JP6205996B2

JP6205996B2 - 温度検出回路

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Publication number: JP6205996B2
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Inventors: 典正岡
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Description

本発明は、ノイズの影響を受け難くした温度検出回路に関する。

感温素子例えばダイオードの温度特性を用いて所定の温度を検出する回路は、パワー半導体等の温度上昇による破壊を防ぐために利用されている。特許文献１には、ダイオードの順方向電圧ＶＦの温度特性を利用した温度検出回路が記載されている。この温度検出回路では、ノイズ除去用のコンデンサをダイオードの両端に接続することにより、ノイズがダイオードに混入して誤検出が発生することを防止している。

温度検知用のダイオードは、温度特性を大きくし検出性を向上させるために、多段に接続することが、即ち、複数のダイオードを直列接続することが一般的である。また、上記ダイオードは、パワー半導体等の温度検出したい素子の近傍に配置する必要があるから、半導体内の寄生成分を通って各ダイオードに別々にノイズが伝播することがある。このため、多段の各ダイオードにノイズ除去用のコンデンサをそれぞれ接続しなければならないため、半導体（チップ）の面積の増大を招き、コストが高くなるという問題がある。また、コンデンサは周波数特性を持つため、外来ノイズのような広帯域ノイズを全て除くことはできないという問題もある。

また、特許文献２には、サイズ等が異なる過熱検出素子を２個用いて、同相ノイズの影響をキャンセルすることにより、ノイズ耐性を向上させた構成が記載されている。しかし、この構成の場合、キャンセル効果を示す理論式が小振幅ノイズを前提としているため、バイアスを越えるような大振幅ノイズに対しては誤動作してしまうという不具合がある。

特開２０１１−７５４５号公報特開平１１−２１１５７４号公報

そこで、本発明の目的は、コンデンサを用いずにノイズ耐性を高くすることができ、また、大振幅ノイズに対しても誤動作しない温度検出回路を提供することにある。

請求項１の発明は、負の温度特性を持つ感温素子と、前記感温素子に二つ以上のバイアス電流を供給する可変バイアス回路と、前記感温素子により検出された検出温度信号と温度判定値とを比較し、検出温度が設定温度を越えたと判定されたときに第１の判定信号を出力する比較回路と、前記感温素子に第１のバイアス電流が供給された状態で、前記比較回路から第１の判定信号が出力された判定したときに、前記感温素子に前記第１のバイアス電流よりも大きい第２のバイアス電流を供給するように切り替える切り替え信号を前記可変バイアス回路に出力する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記感温素子に第２のバイアス電流が供給された状態で、前記比較回路から第１の判定信号が出力されていると判定したときに、第２の判定信号を出力することを特徴とする。

本発明の第１実施形態を示す温度検出回路の電気的構成図シミュレーション用の温度検出回路の回路図シミュレーション結果を示す図ノイズ重畳時の動作を説明するタイムチャート温度正常検出時の動作を説明するタイムチャート本発明の第２実施形態を示す図１相当図図１相当図ノイズ重畳時及び温度正常検出時の動作を説明するタイムチャート本発明の第３実施形態を示す図７相当図図８相当図本発明の第４実施形態を示す図１相当図本発明の第５実施形態を示す図１相当図本発明の第６実施形態を示す図１２相当図本発明の第７実施形態を示す図１相当図制御回路の論理回路図図８相当図本発明の第８実施形態を示す図１１相当図本発明の第９実施形態を示す図１７相当図本発明の第１０実施形態を示す図１７相当図本発明の第１１実施形態を示す図１９相当図

以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図６を参照して説明する。まず、図１は、本実施形態の温度検出回路の電気的構成を概略的に示す図である。尚、図１に示す構成は、請求項１に相当する構成である。上記図１に示すように、温度検出回路１は、感温素子２と、可変バイアス回路３と、比較回路４と、バイアス制御回路（制御回路）５とを備えて構成されている。感温素子２は、例えば温度検知用のダイオードで構成されており、一端２ａが可変バイアス回路３の出力端子３ａに接続され、他端２ｂがグランドに接続されている。

可変バイアス回路３は、例えば電流源回路で構成されており、感温素子２に二つ以上のバイアス電流、例えば小電流値のバイアス電流と大電流値のバイアス電流を供給する機能を有している。可変バイアス回路３の入力端子３ｂは、定電圧電源の電源端子６に接続されている。

