JP2016017943A - 温度検出装置、および温度検出装置の検査方法 - Google Patents
温度検出装置、および温度検出装置の検査方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】検査装置に設定した検査温度と実温度との間にずれが生じたとしても、補正電圧を正しく算出することができ、もって、温度を正しく検出することができる温度検出装置、および温度検出装置の検査方法を提供する。
【解決手段】温度検出装置10は、温度に応じた電圧を出力する感温素子D1と、感温素子D1の出力電圧が入力され、当該感温素子D1の温度特性のばらつきを補正するための補正電圧が設定されている補正回路11と、感温素子D1と補正回路11との間に設けられ、感温素子D1とは正負が逆になる温度特性を備える補償用素子R1を直列に接続するための回路パターンと、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】温度検出装置10は、温度に応じた電圧を出力する感温素子D1と、感温素子D1の出力電圧が入力され、当該感温素子D1の温度特性のばらつきを補正するための補正電圧が設定されている補正回路11と、感温素子D1と補正回路11との間に設けられ、感温素子D1とは正負が逆になる温度特性を備える補償用素子R1を直列に接続するための回路パターンと、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、感温素子の出力電圧に基づいて温度を検出する温度検出装置、および温度検出装置の検査方法に関する。
例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車などでは、パワー半導体素子を有するインバータ装置を用いて駆動源となるモータが駆動されている。その場合、モータの負荷の増大などによりパワー半導体素子に過大な電流が流れると、パワー半導体素子の温度が許容温度を超えて上昇し、損傷を招くおそれがある。そこで、温度に応じた電圧を出力する感温素子をパワー半導体素子の近傍に配置し、その実温度に基づいてパワー半導体素子に流れる電流を制限する保護回路などを設けることが行われている。例えば、特許文献1には、パワー半導体素子の近傍に感温素子としてのダイオードを配置し、パワー半導体素子の温度を検出することが記載されている。
ところで、感温素子は、一般的に、標準値から所定の公差内に収まる温度特性となるように製造されている。このため、感温素子は、公差内ではあるものの、温度特性にばらつきが存在する可能性がある。このような温度特性にばらつきがある場合、同一温度であっても感温素子ごとに異なる電圧を出力してしまい、正確に温度を測定することが困難になる。そのため、温度検出装置には、感温素子のばらつきを補正するための補正回路が設けられている。
この補正回路には、感温素子の出力電圧を補正するための補正電圧が設定されている。補正電圧は、温度検出装置の製造時の検査において、例えば次のように設定される。まず、温度検出装置を検査装置内に配置し、検査装置内を検査のための所定の温度(以下、便宜的に検査温度と称する)に設定する。そして、検査装置内が検査温度になった後、感温素子の出力電圧と、感温素子の温度特性の標準値から求めたその温度における出力電圧(以下、便宜的に標準出力電圧と称する)との差分を求め、その差分を補正電圧として補正回路に設定する。これにより、補正回路において感温素子の温度特性のばらつきが補正され、温度検出装置は、感温素子の温度特性にばらつきがあったとしても、そのばらつきに関わらず、正しく温度を検出することができるようになると考えられる。
しかしながら、検査装置の構造や温度センサの取り付け位置、あるいは温度検出装置の配置場所などによっては、検査温度と、感温素子が実際に検出した温度(以下、便宜的に実温度と称する)との間にずれが生じる可能性がある。このように検査温度と実温度との間にずれが生じていると、本来であれば実温度における標準出力電圧との差分として求めなければならない補正電圧が、検査温度における標準出力電圧との差分として求められてしまう。そして、誤った補正電圧が補正回路に設定された結果、補正が正しく行われず、温度を正しく検出することができなくなるおそれがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、検査装置に設定した検査温度と実温度との間にずれが生じたとしても、補正電圧を正しく算出することができ、もって、温度を正しく検出することができる温度検出装置、および温度検出装置の検査方法を提供することにある。
請求項1に記載した発明は、温度に応じた電圧を出力する感温素子と、感温素子の出力電圧が入力され、当該感温素子の温度特性のばらつきを補正するための補正電圧が設定されている補正回路と、感温素子と補正回路との間に設けられ、感温素子とは正負が逆になる温度特性を備える補償用素子を直列に接続するための回路パターンと、を備える。これにより、温度検出装置を検査する際には、感温素子と補正回路との間に補償用素子が直列に接続され、補正回路には、感温素子の出力電圧と補償用素子の出力電圧との合算値となる合算電圧が入力される。このとき、感温素子と補償用素子では温度特性の正負が逆になっているため、合算電圧は、温度依存性が小さくなる。そのため、仮に検査装置に設定した検査温度と実温度との間にずれが生じていても、そのずれに起因する誤差は小さくなる。このような構成であれば、検査時に、合算電圧と感温素子の設計上の標準値および補償用素子の既知の温度特性等に基づいて予め定められている基準電圧との差分を補正回路に設定する補正電圧として算出し、算出した補正電圧を補正回路に設定すれば、検査温度と実温度との間にずれが生じたとしても、補正電圧を正しく算出することができる。また、補正電圧を正しく算出できることから、実際の使用時に感温素子の出力電圧を正しく補正することができ、もって、温度を正しく検出することができる。
