CN109804230A - 温度检测装置以及具备其的功率转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度检测装置(1)以及具备其的功率转换装置，其能够使对象物的温度的检测精度进一步提高，并且能够更加灵活地检测温度。在根据从温度传感器接收到的温度信号而输出与该温度信号对应的电信号的温度检测装置中，以预定的温度阈值来改变作为针对所述温度信号的变化量的输出的变化量的温度倾斜度。该温度检测装置(1)具备：输出运算部(2)，其利用两个以上的不同的温度倾斜度而分别运算出相对于所述温度信号的输出；以及输出选择部(多路调制器)(3)，其根据所述温度阈值选择从所述输出运算部输出的两个以上的输出中的一个输出。

Description

温度检测装置以及具备其的功率转换装置

技术领域

本发明涉及一种温度检测装置以及具备其的功率转换装置，更具体而言，涉及一种直接或间接地检测用于功率转换的功率半导体开关元件的工作结温的温度检测装置以及具备其的功率转换装置。

背景技术

已知存在如下技术：能够根据检测对象物或其用途，改变输出电压的变化量相对温度的变化量(例如，参照专利文献1)。

该种温度检测在使用了功率半导体开关元件的功率转换装置中也很重要。图9示出用于进行这种温度检测的电路构成的一例。图示的温度检测装置是特别检测用于功率转换的功率半导体开关元件的工作结温的装置。如图所示，该温度检测装置具备：恒压电源Vcc；与该恒压电源Vcc连接的恒流源Id；与该恒流源Id串联连接且作为温度传感器而发挥功能的二极管D；运算放大器Amp，其同相输入端与基准电压源Vref连接，反相输入端经由电阻器Ra与二极管D连接，并且经由电阻器Rb而形成闭环。

在该温度检测装置中，来自二极管D的电压信号Vf作为表示功率半导体开关元件的温度(工作结温)的信号，具有负的温度系数，并且经由电阻器Ra被输入到运算放大器Amp的反相输入端。运算放大器Amp对该电压信号Vf进行反相放大，并向微机等输入反相放大所得的输出电压Vout，该微机等检测功率半导体开关元件的温度。在此，若分别使用相同的符号Ra、Rb、Vref、Vf来表示电阻器Ra、Rb的电阻值、基准电压源Vref以及电压信号Vf的电压值，则该输出电压Vout的电压值是Vout＝Vref+Rb/Ra×(Vref-Vf)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-208051号公报

发明内容

技术问题

由于输出电压Vout成为被微机等的数字IC进行电压检测的对象，所以通常在温度传感器的检测温度、即功率半导体开关元件的工作结温Tj为-40到150℃的范围内，该输出电压Vout在作为数字IC的电源电压的范围的0到5V或者从0到3.3V的范围之间变化。通常情况下，如图10所示，上述的运算放大器Amp的输出电压Vout相对于检测到的工作结温Tj线性变化。因此，在输出电压Vout为0到5V的范围内，并且在整个温度范围内输出电压Vout线性变化的情况下，输出电压Vout相对检测温度的变化量是26mV/℃。在基于该变化量例如将输出电压的精度ΔVout设定为±0.104V的情况下，检测温度的精度ΔTj是±4℃。

通常，在功率转换装置中，以功率半导体开关元件过热保护为目的而使用温度检测装置。因此，谋求提高功率半导体开关元件在高温下工作的高温领域中的温度检测，即，输出电压Vout精度。虽然以往针对输出电压Vout精度的提高而进行基准电压源Vref的微调等，但是在如上所述的线性特性中，在检测精度的提高中存在极限。因此，谋求一种能够达到检测精度进一步提高的技术。

本发明是鉴于上述实情而做出的，其目的在于，提供一种能够使对象物的温度的检测精度进一步提高的温度检测装置以及具备其的功率转换装置。

另外，本发明的另一个目的在于，提供一种能够更加灵活地检测温度的温度检测装置以及具备其的功率转换装置。

技术方案

为了达到上述目的，本发明的第一观点的温度检测装置的特征在于，

根据从温度传感器接收到的温度信号而输出与该温度信号对应的电信号，

以预定的温度阈值来改变温度倾斜度，该温度倾斜度是针对所述温度信号的变化量的输出的变化量。

通过采用这样的构成，根据本发明的温度检测装置，能够改变伴随着对象物的温度变化的输出信号的变化量。通过使变化量(温度倾斜度)增大，与线性变化的情况相比，因为根据温度而变化的输出信号能够更加精度良好地表示温度，所以温度检测的精度得以提高。通过提高温度检测的精度，能够比以往更加精度良好地保护对象物例如用于功率转换的功率半导体开关元件不受过热的影响。

