JP2010091412A - Temperature detection circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature detection circuit capable of precisely detecting a wide range of temperature with an extremely small amount of correction. <P>SOLUTION: The collector current ratio of first and second transistors 7, 8 in a band gap circuit 22 is set to 1:A. Current that is B-times larger than a collector current Ic1 flowing to the first transistor 7 is allowed to flow to an output circuit 15, and at the same time a correction circuit 23 is provided. Further, current that is B/(1+A) times larger than base currents Ib1, Ib2 flowing to the transistors 7, 8 is allowed to flow to an output circuit 15, thus obtaining an output voltage Vout. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、バンドギャップ回路を用いた温度検出回路に関する。   The present invention relates to a temperature detection circuit using a band gap circuit.

近年、半導体装置(IC)の高集積化が進み、単位面積あたりの発熱量が増加しており、製品やICパッケージの小型化に伴いチップ温度は上昇傾向にある。そのため、チップ内の発熱量を所定値以下に制限しながら動作を継続させる発熱量制御や過熱検出などの必要性が高まっている。例えば、特許文献1には、電力増幅用半導体素子の温度を検出する温度検出素子を備え、外部に設けた付加回路がその温度検出信号に基づいて電力増幅用半導体素子の出力制限を行うインテリジェントパワーモジュールが開示されている。こうした制御を行うには、チップ温度を正確に検出することが必要である。   In recent years, semiconductor devices (ICs) have been highly integrated, and the amount of heat generated per unit area has increased. With the miniaturization of products and IC packages, the chip temperature tends to increase. For this reason, there is an increasing need for heat generation control and overheat detection for continuing the operation while limiting the heat generation amount in the chip to a predetermined value or less. For example, Patent Document 1 discloses an intelligent power that includes a temperature detection element that detects the temperature of a power amplification semiconductor element, and an additional circuit provided outside restricts the output of the power amplification semiconductor element based on the temperature detection signal. A module is disclosed. In order to perform such control, it is necessary to accurately detect the chip temperature.

従来の半導体チップ上の温度検出回路としては、ダイオードの順方向電圧Vfを使用したものがある(特許文献2、3参照)。この温度検出回路は、例えば図5に示すように、定電流回路1とダイオード2が電源線間に直列に接続されて構成されており、ダイオード2の順方向電圧4Vfに基づいて温度を検出している。この温度検出回路は小型であるが、ダイオードの製造ばらつきにより順方向電圧Vfがばらつくため、広い温度範囲において高精度に温度を検出することが難しい。   A conventional temperature detection circuit on a semiconductor chip uses a diode forward voltage Vf (see Patent Documents 2 and 3). For example, as shown in FIG. 5, this temperature detection circuit is configured by connecting a constant current circuit 1 and a diode 2 in series between power supply lines, and detects the temperature based on a forward voltage 4Vf of the diode 2. ing. Although this temperature detection circuit is small, since the forward voltage Vf varies due to manufacturing variations of diodes, it is difficult to detect the temperature with high accuracy in a wide temperature range.

これに対しては、図6に示すように、異なる電流を出力する2つの定電流回路3、4を用いてダイオード5の順方向電圧Vfを測定し、順方向電圧Vfの差が絶対温度に比例することに基づいて温度を検出する方法が提案されている(特許文献4参照)。しかしながら、定電流回路3、4を切り替えたり測定後に演算を行う必要があるため、回路規模が大きくなり、処理に時間がかかるという問題がある。   For this, as shown in FIG. 6, the forward voltage Vf of the diode 5 is measured by using two constant current circuits 3 and 4 that output different currents, and the difference between the forward voltages Vf becomes the absolute temperature. A method for detecting the temperature based on the proportionality has been proposed (see Patent Document 4). However, since it is necessary to switch the constant current circuits 3 and 4 or perform computation after measurement, there is a problem that the circuit scale becomes large and processing takes time.

より高精度に温度を検出するために、バンドギャップ回路の温度特性を使用したものがある(特許文献5参照)。この温度検出回路6は、図7に示すようにトランジスタ7〜10と抵抗11とからなるバンドギャップ回路12およびトランジスタ13と抵抗14とからなる出力回路15から構成されており、出力端子16を介して絶対温度に比例した電圧を出力するようになっている。
特開平7−115354号公報 特開2002−107232号公報 特開平6−242176号公報 特表2002−508062号公報 特開平5−306958号公報
In order to detect the temperature with higher accuracy, there is one using the temperature characteristics of a band gap circuit (see Patent Document 5). As shown in FIG. 7, the temperature detection circuit 6 includes a bandgap circuit 12 including transistors 7 to 10 and a resistor 11 and an output circuit 15 including a transistor 13 and a resistor 14. The voltage proportional to the absolute temperature is output.
JP 7-115354 A JP 2002-107232 A JP-A-6-242176 Japanese translation of PCT publication No. 2002-508062 JP-A-5-306958

