JP2000023351A - Switching control device with temperature protection function and power control device for vehicle - Google Patents

Switching control device with temperature protection function and power control device for vehicle

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JP2000023351A
JP2000023351A JP10188553A JP18855398A JP2000023351A JP 2000023351 A JP2000023351 A JP 2000023351A JP 10188553 A JP10188553 A JP 10188553A JP 18855398 A JP18855398 A JP 18855398A JP 2000023351 A JP2000023351 A JP 2000023351A
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temperature
power element
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tcutoff
power
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一朗 大坂
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周幸 岡本
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龍也 吉田
Hiroyuki Saito
博之 斎藤
Mitsuhiko Watabe
光彦 渡部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize both a control operation and a temperature protection function which corresponds to a number of loads by mounting a power element with an over-temperature-breaking means for breaking current supply on the same substrate or an enclosure. SOLUTION: Power elements (MOS-FET) 113-118 with an overtemperature automatic breaking function are mounted on a ceramic substrate 101, and a metal substrate 102 and are arranged in a box (enclosure) 110. Then, a wiring pattern is printed onto a substrate for electrical connection. In this case, power elements for a small current and for a large current are distributed to MOS-FET groups 113 and 114 or the like with overtemperature automatic breaking function and MOS-FET groups 115, 116, 117 or the like, respectively for grouping, and the thermal resistance of each group is changed, thus preventing automatic breaking in a steady load and operating an automatic breaking function in an abnormal current that is set to several times larger with respect to a steady load and hence allowing overtemperature protection to function fully.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ランプ,モータの
オン/オフスイッチ動作を制御する、及び過負荷を検出
して遮断に移行するパワー素子半導体を用いた温度保護
機能付のスイッチ制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switch control device having a temperature protection function using a power element semiconductor for controlling an on / off switch operation of a lamp and a motor and detecting an overload and shifting to a cutoff. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術として一般的なのは負荷に供
給される電流を検出してこれが過度に大きくなったのを
自動的に遮断する方式である。これをMOS−FETに
応用したものとしても特開昭61−261920号号,特開昭62
−11916 号,特開昭62−143450号,特開昭63−87128 号
公報等多くの公知技術が開示されている。これらの公知
技術の概要を図1,図2,図3,図4を用いて説明す
る。図1において1はMOS−FET制御手段、2はス
イッチとなるMOS−FET、3は負荷、4はMOS−
FETに流れる電流あるいはその温度の検出手段、6は
一定値との比較手段、7は遮断回路である。
2. Description of the Related Art As a conventional technique, a general method is to detect a current supplied to a load and automatically cut off an excessive increase in the current. Even if this is applied to a MOS-FET, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-261920 and
A number of known techniques have been disclosed, such as JP-A-11916, JP-A-62-143450, and JP-A-63-87128. The outline of these known techniques will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. FIG. In FIG. 1, 1 is a MOS-FET control means, 2 is a MOS-FET serving as a switch, 3 is a load, and 4 is a MOS-FET.
A means for detecting the current flowing through the FET or its temperature, a means 6 for comparing with a constant value, and a means 7 for a cutoff circuit.

【0003】まず要素2のパワー素子内に負荷3に供給
される過電流を検出する構成要素を付加した場合、定常
電流の何倍から異常な値である一定値と、現状値との比
較を要素6で行い、現状値が超えた場合に遮断回路7に
より遮断動作に移行させる。実際には検出手段5は、流
れる電流で変化する値、例えば抵抗或いはダイオードの
両端の電位差を必要な場合には増幅器等含めて構成す
る。また、一定電圧との比較回路6はコンパレータ等の
電圧比較によって構成することができる。遮断回路は例
えばMOS−FET2のゲート電位をオフ電位にする回
路を付加することで実現できる。これらの電流検出手段
は時として不具合を生ずる。例えば自動車のヘッドラン
プ等の負荷においてはオフ状態から点灯開始に移行する
際の瞬時的な大電流を遮断すると円滑な点灯動作を損な
う。これを図示したのが図3である。図中、縦軸は電
流,温度軸、横軸は時間軸であり、10は電流特性、1
1,12,13は温度特性、14は温度閾値である。通
常ランプ等の点灯時の(ランプに流れる)電流,MOS
−FETの温度は特性10,12のような時間変化を呈
す。即ち、点灯開始時にはランプのフィラメント(図示
していない)温度が低いことから正の温度係数をフィラ
メントはもっているため抵抗値が低い値となっていて、
急激な電流が流れる(特性10),しかしその後フィラ
メント温度が上昇するに従ってフィラメント抵抗値が増
し、電流は急滅に減少する。今、この立ち上がり時の電
流に反応してMOS−FET2を自動的に遮断するよう
にしてしまうと(図示はせず)ランプのフィラメントは
必要な点灯をせず、発熱もしない。このため点灯,遮断
を極短い周期で繰り返す状態に陥る(特性13は温度を
示しているがこれを電流に置換し、繰り返し周波数を高
く、つまり時間軸を短縮した形となる)。ここにおいて
点灯するまで著しい時間を要し、必要なタイミングでの
点灯を阻害する。従って、この定常の使用状態での急激
な電流は必要不可欠である。このため、電流ではなくM
OS−FETのオン抵抗での自己発熱によるチップ温度
をモニタする。上記のように電流は点灯開始時瞬時で急
激に上昇する(特性10)。一方、この時の温度12は
やや遅れて上昇しようとするが、電流に対して鈍い応答
を示し、その後電流が定常値になるに伴い、ほぼ一定値
に落ちつく。このため定常動作は阻害されない。ところ
が負荷であるランプ、或いはモータ等の状態が異常であ
り、短絡状態に近い場合には、電流は継続して非常に大
きな値に保たれるので、MOS−FETの温度上昇も大
きくなる。これを一定値(温度に換算して14値)にて
リミットするようにMOS−FET遮断回路を加える。
ただこの場合、閾値に達することで遮断するのみの構成
では特性13のように閾値14近傍で温度の増減サイク
ルが生ずる。筆者らは先に出願した特願平8−303018 号
公報においてこれらの不具合を回避する技術を、温度保
護機能を付加したスイッチ回路にて開示した。ここで温
度保護機能付スイッチ回路の概要を図2のブロック構成
図、図3の動作説明図によって述べる。
First, when a component for detecting an overcurrent supplied to the load 3 is added to the power element of the element 2, a comparison between a constant value, which is an abnormal value from many times the steady-state current, and a current value is made. This is performed in the element 6, and when the current value is exceeded, the interruption circuit 7 shifts to an interruption operation. Actually, the detecting means 5 is configured to include a value that changes with the flowing current, for example, a resistor or an amplifier if necessary, for example, a potential difference between both ends of the diode. Further, the comparison circuit 6 for comparing with a constant voltage can be configured by comparing the voltage of a comparator or the like. The cutoff circuit can be realized, for example, by adding a circuit for turning off the gate potential of the MOS-FET 2. These current detection means sometimes cause problems. For example, in a load such as a headlamp of an automobile, if a momentary large current is cut off from the off state to the start of lighting, a smooth lighting operation is impaired. This is illustrated in FIG. In the figure, the vertical axis is current, temperature axis, the horizontal axis is time axis, 10 is current characteristic, 1
1, 12, and 13 are temperature characteristics, and 14 is a temperature threshold. Current at the time of lighting of normal lamps (flowing through lamps), MOS
-The temperature of the FET changes over time as shown by the characteristics 10 and 12. That is, at the start of lighting, since the filament (not shown) temperature of the lamp is low, the filament has a positive temperature coefficient, and thus has a low resistance value.
A sharp current flows (Characteristic 10), but thereafter, as the filament temperature increases, the filament resistance increases, and the current rapidly decreases. Now, if the MOS-FET 2 is automatically cut off in response to the current at the time of rising (not shown), the filament of the lamp does not emit necessary light and does not generate heat. For this reason, the state of turning on and off is repeated in a very short cycle (characteristic 13 indicates temperature, but this is replaced with current, and the repetition frequency is increased, that is, the time axis is shortened). Here, a remarkable time is required until lighting is performed, and lighting at a required timing is hindered. Therefore, a sudden current in this steady state of use is indispensable. Therefore, instead of current, M
The chip temperature due to self-heating at the on-resistance of the OS-FET is monitored. As described above, the current sharply rises instantaneously at the start of lighting (characteristic 10). On the other hand, the temperature 12 at this time tends to rise with a slight delay, but shows a dull response to the current, and thereafter falls to a substantially constant value as the current becomes a steady value. Therefore, steady operation is not hindered. However, when the state of the lamp or motor, which is a load, is abnormal and is close to a short-circuit state, the current is kept at a very large value continuously, and the temperature rise of the MOS-FET also increases. A MOS-FET cutoff circuit is added so as to limit this to a fixed value (14 values converted into temperature).
However, in this case, in a configuration in which the cutoff is performed only when the threshold value is reached, a temperature increase / decrease cycle occurs near the threshold value 14 as shown in a characteristic 13. The present inventors have disclosed in Japanese Patent Application No. 8-303018 previously filed a technique for avoiding these problems by using a switch circuit having a temperature protection function. Here, the outline of the switch circuit with the temperature protection function will be described with reference to the block diagram of FIG. 2 and the operation explanatory diagram of FIG.

【0004】図2において5は温度検出手段、6は一定
値との比較回路、8は遮断保持回路、7は遮断回路であ
る。ここで遮断保持回路はMOS−FET制御手段のオ
フ動作にてリセットされ、比較比路6の出力によってセ
ットされる。ここで温度異常により、温度が一定値に対
し大きくなると比較回路6が遮断保持回路8を動作させ
遮断回路7によりMOS−FET2を自動的且つ強制的
に遮断せしめる。これはMOS−FET制御手段1がオ
ン信号を継続していても強制的になされる。更に遮断保
持動作はMOS−FET制御出力が次にオフとなる時点
まで継続されるので、前記した温度の増減サイクルは回
避される。こうして特性11のように温度が一定値14
に達した後、冷却方向に制御せしめられ、異常高温によ
るMOS−FET等の素子破壊,電流供給路の発熱,発
火が阻止される。以上のように、負荷の短絡や定常負荷
の瞬時電流を許容し、更に異常な短絡事故時には自動的
に遮断するような動作が特願平8−303018 号公報開示の
技術により具現される。
In FIG. 2, 5 is a temperature detecting means, 6 is a comparison circuit for comparing with a constant value, 8 is a cutoff holding circuit, and 7 is a cutoff circuit. Here, the cutoff holding circuit is reset by the off operation of the MOS-FET control means, and is set by the output of the comparison ratio path 6. Here, when the temperature becomes higher than a certain value due to a temperature abnormality, the comparison circuit 6 operates the cutoff holding circuit 8 and the cutoff circuit 7 automatically and forcibly cuts off the MOS-FET 2. This is forcibly performed even if the MOS-FET control means 1 continues the ON signal. Further, the cutoff holding operation is continued until the next time the MOS-FET control output is turned off, so that the above-mentioned temperature increase / decrease cycle is avoided. Thus, as shown in the characteristic 11, the temperature becomes a constant value 14
Is reached, control is performed in the cooling direction, and destruction of elements such as MOS-FETs due to abnormally high temperatures, heat generation and ignition of the current supply path are prevented. As described above, the operation disclosed in Japanese Patent Application No. 8-303018 is realized in which an instantaneous current of a load short-circuit or a steady load is allowed, and furthermore, the operation is automatically cut off in the event of an abnormal short-circuit.

【0005】更に筆者らはこれらの遮断素子によって車
両の負荷を通信ラインの信号をもとに制御する装置技術
をWO96/26570号公報に開示した。これら公知
技術により車両中の各負荷を通信ラインを用いて制御す
る事、及び短絡事故等では自動的に遮断する装置を実現
することが可能となる。
Further, the present inventors have disclosed in WO96 / 26570 an apparatus technology for controlling the load of a vehicle based on signals on a communication line using these interrupting elements. According to these known techniques, it is possible to control each load in a vehicle using a communication line, and to realize a device that automatically shuts off in the event of a short circuit or the like.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが筆者らはこれ
ら技術によっても回避できない更なる問題に直面した。
それはこれら温度保護機能付スイッチ装置を車両の数カ
所の匡体上に複数負荷分まとめて設置し、スイッチに電
流を流すことで発生する熱を放熱する場合等に生ずる。
However, the present inventors have encountered further problems which cannot be avoided by these techniques.
This occurs when these switch devices with a temperature protection function are collectively installed on several housings of a vehicle for a plurality of loads, and heat generated by flowing current through the switches is radiated.

【0007】発熱の危険性を温度監視によって回避する
電力素子を多数同一基板上に実装する場合、発熱素子同
士が熱的に絶縁されていないため、温度保護回路によっ
て遮断する制御が不可能となる場合がある。また、従来
の多数の負荷を制御する温度保護機能付MOS−FET
の制御回路を同一基板上に配置設計する発想がなかった
ため、このような問題点が明らかにならなかった。
When a large number of power elements for avoiding the danger of heat generation by temperature monitoring are mounted on the same substrate, the heat protection elements are not thermally insulated from each other. There are cases. A conventional MOS-FET with a temperature protection function for controlling a large number of loads.
Such a problem was not clarified because there was no idea of arranging and designing the control circuit on the same substrate.

