JP2010004683A - Overheating protective circuit - Google Patents

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Junichi Chisaka
純一 千坂
Junichi Todaka
順一 戸高
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Discrete Semiconductor Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an overheating protective circuit capable of changing the hysteresis width between an overheat protection temperature and an operation restoration temperature, depending on the overheated state of a semiconductor chip of a protective object. <P>SOLUTION: The overheating protective circuit 1 includes: an overheated state detection part 11 which starts the output of an overheat detection signal Vb, when the temperature of the semiconductor chip 100 exceeds the overheat protection temperature and terminates the output of the overheat detection signal Vb, when the temperature of the semiconductor chip 100 lowers up to the operation restoration temperature, having hysteresis between the overheat protective temperature and itself; an abnormal overheat determination part 12, which receives the input of a signal capable of monitoring the overheated state of the semiconductor chip 100, and determines whether the semiconductor chip 100 is in an abnormally overheated state; and a hysteresis control part 13, which makes the hysteresis width wider in the direction of lowering the setting value of the operation restoration temperature in the overheated state detection part 11, when the abnormal overheat determination part 12 determines that the semiconductor chip is in the abnormally overheated state. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、過熱保護回路に関し、特に、半導体チップの温度の上昇を検出して半導体チップの過熱保護を行う過熱保護回路に関する。   The present invention relates to an overheat protection circuit, and more particularly, to an overheat protection circuit that detects an increase in the temperature of a semiconductor chip and protects the semiconductor chip from overheating.

半導体チップが高温になると、その半導体チップに含まれる半導体素子が破壊されることがある。特に、電子機器等の安定化電源として使用されるIC化されたシリーズレギュレータは、負荷電流による温度上昇や出力短絡時の温度上昇により高温になり易い。そのため、シリーズレギュレータを搭載する半導体チップには、半導体チップの温度の上昇を検出して半導体チップの過熱保護を行う過熱保護回路が設けられることがある。   When the semiconductor chip becomes high temperature, the semiconductor element included in the semiconductor chip may be destroyed. In particular, an IC series regulator used as a stabilized power source for electronic devices or the like is likely to become hot due to a temperature rise due to a load current or a temperature rise at the time of an output short circuit. Therefore, a semiconductor chip on which a series regulator is mounted may be provided with an overheat protection circuit that detects an increase in the temperature of the semiconductor chip and protects the semiconductor chip from overheating.

このような過熱保護回路は、半導体チップの温度が規定温度以上に上昇すると、過熱検出信号を出力する。過熱検出信号が出力されると、シリーズレギュレータは、出力用トランジスタの電流出力を停止する。その結果、半導体チップの温度が低下する。半導体チップの温度が規定の温度より低くなると、過熱保護回路は、過熱検出信号の出力を停止する。過熱検出信号の出力が停止されると、シリーズレギュレータは、出力用トランジスタの電流出力を再開する。   Such an overheat protection circuit outputs an overheat detection signal when the temperature of the semiconductor chip rises above a specified temperature. When the overheat detection signal is output, the series regulator stops the current output of the output transistor. As a result, the temperature of the semiconductor chip decreases. When the temperature of the semiconductor chip becomes lower than the specified temperature, the overheat protection circuit stops outputting the overheat detection signal. When the output of the overheat detection signal is stopped, the series regulator resumes the current output of the output transistor.

このとき、従来、過熱検出信号の出力を開始する過熱保護温度と出力用トランジスタが電流出力を再開する動作復帰温度に温度差、いわゆるヒステリシスを持たせて、安定した過熱検出を行えるようにしている(例えば、特許文献1参照。)。   At this time, conventionally, the overheat protection temperature at which the output of the overheat detection signal is started and the operation return temperature at which the output transistor resumes the current output is given a temperature difference, so-called hysteresis, so that stable overheat detection can be performed. (For example, refer to Patent Document 1).

このヒステリシス幅の設定を狭くしておけば、シリーズレギュレータの動作復帰が早くなり、電子機器等の動作復帰も早くなる。   If this hysteresis width setting is narrowed, the operation of the series regulator can be restored quickly, and the operation of electronic devices can be restored quickly.

しかし、ヒステリシス幅が狭いと、過熱保護から復帰したときに依然負荷の異常状態が継続している場合があり、過熱保護回路がすぐに再び保護状態になり、過熱保護検出信号が出力される。この場合、過熱保護検出信号は頻繁に出力されるが、半導体チップの温度がなかなか下がらない、という問題が発生する。   However, if the hysteresis width is narrow, the abnormal state of the load may still continue when returning from overheat protection, and the overheat protection circuit immediately enters the protection state again, and an overheat protection detection signal is output. In this case, although the overheat protection detection signal is frequently output, there arises a problem that the temperature of the semiconductor chip does not decrease easily.

なお、過熱保護回路以外の保護回路に関する技術として、過電流検出回路があり、シリーズレギュレータに過電流が流れたことを検出して出力電流を少なくするようにしたものがある(例えば、特許文献2参照。)。
特開2007−312529号公報 (第6ページ、図2) 特開2006−60945号公報 (第6ページ、図1)
As a technique related to a protection circuit other than the overheat protection circuit, there is an overcurrent detection circuit, which detects that an overcurrent has flowed through a series regulator and reduces the output current (for example, Patent Document 2). reference.).
JP2007-31529A (6th page, FIG. 2) JP 2006-60945 A (Page 6, FIG. 1)

そこで、本発明の目的は、保護対象の半導体チップの過熱状態に応じて、過熱保護温度と動作復帰温度との間のヒステリシス幅を変化させることのできる過熱保護回路を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an overheat protection circuit capable of changing the hysteresis width between the overheat protection temperature and the operation return temperature in accordance with the overheat state of the semiconductor chip to be protected.

本発明の一態様によれば、半導体チップの温度が過熱保護温度を超えたときに過熱検出信号の出力を開始し、前記過熱保護温度との間にヒステリシスを有する動作復帰温度まで前記半導体チップの温度が下がったときに、前記過熱検出信号の出力を終了する過熱状態検出手段と、前記半導体チップの過熱状態の監視が可能な信号の入力を受けて、前記半導体チップが異常な過熱状態であるかどうかを判定する異常過熱判定手段と、前記異常過熱判定手段により前記異常な過熱状態と判定されたときに、前記動作復帰温度の設定値を下げる方向へ前記ヒステリシスの幅を拡大するヒステリシス制御手段とを有することを特徴とする過熱保護回路が提供される。   According to one aspect of the present invention, when the temperature of the semiconductor chip exceeds the overheat protection temperature, the output of the overheat detection signal is started, and the semiconductor chip has the hysteresis until the operation return temperature having hysteresis between the overheat protection temperature. The semiconductor chip is in an abnormal overheat state upon receiving an input of an overheat state detection means for terminating the output of the overheat detection signal and a signal capable of monitoring the overheat state of the semiconductor chip when the temperature drops. Abnormal overheat determining means for determining whether or not the abnormal overheat determination means determines that the abnormal overheat state is present, and hysteresis control means for expanding the width of the hysteresis in a direction to decrease the set value of the operation return temperature An overheat protection circuit is provided.

