JP6298188B2 - Temperature detection device - Google Patents

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Description

本発明は、温度検出装置に関し、特にインバータ装置を構成するスイッチング素子の温度検出装置に関する。   The present invention relates to a temperature detection device, and more particularly to a temperature detection device for a switching element constituting an inverter device.

電動機は、エンジンと組み合わせたハイブリッド自動車または電気自動車等の動力源として用いられる。電動機を駆動する際、所定のトルク、周波数を得るのにインバータが用いられる。インバータは自動車内に組み込まれ、搭乗スペースの確保のために小型化及び高パワー化が望まれている。   The electric motor is used as a power source for a hybrid vehicle or an electric vehicle combined with an engine. When driving the electric motor, an inverter is used to obtain a predetermined torque and frequency. Inverters are incorporated in automobiles, and miniaturization and high power are desired for securing boarding space.

自動車の走行環境によってインバータの運転温度が大きく変動し、特にエンジンルームにインバータを搭載した自動車においては、エンジンの発熱の影響でインバータは高温になる。インバータ内のスイッチング素子は、このような周囲温度に加えて、スイッチング素子自身に電流が流れることによる定常損失、オン・オフによるスイッチング損失の影響で温度が上昇し、ある温度を超えると破壊に至る恐れがある。   The operating temperature of the inverter varies greatly depending on the driving environment of the automobile. In particular, in an automobile equipped with an inverter in the engine room, the inverter becomes hot due to the heat generated by the engine. The switching element in the inverter rises in temperature due to the steady loss caused by current flowing in the switching element itself and the switching loss caused by on / off in addition to the ambient temperature. There is a fear.

温度上昇の抑制に関する技術は、すでに開示されている(例えば、特許文献1〜3参照。)。   The technique regarding suppression of a temperature rise is already disclosed (for example, refer patent documents 1-3).

特開2011−7580号公報JP 2011-7580 A 特開平5−137255号公報JP-A-5-137255 特開2010−199490号公報JP 2010-199490 A

特許文献1に示されるような、フォトカプラは、送信側の発光ダイオードと受信側のフォトダイオードで構成されている。発光ダイオードは高電圧側の温度検出回路側に配置され、フォトダイオードは低電圧基板側に配置されているので、発光ダイオードの作動電圧とフォトダイオードの作動電圧とは異なるものであり、共通の基板上に作製することができず、同一のパッケージにすることが困難であった。   As shown in Patent Document 1, a photocoupler includes a light emitting diode on the transmission side and a photodiode on the reception side. Since the light emitting diode is arranged on the temperature detection circuit side on the high voltage side and the photodiode is arranged on the low voltage substrate side, the operating voltage of the light emitting diode and the operating voltage of the photodiode are different, and the common substrate It was difficult to make the same package.

また、特許文献2に示される技術において、アナログの三角波を生成する回路は、外部環境の温度変化や電源電圧の変動等にも影響を受け、安定したアナログの三角波形を生成できないため、比較器から出力される出力パルス信号のデューティサイクルの精度を上げることができないという問題があった。   In the technique disclosed in Patent Document 2, the circuit that generates an analog triangular wave is also affected by temperature changes in the external environment, power supply voltage fluctuations, and the like, and cannot generate a stable analog triangular waveform. There has been a problem that the accuracy of the duty cycle of the output pulse signal output from cannot be increased.

また、特許文献3に示される従来技術では、インバータ回路と温度検出用ダイオードを同じ基板に搭載してチップ化し、インバータ回路のIGBTの動作時温度の検出を行っているが、温度検出用ダイオードと温度検出回路が別チップとなるため、半導体素子のバラツキの影響により、検出精度が低下してしまうという問題があった。また、従来のシリコン半導体によるチップ化では、使用限界温度(ジャンクション温度)は、150℃であるため、温度検出用ダイオードと温度検出回路とを1チップ化できないという不都合もあった。   In the prior art disclosed in Patent Document 3, the inverter circuit and the temperature detection diode are mounted on the same substrate to form a chip, and the temperature during operation of the IGBT of the inverter circuit is detected. Since the temperature detection circuit is a separate chip, there is a problem that the detection accuracy is lowered due to the influence of variations in semiconductor elements. Further, in the conventional chip formation using a silicon semiconductor, since the use limit temperature (junction temperature) is 150 ° C., there is a disadvantage that the temperature detection diode and the temperature detection circuit cannot be formed into one chip.