【0008】本発明の目的は、多数の負荷に対応した制
御動作と温度保護機能とを両立させつつ、簡単な回路構
成で安価に実現できる改善された温度保護機能付スイッ
チ制御装置に関する。
An object of the present invention is to provide an improved switch control device with a temperature protection function which can be realized at a low cost with a simple circuit configuration while achieving both a control operation corresponding to a large number of loads and a temperature protection function.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では所定の温度以上では電流供給を遮断する過
温度遮断手段を持つ電力素子を同一基板もしくは匡体に
取付けると共に、この基板もしくは匡体に熱伝達可能に
放熱部材を設けた。
According to the present invention, a power element having over-temperature interrupting means for interrupting a current supply at a predetermined temperature or higher is mounted on the same substrate or housing. A heat dissipating member was provided in the housing to allow heat transfer.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】例えば大電流I0を定常電流とす
るスイッチ制御回路C0と比較的小電流I1を定常電流
とするスイッチ制御回路C1とを同一匡体上に設置する
ような場合を図5のように想定する。以下、本発明の原
理を図5,図6,図7を用いて定性的に述べる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION For example, FIG. 5 shows a case where a switch control circuit C0 using a large current I0 as a steady current and a switch control circuit C1 using a relatively small current I1 as a steady current are installed on the same housing. Assume as follows. Hereinafter, the principle of the present invention will be qualitatively described with reference to FIGS.

【0011】図5において33,33′はランプ,モー
タ等の負荷,32,32′はMOS−FET,35,3
5′はMOS−FETの温度検出手段、36,36′は
温度/電圧変換器、37,37′は(一定値との)比較
回路、38,38′はMOS−FET32,32′の電
流監視手段としての遮断手段、31はMOS−FETの
制御手段、40は内部に各構成ブロックを内蔵する匡
体、41は匡体に取り付けられた放熱フィン、46は他
ブロックとの通信ライン、45は他ブロックとの通信手
段である。また、このブロックを多数(3個)接続した
例を図6に示す。図中、要素50から55は負荷、61
から63は通信手段、71から73は放熱フィン、60
は通信ライン、57から59は各ブロックの匡体であ
る。ここで例えば負荷33の定常的に必要な電流は比較
的大きく、負荷33′の同様な電流は比較的小さいもの
とする。この場合の温度検出手段35,35′で検出さ
れる温度の模様を図示したものを図7に示す。図中、8
0は負荷33の電流、81はMOS−FET32に内蔵
されたチップの温度、82は負荷33′の電流、83は
MOS−FET32′に内蔵されたチップの温度、8
4,85は電流,温度特性図である。
In FIG. 5, reference numerals 33 and 33 'denote loads such as lamps and motors; 32 and 32' denote MOS-FETs;
5 'is a MOS-FET temperature detecting means, 36 and 36' are temperature / voltage converters, 37 and 37 'are comparison circuits (to a fixed value), and 38 and 38' are current monitoring of MOS-FETs 32 and 32 '. Blocking means as means, 31 is a MOS-FET control means, 40 is a housing containing each component block therein, 41 is a radiating fin mounted on the housing, 46 is a communication line with another block, and 45 is a communication line with other blocks. Communication means with other blocks. FIG. 6 shows an example in which many (three) blocks are connected. In the figure, elements 50 to 55 are load, 61
To 63 are communication means, 71 to 73 are radiation fins, 60
Is a communication line, and 57 to 59 are housings of each block. Here, for example, it is assumed that the steady current required of the load 33 is relatively large and the similar current of the load 33 'is relatively small. FIG. 7 shows a pattern of the temperature detected by the temperature detecting means 35, 35 'in this case. In the figure, 8
0 is the current of the load 33, 81 is the temperature of the chip built in the MOS-FET 32, 82 is the current of the load 33 ', 83 is the temperature of the chip built in the MOS-FET 32', 8
4 and 85 are current and temperature characteristic diagrams.

【0012】通常電流Iが流れることによりMOS−F
ET(オン時の抵抗R)で消費される電力(損失)はI
×I×Rのため電流値に見合ったサイズのMOS−FE
Tを選択使用するのは理想だが、MOS−FETの品揃
えや設計の利便性から同一パッケージ品を共通して使用
する場合が極めて多い。この場合、放熱効果は各MOS
−FETのチップに対してほぼ同様となるが、発熱量は
消費電流の2乗に比例して大きくなるため大きな定常電
流の負荷の給電,遮断が小さい定常電流のチップの温度
に過大な影響を及ぼす結果となる。この時、小電流の負
荷のオン/オフは温度変化に殆ど影響しない。
Normally, when the current I flows, the MOS-F
The power (loss) consumed by ET (resistance R at the time of ON) is I
MOS-FE of size appropriate for current value due to × I × R
It is ideal to select and use T, but it is extremely common to use the same package product in common from the lineup of MOS-FETs and the convenience of design. In this case, the heat radiation effect is
-Similar to the FET chip, but the amount of heat generation increases in proportion to the square of the current consumption. Results. At this time, ON / OFF of the small current load hardly affects the temperature change.

【0013】例えば図7の負荷電流80に対する温度変
化81に対して、負荷電流82に対した温度83の変化
は電流異常84が生じても温度カーブ85に示すように
大きな温度変化となって現れない。これは放熱フィン4
1の放熱効果が大きく、定常電流の大きな負荷の放熱に
関しては効果的だが、元々小さな定常電流の負荷の制御
MOS−FETに対しては異常な電流が流れても、自動
的に感熱遮断動作が生ずるための温度変化を吸収するこ
とを示す。つまり、異常電流が負荷に流れることを阻止
するため、チップの温度を監視して自動的に遮断する温
度保護機能を個々のMOS−FETに設けておいても、
定常状態での電流が比較的小さいスイッチを行っている
MOS−FET側は、異常として検出されるチップ温度
まで上昇しないこととなる。結果的に負荷には定常値を
遥かに超える異常電流が印加され、負荷の異常発熱,溶
断破壊等を、或いは負荷への配線の異常発熱,発煙等を
引き起こす。これを回避するために全体の放熱効果を悪
くしてしまうと大電流の負荷の制御用MOS−FETの
温度が常に高くなり、自動遮断機能がちょっとした負荷
勿動で動作することとなる。結果的に大電流定常負荷が
駆動出来ない等の不具合となる。これは多数の負荷の制
御回路をそれぞれ纏めて図6のようにモジュール上に配
置した場合にもそのモジュール単位で発生する。
For example, in contrast to a temperature change 81 with respect to the load current 80 in FIG. 7, a change in the temperature 83 with respect to the load current 82 appears as a large temperature change as shown in a temperature curve 85 even if a current abnormality 84 occurs. Absent. This is the radiation fin 4
1 has a large heat dissipation effect and is effective for heat dissipation of a load with a large steady current. However, even if an abnormal current flows to a control MOS-FET with a load of a small steady current, the thermal cutoff operation is automatically performed. Shows absorbing temperature changes to occur. That is, in order to prevent an abnormal current from flowing to the load, even if a temperature protection function of monitoring the temperature of the chip and automatically shutting off the chip is provided in each MOS-FET,
On the MOS-FET side where a switch in which the current in the steady state is relatively small does not rise to the chip temperature detected as abnormal. As a result, an abnormal current far exceeding the steady value is applied to the load, which causes abnormal heat generation of the load, fusing and destruction, or abnormal heat generation of wiring to the load, smoking, and the like. If the overall heat radiation effect is degraded in order to avoid this, the temperature of the control MOS-FET for a large-current load will always increase, and the automatic cutoff function will operate with a slight load. As a result, problems such as the inability to drive a large current steady load can occur. This also occurs for each module even when a large number of load control circuits are collectively arranged on a module as shown in FIG.

【0014】以上を定量的に図8,表1によって示す。The above is quantitatively shown in FIG.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】今、モジュール匡体41上に2つの負荷の
オン/オフを制御するMOS−FETのチップを配置
し、周囲温度Ta=20℃の雰囲気の中に置き、大電流
制御用MOS−FET32のチップを90、小電流制御
用MOS−FET32′のチップを91、それぞれの消
費電力をW1,W2、温度をT1,T2とする。また簡
略化のため2つのチップは近接して配置し、それぞれの
パッケージと周辺基板間の熱抵抗92,93はRtcp=
0.5℃/Wで共通とする。更に両パッケージ周辺温度
をTpとし、これと、匡体放熱フィン41外部との熱抵
抗をRtpa=7℃/W とする。これらを表1にまとめ
る。尚、熱抵抗は素子の名称ではなく、熱を解析する場
合に熱の伝え易さを量的に示したものである。さて消費
電力Wと、熱抵抗R,温度上昇ΔTとの間にはΔT=W
×Rなる関係があるので、例えばW1=10W,W2=
1Wの場合、 Tp=Ta+Rtpa×(W1+W2)=97℃ T1=Tp+Rcp×W1=102℃ T2=Tp+Rcp×W2=97.5℃ となる。同様にして定常電流の時と、異常(定常時の3
倍)電流の時のチップ温度等を表にすると表2のように
なる。尚、図中*1マークを付加したのはT1により大
電流用チップ90が自動遮断しないと仮定しての計算値
であり、実際には大電流制御MOS−FET90側の電
流監視手段としての遮断回路38が先行して遮断動作さ
れるため僅かの温度上昇に留まると考えられる。本例で
問題なのは*2,*3における温度であり、小電流負荷
側の電流が3倍(電力で9倍)という異常値でありなが
ら、チップ温度が上昇しないために自動遮断機能が動作
しないことである。自動遮断回路の動作する温度を18
0℃とすれば特に*3では全くチップ温度上昇分が不足
している。180℃となる電流値をW1=0の条件で解
くと電流比で4.6 、電力比で22となり、漏れ電流が
配線上に継続して流れていても自動遮断することが出来
ず、細い配線使用時には異常発熱,発煙等を生ずる。
Now, a MOS-FET chip for controlling on / off of two loads is disposed on the module housing 41, and is placed in an atmosphere at an ambient temperature Ta = 20 ° C. Is 90, the chip of the small current control MOS-FET 32 'is 91, the power consumption is W1, W2, and the temperature is T1, T2. For the sake of simplicity, the two chips are arranged close to each other, and the thermal resistance 92, 93 between each package and the peripheral substrate is Rtcp =
0.5 ° C / W is common. Further, the ambient temperature of both packages is set to Tp, and the thermal resistance between the package and the outside of the housing radiation fin 41 is set to Rtpa = 7 ° C./W. These are summarized in Table 1. Note that the thermal resistance is not a name of the element but a quantitative value indicating the ease of conducting heat when analyzing heat. Now, ΔT = W between the power consumption W, the thermal resistance R, and the temperature rise ΔT.
× R, for example, W1 = 10W, W2 =
In the case of 1 W, Tp = Ta + Rtpa × (W1 + W2) = 97 ° C. T1 = Tp + Rcp × W1 = 102 ° C. T2 = Tp + Rcp × W2 = 97.5 ° C. Similarly, when there is a steady current and when there is an abnormality (3
Table 2 shows the chip temperature and the like at the time of the current. Note that the * 1 mark in the figure is a calculated value assuming that the large current chip 90 does not automatically shut off at T1. Actually, the interruption as a current monitoring means on the side of the large current control MOS-FET 90 is performed. It is considered that the temperature is slightly increased because the circuit 38 is shut down in advance. The problem in this example is the temperature at * 2 and * 3. Although the current on the small current load side is an abnormal value of 3 times (9 times the power), the automatic cutoff function does not operate because the chip temperature does not rise. That is. Set the temperature at which the automatic shutoff circuit operates to 18
If the temperature is set to 0 ° C., the rise in chip temperature is particularly insufficient at * 3. When the current value of 180 ° C. is solved under the condition of W1 = 0, the current ratio is 4.6 and the power ratio is 22. Even if the leakage current continues to flow on the wiring, it cannot be automatically cut off and is thin. When wiring is used, it generates abnormal heat and smoke.

【0017】本発明者等は更にこの点に改良を加えた。The present inventors have further improved this point.

【0018】以下、更に改良された実施例を図9のブロ
ック図を用いて説明をする。図9において要素100は
熱抵抗Rtbu(℃/W)を有する部材であり、他の要素は
図8と同様である。さて、従来比較的小電流の例の電流
(或いは消費電力)の変化が放熱の良さの為にチップ温
度の上昇に反映されなかったことを考慮して、比較的小
電流の負荷電流変化に対するチップ温度変化を大きくす
る工夫をすることが発想される。先ず本実施例の各要素
の値を表1と同一とすると、定常時の電力と熱抵抗の関
係を以下の関係となるような部材100を挿入すること
を考える。
Hereinafter, a further improved embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. In FIG. 9, an element 100 is a member having a thermal resistance Rtbu (° C./W), and other elements are the same as those in FIG. Now, taking into consideration that the change in current (or power consumption) in the case of the comparatively small current has not been reflected in the rise in chip temperature due to the good heat dissipation, the chip with respect to the change in load current with a relatively small current has been considered. It is conceived to take measures to increase the temperature change. First, assuming that the values of the respective elements in the present embodiment are the same as those in Table 1, it is considered that a member 100 is inserted so that the relationship between the power and the thermal resistance in the steady state has the following relationship.