另外，为了达到上述目的，本发明的第二观点的功率转换装置的特征在于，具备：

用于功率转换的功率半导体开关元件；以及

温度检测装置，其是上述温度检测装置，检测所述功率半导体开关元件的工作结温。

通过具备提高温度检测的精度的温度检测装置，从而能够扩大高温工作时的功率转换装置的温度裕度，并能够提高输出容量。

技术效果

根据本发明，能够使对象物的温度的检测精度进一步提高。另外，能够更加灵活地检测温度。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式的温度检测装置的构成的一例的电路图。

图2是示出图1的输出运算部的构成的一例的图。

图3是示出图1所示的温度检测装置的输出特性的图表。

图4是示出图1的多路调制器的构成的一例的图。

图5是示出本发明第二实施方式温度检测装置的构成的一例的电路图。

图6是示出图5的多路调制器的构成的一例的图。

图7是示出图5所示的温度检测装置的输出特性的图表。

图8是具备本发明的温度检测装置的功率转换装置的构成的一例的图。

图9是示出以往的温度检测装置的构成的一例的电路图。

图10是图9所示的温度检测装置的输出特性的图表。

符号说明

1 温度检测装置

2 输出运算部

3 多路调制器(输出选择部)

31、33 比较器

32、37、38 反相器(非门)

34-36 与门

Amp1、Amp2、Amp3 运算放大器(运算增幅器)

D 二极管(温度传感器)

Ra1、Ra2、Ra3、Rb1、Rb2、Rb3 电阻器

Sw1、Sw2、Sw3 开关

具体实施方式

以下，参照添加的附图对本发明的实施方式的温度检测装置以及具备其的功率转换装置进行详细说明。在图中用统一附图标记标注同一或同样的构成。

(第一实施方式)

(构成)

如图1所示，本发明的第一实施方式的温度检测装置1是特别检测用于功率转换的功率半导体开关元件的温度(工作结温Tj)的装置，具备：例如低电压电源Vcc；与该恒压电源Vcc连接的恒流源Id；与该恒流源Id串联连接且作为温度传感器而发挥功能的二极管D；输出运算部2，其连接在该二极管D与恒流源Id之间；以及输出选择部3，其接收来自输出运算部2的输出并选择性地输出该输出。从输出选择部3选择性地输出的电压信号Vout被输入到例如未图示的微机等，该微机等基于接收的电压信号Vout来检测功率半导体开关元件的温度。虽然本实施方式的温度检测装置1是形成在例如分立型的功率半导体开关元件(IGBT等)的同一芯片内的装置，但也可以是形成在功率半导体开关元件的外部的装置，例如是形成在驱动功率半导体开关元件的IC上的装置。但是，即使在该情况下，也优选将温度检测装置1与功率半导体开关元件配置在相同的散热板或相同的组件内。另外，温度检测装置1也可以使用例如热敏电阻来代替二极管D。

恒压电源Vcc对恒流源Id施加预定的电压。恒流源Id向二极管D供应预定的恒电流。二极管D例如其阳极侧与恒流源Id以及输出运算部2连接，阴极侧接地。

向输出运算部2输入作为来自二极管D的电压信号的电压信号Vf，所述电压信号Vf具有与功率半导体开关元件的工作结温Tj对应的电压值。图2示出该输出运算部2的构成的一例。如图2所示，该实施方式的输出运算部2具备运算增幅器(以下，称为运算放大器)Amp1、Amp2。

更详细地说，运算放大器Amp1的同相输入端与基准电压源Vref1连接，反相输入端经由电阻器Ra1与二极管D及恒流源Id连接。另外，运算放大器Amp1的输出端和反相输入端经由电阻器Rb1而形成闭环，即负反馈电路。在这样的构成的情况下，如上所述，从二极管D输出的电压信号Vf具有与功率半导体开关元件的工作结温Tj对应的电压值，并具有负的温度系数。该电压信号Vf被输入到运算放大器Amp1而被反相放大。通过反相放大得到的输出电压Vo1被输入到输出选择部3。对于运算放大器Amp2也是一样的，通过反相放大得到的输出电压Vo2被输入到输出选择部3。应予说明，基准电压源Vref1和基准电压源Vref2可以是例如相同的电位。

