JP2006090845A - 放熱型流量センサの駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 強い耐ＥＭＩが得られる放熱型流量センサの駆動回路を提供する。
【解決手段】 ＮＰＮトランジスタ２のエミッタ端子にヒータ抵抗１を接続し、ＮＰＮトランジスタ２のコレクタ端子に抵抗３を接続する。オペアンプ４の反転入力端子にＮＰＮトランジスタ２のエミッタ端子とヒータ抵抗１との間の電位を入力し、非反転入力端子に定電圧Ｖｒを入力する。そして、オペアンプ４の出力電位をＮＰＮトランジスタ２のベース電圧とする。このような構成の駆動回路によれば、オペアンプ４の反転入力端子にＮＰＮトランジスタ２のエミッタ端子とヒータ抵抗１との間の電位が入力されるが、非反転入力端子には定電圧Ｖｒが入力される。つまり、負帰還回路のみの構成により、放熱型流量センサの駆動回路が構成されている。これにより、エアフローセンサの駆動回路が安定した動作を行い、強い耐ＥＭＩ性能を有する駆動回路とすることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヒータ抵抗を用いて放熱を行い、流体の流量に応じてヒータ抵抗の抵抗値がどのように変化するかに基づいて、ヒータ抵抗の上部を流れる流体の流量の検出を行う放熱型流量センサに関するもので、例えば、エアフローセンサに適用して好適である。

図７に、従来の放熱型流量センサの駆動回路として、エアフローセンサの駆動回路の回路構成を示す。この図に示されるように、従来のエアーフローセンサでは、ヒータ抵抗Ｊ１に抵抗Ｊ２が直列接続されたラインと、温度検出抵抗Ｊ３に抵抗Ｊ４が直列接続されたラインとが備えられ、これら各ラインが並列接続されている。これら各ラインにおけるヒータ抵抗Ｊ１と抵抗Ｊ２との間の電位および温度検出抵抗Ｊ３と抵抗Ｊ４との間の電位がオペアンプＪ５の非反転入力端子と反転入力端子にそれぞれ入力されるようになっている。また、オペアンプＪ５の出力電位が電源Ｖｂから各ラインへの電流供給を制御するＮＰＮトランジスタＪ６のベース電圧として入力されるようになっている。そして、温度検出抵抗Ｊ３と抵抗Ｊ４との間の電位Ｖ０をエアフローセンサの出力として、エアフローの検出値を必要としている制御回路Ｊ７に入力するようになっている。

このような構成の駆動回路によれば、オペアンプＪ５の各入力端子への入力電位の電位差に基づいて、オペアンプＪ５の出力電位、つまりＮＰＮトランジスタＪ６のベース電圧が調整されて、各ラインに供給される電流量が制御される。そして、ヒータ抵抗Ｊ１の上部を流れる流体の流量に応じて、ヒータ抵抗Ｊ１の抵抗値が変動すると共に、ヒータ抵抗Ｊ１の近傍に配置される温度検出抵抗Ｊ３の抵抗値の変化の仕方が変わることから、オペアンプＪ５の各入力端子への入力電位が変動する。このため、ヒータ抵抗Ｊ１の上部を流れる流体の流量に応じて、各ラインに供給される電流量が制御されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特公昭４９−４８８９３号公報

近年、電気ノイズ（ＥＭＩ）の法規制が強化され、耐ＥＭＩがより強い放熱型流量センサが要望されている。

しかしながら、上記従来の駆動回路は、オペアンプＪ５の非反転入力端子にヒータ抵抗Ｊ１と抵抗Ｊ２との間の電位を入力する正帰還回路と、反転入力端子に温度検出抵抗Ｊ３と抵抗Ｊ４との間の電位を入力する負帰還回路とを有した構成となっており、正帰還回路は回路の系が不安定となるために、ＥＭＩに弱く、また、発振するおそれもある。このため、従来の駆動回路を採用するのであれば、ＥＭＩフィルタを追加するなどの対策を採らなければ法規制で規定された耐ＥＭＩを得られず、駆動回路の複雑化およびコストアップを招くという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、強い耐ＥＭＩが得られる放熱型流量センサの駆動回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１ＮＰＮトランジスタ（２）のエミッタ端子にヒータ抵抗（１）が接続され、第１ＮＰＮトランジスタ（２）のコレクタ端子に第１抵抗（３）が接続されて構成されていると共に、
第１オペアンプ（４）の反転入力端子に第１ＮＰＮトランジスタ（２）のエミッタ端子とヒータ抵抗（１）との間の電位が入力され、非反転入力端子に定電圧（Ｖｒ）が入力され、該第１オペアンプ（４）の出力電位が第１ＮＰＮトランジスタ（２）のベース電圧として印加されるようになっていることを特徴としている。

このような構成の駆動回路によれば、第１オペアンプ（４）の反転入力端子に第１ＮＰＮトランジスタ（２）のエミッタ端子と第１ヒータ抵抗（１）との間の電位が入力されるようになっているが、非反転入力端子には定電圧（Ｖｒ）が入力される構成となっている。つまり、負帰還回路のみの構成により、放熱型流量センサの駆動回路が構成されている。

したがって、エアフローセンサの駆動回路が安定した動作を行うことが可能となり、強い耐ＥＭＩ性能を有する駆動回路とすることが可能となる。

このような駆動回路に対して、請求項２に示されるように、第１ラインと並列的にもう一つ電源（Ｖｂ）からの電流供給が行われる第２ラインを備え、この第２ライン上において、互いに直列接続された温度検出抵抗（５）と第２ＮＰＮトランジスタ（６）と第２抵抗（７）とを備えると共に、第２ＮＰＮトランジスタ（６）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御する第２オペアンプ（８）とを備えることも可能である。

この場合、第２ＮＰＮトランジスタ（６）のエミッタ端子に温度検出抵抗（５）が接続され、第２ＮＰＮトランジスタ（６）のコレクタ端子に第２抵抗（７）が接続されて構成される。また、第２オペアンプ（８）の反転入力端子に第２ＮＰＮトランジスタ（６）のエミッタ端子と温度検出抵抗（５）との間の電位が入力され、非反転入力端子に定電圧（Ｖｒ）が入力され、該第２オペアンプ（８）の出力電位が第２ＮＰＮトランジスタ（６）のベース電圧として印加される。