【0019】 ΔT=W1×Rtcp=W2×(Rtcp+Rtbu) …(1) つまり、大電流用のチップ〜パッケージ表面までの温度
差 =小電流用のチップ〜パッケージ表面の温度差+パッケ
ージ表面〜挿入部材での温度差 =消費電力×(パッケージの熱抵抗+挿入部材の熱抵
抗)とする。
ΔT = W1 × Rtcp = W2 × (Rtcp + Rtbu) (1) That is, the temperature difference between the large current chip and the package surface = the temperature difference between the small current chip and the package surface + the package surface and the insertion member Temperature difference = power consumption × (heat resistance of package + heat resistance of insertion member).

【0020】ここでW1=10W,W2=1W,Rtcp
=0.5℃/Wを代入することで、Rtbu=4.5℃/W
を得る。つまり、熱抵抗が4.5℃/W となるような部
材を挿入する。この条件で表2に対応する各種を計算す
ると表3のようになる。
Here, W1 = 10W, W2 = 1W, Rtcp
= 0.5 ° C / W, Rtbu = 4.5 ° C / W
Get. That is, a member having a thermal resistance of 4.5 ° C./W is inserted. Table 3 shows various calculations corresponding to Table 2 under these conditions.

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】[0022]

【表3】 [Table 3]

【0023】表中*4,*6で示した部分は前記したと
同様、実施には仮想的な値である。本表の*5の部分に
明らかなように、小電力制御用MOS−FETチップ9
1に流れる異常電流の影響がT2の温度上昇となって現
れており、180℃で自動遮断する所望動作に近く改善
されていることが見て取れる。*7の部分については改
善効果はあるが、やはり、180℃の自動遮断温度には
達していない。180℃に達する消費電力Wyを下式で
逆算すると、 ΔT=(180−Ta)℃ =(Rtcp+Rtbu+Rtpa)×Wy Wy=13W つまり、電流比ではその平方根である3.7 倍程度とな
り、前記例の4.6 倍より改善、つまり、検出できる異
常電流の閾値が減少している。これらを理論式で求める
方法は後に詳しく述べる。本実施例では自動遮断動作を
起こす閾値となる温度を180℃程度と仮定している。
この値はシリコンを素材とする半導体デバイスでのその
保護のためほぼ共通して使用される閾値である。本実施
例では定常的に負荷に供給する電力の比を大電流用と小
電流用とで10対1、即ち電流では約3倍程度とした。
この比を大きく取るには部材100の熱抵抗を大きく、
比を小さくするには熱抵抗を小さくすれば良い。
The portions indicated by * 4 and * 6 in the table are virtual values for the implementation, as described above. As is clear from * 5 in this table, the low power control MOS-FET chip 9
It can be seen that the effect of the abnormal current flowing through 1 appears as an increase in the temperature of T2, which is close to the desired operation of automatically shutting off at 180 ° C. * 7 has an improvement effect, but still does not reach the automatic shutoff temperature of 180 ° C. When the power consumption Wy reaching 180 ° C. is calculated in the following formula, ΔT = (180−Ta) ° C. = (Rtcp + Rtbu + Rtpa) × Wy Wy = 13 W In other words, the current ratio is about 3.7 times, which is the square root of the current ratio. The improvement is 4.6 times, that is, the threshold value of the abnormal current that can be detected is reduced. The method of obtaining these by the theoretical formula will be described later in detail. In the present embodiment, it is assumed that the temperature serving as a threshold value for causing the automatic shutoff operation is about 180 ° C.
This value is a threshold value that is almost commonly used for protection in a semiconductor device made of silicon. In this embodiment, the ratio of the power constantly supplied to the load is set to 10: 1 for the large current and the small current, that is, about three times the current.
In order to increase this ratio, the thermal resistance of the member 100 is increased,
To reduce the ratio, the thermal resistance may be reduced.

【0024】さて本発明の具体的実施例を図10に示
す。図中101はセラミック基板、102は金属基板、
113から118は過温度自動遮断機能付のMOS−F
ET、110は箱(匡体)である。勿論、要素101の
材質はセラミックに限らず、適度な熱抵抗を有するもの
であれば良い。基板上には配線パターンをプリントする
等して電気的に結合する。MOS−FET113から1
18はパッケージ品として図示したがモールドしていな
いベアチップ品でも良い。ここで負荷のタイプにより例
えばヘッドランプ,フォグランプ等定常電流の大きな負
荷の制御用の過温度保護機能付MOS−FET群と、室
内ランプ,ワイパー制御関連の比較的小さい負荷電流制
御用の過温度保護機能付MOS−FET群とをグループ
分けし、例えば図10の113,114等には小電流用
途を、図10の115,116,117等には大電流用
途を振り分ける。グループ化してそれぞれのグループの
熱抵抗を変えるにも種々の方法があるが、以下に実施例
をいくつか開示する。
FIG. 10 shows a specific embodiment of the present invention. In the figure, 101 is a ceramic substrate, 102 is a metal substrate,
113 to 118 are MOS-F with automatic over-temperature shut-off function
ET, 110 is a box (case). Of course, the material of the element 101 is not limited to ceramic, but may be any material having an appropriate thermal resistance. A wiring pattern is printed on the substrate and electrically connected. MOS-FET 113 to 1
Although 18 is shown as a package product, it may be a bare chip product that is not molded. Here, depending on the type of load, for example, a MOS-FET group with an over-temperature protection function for controlling a load having a large steady current such as a headlamp or a fog lamp, and an over-temperature protection for a relatively small load current control related to an interior lamp and a wiper control. The group of MOS-FETs with functions is divided into groups, and for example, small-current applications are assigned to 113 and 114 in FIG. 10 and large-current applications are assigned to 115, 116 and 117 in FIG. There are various ways to change the thermal resistance of each group by grouping, and some embodiments will be disclosed below.

【0025】図11は本発明の他の実施例の断面図であ
る。図中111は熱抵抗の大きな材質でできた基板、1
02は金属(アルミニウム等熱伝導性の良いもの)で出
来た基板である。このように部分的に放熱素材を変える
ことが先ず考えられる。
FIG. 11 is a sectional view of another embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 111 denotes a substrate made of a material having a large thermal resistance, 1
Reference numeral 02 denotes a substrate made of a metal (a material having good thermal conductivity such as aluminum). It is first conceivable to partially change the heat radiation material in this way.

【0026】図12は更に他の実施例の断面図である。
図中120,121は放熱フィンである。このように熱
抵抗を増したいグループのフィン密度を粗に、熱抵抗を
減少させたいグループのフィン密度を密にして放熱する
ことにより、大電流用MOS−FETの実装部分の放熱
を良くすることが考えられる。
FIG. 12 is a sectional view of still another embodiment.
In the figure, 120 and 121 are radiation fins. By dissipating heat by increasing the fin density of the group whose thermal resistance is to be increased and increasing the fin density of the group whose thermal resistance is to be decreased, the heat radiation of the mounting portion of the large current MOS-FET is improved. Can be considered.

【0027】図13はグループ別に全く別の匡体、或い
は箱に実装する例である。熱抵抗を減らしたいグループ
の基板は熱伝導の良い金属と使用、放熱フィンを付加す
る等の処理をする。
FIG. 13 shows an example of mounting in a completely different housing or box for each group. Substrates of the group whose thermal resistance is desired to be reduced are treated with metal having good heat conductivity, use of heat radiating fins, and the like.

【0028】図14はグループ毎に基板の材質を変え更
に個々の過温度保護付MOS−FETの放熱面積を変え
た例である。素子をまばらに配置したグループは放熱が
良く、近接して並べたものは放熱が悪いことを利用した
ものである。
FIG. 14 shows an example in which the material of the substrate is changed for each group and the heat radiation area of each MOS-FET with overtemperature protection is changed. The group in which the elements are sparsely arranged has good heat radiation, and the group in which the elements are closely arranged utilizes poor heat radiation.

【0029】さてこれら複数の制御MOS−FETをグ
ループ化した実施例の放熱の様子を更に定量化したブロ
ック図を図15に示す。本実施例では大電流制御用,小
電流制御用にそれぞれ2つずつ配置する場合の手法を開
示する。勿論本実施例に使用するMOS−FETも過温
度保護機能が前提となっているが簡単化のために図中の
ブロックは自動遮断回路(過温度保護)にて代表させ
た。図中33−a〜33−dは負荷であり、33−a,
33−bは比較的大きな定常電流を必要とするもの、3
3−c,33−dは比較的小さな定常電流のものであ
る。また32−a,32−bは過温度保護機能(自動遮
断回路)付MOS−FET、90−a〜90−dはMO
S−FET内のチップ、92−a〜92−dはチップ〜
バッケージ表面までの熱抵抗を図式的に示したもの、1
30−a〜130−dはパッケージ内の自動遮断回路、
140,141は比較的小さな定常電流の負荷に挿入す
る部材の熱抵抗,94は放熱フィン41から基板までの
熱抵抗、150〜152はある温度のポイントであり、
他の要素は前出の例と同一番号にて示してある。
FIG. 15 is a block diagram further quantifying the heat radiation of the embodiment in which the plurality of control MOS-FETs are grouped. In the present embodiment, a method of disposing two each for large current control and small current control is disclosed. Of course, the MOS-FET used in this embodiment is also premised on the over-temperature protection function, but for simplicity, the blocks in the figure are represented by an automatic shut-off circuit (over-temperature protection). In the figure, 33-a to 33-d are loads,
33-b requires a relatively large steady-state current,
3-c and 33-d are those of a relatively small steady current. 32-a and 32-b are MOS-FETs with an over-temperature protection function (automatic shut-off circuit), and 90-a to 90-d are MO-FETs.
Chips in S-FET, 92-a to 92-d are chips
Schematic representation of the thermal resistance to the package surface, 1
30-a to 130-d are automatic shutoff circuits in the package,
140 and 141 are the thermal resistances of the members inserted into the load of a relatively small steady current, 94 is the thermal resistance from the radiation fin 41 to the substrate, and 150 to 152 are points at a certain temperature.
Other elements are indicated by the same numbers as in the previous example.

【0030】さて、図15の実施例では外部の環境温度
Taを20℃とし、90−a〜90−dの各チップの消
費電力をW11,W12,W21,W22(各ワット表
示)、各温度をT11,T12,T21,T22と表現
すると、熱的関係は図16に示される。ここで各MOS
−FET(32−a〜32−d)の熱抵抗をRtcp(共
通)とし、またW11,W12の消費電力をほぼ等しく
(W1)、更にW21,W22の消費電力をほぼ等しく
(W2)し、更に挿入部材の熱抵抗を共通Rtbuで設計
すると、チップ〜基板(温度Tp)までの関係式は 大電力チップ〜ポイント150までの温度差 =W11×Rtcp=W12×Rtcp =W1×Rtcp =小電力チップ〜ポイント151までの温度差+ポイン
ト151〜ポイント150間での温度差 =W21×(Rtcp+Rtbu) =W22×(Rtcp+Rtbu) =W2×(Rtcp+Rtbu) 従って、Rtbu=(Rtcp/2)×(W1/W2−1)、Rtc
p=0.5℃/W,W1=10W,W2=1Wとすると上
記式より、Rtbu=4.5℃/W となる。図9の例では
Rtbu=4.5℃/Wであるから、部材の熱抵抗は等しく
て良い。又、図16の例ではポイント150〜ポイント
152までの関係式は以下のようになる。即ち小電流チ
ップ1個の電流が3倍(9W)になった場合(例えばW
21=9W,W11=W12=W22=0の場合)に1
80℃となるようにすることを考え、 W21×(Rtcp+Rtbu+Rtpa)=(180−20)℃ Rtcp=0.5℃/W,Rtbu=4.5℃/Wを代入し、 Rtpa=13(℃/W) を得る。この場合、問題はW11=W12=10W、又
W21=W22=1Wなる定常電流時にこれらが温度上
昇で自動遮断しないか、どうかである。この場合、温度
差TaからW11のチップまでの温度差ΔTdは ΔTd=(W11+W12+W21+W22)×Rtpa+
Rtcp×W11=291(℃) となって、180℃以下と言う条件を満足しない。従っ
て、自動遮断する閾値の電流(消費電力)をより、大き
い値でも許容するよう、配線の太さを太く設計したり、
Rtpa を大電流用と小電流用とで独立となるように(図
13の実施例のように別匡体にしたり、図11,図12
のように別基板,独立放熱にする等)工夫する。例えば
大電流用と小電流用とで別個の熱抵抗値Rtpa1,Rtpa
2を有するように図17の実施例で考えて見る。この場
合、Rtcp=0.5℃/W,Rtbu=4.5℃/W とし
て、Rtpa1=1.3℃程度とすれば3倍の異常電流で自
動遮断するように出来る。なぜなら、W11=90W,
W12=0Wである時の温度差が、 ΔTd1=90×(0.5+1.3)=162(℃) チップ温度は180℃程度となることが予想されるから
である。一方、比較的小電流の負荷に関しては、Rtpa
2=13程度とする。上と同様に、W21=9W,W2
2=0Wである時のチップからTaまでの温度差Td2
は ΔTd2=9×(0.5+4.5+1.3)=162(℃) となり、チップ温度は上記と同様180℃程度となる。
以上で述べた図17の温度関係となる実施例のブロック
図を図18、その温度データ表を表4に示す。
In the embodiment shown in FIG. 15, the external environmental temperature Ta is set to 20 ° C., and the power consumption of each of the chips 90-a to 90-d is represented by W11, W12, W21, W22 (indicated in watts). Are expressed as T11, T12, T21, and T22, the thermal relationship is shown in FIG. Where each MOS
-The thermal resistance of the FETs (32-a to 32-d) is Rtcp (common), the power consumption of W11 and W12 is substantially equal (W1), and the power consumption of W21 and W22 is substantially equal (W2). Further, if the thermal resistance of the insertion member is designed with the common Rtbu, the relational expression from the chip to the substrate (temperature Tp) is as follows: the temperature difference from the high power chip to the point 150 = W11 × Rtcp = W12 × Rtcp = W1 × Rtcp = low power Temperature difference from tip to point 151 + temperature difference between points 151 to 150 = W21 × (Rtcp + Rtbu) = W22 × (Rtcp + Rtbu) = W2 × (Rtcp + Rtbu) Therefore, Rtbu = (Rtcp / 2) × (W1 / W2-1), Rtc
Assuming that p = 0.5 ° C./W, W1 = 10 W, and W2 = 1 W, Rtbu = 4.5 ° C./W from the above equation. In the example of FIG. 9, since Rtbu = 4.5 ° C./W, the thermal resistance of the members may be equal. In the example of FIG. 16, the relational expression from point 150 to point 152 is as follows. That is, when the current of one small current chip is tripled (9 W) (for example, W
21 = 9W, W11 = W12 = W22 = 0)
Considering that the temperature should be 80 ° C., W21 × (Rtcp + Rtbu + Rtpa) = (180−20) ° C. Substituting Rtcp = 0.5 ° C./W, Rtbu = 4.5 ° C./W, and Rtpa = 13 (° C. / W) In this case, the problem is whether or not these will not automatically shut off due to temperature rise at the time of a steady current of W11 = W12 = 10W and W21 = W22 = 1W. In this case, the temperature difference ΔTd from the temperature difference Ta to the chip of W11 is ΔTd = (W11 + W12 + W21 + W22) × Rtpa +
Rtcp × W11 = 291 (° C.), which does not satisfy the condition of 180 ° C. or less. Therefore, the thickness of the wiring is designed to be large so as to allow a larger current (power consumption) of the threshold value for automatic cutoff,
Rtpa is made independent for the large current and the small current (a separate housing as in the embodiment of FIG.
Use a separate board, independent heat radiation, etc.). For example, different thermal resistance values Rtpa1 and Rtpa for large current and small current
Consider the embodiment of FIG. 17 as having two. In this case, if Rtcp = 0.5 ° C./W, Rtbu = 4.5 ° C./W, and Rtpa1 = about 1.3 ° C., it is possible to automatically shut off at three times the abnormal current. Because W11 = 90W,
This is because the temperature difference when W12 = 0 W is: ΔTd1 = 90 × (0.5 + 1.3) = 162 (° C.) The chip temperature is expected to be about 180 ° C. On the other hand, for a load with a relatively small current, Rtpa
It is assumed that 2 = 13. As above, W21 = 9W, W2
Temperature difference Td2 from chip to Ta when 2 = 0W
Is ΔTd2 = 9 × (0.5 + 4.5 + 1.3) = 162 (° C.), and the chip temperature is about 180 ° C. as described above.
FIG. 18 is a block diagram of the embodiment having the temperature relationship shown in FIG. 17 described above, and Table 4 shows its temperature data table.

