JP3358459B2 - 温度検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイオードの順方
向降下電圧に基づき周囲温度の上昇を検出する温度検出
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば電気負荷に負荷電流を
流す出力トランジスタの近傍に配置され、その出力トラ
ンジスタが異常に発熱したことを検出する温度検出回路
として、特開平６−３３２５５５号公報に開示されてい
るようなものがある。

【０００３】即ち、図７（Ａ）に示すように、上記公報
に開示の温度検出回路は、カソードが接地電位（ＧＮ
Ｄ：０Ｖ）に接続された温度検出用のダイオードＤと、
電源電圧ＶＤと接地電位との間に設けられ、抵抗Ｒ１を
介して基準電流が流れるＰチャンネル型のＭＯＳトラン
ジスタＴ１と、ＭＯＳトランジスタＴ１と共にカレント
ミラー回路を構成すると共に、電源電圧ＶＤとダイオー
ドＤのアノードとの間に接続されたＰチャンネル型のＭ
ＯＳトランジスタＴ２と、このＭＯＳトランジスタＴ２
と同様にＭＯＳトランジスタＴ１と共にカレントミラー
回路を構成すると共に、ＭＯＳトランジスタＴ２と並列
に且つダイオードＤに直列に接続されたＰチャンネル型
のＭＯＳトランジスタＴ３と、基準電源Ｋからの基準電
圧Ｖref とダイオードＤのアノードの電圧とを大小比較
する比較器ＣＭＰと、電源電圧ＶＤからＭＯＳトランジ
スタＴ３へ至る電流経路を、比較器ＣＭＰの出力に応じ
て連通／遮断するＰチャンネル型のＭＯＳトランジスタ
Ｔ４と、比較器ＣＭＰの出力をレベル反転させて端子Ｓ
から外部へ出力するための抵抗Ｒ２及びＮチャンネル型
のＭＯＳトランジスタＴ５とを備えている。

【０００４】次に、このような温度検出回路の動作につ
いて説明する。まず、ダイオードＤには、ＭＯＳトラン
ジスタＴ２を介して、ＭＯＳトランジスタＴ１に流れる
基準電流を所定倍した一定電流Ｉａが常時流れる。ここ
で、前述した出力トランジスタの温度が低い場合には、
ダイオードＤの周囲温度及び接合部温度も低く、その順
方向降下電圧が大きくなるため、ダイオードＤのアノー
ドの電圧（以下単に、アノード電圧ともいう）が基準電
圧Ｖref よりも高くなって比較器ＣＭＰの出力がロウレ
ベルとなる。そして、比較器ＣＭＰの出力がロウレベル
であると、ＭＯＳトランジスタＴ４がオンして、ＭＯＳ
トランジスタＴ３が、上記基準電流を所定倍した一定電
流ＩｂをダイオードＤに流すため、ダイオードＤに流れ
る電流ＩD は、ＭＯＳトランジスタＴ２により流される
一定電流ＩａとＭＯＳトランジスタＴ３により流される
一定電流Ｉｂとの和（Ｉａ＋Ｉｂ）となり、ダイオード
Ｄのアノード電圧は更に高くなる。

【０００５】一方、このような状態で、上記出力トラン
ジスタの温度が上昇すると、ダイオードＤの周囲温度及
び接合部温度も上昇し、その順方向降下電圧が小さくな
る。そして、ダイオードＤのアノード電圧が基準電圧Ｖ
ref よりも低くなると、比較器ＣＭＰの出力がロウレベ
ルからハイレベルに反転して、ＭＯＳトランジスタＴ４
がオフし、この結果、電源電圧ＶＤからＭＯＳトランジ
スタＴ３へ至る電流経路が遮断されるため、ダイオード
Ｄに流れる電流ＩD が、ＭＯＳトランジスタＴ２からの
一定電流Ｉａだけに減少して、ダイオードＤのアノード
電圧は更に低くなる。尚、比較器ＣＭＰの出力がハイレ
ベルに変化すると、ＭＯＳトランジスタＴ５がオンし
て、端子Ｓから過熱を示すロウレベルの信号が当該回路
の外部へ出力される。

【０００６】よって、その後、ダイオードＤの温度が低
下して、比較器ＣＭＰの出力がハイレベルに反転した時
点の温度（即ち、過熱検知した時の温度であり、以下、
過熱検知温度という）まで下がっても、ダイオードＤに
流れる電流ＩD が減少されているために、ダイオードＤ
のアノード電圧は基準電圧Ｖref よりも低いままとな
る。そして、過熱検知温度よりも更に温度が低下した時
点で、比較器ＣＭＰの出力がハイレベルからロウレベル
に戻り、ダイオードＤにＭＯＳトランジスタＴ２からの
一定電流ＩａとＭＯＳトランジスタＴ３からの一定電流
Ｉｂとが共に流れる初期状態（即ち、非過熱検知の状
態）へ復帰する。

【０００７】つまり、図７（Ａ）に示す従来の温度検出
回路では、ダイオードＤの順方向降下電圧に基づき周囲
温度の上昇を検出するのであるが、ダイオードＤに一定
電流を流すための定電流供給素子として、２つのＭＯＳ
トランジスタＴ２，Ｔ３を並列に設け、そのうちの一方
のＭＯＳトランジスタＴ３の電流経路を、比較器ＣＭＰ
の出力に応じてＭＯＳトランジスタＴ４により連通／遮
断することで、非過熱検知状態におけるダイオードＤの
電流ＩD （＝Ｉａ＋Ｉｂ）よりも過熱検知状態における
ダイオードＤの電流ＩD （＝Ｉａ）を小さくするように
しており、このような電流制御によって、過熱検知温度
と、過熱検知状態から非過熱検知状態へ復帰する時の温
度（以下、復帰温度という）とに、ヒステリシス幅を設
けるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７
（Ａ）に示した従来の温度検出回路では、ＭＯＳトラン
ジスタＴ４をオンさせた場合に、このＭＯＳトランジス
タＴ４が、ダイオードＤの電流経路において実質的な抵
抗となるため、この抵抗成分の温度特性により、過熱検
知を行う際のヒステリシス幅を精度良く設定することが
できなかった。