在此，关于图示的电阻器Ra1、Ra2、Rb1、Rb2，在利用相同的符号Ra1、Ra2、Rb1、Rb2来表示各电阻器的电阻值时，以使运算放大器Amp1侧的电阻器Rb1、Ra1的电阻值比[Rb1/Ra1]与运算放大器Amp2侧的电阻器Rb2、Ra2的电阻值比[Rb2/Ra2]成为不同的值的方式来设定并选择电阻值。在此，输出电压Vo1与Vo2各自以Vo1＝Vref1+Rb1/Ra1×(Vref1-Vf)、Vo2＝Vref2+Rb2/Ra2×(Vref2-Vf)来表示。因此，通过将电阻值比[Rb1/Ra1]与电阻值比[Rb2/Ra2]设为不同的值，从而虽然运算放大器Amp1的输出电压Vo1与运算放大器Amp2的输出电压Vo2是从同一输入得到的电压，但是输出电压Vo1与输出电压Vo2却是不同的值。即，通过适当地选择并设计电阻值比[Rb1/Ra1]和电阻值比[Rb2/Ra2]，从而如图3所示，能够适当地改变并调整伴随着由二极管D检测到的工作结温Tj的上升的输出电压Vo1、Vo2的变化量。例如，在本实施方式中，将运算放大器Amp1的输出电压Vo1的变化量设定为较小，将运算放大器Amp2的输出电压Vo2的变化量设定为较陡峭。以下，称该变化量为温度倾斜度。

在本实施方式中，例如，采用运算放大器Amp1的输出电压Vo1作为功率半导体开关元件的温度、即工作中的功率半导体开关元件的工作结温Tj较低时的输出，采用运算放大器Amp2的输出电压Vo2作为工作结温Tj较高时的输出。

返回图1，输出选择部3是例如多路调制器(以下，为了便于理解而称为多路调制器3)，向未图示的微机等选择性地输出被从运算放大器Amp1、Amp2输入的输出电压Vo1、Vo2中的任一个。图4示出该多路调制器3的构成的一例。

如图4所示，多路调制器3构成为包含例如逻辑IC，具备比较器31、非门(以下，称为反相器)32、以及半导体开关(以下，称为开关)SW1、SW2。

比较器31的一端(例如Vin-侧)与运算放大器Amp1的输出端连接，并接收运算放大器Amp1的输出电压Vo1。另外，比较器31的另一端(例如Vin+侧)与运算放大器Amp2的输出端连接，并接收运算放大器Amp2的输出电压Vout2。比较器31对接收的两个电压Vo1、Vo2的大小进行比较，以高电平(H电平)、低电平(L电平)这两个值来输出其大小关系。例如，在接收的输出电压Vo2大于接收的输出电压Vo1的情况下，比较器31输出H电平的信号。另外，在接收的输出电压Vo1大于接收的输出电压Vo2的情况下，比较器31输出L电平的信号。后面对比较器31的工作进行更加详细的说明。

反相器32的输入端与比较器31的输出端连接，其输出端与开关Sw1、Sw2连接。反相器32将来自比较器31的输出(H电平或L电平)反转而向开关Sw1、Sw2输出。

开关Sw1、Sw2分别由CMOS开关构成，所述CMOS开关是例如将n沟道MOSFET与p沟道MOSFET并联连接而成。以例如在输出电压Vo1大于输出电压Vo2的情况下开关Sw1导通，并且在输出电压Vo2大于输出电压Vo1的情况下开关Sw2导通的方式，将开关Sw1中的一个MOSFET的栅极连接于比较器31的输出端，并将另一个MOSFET的栅极连接于反相器32的输出端。同样地，将开关Sw2中的一个MOSFET的栅极连接于反相器32的输出端，并将另一个MOSFET的栅极连接于比较器31的输出端。后面也对开关Sw1、Sw2的导通工作与非导通工作的切换进行详细的说明。

(工作)

接下来，参照图1至图4对上述温度检测装置1的工作进行详细说明。

作为温度传感器的二极管D的电压，即与半导体开关元件的工作结温对应的电压信号Vf具有负的温度系数，并且如图1及图2所示，经由电阻器Ra1、Ra2被输入到运算放大器Amp1、Amp2各自的反相输入端。