【0031】[0031]

【表4】 [Table 4]

【0032】図18中、170,171は匡体〜パッケ
ージ周辺までの熱抵抗を模式的に示したもの、172は
比較的大電流の負荷を制御する部分の匡体(及び基
板)、173は比較的小電流の負荷を制御する部分の匡
体(及び基板)である。172,173は断熱部品で連結
され、同一の箱を構成する2つのパートであっても良
い。さて表4にはこの実施例での大電流用負荷の定常値
10W、この3倍の電流を異常値として90Wの電力消
費をした場合をマトリックス的に示した。*1,*3,
*5,*2,*4,*6の部分にても90Wなる異常電
力消費のMOS−FETのみ180℃の遮断閾値を超え
た温度となることが示される。また、比較的大電力用M
OS−FETのチップ温度を示す*1,*3,*5の部
分は小電力用MOS−FETの温度状態と等価な*2,
*4,*6の状態となる。さて、本実施例では比較的小
電力と比較的大電力との双方の負荷の数を2で等しくし
たが、これは任意で良い。また、負荷の大きさでのグル
ープ分けとして2グループの場合を例示したがこれも同
様である。
In FIG. 18, 170 and 171 schematically show the thermal resistance from the housing to the periphery of the package, 172 is a housing (and substrate) for controlling a relatively large current load, and 173 is This is the housing (and substrate) of the part that controls the load with relatively small current. 172 and 173 may be two parts that are connected by a heat insulating part and constitute the same box. Table 4 shows a matrix of a case where a constant current of a large current load of 10 W in this embodiment is used, and a power consumption of 90 W is set as an abnormal value with a current three times as large as this. * 1, * 3
It is also shown that even in the portions of * 5, * 2, * 4, and * 6, only the MOS-FET with the abnormal power consumption of 90 W has a temperature exceeding the shutdown threshold of 180 ° C. Also, M for relatively large power
* 1, * 3, and * 5, which indicate the chip temperature of the OS-FET, are * 2 equivalent to the temperature state of the low-power MOS-FET.
The states of * 4 and * 6 are obtained. In the present embodiment, the number of loads for both relatively low power and relatively high power is equal to 2, but this may be arbitrary. Further, the case of two groups has been exemplified as the grouping according to the magnitude of the load, but the same applies to this case.

【0033】以下これら負荷の数,グループの数を任意
とした他の実施例を図19のブロック図で説明する。図
中、200は匡体、201は匡体〜パッケージ周辺基板
までの熱抵抗、203−a〜203−mはパッケージと
基板間に挿入する部材であり、これらの熱抵抗はRtbu
1〜Rtbumで示した。210−a〜210−mは駆動
する負荷(m個)であり、同一の値であることが望まし
いが、多少の違いは前記部材(熱抵抗Rtbu1〜Rtbu
m)の値を適宜選ぶことで対処できる。WN1〜WNm
はチップの消費電力、TN1〜TNmはチップ温度であ
る。
Another embodiment in which the number of loads and the number of groups are arbitrary will be described below with reference to the block diagram of FIG. In the figure, 200 is a housing, 201 is a thermal resistance from the housing to the package peripheral substrate, 203-a to 203-m are members inserted between the package and the substrate, and these thermal resistances are Rtbu.
1 to Rtbum. Reference numerals 210-a to 210-m denote driving loads (m pieces), which are desirably the same value. However, there are some differences in the members (thermal resistances Rtbu1 to Rtbu).
This can be dealt with by appropriately selecting the value of m). WN1-WNm
Is the power consumption of the chip, and TN1 to TNm are the chip temperatures.

【0034】チップでの定常時の消費電力をW0とし、
異常として自動遮断する消費電力Werとの比を3倍で設
計する。異常時にm個の負荷の内、最も小さな消費電力
の負荷が3倍の異常電流の消費時においても自動遮断す
るための条件は(WN1を最も小さいとすると) WN1(Rtcp+Rtbu1+RtpaN) =Wer(Rtcp+Rtbu1+RtpaN) =9×W0×(Rtcp+Rtbu1+RtpaN) >=180−20(℃) …(2) また、定常時にm個総ての負荷が駆動されていても自動
遮断しないための条件は、m個の内最も大きな定常電流
を要する負荷が210−mであり、消費電力がWnmで
あるとすれば、 (WN1+WN2+WN3+・・・+WNm) ×RtpaN+WNm×(Rtcp+Rtbum) <=180−20(℃) …(3) である。今簡単のために定常電力をW0=1W(共
通)、mの値を5個、Rtcp=0.5℃/W、Rtbu1か
らRtbumまでを4.5℃/W(共通)とすると、(2)式
より RtpaN>=12.8(℃/W) これらからRtpaN を15(℃/W)と設定する。確認
の意味で熱回路を図20、各条件での温度状態を表5に
纏める。
The power consumption of the chip in a steady state is W0,
The ratio to the power consumption Wer that automatically shuts off as abnormal is designed to be three times. The condition for automatically shutting down even when the load with the lowest power consumption among the m loads consumes three times the abnormal current at the time of abnormality (assuming WN1 is the smallest) is: WN1 (Rtcp + Rtbu1 + RtpaN) = Wer (Rtcp + Rtbu1 + RtpaN) = 9 × W0 × (Rtcp + Rtbu1 + RtpaN)> = 180−20 (° C.) (2) In addition, even if all m loads are driven in a steady state, the condition for not automatically shutting down is the largest of m Assuming that the load requiring a steady current is 210-m and the power consumption is Wnm, (WN1 + WN2 + WN3 +... + WNm) × RtpaN + WNm × (Rtcp + Rtbum) <= 180−20 (° C.) (3) For the sake of simplicity, if the steady power is W0 = 1W (common), the value of m is 5, Rtcp = 0.5 ° C./W, and Rtbu1 to Rtbum are 4.5 ° C./W (common), then (2) From the equation, RtpaN> = 12.8 (° C./W) From these, RtpaN is set to 15 (° C./W). FIG. 20 shows the thermal circuit in the sense of confirmation, and Table 5 summarizes the temperature state under each condition.

【0035】[0035]

【表5】 [Table 5]

【0036】図20においてWN1〜MNmはチップの
消費電力、Rtcp はチップ〜パッケージ表面までの熱抵
抗、Rtbu1〜Rtbumは挿入部材の熱抵抗、Rtpa は部
材〜匡体までの熱抵抗を示す。温度保護機能付MOS−
FETは共通の部品を使用するとして、パッケージの熱
抵抗はRtcp として共通とする。Rtpa は放熱フィン
(図19の要素41)までの熱抵抗と考えても良い。表
5は定常電流時にm=5個の総てがオンしていても各チ
ップの温度は100℃となり、自動遮断機能が動作せ
ず、所望の状態であること、異常時には5個の内、1つ
だけが定常時の3倍の電流では既に自動遮断動作を起動
する温度(210℃>180℃)に達していることを示
している。これらの結果が示すように熱的に独立したグ
ループ内での温構成要素の熱抵抗の設計は上記の如く、
比較的容易に可能となる。
In FIG. 20, WN1 to MNm indicate the power consumption of the chip, Rtcp indicates the thermal resistance from the chip to the package surface, Rtbu1 to Rtbum indicate the thermal resistance of the insertion member, and Rtpa indicates the thermal resistance from the member to the housing. MOS- with temperature protection function
Assuming that the FETs use common components, the thermal resistance of the package is assumed to be common as Rtcp. Rtpa may be considered as the thermal resistance up to the radiation fin (element 41 in FIG. 19). Table 5 shows that the temperature of each chip is 100 ° C. even when all of m = 5 are on at the time of steady current, the automatic shut-off function does not operate, and that the chip is in a desired state. Only one of them indicates that the temperature has already reached the temperature (210 ° C.> 180 ° C.) at which the automatic shut-off operation is started with the current three times that in the steady state. As these results show, the design of the thermal resistance of the thermal components within the thermally independent group, as described above,
It becomes relatively easy.

【0037】図21,図22,図23に他の実施例を示
す。図21は、サーマルパワーMOS−FETが実装さ
れている様子を、図22にはサーマルパワーMOS−F
ETの持つ損失と熱抵抗と周囲温度間の発熱状況と電力
回路を示している。図23は、パワーMOS−FETの
損失(消費電力)とパワーMOS−FETを基板に搭載
したときの熱抵抗との関係について示す。図21におい
てサーマルパワーMOS−FETは基板に実装されヒー
トシンクが接続されている。ここで、サーマルパワーM
OS−FETがオンする条件となり電流を流していたと
すると実装されたサーマルパワーMOS−FET自身の
持つオン抵抗でサーマルパワーMOS−FETは自己発
熱する。これを損失Pと呼ぶ。上記損失Pの発熱は基板
を介しヒートシンクへと伝わり周囲へ放熱する。これを
熱回路で表すと図22のような回路となる。損失Pによ
るサーマルパワーMOS−FETのチップ温度Tcは周
囲温度Taに損失Pと熱抵抗Rtとの積を加算したもの
となる。
FIGS. 21, 22, and 23 show another embodiment. FIG. 21 shows how the thermal power MOS-FET is mounted, and FIG. 22 shows how the thermal power MOS-F is mounted.
FIG. 5 shows a loss, a thermal resistance, and a heat generation state between an ambient temperature and a power circuit of the ET. FIG. 23 shows the relationship between the loss (power consumption) of the power MOS-FET and the thermal resistance when the power MOS-FET is mounted on a substrate. In FIG. 21, the thermal power MOS-FET is mounted on a substrate and connected to a heat sink. Here, thermal power M
Assuming that the OS-FET is turned on and a current is flowing, the thermal power MOS-FET generates heat due to the on-resistance of the mounted thermal power MOS-FET itself. This is called a loss P. The heat generated by the loss P is transmitted to the heat sink via the substrate and radiated to the surroundings. If this is represented by a thermal circuit, a circuit as shown in FIG. 22 is obtained. The chip temperature Tc of the thermal power MOS-FET due to the loss P is the sum of the ambient temperature Ta and the product of the loss P and the thermal resistance Rt.

【0038】まず、基板の上にサーマルパワーMOS−
FETが1つしか搭載されていないときを例を示す。
First, a thermal power MOS-
An example in which only one FET is mounted will be described.