しかし、本願発明者が図7に示す温度検出回路6を解析したところ、トランジスタ7に流れるベース電流Ib1に応じて負のオフセット電圧が出力されることが判明した。その結果、検査工程で温度検出回路6の出力特性を調整する場合、オフセット電圧の調整と温度特性の傾きの調整とを同時に行う必要が生じ、調整作業に手間を要したり広範囲の温度を正確に検出することが難しいという問題があった。   However, when the inventor of the present application analyzed the temperature detection circuit 6 shown in FIG. 7, it was found that a negative offset voltage was output according to the base current Ib1 flowing through the transistor 7. As a result, when adjusting the output characteristics of the temperature detection circuit 6 in the inspection process, it is necessary to adjust the offset voltage and the slope of the temperature characteristics at the same time. There was a problem that it was difficult to detect.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、広範囲の温度を極力少ない補正で高精度に検出できる温度検出回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a temperature detection circuit capable of detecting a wide range of temperatures with high accuracy with as little correction as possible.

請求項1に記載した手段によれば、ベース同士が接続された第1、第2のトランジスタに電流を流し(電流比1:A)、第1のトランジスタのコレクタ電流を第4および第6のトランジスタを介してB倍(B≠0)にして第2の抵抗に流し出力電圧を得る。第1のトランジスタと第2のトランジスタのサイズの比をC:1とし、第1のトランジスタのベース電流をIb1、コレクタ電流をIc1、熱電圧をVT(=kT/q k:ボルツマン定数、T:絶対温度、q:電子の電荷)、第1、第2の抵抗の抵抗値をR1、R2とすると、Ib1+Ic1はVT/R1・ln(A・C)となり絶対温度に比例する。第4のトランジスタにはこのうちのコレクタ電流Ic1だけが流れるので、第6のトランジスタを介して第2の抵抗に流れる電流はB・Ic1となり、出力端子の電圧VoutはB・R2/R1・ln(A・C)・VT−B・R2・Ib1となる。この第2項の電圧がオフセット電圧となる。   According to the means described in claim 1, a current is passed through the first and second transistors whose bases are connected to each other (current ratio 1: A), and the collector current of the first transistor is changed to the fourth and sixth transistors. B times (B ≠ 0) is passed through the transistor to flow through the second resistor to obtain an output voltage. The size ratio of the first transistor and the second transistor is C: 1, the base current of the first transistor is Ib1, the collector current is Ic1, the thermal voltage is VT (= kT / q k: Boltzmann constant, T: If the resistance values of the first and second resistors are R1 and R2, Ib1 + Ic1 is VT / R1 · ln (A · C) and is proportional to the absolute temperature. Since only the collector current Ic1 flows through the fourth transistor, the current flowing through the second transistor through the sixth transistor becomes B · Ic1, and the voltage Vout at the output terminal is B · R2 / R1 · ln. (A.C) .VT-B.R2.Ib1. The voltage of the second term becomes the offset voltage.

そこで、補正回路は、第3のトランジスタを介して第1および第2のトランジスタに流すベース電流のB/(1+A)倍の電流を生成し、この補正電流を出力端子を介して第2の抵抗に流す。第1、第2のトランジスタのベース電流比はコレクタ電流比と同様に1:Aとなるので、補正電流はB・Ib1となり、上記した電圧Voutの第2項のオフセット電圧が補償されてゼロになる。その結果、出力特性の調整工程では、オフセット電圧の調整が不要となり、温度特性の傾きの調整のみで済むので、広範囲の温度を極力少ない調整で高精度に検出できるようになる。   Therefore, the correction circuit generates a current B / (1 + A) times the base current passed through the first and second transistors via the third transistor, and this correction current is supplied to the second resistor via the output terminal. Shed. Since the base current ratio of the first and second transistors is 1: A like the collector current ratio, the correction current is B · Ib1, and the offset voltage of the second term of the voltage Vout is compensated to be zero. Become. As a result, in the output characteristic adjustment step, adjustment of the offset voltage is not necessary, and only the adjustment of the gradient of the temperature characteristic is required, so that a wide range of temperatures can be detected with high accuracy with as little adjustment as possible.

請求項2に記載した手段によれば、補正回路は、第2の電源線と第3のトランジスタとの間に接続された第7のトランジスタと第2の電源線と出力端子との間に接続された第8のトランジスタとからなるカレントミラー回路により構成され、1:B/(1+A)のミラー比を得ている。   According to the means described in claim 2, the correction circuit is connected between the seventh transistor, the second power supply line, and the output terminal connected between the second power supply line and the third transistor. And a mirror ratio of 1: B / (1 + A).

