温度检测方法,温度检测电路及半导体装置
技术领域
本发明涉及用于实行电源装置等的半导体装置的温度检测方法及温度检测电路,更具体地说,涉及用于实行将复数的电源电路集成在一芯片上的半导体装置的温度检测方法及温度检测电路。
背景技术
在用于定电压电路,电机驱动电路及照明控制电路等的内藏功率晶体管的半导体装置中,因大电流流过该功率晶体管而发热。为了抑制上述发热,以往广泛使用电流限制电路。但是,半导体装置的温度由所消耗的电力及周围温度决定,例如,周围温度低场合,或施加在功率晶体管上的电压小场合,有时可以流过电压限制电路限制的电流值以上的电流。相反,周围温度高场合,也有可能在电流限制电路动作前,半导体装置的温度超过最大额定值。这样,仅靠电流限制电路保护半导体装置不充分,以往,在功率晶体管等那样的发热元件附近配置温度感知元件,若通过该温度感知元件检测出达到所定温度,则实行限制流过功率晶体管的电流等的过热保护。
近年,伴随电子设备的多功能化,一台电子设备具有多功能,为了进一步节省电力,对各功能实行电源的接通/断开控制,没有使用的功能不供给电源。因此,在由一芯片的IC构成的半导体装置内,大多搭载复数的电源电路。在电子设备内的功能中混杂为控制电子设备整体常时被供给电源的动作着的电路,以及仅在使用时被供给电源的电路,电源电路控制也逐渐复杂化。
于是,以往,对各电源电路设置温度传感器,对温度上升异常的电源电路停止供给电源(例如参照专利文献1)。另外,根据预先设定的重要度等级区分,输出电源控制信号,检测出与某一温度传感器对应的电路部分温度上升异常场合,根据需要也输出与其他电路部分对应的电源控制信号。
专利文献1:日本特开平6-196645号公报
但是,在以往的温度检测电路中,需要用于比较该温度传感器的输出值和基准值的比较器,存在随着温度传感器数量增加电路规模增大问题。另外,若根据预先设定的重要度等级区分,输出复数的电源控制信号,用于特定用途场合没有问题,但存在失去通用性的问题。
发明内容
本发明就是为解决上述先有技术所存在的问题而提出来的,本发明的目的在于,提供不损害通用性、能抑制增加电路规模、缩小芯片面积的温度检测电路,设有该温度检测电路的半导体装置,及温度检测方法。
为了实现上述目的,本发明提出以下方案:
(1)一种温度检测电路,检测多处温度,其特征在于,包括:
多个温度传感器,分别生成与温度对应的电压信号输出;
多个存储电路部,与各温度传感器对应分别设置,与所输入的控制信号相对应,存储所输入的信号的信号电平输出;
电压比较控制电路部,顺序反复来自上述各温度传感器的输出信号,排他地选择一个信号,与所定的基准电压实行电压比较,将上述比较结果顺序更新存储在对应的存储电路部中。
(2)在(1)的温度检测电路中,其特征在于,上述电压比较控制电路部包括:
基准电压发生电路部,生成所定的基准电压输出;
选择电路部,根据所输入的控制信号,排他地选择来自上述各温度传感器的输出信号之一输出;
电压比较电路部,对来自该选择电路部的输出信号与所述基准电压实行电压比较,生成表示上述比较结果的二态信号输出;
分时控制电路部,对上述选择电路部及各存储电路部的动作进行控制,对上述选择电路部,顺序反复来自上述各温度传感器的输出信号,排他地选择一个信号,向上述电压比较电路部输出,同时,将来自该电压比较电路部的输出信号顺序更新存储在与所选择的温度传感器对应的上述存储电路部中。
(3)在(1)或(2)的温度检测电路中,其特征在于:
设有信号生成电路部,若从上述各存储电路部的输出信号判定至少一个所定的上述温度传感器检测出异常温度,则生成所定的异常温度检测信号输出。
(4)在(1)或(2)的温度检测电路中,其特征在于:
设有信号生成电路部,若从上述各存储电路部的输出信号判定从外部指定的至少一个上述温度传感器检测出异常温度,则生成所定的异常温度检测信号输出。
(5)在(1)或(2)的温度检测电路中,其特征在于:
上述各温度传感器,各存储电路部及电压比较控制电路部集成在一个IC。
(6)在(3)或(4)的温度检测电路中,其特征在于:
上述各温度传感器,各存储电路部,电压比较控制电路部及信号生成电路部集成在一个IC。
(7)一种半导体装置,其特征在于:
该半导体装置包括:
复数内部电路,具有所定功能;
温度检测电路,检测所述内部电路的温度;
上述温度检测电路包括:
多个温度传感器,分别生成与温度对应的电压信号输出;
多个存储电路部,与各温度传感器对应分别设置,与所输入的控制信号相对应,存储所输入的信号的信号电平输出;