【0039】図23のF1は、正常な動作をしていると
きサーマルパワーMOS−FETがカットオフ動作をし
ない境界線を表している。これは、カットオフする温度
をTcutoffとし通常使用状態の最高温度をTamaxとして
サーマルパワーMOS−FETの損失をPとしてパワー
MOS−FETが放熱するときの熱抵抗をRtとしたと
きには Rt=(Tcutoff−Tamax)/P (式1.1) で算出される。ここで算出されたRtは今の温度条件,
サーマルパワーMOS−FETの損失の条件で丁度カッ
トオフ温度となる条件であるからこの値より小さい熱抵
抗Rtでなければならない。すなわち Rt<(Tcutoff−Tamax)/P (式1.2) の条件を満足する熱抵抗が小さい領域で、サーマルパワ
ーMOS−FETの温度がカットオフしない設計が可能
となる。図23のF1では、Tcutoff=180℃,Tam
ax=105℃で算出したときの値である。
F1 in FIG. 23 represents a boundary line at which the thermal power MOS-FET does not perform the cutoff operation during normal operation. This is because when the cutoff temperature is Tcutoff, the maximum temperature in a normal use state is Tamax, the loss of the thermal power MOS-FET is P, and the thermal resistance when the power MOS-FET radiates heat is Rt, Rt = (Tcutoff− Tamax) / P (Equation 1.1). Rt calculated here is the current temperature condition,
Since the cutoff temperature is just the condition under the condition of the loss of the thermal power MOS-FET, the thermal resistance Rt must be smaller than this value. That is, in a region where the thermal resistance satisfying the condition of Rt <(Tcutoff−Tamax) / P (Equation 1.2) is small, a design can be made in which the temperature of the thermal power MOS-FET is not cut off. In F1 of FIG. 23, Tcutoff = 180 ° C., Tam
ax = 105 ° C.

【0040】一方、負荷に異常が生じ通常時の数倍の電
流が流れる状態となると電線が過熱して発煙,発火する
可能性がある。そこで通常時の数倍の電流が流れた際、
カットオフするような設計となっていなければならな
い。その境界線を算出すると図23のF2のような特性
となる。これは、カットオフする温度をTcutoffとし通
常使用状態の最低温度をTaminとして通常時の電流のと
きのサーマルパワーMOS−FETの損失をP、通常時
のN倍の電流でカットオフするように設計し、サーマル
パワーMOS−FETが放熱するときの熱抵抗をRtと
したときには Rt≧(Tcutoff−Tamin)/(N×N×P) (式1.3) で算出される。図23のF2は、Tcutoff=180℃,
Tamin=−40℃,N=3で算出したときの値である。
この境界線よりも熱抵抗が大きい領域で、通常時のN倍
の電流でサーマルFETがカットオフする設計が可能と
なる。
On the other hand, if the load becomes abnormal and a current several times higher than normal flows, the electric wire may be overheated and smoke or fire may occur. Therefore, when a current several times higher than normal flows,
It must be designed to cut off. When the boundary line is calculated, the characteristic becomes like F2 in FIG. This is designed so that the cutoff temperature is Tcutoff, the minimum temperature in a normal use state is Tamin, and the thermal power MOS-FET loss at normal current is P, and the current is cut off at N times the normal time. When the thermal resistance when the thermal power MOS-FET dissipates heat is Rt, it is calculated by Rt ≧ (Tcutoff−Tamin) / (N × N × P) (Equation 1.3). F2 in FIG. 23 is Tcutoff = 180 ° C.
It is a value calculated when Tamin = −40 ° C. and N = 3.
In a region where the thermal resistance is larger than the boundary line, a design is possible in which the thermal FET is cut off with a current N times larger than that in a normal state.

【0041】サーマルパワーMOS−FETが使用して
保護動作をさせる設計をする際には図23のF1よりも
小さくかつF2よりも大きい範囲に入っているサーマル
パワーMOS−FETの損失に対する熱抵抗を選択する
必要がある。ここで言っている熱抵抗はサーマルパワー
MOS−FETのチップからパッケージ(外囲器),基
板,ヒートシンクを介して周囲温度までの熱抵抗の合計
を表している。このように本発明では、図23のF1よ
りも小さくF2よりも大きい熱抵抗のヒートシンクを使
うことが特徴である。
When designing the protection operation using the thermal power MOS-FET, the thermal resistance to the loss of the thermal power MOS-FET which is smaller than F1 and larger than F2 in FIG. You have to choose. The thermal resistance referred to here indicates the total thermal resistance from the chip of the thermal power MOS-FET to the ambient temperature via the package (envelope), substrate, and heat sink. As described above, the present invention is characterized in that a heat sink having a thermal resistance smaller than F1 and larger than F2 in FIG. 23 is used.

【0042】すなわち (Tcutoff−Tamin)/(N×N×P)≦Rt<(Tcutoff−Tamax)/P (式1.4) の式が成り立ち領域で熱抵抗Rtを決定する。That is, the thermal resistance Rt is determined in a region where the equation of (Tcutoff−Tamin) / (N × N × P) ≦ Rt <(Tcutoff−Tamax) / P (Equation 1.4) holds.

【0043】この式が成り立たない場合には設計条件を
変更する必要がある。
If this equation does not hold, it is necessary to change the design conditions.

【0044】次に基板の上に複数個のサーマルパワーM
OS−FETが搭載されているときの例を示す。様子と
しては、図24のようにヒートシンクに取り付けられて
いる基板上にサーマルパワーMOS−FETが複数個配
置されている。この図24を熱回路で記述すると図25
のようになる。
Next, a plurality of thermal powers M
An example when an OS-FET is mounted is shown. As shown in FIG. 24, a plurality of thermal power MOS-FETs are arranged on a substrate attached to a heat sink as shown in FIG. If FIG. 24 is described by a thermal circuit, FIG.
become that way.

【0045】複数個のサーマルパワーMOS−FETが
搭載されている際にも前記1つのときと同様の設計方針
で放熱設計する必要がある。
Even when a plurality of thermal power MOS-FETs are mounted, it is necessary to perform heat radiation design according to the same design policy as in the case of the single thermal power MOS-FET.

【0046】複数個のサーマルパワーMOS−FETを
使用しているときには、全部のサーマルパワーMOS−
FETを一度にオン/オフさせる場合と一部のサーマル
パワーMOS−FETだけをオン/オフする状態とがあ
る。まず、F1の境界線すなわち熱抵抗の最大巣容値を
設計するときには、全部もしくは一部のオンしているサ
ーマルパワーMOS−FETの損失の合計Pmax が最大
になるときの条件を見出しPmax をまず算出する。
When a plurality of thermal power MOS-FETs are used, all thermal power MOS-FETs are used.
There are a case where the FET is turned on / off at once and a case where only a part of the thermal power MOS-FET is turned on / off. First, when designing the boundary line of F1, that is, the maximum capacitance value of the thermal resistance, a condition when the total loss Pmax of all or some of the thermal power MOS-FETs turned on is maximized is found, and Pmax is first determined. calculate.

【0047】仮に図25のように全部でN個のサーマル
パワーMOS−FETが搭載されておりサーマルパワー
MOS−FETの損失の合計Pmax が最大となるとき、
サーマルパワーMOS−FET1と2と3がオンしてい
るときだったとする。すなわちPmax は、 Pmax=P1+P2+P3 となる。
Assuming that a total of N thermal power MOS-FETs are mounted as shown in FIG. 25 and the total loss Pmax of the thermal power MOS-FETs becomes maximum,
It is assumed that the thermal power MOS-FETs 1, 2 and 3 are on. That is, Pmax becomes Pmax = P1 + P2 + P3.

【0048】次にこのうち損失が最大であるものをP1
であったとし、上記の例と同様にカットオフする温度を
Tcutoffとして通常使用状態の周囲温度Taの最高温度
をTamax、サーマルパワーMOS−FET1のチップ温
度をTc1、チップパッケージ間熱抵抗をRtcp1 、パ
ッケージ基板間熱抵抗をRtp1、共通の基板−周囲空間
間熱抵抗をRtpa とする。
Next, the one with the largest loss is P1
In the same manner as in the above example, the cutoff temperature is Tcutoff, the maximum temperature of the ambient temperature Ta in a normal use state is Tamax, the chip temperature of the thermal power MOS-FET1 is Tc1, the thermal resistance between chip packages is Rtcp1, The thermal resistance between the package substrates is Rtp1, and the thermal resistance between the common substrate and the surrounding space is Rtpa.

【0049】するとチップ温度Tc1は、次の式で求ま
る。
Then, the chip temperature Tc1 is obtained by the following equation.

【0050】 Tc1=P1×(Rtcp1+Rtp1)+Pmax×Rtpa+Tamax (式1.5) このチップ温度Tc1がカットオフする温度Tcutoffを
超えてはいけないため Tcpuoff≧P1×(Rtcp1+Rtp1)+Pmax×Rtpa+Tamax (式1.6) を満足する必要がある。
Tc1 = P1 × (Rtcp1 + Rtp1) + Pmax × Rtpa + Tamax (Equation 1.5) Since this chip temperature Tc1 must not exceed the cutoff temperature Tcutoff, Tcpuoff ≧ P1 × (Rtcp1 + Rtp1) + Pmax × Rtpa + Tamax (Equation 1.6) ) Must be satisfied.

【0051】次に図23のF2に相当する熱抵抗の最小
値の設計を行う。この条件は負荷が壊れ定常電流のN倍
の電流が流れるような状態になったとき配線材料などが
過熱し発煙や発火しないようにサーマルパワーMOS−
FETで電流をカットオフさせる動作をさせるためのも
のである。このときには、全部もしくは一部がオンして
いるサーマルパワーMOS−FETの損失の合計が最小
のときと個々のサーマルパワーMOS−FETの損失が
最小のものの条件を見出す。ここで仮に図25でのサー
マルパワーMOS−FET1と4がオンしているときが
サーマルパワーMOS−FETの損失の合計が最小にな
っているときとしさらにサーマルパワーMOS−FET
4の損失が最小であったとする。
Next, the design of the minimum value of the thermal resistance corresponding to F2 in FIG. 23 is performed. This condition is such that when the load is broken and a current of N times the steady current flows, the wiring material is overheated and the thermal power MOS-
This is for performing the operation of cutting off the current by the FET. At this time, a condition is found in which the total loss of the thermal power MOS-FETs, which are all or partially turned on, is minimum and the loss of each thermal power MOS-FET is minimum. Here, if the thermal power MOS-FETs 1 and 4 in FIG. 25 are turned on, it is assumed that the total loss of the thermal power MOS-FET is minimized, and the thermal power MOS-FET is further reduced.
Assume that the loss of No. 4 was minimal.

【0052】このとき、上記の例と同様にカットオフす
る温度をTcutoffとして通常使用状態の周囲温度Taの
最低温度をTamin、サーマルパワーMOS−FET1の
通常時の損失をP1、チップ温度をTc1、チップパッ
ケージ間熱抵抗をRtcp1 、パッケージ基板間熱抵抗を
Rtp1、サーマルパワーMOS−FET4の通常時の損
失をP4、チップ温度をTc4、チップパッケージ間熱
抵抗をRtcp4 、パッケージ基板間熱抵抗をRtp4、共
通の基板−周囲空間間熱抵抗をRtpa とする。するとサ
ーマルパワーMOS−FET1に過電流が流れていると
きのチップ温度Tc1は次のような式で求まる。
At this time, as in the above example, the cutoff temperature is Tcutoff, the minimum temperature of the ambient temperature Ta in the normal use state is Tamin, the normal loss of the thermal power MOS-FET 1 is P1, the chip temperature is Tc1, The thermal resistance between chip packages is Rtcp1, the thermal resistance between package substrates is Rtp1, the normal loss of thermal power MOS-FET4 is P4, the chip temperature is Tc4, the thermal resistance between chip packages is Rtcp4, the thermal resistance between package substrates is Rtp4, Let Rtpa be the thermal resistance between the common substrate and the surrounding space. Then, the chip temperature Tc1 when an overcurrent flows through the thermal power MOS-FET1 is obtained by the following equation.

【0053】 Tc1=(N×N×P1)×(Rtcp1+Rtp1)+(N×N×P1+P4) ×Rtpa+Tamin (式1.7) するとサーマルパワーMOS−FET4に過電流が流れ
ているときのチップ温度Tc4は次のような式で求ま
る。
Tc1 = (N × N × P1) × (Rtcp1 + Rtp1) + (N × N × P1 + P4) × Rtpa + Tamin (Equation 1.7) Then, the chip temperature Tc4 when an overcurrent flows through the thermal power MOS-FET4 Is obtained by the following equation.

【0054】 Tc4=(N×N×P4)×(Rtcp4+Rtp4)+(P1+N×N×P4) ×Rtpa+Tamin (式1.8) それぞれの条件でチップ温度Tc1,Tc4がカットオ
フする温度Tcutoffを超えないとサーマルMOS−FE
Tがカットオフ動作を行わないので式1.7と式1.8
は次のような条件となる。
Tc4 = (N × N × P4) × (Rtcp4 + Rtp4) + (P1 + N × N × P4) × Rtpa + Tamin (Equation 1.8) Under the respective conditions, the chip temperatures Tc1 and Tc4 do not exceed the cutoff temperature Tcutoff. And thermal MOS-FE
Since T does not perform the cutoff operation, Equations 1.7 and 1.8
Becomes the following condition.

