JPH0259630A - 温度検出回路 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、温度検出回路に関し、詳しくは、ＩＣチッ
プの異常な温度上押を検知してＩＣ内部の回路機能を停
止させる熱遮断回路（以ドサーマルシャットダウン回路
）に関する。

［従来の技術］ 従来のドライバ等を含むＩＣでは、ＩＣチップの異常な
温度１−０昇によるＩＣの破壊、ＩＣを搭載した基板等
の発熱９発火、そしてその周辺回路の破壊、制御対象と
なる機構の破損等を防ぐために、ＩＣの中に保護回路の
１つとしてサーマルシャットダウン回路が組込まれてい
る。

このサーマルシャットダウン回路としては、ＩＣ化され
るドライバ等と同時に集積化されたトランジスタを温度
検出素子として利用し、そのベース−エミッタ間の電圧
が温度に依存することにより高温状態を検出し、遮断信
号を発生するようなものである。

第３図は、このような従来のサーマルシャットダウン回
路の一例を示していて、そのトランジスタＴｒが２証度
検出用のＮＰＮのトランジスタであって、バイアス抵抗
Ｒ１，Ｒ２により、トランジスタＴｒのベース−エミッ
タ間の電圧が、例えば、０．４Ｖ程度に設定されている
。

通常、回路が動作する温度範囲、例えば、０℃〜８０℃
程度の範囲では、ＮＰＮ）ランジスタＴｒが動作するた
めのベース−エミッタ間の電圧は０．７Ｖ前後であるた
め、ベース−エミッタ間の電圧が前記のような０．４Ｖ
程度のバイアス状態に設定されているときにあっては、
トランジスタＴｒは“ＯＮ”状態とはならない。しかし
、トランジスタＴｒの温度が１５０℃程度になると、こ
れが１作するベース−エミッタ間の電圧は０．４Ｖ近辺
にまで低下して来る。

そこで、ＮＰＮＩ−ランジスタＴｒが検出温度として設
定される温度、例えば、１８０°Ｃとなったときには、
トランジスタＴｒが“ＯＮ”状態となり、エミッタフォ
ロアのＰＮＰ　ｌ−ランジスタＴｒｌを“ＯＮ”させて
、その負荷抵抗Ｒ３に温度検出信号が得られる。これが
トランジスタＴｒ　２　。

Ｔｒ３等を介して機能停止が必要な各回路に遮断信号と
して出力（ＯＵＴｒ　、０ＵＴ２から出力）され、それ
ぞれの機能回路に加えられてその回路の動作が停止させ
られる。

［解決しようとする課題］ しかしながら、サーマルシャットダウン制御の対象とな
る回路がｌＰｉ温度になるとその回路のトランジスタは
、コレクターエミッタ間にリーク電流カ生じて、サーマ
ルシャットダウン回路が動作すル以前に、サーマルシャ
ットダウン制御の対象となる回路が設定された温度以下
の範囲で誤動作して事故を起こす危険性が高く、しかも
、各回路のこのような誤動作の温度にはばらつきがある
。

また、このようなサーマルシャットダウン回路は、周囲
の温度環境に敏感に反応して確実に動作しなければなら
ないことからコレクターエミッタ間のリーク電流が発生
し難いような回路配置が特別に必要とされ、回路設計−
１１から所定の高温で確実に動作するような位置にサー
マルシャ７）ダウン回路が形成されるように配慮するこ
とが不可欠である。

さらに、このようにトランジスタのベース−エミッタ間
のバイアス設定により温度検出を行うサーマルシャット
ダウン回路では、サーマルシャフトダウン制御対象回路
の特性のばらつきを含めて回路が、倶動作をする以前に
サーマルシャットダウン回路を動作させようとしても、
そのバイアス設定自体にばらつきがあるために細かな設
定ができず、そのバイアス点の選択で誤動作を吸収する
ことはなかなか難しい。

