JP2020060532A

JP2020060532A - Temperature detection circuit

Info

Publication number: JP2020060532A
Application number: JP2018193731A
Authority: JP
Inventors: 瞭太吉田; Ryota Yoshida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2020-04-16

Abstract

To provide a temperature detection circuit with wide temperature detection range.SOLUTION: The temperature detection circuit comprises: a sense circuit including a diode provided on a semiconductor chip and changing its output voltage according to temperature of the diode; an AD converter circuit AD-converting the output voltage; and a switching circuit switching a current path in the sense circuit between a first path and a second path. In each of first temperature characteristics of the first path and second temperature characteristics of the second path, higher the temperature of the diode is, lower the output voltage is. In the second temperature characteristics, the output voltage is higher at each temperature than that in the first temperature characteristics. When the temperature of the diode is less than a reference value, the switching circuit sets the current path to be the first path, and sets the current path to be the second path when the temperature of the diode is equal to or greater than the reference value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書に開示の技術は、温度検出回路に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a temperature detection circuit.

特許文献１には、温度センスダイオードを備える半導体装置が開示されている。温度センスダイオードの順電圧（順方向電圧降下）は、温度が高いほど低下する。したがって、温度センスダイオードの順電圧を検出することで、半導体チップの温度を検出することができる。 Patent Document 1 discloses a semiconductor device including a temperature sense diode. The forward voltage (forward voltage drop) of the temperature sensing diode decreases as the temperature increases. Therefore, the temperature of the semiconductor chip can be detected by detecting the forward voltage of the temperature sense diode.

特開２０１７−０６９５６９号公報JP, 2017-069569, A

温度検出回路においては、温度センスダイオードの順電圧は、ＡＤ変換回路へ入力される。ＡＤ変換回路は、温度センスダイオードの順電圧をデジタル値に変換する。順電圧のデジタル値に基づいて、各種の判定が行われ、半導体装置の制御が行われる。近年では、半導体装置の信頼性の向上により、半導体装置を従来よりも広い温度範囲で使用することが可能となっている。半導体装置を広い温度範囲で使用する場合には、温度センスダイオードの順電圧の変動範囲が広くなる。他方、ＡＤ変換回路は、入力電圧範囲を有しており、入力電圧範囲外の電圧をデジタル値に変換することができない。温度センスダイオードの順電圧の変動範囲が広くなると、温度センスダイオードの順電圧がＡＤ変換回路の入力電圧範囲を外れてしまい、ＡＤ変換回路が順電圧をデジタル値に変換できない場合がある。すなわち、半導体装置を広い温度範囲で使用する場合には、ＡＤ変換回路が順電圧をデジタル値に変換できず、温度を適切に検出できない場合がある。本明細書では、従来よりも温度検出範囲が広い温度検出回路を提案する。 In the temperature detection circuit, the forward voltage of the temperature sense diode is input to the AD conversion circuit. The AD conversion circuit converts the forward voltage of the temperature sense diode into a digital value. Various determinations are made based on the digital value of the forward voltage, and the semiconductor device is controlled. In recent years, the improvement in reliability of semiconductor devices has made it possible to use semiconductor devices in a wider temperature range than ever before. When the semiconductor device is used in a wide temperature range, the forward voltage fluctuation range of the temperature sensing diode becomes wide. On the other hand, the AD conversion circuit has an input voltage range and cannot convert a voltage outside the input voltage range into a digital value. If the fluctuation range of the forward voltage of the temperature sense diode becomes wide, the forward voltage of the temperature sense diode may be out of the input voltage range of the AD conversion circuit, and the AD conversion circuit may not be able to convert the forward voltage into a digital value. That is, when the semiconductor device is used in a wide temperature range, the AD conversion circuit may not be able to convert the forward voltage into a digital value and may not be able to detect the temperature appropriately. This specification proposes a temperature detection circuit having a wider temperature detection range than the conventional one.

本明細書が開示する温度検出回路は、半導体チップに設けられたダイオードを有しているとともに前記ダイオードの温度に応じて出力電圧が変化するセンス回路と、前記出力電圧をＡＤ変換するＡＤ変換回路と、前記センス回路内の電流経路を第１経路と第２経路の間で切り換える切換回路を有している。前記第１経路における前記センス回路の前記出力電圧が、第１温度特性を有している。前記第２経路における前記センス回路の前記出力電圧が、第２温度特性を有している。前記第１温度特性と前記第２温度特性のそれぞれでは、前記ダイオードの前記温度が高いほど前記出力電圧が低下する。前記第２温度特性では、各温度において、前記第１温度特性よりも前記出力電圧が高い。前記切換回路が、前記ダイオードの前記温度が基準値未満の場合に前記電流経路を前記第１経路に設定し、前記ダイオードの前記温度が前記基準値以上の場合に前記電流経路を前記第２経路に設定する。 A temperature detection circuit disclosed in the present specification has a diode provided on a semiconductor chip, an output circuit that changes an output voltage according to the temperature of the diode, and an AD conversion circuit that AD-converts the output voltage. And a switching circuit for switching the current path in the sense circuit between the first path and the second path. The output voltage of the sense circuit in the first path has a first temperature characteristic. The output voltage of the sense circuit in the second path has a second temperature characteristic. In each of the first temperature characteristic and the second temperature characteristic, the output voltage decreases as the temperature of the diode increases. In the second temperature characteristic, the output voltage is higher than the first temperature characteristic at each temperature. The switching circuit sets the current path to the first path when the temperature of the diode is lower than a reference value, and sets the current path to the second path when the temperature of the diode is equal to or higher than the reference value. Set to.

