JPH10201080A - Thermal shutdown circuit - Google Patents
Thermal shutdown circuitInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サーマルシャットダウン回路において、温度
センサーとなるトランジスタの製造工程上のベース- エ
ミッタ間電圧のばらつきを相殺して、確実に設定温度で
動作させる。
【解決手段】 トランジスタQ1のベース- エミッタ間
電圧を温度センサーとする場合に、前記トランジスタQ
1のベースには、2個の抵抗R1、R2で得られる基準
電圧V4が加えられる。定電圧源4は、前記トランジス
タQ1のベース- エミッタ間電圧の温度依存性と正負逆
の温度依存性を持つ電圧を出力する。エミッタフォロア
回路20は、定電圧源4の出力電圧に基いて電流を流
し、この電流は、温度依存性は無いがトランジスタQ2
のベース- エミッタ間電圧のばらつきに応じて変動す
る。この電流とほぼ同一値の電流が2個のカレントミラ
ー回路30、40によって前記トランジスタQ1のベー
スから引き抜かれる。
(57) [Summary] In a thermal shutdown circuit, a variation in a base-emitter voltage in a manufacturing process of a transistor serving as a temperature sensor is canceled out to reliably operate at a set temperature. SOLUTION: When a base-emitter voltage of a transistor Q1 is used as a temperature sensor, the transistor Q1
The reference voltage V4 obtained by the two resistors R1 and R2 is applied to one base. The constant voltage source 4 outputs a voltage having the temperature dependency of the base-emitter voltage of the transistor Q1 and the temperature dependency of the opposite temperature. The emitter follower circuit 20 allows a current to flow based on the output voltage of the constant voltage source 4, and this current has no temperature dependency, but the transistor Q2
Fluctuates according to the variation of the base-emitter voltage of the transistor. A current having substantially the same value as this current is extracted from the base of the transistor Q1 by the two current mirror circuits 30 and 40.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、大電流を必要とす
るドライバー回路の保護回路の一つであるサーマルシャ
ットダウン回路の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a thermal shutdown circuit which is one of protection circuits for a driver circuit requiring a large current.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、モーターやソレノイド類のドライ
バー回路において、チップの暴走時や、出力端子のショ
ート時であっても、過大な電力の消費に起因して半導体
製品又は半導体セットが発煙、発火に至ることがないよ
うに、半導体のチップ表面温度をモニターし、チップ表
面温度が一定温度以上に上昇した時に出力段をオフする
サーマルシャットダウン回路が必要となる。2. Description of the Related Art In recent years, in a driver circuit of a motor or a solenoid, even when a chip runs away or an output terminal is short-circuited, a semiconductor product or a semiconductor set emits smoke or fire due to excessive power consumption. Therefore, a thermal shutdown circuit that monitors the semiconductor chip surface temperature and turns off the output stage when the chip surface temperature rises to a certain temperature or higher is required to prevent the temperature from rising.
【0003】図3は、従来のサーマルシャットダウン回
路の一例を示す。同図において、1は電源、2はグラン
ド、3は出力端子である。50は、5個のトランジスタ
Q1〜Q5と3個の抵抗R1〜R3とにより構成される
バンドギャップ回路であって、温度依存性の無い電圧
(バンドギャップ電圧)V0を出力する。Q6は、前記
バンドギャップ回路50で使用される正の温度依存性を
持つトランジスタQ1と対になってカレントミラー回路
を構成するトランジスタ、R4は、前記前記バンドギャ
ップ回路50に備える正の温度依存性を持つトランジス
タQ1のエッミタ電流が前記カレントミラー回路を経て
流れる抵抗であって、この抵抗R4は、抵抗値が正の温
度依存性を持つ。51は、5個のトランジスタQ7〜Q
11により構成される差動回路であって、この差動回路
51には、前記抵抗R4に流れる電流によって発生する
正の温度依存性のある電圧V1と、前記バンドギャップ
回路50のバンドギャップ電圧V0とが各入力端子に入
力される。52は、トランジスタQ12と抵抗R5とに
より構成される出力段であって、前記トランジスタQ1
2が前記差動回路51の出力電圧により制御される。FIG. 3 shows an example of a conventional thermal shutdown circuit. In the figure, 1 is a power supply, 2 is a ground, and 3 is an output terminal. Reference numeral 50 denotes a bandgap circuit including five transistors Q1 to Q5 and three resistors R1 to R3, and outputs a voltage (bandgap voltage) V0 having no temperature dependency. Q6 is a transistor forming a current mirror circuit in combination with the transistor Q1 having a positive temperature dependency used in the bandgap circuit 50. R4 is a positive temperature dependency transistor provided in the bandgap circuit 50. Is a resistance through which the emitter current of the transistor Q1 flows through the current mirror circuit. The resistance of the resistor R4 has a positive temperature dependency. 51 denotes five transistors Q7 to Q
11, the differential circuit 51 includes a voltage V1 having a positive temperature dependency generated by a current flowing through the resistor R4, and a bandgap voltage V0 of the bandgap circuit 50. Is input to each input terminal. An output stage 52 includes a transistor Q12 and a resistor R5.
