JP2018096888A - 電圧検出装置、それを備えた温度検出装置、電圧検出方法、及び、それを備えた温度検出方法 - Google Patents

電圧検出装置、それを備えた温度検出装置、電圧検出方法、及び、それを備えた温度検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】広範囲の電圧を精度良く検出することが可能な電圧検出装置、それを備えた温度検出装置、電圧検出方法、及び、それを備えた温度検出方法を提供すること。
【解決手段】一実施の形態によれば、電圧検出装置は、検出電圧Ｖｉ１が反転入力端子に入力され、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔが非反転入力端子に入力される、オペアンプＡ１と、外部出力端子ＯＵＴと基準電圧端子ＧＮＤとの間に設けられ、オペアンプＡ１の出力電圧Ｖｏ１がゲートに印加されたトランジスタＭＮ１と、検出電圧Ｖｉ２が反転入力端子に入力され、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔが非反転入力端子に入力される、オペアンプＡ２と、外部出力端子ＯＵＴと基準電圧端子ＧＮＤとの間に設けられ、オペアンプＡ２の出力電圧Ｖｏ２がゲートに印加されたトランジスタＭＮ２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電圧検出装置、それを備えた温度検出装置、電圧検出方法、及び、それを備えた温度検出方法に関し、例えば広範囲の電圧を精度良く検出するのに適した電圧検出装置、それを備えた温度検出装置、電圧検出方法、及び、それを備えた温度検出方法に関する。
例えば、車両に搭載された多相モータ等を駆動する駆動装置には、複数の測定箇所において測定された温度のうち最も高い温度を検出する温度検出装置が設けられている。温度検出装置によって許容温度を超える温度が検出された場合には、多相モータの駆動を停止させたりセーフモードに移行させたりすることにより、駆動装置の過熱を保護することができる。
関連する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された温度検出回路は、複数の検温素子により検出された複数の温度に対応する複数の電圧がそれぞれ入力される複数の理想ダイオードを備え、複数の理想ダイオードの何れかから、複数の電圧のうち最高温度に対応する最大電圧又は最小電圧が選択的に出力される。
特許第５４４４３０７号公報
特許文献１の構成では、各理想ダイオードが、検温素子からの電圧と温度検出回路の外部出力端子の電圧との電位差を増幅するオペアンプと、オペアンプの出力端子と温度検出回路の外部出力端子との間に順方向に設けられたダイオードと、によって構成されている。そのため、特許文献１の構成では、出力ダイナミックレンジの下限がダイオードの降下電圧（約０．７Ｖ）分だけ高くなり、出力ダイナミックレンジが狭くなってしまう。その結果、特許文献１の構成では、広範囲の電圧を精度良く検出することができない、という問題があった。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態によれば、電圧検出装置は、第１検出電圧が反転入力端子に入力され、外部出力端子の電圧に対応する電圧が非反転入力端子に入力される、第１オペアンプと、前記外部出力端子と基準電圧端子との間に設けられ、前記第１オペアンプの出力電圧がゲートに印加された第１ＭＯＳトランジスタと、第２検出電圧が反転入力端子に入力され、前記外部出力端子の電圧に対応する電圧が非反転入力端子に入力される、第２オペアンプと、前記外部出力端子と前記基準電圧端子との間に設けられ、前記第２オペアンプの出力電圧がゲートに印加された第２ＭＯＳトランジスタと、を備える。
他の実施の形態によれば、半導体装置は、電力供給源と負荷との間に設けられたスイッチ素子のオンオフを切り替えるドライバと、前記ドライバを制御する制御回路と、前記ドライバ及び前記制御回路に電源電圧を供給する電源回路と、温度検出装置と、を備え、前記温度検出装置は、前記ドライバの温度に応じた第１検出電圧を生成する第１検温部と、前記電源回路の温度に応じた第２検出電圧を生成する第２検温部と、前記第１検出電圧が反転入力端子に入力され、外部出力端子の電圧に対応する電圧が非反転入力端子に入力される、第１オペアンプと、前記外部出力端子と基準電圧端子との間に設けられ、前記第１オペアンプの出力電圧がゲートに印加された第１ＭＯＳトランジスタと、前記第２検出電圧が反転入力端子に入力され、前記外部出力端子の電圧に対応する電圧が非反転入力端子に入力される、第２オペアンプと、前記外部出力端子と前記基準電圧端子との間に設けられ、前記第２オペアンプの出力電圧がゲートに印加された第２ＭＯＳトランジスタと、を有する。
他の実施の形態によれば、電圧検出方法は、第１オペアンプを用いて、反転入力端子に入力された第１検出電圧と、非反転入力端子に入力された外部出力端子の電圧に対応する電圧と、の電位差を増幅し、前記第１オペアンプの増幅結果により、前記外部出力端子と基準電圧端子との間に設けられた第１ＭＯＳトランジスタのオンオフを制御し、第２オペアンプを用いて、反転入力端子に入力された第２検出電圧と、非反転入力端子に入力された前記外部出力端子の電圧に対応する電圧と、の電位差を増幅し、前記第２オペアンプの増幅結果により、前記外部出力端子と前記基準電圧端子との間に設けられた第２ＭＯＳトランジスタのオンオフを制御する。
前記一実施の形態によれば、広範囲の電圧を精度良く検出することが可能な電圧検出装置、それを備えた温度検出装置、電圧検出方法、及び、それを備えた温度検出方法を提供することができる。
実施の形態１にかかる温度検出装置の構成例を示す図である。 図１に示す温度検出装置に設けられたオペアンプの第１の具体的な構成例を示す回路図である。 図１に示す温度検出装置に設けられたオペアンプの第２の具体的な構成例を示す回路図である。 図１に示す温度検出装置が搭載された温度検出システムの構成例を示す図である。 図１に示す温度検出装置の変形例を示す図である。 実施の形態２にかかる温度検出装置の構成例を示す図である。 図６に示す温度検出装置の変形例を示す図である。 実施の形態３にかかる温度検出装置の構成例を示す図である。 図８に示す温度検出装置の変形例を示す図である。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（動作ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１にかかる温度検出装置の構成例を示すブロック図である。本実施の形態に係る温度検出装置は、電圧検出装置を用いることにより、複数の測定対象の温度に対応する複数の電圧の中から最も高い温度に対応する電圧を検出する。ここで、この電圧検出装置は、広い出力ダイナミックレンジを確保することにより、複数の電圧の中から最も低い電圧を広範囲に渡って精度良く検出することができる。それにより、この電圧検出装置が設けられた温度検出装置は、広範囲の温度を精度よく検出することができる。以下、具体的に説明する。
図１に示すように、温度検出装置１は、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３と、理想ダイオードＩＤ１１〜ＩＤ１３と、抵抗素子Ｒ１０と、を備える。理想ダイオードＩＤ１１〜ＩＤ１３及び抵抗素子Ｒ１０により、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３の出力電圧のうち最も低い電圧を検出する電圧検出装置１００、が構成される。
（検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３）
検温部ＴＤ１１は、定電流源Ｉ１及びダイオードＤ１を有する。定電流源Ｉ１は、電源電圧端子Ｖｃ１と、ノードＮ１と、の間に設けられている。ダイオードＤ１のアノードは、ノードＮ１に接続され、ダイオードＤ１のカソードは、基準電圧端子ＧＮＤに接続されている。そのため、ダイオードＤ１のアノードからカソードに向けて、定電流源Ｉ１から出力された定電流が流れる。検温部ＴＤ１１は、ダイオードＤ１の降下電圧を示すノードＮ１の電圧を、検出電圧Ｖｉ１として出力する。
検温部ＴＤ１２は、定電流源Ｉ２及びダイオードＤ２を有する。定電流源Ｉ２は、電源電圧端子Ｖｃ１と、ノードＮ２と、の間に設けられている。ダイオードＤ２のアノードは、ノードＮ２に接続され、ダイオードＤ２のカソードは、基準電圧端子ＧＮＤに接続されている。そのため、ダイオードＤ２のアノードからカソードに向けて、定電流源Ｉ２から出力された定電流が流れる。検温部ＴＤ１２は、ダイオードＤ２の降下電圧を示すノードＮ２の電圧を、検出電圧Ｖｉ２として出力する。
