JP2006349466A - 温度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイオードの両端電圧に基づいて、温度検出対象の温度を検出する装置において、ダイオードのオープン故障を検出する。
【解決手段】ダイオードＤ１は、温度検出対象であるＩＧＢＴ１０の近傍に設けられる。ＩＧＢＴ１０の温度が所定温度より高くなると、ダイオードＤ１の温度上昇に伴って、ダイオードＤ１の両端電圧が低下するので、コンパレータ２の出力信号は、ＨｉレベルからＬｏレベルに変わる。ここで、ダイオードＤ１のオープン故障が発生すると、ダイオードＤ１と並列に接続されている抵抗回路３０に流れる電流Ｉ３が増加するので、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０がオンする。これにより、コンパレータ２から出力されてコントローラ４０に入力される信号は、異常が発生したことを示すＬｏレベルになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度検出対象の近傍に設けたダイオードの両端電圧に基づいて、温度検出対象の温度を検出する装置に関する。

従来、ダイオードの温度に応じて、ダイオードの両端電圧が変化する特性を利用して、温度検出対象の近傍にダイオードを設けて、温度検出対象の温度異常を検出する装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０００−３２４８９３号公報

しかしながら、従来の装置では、ダイオードが断線などによってオープン故障した場合、ダイオードの両端電圧は高い値を保つことになり、温度検出対象の温度が異常温度まで上昇しても、温度異常を検出することができないという問題があった。

本発明による温度検出装置は、温度検出対象の近傍にダイオードを設けて電流を供給し、ダイオードの順方向電圧に基づいて、温度検出対象の温度を検出するものであって、ダイオードと並列に抵抗回路を接続し、抵抗回路に流れる電流に基づいて、ダイオードのオープン故障を検出することを特徴とする。

本発明による温度検出装置によれば、ダイオードと並列に抵抗回路を接続し、抵抗回路に流れる電流に基づいて、ダイオードのオープン故障を検出するので、温度検出対象の温度とともに、ダイオードのオープン故障を検出することができる。

−第１の実施の形態−
図１は、第１の実施の形態における温度検出装置の構成を示す図である。以下では、第１の実施の形態における温度検出装置によって、電力用スイッチング素子の１つであるＩＧＢＴの温度が所定温度（異常判定温度）より上昇する温度異常を検出する例について説明する。

ダイオードＤ１は、温度検出対象であるＩＧＢＴ１０の近傍に配置されており、制御基板側に設けられている温度検出回路１００と配線またはコネクタを介して接続される。ダイオードＤ１は、温度が１度上昇すると、アノード端子およびカソード端子間の電圧が数ｍＶ低下する特性を有する。ダイオードＤ１のアノード端子は、電源Ｖccに基づいて定電流Ｉ１を生成する定電流源１に接続され、カソード端子は、ＩＧＢＴ１０のエミッタ端子と同電位である基準電位Ｖeeに接地されている。

ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧Ｖｆは、コンパレータ２の非反転入力端子に入力される。コンパレータ２の反転入力端子には、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧Ｖｆと比較するための基準電圧Ｖth1が入力される。基準電圧Ｖth1は、電源Ｖccと基準電位Ｖee間の電圧を抵抗Ｒ１およびＲ２によって分圧した電圧である。この基準電圧Ｖth1は、ＩＧＢＴ１０の温度異常を検出するためのしきい値であり、温度異常と判定するための所定温度に対応する電圧になるように、予め設定しておく。

ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間には、抵抗回路３０が並列に接続されている。抵抗回路３０は、直列に接続された抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４によって構成されている。抵抗Ｒ３およびＲ４の接続点は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０のゲート端子と接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０のドレイン端子は、コンパレータ２の出力端子と接続されており、ソース端子は、基準電位Ｖeeに接地されている。

