JP2005347377A - 過熱保護回路を備えた半導体集積回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】誤動作することがなく、所望の検出温度を容易に設定することが可能な過熱保護回路を備えた半導体集積回路を実現する。
【解決手段】ICチップの温度をモニタする温度モニタ回路21と温度モニタ回路21の出力信号に応じてICチップ内の回路の動作を停止させる遮断回路20からなる過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、温度モニタ回路21で第1の抵抗Rsと、複数個(s)直列接続された第1のダイオードと、第1の定電流回路Isが直列に接続され、差動増幅回路22の一方の入力には、第1のダイオードの順方向電圧が入力され、第2の抵抗Rtと、複数個(t)直列接続された第2のダイオードと、第2の定電流回路Itが直列に接続され、差動増幅回路22の他方の入力には、第2のダイオードの順方向電圧が入力された構成を備える。
【選択図】 図1
【解決手段】ICチップの温度をモニタする温度モニタ回路21と温度モニタ回路21の出力信号に応じてICチップ内の回路の動作を停止させる遮断回路20からなる過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、温度モニタ回路21で第1の抵抗Rsと、複数個(s)直列接続された第1のダイオードと、第1の定電流回路Isが直列に接続され、差動増幅回路22の一方の入力には、第1のダイオードの順方向電圧が入力され、第2の抵抗Rtと、複数個(t)直列接続された第2のダイオードと、第2の定電流回路Itが直列に接続され、差動増幅回路22の他方の入力には、第2のダイオードの順方向電圧が入力された構成を備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、過熱保護回路を備えた半導体集積回路に関し、特に比較する2つの入力端子に接続される素子を同じものにして、入力電圧などに変動がある場合でも2つの入力電圧の関係が保たれることで、誤動作の少ない、コスト削減が可能で、所望の検出温度を設定することができる過熱保護回路を備えた半導体集積回路に関するものである。
半導体回路の例として、従来の過熱保護回路を備えたボルテージレギュレータ回路がある。この回路は、図8に示すように、過熱保護回路2の出力がレギュレータ1のドライバM20のゲートに接続されているものである。基準電圧回路31の出力が差動増幅回路41の反転入力端子に入力され、差動増幅回路41の出力はpチャネルトランジスタである出力ドライバM20のゲートに入力され、出力ドライバM20のドレインがボルテージレギュレータ1の出力端子Voutに接続されている。一方、レギュレータ1の出力端子Voutには、抵抗R1,R2が接続されており、このR1,R2からなる電圧分割回路で分割されたフィードバック電圧が差動増幅回路41の非反転入力端子に入力されている。
また、過熱保護回路2では、基準電圧回路11の出力Vref1が差動増幅回路21の非反転入力端子に入力され、定電流回路51とダイオードD1を直列接続されたものが比較回路21の反転入力端子に入力されている。比較回路21の出力は、pチャネルトランジスタM10のゲートに接続され、pチャネルトランジスタM10のドレインはレギュレータ回路1の出力ドライバM20のゲートに接続されている。ここで、基準電圧回路11や定電流回路51には、低消費電力のCMOS回路が使用されているので、消費電力の大きなバイポーラトランジスタ回路にはない問題が起こる。
この場合、過熱保護回路2の基準電圧Vref1は温度にかかわらず一定電圧である。また、ダイオードD1に定電流を流しているので、ICの温度が上昇するに伴って点A1の電圧は2mV/℃で上昇する。
この場合、過熱保護回路2の基準電圧Vref1は温度にかかわらず一定電圧である。また、ダイオードD1に定電流を流しているので、ICの温度が上昇するに伴って点A1の電圧は2mV/℃で上昇する。
図9は、図8における基準電圧Vref1とA1点の電圧の温度特性図である。
図9から明らかなように、温度が上昇してA1点の電圧が基準電圧Vref1を超えると、比較回路21の出力はHIGHからLOWに反転し、pチャネルトランジスタM10はオンして、レギュレータ回路1の出力ドライバM20はオフすることで、ドライバM20の出力Voutは停止する。