検温部ＴＤ１３は、定電流源Ｉ３及びダイオードＤ３を有する。定電流源Ｉ３は、電源電圧端子Ｖｃ１と、ノードＮ３と、の間に設けられている。ダイオードＤ３のアノードは、ノードＮ３に接続され、ダイオードＤ３のカソードは、基準電圧端子ＧＮＤに接続されている。そのため、ダイオードＤ３のアノードからカソードに向けて、定電流源Ｉ３から出力された定電流が流れる。検温部ＴＤ１３は、ダイオードＤ３の降下電圧を示すノードＮ３の電圧を、検出電圧Ｖｉ３として出力する。
ここで、各ダイオードＤ１〜Ｄ３の降下電圧は、負の温度特性を有することが知られている。具体的には、各ダイオードＤ１〜Ｄ３の降下電圧は、温度が高くなるほど小さくなり、温度が低くなるほど大きくなる。そのため、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３は、検温素子として用いられるダイオードＤ１〜Ｄ３を測定対象の近傍又は内部に配置することにより、測定対象の温度に応じた（より詳細には、測定対象の温度に対して負の温度特性を有する）検出電圧Ｖｉ１〜Ｖｉ３を出力することができる。
例えば、温度検出装置１は、負荷を駆動する負荷駆動システムに搭載される。ここで、温度検出装置１に設けられた検温素子であるダイオードＤ１〜Ｄ３は、電力供給源と負荷との間に設けられたスイッチのオンオフを切り替えるドライバ（ハイサイドドライバ及びロウサイドドライバ）や、ドライバに電源電圧を供給する電源回路など、のそれぞれの内部又は近傍に配置される。それにより、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３は、ハイサイドドライバ、ロウサイドドライバ、及び、電源回路の温度を検出することが可能となる。温度検出装置１の搭載事例の詳細については、後述する。
（電圧検出装置１００）
電圧検出装置１００は、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３のそれぞれの検出電圧Ｖｉ１〜Ｖｉ３のうち、最も低い値を示す検出電圧を選択して、電圧Ｖｏｕｔとして出力する。以下、具体的に説明する。
理想ダイオードＩＤ１１は、オペアンプＡ１及びＮチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、単にトランジスタと称す）ＭＮ１により構成されている。オペアンプＡ１では、反転入力端子（ＩＮＮ）に、検温部ＴＤ１１の検出電圧Ｖｉ１が入力され、非反転入力端子（ＩＮＰ）に、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔが入力され、出力端子（ＴＯ）から電圧Ｖｏ１が出力される。トランジスタＭＮ１では、ソースが基準電圧端子ＧＮＤに接続され、ドレインが外部出力端子ＯＵＴに接続され、ゲートにオペアンプＡ１の出力電圧Ｖｏ１が印加される。
理想ダイオードＩＤ１２は、オペアンプＡ２及びＮチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、単にトランジスタと称す）ＭＮ２により構成されている。オペアンプＡ２では、反転入力端子に、検温部ＴＤ１２の検出電圧Ｖｉ２が入力され、非反転入力端子に、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔが入力され、出力端子から電圧Ｖｏ２が出力される。トランジスタＭＮ２では、ソースが基準電圧端子ＧＮＤに接続され、ドレインが外部出力端子ＯＵＴに接続され、ゲートにオペアンプＡ２の出力電圧Ｖｏ２が印加される。
理想ダイオードＩＤ１３は、オペアンプＡ３及びＮチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、単にトランジスタと称す）ＭＮ３により構成されている。オペアンプＡ３では、反転入力端子に、検温部ＴＤ１３の検出電圧Ｖｉ３が入力され、非反転入力端子に、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔが入力され、出力端子から電圧Ｖｏ３が出力される。トランジスタＭＮ３では、ソースが基準電圧端子ＧＮＤに接続され、ドレインが外部出力端子ＯＵＴに接続され、ゲートにオペアンプＡ３の出力電圧Ｖｏ３が印加される。
また、電源電圧端子Ｖｃ２と外部出力端子ＯＵＴとの間には、抵抗素子Ｒ１０が設けられている。
続いて、電圧検出装置１００の動作について説明する。
まず、理想ダイオードＩＤ１１の動作について説明する。
例えば、検出電圧Ｖｉ１＞電圧Ｖｏｕｔの場合、オペアンプＡ１からＬレベルの電圧Ｖｏ１が出力されるため、トランジスタＭＮ１はオフする。つまり、オペアンプＡ１の負帰還経路は遮断される。そのため、電圧Ｖｏｕｔは、検出電圧Ｖｉ１の影響を受けることなく、それまで示していた値に維持される。換言すると、検出電圧Ｖｉ１は、外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されない。
それに対し、検出電圧Ｖｉ１≦電圧Ｖｏｕｔの場合、オペアンプＡ１からＨレベルの電圧Ｖｏ１が出力されるため、トランジスタＭＮ１はオンする。つまり、オペアンプＡ１の負帰還経路が形成される。そのため、電圧Ｖｏｕｔは、オペアンプＡ１により電圧Ｖｏ１を調整することによって、検出電圧Ｖｉ１と同じ値を示すように調整される。換言すると、検出電圧Ｖｉ１は、外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
理想ダイオードＩＤ１２の動作は、理想ダイオードＩＤ１１の動作と基本的には同じである。即ち、検出電圧Ｖｉ２＞電圧Ｖｏｕｔの場合、検出電圧Ｖｉ２は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されず、検出電圧Ｖｉ２≦電圧Ｖｏｕｔの場合、検出電圧Ｖｉ２は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
理想ダイオードＩＤ１３の動作は、理想ダイオードＩＤ１１の動作と基本的には同じである。即ち、検出電圧Ｖｉ３＞電圧Ｖｏｕｔの場合、検出電圧Ｖｉ３は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されず、検出電圧Ｖｉ３≦電圧Ｖｏｕｔの場合、検出電圧Ｖｉ３は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
したがって、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔは、検出電圧Ｖｉ１〜Ｖｉ３のうち最も低い値を示す検出電圧と同じ値を示すこととなる。ここで、上記したように、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３に設けられたダイオードＤ１〜Ｄ３の降下電圧は、何れも負の温度特性を有する。つまり、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３のうち最も高い温度を検知した検温部から出力された検出電圧が最も低い値を示す。そのため、温度検出装置１は、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３のうち最も高い温度を検知した検温部から出力された検出電圧を、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
このように、温度検出装置１には、オペアンプＡ１〜Ａ３の出力端子と外部出力端子ＯＵＴとの間をゲート及びドレインで接続するＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１〜ＭＮ３、が設けられている。ここで、ＮチャネルＭＯＳトランジスタの飽和領域におけるソース−ドレイン間電圧は、約０．２Ｖである。そのため、検出電圧Ｖｉ１〜Ｖｉ３が外部出力端子ＯＵＴに精度良く伝達される範囲の下限は、基準電圧ＧＮＤ（＝０Ｖ）に約０．２Ｖを加算した程度の低い値となる。つまり、温度検出装置１は、広い出力ダイナミックレンジを確保することができる。それにより、温度検出装置１は、精度良く広範囲の温度を検出することができる。
さらに、温度検出装置１では、オペアンプＡ１〜Ａ３の出力端子が、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１〜ＭＮ３のゲート電極に接続されている。そのため、オペアンプＡ１〜Ａ３の出力端子及びトランジスタＭＮ１〜ＭＮ３を経由する電流経路は形成されない。それにより、温度検出装置１は、オペアンプＡ１〜Ａ３を出力電流能力の低い簡素な構成のものとすることができるため、小規模化、低コスト化、及び、低消費電力化を実現することができる。以下、オペアンプＡ１〜Ａ３の具体的な構成例について説明する。
（オペアンプＡ１の第１の具体的な構成例）
図２は、オペアンプＡ１の第１の具体的な構成例をオペアンプＡ１ａとして示す回路図である。
