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JP2009145195A - Temperature detection circuit - Google Patents

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JP2009145195A
JP2009145195A JP2007322833A JP2007322833A JP2009145195A JP 2009145195 A JP2009145195 A JP 2009145195A JP 2007322833 A JP2007322833 A JP 2007322833A JP 2007322833 A JP2007322833 A JP 2007322833A JP 2009145195 A JP2009145195 A JP 2009145195A
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voltage
detection
temperature
circuit
detection circuit
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Application number
JP2007322833A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kasuya
宏一 粕谷
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature detection circuit capable of preventing wrong detection caused by a noise. <P>SOLUTION: In this temperature detection circuit 20, a detection circuit 22 for detecting a detection voltage Vsen by a sensor element Sen uses a logic voltage Vcc for its driving power source, and the detection voltage Vsen and a reference potential Gnd' of a reference voltage Vref2 are connected not to the earth Gnd but to an output voltage Vref3 outputted from a voltage follower circuit 23, respectively. Hereby, since the detection voltage Vsen and the reference potential Gnd' of the reference voltage Vref2 inputted into a comparator Cp2 are separated from the earth Gnd, for example, even if an external noise NE enters via a battery voltage VB or the earth Gnd, direct affection therefrom can be avoided, and fluctuation of the detection voltage Vsen or the reference voltage Vref2 can be prevented in addition to constant voltage operation by a constant voltage circuit 21. Consequently, wrong detection caused by a noise can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、温度検出回路に関するものである。   The present invention relates to a temperature detection circuit.

温度検出回路に関するものとして、例えば下記特許文献1に開示される技術がある。この種の温度検出回路では、下記特許文献1の図26に開示されるように、ダイオードの順方向電圧降下値は、周囲温度の上昇に伴って減少し周囲温度の降下に伴って増加するといった「負の温度依存性」を有し、また順方向電流値が一定であればその増減は直線性を有することから、検出素子としてダイオードが用いられていることが多い。   As for the temperature detection circuit, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 1 below. In this type of temperature detection circuit, as disclosed in FIG. 26 of Patent Document 1 below, the forward voltage drop value of the diode decreases as the ambient temperature increases and increases as the ambient temperature decreases. A diode is often used as a detection element because it has “negative temperature dependence” and has a linear increase / decrease if the forward current value is constant.

例えば、ダイオードの順方向電圧(検出電圧)と所定の比較基準電圧とをコンパレータ等の比較手段により比較して、両者の大小関係に従って比較手段より出力される電圧値に基づいて検出温度が比較基準電圧に対応する所定温度に到達しているか否かを判断する。
特開平6−242176号公報
For example, the forward voltage (detection voltage) of the diode is compared with a predetermined comparison reference voltage by a comparison means such as a comparator, and the detected temperature is compared based on the voltage value output from the comparison means according to the magnitude relationship between the two. It is determined whether or not a predetermined temperature corresponding to the voltage has been reached.
JP-A-6-242176

しかしながら、このようなダイオード等の検出素子は、回路構成上、一般に、定電流源を介して当該回路の駆動電源とアースと間に接続されていることから、例えば、当該回路の駆動電源またはアースを経由して外部からノイズ(以下「外来ノイズ」)が侵入するような場合には、ダイオードの順方向電圧降下値が外来ノイズによって揺らいでしまい、検出電圧の誤差、ひいては誤検出を招き得るという問題がある。   However, such a detection element such as a diode is generally connected between the drive power supply of the circuit and the ground via a constant current source in terms of the circuit configuration. When noise (hereinafter referred to as “external noise”) enters from the outside via the external diode, the forward voltage drop value of the diode fluctuates due to the external noise, which can lead to detection voltage errors and thus false detection. There's a problem.

このような問題は、例えば、比較手段をコンパレータ等の差動増幅回路で構成することにより、その一方の差動入力にダイオードによる検出電圧を入力し、他方の差動入力に所定の比較基準電圧を入力することによって、差動増幅回路の特性からノイズを相殺することでそのような揺らぎを除去することが可能となる。   Such a problem is that, for example, by configuring the comparison means with a differential amplifier circuit such as a comparator, a detection voltage by a diode is input to one differential input, and a predetermined comparison reference voltage is input to the other differential input. Can be eliminated by canceling out noise from the characteristics of the differential amplifier circuit.

ところが、例えば、コンパレータ等の入力に配線される信号線とアースパターンとの間に浮遊容量が存在するような場合には、差動入力に入力される外来ノイズに時間的なズレが生じるため、たとえ差動増幅回路であってもノイズを相殺できない。このため、このような場合には、比較手段をコンパレータ等で構成しても、ダイオードの順方向電圧降下値がノイズで揺らいでしまい、誤検出を招き得るという問題がある。   However, for example, when there is a stray capacitance between the signal line wired to the input of the comparator or the like and the ground pattern, a temporal shift occurs in the external noise input to the differential input. Even a differential amplifier circuit cannot cancel out noise. Therefore, in such a case, there is a problem that even if the comparison means is constituted by a comparator or the like, the forward voltage drop value of the diode fluctuates due to noise, which may lead to erroneous detection.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ノイズによる誤検出を防止し得る温度検出回路を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a temperature detection circuit capable of preventing erroneous detection due to noise.