以下、本発明の複数の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において実質的に共通する部位には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について図1から図4を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態の温度検出装置10は、感温素子としてのダイオードD1、ダイオードD1の出力電圧を補正する補正回路11、および、ダイオードD1に定電流を供給する定電流源12を備えている。なお、図示は省略するが、温度検出装置10には例えばIGBTなどのパワー半導体素子なども一体にパッケージングされている。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について図1から図4を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態の温度検出装置10は、感温素子としてのダイオードD1、ダイオードD1の出力電圧を補正する補正回路11、および、ダイオードD1に定電流を供給する定電流源12を備えている。なお、図示は省略するが、温度検出装置10には例えばIGBTなどのパワー半導体素子なども一体にパッケージングされている。
また、温度検出装置10は、ダイオードD1および補正回路11を直列に接続する経路を形成するためのスイッチSW1、ならびに、ダイオードD1と補正回路11との間に補償用素子としての抵抗R1を介在させ、ダイオードD1、抵抗R1および補正回路11を直列に接続する経路を形成するスイッチSW2を備えている。
このため、温度検出装置10は、スイッチSW1を閉(以下、オンと称する)とし、スイッチSW2を開(以下、オフと称する)とすると、ダイオードD1と補正回路11とが直列に接続された経路が形成される。この経路が、第1の経路に相当する。一方、温度検出装置10は、スイッチSW1をオフとし、スイッチSW2をオンとすると、ダイオードD1、抵抗R1および補正回路11が直列に接続された経路が形成される。この経路が、第2の経路に相当する。これらスイッチSW1、スイッチSW2は、第1の経路と第2の経路とを切り替える切替手段を構成している。これら第1の経路および第2の経路の切り替えについては後述する。
このように、温度検出装置10には、第1の経路と第2の経路とを切り替える回路パターンが設けられている。この回路パターンは、スイッチSW1、SW2、およびそれらを接続する配線パターンにより構成されている。
さて、ダイオードD1は、上記したパワー半導体素子の近傍に配置されており、パワー半導体素子の温度を検出する。より厳密には、ダイオードD1は、順方向電圧に温度依存性があることから、その温度依存性を利用し、温度に応じた電圧を出力する。そして、ダイオードD1の出力電圧は、補正回路11において温度情報に変換される。補正回路11は、例えば三角波発生回路やコンパレータなどを備えており、ダイオードD1の出力電圧を温度情報に変換する。なお、補正回路11は、例えばAD変換器などを用いた構成であってもよい。
さて、ダイオードD1は、上記したパワー半導体素子の近傍に配置されており、パワー半導体素子の温度を検出する。より厳密には、ダイオードD1は、順方向電圧に温度依存性があることから、その温度依存性を利用し、温度に応じた電圧を出力する。そして、ダイオードD1の出力電圧は、補正回路11において温度情報に変換される。補正回路11は、例えば三角波発生回路やコンパレータなどを備えており、ダイオードD1の出力電圧を温度情報に変換する。なお、補正回路11は、例えばAD変換器などを用いた構成であってもよい。
次に、補正回路11について説明する。この補正回路11は、実装されるダイオードD1ごとに個別の補正電圧が設定されており、その補正電圧でダイオードD1の出力電圧を補正することで、温度特性のばらつきを補正している。
ダイオードD1は、電流が供給されると、次の(1)式にて示される電圧(V1)を出力する。
V1=aT+b ・・・(1)
ただし、aは負の温度係数、Tは温度、bは定数
つまり、ダイオードD1の温度特性は、温度に依存する項(aT)と定数項(b)とを含む一次関数により表される。なお、bは、温度依存性がない定数であり、特許請求の範囲に記載したオフセット電圧に相当する。
ダイオードD1は、電流が供給されると、次の(1)式にて示される電圧(V1)を出力する。
V1=aT+b ・・・(1)
ただし、aは負の温度係数、Tは温度、bは定数
つまり、ダイオードD1の温度特性は、温度に依存する項(aT)と定数項(b)とを含む一次関数により表される。なお、bは、温度依存性がない定数であり、特許請求の範囲に記載したオフセット電圧に相当する。
このため、ダイオードD1の温度特性は、図2にグラフG1で示すように傾きが負の直線で示される。このうち、グラフG1は、補正する際の基準となる標準値(typical値)であり、ダイオードD1のカタログ値などから求まる温度特性を示している。ただし、前述のようにダイオードD1は標準値から所定の公差内に収まるように製造されている。そのため、例えば標準値よりもオフセット電圧(b)が低かったり、標準値よりもオフセット電圧(b)が高かったりするものがある。つまり、ダイオードD1には、いわゆる個体差と呼ばれる温度特性のばらつきが存在することがある。
さて、標準値よりもオフセット電圧が低いダイオードD1を便宜的に部品Aと称すると、部品Aは、次の(2)式にて示される電圧(VA)を出力する。
VA=aT+bA ・・・(2)
ただし、bAは定数、且つ、本実施形態ではbA<b