なお、前記温度検出回路は、前記ダイオードを少なくとも１つ有していればよい。すなわち、前記温度検出回路は、前記ダイオードを１つ有していてもよいし、前記ダイオードを複数有していてもよい。 The temperature detection circuit may have at least one of the diodes. That is, the temperature detection circuit may include one diode or a plurality of diodes.

この温度検出回路では、ダイオードの温度が基準値未満の低温領域では、第１経路に電流を流す。このため、センス回路は、第１温度特性に従って電圧を出力し、その出力電圧をＡＤ変換回路がＡＤ変換する。低温領域では、第１温度特性とＡＤ変換された出力電圧から、ダイオードの温度（すなわち、半導体チップの温度）を特定することができる。第１経路に電流を流している状態において、ダイオードの温度が上昇すると、センス回路の出力電圧が低下する。ダイオードの温度が基準値以上に上昇すると、切換回路が、電流経路を第２経路に切り換える。このため、センス回路は、第２温度特性に従って電圧を出力する。第２温度特性では、各温度において、第１温度特性よりも出力電圧が高い。したがって、第１温度特性から第２温度特性に切り換わると、センス回路の出力電圧が上昇する。このため、センス回路の出力電圧が過度に低下してＡＤ変換回路の入力電圧範囲を下回ることが防止される。センス回路の第２経路に電流が流れることで出力電圧が上昇し、ＡＤ変換回路が高温領域でもＡＤ変換可能となる。高温領域では、第２温度特性とＡＤ変換された出力電圧から、ダイオードの温度を特定することができる。このように、この温度検出回路によれば、広い温度範囲で温度を検出することができる。 In this temperature detection circuit, a current flows through the first path in a low temperature region where the diode temperature is lower than the reference value. Therefore, the sense circuit outputs a voltage according to the first temperature characteristic, and the AD conversion circuit AD-converts the output voltage. In the low temperature region, the temperature of the diode (that is, the temperature of the semiconductor chip) can be specified from the first temperature characteristic and the AD-converted output voltage. When the temperature of the diode rises while the current is flowing in the first path, the output voltage of the sense circuit drops. When the temperature of the diode rises above the reference value, the switching circuit switches the current path to the second path. Therefore, the sense circuit outputs a voltage according to the second temperature characteristic. In the second temperature characteristic, the output voltage is higher than that in the first temperature characteristic at each temperature. Therefore, when the first temperature characteristic is switched to the second temperature characteristic, the output voltage of the sense circuit rises. Therefore, the output voltage of the sense circuit is prevented from being excessively lowered and falling below the input voltage range of the AD conversion circuit. The output voltage rises due to the current flowing through the second path of the sense circuit, and the AD conversion circuit can perform AD conversion even in a high temperature region. In the high temperature region, the temperature of the diode can be specified from the second temperature characteristic and the AD-converted output voltage. As described above, according to this temperature detection circuit, the temperature can be detected in a wide temperature range.

実施例１の温度検出回路の回路図。3 is a circuit diagram of the temperature detection circuit of Embodiment 1. FIG. 実施例１のセンス回路の温度特性を示すグラフ。6 is a graph showing temperature characteristics of the sense circuit of the first embodiment. 変形例の温度検出回路の回路図。The circuit diagram of the temperature detection circuit of a modification. 変形例の温度検出回路の回路図。The circuit diagram of the temperature detection circuit of a modification. 実施例２の温度検出回路の回路図。6 is a circuit diagram of a temperature detection circuit of Example 2. FIG. 実施例２のセンス回路の温度特性を示すグラフ。6 is a graph showing the temperature characteristics of the sense circuit of the second embodiment. 実施例３の温度検出回路の回路図。6 is a circuit diagram of a temperature detection circuit of Example 3. FIG. 実施例３のセンス回路の温度特性を示すグラフ。6 is a graph showing the temperature characteristics of the sense circuit of the third embodiment.

図１に示す実施例１の温度検出回路１０は、半導体チップ１２と、制御回路３０と、マイコン５０を有している。温度検出回路１０は、半導体チップ１２の温度を検出する。 The temperature detection circuit 10 of the first embodiment shown in FIG. 1 has a semiconductor chip 12, a control circuit 30, and a microcomputer 50. The temperature detection circuit 10 detects the temperature of the semiconductor chip 12.

半導体チップ１２は、パワースイッチング素子１４と、センス回路２０を有している。図示していないが、半導体チップ１２は、ＳｉＣ基板と、ＳｉＣ基板の表面に設けられた半導体層（例えば、ポリシリコン層）を有している。パワースイッチング素子１４はＳｉＣ基板内に形成されている。センス回路２０は、ＳｉＣ基板の表面に設けられた半導体層内に形成されている。 The semiconductor chip 12 has a power switching element 14 and a sense circuit 20. Although not shown, the semiconductor chip 12 has a SiC substrate and a semiconductor layer (for example, a polysilicon layer) provided on the surface of the SiC substrate. The power switching element 14 is formed in the SiC substrate. Sense circuit 20 is formed in a semiconductor layer provided on the surface of the SiC substrate.