比較回路４は、例えば比較器で構成されており、感温素子２により検出された検出温度信号と設定された温度判定値とを比較し、検出温度が設定温度を越えたと判定されたときに第１の判定信号を出力する機能を有する。比較回路４の一方の入力端子４ａは感温素子２の一端２ａに接続され、比較回路４の他方の入力端子４ａは温度判定用の基準電圧（温度判定値）Ｖａを発生する電池７の正端子に接続されている。比較回路４の出力端子４ｃは、バイアス制御回路５の入力端子５ａに接続されている。比較回路４は、感温素子２により検出された温度検出信号Ｓａと温度判定用の基準電圧Ｖａを比較し、温度検出信号Ｓａの電圧レベルが温度判定用の基準電圧Ｖａよりも小さいときに、例えばハイレベルの第１の判定信号Ｈａを出力する。

バイアス制御回路５は、感温素子２に小電流値のバイアス電流（第１のバイアス電流）が供給された状態で、比較回路４から第１の判定信号Ｈａが出力されたと判定したときに、感温素子２に大電流値のバイアス電流（第２のバイアス電流）を供給するように切り替える切り替え信号Ｓｂを可変バイアス回路３に出力する機能を有する。そして、バイアス制御回路５は、感温素子２に大電流値のバイアス電流が供給された状態で、比較回路４から第１の判定信号Ｈａが出力されていると判定したときに、例えばハイレベルの第２の判定信号Ｈｂを出力端子８に出力するように構成されている。

次に、上記した構成の温度検出回路１によってノイズ耐性が向上する作用効果について、本発明者はシミュレーションを実行して確認しており、このシミュレーションについて、図２、図３、図４を参照して説明する。

本シミュレーションで用いた回路構成を、図２に示す。この図２に示すように、感温素子２として例えば４個のダイオード９を直列接続したものを用い、電流源１０からダイオード９にバイアス電流を供給するように構成している。電流源１０は、小電流値のバイアス電流、または、大電流値のバイアス電流を供給可能である。また、ノイズとして例えば振幅が小または大のサイン波形のノイズ電流を４個のダイオード９にそれぞれ重畳可能な電流源１１を備えている。そして、最上段のダイオード９と電流源１０との接続点に出力端子１２を接続し、この出力端子１２の端子電圧Ｖｂの平均値をシミュレーションで算出（測定）する。

まず、ダイオード９の周囲温度を２７℃（室温）とし、ノイズ無しとしたときに、小電流値のバイアス電流をダイオード９に供給した状態で、端子電圧Ｖｂの平均値をシミュレーションで算出した結果を、図３（ａ）中の最も左の棒グラフＡ１で示す。そして、ダイオード９の周囲温度を２７℃（室温）とし、ノイズ無しとしたときに、大電流値のバイアス電流をダイオード９に供給した状態で、端子電圧Ｖｂの平均値をシミュレーションで算出した結果を、図３（ａ）中の左から２個目の棒グラフＡ２で示す。

また、ダイオード９の周囲温度を１５０℃（高温）とし、ノイズ無しとしたときに、小電流値のバイアス電流をダイオード９に供給した状態で、端子電圧Ｖｂの平均値をシミュレーションで算出した結果を、図３（ａ）中の左から３個目の棒グラフＡ３で示す。そして、ダイオード９の周囲温度を１５０℃（高温）とし、ノイズ無しとしたときに、大電流値のバイアス電流をダイオード９に供給した状態で、端子電圧Ｖｂの平均値をシミュレーションで算出した結果を、図３（ａ）中の最も右の棒グラフＡ４で示す。

次に、ダイオード９の周囲温度を２７℃（室温）とし、振幅が小のサイン波形のノイズ電流をダイオード９に重畳し、小電流値のバイアス電流をダイオード９に供給した状態で、端子電圧Ｖｂの平均値をシミュレーションで算出した結果を、図３（ｂ）中の最も左の棒グラフＢ１で示す。そして、ダイオード９の周囲温度を２７℃（室温）とし、振幅が小のサイン波形のノイズ電流をダイオード９に重畳し、大電流値のバイアス電流をダイオード９に供給した状態で、端子電圧Ｖｂの平均値をシミュレーションで算出した結果を、図３（ｂ）中の左から２個目の棒グラフＢ２で示す。