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項1の温度検出回路では、被検出対象に熱結合可能に設けられ電流が流れるとこの被検出対象の温度に依存して増減する検出電圧を発生する検出素子と、所定の温度における前記検出電圧を比較基準電圧として発生する電圧源と、差動増幅回路を含んで構成され一方の差動入力に入力される前記検出電圧と他方の差動入力に入力される前記比較基準電圧との大小関係を示す電圧を出力する比較手段と、前記比較手段の動作電圧よりも低くかつこの動作電圧の基準電位よりも高い電圧で周囲温度に依存しない定電圧を入力する電圧フォロア回路を構成しこの定電圧を前記検出電圧および前記比較基準電圧の基準電位として出力する差動増幅手段と、を備えることを技術的特徴とする。   In order to achieve the above object, the temperature detection circuit according to claim 1, which is provided so as to be capable of being thermally coupled to the object to be detected, detects when the current flows and increases or decreases depending on the temperature of the object to be detected. A detection element that generates a voltage; a voltage source that generates the detection voltage at a predetermined temperature as a comparison reference voltage; and a differential amplifier circuit configured to include the detection voltage input to one differential input and the other Comparing means for outputting a voltage indicating a magnitude relationship with the comparison reference voltage input to the differential input, and a voltage lower than the operating voltage of the comparing means and higher than the reference potential of the operating voltage, depending on the ambient temperature And a differential amplifying unit configured to output a constant voltage as a reference potential of the detection voltage and the comparison reference voltage.

特許請求の範囲に記載の請求項2の温度検出回路では、請求項1記載の温度検出回路において、前記差動増幅手段に入力される定電圧は、バンドギャップ電圧源により供給されるバンドギャップ電圧であり、前記検出素子は、高電位側が前記比較手段の一方の差動入力に接続され、低電位側が前記差動増幅手段の出力に接続されることを技術的特徴とする。   The temperature detection circuit according to claim 2, wherein the constant voltage input to the differential amplifying means is a bandgap voltage supplied by a bandgap voltage source. The detection element is technically characterized in that a high potential side is connected to one differential input of the comparison means and a low potential side is connected to an output of the differential amplification means.

特許請求の範囲に記載の請求項3の温度検出回路では、請求項1または2記載の温度検出回路で、被検出対象が構成される半導体基板に請求項1または2記載の温度検出回路も構成される場合において、前記検出素子は、前記電流が流れる方向を順方向とする前記半導体基板に形成されるダイオードであり、前記検出電圧は、このダイオードによる順方向降下電圧であることを技術的特徴とする。   In the temperature detection circuit according to claim 3, the temperature detection circuit according to claim 1 is also configured on the semiconductor substrate on which the detection target is configured. In this case, the detection element is a diode formed on the semiconductor substrate whose forward direction is the direction in which the current flows, and the detection voltage is a forward voltage drop due to the diode. And

特許請求の範囲に記載の請求項4の温度検出回路では、請求項3記載の温度検出回路において、前記ダイオードは、2以上のダイオードを直列接続して構成され、前記検出電圧は、これらのダイオードによる順方向降下電圧の総和であることを技術的特徴とする。   In the temperature detection circuit according to claim 4, the diode is configured by connecting two or more diodes in series, and the detection voltage is determined by the diodes. The technical feature is that it is the sum of the forward voltage drop due to.

請求項1の発明では、差動増幅手段により、比較手段の動作電圧よりも低くかつこの動作電圧の基準電位よりも高い電圧で周囲温度に依存しない定電圧を入力する電圧フォロア回路を構成し、この定電圧を検出電圧および比較基準電圧の基準電位として出力する。これにより、検出電圧および比較基準電圧の基準電位は、差動増幅手段により構成される電圧フォロア回路から出力される定電圧になるため、たとえ当該温度検出回路にノイズが侵入しても、このようなノイズを差動増幅手段の特性から相殺することができ、当該ノイズによる検出電圧または比較基準電圧の揺らぎを除去することが可能となる。したがって、ノイズによる誤検出を防止することができる。   In the first aspect of the present invention, the differential amplifying means constitutes a voltage follower circuit that inputs a constant voltage that is lower than the operating voltage of the comparing means and higher than the reference potential of the operating voltage and does not depend on the ambient temperature, This constant voltage is output as the reference potential of the detection voltage and the comparison reference voltage. As a result, the reference potential of the detection voltage and the comparison reference voltage becomes a constant voltage output from the voltage follower circuit configured by the differential amplifying means, so even if noise enters the temperature detection circuit, Noise can be offset from the characteristics of the differential amplifying means, and fluctuations in the detection voltage or comparison reference voltage due to the noise can be eliminated. Therefore, erroneous detection due to noise can be prevented.

請求項2の発明では、差動増幅手段に入力される定電圧は、バンドギャップ電圧源により供給されるバンドギャップ電圧である。これにより、検出電圧の基準電位や比較基準電圧の基準電位が温度による影響を受け難いものとなるため、これらが温度による影響を受ける場合に比べて検出誤差を抑制することができる。検出素子は、高電位側が比較手段の一方の差動入力に接続され、低電位側が差動増幅手段の出力に接続される。これにより、検出素子により発生する検出電圧は、差動増幅手段から出力される基準電位、つまりバンドギャップ電圧を基準として発生するため、このような基準電圧を基準としない場合に比べて電圧的に安定したものとなる。したがって、ノイズおよび温度による誤検出を防止することができる。   In the invention of claim 2, the constant voltage input to the differential amplifying means is a band gap voltage supplied from a band gap voltage source. Thereby, since the reference potential of the detection voltage and the reference potential of the comparison reference voltage are not easily affected by temperature, detection errors can be suppressed as compared with the case where they are affected by temperature. The detection element has a high potential side connected to one differential input of the comparison means and a low potential side connected to the output of the differential amplification means. As a result, the detection voltage generated by the detection element is generated with reference to the reference potential output from the differential amplifying means, that is, the band gap voltage. It will be stable. Therefore, erroneous detection due to noise and temperature can be prevented.