本発明によれば、保護対象の半導体チップの過熱状態に応じて、過熱保護温度と動作復帰温度との間のヒステリシス幅を変化させることができる。   According to the present invention, the hysteresis width between the overheat protection temperature and the operation return temperature can be changed according to the overheat state of the semiconductor chip to be protected.

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係る過熱保護回路の構成の例を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the overheat protection circuit according to the first embodiment of the present invention.

本実施例の過熱保護回路1は、スイッチングレギュレータ110とともに半導体チップ100に搭載され、スイッチングレギュレータ110の動作によってチップ温度が上昇し、半導体チップ100が過熱状態に至ったときは、スイッチングレギュレータ110の動作を停止させる過熱検出信号Vbを出力する。   The overheat protection circuit 1 of the present embodiment is mounted on the semiconductor chip 100 together with the switching regulator 110. When the chip temperature rises due to the operation of the switching regulator 110 and the semiconductor chip 100 reaches an overheated state, the operation of the switching regulator 110 is performed. The overheat detection signal Vb for stopping is output.

過熱保護回路1は、半導体チップ100の温度が過熱保護温度を超えたときに過熱検出信号Vbの出力を開始し、過熱保護温度との間にヒステリシスを有する動作復帰温度まで半導体チップ100の温度が下がったときに、過熱検出信号Vbの出力を終了する過熱状態検出部11と、半導体チップ100の過熱状態の監視が可能な信号の入力を受けて、半導体チップ100が異常な過熱状態であるかどうかを判定する異常過熱判定部12と、異常過熱判定部12により異常な過熱状態と判定されたときに、過熱状態検出部11における動作復帰温度の設定値を下げる方向へ上述のヒステリシスの幅を拡大するヒステリシス制御部13と、を有する。   The overheat protection circuit 1 starts outputting the overheat detection signal Vb when the temperature of the semiconductor chip 100 exceeds the overheat protection temperature, and the temperature of the semiconductor chip 100 reaches the operation return temperature having hysteresis between the overheat protection temperature. Whether the semiconductor chip 100 is in an abnormal overheat state upon receiving an input of an overheat state detection unit 11 that terminates the output of the overheat detection signal Vb and a signal capable of monitoring the overheat state of the semiconductor chip 100 when the output level is lowered. When the abnormal overheat determination unit 12 and the abnormal overheat determination unit 12 determine an abnormal overheat state, the above-described hysteresis width is reduced in the direction of decreasing the set value of the operation return temperature in the overheat state detection unit 11. And an expanding hysteresis control unit 13.

図2に、本実施例における過熱検出信号Vbの出力に対するヒステリシス制御の様子を示す。   FIG. 2 shows the state of hysteresis control for the output of the overheat detection signal Vb in this embodiment.

過熱状態検出部11は、チップ温度が上昇して「過熱保護温度」を超えると、過熱検出信号Vbを出力する。   When the chip temperature rises and exceeds the “overheat protection temperature”, the overheat state detection unit 11 outputs an overheat detection signal Vb.

過熱検出信号Vbの出力により、スイッチングレギュレータ110が動作を停止すると、チップ温度が下がり始めるが、過熱状態検出部11は、過熱検出信号Vbの出力を継続する。   When the switching regulator 110 stops operating due to the output of the overheat detection signal Vb, the chip temperature starts to drop, but the overheat state detection unit 11 continues to output the overheat detection signal Vb.

通常の場合、さらにチップ温度が低下し、「通常の動作復帰温度」まで下がると、過熱状態検出部11は、過熱検出信号Vbの出力を終了する。   In a normal case, when the chip temperature further decreases to the “normal operation return temperature”, the overheat state detection unit 11 ends the output of the overheat detection signal Vb.

過熱検出信号Vbの出力終了により、スイッチングレギュレータ110は動作を再開する。スイッチングレギュレータ110の動作再開により、チップ温度は上昇する。   When the output of the overheat detection signal Vb ends, the switching regulator 110 resumes operation. As the operation of the switching regulator 110 resumes, the chip temperature rises.

もし、その後、再び「過熱保護温度」を超えるようであれば、過熱状態検出部11は、再び過熱検出信号Vbを出力する。   If the temperature exceeds the “overheat protection temperature” again, the overheat state detection unit 11 outputs the overheat detection signal Vb again.

このように、通常の場合、過熱状態検出部11は、図2に示す第1のヒステリシスループに沿って、過熱検出信号Vb出力のON/OFFを行う。   As described above, in the normal case, the overheat state detection unit 11 performs ON / OFF of the overheat detection signal Vb output along the first hysteresis loop shown in FIG.

これに対して、異常過熱判定部12が、半導体チップ100が異常な過熱状態にあると判定したときは、ヒステリシス制御部13が、過熱状態検出部11における動作復帰温度の設定値を下げる方向へヒステリシスの幅を拡大する。   On the other hand, when the abnormal overheat determination unit 12 determines that the semiconductor chip 100 is in an abnormal overheat state, the hysteresis control unit 13 decreases the set value of the operation return temperature in the overheat state detection unit 11. Increase the width of hysteresis.

これにより、動作復帰温度が、図2に示す「異常過熱時の動作復帰温度」まで下げられる。その結果、過熱検出信号Vb出力のON/OFFは、第2のヒステリシスループに沿って変化するようになる。   As a result, the operation return temperature is lowered to the “operation return temperature during abnormal overheating” shown in FIG. As a result, ON / OFF of the overheat detection signal Vb output changes along the second hysteresis loop.

この第2のヒステリシスループの場合、過熱検出信号Vbが出力されている時間が長い、すなわち、スイッチングレギュレータ110が動作を停止している時間が長い。したがって、その間に異常過熱の原因が解消される可能性が高くなる。   In the case of this second hysteresis loop, the time during which the overheat detection signal Vb is output is long, that is, the time during which the switching regulator 110 stops operating is long. Therefore, there is a high possibility that the cause of abnormal overheating will be eliminated during that time.

このような本実施例によれば、保護対象の半導体チップが異常な過熱状態であるときは、過熱保護温度と動作復帰温度との間のヒステリシス幅を拡大して、動作復帰温度を低下させることができる。これにより、動作復帰時の半導体チップの温度を通常の場合よりも低くすることができる。また、半導体チップが頻繁に動作の停止と復帰を繰り返すことを抑制することが可能となる。   According to the present embodiment, when the semiconductor chip to be protected is in an abnormal overheat state, the hysteresis width between the overheat protection temperature and the operation return temperature is expanded to lower the operation return temperature. Can do. Thereby, the temperature of the semiconductor chip at the time of operation return can be made lower than usual. Further, it is possible to prevent the semiconductor chip from frequently stopping and returning from operation.

本実施例では、過熱保護温度およびチップ温度を電圧に変換して過熱状態の検出を行う過熱保護回路の具体的な回路例を示す。   In this embodiment, a specific circuit example of an overheat protection circuit that detects an overheat state by converting the overheat protection temperature and the chip temperature into a voltage is shown.