このような温度検出抵抗（５）を備えた回路構成とすれば、流体の流量−温度特性の補正を行うことも可能となる。

請求項３に記載の発明では、第１ＰＮＰトランジスタ（１２）のエミッタ端子にヒータ抵抗（１１）が接続され、第１ＰＮＰトランジスタ（１２）のコレクタ端子に第１抵抗（１３）が接続されて構成されていると共に、
第１オペアンプ（１４）の反転入力端子に第１ＰＮＰトランジスタ（１２）のエミッタ端子とヒータ抵抗（１１）との間の電位が入力され、非反転入力端子に電源（Ｖｂ）の電圧から定電圧（Ｖｒ）分を低下させた電圧（Ｖｂ−Ｖｒ）が入力され、該第１オペアンプ（１４）の出力電位が第１ＰＮＰトランジスタ（１２）のベース電圧として印加されることを特徴としている。

このように、第１ＰＮＰトランジスタ（１２）を用いる場合、ヒータ抵抗（１１）と第１抵抗（１３）の位置を請求項１に示した構造と逆にしても、上記と同様の効果を得ることができる。

このような回路構成に対しても、請求項４に示されるように、第１ラインと並列的にもう一つ電源（Ｖｂ）からの電流供給が行われる第２ラインを備え、この第２ライン上において、互いに直列接続された温度検出抵抗（１５）と第２ＰＮＰトランジスタ（１６）と第２抵抗（１７）とを備えると共に、第２ＰＮＰトランジスタ（１６）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御する第２オペアンプ（１８）とを備えることができる。

この場合には、第２ＰＮＰトランジスタ（１６）のエミッタ端子に温度検出抵抗（１５）が接続され、第２ＰＮＰトランジスタ（１６）のコレクタ端子に第２抵抗（１７）が接続されて構成される。また、第２オペアンプ（１８）の反転入力端子に第２ＰＮＰトランジスタ（１６）のエミッタ端子と温度検出抵抗（１５）との間の電位が入力され、非反転入力端子に定電圧（Ｖｒ）が入力され、該第２オペアンプ（１８）の出力電位が第２ＰＮＰトランジスタ（１６）のベース電圧として印加される。

このような構成により、請求項２と同様の効果を得ることが可能となる。

請求項５に記載の発明では、ＮＰＮトランジスタ（２２）のエミッタ端子にヒータ抵抗（２１）が接続され、ＮＰＮトランジスタ（２２）のコレクタ端子に第１抵抗（２３）が接続されて構成されていると共に、
オペアンプ（２４）の反転入力端子にＮＰＮトランジスタ（２２）のエミッタ端子とヒータ抵抗（２１）との間の電位が入力され、非反転入力端子に定電圧（Ｖｒ）を第２抵抗（２５）および温度検出抵抗（２６）で分圧した電圧が入力され、該オペアンプ（２４）の出力電位がＮＰＮトランジスタ（２２）のベース電圧として印加されることを特徴としている。

このように、オペアンプ（２４）の反転入力端子に、定電圧（Ｖｒ）を第２抵抗（２５）および温度検出抵抗（２６）で分圧した電圧が入力されるようにしても、請求項２と同様の効果を得ることができる。

請求項６に記載の発明では、ＰＮＰトランジスタ（３２）のエミッタ端子にヒータ抵抗（３１）が接続され、ＰＮＰトランジスタ（３２）のコレクタ端子に第１抵抗（３３）が接続されて構成されていると共に、
オペアンプ（３４）の反転入力端子にＰＮＰトランジスタ（３２）のエミッタ端子とヒータ抵抗（３１）との間の電位が入力され、非反転入力端子に電源（Ｖｂ）から定電圧（Ｖｂ−Ｖｒ）まで電圧降下する電位点までの間の電圧（Ｖｒ）が第２抵抗（３５）および温度検出抵抗（３６）によって分圧された電圧が入力され、該オペアンプ（３４）の出力電位がＰＮＰトランジスタ（３２）のベース電圧として印加されることを特徴としている。

このように、オペアンプ（３４）の非反転入力端子に、電源（Ｖｂ）から定電圧（Ｖｂ−Ｖｒ）まで電圧降下する電位点までの間の電圧（Ｖｒ）が第２抵抗（３５）および温度検出抵抗（３６）によって分圧された電圧が入力されるようにしても、請求項２と同様の効果を得ることができる。

請求項７に記載の発明では、第１ＮＰＮトランジスタ（４２）のエミッタ端子に第１ヒータ抵抗（４１）が接続され、第１ＮＰＮトランジスタ（４２）のコレクタ端子に第１抵抗（４３）が接続されて構成されていると共に、
第１オペアンプ（４４）の反転入力端子に第１ＮＰＮトランジスタ（４２）のエミッタ端子と第１ヒータ抵抗（４１）との間の電位が入力され、非反転入力端子に所定電圧が入力され、該第１オペアンプ（４４）の出力電位が第１ＮＰＮトランジスタ（４２）のベース電圧として印加されるようになっており、
さらに、第２ヒータ抵抗（４７）を第１ヒータ抵抗（４１）に対して熱結合されるように近傍配置させ、
第２ＮＰＮトランジスタ（４８）のエミッタ端子に第２ヒータ抵抗（４７）が接続され、第２ＮＰＮトランジスタ（４８）のコレクタ端子に第２抵抗（４９）が接続されて構成されていると共に、
第２オペアンプ（５０）の反転入力端子に第２ＮＰＮトランジスタ（４８）のエミッタ端子と第２ヒータ抵抗（４７）との間の電位が入力され、非反転入力端子に所定電圧が入力され、該第２オペアンプ（５０）の出力電位が第２ＮＰＮトランジスタ（４８）のベース電圧として印加されることを特徴としている。

