JP2012145540A - 温度センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低電圧で動作可能な、温度センサ装置を提供すること。
【解決手段】 ＰＮ接合の順電圧を発生する順電圧発生部の出力電圧によって温度を検知する温度センサ装置であって、記順電圧発生部はレベルシフト電圧発生回路を備え、温度センサ装置の出力電圧がＰＮ接合の順電圧とレベルシフト電圧発生回路の電圧に基づいて与えられる構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温度を検知する温度センサ装置に関する。

従来、温度を検知する温度センサ装置としては、ＰＮ接合の順電圧を利用したものが、よく知られている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、従来の温度センサ装置を示す回路図である。従来の温度センサ装置は、定電流源回路７０１と、これによって定電流が提供されるダーリントン接続されたバイポーラトランジスタ７０２、７０３、７０４を、備えている。

バイポーラトランジスタ７０４のエミッタには、出力端子が接続されている。温度センサ装置の出力電圧は、バイポーラトランジスタのＰＮ接合の順電圧の和になる。ＰＮ接合の順電圧は、温度に応じて変化する為、この出力電圧は温度に応じて変化する電圧となる。

この様な構成の温度センサ装置においては、出力電圧が温度に応じて変化する感度が高いほど、温度センサ装置の温度検知精度が高まる。従って、温度センサ装置の温度検知精度を高めるには、ＰＮ接合の順電圧和を増やせばよい。一般に、ＰＮ接合の順電圧の温度感度は、凡そ２．５ｍＶ／℃であることが知られている。

図７の温度センサ装置の場合、ＰＮ接合の有効な段数が３段である為、順電圧和はＰＮ接合の順電圧の３倍となる。従って、出力電圧が温度に応じて変化する感度は、ＰＮ接合の順電圧の温度感度は凡そ７．５ｍＶ／℃になる。

特開平５−２４８９６２号公報

しかし、従来の温度センサ装置は、出力電圧が温度に応じて変化する感度を高めようと、ＰＮ接合の有効な段数を増やすと、ＰＮ接合の順電圧和が大きくなる為、動作電圧を低く抑えることができないという問題点があった。このことは、バッテリーなどから提供される電源電圧を、低電圧まで利用できないという意味において非効率である。

本発明は、上記の様な問題点を解決するために考案されたものであり、より低電圧で動作可能な、温度センサ装置を実現するものである。

本発明の温度センサ装置は、ＰＮ接合の順電圧を発生する順電圧発生部を備え、順電圧発生部の出力電圧によって温度を検知する温度センサ装置であって、順電圧発生部はレベルシフト電圧発生回路を備え、温度センサ装置の出力電圧がＰＮ接合の順電圧とレベルシフト電圧発生回路の電圧に基づいて与えられることを特徴とする温度センサ装置、とした。

本発明の温度センサ装置によれば、より低電圧で動作可能な、温度センサ装置を提供することが出来る。

本実施形態の温度センサ装置を示す回路図である。 本実施形態の温度センサ装置の電圧源の具体例を示す回路図である。 本実施形態の温度センサ装置の電圧源の他の具体例を示す回路図である。 本実施形態の温度センサ装置の電圧源の他の具体例を示す回路図である。 図４の電流源の例を示す回路図である。 本実施形態の温度センサ装置の他の例を示す回路図である。 従来の温度センサ装置を示す回路図である。

図１は、本実施形態の温度センサ装置を示す回路図である。本実施形態の温度センサ装置は、定電流源回路７０１と、これによって定電流が提供されるダーリントン接続されたバイポーラトランジスタ７０２、７０３、７０４と、電圧源１０１、１０２、１０３を備えている。

電圧源１０１は、バイポーラトランジスタ７０２のエミッタとバイポーラトランジスタ７０３のベースの間に接続される。電圧源１０２は、バイポーラトランジスタ７０３のエミッタとバイポーラトランジスタ７０４のベースの間に接続される。電圧源１０３は、バイポーラトランジスタ７０４のエミッタと出力端子の間に接続される。ここで、電圧源１０１、１０２、１０３の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、温度特性を持たない。

次に、本実施形態の温度センサ装置の動作を説明する。
今、ＰＮ接合の順電圧をＶｐｎとする。このとき、Ａ点の電圧Ｖ（Ａ）、Ｂ点の電圧Ｖ（Ｂ）、Ｃ点の電圧Ｖ（Ｃ）はそれぞれ、下記の通りに計算される。

Ｖ（Ａ）＝１×Ｖｐｎ−Ｖ１ ・・・ （１）
Ｖ（Ｂ）＝２×Ｖｐｎ−（Ｖ１＋Ｖ２） ・・・ （２）
Ｖ（Ｃ）＝３×Ｖｐｎ−（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３） ・・・ （３）
電圧Ｖ（Ｃ）は出力端子の電圧であるので、温度センサの出力電圧は、３×Ｖｐｎ−（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）として与えられる。即ち、従来の温度センサの出力電圧より電圧（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）だけ低くなっている。従って、本実施形態の温度センサ装置は、ＰＮ接合の有効な段数を増やしても、動作電圧を低く抑えることが出来るといえる。そして、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は温度特性を持たないので、出力電圧が温度に応じて変化する感度は、従来の温度センサ装置と同等である。