また、標準値よりもオフセット電圧が高いダイオードD1を部品Bと称すると、部品Bは、次の(3)式にて示される電圧(VB)を出力する。
VB=aT+bB ・・・(3)
ただし、bBは定数、且つ、本実施形態ではbB>b
VA=aT+bA ・・・(2)
ただし、bAは定数、且つ、本実施形態ではbA<b
また、標準値よりもオフセット電圧が高いダイオードD1を部品Bと称すると、部品Bは、次の(3)式にて示される電圧(VB)を出力する。
VB=aT+bB ・・・(3)
ただし、bBは定数、且つ、本実施形態ではbB>b
このため、ダイオードD1は、図2にグラフG2、G3にて示すように、部品Aの場合には標準値のグラフG1よりも下方に位置したり、部品Bの場合には標準値のグラフG1よりも上方に位置したりし、標準値からずれた状態になることがある。そのため、図2に示す温度(例えばT0)における標準の出力電圧(以下、標準出力電圧と称する)がVKであったとすると、部品Aは出力電圧がVAとなり、部品Bは出力電圧がVBとなる。つまり、同一温度であっても、ダイオードD1の温度特性のばらつきによって出力電圧にばらつきが生じることになる。なお、どの程度のばらつきであるかは未知である。
そして、出力電圧にばらつきが生じるということは、検出する温度にもばらつきが生じることになる。そのため、補正回路11において、ダイオードD1の温度特性のばらつきが補正されている。具体的には、温度検出装置10の製造時に行われる検査工程において、温度検出装置10を図示しない検査装置内に配置し、検査装置内を検査のための所定の温度(以下、検査温度と称する)に設定する。そして、検査装置内が検査温度になった後、ダイオードD1の出力電圧と、感温素子の標準出力電圧との差分を求め、その差分を補正電圧として補正回路11に設定する。
例えば、検査温度がT0であったとすると、部品Aの場合、標準出力電圧(VK)との差分は、以下の(4)式で表される。
ΔVA=VK−VA=(aT+b)−(aT+bA)=b−bA ・・・(4)
この場合、ΔVAが補正電圧として補正回路11に設定されることになる。そして、温度検出装置10の実際の使用時には、補正回路11において部品Aの出力電圧が補正される。具体的には、補正回路11は、部品Aの実際の出力電圧(VA)に補正電圧(ΔVA)を加算することで、補正を行っている。このとき、補正回路11による補正後の電圧(VH)は、以下の(5)式で示される。
ΔVA=VK−VA=(aT+b)−(aT+bA)=b−bA ・・・(4)
この場合、ΔVAが補正電圧として補正回路11に設定されることになる。そして、温度検出装置10の実際の使用時には、補正回路11において部品Aの出力電圧が補正される。具体的には、補正回路11は、部品Aの実際の出力電圧(VA)に補正電圧(ΔVA)を加算することで、補正を行っている。このとき、補正回路11による補正後の電圧(VH)は、以下の(5)式で示される。
VH=VA+ΔVA=VA+(VK−VA)=VK ・・・(5)
つまり、補正回路11では、部品Aの出力電圧をその温度における標準出力電圧(VK)に一致させるための補正が行われている。これにより、部品Aのようにオフセット電圧(bA)が標準値(b)よりも低い場合であっても、補正後の温度が標準出力電圧と一致することから、標準の温度特性(図2のグラフG1)に基づいて、温度情報に変換することが可能となる。すなわち、正しい温度を検出することができるようになる。
つまり、補正回路11では、部品Aの出力電圧をその温度における標準出力電圧(VK)に一致させるための補正が行われている。これにより、部品Aのようにオフセット電圧(bA)が標準値(b)よりも低い場合であっても、補正後の温度が標準出力電圧と一致することから、標準の温度特性(図2のグラフG1)に基づいて、温度情報に変換することが可能となる。すなわち、正しい温度を検出することができるようになる。
部品Bの場合も同様であり、標準出力電圧(VK)との差分は、以下の(6)式で表される。
ΔVB=VK−VB=(aT+b)−(aT+bB)=b−bB ・・・(6)
そして、ΔVBを補正電圧として補正回路11に設定することで、補正回路11による補正後の電圧(VH)は、以下の(7)式で示されるように、標準出力電圧に一致することになる。
VH=VB+ΔVB=VB+(VK−VB)=VK ・・・(7)
このため、部品Bのようにオフセット電圧(bB)が標準値(b)よりも高い場合であっても、正しい温度を検出することができるようになる。なお、部品Aや部品Bの温度特性は一例であり、標準値(typ)と一致するような温度特性の備えることも勿論あり得る。
ΔVB=VK−VB=(aT+b)−(aT+bB)=b−bB ・・・(6)
そして、ΔVBを補正電圧として補正回路11に設定することで、補正回路11による補正後の電圧(VH)は、以下の(7)式で示されるように、標準出力電圧に一致することになる。
VH=VB+ΔVB=VB+(VK−VB)=VK ・・・(7)
このため、部品Bのようにオフセット電圧(bB)が標準値(b)よりも高い場合であっても、正しい温度を検出することができるようになる。なお、部品Aや部品Bの温度特性は一例であり、標準値(typ)と一致するような温度特性の備えることも勿論あり得る。
さて、上記した検査方法を用いることで補正電圧を正しく設定できると考えられるが、実際には、補正電圧そのものに誤差が生じるおそれがある。これは、検査装置の構造や、検査装置に設けられている温度センサの取り付け位置、あるいは、検査装置内に配置した温度検出装置10の位置などによっては、検査温度と感温素子が実際に検出した温度(以下、実温度と称する)との間にずれが生じるおそれがあるためである。