このように、第１、第２ヒータ抵抗（４１、４７）を用い、これらが熱結合するように近傍配置することで、流体の流れの方向に応じて、第１、第２ヒータ抵抗（４１、４７）の抵抗値変化が異なるようにすることができる。このため、上記構成により、流体の流量のみでなく、流体の流れの方向まで検出することが可能となる。

このような回路構成に対して、請求項８に示されるように、第１、第２オペアンプ（４４、５０）それぞれの非反転入力端子に、所定電圧として、定電圧（Ｖｒ）を第３抵抗（４５）と温度検出抵抗（４６）とによって分圧して形成した電圧が入力させることができる。このようにすれば、請求項２と同様の効果を得ることができる。

請求項９に記載の発明では、第１ヒータ抵抗（５１）と該第１ヒータ抵抗（５１）に対して熱結合されるように近傍配置された第２ヒータ抵抗（５２）とが直接接続されたラインと、該ラインに並列接続され、第１、第２抵抗（５３、５４）が直列接続されたラインとを有して構成されたブリッジ回路と、
電源（Ｖｂ）からの電流をブリッジ回路に供給すべく、ブリッジ回路に対して直列接続された第３抵抗（５５）およびＰＮＰトランジスタ（５６）と、
ＰＮＰトランジスタ（５６）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御するオペアンプ（５７）とを有し、
ＰＮＰトランジスタ（５６）のエミッタ端子にブリッジ回路が接続され、ＰＮＰトランジスタ（５６）のコレクタ端子に第３抵抗（５５）が接続されて構成されていると共に、
オペアンプ（５７）の反転入力端子にＰＮＰトランジスタ（５６）のエミッタ端子と第３抵抗（５５）との間の電位が入力され、非反転入力端子に所定電圧が入力され、該オペアンプ（５７）の出力電位がＰＮＰトランジスタ（５６）のベース電圧として印加されることを特徴としている。

このように、第１、第２ヒータ抵抗（５１、５２）を用い、これらが熱結合するように近傍配置することで、流体の流れの方向に応じて、第１、第２ヒータ抵抗（５１、５２）の抵抗値変化が異なるようにすることができる。このため、上記構成により、流体の流量のみでなく、流体の流れの方向まで検出することが可能となる。

このような回路構成に対しても、請求項１０に示されるように、オペアンプ（５７）の非反転入力端子に、所定電圧として、電源（Ｖｂ）から定電圧（Ｖｂ−Ｖｒ）まで電圧降下する電位点までの間の電圧（Ｖｒ）を第３抵抗（５８）と温度検出抵抗（５９）とによって分圧して形成した電圧が入力させることができる。これにより、請求項２と同様の効果を得ることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態を適用した放熱型流量センサとしてのエアフローセンサの駆動回路
を図１に示す。以下、この図に基づき、本実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路について説明する。

この図に示されるように、エアフローセンサの駆動回路には、ヒータ抵抗１、ＮＰＮトランジスタ２、抵抗３およびオペアンプ４が備えられている。ヒータ抵抗１がＮＰＮトランジスタ２のエミッタ端子に接続され、抵抗３がＮＰＮトランジスタ２のコレクタ端子に接続されることで、これらヒータ抵抗１とＮＰＮトランジスタ２および抵抗３が直列接続されたライン（第１ライン）が構成されている。このラインには、電源Ｖｂから電流が供給されるようになっている。

オペアンプ４の反転入力端子には、ヒータ抵抗１とＮＰＮトランジスタ２のエミッタ端子との間の電位が入力され、非反転入力端子には、定電圧Ｖｒが入力されるようになっている。そして、このオペアンプ４の出力電位がＮＰＮトランジスタ２のベース電圧として入力されることで、ＮＰＮトランジスタ２のエミッタ−コレクタ間に流れる電流量が調整されるようになっている。

また、エアフローセンサの駆動回路には、温度検出抵抗５、ＮＰＮトランジスタ６、抵抗７およびオペアンプ８が備えられている。温度検出抵抗５がＮＰＮトランジスタ６のエミッタ端子に接続され、抵抗７がＮＰＮトランジスタ６のコレクタ端子に接続されることで、これら温度検出抵抗５とＮＰＮトランジスタ６および抵抗７が直列接続されたライン（第２ライン）が構成されている。このラインにも、電源Ｖｂから電流が供給されるようになっており、上述したヒータ抵抗１とＮＰＮトランジスタ２および抵抗３が直列接続されたラインに対して並列接続されたものとなっている。

オペアンプ８の反転入力端子には、温度検出抵抗５とＮＰＮトランジスタ６のエミッタ端子との間の電位が入力され、非反転入力端子にも、定電圧Ｖｒが入力されるようになっている。そして、このオペアンプ８の出力電位がＮＰＮトランジスタ６のベース電圧として入力されることで、ＮＰＮトランジスタ６のエミッタ−コレクタ間に流れる電流量が調整されるようになっている。

以上のように構成されるエアフローセンサの駆動回路において、ＮＰＮトランジスタ２のコレクタ端子と抵抗３との間の電位Ｖ１およびＮＰＮトランジスタ６のコレクタ端子と抵抗７との間の電位Ｖ１との電位差Ｖ０（＝Ｖ１−Ｖ２）がエアフローセンサの出力として、図示しない制御回路に入力されるようになっている。

続いて、本実施形態のエアフローセンサの駆動回路による作動について説明する。

このエアフローセンサの駆動回路では、ヒータ抵抗１の上部を流れるエアの流量がゼロである場合に、エアフローセンサの出力がゼロとなるように設定される。すなわち、ヒータ抵抗１に流れる電流をＩ１、温度検出抵抗５に流れる電流をＩ２、抵抗３の抵抗値をＲ１、抵抗７の抵抗値をＲ２とすると、Ｉ１×Ｒ１＝Ｉ２×Ｒ２となるように、抵抗値Ｒ１、Ｒ２が設定される。

また、ヒータ抵抗１の抵抗値をＲｈ（エアの流量がゼロのときのヒータ抵抗１の抵抗値をＲｈ０）とし、温度検出抵抗５の抵抗値をＲｔとすると、Ｉ１＝Ｖｒ／Ｒｈ０、Ｉ２＝Ｖｒ／Ｒｔの関係が成り立つ。

