JP2008135820A - Heat generation protecting circuit and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯端末のパワーアンプに適用して好適な発熱保護回路に関する。 The present invention relates to a heat generation protection circuit suitable for application to a power amplifier of a portable terminal.
従来、部品がパーシャルショートモードで故障して発熱するのを防ぐために、ヒューズが使われていた。動作時の電流変動が少ない部品では、ヒューズによる発熱保護は有効であるが、例えば、GSM(Global System for Mobile communication)携帯端末のパワーアンプなどはバースト動作するため、動作時のピーク電流が2A弱となり、定格2A以上のヒューズが必要となる。 Conventionally, fuses have been used to prevent parts from failing in partial short mode and generating heat. For parts with little current fluctuation during operation, heat generation protection with fuses is effective. For example, power amplifiers for GSM (Global System for Mobile communication) mobile terminals operate in bursts, so the peak current during operation is less than 2A. Therefore, a fuse with a rating of 2A or more is required.
また、移動通信機において過電流による温度上昇を抑えるため、送信増幅器が発熱するとサーミスタの抵抗値が変化し、送信増幅器の温度が閾値を超えるとFETが送信増幅器の電源を切断することによって、送信増幅器の温度上昇を抑えることができる保護回路がある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、定格2A以上のヒューズでは、部品がパーシャルショートモードで故障した場合、装置表面の温度が高くなり、最悪の場合、ユーザが火傷を起こす危険がある。すなわち、部品がパーシャルショートモードで故障して、発熱が発生する場合、その部品が正常動作をしているピーク電流以下でも、火傷などの危険性は残ってしまう。このような場合は、ヒューズで保護回路を構成できない。また、発熱検出及び保護回路の制御にソフトウェアが介在している場合、発熱等でソフトウェア動作が正常でなくなる危険性がある。 However, in a fuse with a rating of 2 A or more, when a component fails in the partial short mode, the temperature of the surface of the device becomes high, and in the worst case, there is a risk that the user may be burned. That is, when a part fails in the partial short mode and heat is generated, there is a risk of burns or the like even if the part is below the peak current at which the part is operating normally. In such a case, the protection circuit cannot be configured with a fuse. Further, when software is present in the detection of heat generation and control of the protection circuit, there is a risk that the software operation will not be normal due to heat generation or the like.
また、特許文献1に記載の保護回路では、サーミスタを用いているため、温度上昇に伴い、抵抗値が連続的に変化し、FETが完全にOFF状態とならないことがある。この場合、FETのON抵抗により、FETが発熱してしまう危険がある。 In addition, since the thermistor is used in the protection circuit described in Patent Document 1, the resistance value may continuously change as the temperature rises, and the FET may not be completely turned off. In this case, there is a risk that the FET generates heat due to the ON resistance of the FET.
さらに、上記保護回路では、FETがOFF状態で温度が下がると、FETがONしてしまうため、部品がパーシャルショートモードで故障している場合、FETがON/OFFを続けてしまい、完全に発熱を止めることができない。 Further, in the above protection circuit, when the temperature is lowered while the FET is OFF, the FET is turned ON. Therefore, when the component is in failure in the partial short mode, the FET continues to be turned ON / OFF, and completely generates heat. I can't stop.
そこで本発明は、動作時のピーク電流が大きい部品の故障により、パーシャルショートして発熱することを防止するのに適した発熱保護回路及び方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a heat generation protection circuit and method suitable for preventing partial short-circuiting and heat generation due to a failure of a component having a large peak current during operation.
上述の課題を解決するため、本発明は、ヒューズの代わりに温度スイッチICとPチャネルFETを用い、故障により、温度異常を検出した場合に、PチャネルFETをOFFにして、故障部品の発熱を防止することを特徴とする。また、温度スイッチICは、規定温度よりも温度が上昇して、検出信号がONすると、その後、故障部品の発熱が止まり、温度が下がっても検出信号をOFFしない仕様とすることで、確実に発熱を止めることが可能となる。 In order to solve the above-described problems, the present invention uses a temperature switch IC and a P-channel FET instead of a fuse, and when a temperature abnormality is detected due to a failure, the P-channel FET is turned off to generate heat of the failed component. It is characterized by preventing. In addition, when the temperature switch IC rises above the specified temperature and the detection signal turns ON, the heat generation of the faulty part stops and the detection signal does not turn OFF even if the temperature drops. It becomes possible to stop the heat generation.
また、本発明では、発熱検出及び保護回路の制御をハードウェアのみで構成しているため、より安全性の高い回路となっている。 In the present invention, since the heat generation detection and control of the protection circuit are configured only by hardware, the circuit is more secure.
本発明によれば、部品が故障して、部品が正常動作して流れるピーク電流値よりも少ない電流が流れて発熱する場合においても、確実に発熱を防止することができ、ユーザが火傷などすることの無い安全性の高い装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, even when a component breaks down and a current less than the peak current value that flows when the component operates normally flows and generates heat, it is possible to reliably prevent heat generation and burn the user. It is possible to provide a highly safe device without any problems.