また、ダイオード９の周囲温度を２７℃（室温）とし、振幅が大のサイン波形のノイズ電流をダイオード９に重畳し、小電流値のバイアス電流をダイオード９に供給した状態で、端子電圧Ｖｂの平均値をシミュレーションで算出した結果を、図３（ｂ）中の左から３個目の棒グラフＢ３で示す。そして、ダイオード９の周囲温度を２７℃（室温）とし、振幅が大のサイン波形のノイズ電流をダイオード９に重畳し、大電流値のバイアス電流をダイオード９に供給した状態で、端子電圧Ｖｂの平均値をシミュレーションで算出した結果を、図３（ｂ）中の最も右の棒グラフＢ４で示す。

図３（ａ）の４つの棒グラフＡ１〜Ａ４から、温度特性のバイアス電流依存性は小さく、バイアス電流を大きくしても、所望の温度（高温）を検出できることがわかる。そして、図３（ｂ）の４つの棒グラフＢ１〜Ｂ４から、ノイズ特性のバイアス電流依存性は大きく、ノイズ振幅が大きいノイズ電流が重畳した場合に、バイアス電流を大きくすれば、温度を誤検出することを防止でき、ノイズ耐性が大きく向上することがわかる。従って、バイアス電流を大きくすることにより、温度が実際に高くなったことによる温度の正検出であるか、それとも、ノイズの重畳による温度の誤検出であるかを、確実に判断することができる。そして、本実施形態の場合、コンデンサを用いずにノイズ耐性を高くすることができ、また、大振幅ノイズに対しても誤動作することを防止できる。更に、本実施形態によれば、温度検出時のみバイアス電流を大きくし、通常時はバイアス電流を小さくしているので、消費電力の増加を極力抑制することができる。

また、温度検出回路においては、閾値電圧付近で比較器の出力がチャタリングすることを避けるため、ヒステリシス特性を付加することがよく実施されている。これに対して、本実施形態では、バイアス電流を変えることによってヒステリシス特性を付加することができる。図３（ａ）の４つの棒グラフＡ１〜Ａ４から、バイアス電流の大きさを変えると、端子電圧Ｖｂが少し変化することがわかる。これにより、大電流値のバイアス電流を供給しているときに温度を検出し、その後、小電流値のバイアス電流を供給するように切り替えると、検出解除温度が少し低くなることから、ヒステリシス特性が得られることがわかる。

次に、本実施形態の具体的動作について、図４および図５を参照して説明する。図４は、上記温度検出回路１の感温素子２にノイズが重畳した場合の動作を説明する図（タイムチャート）である。図５は、上記温度検出回路１が温度（高温）を正常検出した場合の動作を説明する図（タイムチャート）である。

まず、ノイズが重畳する場合、図４に示すように、時刻Ｔ１でノイズの重畳によって比較回路４の出力端子４ｃの端子電圧、即ち、第１の判定信号Ｈａがハイレベルになると、このハイレベルの第１の判定信号Ｈａを受けて、バイアス制御回路５は、時刻Ｔ２でハイレベルの切り替え信号Ｓｂを可変バイアス回路３に与え、可変バイアス回路３から大電流値のバイアス電流を感温素子２に供給するようにする。尚、この大電流値のバイアス電流を供給する区間は、予め決めた設定時間ｔ１とする。上記大電流値のバイアス電流が感温素子２に供給されると、ノイズ重畳の場合、前述したように感温素子２により検出された温度検出信号Ｓａの電圧レベルが上昇することから、時刻Ｔ３で第１の判定信号Ｈａがロウレベルになる。

この後、上記設定時間ｔ１が経過すると、時刻Ｔ４で切り替え信号Ｓｂがロウになり、可変バイアス回路３から小電流値のバイアス電流が感温素子２に供給されるようになる。上記小電流値のバイアス電流が感温素子２に供給されると、ノイズ重畳の場合、前述したように感温素子２により検出された温度検出信号Ｓａの電圧レベルが低下することから、時刻Ｔ５で第１の判定信号Ｈａがハイになる。このハイの第１の判定信号Ｈａを受けて、バイアス制御回路５は、時刻Ｔ６でハイレベルの切り替え信号Ｓｂを可変バイアス回路３に与え、可変バイアス回路３から大電流値のバイアス電流を感温素子２に供給するようにする（供給時間は設定時間ｔ１）。上記大電流値のバイアス電流が感温素子２に供給されると、ノイズ重畳の場合、前述したように感温素子２により検出された温度検出信号Ｓａの電圧レベルが上昇することから、時刻Ｔ７で第１の判定信号Ｈａがロウになる。以下、ノイズが重畳している限り、上述した処理が繰り返され、バイアス制御回路５から出力される第２の判定信号Ｈｂはロウレベルに保持されることから、ノイズ重畳によって温度を誤検出することがない。