パワースイッチング素子１４は、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）とダイオードを備えている。パワースイッチング素子１４は、ＳｉＣ基板により構成されており、広い温度範囲で動作が可能である。パワースイッチング素子１４が動作すると、半導体チップの温度が上昇する。 The power switching element 14 includes a MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) and a diode. The power switching element 14 is composed of a SiC substrate and can operate in a wide temperature range. When the power switching element 14 operates, the temperature of the semiconductor chip rises.

センス回路２０は、ダイオード２２、スイッチ２４、ダイオード２６、高電位配線２８、及び、低電位配線２９を有している。ダイオード２２、２６は、ｐｎダイオードである。ダイオード２２のアノードは、高電位配線２８に接続されている。ダイオード２２のカソードは、スイッチ２４の共通端子に接続されている。スイッチ２４の一方の切り換え端子は、低電位配線２９に直接接続されている。スイッチ２４の他方の切り換え端子は、ダイオード２６のアノードに接続されている。ダイオード２６のカソードは、低電位配線２９に接続されている。スイッチ２４によって、センス回路２０内の電流経路を、第１経路２０ａ（ダイオード２２とスイッチ２４を通過し、ダイオード２６を通過しない経路）と第２経路２０ｂ（ダイオード２２とスイッチ２４とダイオード２６を通過する経路）の間で切り換えることができる。 The sense circuit 20 has a diode 22, a switch 24, a diode 26, a high potential wiring 28, and a low potential wiring 29. The diodes 22 and 26 are pn diodes. The anode of the diode 22 is connected to the high potential wiring 28. The cathode of the diode 22 is connected to the common terminal of the switch 24. One of the switching terminals of the switch 24 is directly connected to the low potential wiring 29. The other switching terminal of the switch 24 is connected to the anode of the diode 26. The cathode of the diode 26 is connected to the low potential wiring 29. The switch 24 allows a current path in the sense circuit 20 to pass through a first path 20a (a path that passes the diode 22 and the switch 24 but not a diode 26) and a second path 20b (the diode 22 and the switch 24 and the diode 26). Can be switched between).

制御回路３０は、切換回路３２、定電流回路３４、及び、ＡＤ変換回路３６を有している。 The control circuit 30 has a switching circuit 32, a constant current circuit 34, and an AD conversion circuit 36.

定電流回路３４は、高電位配線２８と低電位配線２９に接続されている。定電流回路３４は、高電位配線２８から低電位配線２９に向かって、センス回路２０に定電流を流す。センス回路２０に定電流が流れることで、センス回路２０で電圧降下が生じる。その結果、高電位配線２８と低電位配線２９の間に、出力電圧Ｖｏｕｔが生じる。 The constant current circuit 34 is connected to the high potential wiring 28 and the low potential wiring 29. The constant current circuit 34 supplies a constant current to the sense circuit 20 from the high potential wiring 28 toward the low potential wiring 29. The constant current flowing through the sense circuit 20 causes a voltage drop in the sense circuit 20. As a result, the output voltage Vout is generated between the high potential wiring 28 and the low potential wiring 29.

切換回路３２は、高電位配線２８と低電位配線２９に接続されている。切換回路３２は、高電位配線２８と低電位配線２９の間の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、スイッチ２４に信号Ｖｓｗを送信し、スイッチ２４を切り換える。すなわち、切換回路３２は、出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、センス回路２０の電流経路を、第１経路２０ａと第２経路２０ｂの間で切り換える。また、切換回路３２は、信号ＶｓｗをＡＤ変換回路３６にも送信する。ＡＤ変換回路３６で受信される信号Ｖｓｗは、第１経路２０ａに電流が流れているか、第２経路２０ｂに電流が流れているかを示す。 The switching circuit 32 is connected to the high potential wiring 28 and the low potential wiring 29. The switching circuit 32 switches the switch 24 by transmitting the signal Vsw to the switch 24 based on the output voltage Vout between the high potential wiring 28 and the low potential wiring 29. That is, the switching circuit 32 switches the current path of the sense circuit 20 between the first path 20a and the second path 20b based on the output voltage Vout. The switching circuit 32 also transmits the signal Vsw to the AD conversion circuit 36. The signal Vsw received by the AD conversion circuit 36 indicates whether a current is flowing through the first path 20a or a second path 20b.

ＡＤ変換回路３６は、高電位配線２８と低電位配線２９に接続されている。ＡＤ変換回路３６には、センス回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが入力される。ＡＤ変換回路３６は、出力電圧Ｖｏｕｔをデジタル値に変換し、変換したデジタル値をマイコン５０に送信する。また、ＡＤ変換回路３６は、切換回路３２から入力される信号Ｖｓｗも、マイコン５０へ送信する。ＡＤ変換回路３６は、図示しないフォトカプラ等を介して、出力電圧Ｖｏｕｔと信号Ｖｓｗをマイコン５０に送信する。 The AD conversion circuit 36 is connected to the high potential wiring 28 and the low potential wiring 29. The output voltage Vout of the sense circuit 20 is input to the AD conversion circuit 36. The AD conversion circuit 36 converts the output voltage Vout into a digital value and transmits the converted digital value to the microcomputer 50. Further, the AD conversion circuit 36 also transmits the signal Vsw input from the switching circuit 32 to the microcomputer 50. The AD conversion circuit 36 transmits the output voltage Vout and the signal Vsw to the microcomputer 50 via a photo coupler or the like (not shown).