运算放大器Amp1、Amp2分别对所输入的电压信号进行反相放大。因此，运算放大器Amp1、Amp2的输出电压Vo1、Vo2通过反相放大而成为正值。另外，因为如上所述地以运算放大器Amp1侧的电阻值比[Rb1/Ra1]与运算放大器Amp2侧的电阻值比[Rb2/Ra2]成为不同的值的方式来选择并设定电阻值，所以如图3所示，伴随着检测到的工作结温Tj的上升的输出电压Vo1、Vo2的变化量彼此不同，并且到某个阈值为止时输出电压Vo1较大并且超过该阈值以后输出电压Vo2较大这样的大小关系成立。如图4所示，输出电压Vo1、Vo2被输入到多路调制器3内的比较器31。以下，也将该阈值称为适当温度阈值。

比较器31对接收的输出电压Vo1、Vo2的大小进行比较。在输出电压Vo1大于输出电压Vo2的情况下，比较器31输出L电平的信号。该L电平的信号施加在开关Sw1的一个MOSFET的栅极，并且施加在开关Sw2的另一个MOSFET的栅极。另外，该L电平的信号被输入到反相器32。

反相器32将接收的L电平的信号反转而输出H电平的信号。该H电平的信号施加在开关Sw1的另一个MOSFET的栅极以及开关Sw2的一个MOSFET的栅极。

在该情况下，因为向开关Sw1的p沟道MOSFET的栅极施加L电平的信号，并且向n沟道MOSFET的栅极施加H电平的信号(逻辑上没有反转的1的值)，所以开关Sw1导通。另一方面，因为向开关Sw2的p沟道MOSFET的栅极施加H电平的信号，并且向n沟道MOSFET的栅极施加L电平的信号，所以开关Sw2维持非导通状态。因此，运算放大器Amp1与没有图示的微机等之间导通，并且向该微机等输入与功率半导体开关元件的结温Tj较低的情况对应的Vo1。

另外，如图3所示，输出电压Vo1与输出电压Vo2伴随着工作结温Tj上升而在某个阈值相交，在此之后输出电压Vo2变得大于输出电压Vo1。在该情况下，多路调制器3内的比较器31输出H电平的信号。该H电平的信号施加在开关Sw1的一个MOSFET的栅极，并且施加在开关Sw2的另一个MOSFET的栅极。另外，该H电平的信号被输入到反相器32。

反相器32将接收的H电平的信号反转而输出L电平的信号。该L电平的信号施加在开关Sw1的另一个MOSFET的栅极以及开关Sw2的一个MOSFET的栅极。

在该情况下，因为向开关Sw1的p沟道MOSFET的栅极施加H电平的信号，并且向n沟道MOSFET的栅极施加L电平的信号，所以开关Sw1维持非导通状态。另一方面，因为向开关Sw2的p沟道MOSFET的栅极施加L电平的信号，并且向n沟道MOSFET的栅极施加H电平的信号，所以开关Sw2导通。因此，运算放大器Amp2与没有图示的微机等之间导通，并且向该微机等输入与功率半导体开关元件的工作结温Tj较高的情况对应的Vo2。

(作用以及效果)

如以上说明，根据本发明的温度检测装置1，利用运算放大器Amp1、Amp2对作为温度传感器的二极管D的电压进行反向放大，该运算放大器Amp1、Amp2以具有各自不同的变化量的输出的方式来选择电阻值比。对于运算放大器Amp1、Amp2的输出电压Vo1、Vo2而言，通过分别适当地选择运算放大器Amp1侧的电阻值比[Rb1/Ra1]与运算放大器Amp2侧的电阻值比[Rb2/Ra2]，从而伴随着由二极管D检测到的工作结温Tj的上升的变化量不同。并且，输出电压Vo1与输出电压Vo2在某个温度阈值相交。以该温度阈值为基准，在低温区域中将变化量(温度倾斜度)较小的运算放大器Amp1的输出电压Vo1输入未图示的微机等输入温度倾斜度，在维持温度阈值处的输出电压Vout的连续性的同时，在高温区域中将变化量(温度倾斜度)较陡峭的运算放大器Amp2的输出电压Vo2向微机等输入温度倾斜度。

由此，能够使温度检测装置1的输出电压Vout相对工作结温Tj的变化量增加，并且能够实现提高在高温区域中的温度下的输出电压Vout的精度。进而，能够得到适于功率半导体开关元件的过热保护的温度检测特性。

根据本发明的温度检测装置1，能够超越温度检测装置1的输出电压Vout伴随着工作结温Tj的上升的变化量(温度倾斜度)单一的情况下的测定精度所导致的极限而达到提高用于过热保护的温度检测精度，因此能够期待在功率转换装置中使功率半导体开关元件的工作结温Tj的裕度扩大的效果。