図２に示すように、オペアンプＡ１ａは、定電流源Ｉ１１と、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、単にトランジスタと称す）Ｔｒ１，Ｔｒ２と、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、単にトランジスタと称す）Ｔｒ３，Ｔｒ４と、を有する。
定電流源Ｉ１１の入力端子は、電源電圧端子Ｖｃ２に接続されている。トランジスタＴｒ１では、ソースが定電流源Ｉ１１の出力端子に接続され、ドレインがノードＮ１１に接続され、ゲートが非反転入力端子ＩＮＰに接続されている。トランジスタＴｒ２では、ソースが定電流源Ｉ１１の出力端子に接続され、ドレインがノードＮ１２に接続され、ゲートが反転入力端子ＩＮＮに接続されている。即ち、定電流源Ｉ１１及びトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２により、差動回路が構成されている。
トランジスタＴｒ３では、ソースが基準電圧端子ＧＮＤに接続され、ドレイン及びゲートがノードＮ１１に接続されている。トランジスタＴｒ４では、ソースが基準電圧端子ＧＮＤに接続され、ドレインがノードＮ１２に接続され、ゲートがノードＮ１１に接続されている。そして、ノードＮ１２は、オペアンプＡ１ａの出力端子ＴＯに接続されている。即ち、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４により、カレントミラー回路が構成されている。
トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２には、それぞれ、入力端子ＩＮＰ，ＩＮＮに供給される電圧Ｖｏｕｔ，Ｖｉ１に応じて定電流源Ｉ１１の出力電流を分配したドレイン電流が流れる。
また、トランジスタＴｒ４には、トランジスタＴｒ３に流れるドレイン電流に比例したドレイン電流が流れる。例えば、トランジスタＴｒ４には、トランジスタＴｒ３に流れるドレイン電流と実質的に同一のドレイン電流が流れる。
ここで、トランジスタＴｒ３には、トランジスタＴｒ１に流れるドレイン電流がそのままドレイン電流として流れる。そのため、トランジスタＴｒ４には、トランジスタＴｒ１に流れるドレイン電流と実質的に同一のドレイン電流が流れる。したがって、出力端子ＴＯには、トランジスタＴｒ２のドレイン電流と、トランジスタＴｒ４のドレイン電流と、の差分の電流が流れる。
例えば、非反転入力端子ＩＮＰに供給される電圧Ｖｏｕｔが、反転入力端子ＩＮＮに供給される電圧Ｖｉ１よりも高い場合、トランジスタＴｒ２のドレイン電流がトランジスタＴｒ４のドレイン電流よりも大きくなるため、出力端子ＴＯからオペアンプＡ１ａの外部に吐き出されるように電流が流れる。ここで、オペアンプＡ１ａの出力端子ＴＯは、トランジスタＭＮ１のゲートに接続されている。そのため、出力端子ＴＯからオペアンプＡ１ａの外部に吐き出される電流の電荷は、トランジスタＭＮ１のゲートに蓄積される。それにより、トランジスタＭＮ１のゲート電圧は、トランジスタＴｒ２のソース電圧（電源電圧Ｖｃ２）近くまで上昇し、Ｈレベルを示す。
それに対し、非反転入力端子ＩＮＰに供給される電圧Ｖｏｕｔが、反転入力端子ＩＮＮに供給される電圧Ｖｉ１よりも低い場合、トランジスタＴｒ２のドレイン電流がトランジスタＴｒ４のドレイン電流よりも小さくなるため、出力端子ＴＯからオペアンプＡ１ａの内部に吸い込まれるように電流が流れる。ここで、オペアンプＡ１ａの出力端子ＴＯは、トランジスタＭＮ１のゲートに接続されている。そのため、出力端子ＴＯからオペアンプＡ１ａの内部に吸い込まれる電流により、トランジスタＭＮ１のゲートに蓄積された電荷は引き抜かれる。それにより、トランジスタＭＮ１のゲート電圧は、トランジスタＴｒ４のソース電圧（基準電圧ＧＮＤ）近くまで低下し、Ｌレベルを示す。
オペアンプＡ２，Ａ３の第１の具体的な構成例については、オペアンプＡ１ａの場合と同様であるため、その説明を省略する。
オペアンプＡ１ａは、トランジスタＭＮ１のゲート電極のように定常電流が流れない負荷、が出力端子に接続されている場合に、増幅動作を低オフセット電圧にて実施することができる。オペアンプＡ１ａは、後述するオペアンプＡ１ｂよりも少ない構成要素により構成されるため、回路規模を縮小することができ、かつ、消費電力を低減することができる。その結果、温度検出装置１の小規模化、低コスト化、及び、低消費電力化を実現することができる。
（オペアンプＡ１の第２の具体的な構成例）
図３は、オペアンプＡ１の第２の具体的な構成例をオペアンプＡ１ｂとして示す回路図である。
図３に示すように、オペアンプＡ１ｂは、オペアンプＡ１ａの構成に加えて、定電流源Ｉ１２及びＮチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、単にトランジスタと称す）Ｔｒ５をさらに備える。
定電流源Ｉ１１の入力端子は、電源電圧端子Ｖｃ２に接続されている。トランジスタＴｒ５では、ソースが基準電圧端子ＧＮＤに接続され、ドレインが定電流源Ｉ１１の出力端子に接続され、ゲートがノードＮ１２に接続されている。そして、定電流源Ｉ１２の出力端子とトランジスタＴｒ５のドレインとの間のノードＮ１３は、オペアンプＡ１ｂの出力端子ＴＯに接続されている。つまり、オペアンプＡ１ｂは、オペアンプＡ１ａの出力段において、定電流源Ｉ１２及びトランジスタＴｒ５からなるソース接地増幅回路をさらに備えている。
オペアンプＡ１ｂのその他の構成については、オペアンプＡ１ａの場合と同様であるため、その説明を省略する。また、オペアンプＡ２，Ａ３の第２の具体的な構成例については、オペアンプＡ１ｂの場合と同様であるため、その説明を省略する。
オペアンプＡ１ｂは、定電流源や抵抗などのように定常電流が流れる負荷、が出力端子に接続されている場合にも、増幅動作を低オフセット電圧にて実施することができる。
（温度検出装置１の適用事例）
続いて、温度検出装置１の適用事例について説明する。図４は、温度検出装置１が搭載された負荷駆動システムＳＹＳ１の構成例を示す図である。
図４に示すように、負荷駆動システムＳＹＳ１は、車両に搭載された多相モータ等の負荷１３を駆動するシステムであって、半導体装置１０と、ハイサイドスイッチ１１と、ロウサイドスイッチ１２と、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと称す）１４と、を備える。半導体装置１０、ハイサイドスイッチ１１及びロウサイドスイッチ１２により、負荷駆動装置が構成される。なお、図４には、負荷１３も示されている。
負荷駆動システムＳＹＳ１では、半導体装置１０が、マイコン１４からの指示に基づいて、電力供給源と負荷１３との間に設けられたスイッチング素子（ハイサイドスイッチ１１及びロウサイドスイッチ１２）のオンオフを制御する。それにより、負荷１３への電力の供給が制御される。
ハイサイドスイッチ１１は、電源電圧端子（電力供給源）Ｖｃ２と負荷１３との間に設けられ、半導体装置１０からの切替信号Ｓ１によりオンオフが制御される。具体的には、ハイサイドスイッチ１１は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタと称す）Ｔｒ１１及びダイオードＤ１１により構成されている。トランジスタＴｒ１１では、ソースが負荷１３に接続され、ドレインが電源電圧端子Ｖｃ２に接続され、ゲートに半導体装置１０からの切替信号Ｓ１が印加される。ダイオードＤ１１のアノードは、トランジスタＴｒ１１のソースに接続され、ダイオードＤ１１のカソードは、トランジスタＴｒ１１のドレインに接続されている。
ロウサイドスイッチ１２は、基準電圧端子ＧＮＤと負荷１３との間に設けられ、半導体装置１０からの切替信号Ｓ２によりオンオフが制御される。具体的には、ロウサイドスイッチ１２は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、トランジスタと称す）Ｔｒ１２及びダイオードＤ１２により構成されている。トランジスタＴｒ１２では、ソースが基準電圧端子ＧＮＤに接続され、ドレインが負荷１３に接続され、ゲートに半導体装置１０からの切替信号Ｓ２が印加される。ダイオードＤ１２のアノードは、トランジスタＴｒ１２のソースに接続され、ダイオードＤ１２のカソードは、トランジスタＴｒ１２のドレインに接続されている。
半導体装置１０は、ハイサイドスイッチ１１及びロウサイドスイッチ１２のそれぞれのスイッチング動作を制御する装置である。具体的には、半導体装置１０は、ハイサイドプリドライバ１０１と、ロウサイドプリドライバ１０２と、ロジック制御回路１０３と、電源回路１０４と、ＡＤ変換器１０５と、を備える。さらに、半導体装置１０には、温度検出装置１が設けられている。
ハイサイドプリドライバ１０１は、ロジック制御回路１０３からの制御信号に基づいて、ハイサイドスイッチ１１のオンオフを切り替えるための切替信号Ｓ１を出力する。ロウサイドプリドライバ１０２は、ロジック制御回路１０３からの制御信号に基づいて、ロウサイドスイッチ１２のオンオフを切り替えるための切替信号Ｓ２を出力する。電源回路１０４は、半導体装置１０の各機能ブロックに対し、電源電圧を供給する。ロジック制御回路１０３は、マイコン１４からの指示に基づいて、ハイサイドプリドライバ１０１、ロウサイドプリドライバ１０２及び電源回路１０４を制御する。