図２は、センス回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔと、半導体チップ１２の温度Ｔ（すなわち、ダイオード２２、２６の温度）との関係を示している。図２のグラフＡは、電流が第１経路２０ａに流れているときの温度特性を示しており、図２のグラフＢは、電流が第２経路２０ｂに流れているときの温度特性を示している。図１に示すように、第１経路２０ａは１つのダイオード２２を通過し、第２経路２０ｂは２つのダイオード２２、２６を通過する。ダイオード２２、２６の温度特性により、グラフＡ、Ｂに示すように、第１経路２０ａと第２経路２０ｂのいずれに電流が流れている場合であっても、温度Ｔが上昇するほど出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。また、第２経路２０ｂでは第１経路２０ａよりもダイオードの直列数が多いので、グラフＢでは、各温度においてグラフＡよりも出力電圧Ｖｏｕｔが高い。 FIG. 2 shows the relationship between the output voltage Vout of the sense circuit 20 and the temperature T of the semiconductor chip 12 (that is, the temperatures of the diodes 22 and 26). Graph A in FIG. 2 shows the temperature characteristics when the current is flowing in the first path 20a, and graph B in FIG. 2 shows the temperature characteristics when the current is flowing in the second path 20b. There is. As shown in FIG. 1, the first path 20a passes through one diode 22, and the second path 20b passes through the two diodes 22 and 26. Due to the temperature characteristics of the diodes 22 and 26, as shown in graphs A and B, the output voltage Vout increases as the temperature T increases, regardless of whether the current is flowing through the first path 20a or the second path 20b. Is reduced. Further, since the number of diodes in series in the second path 20b is larger than that in the first path 20a, the output voltage Vout in graph B is higher than that in graph A at each temperature.

図２の入力電圧範囲Ｖｗは、ＡＤ変換回路３６でＡＤ変換可能な電圧の範囲を示している。入力電圧範囲Ｖｗは、上限値Ｖｍａｘと下限値Ｖｍｉｎにより規定されている。ＡＤ変換回路３６は、入力電圧範囲Ｖｗ内の電圧をＡＤ変換することが可能であり、入力電圧範囲Ｖｗ外の電圧をＡＤ変換することはできない。図２のグラフＡでは、温度Ｔが温度Ｔ１であるときに出力電圧Ｖｏｕｔが上限値Ｖｍａｘとなり、温度Ｔが温度Ｔ３であるときに出力電圧Ｖｏｕｔが下限値Ｖｍｉｎとなる。温度Ｔ３は温度Ｔ１よりも高い。グラフＡの場合（すなわち、第１経路２０ａに電流が流れている場合）には、温度Ｔ１と温度Ｔ３の間の温度範囲において、ＡＤ変換回路３６は出力電圧ＶｏｕｔをＡＤ変換することができる。図２のグラフＢでは、温度Ｔが温度Ｔ２であるときに出力電圧Ｖｏｕｔが上限値Ｖｍａｘとなり、温度Ｔが温度Ｔ４であるときに出力電圧Ｖｏｕｔが下限値Ｖｍｉｎとなる。温度Ｔ２は温度Ｔ１よりも高く、温度Ｔ３よりも低い。温度Ｔ４は、温度Ｔ３よりも高い。グラフＢの場合（すなわち、第２経路２０ｂに電流が流れている場合）には、温度Ｔ２と温度Ｔ４の間の温度範囲において、ＡＤ変換回路３６は出力電圧ＶｏｕｔをＡＤ変換することができる。このように、センス回路２０は、第１経路２０ａに電流が流れている状態（グラフＡ）では低温領域で入力電圧範囲Ｖｗ内の出力電圧Ｖｏｕｔを出力可能であり、第２経路２０ｂに電流が流れている状態（グラフＢ）では高温領域で入力電圧範囲Ｖｗ内の出力電圧Ｖｏｕｔを出力可能である。 The input voltage range Vw in FIG. 2 indicates the range of voltages that can be AD converted by the AD conversion circuit 36. The input voltage range Vw is defined by the upper limit value Vmax and the lower limit value Vmin. The AD conversion circuit 36 can AD-convert the voltage within the input voltage range Vw, and cannot AD-convert the voltage outside the input voltage range Vw. In the graph A of FIG. 2, the output voltage Vout has the upper limit value Vmax when the temperature T is the temperature T1, and the output voltage Vout has the lower limit value Vmin when the temperature T is the temperature T3. The temperature T3 is higher than the temperature T1. In the case of the graph A (that is, when the current flows through the first path 20a), the AD conversion circuit 36 can AD-convert the output voltage Vout in the temperature range between the temperature T1 and the temperature T3. In the graph B of FIG. 2, the output voltage Vout has the upper limit value Vmax when the temperature T is the temperature T2, and the output voltage Vout has the lower limit value Vmin when the temperature T is the temperature T4. The temperature T2 is higher than the temperature T1 and lower than the temperature T3. The temperature T4 is higher than the temperature T3. In the case of the graph B (that is, when the current flows through the second path 20b), the AD conversion circuit 36 can AD-convert the output voltage Vout in the temperature range between the temperature T2 and the temperature T4. As described above, the sense circuit 20 can output the output voltage Vout within the input voltage range Vw in the low temperature region in the state where the current flows through the first path 20a (graph A), and the current flows through the second path 20b. In the flowing state (graph B), the output voltage Vout within the input voltage range Vw can be output in the high temperature region.