コンパレータ２から出力される信号は、コントローラ４０に入力される。コントローラ４０は、コンパレータ２から入力される信号に基づいて、ＩＧＢＴ１０の温度が所定温度より高くなる温度異常を検出するとともに、ダイオードＤ１のオープン故障およびショート故障を検出する。

〜故障が生じていない場合の動作〜
図２は、ダイオードＤ１に故障が発生していない場合において、ＩＧＢＴ１０の温度が上昇した際の各部の電気特性を示す図であり、上から順に、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧Ｖｆ、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ２、抵抗回路１０１に流れる電流Ｉ３、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０のゲート電圧、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０の動作、および、コントローラ４０の入力をそれぞれ示している。コントローラ４０の入力は、電流が流れている状態をＨｉレベル、電流が流れていない状態をＬｏレベルとする。

ＩＧＢＴ１０の温度が上昇すると、ＩＧＢＴ１０の近傍に設けられているダイオードＤ１の温度も上昇するので、アノード−カソード端子間電圧Ｖｆが低下する。任意の時刻ｔ１において、アノード−カソード端子間電圧Ｖｆが基準電圧Ｖth1より低下すると、コンパレータ２の出力は、ＨｉレベルからＬｏレベルと変化する。

ここで、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ２は一定であるが、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧Ｖｆが低下することにより、抵抗回路１０１に流れる電流Ｉ３（＝Ｖｆ／（Ｒ３＋Ｒ４））は低下する。従って、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０のゲート電圧は、電流Ｉ３の低下に応じて低下し、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０は、オフの状態を保つ。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０がオフの状態を維持するため、コントローラ４０には、コンパレータ２の出力信号がそのまま入力される。

すなわち、ＩＧＢＴ１０の温度が所定温度より高くなると、コンパレータ２の出力信号はＨｉレベルからＬｏレベルに変わり、コントローラ４０にもＬｏレベルの信号が入力される。コントローラ４０は、コンパレータ２からＬｏレベルの信号が入力されることにより、ＩＧＢＴ１０の温度異常を検出する。

〜ダイオードがオープン故障した場合の動作〜
図３は、ダイオードＤ１が断線等によってオープン故障した場合の各部の電気特性を示す図である。任意の時刻ｔ２において、ダイオードＤ１のオープン故障が発生すると、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ２は０となり、定電流電源１の定電流Ｉ１は、全て抵抗回路３０に流れる。従って、抵抗回路３０の電圧はＶ１まで上昇するので、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧もＶｆからＶ１に上昇する。この時、コンパレータ２の非反転入力端子に入力される電圧Ｖ１は、反転入力端子に入力される基準電圧Ｖth1より高いため、コンパレータ２の出力信号はＨｉレベルのままである。

抵抗回路３０に流れる電流Ｉ３が増大することにより、抵抗Ｒ３およびＲ４の接続点の電位、すなわち、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０のゲート電圧は上昇して、オフ状態となっていたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０はオンする。これにより、コンパレータ２の出力電流は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０の方向に流れるため、コントローラ４０には、Ｌｏレベルの信号が入力される。すなわち、コンパレータ４０は、Ｌｏレベルの信号が入力されることにより、異常が発生したことを検出することができる。

〜ダイオードが短絡故障した場合の動作〜
図４は、ダイオードＤ１が短絡等によってショート故障した場合の各部の電気特性を示す図である。ダイオードＤ１がショート故障すると、アノード−カソード端子間電圧Ｖｆは０となる。これにより、コンパレータ２の出力信号は、ＨｉレベルからＬｏレベルに変わる。この時、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ２は一定であるが、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧は０であるため、ダイオードＤ１と並列に接続されている抵抗回路３０に流れる電流Ｉ３は０になる。従って、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０のゲート電圧は０になり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０はオフ状態を保つ。これにより、コンパレータ４０には、Ｌｏレベルの信号が入力されるので、コンパレータ４０は、異常が発生していることを検出することができる。