本実施例の過熱保護回路2も、実施例1と同様、過熱状態検出部21と、異常過熱判定部22と、ヒステリシス制御部23と、を有する。   Similarly to the first embodiment, the overheat protection circuit 2 according to the present embodiment also includes an overheat state detection unit 21, an abnormal overheat determination unit 22, and a hysteresis control unit 23.

本実施例の異常過熱判定部22は、過熱検出による動作停止後、温度が低下して動作復帰してから再度過熱検出信号Vbが出力されるまでの時間の大小により、異常過熱状態であるかどうかを判定する。   Whether the abnormal overheat determination unit 22 of the present embodiment is in an abnormal overheat state due to the amount of time until the overheat detection signal Vb is output again after the temperature is lowered and the operation returns after the operation is stopped due to overheat detection. Determine if.

過熱状態検出部21は、過熱保護温度に相当する基準電圧VBGを生成するバンドキャップ電圧生成部211と、チップ温度の変化に比例して変化する測温電圧Vaを生成する測温電圧生成部212と、測温電圧Vaを基準電圧VBGと比較し、測温電圧Vaが基準電圧VBGよりも大きくなったときに過熱検出信号Vbを出力するOPアンプOP2と、を有する。   The overheat state detection unit 21 includes a band cap voltage generation unit 211 that generates a reference voltage VBG corresponding to the overheat protection temperature, and a temperature measurement voltage generation unit 212 that generates a temperature measurement voltage Va that changes in proportion to a change in chip temperature. And an OP amplifier OP2 that compares the temperature measurement voltage Va with the reference voltage VBG and outputs an overheat detection signal Vb when the temperature measurement voltage Va becomes larger than the reference voltage VBG.

バンドキャップ電圧生成部211は、抵抗R2とR3の比およびPNPトランジスタQ1とQ2のエミッタ電流比を適切に設定することにより、温度に対して極めて安定した基準電圧を生成する。   The band cap voltage generation unit 211 generates a reference voltage extremely stable with respect to temperature by appropriately setting the ratio of the resistors R2 and R3 and the emitter current ratio of the PNP transistors Q1 and Q2.

バンドキャップ電圧生成部211のOPアンプOP1は、PMOSトランジスタP1、P2のゲート電圧を制御して、PMOSトランジスタP1、P2を電流源として機能させる。   The OP amplifier OP1 of the band cap voltage generation unit 211 controls the gate voltages of the PMOS transistors P1 and P2 so that the PMOS transistors P1 and P2 function as current sources.

測温電圧生成部212は、バンドキャップ電圧生成部211のOPアンプOP1によりゲート電圧が制御されるPMOSトランジスタP3と、PMOSトランジスタP3に直列に接続された抵抗R11、R12、R13と、を有する。   The temperature measurement voltage generation unit 212 includes a PMOS transistor P3 whose gate voltage is controlled by the OP amplifier OP1 of the band cap voltage generation unit 211, and resistors R11, R12, and R13 connected in series to the PMOS transistor P3.

抵抗R11、R12、R13は、ヒステリシス制御部23により、その接地先が制御される。その抵抗値をR11、R12、R13とすれば、抵抗値がR11、R11+R12、R11+R12+R13の3段階に変化する可変抵抗が、PMOSトランジスタP3に接続されていることと等価である。   Resistors R11, R12, and R13 are grounded by the hysteresis controller 23. If the resistance values are R11, R12, and R13, a variable resistance whose resistance values change in three stages of R11, R11 + R12, and R11 + R12 + R13 is equivalent to being connected to the PMOS transistor P3.

測温電圧生成部212から出力される測温電圧Vaは、この可変抵抗の端子間電圧に相当する。   The temperature measurement voltage Va output from the temperature measurement voltage generator 212 corresponds to the voltage across the terminals of this variable resistor.

この測温電圧Vaは、温度に対して正の温度係数を有する。このことを図4を用いて説明する。   This temperature measurement voltage Va has a positive temperature coefficient with respect to the temperature. This will be described with reference to FIG.

いま、バンドキャップ電圧生成部211のPNPトランジスタQ1、Q2のベース−エミッタ間電圧をそれぞれVBE1、VBE2、抵抗R1、R2、R3の抵抗値をそれぞれRr、Rr、RTとし、抵抗R3に流れる電流をIEとすると、OPアンプOP1の両入力の電圧が等しくなるように電流IEが制御されるので、
BE1=VBE2+IE・RT
が成り立つ。これより、
IE・RT=VBE1−VBE2
となる。ここで、
BE1−VBE2=kT/q・ln(N)
であるので、
IE=1/RT・kT/q・ln(N)
となる。ただし、k:ボルツマン定数、T:絶対温度、q:電子の電荷量、N:PNPトランジスタQ1、Q2のエミッタ電流比、である。
Now, the base-emitter voltages of the PNP transistors Q1 and Q2 of the bandcap voltage generator 211 are V BE1 and V BE2 , and the resistance values of the resistors R1, R2, and R3 are Rr, Rr, and RT, respectively, and flow through the resistor R3. Assuming that the current is IE, the current IE is controlled so that the voltages of both inputs of the OP amplifier OP1 are equal.
V BE1 = V BE2 + IE · RT
Holds. Than this,
IE · RT = V BE1 −V BE2
It becomes. here,
V BE1 −V BE2 = kT / q · ln (N)
So
IE = 1 / RT · kT / q · ln (N)
It becomes. Here, k: Boltzmann constant, T: absolute temperature, q: charge amount of electrons, N: emitter current ratio of PNP transistors Q1 and Q2.

いま、PMOSトランジスタP3の寸法をPMOSトランジスタP1、P2と同じにすると、ともにゲート電圧がOPアンプOP1により制御されるので、PMOSトランジスタP3の出力電流量も、PMOSトランジスタP1、P2の出力電流であるIEと同じ電流量になる。   Now, if the size of the PMOS transistor P3 is the same as that of the PMOS transistors P1 and P2, the gate voltage is controlled by the OP amplifier OP1, so that the output current amount of the PMOS transistor P3 is also the output current of the PMOS transistors P1 and P2. It has the same amount of current as IE.

そこで、抵抗R11、R12、R13で形成される可変抵抗の抵抗値をRaと表わすと、測温電圧Vaは、
Va=IE・Ra=Ra/RT・kT/q・ln(N)
となる。したがって、このVaを絶対温度Tで微分して温度係数dVa/dTを求めると、
dVa/dT=Ra/RT・k/q・ln(N)
となり、正の値となる。
Therefore, when the resistance value of the variable resistor formed by the resistors R11, R12, and R13 is expressed as Ra, the temperature measurement voltage Va is
Va = IE * Ra = Ra / RT * kT / q * ln (N)
It becomes. Therefore, when this Va is differentiated by the absolute temperature T to obtain the temperature coefficient dVa / dT,
dVa / dT = Ra / RT · k / q · ln (N)
And becomes a positive value.

すなわち、測温電圧Vaは、チップ温度の上昇に伴って増加する特性を示す。   That is, the temperature measuring voltage Va shows a characteristic that increases as the chip temperature increases.