电压比较控制电路部,顺序反复来自上述各温度传感器的输出信号,排他地选择一个信号,与所定的基准电压实行电压比较,将上述比较结果顺序更新存储在对应的存储电路部中。
(8)在(7)的半导体装置中,其特征在于,上述电压比较控制电路部包括:
基准电压发生电路部,生成所定的基准电压输出;
选择电路部,根据所输入的控制信号,排他地选择来自上述各温度传感器的输出信号之一输出;
电压比较电路部,对来自该选择电路部的输出信号与所述基准电压实行电压比较,生成表示上述比较结果的二态信号输出;
分时控制电路部,对上述选择电路部及各存储电路部的动作进行控制,对上述选择电路部,顺序反复来自上述各温度传感器的输出信号,排他地选择一个信号,向上述电压比较电路部输出,同时,将来自该电压比较电路部的输出信号顺序更新存储在与所选择的温度传感器对应的上述存储电路部中。
(9)在(7)或(8)的半导体装置中,其特征在于:
上述各存储电路部将存储内容分别向对应的上述内部电路输出。
(10)在(9)的半导体装置中,其特征在于:
若从对应的存储电路部输入表示检测出异常温度的信号,则上述各内部电路停止动作。
(11)在(7)或(8)的半导体装置中,其特征在于:
设有信号生成电路部,若从上述各存储电路部的输出信号判定至少一个所定的上述温度传感器检测出异常温度,则生成所定的异常温度检测信号,分别向上述各内部电路输出。
(12)在(7)或(8)的半导体装置中,其特征在于:
设有信号生成电路部,若从上述各存储电路部的输出信号判定从外部指定的至少一个上述温度传感器检测出异常温度,则生成所定的异常温度检测信号,分别向上述各内部电路输出。
(13)在(11)或(12)的半导体装置中,其特征在于:
若输入上述所定的异常温度检测信号,则上述各内部电路停止动作。
(14)在(7)-(13)任一项的半导体装置中,其特征在于:
所述内部电路是向连接的负载供给电源的电源电路。
(15)在(7)-(14)任一项的半导体装置中,其特征在于:
所述各内部电路及温度检测电路集成在一个IC。
(16)一种温度检测方法,温度检测电路包括多个温度传感器,分别生成与温度对应的电压信号输出,对多处温度进行检测,其特征在于,包括以下步骤:
从上述各温度传感器分别输出与上述各温度对应的电压信号;
顺序反复来自上述各温度传感器的信号,排他地选择一个信号,与所定的基准电压实行电压比较;
对上述各温度传感器将上述比较结果顺序更新存储输出。
(17)在(16)的温度检测方法中,其特征在于:
若从上述存储的各比较结果,判定预先设定的至少一个上述温度传感器检测出异常温度,则生成所定的异常温度检测信号输出。
(18)在(16)的温度检测方法中,其特征在于:
若从上述存储的各比较结果,判定从外部指定的至少一个上述温度传感器检测出异常温度,则生成所定的异常温度检测信号输出。
按照本发明的温度检测电路,设有该温度检测电路的半导体装置,以及温度检测方法,顺序反复来自各温度传感器的输出信号,排他地选择一个信号,与所定的基准电压实行电压比较,对各温度传感器分别顺序更新存储上述比较结果输出,能将生成基准电压的电路及进行电压比较的电路成为一个,不损害通用性,能抑制电路规模增加,能大幅度缩小芯片面积。
按照本发明的温度检测电路,设有该温度检测电路的半导体装置,以及温度检测方法,输出所存储的各比较结果,或者根据所存储的各比较结果,判定预先设定的至少一个上述温度传感器检测出异常温度,则生成所定的异常温度检测信号输出,发生异常温度场合,能迅速处置。
附图说明
图1表示本发明第一实施例的温度检测电路的构成例。
图2表示图1的分时控制电路5的动作例。
图3表示使用图1的温度检测电路的电子设备的构成例。
图4表示图1的温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2的配置例。
图5表示本发明第一实施例的温度检测电路另一例。
图6表示本发明第一实施例的温度检测电路另一例。
图7表示本发明第一实施例的温度检测电路另一例。
图8表示本发明第一实施例的温度检测电路另一例。
图9表示本发明第一实施例的温度检测电路另一例。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明实施例涉及的数字照相机。在以下实施例中,虽然对构成要素,种类,组合,形状,相对配置等作了各种限定,但是,这些仅仅是例举,本发明并不局限于此。
第一实施例
图1表示本发明第一实施例的温度检测电路的构成例。
在图1中,温度检测电路1设有温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2,生成所定的基准电压Vref输出的基准电压发生电路2,比较器3,模拟多路调制器(以下简记为“多路调制器”)4,闩锁电路LT1-LT4,及分时控制电路5。