ここで、半導体装置１０上に設けられたハイサイドプリドライバ１０１、ロウサイドプリドライバ１０２及び電源回路１０４では、異常時に大電流が流れて発熱する可能性が高い。
そこで、ハイサイドプリドライバ１０１、ロウサイドプリドライバ１０２及び電源回路１０４には、温度検出装置１の検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３に設けられたダイオードＤ１〜Ｄ３がそれぞれ設置される。そして、温度検出装置１は、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３のうち最も高い温度を検知した検温部から出力された検出電圧（電圧検出装置１００の出力）を、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する。換言すると、温度検出装置１は、電源回路１０４、ハイサイドプリドライバ１０１及びロウサイドプリドライバ１０２のうち最も高い温度に対応する検出電圧を、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
ＡＤ変換器１０５は、温度検出装置１から出力された検出電圧Ｖｏｕｔをデジタル信号に変換する。ロジック制御回路１０３は、ＡＤ変換結果をマイコン１４に送信する。マイコン１４は、ロジック制御回路１０３からのＡＤ変換結果を常時又は定期的に監視し、その結果に基づいて、半導体装置１０の各機能ブロックの制御内容をロジック制御回路１０３に指示する。
例えば、マイコン１４は、温度検出装置１の検出結果（ＡＤ変換結果）により電源回路１０４、ハイサイドプリドライバ１０１及びロウサイドプリドライバ１０２の何れかの温度が許容温度を超えたと判断した場合、半導体装置１０によるハイサイドスイッチ１１及びロウサイドスイッチ１２のスイッチング動作を停止させる。
なお、ハイサイドプリドライバ１０１、ロウサイドプリドライバ１０２及び電源回路１０４の設計では、異常時に流れる大電流を考慮して、配線を太くしたり、外部接続端子の近傍に配置したりする必要があるため、これらの機能ブロックを集約して配置することは困難である。したがって、ハイサイドプリドライバ１０１、ロウサイドプリドライバ１０２及び電源回路１０４等の発熱性の高い機能ブロックは、分散して配置される可能性が高い。
しかしながら、温度検出装置１は、発熱性の高い機能ブロックが分散して配置されている場合でも、測定対象の機能ブロックに検温素子を設置することにより、測定対象の機能ブロックの何れかが発熱したことを検出することができる。その結果、半導体装置１０によるハイサイドスイッチ１１及びロウサイドスイッチ１２のスイッチング動作を速やかに停止させることができる。
本実施の形態では、３つの検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３が設けられた場合を例に説明したが、これに限られない。２つ以上の任意の数の検温部が設けられた構成に適宜変更可能である。その場合、検温部の数に応じた数の理想ダイオードが設けられる必要がある。
また、本実施形態では、検温素子としてダイオードが用いられた場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、検温素子としてダイオードの代わりにＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタが用いられてもよい。
また、本実施の形態では、電圧検出装置１００が、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３とともに、温度検出装置１を構成する場合を例に説明したが、これに限られない。電圧検出装置１００は単体で用いられてもよいし、他の電圧検出回路とともに用いられてもよい。この電圧検出装置１００は、複数の電圧の中から最も低い値を示す電圧を広範囲に渡って精度良く検出することができる。また、小規模化、低コスト化、及び、低消費電力化を実現することができる。
さらに、本実施の形態では、温度検出装置１が、複数の検温部のうち最も高い温度を検知した検温部から出力された検出電圧を、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する場合を例に説明したが、これに限られない。温度検出装置１は、複数の検温部のうち最も低い温度を検知した検温部から出力された検出電圧を、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する構成に適宜変更可能である。以下、図５を用いて具体的に説明する。
（温度検出装置１の変形例）
図５は、温度検出装置１の変形例を温度検出装置１ａとして示すブロック図である。
温度検出装置１ａは、温度検出装置１と比較して、負の温度特性を有する検出電圧Ｖｉ１〜Ｖｉ３を生成する検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３に代えて、正の温度特性を有する検出電圧Ｖｉ４〜Ｖｉ６を生成する検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３を備える。以下、具体的に説明する。
検温部ＴＤ２１は、検温素子として、ダイオードＤ１に代えて金属抵抗Ｒ１を有する。金属抵抗Ｒ１には、定電流源Ｉ１から出力された定電流がノードＮ４を介して流れる。検温部ＴＤ２１は、金属抵抗Ｒ１の電圧降下により生じたノードＮ４の電圧を、検出電圧Ｖｉ４として出力する。
検温部ＴＤ２２は、検温素子として、ダイオードＤ２に代えて金属抵抗Ｒ２を有する。金属抵抗Ｒ２には、定電流源Ｉ２から出力された定電流がノードＮ５を介して流れる。検温部ＴＤ２２は、金属抵抗Ｒ２の電圧降下により生じたノードＮ５の電圧を、検出電圧Ｖｉ５として出力する。
検温部ＴＤ２３は、検温素子として、ダイオードＤ３に代えて金属抵抗Ｒ３を有する。金属抵抗Ｒ２には、定電流源Ｉ３から出力された定電流がノードＮ５を介して流れる。検温部ＴＤ２３は、金属抵抗Ｒ３の電圧降下により生じたノードＮ６の電圧を、検出電圧Ｖｉ６として出力する。
ここで、各金属抵抗Ｒ１〜Ｒ３の降下電圧は、正の温度特性を有することが知られている。具体的には、各金属抵抗Ｒ１〜Ｒ３の降下電圧は、温度が高くなるほど大きくなり、温度が低くなるほど小さくなる。そのため、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３は、検温素子として用いられる金属抵抗Ｒ１〜Ｒ３を測定対象の近傍又は内部に配置することにより、測定対象の温度に応じた（より詳細には、測定対象の温度に対して正の温度特性を有する）検出電圧Ｖｉ４〜Ｖｉ６を出力することができる。
オペアンプＡ１〜Ａ３のそれぞれの反転入力端子には、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３からの検出電圧Ｖｉ４〜Ｖｉ６が供給される。温度検出装置１ａのその他の構成については、温度検出装置１の場合と同様であるため、その説明を省略する。
外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔは、検出電圧Ｖｉ４〜Ｖｉ６のうち最も低い値を示す検出電圧と同じ値を示すこととなる。ここで、上記したように、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３に設けられた金属抵抗Ｒ１〜Ｒ３の降下電圧は、何れも正の温度特性を有する。つまり、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３のうち最も低い温度を検知した検温部から出力された検出電圧が最も低い値を示す。そのため、温度検出装置１ａは、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３のうち最も低い温度を検知した検温部から出力された検出電圧を、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
この温度検出装置１ａも、温度検出装置１の場合と同等程度の効果を奏することができる。即ち、温度検出装置１ａは、広い出力ダイナミックレンジを確保することができるため、精度良く広範囲の温度を検出することができる。さらに、温度検出装置１ａは、オペアンプＡ１〜Ａ３を出力電流能力の低い簡素な構成のものとすることができるため、小規模化、低コスト化、及び、低消費電力化を実現することができる。
図５の例では、検温素子として金属抵抗が用いられた場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、検温素子として金属抵抗の代わりにＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタが用いられてもよい。