図9から明らかなように、温度が上昇してA1点の電圧が基準電圧Vref1を超えると、比較回路21の出力はHIGHからLOWに反転し、pチャネルトランジスタM10はオンして、レギュレータ回路1の出力ドライバM20はオフすることで、ドライバM20の出力Voutは停止する。
このように、過熱保護回路2は温度上昇を検出し、出力ドライバM20をオフすることから、ICの発熱を防ぐことができる。このように、過熱保護回路2の検出温度は、室温(25℃)における基準電圧Vref1とA1点電圧の差により設定することが可能である。
しかし、基準電圧Vref1とA1点の電圧は、それぞれ全く異なる回路から生成されているため、入力電圧VINの瞬間的な変化に対する応答スピードが異なる。このため、過熱保護回路2の検出温度以下(Vref1電圧>A1点電圧)の状態で入力電圧VINが瞬間的に変化した場合、(Vref1電圧<A1点電圧)となる瞬間が生じてしまい、比較回路21の出力が反転し、遮断回路がオンして、レギュレータ回路1の出力ドライバM20がオフしてしまうことがあった。CMOSを使用する回路では、このような誤動作が顕著である。しかし、低消費電力にする必要性から、基準電圧回路11にはCMOSを使用せざるを得ない。
しかし、基準電圧Vref1とA1点の電圧は、それぞれ全く異なる回路から生成されているため、入力電圧VINの瞬間的な変化に対する応答スピードが異なる。このため、過熱保護回路2の検出温度以下(Vref1電圧>A1点電圧)の状態で入力電圧VINが瞬間的に変化した場合、(Vref1電圧<A1点電圧)となる瞬間が生じてしまい、比較回路21の出力が反転し、遮断回路がオンして、レギュレータ回路1の出力ドライバM20がオフしてしまうことがあった。CMOSを使用する回路では、このような誤動作が顕著である。しかし、低消費電力にする必要性から、基準電圧回路11にはCMOSを使用せざるを得ない。
検出温度以下にもかかわらず、遮断回路がオンしてしまうことは誤動作である。このため、入力電圧の瞬間的な変化に影響を受けない過熱保護回路2が望まれていた。
ノイズによる誤動作は従来から知られており、例えば、特開2000−311985号公報(特許文献1参照)に記載されているように、第1の温度T1を検出する第1の保護回路と、第2の温度T2を検出する第2の保護回路(T1<T2)とを備えた半導体素子が設けられている。第1の保護回路はICチップの温度がT1を超えている状態が所定時間維持された場合に、上記半導体素子を強制的にオフする。また、第2の保護回路は、ICチップの温度がT2を超えていることを検出すると、直ちに上記半導体素子を強制的にオフする。これにより、温度T1よりも低い通常動作時においては、第1の保護回路にノイズが乗ったとしても、半導体素子を誤ってオフさせてしまうことを防止している。
ノイズによる誤動作は従来から知られており、例えば、特開2000−311985号公報(特許文献1参照)に記載されているように、第1の温度T1を検出する第1の保護回路と、第2の温度T2を検出する第2の保護回路(T1<T2)とを備えた半導体素子が設けられている。第1の保護回路はICチップの温度がT1を超えている状態が所定時間維持された場合に、上記半導体素子を強制的にオフする。また、第2の保護回路は、ICチップの温度がT2を超えていることを検出すると、直ちに上記半導体素子を強制的にオフする。これにより、温度T1よりも低い通常動作時においては、第1の保護回路にノイズが乗ったとしても、半導体素子を誤ってオフさせてしまうことを防止している。
しかし、前記特開2000−311985号公報に記載の技術では、保護回路が2つ必要となる上に、所定時間を設定する回路が必要であり、回路規模が大きくなってしまうという問題がある。また、上記公報の回路では、所定時間を想定されるノイズのパルス幅より長くとることになっているが、汎用ICの場合、様々な使われ方をするため、ノイズのパルス幅を想定することは困難である。
(目的)
本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、誤動作することがなく、所望の検出温度を容易に設定することが可能な過熱保護回路を備えた半導体集積回路を提供することにある。
本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、誤動作することがなく、所望の検出温度を容易に設定することが可能な過熱保護回路を備えた半導体集積回路を提供することにある。