例如，在以往的温度检测装置中，在其输出电压相对于温度的变化量是26mV/℃，并且输出电压的精度ΔVout是±0.104V的测定精度的情况下，检测温度的精度ΔTj是±4℃。在该情况下，即使设定了最适当的过热保护工作点，在功率半导体开关元件的工作结温Tj的额定值是例如150℃的情况下，工作结温的上限值为142℃(＝150℃-ΔTj×2)，在印刷基板的温度上限是100℃时，工作结温Tj的裕度是ΔT＝42℃。

另一方面，在本发明的温度检测装置1中，例如，在将高温区域中的输出电压Vout相对于工作结温Tj的变化量选择为52mV/℃时，检测温度的精度ΔTj减半为±2℃。因此，能够将工作结温的上限扩大到146℃。在该情况下，能够将工作结温的裕度扩大到ΔT＝±46℃。因为此结果与使用以往的温度检测装置的情况相比，工作结温的裕度扩大大致10％，所以在功率转换装置中也有能够将输出功率容量扩大大致10％的可能性。

另外，通过适当地选择各运算放大器的反馈电阻器与输入电阻器的电阻值比，从而能够使与二极管D(温度传感器)连接的运算放大器Amp1、Amp2的输出电压Vo1、Vo2的伴随着工作结温Tj的上升的变化量，即，与工作结温对应的输出电压Vo1、Vo2相交的温度阈值灵活地相对于工作结温Tj变为低温侧或高温侧。因此，能够根据实际的用途适当地设定低温区域、高温区域，并且能够更加适当地保护功率半导体开关元件不受过热的影响。

能够利用使对象物的温度检测的精度进一步提高，并且可更加灵活地检测温度的本发明的温度检测装置以及具备其的功率转换装置而达到这样的效果。

(第二实施方式)

在第一实施方式中，以某个温度阈值为界限，简单地将温度区域设定为低温区域、高温区域。但是，例如，在使用温度检测对象的半导体开关元件的三相交流变换器的负载是空调压缩机用的马达的情况下，在半导体开关元件的结温低时，大多是在空调刚开始运转后，马达的润滑油的温度较低，存在马达承受高负荷的情况。从马达的寿命这一观点来看，优选尽量不在马达承受高负荷。在这种情况下，认为若单纯地适用第一实施方式则存在不能够避免在马达承受高负荷的情况。因此，在这种情况下，改变运算放大器的输出相交的温度阈值的数量，进一步划分温度区域，由此可以更加灵活地进行温度检测。

以下，参照图5至图7对本发明的第二实施方式进行详细说明。应予说明，对与第一实施方式相同或同样的构成标注相同的参考符号，并省略其详细的说明。

如图5所示，在第二实施方式中，例如，输出运算部2除运算放大器Amp1、Amp2之外，还具备运算放大器Amp3。

与运算放大器Amp1、Amp2相同地，运算放大器Amp3的同相输入端与基准电压源Vref3连接，反相输入端经由电阻器Ra3与二极管D以及恒流源Id连接。另外，运算放大器Amp3的输出端与反相输入端经由电阻器Rb3而形成闭环，即形成负反馈电路。如上所述，从二极管D输出的电压信号Vf具有与功率半导体开关元件的工作结温Tj对应的电压值，并具有的负温度系数。该电压信号Vf被输入到运算放大器Amp3而被反相放大。与运算放大器Amp1、Amp2的输出电压Vo1、Vo2相同地，通过反相放大得到的输出电压Vo3被输入到多路调制器3。在此，若分别使用相同的符号Ra3、Rb3、Vref3、Vf来表示电阻器Ra3、Rb3的电阻值、基准电压源Vref3以及电压信号Vf的电压值，则也能够以Vo3＝Vref3+Rb3/Ra3×(Vref3-Vf)来表示运算放大器Amp3的输出电压Vo3。应予说明，例如，基准电压源Vref3可以是与基准电压源Vref1、Vref2相同的电位。