＜実施の形態２＞
図６は、実施の形態２にかかる温度検出装置２の構成例を示すブロック図である。
温度検出装置２は、温度検出装置１と比較して、負の温度特性を有する検出電圧Ｖｉ１〜Ｖｉ３を生成する検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３に代えて、正の温度特性を有する検出電圧Ｖｉ４〜Ｖｉ６を生成する検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３を備える。また、温度検出装置２は、複数の検出電圧のうち最小の検出電圧を選択して出力する電圧検出装置１００に代えて、複数の検出電圧のうち最大の検出電圧を選択して出力する電圧検出装置２００を備える。以下、具体的に説明する。
検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３の詳細については、図５に既に開示されているため、その説明を省略する。
電圧検出装置２００は、電圧検出装置１００と比較して、ＮチャネルＭＯＳトランジスタを有する理想ダイオードＩＤ１１〜ＩＤ１３に代えて、ＰチャネルＭＯＳトランジスタを有する理想ダイオードＩＤ２１〜ＩＤ２３を備え、抵抗素子Ｒ１０に代えて抵抗素子Ｒ２０を備える。
理想ダイオードＩＤ２１は、オペアンプＡ１及びＰチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、単にトランジスタと称す）ＭＰ１により構成されている。オペアンプＡ１では、反転入力端子（ＩＮＮ）に、検温部ＴＤ２１からの検出電圧Ｖｉ４が入力され、非反転入力端子（ＩＮＰ）に、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔが入力され、出力端子（ＴＯ）から電圧Ｖｏ１が出力される。トランジスタＭＰ１では、ソースが電源電圧端子Ｖｃ２に接続され、ドレインが外部出力端子ＯＵＴに接続され、ゲートにオペアンプＡ１の出力電圧Ｖｏ１が印加される。
理想ダイオードＩＤ２２は、オペアンプＡ２及びＰチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、単にトランジスタと称す）ＭＰ２により構成されている。オペアンプＡ２では、反転入力端子に、検温部ＴＤ２２からの検出電圧Ｖｉ５が入力され、非反転入力端子に、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔが入力され、出力端子から電圧Ｖｏ２が出力される。トランジスタＭＰ２では、ソースが電源電圧端子Ｖｃ２に接続され、ドレインが外部出力端子ＯＵＴに接続され、ゲートにオペアンプＡ２の出力電圧Ｖｏ２が印加される。
理想ダイオードＩＤ２３は、オペアンプＡ３及びＰチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、単にトランジスタと称す）ＭＰ３により構成されている。オペアンプＡ３では、反転入力端子に、検温部ＴＤ２３からの検出電圧Ｖｉ６が入力され、非反転入力端子に、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔが入力され、出力端子から電圧Ｖｏ３が出力される。トランジスタＭＰ３では、ソースが電源電圧端子Ｖｃ２に接続され、ドレインが外部出力端子ＯＵＴに接続され、ゲートにオペアンプＡ３の出力電圧Ｖｏ３が印加される。
また、基準電圧端子ＧＮＤと外部出力端子ＯＵＴとの間には、抵抗素子Ｒ２０が設けられている。
続いて、電圧検出装置２００の動作について説明する。
まず、理想ダイオードＩＤ２１の動作について説明する。
例えば、検出電圧Ｖｉ４＜電圧Ｖｏｕｔの場合、オペアンプＡ１からＨレベルの電圧Ｖｏ１が出力されるため、トランジスタＭＰ１はオフする。つまり、オペアンプＡ１の負帰還経路は遮断される。そのため、電圧Ｖｏｕｔは、検出電圧Ｖｉ４の影響を受けることなく、それまで示していた値に維持される。換言すると、検出電圧Ｖｉ４は、外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されない。
それに対し、検出電圧Ｖｉ４≧電圧Ｖｏｕｔの場合、オペアンプＡ１からＬレベルの電圧Ｖｏ１が出力されるため、トランジスタＭＰ１はオンする。つまり、オペアンプＡ１の負帰還経路が形成される。そのため、電圧Ｖｏｕｔは、オペアンプＡ１により電圧Ｖｏ１を調整することによって、検出電圧Ｖｉ４と同じ値を示すように調整される。換言すると、検出電圧Ｖｉ４は、外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
理想ダイオードＩＤ２２の動作は、理想ダイオードＩＤ２１の動作と基本的には同じである。即ち、検出電圧Ｖｉ５＜電圧Ｖｏｕｔの場合、検出電圧Ｖｉ５は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されず、検出電圧Ｖｉ５≧電圧Ｖｏｕｔの場合、検出電圧Ｖｉ５は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
理想ダイオードＩＤ２３の動作は、理想ダイオードＩＤ２１の動作と基本的には同じである。即ち、検出電圧Ｖｉ６＜電圧Ｖｏｕｔの場合、検出電圧Ｖｉ６は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されず、検出電圧Ｖｉ６≧電圧Ｖｏｕｔの場合、検出電圧Ｖｉ６は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
したがって、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔは、検出電圧Ｖｉ４〜Ｖｉ６のうち最も高い値を示す検出電圧と同じ値を示すこととなる。ここで、上記したように、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３に設けられた金属抵抗Ｒ１〜Ｒ３の降下電圧は、何れも正の温度特性を有する。つまり、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３のうち最も高い温度を検知した検温部から出力された検出電圧が最も高い値を示す。そのため、温度検出装置２は、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３のうち最も高い温度を検知した検温部から出力された検出電圧を、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
このように、温度検出装置２には、オペアンプＡ１〜Ａ３の出力端子と外部出力端子ＯＵＴとの間をゲート及びドレインで接続するＰチャネルＭＯＳトランジスタＭＰ１〜ＭＰ３、が設けられている。ここで、ＰチャネルＭＯＳトランジスタの飽和領域におけるソース−ドレイン間電圧は、約０．２Ｖである。そのため、検出電圧Ｖｉ４〜Ｖｉ６が外部出力端子ＯＵＴに精度良く伝達される範囲の上限は、電源電圧Ｖｃ２から約０．２Ｖを減算した程度の高い値となる。つまり、温度検出装置２は、広い出力ダイナミックレンジを確保することができる。それにより、温度検出装置２は、精度良く広範囲の温度を検出することができる。
さらに、温度検出装置２では、オペアンプＡ１〜Ａ３の出力端子が、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＭＰ１〜ＭＰ３のゲート電極に接続されている。そのため、オペアンプＡ１〜Ａ３の出力端子及びトランジスタＭＰ１〜ＭＰ３を経由する電流経路は形成されない。それにより、温度検出装置２は、オペアンプＡ１〜Ａ３を出力電流能力の低い簡素な構成のものとすることができるため、小規模化、低コスト化、及び、低消費電力化を実現することができる。
本実施の形態では、３つの検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３が設けられた場合を例に説明したが、これに限られない。２つ以上の任意の数の検温部が設けられた構成に適宜変更可能である。その場合、検温部の数に応じた数のオペアンプ及びトランジスタが設けられることになる。
また、本実施形態では、検温素子として金属抵抗Ｒ１〜Ｒ３が用いられた場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、検温素子として金属抵抗の代わりにＰＴＣサーミスタが用いられてもよい。
また、本実施の形態では、電圧検出装置２００が、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３とともに、温度検出装置２を構成する場合を例に説明したが、これに限られない。電圧検出装置２００は単体で用いられてもよいし、他の電圧検出回路とともに用いられてもよい。この電圧検出装置２００は、複数の電圧の中から最も高い値を示す電圧を広範囲に渡って精度良く検出することができる。また、小規模化、低コスト化、及び、低消費電力化を実現することができる。