本発明による過熱保護回路を備えた半導体集積回路は、ICチップの温度をモニタする温度モニタ回路と該温度モニタ回路の出力信号に応じてICチップ内の回路の動作を停止させる遮断回路からなる過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、該温度モニタ回路で第1の抵抗と複数個直列接続された第1のダイオードと第1の定電流回路が直列に接続され、差動増幅回路の一方の入力には、前記第1のダイオードの順方向電圧が入力され、また、第2の抵抗と複数個直列接続された第2のダイオードと第2の定電流回路が直列に接続され、前記差動増幅回路の他方の入力には、前記第2のダイオードの順方向電圧が入力された構成を有することを特徴とする。
また、前記温度モニタは、温度に対するヒステリシスを有することも特徴とする。
また、後工程において、レーザトリミングで前記第1または第2の抵抗、または第1または第2の定電流値を調整することが可能であることも特徴とする。
さらに、前記第1および第2の抵抗の代りに、2つの異なる電圧を出力する定電圧回路を用いることも特徴とする。
さらに、直列接続された前記第1または第2のダイオードの途中のノードを前記差動増幅回路の入力とすることも特徴とする。
また、後工程において、レーザトリミングで前記第1または第2の抵抗、または第1または第2の定電流値を調整することが可能であることも特徴とする。
さらに、前記第1および第2の抵抗の代りに、2つの異なる電圧を出力する定電圧回路を用いることも特徴とする。
さらに、直列接続された前記第1または第2のダイオードの途中のノードを前記差動増幅回路の入力とすることも特徴とする。
本発明によれば、入力電圧の変動がある場合でも、比較回路の2つの入力電圧の関係が保たれるので、誤動作することが防止される。
また、温度モニタ回路は、レーザトリミングにより抵抗値を変更することができるので、所望の検出温度を設定することが可能である。
また、温度モニタ回路は、レーザトリミングにより抵抗値を変更することができるので、所望の検出温度を設定することが可能である。
(第1の実施例)
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
図7は、本発明における過熱保護回路の全体概略図である。
本実施例の過熱保護回路2は、温度モニタ回路21と遮断回路20から構成される。
温度モニタ回路21は、比較回路の2つの入力電圧を生成する回路をほぼ同じ素子で構成し、入力電圧VINの変動がある場合にも比較回路の2つの入力電圧の関係を保持するようにして、誤動作をしないようにする。温度モニタ回路21の抵抗値を変更することで、所望の検出温度を設定できるようにする。2つの入力電圧の関係が変化した時点で、比較回路の出力が反転し、遮断回路がオンする。
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
図7は、本発明における過熱保護回路の全体概略図である。
本実施例の過熱保護回路2は、温度モニタ回路21と遮断回路20から構成される。
温度モニタ回路21は、比較回路の2つの入力電圧を生成する回路をほぼ同じ素子で構成し、入力電圧VINの変動がある場合にも比較回路の2つの入力電圧の関係を保持するようにして、誤動作をしないようにする。温度モニタ回路21の抵抗値を変更することで、所望の検出温度を設定できるようにする。2つの入力電圧の関係が変化した時点で、比較回路の出力が反転し、遮断回路がオンする。
図2は、本発明の第1の実施例に係る過熱保護回路の構成図である。
本実施例の回路構成は、比較回路22と、比較回路22の非反転入力端子に接続された定電流回路Is、s個のダイオード、および抵抗Rsの直列回路、ならびに、比較回路22の反転入力端子に接続された定電流回路It、t個のダイオード、および抵抗Rtとからなる温度モニタ回路21、および、pチャネルトランジスタM12からなる遮断回路20で構成される。
定電流回路Isとs個のダイオードと抵抗Rsが直列に接続され、ダイオードと抵抗Rsの接続点が比較回路22の非反転入力端子に接続され、また、定電流回路Itとt個のダイオードと抵抗Rtが直列に接続され、ダイオードと抵抗Rtの接続点が比較回路22の反転入力端子に接続されている。なお、s≠tである。