2 is controlled by the output voltage of the differential circuit 51.
【0004】バンドギャップ電圧V0は温度に依存せ
ず、約1.2Vであるのに対し、抵抗R4に流れる電流
によって発生する電圧V1は正の温度依存性を持つの
で、抵抗R4の抵抗値を調整することにより、設定温度
以下では、V1≦V0として、出力段52の出力をHi
とし、設定温度以上では、V1≧V0として、出力段5
2の出力をLoとするように、サーマルシャットダウン
回路を構成することが可能になる。The bandgap voltage V0 does not depend on the temperature and is about 1.2 V, whereas the voltage V1 generated by the current flowing through the resistor R4 has a positive temperature dependency. By adjusting, the output of the output stage 52 is set to Hi at V1 ≦ V0 below the set temperature.
When the temperature is equal to or higher than the set temperature, the output stage 5
It is possible to configure a thermal shutdown circuit so that the output of No. 2 is set to Lo.
【0005】図4は、従来の他のサーマルシャットダウ
ン回路の一例を示す。この回路は、トランジスタのベー
ス- エミッタ間電圧Vbeが負の温度依存性を示すこと
を利用している。FIG. 4 shows an example of another conventional thermal shutdown circuit. This circuit utilizes the fact that the base-emitter voltage Vbe of a transistor exhibits a negative temperature dependency.
【0006】図4のサーマルシャットダウン回路では、
2個の抵抗R1、R2により、電源1の電圧VCCを抵
抗分割して、一定電圧V3を作成している。この電圧V
3の値は次式(1)で示される。In the thermal shutdown circuit shown in FIG.
The constant voltage V3 is created by dividing the voltage VCC of the power supply 1 by the two resistors R1 and R2. This voltage V
The value of 3 is represented by the following equation (1).
【0007】 V3=VCC*R2/(R1+R2) (1) 前記電圧V3は、抵抗分割により得られるので、温度依
存性はない。V3 = VCC * R2 / (R1 + R2) (1) Since the voltage V3 is obtained by resistance division, there is no temperature dependency.
【0008】また、出力段を構成する抵抗R3及びバイ
ポーラトランジスタQ1を備える。前記トランジスタQ
1は、前記一定電圧V3により制御される。[0008] Further, a resistor R3 and a bipolar transistor Q1 constituting an output stage are provided. The transistor Q
1 is controlled by the constant voltage V3.
【0009】次に、本回路の動作を説明する。一般的
に、バイポーラトランジスタでは、常温でトランジスタ
がONするベース- エミッタ間電圧をVbe0とし、ベ
ース-エミッタ間電圧Vbeの温度係数をαとし、常温
をT0とし、チップ温度をTとすると、温度Tでトラン
ジスタがONするベース- エミッタ間電圧Vbe(O
N)は、次式で近似できる。Next, the operation of the circuit will be described. In general, in a bipolar transistor, when the base-emitter voltage at which the transistor is turned on at room temperature is Vbe0, the temperature coefficient of the base-emitter voltage Vbe is α, the room temperature is T0, and the chip temperature is T, the temperature T When the transistor is turned on, the base-emitter voltage Vbe (O
N) can be approximated by the following equation.
【0010】 Vbe(ON)=Vbe0+α(T−T0) (2) ここで、具体的数値は、T0=27℃、α=−2(mV
/℃)、Vbe0=700(mV)と近似されるので、
チップ温度T=127℃とすると、トランジスタQ1の
ベース- エミッタ間電圧Vbe(ON)は、 Vbe(ON)=700−2*(127ー27)=50
0(mV) となる。Vbe (ON) = Vbe0 + α (T−T0) (2) Here, specific numerical values are T0 = 27 ° C., α = −2 (mV
/ ° C) and Vbe0 = 700 (mV),
Assuming that the chip temperature T is 127 ° C., the base-emitter voltage Vbe (ON) of the transistor Q1 is as follows: Vbe (ON) = 700−2 * (127−27) = 50
0 (mV).
【0011】従って、例えば一定電圧V3=500mV
になるように、2個の抵抗R1、R2の抵抗値を前記式
(1)により調整すると、T<127℃では、ベース-
エミッタ間電圧Vbe(ON)>V3となって、トラン
ジスタQ1はOFFし、T≧127℃では、トランジス
タQ1はONする。この物理現象を利用して、サーマル
シャットダウン回路を構成している。Therefore, for example, the constant voltage V3 = 500 mV
When the resistance values of the two resistors R1 and R2 are adjusted by the above equation (1) so that
The emitter-to-emitter voltage Vbe (ON)> V3, and the transistor Q1 turns off. When T ≧ 127 ° C., the transistor Q1 turns on. A thermal shutdown circuit is configured using this physical phenomenon.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、トランジスタの製造工程で起こるベース
- エミッタ間電圧Vbeの物理的な絶対ばらつきに起因
して、サーマルシャットダウン回路の動作温度がばらつ
くという欠点があった。However, in the above-mentioned conventional structure, the base which occurs in the process of manufacturing the transistor is not used.