温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2利用一般PN接合电压的温度特性,分别输出根据所检测出的温度的电压的信号。从温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2输出的各输出信号St1-St4分别输入多路调制器4的对应输入端,多路调制器4的输出端与比较器3的非反转输入端连接。基准电压发生电路2构成使用例如带隙基准(band gap reference)的电路,用于生成不具有温度依存性的基准电压Vref。
多路调制器4根据从分时控制电路5输入的控制信号Sc1,排他地将输出信号St1-St4之一输出到比较器3的非反转输入端。基准电压Vref输入比较器3的反转输入端,比较从多路调制器4输入的信号和基准电压Vref的电压,输出用于表示该比较结果的双值信号。该双值信号分别输入闩锁电路LT1-LT4,闩锁电路LT1-LT4用于保持根据从分时控制电路5输入的控制信号Sc2输入的信号的信号电平。闩锁电路LT1-LT4分别对应保持信号电平的检测信号Sd1-Sd4输出。
基准电压发生电路2,比较器3,多路调制器4及分时控制电路5构成电压比较控制电路部,闩锁电路LT1-LT4分别构成存储电路部。基准电压发生电路2构成基准电压发生电路部,比较器3构成电压比较电路部,多路调制器4构成选择电路部,分时控制电路5构成分时控制电路部。
在这种结构中,图2表示分时控制电路5的动作例,表示控制信号Sc1及Sc2,参照图2说明分时控制电路5的动作。
从温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2分别向多路调制器4常时输入用于表示检测出的温度的电压信号St1-St4,分时控制电路5对多路调制器4,使用控制信号Sc1,以所定周期顺序切换所输入的信号St1-St4,反复输出。例如,在图2中,分时控制电路5按信号St1,St2,St3,St4顺序输出后,再次继续从信号St1顺序输出。
例如,温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2具有负的温度特性场合,当从多路调制器4输出的信号电压为基准电压Vref或以上场合,比较器3输出高(High)电平信号,表示由分时控制电路5选择的温度传感器检测出的温度为正常。当从多路调制器4输出的信号电压不足基准电压Vref场合,比较器3输出低(Low)电平信号,表示由分时控制电路5选择的温度传感器检测出的温度为异常。
另一方面,温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2具有正的温度特性场合,当从多路调制器4输出的信号电压不足基准电压Vref场合,比较器3输出低电平信号,表示由分时控制电路5选择的温度传感器检测出的温度为正常。当从多路调制器4输出的信号电压为基准电压Vref或以上场合,比较器3输出高电平信号,表示由分时控制电路5选择的温度传感器检测出的温度为异常。
下面,以温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2具有正的温度特性场合为例进行说明。
当选择信号St1作为从多路调制器4输出的信号场合,分时控制电路5在输出用于选择信号St1的控制信号Sc1期间的后半,使用控制信号Sc2,使得闩锁电路LT1保持从比较器3输入的信号的信号电平。这样,分时控制电路5使用控制信号Sc1及Sc2,实行多路调制器4及闩锁电路LT1-LT4的动作控制,使得信号St1的电压比较结果保持在闩锁电路LT1,信号St2的电压比较结果保持在闩锁电路LT2,信号St3的电压比较结果保持在闩锁电路LT3,信号St4的电压比较结果保持在闩锁电路LT4。闩锁电路LT1-LT4分别输出保持的数据的信号,作为检测信号Sd1-Sd4。
图3表示使用图1的温度检测电路的电子设备的构成例。
在图3中,电子设备包括控制电路11,外围装置12,13,以及半导体装置14。所述控制电路11用于控制电子设备的系统整体,电子设备动作中,其通常动作;外围装置12,13根据需要,按来自控制电路11的指示,实行动作。半导体装置14控制向控制电路11及外围装置12,13的电源供给。
