JP2005214821A - 温度検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストを抑え、発熱部の温度上昇変動を応答性良く検出することが可能な温度検出回路を提供することを目的とする。
【解決手段】 制御信号Ｓ１によりオン、オフするスイッチ２と、スイッチ２と直列接続されスイッチ２がオンすることにより電源からの回生電力を消費させるセメント抵抗器３と、制御信号Ｓ１によりスイッチ２と同期してオン、オフするスイッチ４と、スイッチ４と直列接続されスイッチ４がオンすることにより一定電圧Ｖ１が印加されるダミー抵抗器５と、抵抗６と直列接続され抵抗６を介して電圧が印加される感温素子７と、抵抗６と感温素子７との間の電位に基づいて温度を検出する検出部８と、電源における出力系の電圧Ｖ２に基づいて制御信号Ｓ１を出力する制御部９とを備え、ダミー抵抗器５と感温素子７とを、銅などの導体パターンを介して熱的に接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、セメント抵抗器などの発熱部品の温度を検出する温度検出回路に関する。

従来では、セメント抵抗器などの発熱部品の温度を検出する場合、例えば、以下のような構成を採用していた。
（１）セメント抵抗器内部の発熱部を覆うように備えられる伝熱部を介して、セメント抵抗器内部の温度を感温素子（温度ヒューズ）に伝えていた。（例えば、特許文献１参照）
これにより、セメント抵抗器内部の発熱部の周辺温度が伝熱部を介して感温素子に伝わり易くなり、セメント抵抗器内部の発熱部の温度を精度良く検出することができる。

（２）セメント抵抗器内部の発熱部にサーミスタなどの感温素子を接触させて、セメント抵抗器と感温素子とを一体化し、その感温素子により温度検出を行っていた。（例えば、特許文献２または３参照）
これにより、セメント抵抗器内部の発熱部の温度を精度良く検出することができる。
特開平５−１６６６０２号 （第２〜３頁、第１図） 特開２０００−９５４８号 （第２〜３頁、第１図） 特開２０００−１２３０２号 （第４〜６頁、第１図）

しかしながら、上述の構成（１）及び（２）は何れも、伝熱部や感温素子をセメント抵抗器内部に備える構成であるため、伝熱部や感温素子を発熱部品の内部に備えるための製造工数が余計にかかり、製造コストが上がるという問題がある。
また、上述の構成（１）及び（２）は何れも、発熱部の温度をセメント材などの熱伝導率が低い絶縁体を介して検出しているため、発熱部の温度上昇変動を応答性良く検出することが難しいという問題がある。

そこで、本発明では、このような問題を考慮し、製造コストを抑え、発熱部の温度上昇変動を応答性良く検出することが可能な温度検出回路を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の温度検出回路は、電圧が印加されることにより発熱する第１の発熱部品と、前記第１の発熱部品に電圧が印加されるタイミングと同期して電圧が印加されることにより発熱する第２の発熱部品と、前記第２の発熱部品と熱的に接続される感温素子と、前記感温素子を用いて温度検出を行う検出部とを備えることを特徴とする。

これにより、第１の発熱部品に電圧が印加されるタイミングと同期して第２の発熱部品にも電圧が印加されるので、第１の発熱部品に電流が流れる時間と第２の発熱部品に電流が流れる時間を同じにすることができるので、第２の発熱部品の温度から第１の発熱部品の温度を推定することができる。

また、第１の発熱部品の温度を第１の発熱部品の外部に設けられる第２の発熱部品の温度より推定することができるので、第１の発熱部品と感温素子とを一体にして作り込む必要がなく、製造コストを低減することができる。
また、上記温度検出回路は、前記第２の発熱部品と前記感温素子とが基板に設けられる導体パターンを介して接続されていてもよい。

これにより、熱伝導率の高い導体パターンにより第２の発熱部品と感温素子とを接続することができるので、第２の発熱部品の温度を精度良く検出することができ、第１の発熱部品の温度上昇を応答性良く検出することができる。
また、上記温度検出回路の感温素子は抵抗と直列に接続されて感温部を形成し、前記感温部に定電圧が印加され、前記導体パターンがグランドに接続されていてもよい。

これにより、たとえ、第２の発熱部品の両端にかかる電圧が変動しても、その電圧の変動の影響が感温素子に伝わるのを抑制することができるので、第２の発熱部品の温度を精度良く検出することができ、さらに、第１の発熱部品の温度上昇を応答性良く検出することができる。