第１の実施の形態における温度検出装置によれば、温度検出対象の近傍にダイオードＤ１を設けて電流を供給し、ダイオードＤ１の順方向電圧に基づいて、温度検出対象の温度を検出するシステムにおいて、ダイオードＤ１と並列に抵抗回路３０を接続し、抵抗回路３０に流れる電流に基づいて、ダイオードＤ１のオープン故障を検出することができる。特に、コンパレータ２に入力されるダイオードＤ１の順方向電圧が所定のしきい値電圧Ｖth1より低下すると、温度検出対象の温度が所定温度より高くなる温度異常を検出するシステムにおいて、ダイオードＤ１のオープン故障発生時に、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０をオンすることによって、コンパレータ２から出力されてコントローラ４０に入力される信号を正常信号から異常信号に切り替えるので、コントローラ４０は異常が発生したことを認識することができる。また、ダイオードＤ１のショート故障発生時には、ダイオードＤ１の順方向電圧は０になるので、コンパレータ２からは異常を示すＬｏレベルの信号が出力される。すなわち、第１の実施の形態における温度検出装置によれば、温度検出対象の温度異常とともに、ダイオードＤ１のオープン故障およびショート故障を検出することができる。

−第２の実施の形態−
図５は、第２の実施の形態における温度検出装置の構成を示す図である。第１の実施の形態における温度検出装置と同様に、ダイオードＤ１は、温度検出対象であるＩＧＢＴ１０の近傍に設けられ、制御基板側に設けられている温度検出回路１０１と配線またはコネクタを介して接続される。ダイオードＤ１のアノード端子は、定電流源１に接続され、カソード端子は、基準電位Ｖeeに接地されている。

ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧は、コンパレータ３の非反転入力端子に入力される。コンパレータ３の反転入力端子には、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧Ｖｆと比較するための基準電圧が入力される。ダイオードＤ１に故障が生じていない場合には、後述するように、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２がオンするので、基準電圧は、電源Ｖccと基準電位Ｖee間の電圧を、並列に接続された抵抗Ｒ６およびＲ７の合成抵抗と、抵抗Ｒ５とによって分圧した電圧Ｖth2となる。また、ダイオードＤ１がオープン故障した場合には、後述するように、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２がオフするので、基準電圧は、電源Ｖccと基準電位Ｖee間の電圧を、抵抗Ｒ５およびＲ６によって分圧した電圧Ｖth3となる。電圧Ｖth2とＶth3との間には、Ｖth2＜Ｖth3の関係が成り立つ。

ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間には、抵抗回路３１が並列に接続されている。抵抗回路３１は、直列に接続された抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９によって構成されている。抵抗Ｒ８およびＲ９の接続点は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１のゲート端子と接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン端子は、プルアップ抵抗Ｒ１０を介して電源Ｖccと接続され、ソース端子は、基準電位Ｖeeに接地されている。

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン端子と抵抗Ｒ１０との接続点は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２のゲート端子と接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン端子は、抵抗Ｒ７の一端と接続され、ソース端子は、基準電位Ｖeeに接地されている。

〜故障が生じていない場合の動作〜
図６は、ダイオードＤ１に故障が発生していない場合において、ＩＧＢＴ１０の温度が上昇した際の各部の電気特性を示す図であり、上から順に、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧Ｖｆ、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ５、抵抗回路３１に流れる電流Ｉ６、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１の動作、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２の動作、および、コントローラ４０の入力をそれぞれ示している。

ＩＧＢＴ１０の温度が上昇すると、ＩＧＢＴ１０の近傍に設けられているダイオードＤ１の温度も上昇するので、アノード−カソード端子間電圧Ｖｆが低下する。この時、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ５は一定であるが、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧Ｖｆが低下することにより、抵抗回路３１に流れる電流Ｉ６（＝Ｖｆ／（Ｒ８＋Ｒ９））は低下する。従って、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧は、電流Ｉ６の低下に応じて低下し、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１は、オフの状態を保つ。

