JP4829143B2 - 温度検出回路 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体回路の温度特性を利用した温度検出回路に関する。
図５は、一般的な温度検出回路の概略を示す図である（特許文献１参照）。
この温度検出回路は、温度センサ回路２００、基準電圧回路３００、コンパレータ４００、正の電源端子５００、負の電源端子６００、出力端子７００により構成されている。温度センサ回路２００は、一端を正の電源端子５００に、他の一端を負の電源端子６００に、残りの一端を温度センサ回路２００の出力端子として、コンパレータ４００のプラス入力端子に接続されており、温度の上昇に応じて出力電圧が低下する特性を持つ。基準電圧回路３００は、負極を負の電源端子６００に、正極をコンパレータ４００のマイナス入力端子に接続されており、所定温度において温度センサ回路２００の出力電圧と等しい基準電圧を出力する。コンパレータ４００は、一端を正の電源端子５００に、他の一端を負の電源端子６００に、出力端子を出力端子７００に接続されており、温度センサ回路２００の出力電圧と基準電圧回路３００の基準電圧を比較し、温度検出信号（負電源電位）または温度非検出信号（正電源電位）を出力する。
次に、図５に示す温度検出回路の動作について説明する。
温度が所定温度よりも低い場合、温度センサ回路２００の出力電圧は前記基準電圧より大きいため、コンパレータ４００は温度非検出信号を出力する。温度が所定温度よりも高い場合、温度センサ回路２００の出力電圧は前記基準電圧より小さいため、コンパレータ４００は温度検出信号を出力する。従って、所定温度以上であるか否かによって、出力論理を切り替える動作を行い、所定温度を検出することができる。
特開２００１−１６５７８３号公報
しかし、上述した温度検出回路では、電源の起動直後、温度センサ回路２００の出力電圧や基準電圧回路３００の基準電圧が不十分に出力されている状態において、温度センサ回路２００の出力電圧と基準電圧回路３００の基準電圧の立ち上がり速度の関係により、温度に関らず温度検出信号を出力するような誤動作してしまうという問題がある。
本発明は、電源の起動時における温度検出回路の誤動作を防ぐことを目的とする。
本発明は、ある温度以上であるか否かによって、出力論理を切り替える動作をする温度検出回路において、少なくとも、１個以上の温度の上昇に応じて出力電圧が低下する特性を持つ温度センサ回路と、１個以上の基準電圧を出力する基準電圧回路と、１個以上の前記温度センサ回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較して、所定温度を境に反転する信号を出力するコンパレータと、前記コンパレータの出力端子電圧と正電源を入力信号として制御する誤動作防止回路を含み、特に、前記温度センサ回路の出力電圧や前記基準電圧が不十分に出力されている状態において、前記誤動作防止回路が動作することを特徴とする温度検出回路を提供する。
本発明により、電源の起動直後における温度検出回路の誤動作を防ぐことができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［実施形態１］
まず、第１の実施形態の温度検出回路について説明する。図１は第１の実施形態の温度検出回路の回路図である。
第１の実施形態の温度検出回路は、誤動作防止回路１００、温度センサ回路２００、基準電圧回路３００、コンパレータ４００、正の電源端子５００、負の電源端子６００、出力端子７００により構成されている。
温度センサ回路２００は、一端を正の電源端子５００に、他の一端を負の電源端子６００に、残りの一端を前記温度センサ回路の出力端子として、コンパレータ４００のプラス入力端子に接続されている。温度センサ回路２００は、例えば複数個のトランジスタからなるダーリントン回路と、前記ダーリントン回路に給電する定電流回路によって構成され、温度の上昇に応じて出力電圧が低下する特性を持つ。また、抵抗など温度特性を持つ素子を組み合わせによって構成されていても良い。
基準電圧回路３００は、負極を負の電源端子６００に、正極をコンパレータ４００のマイナス入力端子に接続されている。基準電圧回路３００の基準電圧は、ヒューズトリミングやEEPROMによって抵抗やMOSトランジスタ等の素子サイズを変更することによって調整され、所定温度において温度センサ回路２００の出力電圧と等しい基準電圧を出力する。コンパレータ４００は、一端を正の電源端子５００に、他の一端を負の電源端子６００に、出力端子を出力端子７００に接続されている。コンパレータ４００は、温度センサ回路２００の出力電圧と基準電圧回路３００の基準電圧を比較し、温度検出信号（負の電源電位）または温度非検出信号（正の電源電位）を出力する。
誤動作防止回路１００は、一端を正の電源端子５００に、他の一端を出力端子７００に接続されている。誤動作防止回路１００は、正の電源端子５００と出力端子７００との接続を開閉する機能を持ち、電源の起動直後、温度センサ回路２００の出力電圧や基準電圧回路３００の基準電圧が不十分に出力されている状態において、出力端子７００と正の電源端子５００とを短絡状態にし、温度センサ回路２００の出力電圧や基準電圧回路３００の基準電圧が十分に出力された状態においては、出力端子７００と正の電源端子５００とを開放状態にする。