半导体装置14包括分别向控制电路11供给电力的主电源电路21,22,向外围装置12供给电力的副电源电路23,向外围装置13供给电力的副电源电路24,以及温度检测电路1。半导体装置14集成在具有端子A-D的一IC中,温度检测电路1的各温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2如图4所示,与电源电路21-24相对应配置在电源电路附近。图4表示各温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2对应配置在电源电路21-24附近,图4中省略温度检测电路1的其他构成。
从闩锁电路LT1-LT4输出的各检测信号Sd1-Sd4与电源电路21-24对应输出,电源电路附近21-24根据输入的检测信号Sd1-Sd4控制电源供给。例如,若表示检测信号Sd1没有检测到异常温度,则电源电路21向控制电路11供给电力,若表示检测信号Sd1检测到异常温度,则电源电路21停止动作,停止向控制电路11供给电力。电源电路22-24也同样。
在上述说明中,温度检测电路1按原状态输出检测信号Sd1-Sd4,仅仅输入表示异常的检测信号的电源电路停止动作,但并不局限于此,也可以当特定检测信号表示异常场合,表示全部输出信号检测异常。例如,温度检测电路也可以输出信号,表示主电源电路21和/或22被检测出异常温度、在全部电源电路21-24检测出异常温度,使得停止电源电路21-24的动作。这种场合,图1的温度检测电路1成为图5所示。在图5中,与图1或图3相同者标以相同符号,说明省略,仅说明与图3不同点。图5与图1相同部分省略。
图5与图3不同点在于追加OR电路31-34。
在图5中,温度检测电路1设有温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2,基准电压发生电路2,比较器3,多路调制器4,闩锁电路LT1-LT4,分时控制电路5及OR电路31-34。OR电路31及32为两输入的OR电路,OR电路33及34为三输入的OR电路,OR电路31-34构成信号生成电路部。
检测信号Sd1分别输入各OR电路31-34的对应的输入端,同样,检测信号Sd2分别输入各OR电路31-34的对应的输入端。检测信号Sd3输入OR电路33的对应的输入端,检测信号Sd4输入OR电路34的对应的输入端。OR电路31-34的各输出信号分别输出到对应的电源电路21-24。
这样,若电源电路21和/或22被检测出异常温度,则可以停止全部电源电路21-24的动作。若电源电路23被检测出异常温度,则可以仅停止电源电路23的动作,若电源电路24被检测出异常温度,则可以仅停止电源电路24的动作。
即,向控制电路11供给电力的电源电路21和/或22成为异常高温场合,控制电路11本身发生异常可能性高,也包括通过控制电路11进行动作控制的外围装置12,13,停止供给电源,使得异常不扩大到其他装置。电源电路23和/或24成为异常高温场合,仅仅停止成为异常高温的电源电路,能防止异常扩大,控制电路11继续动作,停止动作的外围装置以外的功能能使用,能将异常被害减小到最低限度。
在图1及图3中,温度检测电路1按原状态输出检测信号Sd1-Sd4,仅仅输入表示异常的检测信号的电源电路停止动作,但并不局限于此,也可以根据寄存器的设定,当特定的检测信号表示异常场合,表示全部输出信号检测异常。这种场合,图1的温度检测电路1成为图6所示。在图6中,与图1或图3相同者标以相同符号,说明省略,仅说明与图3不同点。图6与图1相同部分省略。
图6与图3不同点在于追加OR电路41-44,AND电路45-50,及寄存器51,半导体装置14集成在具有端子A-F的一IC中。
在图6中,温度检测电路1设有温度传感器MTD1,MTD2,STD1,STD2,基准电压发生电路2,比较器3,多路调制器4,闩锁电路LT1-LT4,分时控制电路5,OR电路41-44,AND电路45-50,及寄存器51。寄存器51通过控制电路11实行数据写入。OR电路41-44为四输入的OR电路,AND电路45-50为两输入的AND电路,OR电路41-44,AND电路45-50,及寄存器51构成信号生成电路部。
检测信号Sd1分别输入各OR电路41-44的对应的输入端,同样,检测信号Sd2分别输入各OR电路41-44的对应的输入端。检测信号Sd3输入OR电路43的对应的输入端,同时,分别输入AND电路45,47,50的对应输入端。检测信号Sd4输入OR电路44的对应的输入端,同时,分别输入AND电路46,48,49的对应输入端。另外,写入到寄存器51的位51a的数据信号分别输入AND电路45,47,50的对应输入端,写入到寄存器51的位51b的数据信号分别输入AND电路46,48,49的对应输入端。