次に、温度を正常検出する場合には、図５に示すように、時刻Ｔ１１で温度上昇により比較回路４からの第１の判定信号Ｈａがハイレベルになるとすると、このハイレベルの第１の判定信号Ｈａを受けて、バイアス制御回路５は時刻Ｔ１２でハイレベルの切り替え信号Ｓｂを可変バイアス回路３に与え、可変バイアス回路３から大電流値のバイアス電流を感温素子２に供給するようにする（供給時間は設定時間ｔ１）。ここで、上記大電流値のバイアス電流が供給されても、温度の正常検出の場合、前述したように感温素子２により検出された温度検出信号Ｓａの電圧レベルが低下したままであることから、第１の判定信号Ｈａがハイのままとなる。従って、上記設定時間ｔ１が経過し、更に、例えば第２の設定時間ｔ２が経過した後の時刻Ｔ１３においても、第１の判定信号Ｈａがハイのままであることから、バイアス制御回路５は、上記時刻Ｔ１３でハイレベルの第２の判定信号Ｈｂを出力する。これにより、温度を正常検出することができる。

図６ないし図８は、本発明の第２実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第２実施形態では、図６に示すように、バイアス制御回路５は、ノイズであるか否かを判定するノイズ判定回路１３を含んで構成されている。ノイズ判定回路１３は、前記第１の判定信号Ｈａを元に所定の方法でノイズでないと判定したときに、第２の判定信号Ｈｂを出力するように構成されている。特に、第２実施形態の場合、図７に示すように、ノイズ判定回路１３は、所定時間の間、前記第１の判定信号Ｈａが出力され続けていると判定したときに、第２の判定信号Ｈｂを出力する構成となっている。

このノイズ判定回路１３（バイアス制御回路５）の動作について、図８を参照して説明する。
図８に示すように、まず、ノイズが重畳する場合、時刻Ｔ２１でノイズの重畳により第１の判定信号Ｈａがハイレベルになると、このハイレベルの第１の判定信号Ｈａを受けて、バイアス制御回路５のノイズ判定回路１３は、時刻Ｔ２２でハイレベルの切り替え信号Ｓｂを可変バイアス回路３に与え、可変バイアス回路３から大電流値のバイアス電流を感温素子２に供給する。尚、この大電流値のバイアス電流を供給する区間は、予め決めた設定時間ｔ２１とする。上記大電流値のバイアス電流が供給されると、ノイズ重畳の場合、前述したように温度検出信号Ｓａの電圧レベルが上昇することから、時刻Ｔ２３で第１の判定信号Ｈａがロウレベルになる。この後、上記設定時間ｔ２１が経過するまでの間に、ノイズ重畳がなくなれば、上記設定時間ｔ２１が経過した後のＴ２４では、切り替え信号Ｓｂがロウレベルになっても、第１の判定信号Ｈａがロウレベルのままとなる。従って、バイアス制御回路５から出力される第２の判定信号Ｈｂはロウレベルのままとなり、ノイズによって温度を誤検出することがない。この構成の場合、設定時間ｔ２１または時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２４までの間の時間が、ノイズ判定回路１３の所定時間に相当する。

次に、温度を正常検出する場合には、図８に示すように、時刻Ｔ２５で温度上昇により第１の判定信号Ｈａがハイレベルになると、このハイレベルの第１の判定信号Ｈａを受けて、バイアス制御回路５のノイズ判定回路１３は、時刻Ｔ２６でハイレベルの切り替え信号Ｓｂを可変バイアス回路３に与え、可変バイアス回路３から大電流値のバイアス電流を感温素子２に供給する（供給時間は設定時間ｔ２１）。上記大電流値のバイアス電流が供給されても、温度の正常検出の場合、前述したように温度検出信号Ｓａの電圧レベルが低下したままであることから、第１の判定信号Ｈａがハイレベルのままとなる。従って、上記設定時間ｔ２１が経過した時刻Ｔ２７においても、第１の判定信号Ｈａがハイレベルのままであることから、バイアス制御回路５のノイズ判定回路１３は、上記時刻Ｔ２７でハイレベルの第２の判定信号Ｈｂを出力する。これにより、温度を正常検出することができる。

図９及び図１０は、本発明の第３実施形態を示すものである。尚、第２実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第３実施形態では、バイアス制御回路５のノイズ判定回路１４は、クロック毎に、比較回路４から第１の判定信号Ｈａが出力されているか否かを判定し、２回以上続けて前記第１の判定信号Ｈａが出力されていると判定したときに、第２の判定信号Ｈｂを出力するように構成されている。