【0055】 Tcutoff≦(N×N×P1)×(Rtcp1+Rtp1)+(N×N×P1+P4) ×Rtpa+Tamin (式1.9) Tcutoff≦(N×N×P4)×(Rtcp4+Rtp4)+(P1+N×N×P4) ×Rtpa+Tamin (式1.10) この式に満足しないとN倍程度の過電流でカットオフす
る温度へサーマルパワーMOS−FETのチップが温度
上昇しない。従ってこの条件を満足するような熱抵抗を
選択する。
Tcutoff ≦ (N × N × P1) × (Rtcp1 + Rtp1) + (N × N × P1 + P4) × Rtpa + Tamin (Equation 1.9) Tcutoff ≦ (N × N × P4) × (Rtcp4 + Rtp4) + (P1 + N × N) × P4) × Rtpa + Tamin (Equation 1.10) If this expression is not satisfied, the temperature of the thermal power MOS-FET chip does not rise to a temperature at which cutoff is caused by about N times overcurrent. Therefore, a thermal resistance that satisfies this condition is selected.

【0056】さらに、式1.9,式1.10に満足する
熱抵抗の組み合わせが周囲温度が最高温度Tamaxの環境
のとき通常状態の電流で温度上昇によってサーマルパワ
ーMOS−FETがカットオフしない条件でないといけ
ない。
Further, when the combination of the thermal resistances satisfying the expressions 1.9 and 1.10 is an environment where the ambient temperature is the maximum temperature Tamax, the condition that the thermal power MOS-FET is not cut off due to the temperature rise at the current in the normal state. It must be.

【0057】するとサーマルパワーMOS−FET1に
通常の電流が流れているときのチップ温度Tc1は次の
ような式で求まる。
Then, the chip temperature Tc1 when a normal current flows through the thermal power MOS-FET1 is obtained by the following equation.

【0058】 Tc1=R1×(Rtcp1+Rtp1)+(P1+P4)×Rtpa+Tamin (式1.11) するとサーマルパワーMOS−FET4に通常の電流が
流れているときのチップ温度Tc3は次のような式で求
まる。
Tc1 = R1 × (Rtcp1 + Rtp1) + (P1 + P4) × Rtpa + Tamin (Equation 1.11) Then, the chip temperature Tc3 when a normal current flows through the thermal power MOS-FET 4 is obtained by the following equation.

【0059】 Tc4=R4×(Rtcp4+Rtp4)+(P1+P4)×Rtpa+Tamin (式1.12) 式1.11,式1.12それぞれの条件でチップ温度T
c1,Tc3がカットオフする温度Tcutoffを超えては
ならないのでそれぞれ次のようになる。
Tc4 = R4 × (Rtcp4 + Rtp4) + (P1 + P4) × Rtpa + Tamin (Equation 1.12) The chip temperature T under the conditions of the equations 1.11 and 1.12.
Since c1 and Tc3 must not exceed the temperature Tcutoff at which the cutoff occurs, the results are as follows.

【0060】 Tcutoff>P1×(Rtcp1+Rtp1)+(P1+P3)×Rtpa+Tamax (式1.13) Tcutoff>P4×(Rtcp4+Rtp4)+(P1+P4)×Rtpa+Tamax (式1.14) 以上まとめると今まで述べたサーマルパワーMOS−F
ETの損失の合計が最大となるとき1,2,3が同時に
オンしているときで、最小となるのは1,4がオンして
いるときでありかつ4が個々の損失が最小であったとす
る。そのとき、式1.6,式1.9,式1.10,式
1.13,式1.14を同時に満足するような熱抵抗の
組み合わせで所望の動作が行える。このように熱抵抗の
最小値と最大値の範囲の中の値にヒートシンク、基板の
熱抵抗を設定することが本実施例の特徴である。
Tcutoff> P1 × (Rtcp1 + Rtp1) + (P1 + P3) × Rtpa + Tamax (Equation 1.13) Tcutoff> P4 × (Rtcp4 + Rtp4) + (P1 + P4) × Rtpa + Tamax (Equation 1.14) The thermal power described so far is summarized above. MOS-F
When the sum of the ET losses is maximum, 1, 2, and 3 are on at the same time, and the minimum is when 1, 4 is on and 4 is the minimum individual loss. Suppose. At this time, a desired operation can be performed by a combination of thermal resistances that simultaneously satisfies the expressions 1.6, 1.9, 1.10, 1.13, and 1.14. The feature of this embodiment is that the heat resistance of the heat sink and the substrate is set to a value within the range between the minimum value and the maximum value of the thermal resistance.

【0061】次に更に他の実施例を図26,図27,図
28を用いて説明をする。サーマルパワーMOS−FE
Tの損失をP、サーマルパワーMOS−FETのチップ
からパッケージ,基板,ヒートシンクを介し周囲に放熱
される熱の熱抵抗をRtとしサーマルパワーMOS−F
ETがカットオフする温度をTcutoffとし周囲温度の最
大値をTamax、最小値をTaminとする。するとサーマル
パワーMOS−FETのチップ温度Tcは次のように図
22の熱回路から表される。
Next, still another embodiment will be described with reference to FIGS. 26, 27 and 28. Thermal power MOS-FE
Thermal loss of thermal power MOS-F is represented by Rt, where P is the loss of T, and Rt is the thermal resistance of heat radiated to the surroundings from the chip of the thermal power MOS-FET through the package, substrate and heat sink.
The temperature at which the ET is cut off is Tcutoff, the maximum value of the ambient temperature is Tamax, and the minimum value is Tamin. Then, the chip temperature Tc of the thermal power MOS-FET is represented by the thermal circuit of FIG. 22 as follows.

【0062】 Tc=P×Rt+Tamax (式1.15) このTcがTcutoffよりも小さくないと通常使用状態で
チップ温度上昇によるカットオフ動作で不具合が生じ
る。従って Tcutoff>P×Rt+Tamax (式1.16) が成り立たないといけない。
Tc = P × Rt + Tamax (Equation 1.15) Unless this Tc is smaller than Tcutoff, a problem occurs in a cutoff operation due to a rise in chip temperature in a normal use state. Therefore, Tcutoff> P × Rt + Tamax (Equation 1.16) must be satisfied.

【0063】一方、前記例と同様に負荷がショートした
ような大電流がサーマルパワーMOS−FETに流れる
と過電流によってカットオフ動作をし通常状態のN倍の
電流が流れたときに過温度状態になってカットオフする
必要がある。このときのチップ温度は次のように表され
る。
On the other hand, when a large current such as a load short-circuit flows to the thermal power MOS-FET as in the above-described example, the cut-off operation is performed due to the overcurrent, and when the current N times the normal state flows, the over-temperature state It is necessary to cut off. The chip temperature at this time is expressed as follows.

【0064】 Tc=N×N×P×Rt+Tamin (式1.17) このTcがTcutoff以上でなければならないので Tcutoff≦N×N×P×Rt+Tamin (式1.18) が成り立たなければならない。Tc = N × N × P × Rt + Tamin (Equation 1.17) Since this Tc must be equal to or larger than Tcutoff, Tcutoff ≦ N × N × P × Rt + Tamin (Equation 1.18) must be satisfied.

【0065】すなわち、式1.16及び式1.17を変
形して (Tcutoff−Tamin)/(N×N×P)≦Rt<(Tcutoff−Tamax)/P (式1.19) この式の表す領域範囲内の熱抵抗でサーマルパワーMO
S−FETの放熱を設計すると定常時ではカットオフせ
ず、N倍以上の電流となったら温度によりカットオフす
るという所望の動作が得られる。
That is, by transforming Equations 1.16 and 1.17, (Tcutoff−Tamin) / (N × N × P) ≦ Rt <(Tcutoff−Tamax) / P (Equation 1.19) Thermal power MO with the thermal resistance within the range
When the heat dissipation of the S-FET is designed, a desired operation is obtained in which cutoff is not performed in a steady state and cutoff is performed depending on temperature when the current becomes N times or more.

【0066】熱抵抗は図26で表されるように所定の放
熱板形状に対して面積が一義的に決まる。
As shown in FIG. 26, the area of the thermal resistance is uniquely determined with respect to a predetermined heat sink shape.

【0067】したがって、あるサーマルパワーMOS−
FETの損失Pに対して、この式1.19で表された熱
抵抗の領域内にある放熱板905の面積A1,A2は、図
27(a),(b)のように損失P(熱抵抗Rf)の値に
よって大きさが決まる。故に損失の異なる複数のサーマ
ルパワーMOS−FETの損失で決まる放熱面積は図2
8に示す如く、それぞれの放熱面積を足し合わしたもの
である。
Therefore, a certain thermal power MOS-
With respect to the loss P of the FET, the areas A 1 and A 2 of the heat radiating plate 905 within the region of the thermal resistance represented by the expression 1.19 are equal to the loss P as shown in FIGS. The magnitude is determined by the value of (thermal resistance Rf). Therefore, the heat radiation area determined by the losses of the plurality of thermal power MOS-FETs having different losses is shown in FIG.
As shown in FIG. 8, the respective heat radiation areas are added.

【0068】これを式に表すと、放熱板の面積Afは熱
抵抗Rtで Af=f(Rt),Rt=g(Af) (式1.20) とすると式1.19は、次のように表される。
When this is expressed by the equation, the area Af of the heat sink is represented by the thermal resistance Rt, where Af = f (Rt), Rt = g (Af) (Equation 1.20). Is represented by

【0069】 (Tcutoff−Tamin)/(N×N×P)≦g(Af)<(Tcutoff−Tamax)/P (式1.21) このように本実施例では放熱板の面積を式1.21の範
囲内に設定することが特徴である。
(Tcutoff−Tamin) / (N × N × P) ≦ g (Af) <(Tcutoff−Tamax) / P (Equation 1.21) As described above, in the present embodiment, the area of the heat sink is determined by the equation 1. The feature is that it is set within the range of 21.

【0070】以上、電力素子として説明はMOS−FE
T(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transi
stor)の一種であるパワーMOS−FETで説明をした
がMIS−FET(Metal Insulator Semiconductor Fi
eld Effect Transistor)でもIGBT(Insulated Gate
Bipolar Transistor)でもバイポーラトランジスタでも
良い。
As described above, the power element is described as MOS-FE.
T (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transi
MIS-FET (Metal Insulator Semiconductor Fi)
eld Effect Transistor) but also IGBT (Insulated Gate)
It may be a bipolar transistor or a bipolar transistor.

【0071】また、今まで説明したものは放熱支持部
材,基板,ヒートシンク(放熱板)を別々で説明をした
が、それら全部もしくは一部を一体にしても良いし一体
成形で作成しても本発明の趣旨を逸脱するものではな
い。
Although the heat radiation supporting member, the substrate, and the heat sink (heat radiation plate) have been described separately in the above description, all or a part of them may be integrated or formed integrally. It does not depart from the spirit of the invention.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、定常負荷
(電流或いは電力)の異なる負荷の車両の各部に搭載し
たモジュール(箱,匡体)内に複数設けた過温度保護機
能を有するパワー素子において定常負荷では自動遮断せ
ず、定常負荷に対して数倍に設定した異常電流(異常消
費電力)では自動遮断機能が動作するよう設計すること
で過温度保護が十分に機能することができる。また、負
荷に電力を供給する最小配線径も規定できるので経済的
効果もある。
As described above, according to the present invention, a plurality of modules (boxes, housings) mounted on each part of the vehicle having different steady-state loads (current or power) have an over-temperature protection function. The power element does not automatically shut off at a steady load, but the over-temperature protection can function satisfactorily by designing the automatic shut-off function to operate with an abnormal current (abnormal power consumption) set several times the steady load. it can. In addition, since the minimum wiring diameter for supplying power to the load can be specified, there is an economic effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来技術の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a conventional technique.

【図2】他の従来技術の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of another conventional technique.

【図3】技術例の動作説明図。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of a technical example.

【図4】技術例の動作説明図。FIG. 4 is an operation explanatory diagram of a technical example.

【図5】本発明の基本構成を示すブロック構成図。FIG. 5 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention.

【図6】本発明他の構成を示すブロック構成図。FIG. 6 is a block diagram showing another configuration of the present invention.

【図7】本発明の基本動作説明図。FIG. 7 is a diagram illustrating the basic operation of the present invention.

【図8】本発明の他の構成を示すブロック構成図。FIG. 8 is a block diagram showing another configuration of the present invention.

【図9】本発明の実施例のブロック図。FIG. 9 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図10】図1の実施例の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of the embodiment in FIG. 1;

【図11】図1の実施例の他の説明図。FIG. 11 is another explanatory view of the embodiment in FIG. 1;

【図12】図1の実施例の他の説明図。FIG. 12 is another explanatory view of the embodiment in FIG. 1;

【図13】図1の実施例の他の説明図。FIG. 13 is another explanatory view of the embodiment of FIG. 1;

【図14】図1の実施例の他の説明図。FIG. 14 is another explanatory view of the embodiment of FIG. 1;

【図15】本発明の他の実施例のブロック図。FIG. 15 is a block diagram of another embodiment of the present invention.

【図16】本発明の他の実施例の説明図。FIG. 16 is an explanatory view of another embodiment of the present invention.

【図17】本発明の他の実施例の説明図。FIG. 17 is an explanatory view of another embodiment of the present invention.

【図18】本発明の更に他の実施例のブロック図。FIG. 18 is a block diagram of still another embodiment of the present invention.

【図19】本発明の他の実施例のブロック図。FIG. 19 is a block diagram of another embodiment of the present invention.

【図20】本発明の更に他の実施例の説明図。FIG. 20 is an explanatory view of still another embodiment of the present invention.