請求項3に記載した手段によれば、第7および第8のトランジスタにベース電流を供給する第9のトランジスタを備えているので、ベース電流の影響を排除でき、より正確なミラー比を得られる。   According to the means described in claim 3, since the ninth transistor for supplying the base current to the seventh and eighth transistors is provided, the influence of the base current can be eliminated, and a more accurate mirror ratio can be obtained. .

請求項4に記載した手段によれば、第4、第5、第6のトランジスタによりカレントミラー回路が構成され、第4、第5、第6のトランジスタにベース電流を供給する第10のトランジスタを備えているので、ベース電流の影響を排除でき、より正確なミラー比を得られる。   According to the means described in claim 4, the fourth, fifth and sixth transistors form a current mirror circuit, and the tenth transistor for supplying the base current to the fourth, fifth and sixth transistors is provided. As a result, the influence of the base current can be eliminated, and a more accurate mirror ratio can be obtained.

請求項5に記載した手段によれば、A、Bは1以上の整数であり、B/(1+A)が整数となり且つA・Cが1以外となるようにA、BおよびCが選択される。この場合、例えば第4、第5、第6のトランジスタからなるカレントミラー回路のミラー比と、第7および第8のトランジスタからなるカレントミラー回路のミラー比が整数比になる。その結果、同一構造を持つトランジスタを並列に用いて、必要なミラー比を持つカレントミラー回路を容易に構成することができる。   According to the means described in claim 5, A, B and C are selected such that A and B are integers of 1 or more, B / (1 + A) is an integer, and A · C is other than 1. . In this case, for example, the mirror ratio of the current mirror circuit composed of the fourth, fifth, and sixth transistors and the mirror ratio of the current mirror circuit composed of the seventh and eighth transistors become an integer ratio. As a result, a current mirror circuit having a required mirror ratio can be easily configured by using transistors having the same structure in parallel.

請求項6に記載した手段によれば、バンドギャップ回路の起動回路を備えているので、電源供給により直ちに且つ確実に起動できる。   According to the means described in claim 6, since the start circuit of the band gap circuit is provided, it can be started immediately and reliably by supplying power.

(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1ないし図3を参照しながら説明する。
図1は、ICチップ内に形成される温度検出回路の構成図であって、図7と同一構成部分には同一符号を付している。温度検出回路21は、バンドギャップ回路22、出力回路15、補正回路23および起動回路24から構成されており、第1、第2の電源線25、26を通して与えられる一定の電源電圧Vccにより動作するようになっている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 is a configuration diagram of a temperature detection circuit formed in an IC chip, and the same components as those in FIG. The temperature detection circuit 21 includes a band gap circuit 22, an output circuit 15, a correction circuit 23, and a starting circuit 24, and operates with a constant power supply voltage Vcc supplied through the first and second power supply lines 25 and 26. It is like that.

ベース同士が接続された第4、第5、第6のトランジスタ9、10、13は、カレントミラー回路を構成している。第10のトランジスタ27は、これらトランジスタ9、10、13にベース電流を供給する。トランジスタ9、10、13は、同一構造を持つトランジスタ(以下、基本トランジスタと称す)が必要に応じて並列接続されて構成されており、そのミラー比は1:A:Bに設定されている。   The fourth, fifth, and sixth transistors 9, 10, and 13 whose bases are connected constitute a current mirror circuit. The tenth transistor 27 supplies a base current to these transistors 9, 10 and 13. The transistors 9, 10, and 13 are configured by connecting transistors having the same structure (hereinafter referred to as basic transistors) in parallel as necessary, and the mirror ratio is set to 1: A: B.

バンドギャップ回路22において、トランジスタ9と電源線25との間には第1のトランジスタ7と第1の抵抗11とが直列に接続されており、トランジスタ10と電源線25との間には第2のトランジスタ8が接続されている。トランジスタ7と8のベースは共通に接続されており、トランジスタ7と8のサイズの比はC:1とされている(後述するように本実施形態ではC=1)。第3のトランジスタ28は、トランジスタ7、8にベース電流を供給するもので、そのコレクタは後述するように補正回路23に接続されている。   In the band gap circuit 22, the first transistor 7 and the first resistor 11 are connected in series between the transistor 9 and the power supply line 25, and the second transistor is connected between the transistor 10 and the power supply line 25. Transistor 8 is connected. The bases of the transistors 7 and 8 are connected in common, and the size ratio of the transistors 7 and 8 is C: 1 (C = 1 in this embodiment as will be described later). The third transistor 28 supplies a base current to the transistors 7 and 8, and its collector is connected to the correction circuit 23 as will be described later.