【０００９】具体的に説明すると、まず、過熱検知温度
と復帰温度とのヒステリシス幅Ｔhys は、下記の式１に
示すように、非過熱検知状態におけるダイオードＤの電
流（Ｉａ＋Ｉｂ）と過熱検知状態におけるダイオードＤ
の電流（Ｉａ）との比によって決定される。尚、式１に
おいて、ＶT は、下記の式２の如くボルツマン定数ｋ，
絶対温度Ｔ，及び電子の電荷ｑによって決まる定数であ
り、常温において約２６ｍＶである。また、αは、ダイ
オードＤの順方向降下電圧の温度係数である。

【００１０】

【数１】 Ｔhys ＝［ＶT ×ｌｎ｛（Ｉａ＋Ｉｂ）／Ｉａ｝］／α …（式１）

【００１１】

【数２】ＶT ＝ｋ×Ｔ／ｑ …（式２） そして、図７（Ａ）の温度検出回路では、定電流供給素
子としての２つのＭＯＳトランジスタＴ２，Ｔ３自身の
温度特性がたとえ相殺されたとしても、ＭＯＳトランジ
スタＴ４による抵抗成分の温度特性によって、ＭＯＳト
ランジスタＴ３によりダイオードＤに流される電流Ｉｂ
と、ＭＯＳトランジスタＴ２によりダイオードＤに流さ
れる電流Ｉａとの比が変動してしまい、この結果、上記
式１における｛｝内の値が変動してしまうため、ヒステ
リシス幅Ｔhys を一定にすることが非常に難しくなるの
である。

【００１２】尚、上記特開平６−３３２５５５号公報に
は、図７（Ｂ）に示すような温度検出回路も開示されて
いる。即ち、この温度検出回路は、図７（Ａ）の温度検
出回路に対して、ＭＯＳトランジスタＴ３，Ｔ４を削除
する代わりに、電源電圧ＶＤから当該温度検出回路へ至
る電流経路に抵抗Ｒ３を直列に設けるようにしており、
前述したように比較器ＣＭＰの出力がロウレベルからハ
イレベルに反転して（過熱検知して）、信号出力用のＭ
ＯＳトランジスタＴ５がオンすると、ＭＯＳトランジス
タＴ１，Ｔ２に印加される電圧が、電源電圧ＶＤを２つ
の抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧した値にまで低下して、ＭＯＳ
トランジスタＴ２からダイオードＤに流れる電流ＩD が
減少するようにしている。そして、このような電圧制御
により、過熱検知を行う際のヒステリシス幅を設けるよ
うにしている。

【００１３】しかしながら、図７（Ｂ）の従来回路で
も、抵抗Ｒ２，Ｒ３の温度特性によって、ダイオードＤ
に流れる電流ＩD が変化してしまい、ヒステリシス幅を
精度良く設定することはできなかった。本発明は、こう
した問題に鑑みなされたものであり、過熱検知を行う際
のヒステリシス幅を精度良く設定することのできる温度
検出回路を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段、及び発明の効果】上記目
的を達成するためになされた請求項１に記載の温度検出
回路においては、ダイオードに直列に接続された第１の
定電流供給素子が、そのダイオードに第１の一定電流を
流し、また、第１の定電流供給素子と並列に、且つ、前
記ダイオードに直列に接続された第２の定電流供給素子
が、前記ダイオードに第２の一定電流を流す。そして、
電圧検出部が、前記ダイオードの順方向降下電圧を検出
して、その検出値が所定値よりも小さい時に、過熱を示
す信号を出力し、この電圧検出部から前記過熱を示す信
号が出力されている時に、バイパス回路が、前記第２の
定電流供給素子によって流される第２の一定電流を前記
ダイオード以外の他の電流経路にバイパスさせて、前記
ダイオードに前記第１の一定電流だけが流れるようにす
る。

【００１５】つまり、請求項１に記載の温度検出回路で
は、図７（Ａ）に示した従来回路と同様に、ダイオード
の温度が低く、その順方向降下電圧が所定値よりも小さ
くない時には、ダイオードに第１の定電流供給素子によ
る第１の一定電流と第２の定電流供給素子による第２の
一定電流とを合わせて流し、ダイオードの温度が高くな
って、その順方向降下電圧が所定値よりも小さくなる
と、ダイオードに第１の定電流供給素子による第１の一
定電流だけを流すようにして、過熱検知温度と復帰温度
とにヒステリシス幅を設けているのであるが、上記従来
回路のように、第２の定電流供給素子がダイオードに電
流を流すための電流経路にスイッチング素子（図７のＭ
ＯＳトランジスタＴ４に相当）を設けるのではなく、過
熱検知した場合に、第２の定電流供給素子によって流さ
れる第２の一定電流をダイオード以外の他の電流経路に
バイパスさせるようにしている。

【００１６】よって、このような請求項１に記載の温度
検出回路によれば、ダイオードの電流経路に余分な抵抗
成分が直列に接続されず、ヒステリシス幅の温度特性
は、第１の定電流供給素子及び第２の定電流供給素子の
温度特性（詳しくは、流す一定電流と温度との関係）に
のみ依存することとなるため、ヒステリシス幅を極めて
精度良く設定することができる。

【００１７】即ち、第１の定電流供給素子によりダイオ
ードに流される一定電流をＩａとし、第２の定電流供給
素子によりダイオードに流される一定電流をＩｂとする
と、ヒステリシス幅は、前述した式１によって表される
が、第１及び第２の定電流供給素子として、温度特性が
互いに同じものを用いさえすれば、式１における｛｝内
の値を常に一定値とすることができ、この結果、ヒステ
リシス幅を温度変化に拘らず一定にすることができるの
である。