本実施例の回路構成は、比較回路22と、比較回路22の非反転入力端子に接続された定電流回路Is、s個のダイオード、および抵抗Rsの直列回路、ならびに、比較回路22の反転入力端子に接続された定電流回路It、t個のダイオード、および抵抗Rtとからなる温度モニタ回路21、および、pチャネルトランジスタM12からなる遮断回路20で構成される。
定電流回路Isとs個のダイオードと抵抗Rsが直列に接続され、ダイオードと抵抗Rsの接続点が比較回路22の非反転入力端子に接続され、また、定電流回路Itとt個のダイオードと抵抗Rtが直列に接続され、ダイオードと抵抗Rtの接続点が比較回路22の反転入力端子に接続されている。なお、s≠tである。
図5は、図2の温度モニタ回路の電圧・温度特性曲線図である。
図5において、Vsは比較回路22の非反転入力端子の入力電圧であり、Vtは比較回路22の反転入力端子の入力電圧であって、いずれもダイオードの個数により特性直線の傾斜が決定される。Vtの方が傾斜が急であるのは、ダイオード個数がs<tであるからである。
図5において、Vsは比較回路22の非反転入力端子の入力電圧であり、Vtは比較回路22の反転入力端子の入力電圧であって、いずれもダイオードの個数により特性直線の傾斜が決定される。Vtの方が傾斜が急であるのは、ダイオード個数がs<tであるからである。
図2の温度モニタ回路21の動作を、図5を用いて説明する。図5の横軸はICのチップ表面温度、縦軸は比較回路22の2つの入力電圧である。図5の温度T1において、
図5における非反転入力端子の入力電圧Vs、反転入力端子の入力電圧Vt(いずれも、単位:mV)は、下式のようになる。
Vs=VIN−(Is×Rs+Vs1) ・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
Vt=VIN−(It×Rt+Vt1) ・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
ここで、Is,Itはそれぞれ直列回路を流れる電流、Rs,Rtは抵抗Rs,Rtの抵抗値、Vs1,Vt1はそれぞれ温度T1において定電流Is,Itをs個、t個直列接続されたダイオードに流した時のダイオードの順方向電圧である。
このとき、比較回路22の出力はHIGHであり、pチャネルトランジスタM12はオフ状態である。
図5における非反転入力端子の入力電圧Vs、反転入力端子の入力電圧Vt(いずれも、単位:mV)は、下式のようになる。
Vs=VIN−(Is×Rs+Vs1) ・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
Vt=VIN−(It×Rt+Vt1) ・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
ここで、Is,Itはそれぞれ直列回路を流れる電流、Rs,Rtは抵抗Rs,Rtの抵抗値、Vs1,Vt1はそれぞれ温度T1において定電流Is,Itをs個、t個直列接続されたダイオードに流した時のダイオードの順方向電圧である。
このとき、比較回路22の出力はHIGHであり、pチャネルトランジスタM12はオフ状態である。
次に、図5の温度T2において、図5における反転入力端子の入力電圧Vs、非反転入力端子の入力電圧Vt(いずれも単位:mV)は、下式のようになる。
Vs=VIN−(Is×Rs+Vs1−2×s×(T2−T1)) ・・・・・(3)
Vt=VIN−(It×Rt+Vt1−2×t×(T2−T1)) ・・・・・(4)
ここで、式(3)(4)は、式(1)(2)の電圧値に、ダイオードの順方向電圧の変化を加えた式である。すなわち、ダイオードの順方向電圧は、ダイオード1つ当り2mV/℃で減少するので、T2とT1の温度差に個数を掛算した電圧を減算した電圧値となる。
適当なs,t,Rs,Rtを選択することで、温度T2において、Vs>Vt,Vs=Vt,Vs<Vtのいずれにも設定可能なことは明らかである。
Vs=VIN−(Is×Rs+Vs1−2×s×(T2−T1)) ・・・・・(3)
Vt=VIN−(It×Rt+Vt1−2×t×(T2−T1)) ・・・・・(4)
ここで、式(3)(4)は、式(1)(2)の電圧値に、ダイオードの順方向電圧の変化を加えた式である。すなわち、ダイオードの順方向電圧は、ダイオード1つ当り2mV/℃で減少するので、T2とT1の温度差に個数を掛算した電圧を減算した電圧値となる。