出力回路15は、電源線26と電源線25との間に出力端子16を挟んで直列に接続された第6のトランジスタ13および第2の抵抗14を備えている。後述するように、出力端子16の電圧Voutは、正確に絶対温度に比例した電圧となる。   The output circuit 15 includes a sixth transistor 13 and a second resistor 14 connected in series with the output terminal 16 interposed between the power supply line 26 and the power supply line 25. As will be described later, the voltage Vout at the output terminal 16 is a voltage that is accurately proportional to the absolute temperature.

補正回路23は、トランジスタ28を介してトランジスタ7、8に流すベース電流のB/(1+A)倍の電流を生成して出力端子16に出力するもので、電源線26とトランジスタ28との間に接続された第7のトランジスタ29と、電源線26と出力端子16との間に接続された第8のトランジスタ30とからなるカレントミラー回路により構成されている。第9のトランジスタ31は、トランジスタ29、30にベース電流を供給する。トランジスタ29、30は、上述した基本トランジスタが必要に応じて並列接続されて構成されており、そのミラー比は1:B/(1+A)に設定されている。   The correction circuit 23 generates a current B / (1 + A) times the base current passed through the transistors 7 and 8 via the transistor 28 and outputs the current to the output terminal 16. The correction circuit 23 is provided between the power supply line 26 and the transistor 28. The current mirror circuit is composed of a connected seventh transistor 29 and an eighth transistor 30 connected between the power supply line 26 and the output terminal 16. The ninth transistor 31 supplies a base current to the transistors 29 and 30. The transistors 29 and 30 are configured by connecting the above-described basic transistors in parallel as necessary, and the mirror ratio is set to 1: B / (1 + A).

上記したA、B、Cについては、原理上A・C≠1、B≠0が必須の条件となるが、本実施形態ではAを2以上の整数とし、Bを1以上の整数とし、Cを1とし、B/(1+A)が整数となるようにAとBを設定している。このように設定すると、第4、第5、第6のトランジスタ9、10、13のミラー比1:A:Bおよび第7、第8のトランジスタ29、30のミラー比1:B/(1+A)が何れも整数比となり、基本トランジスタだけを用いて所望のミラー比が得られるという利点がある。具体的には、(A,B)=(2,3)、(2,6)、(3,4)、(3,8)、(4,5)、(4,10)などを用いる。   For A, B, and C described above, in principle, A · C ≠ 1 and B ≠ 0 are indispensable conditions. In this embodiment, A is an integer of 2 or more, B is an integer of 1 or more, and C Is set to 1, and A and B are set so that B / (1 + A) is an integer. With this setting, the mirror ratio 1: A: B of the fourth, fifth and sixth transistors 9, 10 and 13 and the mirror ratio 1: B / (1 + A) of the seventh and eighth transistors 29 and 30 are set. Is an integer ratio, and there is an advantage that a desired mirror ratio can be obtained using only the basic transistor. Specifically, (A, B) = (2,3), (2,6), (3,4), (3,8), (4,5), (4,10), etc. are used.

起動回路24は、電源線26、25間に接続された抵抗32とダイオード33との直列回路およびダイオード33のアノードとトランジスタ8のコレクタとの間に接続された逆流防止用のダイオード34から構成されている。ダイオード33は、3個以上のダイオードが直列に接続されてなる簡易電圧源である。電源投入時にダイオード34が順方向にバイアスされることでバンドギャップ回路22の起動を行い、起動後はダイオード34が逆バイアスとなり温度検出動作への影響を遮断する。   The starting circuit 24 includes a series circuit of a resistor 32 and a diode 33 connected between the power supply lines 26 and 25, and a backflow preventing diode 34 connected between the anode of the diode 33 and the collector of the transistor 8. ing. The diode 33 is a simple voltage source in which three or more diodes are connected in series. The diode 34 is biased in the forward direction when the power is turned on, so that the band gap circuit 22 is activated. After the activation, the diode 34 is reverse-biased to block the influence on the temperature detection operation.