【００１８】次に、請求項２に記載の温度検出回路は、
請求項１に記載の温度検出回路をより具体化したもので
あり、温度検出用ダイオードのカソードが、第１の電位
に接続されており、第１の定電流供給素子の２つの出力
端子のうち、一方が前記第１の電位よりも高い第２の電
位に接続され、他方が温度検出用ダイオードのアノード
に接続されている。また、第２のダイオードのカソード
が、温度検出用ダイオードのアノードに接続されてお
り、第２の定電流供給素子の２つの出力端子のうち、一
方が前記第２の電位（＞第１の電位）に接続され、他方
が第２のダイオードのアノードに接続されている。そし
て、比較器が、予め設定された基準電圧と温度検出用ダ
イオードのアノードの電圧とを比較して、そのアノード
の電圧が前記基準電圧よりも低い時に、過熱を示す信号
を出力し、この比較器から過熱を示す前記信号が出力さ
れている時に、スイッチング素子が、第２のダイオード
のアノードと第１の電位とを短絡させる。

【００１９】このような請求項２に記載の温度検出回路
において、温度検出用ダイオードには、第２の電位から
第１の定電流供給素子を介して、第１の一定電流が常時
流れる。ここで、温度検出用ダイオードの温度が低くて
順方向降下電圧が大きく、そのアノードの電圧が基準電
圧よりも低くない時には、比較器から過熱を示す信号が
出力されないため、スイッチング素子は作動せずに開放
状態となる。よって、この時には、温度検出用ダイオー
ドに、第２の電位から第２の定電流供給素子及び第２の
ダイオードを介して、第２の一定電流も流れ、この結
果、温度検出用ダイオードに流れる電流は、第１の定電
流供給素子により流される第１の一定電流と第２の定電
流供給素子により流される第２の一定電流との和とな
り、温度検出用ダイオードのアノードの電圧は更に高く
なる。

【００２０】一方、このような状態で温度が上昇し、温
度検出用ダイオードの順方向降下電圧が小さくなって、
そのアノードの電圧が基準電圧よりも低くなると、比較
器から過熱を示す信号が出力される。すると、スイッチ
ング素子が、第２のダイオードのアノードと第１の電位
とを短絡させるため、第２の電位から第２の定電流供給
素子を介して流れる第２の一定電流は、温度検出用ダイ
オードではなく、スイッチング素子を経由して第１の電
位へ直接流れることとなる。このため、温度検出用ダイ
オードに流れる電流が、第１の定電流供給素子による第
１の一定電流だけに減少して、温度検出用ダイオードの
アノードの電圧は更に低くなる。

【００２１】尚、スイッチング素子が、第２のダイオー
ドのアノードと第１の電位とを短絡させた場合に、第２
の電位から第１の定電流供給素子を介して流れる第１の
一定電流は、第２のダイオードによってスイッチング素
子へ流れることが防止されるため、温度検出用ダイオー
ドに継続して流れることとなる。

【００２２】よって、その後、温度検出用ダイオードの
温度が低下して、比較器から過熱を示す信号が出力され
た時点の温度（即ち、過熱検知温度）まで下がっても、
温度検出用ダイオードに流れる電流が減少されているた
めに、温度検出用ダイオードのアノードの電圧は基準電
圧よりも低いままとなる。そして、過熱検知温度よりも
更に温度が低下した時点で、比較器から過熱を示す信号
が出力されなくなり、温度検出用ダイオードに第１の定
電流供給素子からの第１の一定電流と第２の定電流供給
素子からの第２の一定電流とが共に流れる非過熱検知の
状態へ復帰する。

【００２３】つまり、請求項２に記載の温度検出回路で
は、温度検出用ダイオードのアノードの電圧が基準電圧
よりも低くなって過熱を検知すると、第２の電位から第
２の定電流供給素子を介して温度検出用ダイオードに流
れていた第２の一定電流を、スイッチング素子により、
第１の電位（即ち、温度検出用ダイオードのカソード側
の電位）に直接流す（バイパスする）ようにして、過熱
検知温度と復帰温度とにヒステリシス幅を設けている。

【００２４】そして、このような請求項２に記載の温度
検出回路によれば、温度検出用ダイオードの電流経路に
余分な抵抗成分を直列に接続することなく、過熱検知を
行う際のヒステリシスを設けることができるため、前述
した請求項１に記載の温度検出回路と同様に、第１及び
第２の定電流供給素子として、温度特性が互いに同じも
のを用いさえすれば、式１における｛｝内の値を常に一
定値とすることができ、ヒステリシス幅を温度変化に拘
らず一定にすることができる。そして、このようにヒス
テリシス幅を極めて精度良く設定することができるた
め、高精度な温度検出（過熱検知）が可能となる。

【００２５】一方、請求項３に記載の温度検出回路も、
請求項１に記載の温度検出回路をより具体化したもので
あり、温度検出用ダイオードのアノードが、第１の電位
に接続されており、第１の定電流供給素子の２つの出力
端子のうち、一方が前記第１の電位よりも低い第２の電
位に接続され、他方が温度検出用ダイオードのカソード
に接続されている。また、第２のダイオードのアノード
が、温度検出用ダイオードのカソードに接続されてお
り、第２の定電流供給素子の２つの出力端子のうち、一
方が前記第２の電位（＜第１の電位）に接続され、他方
が第２のダイオードのカソードに接続されている。そし
て、比較器が、予め設定された基準電圧と温度検出用ダ
イオードのカソードの電圧とを比較して、そのカソード
の電圧が前記基準電圧よりも高い時に、過熱を示す信号
を出力し、この比較器から過熱を示す前記信号が出力さ
れている時に、スイッチング素子が、第２のダイオード
のカソードと第１の電位とを短絡させる。

【００２６】つまり、請求項３に記載の温度検出回路で
は、請求項２に記載の温度検出回路に対し、第１の電位
が第２の電位よりも高い電位に設定されていると共に、
第１及び第２の定電流供給素子が、温度検出用ダイオー
ドよりも低電位側に接続されている。