したがって、以上の各式から、抵抗値Ｒ２が、Ｒ２＝Ｒ１×Ｒｔ／Ｒｈ０を満たす値とされれば、エアフローセンサの出力（Ｖ０＝Ｖ１−Ｖ２）がゼロになる。

このような設定が行われた場合において、エアがヒータ抵抗１の上部を移動し、流量が発生すると、ヒータ抵抗１の抵抗値Ｒｈが放熱により低下する。このときのヒータ抵抗１の抵抗値をＲｈｔ（＝Ｒｈｏ−ΔＲｈ）とし、そのときヒータ抵抗１に流れる電流がＩ１ｔであったとすると、Ｉ１ｔ＝Ｖｒ／（Ｒｈｏ−ΔＲｈ）となる。

したがって、ＮＰＮトランジスタ２のコレクタ端子と抵抗３との間の電位Ｖ１は、そのときの電流Ｉｔの変化分ΔＩ１（＝Ｉ１ｔ−Ｉ１）に抵抗３の抵抗値Ｒ１をかけた値（ΔＩ１×Ｒ１）だけ変化し、その分、出力（Ｖ０＝Ｖ１−Ｖ２）も変化することになる。

そして、流量が増加すると、ヒータ抵抗１の抵抗値Ｒｈの変化分ΔＲｈが大きくなり、エアフローセンサの出力（Ｖ０＝Ｖ１−Ｖ２）も大きくなる。よって、ヒータ抵抗１の上部を流れるエアの流量を検出することが可能となる。

なお、温度検出抵抗５が備えられたラインに関しては、ヒータ抵抗１の放熱の影響を受けて、温度検出抵抗５の抵抗値が変動するため、温度検出抵抗５の抵抗値に応じてオペアンプ８の反転入力端子に入力される電位が変化することになる。換言すれば、温度検出抵抗５がヒータ抵抗１の放熱に基づいてその抵抗値を変化させることにより、ＮＰＮトランジスタ６のコレクタ端子と抵抗７との間の電位Ｖ２を変化させることになる。このため、温度検出抵抗５によって、流体の流量−温度特性を補正することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態のエアフローセンサの駆動回路では、オペアンプ４の反転入力端子にＮＰＮトランジスタ２のエミッタ端子とヒータ抵抗１との間の電位が入力されるようになっているが、非反転入力端子には定電圧Ｖｒが入力される構成となっている。つまり、負帰還回路のみの構成により、エアフローセンサの駆動回路が構成されている。

したがって、エアフローセンサの駆動回路が安定した動作を行うことが可能となり、強い耐ＥＭＩ性能を有する駆動回路とすることが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図２は、本実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示したものである。

この図に示されるように、エアフローセンサの駆動回路には、ヒータ抵抗１１、ＰＮＰトランジスタ１２、抵抗１３およびオペアンプ１４が備えられている。ヒータ抵抗１１がＰＮＰトランジスタ１２のエミッタ端子に接続され、抵抗１３がＰＮＰトランジスタ１２のコレクタ端子に接続されることで、これらヒータ抵抗１１とＰＮＰトランジスタ１２および抵抗１３が直列接続されたラインが構成されている。このラインには、電源Ｖｂから電流が供給されるようになっている。

オペアンプ１４の反転入力端子には、ヒータ抵抗１１とＰＮＰトランジスタ１２との間の電位が入力され、非反転入力端子には、電源Ｖｂに対して所定電圧Ｖｒだけ電圧が低くされた定電圧Ｖｂ−Ｖｒが入力されるようになっている。そして、このオペアンプ１４の出力電位がＰＮＰトランジスタ１２のベース電圧として入力されることで、ＰＮＰトランジスタ１２のエミッタ−コレクタ間に流れる電流量が調整されるようになっている。

また、エアフローセンサの駆動回路には、温度検出抵抗１５、ＰＮＰトランジスタ１６、抵抗１７およびオペアンプ１８が備えられている。温度検出抵抗１５がＰＮＰトランジスタ１６のエミッタ端子に接続され、抵抗１７がＰＮＰトランジスタ１６のコレクタ端子に接続されることで、これら温度検出抵抗１５とＰＮＰトランジスタ１６および抵抗１７が直列接続されたラインが構成されている。このラインにも、電源Ｖｂから電流が供給されるようになっており、上述したヒータ抵抗１１とＰＮＰトランジスタ１２および抵抗１３が直列接続されたラインに対して並列接続されたものとなっている。

オペアンプ１８の反転入力端子には、温度検出抵抗１５とＰＮＰトランジスタ１６との間の電位が入力され、非反転入力端子にも、定電圧Ｖｂ−Ｖｒが入力されるようになっている。そして、このオペアンプ１８の出力電位がＰＮＰトランジスタ１６のベース電圧として入力されることで、ＰＮＰトランジスタ１６のエミッタ−コレクタ間に流れる電流量が調整されるようになっている。

以上のように構成されるエアフローセンサの駆動回路に関しても、ＰＮＰトランジスタ１２のコレクタ端子と抵抗１３との間の電位Ｖ１およびＰＮＰトランジスタ１６のコレクタ端子と抵抗１７との間の電位Ｖ１との電位差Ｖ０（＝Ｖ１−Ｖ２）がエアフローセンサの出力として、図示しない制御回路に入力されるようになっている。

このように構成されたエアフローセンサの駆動回路は、第１実施形態に示したものに対して、ヒータ抵抗１１および温度検出抵抗１５をＰＮＰトランジスタ１２、１６の上流側（電源Ｖｂ側）に持ってきて、抵抗１３、１７をＰＮＰトランジスタ１２、１６の下流側（ＧＮＤ側）に持ってきただけであり、第１実施形態と同様の動作を行う。

したがって、本実施形態で示したエアフローセンサの駆動回路に関しても、負帰還回路のみの構成により、エアフローセンサの駆動回路が構成される。このため、エアフローセンサの駆動回路が安定した動作を行うことが可能となり、強い耐ＥＭＩ性能を有する駆動回路とすることが可能となる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図３は、本実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示したものである。