また、可変抵抗の抵抗値Raが大きいほど、同じ温度に対する測温電圧Vaの電圧値は、大きくなる。   In addition, as the resistance value Ra of the variable resistor increases, the voltage value of the temperature measurement voltage Va for the same temperature increases.

そこで、可変抵抗の抵抗値Raを当初小さくしておき、測温電圧Vaが上昇して基準電圧VBGに達する温度を過熱保護温度とし、測温電圧Vaが基準電圧VBGを超えたときに可変抵抗の抵抗値Raを大きくするようにする。これにより、温度に対する測温電圧Vaの出力特性は上方へシフトする。   Therefore, the resistance value Ra of the variable resistor is initially reduced, the temperature at which the temperature measurement voltage Va rises and reaches the reference voltage VBG is defined as the overheat protection temperature, and when the temperature measurement voltage Va exceeds the reference voltage VBG, the variable resistance The resistance value Ra is increased. Thereby, the output characteristic of the temperature measurement voltage Va with respect to temperature shifts upward.

その結果、温度下降時に測温電圧Vaが基準電圧VBGに達する温度を、温度上昇時よりも下げることができる。この温度下降時に測温電圧Vaが基準電圧VBGに達する温度を動作復帰温度とする。   As a result, the temperature at which the temperature measurement voltage Va reaches the reference voltage VBG when the temperature drops can be lowered than when the temperature rises. The temperature at which the temperature measurement voltage Va reaches the reference voltage VBG when the temperature drops is defined as the operation return temperature.

このように、可変抵抗の抵抗値Raを変化させることにより、過熱保護温度と動作復帰温度との間にヒステリシス特性を持たせることができる。   Thus, by changing the resistance value Ra of the variable resistor, a hysteresis characteristic can be provided between the overheat protection temperature and the operation return temperature.

また、過熱保護温度に達したときに変化させる可変抵抗の抵抗値Raを大きくするほど、ヒステリシス幅を大きくすることができる。   Further, the hysteresis width can be increased as the resistance value Ra of the variable resistor that is changed when the overheat protection temperature is reached is increased.

図5に、可変抵抗の抵抗値Raの変化のさせ方とヒステリシス幅の変化の関係を示す。   FIG. 5 shows the relationship between how the resistance value Ra of the variable resistor is changed and the change in the hysteresis width.

可変抵抗の抵抗値をRa1、Ra2、Ra3(Ra1<Ra2<Ra3)とすると、温度に対して、測温電圧Vaの出力特性はVa1、Va2、Va3と変化する。   Assuming that the resistance value of the variable resistor is Ra1, Ra2, Ra3 (Ra1 <Ra2 <Ra3), the output characteristics of the temperature measurement voltage Va change to Va1, Va2, Va3 with respect to the temperature.

そこで、可変抵抗の当初の抵抗値をRa1とし、温度が過熱保護温度まで上昇したときに可変抵抗の抵抗値をRa2とすると、動作復帰温度が第1の動作復帰温度となり、第1のヒステリシスループを描く。   Therefore, if the initial resistance value of the variable resistor is Ra1, and the resistance value of the variable resistor is Ra2 when the temperature rises to the overheat protection temperature, the operation return temperature becomes the first operation return temperature, and the first hysteresis loop Draw.

これに対して、温度が過熱保護温度まで上昇したときの可変抵抗の抵抗値をRa3とすると、動作復帰温度が第2の動作復帰温度となり、第2のヒステリシスループを描く。第2のヒステリシスループは、第1のヒステリシスループよりもヒステリシス幅が広い。   On the other hand, when the resistance value of the variable resistor when the temperature rises to the overheat protection temperature is Ra3, the operation return temperature becomes the second operation return temperature, and a second hysteresis loop is drawn. The second hysteresis loop has a wider hysteresis width than the first hysteresis loop.

そこで、最初ヒステリシス制御部23は、温度が過熱保護温度まで上昇したときに変化させる可変抵抗の抵抗値Raの大きさを変えることにより、過熱状態検出部21のヒステリシス幅を制御する。   Therefore, first, the hysteresis control unit 23 controls the hysteresis width of the overheat state detection unit 21 by changing the magnitude of the resistance value Ra of the variable resistor that is changed when the temperature rises to the overheat protection temperature.

次に、図3に戻って、異常過熱判定部22について説明する。   Next, returning to FIG. 3, the abnormal overheat determination unit 22 will be described.

本実施例の異常過熱判定部22は、過熱状態を監視する信号として過熱検出信号Vbを用い、そのパルス幅の長さによって、異常加熱状態であるかどうかの判定を行う。   The abnormal overheat determination unit 22 of the present embodiment uses the overheat detection signal Vb as a signal for monitoring the overheat state, and determines whether or not it is in an abnormal heating state based on the length of the pulse width.

本実施例の過熱状態検出部21から出力される過熱検出信号Vbは、チップ温度が過熱保護温度を超えると‘0’となり、チップ温度が動作復帰温度まで下がると‘1’となる。その後、再びチップ温度が過熱保護温度を超えると‘0’となるが、通常、チップ温度が過熱保護温度にまで達するのはまれであるので、過熱検出信号Vbが‘1’である期間はかなり長い。   The overheat detection signal Vb output from the overheat state detection unit 21 of this embodiment becomes “0” when the chip temperature exceeds the overheat protection temperature, and becomes “1” when the chip temperature falls to the operation return temperature. After that, when the chip temperature again exceeds the overheat protection temperature, it becomes “0”. However, since the chip temperature rarely reaches the overheat protection temperature, the period during which the overheat detection signal Vb is “1” is considerable. long.

ところが、過熱を引き起こした原因が継続している場合、動作復帰後の温度上昇のペースが速く、チップ温度がすぐに再び過熱保護温度に達する。したがって、この場合、過熱検出信号Vbが‘1’である期間が短い。   However, when the cause of overheating continues, the pace of temperature rise after the return of operation is fast, and the chip temperature immediately reaches the overheat protection temperature again. Therefore, in this case, the period during which the overheat detection signal Vb is “1” is short.

そこで、異常過熱判定部22は、過熱検出信号Vbの‘1’の期間が所定の期間より短い場合、異常加熱状態であると判定する。   Therefore, the abnormal overheat determination unit 22 determines that the abnormal heating state is present when the period “1” of the overheat detection signal Vb is shorter than the predetermined period.

そのために、異常過熱判定部22は、セット信号sを出力するORゲートOR1により、電源投入の検出時に出力されるスタート信号または過熱検出信号Vbが‘1’となったときにセットされ、過熱検出信号Vbの‘1’の期間が所定の期間より短いときにリセットされるSR型フリップフロップSR1を備える。このSR型フリップフロップSR1の出力qが、異常加熱状態判定信号となる。   Therefore, the abnormal overheat determination unit 22 is set when the start signal or the overheat detection signal Vb output upon detection of power-on is set to “1” by the OR gate OR1 that outputs the set signal s to detect overheat. The SR-type flip-flop SR1 is provided that is reset when the period of “1” of the signal Vb is shorter than a predetermined period. The output q of the SR flip-flop SR1 becomes an abnormal heating state determination signal.