【００２７】具体的に説明すると、温度検出用ダイオー
ドの温度が低くて順方向降下電圧が大きく、そのカソー
ドの電圧が基準電圧よりも高くない時には、第１の電位
から温度検出用ダイオード及び第１の定電流供給素子を
経由して第２の電位へ第１の一定電流が流れると共に、
第１の電位から温度検出用ダイオード，第２のダイオー
ド，及び第２の定電流供給素子を経由して第２の電位へ
第２の一定電流が流れ、この結果、温度検出用ダイオー
ドには、第１の一定電流と第２の一定電流とを合わせた
電流が流れることとなる。

【００２８】そして、温度が上昇して温度検出用ダイオ
ードの順方向降下電圧が小さくなり、そのカソードの電
圧が基準電圧よりも高くなると（即ち、過熱検知する
と）、スイッチング素子が、第２のダイオードのカソー
ドと第１の電位とを短絡させるため、それまで温度検出
用ダイオードに流れていた第２の一定電流が、第１の電
位からスイッチング素子及び第２の定電流供給素子を経
由して第２の電位へ直接流れるようになる。

【００２９】このような請求項３に記載の温度検出回路
によっても、温度検出用ダイオードの電流経路に余分な
抵抗成分を直列に接続することなく、過熱検知を行う際
のヒステリシスを設けることができるため、請求項２に
記載の温度検出回路と全く同様に、ヒステリシス幅を極
めて精度良く設定することができ、高精度な温度検出
（過熱検知）が可能となる。

【００３０】ところで、請求項２又は請求項３に記載の
温度検出回路において、第１及び第２の定電流供給素子
としては、請求項４に記載のような第１及び第２のトラ
ンジスタを用いることができる。即ち、請求項４に記載
の温度検出回路では、第１の電位と第２の電位との間に
コレクタとエミッタ或いはドレインとソースからなる２
つの出力端子が直列に接続されると共に、その２つの出
力端子間に予め設定された一定の基準電流が流れるよう
に構成された基準電流生成用トランジスタを備えてお
り、この基準電流生成用トランジスタと共にカレントミ
ラー回路を構成して、上記基準電流に対し第１の所定倍
となる電流を流す第１のトランジスタを、第１の定電流
供給素子として用い、同じく前記基準電流生成用トラン
ジスタと共にカレントミラー回路を構成して、上記基準
電流に対し第２の所定倍となる電流を流す第２のトラン
ジスタを、第２の定電流供給素子として用いるようにし
ている。

【００３１】そして、このように構成すれば、第１の定
電流供給素子としての第１のトランジスタと、第２の定
電流供給素子としての第２のトランジスタとで、互いの
温度特性（即ち、流す電流と温度との関係）が同じにな
るため、前述した式１における｛｝内の値を温度変化に
拘らず一定にすることができ、請求項２又は請求項３に
記載の温度検出回路による効果、即ちヒステリシス幅を
極めて精度良く設定することができるという効果を、非
常に簡単な構成で得ることができる。

【００３２】尚、請求項１に記載の温度検出回路におけ
るダイオードと、請求項２〜４に記載の温度検出回路に
おける温度検出用ダイオード及び第２のダイオードと
は、ＰＮ接合を有すると共に該ＰＮ接合により順方向電
圧を発生させる半導体素子であれば良く、２つの端子を
有する通常のダイオードはもとより、ＭＯＳトランジス
タの寄生ダイオードや、バイポーラトランジスタのベー
スとエミッタ、或いは、ベースとコレクタ等を用いるこ
とができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明が適用された実施例
について図面を用いて説明する。尚、本発明の実施の形
態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明
の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ること
は言うまでもない。

【００３４】「第１実施例」 まず図１は、第１実施例の温度検出回路を表す回路図で
ある。図１に示すように、本第１実施例の温度検出回路
は、カソードが第１の電位としての接地電位（ＧＮＤ：
０Ｖ）に接続された温度検出用ダイオード１と、２つの
出力端子の間に第１の一定電流Ｉａを流すように構成さ
れると共に、当該２つの出力端子のうちの一方が接地電
位よりも高い第２の電位としての電源電圧（本実施例で
は、５Ｖ）ＶＤに接続され、他方が温度検出用ダイオー
ド１のアノードに接続された第１の定電流供給素子３
と、カソードが温度検出用ダイオード１のアノードに接
続された第２のダイオード５と、２つの出力端子の間に
第２の一定電流Ｉｂを流すように構成されると共に、当
該２つの出力端子のうちの一方が電源電圧ＶＤに接続さ
れ、他方が第２のダイオード５のアノードに接続された
第２の定電流供給素子７と、基準電源９からの基準電圧
Ｖref と温度検出用ダイオード１のアノードの電圧とを
比較し、温度検出用ダイオード１のアノードの電圧が基
準電圧Ｖref よりも低い時に、過熱を示すハイレベルの
信号を出力する比較器１１と、コレクタが第２のダイオ
ード５のアノードに接続され、エミッタが接地電位に接
続され、ベースが抵抗１５を介して比較器１１の出力端
子に接続された、スイッチング素子としてのＮＰＮ型の
トランジスタ１３とを備えている。

【００３５】そして更に、本実施例の温度検出回路は、
電源電圧ＶＤに一端が接続された抵抗又は定電流源から
なるインピーダンス素子１７と、コレクタがインピーダ
ンス素子１７の電源電圧ＶＤとは反対側の端部に接続さ
れ、エミッタが接地電位に接続され、ベースが抵抗２１
を介して比較器１１の出力端子に接続されたＮＰＮ型の
トランジスタ１９と、からなる出力バッファを備えてい
る。

【００３６】尚、上記出力バッファは、比較器１１の出
力を、トランジスタ１９のコレクタに接続された出力端
子２３から電流駆動能力を増大させて外部へ出力するた
めに設けられたものであり、本実施例では、比較器１１
の出力がレベル反転されて出力端子２３から出力され
る。また、このような出力バッファ（インピーダンス素
子１７及びトランジスタ１９）は、省略することも可能
である。