請求項3の発明では、検出素子は、電流が流れる方向を順方向とする半導体基板に形成されるダイオードであり、検出電圧は、このダイオードによる順方向降下電圧である。これにより、被検出対象の近傍に検出素子であるダイオードを構成することができることに加えて、ダイオードの順方向電流を一定にすることで、当該ダイオードの周囲温度の上昇に伴って減少し周囲温度の降下に伴って増加するといった「負の温度依存性」を利用した温度検出が可能となる。   According to a third aspect of the present invention, the detection element is a diode formed on a semiconductor substrate whose forward direction is the direction in which current flows, and the detection voltage is a forward drop voltage due to the diode. Thus, in addition to being able to configure a diode as a detection element in the vicinity of the detection target, by making the forward current of the diode constant, the diode decreases as the ambient temperature of the diode increases and the ambient temperature Temperature detection using “negative temperature dependence” that increases with a decrease in the temperature becomes possible.

請求項4の発明では、ダイオードは、2以上のダイオードを直列接続して構成され、検出電圧は、これらのダイオードによる順方向降下電圧の総和であることから、検出電圧が高くなるとともに温度変動に対する電圧変動幅を大きくすることができる。これにより、検出精度を高めることができる。   In the invention of claim 4, the diode is configured by connecting two or more diodes in series, and the detection voltage is the sum of the forward drop voltages due to these diodes. The voltage fluctuation range can be increased. Thereby, detection accuracy can be improved.

以下、本発明の温度検出回路の実施形態について図を参照して説明する。まず、図1〜図3に基づいて、本実施形態に係る温度検出回路20の構成を説明する。なお、図1には、本実施形態に係る温度検出回路20の構成例を示す回路図が図示されている。また、図2には、図1に示す温度検出回路20の基本構成を示す回路図が図示されており、さらに図3には、温度検出回路の他の基本構成を示す回路図が図示されている。   Hereinafter, embodiments of a temperature detection circuit of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the temperature detection circuit 20 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of the temperature detection circuit 20 according to the present embodiment. 2 is a circuit diagram showing a basic configuration of the temperature detection circuit 20 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram showing another basic configuration of the temperature detection circuit. Yes.

図1に示すように、温度検出回路20は、定電圧回路21、検出回路22および電圧フォロア回路23から構成されており、例えば、車両搭載型のアクチュエータを駆動するパワートランジスタTr(被検出対象)の発熱温度が、所定の温度を超えているか否かを検出し得るものである。このため、温度検出回路20は、このようなパワートランジスタTrとともに駆動ICに内蔵されて当該車両に搭載されており、バッテリBatt から供給されるバッテリ電圧VBを受けて駆動し得るように構成されている。またこの駆動ICは、ECU(Electronic Control Unit )を構成するマイクロコンピュータ(以下「マイコン」)と電気的に接続されて、温度検出回路20から出力される検出情報(出力電圧Vout )を当該マイコンが取得し得るように構成されている。   As shown in FIG. 1, the temperature detection circuit 20 includes a constant voltage circuit 21, a detection circuit 22, and a voltage follower circuit 23. For example, a power transistor Tr (target to be detected) that drives a vehicle-mounted actuator. It is possible to detect whether or not the exothermic temperature exceeds a predetermined temperature. For this reason, the temperature detection circuit 20 is built in the drive IC together with such a power transistor Tr and mounted in the vehicle, and is configured to be able to be driven by receiving the battery voltage VB supplied from the battery Batt. Yes. The driving IC is electrically connected to a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) constituting an ECU (Electronic Control Unit), and the microcomputer receives detection information (output voltage Vout) output from the temperature detection circuit 20. It is configured so that it can be acquired.

定電圧回路21は、バッテリBatt から供給されるバッテリ電圧VB(DC12V)を、例えば、DC5Vに降圧してロジック電圧Vcc(DC5V)を安定供給する安定化電源回路で、オペアンプOP1、トランジスタQ11、抵抗R11,R12およびバンドギャップ電圧源から構成されている。   The constant voltage circuit 21 is a stabilized power supply circuit that stably supplies the logic voltage Vcc (DC5V) by stepping down the battery voltage VB (DC12V) supplied from the battery Batt to, for example, DC5V, and includes an operational amplifier OP1, a transistor Q11, a resistor It consists of R11, R12 and a band gap voltage source.

オペアンプOP1は、反転入力(−)と非反転入力(+)とに入力される各電圧を比較して両電圧差をゲインG倍して出力する差動増幅器で、本実施形態では、出力電圧を抵抗R11,R12により分圧して得られる1/Gの電圧を反転入力(−)に入力するとともに、この電圧と比較する基準電圧Vref1を非反転入力(+)に入力可能に構成されている。また、オペアンプOP1の出力は、トランジスタQ11のベースに接続されてトランジスタQ11のベース電圧を制御し得るように構成されている。   The operational amplifier OP1 is a differential amplifier that compares the voltages input to the inverting input (−) and the non-inverting input (+) and outputs the voltage difference multiplied by a gain G. In this embodiment, the output voltage is the output voltage. A voltage 1 / G obtained by dividing the voltage by resistors R11 and R12 is input to the inverting input (−), and a reference voltage Vref1 to be compared with this voltage can be input to the non-inverting input (+). . The output of the operational amplifier OP1 is connected to the base of the transistor Q11 so that the base voltage of the transistor Q11 can be controlled.