さらに、本実施の形態では、温度検出装置２が、複数の検温部のうち最も高い温度を検知した検温部から出力された検出電圧を、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する場合を例に説明したが、これに限られない。温度検出装置２は、複数の検温部のうち最も低い温度を検知した検温部から出力された検出電圧を、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する構成に適宜変更可能である。以下、図７を用いて具体的に説明する。
（温度検出装置２の変形例）
図７は、温度検出装置２の変形例を温度検出装置２ａとして示すブロック図である。
温度検出装置２ａは、温度検出装置２と比較して、正の温度特性を有する検出電圧Ｖｉ４〜Ｖｉ６を生成する検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３に代えて、負の温度特性を有する検出電圧Ｖｉ１〜Ｖｉ３を生成する検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３を備える。以下、具体的に説明する。
検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３の詳細については、図１に既に開示されているため、その説明を省略する。
外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔは、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３からそれぞれ出力された検出電圧Ｖｉ４〜Ｖｉ６のうち最も高い値を示す検出電圧と同じ値を示す。ここで、上記したように、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３に設けられたダイオードＤ１〜Ｄ３の降下電圧は、何れも負の温度特性を有する。つまり、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３のうち最も低い温度を検知した検温部から出力された検出電圧が最も高い値を示す。そのため、温度検出装置２ａは、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３のうち最も低い温度を検知した検温部から出力された検出電圧を、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
この温度検出装置２ａも、温度検出装置２の場合と同等程度の効果を奏することができる。即ち、温度検出装置２ａは、広い出力ダイナミックレンジを確保することができるため、精度良く広範囲の温度を検出することができる。さらに、温度検出装置２ａは、オペアンプＡ１〜Ａ３を出力電流能力の低い簡素な構成のものとすることができるため、小規模化、低コスト化、及び、低消費電力化を実現することができる。
図７の例では、検温素子としてダイオードが用いられた場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、検温素子として金属抵抗の代わりにＮＴＣサーミスタが用いられてもよい。
＜実施の形態３＞
図８は、実施の形態３にかかる温度検出装置３の構成例を示すブロック図である。
温度検出装置３は、温度検出装置１と比較して、電圧検出装置１００に代えて、電圧検出装置１００よりも理想ダイオードＩＤ１１〜ＩＤ１３の増幅率を大きくした電圧検出装置１００ａを備える。以下、具体的に説明する。
電圧検出装置１００ａは、電圧検出装置１００の構成に加えて、抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２をさらに備える。抵抗素子Ｒ１１は、外部出力端子ＯＵＴと、オペアンプＡ１〜Ａ３のそれぞれの非反転入力端子と、の間に設けられている。抵抗素子Ｒ１２は、オペアンプＡ１〜Ａ３のそれぞれの非反転入力端子と、基準電圧端子ＧＮＤと、の間に設けられている。即ち、抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２は、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔを抵抗分圧して電圧Ｖｆｂ１を生成する。この電圧Ｖｆｂ１は、オペアンプＡ１〜Ａ３のそれぞれの非反転入力端子にフィードバックされる。
電圧検出装置１００ａのその他の構成については、電圧検出装置１００の場合と同様であるため、その説明を省略する。
続いて、電圧検出装置１００ａの動作について説明する。
まず、理想ダイオードＩＤ１１の動作について説明する。
例えば、検出電圧Ｖｉ１＞電圧Ｖｆｂ１（＝Ｖｏｕｔ×Ｒ１２／（Ｒ１１＋Ｒ１２））の場合、オペアンプＡ１からＬレベルの電圧Ｖｏ１が出力されるため、トランジスタＭＮ１はオフする。つまり、オペアンプＡ１の負帰還経路は遮断される。そのため、電圧Ｖｏｕｔは、検出電圧Ｖｉ１の影響を受けることなく、それまで示していた値に維持される。換言すると、検出電圧Ｖｉ１は、外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されない。
それに対し、検出電圧Ｖｉ１≦電圧Ｖｆｂ１の場合、オペアンプＡ１からＨレベルの電圧Ｖｏ１が出力されるため、トランジスタＭＮ１はオンする。つまり、オペアンプＡ１の負帰還経路が形成される。そのため、電圧Ｖｆｂ１は、オペアンプＡ１により電圧Ｖｏ１を調整することによって、検出電圧Ｖｉ１と同じ値を示すように調整される。換言すると、電圧Ｖｏｕｔは、オペアンプＡ１により電圧Ｖｏ１を調整することによって、Ｖｉ１×（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ１２となるように調整される。つまり、検出電圧Ｖｉ１≦電圧Ｖｆｂ１の場合、検出電圧Ｖｉ１を（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ１２倍に増幅した電圧が外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
理想ダイオードＩＤ１２の動作は、理想ダイオードＩＤ１１の動作と基本的には同じである。即ち、検出電圧Ｖｉ２＞電圧Ｖｆｂ１の場合、検出電圧Ｖｉ２は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されず、検出電圧Ｖｉ２≦電圧Ｖｆｂ１の場合、検出電圧Ｖｉ２を（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ１２倍に増幅した電圧が外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
理想ダイオードＩＤ１３の動作は、理想ダイオードＩＤ１１の動作と基本的には同じである。即ち、検出電圧Ｖｉ３＞電圧Ｖｆｂ１の場合、検出電圧Ｖｉ３は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されず、検出電圧Ｖｉ３≦電圧Ｖｆｂ１の場合、検出電圧Ｖｉ３を（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ１２倍に増幅した電圧が外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
したがって、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔは、検出電圧Ｖｉ１〜Ｖｉ３のうち最も低い検出電圧を（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ１２倍に増幅した値を示すこととなる。ここで、上記したように、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３に設けられたダイオードＤ１〜Ｄ３の降下電圧は、何れも負の温度特性を有する。つまり、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３のうち最も高い温度を検知した検温部から出力された検出電圧が最も低い値を示す。そのため、温度検出装置３は、検温部ＴＤ１１〜ＴＤ１３のうち最も高い温度を検知した検温部から出力された検出電圧を、（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ１２倍に増幅したうえで、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