また、上記温度検出回路は、前記検出部で検出される温度に基づいて、前記第１の発熱部品への電圧印加を停止する制御部を備えるようにしてもよい。
これにより、発熱により第１の発熱部品が破損されることが防ぐことができる。

本発明によれば、第２の発熱部品の温度から第１の発熱部品の温度を推定することができる。また、第１の発熱部品と感温素子とを一体にして作り込む必要がないので、製造コストを低減することができる。また、第２の発熱部品の温度を精度良く検出することができるので、第１の発熱部品の温度上昇を応答性良く検出することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態の温度検出回路を示す図である。
図１（ａ）において、温度検出回路１は、制御信号Ｓ１によりオン、オフするスイッチ２と、スイッチ２と直列接続されスイッチ２がオンすることにより電源からの回生電力（電圧Ｖ２）を消費させるセメント抵抗器３（第１の発熱部品）と、制御信号Ｓ１によりスイッチ２と同期してオン、オフするスイッチ４と、スイッチ４と直列接続されスイッチ４がオンすることにより一定電圧Ｖ１が印加されるダミー抵抗器５（第２の発熱部品）と、抵抗６と直列接続され抵抗６により一定電圧Ｖ１が電圧降下した分の電圧が印加される感温素子７と、抵抗６と感温素子７との間の電位に基づいて温度を検出する検出部８と、電源における出力系の電圧Ｖ２に基づいて制御信号Ｓ１を出力する制御部９とを備えて構成される。抵抗６と感温素子７は感温部を形成している。

上記セメント抵抗器３は、スイッチ２と接続される端子と反対の端子がグランドＧＮＤ１に接続されている。
上記ダミー抵抗器５は、基板に設けられる銅などの導体パターンを介して感温素子７と熱的に接続されている。そして、その導体パターンは、グランドＧＮＤ１と独立して基板に設けられるグランドＧＮＤ２に接続されている。

上記感温素子７は、例えば、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタであって、自身の温度変化に応じて抵抗値が変化する。なお、ダミー抵抗器５と感温素子７とは、できるだけ近づけて基板上に設けてもよい。
上記検出部８は、抵抗６と感温素子７との間の電位に基づいて、導体パターンを介してダミー抵抗器５から感温素子７に伝わる温度を検出する。そして、検出部８において求められた温度に基づいて、セメント抵抗器３の発熱部の温度を推定するようにしてもよい。

上記スイッチ２及４は、上述したように、制御信号Ｓ１により、それぞれ同じタイミングでオン、オフされる。すなわち、セメント抵抗器３及びダミー抵抗器５は、それぞれ同じタイミングで電力損失する。
図１（ｂ）は、スイッチ２及び４のオン、オフにより変動するセメント抵抗器３の発熱部及びダミー抵抗器５（感温素子７）のそれぞれの温度を示す図である。なお、図１（ｂ）の下側のグラフは、スイッチ２及び４のオンタイミング及びオフタイミングを示しており、図１（ｂ）の上側のグラフは、セメント抵抗器３の発熱部及びダミー抵抗器５のそれぞれの温度変動を示している。また、それぞれのグラフの横軸は、時間を示しており、互いに対応している。

図１（ｂ）に示すように、例えば、制御部９は、電源における出力系の電圧が所定電圧（例えば、電源の出力系に設けられる部品の耐電圧）を超えると、スイッチ２をオンさせ、電源からの回生電力をセメント抵抗器３により消費させる。なお、制御部９は、セメント抵抗器３の耐電圧を考慮して、スイッチ２をオンさせてからも一時的にスイッチ２がオフとなるような制御信号Ｓ１を出力する。すなわち、制御部９は、電源における出力系の電圧が耐電圧付近となると、出力系からの電圧によりセメント抵抗器３を破損させないようにスイッチ２をオン、オフさせて、出力系からの回生電力を消費させている。

また、図１（ｂ）に示すように、セメント抵抗器３及びダミー抵抗器５は、スイッチ２及び４がオンしている間、それぞれに印加される電圧に応じて、自身の温度が上昇する。また、セメント抵抗器３及びダミー抵抗器５は、スイッチ２及び４がオフしている間、電圧が印加されなくなり、それぞれ自身の温度が下降する。

また、例えば、ダミー抵抗器５、抵抗６、及び感温素子７のそれぞれ抵抗値は、特に限定されないが、ダミー抵抗器５、抵抗６、及び感温素子７は、セメント抵抗器３の発熱部の温度変動のタイミングを擬似的にモニタするためだけに使用されるので、それぞれの抵抗値は、セメント抵抗器３の抵抗値よりも小さくてもよい。