【図21】サーマルパワーMOS−FETの実装状態を
示す図面。
FIG. 21 is a view showing a mounting state of a thermal power MOS-FET.

【図22】サーマルパワーMOS−FETの熱回路を説
明する為の図面。
FIG. 22 is a view for explaining a thermal circuit of a thermal power MOS-FET.

【図23】サーマルパワーMOS−FETの損失(消費
電力)と熱抵抗の関係を示す図面。
FIG. 23 is a view showing a relationship between a loss (power consumption) and a thermal resistance of a thermal power MOS-FET.

【図24】サーマルパワーMOS−FETの他の取付状
態を示す図面。
FIG. 24 is a view showing another mounting state of the thermal power MOS-FET.

【図25】図24の実施例の熱回路を説明する為の図
面。
FIG. 25 is a view for explaining the thermal circuit of the embodiment in FIG. 24;

【図26】熱抵抗と放熱面積の関係を示す図面。FIG. 26 is a view showing a relationship between a heat resistance and a heat radiation area.

【図27】(a),(b)は損失Pと放熱面積Aの大小関
係を示す図面。
27 (a) and 27 (b) are diagrams showing a magnitude relationship between a loss P and a heat radiation area A.

【図28】複数のサーマルパワーMOS−FETの損失
と放熱板の面積との関係を示す図面。
FIG. 28 is a view showing the relationship between the loss of a plurality of thermal power MOS-FETs and the area of a heat sink.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,31…MOS−FET制御手段、2,32,32′
…MOS−FET、3,33,33′,33−a〜33
−d,51〜55,210−a〜210−m…負荷、4
…バッテリ、32−a〜32−d,113〜116…過
温度保護機能付MOS−FET、35,35′…温度検
出手段、36,36′…温度/電圧変換器、37,3
7′…比較回路、38,38′…電流監視手段、90,
91,90−a〜90−d…MOS−FETチップ、9
2,93,94,92−a〜92−d,100,203
−a〜203−m…熱抵抗、110,172,173…
匡体、45…通信手段、46…通信ライン、150…パ
ッケージ周辺温度、152…匡体周辺大気温度、901
…サーマルパワーMOS−FET、902…基板、90
3…ヒートシンク、911…サーマルパワーMOS−F
ETの損失、912…チップ温度、913…熱抵抗、9
14…周囲温度、921…基板−周囲空間間熱抵抗、9
22…パッケージ・基板間熱抵抗、923…チップ−パ
ッケージ間熱抵抗、924…パッケージ(外囲器)、9
25…チップ温度、926…チップ。
1,31 ... MOS-FET control means, 2,32,32 '
... MOS-FET, 3, 33, 33 ', 33-a to 33
-D, 51 to 55, 210-a to 210-m ... load, 4
... Battery, 32-a to 32-d, 113 to 116 ... MOS-FET with over-temperature protection function, 35, 35 '... Temperature detecting means, 36, 36' ... Temperature / voltage converter, 37, 3
7 ': comparison circuit, 38, 38': current monitoring means, 90,
91, 90-a to 90-d ... MOS-FET chip, 9
2,93,94,92-a to 92-d, 100,203
-A to 203-m ... thermal resistance, 110, 172, 173 ...
Housing, 45: communication means, 46: communication line, 150: package ambient temperature, 152: housing ambient air temperature, 901
... thermal power MOS-FET, 902 ... substrate, 90
3: heat sink, 911: thermal power MOS-F
ET loss, 912: chip temperature, 913: thermal resistance, 9
14: ambient temperature, 921: thermal resistance between substrate and ambient space, 9
22: thermal resistance between package and substrate, 923: thermal resistance between chip and package, 924: package (envelope), 9
25: chip temperature, 926: chip.