さらに、部品が故障して保護回路が作動し、発熱が止まり温度が下がっても、再度、故障した部品への電源供給が再開されることはなく、再発熱を繰り返さないため、安全性の高い装置を提供することが可能となる。 Furthermore, even if a component breaks down and the protection circuit is activated, heat generation stops and the temperature drops, power supply to the failed component will not be resumed, and reheating will not be repeated. An apparatus can be provided.
また、ソフトウェアではなく、ハードウェアにより発熱を防止するため、誤動作の可能性が低く、安定した動作の装置を提供することが可能となる。 Further, since heat generation is prevented not by software but by hardware, it is possible to provide a device that operates stably with low possibility of malfunction.
次に、本発明の最良の形態について図面を参照して説明する。 Next, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
TDMA(Time Division Multiple Access)方式携帯端末において、送信用パワーアンプのメイン電源ラインにPチャネル電界効果トランジスタ(以下、FET)を挿入し、PチャネルFETのゲートに、温度スイッチICの検出信号出力を接続し、保護回路を構成する。 In a TDMA (Time Division Multiple Access) portable terminal, a P-channel field effect transistor (hereinafter referred to as FET) is inserted into the main power line of the transmission power amplifier, and the detection signal output of the temperature switch IC is output to the gate of the P-channel FET. Connect and configure the protection circuit.
第1の実施例の構成について、図1を参照して説明する。本実施例は、GSM方式の送信用パワーアンプ(以下、GSMパワーアンプ)101、温度を検出する温度スイッチIC102、PチャネルFET103、バッテリ104、及びGSM携帯端末105から構成される。GSM携帯端末の基板に、GSMパワーアンプ101、温度スイッチIC102、PチャネルFET103が実装されており、バッテリ104は外付けでGSM携帯端末105に接続される構成となっている。
The configuration of the first embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment includes a GSM transmission power amplifier (hereinafter referred to as GSM power amplifier) 101, a temperature switch IC 102 for detecting temperature, a P-
一般のGSM携帯端末では、バッテリ104のプラス端子は、GSMパワーアンプ101の電源端子に直接接続される。しかし、本発明では、バッテリ104のプラス端子は、PチャネルFET103のソース(S)端子に接続され、GSMパワーアンプ101の電源端子は、PチャネルFET103のドレイン(D)端子に接続される。また、PチャネルFET103のゲート(G)端子は、温度スイッチIC102の検出出力が接続される。なお、温度スイッチIC102の電源端子には、バッテリ104のプラス端子が接続される構成となる。
In a general GSM portable terminal, the positive terminal of the
本発明に用いるFETは、ソースの電圧が常時HIGHで、正常時にONする必要があるため、PチャネルFETでなければならない。NチャネルFETを用いることはできない。 The FET used in the present invention must be a P-channel FET because the source voltage is always HIGH and needs to be turned on in a normal state. N-channel FETs cannot be used.
温度スイッチIC102は、内蔵されている温度センサー部で温度を検出する。このため、装置表面にて、火傷する温度を考慮して、規定温度を設定している。本実施例では、温度センサー部にて規定温度(例えば、75℃)を検出すると、検出出力がLOW→HIGHとなる。その時の装置表面温度は、それよりも低くなる。装置表面温度と温度スイッチIC部の温度差は、実装にもよるが、例えば10℃程度と見込む。
The
次に本実施例の動作について、図1を参照して説明する。まず初めに、GSM携帯端末105にバッテリ104を接続した状態で、GSMパワーアンプ101が故障していない場合の動作を説明する。この状態では、温度スイッチIC102は、規定温度以下のため、検出出力はLOW(グランドレベル)となる。温度スイッチIC102の検出出力がLOWであると、PチャネルFET103はON状態となり、バッテリ104からGSMパワーアンプ101へ電源が供給される。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. First, an operation when the GSM power amplifier 101 is not malfunctioning in a state where the
次に、上記状態でGSMパワーアンプ101がGSM通話時に正常動作する場合の動作を説明する。この状態では、GSMパワーアンプ101には、ピークで2A弱の電流が流れる場合があるが、正常動作しているため、設計どおりの発熱量となり、規定温度以下のため、検出出力はLOW(グランドレベル)となる。温度スイッチIC102の検出出力がLOWであると、PチャネルFET103はON状態となり、バッテリ104からGSMパワーアンプ101へ電源が供給される。
Next, an operation when the GSM power amplifier 101 operates normally during a GSM call in the above state will be described. In this state, a current of less than 2 A may flow through the GSM power amplifier 101 in a peak, but since it is operating normally, the amount of heat generated is as designed, and the detected output is LOW (ground) because it is below the specified temperature. Level). When the detection output of the
次に、GSMパワーアンプ101がパーシャルショートモードで故障した場合を考える。パーシャルショートモードで故障し、2A程度の電流が流れる場合、GSMパワーアンプ101は発熱し、温度スイッチIC102の検出温度が規定値を超えると、温度スイッチIC102の検出出力はHIGH(バッテリ電圧レベル)となる。検出出力がHIGHであると、PチャネルFET103はOFF状態となり、バッテリ104からGSMパワーアンプ101への電源供給が遮断する。GSMパワーアンプ101への電源供給が遮断すると、GSMパワーアンプ101の発熱は止まり、装置の表面温度はユーザが火傷するには至らない。
Next, consider a case where the GSM power amplifier 101 fails in the partial short mode. When a failure occurs in the partial short mode and a current of about 2 A flows, the GSM power amplifier 101 generates heat. When the detected temperature of the