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１がオフ状態を保つことにより、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２のゲート端子には、電源Ｖccの電圧が印加されるので、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２はオンする。従って、コンパレータ３の非反転入力端子に入力される電圧は、並列に接続されている抵抗Ｒ６およびＲ７の合成抵抗と、抵抗Ｒ５との合成抵抗によって決まる電圧Ｖth2となる。

従って、温度検出対象であるＩＧＢＴ１０の温度上昇に伴い、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧Ｖｆが基準電圧Ｖth2より低下すると、コンパレータ３の出力は、ＨｉレベルからＬｏレベルと変化する。これにより、コントローラ４０には、異常が発生したことを示す信号が入力される。

〜ダイオードがオープン故障した場合の動作〜
図７は、ダイオードＤ１が断線等によってオープン故障した場合の各部の電気特性を示す図である。任意の時刻ｔ５において、ダイオードＤ１のオープン故障が発生すると、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ５は０となり、定電流源１から供給される定電流Ｉ１は全て、抵抗回路３１に流れる。従って、抵抗回路３１の電圧はＶ２まで上昇するので、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧もＶｆからＶ２に上昇する。

抵抗回路３１に流れる電流Ｉ６が増大することにより、抵抗Ｒ８およびＲ９の接続点の電位、すなわち、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧は上昇するので、オフ状態となっていたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１はオンする。これにより、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２のゲート電圧が低下して、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２はオフする。従って、コンパレータ３の非反転入力端子に入力される基準電圧は、抵抗Ｒ５およびＲ６によって決まる電圧Ｖth3となる。

ここで、基準電圧Ｖth3は、ダイオードＤ１のオープン故障時のアノード−カソード端子間電圧Ｖ２より高くなるように設定しておく。これにより、コンパレータ３の出力信号はＨｉレベルからＬｏレベルに変わるので、コントローラ４０には、異常が発生していることを示す異常信号が入力される。

〜ダイオードが短絡故障した場合の動作〜
図８は、ダイオードＤ１が短絡等によってショート故障した場合の各部の電気特性を示す図である。ダイオードＤ１がショート故障すると、アノード−カソード端子間電圧Ｖｆは０となる。この時、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ５は一定であるが、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧が０になるため、ダイオードＤ１と並列に接続されている抵抗回路１０３に流れる電流Ｉ６は０になる。従って、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧は０になり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１はオフ状態を保ち、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２はオン状態を保つ。

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２がオン状態を保つことにより、コンパレータ３の非反転入力端子に入力される電圧は、ダイオードＤ１に故障が発生していない時の基準電圧Ｖth2のまま変わらない。上述したように、アノード−カソード端子間電圧Ｖｆは０になるので、コンパレータ３の出力信号は、ＨｉレベルからＬｏレベルに変わる。これにより、コントローラ４０には、異常が発生したことを示すＬｏレベルの信号が入力される。

第２の実施の形態における温度検出装置によれば、温度検出対象の近傍にダイオードＤ１を設けて電流を供給し、コンパレータ３によって、ダイオードＤ１の順方向電圧と所定のしきい値電圧とを比較して、順方向電圧がしきい値電圧Ｖth2より低下すると、温度検出対象の温度が所定温度より高くなったことを示す異常信号を出力するシステムにおいて、ダイオードＤ１のオープン故障発生時には、しきい値電圧Ｖth2を上昇させることによって、異常信号が出力されるようにする。これにより、温度検出対象の温度が所定温度より高くなる温度異常とともに、ダイオードＤ１のオープン故障も検出することができる。また、ダイオードＤ１のショート故障発生時には、ダイオードＤ１の順方向電圧が０になるので、コンパレータ３からは異常を示すＬｏレベルの信号が出力される。すなわち、第２の実施の形態における温度検出装置においても、温度検出対象の温度が所定温度より高くなる温度異常とともに、ダイオードＤ１のオープン故障およびショート故障を検出することができる。