適当なs,t,Rs,Rtを選択することで、温度T2において、Vs>Vt,Vs=Vt,Vs<Vtのいずれにも設定可能なことは明らかである。
温度T2において、Vs<Vtであれば、比較回路22の出力(温度モニタ回路21の出力)は反転して、Lowとなり、遮断回路20のpチャネルトランジスタM12はオンし、その先に接続されたレギュレータ等の出力ドライバをオフすることができ、その結果、過熱状態からICを保護することができる。Vs=Vtとなる温度が、過熱回路の検出温度である。
本実施例の過熱保護回路は、極めて簡単な構成であって、比較回路22の2つの入力電圧を生成している回路は、抵抗値、ダイオードのみで構成される。このため、入力電圧VINの変動に対して電圧Vs,電圧Vtは同じように変動するため、入力電圧VINの変動中も電圧Vsと電圧Vtの関係は保たれる。
本実施例の過熱保護回路は、極めて簡単な構成であって、比較回路22の2つの入力電圧を生成している回路は、抵抗値、ダイオードのみで構成される。このため、入力電圧VINの変動に対して電圧Vs,電圧Vtは同じように変動するため、入力電圧VINの変動中も電圧Vsと電圧Vtの関係は保たれる。
図5の特性図に示されているように、電圧Vsと電圧Vtの線が交差して、逆転する点では、不安定となり、熱発振することがあるので、温度モニタ回路21には温度ヒステリシス回路を設けることにより、出力が発振しないようにすることが望ましい。ヒステリシス回路により、電圧Vsと電圧Vtの線が交差した瞬間に、Vtの電圧をそれよりも高い値のVt’にすることにより、熱発振を防止することができる。なお、Vtの電圧を変化させる代りに、Vsの電圧を逆に低い値に変化させることもできる。
上記の回路については、後述する。
また、検出温度を任意に設定できるように、抵抗Rs,Rtは、レーザトリミングによって、抵抗値を可変にすることが好ましい。
また、抵抗Rs,Rtは、入力電圧VINからの電圧を一定にする定電圧回路で置き換えることも可能である。定電圧回路には、図8に示すレギュレータ回路1を用いてもよい。
上記の回路については、後述する。
また、検出温度を任意に設定できるように、抵抗Rs,Rtは、レーザトリミングによって、抵抗値を可変にすることが好ましい。
また、抵抗Rs,Rtは、入力電圧VINからの電圧を一定にする定電圧回路で置き換えることも可能である。定電圧回路には、図8に示すレギュレータ回路1を用いてもよい。
(第2の実施例)
図1は、本発明の第2の実施例に係る過熱保護回路の構成図である。
本実施例は、比較回路22の入力を、ダイオードの途中のノードVs,Vtから取り込むようにした回路である。
本実施例の回路構成は、比較回路22と、比較回路22の非反転入力端子に接続された定電流回路Is、s個のダイオード、および抵抗Rsの直列回路、ならびに、比較回路22の反転入力端子に接続された定電流回路It、t個のダイオード、および抵抗Rtとからなる温度モニタ回路21、および、pチャネルトランジスタM12からなる遮断回路20で構成される。
定電流回路Isとs個のダイオードと抵抗Rsが直列に接続されるが、そのうちのダイオードs−q個とダイオードq個の接続点が比較回路22の非反転入力端子に接続され、また、定電流回路Itとt個のダイオードと抵抗Rtが直列に接続されるが、そのうちのダイオードt−r個とダイオードr個の接続点が比較回路22の反転入力端子に接続されている。なお、図1において、比較回路22の入力と定電流回路Is,Itの間にあるダイオードは少なくとも1個以上である。
図1は、本発明の第2の実施例に係る過熱保護回路の構成図である。
本実施例は、比較回路22の入力を、ダイオードの途中のノードVs,Vtから取り込むようにした回路である。
本実施例の回路構成は、比較回路22と、比較回路22の非反転入力端子に接続された定電流回路Is、s個のダイオード、および抵抗Rsの直列回路、ならびに、比較回路22の反転入力端子に接続された定電流回路It、t個のダイオード、および抵抗Rtとからなる温度モニタ回路21、および、pチャネルトランジスタM12からなる遮断回路20で構成される。
定電流回路Isとs個のダイオードと抵抗Rsが直列に接続されるが、そのうちのダイオードs−q個とダイオードq個の接続点が比較回路22の非反転入力端子に接続され、また、定電流回路Itとt個のダイオードと抵抗Rtが直列に接続されるが、そのうちのダイオードt−r個とダイオードr個の接続点が比較回路22の反転入力端子に接続されている。なお、図1において、比較回路22の入力と定電流回路Is,Itの間にあるダイオードは少なくとも1個以上である。