この図に示されるように、エアフローセンサの駆動回路には、ヒータ抵抗２１、ＮＰＮトランジスタ２２、抵抗２３およびオペアンプ２４が備えられている。これらヒータ抵抗２１、ＮＰＮトランジスタ２２、抵抗２３およびオペアンプ２４の接続形態については、第１実施形態と同様であるが、オペアンプ２４の非反転入力端子には、定電圧Ｖｒを抵抗２５と温度検出抵抗２６とによって分圧した電位が入力されるようになっている。すなわち、温度検出抵抗２６により、オペアンプアンプ２４の非反転入力端子に入力される電位に対して、流体の流量−温度特性の補正を行うようにしている。

また、エアフローセンサの駆動回路には、抵抗２７、ＮＰＮトランジスタ２８、抵抗２９およびオペアンプ３０が備えられており、第１実施形態で示した温度検出抵抗５（図１参照）の場所を単なる抵抗２７に置き換えたものとしている。そして、オペアンプ３０の非反転入力端子に、定電圧Ｖｒを抵抗２５と温度検出抵抗２６とによって分圧した電位が入力されるようにしている。

このように構成されるエアフローセンサの駆動回路においては、基本的には、第１実施形態と同様の作動を行う。ただし、オペアンプ２４、３０の非反転入力端子に入力される電位そのものが既に流体の流量−温度特性の補正が行われたものとなっているため、ここで流体の流量−温度特性の補正が行われることになる。このような構成の駆動回路に関しても、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図４は、本実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示したものである。

この図に示されるように、エアフローセンサの駆動回路には、ヒータ抵抗３１、ＰＮＰトランジスタ３２、抵抗３３およびオペアンプ３４が備えられている。これらヒータ抵抗３１、ＰＮＰトランジスタ３２、抵抗３３およびオペアンプ３４の接続形態については、第１実施形態と同様であるが、オペアンプ３４の非反転入力端子には、電源Ｖｂから定電圧Ｖｂ−Ｖｒまで電圧降下する電位点までの間の電圧Ｖｒを抵抗３５と温度検出抵抗３６とによって分圧した電位が入力されるようになっている。すなわち、温度検出抵抗３６により、オペアンプアンプ３４の非反転入力端子に入力される電位に対して、流体の流量−温度特性の補正を行うようにしている。

また、エアフローセンサの駆動回路には、抵抗３７、ＰＮＰトランジスタ３８、抵抗３９およびオペアンプ４０が備えられており、第２実施形態で示した温度検出抵抗１５（図１参照）の場所を単なる抵抗３７に置き換えたものとしている。そして、オペアンプ４０の非反転入力端子に、電源Ｖｂから定電圧Ｖｒだけ電圧降下する電位点までの間の電圧Ｖｒを抵抗３５と温度検出抵抗３６とによって分圧した電位が入力されるようにしている。

このように構成されるエアフローセンサの駆動回路においては、基本的には、第２実施形態と同様の作動を行う。ただし、オペアンプ３４、４０の非反転入力端子に入力される電位そのものが既に流体の流量−温度特性の補正が行われたものとなっているため、ここで流体の流量−温度特性の補正が行われることになる。このような構成の駆動回路に関しても、第２実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図５は、本実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示したものである。

この図に示されるように、エアフローセンサの駆動回路には、第１ヒータ抵抗４１、ＮＰＮトランジスタ４２、抵抗４３、オペアンプ４４、抵抗４５および温度検出抵抗４６が備えられている。これらに関しては、第３実施形態で示したヒータ抵抗２１、ＮＰＮトランジスタ２２、抵抗２３、オペアンプ２４、抵抗２５および温度検出抵抗２６（図３参照）と同様の役割を果たす。

また、エアフローセンサの駆動回路には、第２ヒータ抵抗４７、ＮＰＮトランジスタ４８、抵抗４９およびオペアンプ５０が備えられており、第３実施形態で示した抵抗２７（図３参照）を第２ヒータ抵抗４７に置き換えたものとしている。この第２ヒータ抵抗４７は、第１ヒータ抵抗４１の近傍に配置されている。その他の構成、つまりＮＰＮトランジスタ４８、抵抗４９およびオペアンプ５０に関しては、第３実施形態におけるＮＰＮトランジスタ２８、抵抗２９およびオペアンプ３０（図３参照）と同様の役割を果たす。

このように構成されるエアフローセンサの駆動回路においては、流量がゼロのときに、第１ヒータ抵抗４１と第２ヒータ抵抗４７の抵抗値Ｒｈ１＝Ｒｈ２に設定される。

このエアフローセンサの駆動回路は、基本的には、第３実施形態と同様の作動を行うことになるため、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

ただし、本実施形態の場合、第２ヒータ抵抗４７が備えられているため、この第２ヒータ抵抗４７の放熱による抵抗値変化に基づいて、ＮＰＮトランジスタ４８のコレクタ端子と抵抗４９との間の電位Ｖ２が変化する。したがって、第１ヒータ抵抗４１の抵抗値変化に伴う電位Ｖ１の変化と第２ヒータ抵抗４７の抵抗値変化に伴う電位Ｖ２の変化に起因して変動する出力Ｖ０（＝Ｖ１−Ｖ２）に基づいてエアの流量の検出が行われることになる。

このとき、第１、第２ヒータ抵抗４１、４７が近傍配置されているため、第１ヒータ抵抗４１と第２ヒータ抵抗４７の放熱による影響を互いに受けるという熱結合が生じる。この熱結合は、第１ヒータ抵抗４１から第２ヒータ抵抗４７に向かう方向にエアが流れるか、その逆に第２ヒータ抵抗４７から第１ヒータ抵抗４１に向かう方向にエアが流れるかにより、変化する。