なお、基準電圧Vref1は、例えば、1.2Vを出力し得るバンドギャップ電圧源により供給されている。またこのオペアンプOP1は、バッテリBatt から供給されるバッテリ電圧VBによって動作する。   The reference voltage Vref1 is supplied by a band gap voltage source that can output 1.2V, for example. The operational amplifier OP1 is operated by the battery voltage VB supplied from the battery Batt.

トランジスタQ11は、オペアンプOP1から出力される電圧(ベース電圧)に従ってエミッタ電流を制御し得る電流制御素子で、コレクタがバッテリBatt 、エミッタが抵抗R11にそれぞれ接続されている。   The transistor Q11 is a current control element that can control the emitter current according to the voltage (base voltage) output from the operational amplifier OP1, and has a collector connected to the battery Batt and an emitter connected to the resistor R11.

抵抗R11,R12は、オペアンプOP1のゲインGを決定する抵抗で、本実施形態では、出力電圧として5Vのロジック電圧Vccを出力可能にするため、例えば、基準電圧Vref1が1.2Vに設定されている場合には、オペアンプOP1の反転入力(−)に1.2Vが入力されてゲインGが4.17(=5/1.2)になるように、抵抗R11,R12の各抵抗値が設定されている。   The resistors R11 and R12 are resistors that determine the gain G of the operational amplifier OP1, and in this embodiment, for example, the reference voltage Vref1 is set to 1.2 V so that the logic voltage Vcc of 5 V can be output as the output voltage. In this case, the resistance values of the resistors R11 and R12 are set so that 1.2V is input to the inverting input (−) of the operational amplifier OP1 and the gain G is 4.17 (= 5 / 1.2). Has been.

このように定電圧回路21を構成することによって、トランジスタQ11のエミッタ電圧がロジック電圧Vccを超えると、オペアンプOP1の非反転入力(+)に入力されるロジック電圧Vccの分圧も反転入力(−)の基準電圧Vref1を超えることから、オペアンプOP1からの出力電圧が減少してトランジスタQ11のベース電圧が下がって、トランジスタQ11のエミッタ電圧がロジック電圧Vccに向けて降下する。   By configuring the constant voltage circuit 21 in this way, when the emitter voltage of the transistor Q11 exceeds the logic voltage Vcc, the divided voltage of the logic voltage Vcc input to the non-inverting input (+) of the operational amplifier OP1 is also inverted (- ) Exceeds the reference voltage Vref1, the output voltage from the operational amplifier OP1 decreases, the base voltage of the transistor Q11 decreases, and the emitter voltage of the transistor Q11 decreases toward the logic voltage Vcc.

これに対し、エミッタ電圧がロジック電圧Vccを下回ると、オペアンプOP1の非反転入力(+)に入力されるロジック電圧Vccの分圧も反転入力(−)の基準電圧Vref1を下回ることから、オペアンプOP1からの出力電圧が増加してトランジスタQ11のベース電圧が上がって、エミッタ電圧がロジック電圧Vccに向けて上昇する。これにより、トランジスタQ11のエミッタ、つまり定電圧回路21の出力から、安定したロジック電圧Vccが供給される。また、定電圧回路21は、このような定電圧動作によって、後述するような外来ノイズNEを除去することが可能となる。   On the other hand, when the emitter voltage is lower than the logic voltage Vcc, the divided voltage of the logic voltage Vcc inputted to the non-inverting input (+) of the operational amplifier OP1 is also lower than the reference voltage Vref1 of the inverting input (−). Output voltage increases, the base voltage of the transistor Q11 rises, and the emitter voltage rises toward the logic voltage Vcc. As a result, a stable logic voltage Vcc is supplied from the emitter of the transistor Q11, that is, the output of the constant voltage circuit 21. Further, the constant voltage circuit 21 can remove the external noise NE as described later by such constant voltage operation.

次に検出回路22について説明する。図1および図2に示すように、検出回路22は、パワートランジスタTrの温度を検出して、その温度が所定温度を超えていればHレベルの5Vを出力し、所定温度以下であければLレベルの0Vを出力する回路で、コンパレータCp2、定電流源Cur、センサー素子Sen、抵抗R21,R22から構成されている。   Next, the detection circuit 22 will be described. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the detection circuit 22 detects the temperature of the power transistor Tr, and outputs 5V of H level if the temperature exceeds a predetermined temperature, and outputs L if the temperature is lower than the predetermined temperature. This circuit outputs a level of 0 V, and is composed of a comparator Cp2, a constant current source Cur, a sensor element Sen, and resistors R21 and R22.

コンパレータCp2は、反転入力(−)と非反転入力(+)とに入力される電圧を比較してその結果をHレベルまたはLレベルのロジック信号として出力する差動増幅回路からなる比較器で、本実施形態では、センサー素子Senから出力される検出電圧Vsen を非反転入力(+)に入力するとともに、この検出電圧Vsen と比較する基準電圧Vref2を反転入力(−)に入力可能に構成されている。   The comparator Cp2 is a comparator composed of a differential amplifier circuit that compares the voltage input to the inverting input (−) and the non-inverting input (+) and outputs the result as an H level or L level logic signal. In the present embodiment, the detection voltage Vsen output from the sensor element Sen is input to the non-inverting input (+), and the reference voltage Vref2 to be compared with the detection voltage Vsen can be input to the inverting input (−). Yes.