この発明は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、サーマルシャットダウン制御の対象となる
各回路が誤動作する以前に温度検出信号を発生させるこ
とができ、かつその回路のレイアウトが容易な温度検出
回路を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するためのこの発明の温度検出回
路は、発熱部分から熱を受ける場所又は発熱部分の近傍
に配置され、ベース側がオープン又は非常に高いインピ
ーダンスに接続されたトランジスタのコレクターエミッ
タ間に電圧をかけ、このコレクターエミッタ間のリーク
電流を検出することにより所定の温度状態において温度
検出信号を発生させるものである。

［作用］ このように、トランジスタのコレクターエミッタ間に電
圧をかけてそのリーク電流を検出することで所定の温度
検出信号を得るようにしているので、温度側御の対象と
なる各回路のコレクターエミッタ間のリーク電流による
誤動作条件と、温度検出回路の温度検出をする条件とが
同じリーク電流によることになる。そこで、温度制御対
象となる回路に誤動作が発生しないようなリーク電流の
範囲において温度検出信号を発生することができる。

その結果、リーク電流により各回路が誤動作を開始する
以前に温度検出をすることができ、かつ温度検出がコレ
クターエミッタ間のリーク電流によっているので、温度
検出回路をどこの位置に配置しても、熱の伝達だけを考
慮すればよく、比較的自由にそのレイアウトを行うこと
ができる。

なお、温度検出の対象となるコレクターエミッタ間のリ
ーク電流値は、温度検出を行うトランジスタの受熱環境
と温度制御対象となる回路等が置かれている温度環境と
で決定されるので、温度検出用のトランジスタの受熱条
件を大きく採れば、検出リーク電流値全体を太き（する
ことができ、また、温度検出用のトランジスタを複数個
並列に接続すればそれだけ大きなリーク電流が得られる
。

したがって、確実に温度検出動作をさせることができ、
特に、サーマルシャツ）ダウンのための温度検出用のト
ランジスタのタイプとサーマルシャットダウンさせる対
象となるある機能回路の誤動作をするトランジスタのタ
イプとが同じ形態のものであれば、これが誤動作する前
に確実にサーマルシャットダウンを動作させることがで
きる。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例について図面を参！（（して
詳細に説明する。

第１図は、この発明の温度検出回路をサーマルシャット
ダウン回路に適用した場合の一実施例のブロック図であ
り、第２図は、その、他の実施例のブロック図である。

第１図において、■は、サーマルシャットダウン回路で
あって、モータとか、アクチュエータ等をドライブする
ドライブ回路（ドライノりを含むような機能回路２が所
定以上の高温状態になったときに、これに遮断信号を送
出して機能回路２の動作を停止１−させる作用をする。

サーマルシャットダウン回路１は、パラレル接続された
ＩＩ！度検出用のＰＮＰ　）ランジスタＱｔ　。

Ｑ２．Ｑａ、　　Φ・・を有していて、各温度検出用の
ＰＮＰ　）ランジスタの各ベースは、他の回路に接続さ
れることなく、オープン状態となっている。

そして、その各エミッタは共通に電源電圧＋ＶＤＤに接
続され、その各コレクタは共通にＮＰＮ）ランジスタＱ
ｌθのコレクタに接続されている。

ＮＰＮトランジスタＱｌθは、ＮＰＮ）ランジスタＱｌ
ｌと電流ミラー接続されたトランジスタであって、ＰＮ
Ｐ）ランンスタＱｒ　＋　Ｑ２　＋　Ｑａ。

・・のコレクターエミッタ間のリーク電流を検出してＮ
ＰＮ　ｌ−ランジスタＱｌｌを駆動し、そのコレクタ側
に遮断信号（温度検出信号）を発生させ、それが出力端
子１ａから取り出される。そして、この出力信号が所定
の温度状態になったときに、サーマルシャットダウンの
対象となる機能回路２に出力される。

ここで、ＰＮＰ　）ランジスタＱｌ、Ｑ２．Ｑ３゜・・
・は、通常、サーマルシャットダウンの対象となる機能
回路２の周囲に集積され、また、ＮＰＮトランジスタＱ
ｔθ、Ｑｎも同様にこの機能回路２と同一のチップ内に
形成される。そこで、機能回路２或いはこの回路を含む
ＩＣチップ全体が高１温になったときには、ＰＮＰ）ラ
ンジスタＱｔ　。