在此，关于图示的电阻器Ra1、Ra2、Rb1、Rb2以及Ra3、Rb3，在分别利用相同的符号Ra1、Ra2、Rb1、Rb2以及Ra3、Rb3来表示各电阻器的电阻值时，与第一实施方式相同地，以运算放大器Amp1侧的电阻器Rb1、Ra1的电阻值比[Rb1/Ra1]、运算放大器Amp2侧的电阻器Rb2、Ra2的电阻值比[Rb2/Ra2]、以及运算放大器Amp3侧的电阻器Rb3、Ra3的电阻值比[Rb3/Ra3]成为各自不同的值的方式来设定并选择电阻值。即，通过适当地选择并设计电阻值比[Rb1/Ra1]、电阻值比[Rb2/Ra2]以及电阻值比[Rb3/Ra3]，从而如图6所示，能够将伴随着由二极管D检测到的工作结温Tj的上升的输出电压Vo1、Vo2以及Vo3的上升所产生的变化量适当地改变并调整为与温度相对应的变化量。例如，在本实施方式中，将各输出电压相交的多个温度阈值作为各个界限，将工作结温Tj的区域划分为低温区域、中温区域、以及高温区域。

例如，高温区域是以功率半导体开关元件的过热保护为目的而设定的温度区域，在本实施方式中，以输出电压Vo1大于输出电压Vo2并且输出电压Vo3大于输出电压Vo2的方式，适当地设定并选择各运算放大器的反馈电阻器与输入电阻器的电阻值比。

另外，例如，低温区域是以防止压缩机用的马达在低温启动时加载高负荷为目的而设定的温度区域，在本实施方式中，以输出电压Vo2大于输出电压Vo1并且输出电压Vo2大于输出电压Vo3的方式适当地设定并选择各电阻值比。应予说明，关于在低温区域的温度检测，采用预先从未图示的外部接口等向作为多路调制器3的连接目标的微机等通知该情况的构成。

此外，例如，中温区域是使从低温区域的工作向高温区域的工作顺畅地转移的区域，与高温区域相比是不要求功率半导体开关元件的工作结温的检测精度的区域。换而言之，在本实施方式中，在比中温区域更要求检测精度的高温区域中，以来自多路调制器3的输出电压Vout的变化量变得更大的方式进行设定从而增大伴随着温度的变化的输出电压Vout的变化量，进而实现提高在高温区域中的检测精度。在本实施方式中，以输出电压Vo1大于输出电压Vo2并且输出电压Vo2大于输出电压Vo3的方式适当地设定并选择各电阻值比。

接下来，对本实施方式的多路调制器3的构成进行说明。如图7所示，图5所示的多路调制器3除了具备比较器31、开关Sw1、开关Sw2、反相器32以外，还具备比较器33、与门34至36、反相器37、38、开关Sw3。

与第一实施方式不同，比较器31的一端(例如Vin-侧)与运算放大器Amp2的输出端连接，并接收运算放大器Amp2的输出电压Vo2。另外，比较器31的另一端(例如Vin+侧)与运算放大器Amp1的输出端连接，并接收运算放大器Amp1的输出电压Vo1。与第一实施方式不同，在输出电压Vo1大于输出电压Vo2的情况下比较器31输出H电平的信号，在输出电压Vo2大于输出电压Vo1的情况下比较器31输出L电平的信号。

同样地，比较器33的一端(例如Vin-侧)与运算放大器Amp3的输出端连接，并接收运算放大器Amp3的输出电压Vo3。另外，比较器33的另一端(例如Vin+侧)与运算放大器Amp2的输出端连接，并接收运算放大器Amp2的输出电压Vo2。在例如输出电压Vo2大于输出电压Vo3的情况下，比较器33输出H电平的信号。另外，在输出电压Vo3大于输出电压Vo2的情况下，比较器33输出L电平的信号。后面对比较器33的工作进行更详细的说明。

与门34的被低电平有效化的一个输入端与比较器31的输出端连接，另一个输入端与比较器33的输出端连接。另外，与门35的一个输入端与比较器31的输出端连接，另一个输入端与比较器33的输出端连接。此外，与门36的一端与比较器31的输出端连接，被低电平有效化的另一端与比较器33的输出端连接。

反相器32的输入端与与门34的输出端连接，其输出端与开关Sw1的一个MOSFET的栅极连接。另外，反相器37的输入端与与门35的输出端连接，其输出端与开关Sw2的一个MOSFET的栅极连接。此外，反相器38的输入端与与门36的输出端连接，其输出端与开关Sw3的一个MOSFET的栅极连接。

开关Sw1与运算放大器Amp1的输出端连接，并且其另一个MOSFET的栅极连接于与门34的输出端。另外，开关Sw2与运算放大器Amp2的输出端连接，并且其另一个MOSFET的栅极连接于与门35的输出端。此外，开关Sw3与运算放大器Amp3的输出端连接，并且其另一个MOSFET的栅极连接于与门36的输出端。

(工作)

