JP2010249687A - Physical quantity detection device - Google Patents
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本発明は、物理量を検出する物理量検出装置に関する。 The present invention relates to a physical quantity detection device that detects a physical quantity.
従来、物理量を検出する物理量検出装置として、特許文献1に開示されている半導体装置がある。この半導体装置は、IGBTと、感温ダイオードとを備えている。そして、外部に回路を設け、感温ダイオードの電圧を基準電圧と比較することで、IGBTの温度に応じた信号を得ることができる。 Conventionally, as a physical quantity detection device for detecting a physical quantity, there is a semiconductor device disclosed in Patent Document 1. This semiconductor device includes an IGBT and a temperature sensitive diode. A signal corresponding to the temperature of the IGBT can be obtained by providing an external circuit and comparing the voltage of the temperature sensitive diode with the reference voltage.
ところで、半導体装置や外部回路が、基準大地面とは電気的に絶縁された状態で設けられていた場合、基準大地面と回路との間の浮遊容量によって、半導体装置や外部回路にコモンモードノイズが加わることとなる。この場合、感温ダイオードの電圧が変動してしまい、IGBTの温度を正確に検出できないという問題があった。 By the way, when a semiconductor device or an external circuit is provided in a state of being electrically insulated from the reference ground plane, a common mode noise is generated in the semiconductor device or the external circuit due to a stray capacitance between the reference ground plane and the circuit. Will be added. In this case, the voltage of the temperature sensitive diode fluctuates, and there is a problem that the temperature of the IGBT cannot be accurately detected.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、コモンモードノイズによる検出素子の電圧変動を抑え、正確に物理量を検出できる物理量検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a physical quantity detection device that can suppress a voltage fluctuation of a detection element due to common mode noise and accurately detect a physical quantity.
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、検出素子の両端に抵抗を接続することで、コモンモードノイズを抑えられることを思いつき、本発明を完成するに至った。 Therefore, the present inventor has intensively studied to solve this problem, and as a result of repeated trial and error, has come up with the idea that common mode noise can be suppressed by connecting resistors to both ends of the detection element, and completes the present invention. It came to.
すなわち、請求項1に記載の物理量検出装置は、物理量を検出し、検出結果に応じた電圧を出力する検出素子と、一端が検出素子の一端に接続され、基準電圧を出力する基準電源と、一方の入力端が検出素子の他端に、他方の入力端が基準電源の他端にそれぞれ接続され、検出素子の電圧を基準電源の基準電圧と比較し、比較結果に応じた電圧を出力する比較回路と、を備えた物理量検出装置において、検出素子の一端と基準電源の一端の間、及び、検出素子の他端と比較回路の一方の入力端の間にそれぞれ抵抗を有することを特徴とする。この構成によれば、抵抗により検出素子へのコモンモードノイズの伝導を抑えることができる。そのため、コモンモードノイズによる検出素子の電圧変動を抑え、正確に物理量を検出できる。 That is, the physical quantity detection device according to claim 1 detects a physical quantity, outputs a voltage according to the detection result, a reference power source having one end connected to one end of the detection element and outputting a reference voltage, One input terminal is connected to the other end of the detection element, and the other input terminal is connected to the other end of the reference power supply. The voltage of the detection element is compared with the reference voltage of the reference power supply, and a voltage corresponding to the comparison result is output. A physical quantity detection device comprising a comparison circuit, and having a resistance between one end of the detection element and one end of the reference power supply, and between the other end of the detection element and one input end of the comparison circuit, To do. According to this configuration, conduction of common mode noise to the detection element can be suppressed by the resistor. For this reason, it is possible to accurately detect the physical quantity by suppressing the voltage fluctuation of the detection element due to the common mode noise.
請求項2に記載の物理量検出装置は、検出素子の一端と他端の間にコンデンサを有することを特徴とする。この構成によれば、コンデンサにより検出素子へのコモンモードノイズの伝導をさらに抑えることができる。そのため、コモンモードノイズによる検出素子の電圧変動を抑え、より正確に物理量を検出できる。 The physical quantity detection device according to claim 2 is characterized in that a capacitor is provided between one end and the other end of the detection element. According to this configuration, the conduction of common mode noise to the detection element can be further suppressed by the capacitor. Therefore, it is possible to suppress the voltage fluctuation of the detection element due to the common mode noise and detect the physical quantity more accurately.
請求項3に記載の物理量検出装置は、車両に搭載され、車両における物理量を検出することを特徴とする。この構成によれば、車両に搭載された物理量検出装置において、コモンモードノイズによる検出素子の電圧変動を抑え、正確に物理量を検出できる。 A physical quantity detection device according to a third aspect is mounted on a vehicle and detects a physical quantity in the vehicle. According to this configuration, in the physical quantity detection device mounted on the vehicle, it is possible to suppress the voltage fluctuation of the detection element due to common mode noise and accurately detect the physical quantity.
請求項4に記載の物理量検出装置は、検出素子は、温度によって順方向電圧が変化するダイオードであることを特徴とする。この構成によれば、コモンモードノイズによる影響を抑え、温度を確実に検出することができる。 The physical quantity detection device according to claim 4 is characterized in that the detection element is a diode whose forward voltage changes with temperature. According to this configuration, the influence of common mode noise can be suppressed and the temperature can be reliably detected.
