CN105606240B - 温度检测电路及半导体装置 - Google Patents

Abstract

本发明题为温度检测电路及半导体装置。本发明提供检测温度的制造偏差少且能够简便地调整检测温度的制造偏差的温度检测电路。温度检测电路采用这样的结构，即具备：输出恒流的恒流电路；难过热敏元件输出的电压来进行控制并输出对应于温度的电流的电压控制电流电路；以及比较恒流和对应于温度的电流并输出表示检测到既定温度的检测信号的电流比较器，使恒流电路的温度特性和电压控制电流电路的温度特性具有相关，以比较恒流电路的输出电流和电压控制电流电路的输出电流的结果进行温度检测。

Description

温度检测电路及半导体装置

技术领域

本发明涉及用于过热保护电路等的温度检测电路。

背景技术

图6是示出现有的温度检测电路的结构例的电路图。

恒流电路108和二极管102和可变电阻113串联连接在电源端子10与接地端子11之间。二极管102的阳极与恒流电路108和P沟道晶体管111的栅极连接，阴极与可变电阻113连接。电阻109和电阻110串联连接在电源端子10与接地端子11之间。电阻109和电阻110的连接点与N沟道晶体管112的栅极连接。P沟道晶体管111的源极与电源端子10连接，漏极与输出端子12连接。N沟道晶体管112的漏极与输出端子12连接，源极与接地端子连接。

若温度上升，则二极管102两端的电压变小，P沟道晶体管111阈值电压（Vth）的绝对值变小。

因此，当温度变高时，P沟道晶体管111的阈值电压（Vth）和电源端子10与P沟道晶体管111的栅极端子间的电压会反转，从而P沟道晶体管111导通。因此，输出端子12的电压从接地端子11的电压反转到电源端子10的电压。

可变电阻113为调整温度检测电路的检测温度而将电阻值设定为适当的值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007－312529号公报。

发明内容

发明要解决的课题

然而，在现有的温度检测电路中，为了调整检测温度，需要在考虑P沟道晶体管111的阈值电压及其温度特性、恒流108的电流值及其温度特性和可变电阻113的温度特性的基础上，调整可变电阻的电阻值。

本发明为解决以上那样的课题而构思，用于实现能够简便地调整检测温度且精度良好的温度检测电路。

用于解决课题的方案

本发明的温度检测电路采用这样的结构，即，具备：恒流电路，输出恒流；电压控制电流电路，通过热敏元件输出的电压来控制并输出对应于温度的电流；以及电流比较器，比较恒流与对应于温度的电流并输出表示检测到既定温度的检测信号，使恒流电路的温度特性和电压控制电流电路的温度特性具有相关，以比较恒流电路的输出电流和电压控制电流电路的输出电流的结果进行温度检测。

发明效果

依据本发明的温度检测电路，作成使恒流电路的温度特性和通过热敏元件的电压来控制的电压控制电流电路的温度特性具有相关关系的电路，从而具有检测温度的制造偏差少且能够简便地进行对制造偏差的调整的效果。

附图说明

图1是示出本实施方式的温度检测电路的框图。

图2是示出本实施方式的温度检测电路的调整原理的图。

图3是示出本实施方式的温度检测电路的一个例子的电路图。

图4是示出本实施方式的温度检测电路的其他例子的电路图。

图5是示出本实施方式的温度检测电路的其他例子的电路图。

图6是示出现有的温度检测电路的图。

图7是示出具备本实施方式的温度检测电路的过热保护电路的半导体装置的一个例子的电路图。

具体实施方式

图1是本实施方式的温度检测电路的框图。

本实施方式的温度检测电路具备：热敏元件101、恒流电路108、电压控制电流电路104和电流比较器106。

热敏元件101输出对应于温度的电压Vd。电压控制电流电路104流过与从热敏元件101输入的电压Vd对应的恒流I1。恒流电路108流过具有温度特性的恒流I2。恒流I1和恒流I2的温度特性具有制造上的偏差，但是作成相同地出现偏差的电路结构。电流比较器106比较恒流I1和恒流I2，根据该结果输出温度检测电路的输出信号即信号VDET。