例えば、第１ヒータ抵抗４１から第２ヒータ抵抗４７に向かう方向にエアが流れる場合、第１ヒータ抵抗４１の放出した熱が第２ヒータ抵抗４７側に影響を与えることになるため、第１ヒータ抵抗４１の抵抗値Ｒｈ１と第２ヒータ抵抗４７の抵抗値Ｒｈ２とが、Ｒｈ１＜Ｒｈ２の関係となる。そして、これらの差（Ｒｈ２−Ｒｈ１）は、エアの流量が多くなる程、大きくなる。逆に、第２ヒータ抵抗４７から第１ヒータ抵抗４１に向かう方向にエアが流れる場合には、この関係も逆になり、Ｒｈ１＞Ｒｈ１の関係となる。この場合にも、エアの流量が多くなる程、これらの差（Ｒｈ１−Ｒｈ２）が大きくなる。

したがって、エアの流れの方向に応じて、出力Ｖ０（＝Ｖ１−Ｖ２）の符号の正負が逆となり、かつ、エアの流量が多くなるほど出力Ｖ０（＝Ｖ１−Ｖ２）の絶対値が大きくなる。これにより、エアの流量だけでなく、エアの流れの方向も検出可能となる。

なお、ここでは第３実施形態の回路構成に対して、第２ヒータ抵抗を適用した場合について説明したが、第４実施形態の回路構成に対して、第２ヒータ抵抗を適用することも可能である。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。図６は、本実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示したものである。

この図に示されるように、エアフローセンサの駆動回路には、第１ヒータ抵抗５１、第２ヒータ抵抗５２、抵抗５３および抵抗５４によるブリッジ回路が備えられている。そして、第１ヒータ抵抗５１および第２ヒータ抵抗５２を直接接続したラインに対して、抵抗５３および抵抗５４を直接接続したラインが並列接続され、第１ヒータ抵抗５１および第２ヒータ抵抗５２の間の電位Ｖ１と抵抗５３および抵抗５４の間の電位Ｖ２との電位差Ｖ０がエアフローセンサの出力として用いられるようになっている。

また、エアフローセンサの駆動回路には、抵抗５５、ＰＮＰトランジスタ５６およびオペアンプ５７が備えられていると共に、抵抗５８および温度検出抵抗５９が備えられている。ＰＮＰトランジスタ５６のコレクタ端子に上記各ラインが接続されており、エミッタ端子に抵抗５５が接続され、これらエミッタ端子と抵抗５５との間の電位がオペアンプ５７の反転入力端子に入力されるようになっている。なお、抵抗５８および温度検出抵抗５９に関しては、第４実施形態で示した抵抗３５および温度検出抵抗３６と同様の構成となっている。

このような構成によれば、第１、第２ヒータ抵抗５１、５２が備えられているため、これら第１、第２ヒータ抵抗５１、５２の放熱による抵抗値変化に基づいて、第１、第２ヒータ抵抗５１、５２の間の電位Ｖ１が変化する。したがって、抵抗５３および抵抗５４の間の電位Ｖ２と上記のような電位Ｖ１の変化に起因して変動する出力Ｖ０（＝Ｖ１−Ｖ２）に基づいてエアの流量の検出が行われることになる。

このとき、第１、第２ヒータ抵抗５１、５２が近傍配置されているため、第１ヒータ抵抗５１と第２ヒータ抵抗５２の放熱による影響を互いに受けるという熱結合が生じる。このため、第１ヒータ抵抗５１の抵抗値Ｒｈ１と第２ヒータ抵抗Ｒｈ２との間に、上記第５実施形態で説明したような関係が生じることになる。

したがって、本実施形態に関しても、エアの流れの方向に応じて、出力Ｖ０（＝Ｖ１−Ｖ２）の符号の正負が逆となり、かつ、エアの流量の多くなるほど応じて出力Ｖ０（＝Ｖ１−Ｖ２）の絶対値が大きくなる。これにより、エアの流量だけでなく、エアの流れの方向も検出可能となる。

（他の実施形態）
上記実施形態に示した各駆動回路は、回路中における代表的な構成部品を示したものであり、この他の構成部品などが備えられたものであっても構わない。

上記実施形態では、放熱型流量センサの一例としてエアフローセンサを例に挙げて説明したが、その他の放熱型流量センサに関しても、本発明を適用することが可能である。

本発明の第１実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示す図である。 本発明の第４実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示す図である。 本発明の第５実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示す図である。 本発明の第６実施形態におけるエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示す図である。 従来のエアフローセンサの駆動回路の回路構成を示す図である。

符号の説明

１…ヒータ抵抗、２…ＮＰＮトランジスタ、３…抵抗、４…オペアンプ、５…温度検出抵抗、６…ＮＰＮトランジスタ、７…抵抗、８…オペアンプ。

Claims (10)