具体的には、図１０に示すように、まず、ノイズが重畳する場合、時刻Ｔ３１でノイズの重畳により第１の判定信号Ｈａがハイレベルになると、このハイレベルの第１の判定信号Ｈａを受けた後、クロック（図１０中の上向きの矢印参照）が入力した時刻Ｔ３２で、バイアス制御回路５のノイズ判定回路１４は、ハイレベルの切り替え信号Ｓｂを可変バイアス回路３に与え、可変バイアス回路３から大電流値のバイアス電流を感温素子２に供給する。尚、この大電流値のバイアス電流を供給する時間は、１クロックの間（次のクロックまでの時間、設定時間ｔ３１）とする。上記大電流値のバイアス電流が供給されると、ノイズ重畳の場合、前述したように温度検出信号Ｓａの電圧レベルが上昇することから、第１の判定信号Ｈａがロウレベルになる。

この後、次のクロックが入ると（上記設定時間ｔ３１が経過すると）、時刻Ｔ３３で切り替え信号Ｓｂがロウレベルになり、可変バイアス回路３から小電流値のバイアス電流が感温素子２に供給されるようになる。この状態で、時刻Ｔ３４においてノイズが重畳されると、前述したように感温素子２により検出された温度検出信号Ｓａの電圧レベルが低下することから、時刻Ｔ３４で第１の判定信号Ｈａがハイレベルになる。このハイレベルの第１の判定信号Ｈａを受けた後、次のクロックが入力した時刻Ｔ３５で、バイアス制御回路５のノイズ判定回路１４は、ハイレベルの切り替え信号Ｓｂを可変バイアス回路３に与え、可変バイアス回路３から大電流値のバイアス電流を感温素子２に供給する（供給時間は１クロック分）。上記大電流値のバイアス電流が供給されると、ノイズ重畳の場合、前述したように温度検出信号Ｓａの電圧レベルが上昇することから、第１の判定信号Ｈａがロウレベルになる。

この後、次のクロックが入ると（上記設定時間ｔ３１が経過すると）、時刻Ｔ３６で切り替え信号Ｓｂがロウレベルになり、可変バイアス回路３から小電流値のバイアス電流が感温素子２に供給されるようになる。この後、ノイズ重畳がなくなれば、第１の判定信号Ｈａがロウレベルのままとなる。従って、バイアス制御回路５のノイズ判定回路１４は、２回続けてハイレベルの第１の判定信号Ｈａが出力されてはいないと判定するため、ロウレベルの第２の判定信号Ｈｂを出力し続けるから、ノイズによって温度を誤検出することがない。

次に、温度を正常検出する場合には、図１０に示すように、時刻Ｔ４１で温度上昇により第１の判定信号Ｈａがハイレベルになると、このハイレベルの第１の判定信号Ｈａを受けた後、クロックが入力した時刻Ｔ４２で、バイアス制御回路５のノイズ判定回路１４は、ハイレベルの切り替え信号Ｓｂを可変バイアス回路３に与え、可変バイアス回路３から大電流値のバイアス電流を感温素子２に供給する（供給時間は、１クロックの間（設定時間ｔ３１）。上記大電流のバイアス電流が供給されても、温度の正常検出の場合、前述したように温度検出信号Ｓａの電圧レベルが低下したままであることから、第１の判定信号Ｈａがハイのままとなる。従って、上記１クロック分の時間（設定時間ｔ３１）が経過した時刻Ｔ４３においても、第１の判定信号Ｈａがハイのままであることから、バイアス制御回路５のノイズ判定回路１４は、２回続けてハイレベルの第１の判定信号Ｈａが出力されていると判定するため、上記時刻Ｔ４３でハイレベルの第２の判定信号Ｈｂを出力する。これにより、温度を正常検出することができる。

尚、上記第３実施形態では、バイアス制御回路５は、２回続けてハイレベルの第１の判定信号Ｈａが出力されたときに、温度正常検出と判断するように構成したが、これに限られるものではなく、３回以上の適当な回数続けてハイレベルの第１の判定信号Ｈａが出力されたときに、温度正常検出と判断するように構成しても良い。

図１１は、本発明の第４実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第４実施形態では、感温素子２は、複数のダイオード１５を直列接続して構成されている。上述した以外の第４実施形態の構成は、第１実施形態の構成とほぼ同じ構成となっている。従って、第４実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