具体的には、図2に示すように、検査装置に検査温度(T0)を設定したとしても、ダイオードD1が検出した実温度(T’0)が、検査温度からずれている可能性がある。この場合、例えば部品Aであれば実温度での出力電圧はV’Aとなり、部品Bであれば実温度での出力電圧はV’Bとなる。
このとき、本来であれば、基準となる標準出力電圧は、V’Kであるべきである。しかし、例えば検査温度の表示部などに表示されている検査温度に基づいて標準出力電圧を求めてしまうと、検査温度(T0)に対応するVKを標準出力電圧として求めてしまう。その結果、例えば部品Aの場合、補正電圧は、本来であればΔV’A=V’K−V’Aとして求めなければならないところ、誤って、ΔV’A=VK−V’Aとして求められてしまう。同様に、部品Bの場合、補正電圧は、本来であればΔV’B=V’K−V’Bとして求めなければならないところ、誤って、ΔV’B=VK−V’Bとして求められてしまう。
このように、検査温度と実温度との間にずれが生じている場合には、補正電圧が誤って求められてしまうおそれがあり、誤った補正電圧が補正回路11に設定される可能性がある。その場合、補正が正しく行われないことから、温度を正しく検出することもできなくなる。
そこで、本実施形態では、以下のような検査方法を用いて、温度検出装置10の検査を行っている。
そこで、本実施形態では、以下のような検査方法を用いて、温度検出装置10の検査を行っている。
本実施形態の温度検出装置10は、製造時の検査工程において、図3に示すように、まずスイッチSW1、SW2が切り替えられる(S1)。このステップS1では、スイッチSW1がオフされ、スイッチSW2がオンされる。つまり、検査工程においては、ダイオードD1、抵抗R1および補正回路11が直列に接続された第2の経路(図1参照)にて検査が行われる。このステップS1が、感温素子と補正回路11との間に感温素子とは温度係数の正負が逆となる補償用素子を直列に設ける工程に相当する。
抵抗R1は、本実施形態ではその温度特性が既知であって、且つ高精度のマスター抵抗を採用している。この抵抗R1は、次の(8)式にて示される電圧(V2)を出力する。
V2=cT+d ・・・(8)
ただし、cは正の温度係数であってc=−a、dは定数。
つまり、抵抗R1は、図4(A)にグラフG4にて示すように、ダイオードD1とはその温度係数が正負逆になった温度特性を備えている。この抵抗R1は、補償用素子に相当する。なお、c=−aとなる温度係数の抵抗R1を製造することは容易であるため、説明は省略する。
V2=cT+d ・・・(8)
ただし、cは正の温度係数であってc=−a、dは定数。
つまり、抵抗R1は、図4(A)にグラフG4にて示すように、ダイオードD1とはその温度係数が正負逆になった温度特性を備えている。この抵抗R1は、補償用素子に相当する。なお、c=−aとなる温度係数の抵抗R1を製造することは容易であるため、説明は省略する。
スイッチが切り替えられると、温度検出装置10は、検査装置内に配置される。そして、検査装置を所定の検査温度に設定し、温度が安定した時点で補正回路11に入力される入力電圧を検出する(S2)。このステップS2が、補正回路11へ入力された感温素子の出力電圧と補償用素子の出力電圧との合算値である合算電圧を検出する工程に相当する。
第2の経路の場合、補正回路11への入力電圧は、検査対象であるダイオードD1の出力電圧と、補償用素子としての抵抗R1の出力電圧との合算値となり、以下の(9)式にて示される。なお、感温素子であるダイオードD1の出力電圧と、補償用素子である抵抗R1の出力電圧との合算値が、合算電圧に相当する。
第2の経路の場合、補正回路11への入力電圧は、検査対象であるダイオードD1の出力電圧と、補償用素子としての抵抗R1の出力電圧との合算値となり、以下の(9)式にて示される。なお、感温素子であるダイオードD1の出力電圧と、補償用素子である抵抗R1の出力電圧との合算値が、合算電圧に相当する。
Vin=V1+V2=(aT+b)+(cT+d)=(aT+b)+(−aT+d)
=b+d ・・・(9)
この第2の経路の場合、補正回路11への入力電圧は、変数(aT、cT)がなく、定数項(b+d)のみで表される。すなわち、第2の経路では、補正回路11への入力電圧は、温度依存性が極めて小さくなっている。この場合、例えば部品Aの場合には入力電圧はVin=bA+dとなり、部品Bの場合には入力電圧はVin=bB+dとなるが、いずれの場合にも、入力電圧は、定数項で表すことができる。以下、(9)式に示した標準値における入力電圧を、便宜的に標準入力電圧(Vin(typ))と称する。
=b+d ・・・(9)
この第2の経路の場合、補正回路11への入力電圧は、変数(aT、cT)がなく、定数項(b+d)のみで表される。すなわち、第2の経路では、補正回路11への入力電圧は、温度依存性が極めて小さくなっている。この場合、例えば部品Aの場合には入力電圧はVin=bA+dとなり、部品Bの場合には入力電圧はVin=bB+dとなるが、いずれの場合にも、入力電圧は、定数項で表すことができる。以下、(9)式に示した標準値における入力電圧を、便宜的に標準入力電圧(Vin(typ))と称する。
そのため、第2の経路に切り替えた状態では、補正回路11への入力電圧は、図4(B)に示すように検査温度(T0)であっても、実温度(T’0)であっても、さらには他の温度(T1、T2)であっても、常に定数項のみで表すことができる。換言すると、ダイオードD1と抵抗R1との直列回路から出力される合算電圧は、温度依存性が極めて小さく、仮に検査温度(T0)と実温度(T’0)とがずれていたとしても、そのずれに起因する出力電圧の変化は極めて小さいと考えることができる。
続いて、補正電圧を算出する(S3)。このステップS3が、合算電圧とダイオードD1の設計上の標準値および抵抗R1の既知の温度特性に基づいて予め定められている基準電圧との差分を補正回路11に設定する補正電圧として算出する工程に相当する。