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る物理量検出装置を、車両に搭載され、インバータ装置の構成要素であるIGBTの温度を検出する温度検出装置に適用した例を示す。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. In this embodiment, an example is shown in which the physical quantity detection device according to the present invention is applied to a temperature detection device that is mounted on a vehicle and detects the temperature of an IGBT that is a constituent element of an inverter device.
まず、図1を参照して温度検出装置の構成について説明する。ここで、図1は、本実施形態における温度検出装置の回路図である。なお、図中の矢印は、コモンモードノイズの伝導経路を示すものである。 First, the configuration of the temperature detection device will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a circuit diagram of the temperature detection apparatus in the present embodiment. In addition, the arrow in a figure shows the conduction path of common mode noise.
図1に示す温度検出装置1(物理量検出装置)は、モータを駆動するためのインバータ装置の構成要素であるIGBT100の温度を検出する装置である。温度検出装置1は、IGBT100の温度に応じたパルス幅のパルス信号を出力する。つまり、IGBT100の温度をパルス幅変調して出力する。温度検出装置1は、感温ダイオード10〜12(検出素子、ダイオード)と、コンデンサ13と、抵抗14、15と、基準電源16と、定電流源17と、コンパレータ18(比較回路)とを備えている。
A temperature detection device 1 (physical quantity detection device) shown in FIG. 1 is a device that detects the temperature of an
感温ダイオード10〜12は、温度によって順方向電圧が変化する素子である。感温ダイオード10〜12は、IGBT100の近傍に形成され、IGBT100とともに一体的に樹脂成形されている。感温ダイオード10〜12は直列接続されている。直列接続された感温ダイオード10〜12の一端である感温ダイオード12のカソードは、抵抗14に接続されている。また、直列接続された感温ダイオード10〜12の他端である感温ダイオード10のアノードは、抵抗15に接続されている。
The temperature
コンデンサ13及び抵抗14、15は、感温ダイオード10〜12へのコモンモードノイズの伝導を抑えるための素子である。抵抗14、15は、同一抵抗値に設定されている。コンデンサ13は、感温ダイオード12のカソードと感温ダイオード10のアノードの間に並列接続されている。抵抗14の一端は、感温ダイオード12のカソードに、他端は、車両筐体とは電気的に絶縁された回路GNDにそれぞれ接続されている。抵抗15の一端は、感温ダイオード10のアノードに、他端は、コンパレータ18にそれぞれ接続されている。
The
基準電源16は、直列接続された感温ダイオード10〜12の電圧を比較するための基準電圧を出力する電圧源である。基準電源16は、振幅及び周期が一定である、時間とともに変化する三角波状の基準電圧を出力する。ここで、三角波状の基準電圧の振幅は、直列接続された感温ダイオード10〜12の最大電圧より大きく設定されている。基準電源16の一端は、抵抗14の他端とともに回路GNDに接続されている。つまり、基準電源16の一端は、抵抗14を介して感温ダイオード12のカソードに接続されている。また、基準電源16の他端は、コンパレータ18に接続されている。
The
定電流源17は、直列接続された感温ダイオード10〜12に供給するための定電流を出力する電流源である。定電流源17の一端は、回路電源Vccに接続されている。また、他端は、抵抗15の他端に接続されている。
The constant
コンパレータ18は、直列接続された感温ダイオード10〜12の電圧を基準電源16の基準電圧と比較し、比較結果に応じた電圧を出力する素子である。コンパレータ18は、直列接続された感温ダイオード10〜12の電圧を三角波状の基準電圧と比較することで、感温ダイオード10〜12の電圧に応じたパルス幅を有するパルス信号を出力する。つまり、直列接続された感温ダイオード10〜12の電圧をパルス幅変調して出力する。コンパレータ18の非反転入力端は、抵抗15の他端に接続されている。また、反転入力端は、基準電源16の他端に接続されている。さらに、出力端は、IGBT100のスイッチングを制御する制御回路(図略)に接続されている。
The
次に、図1を参照して温度検出装置の動作の概略について説明する。図1に示すインバータ装置の構成要素であるIGBT100は、制御回路によって制御されスイッチングする。スイッチングに伴って電流が流れるとIGBT100の温度が上昇する。IGBT100の温度上昇に伴って直列接続された感温ダイオード10〜12の順方向電圧が変化する。直列接続された感温ダイオード10〜12の順方向電圧はコンパレータ18に入力される。コンパレータ18は、直列接続された感温ダイオード10〜12の順方向電圧を基準電源16の三角波状の基準電源と比較する。コンパレータ18は、直列接続された感温ダイオードの順方向電圧が基準電圧より大きいときハイレベルの電圧を、順方向電圧が基準電圧以下のときローレベルの電圧を出力する。これにより、順方向電圧の大きさに応じたパルス幅のパルス信号が出力される。つまり、IGBT100の温度がパルス幅変調されて出力されることとなる。コンパレータ18の出力するパルス信号は、制御回路に入力される。制御回路は、パルス信号に基づいてIGBT100を適切に制御する。
Next, an outline of the operation of the temperature detection device will be described with reference to FIG. IGBT100 which is a component of the inverter apparatus shown in FIG. 1 is controlled and switched by a control circuit. When current flows along with switching, the temperature of the
ここで、温度検出装置1の外部にノイズ源Nが形成されると、温度検出装置1にコモンモードノイズが加わることとなる。コモンモードノイズは、ノイズ源Nからコンパレータ18に伝わり、コンパレータ18の非反転入力端から感温ダイオード10のアノードに伝わる。また、コンパレータ18の反転入力端から回路GNDを介して感温ダイオード12のカソードに伝わる。そして、温度検出装置1と車両筐体との間に形成される浮遊容量Cf1を介して車両筐体Bに伝わり、車両筐体Bとノイズ源Nの間に形成される浮遊容量Cf2を介してノイズ源Nに戻る。