図１２は、本発明の第５実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第５実施形態では、可変バイアス回路３を電流源回路で構成した。具体的には、図１２に示すように、可変バイアス回路３は、第１の電流源１６と、第２の電流源１７と、スイッチ１８とを備えている。第１の電流源１６は、電源端子６と、感温素子２の端子２ａとの間に接続されている。第２の電流源１７及びスイッチ１８からなる直列回路は、第１の電流源１６に並列接続されている。スイッチ１８は、バイアス制御回路５によりオンオフ制御される。

上記構成の場合、スイッチ１８をオフすることにより小電流値のバイアス電流を感温素子２に供給し、スイッチ１８をオンすることにより、大電流値のバイアス電流を感温素子２に供給することができる構成となっている。尚、上述した以外の第５実施形態の構成は、第１実施形態と同じ構成となっている。従って、第５実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

図１３は、本発明の第６実施形態を示すものである。尚、第５実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第６実施形態では、可変バイアス回路３を抵抗回路で構成した。具体的には、図１３に示すように、可変バイアス回路３は、第１の抵抗１９と、第２の抵抗２０と、スイッチ１８とを備えている。第１の抵抗１９は、電源端子６と、感温素子２の一方の端子２ａとの間に接続されている。第２の抵抗２０及びスイッチ１８からなる直列回路は、第１の抵抗１９に並列接続されている。スイッチ１８は、バイアス制御回路５によりオンオフ制御される。

上記構成の場合、スイッチ１８をオフすることにより小電流値のバイアス電流を感温素子２に供給し、スイッチ１８をオンすることにより大電流値のバイアス電流を感温素子２に供給する構成となっている。尚、上述した以外の第６実施形態の構成は、第５実施形態と同じ構成となっている。従って、第６実施形態においても、第５実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

図１４ないし図１６は、本発明の第７実施形態を示すものである。尚、第５実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第７実施形態では、スイッチ１８をＰＭＯＳトランジスタで構成し、バイアス制御回路５を図１５に示す論理回路で構成した。

バイアス制御回路５は、図１５に示すように、４個のフリップフロップ２１と、アンド２２と、ナンド２３と、３個のノット２４とを図示するように接続して構成されており、３個の入力端子２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、２個の出力端子２６ａ、２６ｂとを有する。第１の入力端子２５ａには電源が入力され、第２の入力端子２５ｂには比較回路４から出力される第１の判定信号Ｈａが入力され、第３の入力端子２５ｃにはクロックＣＬＫが入力される。第１の出力端子２６ａからは第２の判定信号Ｈｂが出力され、第２の出力端子２６ｂからはスイッチ１８をオンオフ制御するための切り替え信号Ｓｂが出力される。

次に、上記構成のバイアス制御回路５の動作について、図１６を参照して説明する。まず、ノイズが重畳する場合の動作について説明する。尚、ノイズの重畳は、時刻Ｔ５１から時刻Ｔ６０までの期間続くとする。クロックＣＬＫが第３の入力端子２５ｃに入力されている。この状態で、比較回路４からの第１の判定信号Ｈａが時刻Ｔ５１でノイズの重畳によりハイレベルになると、このハイレベルの第１の判定信号Ｈａを受けた後、クロックＣＬＫが立ち上がる時刻Ｔ５２で、バイアス制御回路５からの切り替え信号Ｓｂがハイレベルからロウレベルへ切り替わる。そして、このロウレベルの切り替え信号ＳｂがＰＭＯＳトランジスタ１８に与えられることにより、ＰＭＯＳトランジスタ１８がオンして感温素子２に大電流値のバイアス電流が供給されるようになる。尚、この大電流値のバイアス電流を供給する区間（即ち、切り替え信号Ｓｂをロウレベルに保持する期間）は、１クロックの間（設定時間ｔ４１）とする。上記大電流値のバイアス電流が供給されると、ノイズ重畳の場合、前述したように温度検出信号Ｓａの電圧レベルが上昇することから、時刻Ｔ５３で第１の判定信号Ｈａがロウレベルになる。このロウレベルの第１の判定信号Ｈａを受けた後、次のクロックＣＬＫが立ち上がる時刻Ｔ５４で、バイアス制御回路５からの切り替え信号Ｓｂがロウレベルからハイレベルへ切り替わる。