この場合、補正電圧は、標準入力電圧(Vin(typ))と、ステップS2で検出した入力電圧(Vin)との差分として算出される。例えばダイオードD1が部品Aであったとすると、上記した(9)式に基づいて、以下の(10)式のように算出される。
この場合、補正電圧は、標準入力電圧(Vin(typ))と、ステップS2で検出した入力電圧(Vin)との差分として算出される。例えばダイオードD1が部品Aであったとすると、上記した(9)式に基づいて、以下の(10)式のように算出される。
Vin(typ)−Vin=(b+d)−(bA+d)=b−bA ・・・(10)
この(10)式は、まさしく上記した(4)式に一致する。つまり、合算電圧を利用した場合であっても、補正電圧を算出することができ、また、合算電圧を用いていることで、検査温度と実温度のずれを吸収した状態で補正温度を算出することができる。なお、ダイオードD1が部品Bであった場合も、標準入力電圧(Vin)とステップS2で検出した入力電圧との差分として、以下の(11)式のように算出される。
Vin(typ)−Vin=(b+d)−(bB+d)=b−bB ・・・(11)
補正電圧を算出すると、その補正電圧を補正回路11に設定する(S4)。このステップS4が、合算電圧と基準電圧との差分を補正回路11に設定する工程に相当する。
この(10)式は、まさしく上記した(4)式に一致する。つまり、合算電圧を利用した場合であっても、補正電圧を算出することができ、また、合算電圧を用いていることで、検査温度と実温度のずれを吸収した状態で補正温度を算出することができる。なお、ダイオードD1が部品Bであった場合も、標準入力電圧(Vin)とステップS2で検出した入力電圧との差分として、以下の(11)式のように算出される。
Vin(typ)−Vin=(b+d)−(bB+d)=b−bB ・・・(11)
補正電圧を算出すると、その補正電圧を補正回路11に設定する(S4)。このステップS4が、合算電圧と基準電圧との差分を補正回路11に設定する工程に相当する。
続いて、スイッチSW1、SW2を切り替えて(S5)、検査工程を終了する。このステップS5では、スイッチSW1がオンされ、スイッチSW2がオフされる。これにより、ダイオードD1と補正回路11とが直列に接続された第1の経路が形成される。このため、実際に温度検出装置10を使用する場合には、第1の経路が形成されていることから補正回路11にはダイオードD1の出力電圧が入力され、その出力電圧は、補正回路11に設定されている補正電圧で補正される。
このような検査方法により、本実施形態の温度検出装置10の検査が行われている。
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
実施形態の温度検出装置10の検査方法では、温度検出装置10に対して、感温素子であるダイオードD1と補正回路11との間に、ダイオードD1とは温度係数の正負が逆となる補償用素子である抵抗R1を直列に設け、補正回路11へ入力されダイオードD1の出力電圧と抵抗R1の出力電圧との合算値である合算電圧を求める。そして、合算電圧と、ダイオードD1の設計上の標準値および抵抗R1の既知の温度特性に基づいて予め定められている基準電圧との差分を補正電圧として算出し、算出した補正電圧を補正回路11に設定する。この場合、合算電圧は、上記したように温度依存性が小さくなっている。そのため、仮に検査温度と実温度との間にずれが生じていたとしても、そのずれに起因する出力電圧の変化は極めて小さいと考えることができる。したがって、検査装置に設定した検査温度とダイオードD1が実際に検出した実温度との間にずれが生じたとしても、補正電圧を正しく算出することができる。そして、補正温度を正しく設定できることから、温度検出装置10は、温度を正しく検出することができる。
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
実施形態の温度検出装置10の検査方法では、温度検出装置10に対して、感温素子であるダイオードD1と補正回路11との間に、ダイオードD1とは温度係数の正負が逆となる補償用素子である抵抗R1を直列に設け、補正回路11へ入力されダイオードD1の出力電圧と抵抗R1の出力電圧との合算値である合算電圧を求める。そして、合算電圧と、ダイオードD1の設計上の標準値および抵抗R1の既知の温度特性に基づいて予め定められている基準電圧との差分を補正電圧として算出し、算出した補正電圧を補正回路11に設定する。この場合、合算電圧は、上記したように温度依存性が小さくなっている。そのため、仮に検査温度と実温度との間にずれが生じていたとしても、そのずれに起因する出力電圧の変化は極めて小さいと考えることができる。したがって、検査装置に設定した検査温度とダイオードD1が実際に検出した実温度との間にずれが生じたとしても、補正電圧を正しく算出することができる。そして、補正温度を正しく設定できることから、温度検出装置10は、温度を正しく検出することができる。
このとき、ダイオードD1および抵抗R1は、温度に依存せず定数項で示されるオフセット電圧(b、d)を含んだ温度特性を備えている。そして、実施形態の温度検出装置10の検査方法では、基準電圧は、ダイオードD1の設計上の標準値であるオフセット電圧(b)と、温度特性が既知である抵抗R1のオフセット電圧(d)との合算値(b+d)を用いている。これにより、ダイオードD1を用いた温度検出装置10であれば、ダイオードD1の温度特性のばらつきによらず、同一の温度情報を出力することができる。