【００３７】一方、基準電源９から比較器１１に入力さ
れる基準電圧Ｖref は、温度検出用ダイオード１に上記
第１の一定電流Ｉａと上記第２の一定電流Ｉｂとが合わ
せて流れている条件下にて、温度検出用ダイオード１の
接合部温度が検知すべき所定温度となった場合の該温度
検出用ダイオード１の順方向降下電圧に相当する値（例
えば０．６Ｖ付近）に設定されている。

【００３８】ここで、本第１実施例の温度検出回路の更
に詳細な回路図を図２に示す。図２に示すように、本実
施例の温度検出回路は、図１に示した素子に加えて、更
に、ベースとコレクタが互いに接続され、エミッタが電
源電圧ＶＤに接続された、基準電流生成用トランジスタ
としてのＰＮＰ型のトランジスタ２５と、このトランジ
スタ２５のコレクタに一端が接続され、他端が接地電位
に接続されて、トランジスタ２５（詳しくは、エミッタ
−コレクタ間）に一定の基準電流Ｉrefを流す定電流回
路２７とを備えている。

【００３９】そして、本第１実施例では、第１の定電流
供給素子３として、ベースが上記トランジスタ２５のベ
ースに共通接続されてトランジスタ２５と共にカレント
ミラー回路を構成し、上記基準電流Ｉref に対し第１の
所定倍ｎ１となる電流を第１の一定電流Ｉａとして流す
ＰＮＰ型のトランジスタ（第１のトランジスタ）３を用
いており、同様に、第２の定電流供給素子７として、ベ
ースがトランジスタ２５のベースに共通接続されてトラ
ンジスタ２５と共にカレントミラー回路を構成し、上記
基準電流Ｉref に対し第２の所定倍ｎ２となる電流を第
２の一定電流Ｉｂとして流すＰＮＰ型のトランジスタ
（第２のトランジスタ）７を用いている。

【００４０】尚、基準電流Ｉref と第１の一定電流Ｉａ
との比（即ち、上記第１の所定倍ｎ１）は、トランジス
タ２５とトランジスタ３とのトランジスタサイズによっ
て決まるカレントミラー回路のミラー比であり、同様
に、基準電流Ｉref と第２の一定電流Ｉｂとの比（即
ち、上記第２の所定倍ｎ２）は、トランジスタ２５とト
ランジスタ７とのトランジスタサイズによって決まるカ
レントミラー回路のミラー比である。

【００４１】また、本実施例では、前記出力バッファを
構成するインピーダンス素子１７としても、ベースがト
ランジスタ２５のベースに共通接続されてトランジスタ
２５と共にカレントミラー回路を構成し、上記基準電流
Ｉref に対し所定倍となる電流を流すＰＮＰ型のトラン
ジスタ１７を用いている。

【００４２】一方、比較器１１は、図２に示す如く、７
つのバイポーラトランジスタ３１〜３９，４５，４７と
２つの入力保護抵抗４１，４３からなる周知の構成を有
しており、入力保護抵抗４１のトランジスタ３３とは反
対側の端部が、（−）端子として温度検出用ダイオード
１のアノードに接続され、入力保護抵抗４３のトランジ
スタ３５とは反対側の端部が、（＋）端子として基準電
源９に接続されている。

【００４３】一方更に、本実施例の温度検出回路では、
図２に示す各素子が同一の半導体チップ上に形成されて
いる。次に、以上のように構成された温度検出回路の動
作について説明する。まず、温度検出用ダイオード１に
は、電源電圧ＶＤから第１の定電流供給素子３（詳しく
は、トランジスタ３のエミッタ−コレクタ間）を介し
て、第１の一定電流Ｉａ（＝Ｉref ×ｎ１）が常時流れ
る。

【００４４】ここで、当該温度検出回路の周囲温度が低
い場合には、温度検出用ダイオード１の接合部温度も低
く、その順方向降下電圧が大きくなる。そして、温度検
出用ダイオード１のアノードの電圧が基準電圧Ｖref よ
りも低くない時には、比較器１１の出力がロウレベルと
なるため、トランジスタ１３はオフ状態となる。よっ
て、この時には、温度検出用ダイオード１に、電源電圧
ＶＤから第２の定電流供給素子７（詳しくは、トランジ
スタ７のエミッタ−コレクタ間）及び第２のダイオード
５を介して、第２の一定電流Ｉｂ（＝Ｉref ×ｎ２）も
流れ、この結果、温度検出用ダイオード１に流れる電流
ＩD は、第１の定電流供給素子３により流される第１の
一定電流Ｉａと第２の定電流供給素子７により流される
第２の一定電流Ｉｂとの和（Ｉａ＋Ｉｂ）となり、温度
検出用ダイオード１のアノードの電圧は更に高くなる。

【００４５】一方、このような状態で、当該温度検出回
路の周囲温度が上昇すると、温度検出用ダイオード１の
接合部温度も上昇し、その順方向降下電圧が小さくな
る。そして、温度検出用ダイオード１のアノードの電圧
が基準電圧Ｖref よりも低くなると、比較器１１の出力
がロウレベルから過熱を示すハイレベルに反転して、ト
ランジスタ１３がオン状態となる。すると、このトラン
ジスタ１３により、第２のダイオード５のアノードと接
地電位とが短絡されるため、電源電圧ＶＤから第２の定
電流供給素子７を介して流れる第２の一定電流Ｉｂは、
図１及び図２の点線で示すように、温度検出用ダイオー
ド１ではなく、トランジスタ１３を経由して接地電位へ
直接流れることとなる。このため、温度検出用ダイオー
ド１に流れる電流ＩD が、第１の定電流供給素子３によ
る第１の一定電流Ｉａだけに減少して、温度検出用ダイ
オード１のアノードの電圧は更に低くなる。

【００４６】尚、トランジスタ１３がオンした場合に、
電源電圧ＶＤから第１の定電流供給素子３を介して流れ
る第１の一定電流Ｉａは、第２のダイオード５によって
トランジスタ１３へ流れることが防止されるため、温度
検出用ダイオード１に継続して流れることとなる。ま
た、比較器１１の出力がハイレベルに変化すると、トラ
ンジスタ１９がオンして、出力端子２３から過熱を示す
ロウレベルの信号が当該温度検出回路の外部へ出力され
る。