−第３の実施の形態−
図９は、第３の実施の形態における温度検出装置の構成を示す図である。第１および第２の実施の形態における温度検出装置と同様に、ダイオードＤ１は、温度検出対象であるＩＧＢＴ１０の近傍に設けられ、制御基板側に設けられている温度検出回路１０２と配線またはコネクタを介して接続される。ダイオードＤ１のアノード端子は、定電流源１に接続され、カソード端子は、基準電位Ｖeeに接地されている。

ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧は、利得調整用抵抗Ｒ１７を介して、オペアンプ５の反転入力端子に入力される。オペアンプ５の非反転入力端子には、所定のオフセット電圧Ｖoffsetが入力される。ダイオードＤ１に故障が生じていない場合には、後述するように、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２５がオンするので、オフセット電圧は、電源Ｖccと基準電位Ｖee間の電圧を、並列に接続される抵抗Ｒ１５およびＲ１６の合成抵抗と、抵抗Ｒ１４とによって分圧された電圧Ｖoffsetとなる。また、ダイオードＤ１がオープン故障した場合には、後述するように、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２５がオフするので、オフセット電圧は、抵抗Ｒ１４およびＲ１６によって分圧された電圧Ｖoffset2となる。電圧ＶoffsetとＶoffset2との間には、Ｖoffset＜Ｖoffset2の関係が成り立つ。

オペアンプ５は、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧Ｖｆを、オフセット電圧を基準として、抵抗Ｒ１７およびＲ１８で決まる利得で反転増幅して出力する。オペアンプ５の出力電圧をＶｏとすると、出力電圧Ｖｏは、次式（１）により表される。
Ｖｏ＝−Ｒ１８／Ｒ１７×（Ｖｆ−Ｖoffset）＋Ｖoffset （１）

オペアンプ５で反転増幅されたアノード−カソード端子間電圧は、信号処理部１０５を介して、コントローラ１０６に入力される。オペアンプ５から出力される信号は、ＩＧＢＴ１０の温度に応じた信号であるため、以下では、オペアンプ５から出力される信号を温度モニタ信号と呼ぶ。信号処理部１０５は、アナログ信号である温度モニタ信号を絶縁処理して、アナログ電圧としてコントローラ１０６に出力する。なお、コントローラ１０６は、グランド電位を基準に生成された電源Ｖddに接続されている。

ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間には、抵抗回路３２が並列に接続されている。抵抗回路３２は、直列に接続された抵抗Ｒ１１および抵抗Ｒ１２によって構成されている。抵抗Ｒ１１およびＲ１２の接続点は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２４のゲート端子と接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２４のドレイン端子は、プルアップ抵抗Ｒ１３を介して電源Ｖccと接続され、ソース端子は、基準電位Ｖeeに接地されている。

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２４のドレイン端子と抵抗Ｒ１３の接続点は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２５のゲート端子と接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２５のドレイン端子は、抵抗Ｒ１５の一端と接続され、ソース端子は、基準電位Ｖeeに接地されている。

〜故障が生じていない場合の動作〜
図１０は、ダイオードＤ１に故障が発生していない場合において、ＩＧＢＴ１０の温度が上昇した際の各部の電気特性を示す図であり、上から順に、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ８、抵抗回路３２に流れる電流Ｉ９、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２４の動作、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２５の動作、オペアンプ５のオフセット電圧、オペアンプ５の出力、および、信号処理部１０５を介して、コントローラ１０６に入力される温度モニタ信号をそれぞれ示している。

ＩＧＢＴ１０の温度が上昇すると、ＩＧＢＴ１０の近傍に設けられているダイオードＤ１の温度も上昇するので、アノード−カソード端子間電圧Ｖｆが低下する。この時、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ８は一定であるが、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧Ｖｆが低下するので、抵抗回路１０４に流れる電流Ｉ９（＝Ｖｆ／（Ｒ１１＋Ｒ１２））も低下する。従って、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧は、電流Ｉ９の低下に応じて低下し、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２４は、オフの状態を保つ。

