度依存性が生じないような導電係数を有する
    ことを特徴とする温度検知回路。
  3. 【請求項3】 前記第1の抵抗または前記第2の抵抗
    は、予め設けられている複数の抵抗のうちの任意の抵抗
    をレーザトリミング手法で処理して抵抗値が調整された
    ものであることを特徴とする請求項1または2記載の温
    度検知回路。
  4. 【請求項4】 前記ダイオードは、レーザトリミング手
    法でサイズが調整されたものであることを特徴とする請
    求項1〜3のいずれか1項に記載の温度検知回路。
  5. 【請求項5】 前記第1の電流源は、飽和結線したデプ
    レッション型トランジスタで構成されることを特徴とす
    る請求項1〜4のいずれか1項に記載の温度検知回路。
  6. 【請求項6】 第1の電圧電源と第2の電圧電源との間
    に設けられた温度依存性を有するダイオードと第1の電
    流源が直列接続された回路と、 前記第1の電圧電源と第2の電圧電源との間に設けられ
    た第1の抵抗と第2の電流源が直列接続された回路と、 前記ダイオードと前記第1の電流源の接続点の電圧を第
    1の入力、前記第1の抵抗と前記第2の電流源との接続
    点の電圧を第2の入力として両入力の大小を比較し、比
    較結果信号に基づいて出力トランジスタのオンオフを制
    御するコンパレータとを有し、 前記第2の電流源が温度依存性のないMOSトランジス
    タ回路構成を有することを特徴とする過熱保護回路。
  7. 【請求項7】 前記コンパレータに実質的にヒステリシ
    スを持たせたことを特徴とする請求項6記載の過熱保護
    回路。
  8. 【請求項8】 前記第2の電流源は、前記第1の抵抗に
    ドレインが接続され、前記第1の電源にソースが接続さ
    れた第1のMOSトランジスタと、前記第1の電源にド
    レインが接続され、ゲートとソースが前記第1のMOS
    トランジスタのゲートに接続されたディプレッション型
    のMOSトランジスタと、前記第1のMOSトランジス
    タのゲートと前記ディプレッション型MOSトランジス
    タのゲートとソースにドレインが接続され、前記第1の
    MOSトランジスタのソースにゲートが接続され、ソー
    スが前記第2の電源に接続された第2のMOSトランジ
    スタを有するとともに、前記ディプレッシン型MOSト
    ランジスタと前記第2のMOSトランジスタが当該第2
    の電流源に温度依存性が生じないような導電係数を有す
    ることを特徴とする請求項6または7記載の過熱保護回
    路。
  9. 【請求項9】 前記第1の抵抗または前記第2の抵抗
    は、予め設けられている複数の並列接続されている抵抗
    のうちの任意の抵抗をレーザトリミング手法で処理して
    抵抗値が調整されたものであることを特徴とする請求項
    6〜8のいずれか1項に記載の過熱保護回路。
  10. 【請求項10】 前記ダイオードは、レーザトリミング
    手法でサイズが調整されたものであることを特徴とする
    請求項6〜9のいずれか1項に記載の過熱保護回路。
  11. 【請求項11】 前記第1の電流源は、飽和結線したデ
    プレッション型トランジスタで構成されることを特徴と
    する請求項6〜10のいずれか1項に記載の過熱保護回
    路。
  12. 【請求項12】 前記ダイオードを、前記ICへ電源電
    圧を供給する出力トランジスタの近傍に配置したことを
    特徴とする請求項6〜11のいずれか1項に記載の加熱
    保護回路。
  13. 【請求項13】 前記ダイオードを取り囲むように前記
    出力トランジスタを配置したことを特徴とする請求項1
    2記載の過熱保護回路。
  14. 【請求項14】 請求項1〜5のいずれかに記載された
    温度検知回路または請求項6〜13のいずれかに記載さ
    れた加熱保護回路を組み込んだことを特徴とするIC回
    路。
  15. 【請求項15】 請求項1〜5のいずれかに記載された
    温度検知回路または請求項6〜13のいずれかに記載さ
    れた加熱保護回路を組み込んだことを特徴とする携帯用
    電子機器。
  16. 【請求項16】 請求項1〜5のいずれかに記載された
    温度検知回路または請求項6〜13のいずれかに記載さ
    れた加熱保護回路を組み込んだことを特徴とするボルテ
    ージ・レギュレータ。
  17. 【請求項17】 請求項1〜5のいずれかに記載された
    温度検知回路または請求項6〜13のいずれかに記載さ
    れた加熱保護回路を組み込んだことを特徴とするDC−
    DCコンバータ。
  18. 【請求項18】 請求項1〜5のいずれかに記載された
    温度検知回路または請求項6〜13のいずれかに記載さ
    れた加熱保護回路を組み込んだことを特徴とするバッテ
    リーパック。
  19. 【請求項19】 請求項1〜5のいずれかに記載された
    温度検知回路または請求項6〜13のいずれかに記載さ
    れた加熱保護回路を組み込んだことを特徴とする車載用
    電装品。
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