SR型フリップフロップSR1のリセット信号rは、過熱検出信号Vbの‘1’を所定の期間遅延させる遅延回路221と、遅延回路221の出力dと過熱検出信号Vbとの一致を検出するEX−NORゲートEN1と、EX−NORゲートEN1の出力eをクロック信号として遅延回路221の出力dをラッチするラッチLT1と、ラッチLT1の反転出力Vcと遅延回路221の出力dとの論理積をとるANDゲートAN1と、からなる回路により生成される。ANDゲートAN1の出力がSR型フリップフロップSR1のリセット信号rとなる。   The reset signal r of the SR flip-flop SR1 includes a delay circuit 221 that delays the “1” of the overheat detection signal Vb for a predetermined period, and an EX-NOR that detects a match between the output d of the delay circuit 221 and the overheat detection signal Vb. The gate EN1, the latch LT1 that latches the output d of the delay circuit 221 using the output e of the EX-NOR gate EN1 as a clock signal, and the AND gate that takes the logical product of the inverted output Vc of the latch LT1 and the output d of the delay circuit 221 And a circuit composed of AN1. The output of the AND gate AN1 becomes the reset signal r of the SR flip-flop SR1.

図6に、異常過熱判定部22の動作の様子を波形図で示す。   FIG. 6 is a waveform diagram showing how the abnormal overheat determination unit 22 operates.

通常の状態では、過熱検出信号Vbの‘1’の期間が長いので、過熱検出信号Vbと遅延回路221の出力dの‘1’が重なる期間があり、遅延回路221の出力dの‘1’の立ち上がり時にEX−NORゲートEN1の出力eが‘1’に立ち上がる。その結果、ラッチLT1は、このEX−NORゲートEN1の出力eの立ち上がりで、遅延回路221の出力dの‘1’をラッチし、その反転出力Vcは‘0’に変化する。そのため、遅延回路221の出力dと遅延回路221の出力dとの論理積をとるANDゲートAN1の出力であるリセット信号rは、遅延回路221の出力dが‘1’であっても‘0’である。   In a normal state, since the period “1” of the overheat detection signal Vb is long, there is a period in which the overheat detection signal Vb and “1” of the output d of the delay circuit 221 overlap, and “1” of the output d of the delay circuit 221. At the rising edge, the output e of the EX-NOR gate EN1 rises to “1”. As a result, the latch LT1 latches “1” of the output d of the delay circuit 221 at the rising edge of the output e of the EX-NOR gate EN1, and its inverted output Vc changes to “0”. Therefore, the reset signal r that is the output of the AND gate AN1 that takes the logical product of the output d of the delay circuit 221 and the output d of the delay circuit 221 is “0” even if the output d of the delay circuit 221 is “1”. It is.

なお、EX−NORゲートEN1は、遅延回路221の出力dの立ち下がり時にも‘1’に立ち上がる。このとき、ラッチLT1は、そのときの遅延回路221の出力dの値‘0’をラッチして、その反転出力Vcを‘1’に変化させる。   The EX-NOR gate EN1 rises to “1” when the output d of the delay circuit 221 falls. At this time, the latch LT1 latches the value “0” of the output d of the delay circuit 221 at that time, and changes its inverted output Vc to “1”.

一方、異常過熱状態で、過熱検出信号Vbの‘1’の期間が遅延回路221の遅延時間よりも短いときは、過熱検出信号Vbと遅延回路221の出力dに‘1’の重なる期間がないので、遅延回路221の出力dの‘1’の立ち上がり時にEX−NORゲートEN1の出力eが‘0’に立ち下がる。その結果、ラッチLT1はラッチ動作を行なわず、その反転出力は、‘1’のままである。そのため、ANDゲートAN1の出力であるリセット信号rは、遅延回路221の出力dが‘1’となったときに‘1’となる。これにより、SR型フリップフロップSR1がリセットされ、その出力qが‘0’に変化する。この出力qの‘0’の状態は、過熱検出信号Vbが次に‘1’になるまで継続される。   On the other hand, when the period of “1” of the overheat detection signal Vb is shorter than the delay time of the delay circuit 221 in the abnormal overheat state, there is no period of “1” overlapping the overheat detection signal Vb and the output d of the delay circuit 221. Therefore, when the output d of the delay circuit 221 rises to “1”, the output e of the EX-NOR gate EN1 falls to “0”. As a result, the latch LT1 does not perform the latch operation, and its inverted output remains “1”. Therefore, the reset signal r which is the output of the AND gate AN1 becomes “1” when the output d of the delay circuit 221 becomes “1”. As a result, the SR flip-flop SR1 is reset and its output q changes to '0'. The state of the output q of “0” is continued until the overheat detection signal Vb becomes “1” next time.

次に、ヒステリシス制御部23について説明する。   Next, the hysteresis control unit 23 will be described.

ヒステリシス制御部23は、過熱状態検出部21の抵抗R1と抵抗R2の接続点と接地端子GNDとの間に直列に接続されたNMOSトランジスタN1、N3と、過熱状態検出部21の抵抗R2と抵抗R3の接続点と接地端子GNDとの間に直列に接続されたNMOSトランジスタN2、N4と、を有する。   The hysteresis control unit 23 includes NMOS transistors N1 and N3 connected in series between the connection point between the resistors R1 and R2 of the overheat state detection unit 21 and the ground terminal GND, and the resistors R2 and resistances of the overheat state detection unit 21. NMOS transistors N2 and N4 connected in series between the connection point of R3 and the ground terminal GND.

NMOSトランジスタN1のゲート端子には過熱検出信号Vbが入力され、NMOSトランジスタN3のゲート端子にはヒステリシス制御部23のSR型フリップフロップSR1の出力qが入力される。したがって、過熱検出信号Vb=‘1’かつSR型フリップフロップSR1の出力q=‘1’のとき、すなわち、通常の動作状態のとき、NMOSトランジスタN1、N3がともに‘ON’する。   The overheat detection signal Vb is input to the gate terminal of the NMOS transistor N1, and the output q of the SR flip-flop SR1 of the hysteresis control unit 23 is input to the gate terminal of the NMOS transistor N3. Therefore, when the overheat detection signal Vb = “1” and the output q of the SR type flip-flop SR1 = “1”, that is, in the normal operation state, the NMOS transistors N1 and N3 are both turned “ON”.

これにより、過熱状態検出部21のPMOSトランジスタP3と接地端子GNDの間に抵抗R1が接続される。PMOSトランジスタP3の出力電流をIE、抵抗R1の抵抗値をR1とし、このときの測温電圧VaをVa1とすると、Va1=IE・R1となる。   Thereby, the resistor R1 is connected between the PMOS transistor P3 of the overheat state detection unit 21 and the ground terminal GND. When the output current of the PMOS transistor P3 is IE, the resistance value of the resistor R1 is R1, and the temperature measurement voltage Va at this time is Va1, Va1 = IE · R1.

