JP3042256B2 - パワートランジスタ温度保護回路装置 - Google Patents
パワートランジスタ温度保護回路装置Info
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- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0826—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in bipolar transistor switches
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Description
領域が二重拡散プロセスで形成されたシリコンパワート
ランジスタの温度を短時間に検出するパワートランジス
タ温度保護回路装置に関するものである。
装置は、電力制御分野で使用されるパワートランジスタ
の重要な保護機能として様々な形で組み入れられてい
る。
パワートランジスタ温度保護回路装置の一例について説
明する。
回路装置の基本構成の一例を示すものである。図4にお
いて、1はベース領域とエミッタ領域が二重拡散プロセ
スで形成されたシリコンパワートランジスタチップであ
り、6はコレクタ端に接続した銅ヒートシンク、7はパ
ワートランジスタのベース端、8はパワートランジスタ
のエミッタ端である。
1とは別体のシリコンチップで形成されたIC集積回路
であり、14は電圧源、18は定電流源、20は温度検
出出力トランジスタ、21は出力端のプルアップ抵抗、
25は電源端、26は出力端、24はグランド端、2
7、28はそれぞれ検出温度設定用の抵抗、29は温度
検出トランジスタ、で構成されている。
スタ温度保護回路装置を使用した混成集積回路装置の実
装形態の一例を示すもので、図4と同一の符号は同じも
のを示している。6は銅材で形成されたコレクタ端、3
0は混成集積回路実装基板、31は集積回路を配線する
ボンディングワイヤーである。
タ温度保護回路装置について、以下その構成について説
明する。
成されたシリコンパワートランジスタ1は、電力制御分
野の電力制御部分に使用される。この時発生するコレク
タ損失は発熱として、シリコンパワートランジスタ1か
ら銅材で形成されたコレクタ端6を伝達して放熱する。
この発熱は、混成集積回路実装基板30を介して別体の
シリコン片で形成されたIC集積回路12に伝わり、温
度検出トランジスタ29が所定の温度に到達すると、温
度検出出力端26がオフ状態からオン状態(L→H)と
なるような構成になっている。一般にシリコンパワート
ランジスタ1で許容されるコレクタ損失は、ある有限の
値を持っており、その許容限度を越えて発熱すると熱破
壊にいたる。
を二重拡散プロセスで形成したトランジスタの断面図で
ある。図6において、32はエミッタ領域、33はベー
ス領域、34はコレクタ高比抵抗領域、35はコレクタ
高不純物濃度領域、36はコレクタ裏面部である。図6
で示されるようにベース領域とエミッタ領域を二重拡散
プロセスで形成するバイポーラトランジスタでは、個別
素子を電気的に完全分離するための拡散工程がない。特
にコレクタ電極は共通電極として配置するため、複数の
能動素子あるいは受動素子を組み合わせた機能回路を形
成することは不可能で、パワートランジスタチップ上で
の温度保護回路の形成は不可能である。
装置は、パワートランジスタチップとは別体の基板上に
形成するのが一般的である。
うな従来のパワートランジスタ温度保護回路装置の構成
では、温度検出トランジスタ29が別体のシリコン片で
形成されたIC集積回路12上に形成されているため、
熱伝達の遅延時間と、シリコンパワートランジスタ1間
の熱抵抗により、温度勾配が発生する。そのため、極め
て短い時間(数十ミリセカンド〜数百ミリセカンド)に
シリコンチップ1の急激な発熱温度を検出することは不
可能であるという問題点を有していた。
コンパワートランジスタの異常発熱に対して、極めて短
時間のうちにシリコンパワートランジスタのチップ温度
検出を可能にするパワートランジスタ温度保護回路装置
を提供することを目的としてなされたものである。
に本発明のパワートランジスタ温度保護回路装置は、ベ
ース領域とエミッタ領域が二重拡散プロセスで形成され
たシリコンパワートランジスタと、前記シリコンパワー
トランジスタと同体のシリコンチップ上に形成され前記
シリコンパワートランジスタとは電気的に絶縁されたあ
る一定の面積のベース領域とエミッタ領域を有する単一
の温度検知トランジスタと、前記シリコンパワートラン
ジスタとは別体の実装基板上に形成され前記単一の温度
検知トランジスタのベースとエミッタとの間のベース・
エミッタ間電圧が所定の電圧になったことを検出するベ
ース・エミッタ電圧検出部とを備え、前記ベース・エミ
ッタ電圧検出部はベース・エミッタ間電圧の電圧オフセ
ットを調整できるバイアス抵抗を有し前記単一の温度検
知トランジスタのベースとエミッタとの間のベース・エ
ミッタ間電圧から前記シリコンパワートランジスタが前
記バイアス抵抗で任意に設定する所定の温度になったこ
とを検出できることを特徴とするものである。
ートランジスタのチップ温度を同体のシリコン上に形成
された温度検知トランジスタのベース・エミッタ電圧の
変化で任意に設定する所定の温度になったことを検出さ
せるものである。温度検知トランジスタがシリコンパワ
ートランジスタと同体のシリコンチップ上にあるため、
極めて短時間に検出でき、設定温度は外部からバイアス
抵抗で電圧オフセットを調節することで可変することが
でき、極めて自由度の高いチップ温度検出が可能とな
る。
回路装置の一実施例について、図1〜図2を参照しなが
ら詳細に説明する。
ートランジスタ温度保護回路装置の基本構成を示すもの
である。
領域が二重拡散プロセスで形成されたNPNタイプのシ
リコンチップであり、2はパワートランジスタ部、3は
温度検知トランジスタ、6はコレクタ端、7はパワート
ランジスタ部2のベース端、8はパワートランジスタ部