次に、この温度検出回路の動作を説明する。
まず、電源の起動直後において、温度センサ回路２００の出力電圧および基準電圧回路３００の基準電圧は、０Vから徐々に立ち上がる。このように温度センサ回路２００の出力電圧と基準電圧回路３００の基準電圧が不十分に出力されている状態において、誤動作防止回路１００は出力端子７００と正の電源端子５００とを短絡させるため、出力端子７００は強制的に温度非検出信号を出力する。次に、電源の起動から十分に時間が経過した後において、温度センサ回路２００の出力電圧と基準電圧回路３００の基準電圧が十分に出力されている状態において、誤動作防止回路１００は出力端子７００と正の電源端子５００とを開放させる。従って、温度が所定温度よりも低い場合、温度センサ回路２００の出力電圧は前記基準電圧より大きいため、出力端子７００は温度非検出信号を出力する。温度が所定温度よりも高い場合、温度センサ回路２００の出力電圧は前記基準電圧より小さいため、出力端子７００は温度検出を出力する。
このように、所定温度以上であるか否かによって、出力論理を切り替える動作を行い、所定温度を検出することができる。
このような温度検出回路によると、電源の起動時に温度センサ回路２００の出力電圧と基準電圧回路３００の基準電圧が不十分に出力されている状態において、温度センサ回路２００の出力電圧の立ち上がり時間が、基準電圧回路３００の基準電圧の立ち上がり時間よりも遅いなどの原因により、所定温度未満であるにも関らず、温度センサ回路２００の出力電圧が基準電圧回路３００の基準電圧よりも低くなる状態が起こる場合に、コンパレータが温度検出信号を出力することを防ぐことができる。即ち、温度検出回路の誤動作を防ぐことができる。
他にコンパレータ４００のプラス入力端子を正電源端子５００と短絡させることや、コンパレータ４００のマイナス入力端子を負の電源端子６００に短絡させることも考えられるが、より確実に出力端子７００が温度非検出信号を出力するには、出力端子７００を正の電源端子５００に短絡させておいた方が良い。
［実施形態２］
次に、第２の実施形態の温度検出回路について説明する。図２は第２の実施形態の温度検出回路の回路図である。
第２の実施形態の温度検出回路は、第１の実施形態の温度検出回路と比較すると、誤動作防止回路がコンデンサ１０１で構成されている点で相違する。コンデンサ１０１は、一端を正の電源端子５００に、他の一端を出力端子７００に接続されている。
次に、この温度検出回路の動作を説明する。
まず、電源の起動直後において、正の電源端子５００から出力端子７００を見込む系は、コンデンサ１０１とコンパレータ４００の出力抵抗とでHPFを構成しているため、電源の瞬時の変動に対してのみ、出力端子７００は追従するように変化させられる。そのため、コンデンサ１０１により出力端子７００は正の電源端子５００に短絡され、出力端子７００は強制的に温度非検出信号を出力する。次に、電源の起動から十分に時間が経過した後において、コンデンサ１０１はコンパレータ７００の負荷として駆動されるだけであるため、出力端子７００に正の電源端子５００による影響を及ぼさない。そのため、温度が所定温度よりも低い場合、温度センサ回路２００の出力電圧は前記基準電圧より大きいため、出力端子７００は温度非検出信号を出力する。温度が所定温度よりも高い場合、温度センサ回路２００の出力電圧は前記基準電圧より小さいため、出力端子７００は温度検出を出力する。
このように、所定温度以上であるか否かによって、出力論理を切り替える動作を行い、所定温度を検出することができる。
このような温度検出回路によると、電源の起動時に温度センサ回路２００の出力電圧と基準電圧回路３００の基準電圧が不十分に出力されている状態において、誤動作を防ぐことができる。
［実施形態３］
次に、第３の実施形態の温度検出回路について説明する。図３は第３の実施形態の温度検出回路の回路図である。
第３の実施形態の温度検出回路は、第１の実施形態の温度検出回路と比較すると、誤動作防止回路がMOSトランジスタ１１１、定電流回路１２１、コンデンサ１０２で構成されている点で相違する。MOSトランジスタ１１１は、ソース端子を正の電源端子５００に、ドレイン端子を出力端子７００に、ゲート端子を定電流回路１２１とコンデンサ１０２に接続されている。定電流回路１２１の他の一端は、正の電源端子５００と接続されている。コンデンサ１０２の他の一端は、負の電源端子６００と接続されている。
次に、この温度検出回路の動作を説明する。