フロントページの続き (72)発明者 吉田 龍也 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 斎藤 博之 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 渡部 光彦 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所内Continued on the front page (72) Inventor Tatsuya Yoshida 2520 Ojitakaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Inside the Automotive Equipment Division of Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Division (72) Inventor Mitsuhiko Watanabe 4-6 Kanda Surugadai, Chiyoda-ku, Tokyo Hitachi, Ltd.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】車両のバッテリからアクチュエータへの電
力供給を電力素子を介して行い、この電力素子が、制御
端末に近接配置されており、この電力素子の放熱を助け
る放熱機構が、制御端末の基板、或いは匡体上に配置さ
れていることを特徴とした車両の電力供給制御装置。
An electric power is supplied from a battery of a vehicle to an actuator via a power element, and the power element is disposed close to a control terminal. A power supply control device for a vehicle, wherein the power supply control device is disposed on a board or a housing.
【請求項2】請求項1において、前記電力素子が複数個
のグループから成り、各グループ毎に熱抵抗の異なる部
分基板から構成される支持匡体上に配置されている車両
の電力供給制御装置。
2. A power supply control device for a vehicle according to claim 1, wherein said power elements are composed of a plurality of groups, and are arranged on a support housing composed of partial substrates having different thermal resistances for each group. .
【請求項3】車両のバッテリからの電力供給により駆動
される少なくとも2個以上の負荷と、 当該車両に配線された通信ラインの信号を送受し、受信
された信号から複数の導通/遮断制御信号を発する制御
手段と、 前記導通/遮断制御信号に従い、前記したそれぞれの負
荷への、バッテリからの電流供給を導通,遮断する電力
素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度以上では電流
供給を遮断する過温度遮断手段と、 前記した複数の負荷へ供給される定常時の電流値のほぼ
2乗に反比例した熱抵抗を有し、前記電力素子を支持す
る放熱支持部材とを具備することを特徴とした温度保護
機能付スイッチ制御装置。
3. At least two or more loads driven by power supply from a battery of a vehicle, transmitting and receiving signals of a communication line wired to the vehicle, and generating a plurality of conduction / cutoff control signals from the received signals. A power element for conducting or interrupting the current supply from the battery to each of the loads according to the conduction / interruption control signal, and detecting a temperature of the power element. An over-temperature interrupting means for interrupting the current supply; and a heat-dissipating support member for supporting the power element, having a thermal resistance inversely proportional to a square of a current value in a steady state supplied to the plurality of loads. A switch control device with a temperature protection function.
【請求項4】車両のバッテリからの電力供給により駆動
される少なくとも2個以上の負荷と、 当該車両に配線された通信ラインの信号を送受し、受信
された信号から複数の導通/遮断制御信号を発する制御
手段と、 前記導通/遮断制御信号に従い、前記したそれぞれの負
荷への、バッテリからの電流供給を導通,遮断する電力
素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度以上では電流
供給を遮断する過温度遮断手段と、 前記した電力素子の導通時の平均消費電力にほぼ反比例
した熱抵抗を有し、前記電力素子を支持する放熱支持部
材とを具備することを特徴とした温度保護機能付スイッ
チ制御装置。
4. At least two or more loads driven by power supply from a battery of a vehicle, and a signal of a communication line wired to the vehicle are transmitted and received, and a plurality of conduction / cutoff control signals are received from the received signal. A power element for conducting or interrupting the current supply from the battery to each of the loads according to the conduction / interruption control signal, and detecting a temperature of the power element. An over-temperature interrupting means for interrupting the current supply; and a heat-dissipating support member for supporting the power element, having a thermal resistance substantially inversely proportional to the average power consumption when the power element is turned on. Switch control device with temperature protection function.
【請求項5】車両のバッテリからの電力供給により駆動
される少なくとも2個以上の負荷と、 当該車両に配線された通信ラインの信号を送受し、受信
された信号から複数の導通/遮断制御信号を発する制御
手段と、 前記導通/遮断制御信号に従い、前記したそれぞれの負
荷への、バッテリからの電流供給を導通,遮断する複数
の電力素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度、Tcutoff以
上では電流供給を遮断する過温度遮断手段と、 前記した複数の電力素子をMグループに分割し、支持す
るM個の放熱支持部材とを具備し、 前記M個の放熱支持部材の熱抵抗Rtと、グループ内最
大の該電力素子の定常損失P時の最大値Pmax と、通常
使用温度Tamaxと、前記Tcutoffとを Rt<(Tcutoff−Tamax)/Pmax なる関係とすることを特徴とした温度保護機能付スイッ
チ制御装置。
5. A vehicle comprising: at least two or more loads driven by power supply from a battery of a vehicle; transmitting and receiving signals of a communication line wired to the vehicle; A plurality of power elements for conducting and interrupting the current supply from the battery to each of the loads according to the conduction / interruption control signal; detecting a temperature of the power element and detecting a predetermined temperature , Tcutoff or more, an over-temperature interrupting means for interrupting the current supply, and M heat dissipating support members for dividing and supporting the plurality of power elements into M groups, wherein the heat dissipated by the M heat dissipating support members is provided. The resistance Rt, the maximum value Pmax at the time of the steady loss P of the power element in the group, the normal use temperature Tamax, and the Tcutoff are in a relation of Rt <(Tcutoff-Tamax) / Pmax. Temperature protection function with a switch controller.
【請求項6】車両のバッテリからの電力供給により駆動
される少なくとも2個以上の負荷と、 当該車両に配線された通信ラインの信号を送受し、受信
された信号から複数の導通/遮断制御信号を発する制御
手段と、 前記導通/遮断制御信号に従い、前記したそれぞれの負
荷への、バッテリからの電流供給を導通,遮断する複数
の電力素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度、Tcutoff以
上では電流供給を遮断する過温度遮断手段と、 前記した複数の電力素子をMグループに分割し、支持す
るM個の放熱支持部材とを具備し、 通常使用温度Tamaxと、前記M個の放熱支持部材の熱程
抗Rtと、グループ内最小の該電力素子の定常損失P時
の最小値をPmin として、L倍つまり、L×Pmin の損
失時に、前記Tcutoffとの関係を Rt≧(Tcutoff−Tmax)/(L×Pmin) なる関係とすることを特徴とした温度保護機能付スイッ
チ制御装置。
6. A vehicle comprising at least two or more loads driven by electric power supplied from a battery of a vehicle, transmitting and receiving signals of a communication line wired to the vehicle, and generating a plurality of conduction / cutoff control signals from the received signals. A plurality of power elements for conducting and interrupting the current supply from the battery to each of the loads according to the conduction / interruption control signal; detecting a temperature of the power element and detecting a predetermined temperature , Tcutoff or higher, an over-temperature interrupting means for interrupting the current supply, and M heat dissipating supporting members for dividing and supporting the plurality of power elements into M groups. The heat resistance Rt of the heat radiating support member and the minimum value of the power element in the group at the time of the steady loss P of the power element are defined as Pmin, and the relationship with the Tcutoff is Lt ≧ (L × Pmin) when the loss is L × Pmin. Tcuto ff-Tmax) / (L × Pmin). A switch control device with a temperature protection function, characterized in that:
【請求項7】請求項5,請求項6に記載したM個の放熱
支持部材の熱抵抗Rtが (Tcutoff−Tmax)/(L×Pmin)≦Rt<(Tcutoff−
Tamax)/Pmax なる関係とすることを特徴とした温度保護機能付スイッ
チ制御装置。
7. The thermal resistance Rt of the M heat radiation supporting members according to claim 5 is (Tcutoff−Tmax) / (L × Pmin) ≦ Rt <(Tcutoff−
(Tamax) / Pmax. A switch control device having a temperature protection function.
【請求項8】車両のバッテリからの電力供給により駆動
される少なくとも2個以上の負荷と、 当該車両に配線された通信ラインの信号を送受し、受信
された信号から複数の導通/遮断制御信号を発する制御
手段と、 前記導通/遮断制御信号に従い、前記したそれぞれの負
荷への、バッテリからの電流供給を導通,遮断する電力
素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度以上では電流
供給を遮断する過温度遮断手段とを具備した温度保護機
能付スイッチ制御装置において、 前記した複数の負荷へそれぞれ供給される定常時の電流
値のほぼ2乗に反比例した熱抵抗を有し、前記電力素子
を支持する放熱支持部材とをそれぞれの前記電力素子
が、具備することを特徴とした温度保護機能付スイッチ
制御装置。
8. A vehicle comprising: at least two or more loads driven by power supply from a battery of a vehicle; and a signal on a communication line wired to the vehicle. A power element for conducting or interrupting the current supply from the battery to each of the loads according to the conduction / interruption control signal, and detecting a temperature of the power element. A temperature control function-equipped switch control device comprising: an over-temperature interrupting means for interrupting the current supply, wherein the thermal resistance is inversely proportional to the square of a current value in a steady state supplied to each of the plurality of loads, and A switch control device with a temperature protection function, wherein each power element includes a heat dissipation support member that supports the power element.
【請求項9】車両のバッテリからの電力供給により駆動
される少なくとも2個以上の負荷と、 当該車両に配線された通信ラインの信号を送受し、受信
された信号から複数の導通/遮断制御信号を発する制御
手段と、 前記導通/遮断制御信号に従い、前記したそれぞれの負
荷への、バッテリからの電流供給を導通,遮断する電力
素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度以上では電流
供給を遮断する過温度遮断手段とを具備した温度保護機
能付スイッチ制御装置において、それぞれの前記電力素
子が、 前記電流供給を遮断する所定温度をTcutoffとし通常使
用状態の最高温度をTamax、 通常使用状態の最低温度をTamin、通常状態のN倍の電
流で電流供給を遮断したいとして前記電力素子の損失を
Pとして前記電力素子を支持する放熱支持部材の熱抵抗
をRtとすると前記放熱支持部材の熱抵抗が、 (Tcutoff−Tamin)/(N×N×P)≦Rt<(Tcutoff
−Tamax)/P の範囲となるような前記放熱支持部材を具備することを
特徴とした温度保護機能付スイッチ制御装置。
9. At least two or more loads driven by power supply from a battery of a vehicle, and a signal of a communication line wired to the vehicle are transmitted and received, and a plurality of conduction / cutoff control signals are obtained from the received signal. A power element for conducting or interrupting the current supply from the battery to each of the loads according to the conduction / interruption control signal, and detecting a temperature of the power element. In a switch control device with a temperature protection function, comprising an over-temperature cut-off means for cutting off current supply, each of the power elements has a predetermined temperature at which the current supply is cut off as Tcutoff, and a maximum temperature in a normal use state as Tamax. Assuming that the minimum temperature in the use state is Tamin, and that the current supply is to be cut off at N times the current in the normal state, the loss of the power element is P and the heat sink supporting the power element is P. Assuming that the thermal resistance of the holding member is Rt, the thermal resistance of the radiating support member is represented by (Tcutoff−Tamin) / (N × N × P) ≦ Rt <(Tcutoff
−Tamax) / P. The switch control device with a temperature protection function, comprising the heat-dissipating support member in the range of:
【請求項10】車両のバッテリからの電力供給により駆
動される少なくとも2個以上の負荷と、 当該車両に配線された通信ラインの信号を送受し、受信
された信号から複数の導通/遮断制御信号を発する制御
手段と、 前記導通/遮断制御信号に従い、前記したそれぞれの負
荷への、バッテリからの電流供給を導通,遮断する電力
素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度以上では電流
供給を遮断する過温度遮断手段とを具備した温度保護機
能付スイッチ制御装置において、それぞれの前記電力素
子が、 前記電流供給を遮断する所定温度をTcutoffとし通常使
用状態の最高温度をTamax、 通常使用状態の最低温度をTamin、通常状態のN倍の電
流で電流供給を遮断したいとして前記電力素子の損失を
Pとして前記電力素子を支持する放熱支持部材の熱抵抗
をRtとすると前記放熱支持部材の熱抵抗が、 (Tcutoff−Tamin)/(N×N×P)≦Rt<(Tcutoff
−Tamax)/P の範囲となるような全部で1枚の前記放熱支持部材を具
備することを特徴とした温度保護機能付スイッチ制御装
置。
10. A vehicle comprising: at least two or more loads driven by electric power supplied from a battery of a vehicle; transmitting and receiving signals of a communication line wired to the vehicle; A power element for conducting or interrupting the current supply from the battery to each of the loads according to the conduction / interruption control signal, and detecting a temperature of the power element. In a switch control device with a temperature protection function, comprising an over-temperature cut-off means for cutting off current supply, each of the power elements has a predetermined temperature at which the current supply is cut off as Tcutoff, and a maximum temperature in a normal use state as Tamax. Assuming that the minimum temperature in the use state is Tamin, and that the current supply is to be cut off at N times the current in the normal state, the loss of the power element is P and the heat dissipation supporting the power element is P. Assuming that the thermal resistance of the support member is Rt, the thermal resistance of the heat dissipation support member is represented by (Tcutoff−Tamin) / (N × N × P) ≦ Rt <(Tcutoff
−Tamax) / P The switch control device with a temperature protection function is provided with one heat dissipation support member in total.
【請求項11】車両のバッテリからの電力供給により駆
動される少なくとも2個以上の負荷と、 当該車両に配線された通信ラインの信号を送受し、受信
された信号から複数の導通/遮断制御信号を発する制御
手段と、 前記導通/遮断制御信号に従い、前記したそれぞれの負
荷への、バッテリからの電流供給を導通,遮断する電力
素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度以上では電流
供給を遮断する過温度遮断手段とを具備した温度保護機
能付スイッチ制御装置において、それぞれの前記電力素
子が、 前記電流供給を遮断する所定温度をTcutoffとし通常使
用状態の最高温度をTamax、 通常使用状態の最低温度をTamin、通常状態のN倍の電
流で電流供給を遮断したいとして前記電力素子の損失を
Pとして前記電力素子を支持する放熱支持部材の熱抵抗
をRtとすると前記放熱支持部材の熱抵抗が、 (Tcutoff−Tamin)/(N×N×P)≦Rt<(Tcutoff
−Tamax)/P の範囲となるようなそれぞれ独立した前記放熱支持部材
を具備することを特徴とした温度保護機能付スイッチ制
御装置。
11. A vehicle comprising: at least two or more loads driven by electric power supplied from a battery of a vehicle; transmitting and receiving signals of a communication line wired to the vehicle; A power element for conducting or interrupting the current supply from the battery to each of the loads according to the conduction / interruption control signal, and detecting a temperature of the power element. In a switch control device with a temperature protection function, comprising an over-temperature cut-off means for cutting off current supply, each of the power elements has a predetermined temperature at which the current supply is cut off as Tcutoff, and a maximum temperature in a normal use state as Tamax. Assuming that the minimum temperature in the use state is Tamin, and that the current supply is to be cut off at N times the current in the normal state, the loss of the power element is P and the heat dissipation supporting the power element is P. Assuming that the thermal resistance of the support member is Rt, the thermal resistance of the heat dissipation support member is represented by (Tcutoff−Tamin) / (N × N × P) ≦ Rt <(Tcutoff
-Tamax) / P The switch control device with a temperature protection function is provided with the independent heat dissipation support members so as to fall within the range.
【請求項12】それぞれの負荷への、バッテリからの電
流供給を導通,遮断する電力素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度以上では電流
供給を遮断する過温度遮断手段とを具備した温度保護機
能付スイッチ制御装置において、 前記した複数の負荷へそれぞれ供給される定常時の電流
値のぼぼ2乗に反比例した熱抵抗を有し、前記電力素子
を支持する放熱支持部材とをそれぞれの前記電力素子
が、 具備することを特徴とした温度保護機能付スイッチ制御
装置。
12. A power element for conducting and interrupting current supply from a battery to each load, and an over-temperature interrupting means for detecting a temperature of the power element and interrupting the current supply when the temperature exceeds a predetermined temperature. In the switch control device with a temperature protection function provided, the heat dissipation support member having a heat resistance inversely proportional to the square of a current value in a steady state supplied to each of the plurality of loads, and supporting the power element, A switch control device with a temperature protection function, wherein each of the power elements includes:
【請求項13】それぞれの負荷への、バッテリからの電
流供給を導通,遮断する電力素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度以上では電流
供給を遮断する過温度遮断手段とを具備した温度保護機
能付スイッチ制御装置において、それぞれの前記電力素
子が、 前記電流供給を遮断する所定温度をTcutoffとし通常使
用状態の最高温度をTamax、 通常使用状態の最低温度をTamin、通常状態のN倍の電
流で電流供給を遮断したいとして前記電力素子の損失を
Pとして前記電力素子を支持する放熱支持部材の熱抵抗
をRtとすると前記放熱支持部材の熱抵抗が、 (Tcutoff−Tamin)/(N×N×P)≦Rt<(Tcutoff
−Tamax)/P の範囲となるような前記放熱支持部材を具備することを
特徴とした温度保護機能付スイッチ制御装置。
13. A power element for conducting and interrupting current supply from a battery to each load, and an over-temperature interrupting means for detecting a temperature of the power element and interrupting the current supply when the temperature exceeds a predetermined temperature. In the switch control device with a temperature protection function provided, each of the power elements has a predetermined temperature at which the current supply is cut off is Tcutoff, a maximum temperature in a normal use state is Tamax, a minimum temperature in a normal use state is Tamin, and a normal state is Tamin. Assuming that it is desired to cut off the current supply with N times the current, if the loss of the power element is P and the thermal resistance of the radiating support member supporting the power element is Rt, the thermal resistance of the radiating supporting member is (Tcutoff−Tamin) / (N × N × P) ≦ Rt <(Tcutoff
−Tamax) / P. The switch control device with a temperature protection function, comprising the heat-dissipating support member in the range of:
【請求項14】それぞれの負荷への、バッテリからの電
流供給を導通,遮断する電力素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度以上では電流
供給を遮断する過温度遮断手段とを具備した温度保護機
能付スイッチ制御装置において、それぞれの前記電力素
子が、 前記電流供給を遮断する所定温度をTcutoffとし通常使
用状態の最高温度をTamax、 通常使用状態の最低温度をTamin、通常状態のN倍の電
流で電流供給を遮断したいとして前記電力素子の損失を
Pとして前記電力素子を支持する放熱支持部材の熱抵抗
をRtとすると前記放熱支持部材の熱抵抗が、 (Tcutoff−Tamin)/(N×N×P)≦Rt<(Tcutoff
−Tamax)/P の範囲となるような全部で1枚の前記放熱支持部材を具
備することを特徴とした温度保護機能付スイッチ制御装
置。
14. A power element for conducting and interrupting the current supply from a battery to each load, and an over-temperature interrupting means for detecting the temperature of the power element and interrupting the current supply when the temperature exceeds a predetermined temperature. In the switch control device with a temperature protection function provided, each of the power elements has a predetermined temperature at which the current supply is cut off is Tcutoff, a maximum temperature in a normal use state is Tamax, a minimum temperature in a normal use state is Tamin, and a normal state is Tamin. Assuming that it is desired to cut off the current supply with N times the current, if the loss of the power element is P and the thermal resistance of the radiating support member supporting the power element is Rt, the thermal resistance of the radiating supporting member is (Tcutoff−Tamin) / (N × N × P) ≦ Rt <(Tcutoff
−Tamax) / P The switch control device with a temperature protection function is provided with one heat dissipation support member in total.
【請求項15】それぞれの負荷への、バッテリからの電
流供給を導通,遮断する電力素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度以上では電流
供給を遮断する過温度遮断手段とを具備した温度保護機
能付スイッチ制御装置において、それぞれの前記電力素
子が、 前記電流供給を遮断する所定温度をTcutoffとし通常使
用状態の最高温度をTamax、 通常使用状態の最低温度をTamin、通常状態のN倍の電
流で電流供給を遮断したいとして前記電力素子の損失を
Pとして前記電力素子を支持する放熱支持部材の熱抵抗
をRtとすると前記放熱支持部材の熱抵抗が、 (Tcutoff−Tamin)/(N×N×P)≦Rt<(Tcutoff
−Tamax)/P の範囲となるようなそれぞれ独立した前記放熱支持部材
を具備することを特徴とした温度保護機能付スイッチ制
御装置。
15. A power element for conducting and interrupting current supply from a battery to each load, and an over-temperature interrupting means for detecting a temperature of the power element and interrupting the current supply when the temperature exceeds a predetermined temperature. In the switch control device with a temperature protection function provided, each of the power elements has a predetermined temperature at which the current supply is cut off is Tcutoff, a maximum temperature in a normal use state is Tamax, a minimum temperature in a normal use state is Tamin, and a normal state is Tamin. Assuming that it is desired to cut off the current supply with N times the current, if the loss of the power element is P and the thermal resistance of the radiating support member supporting the power element is Rt, the thermal resistance of the radiating supporting member is (Tcutoff−Tamin) / (N × N × P) ≦ Rt <(Tcutoff
-Tamax) / P The switch control device with a temperature protection function is provided with the independent heat dissipation support members so as to be in the range of (Tamax) / P.
【請求項16】それぞれの負荷への、バッテリからの電
流供給を導通,遮断する電力素子と、 当該電力素子の温度を検出し、所定の温度以上では電流
供給を遮断する過温度遮断手段とを具備した温度保護機
能付スイッチ制御装置において、 前記電流供給を遮断する所定温度をTcutoffとし通常使
用状態の最高温度をTamax、 通常使用状態の最低温度をTamin、通常状態のN倍の電
流で電流供給を遮断したいとして前記電力素子の損失を
Pとして前記電力素子を支持する放熱支持部材の熱抵抗
をRtとすると前記放熱支持部材の熱抵抗が、 (Tcutoff−Tamin)/(N×N×P)≦Rt<(Tcutoff
−Tamax)/P の範囲となるような前記放熱支持部材の大きさをそれぞ
れの前記電力素子がもち、それらの前記放熱支持部材の
大きさを足し合わせた1つの大きさの前記放熱支持部材
を具備することを特徴とした温度保護機能付スイッチ制
御装置。
16. A power element for conducting and interrupting current supply from a battery to each load, and an over-temperature interrupting means for detecting a temperature of the power element and interrupting the current supply when the temperature exceeds a predetermined temperature. In the switch control device with a temperature protection function provided, the predetermined temperature at which the current supply is cut off is Tcutoff, the maximum temperature in the normal use state is Tamax, the minimum temperature in the normal use state is Tamin, and the current supply is N times the current in the normal state. And the thermal resistance of the heat radiating support member that supports the power element is Rt, the thermal resistance of the heat radiating support member is (Tcutoff−Tamin) / (N × N × P) ≦ Rt <(Tcutoff
−Tamax) / P. Each of the power elements has a size of the heat radiating support member in a range of −Tamax) / P, and the heat radiating support member of one size obtained by adding the sizes of the heat radiating support members is obtained. A switch control device with a temperature protection function, comprising:
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JP2001277937A (en) * 2000-04-04 2001-10-10 Furukawa Electric Co Ltd:The Large current load control device
CN103208781A (en) * 2013-04-12 2013-07-17 苏州欧泰克电子科技有限公司 Control circuit with overheat protection function

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