(第3の実施例)
図3は、本発明の第3の実施例に係る過熱保護回路の構成図である。
また、図6は、図3の温度モニタ回路の温度特性図である。
図3の温度モニタ回路21の動作を図6により説明する。
図6における非反転入力端子の入力電圧Vm、反転入力端子の入力電圧Vn(いずれも、単位:mV)は、下式のようになる。(Vm>Vn)
Vm=Im×Rm+Vm1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
Vn=In×Rn+Vn1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6)
ここで、Im,Inはそれぞれ直列回路を流れる電流、Rm,Rnは抵抗Rm,Rnの抵抗値、Vm1,Vn1はそれぞれ温度T1において定電流Im,Inをm個、n個直列接続されたダイオードに流した時のダイオードの順方向電圧である。
このとき、比較回路23の出力はHIGHであり、pチャネルトランジスタM13はオフ状態である。
図3は、本発明の第3の実施例に係る過熱保護回路の構成図である。
また、図6は、図3の温度モニタ回路の温度特性図である。
図3の温度モニタ回路21の動作を図6により説明する。
図6における非反転入力端子の入力電圧Vm、反転入力端子の入力電圧Vn(いずれも、単位:mV)は、下式のようになる。(Vm>Vn)
Vm=Im×Rm+Vm1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
Vn=In×Rn+Vn1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6)
ここで、Im,Inはそれぞれ直列回路を流れる電流、Rm,Rnは抵抗Rm,Rnの抵抗値、Vm1,Vn1はそれぞれ温度T1において定電流Im,Inをm個、n個直列接続されたダイオードに流した時のダイオードの順方向電圧である。
このとき、比較回路23の出力はHIGHであり、pチャネルトランジスタM13はオフ状態である。
図6の温度T2において、図3における反転入力端子の入力電圧Vm、非反転入力端子の入力電圧Vn(いずれも単位:mV)は、下式のようになる。
Vm=Im×Rm+Vm1−2×m×(T2−T1) ・・・・・・・・(7)
Vn=In×Rn+Vn1−2×n×(T2−T1) ・・・・・・・・(8)
ここで、式(7)(8)は、式(5)(6)の電圧値に、ダイオードの順方向電圧の変化を加えた式である。すなわち、ダイオードの順方向電圧は、ダイオード1つ当り2mV/℃で減少するので、T2とT1の温度差に個数を掛算した電圧を減算した電圧値となる。
適当なm,n,Rm,Rnを選択することで、温度T2において、Vm>Vn,Vm=Vn,Vm<Vnのいずれにも設定可能なことは明らかである。
Vm=Im×Rm+Vm1−2×m×(T2−T1) ・・・・・・・・(7)
Vn=In×Rn+Vn1−2×n×(T2−T1) ・・・・・・・・(8)
ここで、式(7)(8)は、式(5)(6)の電圧値に、ダイオードの順方向電圧の変化を加えた式である。すなわち、ダイオードの順方向電圧は、ダイオード1つ当り2mV/℃で減少するので、T2とT1の温度差に個数を掛算した電圧を減算した電圧値となる。
適当なm,n,Rm,Rnを選択することで、温度T2において、Vm>Vn,Vm=Vn,Vm<Vnのいずれにも設定可能なことは明らかである。
温度T2において、Vm<Vnであれば、比較回路23の出力(温度モニタ回路21の出力)は反転して、Lowとなり、遮断回路20のpチャネルトランジスタM12はオンし、その先に接続されたレギュレータ等の出力ドライバをオフすることができ、その結果、過熱状態からICを保護することができる。Vm=Vnとなる温度が、過熱回路の検出温度である。なお、Vm’,Vn’は、温度ヒステリシスにより高電圧または低電圧にシフトさせた値である。すなわち、温度モニタ回路21内にヒステリシス回路を設けることで、比較回路23の出力が反転した時点で、Vnの値をVn’に上昇させるか、あるいは、Vmの値をVm’に下降させることにより、熱発振による不安定状態を防止する。
(第4の実施例)
図4は、本発明の第4の実施例に係る過熱保護回路の構成図である。