Here, when the noise source N is formed outside the temperature detection device 1, common mode noise is added to the temperature detection device 1. The common mode noise is transmitted from the noise source N to the
しかし、コモンモードノイズの一方の伝導経路であるコンパレータ18の非反転入力端と感温ダイオード10のアノードの間には、抵抗15が設けられている。また、コモンモードノイズの他方の伝導経路である回路GNDと感温ダイオード12のカソードの間にも、抵抗14が設けられている。さらに、これらのコモンモードノイズの伝導経路間には、コンデンサ13が設けられている。そのため、感温ダイオード10〜12へのコモンモードノイズの伝導を抑えることができる。従って、コモンモードノイズによる感温ダイオード10〜12の電圧変動を抑え、IGBT100の温度をより正確に検出できる。
However, a
最後に、効果について説明する。本実施形態によれば、抵抗14、15により感温ダイオード10〜12へのコモンモードノイズの伝導を抑えることができる。そのため、車両に搭載された温度検出装置1において、コモンモードノイズによる感温ダイオード10〜12の電圧変動を抑え、IGBT100の温度を正確に検出できる。
Finally, the effect will be described. According to this embodiment, conduction of common mode noise to the temperature
また、本実施形態によれば、コンデンサ13により感温ダイオード10〜12へのコモンモードノイズの伝導をさらに抑えることができる。そのため、コモンモードノイズによる感温ダイオード10〜12の電圧変動を抑え、IGBT100の温度をより正確に検出できる。
Further, according to the present embodiment, the conduction of common mode noise to the temperature
さらに、本実施形態によれば、温度によって順方向電圧が変化する感温ダイオード10〜12を備えている。そのため、コモンモードノイズによる影響を抑え、IGBT100の温度を確実に検出することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the temperature
なお、本実施形態では、基準電源16が時間とともに変化する三角波状の基準電圧を出力し、IGBT100の温度をパルス幅変調して出力する例を挙げているが、これに限られるものではない。基準電圧は、例えば鋸歯状でもよい。また、時間によらず一定であってもよい。この場合、IGBT100の温度が所定温度より高いか低いかを検出することができる。
In the present embodiment, an example is given in which the
また、本実施形態では、感温ダイオード10〜12によってIGBT100の温度を検出している例に挙げているが、これに限られるものではない。感温ダイオード以外の検出素子によって温度以外の物理量を検出してもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the temperature of the
1・・・温度検出装置、10〜12・・・感温ダイオード(検出素子、ダイオード)、13・・・コンデンサ、14、15・・・抵抗、16・・・基準電源、17・・・定電流源、18・・・コンパレータ(比較回路)、100・・・IGBT、N・・・ノイズ源、B・・・車両筐体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Temperature detection apparatus, 10-12 ... Temperature sensitive diode (detection element, diode), 13 ... Capacitor, 14, 15 ... Resistance, 16 ... Reference power supply, 17 ... Constant Current source, 18 ... comparator (comparison circuit), 100 ... IGBT, N ... noise source, B ... vehicle housing
Claims (4)
一端が前記検出素子の一端に接続され、基準電圧を出力する基準電源と、
一方の入力端が前記検出素子の他端に、他方の入力端が前記基準電源の他端にそれぞれ接続され、前記検出素子の電圧を前記基準電源の前記基準電圧と比較し、比較結果に応じた電圧を出力する比較回路と、
を備えた物理量検出装置において、
前記検出素子の前記一端と前記基準電源の前記一端の間、及び、前記検出素子の前記他端と前記比較回路の前記一方の入力端の間にそれぞれ抵抗を有することを特徴とする物理量検出装置。 A detection element that detects a physical quantity and outputs a voltage according to the detection result;
A reference power supply having one end connected to one end of the detection element and outputting a reference voltage;
One input end is connected to the other end of the detection element, and the other input end is connected to the other end of the reference power supply, and the voltage of the detection element is compared with the reference voltage of the reference power supply, and the comparison result A comparator circuit that outputs
In a physical quantity detection device comprising:
A physical quantity detection device having a resistance between the one end of the detection element and the one end of the reference power supply, and between the other end of the detection element and the one input end of the comparison circuit. .
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