1. 電源（Ｖｂ）からの電流が供給される第１ライン上において、互いに直列接続されたヒータ抵抗（１）と第１ＮＰＮトランジスタ（２）と第１抵抗（３）とを有すると共に、前記第１ＮＰＮトランジスタ（２）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御する第１オペアンプ（４）とを有し、
   前記第１ＮＰＮトランジスタ（２）のエミッタ端子に前記ヒータ抵抗（１）が接続され、前記第１ＮＰＮトランジスタ（２）のコレクタ端子に前記第１抵抗（３）が接続されて構成されていると共に、
   前記第１オペアンプ（４）の反転入力端子に前記第１ＮＰＮトランジスタ（２）のエミッタ端子と前記ヒータ抵抗（１）との間の電位が入力され、非反転入力端子に定電圧（Ｖｒ）が入力され、該第１オペアンプ（４）の出力電位が前記第１ＮＰＮトランジスタ（２）のベース電圧として印加されるようになっており、
   前記第１ＮＰＮトランジスタ（２）のコレクタ端子と前記第１抵抗（３）との間の電位（Ｖ１）がセンサ出力として用いられるように構成された放熱型流量センサの駆動回路。
2. 前記第１ラインと並列的にもう一つ前記電源（Ｖｂ）からの電流供給が行われる第２ラインが備えられ、この第２ライン上において、互いに直列接続された温度検出抵抗（５）と第２ＮＰＮトランジスタ（６）と第２抵抗（７）とを有すると共に、前記第２ＮＰＮトランジスタ（６）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御する第２オペアンプ（８）とを有し、
   前記第２ＮＰＮトランジスタ（６）のエミッタ端子に前記温度検出抵抗（５）が接続され、前記第２ＮＰＮトランジスタ（６）のコレクタ端子に前記第２抵抗（７）が接続されて構成されていると共に、
   前記第２オペアンプ（８）の反転入力端子に前記第２ＮＰＮトランジスタ（６）のエミッタ端子と前記温度検出抵抗（５）との間の電位が入力され、非反転入力端子に定電圧（Ｖｒ）が入力され、該第２オペアンプ（８）の出力電位が前記第２ＮＰＮトランジスタ（６）のベース電圧として印加されるようになっており、
   前記第１ＮＰＮトランジスタ（２）のコレクタ端子と前記第１抵抗（３）との間の電位（Ｖ１）と、前記第２ＮＰＮトランジスタ（６）のコレクタ端子と前記第２抵抗（７）との間の電位（Ｖ２）との電位差（Ｖ０＝Ｖ１−Ｖ２）がセンサ出力として用いられるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放熱型流量センサの駆動回路。
3. 電源（Ｖｂ）からの電流が供給される第１ライン上において、互いに直列接続されたヒータ抵抗（１１）と第１ＰＮＰトランジスタ（１２）と第１抵抗（１３）とを有すると共に、前記第１ＰＮＰトランジスタ（１２）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御する第１オペアンプ（１４）とを有し、
   前記第１ＰＮＰトランジスタ（１２）のエミッタ端子に前記ヒータ抵抗（１１）が接続され、前記第１ＰＮＰトランジスタ（１２）のコレクタ端子に前記第１抵抗（１３）が接続されて構成されていると共に、
   前記第１オペアンプ（１４）の反転入力端子に前記第１ＰＮＰトランジスタ（１２）のエミッタ端子と前記ヒータ抵抗（１１）との間の電位が入力され、非反転入力端子に前記電源（Ｖｂ）の電圧から定電圧（Ｖｒ）分を低下させた電圧（Ｖｂ−Ｖｒ）が入力され、該第１オペアンプ（１４）の出力電位が前記第１ＰＮＰトランジスタ（１２）のベース電圧として印加されるようになっており、
   前記第１ＰＮＰトランジスタ（１２）のコレクタ端子と前記第１抵抗（１３）との間の電位（Ｖ１）がセンサ出力として用いられるように構成された放熱型流量センサの駆動回路。
4. 前記第１ラインと並列的にもう一つ前記電源（Ｖｂ）からの電流供給が行われる第２ラインが備えられ、この第２ライン上において、互いに直列接続された温度検出抵抗（１５）と第２ＰＮＰトランジスタ（１６）と第２抵抗（１７）とを有すると共に、前記第２ＰＮＰトランジスタ（１６）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御する第２オペアンプ（１８）とを有し、
   前記第２ＰＮＰトランジスタ（１６）のエミッタ端子に前記温度検出抵抗（１５）が接続され、前記第２ＰＮＰトランジスタ（１６）のコレクタ端子に前記第２抵抗（１７）が接続されて構成されていると共に、
   前記第２オペアンプ（１８）の反転入力端子に前記第２ＰＮＰトランジスタ（１６）のエミッタ端子と前記温度検出抵抗（１５）との間の電位が入力され、非反転入力端子に定電圧（Ｖｒ）が入力され、該第２オペアンプ（１８）の出力電位が前記第２ＰＮＰトランジスタ（１６）のベース電圧として印加されるようになっており、
   前記第１ＰＮＰトランジスタ（１２）のコレクタ端子と前記第１抵抗（１３）との間の電位（Ｖ１）と、前記第２ＰＮＰトランジスタ（１６）のコレクタ端子と前記第２抵抗（１７）との間の電位（Ｖ２）との電位差（Ｖ０＝Ｖ１−Ｖ２）がセンサ出力として用いられるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の放熱型流量センサの駆動回路。
5. 電源（Ｖｂ）からの電流が供給されるライン上において、互いに直列接続されたヒータ抵抗（２１）とＮＰＮトランジスタ（２２）と第１抵抗（２３）とを有すると共に、前記ＮＰＮトランジスタ（２２）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御するオペアンプ（２４）とを有し、さらに、互いに直列接続されて定電圧（Ｖｒ）を分圧する第２抵抗（２５）および温度検出抵抗（２６）を有してなり、
   前記ＮＰＮトランジスタ（２２）のエミッタ端子に前記ヒータ抵抗（２１）が接続され、前記ＮＰＮトランジスタ（２２）のコレクタ端子に前記第１抵抗（２３）が接続されて構成されていると共に、
   前記オペアンプ（２４）の反転入力端子に前記ＮＰＮトランジスタ（２２）のエミッタ端子と前記ヒータ抵抗（２１）との間の電位が入力され、非反転入力端子に前記定電圧（Ｖｒ）を前記第２抵抗（２５）および前記温度検出抵抗（２６）で分圧した電圧が入力され、該オペアンプ（２４）の出力電位が前記ＮＰＮトランジスタ（２２）のベース電圧として印加されるようになっており、