Ｑ２　＋　Ｑ３＋　　・Φ・のそれぞれのコレクターエ
ミ、り間にリーク電流Ｉｔ　、ｔｚ、Ｉ３＋　　”・・
が生じ、それがＩＣチップの温度ヒ昇とともに反数的に
増加していき、各ＰＮＰ　トランジスタＱｌ。

Ｑ２　＋　Ｑａ　、・・・のリーク電流の和Ｉ＝ΣＩｌ
＋Ｉ２＋Ｉ３＋・・壷が電流ミラー回路によりさらに増
幅され、ＮＰＮ）ランジスタＱｌｌを“ＯＮ”させ、所
定のレベルの遮断信号を出力端子１ａに発生させる。

この場合のリーク電流としては、例えば、ＰＮＰトラン
ジスタを使用したときには、１８０度程度で、数Ｉ゛マ
イクロアンペア程度ものであっても、温度検出用のリー
ク電流発生用のトランジスタを複数個配置することによ
り、百マイクロアンペア程度までのものとすることがで
き、さらに、これを電流ミラー回路で増幅して検出する
ことで、遮断信号を発生させることができる。

ここで、機能回路２は、その内部にドライブ回路を構成
するものとして駆動用のＰＮＰ　トランジスタＱ１２を
有していて、そのコレクターエミッタ間のリーク電流に
よるｚｌ動作の電流値がＩｓであると仮定した場合に、
リーク電流により温度を検出するＰＮＰトランジスタＱ
ｔ　、Ｑ２　＋　Ｑ３＋・Φと同じタイプのトランジス
タであり、しかも、機能回路２のトランジスタＱ／２に
対シてＰＮＰ　トランジスタＱ１．Ｑ２．Ｑ３．　　・
・・がベースオープンとなっているので、各トランジス
タのり−り電流値の平均値もほぼＩｓ以１−となる。そ
こで、検出リーク電流値Ｉは、Ｉ＞ｎＸｌ５　　（ただ
し、ｎはリーク電流検出用のトランジスタの個数）とい
う関係になり、Ｉｓ以ドの電流値で遮断信号を発生させ
ることができ、機能回路２が誤動作する以前にその動作
を停市させることができる。

この場合に、リーク電流により温度を検出するＰＮＰ　
ｌ−ランジスタＱ１．Ｑ２．Ｑ３ｔ　　・・・が複数個
パラレルに接続されていることで、これらのトランジス
タのリーク電流のばらつきが吸収されて温度検出の動作
点のばらつきが抑えられ、精度の高い温度検出ができる
。

ここで、ＩＣチップ全体の温度を検出して遮断信号を発
生させるような場合には、各ＰＮＰ　トランジスタＱｔ
　、Ｑ２．Ｑ３ｔ　　拳・・をＩＣチップの中央部と周
辺部に分散して設けることができる。

このようにすれば、ＩＣチップ全体を温度センサ付きの
回路とすることができ、ＮＰＮ）ランジスタＱｌｌの出
力を温度検出信号として外部回路で利用することも可能
である。

第２図は、温度検出用のトランジスタのリーク電流をＡ
ＮＤ回路を介して受けて、遮断信号を発生させるもので
ある。第２図では、第１図における温度検出用のトラン
ジスタＱ１　１つのみを打するサーマルシャットダウン
回路３を複数個配置し、これらのそれぞれの出力をＡ　
Ｎ　ｆ）回路４に接続している。そして、これらサーマ
ルシャットダウン回路３の温度検出出力の論理積条件が
成〜１したときに、ＡＮＤ回路４から遮断信号を取り出
す。

このようにＡＮＤ回路４で各サーマルシャットダウン回
路３から温度検出信号を受けるようにするト、スべての
サーマルシャットダウン回路１が温度を検出した状態で
ないと、遮断信号が発生しない。そこで、これは、ある
温度以上になったことを確実に検出するための回路、例
えば、求められる動作仕様の範囲のうちで設定された」
−限温度を確実に越えてからサーマルシャットダウンさ
せるような回路に適する。これに対して第１図にものは
、設定された上限温度以ドで確実に動作させる場合に適
する。