AND电路45及46的各输出端分别与OR电路41的对应的输入端连接,AND电路47及48的各输出端分别与OR电路42的对应的输入端连接。AND电路49的输出端与OR电路43的对应的输入端连接,AND电路50的输出端与OR电路44的对应的输入端连接。
在这样构成中,当0(低电平)写入寄存器51的位51a场合,AND电路45,47及50分别关闭门。因此,检测信号Sd3成为高电平,仅仅OR电路43输出高电平信号,仅仅电源电路23停止动作。
接着,当1(高电平)写入寄存器51的位51a场合,AND电路45,47及50分别打开门。因此,检测信号Sd3能分别通过AND电路45,47及50,若检测信号Sd3成为高电平,则各OR电路41-44分别输出高电平信号,电源电路21-24停止动作。
当0(低电平)写入寄存器51的位51b场合,AND电路46,48及49分别关闭门。因此,检测信号Sd4成为高电平,仅仅OR电路44输出高电平信号,仅仅电源电路24停止动作。
接着,当1(高电平)写入寄存器51的位51b场合,AND电路46,48及49分别打开门。因此,检测信号Sd4能分别通过AND电路46,48及49,若检测信号Sd4成为高电平,则各OR电路41-44分别输出高电平信号,电源电路21-24停止动作。
在图6中,使用2位构成作为寄存器51,仅对检测信号Sd3,Sd4实行切换控制,但本发明并不局限于此,不用说,也能增加寄存器51的位数,对所有检测信号实行切换控制。
这样,通过设置寄存器51,能通过控制电路11柔软地变更固定的检测信号和电源电路动作的关系。其结果,半导体装置14内的电源电路和构成负载的各种电路的连接组合的自由度变大,能使其具有通用性。
在图3,图5,图6中,也可以在半导体装置14内设置寄存器55,用于存储如图7所示那样的检测信号Sd3及Sd4的状态。图7中的G,H表示半导体装置14的端子,半导体装置14包含寄存器55集成在一IC上。在图7中,在寄存器55的位55a存储检测信号Sd3的信号电平,在寄存器55的位55b存储检测信号Sd4的信号电平。控制电路11通过定期读取存储在寄存器55的数据,能调查检测信号Sd3和/或Sd4是否表示检测到异常温度。这样,当检测信号Sd3和/或Sd4表示检测到异常温度场合,控制电路11可以对发生异常的电源电路供给电力的外围装置实行相应的处理。
在图3,图5,图6中,也可以在半导体装置14内设置寄存器55及OR电路56,寄存器55用于存储如图8所示那样的检测信号Sd3及Sd4的状态,OR电路56用于向控制电路11通知检测信号Sd3和/或Sd4表示检测到异常温度。图8中的J表示半导体装置14的端子,半导体装置14包含寄存器55及OR电路56集成在一IC上。在图8中,存储在寄存器55的位55a,55b的检测信号Sd3及Sd4的各信号电平与OR电路56的各输入端相对应,分别输入,OR电路56的输出端与控制电路11的插入输入端IRQ连接。若检测信号Sd3和/或Sd4检测到异常温度成为高电平,OR电路56的输出信号成为高电平,控制电路11能立刻知道检测到异常温度,能快速对异常温度进行处置。
如图9所示,在图8中,也可以使得OR电路56的输出信号向控制电路11输出,同时,使得存储在寄存器55的位55a,55b的检测信号Sd3及Sd4的各信号电平向控制电路11输出。在图9中,半导体装置14也包括端子J,G,H,包含寄存器55及OR电路56集成在一IC上。这样,若OR电路56的输出信号成为高电平,控制电路11立刻读取存储在寄存器55的数据,能调查哪个检测信号检测出异常温度,能迅速实行与表示检测出异常温度的检测信号相对应的处置。
这样,本第一实施例的温度检测电路是仅仅追加多路调制器4及闩锁电路LT1-LT4的简单电路,在半导体芯片上,与需要大面积的比较器及基准电压发生电路一起,成为一个,能使得芯片面积大幅度缩小。在上述说明中,以四个温度传感器场合为例作了说明,但这不过是一例,本发明并不局限于上述实施例,也能适用于具有复数温度传感器场合,温度传感器数量越多,芯片面积越能大幅度缩小。近年,10个温度传感器以上场合已不稀奇,这种场合效果更好。在上述说明中,设有温度检测电路的半导体装置包括电源电路作为内部电路,以此场合为例作了说明,但这不过是一例,本发明并不局限于上述实施例,也能适用于设有具有所定功能的内部电路的半导体装置。
上面参照附图说明了本发明的实施例,但本发明并不局限于上述实施例。在本发明技术思想范围内可以作种种变更,它们都属于本发明的保护范围。