【００４７】よって、その後、温度検出用ダイオード１
の温度が低下して、比較器１１の出力がハイレベルに反
転した時点の温度（即ち、過熱検知温度）まで下がって
も、温度検出用ダイオード１に流れる電流ＩD が減少さ
れているために、温度検出用ダイオード１のアノードの
電圧は基準電圧Ｖref よりも低いままとなる。そして、
過熱検知温度よりも更に温度が低下した時点で、比較器
１１の出力がハイレベルからロウレベルに戻り、温度検
出用ダイオード１に第１の定電流供給素子３からの第１
の一定電流Ｉａと第２の定電流供給素子７からの第２の
一定電流Ｉｂとが共に流れる非過熱検知の状態へ復帰す
る。

【００４８】つまり、本実施例の温度検出回路では、温
度検出用ダイオード１の温度が低く、そのアノードの電
圧が基準電圧Ｖref よりも低くない時には、温度検出用
ダイオード１に第１の定電流供給素子３による第１の一
定電流Ｉａと第２の定電流供給素子７による第２の一定
電流Ｉｂとを合わせて流し、温度検出用ダイオード１の
温度が高くなって、そのアノードの電圧が基準電圧Ｖre
f よりも低くなると、温度検出用ダイオード１に第１の
定電流供給素子３による第１の一定電流Ｉａだけを流す
ようにして、過熱検知温度と復帰温度（過熱検知状態か
ら非過熱検知状態へ復帰する時の温度）とにヒステリシ
ス幅を設けている。

【００４９】そして特に、本実施例の温度検出回路で
は、温度検出用ダイオード１のアノードの電圧が基準電
圧Ｖref よりも低くなって過熱を検知すると、電源電圧
ＶＤから第２の定電流供給素子７を介して温度検出用ダ
イオード１に流れていた第２の一定電流Ｉｂを、トラン
ジスタ１３により、接地電位（即ち、温度検出用ダイオ
ード１のカソード側の電位）に直接流すようにして、温
度検出用ダイオード１に流れる電流ＩD を減少させるよ
うにしている。

【００５０】よって、このような本第１実施例の温度検
出回路によれば、図７（Ａ）に示した従来回路のよう
に、温度検出用ダイオード１の電流経路に余分な抵抗成
分を直列に接続することなく、過熱検知を行う際のヒス
テリシスを設けることができるため、ヒステリシス幅を
極めて精度良く設定することができる。

【００５１】即ち、ステリシス幅は、前述した式１によ
って表され、第１及び第２の定電流供給素子３，７とし
て、温度特性（即ち、流す電流と温度との関係）が互い
に同じものを用いさえすれば、式１における｛｝内の値
を常に一定値とすることができる。そして、本実施例で
は、第１の定電流供給素子３と第２の定電流供給素子７
とが、基準電流生成用のトランジスタ２５と共に夫々カ
レントミラー回路を構成するトランジスタ３，７である
ため、第１及び第２の定電流供給素子３，７の温度特性
が同じになり、式１における｛｝内の値が温度変化に拘
らず一定となるため、ヒステリシス幅を温度変化に拘ら
ず精度良く設定できるのである。

【００５２】そして、このようにヒステリシス幅を極め
て精度良く設定することができるため、高精度な温度検
出（過熱検知）が可能となる。尚、本第１実施例と請求
項１に記載の本発明との対応は、比較器１１が電圧検出
部に相当し、第２のダイオード５及びトランジスタ１３
がバイパス回路に相当している。

【００５３】「第２実施例」前述した第１実施例の温度
検出回路は、第１及び第２の定電流供給素子３，７が、
温度検出用ダイオード１よりも高電位側に接続されたも
のであったが、次に第２実施例として、第１及び第２の
定電流供給素子３，７が、温度検出用ダイオード１より
も低電位側に接続された温度検出回路について、図３及
び図４を用いて説明する。尚、図３は、第２実施例の温
度検出回路を表す回路図であり、図４は、図１に対する
図２の関係と同様に、図３の詳細を表す回路図である。

【００５４】図３及び図４に示すように、第２実施例の
温度検出回路は、第１実施例における接地電位側を電源
電圧ＶＤ側とすると共に、第１実施例における電源電圧
ＶＤ側を接地電位側として構成されたものであり、第１
実施例の温度検出回路に対して、主に下記の（１）〜
（４）の４点が異なっている。

【００５５】（１）温度検出用ダイオード１のアノード
が、電源電圧ＶＤに接続されており、第１の定電流供給
素子３の２つの出力端子のうち、一方が接地電位に接続
され、他方が温度検出用ダイオード１のカソードに接続
されている。また、第２のダイオード５のアノードが、
温度検出用ダイオード１のカソードに接続されており、
第２の定電流供給素子７の２つの出力端子のうち、一方
が接地電位に接続され、他方が第２のダイオード５のカ
ソードに接続されている。

【００５６】（２）基準電源９から比較器１１に入力さ
れる基準電圧Ｖref は、電源電圧ＶＤから第１実施例の
基準電圧Ｖref だけ低い値（例えば４．４Ｖ付近）に設
定されている。そして、比較器１１は、基準電源９から
の基準電圧Ｖref と温度検出用ダイオード１のカソード
の電圧とを比較して、そのカソードの電圧が基準電圧Ｖ
ref よりも高い時に、過熱を示すロウレベルの信号を出
力する。

【００５７】（３）トランジスタ１３として、ＰＮＰ型
トランジスタが用いられており、そのエミッタが電源電
圧ＶＤに接続され、コレクタが第２のダイオード５のカ
ソードに接続されている。 （４）上記（１）〜（３）の変更に伴い、基準電流生成
用のトランジスタ２５として、ＮＰＮ型トランジスタを
用いており、このトランジスタ２５は、定電流回路２７
よりも低電位側（接地電位側）に接続されている。そし
て、第１の定電流供給素子３としてのトランジスタ３
と、第２の定電流供給素子７としてのトランジスタ７
も、ＮＰＮ型トランジスタとなっている。そして更に、
インピーダンス素子１７（トランジスタ１７）として
も、ＮＰＮ型トランジスタを用いると共に、トランジス
タ１９として、ＰＮＰ型トランジスタを用いており、ト
ランジスタ１９がインピーダンス素子１７よりも高電位
側（電源電圧ＶＤ側）に接続されている。