マイコン５０は、図２に示す温度特性のグラフＡ、Ｂを記憶している。マイコン５０は、ＡＤ変換回路３６から受信した信号Ｖｓｗに基づいて、センス回路２０の電流経路が第１経路２０ａであるか第２経路２０ｂであるかを判定し、電流経路に対応する温度特性のグラフを選択する。すなわち、第１経路２０ａに電流が流れている場合はグラフＡを選択し、第２経路２０ｂに電流が流れている場合はグラフＢを選択する。マイコン５０は、選択したグラフと、ＡＤ変換回路３６から受信した出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、半導体チップ１２の温度Ｔを特定する。マイコン５０は、特定された半導体チップ１２の温度Ｔに基づいて、パワースイッチング素子１４を制御する。例えば、マイコン５０は、半導体チップ１２の温度Ｔが過度に高い場合には、パワースイッチング素子１４の動作を停止させる。 The microcomputer 50 stores temperature characteristic graphs A and B shown in FIG. The microcomputer 50 determines whether the current path of the sense circuit 20 is the first path 20a or the second path 20b based on the signal Vsw received from the AD conversion circuit 36, and determines the temperature characteristic corresponding to the current path. Select a graph. That is, graph A is selected when current is flowing in the first path 20a, and graph B is selected when current is flowing in the second path 20b. The microcomputer 50 specifies the temperature T of the semiconductor chip 12 based on the selected graph and the output voltage Vout received from the AD conversion circuit 36. The microcomputer 50 controls the power switching element 14 based on the specified temperature T of the semiconductor chip 12. For example, the microcomputer 50 stops the operation of the power switching element 14 when the temperature T of the semiconductor chip 12 is excessively high.

切換回路３２によるスイッチ２４の切換動作について説明する。図２の基準温度Ｔｔｈは、切換回路３２が第１経路２０ａと第２経路２０ｂとを切り換える温度を示している。基準温度Ｔｔｈは、温度Ｔ２と温度Ｔ３の間の温度に設定されている。したがって、基準温度Ｔｔｈでは、グラフＡとグラフＢのいずれでも、入力電圧範囲Ｖｗ内の出力電圧Ｖｏｕｔを出力することができる。基準温度Ｔｔｈでは、グラフＡでは出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖ１となり、グラフＢでは出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖ１よりも高い電圧Ｖ２となる。切換回路３２は、出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、温度Ｔが基準温度Ｔｔｈ未満であるか否かを判定し、スイッチ２４を制御する。 The switching operation of the switch 24 by the switching circuit 32 will be described. The reference temperature Tth in FIG. 2 indicates the temperature at which the switching circuit 32 switches between the first path 20a and the second path 20b. The reference temperature Tth is set to a temperature between the temperatures T2 and T3. Therefore, at the reference temperature Tth, both the graph A and the graph B can output the output voltage Vout within the input voltage range Vw. At the reference temperature Tth, the output voltage Vout becomes the voltage V1 in the graph A, and the output voltage Vout becomes the voltage V2 higher than the voltage V1 in the graph B. The switching circuit 32 determines whether the temperature T is lower than the reference temperature Tth based on the output voltage Vout, and controls the switch 24.

半導体チップ１２の動作開始時には、切換回路３２は、電流経路を第１経路２０ａに設定し、センス回路２０の温度特性をグラフＡに設定する。切換回路３２は、第１経路２０ａに電流が流れている状態において、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖ１以上である間は、電流経路を第１経路２０ａに維持する。したがって、低温領域（温度Ｔ１と基準温度Ｔｔｈの間の温度範囲）では、グラフＡに従って入力電圧範囲Ｖｗ内の出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。このため、ＡＤ変換回路３６は、出力電圧ＶｏｕｔをＡＤ変換することができる。マイコン５０は、出力電圧Ｖｏｕｔと、信号Ｖｓｗ（第１経路２０ａに電流が流れていることを示す信号）と、記憶しているグラフＡに基づいて、半導体チップ１２の温度Ｔを特定する。 At the start of operation of the semiconductor chip 12, the switching circuit 32 sets the current path to the first path 20a and sets the temperature characteristic of the sense circuit 20 to the graph A. The switching circuit 32 maintains the current path on the first path 20a while the output voltage Vout is equal to or higher than the voltage V1 while the current is flowing on the first path 20a. Therefore, in the low temperature region (the temperature range between the temperature T1 and the reference temperature Tth), the output voltage Vout within the input voltage range Vw is output according to the graph A. Therefore, the AD conversion circuit 36 can AD-convert the output voltage Vout. The microcomputer 50 specifies the temperature T of the semiconductor chip 12 based on the output voltage Vout, the signal Vsw (a signal indicating that a current is flowing in the first path 20a), and the stored graph A.