これにより、検出電圧Vsen が基準電圧Vref2を超える場合には、コンパレータCp2からHレベルの出力電圧Vout が出力され、検出電圧Vsen が基準電圧Vref2以下である場合には、コンパレータCp2からLレベルの出力電圧Vout が出力される。なお、このコンパレータCp2は、バッテリBatt から供給されるバッテリ電圧VBによって動作する。   Thereby, when the detection voltage Vsen exceeds the reference voltage Vref2, the output voltage Vout of the H level is output from the comparator Cp2, and when the detection voltage Vsen is equal to or lower than the reference voltage Vref2, the output of the L level from the comparator Cp2 is output. The voltage Vout is output. The comparator Cp2 is operated by the battery voltage VB supplied from the battery Batt.

定電流源Curは、一定の電流を供給し得るもので、例えば、カレントミラー回路により構成されている。本実施形態では、ロジック電圧Vccからフォロア回路23の出力電圧Vref3に向け、例えば100μAの定電流をセンサー素子Senに流し得るように構成されている。なお、この定電流源Curは、定電圧回路21からのロジック電圧Vccの供給を受けてこのような定電流を出力する。   The constant current source Cur is capable of supplying a constant current, and is constituted by, for example, a current mirror circuit. In the present embodiment, a constant current of, for example, 100 μA can be supplied to the sensor element Sen from the logic voltage Vcc toward the output voltage Vref3 of the follower circuit 23. The constant current source Cur receives the supply of the logic voltage Vcc from the constant voltage circuit 21 and outputs such a constant current.

センサー素子Senは、定電流源Curとフォロア回路23の出力側の間に、複数のダイオードを順方向を揃えて直列に接続したもので、本実施形態では4本のダイオードD21,D22,D23,D24(以下「ダイオードD21〜D24」)を直列に接続している。ダイオードは、[背景技術]の欄で述べたように、その順方向電圧降下値が周囲温度の上昇に伴って減少し周囲温度の降下に伴って増加するといった「負の温度依存性」を有し、また順方向電流値が一定であればその増減は直線性を有することから、被検出対象であるパワートランジスタTrに対して熱結合可能な位置に、センサー素子Senを配置して「被検出対象の温度に依存して増減する検出電圧を発生する検出素子」として用いる。   The sensor element Sen is formed by connecting a plurality of diodes in series in the forward direction between the constant current source Cur and the output side of the follower circuit 23. In the present embodiment, the four diodes D21, D22, D23, D24 (hereinafter “diodes D21 to D24”) are connected in series. As described in the “Background Art” section, a diode has a “negative temperature dependency” in which its forward voltage drop value decreases with an increase in ambient temperature and increases with a decrease in ambient temperature. If the forward current value is constant, the increase / decrease has linearity. Therefore, the sensor element Sen is arranged at a position where it can be thermally coupled to the power transistor Tr to be detected. It is used as a “detection element that generates a detection voltage that increases or decreases depending on the temperature of the object”.

本実施形態の場合、1本当たりの順方向降下電圧VFの4倍(VF×4)が、センサー素子Senの検出電圧Vsen としてコンパレータCp2に入力されるため、センサー素子Senを1本のダイオードで構成した場合に比べて、検出電圧Vsen が高くなるとともに温度変動に対する電圧変動幅を大きくすることができる。これにより、検出精度の向上を可能にしている。パワートランジスタTrに対して熱結合可能な位置にセンサー素子Senを配置するとは、例えば、パワートランジスタTrと近接するように駆動ICの半導体基板にレイアウトして当該半導体基板にダイオードD21〜D24を形成する場合が挙げられる。   In this embodiment, four times the forward drop voltage VF (VF × 4) per line is input to the comparator Cp2 as the detection voltage Vsen of the sensor element Sen, so that the sensor element Sen is a single diode. Compared to the configuration, the detection voltage Vsen is increased, and the voltage fluctuation range with respect to the temperature fluctuation can be increased. Thereby, the detection accuracy can be improved. The sensor element Sen is disposed at a position where it can be thermally coupled to the power transistor Tr. For example, the sensor element Sen is laid out on the semiconductor substrate of the driving IC so as to be close to the power transistor Tr, and the diodes D21 to D24 are formed on the semiconductor substrate. There are cases.

抵抗R21,R22は、ロジック電圧Vccとフォロア回路23の出力側の間に、直列に接続されてコンパレータCp2の反転入力(−)に入力する基準電圧Vref2を決定する抵抗である。本実施形態では、パワートランジスタTrの発熱温度が所定の温度を超えているか否かを検出するので、当該所定の温度におけるセンサー素子Senの検出電圧Vsen を基準電圧Vref2として設定する。例えば、150℃(所定の温度)におけるダイオードD21〜D24の順方向降下電圧VFの4倍が基準電圧Vref2に設定される。   The resistors R21 and R22 are resistors that are connected in series between the logic voltage Vcc and the output side of the follower circuit 23 and determine the reference voltage Vref2 that is input to the inverting input (−) of the comparator Cp2. In the present embodiment, since it is detected whether or not the heat generation temperature of the power transistor Tr exceeds a predetermined temperature, the detection voltage Vsen of the sensor element Sen at the predetermined temperature is set as the reference voltage Vref2. For example, four times the forward drop voltage VF of the diodes D21 to D24 at 150 ° C. (predetermined temperature) is set as the reference voltage Vref2.