【００５８】以上のように構成された第２実施例の温度
検出回路では、前述した第１実施例の温度検出回路に対
して、電流の流れる方向が逆になるだけで同様の作用・
効果を奏する。具体的に説明すると、温度検出用ダイオ
ード１の温度が低くて順方向降下電圧が大きく、そのカ
ソードの電圧が基準電圧Ｖref よりも高くない時には、
電源電圧ＶＤから温度検出用ダイオード１及び第１の定
電流供給素子３（詳しくは、トランジスタ３のコレクタ
−エミッタ間）を経由して接地電位へ第１の一定電流Ｉ
ａが流れると共に、電源電圧ＶＤから温度検出用ダイオ
ード１，第２のダイオード５，及び第２の定電流供給素
子７（詳しくは、トランジスタ７のコレクタ−エミッタ
間）を経由して接地電位へ第２の一定電流Ｉｂが流れ、
この結果、温度検出用ダイオード１には、第１の一定電
流Ｉａと第２の一定電流Ｉｂとを合わせた電流が流れる
こととなる。

【００５９】そして、温度が上昇して温度検出用ダイオ
ード１の順方向降下電圧が小さくなり、そのカソードの
電圧が基準電圧Ｖref よりも高くなると（即ち、過熱検
知すると）、比較器１１の出力がハイレベルから過熱を
示すロウレベルに反転して、トランジスタ１３がオン状
態となる。すると、このトランジスタ１３により、第２
のダイオード５のカソードと電源電圧ＶＤとが短絡され
るため、それまで温度検出用ダイオード１に流れていた
第２の一定電流Ｉｂは、図３及び図４の点線で示すよう
に、電源電圧ＶＤからトランジスタ１３及び第２の定電
流供給素子７を経由して接地電位へ直接流れるようにな
る。尚、トランジスタ１３がオンした場合に、電源電圧
ＶＤからトランジスタ１３を介して流れる電流は、第２
のダイオード５によって第１の定電流供給素子３（トラ
ンジスタ３）へ流れることが防止されるため、温度検出
用ダイオード１には、第１の定電流供給素子３に流れる
第１の一定電流Ｉａが継続して流れることとなる。ま
た、比較器１１の出力がロウレベルに変化すると、トラ
ンジスタ１９がオンして、出力端子２３から過熱を示す
ハイレベルの信号が当該温度検出回路の外部へ出力され
る。

【００６０】このような第２実施例の温度検出回路によ
っても、温度検出用ダイオード１の電流経路に余分な抵
抗成分を直列に接続することなく、過熱検知を行う際の
ヒステリシスを設けることができるため、第１実施例の
温度検出回路と全く同様に、ヒステリシス幅を極めて精
度良く設定することができ、高精度な温度検出（過熱検
知）が可能となる。

【００６１】ところで、前述した第１及び第２実施例の
温度検出回路は、回路を構成する各トランジスタとし
て、バイポーラトランジスタを用いたものであったが、
以下に説明する第３実施例及び第４実施例のように、Ｍ
ＯＳトランジスタを用いて回路を構成するようにしても
良い。

【００６２】「第３実施例」まず図５は、第３実施例の
温度検出回路を表す回路図である。図５に示すように、
本第３実施例の温度検出回路は、第１実施例の温度検出
回路に対し、各トランジスタとして、ＭＯＳトランジス
タを用いている。即ち、図１，２に示したＮＰＮ型トラ
ンジスタの各々に代えて、Ｎチャンネル型ＭＯＳトラン
ジスタを用い、図１，２に示したＰＮＰ型トランジスタ
の各々に代えて、Ｐチャンネル型ＭＯＳトランジスタを
用いている。尚、これにより、トランジスタ１３，１９
のベース電流制限用の抵抗１５，２１は排除している。

【００６３】そして更に、第３実施例の温度検出回路で
は、第１実施例の温度検出回路に対し、温度検出用ダイ
オード１として、ゲートとソースを短絡させたＮチャン
ネル型ＭＯＳトランジスタ５１の寄生ダイオードを用い
ており、また同様に、第２のダイオード５として、ゲー
トとソースを短絡させたＮチャンネル型ＭＯＳトランジ
スタ５５の寄生ダイオードを用いている。

【００６４】このような第３実施例の温度検出回路は、
第１実施例の温度検出回路と全く同様に動作するもので
あるが、当該温度検出回路をＣＭＯＳ工程によって製造
する場合に最適である。 「第４実施例」次に図６は、第４実施例の温度検出回路
を表す回路図である。

【００６５】図６に示すように、本第４実施例の温度検
出回路は、第２実施例の温度検出回路に対し、各トラン
ジスタとして、ＭＯＳトランジスタを用いている。即
ち、図３，４に示したＮＰＮ型トランジスタの各々に代
えて、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタを用い、図
３，４に示したＰＮＰ型トランジスタの各々に代えて、
Ｐチャンネル型ＭＯＳトランジスタを用いている。尚、
これにより、トランジスタ１３，１９のベース電流制限
用の抵抗１５，２１は排除されている。

【００６６】そして更に、第４実施例の温度検出回路で
は、第２実施例の温度検出回路に対し、温度検出用ダイ
オード１として、ゲートとソースを短絡させたＰチャン
ネル型ＭＯＳトランジスタ６１の寄生ダイオードを用い
ており、また同様に、第２のダイオード５として、ゲー
トとソースを短絡させたＰチャンネル型ＭＯＳトランジ
スタ６５の寄生ダイオードを用いている。