図2は、温度検出回路21の使用例を示している。A/D変換回路35は、温度検出回路21から出力される電圧Voutをデジタル値にA/D変換し、図示しないマイクロコンピュータがそのデジタル値を用いて発熱量制御を実行する。発熱量制御とは、既述したようにICチップ内の発熱量を所定値以下に制限しながらICの動作を継続させる制御である。また、コンパレータ36は、温度検出回路21から出力される電圧Voutと基準温度に対応する基準電圧とを比較して温度判定信号を出力する。この温度判定信号は、警報、過熱保護などの判定に用いることができる。   FIG. 2 shows an example of use of the temperature detection circuit 21. The A / D conversion circuit 35 A / D converts the voltage Vout output from the temperature detection circuit 21 into a digital value, and a microcomputer (not shown) executes heat generation amount control using the digital value. As described above, the heat generation amount control is a control for continuing the operation of the IC while limiting the heat generation amount in the IC chip to a predetermined value or less. The comparator 36 compares the voltage Vout output from the temperature detection circuit 21 with a reference voltage corresponding to the reference temperature, and outputs a temperature determination signal. This temperature determination signal can be used for determinations such as alarms and overheat protection.

次に、温度検出回路21の出力電圧Voutを解析的に求める。
以下の説明において、第1のトランジスタ7のベース電流をIb1、コレクタ電流をIc1、第2のトランジスタ8のベース電流をIb2、コレクタ電流をIc2、第3のトランジスタ28のコレクタ電流をIc3、トランジスタ7、8の飽和電流をIs、熱電圧をVT、第1、第2の抵抗11、14の抵抗値をR1、R2とする。
Next, the output voltage Vout of the temperature detection circuit 21 is obtained analytically.
In the following description, the base current of the first transistor 7 is Ib1, the collector current is Ic1, the base current of the second transistor 8 is Ib2, the collector current is Ic2, the collector current of the third transistor 28 is Ic3, and the transistor 7 , 8 is assumed to be Is, the thermal voltage is assumed to be VT, and the resistance values of the first and second resistors 11 and 14 are assumed to be R1 and R2.

第1、第2のトランジスタ7、8のベース・エミッタ間電圧VBE1、VBE2はそれぞれ(1)式、(2)式となる。ここで、熱電圧VTは(3)式となる。kはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは電子の電荷である。

Figure 2010091412
The base-emitter voltages VBE1 and VBE2 of the first and second transistors 7 and 8 are expressed by equations (1) and (2), respectively. Here, the thermal voltage VT is expressed by equation (3). k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, and q is the charge of the electrons.
Figure 2010091412

図1に示す回路構成から、トランジスタ7、8のベース・エミッタ間電圧VBE1、VBE2の間には(4)式に示す関係がある。この(4)式に(1)式と(2)式を代入すると(5)式が得られる。

Figure 2010091412
From the circuit configuration shown in FIG. 1, the relationship between the base-emitter voltages VBE1 and VBE2 of the transistors 7 and 8 is represented by the equation (4). By substituting the formulas (1) and (2) into the formula (4), the formula (5) is obtained.
Figure 2010091412

トランジスタ9、10、13のベース電流はトランジスタ27を介して流れ、トランジスタ7、8のベース電流はトランジスタ28を介して流れるので、トランジスタ7、8のコレクタ電流Ic1、Ic2の間にはミラー比に従って(6)式が成立する。また、トランジスタ7、8の直流電流増幅率hfeは等しいので、(7)式も成立する。(5)式に(6)式と(7)式を代入すると(8)式が得られる。この(8)式は、第1のトランジスタ7のコレクタ電流Ic1とベース電流Ib1との電圧降下により、抵抗11に熱電圧VTが発生することを示している。   Since the base currents of the transistors 9, 10 and 13 flow through the transistor 27 and the base currents of the transistors 7 and 8 flow through the transistor 28, the collector currents Ic1 and Ic2 of the transistors 7 and 8 are in accordance with the mirror ratio. (6) Formula is materialized. Further, since the DC current amplification factors hfe of the transistors 7 and 8 are equal, the equation (7) is also established. Substituting Equations (6) and (7) into Equation (5) yields Equation (8). This equation (8) indicates that a thermal voltage VT is generated in the resistor 11 due to a voltage drop between the collector current Ic1 and the base current Ib1 of the first transistor 7.

Figure 2010091412
Figure 2010091412

カレントミラー回路を介してトランジスタ7のコレクタ電流Ic1のみを出力回路15に取り出すので、B・Ib1の電流が不足する。補正回路23が存在しない場合には、出力電圧Voutは(9)式となる。この(9)式の第1項は絶対温度に比例する項となるが、第2項は負のオフセット電圧となっていることが分かる。特に、トランジスタ7、8の直流電流増幅率hfeが小さい場合には、コレクタ電流Ic1に対するベース電流Ib1の割合が大きくなるので、生じるオフセット電圧も大きくなる。また、温度変化によりベース電流Ib1が変化するとオフセット電圧も変動する。従って、従来の温度検出回路6の場合、オフセット電圧の調整と温度特性の傾きの調整とを同時に行う必要がある。また、温度変化によりオフセット電圧が生じて温度検出特性に誤差が生じる。

