JP2003087965A

JP2003087965A - 温度プロテクション回路および電子装置

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Publication number: JP2003087965A
Application number: JP2001279873A
Authority: JP
Inventors: Jiyungo Tsubakihara; 潤吾椿原
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: JP3850246B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の箇所の温度測定を１つのＡ／Ｄコンバ
ーターで検出することができ、しかも一箇所の測定され
る温度は連続的な値を検出することができて制御がしや
すい温度プロテクション回路および電子装置を提供す
る。【解決手段】複数箇所に配設されてその温度に依存す
る電圧を発生する複数個のサーミスター回路が、それぞ
れのダイオードを介してＯＲ回路によって連携接続さ
れ、Ａ／Ｄコンバーターに入力されて出力制御されるよ
う構成される温度プロテクション回路とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線機器の送信段
などにおいて、回路が高温になったときにそれを検知し
て、回路の動作を制限する温度プロテクション技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８に示すのは、従来の無線機が備えて
いる温度プロテクション回路の一例であり、ここではマ
イコンで送信出力を制御している無線機を取り上げてい
る。この図で示される送信パワーアンプ段は、出力制御
入力の電圧に応じて、その送信出力を可変できるアンプ
であり、マイコン(制御部)のＤ／Ａコンバーターの出力
によって制御されている。一例としてここでは、送信出
力は制御電圧(Ｄ／Ａコンバーター出力)に比例して大き
くなるものとする。図８では、複数箇所の温度を検出す
るために複数個(ｎ個)のサーミスター(ＴＨ１〜ＴＨｎ)
を用いた温度−電圧変換回路(以下、サーミスター回路と
いう）を使用している。また、これらのサーミスター回
路(１〜ｎ)は、サーミスターの温度での抵抗値変化を利
用した極一般的なものである。

【０００３】図９は、図８に示したサーミスター回路の
特性例を示す図であり、高温になると次第に電圧が下が
るようになっている。そして、これらのサーミスター回
路(１〜ｎ)は、マイコンのＡ／Ｄコンバーター入力に、
それぞれ別々に入力されている。このマイコンは、Ａ／
Ｄコンバーター入力が、ある「しきい値」(プロテクショ
ン動作の温度に相当する）を下回ると、送信回路の電力
を下げる動作をしたり、送信を中止したりといった保護
動作をする。図８の特性例では、Ｖｄ＝５Ｖ時の例であ
り、100℃以上でプロテクションを働かせるためには、
Ａ／Ｄコンバーターの温度判定のしきい値は約1.７Ｖと
なることを示している。仮に130℃で動作させたいので
あれば約０.７Ｖが温度判定のしきい値となる。このよ
うな特性は、サーミスターや抵抗との組み合わせによっ
て左右されるため、ここではあくまでも一例として示し
たものである。

【０００４】また、図８に示した従来の回路は、Ａ／Ｄ
コンバーターを使用しているため、ある１温度でのみ動
作するだけではなく、例えば100℃から130℃までは送信
出力を30％落とし、130℃以上では送信出力を80％落と
すといったような連続的な制御が可能である。もしも、
通常の入力ポートを使用したのならば、ある特定のしき
い値を境に１点だけの制御となってしまう。なお、図中
では各サーミスター回路(１〜ｎ)と送信パワーアンプ段
とが離れているように描かれているが、実際にはお互い
が十分近い位置にあり、送信段各部の温度を検出するの
に最適な場所に配置されているものとする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の温度プロテクション回路には、次のような
問題点があった。すなわち、温度測定箇所を１箇所のみ
ならず複数箇所を設定する場合には、サーミスター回路
のそれぞれに対応する別々のＡ／Ｄコンバーターが必要
となるため、組み合わされるマイコンも複数のＡ／Ｄコ
ンバーターを装備した高価なものとなってしまい、その
うえ、回路内の配線も増えて、構造も複雑になってしま
う。

