CN101144741B - 温度检测装置 - Google Patents

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Abstract

得到一种能够防止半导体开关元件的开关动作时发生温度信号的误输出的温度检测装置。本发明的温度检测装置具有：形成在与半导体开关元件相同的芯片上且相对于温度变化具有预定的电压特性的温度检测二极管、和对温度检测二极管的阳极供给电流的恒流电路，输出温度检测二极管的阳极电位作为温度信号，其中，具有阳极电位保持单元，对半导体开关元件的开关动作时的温度检测二极管的阳极电位进行保持，作为温度信号。

Description

温度检测装置
技术领域
本发明涉及对形成有半导体开关元件的芯片的温度进行检测的温度检测装置，特别涉及能够防止半导体开关元件的开关动作时的温度信号的误输出的温度检测装置。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等半导体开关元件在流过大电流而温度过于上升时，会因热而导致破坏。因此，为了检测芯片的温度，使用温度检测装置。
图10是表示现有的温度检测装置的结构图(例如，参照专利文献1)。如图所示，在与半导体开关元件11相同的芯片12上，形成温度检测二极管13。此外，恒流电路14对温度检测二极管13的阳极供给恒定电流，由此，使用温度检测二极管13的阳极电位作为表示半导体开关元件11的温度状态的温度信号。当然，此时输入温度信号的电路(未图示)的输入阻抗较高。如图11所示，该温度检测二极管13的正向电压(Vf)具有负温度特性(正向电流固定)。
此外，存在如下现象：由于布线的电感或者线圈等的影响，在半导体开关元件11的开关动作时，在阳极电位上重叠负的噪声，电位下降。为了防止该现象，在温度检测二极管13的阳极与输出之间插入CR滤波器15，对温度信号进行整形。
专利文献1特开2000-307403号公报
但是，当开关频率变高时，如图12所示，温度信号的电位逐渐降低，所以，在现有的温度检测装置中，即使整形后的温度信号，也存在由于噪声叠加引起的电位下降部分比判定电平低的情况，存在产生误输出的问题。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而进行的，其目的在于得到一种能够防止半导体开关元件的开关动作时的温度信号的误输出的温度检测装置。
本发明的温度检测装置，具有：形成在与半导体开关元件相同的芯片上且相对于温度的变化具有预定的电压特性的温度检测二极管、和对温度检测二极管的阳极供给电流的恒流电路，将温度检测二极管的阳极电位作为温度信号进行输出，其中具有阳极电位保持单元，对半导体开关元件的开关动作开始时的温度检测二极管的阳极电位进行保持，作为温度信号。以下可知本发明的其他特征。
根据本发明，能够防止半导体开关元件的开关动作时的温度信号的误输出。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的温度检测装置的结构图。
图2是表示图1的温度检测装置的动作的时序图。
图3是表示本发明实施方式2的温度检测装置的结构图。
图4是表示本发明实施方式3的温度检测装置的结构图。
图5是表示本发明实施方式4的温度检测装置的结构图。
图6是表示本发明实施方式5的温度检测装置的结构图。
图7是表示第二开关单元的结构图。
图8是表示图6的温度检测装置的动作的时序图。
图9是表示本发明实施方式6的恒流电路的结构图。
图10是表示现有技术的温度检测装置的结构图。
图11是表示针对温度检测二极管的温度变化的电压特性的图。
图12是表示图10的温度检测装置的动作的时序图。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示本发明实施方式1的温度检测装置的结构图。图2是表示图1的温度检测装置的动作的时序图。
如图所示，在与IGBT等半导体开关元件11相同的芯片12上，形成温度检测二极管13。该温度检测二极管13的正向电压在正向电流固定的情况下具有负的温度特性，并且阴极接地。此外，恒流电路14对温度检测二极管13的阳极供给2mA左右的恒定电流。并且，输出温度检测二极管13的阳极电位作为温度信号。并且，单个的温度检测二极管13两端电压为0.6V(25℃)左右，一般地，以多个串联连接使两端电压为2V左右的方式形成在芯片12上。
此外，在温度检测二极管13的阳极与输出端子之间，插入阳极电位保持单元16。该阳极电位保持单元16对半导体开关元件11的开关动作开始时的温度检测二极管13的阳极电位进行保持，作为温度信号。
具体地说，阳极电位保持单元16具有电容器17、单触发脉冲发生电路18、第一开关单元19。电容器17的一端连接在温度检测二极管13的阳极与输出端子之间，另一端接地。此外，单触发脉冲发生电路18按照半导体开关元件11的栅极驱动信号(输入信号)Sg输出控制信号Sc。该控制信号Sc通常时是“H”，从栅极驱动信号Sg的上升沿开始在预定时间内变为“L”。并且，第一开关单元19在来自单触发脉冲发生电路18的控制信号Sc为“L”的期间即从半导体开关元件11的开关动作开始的预定时间内切断温度检测二极管13的阳极与电容器17的一端的连接。并且，开关单元通常可使用MOS晶体管等，此外，可利用定时器或者滤波器构成单触发脉冲发生电路。