このように検出回路22を構成することによって、パワートランジスタTrの発熱温度が所定の温度を超えると、センサー素子Senによる検出電圧Vsen が基準電圧Vref2を超えるため、所定の温度以下のときにLレベルであったコンパレータCp2の出力電圧Vout は、Hレベルに変化して当該コンパレータCp2から出力される。これにより、これを受けたECUのマイコン等は、被検出対象であるパワートランジスタTrの発熱温度が、所定の温度を超えていることを検出することが可能となる。   By configuring the detection circuit 22 in this manner, when the heat generation temperature of the power transistor Tr exceeds a predetermined temperature, the detection voltage Vsen detected by the sensor element Sen exceeds the reference voltage Vref2, so that the L level when the temperature is lower than the predetermined temperature. The output voltage Vout of the comparator Cp2 changed to H level and output from the comparator Cp2. Thereby, the microcomputer of the ECU or the like that has received this can detect that the heat generation temperature of the power transistor Tr to be detected exceeds a predetermined temperature.

また、検出回路22は、前述したように、定電流源Curとフォロア回路23の出力側との間にセンサー素子Senを介在させ、またロジック電圧Vccとフォロア回路23の出力側との間に抵抗R21,R22を介在させている。即ち、検出電圧Vsen の基準電位Gnd’および基準電圧Vref2の基準電位Gnd’を、アースGndにすることなく、次に説明する電圧フォロア回路23から出力される出力電圧Vref3にしている。   Further, as described above, the detection circuit 22 has the sensor element Sen interposed between the constant current source Cur and the output side of the follower circuit 23, and a resistor between the logic voltage Vcc and the output side of the follower circuit 23. R21 and R22 are interposed. That is, the reference potential Gnd 'of the detection voltage Vsen and the reference potential Gnd' of the reference voltage Vref2 are set to the output voltage Vref3 output from the voltage follower circuit 23 to be described next without setting the ground Gnd.

図1および図2に示すように、電圧フォロア回路23は、オペアンプOP3(差動増幅器)により構成されている。即ち、このオペアンプOP3の非反転入力(+)に所定の基準電圧Vref3を入力し、反転入力(−)にオペアンプOP3の出力を入力することによって、非反転入力(+)に入力された基準電圧Vref3をゲイン1でそのまま出力する差動増幅手段を構成する。基準電圧Vref3は、例えば、1.2Vを出力し得るバンドギャップ電圧源により供給されている。またこのオペアンプOP3は、バッテリBatt から供給されるバッテリ電圧VBによって動作する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the voltage follower circuit 23 includes an operational amplifier OP3 (differential amplifier). That is, by inputting a predetermined reference voltage Vref3 to the non-inverting input (+) of the operational amplifier OP3 and inputting the output of the operational amplifier OP3 to the inverting input (−), the reference voltage input to the non-inverting input (+). A differential amplifying means for outputting Vref3 with a gain of 1 as it is is constituted. The reference voltage Vref3 is supplied by, for example, a band gap voltage source that can output 1.2V. The operational amplifier OP3 is operated by the battery voltage VB supplied from the battery Batt.

このように本実施形態に係る温度検出回路20では、センサー素子Senによる検出電圧Vsen を検出する検出回路22は、その駆動電源をロジック電圧Vccとし、また検出電圧Vsen および基準電圧Vref2の基準電位Gnd’をいずれもアースGndにすることなく、電圧フォロア回路23から出力される出力電圧Vref3にしている。これにより、コンパレータCp2に入力される検出電圧Vsen および基準電圧Vref2の基準電位Gnd’は、アースGndから切り離されているので、例えば、図1に示すように、バッテリ電圧VBまたはそのアースGndを経由して外来ノイズNEが侵入しても、その影響を直接受けることなく、前述した定電圧回路21による定電圧動作に加えて、検出電圧Vsen や基準電圧Vref2の揺らぎを防止することができる。なお、図1の回路図では、外来ノイズNEが侵入し得る箇所が太線で表されている。   As described above, in the temperature detection circuit 20 according to the present embodiment, the detection circuit 22 for detecting the detection voltage Vsen by the sensor element Sen uses the drive power supply as the logic voltage Vcc, and the reference potential Gnd of the detection voltage Vsen and the reference voltage Vref2. 'Is not the ground Gnd, and the output voltage Vref3 output from the voltage follower circuit 23 is used. As a result, the detection voltage Vsen and the reference potential Gnd ′ of the reference voltage Vref2 input to the comparator Cp2 are separated from the ground Gnd. For example, as shown in FIG. 1, via the battery voltage VB or the ground Gnd. Even if the external noise NE enters, it is possible to prevent fluctuations in the detected voltage Vsen and the reference voltage Vref2 in addition to the constant voltage operation by the constant voltage circuit 21 described above without being directly affected by the influence. Note that, in the circuit diagram of FIG. 1, a portion where the external noise NE can enter is represented by a thick line.

また、定電圧回路21を構成するオペアンプOP1、検出回路22を構成するコンパレータCp2および電圧フォロア回路23を構成するオペアンプOP3は、いずれも差動増幅回路により構成されている。これにより、これらにアースGndを基準電位としたバッテリ電圧VBが供給されてもこのような外来ノイズNEを差動増幅回路の特性から相殺することができ、外来ノイズNEによる検出電圧Vsen や基準電圧Vref2の揺らぎを除去することが可能となる。したがって、外来ノイズNEによる誤検出を防止することができる。   The operational amplifier OP1 constituting the constant voltage circuit 21, the comparator Cp2 constituting the detection circuit 22, and the operational amplifier OP3 constituting the voltage follower circuit 23 are all constituted by a differential amplifier circuit. As a result, even if the battery voltage VB having the ground Gnd as a reference potential is supplied to these, such external noise NE can be offset from the characteristics of the differential amplifier circuit, and the detected voltage Vsen and the reference voltage due to the external noise NE can be offset. It becomes possible to remove the fluctuation of Vref2. Therefore, erroneous detection due to the external noise NE can be prevented.