   前記ＮＰＮトランジスタ（２２）のコレクタ端子と前記第１抵抗（２３）との間の電位（Ｖ１）がセンサ出力として用いられるように構成された放熱型流量センサの駆動回路。
6. 電源（Ｖｂ）からの電流が供給されるライン上において、互いに直列接続されたヒータ抵抗（３１）とＰＮＰトランジスタ（３２）と第１抵抗（３３）とを有すると共に、前記ＰＮＰトランジスタ（３２）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御するオペアンプ（３４）とを有し、さらに、互いに直列接続されて前記電源（Ｖｂ）から定電圧（Ｖｂ−Ｖｒ）まで電圧降下する電位点までの間の電圧（Ｖｒ）を分圧する第２抵抗（３５）および温度検出抵抗（３６）を有してなり、
   前記ＰＮＰトランジスタ（３２）のエミッタ端子に前記ヒータ抵抗（３１）が接続され、前記ＰＮＰトランジスタ（３２）のコレクタ端子に前記第１抵抗（３３）が接続されて構成されていると共に、
   前記オペアンプ（３４）の反転入力端子に前記ＰＮＰトランジスタ（３２）のエミッタ端子と前記ヒータ抵抗（３１）との間の電位が入力され、非反転入力端子に前記電源（Ｖｂ）から定電圧（Ｖｂ−Ｖｒ）まで電圧降下する電位点までの間の電圧（Ｖｒ）が前記第２抵抗（３５）および前記温度検出抵抗（３６）によって分圧された電圧が入力され、該オペアンプ（３４）の出力電位が前記ＰＮＰトランジスタ（３２）のベース電圧として印加されるようになっており、
   前記ＰＮＰトランジスタ（３２）のコレクタ端子と前記第１抵抗（３３）との間の電位（Ｖ１）がセンサ出力として用いられるように構成された放熱型流量センサの駆動回路。
7. 電源（Ｖｂ）からの電流が供給される第１ライン上において、互いに直列接続された第１ヒータ抵抗（４１）と第１ＮＰＮトランジスタ（４２）と第１抵抗（４３）とを有すると共に、前記第１ＮＰＮトランジスタ（４２）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御する第１オペアンプ（４４）とを有し、
   前記第１ＮＰＮトランジスタ（４２）のエミッタ端子に前記第１ヒータ抵抗（４１）が接続され、前記第１ＮＰＮトランジスタ（４２）のコレクタ端子に前記第１抵抗（４３）が接続されて構成されていると共に、
   前記第１オペアンプ（４４）の反転入力端子に前記第１ＮＰＮトランジスタ（４２）のエミッタ端子と前記第１ヒータ抵抗（４１）との間の電位が入力され、非反転入力端子に所定電圧が入力され、該第１オペアンプ（４４）の出力電位が前記第１ＮＰＮトランジスタ（４２）のベース電圧として印加されるようになっており、
   さらに、前記第１ラインと並列的にもう一つ前記電源（Ｖｂ）からの電流供給が行われる第２ラインが備えられ、この第２ライン上において、互いに直列接続された第２ヒータ抵抗（４７）と第２ＮＰＮトランジスタ（４８）と第２抵抗（４９）とを有すると共に、前記第２ＮＰＮトランジスタ（４８）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御する第２オペアンプ（５０）とを有し、
   前記第２ヒータ抵抗（４７）は、前記第１ヒータ抵抗（４１）に対して熱結合されるように近傍配置されており、
   前記第２ＮＰＮトランジスタ（４８）のエミッタ端子に前記第２ヒータ抵抗（４７）が接続され、前記第２ＮＰＮトランジスタ（４８）のコレクタ端子に前記第２抵抗（４９）が接続されて構成されていると共に、
   前記第２オペアンプ（５０）の反転入力端子に前記第２ＮＰＮトランジスタ（４８）のエミッタ端子と前記第２ヒータ抵抗（４７）との間の電位が入力され、非反転入力端子に前記所定電圧が入力され、該第２オペアンプ（５０）の出力電位が前記第２ＮＰＮトランジスタ（４８）のベース電圧として印加されるようになっており、
   前記第１ＮＰＮトランジスタ（４２）のコレクタ端子と前記第１抵抗（４３）との間の電位（Ｖ１）と、前記第２ＮＰＮトランジスタ（４８）のコレクタ端子と前記第２抵抗（４９）との間の電位（Ｖ２）との電位差（Ｖ０＝Ｖ１−Ｖ２）がセンサ出力として用いられるように構成されていることを特徴とする放熱型流量センサの駆動回路。
8. 前記第１、第２オペアンプ（４４、５０）それぞれの非反転入力端子には、前記所定電圧として、定電圧（Ｖｒ）を第３抵抗（４５）と温度検出抵抗（４６）とによって分圧して形成した電圧が入力されるようになっていることを特徴とする請求項７に記載の放熱型流量センサの駆動回路。
9. 第１ヒータ抵抗（５１）と該第１ヒータ抵抗（５１）に対して熱結合されるように近傍配置された第２ヒータ抵抗（５２）とが直接接続されたラインと、該ラインに並列接続され、第１、第２抵抗（５３、５４）が直列接続されたラインとを有して構成されたブリッジ回路と、
   電源（Ｖｂ）からの電流を前記ブリッジ回路に供給すべく、前記ブリッジ回路に対して直列接続された第３抵抗（５５）およびＰＮＰトランジスタ（５６）と、
   前記ＰＮＰトランジスタ（５６）のエミッタ−コレクタ間に流れる電流を制御するオペアンプ（５７）とを有し、
   前記ＰＮＰトランジスタ（５６）のエミッタ端子に前記ブリッジ回路が接続され、前記ＰＮＰトランジスタ（５６）のコレクタ端子に前記第３抵抗（５５）が接続されて構成されていると共に、
   前記オペアンプ（５７）の反転入力端子に前記ＰＮＰトランジスタ（５６）のエミッタ端子と前記第３抵抗（５５）との間の電位が入力され、非反転入力端子に所定電圧が入力され、該オペアンプ（５７）の出力電位が前記ＰＮＰトランジスタ（５６）のベース電圧として印加されるようになっており、
   前記第１、第２ヒータ抵抗（５１、５２）の間の電位（Ｖ１）と前記第１、第２抵抗（５３、５４）の間の電位（Ｖ２）との電位差（Ｖ０＝Ｖ１−Ｖ２）がセンサ出力として用いられるように構成された放熱型流量センサの駆動回路。
10. 前記オペアンプ（５７）の非反転入力端子には、前記所定電圧として、前記電源（Ｖｂ）から定電圧（Ｖｂ−Ｖｒ）まで電圧降下する電位点までの間の電圧（Ｖｒ）を第３抵抗（５８）と温度検出抵抗（５９）とによって分圧して形成した電圧が入力されるようになっていることを特徴とする請求項９に記載の放熱型流量センサの駆動回路。

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