まず、電源の起動直後において、定電流１２１は、ほとんど電流を流しておらず、コンデンサ１０２の両端に発生する電圧は０Vであり、MOSトランジスタ１１１のゲートは負の電源端子６００と短絡される。MOSトランジスタ１１１はONするため、出力端子７００は正の電源端子５００に短絡され、出力端子７００は強制的に温度非検出信号を出力する。次に、電源の起動から十分に時間が経過した後において、コンデンサ１０２は定電流１２１により電荷をチャージされることで、MOSトランジスタ１１１のゲート電位は徐々に上昇する。MOSトランジスタのゲート・ソース間電圧がMOSトランジスタ１１１の閾値電圧をVthよりも小さくなったとき、MOSトランジスタ１１１はOFFする。MOSトランジスタ１１１がOFFした状態では、出力端子７００は正の電源端子５００から開放される。そのため、温度が所定温度よりも低い場合、温度センサ回路２００の出力電圧は前記基準電圧より大きいため、出力端子７００は温度非検出信号を出力する。温度が所定温度よりも高い場合、温度センサ回路２００の出力電圧は前記基準電圧より小さいため、出力端子７００は温度検出を出力する。
このように、所定温度以上であるか否かによって、出力論理を切り替える動作を行い、所定温度を検出することができる。
このような温度検出回路によると、電源の起動時に温度センサ回路２００の出力電圧と基準電圧回路３００の基準電圧が不十分に出力されている状態において、誤動作を防ぐことができる。
ここで、MOSトランジスタ１１１は定電流１２１とコンデンサ１０２によって制御しているが、電源電圧や温度センサ回路２００の出力電圧、または基準電圧回路３００の基準電圧が十分に出力されていることを検知した信号により、MOSトランジスタ１１１をOFFするように制御してもよく、同一チップ内の他ブロックの信号を用いて制御しても良い。
［実施形態４］
次に、第４の実施形態の温度検出回路について説明する。図４は第４の実施形態の温度検出回路の回路図である。
第４の実施形態の温度検出回路は、第１の実施形態の温度検出回路と比較すると、誤動作防止回路がMOSトランジスタ１１２と制御端子８００で構成されているという点で相違する。MOSトランジスタ１１２はソース端子を正の電源端子５００に、ドレイン端子を出力端子７００に、ゲート端子を制御端子８００に接続される。制御端子８００は、マイコンなどチップ外のデバイスからの信号が入力される。
次に、この温度検出回路の動作を説明する。
まず、電源の起動直後において、制御端子に外部から負の電源電位が与えられれば、MOSトランジスタ１１２がONするため、出力端子７００は正の電源端子５００に短絡され、出力端子７００は強制的に温度非検出信号を出力する。また、電源の起動から十分に時間が経過した後において、制御端子に外部から正の電源電位が与えられれば、MOSトランジスタ１１２がOFFするため、出力端子７００は正の電源端子５００から開放される。そのため、温度が所定温度よりも低い場合、温度センサ回路２００の出力電圧は前記基準電圧より大きいため、出力端子７００は温度非検出信号を出力する。温度が所定温度よりも高い場合、温度センサ回路２００の出力電圧は前記基準電圧より小さいため、出力端子７００は温度検出を出力する。
このように、所定温度以上であるか否かによって、出力論理を切り替える動作を行い、所定温度を検出することができる。
このような温度検出回路によると、電源の起動時に温度センサ回路２００の出力電圧と基準電圧回路３００の基準電圧が不十分に出力されている状態において、誤動作を防ぐことができる。
第１の実施形態の温度検出回路を示す図である。 第２の実施形態の温度検出回路を示す図である。 第３の実施形態の温度検出回路を示す図である。 第４の実施形態の温度検出回路を示す図である。 一般的な温度検出回路を示す図である。
符号の説明
１００ ・・・ 誤動作防止回路
１０１、１０２ ・・・ コンデンサ
１１１、１１２ ・・・ MOSトランジスタ
１２１ ・・・ 定電流源
２００ ・・・ 温度センサ回路
３００ ・・・ 基準電圧回路
４００ ・・・ コンパレータ
５００ ・・・ 正の電源端子
６００ ・・・ 負の電源端子
７００ ・・・ 出力端子
８００ ・・・ 制御端子

Claims (1)

  1. ある温度以上であるか否かによって、出力論理を切り替える動作をする温度検出回路において、
    温度に応じて出力電圧が変化する温度センサ回路と、
    基準電圧を出力する基準電圧回路と、
    前記温度センサ回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較して、所定の温度を境に反転する信号を出力するコンパレータと、
    前記コンパレータの出力端子に接続した誤動作防止回路と、を備え、
    前記誤動作防止回路は、
    電源端子と接地端子との間に設けられた定電流源と容量の直列回路と、
    前記電源端子と前記コンパレータの出力端子との間に設けられ、ゲートを前記定電流源と前記容量の接続点に接続されたＭＯＳトランジスタと、で構成され、
    前記直列回路は、電源起動後の所定時間において前記ＭＯＳトランジスタをオンすることによって、前記コンパレータの出力端子を前記電源端子の電圧にする、
    ことを特徴とする温度検出回路。
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