また、実施形態の温度検出装置10は、温度に応じた電圧を出力する感温素子であるダイオードD1と、ダイオードD1の出力電圧が入力され、当該ダイオードD1の温度特性のばらつきを補正するための補正電圧が設定されている補正回路11との間に、ダイオードD1とは温度係数の正負が逆となる補償用素子である抵抗R1を直列に接続するための回路パターンを備えている。これにより、温度検出装置10は、製造時の検査工程において、補償用素子である抵抗R1を設けることができる。したがって、上記した検査方法を適用するのに好適である。
このとき、回路パターンは、ダイオードD1および補正回路11が直列に接続される第1の経路と、ダイオードD1、抵抗R1および補正回路11が直列に接続される第2の経路とを切り替える切替手段としてのスイッチSW1、SW2で構成されている。このため、スイッチSW1、SW2のオン/オフを切り替えることで第1の経路と第2の経路とを容易に切り替えることができる。したがって、実際の検査において、作業性を向上させることができる。
また、スイッチSW1、SW2は、第1の経路および第2の経路のそれぞれに設けられている。スイッチ部品は、オンされると端子間を短絡するものであり、基本的にはその間の抵抗値は0Ωであると考えられるが、実際のスイッチSW1、SW2には僅かにオン抵抗が存在することがある。そのため、第1の経路にスイッチSW1を設け、第2の経路にスイッチSW2を設けることで、各経路におけるオン抵抗の値を揃えることができる。したがって、合算電圧を検出する際と、実際に温度検出装置10を使用する際とにおいて、スイッチSW1、SW2のオン抵抗に起因して誤差が生じるおそれを低減することができる。
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について図5および図6を参照しながら説明する。第2実施形態では、感温素子の温度係数が第1実施形態と逆になっている。なお、検査方法は第1実施形態と共通するので、図3も参照し、検査方法の詳細な説明は省略する。
以下、第2実施形態について図5および図6を参照しながら説明する。第2実施形態では、感温素子の温度係数が第1実施形態と逆になっている。なお、検査方法は第1実施形態と共通するので、図3も参照し、検査方法の詳細な説明は省略する。
図5に示すように、本実施形態の温度検出装置20は、感温素子としての抵抗R11、抵抗R11の出力電圧を補正する補正回路11、および、抵抗R11に定電流を供給する定電流源12を備えている。
この抵抗R11は、電流が供給されると、次の(12)式にて示される電圧(V3)を出力する。
V3=eT+f ・・・(12)
ただし、eは正の温度係数、fは定数
つまり、抵抗R11は、正の温度特性を備えている。
この抵抗R11は、電流が供給されると、次の(12)式にて示される電圧(V3)を出力する。
V3=eT+f ・・・(12)
ただし、eは正の温度係数、fは定数
つまり、抵抗R11は、正の温度特性を備えている。
ただし、抵抗R11は、第1実施形態のダイオードD1と同様に、ある公差内に収まるように製造されている。このため、抵抗R11は、例えば標準値よりもオフセット電圧(f)が低かったり、標準値よりもオフセット電圧(f)が高かったりするものがある。つまり、抵抗R11は、温度特性にばらつきが存在することがある。
さて、標準値よりもオフセット電圧が低い抵抗R1を便宜的に部品Aと称すると、部品Aは、次の(13)式にて示される電圧(VA)を出力する。
VA=eT+fA ・・・(13)
ただし、fAは定数、且つ、本実施形態ではfA<f
また、標準値よりもオフセット電圧が高い抵抗R11を部品Bと称すると、部品Bは、次の(14)式にて示される電圧(VB)を出力する。
VB=eT+fB ・・・(14)
ただし、fBは定数、且つ、本実施形態ではfB>f
このため、抵抗R11は、その温度特性が、図6(A)にグラフG22、G23にて示すように、標準値のグラフG21よりも下方に位置したり、上方に位置したりすることがあり、標準値からずれることがある。そのため、仮に同一温度であっても、抵抗R11の温度特性のばらつきによって、出力電圧にばらつきが生じることになる。
VA=eT+fA ・・・(13)
ただし、fAは定数、且つ、本実施形態ではfA<f
また、標準値よりもオフセット電圧が高い抵抗R11を部品Bと称すると、部品Bは、次の(14)式にて示される電圧(VB)を出力する。
VB=eT+fB ・・・(14)
ただし、fBは定数、且つ、本実施形態ではfB>f
このため、抵抗R11は、その温度特性が、図6(A)にグラフG22、G23にて示すように、標準値のグラフG21よりも下方に位置したり、上方に位置したりすることがあり、標準値からずれることがある。そのため、仮に同一温度であっても、抵抗R11の温度特性のばらつきによって、出力電圧にばらつきが生じることになる。
そこで、本実施形態の温度検出装置20は、抵抗R11とは温度係数の正負が逆になる補償用素子として、ダイオードD11を備えている。
このダイオードD11は、電流が供給されると、次の(15)式にて示される電圧(V4)を出力する。
V4=gT+h ・・・(15)
ただし、gは負の温度係数、hは定数
また、温度検出装置20は、第1の経路と第2の経路とを切り替えるスイッチSW1、SW2を備えている。
このダイオードD11は、電流が供給されると、次の(15)式にて示される電圧(V4)を出力する。
V4=gT+h ・・・(15)
ただし、gは負の温度係数、hは定数
また、温度検出装置20は、第1の経路と第2の経路とを切り替えるスイッチSW1、SW2を備えている。
そして、第1実施形態と同様に、図3に示した検査方法に則って、スイッチSW1、SW2を第2の経路を形成するように切り替える(S1)。これにより、補正回路11に入力される入力電圧つまり合算電圧は、図6(B)に示すように、定数項(f+h)となり、温度依存性が小さくなる。その状態で、入力電圧を検出し(S2)、補正電圧を算出し(S3)、補正電圧を補正回路11に設定し(S4)、スイッチSW1、SW2を第1の経路を形成するように切り替える。