-The operating temperature of the thermal shutdown circuit varies due to the physical absolute variation of the emitter-to-emitter voltage Vbe.
【0013】一般的に、製造工程上でのベース- エミッ
タ間電圧Vbeの絶対ばらつきは、20mVといわれ
る。動作しているトランジスタのベース- エミッタ間電
圧Vbe(ON)は、絶対ばらつきをΔVbeとする
と、近似的に、次式(3)で表現される。Generally, the absolute variation of the base-emitter voltage Vbe in the manufacturing process is said to be 20 mV. The base-emitter voltage Vbe (ON) of an operating transistor is approximately expressed by the following equation (3), where the absolute variation is ΔVbe.
【0014】 Vbe(ON)=Vbe0+α(T−T0)+ΔVbe (3) 図3の回路では、トランジスタQ4のベース- エミッタ
間電圧Vbeの絶対ばらつきが、そのままバンドギャッ
プ電圧V0のばらつきとなる。図4の回路では、トラン
ジスタQ1のベース- エミッタ間電圧Vbeの絶対ばら
つきが、サーマルシャットダウン回路の動作温度に影響
する。Vbe (ON) = Vbe0 + α (T−T0) + ΔVbe (3) In the circuit of FIG. 3, the absolute variation of the base-emitter voltage Vbe of the transistor Q4 becomes the variation of the bandgap voltage V0 as it is. In the circuit of FIG. 4, the absolute variation of the base-emitter voltage Vbe of the transistor Q1 affects the operating temperature of the thermal shutdown circuit.
【0015】すなわち、例えば絶対ばらつきΔVbe=
20mVの場合には、図3及び図4の何れの回路でも、
設定温度からの動作温度のばらつきΔTは、 ΔT=−ΔVbe/α=20(mV)/2(mV/℃)
=10℃ となってしまうのである。That is, for example, the absolute variation ΔVbe =
In the case of 20 mV, any of the circuits in FIG. 3 and FIG.
The variation ΔT of the operating temperature from the set temperature is as follows: ΔT = −ΔVbe / α = 20 (mV) / 2 (mV / ° C.)
= 10 ° C.
【0016】本発明は、前記従来の欠点を解決するもの
であり、その目的は、予め決めた設定温度で確実に動作
することが可能なサーマルシャットダウン回路を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide a thermal shutdown circuit capable of reliably operating at a predetermined set temperature.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明では、トランジスタの製造工程上のベース-
エミッタ間電圧の絶対ばらつきΔVbeを相殺できる構
成を採用する。In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a transistor comprising:
A configuration capable of canceling the absolute variation ΔVbe of the voltage between the emitters is adopted.
【0018】すなわち、請求項1記載の発明のサーマル
シャットダウン回路は、ベース- エミッタ間電圧を温度
センサーとするトランジスタと、前記トランジスタのベ
ースに基準電圧を与える基準電圧発生回路と、前記トラ
ンジスタのベース- エミッタ間電圧の温度依存性とは逆
特性の温度特性を持つ電圧を出力する定電圧源と、前記
定電圧源にベースが接続されたトランジスタを備え、前
記定電圧源の出力電圧に基いて電流を流す電流回路と、
前記電流回路が流す電流値に等しい電流を前記トランジ
スタのベースから引き抜く引抜回路とを備えたことを特
徴とする。That is, a thermal shutdown circuit according to a first aspect of the present invention includes a transistor using a base-emitter voltage as a temperature sensor, a reference voltage generating circuit for applying a reference voltage to the base of the transistor, A constant voltage source for outputting a voltage having a temperature characteristic opposite to the temperature dependency of the emitter-to-emitter voltage; and a transistor having a base connected to the constant voltage source, and a current based on an output voltage of the constant voltage source. A current circuit for flowing
And a pull-out circuit for pulling out a current equal to a current value passed by the current circuit from a base of the transistor.
【0019】また、請求項2記載の発明は、前記請求項
1記載のサーマルシャットダウン回路において、基準電
圧発生回路は、2個の抵抗R1、R2を直列に接続した
回路から成り、前記両抵抗の接続点に前記トランジスタ
のベースが接続され、電流回路は、定電圧源にベースが
接続されたトランジスタと、このトランジスタと直列に
接続される抵抗R4とから成り、前記3個の抵抗の値
は、 R1*R2/R4/(R1+R2)=1 に設定されることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the thermal shutdown circuit of the first aspect, the reference voltage generating circuit comprises a circuit in which two resistors R1 and R2 are connected in series. The base of the transistor is connected to a connection point, and the current circuit includes a transistor having a base connected to a constant voltage source, and a resistor R4 connected in series with the transistor. The values of the three resistors are: R1 * R2 / R4 / (R1 + R2) = 1 is set.