また、NMOSトランジスタN2のゲート端子には過熱検出信号VbをインバータIV1で反転した信号が入力され、NMOSトランジスタN4のゲート端子にはヒステリシス制御部23のSR型フリップフロップSR1の出力qが入力される。したがって、過熱検出信号Vb=‘0’かつSR型フリップフロップSR1の出力q=‘1’のとき、すなわち、過熱状態となったとき、NMOSトランジスタN2、N4がともに‘ON’する。   Further, a signal obtained by inverting the overheat detection signal Vb by the inverter IV1 is input to the gate terminal of the NMOS transistor N2, and the output q of the SR flip-flop SR1 of the hysteresis control unit 23 is input to the gate terminal of the NMOS transistor N4. . Therefore, when the overheat detection signal Vb = “0” and the output q of the SR type flip-flop SR1 = “1”, that is, when the overheat state occurs, the NMOS transistors N2 and N4 are both turned “ON”.

これにより、過熱状態検出部21のPMOSトランジスタP3と接地端子GNDの間に抵抗R1およびR2が直列に接続される。抵抗R2の抵抗値をR2とし、このときの測温電圧VaをVa2とすると、Va2=IE・(R1+R2)となる。   Thereby, the resistors R1 and R2 are connected in series between the PMOS transistor P3 of the overheat state detection unit 21 and the ground terminal GND. When the resistance value of the resistor R2 is R2, and the temperature measurement voltage Va at this time is Va2, Va2 = IE · (R1 + R2).

一方、SR型フリップフロップSR1の出力q=‘0’のとき、すなわち、異常過熱状態のときは、NMOSトランジスタN3およびN4が‘OFF’する。   On the other hand, when the output q of the SR flip-flop SR1 is “0”, that is, in an abnormal overheat state, the NMOS transistors N3 and N4 are “OFF”.

これにより、過熱状態検出部21のPMOSトランジスタP3と接地端子GNDの間に抵抗R1、R2およびR3が直列に接続される。抵抗R3の抵抗値をR3とし、このときの測温電圧VaをVa3とすると、Va3=IE・(R1+R2+R3)となる。   Thereby, the resistors R1, R2, and R3 are connected in series between the PMOS transistor P3 of the overheat state detection unit 21 and the ground terminal GND. When the resistance value of the resistor R3 is R3 and the temperature measurement voltage Va at this time is Va3, Va3 = IE · (R1 + R2 + R3).

図6に、異常過熱判定部22の動作に合わせて、NMOSトランジスタN1〜N4のON/OFFの状態と、測温電圧Vaの変化の様子を示す。   FIG. 6 shows the ON / OFF state of the NMOS transistors N1 to N4 and how the temperature measurement voltage Va changes in accordance with the operation of the abnormal overheat determination unit 22.

また、図7に、図6に示す動作におけるヒステリシスループを示す。   FIG. 7 shows a hysteresis loop in the operation shown in FIG.

図7(a)は、通常動作のときのヒステリシスループである。この場合、Va1で示す温度特性線に沿って上昇した測温電圧Vaが基準電圧VBGに達すると、温度特性線がVa2に移動する。その後、このVa2で示す温度特性線に沿って測温電圧Vaが低下し、基準電圧VBGに達すると、温度特性線は、元のVa1に戻る。   FIG. 7A shows a hysteresis loop during normal operation. In this case, when the temperature measurement voltage Va rising along the temperature characteristic line indicated by Va1 reaches the reference voltage VBG, the temperature characteristic line moves to Va2. Thereafter, the temperature measurement voltage Va decreases along the temperature characteristic line indicated by Va2, and when the reference voltage VBG is reached, the temperature characteristic line returns to the original Va1.

この場合、温度特性線Va1が基準電圧VBGと交わる点が過熱保護温度となり、温度特性線Va2が基準電圧VBGと交わる点が通常の動作復帰温度となる。   In this case, the point where the temperature characteristic line Va1 intersects the reference voltage VBG is the overheat protection temperature, and the point where the temperature characteristic line Va2 intersects the reference voltage VBG is the normal operation return temperature.

図7(b)は、異常過熱検出時のヒステリシスループである。   FIG. 7B shows a hysteresis loop when abnormal overheating is detected.

この場合、Va1示す温度特性線に沿って上昇した測温電圧Vaが基準電圧VBGに達すると、温度特性線は、一旦、Va2へ移動する。その後、このVa2で示す温度特性線に沿って低下した測温電圧Vaが基準電圧VBGに達すると、温度特性線は、さらにVa3へ移動する。その後、このVa3で示す温度特性線に沿って測温電圧Vaが低下し、基準電圧VBGに達すると、温度特性線は、元のVa1へ戻る。したがって、この場合のヒステリシス幅は、図7(a)のヒステリシスループよりも広くなる。   In this case, when the temperature measurement voltage Va rising along the temperature characteristic line indicated by Va1 reaches the reference voltage VBG, the temperature characteristic line temporarily moves to Va2. Thereafter, when the temperature measurement voltage Va that has decreased along the temperature characteristic line indicated by Va2 reaches the reference voltage VBG, the temperature characteristic line further moves to Va3. Thereafter, when the temperature measurement voltage Va decreases along the temperature characteristic line indicated by Va3 and reaches the reference voltage VBG, the temperature characteristic line returns to the original Va1. Therefore, the hysteresis width in this case is wider than the hysteresis loop of FIG.

この場合、温度特性線Va3が基準電圧VBGと交わる点が過熱状態時の動作復帰温度となる。   In this case, the point where the temperature characteristic line Va3 intersects the reference voltage VBG is the operation return temperature in the overheated state.

このような本実施例によれば、過熱検出信号Vbのパルス幅を監視するだけで、半導体チップが異常加熱状態であるかどうかを判定することができる。   According to the present embodiment, it is possible to determine whether or not the semiconductor chip is in an abnormal heating state only by monitoring the pulse width of the overheat detection signal Vb.

また、過熱状態検出部21の抵抗R1、R2、R3の抵抗値の設定により、動作復帰温度および動作復帰温度を任意の値に設定することができる。これにより、半導体チップの用途等に応じたチップ温度の管理を行うことができる。   Further, the operation return temperature and the operation return temperature can be set to arbitrary values by setting the resistance values of the resistors R1, R2, and R3 of the overheat state detection unit 21. Thereby, the chip temperature can be managed according to the application of the semiconductor chip and the like.

本実施例では、過電流検出回路を備えていて過電流検出信号Vhを出力するスイッチングレギュレータ120を搭載する半導体チップにおける過熱保護回路の例を示す。   In the present embodiment, an example of an overheat protection circuit in a semiconductor chip having an overcurrent detection circuit and mounting a switching regulator 120 that outputs an overcurrent detection signal Vh is shown.

図8は、本発明の実施例3に係る過熱保護回路の構成の例を示す回路図である。   FIG. 8 is a circuit diagram illustrating an example of the configuration of the overheat protection circuit according to the third embodiment of the present invention.