さらに、本実施形態に係る温度検出回路20の検出回路22では、電圧フォロア回路23を設けることによって外来ノイズNEの侵入を防ぐことから、コンパレータCp2の非反転入力(+)や反転入力(−)の配線パターンの引き回しにおいて、浮遊容量の非形成や配線長の相違等を考慮する必要がない。したがって、半導体基板における半導体素子のレイアウト設計や配線パターン設計等を容易にすることができる。   Furthermore, in the detection circuit 22 of the temperature detection circuit 20 according to the present embodiment, the voltage follower circuit 23 is provided to prevent the intrusion of the external noise NE. Therefore, the non-inverting input (+) and the inverting input (−) of the comparator Cp2 are provided. In routing the wiring pattern, it is not necessary to consider the non-formation of stray capacitance, the difference in wiring length, and the like. Therefore, the layout design and wiring pattern design of the semiconductor element on the semiconductor substrate can be facilitated.

なお、本実施形態に係る温度検出回路20に対する比較例として、電圧フォロア回路23を備えることなく、コンパレータCp2に入力される検出電圧Vsen および基準電圧Vref2の基準電位をアースGndにした構成例を図4に示す。図4において、図1に示す構成と実質的に同一の構成部分には同一符号を付すものとする。   As a comparative example for the temperature detection circuit 20 according to the present embodiment, a configuration example in which the reference potential of the detection voltage Vsen and the reference voltage Vref2 input to the comparator Cp2 is the ground Gnd without the voltage follower circuit 23 is shown. 4 shows. 4, components that are substantially the same as those shown in FIG.

図4に示す温度検出回路120では、検出電圧Vsen および基準電圧Vref2の基準電位を電圧フォロア回路23の出力電圧Vref3で受けることなく、外来ノイズNEが侵入し得るアースGndに直接接続されているため、外来ノイズNEの侵入によって(図4に示す二点鎖線円内)、検出電圧Vsen および基準電圧Vref2が揺れてしまう。このため、[発明が解決しようとする課題]の欄で述べたように、検出電圧Vsen の誤差、ひいては誤検出を招き得るという問題があるが、本実施形態に係る温度検出回路20では、前述した構成を採ることによってこのような問題を解消している。   In the temperature detection circuit 120 shown in FIG. 4, the reference voltage of the detection voltage Vsen and the reference voltage Vref2 is not directly received by the output voltage Vref3 of the voltage follower circuit 23, and is directly connected to the ground Gnd into which the external noise NE can enter. The detection voltage Vsen and the reference voltage Vref2 fluctuate due to the intrusion of the external noise NE (within the two-dot chain line circle shown in FIG. 4). For this reason, as described in the section “Problems to be Solved by the Invention”, there is a problem that an error of the detection voltage Vsen, and thus erroneous detection, may be caused. However, the temperature detection circuit 20 according to the present embodiment has the problem described above. Such a problem is solved by adopting the configuration described above.

なお、上述した温度検出回路20は、センサー素子SenにダイオードD21〜D24を用いたが、周囲温度で抵抗値が変化するサーミスタを用いて構成しても良い。ただし、サーミスタの場合には、その抵抗値が周囲温度の上昇に伴って増加し周囲温度の降下に伴って減少するといった「正の温度依存性」を有する点で、コンパレータCp2の基準電圧Vref2等の設定条件がダイオードD21〜D24で構成した場合と異なるが、基本的には図1に示す回路とほぼ同様に構成できる。   The temperature detection circuit 20 described above uses the diodes D21 to D24 as the sensor element Sen, but may also be configured using a thermistor whose resistance value varies with the ambient temperature. However, in the case of the thermistor, the resistance value of the thermistor increases as the ambient temperature increases and decreases as the ambient temperature decreases. However, the setting conditions are basically the same as the circuit shown in FIG.

また、上述した温度検出回路20は、センサー素子Senとして4本のダイオードD21〜D24を直列接続して構成したが、ダイオードの数を5本以上にしても良いし、また3本以下であっても良い。ダイオードの本数が増えるほど順方向降下電圧VFが上がるため検出精度が向上するメリットがある一方で、ダイオードの本数が減るほどセンサー素子Senとして半導体基板の占有面積を削減でき小型化に寄与できるメリットがある。   The temperature detection circuit 20 described above is configured by connecting four diodes D21 to D24 in series as the sensor element Sen, but the number of diodes may be five or more, or three or less. Also good. As the number of diodes increases, the forward drop voltage VF increases, so that there is an advantage that the detection accuracy is improved. On the other hand, as the number of diodes decreases, the area occupied by the semiconductor substrate as the sensor element Sen can be reduced and it can contribute to downsizing. is there.

さらに、上述した温度検出回路20では、図2に示すように、センサー素子SenとしてダイオードD21〜D24のカソード側を電圧フォロア回路23のバンドギャップ電圧による基準電位Gnd’で固定する回路構成(カソード側基準)を採っていることから、例えば、図3に示すように、定電圧回路21によるロジック電圧VccでダイオードD21〜D24のアノード側を固定する回路構成(アノード側基準)に比べて、温度的にも電圧的にも検出電圧Vsen の基準電位を安定にすることができる。したがって、ノイズおよび温度による誤検出を防止することができる。図3において、図2に示す構成と実質的に同一の構成部分には同一符号を付している。   Further, in the above-described temperature detection circuit 20, as shown in FIG. 2, a circuit configuration in which the cathode side of the diodes D21 to D24 as the sensor element Sen is fixed at the reference potential Gnd ′ by the band gap voltage of the voltage follower circuit 23 (cathode side). Therefore, for example, as shown in FIG. 3, the temperature is higher than the circuit configuration (anode side reference) in which the anode side of the diodes D21 to D24 is fixed by the logic voltage Vcc by the constant voltage circuit 21. In addition, the reference potential of the detection voltage Vsen can be stabilized in terms of voltage. Therefore, erroneous detection due to noise and temperature can be prevented. 3, components that are substantially the same as those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals.