【0020】更に、請求項3記載の発明は、前記請求項
1又は請求項2記載のサーマルシャットダウン回路にお
いて、電流回路は、2個のカレントミラー回路より成る
ことを特徴とする。Further, according to a third aspect of the present invention, in the thermal shutdown circuit according to the first or second aspect, the current circuit comprises two current mirror circuits.
【0021】加えて、請求項4記載の発明は、前記請求
項1又は請求項2記載のサーマルシャットダウン回路に
おいて、定電圧源は、その出力と共通インピーダンスと
の間に抵抗を備え、その抵抗の値の調整により、出力電
圧の温度依存特性を可変に設定できるバンドギャップリ
ファレンス回路によって構成されることを特徴としてい
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the thermal shutdown circuit according to the first or second aspect, the constant voltage source has a resistor between its output and a common impedance, It is characterized by comprising a bandgap reference circuit capable of variably setting the temperature dependence of the output voltage by adjusting the value.
【0022】以上の構成により、請求項1ないし請求項
4記載の発明では、電流回路から流れる電流は、温度依
存性が無く、且つ電流回路に備えるトランジスタのベー
ス-エミッタ間電圧の絶対ばらつきに応じて変動し、従
って、温度センサーとなるトランジスタのベース電位
も、前記電流回路に備えるトランジスタのベース- エミ
ッタ間電圧の絶対ばらつきに応じて変動する。一方、温
度センサーとなるトランジスタのベース- エミッタ間電
圧の絶対ばらつきは、同一チップ内の前記電流回路に備
えるトランジスタのベース- エミッタ間電圧の絶対ばら
つきとほぼ同一値であるので、温度センサーとなるトラ
ンジスタの絶対ばらつきが、前記温度センサーとなるト
ランジスタの絶対ばらつきによって相殺される。その結
果、温度センサーとなるトランジスタに製造工程上のベ
ース- エミッタ間電圧の絶対ばらつきが存在しても、動
作温度はこの絶対ばらつきに応じて変動せず、予め決め
た設定温度で確実に動作することになる。With the above arrangement, in the inventions according to the first to fourth aspects, the current flowing from the current circuit has no temperature dependency and depends on the absolute variation of the base-emitter voltage of the transistor provided in the current circuit. Therefore, the base potential of the transistor serving as the temperature sensor also changes according to the absolute variation of the base-emitter voltage of the transistor provided in the current circuit. On the other hand, the absolute variation of the base-emitter voltage of the transistor serving as the temperature sensor is substantially the same as the absolute variation of the base-emitter voltage of the transistor provided in the current circuit in the same chip. Are offset by the absolute variation of the transistor serving as the temperature sensor. As a result, even if the transistor serving as a temperature sensor has an absolute variation in the base-emitter voltage in the manufacturing process, the operating temperature does not fluctuate according to the absolute variation, and the transistor operates reliably at a predetermined set temperature. Will be.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0024】図1は、本発明の第1の実施の形態におけ
るサーマルシャットダウン回路の等価回路を示す。FIG. 1 shows an equivalent circuit of the thermal shutdown circuit according to the first embodiment of the present invention.
【0025】同図において、1は電源、2はグランド、
3は出力端子、4は定電圧源である。Q1は、ベース-
エミッタ間電圧が温度センサーとなるNPNトランジス
タであって、そのコレクタは前記出力端子3に、そのエ
ミッタはグランド2に、そのベースは、ノードV4とな
ると共に、このノードV4に基準電圧を与える基準電圧
発生回路10に各々接続される。前記基準電圧発生回路
10は、2個の抵抗R1、R2の直列回路より成り、一
方の抵抗R1は、一端が電源1に、他端が前記NPNト
ランジスタQ1のベースに接続される。他方の抵抗R2
は、一端が前記NPNトランジスタQ1のベースに、他
端がグランド2に接続される。In the figure, 1 is a power supply, 2 is a ground,
3 is an output terminal, and 4 is a constant voltage source. Q1 is base-
An NPN transistor whose emitter-to-emitter voltage serves as a temperature sensor, having a collector connected to the output terminal 3, an emitter connected to the ground 2, a base connected to a node V4, and a reference voltage for applying a reference voltage to the node V4. Each is connected to the generation circuit 10. The reference voltage generating circuit 10 comprises a series circuit of two resistors R1 and R2. One end of the resistor R1 is connected to the power supply 1 and the other end is connected to the base of the NPN transistor Q1. The other resistor R2
Has one end connected to the base of the NPN transistor Q1 and the other end connected to the ground 2.
【0026】前記出力端子3には、抵抗R3の一端が接
続され、この抵抗R3の他端は前記電源1に接続され
る。One end of a resistor R3 is connected to the output terminal 3, and the other end of the resistor R3 is connected to the power supply 1.
【0027】前記定電圧源4は、プラス側端子が電源1
に接続され、その出力電圧VREGは、前記温度センサ
ーとなるNPNトランジスタQ1のベース- エミッタ間
電圧の温度依存特性とは正負反対の特性を持つ。The constant voltage source 4 has a positive terminal connected to the power source 1.