第１経路２０ａに電流が流れている状態において、温度Ｔが上昇して基準温度Ｔｔｈを上回ると、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖ１を下回る。切換回路３２は、第１経路２０ａに電流が流れている状態では、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖ１を下回ったときに、スイッチ２４をスイッチさせて電流経路を第１経路２０ａから第２経路２０ｂに切り換える。 When the temperature T rises and exceeds the reference temperature Tth in the state where the current flows through the first path 20a, the output voltage Vout falls below the voltage V1. The switching circuit 32 switches the switch 24 to switch the current path from the first path 20a to the second path 20b when the output voltage Vout falls below the voltage V1 in a state where the current is flowing through the first path 20a. .

切換回路３２は、第２経路２０ｂに電流が流れている状態において、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖ２未満である間は、電流経路を第２経路２０ｂに維持する。したがって、高温領域（基準温度Ｔｔｈと温度Ｔ４の間の温度範囲）では、グラフＢに従って入力電圧範囲Ｖｗ内の出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。このため、ＡＤ変換回路３６は、出力電圧ＶｏｕｔをＡＤ変換することができる。マイコン５０は、出力電圧Ｖｏｕｔと、信号Ｖｓｗ（第２経路２０ｂに電流が流れていることを示す信号）と、記憶しているグラフＢに基づいて、半導体チップ１２の温度Ｔを特定する。 The switching circuit 32 maintains the current path on the second path 20b while the output voltage Vout is less than the voltage V2 in the state where the current is flowing on the second path 20b. Therefore, in the high temperature region (the temperature range between the reference temperature Tth and the temperature T4), the output voltage Vout within the input voltage range Vw is output according to the graph B. Therefore, the AD conversion circuit 36 can AD-convert the output voltage Vout. The microcomputer 50 specifies the temperature T of the semiconductor chip 12 based on the output voltage Vout, the signal Vsw (a signal indicating that a current is flowing in the second path 20b), and the stored graph B.

第２経路２０ｂに電流が流れている状態において、温度Ｔが低下して基準温度Ｔｔｈを下回ると、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖ２を上回る。切換回路３２は、第２経路２０ｂに電流が流れている状態では、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖ２を上回ったときに、スイッチ２４をスイッチさせて電流経路を第２経路２０ｂから第１経路２０ａに切り換える。このため、上述した低温領域での温度Ｔの検出が行われる。 When the temperature T decreases and falls below the reference temperature Tth in the state where the current flows through the second path 20b, the output voltage Vout exceeds the voltage V2. When the output voltage Vout exceeds the voltage V2, the switching circuit 32 switches the current path from the second path 20b to the first path 20a when the output voltage Vout exceeds the voltage V2 while the current is flowing in the second path 20b. . Therefore, the temperature T is detected in the low temperature region described above.

以上に説明したように、実施例１の温度検出回路１０は、温度Ｔに応じて電流経路を切り換えることで、センス回路２０の温度特性を変化させる。このため、高温領域と低温領域のいずれでも、ＡＤ変換回路３６の入力電圧範囲Ｖｗ内の出力電圧Ｖｏｕｔを出力することができる。このため、温度検出回路１０は、温度Ｔ１から温度Ｔ４までの広い温度範囲で、温度Ｔを検出することができる。また、温度領域毎にＡＤ変換回路を設けることなく、１つのＡＤ変換回路３６によって低温領域と高温領域でＡＤ変換を行うことができるので、温度検出回路１０を小型化することができる。 As described above, the temperature detection circuit 10 according to the first exemplary embodiment changes the temperature characteristic of the sense circuit 20 by switching the current path according to the temperature T. Therefore, the output voltage Vout within the input voltage range Vw of the AD conversion circuit 36 can be output in both the high temperature region and the low temperature region. Therefore, the temperature detection circuit 10 can detect the temperature T in a wide temperature range from the temperature T1 to the temperature T4. Further, since the AD conversion circuit 36 can perform the AD conversion in the low temperature region and the high temperature region without providing the AD conversion circuit for each temperature region, the temperature detection circuit 10 can be downsized.

なお、実施例１は、第１経路２０ａと第２経路２０ｂの間でダイオードの直列数を変更することで、センス回路２０の温度特性を変化させるものである。実施例１の変形例として、図３、図４の構成を採用してもよい。図３の構成では、１つのダイオード１２０を通過する第１経路２０ａと、２つのダイオード１２２、１２４を通過する第２経路２０ｂが、スイッチ２４によって切り換えられる。図４の構成では、スイッチ２４がオンすると、１つのダイオード２２０とスイッチ２４を通過する第１経路２０ａに電流が流れる。スイッチ２４がオフすると、２つのダイオード２２０、２２２を通過する第２経路２０ｂに電流が流れる。図３、４の構成でも、図１と略同じ効果を得ることができる。 The first embodiment changes the temperature characteristic of the sense circuit 20 by changing the number of diodes in series between the first path 20a and the second path 20b. As a modification of the first embodiment, the configurations of FIGS. 3 and 4 may be adopted. In the configuration of FIG. 3, the switch 24 switches the first path 20 a passing through one diode 120 and the second path 20 b passing through the two diodes 122 and 124. In the configuration of FIG. 4, when the switch 24 is turned on, a current flows through the first path 20 a passing through one diode 220 and the switch 24. When the switch 24 is turned off, a current flows through the second path 20b passing through the two diodes 220 and 222. With the configurations shown in FIGS. 3 and 4, substantially the same effect as that of FIG. 1 can be obtained.