Figure 2010091412
Since only the collector current Ic1 of the transistor 7 is taken out to the output circuit 15 via the current mirror circuit, the current of B · Ib1 becomes insufficient. When the correction circuit 23 does not exist, the output voltage Vout is expressed by equation (9). It can be seen that the first term of the equation (9) is a term proportional to the absolute temperature, but the second term is a negative offset voltage. In particular, when the DC current amplification factor hfe of the transistors 7 and 8 is small, the ratio of the base current Ib1 to the collector current Ic1 is large, so that the generated offset voltage is also large. Further, when the base current Ib1 changes due to a temperature change, the offset voltage also changes. Therefore, in the case of the conventional temperature detection circuit 6, it is necessary to adjust the offset voltage and the temperature characteristic slope at the same time. Further, an offset voltage is generated due to the temperature change, and an error occurs in the temperature detection characteristics.
Figure 2010091412

そこで、本実施形態の温度検出回路21では、補正回路23を付加して上記オフセット電圧を補償している。トランジスタ28は、トランジスタ7、8のベース電流Ib1、Ib2を供給するので、そのコレクタ電流Ic3は(10)式のようになる。補正回路23のミラー比は1:B/(1+A)に設定されているので、補正回路23から出力端子16に出力される補正電流Ixは(11)式のようになる。その結果、温度検出回路21の出力電圧Voutは、(9)式で示す補正前の電圧に(11)式で示す補正電流Ixに応じた補正電圧Ix・R2が加わることになり、最終的に(12)式または(13)式となる。   Therefore, in the temperature detection circuit 21 of the present embodiment, a correction circuit 23 is added to compensate for the offset voltage. Since the transistor 28 supplies the base currents Ib1 and Ib2 of the transistors 7 and 8, the collector current Ic3 is given by equation (10). Since the mirror ratio of the correction circuit 23 is set to 1: B / (1 + A), the correction current Ix output from the correction circuit 23 to the output terminal 16 is expressed by equation (11). As a result, the output voltage Vout of the temperature detection circuit 21 is added with the correction voltage Ix · R2 corresponding to the correction current Ix shown in the equation (11) to the voltage before correction shown in the equation (9). (12) or (13).

Figure 2010091412
Figure 2010091412

図3は、温度検出回路21の出力電圧特性を実線で示し、従来の温度検出回路6の出力電圧特性を破線で示している。横軸は絶対温度[K]であり、縦軸は出力電圧Vout[V]である。(12)式または(13)式に示すように、補正回路23を付加することにより、従来存在していた負のオフセット電圧が補償されてゼロ(または極めてゼロに近い値)になっていることが分かる。   FIG. 3 shows the output voltage characteristic of the temperature detection circuit 21 with a solid line, and the output voltage characteristic of the conventional temperature detection circuit 6 with a broken line. The horizontal axis is the absolute temperature [K], and the vertical axis is the output voltage Vout [V]. As shown in the equation (12) or (13), by adding the correction circuit 23, the negative offset voltage which has existed conventionally is compensated to become zero (or a value very close to zero). I understand.

以上説明した本実施形態によれば、補正回路23を付加することにより、出力電圧Voutに現れていたオフセット電圧をほぼゼロにすることができる。その結果、出力特性の調整工程において、オフセット電圧の調整が不要となり、温度特性の傾きの調整のみで済むので、広範囲の温度を極力少ない調整で正確に検出できるようになる。温度特性の傾きは、抵抗11または14のトリミングにより容易に調整できる。また、トランジスタ27、28、31を設けたので、ベース電流が流れることによる誤差を低減できる。   According to the present embodiment described above, by adding the correction circuit 23, the offset voltage appearing in the output voltage Vout can be made almost zero. As a result, it is not necessary to adjust the offset voltage in the output characteristic adjustment process, and only the adjustment of the gradient of the temperature characteristic is required, so that a wide range of temperatures can be accurately detected with as little adjustment as possible. The inclination of the temperature characteristic can be easily adjusted by trimming the resistor 11 or 14. Further, since the transistors 27, 28, and 31 are provided, errors due to the flow of the base current can be reduced.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について図4を参照しながら説明する。
図4は、ICチップ内に形成される温度検出回路の構成図であって、図1と同一構成部分には同一符号を付している。この温度検出回路41では、Aを1、Cを2以上の整数(つまり第1のトランジスタ7をC個の基本トランジスタから構成する)としており、原理上必要となるA・C≠1は満たされている。また、B/(1+A)が整数となるように、Bを2の倍数としている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a configuration diagram of a temperature detection circuit formed in the IC chip, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In this temperature detection circuit 41, A is 1 and C is an integer greater than or equal to 2 (that is, the first transistor 7 is composed of C basic transistors), and A · C ≠ 1 required in principle is satisfied. ing. Also, B is a multiple of 2 so that B / (1 + A) is an integer.