これにより、温度検出装置20のように感温素子として正の温度特性を備える抵抗R11を用いる場合であっても、温度依存性が小さくなった状態で補正電圧を正しく算出することができる。したがって、第1の実施形態と同様に、検査装置に設定した検査温度とダイオードD1が実際に検出した実温度との間にずれが生じたとしても、補正電圧を正しく算出することができ、温度を正しく検出することができるなど、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について図7を参照しながら説明する。なお、検査方法は第1実施形態と共通するので、図3も参照し、検査方法の詳細な説明は省略する。
図7に示すように、本実施形態の温度検出装置30は、感温素子としてのチェナーダイオードD21、チェナーダイオードD21の出力電圧を補正する補正回路11、および、チェナーダイオードD21に定電流を供給する定電流源12を備えている。
以下、第3実施形態について図7を参照しながら説明する。なお、検査方法は第1実施形態と共通するので、図3も参照し、検査方法の詳細な説明は省略する。
図7に示すように、本実施形態の温度検出装置30は、感温素子としてのチェナーダイオードD21、チェナーダイオードD21の出力電圧を補正する補正回路11、および、チェナーダイオードD21に定電流を供給する定電流源12を備えている。
チェナーダイオードD21は、第2実施形態の抵抗R11と同様に、正の温度特性を備えている。そのため、温度検出装置30は、チェナーダイオードD21とは温度係数の正負が逆になる補償用素子として、負の温度特性を備えるダイオードD22を備えているとともに、第1の経路と第2の経路とを切り替えるスイッチSW1、SW2を備えている。
この温度検出装置30においても、第1実施形態と同様に、図3に示した検査方法に則って、スイッチSW1、SW2を第2の経路を形成するように切り替え(S1)、温度依存性が小さくなった入力電圧つまり合算電圧を検出し(S2)、補正電圧を算出し(S3)、補正電圧を補正回路11に設定し(S4)、スイッチSW1、SW2を第1の経路を形成するように切り替える。
これにより、温度検出装置30のように感温素子として正の温度特性を備えるチェナーダイオードD21を用いる場合であっても、温度依存性が小さくなった状態で補正電圧を正しく算出することができる。したがって、第1の実施形態と同様に、検査装置に設定した検査温度とチェナーダイオードD21が実際に検出した実温度との間にずれが生じたとしても、補正電圧を正しく算出することができ、温度を正しく検出することができるなど、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4実施形態)
以下、第4実施形態について図8を参照しながら説明する。
図8に示すように、本実施形態の温度検出装置40は、感温素子としてのダイオードD1、ダイオードD1の出力電圧を補正する補正回路11、および、ダイオードD1に定電流を供給する定電流源12を備えている。また、温度検出装置40は、ダイオードD1とは温度係数の正負が逆になる補償用素子として、正の温度特性を備える抵抗R1を備えているとともに、第1の経路と第2の経路とを切り替えるスイッチSW1を備えている。つまり、本実施形態では、第1の経路と第2の経路とを1つのスイッチSW1により切り替えている。
以下、第4実施形態について図8を参照しながら説明する。
図8に示すように、本実施形態の温度検出装置40は、感温素子としてのダイオードD1、ダイオードD1の出力電圧を補正する補正回路11、および、ダイオードD1に定電流を供給する定電流源12を備えている。また、温度検出装置40は、ダイオードD1とは温度係数の正負が逆になる補償用素子として、正の温度特性を備える抵抗R1を備えているとともに、第1の経路と第2の経路とを切り替えるスイッチSW1を備えている。つまり、本実施形態では、第1の経路と第2の経路とを1つのスイッチSW1により切り替えている。
第1の経路を形成する場合には、スイッチSW1はオンされ、スイッチSW1の端子間が短絡される。このため、抵抗R1側には電流が流れることがなくなり、無視できる状態となる。そのため、実際に温度検出装置40を使用する場合には、ダイオードD1と補正回路11が直列に接続された状態となり、補正回路11への入力電圧は、ダイオードD1の出力電圧のみになる。
一方、第2の経路を形成する場合には、スイッチSW1はオフされる。これにより、ダイオードD1、抵抗R1および補正回路11が直列に接続された状態となり、補正回路11への入力電圧は、ダイオードD1の出力電圧と抵抗R1の出力電圧の合算値である合算電圧になる。つまり、第1実施形態と同様に、温度依存性が小さくなった合算電圧が補正回路11に入力される。
このため、図3に示した検査方法に則って検査を行うことで、検査温度と実温度との間にずれが生じたとしても、補正電圧を正しく算出することができ、温度を正しく検出することができるなど、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、1つのスイッチSW1で第1の経路と第2の経路とを切り替えることができるため、温度検出装置40のコストを低減することができる。
また、1つのスイッチSW1で第1の経路と第2の経路とを切り替える本実施形態の構成を、第2実施形態に適用してもよい。
また、1つのスイッチSW1で第1の経路と第2の経路とを切り替えることができるため、温度検出装置40のコストを低減することができる。
また、1つのスイッチSW1で第1の経路と第2の経路とを切り替える本実施形態の構成を、第2実施形態に適用してもよい。
(その他の実施形態)
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