このように、スイッチ２のオン、オフタイミングとスイッチ４のオン、オフタイミングとが同期しているので、それに伴ってセメント抵抗器３及びダミー抵抗器５には、それぞれ同じタイミングで同じ時間電圧が印加される。
これにより、セメント抵抗器３の発熱部及びダミー抵抗器５は、それぞれ同じタイミングで温度上昇し、それぞれ同じタイミングで温度下降するので、検出部８で検出されるダミー抵抗器５の温度からセメント抵抗器３の発熱部の温度を推定することができる。

すなわち、セメント抵抗器３の発熱部及びダミー抵抗器５は、互いに同じ応答性をもつ温度変動となり、感温素子７がダミー抵抗器５の温度変動に対して応答性良く抵抗値変動するので、擬似的にセメント抵抗器３の発熱部の温度変動をモニタすることができる。
また、セメント抵抗器３の発熱部の温度をダミー抵抗器５の温度より推定することができるので、セメント抵抗器３と感温素子７とを一体にして作り込んで部品を新しく作る必要がなく、標準部品で構成することができ、製造コストを低減することができる。

また、ダミー抵抗器５及び感温部にそれぞれ印加される電圧がほぼ一定電圧であり、ダミー抵抗器５と感温素子７とをつなぐ導体パターンがグランドＧＮＤ２に接続されているので、たとえ、ダミー抵抗器５にかかる電圧が変動しても、その電圧変動の影響が感温素子７に伝わるのを抑制することができるので、ダミー抵抗器５の温度を精度良く検出することができ、さらに、セメント抵抗器３の発熱部の温度上昇を応答性良く検出することができる。

また、例えば、スイッチ２及び４をオン、オフさせるときの出力系の電圧の変動範囲が小さい程、セメント抵抗器３の発熱部の温度変動率（温度上昇率または温度下降率）と、感温素子７またはダミー抵抗器５の温度変動率との間の誤差を少なくすることができる。
また、例えば、セメント抵抗器３の発熱部の温度上昇と温度下降との比率（図１（ｂ）のスイッチ２及び４がオン時の傾きとオフ時の傾きの比率）とダミ−抵抗器５の温度上昇と温度下降との比率が近い程、温度検出の精度が良い。

また、図２は、本発明の他の実施形態の温度検出回路を示す図である。なお、図１と同じ構成には同じ符号をつけている。
図２に示す温度検出回路１０において、図１に示す温度検出回路１と異なる点は、検出部８の代わりに、コンパレータ１１を備えている点である。

上記コンパレータ１１のプラスの入力端子は、抵抗６と感温素子７との間に接続されている。そして、このコンパレータ１１のプラスの入力端子には、感温素子７の温度変動に応じて変化する抵抗６と感温素子７との間の電位が入力される。
また、上記コンパレータ１１のマイナスの入力端子は、一定電圧Ｖ３の定電圧源に接続されている。

そして、コンパレータ１１は、プラスの入力端子に入力される電位が一定電圧Ｖ３よりも低くなると、制御信号Ｓ２を制御部９に出力する。
そして、制御部９は、制御信号Ｓ２が入力されると、スイッチ２及び４をオフさせる制御信号１を出力する。

例えば、図１（ｂ）に示す温度Ａがセメント抵抗器３の耐えられる限界温度である場合、セメント抵抗器３の発熱部の温度が温度Ａを超えるとき、抵抗６と感温素子７との間の電圧が一定電圧Ｖ３よりも低くなるように、抵抗６の抵抗値、感温素子７の抵抗値、及び一定電圧Ｖ３をそれぞれ設定する。

これにより、セメント抵抗器３の発熱部の温度が温度Ａを超えると、スイッチ２及び４をオフさせるので、自身の発熱によりセメント抵抗器３が破損することが防ぐことができる。
また、コンパレータ１１を備え、抵抗６と感温素子７との間の電位と一定電圧Ｖ３とを比較し、その比較結果に応じて、スイッチ２及び４をオフさせているので、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの高価な計算器を必要とすることなく、安価な構成で自身の発熱によりセメント抵抗器３が破損することを防ぐことができる。

また、セメント抵抗器３の発熱部の温度を、ダミー抵抗器５または感温素子７の温度に基づいて、セメント抵抗器３の発熱部の温度を推定するようにしているので、セメント抵抗器３、ダミー抵抗器５、及び感温素子７などの周辺温度も含む状態でセメント抵抗器３の発熱部の温度を推定することができ、自身の発熱によりセメント抵抗器３が破損することを防ぐことができる。