図５は、実施例２の温度検出回路を示している。実施例２では、センス回路２０の構成が実施例１とは異なり、その他の構成は実施例１と等しい。実施例２では、センス回路２０が、ダイオード３２０、スイッチ２４、及び、抵抗３３１、３３２、３３３を有している。抵抗３３１、３３２、３３３は、互いに略等しい電気抵抗を有している。スイッチ２４によって、第１経路２０ａと第２経路２０ｂが切り換えられる。第１経路２０ａでは、電流が、ダイオード３２０と抵抗３３１を通過する。第２経路２０ｂでは、電流が、ダイオード３２０と抵抗３３２、３３３を通過する。 FIG. 5 shows a temperature detection circuit according to the second embodiment. In the second embodiment, the configuration of the sense circuit 20 is different from that of the first embodiment, and the other configurations are the same as those of the first embodiment. In the second embodiment, the sense circuit 20 includes the diode 320, the switch 24, and the resistors 331, 332, and 333. The resistors 331, 332, 333 have electric resistances that are substantially equal to each other. The switch 24 switches between the first path 20a and the second path 20b. In the first path 20a, the current passes through the diode 320 and the resistor 331. In the second path 20b, the current passes through the diode 320 and the resistors 332 and 333.

図６は、実施例２の出力電圧Ｖｏｕｔの温度特性を示している。グラフＡは第１経路２０ａに電流が流れているときの温度特性であり、グラフＢは第２経路２０ｂに電流が流れているときの温度特性である。温度Ｔが高いほどダイオード３２０の順電圧が低下するので、グラフＡ、Ｂのいずれでも温度Ｔが高いほど出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。また、第２経路２０ｂでは第１経路２０ａよりもダイオード３２０に接続されている抵抗の直列数が多いので、第２経路２０ｂの電気抵抗は第１経路２０ａの電気抵抗よりも高い。したがって、グラフＢでは、各温度においてグラフＡよりも出力電圧Ｖｏｕｔが高い。実施例２でも、切換回路３２は、基準温度Ｔｔｈ（すなわち、電圧Ｖ１、Ｖ２）を基準として、第１経路２０ａと第２経路２０ｂを切り換える。すなわち、低温領域ではグラフＡに従って入力電圧範囲Ｖｗ内の出力電圧Ｖｏｕｔが出力され、高温領域ではグラフＢに従って入力電圧範囲Ｖｗ内の出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。したがって、実施例２でも、実施例１と同様に、低温領域と高温領域のいずれでも、ＡＤ変換回路３６が出力電圧ＶｏｕｔをＡＤ変換することができる。 FIG. 6 shows the temperature characteristics of the output voltage Vout of the second embodiment. Graph A shows temperature characteristics when current flows through the first path 20a, and graph B shows temperature characteristics when current flows through the second path 20b. Since the forward voltage of the diode 320 decreases as the temperature T increases, the output voltage Vout decreases in both graphs A and B as the temperature T increases. Further, since the second path 20b has a larger number of resistors connected in series to the diode 320 than the first path 20a, the electric resistance of the second path 20b is higher than that of the first path 20a. Therefore, in the graph B, the output voltage Vout is higher than that in the graph A at each temperature. Also in the second embodiment, the switching circuit 32 switches between the first path 20a and the second path 20b based on the reference temperature Tth (that is, the voltages V1 and V2). That is, the output voltage Vout within the input voltage range Vw is output according to the graph A in the low temperature region, and the output voltage Vout within the input voltage range Vw is output according to the graph B in the high temperature region. Therefore, also in the second embodiment, as in the first embodiment, the AD conversion circuit 36 can AD-convert the output voltage Vout in both the low temperature region and the high temperature region.

図７は、実施例３の温度検出回路を示している。実施例３では、センス回路２０の構成が実施例１とは異なり、その他の構成は実施例１と等しい。実施例３では、センス回路２０が、スイッチ２４、及び、ダイオード４２０、４２２を有している。スイッチ２４によって、第１経路２０ａと第２経路２０ｂが切り換えられる。第１経路２０ａでは、電流が、スイッチ２４とダイオード４２０を通過する。第２経路２０ｂでは、電流が、スイッチ２４とダイオード４２２を通過する。第１経路２０ａでは、ダイオード４２０の順電圧がそのまま出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。第２経路２０ｂでは、ダイオード４２２の順電圧がそのまま出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。ダイオード４２０の順電圧とダイオード４２２の順電圧は、互いに異なる温度特性を有している。 FIG. 7 shows a temperature detection circuit of the third embodiment. In the third embodiment, the configuration of the sense circuit 20 is different from that of the first embodiment, and the other configurations are the same as those of the first embodiment. In the third embodiment, the sense circuit 20 includes the switch 24 and the diodes 420 and 422. The switch 24 switches between the first path 20a and the second path 20b. In the first path 20a, the current passes through the switch 24 and the diode 420. In the second path 20b, the current passes through the switch 24 and the diode 422. In the first path 20a, the forward voltage of the diode 420 is directly output as the output voltage Vout. In the second path 20b, the forward voltage of the diode 422 is directly output as the output voltage Vout. The forward voltage of the diode 420 and the forward voltage of the diode 422 have different temperature characteristics.