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２４がオフ状態を保つことにより、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２５のゲート端子には、電源Ｖccの電圧が印加されるので、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２５はオンする。従って、オペアンプ５の非反転入力端子に入力されるオフセット電圧は、並列に接続されている抵抗Ｒ１５およびＲ１６の合成抵抗と、抵抗Ｒ１４との合成抵抗によって決まる電圧Ｖoffsetとなる。

上述したように、ＩＧＢＴ１０の温度が上昇すると、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧Ｖｆが低下するので、式（１）より、オペアンプ５の出力電圧Ｖｏは大きくなる。図１０に示すように、コントローラ１０６に入力される温度モニタ信号（アナログ電圧）は、オペアンプ５の出力電圧、すなわち、ＩＧＢＴ１０の温度が上昇すると、値が大きくなる。コントローラ１０６は、温度モニタ信号と、所定の異常温度判定しきい値Ｖth4とを比較し、温度モニタ信号（アナログ電圧）が所定の異常温度判定しきい値Ｖth4を上回ると、ＩＧＢＴ１０の温度が異常温度になっていると判定する。

〜ダイオードがオープン故障した場合の動作〜
図１１は、ダイオードＤ１が断線等によってオープン故障した場合の各部の電気特性を示す図である。任意の時刻ｔ８において、ダイオードＤ１のオープン故障が発生すると、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ８は０となり、定電流電源１の定電流Ｉ１は、全て抵抗回路１０４に流れる。従って、抵抗回路１０４の電圧はＶ３まで上昇するので、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧もＶ３に上昇する。

抵抗回路１０３に流れる電流Ｉ９が増大することにより、抵抗Ｒ１１およびＲ１２の接続点の電位、すなわち、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４０のゲート電圧は上昇するので、オフ状態となっていたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４０はオンする。これにより、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４１のゲート電圧が低下して、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４１はオフする。これにより、オペアンプ５の非反転入力端子に入力される基準電圧は、抵抗Ｒ１４およびＲ１６によって決まる電圧Ｖoffset2となる。

ここで、電圧Ｖoffset2は、ダイオードＤ１のオープン故障時のアノード−カソード端子間電圧Ｖ３より高くなるように設定しておく。オフセット電圧をＶoffsetからＶoffset2に上昇させることにより、図１１に示すように、オペアンプ５の出力電圧は上昇するので、コントローラ１０６に入力される温度モニタ信号も、所定の異常温度判定しきい値Ｖth4より高くなる。

〜ダイオードが短絡故障した場合の動作〜
ダイオードＤ１が短絡等によってショート故障すると、アノード−カソード端子間電圧Ｖｆは０となる。この時、ダイオードＤ１に流れる電流Ｉ８は一定であるが、ダイオードＤ１のアノード−カソード端子間電圧は０になるため、ダイオードＤ１と並列に接続されている抵抗回路３２に流れる電流Ｉ９は０になる。従って、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧は０になり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２４はオフ状態を保ち、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２５はオン状態を保つ。すなわち、オペアンプ５の非反転入力端子に入力される電圧は、ダイオードＤ１に故障が発生していない時のオフセット電圧Ｖoffsetのまま変わらない。

従って、ダイオードＤ１に故障が発生しておらず、ダイオードＤ１の温度が上昇して、アノード−カソード端子間電圧Ｖｆが低下した場合と同様に、オペアンプ５の出力電圧は増大する。これにより、コントローラ１０６に入力される温度モニタ信号は、所定の異常温度判定しきい値Ｖth4より高くなる。