接下来，参照图5至7对本实施方式的温度检测装置1的工作进行详细说明。应予说明，为了容易理解，在以下的说明中，与工作结温Tj的上升关联地按低温区域、中温区域、高温区域的顺序进行说明。

首先，在低温区域中，以输出电压Vo2大于输出电压Vo1的方式设定并选择前段的输出运算部2中的各电阻值比。因此，图6所示的多路调制器3中的比较器31输出L电平的信号。该L电平的信号被输入到与门34的被低电平有效化的一端。另外，在低温区域中，在前段以输出电压Vo2大于输出电压Vo3的方式设定并选择各电阻值比。因此，比较器33输出H电平的信号。该H电平的信号被输入到与门34的另一端。

与门34基于接收的两个信号，输出H电平的信号。该H电平的信号施加在开关Sw1的另一个MOSFET，例如n沟道MOSFET的栅极，并且被输入到反相器32。反相器32将接收的H电平的信号反转而输出，将L电平的信号施加在开关Sw1的一个MOSFET，例如p沟道MOSFET的栅极。因此，开关Sw1导通，运算放大器Amp1与未图示的微机等之间导通，输出电压Vo1被输入到该微机等。

接下来，在中间区域中，以输出电压Vo1大于输出电压Vo2的方式设定并选择前段的各电阻值比。因此，比较器31输出H电平的信号。该H电平的信号被输入到与门35的一端。另外，在中温区域中，在前段以输出电压Vo2大于输出电压Vo3的方式设定并选择各电阻值比。因此，比较器33输出H电平的信号。该H电平的信号被输入到与门35的另一端。

与门35基于接收的两个信号，输出H电平的信号。该H电平的信号施加在开关Sw2的n沟道MOSFET的栅极，并且被输入到反相器37。反相器37将接收的H电平的信号反转而输出，将L电平的信号施加在开关Sw2的p沟道MOSFET的栅极。因此，开关Sw2导通，运算放大器Amp2与没有图示的微机等之间导通，输出电压Vo2被输入到该微机等。

并且，在高温区域中，以输出电压Vo1大于输出电压Vo2的方式设定并选择前段的各电阻值比。因此，比较器31输出H电平的信号。该H电平的信号被输入到与门36的一端。另外，在高温区域中，以输出电压Vo3为大于输出电压Vo2的值的方式设定并选择前段的各电阻值比。因此，比较器33输出L电平的信号。该L电平的信号被输入到与门36的被低电平有效化的另一端。

与门36基于接收的两个信号，输出H电平的信号。该H电平的信号施加在开关Sw3的n沟道MOSFET的栅极，并且被输入到反相器38。反相器38将接收的H电平的信号反转而输出，将L电平的信号施加在开关Sw3的p沟道MOSFET的栅极。因此，开关Sw3导通，运算放大器Amp3与未图示的微机等之间导通，输出电压Vo3被输入到该微机等。

(作用及效果)

如以上说明，根据本实施方式，温度检测装置1将运算放大器的输出电压相交的多个温度阈值作为界限，保证各温度阈值处的输出电压Vout的连续性，而将检测温度区域划分为低温区域、中温区域、高温区域。通过适当地设定低温区域中的输出电压Vout的变化量，从而与该变化量(温度倾斜度)单纯是的线性的情况相比，在实现提高温度检测的精度的同时，能够抑制在例如压缩机用的马达上施加低温启动时的高负荷。

另外，通过适当地设定高温区域中的输出电压Vout的变化量，与该变化单纯是线性的情况相比，能够使相对于温度的变化量(温度倾斜度)增大，能够实现提高在高温区域中的工作结温Tj的检测精度，并且能够获得最适于功率半导体开关元件的过热保护的温度检测特性。

如上所述，通过适当地设定并选择各运算放大器的反馈电阻器与输入电阻器的电阻值比[Rb1/Ra1]、[Rb2/Ra2]、[Rb3/Ra3]，从而这些变化量不仅在理想的温度区域，也能够根据用途而最优化。

上述第一实施方式以及第二实施方式的温度检测装置1能够适用于例如图8所示的三相变换器模块。在该例中，温度检测装置1设置在三相变换器模块的低端驱动电路内，并检测与该低端驱动电路连接的功率半导体开关元件的工作结温。并且，向外部的MPU(微机等)传递检测到的工作结温。MPU将对应于该工作结温的指示赋予低端驱动电路。低端驱动电路根据被赋予的指示来驱动功率半导体开关元件。