由于这样构成了温度检测电路，所以能够构成检测温度的制造偏差少的温度检测电路。

接着，对本实施方式的温度检测电路的调整检测温度的制造偏差的方法进行说明。

图2是示出本实施方式的温度检测电路的调整原理的图。

a）表示热敏元件101的电压Vd的温度特性；b）表示恒流电路104的恒流I1和恒流电路108的恒流I2的温度特性；c）表示信号VDET。

热敏元件101的电压Vd比例于温度而变低。恒流电路108的恒流I2比例于温度而变低。以虚线示出不含恒流I2的偏差的电流值。电压控制电流电路104的恒流I1设定为响应输入的电压Vd而变高。以虚线示出恒流I1的调整前的电流值。

电流比较器106比较恒流I1和恒流I2，输出信号VDET。信号VDET反转的温度的预期值为虚线的恒流I1和虚线的恒流I2相交的温度T1。

因制造偏差而当恒流电路108的恒流I2的温度特性成为如图2b）的实线所示的特性时，信号VDET反转的温度会成为虚线的恒流I1和实线的恒流I2相交的温度T0。此时，通过使电压控制电流电路104的恒流I1的温度特性成为如图2b）的实线所示的特性，能够使信号VDET反转的温度为实线的恒流I1和实线的恒流I2相交的温度T1。

因此，即使恒流电路108的恒流I2的温度特性出现偏差，温度检测电路的检测温度也能简单地调整为期望的温度T1。

此外，通过将恒流电路108的恒流I2的温度特性调整为如虚线所示的特性，也能使信号VDET反转的温度为温度T1。

图3是示出本实施方式的温度检测电路的一个例子的电路图。

N沟道耗尽型晶体管1的漏极与电源端子10连接，源极和栅极与N沟道晶体管4的漏极连接。N沟道晶体管4的源极与接地端子11连接，栅极与电阻9的一端连接。电阻9的另一端与接地端子11连接。N沟道耗尽型晶体管2的栅极与N沟道晶体管4的漏极连接，源极与电阻9的一端连接。P沟道晶体管5的源极与电源端子10连接，漏极和栅极与N沟道耗尽型晶体管2的漏极连接。P沟道晶体管6的源极与电源端子10连接，栅极与P沟道晶体管5的栅极连接，漏极与输出端子12连接。N沟道耗尽型晶体管3的漏极与输出端子12连接，栅极与N沟道耗尽型晶体管2的栅极连接，源极与电阻13的一端连接。二极管8的阳极与电阻13的另一端连接，阴极与接地端子11连接。P沟道晶体管5和P沟道晶体管6构成电流镜。

N沟道耗尽型晶体管2构成恒流电路108，N沟道耗尽型晶体管3构成电压控制电流电路104。进而N沟道耗尽型晶体管3与P沟道晶体管6一起构成电流比较器106。

接着，对本实施方式的温度检测电路的动作进行说明。

N沟道耗尽型晶体管1向N沟道晶体管4供给偏置电流。N沟道耗尽型晶体管2和N沟道晶体管4构成负反馈电路。N沟道晶体管4被控制成使栅极电压成为由N沟道耗尽型晶体管1供给的偏置电流和N沟道晶体管4的阈值电压确定的恒压V2。

由于电阻9连接在N沟道晶体管4的栅极，所以在N沟道耗尽型晶体管2中流过恒流I2＝V2/R。恒流I2也流过P沟道晶体管5和P沟道晶体管6。

N沟道耗尽型晶体管3和N沟道耗尽型晶体管2的栅极电压共同，因此流过N沟道耗尽型晶体管3和N沟道耗尽型晶体管2的电流值之差由各自的源极电压决定。

N沟道耗尽型晶体管3在源极连接有电阻13和成为热敏元件的二极管8。二极管8的阳极电压随着温度上升而减少。因此，N沟道耗尽型晶体管3的源极电压随着温度上升而减少。即，N沟道耗尽型晶体管3流出的恒流I1随着温度上升而增加。

在此，若使N沟道耗尽型晶体管2和N沟道耗尽型晶体管3的特性相同，且使电阻13和电阻9的温度特性相同，则恒流I1和恒流I2的温度特性会大致相等。因此，通过使电阻13的电阻值和电阻9的电阻值形成适当的比例，恒流I1和恒流I2反转的温度成为期望的温度T1。

如以上说明的那样，依据本实施方式的温度检测电路，能够实现检测温度的制造偏差少的温度检测电路。

此外，在恒流I1和恒流I2的温度特性出现偏差的情况下，也采用能够将电阻9和电阻13的哪一个或两者的电阻值调整为适当的值的结构，通过在制造后调整电阻值，能够得到期望的检测温度T1。即，能够简便地进行对检测温度的制造偏差的调整。