また、発熱が止まり、温度が規定値より下がっても、温度スイッチIC102の検出出力はHIGH(バッテリ電圧レベル)を維持するため、再度、発熱するには至らない。温度スイッチIC102の検出出力は、バッテリ104を取り外すか、バッテリが所定の電圧値以下になった場合、リセットされる。このため、バッテリ104を接続したまま、電源をオン/オフしても、再びパーシャルショートによって発熱することはない。なお、外部からのリセット信号によって温度スイッチIC102の検出出力をリセットする構成とすることもできる。
Even if the heat generation stops and the temperature falls below the specified value, the detection output of the temperature switch IC 102 maintains HIGH (battery voltage level), so that it does not generate heat again. The detection output of the
第2の実施例の構成について、図2を参照して説明する。温度スイッチIC202の出力をCPU206へ入力し、CPU206は、温度スイッチIC102の検出出力がHIGH(バッテリ電圧レベル)になると、装置の動作を止めて、表示デバイス207へアラーム(例えば、“故障したので、お近くのショップへご相談下さい”など)を表示させる。これによって、ユーザは、装置が故障したことをすぐに認識できるため、サービス品質を向上することができる。また、スピーカからの音声でアラームを出力する構成とすることもできる。他の構成は、第1の実施例と同様である。
The configuration of the second embodiment will be described with reference to FIG. The output of the
本発明は、TDMA通信が可能な携帯端末(GSM方式やPDC(Personal Digital Cellular)方式など)に利用すると好適である。さらに、バースト動作等を行う能動電子部品の発熱保護に利用できる。 The present invention is preferably used for a portable terminal capable of TDMA communication (GSM system, PDC (Personal Digital Cellular) system, etc.). Furthermore, it can be used for heat generation protection of active electronic components that perform burst operation and the like.
101,201 GSMパワーアンプ
102,202 温度スイッチIC
103,203 PチャネルFET
104,204 バッテリ
105,205 GSM携帯端末
206 CPU
207 表示デバイス
101, 201
103,203 P-channel FET
104, 204
207 Display device
Claims (6)
前記PチャネルFETのソース端子にバッテリのプラス端子が接続され、前記PチャネルFETのドレイン端子に前記能動電子部品の電源端子が接続され、前記PチャネルFETのゲート端子に温度スイッチICの検出出力が接続され、
前記温度スイッチICは、その検出温度が規定値を超えると、その検出出力がHIGHとなる様に構成され、
該検出出力がHIGHになると、前記PチャネルFETはOFF状態となり、前記バッテリから前記能動電子部品への電源供給を遮断することを特徴とする発熱保護回路。 An active electronic component, a temperature switch IC for detecting temperature, and a P-channel FET;
The positive terminal of the battery is connected to the source terminal of the P channel FET, the power supply terminal of the active electronic component is connected to the drain terminal of the P channel FET, and the detection output of the temperature switch IC is connected to the gate terminal of the P channel FET. Connected,
The temperature switch IC is configured such that when the detected temperature exceeds a specified value, the detected output becomes HIGH,
When the detection output becomes HIGH, the P-channel FET is turned off to cut off power supply from the battery to the active electronic component.
前記温度スイッチICの検出出力を該CPUへ入力し、
該CPUは、温度スイッチICの検出出力がHIGHになると、前記装置の動作を止めて、アラームを出力することを特徴とする請求項1に記載の発熱保護回路。 A CPU for controlling the apparatus;
The detection output of the temperature switch IC is input to the CPU,
2. The heat generation protection circuit according to claim 1, wherein when the detection output of the temperature switch IC becomes HIGH, the CPU stops the operation of the device and outputs an alarm.
前記PチャネルFETのソース端子にバッテリのプラス端子を接続し、
前記PチャネルFETのドレイン端子に前記能動電子部品の電源端子を接続し、
前記PチャネルFETのゲート端子に温度スイッチICの検出出力を接続し、
前記温度スイッチICは、その検出温度が規定値を超えると、その検出出力をHIGHとし、
該検出出力がHIGHになると、前記PチャネルFETはOFF状態となり、前記バッテリから前記能動電子部品への電源供給を遮断することを特徴とする発熱保護方法。 A temperature switch IC for detecting temperature and a heat protection method for active electronic components using a P-channel FET,
Connect the positive terminal of the battery to the source terminal of the P-channel FET,
Connecting the power supply terminal of the active electronic component to the drain terminal of the P-channel FET;
The detection output of the temperature switch IC is connected to the gate terminal of the P-channel FET,
When the detected temperature exceeds a specified value, the temperature switch IC sets its detected output to HIGH,
When the detection output becomes HIGH, the P-channel FET is turned off, and the power supply from the battery to the active electronic component is cut off.
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