第３の実施の形態における温度検出装置によれば、温度検出対象であるＩＧＢＴ１０の温度に応じた電圧を出力するオペアンプ５を設け、ダイオードＤ１のオープン故障発生時に、オペアンプ５から出力される電圧が、ＩＧＢＴ１０の温度が所定温度より高くなった時の出力電圧より高い電圧になるように、オペアンプ５に入力されるオフセット電圧を変更する。これにより、コントローラ１０６は、オペアンプ５から出力される電圧に基づいて、ＩＧＢＴ１０の温度異常を検出するとともに、ダイオードＤ１のオープン故障を検出することができる。また、ダイオードＤ１のショート故障発生時には、オペアンプ５から、ＩＧＢＴ１０の温度が所定温度より高くなった時の出力電圧より高い電圧が出力されるので、コントローラ１０６は、ダイオードＤ１のショート故障も検出することができる。すなわち、第３の実施の形態における温度検出装置においても、温度検出対象の温度が所定温度より高くなる温度異常とともに、ダイオードＤ１のオープン故障およびショート故障を検出することができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、第１〜第３の実施の形態では、温度検出対象であるＩＧＢＴ１０の近傍に設けるダイオードＤ１に、定電流源１から定電流Ｉ１を供給するようにしたが、定電流源１の代わりに、抵抗Ｒ１００を設けるようにしてもよい。図１２は、第１の実施の形態における温度検出装置において、定電流源１の代わりに、抵抗Ｒ１００を設けた場合の構成図である。この場合、定電流Ｉ１の代わりに、Ｖcc／Ｒ１００の電流が供給されることになる。

上述した第１〜第３の実施の形態では、１本の線によって、温度検出対象であるＩＧＢＴ１０の温度異常、ダイオードＤ１のオープン故障およびショート故障を示す信号を出力するようにした。しかし、ＩＧＢＴ１０の温度異常を検出するための信号線と、ダイオードＤ１のオープン故障およびショート故障を検出するための信号線とをそれぞれ別に設けても良い。図１３は、第１の実施の形態における温度検出装置において、ＩＧＢＴ１０の温度異常を検出するための信号線５０とともに、ダイオードＤ１のオープン故障およびショート故障を検出するための信号線５１を設けた場合の構成図である。

図１３に示す回路において、ダイオードＤ１のオープン故障が発生すると、定電流Ｉ１は全て抵抗回路３０に流れるので、抵抗回路３０に流れる電流Ｉ３が増大する（図３参照）。コントローラ４０は、抵抗回路３０に流れる電流Ｉ３が増大したことを検知すると、ダイオードＤ１にオープン故障が発生したと判断することができる。また、ダイオードＤ１にショート故障が発生した場合には、上述したように、抵抗回路３０に流れる電流Ｉ３が０になる。コントローラ４０は、抵抗回路３０に流れる電流Ｉ３が０になったことを検知すると、ダイオードＤ１にショート故障が発生したと判断する。このように、図１３に示す構成によれば、ダイオードＤ１と並列に接続された抵抗回路３０に流れる電流Ｉ３に基づいて、ダイオードＤ１のオープン故障およびショート故障を検出することができる。

なお、第２の実施の形態における温度検出装置、および、第３の実施の形態における温度検出装置においても、ＩＧＢＴ１０の温度異常を検出するための信号線と、ダイオードＤ１のオープン故障およびショート故障を検出するための信号線とをそれぞれ別に設けることができる。

上述した第１〜第３の実施の形態では、温度検出対象の一例としてＩＧＢＴ１０を挙げたが、温度検出対象は、ＩＧＢＴに限られない。

特許請求の範囲の構成要素と第１〜第３の実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、抵抗回路３０〜３２が抵抗回路を、コントローラ４０が故障検出手段を、コンパレータ２，３が異常信号出力手段を、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２０が信号切換手段を、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２１，２２および抵抗Ｒ７がしきい値電圧変更手段を、オペアンプ５が電圧出力手段を、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２４，２５および抵抗Ｒ１５が電圧変更手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