本发明不限定于上述实施方式，只要不脱离其技术范围，就能够进行各种应用、改变、置换。这些方式也包含在本发明的技术范围内，并且包含在权利要求书中记载的技术范围以及其同等的范围内。

例如，在上述实施方式中，虽然通过改变运算放大器的个数从而以某温度阈值作为界限来设定多个温度区域，但是本发明不限定于这样的构成。例如，采用单个运算放大器，通过改变该负反馈中的电阻值以及非反相输入侧的基准电压，从而也能够以某温度阈值为界限而设定多个温度区域。

另外，在上述实施方式中，以某温度阈值作为界限，并且温度倾斜度在高温区域大于在低温区域的情况为例进行了说明。然而，本发明并不限于这样的情况。根据温度检测装置1的用途，也有优选温度倾斜度在低温区域大于在高温区域的情况。在该情况下，如上述实施方式中的示例所示，例如，通过适当地设定并选择运算放大器的各电阻值比，并且在接收该输出的多路调制器3内适当地改变比较器周边的连接关系，从而能够使温度倾斜度在低温区域大于在高温区域。

Claims (13)

1.一种温度检测装置，其特征在于，根据从温度传感器接收到的温度信号而输出与该温度信号对应的电信号，

所述温度检测装置以预定的温度阈值来改变温度倾斜度，该温度倾斜度是相对于所述温度信号的变化量的输出的变化量。

2.根据权利要求1所述的温度检测装置，其特征在于，

所述温度检测装置具有多个所述温度阈值。

3.根据权利要求1所述的温度检测装置，其特征在于，具备：

输出运算部，其利用两个以上的不同的温度倾斜度分别运算出相对于所述温度信号的输出；以及

输出选择部，其根据所述温度阈值，选择从所述输出运算部输出的两个以上的输出中的一个输出。

4.根据权利要求3所述的温度检测装置，其特征在于，

所述输出运算部具备多个运算增幅器，各运算增幅器被设定为反馈电阻器与输入电阻器的电阻值的比各不相同，

所述输出选择部具备多路调制器，所述多路调制器接收所述多个运算增幅器的输出，并且根据所述温度阈值而选择一个运算增幅器的输出。

5.根据权利要求4所述的温度检测装置，其特征在于，

所述多路调制器将所述多个运算增幅器的输出相交的点设定为所述温度阈值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的温度检测装置，其特征在于，

在能够由对象物的温度获取到的值限定的温度区域中，以所述温度阈值为基准来规定温度高于所述温度阈值的高温区域和温度低于所述温度阈值的低温区域，所述温度倾斜度在所述高温区域大于在所述低温区域。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的温度检测装置，其特征在于，

在能够由对象物的温度获取到的值限定的温度区域中，以所述温度阈值为基准来规定温度高于所述温度阈值的高温区域和温度低于所述温度阈值的低温区域，所述温度倾斜度在所述低温区域大于在所述高温区域。

8.根据权利要求1所述的温度检测装置，其特征在于，

所述温度传感器由二极管构成，该二极管形成在用于功率转换的功率半导体开关元件的芯片内。

9.根据权利要求1所述的温度检测装置，其特征在于，

所述温度传感器由二极管构成，该二极管形成在驱动用于功率转换的功率半导体开关元件的集成电路内。

10.根据权利要求1所述的温度检测装置，其特征在于，

所述温度传感器由热敏电阻构成，该热敏电阻检测用于功率转换的功率半导体开关元件的温度。

11.一种功率转换装置，其特征在于，具备：

用于功率转换的功率半导体开关元件；以及

温度检测装置，其是权利要求1所述的温度检测装置，检测所述功率半导体开关元件的工作结温。

12.根据权利要求11所述的功率转换装置，其特征在于，

所述温度检测装置根据驱动的负载的工作状况，以所述阈值为界限来改变所述应选择的变化量，

在能够由所述功率半导体开关元件的工作结温获取到的值限定的温度区域中，以所述温度阈值为基准来规定温度高于所述温度阈值的高温区域和温度低于所述温度阈值的低温区域，所述温度倾斜度在所述高温区域大于在所述低温区域。

13.根据权利要求11所述的功率转换装置，其特征在于，

所述温度检测装置根据驱动的负载的工作状况，以所述阈值作为界限来改变所述应选择的变化量，

在能够由所述功率半导体开关元件的工作结温获取到的值限定的温度区域中，以所述温度阈值为基准来规定温度高于所述温度阈值的高温区域和温度低于所述温度阈值的低温区域，所述温度倾斜度在所述低温区域大于在所述高温区域。