The output voltage VREG has a characteristic opposite to the temperature dependence of the base-emitter voltage of the NPN transistor Q1 serving as the temperature sensor.
【0028】また、図1において、20はエミッタフォ
ロア回路(電流回路)であって、この回路20は、ベー
スが前記定電圧源4のマイナス側端子に接続されたNP
NトランジスタQ2と、一端がこのNPNトランジスタ
Q2のエミッタに接続された抵抗R4とから成り、この
抵抗R4の他端はグランド2に接続される。In FIG. 1, reference numeral 20 denotes an emitter follower circuit (current circuit). This circuit 20 is an NP circuit whose base is connected to the negative terminal of the constant voltage source 4.
An N-transistor Q2 includes a resistor R4 having one end connected to the emitter of the NPN transistor Q2. The other end of the resistor R4 is connected to the ground 2.
【0029】更に、30は第1のカレントミラー回路、
40は第2のカレントミラー回路であって、前記第1の
カレントミラー回路30は、2個のPNPトランジスタ
Q3、Q4から成り、一方のPNPトランジスタQ3
は、エミッタが電源1に、ベース及びコレクタが前記エ
ミッタフォロア回路20のNPNトランジスタQ2のコ
レクタに各々接続される。他方のPNPトランジスタQ
4は、エミッタが電源1に接続され、ベースが前記一方
のPNPトランジスタQ3のベースに接続される。ま
た、第2のカレントミラー回路40は、2個のNPNト
ランジスタQ5、Q6より成り、一方のNPNトランジ
スタQ5は、エミッタがグランド2に、ベース及びコレ
クタが前記第1のカレントミラー回路30の他方のPN
PトランジスタQ4のコレクタに接続される。他方のN
PNトランジスタQ6は、エミッタがグランド2に、ベ
ースが一方のNPNトランジスタQ5のベースに、コレ
クタが前記温度センサーとなるNPNトランジスタQ1
のベース(ノードV4)に各々接続される。前記2つの
カレントミラー回路30、40により引抜回路50を構
成する。Further, 30 is a first current mirror circuit,
Reference numeral 40 denotes a second current mirror circuit, and the first current mirror circuit 30 includes two PNP transistors Q3 and Q4, and one PNP transistor Q3
Has its emitter connected to the power supply 1 and its base and collector connected to the collector of the NPN transistor Q2 of the emitter follower circuit 20, respectively. The other PNP transistor Q
Reference numeral 4 denotes an emitter connected to the power supply 1 and a base connected to the base of the one PNP transistor Q3. The second current mirror circuit 40 includes two NPN transistors Q5 and Q6. One of the NPN transistors Q5 has an emitter connected to the ground 2 and a base and a collector connected to the other of the first current mirror circuit 30. PN
Connected to the collector of P transistor Q4. N of the other
The PN transistor Q6 has an emitter connected to the ground 2, a base connected to the base of one NPN transistor Q5, and a collector connected to the NPN transistor Q1 serving as the temperature sensor.
(Node V4). A pull-out circuit 50 is formed by the two current mirror circuits 30 and 40.
【0030】次に、本実施の形態のサーマルシャットダ
ウン回路の動作を説明する。尚、本来は抵抗値にも温度
依存性があるが、論理の簡略化のために当初はこれを無
視し、最後に、抵抗の温度依存性について論ずる。Next, the operation of the thermal shutdown circuit according to the present embodiment will be described. Although the resistance value originally has a temperature dependency, this is initially ignored for the sake of simplicity of logic, and finally, the temperature dependency of the resistance will be discussed.
【0031】定電圧源4と、エミッタフォロア回路20
のトランジスタQ2と抵抗R4とにより、定電流源I1
が形成される。エミッタフォロア形式を用いるので、前
記定電流源I1から流れる電流(同符号のI1で示す)
は、抵抗R4の抵抗値を同符号のR4、電源1の電圧を
VCC、定電圧源4の出力電圧をVREG、エミッタフ
ォロア回路20のトランジスタQ2がONするベース-
エミッタ間電圧をVbe(ON)とすると、 I1=(VCC−VREG−Vbe(ON))/R4 となる。The constant voltage source 4 and the emitter follower circuit 20
Constant current source I1 by the transistor Q2 and the resistor R4.
Is formed. Since the emitter follower type is used, the current flowing from the constant current source I1 (shown by the same reference numeral I1)
The resistor R4 has the same value as the resistor R4, the voltage of the power supply 1 is VCC, the output voltage of the constant voltage source 4 is VREG, and the transistor Q2 of the emitter follower circuit 20 is turned on.
If the voltage between the emitters is Vbe (ON), then I1 = (VCC-VREG-Vbe (ON)) / R4.