本実施例の過熱保護回路3が実施例2と異なる点は、実施例2の異常過熱判定部22の代わりに異常過熱判定部32を有する点である。そこで、図8において、実施例2と同一の部分には、図3と同一の符号を付し、ここではその詳細な説明を省略する。   The overheat protection circuit 3 of the present embodiment is different from the second embodiment in that an abnormal overheat determination unit 32 is provided instead of the abnormal overheat determination unit 22 of the second embodiment. Therefore, in FIG. 8, the same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3, and detailed description thereof is omitted here.

本実施例では、スイッチングレギュレータ120が過電流出力状態となると半導体チップが異常過熱状態に陥りやすいことを利用して過熱保護を行う。そのため、異常過熱判定部32は、スイッチングレギュレータ120から出力される過電流検出信号Vhが過電流検出を示したときは、半導体チップが異常過熱状態と判定する。   In this embodiment, overheating protection is performed by utilizing the fact that when the switching regulator 120 enters an overcurrent output state, the semiconductor chip easily falls into an abnormal overheat state. Therefore, the abnormal overheat determination unit 32 determines that the semiconductor chip is in an abnormal overheat state when the overcurrent detection signal Vh output from the switching regulator 120 indicates overcurrent detection.

本実施例の異常過熱判定部32も、実施例2の異常過熱判定部22と同様、異常加熱状態判定信号qを出力するSR型フリップフロップSR1を有する。このSR型フリップフロップSR1のセット信号sも、異常過熱判定部22と同様、スタート信号および過熱検出信号Vbが入力されるORゲートOR1から出力される。   Similarly to the abnormal overheat determination unit 22 of the second embodiment, the abnormal overheat determination unit 32 of the present embodiment also includes an SR flip-flop SR1 that outputs an abnormal heating state determination signal q. The set signal s of the SR flip-flop SR1 is also output from the OR gate OR1 to which the start signal and the overheat detection signal Vb are input, like the abnormal overheat determination unit 22.

一方、SR型フリップフロップSR1のリセット信号rには、スイッチングレギュレータ120から出力される過電流検出信号VhをインバータIV2で反転させた信号を使用する。   On the other hand, a signal obtained by inverting the overcurrent detection signal Vh output from the switching regulator 120 by the inverter IV2 is used as the reset signal r of the SR flip-flop SR1.

次に、図9を用いて、この異常過熱判定部32の動作を説明する。   Next, the operation of the abnormal overheat determination unit 32 will be described with reference to FIG.

通常状態では、SR型フリップフロップSR1の出力信号qは‘1’にセットされており、また、過電流検出信号Vhは‘0’を出力している。   In the normal state, the output signal q of the SR flip-flop SR1 is set to “1”, and the overcurrent detection signal Vh outputs “0”.

スイッチングレギュレータ120が過電流出力状態となると、過電流検出信号Vhは‘1’を出力するようになる。さらに過電流出力状態が続いて半導体チップの温度が過熱保護温度を超えると、過熱検出信号Vbが‘0’なる。この過熱検出信号Vbの出力によりスイッチングレギュレータ120が動作を停止すると、スイッチングレギュレータ120からの電流が出力されなくなるので、過電流検出信号Vhは‘0’に立ち下がる。   When the switching regulator 120 enters an overcurrent output state, the overcurrent detection signal Vh outputs “1”. Further, when the overcurrent output state continues and the temperature of the semiconductor chip exceeds the overheat protection temperature, the overheat detection signal Vb becomes '0'. When the switching regulator 120 stops operating due to the output of the overheat detection signal Vb, the current from the switching regulator 120 is not output, so the overcurrent detection signal Vh falls to ‘0’.

その結果、過電流検出信号Vhの反転信号であるリセット信号rが‘1’に立ち上がり、SR型フリップフロップSR1がリセットされ、その出力qが‘0’に変化する。   As a result, the reset signal r, which is an inverted signal of the overcurrent detection signal Vh, rises to ‘1’, the SR flip-flop SR1 is reset, and its output q changes to ‘0’.

SR型フリップフロップSR1の出力qの‘0’への変化により、ヒステリシス制御部23のNMOSトランジスタN3およびN4が‘OFF’する。その結果、過熱状態検出部21の測温電圧Vaが、Va3=IE・(R1+R2+R3)となる。これにより、動作復帰温度が、通常の動作復帰温度よりも低い、異常過熱時の動作復帰温度へ低下する。   Due to the change of the output q of the SR flip-flop SR1 to “0”, the NMOS transistors N3 and N4 of the hysteresis control unit 23 are “OFF”. As a result, the temperature measurement voltage Va of the overheat state detection unit 21 is Va3 = IE · (R1 + R2 + R3). As a result, the operation return temperature is lower than the normal operation return temperature, and is lowered to the operation return temperature at the time of abnormal overheating.

図10に、図9に示す動作におけるヒステリシスループを示す。   FIG. 10 shows a hysteresis loop in the operation shown in FIG.

図10(a)は、通常動作のときのヒステリシスループである。この場合、Va1で示す温度特性線に沿って上昇した測温電圧Vaが基準電圧VBGに達すると、温度特性線がVa2へ移動する。その後、このVa2で示す温度特性線に沿って測温電圧Vaが低下し、基準電圧VBGに達すると、温度特性線は、元のVa1に戻る。   FIG. 10A is a hysteresis loop during normal operation. In this case, when the temperature measurement voltage Va that has risen along the temperature characteristic line indicated by Va1 reaches the reference voltage VBG, the temperature characteristic line moves to Va2. Thereafter, the temperature measurement voltage Va decreases along the temperature characteristic line indicated by Va2, and when the reference voltage VBG is reached, the temperature characteristic line returns to the original Va1.

図10(b)は、異常過熱検出時のヒステリシスループである。   FIG. 10B is a hysteresis loop when abnormal overheating is detected.

この場合、Va1示す温度特性線に沿って上昇した測温電圧Vaが基準電圧VBGに達すると、温度特性線はVa3へ移動する。その後、このVa3で示す温度特性線に沿って測温電圧Vaが低下し、基準電圧VBGに達すると、温度特性線は、元のVa1に戻る。これにより、この場合のヒステリシス幅は、図10(a)のヒステリシスループよりも広くなる。   In this case, when the temperature measurement voltage Va rising along the temperature characteristic line indicated by Va1 reaches the reference voltage VBG, the temperature characteristic line moves to Va3. Thereafter, when the temperature measurement voltage Va decreases along the temperature characteristic line indicated by Va3 and reaches the reference voltage VBG, the temperature characteristic line returns to the original Va1. Thereby, the hysteresis width in this case becomes wider than the hysteresis loop of FIG.

このような本実施例によれば、スイッチングレギュレータから出力される過電流検出信号を用いて異常過熱の判定を行うので、異常過熱判定部の回路構成を簡素化することができる。   According to such a present Example, since an abnormal overheat determination is performed using the overcurrent detection signal output from a switching regulator, the circuit structure of an abnormal overheat determination part can be simplified.