このように、温度検出装置３は、温度検出装置１と同等程度の効果を奏することができるだけでなく、理想ダイオードＩＤ１１〜ＩＤ１３の増幅率を大きくすることにより、温度の検出精度を向上させることができる。
なお、理想ダイオードＩＤ１１〜ＩＤ１３の増幅率は、抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値を変更することによって、任意に設定可能である。
（温度検出装置３の変形例）
図９は、温度検出装置３の変形例を温度検出装置３ａとして示すブロック図である。
温度検出装置３ａは、温度検出装置２と比較して、電圧検出装置２００よりも理想ダイオードＩＤ２１〜ＩＤ２３の増幅率を大きくした電圧検出装置２００ａを備える。以下、具体的に説明する。
電圧検出装置２００ａは、電圧検出装置２００の構成に加えて、抵抗素子Ｒ２１，Ｒ２２をさらに備える。抵抗素子Ｒ２１は、外部出力端子ＯＵＴと、オペアンプＡ１〜Ａ３のそれぞれの非反転入力端子と、の間に設けられている。抵抗素子Ｒ２２は、オペアンプＡ１〜Ａ３のそれぞれの非反転入力端子と、基準電圧端子ＧＮＤと、の間に設けられている。即ち、抵抗素子Ｒ２１，Ｒ２２は、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔを抵抗分圧して電圧Ｖｆｂ２を生成する。この電圧Ｖｆｂ２は、オペアンプＡ１〜Ａ３のそれぞれの非反転入力端子にフィードバックされる。
電圧検出装置２００ａのその他の構成については、電圧検出装置２００の場合と同様であるため、その説明を省略する。
続いて、電圧検出装置２００ａの動作について説明する。
まず、理想ダイオードＩＤ２１の動作について説明する。
例えば、検出電圧Ｖｉ４＜電圧Ｖｆｂ２（＝Ｖｏｕｔ×Ｒ２２／（Ｒ２１＋Ｒ２２））の場合、オペアンプＡ１からＨレベルの電圧Ｖｏ１が出力されるため、トランジスタＭＰ１はオフする。つまり、オペアンプＡ１の負帰還経路は遮断される。そのため、電圧Ｖｏｕｔは、検出電圧Ｖｉ４の影響を受けることなく、それまで示していた値に維持される。換言すると、検出電圧Ｖｉ４は、外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されない。
それに対し、検出電圧Ｖｉ４≧電圧Ｖｆｂ２の場合、オペアンプＡ１からＬレベルの電圧Ｖｏ１が出力されるため、トランジスタＭＰ１はオンする。つまり、オペアンプＡ１の負帰還経路が形成される。そのため、電圧Ｖｆｂ２は、オペアンプＡ１により電圧Ｖｏ１を調整することによって、検出電圧Ｖｉ４と同じ値を示すように調整される。換言すると、電圧Ｖｏｕｔは、オペアンプＡ１により電圧Ｖｏ１を調整することによって、Ｖｉ４×（Ｒ２１＋Ｒ２２）／Ｒ２２となるように調整される。つまり、検出電圧Ｖｉ４≧電圧Ｖｆｂ２の場合、検出電圧Ｖｉ４を（Ｒ２１＋Ｒ２２）／Ｒ２２倍に増幅した電圧が外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
理想ダイオードＩＤ２２の動作は、理想ダイオードＩＤ２１の動作と基本的には同じである。即ち、検出電圧Ｖｉ５＜電圧Ｖｆｂ２の場合、検出電圧Ｖｉ５は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されず、検出電圧Ｖｉ５≧電圧Ｖｆｂ２の場合、検出電圧Ｖｉ５を（Ｒ２１＋Ｒ２２）／Ｒ２２倍に増幅した電圧が外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
理想ダイオードＩＤ２２の動作は、理想ダイオードＩＤ２１の動作と基本的には同じである。即ち、検出電圧Ｖｉ５＜電圧Ｖｆｂ２の場合、検出電圧Ｖｉ５は外部出力端子ＯＵＴにまで伝達されず、検出電圧Ｖｉ５≧電圧Ｖｆｂ２の場合、検出電圧Ｖｉ５を（Ｒ２１＋Ｒ２２）／Ｒ２２倍に増幅した電圧が外部出力端子ＯＵＴにまで伝達される。
したがって、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏｕｔは、検出電圧Ｖｉ４〜Ｖｉ６のうち最も高い検出電圧を（Ｒ２１＋Ｒ２２）／Ｒ２２倍に増幅した値を示すこととなる。ここで、上記したように、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３に設けられた金属抵抗Ｒ１〜Ｒ３の降下電圧は、何れも正の温度特性を有する。つまり、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３のうち最も高い温度を検知した検温部から出力された検出電圧が最も高い値を示す。そのため、温度検出装置３ａは、検温部ＴＤ２１〜ＴＤ２３のうち最も高い温度を検知した検温部から出力された検出電圧を、（Ｒ２１＋Ｒ２２）／Ｒ２２倍に増幅したうえで、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
このように、温度検出装置３ａは、温度検出装置２と同等程度の効果を奏することができるだけでなく、理想ダイオードＩＤ２１〜ＩＤ２３の増幅率を大きくすることにより、温度の検出精度を向上させることができる。
なお、理想ダイオードＩＤ２１〜ＩＤ２３の増幅率は、抵抗素子Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値を変更することによって、任意に設定可能である。
以上のように、上記実施の形態１〜３に係る電圧検出装置には、各理想ダイオードに用いられるオペアンプの出力端子と、外部出力端子ＯＵＴと、の間をゲート及びドレインで接続するＭＯＳトランジスタ、が設けられている。それにより、上記実施の形態１〜３に係る電圧検出装置は、広い出力ダイナミックレンジを確保することができるため、複数の電圧の中から最も高い又は最も低い電圧を広範囲に渡って精度良く検出し、検出電圧Ｖｏｕｔとして出力することができる。
また、上記実施の形態１〜３に係る電圧検出装置は、各理想ダイオードに用いられるオペアンプを出力電流能力の低い簡素なものとすることができるため、小規模化、低コスト化、及び、低消費電力化を実現することができる。
さらに、上記実施の形態１〜３に係る電圧検出装置を搭載した温度検出装置についても、広い出力ダイナミックレンジを確保することができるため、精度良く広範囲の温度を検出することができる。また、各理想ダイオードに用いられるオペアンプを出力電流能力の低い簡素な構成のものとすることができるため、小規模化、低コスト化、及び、低消費電力化を実現することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、上記の実施の形態に係る半導体装置では、半導体基板、半導体層、拡散層（拡散領域）などの導電型（ｐ型もしくはｎ型）を反転させた構成としてもよい。そのため、ｎ型、及びｐ型の一方の導電型を第１の導電型とし、他方の導電型を第２の導電型とした場合、第１の導電型をｐ型、第２の導電型をｎ型とすることもできるし、反対に第１の導電型をｎ型、第２の導電型をｐ型とすることもできる。
また、上記実施の形態１〜３では、各理想ダイオードに用いられるオペアンプの出力段にＭＯＳトランジスタが設けられた場合を例に説明したが、これに限られない。これらＭＯＳトランジスタは、何れもバイポーラトランジスタに置き換えられてもよい。例えば、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（例えばＭＮ１，ＭＮ２，ＭＮ３）は、ＮＰＮバイポーラトランジスタに置き換えられてもよい。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ（例えばＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３）は、ＰＮＰバイポーラトランジスタに置き換えられてもよい。この場合、バイポーラトランジスタのベース、エミッタ及びコレクタは、それぞれＭＯＳトランジスタのゲート、ソース及びドレインの代わりに接続される。ここで、バイポーラトランジスタにはベース電流が定常的に流れるが、当該ベース電流は微量であるため、消費電力の増大への影響は小さい。また、エミッターコレクタ間電圧も約０．２Ｖ程度なので広い出力ダイナミックレンジを確保する効果も得られる。
さらに、複数のＭＯＳトランジスタの一部がバイポーラトランジスタに置き換えられてもよい。つまり、ＭＯＳトランジスタとバイポーラトランジスタとが混在してもよい。
１ 温度検出装置
１ａ 温度検出装置
２ 温度検出装置
２ａ 温度検出装置
３ 温度検出装置
３ａ 温度検出装置
１０ 半導体装置
１１ ハイサイドスイッチ
１２ ロウサイドスイッチ
１３ 負荷
１４ マイコン
１００ 電圧検出装置
１００ａ 電圧検出装置
１０１ ハイサイドプリドライバ
１０２ ロウサイドプリドライバ
１０３ ロジック制御回路
１０４ 電源回路
１０５ ＡＤ変換器
２００ 電圧検出装置
２００ａ 電圧検出装置
Ａ１〜Ａ３ オペアンプ
Ａ１ａ，Ａ１ｂ オペアンプ
Ｄ１〜Ｄ３ ダイオード
Ｄ１１，Ｄ１２ ダイオード
Ｉ１〜Ｉ３ 定電流源
Ｉ１１，Ｉ１２ 定電流源