2のエミッタ端、9は温度検知トランジスタ3のベース
端、10は温度検知トランジスタ3のエミッタ端であ
る。11は電圧オフセット調整用バイアス抵抗である。
は別体のシリコン片で形成されたIC集積回路部であ
り、13、17は、それぞれ温度検知トランジスタ3の
ベース・エミッタ間電圧を検出するダイオード接続され
たトランジスタとトランジスタ、14は電圧源であり、
温度補正されたバンドギャップリファレンスで構成され
る。15、16はそれぞれ検出温度設定用の抵抗、18
は定電流源、19はベース・エミッタ電圧検出部、20
は温度検出出力トランジスタ、21は出力端のプルアッ
プ抵抗、22は温度検知トランジスタ3のエミッタ端1
0に接続した第一の入力端、23は温度検知トランジス
タ3のベース端9に接続した第二の入力端、24は基準
グランド端、25は電源端、26は出力端である。
ジスタ温度保護回路装置を使用した混成集積回路の実装
形態の一例を示すもので、図1と同一の符号は同じもの
を示している。6は銅材で形成されたコレクタ端、30
は混成集積回路実装基板、31は集積回路と混成集積回
路実装基板を接続するボンディングワイヤーである。
タ温度保護回路装置について、以下その動作について説
明する。
成されたパワートランジスタ部2は、電力制御回路の制
御部分に使用される。この時発生するコレクタ損失は発
熱として、シリコンチップ1から銅材で形成されたコレ
クタ端6を伝達して放熱する。一方この発熱は同一のシ
リコン片上にある温度検知トランジスタ3にも伝達され
る。この熱の到達時間は一般的には数十ミリセカンド以
内に伝達される。この発熱で温度検知トランジスタ3の
ベース・エミッタ間電圧(VBE)は、温度に対してほぼ
直線的に変化する(約−2mV〜−2.5mV/℃)良
好な温度センサーとしての働きをする。検出温度設定用
抵抗15、16と外部の電圧オフセット調整用抵抗11
の設定で決まる所定の温度に到達すると、温度検出出力
端26がオフ状態からオン状態(L→H)となるような
動作をする。
ートランジスタ温度保護回路装置の基本構成を示すもの
である。
領域が二重拡散プロセスで形成されたPNPタイプのシ
リコンチップであり、2はPNPパワートランジスタ
部、3は温度検知トランジスタ、6はコレクタ端、7は
PNPパワートランジスタ部2のベース端、8はPNP
パワートランジスタ部2のエミッタ端、9は温度検知ト
ランジスタ3のベース端、10は温度検知トランジスタ
3のエミッタ端である。11は電圧オフセット調整用バ
イアス抵抗である。
は別体のシリコン片で形成されたIC集積回路部であ
り、13、17は、それぞれ温度検知トランジスタ3の
ベース・エミッタ間電圧を検出するダイオード接続され
たトランジスタとトランジスタ、14は電圧源であり、
温度補正されたバンドギャップリファレンスで構成され
る。15、16はそれぞれ検出温度設定用の抵抗、18
は定電流源、19はベース・エミッタ電圧検出部、20
は温度検出出力トランジスタ、21は出力端のプルアッ
プ抵抗、22は温度検知トランジスタ3のエミッタ端1
0に接続した第一の入力端、23は温度検知トランジス
タ3のベース端9に接続した第二の入力端、24は基準
グランド端、25は電源端、26は出力端、である。
Pタイプを用いたもので、全ての能動素子および電源の
極性を逆にして構成することにより、NPNタイプと同
一の機能を果たすことができる。この場合、温度センサ
ーはあくまで、温度検知トランジスタ3のベース・エミ
ッタ電圧であるので、集積回路部のラテラルPNPなど
の特性の影響はなく、NPNと同等の特性を容易に得る
ことができる。
シリコン片で形成されたIC集積回路部としたが、個別
素子(ディスクリート素子)で形成した回路部で構成し
てもよい。また、30は混成集積回路実装基板とした
が、一般的なプリント基板で構成してもよい。また、1
はベース領域とエミッタ領域が二重拡散プロセスで形成
されたNPNまたはPNPタイプのシリコンチップとし
て混成集積回路実装基板上に形成したが、NPNまたは
PNPタイプの個別素子として構成してもよいので、電
力制御産業分野の全般にわたって、広範囲の応用が期待
できる。
ジスタをシリコンパワートランジスタと同体のシリコン
チップ上に形成することにより、シリコンパワートラン
ジスタの発熱を短時間(数十ミリセカンド〜数百ミリセ
カンド以内)に検出できるので、過大な電力印加によっ
てシリコンパワートランジスタが熱破壊される臨界温度
以下の検出を可能にする優れた温度センサーを提供する
ことによって、チップ破壊を未然に防止することを可能
にするものである。
スタ温度保護回路装置の基本構成図
スタ温度保護回路装置を使用した混成集積回路実装基板
の基本構造図
スタ温度保護回路装置の基本構成図
基本構成図
使用した混成集積回路実装基板の基本構造図
二重拡散プロセスで形成されたシリコンチップの基本構
造図
成されたNPNまたはPNPタイプのシリコンチップ 2 パワートランジスタ部 3 温度検知トランジスタ 6 コレクタ端 7 パワートランジスタのベース端 8 パワートランジスタのエミッタ端 9 温度検知トランジスタのベース端 10 温度検知トランジスタのエミッタ端 11 電圧オフセット調整用の抵抗 12 別体のシリコンチップで構成されたIC集積回路
部 13 ダイオード接続されたトランジスタ 14 電圧源 15、16 抵抗 17 トランジスタ 18 定電流源 19 ベース・エミッタ電圧検出部 20 温度検出出力トランジスタ 21 プルアップ抵抗 22 温度検知トランジスタのエミッタ端に接続した第
一の入力端 23 温度検知トランジスタのベース端に接続した第二
の入力端 24 基準グランド端 25 電源端 26 出力端 30 混成集積回路実装基板 31 ボンディングワイヤー
Claims (3)
- 【請求項1】 ベース領域とエミッタ領域が二重拡散プ
ロセスで形成されたシリコンパワートランジスタと、 前記シリコンパワートランジスタと同体のシリコンチッ
プ上に形成され前記シリコンパワートランジスタとは電
気的に絶縁されたある一定の面積のベース領域とエミッ