また、コンパレータ１１が動作しスイッチ２及び４がオフしてから所定時間後までスイッチ２及び４をオフし続けるようにしてもよい。
また、図３は、図２に示す温度検出回路１０が実装される基板の導体パターンの一例を示す図である。なお、図３において、１２は基板を、１３はランドを、１４はパッドをそれぞれ示している。また、ランド１３及びパッド１４は、それぞれ銅などの導体で基板１２上に形成されている。また、図３では、例えば、抵抗６をチップ抵抗、感温素子７をチップサーミスタとし、それぞれを波線で示している。

セメント抵抗器３の両端のリード線は、それぞれランド１３内に設けられるスルーホールに挿入され、セメント抵抗器３の両端のリード線とランド１３とがはんだ付けなどにより電気的に接続されている。また、セメント抵抗器３の両端のリード線の一方のリード線は、スルーホールを介して基板１２の内層または裏側のグランドレベルの電極（グランドＧＮＤ１）に電気的に接続されている。

同様に、ダミー抵抗器５の両端のリード線も、それぞれランド１３内に設けられるスルーホールに挿入され、ダミ−抵抗器５の両端のリード線とランド１３とがはんだ付けなどにより電気的に接続されている。
また、抵抗６の両端子及び感温素子７の両端子は、それぞれパッド１４にはんだ付けなどにより電気的に接続されている。

また、抵抗６につながるパッドと感温素子７につながるパッドとをつなぐ導体パターン１５には、例えば、図２に示すコンパレータ１１のプラス端子が接続されている。
また、ダミー抵抗器５につながるランド１３と感温素子７につながるパッド１４とが導体パターン１６で電気的に接続されている。

また、導体パターン１６につながるランド１３は、スルーホールを介して基板１２の内層または裏側のグランドレベルの電極（グランドＧＮＤ２）に電気的に接続されている。
このように、ダミー抵抗器５の一方のリード線と感温素子７の一方のリード線とを、それぞれ熱伝導率の高いランド１３、パッド１４、及び導体パターン１６を介して接続しているので、ダミー抵抗器５から発生する熱を感温素子７に伝え易くすることができる。

これにより、ダミー抵抗器５の温度を精度良く検出することができる。また、セメント抵抗器３の発熱部の温度上昇を応答性良く検出することができる。
なお、上記実施形態では感温素子７はサーミスタを用いているがこの構成に限定されない。

また、上記実施形態では感温素子７とダミ−抵抗器５は電気的に接続されグランドＧＮＤ２に接続されているが、この構成に限定されない。例えば熱導電性の樹脂で接続するなど、熱的に接続されていれば良い。ただし上記実施例のように接続すればはんだ付けの工程で熱的な接続ができる。

本発明の実施形態の温度検出回路を示す図である。 本発明の他の実施形態の温度検出回路を示す図である。 導体パターンの一例を示す図である。

符号の説明

１ 温度検出回路
２ スイッチ
３ セメント抵抗器（第１の発熱部品）
４ スイッチ
５ ダミー抵抗器（第２の発熱部品）
６ 抵抗
７ 感温素子
８ 検出部
９ 制御部
１０ 温度検出回路
１１ コンパレータ
１２ 基板
１３ ランド
１４ パッド
１５、１６ 導体パターン

Claims (4)

1. 電圧が印加されることにより発熱する第１の発熱部品と、
   前記第１の発熱部品に電圧が印加されるタイミングと同期して電圧が印加されることにより発熱する第２の発熱部品と、
   前記第２の発熱部品と熱的に接続される感温素子と、
   前記感温素子を用いて温度検出を行う検出部と、
   を備えることを特徴とする温度検出回路。
2. 請求項１に記載の温度検出回路であって、
   前記第２の発熱部品と前記感温素子とを基板に設けられる導体パターンを介して接続することを特徴とする温度検出回路。
3. 請求項２に記載の温度検出回路であって、
   前記感温素子は抵抗と直列に接続されて感温部を形成し、
   前記感温部に定電圧が印加され、
   前記導体パターンは、グランドに接続されていることを特徴とする温度検出回路。
4. 請求項１に記載の温度検出回路であって、
   前記検出部で検出される温度に基づいて、前記第１の発熱部品への電圧印加を停止する制御部を備えることを特徴とする温度検出回路。
   
   
   

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