ＩＤ１１〜ＩＤ１３ 理想ダイオード
ＩＤ２１〜ＩＤ２３ 理想ダイオード
ＩＮＰ，ＩＮＮ 入力端子
ＭＮ１〜ＭＮ３ トランジスタ
ＭＰ１〜ＭＰ３ トランジスタ
Ｎ１〜Ｎ６ ノード
Ｎ１１〜Ｎ１３ ノード
ＯＵＴ 外部出力端子
Ｒ１〜Ｒ３ 金属抵抗
Ｒ１０〜Ｒ１２ 抵抗素子
Ｒ２０〜Ｒ２２ 抵抗素子
ＳＹＳ１ 負荷駆動システム
ＴＤ１１〜ＴＤ１３ 検温部
ＴＤ２１〜ＴＤ２３ 検温部
ＴＯ 出力端子
Ｔｒ１〜Ｔｒ５ トランジスタ
Ｔｒ１１，Ｔｒ１２ トランジスタ

Claims (16)

  1. 第１検出電圧が反転入力端子に入力され、外部出力端子の電圧に対応する電圧が非反転入力端子に入力される、第１オペアンプと、
    前記外部出力端子と基準電圧端子との間に設けられ、前記第１オペアンプの出力電圧がゲートに印加された第１ＭＯＳトランジスタと、
    第２検出電圧が反転入力端子に入力され、前記外部出力端子の電圧に対応する電圧が非反転入力端子に入力される、第２オペアンプと、
    前記外部出力端子と前記基準電圧端子との間に設けられ、前記第２オペアンプの出力電圧がゲートに印加された第２ＭＯＳトランジスタと、
    を備えた、電圧検出装置。
  2. 前記第１及び前記第２オペアンプの各々は、
    定電流源と、
    前記定電流源と基準電圧端子との間に設けられ、ゲートに前記外部出力端子の電圧に対応する電圧が印加された第１差動トランジスタと、
    前記第１差動トランジスタに並列接続され、ゲートに前記第１又は前記第２検出電圧が印加された第２差動トランジスタと、
    前記第１差動トランジスタに直列接続された第１ミラートランジスタと、
    前記第２差動トランジスタに直列接続され、前記第１ミラートランジスタに流れる電流に比例した電流が流れる第２ミラートランジスタと、
    を有し、
    前記第２差動トランジスタと、前記第２ミラートランジスタと、の間のノードの電圧が出力される、
    請求項１に記載の電圧検出装置。
  3. 第１測定対象の温度に応じた前記第１検出電圧を生成する第１検温部と、
    第２測定対象の温度に応じた前記第２検出電圧を生成する第２検温部と、
    請求項１に記載の電圧検出装置と、
    を備えた、温度検出装置。
  4. 前記第１検温部は、
    前記第１測定対象の温度に対して負の温度特性を示す前記第１検出電圧、を生成する第１検温素子を有し、
    前記第２検温部は、
    前記第２測定対象の温度に対して負の温度特性を示す前記第２検出電圧、を生成する第２検温素子を有し、
    前記第１及び前記第２ＭＯＳトランジスタは、何れもＮチャネルＭＯＳトランジスタである、
    請求項３に記載の温度検出装置。
  5. 前記第１及び前記第２検温素子は、何れも、所定の電流が流れるダイオード及びＮＣＴサーミスタの何れかである、
    請求項４に記載の温度検出装置。
  6. 前記第１検温部は、
    前記第１測定対象の温度に対して正の温度特性を示す前記第１検出電圧、を生成する第１検温素子を有し、
    前記第２検温部は、
    前記第２測定対象の温度に対して正の温度特性を示す前記第２検出電圧、を生成する第２検温素子を有し、
    前記第１及び前記第２ＭＯＳトランジスタは、何れもＰチャネルＭＯＳトランジスタである、
    請求項３に記載の温度検出装置。
  7. 前記第１及び前記第２検温素子は、何れも、所定の電流が流れる金属抵抗及びＰＴＣサーミスタの何れかである、
    請求項６に記載の温度検出装置。
  8. 電力供給源と負荷との間に設けられたスイッチ素子のオンオフを切り替えるドライバと、
    前記ドライバを制御する制御回路と、
    前記ドライバ及び前記制御回路に電源電圧を供給する電源回路と、
    前記ドライバを前記第１測定対象とし、前記電源回路を前記第２測定対象とした、請求項３に記載の温度検出装置と、
    を備えた半導体装置。
  9. 電力供給源と負荷との間に設けられたスイッチ素子のオンオフを切り替えるドライバと、
    前記ドライバを制御する制御回路と、
    前記ドライバ及び前記制御回路に電源電圧を供給する電源回路と、
    温度検出装置と、
    を備え、
    前記温度検出装置は、
    前記ドライバの温度に応じた第１検出電圧を生成する第１検温部と、
    前記電源回路の温度に応じた第２検出電圧を生成する第２検温部と、
    前記第１検出電圧が反転入力端子に入力され、外部出力端子の電圧に対応する電圧が非反転入力端子に入力される、第１オペアンプと、
    前記外部出力端子と基準電圧端子との間に設けられ、前記第１オペアンプの出力電圧がゲートに印加された第１ＭＯＳトランジスタと、
    前記第２検出電圧が反転入力端子に入力され、前記外部出力端子の電圧に対応する電圧が非反転入力端子に入力される、第２オペアンプと、
    前記外部出力端子と前記基準電圧端子との間に設けられ、前記第２オペアンプの出力電圧がゲートに印加された第２ＭＯＳトランジスタと、
    を有する、半導体装置。
  10. 前記第１及び前記第２オペアンプの各々は、
    定電流源と、
    前記定電流源と基準電圧端子との間に設けられ、ゲートに前記外部出力端子の電圧に対応する電圧が印加された第１差動トランジスタと、
    前記第１差動トランジスタに並列接続され、ゲートに前記第１又は前記第２検出電圧が印加された第２差動トランジスタと、
    前記第１差動トランジスタに直列接続された第１ミラートランジスタと、
    前記第２差動トランジスタに直列接続され、前記第１ミラートランジスタに流れる電流に比例した電流が流れる第２ミラートランジスタと、
    を有し、
    前記第２差動トランジスタと、前記第２ミラートランジスタと、の間のノードの電圧が出力される、
    請求項９に記載の半導体装置。
  11. 前記第１検温部は、
    前記ドライバの温度に対して負の温度特性を示す前記第１検出電圧、を生成する第１検温素子を有し、
    前記第２検温部は、
    前記電源回路の温度に対して負の温度特性を示す前記第２検出電圧、を生成する第２検温素子を有し、
    前記第１及び前記第２ＭＯＳトランジスタは、何れもＮチャネルＭＯＳトランジスタである、
    請求項９に記載の半導体装置。
  12. 前記第１検温部は、
    前記ドライバの温度に対して正の温度特性を示す前記第１検出電圧、を生成する第１検温素子を有し、
    前記第２検温部は、
    前記電源回路の温度に対して正の温度特性を示す前記第２検出電圧、を生成する第２検温素子を有し、
    前記第１及び前記第２ＭＯＳトランジスタは、何れもＰチャネルＭＯＳトランジスタである、
    請求項９に記載の半導体装置。
  13. 電力供給源と負荷との間に設けられたスイッチ素子と、
    前記スイッチ素子のオンオフを制御する請求項９に記載の半導体装置と、
    を備えた、負荷駆動装置。
  14. 第１オペアンプを用いて、反転入力端子に入力された第１検出電圧と、非反転入力端子に入力された外部出力端子の電圧に対応する電圧と、の電位差を増幅し、
    前記第１オペアンプの増幅結果により、前記外部出力端子と基準電圧端子との間に設けられた第１ＭＯＳトランジスタのオンオフを制御し、
    第２オペアンプを用いて、反転入力端子に入力された第２検出電圧と、非反転入力端子に入力された前記外部出力端子の電圧に対応する電圧と、の電位差を増幅し、
    前記第２オペアンプの増幅結果により、前記外部出力端子と前記基準電圧端子との間に設けられた第２ＭＯＳトランジスタのオンオフを制御する、
    電圧検出方法。
  15. 前記第１及び前記第２オペアンプの各々は、
    定電流源と、
    前記定電流源と基準電圧端子との間に設けられ、ゲートに前記外部出力端子の電圧に対応する電圧が印加された第１差動トランジスタと、
    前記第１差動トランジスタに並列接続され、ゲートに前記第１又は前記第２検出電圧が印加された第２差動トランジスタと、
    前記第１差動トランジスタに直列接続された第１ミラートランジスタと、
    前記第２差動トランジスタに直列接続され、前記第１ミラートランジスタに流れる電流に比例した電流が流れる第２ミラートランジスタと、
    を有し、
    前記第２差動トランジスタと、前記第２ミラートランジスタと、の間のノードの電圧が出力される、
    請求項１４に記載の電圧検出方法。
  16. 第１検温部により、第１測定対象の温度に応じた前記第１検出電圧を生成し、
    第２検温部により、第２測定対象の温度に応じた前記第２検出電圧を生成し、
    請求項１４に記載の電圧検出方法を用いて、前記第１検出電圧及び前記第２検出電圧のうち最大値又は最小値を示す検出電圧に対応する温度を検出する、
    温度検出方法。
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