なお、ＡＮＤ回路４は、ＯＲ回路に換えて使用してもよ
い。この場合には、複数のサーマルシャットダウン回路
３の温度検出出力の論理和条件が成＼γしたときに、遮
断信号を取り出すことができる。なお、論理和条件及び
論理積条件は、第１図に示すようにリーク電流を生じる
温度検出用のトランジスタＱｌ　＋　Ｑ２．Ｑ３％のト
ランジスタの接続形態にようもよい。第１図では、トラ
ンジスタＱｔθ、Ｑ／ｌの動作点の設定条件に応じて、
論理積にでも、論理和にでもなる。

以上は、サーマルシャットダウンを中心とした実施例で
あるが、第２図の実施例では、発熱源に接触或いは接近
させた位置にセンサとして配置ζして直接的に温度検出
をする場合に適し、第１図の場合には、より安全性の要
求が厳しい温度センサとして利用する場合に適する。

以り説明してきたが、実施例では、モータとか、アクチ
ュエータ等のドライブ回路のサーマルシャットダウンの
例を挙げているが、この発明は、このような回路のサー
マルシャットダウンの場合に限定されるものではなく、
各種の回路を搭載した通常の温度センサ回路として利用
することもできる。例えば、放電灯安定器とか、その点
灯回路、こたつやコーヒーメーカ等の発熱源を含む家庭
用電気機器等の温度センサ回路として利用することがｉ
ｉＪ能である。また、温度検出のためにコレクターエミ
ッタ間のリーク電流を検出するトランジスタの形態は、
ＰＮＰ）ランジスタでもＮＰＮ　）ランジスタであって
もよい。さらに、その各トランジスタのベースは、オー
プン状態とされているが、完全なオープンでな（、非常
に高いインピーダンスで接続されているような場合であ
ってもよい。

［発明の効果］ 以−ヒの説明から理解できるように、この発明にあって
は、トランジスタのコレクターエミッタ間に電圧をかけ
てそのリーク電流を検出することで所定の温度検出信号
を得るようにしているので、温度制御の対象となる各回
路のコレクターエミッタ間のリーク電流による誤動作条
件と、温度検出回路の温度検出をする条件とが同じリー
ク電流によることになるので、温度制御対象となる回路
に誤動作が発生しないようなリーク電流の範囲において
温度検出信号を発生することができる。

その結果、リーク電流により各回路がｇｌ動作を開始す
る以１）ＩＩに温度検出をすることができ、かつ温度検
出がコレクターエミッタ間のリーク電流によっＣいるの
で、温度検出回路をどこの位置に配置しても、熱の伝達
だけを考慮すればよく、比較的自由にそのレイアウトを
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の温度検出回路をサーマルシャット
ダウン回路に適用した場合の一実施例のブロック図、第
２図は、その、他の実施例のブロック図、第３図は、従
来のサーマルシャットダウン回路のブロック図である。 １・・・サーマルシャットダウン回路、２・・・機能回
路、４・・・ＡＮＤ回路、ＱＩＴ　Ｑ２　＋　Ｑ３＋　
Ｑノ２・・・温度検出用のＰＮＰトランジスタ、Ｑ１０
．Ｑ／／・・・ＮＰＮ　トランジスタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発熱部分から熱を受ける場所又は前記発熱部分の
   近傍に配置され、ベース側がオープン又は非常に高いイ
   ンピーダンスに接続されたトランジスタのコレクターエ
   ミッタ間に電圧をかけ、このコレクターエミッタ間のリ
   ーク電流を検出することにより所定の温度状態において
   温度検出信号を発生させることを特徴とする温度検出回
   路。
2. （２）温度検出信号は他の回路の動作を停止させるため
   の遮断信号であり、トランジスタはＩＣの中に複数個設
   けられ、各トランジスタのリーク電流又はその検出信号
   を論理積回路或いは論理和回路で受けて、前記リーク電
   流の論理積条件或いは論理和条件により前記遮断信号を
   発生することを特徴とする請求項１記載の温度検出回路
   。