【００６７】このような第４実施例の温度検出回路は、
第２実施例の温度検出回路と全く同様に動作するもので
あるが、第３実施例のものと同様に、当該温度検出回路
をＣＭＯＳ工程によって製造する場合に最適である。 「その他の変形例」Ｂｉ−ＣＭＯＳ工程によって温度検
出回路を製造する場合には、図１の回路構成と図５の回
路構成とを複合した回路を作ったり、或いは、図３の回
路構成と図６の回路構成とを複合した回路を作ることも
可能である。つまり、前述した各トランジスタとして、
バイポーラトランジスタとＭＯＳトランジスタとを混在
させて、温度検出回路を構成するようにしても良い。

【００６８】また、第１及び第２実施例においては、温
度検出用ダイオード１及び第２のダイオード５として、
通常のダイオードを用いたが、ベースとエミッタを短絡
させたバイポーラトランジスタのベース−コレクタ間、
或いは、ベースとコレクタを短絡させたバイポーラトラ
ンジスタのベース−エミッタ間を、上記ダイオード１，
５として用いても良い。また更に、第３及び第４実施例
の温度検出回路において、ＭＯＳトランジスタ５１，５
５，６１，６５の寄生ダイオードに代えて、通常のダイ
オードや上記バイポーラトランジスタのベース−エミッ
タ間、或いはベース−コレクタ間を用いるようにしても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例の温度検出回路を表す回路図であ
る。

【図２】 図１の詳細を表す回路図である。

【図３】 第２実施例の温度検出回路を表す回路図であ
る。

【図４】 図３の詳細を表す回路図である。

【図５】 第３実施例の温度検出回路を表す回路図であ
る。

【図６】 第４実施例の温度検出回路を表す回路図であ
る。

【図７】 従来の温度検出回路を表す回路図である。

【符号の説明】

１…温度検出用ダイオード ５…第２のダイオード ３…第１の定電流供給素子（第１のトランジスタ）
９…基準電源 ７…第２の定電流供給素子（第２のトランジスタ）
１１…比較器 １３…トランジスタ（スイッチング素子） ２３…出
力端子 ２５…トランジスタ（基準電流生成用トランジスタ）
２７…定電流回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−134070（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−175615（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−121452（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02H 5/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイオードの順方向降下電圧に基づき周
   囲温度の上昇を検出する温度検出回路であって、 前記ダイオードに直列に接続されて、該ダイオードに第
   １の一定電流を流す第１の定電流供給素子と、 該第１の定電流供給素子と並列に、且つ、前記ダイオー
   ドに直列に接続されて、該ダイオードに第２の一定電流
   を流す第２の定電流供給素子と、 前記ダイオードの順方向降下電圧を検出し、該検出値が
   所定値よりも小さい時に、過熱を示す信号を出力する電
   圧検出部と、 該電圧検出部から前記信号が出力されている時に、前記
   第２の定電流供給素子によって流される前記第２の一定
   電流を前記ダイオード以外の他の電流経路にバイパスさ
   せて、前記ダイオードに前記第１の一定電流だけが流れ
   るようにするバイパス回路と、 を備えたことを特徴とする温度検出回路。
2. 【請求項２】 カソードが第１の電位に接続された温度
   検出用ダイオードと、 ２つの出力端子の間に第１の一定電流を流すように構成
   されると共に、当該２つの出力端子のうちの一方が前記
   第１の電位よりも高い第２の電位に接続され、他方が前
   記温度検出用ダイオードのアノードに接続された第１の
   定電流供給素子と、 カソードが前記温度検出用ダイオードのアノードに接続
   された第２のダイオードと、 ２つの出力端子の間に第２の一定電流を流すように構成
   されると共に、当該２つの出力端子のうちの一方が前記
   第２の電位に接続され、他方が前記第２のダイオードの
   アノードに接続された第２の定電流供給素子と、 予め設定された基準電圧と前記温度検出用ダイオードの
   アノードの電圧とを比較し、前記アノードの電圧が前記
   基準電圧よりも低い時に、過熱を示す信号を出力する比
   較器と、 該比較器から前記信号が出力されている時に、前記第２
   のダイオードのアノードと前記第１の電位とを短絡させ
   るスイッチング素子と、 を備えたことを特徴とする温度検出回路。
3. 【請求項３】 アノードが第１の電位に接続された温度
   検出用ダイオードと、 ２つの出力端子の間に第１の一定電流を流すように構成
   されると共に、当該２つの出力端子のうちの一方が前記
   第１の電位よりも低い第２の電位に接続され、他方が前
   記温度検出用ダイオードのカソードに接続された第１の
   定電流供給素子と、 アノードが前記温度検出用ダイオードのカソードに接続
   された第２のダイオードと、 ２つの出力端子の間に第２の一定電流を流すように構成
   されると共に、当該２つの出力端子のうちの一方が前記
   第２の電位に接続され、他方が前記第２のダイオードの
   カソードに接続された第２の定電流供給素子と、 予め設定された基準電圧と前記温度検出用ダイオードの
   カソードの電圧とを比較し、前記カソードの電圧が前記
   基準電圧よりも高い時に、過熱を示す信号を出力する比
   較器と、 該比較器から前記信号が出力されている時に、前記第２
   のダイオードのカソードと前記第１の電位とを短絡させ
   るスイッチング素子と、 を備えたことを特徴とする温度検出回路。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載の温度検出
   回路において、 前記第１の電位と前記第２の電位との間にコレクタとエ
   ミッタ或いはドレインとソースからなる２つの出力端子
   が直列に接続されると共に、当該２つの出力端子間に予
   め設定された一定の基準電流が流れるように構成された
   基準電流生成用トランジスタを備え、 前記第１の定電流供給素子は、 前記基準電流生成用トランジスタと共にカレントミラー
   回路を構成して、前記基準電流に対し第１の所定倍とな
   る電流を前記第１の一定電流として流す第１のトランジ
   スタであり、 前記第２の定電流供給素子は、 前記基準電流生成用トランジスタと共にカレントミラー
   回路を構成して、前記基準電流に対し第２の所定倍とな
   る電流を前記第２の一定電流として流す第２のトランジ
   スタであること、 を特徴とする温度検出回路。