【０００６】本発明による温度プロテクション回路およ
び電子装置は、上記の点に鑑みてなされたものであり、
複数の箇所の温度測定を１つのＡ／Ｄコンバーターで検
出することができ、しかも一箇所の測定される温度は連
続的な値を検出することができて、制御がしやすい温度
プロテクション回路、およびこの回路を備える電子装
置、を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、所望
の目的を達成するために、本発明による温度プロテクシ
ョン回路および電子装置は、以下のように構成されるも
のである。（１）複数箇所に配設されてその温度に依存する電圧を
発生する複数個のサーミスター回路が、それぞれのダイ
オードを介してＯＲ回路によって連携接続され、Ａ／Ｄ
コンバーターに入力されて出力制御されるよう構成され
る温度プロテクション回路とした。（２）(１)の温度プロテクション回路において、前記複
数個のサーミスター回路は、少なくともその１つのサー
ミスター回路を除き、温度が上昇して所定の温度になる
と急峻な出力動作を行う出力手段を備えて構成される。（３）(２)の温度プロテクション回路において、前記出
力手段は、スイッチング素子またはインバーター素子を
含んで構成される。（４）(２)の温度プロテクション回路において、前記複
数個のサーミスター回路のうち、前記少なくとも１つの
サーミスター回路は、その温度と電圧とが連続的な相関
関係を有するよう構成される。（５）温度を検知して装置の動作を制御する温度制御回
路を備える電子装置において、この温度制御回路は、請
求項１〜４いずれかに記載の温度プロテクション回路を
含んで構成されることを特徴とする電子装置。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明に
よる温度プロテクション回路の実施の形態について詳細
に説明する。図１は本発明による温度プロテクション回
路の第一の実施の形態を示す構成図であり、図２は、図
１に示した回路のａ点における電圧：温度特性を示す図
である。また、図３は、図１に示した回路のｂ点におけ
る電圧の変化の様子の一例であって、サーミスター１〜
ｎの温度が等しい場合を示す図であり、図４は、同じく
ｂ点における電圧の変化の様子を示す別の例であり、サ
ーミスター１のみが高温になった場合を示す図である。
そして、図５は、図１に示した回路における制御部(マ
イコン)の動作一覧の一例を示す図である。さらに、図
６は本発明による温度プロテクション回路の第2の実施
の形態を示す構成図であり、図７は同じく第３の実施の
形態を示す構成図である。

【０００９】さて図１には、本発明による温度プロテク
ション回路の第一の実施の形態を示しており、ここで
も、制御部(マイコン)で送信出力を制御されている無線
機を取り上げる。送信パワーアンプ段は、出力制御入力
の電圧に応じて、その送信出力を可変できるアンプ手段
であり、マイコンのＤ／Ａコンバーターの出力によって
制御されている。一例としてここでは、送信出力は制御
電圧(Ｄ／Ａコンバーター出力)に比例して大きくなるも
のとする。サーミスター回路１は、順方向電圧の小さい
ダイオードＤ１(ショットキーバリアダイオード等)を介
して、マイコンのＡ／Ｄコンバーターに接続される。サ
ーミスター回路２〜ｎは、スイッチングトランジスタＱ
２〜Ｑｎおよび抵抗Ｒ'２〜Ｒ'ｎによって構成されるス
イッチング回路と、順方向電圧の小さいダイオードＤ２
〜Ｄｎ(ショットキーバリアダイオード等)を介して、前
と同じマイコンのＡ／Ｄコンバーターに接続される。

【００１０】この図１で、スイッチングトランジスタ
(Ｑ２〜Ｑｎ)は、非常にゲインの高いトランジスタ増幅
器によって構成される。これは、サーミスターの温度特
性が緩やかなため、ある温度(しきい値)以上で急峻にス
イッチング動作をさせるためである。一般にバイポーラ
トランジスタを使用した場合、しきい値は０.６から０.
７Ｖとなるため、動作させたい温度でサーミスター回路
がこの電圧となるよう、最適な抵抗分割や特性のよいサ
ーミスターを選択する。そして、急峻なスイッチング特
性のためにトランジスタの増幅率は出来る限り高くする
ことが望ましく、そのためにトランジスタの多段接続回
路や論理回路を用いたトリガ回路等を使用してもよい。
つまり、このスイッチングトランジスタは、サーミスタ
ーがある温度以上になった時にＶｄを出力するための回
路であり、この一例として、スイッチングトランジスタ
１段で示しているものである。

【００１１】次の図２は、一例として、Ｖｄ＝５Ｖ、ス
イッチングトランジスタのＯＮするスレッショルド電圧
を０.７Ｖ、そのときのサーミスターの温度を130℃とし
たときのａ点における電圧の動きを示した図である。 1
30℃以下では、サーミスターと抵抗とによって分圧され
た電圧は０.７Ｖ以上となるため、スイッチングトラン
ジスタはＯＮ状態となり、a点の電圧は０Ｖとなる。ま
た130℃以上では、サーミスターと抵抗とによって分圧
された電圧は０.７Ｖ以下となるため、スイッチングト
ランジスタはＯＦＦ状態となり、a点の電圧はＶｄとな
る。

【００１２】これらサーミスター回路１〜ｎは、順方向
電圧の小さいダイオードＤ１〜Ｄｎ(ショットキーバリ
アダイオード等)を介して、お互いにカソードを突き合
わせてひとまとめにされて繋がれ、ＯＲ回路として形成
されて、Ａ／Ｄコンバーターへ入力される。図３と図４
とは、図１に示した回路のｂ点における電圧の変化の様
子の一例を示しており、この図３においては説明を簡単
にするために、まず、サーミスター１〜ｎが同じ温度で
変化したときの例を示すこととする。ここでは、Ｖｄ＝
５Ｖ、Ｄ１〜Ｄｎの順方向電圧を０.２Ｖ、130℃以上で
サーミスター回路２〜ｎのいずれか（またはそれらすべ
て）が動作したとする。