图4是示出本实施方式的温度检测电路的其他例子的电路图。

图4的温度检测电路还具备控制电路20、开关21和电阻22。其他的电路与图3相等。

控制电路20输入输出端子12输出的信号VDET，输出控制开关21的信号。开关21以根据导通截止状态改变电阻9的电阻值的方式连接。

如果这样构成温度检测电路，能够在温度上升时和温度下降时切换温度检测电路的结构，即能够使温度检测电路带有滞后（hysteresis），并使动作更加稳定。

图5是示出本实施方式的温度检测电路的其他例子的电路图。

图5的温度检测电路以能改变电阻13的电阻值的方式连接开关21和电阻22。其他的电路和电路的动作与图4的电路相等，因此省略说明。

如以上说明的那样，依据本实施方式的温度检测电路，作成使恒流电路的温度特性和由热敏元件的电压控制的电压控制电流电路的温度特性具有相关关系的电路，从而具有检测温度的制造偏差少且能够简便地进行对制造偏差的调整的效果。进而，使之带有滞后，从而具有温度检测电路能更加稳定地进行检测的效果。

图7是示出具备采用本实施方式的温度检测电路的过热保护电路的半导体装置的电路图，作为半导体装置的一个例子示出稳压器。稳压器70具备基准电压电路71、误差放大器72、输出晶体管73、分压电路74和过热保护电路75。本实施方式的温度检测电路能够适用于过热保护电路75。

通过将本实施方式的温度检测电路用于例如稳压器这样的半导体装置的过热保护电路，能够提供具备调整简便且温度检测精度良好的过热保护电路的安全性高的制品。

标号说明

20 控制电路

71 基准电压电路

72 误差放大器

75 过热保护电路。

Claims (7)

1.一种温度检测电路，其特征在于，具备：

恒流电路，输出恒流；

热敏元件；

电压控制电流电路，通过所述热敏元件输出的电压来进行控制，输出对应于温度的电流；以及

电流比较器，比较所述恒流和对应于所述温度的电流，输出表示检测到既定温度的检测信号，

以所述恒流电路的恒流与所述电压控制电流电路的恒流在温度特性图中相交的温度为期望的温度的方式使所述恒流电路的温度特性和所述电压控制电流电路的温度特性具有相关。

2.如权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，

所述恒流电路具备：

第一N沟道耗尽型晶体管，其漏极与电源端子连接，源极和栅极连接；

第一N沟道晶体管，其源极与接地端子连接，漏极与所述第一N沟道耗尽型晶体管的源极和栅极连接；

第一电阻，其一端与所述第一N沟道晶体管的栅极连接，另一端与接地端子连接；以及

第二N沟道耗尽型晶体管，其源极与所述第一电阻的一端连接，栅极与所述第一N沟道晶体管的漏极连接，

所述电压控制电流电路具备第三N沟道耗尽型晶体管，其源极与所述热敏元件的一端连接，栅极与所述第二N沟道耗尽型晶体管的栅极连接，漏极与所述温度检测电路的输出端子连接，

所述热敏元件具备：

第二电阻，其一端与所述第三N沟道耗尽型晶体管的源极连接；以及

二极管，其一端与所述第二电阻的另一端连接，另一端与接地端子连接，

所述电流比较器具备：

电流镜电路，其输入端子与所述第二N沟道耗尽型晶体管的漏极连接，输出端子与所述温度检测电路的输出端子连接；以及

所述第三N沟道耗尽型晶体管。

3.如权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，

所述第一N沟道耗尽型晶体管以及所述第二N沟道耗尽型晶体管和所述第三N沟道耗尽型晶体管的栅极电压相等。

4.如权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于，

所述第一电阻具有电阻可变单元，根据所述温度检测电路的检测信号切换电阻值。

5.如权利要求3或4所述的温度检测电路，其特征在于，

所述第二电阻具有电阻可变单元，根据所述温度检测电路的检测信号切换电阻值。

6.一种半导体装置，其特征在于，

具备权利要求1至5中的任一项所述的温度检测电路。

7.如权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，

所述半导体装置具备过热保护电路，所述温度检测电路设在所述过热保护电路。

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