本実施例では、図3の温度モニタ回路21にヒステリシス回路を設けた例を示している。
図4では、定電流回路Imとm個のダイオードと抵抗Rmが直列に接続され、定電流回路Imとダイオードの接続点が比較回路23の非反転入力端子に接続され、また、定電流回路Inとn個のダイオードと抵抗Rnが直列に接続され、定電流回路Inとダイオードの接続点が比較回路23の反転入力端子に接続されている。なお、m≠nである。
ヒステリシスのために、nチャネルトランジスタ24のドレインを抵抗Rnの途中の任意の点に接続し、ソースをグランドに、またゲートを遮断回路20のpチャネルトランジスタM13のゲートに接続する。
図4は、本発明の第4の実施例に係る過熱保護回路の構成図である。
本実施例では、図3の温度モニタ回路21にヒステリシス回路を設けた例を示している。
図4では、定電流回路Imとm個のダイオードと抵抗Rmが直列に接続され、定電流回路Imとダイオードの接続点が比較回路23の非反転入力端子に接続され、また、定電流回路Inとn個のダイオードと抵抗Rnが直列に接続され、定電流回路Inとダイオードの接続点が比較回路23の反転入力端子に接続されている。なお、m≠nである。
ヒステリシスのために、nチャネルトランジスタ24のドレインを抵抗Rnの途中の任意の点に接続し、ソースをグランドに、またゲートを遮断回路20のpチャネルトランジスタM13のゲートに接続する。
いま、抵抗Rnの任意の点よりグランド側の抵抗値をR1、任意の点より電源側の抵抗値をR2とすると、Rn=R1+R2であり、比較回路23の入力電圧の反転が起こる前の状態では、比較回路23の出力がHighであるので、nチャネルトランジスタ24はオンとなり、反転入力端子側の抵抗値はR2のみであるため、抵抗を流れる電圧はR2×Inであるが、比較回路23の入力電圧に反転が起こり、比較回路23の出力がLOWになると、nチャネルトランジスタ24はオフとなり、抵抗を流れる電圧は(R1+R2)×Inとなって、反転が起こる前の電圧値よりR1×Inだけ電圧が高くなる。この値が、Vn’−Vnである。
図4の実施例では、図6のVn’の高電圧のヒステリシスを用いるが、入力電圧Vmを反転時にVm’に下降させることも可能である。
図4の実施例では、図6のVn’の高電圧のヒステリシスを用いるが、入力電圧Vmを反転時にVm’に下降させることも可能である。
このように、本発明の温度モニタ回路21では、比較回路22,23の2つの入力電圧を生成している回路は、定電流回路、抵抗値、ダイオードだけであり、また比較回路22,23の2つの入力に接続されているのも共に抵抗とダイオードである。このため、入力電圧VINの変動に対して電圧Vs,Vt、あるいは、電圧Vm,Vnは同じように変動し、入力電圧VINの変動中も電圧VsとVt、あるいは、VmとVnの関係は保たれる。比較回路22,23に温度ヒステリシスがある方が好ましかったり、抵抗のレーザトリミングにより所望の検出温度を得ることができる。
本発明においては、(イ)温度モニタ回路は比較回路の2つの入力電圧を生成する回路がほぼ同じであり、かつ、比較回路の2つの入力端子に接続される素子が同じであるため、入力電圧VINの変動がある場合にも、比較回路の2つの入力電圧の関係は保たれ、誤動作することを防止できる(請求項1)。
(ロ)温度モニタ回路は、レーザトリミングにより抵抗値を変更することができるので、所望の検出温度を設定することが可能である(請求項2)。
(ロ)温度モニタ回路は、レーザトリミングにより抵抗値を変更することができるので、所望の検出温度を設定することが可能である(請求項2)。
(ハ)図1、図2、図3、では、抵抗に定電流を流して電圧を発生させているが、抵抗値と定電流値には製造バラツキや温度依存性があると、抵抗で発生する電圧がばらついてしまう。このバラツキを小さくするための方法として、後工程において、抵抗値、定電流値をレーザトリミングにより調整する方法がある。その代わりに定電圧回路を用いることも可能であり、例えば、ボルテージレギュレータを用いた場合には、後工程においてレーザトリミングなどの調整を行なわなくとも支障がない程度の精度を得ることができ、コスト削減につながる。
20…遮断回路、21…温度モニタ回路、22,23…比較回路、
24…nチャネルトランジスタ、VIN…入力電圧、
Is,Im…第1の定電流および定電流回路、It,In…第2の定電流,定電流回路、
Rs,Rm…第1の抵抗、Rt,Rn…第2の抵抗、M13…pチャネルトランジスタ。