この場合、第1のトランジスタ7のベース・エミッタ間電圧VBE1は(14)式となる。上述した(4)式に(14)式と(2)式を代入すると(15)式が得られる。この(15)式に上述した(6)式と(7)式を代入すると(16)式が得られる。本実施形態ではCは1ではないため、ln(A・C)の項が存在する。   In this case, the base-emitter voltage VBE1 of the first transistor 7 is expressed by equation (14). Substituting Equation (14) and Equation (2) into Equation (4) described above yields Equation (15). By substituting the above-described equations (6) and (7) into equation (15), equation (16) is obtained. In this embodiment, since C is not 1, there is a term of ln (A · C).

Figure 2010091412
Figure 2010091412

補正回路23が存在しない従来構成(図7参照)の場合には、出力電圧Voutは(17)式となる(図7に示す構成ではA=B=1、C≠1)。この(17)式の第1項は絶対温度に比例する項となるが、第2項は負のオフセット電圧となっていることが分かる。そこで、本実施形態の温度検出回路41でも、第1の実施形態と同様に補正回路23を付加して上記オフセット電圧を補償している。その結果、温度検出回路41の出力電圧Voutは、(17)式で示す補正前の電圧に(11)式で示す補正電流Ixに応じた補正電圧Ix・R2が加わることになり、最終的に(18)式または(19)式となる。このように、本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の作用および効果が得られる。   In the case of the conventional configuration in which the correction circuit 23 does not exist (see FIG. 7), the output voltage Vout is expressed by equation (17) (A = B = 1, C ≠ 1 in the configuration shown in FIG. 7). It can be seen that the first term of the equation (17) is a term proportional to the absolute temperature, but the second term is a negative offset voltage. Therefore, the temperature detection circuit 41 of the present embodiment also compensates for the offset voltage by adding the correction circuit 23 as in the first embodiment. As a result, the output voltage Vout of the temperature detection circuit 41 is added with the correction voltage Ix · R2 corresponding to the correction current Ix shown in the equation (11) to the voltage before correction shown in the equation (17), and finally. It becomes (18) Formula or (19) Formula. As described above, the present embodiment can provide the same operations and effects as those of the first embodiment.

Figure 2010091412
Figure 2010091412

(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
実際にICを製造する上でミラー比1:A:Bおよび1:B/(1+A)を整数比に設定することが好ましいが、温度検出回路21の動作原理からは整数比となることが必須の条件ではない。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be modified or expanded as follows, for example.
In actual manufacture of the IC, it is preferable to set the mirror ratios 1: A: B and 1: B / (1 + A) to integer ratios, but from the operating principle of the temperature detection circuit 21, it is essential to have an integer ratio. It is not a condition.

トランジスタのサイズの比C:1についても整数比となることが必須の条件ではない。 トランジスタのサイズの比をC:1にするためには、図4に示すように第1のトランジスタをC個の基本トランジスタから構成することの他に、第1のトランジスタと第2のトランジスタとでエミッタの面積比をC:1としてもよい。   It is not essential that the transistor size ratio C: 1 be an integer ratio. In order to set the transistor size ratio to C: 1, the first transistor is composed of C basic transistors as shown in FIG. The area ratio of the emitter may be C: 1.

トランジスタ9、10、13、29、30の直流電流増幅率hfeが十分に大きい場合には、トランジスタ27、31は省略してもよい。
補正回路は、第3のトランジスタ28を介して第1および第2のトランジスタ7、8に流すベース電流のB/(1+A)倍の電流を生成して出力端子16に出力するものであれば、他の回路構成であってもよい。
トランジスタ9、10、13をMOSFETに置き換えてもよい。
When the direct current amplification factor hfe of the transistors 9, 10, 13, 29, and 30 is sufficiently large, the transistors 27 and 31 may be omitted.
If the correction circuit generates a current B / (1 + A) times the base current passed through the first and second transistors 7 and 8 via the third transistor 28 and outputs it to the output terminal 16, Other circuit configurations may be used.
The transistors 9, 10, and 13 may be replaced with MOSFETs.