【0032】ここで、定電圧源4の常温での出力電圧を
VREG0とすると、定電圧源の出力電圧VREGは、
その温度依存特性を前記トランジスタQ2のベース- エ
ミッタ間電圧の温度依存特性と逆特性になるように設定
しているので、次式で表現される。Here, assuming that the output voltage of the constant voltage source 4 at room temperature is VREG0, the output voltage VREG of the constant voltage source is
Since the temperature dependence is set to be opposite to the temperature dependence of the base-emitter voltage of the transistor Q2, it is expressed by the following equation.
【0033】 VREG=VREG0−α(T−T0) (4) この式(4)及び前記式(3)を、前記定電流源から流
れる電流I1の式に代入して、 I1=(VCC−VREG0−Vbe0−ΔVbe)/R4 =(VCC−VG−ΔVbe)/R4 (5) となる。但し、VG=VREG0+Vbe0である。こ
の式(5)を見ると、電流I1は、温度係数αの項が相
殺されて、温度依存性がなく、ベース- エミッタ間電圧
の絶対ばらつきΔVbeによってのみ変化することが判
る。VREG = VREG0−α (T−T0) (4) This equation (4) and the equation (3) are substituted into the equation of the current I1 flowing from the constant current source, and I1 = (VCC−VREG0) −Vbe0−ΔVbe) / R4 = (VCC−VG−ΔVbe) / R4 (5) However, VG = VREG0 + Vbe0. From the expression (5), it can be seen that the current I1 has no temperature dependency because the term of the temperature coefficient α is canceled out, and changes only by the absolute variation ΔVbe of the base-emitter voltage.
【0034】次に、2個のカレントミラー回路30、4
0は、温度センサーとなるトランジスタQ1のベースに
接続されるノードV4から、前記定電流源から流れる電
流I1に等しい値の電流を抜く役割を果す。Next, the two current mirror circuits 30, 4
0 plays a role of extracting a current having a value equal to the current I1 flowing from the constant current source from the node V4 connected to the base of the transistor Q1 serving as a temperature sensor.
【0035】更に、トランジスタQ1、3個の抵抗R1
〜R3は、前記電流源I1と共に、温度センサー回路を
構成する。前記抵抗R1、R2の抵抗値を各々同符号の
R1、R2とし、温度センサーとなるトランジスタQ1
のベースの電圧、即ちノードV4の電圧を同符号のV4
で示すと、電流保存則から、次式(6)が得られる。Further, a transistor Q1 and three resistors R1
R3 together with the current source I1 constitute a temperature sensor circuit. The resistance values of the resistors R1 and R2 are denoted by R1 and R2, respectively, having the same sign, and a transistor Q1 serving as a temperature sensor is provided.
, That is, the voltage of the node V4 is
The following equation (6) is obtained from the current conservation law.
【0036】 (VCC−V4)/R1=V4/R2+I1 (6) 前記式(6)をノードの電圧V4について解くと、 V4=R2/(R1+R2)*VCC−I1*R1*R
2/(R1+R2) この式中の電流I1に前記式(5)を代入して、次の式
(7)を得る。(VCC−V4) / R1 = V4 / R2 + I1 (6) When the equation (6) is solved for the voltage V4 of the node, V4 = R2 / (R1 + R2) * VCC−I1 * R1 * R
2 / (R1 + R2) The following equation (7) is obtained by substituting the equation (5) for the current I1 in this equation.
【0037】 V4=R2/(R1+R2)*VCC +R1*R2/R4/(R1+R2) *(ΔVbe−VCC+VG) (7) ここで、 R1*R2/R4/(R1+R2)=1 (8) となるように、抵抗値R1、R2、R4を設定すると、
前記式(7)は次式(9)に変換される。V4 = R2 / (R1 + R2) * VCC + R1 * R2 / R4 / (R1 + R2) * (ΔVbe-VCC + VG) (7) Here, R1 * R2 / R4 / (R1 + R2) = 1 (8) When resistance values R1, R2 and R4 are set to
Equation (7) is converted to the following equation (9).
【0038】 V4=(VG−R1/(R1+R2)*VCC)+ΔVbe (9) 前記式(9)から判るように、温度センサーとなるトラ
ンジスタQ1のベース電位であるノード電位V4は、一
定値(VG−R1/(R1+R2)*VCC)を基準と
して、トランジスタQ2のベース- エミッタ間電圧の絶
対ばらつきΔVbeに連動して変化することになる。V4 = (VG−R1 / (R1 + R2) * VCC) + ΔVbe (9) As can be seen from the above equation (9), the node potential V4 which is the base potential of the transistor Q1 serving as a temperature sensor has a constant value (VG Based on -R1 / (R1 + R2) * VCC), it changes in conjunction with the absolute variation ΔVbe of the base-emitter voltage of the transistor Q2.