24…nチャネルトランジスタ、VIN…入力電圧、
Is,Im…第1の定電流および定電流回路、It,In…第2の定電流,定電流回路、
Rs,Rm…第1の抵抗、Rt,Rn…第2の抵抗、M13…pチャネルトランジスタ。
Claims (11)
- ICチップの温度をモニタする温度モニタ回路と、該温度モニタ回路の出力信号に応じてICチップ内の回路の動作を停止させる遮断回路とからなる過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、
該温度モニタ回路で第1の抵抗と複数個直列接続された第1のダイオードと第1の定電流回路が直列に接続され、差動増幅回路の一方の入力には、前記第1のダイオードの順方向電圧が入力され、
また、第2の抵抗と前記第1のダイオードと異なる個数だけ直列接続された第2のダイオードと第2の定電流回路が直列に接続され、前記差動増幅回路の他方の入力には、前記第2のダイオードの順方向電圧が入力された構成を有することを特徴とする過熱保護回路を備えた半導体集積回路。 - 請求項1記載の過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、
前記温度モニタ回路は、温度に対するヒステリシスを有することを特徴とする過熱保護回路を備えた半導体集積回路。 - 請求項1または2記載の過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、
前記温度モニタ回路に対し、後工程において、レーザトリミングで前記第1または第2の抵抗、または第1または第2の定電流値を調整することが可能であることを特徴とする過熱保護回路を備えた半導体集積回路。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、
前記第1および第2の抵抗の代りに、2つの異なる電圧を出力する定電圧回路を用いることを特徴とする過熱保護回路を備えた半導体集積回路。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、
前記直列接続された第1または第2のダイオードの途中のノードを前記差動増幅回路の入力とすることを特徴とする過熱保護回路を備えた半導体集積回路。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、
前記温度モニタ回路には、構成要素にCMOSを用いることを特徴とする過熱保護回路を備えた半導体集積回路。 - 請求項1記載の過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、
前記温度モニタ回路で、第1の抵抗と複数個直列接続された第1のダイオードと第1の定電流回路の配列を逆にして直列に接続され、差動増幅回路の一方の入力には、前記第1のダイオードの順方向電圧が入力され、
また、第2の抵抗と前記第1のダイオードと異なる個数だけ直列接続された第2のダイオードと第2の定電流回路の配列を逆にして直列に接続され、前記差動増幅回路の他方の入力には、前記第2のダイオードの順方向電圧が入力された構成を有することを特徴とする過熱保護回路を備えた半導体集積回路。 - 請求項7記載の過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、
前記温度モニタ回路は、温度に対するヒステリシスを有することを特徴とする過熱保護回路を備えた半導体集積回路。 - 請求項7記載の過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、
前記第1および第2の抵抗の代りに、2つの異なる電圧を出力する定電圧回路を用いることを特徴とする過熱保護回路を備えた半導体集積回路。 - 請求項7記載の過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、
前記直列接続された第1または第2のダイオードの途中のノードを前記差動増幅回路の入力とすることを特徴とする過熱保護回路を備えた半導体集積回路。 - 請求項7記載の過熱保護回路を備えた半導体集積回路において、
前記温度モニタ回路には、構成要素にCMOSを用いることを特徴とする過熱保護回路を備えた半導体集積回路。
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