つまり、従来の温度センサ装置と比べて出力電圧が温度に応じて変化する感度が同等であるにも係わらず、動作電圧をより低く抑えることが出来ているといえる。

本実施形態の温度センサ装置においては、以上の構成にすることにより、より低電圧で動作可能な、温度センサ装置を提供することが可能である。

なお、本実施形態の温度センサ装置では、各バイポーラトランジスタのエミッタに電圧源を設けたが、全ての電圧源を設ける必要はない。例えば、電圧源１０１のみとしても、温度センサ装置の低電圧動作に対して効果が見込める。

また、本実施形態の温度センサ装置では、ＰＮ接合の有効な段数が３段であるとして説明したが、何段であっても、同様の効果が得られることは明白である。

図２は、本実施形態の温度センサ装置の電圧源の具体例を示す回路図である。ここでは、簡略化のため電圧源１０１のみ具体例で示している。

電圧源１０１は、電流源２０１とＭＯＳトランジスタ２０２で構成される。
電圧源１０１の電圧Ｖ１は、電流源２０１によってバイアスされるＭＯＳトランジスタ２０２のゲート・ソース間電圧に基づいて与えられている。

また例えば、電圧源は図３の様な回路としても良い。電圧源１０１は、電流源２０１、３０１とＭＯＳトランジスタ２０２、３０２で構成される。すなわち、ＭＯＳトランジスタをダーリントン接続することにより実現してもよい。

また例えば、電圧源は図４の様な回路としても良い。電圧源１０１は、電流源４０１と抵抗４０２で構成される。電圧源１０１の電圧Ｖ１は、電流源４０１によってバイアスされる抵抗４０２に基づいて与えられている。

ここで、抵抗４０２に抵抗値にばらつきがある場合、電流源４０１を例えば図５に示すような回路で構成することによって、抵抗値のばらつきの影響を低減することが出来る。電流源４０１は、電圧源５０１の与える電圧をインピーダンス変換し、抵抗５０２で除算した電流を生成している。即ち、電流源４０１は、抵抗４０２と同種の抵抗５０２を用いて、抵抗４０２のばらつきを相殺する電流Ｉを出力する。なお、図５に示す電流源４０１は一例であり、この回路に限定されるものではない。

なお、本実施形態の温度センサ装置では、電圧源の電圧が温度特性を持たない、として説明したが、温度特性を持っても良い。特に、制御された正の温度特性を持つ場合は、より感度の高い温度センサ装置を提供することが出来る。

例えば、抵抗５０２に負の温度特性を持つ抵抗を用いた図５の電流源を図４の電流源４０１とし、正の温度特性を持つ抵抗３０２を用いて、温度センサ装置を構成すればよい。

また、本実施形態の温度センサ装置では、バイポーラトランジスタのＰＮ接合の順電圧を用いた温度センサとして説明したが、ダイオード素子を用いてもよい。例えば、図６に示すように、低電流源６０１と、３段のダイオードと、電圧源６０２で構成される。３段のダイオードに生じる電圧を電圧源６０２の電圧で減算した値が、出力電圧となっている。電圧源６０２が無い場合と比べて感度が凡そ同等であるにも係わらず、動作電圧をより低く抑えることが出来る。

１０１、１０２、１０３、５０１、６０２ 電圧源
２０１、３０１、４０１ 電流源
５０３ 増幅器
６０１、７０１ 定電流源回路

Claims (6)

1. ＰＮ接合の順電圧を発生する順電圧発生部を備え、前記順電圧発生部の出力電圧によって温度を検知する温度センサ装置であって、
   前記順電圧発生部は、レベルシフト電圧発生回路を備え、
   前記温度センサ装置の出力電圧が、前記ＰＮ接合の順電圧と、前記レベルシフト電圧発生回路の電圧に基づいて与えられる、ことを特徴とする温度センサ装置。
2. 前記レベルシフト電圧発生回路の電圧は、ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電圧に基づいて与えられる、ことを特徴とする請求項１に記載の温度センサ装置。
3. 前記レベルシフト電圧発生回路の電圧は、抵抗に生じる電圧に基づいて与えられる、ことを特徴とする請求項１に記載の温度センサ装置。
4. 前記レベルシフト電圧発生回路の電圧は、正の温度特性を有する、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の温度センサ装置。
5. 前記ＰＮ接合は、バイポーラトランジスタのＰＮ接合である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の温度センサ装置。
6. 前記ＰＮ接合は、ダイオード素子である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の温度センサ装置。

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