このハイレベルの切り替え信号ＳｂがＰＭＯＳトランジスタ１８に与えられることにより、ＰＭＯＳトランジスタ１８がオフして感温素子２に小電流値のバイアス電流が供給されるようになる。このとき、ノイズ重畳が続いていることから、上記時刻Ｔ５４から少し遅れて時刻Ｔ５５で第１の判定信号Ｈａがハイレベルになる。そして、このハイレベルの第１の判定信号Ｈａを受けた後、次のクロックＣＬＫが立ち上がる時刻Ｔ５６で、切り替え信号Ｓｂがロウレベルになると、このロウレベルの切り替え信号ＳｂがＰＭＯＳトランジスタ１８に与えられることにより、ＰＭＯＳトランジスタ１８がオンして感温素子２に大電流値のバイアス電流が供給されるようになる。このとき、ノイズ重畳が続いていることから、前述したように温度検出信号Ｓａの電圧レベルが上昇し、上記時刻Ｔ５６から少し遅れた時刻Ｔ５７で第１の判定信号Ｈａがロウレベルになる。

この後、次のクロックＣＬＫが立ち上がる時刻Ｔ５８で、バイアス制御回路５の切り替え信号Ｓｂがロウレベルからハイレベルへ切り替わる。このハイレベルの切り替え信号ＳｂがＰＭＯＳトランジスタ１８に与えられることにより、ＰＭＯＳトランジスタ１８がオフして感温素子２に小電流のバイアス電流が供給されるようになる。このとき、ノイズ重畳が続いていることから、上記時刻Ｔ５８から少し遅れて時刻Ｔ５９で第１の判定信号Ｈａがハイレベルになる。この後、次のクロックＣＬＫが立ち上がる時刻Ｔ６１の前の時点である時刻Ｔ６０でノイズが重畳されなくなるので、上記時刻Ｔ６０で第１の判定信号Ｈａがロウレベルへ切り替わる。従って、次のクロックＣＬＫが立ち上がる時刻Ｔ６１では、第１の判定信号Ｈａがロウレベルのままとなり、切り替え信号Ｓｂがハイレベルのままとなる。従って、ノイズが重畳される期間（時刻Ｔ５１から時刻Ｔ６０までの間）、バイアス制御回路５から出力される第２の判定信号Ｈｂはロウレベルのままとなり、ノイズ重畳によって温度を誤検出することを防止できる。

次に、温度を正常検出する場合の動作について説明する。この場合、図１６に示すように、温度が上昇している期間は、時刻Ｔ７１から時刻Ｔ７４までの間とする。さて、時刻Ｔ７１で温度上昇により比較回路４からの第１の判定信号Ｈａがハイレベルになると、このハイレベルの第１の判定信号Ｈａを受けた後、クロックＣＬＫが立ち上がる時刻Ｔ７２で、バイアス制御回路５からの切り替え信号Ｓｂがハイレベルからロウレベルへ切り替わる。そして、このロウレベルの切り替え信号ＳｂがＰＭＯＳトランジスタ１８に与えられることにより、ＰＭＯＳトランジスタ１８がオンして感温素子２に大電流値のバイアス電流が供給されるようになる。尚、この大電流のバイアス電流を供給する区間は、１クロックの間（設定時間ｔ４１）である。上記大電流のバイアス電流が供給されても、温度の正常検出の場合、前述したように温度検出信号Ｓａの電圧レベルが低下したままであることから、第１の判定信号Ｈａがハイレベルのままとなる。従って、上記１クロックの間の時間（設定時間ｔ４１）が経過した時刻Ｔ７３においても、第１の判定信号Ｈａがハイレベルのままであることから、バイアス制御回路５は、２回続けてハイレベルの第１の判定信号Ｈａが出力されていると判定するため、上記時刻Ｔ７３でハイレベルの第２の判定信号Ｈｂを出力する。これにより、温度を正常検出することができる。

尚、時刻Ｔ７４で温度が低下すると、温度検出信号Ｓａの電圧レベルが上昇し、第１の判定信号Ｈａがロウレベルになることから、バイアス制御回路５は第２の判定信号Ｈｂをハイレベルからロウレベルに切り替える。これにより、温度非検出の状態となる。

上述した以外の第７実施形態の構成は、第５実施形態の構成とほぼ同じ構成となっている。従って、第７実施形態においても、第５実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

尚、上記第７実施形態では、スイッチ１８をＰＭＯＳトランジスタで構成したが、スイッチ１８をＮＭＯＳトランジスタで構成しても良く、その場合には、切り替え信号Ｓｂのハイレベル／ロウレベルの関係を反転させれば良い。また、上記第７実施形態では、バイアス制御回路５は、２回続けてハイレベルの第１の判定信号Ｈａが出力されたときに、温度正常検出と判断するように構成したが、これに限られるものではなく、３回以上の適当な回数続けてハイレベルの第１の判定信号Ｈａが出力されたときに、温度正常検出と判断するように構成しても良い。