図８は、実施例３のセンス回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔの温度特性を示している。グラフＡは第１経路２０ａに電流が流れているときの温度特性であり、グラフＢは第２経路２０ｂに電流が流れているときの温度特性である。グラフＡは、ダイオード４２０の順電圧の温度特性と等しく、グラフＢは、ダイオード４２２の順電圧の温度特性と等しい。グラフＡ、Ｂのいずれでも、温度Ｔが高いほど出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。また、グラフＢでは、各温度においてグラフＡよりも出力電圧Ｖｏｕｔが高い。これは、ダイオード４２２の順電圧がダイオード４２０の順電圧よりも高いためである。実施例３でも、切換回路３２は、基準温度Ｔｔｈ（すなわち、電圧Ｖ１、Ｖ２）を基準として、第１経路２０ａと第２経路２０ｂを切り換える。すなわち、低温領域ではグラフＡに従って入力電圧範囲Ｖｗ内の出力電圧Ｖｏｕｔが出力され、高温領域ではグラフＢに従って入力電圧範囲Ｖｗ内の出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。したがって、実施例３でも、実施例１と同様に、低温領域と高温領域のいずれでも、ＡＤ変換回路３６が出力電圧ＶｏｕｔをＡＤ変換することができる。 FIG. 8 shows the temperature characteristic of the output voltage Vout of the sense circuit 20 of the third embodiment. Graph A shows temperature characteristics when current flows through the first path 20a, and graph B shows temperature characteristics when current flows through the second path 20b. The graph A is equal to the forward voltage temperature characteristic of the diode 420, and the graph B is equal to the forward voltage temperature characteristic of the diode 422. In both graphs A and B, the higher the temperature T, the lower the output voltage Vout. Further, in the graph B, the output voltage Vout is higher than that in the graph A at each temperature. This is because the forward voltage of the diode 422 is higher than the forward voltage of the diode 420. Also in the third embodiment, the switching circuit 32 switches between the first path 20a and the second path 20b based on the reference temperature Tth (that is, the voltages V1 and V2). That is, the output voltage Vout within the input voltage range Vw is output according to the graph A in the low temperature region, and the output voltage Vout within the input voltage range Vw is output according to the graph B in the high temperature region. Therefore, also in the third embodiment, as in the first embodiment, the AD conversion circuit 36 can AD-convert the output voltage Vout in both the low temperature region and the high temperature region.

以上に説明したように、実施例１〜３のいずれでも、低温領域と高温領域でセンス回路２０の温度特性を変化させることで、広い温度範囲で温度Ｔを測定することができる。また、１つのＡＤ変換回路３６によって、低温領域と高温領域の出力電圧ＶｏｕｔをＡＤ変換することができるので、温度検出回路を小型化することができる。 As described above, in any of Examples 1 to 3, the temperature T can be measured in a wide temperature range by changing the temperature characteristics of the sense circuit 20 in the low temperature region and the high temperature region. Further, since the output voltage Vout in the low temperature region and the high temperature region can be AD-converted by one AD conversion circuit 36, the temperature detection circuit can be downsized.

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。 Although the embodiments have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technique illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of purposes at the same time, and achieving the one purpose among them has technical utility.

１０：温度検出回路
１２：半導体チップ
１４：パワースイッチング素子
２０：センス回路
２０ａ：第１経路
２０ｂ：第２経路
２２：ダイオード
２４：スイッチ
２６：ダイオード
２８：高電位配線
２９：低電位配線
３０：制御回路
３２：切換回路
３４：定電流回路
３６：ＡＤ変換回路
５０：マイコン 10: temperature detection circuit 12: semiconductor chip 14: power switching element 20: sense circuit 20a: first path 20b: second path 22: diode 24: switch 26: diode 28: high-potential wiring 29: low-potential wiring 30: control Circuit 32: Switching circuit 34: Constant current circuit 36: AD conversion circuit 50: Microcomputer

Claims

A temperature detection circuit,
A sense circuit having a diode provided on a semiconductor chip and having an output voltage that changes according to the temperature of the diode,
An AD conversion circuit for AD converting the output voltage;
A switching circuit for switching a current path in the sense circuit between a first path and a second path;
Has
The output voltage of the sense circuit in the first path has a first temperature characteristic,
The output voltage of the sense circuit in the second path has a second temperature characteristic,
In each of the first temperature characteristic and the second temperature characteristic, the higher the temperature of the diode, the lower the output voltage,
In the second temperature characteristic, at each temperature, the output voltage is higher than in the first temperature characteristic,
The switching circuit sets the current path to the first path when the temperature of the diode is lower than a reference value, and sets the current path to the second path when the temperature of the diode is equal to or higher than the reference value. Set to,
Temperature detection circuit.