【００１３】図３において、-50〜130℃までは、サーミ
スター回路２〜ｎは０Ｖを出力するため、Ｄ２〜Ｄｎは
カットオフとなり、ｂ点における電位は、サーミスター
回路１の電圧からＤ１の順方向電圧０.２Ｖを差し引い
たものとなる。130℃以上では、サーミスター回路２〜
ｎのいずれか（またはそれらすべて）がＶｄを出力する
ため、Ｄ２〜ＤｎはＯＮ状態となり、ＶｄからＤ２〜Ｄ
ｎの順方向電圧０.２Ｖを差し引いた電圧を出力する。
５−０.２＝４.８Ｖ。

【００１４】また、図４は、サーミスター回路１のみが
高温になったときのｂ点における電圧の動きを示す。こ
こでは一例として、Ｖｄ＝５Ｖ、Ｄ１〜Ｄｎの順方向電
圧を０.２Ｖとしている。130℃以上では、Ｄ２〜Ｄｎは
カットオフ状態なので、ｂの電位はサーミスター回路１
の電圧からＤ１の順方向電圧の０.２Ｖを差し引いたも
のとなる。この図４の例では、130℃以上ではｂの電位
は０.５Ｖ以下となるので、マイコンのプロテクション
動作は０.５Ｖ以下とすればよいが、サーミスター回路
２〜ｎは、130℃以上では５−０.２＝４.８Ｖを出力す
るため、これを加味すると「０.５Ｖ以下または４.８Ｖ
で」プロテクションをかけるということになる。

【００１５】次にマイコン(制御部)における制御につい
て述べる。Ａ／Ｄコンバーターの入力はｂ点の電圧なの
で、130℃以上でプロテクションを動作させるには、図
３のようにＤ２〜Ｄｎが130℃に達した場合と、図４の
ようにＤ１が130℃に達した場合のＯＲ動作にする。つ
まり「４.８Ｖ以上または０.５Ｖ以下となったときにプ
ロテクション動作をする」ということになる。

【００１６】また、従来の回路と同様に、本発明でもＡ
／Ｄコンバーターを使用し、サーミスター回路１の電圧
をそのまま入力しているため、ある１温度でのみ動作す
るだけでなく、例えば、100℃までは送信アンプ出力100
％で動作しているが、100℃から130℃までは送信出力を
30％落とし、130℃以上では50％落とすといったような
連続的な制御が可能である。図７は上述した動作に関す
る一例を示すものであり、マイコンの動作を一覧表にし
て示したものであり、温度範囲とそれぞれのＡ／Ｄコン
バーター・送信アンプ出力・Ｄ／Ａコンバーター出力と
の関係を示す。ここで、Ａ／Ｄコンバーターのしきい値
は、部品の特性のばらつきやノイズなどの影響を考慮し
ていないが、確実な動作のためにはこの電圧は若干マー
ジンを持って設定されるとよい。

【００１７】そして、図の-50℃付近でもｂ点の電圧は
４.８Ｖに近づくが、通常無線機では-30℃程度までが動
作保証温度のため問題になることは少ないが、誤動作を
避けるためにサーミスター回路１に供給するＶｄだけ、
他のＶｄより若干低く設定することにより、これを回避
することができる。また、本発明にかかる図１と図６に
おいても、従来例である図８と同様に、図中では各サー
ミスター回路と送信アンプ段とが離れて描かれている
が、実際には近くに配置されているものであり、送信段
の熱を検出するのに最適な位置に置かれているものとし
てよい。

【００１８】次の図６は、本発明による温度プロテクシ
ョン回路の第2の実施の形態を示す構成図であり、図１
におけるスイッチングトランジスタの代替として、イン
バーターＩＣを使用した例である。これまで説明してき
たように、スイッチングトランジスタの目的は、サーミ
スター回路２〜ｎの出力をアナログ電圧からＨｉ／Ｌｏ
の論理値に変換するものであるから、ゲインの高いロジ
ックＩＣでも代用が利くことを示している。