这样，因为阳极电位保持单元16防止在半导体开关元件11的开关动作时在阳极电位下降的状态下进行输出，所以，可防止温度信号的误输出。
实施方式2
图3是表示本发明实施方式2的温度检测装置的结构图。阳极电位保持单元16还具有第一负反馈放大器21、第二负反馈放大器22、二极管23、24、电阻25。其他结构与实施方式1相同。
第一负反馈放大器21从非反相输入端子输入温度检测二极管13的阳极电位。并且，第二负反馈放大器22从非反相输入端子输入第一负反馈放大器21的输出电压，并输出温度信号。将第二负反馈放大器22的输出输入到本身的反相输入端子，通过电阻25也输入到第一负反馈放大器21的反相输入端子。此外，二极管23的一端连接在电阻25与第一负反馈放大器21的反相输入端子之间，另一端连接在第一负反馈放大器21的输出侧。并且，二极管24与二极管23并联且反向地连接。
根据该结构，阳极电位保持单元16防止半导体开关元件的开关动作时在阳极电位下降的状态下进行输出，所以，与实施方式1相同，能够防止温度信号的误输出。此外，温度检测二极管13的阳极的输入为高阻抗，所以，对阳极本身的电压信号的影响较小。并且，因为是2级反馈设计，所以，检测误差较小。此外，也能够提高温度检测响应速度。并且，因为阳极电位保持单元16的电路的输出阻抗能够调节，所以，不需要使输入温度信号的电路侧(未图示)的输入阻抗较高等，不选择所连接的电路结构，能够扩大利用范围。并且，因为第二负反馈放大器的增益稳定，所以，相对于电源电压变动、温度变动、随时间变动等参数变动，检测信号的稳定性较高。此外，由于放大器输出，故能够将电路输出阻抗调整为所希望的值。
实施方式3
图4是表示本发明实施方式3的温度检测装置的结构图。阳极电位保持单元16还具有第一负反馈放大器21、第二负反馈放大器22、电阻26、27。其他结构与实施方式1相同。
第一负反馈放大器21从非反相输入端子输入温度检测二极管13的阳极电位。并且，第二负反馈放大器22从非反相输入端子输入第一负反馈放大器21的输出电压，并输出温度信号。第二负反馈放大器22的输出通过电阻26、27接地，电阻26与电阻27的连接点与本身的反相输入端子连接。
设定电阻26、27的电阻值，由此，第二负反馈放大器22的增益可变。由此，除了具有与实施方式2相同的效果外，能够将温度信号放大为所希望的电压。作为其效果，能够降低温度信号的误差。
实施方式4
图5是表示本发明实施方式4的温度检测装置的结构图。阳极电位保持单元16还具有第一负反馈放大器21、第二负反馈放大器22。其他结构与实施方式1相同。
第一负反馈放大器21从非反相输入端子输入温度检测二极管13的阳极电位。并且，第二负反馈放大器22从非反相输入端子输入第一负反馈放大器21的输出电压，并输出温度信号。此外，将第二负反馈放大器22的输出信号输入到本身的反相输入端子以及第一负反馈放大器21的反相输入端子。
由此，与实施方式2相比，能够以简单、低价的结构得到相同的效果。
实施方式5
图6是表示本发明实施方式5的温度检测装置的结构图。本发明实施方式的温度检测装置还具有第二开关单元28。其他结构与实施方式1相同。
图7是表示第二开关单元的结构图。第二开关单元28具有NMOS晶体管31～33。各晶体管的漏极与电源连接，对晶体管31的栅极输入来自单触发脉冲发生电路18的控制信号Sc。此外，晶体管31的源极、晶体管31、33的栅极、晶体管32的源极与恒流电路14连接。并且，从晶体管33的源极对温度检测二极管13的阳极供给偏置电流Ia。
图8是表示图6的温度检测装置的动作的时序图。如图所示，第二开关单元28从半导体开关元件11的开关动作开始的预定时间内，停止从恒流电流14对温度检测二极管13的阳极输入偏置电流。即，在检测阳极电位期间，流过偏置电流，在保持阳极电位的期间停止偏置。由此，除了具有与实施方式1相同的效果之外，也能够降低功耗。再者，也可以组合本实施方式与实施方式2～4。
实施方式6
图9是表示本发明实施方式6的温度检测装置的结构图。阳极电位保持单元16还具有周期信号发送器34、AND电路35。其他结构与实施方式5相同。
周期信号发送器34从半导体开关元件11的开关动作开始发送周期信号。并且，AND电路35输入该周期信号和来自单触发脉冲发生电路18的输出信号，进行AND运算，对第一开关单元19与第二开关单元28输出控制信号Sc。
由此，第一开关单元19和第二开关单元28与周期信号同步动作。因此，因为将控制信号分割得较细，所以，与实施方式5相比，能够进一步降低功耗。
并且，作为实施方式6的变形例，可以构成为：代替图9的周期信号发送器34的信号，对AND电路35的输入端提供来自温度检测装置外部的控制信号。由此，能够从温度检测装置的外部即输入温度信号的电路/系统侧控制温度检测装置的动作状态，因为能够只在电路/系统侧需要输出温度信号时使温度检测装置起作用，所以，能够进一步降低功耗。