タ領域を有する単一の温度検知トランジスタと、 前記シリコンパワートランジスタとは別体の実装基板上
に形成され前記単一の温度検知トランジスタのベースと
エミッタとの間のベース・エミッタ間電圧が所定の電圧
になったことを検出するベース・エミッタ電圧検出部と
を備え、 前記ベース・エミッタ電圧検出部はベース・エミッタ間
電圧の電圧オフセットを調整できるバイアス抵抗を有し
前記単一の温度検知トランジスタのベースとエミッタと
の間のベース・エミッタ間電圧から前記シリコンパワー
トランジスタが前記バイアス抵抗で任意に設定する所定
の温度になったことを検出できる ことを特徴とするパワ
ートランジスタ温度保護回路装置。 - 【請求項2】 ベース・エミッタ電圧検出部の形成され
た実装基板が混成集積回路実装基板であることを特徴と
する請求項1記載のパワートランジスタ温度保護回路装
置。 - 【請求項3】 ベース・エミッタ電圧検出部の形成され
た実装基板がプリント基板であることを特徴とする請求
項1記載のパワートランジスタ温度保護回路装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5126895A JP3042256B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | パワートランジスタ温度保護回路装置 |
US08/249,256 US5543998A (en) | 1993-05-28 | 1994-05-25 | Temperature protected power transistor circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5126895A JP3042256B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | パワートランジスタ温度保護回路装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06338734A JPH06338734A (ja) | 1994-12-06 |
JP3042256B2 true JP3042256B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=14946535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5126895A Expired - Lifetime JP3042256B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | パワートランジスタ温度保護回路装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5543998A (ja) |
JP (1) | JP3042256B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP3963175B2 (ja) * | 2004-03-19 | 2007-08-22 | 日産自動車株式会社 | 温度検出装置および温度検出用プログラム |
TWI309714B (en) * | 2004-09-07 | 2009-05-11 | Asmedia Technology Inc | Heat detector for main board |
DE102016110666B4 (de) * | 2016-06-09 | 2021-12-09 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Schaltvorrichtung zum Kompensieren eines Temperaturgangs einer Basis-Emitter-Strecke eines Transistors |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1074446B (it) * | 1976-12-21 | 1985-04-20 | Ates Componenti Elettron | Circuito integrato monolitico di potenza,con protezione contro il cortocircuito ritardata |
US4553048A (en) * | 1984-02-22 | 1985-11-12 | Motorola, Inc. | Monolithically integrated thermal shut-down circuit including a well regulated current source |
US5355123A (en) * | 1990-07-17 | 1994-10-11 | Fuji Electric Co., Ltd. | Overheating detection circuit for detecting overheating of a power device |
JP3042134B2 (ja) * | 1992-02-21 | 2000-05-15 | 松下電器産業株式会社 | パワートランジスタ温度保護回路装置 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP5126895A patent/JP3042256B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-05-25 US US08/249,256 patent/US5543998A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5543998A (en) | 1996-08-06 |
JPH06338734A (ja) | 1994-12-06 |
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