【0039】そして、2個のトランジスタQ1、Q2の
ベース- エミッタ間電圧の絶対ばらつきΔVbeは、同
一チップ内で、ほぼ同じ値である。従って、サーマルシ
ャットダウン回路が動作するのは、(3)式と(9)式
とが等しく、 Vbe(ON)=V4 (10) のときである。この式から、動作温度Tを求めると、 T=T0− (Vbe0−(VG−R1/(R1+R2)*VCC))/α (11) となる。前記式(11)より、図1のサーマルシャット
ダウン回路が動作する温度Tは、ベース- エミッタ間電
圧の絶対ばらつきΔVbeの影響を受けないことが判
る。The absolute variations ΔVbe of the base-emitter voltages of the two transistors Q1 and Q2 have substantially the same value in the same chip. Therefore, the thermal shutdown circuit operates when the equations (3) and (9) are equal and Vbe (ON) = V4 (10). When the operating temperature T is obtained from this equation, T = T0− (Vbe0− (VG−R1 / (R1 + R2) * VCC)) / α (11) From the above equation (11), it can be seen that the temperature T at which the thermal shutdown circuit of FIG. 1 operates is not affected by the absolute variation ΔVbe of the base-emitter voltage.
【0040】次に抵抗値の温度依存性の影響について考
察する。Next, the influence of the temperature dependence of the resistance value will be considered.
【0041】一般に、温度Tが常温T0の時(T=T
0)の抵抗値をRn0とすると、抵抗値Rnは、 Rn=Rn0* (1+β*(T−T0)+γ*(T−T0)2 ) (12) となることが知られている。ここで、β及びγは抵抗の
温度係数であり、同一チップ内において同一種類の抵抗
であれば、全ての抵抗に対して、ほぼ同じ値となる。Generally, when the temperature T is the normal temperature T0 (T = T
Assuming that the resistance value of (0) is Rn0, the resistance value Rn is known to be Rn = Rn0 * (1 + β * (T−T0) + γ * (T−T0) 2 ) (12) Here, β and γ are the temperature coefficients of the resistors, and if the resistors are of the same type in the same chip, they have substantially the same value for all the resistors.
【0042】図1のサーマルシャットダウン回路が動作
する温度Tを決定するのは、式(8)と式(11)であ
り、この何れの式に抵抗値R1〜R4として前記式(1
2)を代入しても、温度係数β及びγはキャンセルさ
れ、抵抗の温度依存性の影響を受けないことが判る。Equations (8) and (11) determine the temperature T at which the thermal shutdown circuit of FIG. 1 operates. In each of these equations, the resistances R1 to R4 are used to determine the above equation (1).
It can be seen that even if 2) is substituted, the temperature coefficients β and γ are canceled out and are not affected by the temperature dependence of the resistance.
【0043】図2は、第1の実施の形態におけるサーマ
ルシャットダウン回路の等価回路を示す。同図では、前
記図1の定電圧源4を、6個のトランジスタQ7〜Q1
2と、3個の抵抗R5〜R7とによって構成されるバン
ドギャップリファレンス回路で構成している。前記抵抗
R6は、出力と電源1(共通インピーダンス)との間に
配置される。定電圧源4の出力電圧VREGに対応する
電圧は、抵抗R6の両端の電位差である。バンドギャッ
プリファレンス回路では、前記抵抗R6の抵抗値を他の
2個の抵抗R5、R7と共に調整すれば、出力電圧VR
EGの温度依存性を可変に設定できるので、前記式
(4)を満たすように抵抗値を設定する。また、このと
き、出力電圧VREGの値は、ベース- エミッタ間電圧
の絶対ばらつきΔVbeの影響を受けない。FIG. 2 shows an equivalent circuit of the thermal shutdown circuit according to the first embodiment. In the figure, the constant voltage source 4 of FIG. 1 is connected to six transistors Q7 to Q1.
2 and a bandgap reference circuit composed of three resistors R5 to R7. The resistor R6 is arranged between the output and the power supply 1 (common impedance). The voltage corresponding to the output voltage VREG of the constant voltage source 4 is a potential difference between both ends of the resistor R6. In the bandgap reference circuit, if the resistance value of the resistor R6 is adjusted together with the other two resistors R5 and R7, the output voltage VR
Since the temperature dependence of the EG can be set variably, the resistance value is set so as to satisfy the above equation (4). At this time, the value of the output voltage VREG is not affected by the absolute variation ΔVbe of the base-emitter voltage.
【0044】尚、本実施の形態では、NPNトランジス
タQ1のベース- エミッタ間電圧Vbeを温度センサー
としたが、PNPトランジスタを温度センサーとして、
電源とグランドとを逆転し、PNPトランジスタとNP
Nトランジスタとを逆転した回路構成としてもよいのは
勿論である。In the present embodiment, the base-emitter voltage Vbe of the NPN transistor Q1 is used as a temperature sensor, but the PNP transistor is used as a temperature sensor.