本発明の第1の実施形態を示す温度検出回路の構成図The block diagram of the temperature detection circuit which shows the 1st Embodiment of this invention 温度検出回路の使用例を示す図Diagram showing usage example of temperature detection circuit 温度検出回路の出力電圧特性図Output voltage characteristics of temperature detection circuit 本発明の第2の実施形態を示す図1相当図FIG. 1 equivalent diagram showing a second embodiment of the present invention 第1の従来技術を示す図1相当図FIG. 1 equivalent view showing the first prior art 第2の従来技術を示す図1相当図FIG. 1 equivalent diagram showing the second prior art 第3の従来技術を示す図1相当図FIG. 1 equivalent view showing the third prior art

符号の説明Explanation of symbols

7、8、28、9、10、13、29、30、31、27は第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10のトランジスタ、11、14は第1、第2の抵抗、15は出力回路、16は出力端子、21、41は温度検出回路、22はバンドギャップ回路、23は補正回路、24は起動回路、25、26は第1、第2の電源線である。   7, 8, 28, 9, 10, 13, 29, 30, 31, 27 are the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth Transistors 11 and 14 are first and second resistors, 15 is an output circuit, 16 is an output terminal, 21 and 41 are temperature detection circuits, 22 is a band gap circuit, 23 is a correction circuit, 24 is a start-up circuit, 25, Reference numeral 26 denotes first and second power supply lines.

Claims (6)

エミッタが第1の抵抗を介して第1の電源線に接続された第1のトランジスタと、この第1のトランジスタとベース同士が接続され且つエミッタが前記第1の電源線に直接接続された第2のトランジスタと、前記第1および第2のトランジスタにベース電流を供給する第3のトランジスタと、第2の電源線と前記第1および第2のトランジスタとの間にそれぞれ接続された第4および第5のトランジスタとを備え、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタのサイズの比がC:1とされ、前記第4および第5のトランジスタに流れる電流比が1:Aに設定されたバンドギャップ回路と、
前記第2の電源線と前記第1の電源線との間に出力端子を挟んで接続された第6のトランジスタおよび第2の抵抗を備え、前記第4および第6のトランジスタに流れる電流比が1:B(B≠0)に設定された出力回路と、
前記第3のトランジスタを介して前記第1および第2のトランジスタに流すベース電流のB/(1+A)倍の電流を生成して前記出力端子に流す補正回路とから構成されていることを特徴とする温度検出回路。
A first transistor having an emitter connected to a first power supply line via a first resistor; a first transistor having a base connected to the first transistor and an emitter directly connected to the first power supply line; Two transistors, a third transistor for supplying a base current to the first and second transistors, a fourth transistor connected between a second power supply line and the first and second transistors, respectively. A size ratio of the first transistor to the second transistor is set to C: 1, and a ratio of current flowing through the fourth and fifth transistors is set to 1: A. A band gap circuit;
A sixth transistor and a second resistor connected with an output terminal sandwiched between the second power line and the first power line, and a current ratio flowing through the fourth and sixth transistors is 1: an output circuit set to B (B ≠ 0);
And a correction circuit that generates a current B / (1 + A) times the base current passed through the first and second transistors via the third transistor and flows the current to the output terminal. Temperature detection circuit.
前記補正回路は、前記第2の電源線と前記第3のトランジスタとの間に接続された第7のトランジスタと前記第2の電源線と前記出力端子との間に接続された第8のトランジスタとからなるカレントミラー回路により構成されていることを特徴とする請求項1記載の温度検出回路。   The correction circuit includes a seventh transistor connected between the second power supply line and the third transistor, and an eighth transistor connected between the second power supply line and the output terminal. 2. The temperature detection circuit according to claim 1, wherein the temperature detection circuit is constituted by a current mirror circuit comprising: 前記補正回路は、前記第7および第8のトランジスタにベース電流を供給する第9のトランジスタを備えていることを特徴とする請求項2記載の温度検出回路。   3. The temperature detection circuit according to claim 2, wherein the correction circuit includes a ninth transistor that supplies a base current to the seventh and eighth transistors. 前記第4、第5、第6のトランジスタによりカレントミラー回路が構成され、前記第4、第5、第6のトランジスタにベース電流を供給する第10のトランジスタを備えていることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の温度検出回路。   A current mirror circuit is constituted by the fourth, fifth, and sixth transistors, and a tenth transistor that supplies a base current to the fourth, fifth, and sixth transistors is provided. Item 4. The temperature detection circuit according to any one of Items 1 to 3. 前記A、Bは1以上の整数であり、B/(1+A)が整数となり且つA・Cが1以外となるようにA、BおよびCが設定されていることを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載の温度検出回路。   A, B and C are set such that A and B are integers of 1 or more, B / (1 + A) is an integer, and A · C is other than 1. 5. The temperature detection circuit according to any one of 4 above. 前記バンドギャップ回路の起動回路を備えていることを特徴とする請求項1ないし5の何れかに記載の温度検出回路。   6. The temperature detection circuit according to claim 1, further comprising a start circuit for the band gap circuit.
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