第１の実施の形態における温度検出装置の構成を示す図 ダイオードに故障が発生していない場合において、ＩＧＢＴの温度が上昇した際の各部の電気特性を示す図 ダイオードが断線等によってオープン故障した場合の各部の電気特性を示す図 ダイオードが短絡等によってショート故障した場合の各部の電気特性を示す図 第２の実施の形態における温度検出装置の構成を示す図 第２の実施の形態における温度検出装置において、ダイオードに故障が発生していない場合において、ＩＧＢＴの温度が上昇した際の各部の電気特性を示す図 第２の実施の形態における温度検出装置において、ダイオードが断線等によってオープン故障した場合の各部の電気特性を示す図 第２の実施の形態における温度検出装置において、ダイオードが短絡等によってショート故障した場合の各部の電気特性を示す図 第３の実施の形態における温度検出装置の構成を示す図 第３の実施の形態における温度検出装置において、ダイオードに故障が発生していない場合において、ＩＧＢＴの温度が上昇した際の各部の電気特性を示す図 第３の実施の形態における温度検出装置において、ダイオードが断線等によってオープン故障した場合の各部の電気特性を示す図 定電流源の代わりに抵抗を設けた場合の回路構成を示す図 ＩＧＢＴの温度異常を検出するための信号線と、ダイオードのオープン故障およびショート故障を検出するための信号線とをそれぞれ別に設けた場合の回路構成を示す図

符号の説明

１…定電流源、２，３…コンパレータ、５…オペアンプ、１０…ＩＧＢＴ、２０，２１，２２，２４，２５…ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、３０，３１，３２…抵抗回路、４０…コントローラ、Ｄ１…ダイオード、１００，１０１，１０２…温度検出回路、１０５…信号処理部、１０６…コントローラ

Claims (6)

1. 温度検出対象の近傍にダイオードを設けて電流を供給し、前記ダイオードの順方向電圧に基づいて、温度検出対象の温度を検出する温度検出装置において、
   前記ダイオードと並列に接続された抵抗回路と、
   前記抵抗回路に流れる電流に基づいて、前記ダイオードのオープン故障を検出する故障検出手段とを備えることを特徴とする温度検出装置。
2. 請求項１に記載の温度検出装置において、
   前記ダイオードの順方向電圧と、所定のしきい値電圧とを比較し、前記ダイオードの順方向電圧が所定のしきい値電圧より低下すると、温度検出対象の温度が所定の温度より高くなったことを示す異常信号を出力する異常信号出力手段をさらに備えることを特徴とする温度検出装置。
3. 請求項２に記載の温度検出装置において、
   前記ダイオードのオープン故障発生時に、前記異常信号出力手段から出力される正常信号を異常信号に切り替える信号切換手段をさらに備えることを特徴とする温度検出装置。
4. 請求項２に記載の温度検出装置において、
   前記ダイオードのオープン故障が発生すると、前記異常信号出力手段が電圧の比較判定を行うしきい値電圧を上昇させるしきい値電圧変更手段をさらに備え、
   前記異常信号出力手段は、前記ダイオードのオープン故障発生時に、前記しきい値電圧変更手段によってしきい値電圧が上昇されることにより、異常信号を出力することを特徴とする温度検出装置。
5. 請求項１に記載の温度検出装置において、
   温度検出対象の温度に応じた電圧を出力する電圧出力手段と、
   前記ダイオードのオープン故障発生時に前記電圧出力手段から出力される電圧が、温度検出対象の温度が所定の温度より高くなった時に出力する電圧より高くなるように、前記電圧出力手段から出力される電圧を変更する電圧変更手段とをさらに備えることを特徴とする温度検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の温度検出装置において、
   前記故障検出手段は、前記抵抗回路に流れる電流に基づいて、ダイオードのショート故障を検出することを特徴とする温度検出装置。

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