Claims (5)

1.一种温度检测装置，具有：
温度检测二极管，形成在与半导体开关元件相同的芯片上且相对于温度变化具有预定的电压特性；以及
恒流电路，对所述温度检测二极管的阳极供给电流，
其中，将所述温度检测二极管的阳极电位作为温度信号进行输出，
该温度检测装置的特征在于，具有：
阳极电位保持单元，从所述半导体开关元件的开关动作开始的预定时间内，将所述温度检测二极管的阳极电位作为所述温度信号进行保持，
所述阳极电位保持单元具有：
电容器，其一端连接在所述温度检测二极管的阳极与输出端子之间，另一端接地；以及
第一开关单元，从所述半导体开关元件的开关动作开始的预定时间内，切断所述温度检测二极管的阳极与所述电容器一端的连接。
2.如权利要求1所述的温度检测装置，其特征在于，
所述阳极电位保持单元具有：
第一负反馈放大器，从非反相输入端子输入所述温度检测二极管的阳极电位；以及
第二负反馈放大器，从非反相输入端子输入所述第一负反馈放大器的输出电压，并输出所述温度信号。
3.如权利要求2所述的温度检测装置，其特征在于，
所述第二负反馈放大器的增益是可变的。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的温度检测装置，其特征在于，
还具有：
第二开关单元，从所述半导体开关元件的开关动作开始的预定时间内，停止从所述恒流电路向所述温度检测二极管的阳极供给电流。
5.如权利要求4所述的温度检测装置，其特征在于，
还具有：
周期信号发送器，从所述半导体开关元件的开关动作开始发送周期信号；
单触发脉冲发生电路，输出通常时为“H”，从所述半导体开关元件的开关动作开始的预定时间内变为“L”的信号；和
AND电路，输入所述周期信号和所述单触发脉冲发生电路的输出信号并进行AND运算，
所述第一开关单元以及所述第二开关单元与所述AND电路的输出信号同步动作。
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