図１７は、本発明の第８実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第８実施形態では、感温素子２は、複数のＮＰＮトランジスタ２７を直列接続して構成されている。上述した以外の第８実施形態の構成は、第１実施形態の構成とほぼ同じ構成となっている。従って、第８実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

図１８は、本発明の第９実施形態を示すものである。尚、第８実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第９実施形態では、ＮＰＮトランジスタ２７の代わりにＰＮＰトランジスタ２８を用いた。上述した以外の第９実施形態の構成は、第８実施形態の構成とほぼ同じ構成となっている。従って、第９実施形態においても、第８実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

図１９は、本発明の第１０実施形態を示すものである。尚、第８実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第１０実施形態では、ＮＰＮトランジスタ２７の代わりにＮＭＯＳトランジスタ２９を用いた。上述した以外の第１０実施形態の構成は、第８実施形態の構成とほぼ同じ構成となっている。従って、第１０実施形態においても、第８実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

図２０は、本発明の第１１実施形態を示すものである。尚、第１０実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第１１実施形態では、ＮＭＯＳトランジスタ２９の代わりにＰＭＯＳトランジスタ３０を用いた。上述した以外の第１１実施形態の構成は、第１０実施形態の構成とほぼ同じ構成となっている。従って、第１１実施形態においても、第１０実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

図面中、１は温度検出回路、２は感温素子、３は可変バイアス回路、４は比較回路、５はバイアス制御回路、７は電池、９はダイオード、１３はノイズ判定回路、１４はノイズ判定回路、１５はダイオード、１６は第１の電流源、１７は第２の電流源、１８はスイッチ、１９は第１の抵抗、２０は第２の抵抗、２７はＮＰＮトランジスタ、２８はＰＮＰトランジスタ、２９はＮＭＯＳトランジスタ、３０はＰＭＯＳトランジスタである。

Claims

負の温度特性を持つ感温素子（２）と、
前記感温素子（２）に二つ以上のバイアス電流を供給する可変バイアス回路（３）と、
前記感温素子（２）により検出された検出温度信号と温度判定値とを比較し、検出温度が設定温度を越えたと判定されたときに第１の判定信号を出力する比較回路（４）と、
前記感温素子（２）に第１のバイアス電流が供給された状態で、前記比較回路（４）から第１の判定信号が出力された判定したときに、前記感温素子（２）に前記第１のバイアス電流よりも大きい第２のバイアス電流を供給するように切り替える切り替え信号を前記可変バイアス回路（３）に出力する制御回路（５）とを備え、
前記制御回路（５）は、前記感温素子（２）に第２のバイアス電流が供給された状態で、前記比較回路（４）から第１の判定信号が出力されていると判定したときに、第２の判定信号を出力することを特徴とする温度検出回路。
前記制御回路（５）は、ノイズ判定回路（１３）を含み、前記第１の判定信号を元に所定の方法で第２の判定信号を出力することを特徴とする請求項１記載の温度検出回路。
前記ノイズ判定回路（１３）は、所定時間の間、前記比較回路（４）から前記第１の判定信号が出力され続けていると判定したときに、第２の判定信号を出力することを特徴とする請求項２記載の温度検出回路。
前記ノイズ判定回路（１３）は、クロック毎に前記比較回路（４）から前記第１の判定信号が出力されているか否かを判定し、２回以上続けて前記第１の判定信号が出力されていると判定したときに、第２の判定信号を出力することを特徴とする請求項２記載の温度検出回路。
前記可変バイアス回路（３）は、スイッチの切り替えによって供給するバイアス電流を変更することを特徴とする請求項１記載の温度検出回路。
前記可変バイアス回路（３）は、電流源回路で構成されていることを特徴とする請求項５記載の温度検出回路。
前記可変バイアス回路（３）は、抵抗回路で構成されていることを特徴とする請求項５記載の温度検出回路。
前記制御回路（５）は、バイアス制御回路（５）を含み、前記第１の判定信号を元に所定の方法で切り替え信号を出力することを特徴とする請求項１記載の温度検出回路。
前記バイアス制御回路（５）は、前記切り替え信号を所定時間出力することを特徴とする請求項８記載の温度検出回路。
前記バイアス制御回路（５）は、前記切り替え信号をクロック１周期以上の間出力することを特徴とする請求項８記載の温度検出回路。