本発明の実施形態に係る温度検出回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the temperature detection circuit which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す温度検出回路の基本構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the basic composition of the temperature detection circuit shown in FIG. 本実施形態に係る温度検出回路の他の基本構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other basic composition of the temperature detection circuit which concerns on this embodiment. 温度検出回路の比較例の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the comparative example of a temperature detection circuit.

符号の説明Explanation of symbols

20…温度検出回路
21…定電圧回路
22…検出回路
23…電圧フォロア回路
Batt …バッテリ
Cp2…コンパレータ(比較手段)
Cur…定電流源
D21,D22,D23,D24…ダイオード(検出素子)
Gnd…アース(動作電圧の基準電位)
Gnd’…基準電位(検出電圧および比較基準電圧の基準電位)
NE…外来ノイズ
OP1…オペアンプ
OP3…オペアンプ(差動増幅手段)
R11,R12,R21,R22…抵抗(電圧源)
Sen…センサー素子(検出素子)
Tr…パワートランジスタ(被検出対象)
VB…バッテリ電圧(動作電圧)
Vcc…ロジック電圧
Vsen …検出電圧
Vout …出力電圧
Vref2…基準電圧(所定の比較基準電圧)
Vref3…基準電圧(定電圧、バンドギャップ電圧)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Temperature detection circuit 21 ... Constant voltage circuit 22 ... Detection circuit 23 ... Voltage follower circuit Batt ... Battery Cp2 ... Comparator (comparison means)
Cur ... Constant current source D21, D22, D23, D24 ... Diode (detection element)
Gnd: Earth (operating voltage reference potential)
Gnd '... reference potential (reference potential of detection voltage and comparison reference voltage)
NE ... External noise OP1 ... Operational amplifier OP3 ... Operational amplifier (differential amplification means)
R11, R12, R21, R22 ... Resistance (voltage source)
Sen ... Sensor element (detection element)
Tr ... Power transistor (to be detected)
VB ... Battery voltage (operating voltage)
Vcc ... logic voltage Vsen ... detection voltage Vout ... output voltage Vref2 ... reference voltage (predetermined comparison reference voltage)
Vref3: Reference voltage (constant voltage, band gap voltage)

Claims (4)

被検出対象に熱結合可能に設けられ電流が流れるとこの被検出対象の温度に依存して増減する検出電圧を発生する検出素子と、
所定の温度における前記検出電圧を比較基準電圧として発生する電圧源と、
差動増幅回路を含んで構成され一方の差動入力に入力される前記検出電圧と他方の差動入力に入力される前記比較基準電圧との大小関係を示す電圧を出力する比較手段と、
前記比較手段の動作電圧よりも低くかつこの動作電圧の基準電位よりも高い電圧で周囲温度に依存しない定電圧を入力する電圧フォロア回路を構成しこの定電圧を前記検出電圧および前記比較基準電圧の基準電位として出力する差動増幅手段と、
を備えることを特徴とする温度検出回路。
A detection element that is provided so as to be thermally coupled to the detection target and generates a detection voltage that increases or decreases depending on the temperature of the detection target when current flows;
A voltage source that generates the detection voltage at a predetermined temperature as a comparison reference voltage;
A comparison unit configured to include a differential amplifier circuit and output a voltage indicating a magnitude relationship between the detection voltage input to one differential input and the comparison reference voltage input to the other differential input;
A voltage follower circuit for inputting a constant voltage that is lower than the operating voltage of the comparing means and higher than the reference potential of the operating voltage and that does not depend on the ambient temperature is configured to use the constant voltage as the detection voltage and the comparison reference voltage. Differential amplification means for outputting as a reference potential;
A temperature detection circuit comprising:
前記差動増幅手段に入力される定電圧は、バンドギャップ電圧源により供給されるバンドギャップ電圧であり、
前記検出素子は、高電位側が前記比較手段の一方の差動入力に接続され、低電位側が前記差動増幅手段の出力に接続されることを特徴とする請求項1記載の温度検出回路。
The constant voltage input to the differential amplifier is a band gap voltage supplied by a band gap voltage source,
2. The temperature detection circuit according to claim 1, wherein the detection element has a high potential side connected to one differential input of the comparison means and a low potential side connected to an output of the differential amplification means.
被検出対象が構成される半導体基板に請求項1または2記載の温度検出回路も構成される場合において、
前記検出素子は、前記電流が流れる方向を順方向とする前記半導体基板に形成されるダイオードであり、前記検出電圧は、このダイオードによる順方向降下電圧であることを特徴とする請求項1または2記載の温度検出回路。
In the case where the temperature detection circuit according to claim 1 is also configured on the semiconductor substrate on which the detection target is configured,
The detection element is a diode formed on the semiconductor substrate whose forward direction is the direction in which the current flows, and the detection voltage is a forward voltage drop due to the diode. The temperature detection circuit described.
前記ダイオードは、2以上のダイオードを直列接続して構成され、前記検出電圧は、これらのダイオードによる順方向降下電圧の総和であることを特徴とする請求項3記載の温度検出回路。   4. The temperature detection circuit according to claim 3, wherein the diode is configured by connecting two or more diodes in series, and the detection voltage is a sum of forward drop voltages of the diodes.
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