第1〜第3実施形態では、切替手段として、2つの端子間を短絡するa接点タイプのスイッチSW1、SW2を2つ設けたが、c接点タイプのスイッチを1つ設ける構成としてもよい。そのような構成の場合にも、オン抵抗に起因して誤差が生じるおそれを低減することができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
第1〜第3実施形態では、切替手段として、2つの端子間を短絡するa接点タイプのスイッチSW1、SW2を2つ設けたが、c接点タイプのスイッチを1つ設ける構成としてもよい。そのような構成の場合にも、オン抵抗に起因して誤差が生じるおそれを低減することができる。
各実施形態では、温度検出装置10、20、30、40を検査装置内に配置して検査する例を示したが、合算電圧を検出することなどに支障がなければ、必ずしも温度検出装置10、20、30、40を検査装置内に配置する必要はなく、例えば室温での検査も可能である。
各実施形態では切替手段であるスイッチSW1、SW2を備える構成を例示したが、切替手段を設けずに、第1の経路および第2の経路を形成する配線パターンのみを設けておき、検査工程では補償用素子を実装し、検査が終了すれば補償用素子を取り外して、例えば0Ω抵抗のような短絡部品を実装する構成としてもよい。すなわち、回路パターンには、配線パターンのみが設けられている構成も含まれる。
各実施形態では切替手段であるスイッチSW1、SW2を備える構成を例示したが、切替手段を設けずに、第1の経路および第2の経路を形成する配線パターンのみを設けておき、検査工程では補償用素子を実装し、検査が終了すれば補償用素子を取り外して、例えば0Ω抵抗のような短絡部品を実装する構成としてもよい。すなわち、回路パターンには、配線パターンのみが設けられている構成も含まれる。
図面中、10、20、30、40は温度検出装置、11は補正回路、D1はダイオード(感温素子)、D11はダイオード(補償用素子)、D21はチェナーダイオード(感温素子)、D22はダイオード(補償用素子)、R1は抵抗(補償用素子)、R11は抵抗(感温素子)を示す。
Claims (5)
- 温度に応じた電圧を出力する感温素子(D1、R11、D21)と、
前記感温素子(D1、R11、D21)の出力電圧が入力され、当該感温素子(D1、R11、D21)の温度特性のばらつきを補正するための補正電圧が設定されている補正回路(11)と、
前記感温素子(D1、R11、D21)と前記補正回路(11)との間に設けられ、前記感温素子(D1、R11、D21)とは正負が逆になる温度特性を備える補償用素子(R1、D11、D22)を直列に接続するための回路パターンと、
を備えたことを特徴とする温度検出装置。 - 前記回路パターンは、前記感温素子(D1、R11、D21)および前記補正回路(11)が直列に接続される第1の経路と、前記感温素子(D1、R11、D21)、前記補償用素子(R1、D11、D22)および前記補正回路(11)が直列に接続される第2の経路とを切り替える切替手段(SW1、SW2)で構成されていることを特徴とする請求項1記載の温度検出装置。
- 前記切替手段(SW1、SW2)は、前記第1の経路および前記第2の経路のそれぞれに設けられていることを特徴とする請求項2記載の温度検出装置。
- 温度に応じた電圧を出力する感温素子(D1、R11、D21)と、
前記感温素子(D1、R11、D21)の出力電圧が入力され、当該感温素子(D1、R11、D21)の温度特性のばらつきを補正するための補正電圧が設定されている補正回路(11)と、を備えた温度検出装置(10、20、30、40)に対して、
前記感温素子(D1、R11、D21)と前記補正回路(11)との間に、前記感温素子(D1、R11、D21)とは正負が逆になる温度特性を備える補償用素子(R1、D11、D22)を直列に設け、
前記感温素子(D1、R11、D21)の出力電圧と前記補償用素子(R1、D11、D22)の出力電圧との合算値であって、前記補正回路(11)へ入力される合算電圧を検出し、
前記合算電圧と前記感温素子(D1、R11、D21)の設計上の標準値および前記補償用素子(R1、D11、D22)の既知の温度特性に基づいて予め定められている基準電圧との差分を、前記補正回路(11)に設定する前記補正電圧として算出し、
算出した前記補正電圧を前記補正回路(11)に設定することを特徴とする温度検出装置の検査方法。 - 前記感温素子(D1、R11、D21)および前記補償用素子(R1、D11、D22)は、温度に依存せず定数項で示されるオフセット電圧を含んだ温度特性を備えており、
前記基準電圧は、前記感温素子(D1、R11、D21)の設計上の標準値であるオフセット電圧と、温度特性が既知である前記補償用素子(R1、D11、D22)のオフセット電圧との合算値を用いることを特徴とする請求項4記載の温度検出装置の検査方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014143132A JP2016017943A (ja) | 2014-07-11 | 2014-07-11 | 温度検出装置、および温度検出装置の検査方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112880858A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-06-01 | 珠海格力电器股份有限公司 | 采样电路、温度检测电路及电器设备 |
-
2014
- 2014-07-11 JP JP2014143132A patent/JP2016017943A/ja active Pending
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