本発明の実施例1に係る過熱保護回路の構成の例を示すブロック図。The block diagram which shows the example of a structure of the overheat protection circuit which concerns on Example 1 of this invention. 実施例1の過熱保護回路におけるヒステリシス制御の様子を示す図。The figure which shows the mode of the hysteresis control in the overheat protection circuit of Example 1. FIG. 本発明の実施例2に係る過熱保護回路の構成の例を示す回路図。The circuit diagram which shows the example of a structure of the overheat protection circuit which concerns on Example 2 of this invention. 実施例2の過熱保護回路における測温電圧生成に関する説明図。Explanatory drawing regarding the measurement voltage generation in the overheat protection circuit of Example 2. FIG. 実施例2の測温電圧生成部の抵抗の抵抗値とヒステリシス幅の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the resistance value of the resistance of the temperature measurement voltage generation part of Example 2, and a hysteresis width. 実施例2の過熱保護回路の動作の例を示す波形図。FIG. 6 is a waveform diagram illustrating an example of the operation of the overheat protection circuit according to the second embodiment. 実施例2の過熱保護回路におけるヒステリシス制御の例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of hysteresis control in the overheat protection circuit according to the second embodiment. 本発明の実施例3に係る過熱保護回路の構成の例を示す回路図。The circuit diagram which shows the example of a structure of the overheat protection circuit which concerns on Example 3 of this invention. 実施例3の過熱保護回路の動作の例を示す波形図。FIG. 6 is a waveform diagram illustrating an example of the operation of the overheat protection circuit according to the third embodiment. 実施例3の過熱保護回路におけるヒステリシス制御の例を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of hysteresis control in the overheat protection circuit according to the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3 過熱保護回路
11、21 過熱状態検出部
12、22、32 異常過熱判定部
13、23 ヒステリシス制御部
P1〜P3 PMOSトランジスタ
N1〜N4 NMOSトランジスタ
Q1、Q2 PNPトランジスタ
R1〜R3、R11〜R13 抵抗
OP1、OP2 OPアンプ
SR1 SR型フリップフロップ
LT1 ラッチ
AN1 ANDゲート
OR1 ORゲート
EN1 EX―NORゲート
IV1、IV2:インバータ
Vin 入力電圧端子
GND 接地端子
1, 2, 3 Overheat protection circuit 11, 21 Overheat detection unit 12, 22, 32 Abnormal overheat determination unit 13, 23 Hysteresis control unit P1-P3 PMOS transistor N1-N4 NMOS transistor Q1, Q2 PNP transistors R1-R3, R11 ˜R13 Resistor OP1, OP2 OP amplifier SR1 SR type flip-flop LT1 Latch AN1 AND gate OR1 OR gate EN1 EX-NOR gate IV1, IV2: Inverter Vin Input voltage terminal GND Ground terminal

Claims (5)

半導体チップの温度が過熱保護温度を超えたときに過熱検出信号の出力を開始し、前記過熱保護温度との間にヒステリシスを有する動作復帰温度まで前記半導体チップの温度が下がったときに、前記過熱検出信号の出力を終了する過熱状態検出手段と、
前記半導体チップの過熱状態の監視が可能な信号の入力を受けて、前記半導体チップが異常な過熱状態であるかどうかを判定する異常過熱判定手段と、
前記異常過熱判定手段により前記異常な過熱状態と判定されたときに、前記動作復帰温度の設定値を下げる方向へ前記ヒステリシスの幅を拡大するヒステリシス制御手段と
を有することを特徴とする過熱保護回路。
When the temperature of the semiconductor chip exceeds the overheat protection temperature, output of the overheat detection signal is started, and when the temperature of the semiconductor chip decreases to an operation return temperature having a hysteresis between the overheat protection temperature, the overheat An overheating state detection means for terminating the output of the detection signal;
An abnormal overheat determination means for receiving an input of a signal capable of monitoring an overheat state of the semiconductor chip and determining whether the semiconductor chip is in an abnormal overheat state;
An overheat protection circuit comprising hysteresis control means for expanding the hysteresis width in a direction to lower the set value of the operation return temperature when the abnormal overheat determination means determines that the abnormal overheat state has occurred. .
前記異常過熱判定手段が、
前記過熱状態監視信号として前記過熱検出信号の入力を受け、
前記過熱検出信号の出力期間が所定の時間よりも短いときに、前記異常な過熱状態であると判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の過熱保護回路。
The abnormal overheat determination means is
Receiving the overheat detection signal as the overheat state monitoring signal,
2. The overheat protection circuit according to claim 1, wherein when the output period of the overheat detection signal is shorter than a predetermined time, the abnormal overheat state is determined.
前記半導体チップが出力電流の過電流を検出して過電流検出信号を出力する過電流検出回路を備えているときは、
前記異常過熱判定手段が、
前記過熱状態監視信号として前記過熱検出信号および前記過電流検出信号の入力を受け、
前記過熱検出信号が出力され、かつ前記過電流検出信号が出力されているときに、前記異常な過熱状態であると判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の過熱保護回路。
When the semiconductor chip includes an overcurrent detection circuit that detects an overcurrent of the output current and outputs an overcurrent detection signal,
The abnormal overheat determination means is
Receiving the overheat detection signal and the overcurrent detection signal as the overheat state monitoring signal;
The overheat protection circuit according to claim 1, wherein when the overheat detection signal is output and the overcurrent detection signal is output, it is determined that the abnormal overheat state is present.
前記過熱状態検出手段が、
前記半導体チップの温度の変化に比例して増加する電流が流れる可変抵抗の端子間電圧である測温電圧と、前記過熱保護温度に相当する基準電圧と、を比較する比較手段を有し、
前記測温電圧が前記基準電圧より大きくなったときに前記過熱検出信号を出力する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の過熱保護回路。
The overheat state detecting means is
Comparing means for comparing a temperature measurement voltage, which is a voltage between terminals of a variable resistor through which a current that increases in proportion to a change in temperature of the semiconductor chip, and a reference voltage corresponding to the overheat protection temperature,
4. The overheat protection circuit according to claim 1, wherein the overheat detection signal is output when the temperature measurement voltage becomes larger than the reference voltage. 5.
前記ヒステリシス制御手段が、
初期状態では、前記可変抵抗を第1の抵抗値に設定し、
前記過熱状態検出手段から前記過熱検出信号が出力されたときは、前記可変抵抗を前記第1の抵抗値より大きな第2の抵抗値に設定し、
前記異常過熱判定手段により前記異常な過熱状態と判定されたときは、前記可変抵抗を前記第2の抵抗値より大きな第3の抵抗値に設定する
ことを特徴とする請求項4に記載の過熱保護回路。
The hysteresis control means comprises:
In an initial state, the variable resistor is set to a first resistance value,
When the overheat detection signal is output from the overheat state detection means, the variable resistance is set to a second resistance value larger than the first resistance value,
5. The overheating according to claim 4, wherein when the abnormal overheating determination unit determines that the abnormal overheating state occurs, the variable resistance is set to a third resistance value larger than the second resistance value. Protection circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013049254A (en) * 2011-08-31 2013-03-14 Brother Industries Ltd Liquid ejecting device and program
CN106647917A (en) * 2016-12-02 2017-05-10 电子科技大学 Temperature hysteresis protection circuit for intelligent power chip

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