【００１９】また図７は、本発明による温度プロテクシ
ョン回路の第３の実施の形態を示す構成図であり、先に
示した図１および図６においては、送信アンプ段の送信
出力制御をＤ／Ａコンバーターによって行っていたが、
図７の場合は、Ｄ／Ａコンバーターを用いない例を示す
ものである。この図において、Ｐ１とＰ２は、マイコン
の出力ポートであり、それぞれトランジスタＱＰ１とＱ
Ｐ２とをＯＮ／ＯＦＦさせる働きを持つ。いずれのトラ
ンジスタもＯＦＦの時が出力制御の電圧は最も高く、次
にＱＰ１のみがＯＮのとき電圧が高く、ＱＰ２がＯＮに
なると０Ｖとなる。これはあくまでもＤ／Ａコンバータ
ーを用いない例のひとつにすぎず、抵抗やトランジスタ
を種々組み合わせることにより、段階的な電圧を作り出
すことは容易である。

【００２０】以上のとおり本発明について述べてきた
が、ここで本発明のポイントとなる構成をまとめて示せ
ば、次のとおりである。(１)複数個のサーミスター回路
がダイオードＯＲ回路によってつながれ、Ａ／Ｄコンバ
ーターに入力される構成を備える。(２) ある一つのサ
ーミスター回路を除いて、他のサーミスター回路はスイ
ッチング回路を介し、一定の温度以上ではＶｄを出力
し、それ以下ではダイオードによってカットオフ状態と
なる構成を備える。(３) ある一つのサーミスター回路
では、連続的な温度の検出を可能とする構成を備える。

【００２１】

【発明の効果】本発明の温度プロテクション回路および
電子装置によれば、複数の箇所の温度測定を１つのＡ／
Ｄコンバーターで検出することができ、しかも一箇所の
測定される温度は、論理回路のようにＨｉ／Ｌｏではな
く、連続的な値を検出することができて、制御がしやす
い温度プロテクション回路およびこの回路を備える電子
装置、を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による温度プロテクション回路の実施の
形態を示す構成図である。

【図２】図１に示した回路のａ点における電圧(対)温度
特性の一例を示す図である。

【図３】図１に示した回路のｂ点における電圧の変化の
様子の一例を示す図であって、サーミスター１〜ｎの温
度が等しい場合を示す。

【図４】図１に示した回路のｂ点における電圧の変化の
様子の一例を示す図であって、サーミスター１のみが高
温になった場合を示す。

【図５】図１に示した回路において、マイコン(制御部)
の動作一覧の一例を示す図である。

【図６】本発明による温度プロテクション回路の第2の
実施の形態を示す構成図であり、図１におけるスイッチ
ングトランジスタの代わりに、インバーターＩＣを使用
した例である。

【図７】本発明による温度プロテクション回路の第３の
実施の形態を示す構成図であり、送信アンプ段の出力制
御に、Ｄ／Ａコンバーターを用いない場合の一例を示す
ものである。

【図８】従来の回路例を示しており、複数箇所の温度を
検出するために複数個(ｎ個)のサーミスターを用いた温
度−電圧変換回路(サーミスター回路）の一例を示す構
成図である。

【図９】従来の特性例を示しており、図８に示したサー
ミスター回路の特性例を示す図である。

【符号の説明】

ＴＨサーミスターＤダイオードＱスイッチングトランジスタＶｄ電圧Ｒ抵抗ａ点、ｂ点電圧の測定箇所Ｐ１、Ｐ２出力ポートＱＰ１、ＱＰ２トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F056 RD01 RG03 RG04 RG06 RG08 5J022 AA01 AB01 AC02 BA10 CD04 CF02 CF10 5K060 BB03 CC11 HH06 HH32 HH39 JJ02 JJ08 JJ09 JJ23 LL01 PP05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数箇所に配設されてその温度に依存す
る電圧を発生する複数個のサーミスター回路が、それぞ
れのダイオードを介してＯＲ回路によって連携接続さ
れ、Ａ／Ｄコンバーターに入力されて出力制御されるよ
う構成されることを特徴とする温度プロテクション回
路。
【請求項２】請求項１に記載の温度プロテクション回
路において、前記複数個のサーミスター回路は、少なくともその１つ
のサーミスター回路を除き、温度が上昇して所定の温度
になると急峻な出力動作を行う出力手段を備えて構成さ
れることを特徴とする温度プロテクション回路。
【請求項３】請求項２に記載の温度プロテクション回
路において、前記出力手段は、スイッチング素子またはインバーター
素子を含んで構成されることを特徴とする温度プロテク
ション回路。
【請求項４】請求項２に記載の温度プロテクション回
路において、前記複数個のサーミスター回路のうち、前記少なくとも
１つのサーミスター回路は、その温度と電圧とが連続的
な相関関係を有するよう構成されることを特徴とする温
度プロテクション回路。
【請求項５】温度を検知して装置の動作を制御する温
度制御回路を備える電子装置において、前記温度制御回路は、請求項１〜４いずれか１項に記載
の温度プロテクション回路を含んで構成されることを特
徴とする電子装置。