Invert the power supply and ground, and connect the PNP transistor and NP
Of course, a circuit configuration in which the N transistor is inverted may be used.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし請
求項4記載の発明のサーマルシャットダウン回路によれ
ば、温度センサーとなるトランジスタの製造工程上のベ
ース-エミッタ間電圧Vbeの絶対ばらつきを相殺した
ので、この絶対ばらつきに伴う動作温度の変動を解消し
て、予め決めた設定温度で確実に動作させることができ
る。As described above, according to the thermal shutdown circuits of the first to fourth aspects of the present invention, the absolute variation of the base-emitter voltage Vbe in the manufacturing process of the transistor serving as the temperature sensor is canceled. As a result, it is possible to eliminate the fluctuation of the operating temperature due to the absolute variation and to reliably operate at a predetermined set temperature.
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるサーマルシ
ャットダウン回路の等価回路図である。FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a thermal shutdown circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施形態におけるサーマルシャ
ットダウン回路の具体的構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration of a thermal shutdown circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図3】従来のサーマルシャットダウン回路の等価回路
図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a conventional thermal shutdown circuit.
【図4】従来の他のサーマルシャットダウン回路の等価
回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of another conventional thermal shutdown circuit.
1 電源 2 グランド 3 出力端子 4 定電圧源 Q1 温度センサーとなるトランジスタ 10 基準電圧発生回路 R1〜R4 抵抗 20 エミッタフォロア回路(電流回路) Q2 トランジスタ 30 第1のカレントミラー回路 40 第2のカレントミラー回路 50 引抜回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply 2 Ground 3 Output terminal 4 Constant voltage source Q1 Transistor used as a temperature sensor 10 Reference voltage generating circuits R1 to R4 Resistance 20 Emitter follower circuit (current circuit) Q2 Transistor 30 First current mirror circuit 40 Second current mirror circuit 50 drawing circuit
Claims (4)
とするトランジスタと、 前記トランジスタのベースに
基準電圧を与える基準電圧発生回路と、 前記トランジスタのベース- エミッタ間電圧の温度依存
性とは逆特性の温度特性を持つ電圧を出力する定電圧源
と、 前記定電圧源にベースが接続されたトランジスタを備
え、前記定電圧源の出力電圧に基いて電流を流す電流回
路と、 前記電流回路が流す電流値に等しい電流を前記トランジ
スタのベースから引き抜く引抜回路とを備えたことを特
徴とするサーマルシャットダウン回路。A transistor having a base-emitter voltage as a temperature sensor; a reference voltage generating circuit for applying a reference voltage to the base of the transistor; and a transistor having a characteristic opposite to the temperature dependence of the base-emitter voltage of the transistor. A constant voltage source that outputs a voltage having a temperature characteristic, a current circuit that includes a transistor having a base connected to the constant voltage source, and flows a current based on an output voltage of the constant voltage source; and a current that flows through the current circuit. A circuit for extracting a current equal to a value from the base of the transistor.
R2を直列に接続した回路から成り、前記両抵抗の接続
点に前記トランジスタのベースが接続され、 電流回路は、定電圧源にベースが接続されたトランジス
タと、このトランジスタと直列に接続される抵抗R4と
から成り、 前記3個の抵抗の値は、 R1*R2/R4/(R1+R2)=1 に設定されることを特徴とする請求項1記載のサーマル
シャットダウン回路。2. The reference voltage generating circuit includes two resistors R1,
R2 is connected in series, the base of the transistor is connected to the connection point of the two resistors, and the current circuit is a transistor having a base connected to a constant voltage source, and a resistor connected in series with the transistor. 2. The thermal shutdown circuit according to claim 1, wherein R3 is set to R1 * R2 / R4 / (R1 + R2) = 1.
より成ることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
サーマルシャットダウン回路。3. The thermal shutdown circuit according to claim 1, wherein the current circuit comprises two current mirror circuits.
の抵抗の値の調整により、出力電圧の温度依存特性を可
変に設定できるバンドギャップリファレンス回路によっ
て構成されることを特徴とする請求項1又は請求項2記
載のサーマルシャットダウン回路。4. The constant voltage source is provided with a resistor between its output and a common impedance, and is constituted by a bandgap reference circuit capable of variably setting a temperature-dependent characteristic of an output voltage by adjusting a value of the resistor. 3. The thermal shutdown circuit according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9001059A JPH10201080A (en) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | Thermal shutdown circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9001059A JPH10201080A (en) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | Thermal shutdown circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10201080A true JPH10201080A (en) | 1998-07-31 |
Family
ID=11490979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9001059A Withdrawn JPH10201080A (en) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | Thermal shutdown circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10201080A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011008514A (en) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor apparatus |
| EP3798786A2 (en) * | 2019-09-03 | 2021-03-31 | Renesas Electronics America Inc. | Low-voltage collector-free bandgap voltage generator device |
-
1997
- 1997-01-08 JP JP9001059A patent/JPH10201080A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011008514A (en) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor apparatus |
| EP3798786A2 (en) * | 2019-09-03 | 2021-03-31 | Renesas Electronics America Inc. | Low-voltage collector-free bandgap voltage generator device |
| US11921533B2 (en) | 2019-09-03 | 2024-03-05 | Renesas Electronics America Inc. | Low-voltage collector-free bandgap voltage generator device |
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