本発明の目的は、温度検出回路と絶縁素子とを同一のフレーム上に形成できるようにし、装置全体の小型化を容易にする温度検出装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a temperature detection device that allows a temperature detection circuit and an insulating element to be formed on the same frame, and facilitates downsizing of the entire device.

上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、温度センサで検出された温度に応じた第1のパルス信号を出力する温度検出回路と、前記温度検出回路と集積回路の間に設けられ、前記第1のパルス信号を前記温度検出回路とは異なる作動電圧で動作する集積回路に伝達する絶縁トランスとを備え、前記温度検出回路と絶縁トランスとは個々に四角形状を有してチップ化されており、それぞれのチップの1辺が向かい合うように同一のフレーム上に配置されると共に、前記フレームの、前記絶縁トランスのチップと前記温度検出回路のチップとの境界領域には凹部が設けられる温度検出装置が提供される。   According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a temperature detection circuit that outputs a first pulse signal corresponding to a temperature detected by a temperature sensor, and a temperature detection circuit provided between the temperature detection circuit and the integrated circuit are provided. And an insulating transformer that transmits the first pulse signal to an integrated circuit that operates at an operating voltage different from that of the temperature detecting circuit, and the temperature detecting circuit and the insulating transformer have a quadrangular shape and have a chip shape. Are arranged on the same frame so that one side of each chip faces, and a recess is provided in a boundary region of the frame between the chip of the insulating transformer and the chip of the temperature detection circuit. A temperature sensing device is provided.

本発明によれば、温度検出回路と絶縁素子とを同一のフレーム上に形成できるようにし、装置全体の小型化を容易にする温度検出装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a temperature detection device that allows the temperature detection circuit and the insulating element to be formed on the same frame, and facilitates downsizing of the entire device.

第1の実施の形態に係る温度検出装置に用いられる絶縁信号伝達回路の回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure of the insulation signal transmission circuit used for the temperature detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る温度検出装置の回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure of the temperature detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る温度検出装置に配置された絶縁トランスの積層構造例を示す図。The figure which shows the laminated structure example of the insulation transformer arrange | positioned at the temperature detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る温度検出装置の回路素子の実装状態を示す図。The figure which shows the mounting state of the circuit element of the temperature detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る温度検出装置が用いられる装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the apparatus by which the temperature detection apparatus which concerns on 1st Embodiment is used. 第1の実施の形態に係る温度検出回路の回路構成例を示す図。The figure which shows the circuit structural example of the temperature detection circuit which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る温度検出回路の回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure of the temperature detection circuit which concerns on 2nd Embodiment. 図1の回路のデジタル比較回路におけるタイムチャートを示す図。The figure which shows the time chart in the digital comparison circuit of the circuit of FIG. 第3の実施の形態に係るパワー半導体モジュールが用いられた駆動系装置のブロック構成を示す図。The figure which shows the block configuration of the drive system apparatus by which the power semiconductor module which concerns on 3rd Embodiment was used. 第3の実施の形態に係るパワー半導体モジュールの回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure of the power semiconductor module which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係る温度検出回路の回路構成例を示す図。The figure which shows the circuit structural example of the temperature detection circuit which concerns on 3rd Embodiment.

次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。   Next, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention include the material, shape, structure, The layout is not specified as follows. Various modifications can be made to the embodiment of the present invention within the scope of the claims.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る温度検出装置における絶縁信号伝達回路部分の回路構成を示す。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a circuit configuration of an insulation signal transmission circuit portion in a temperature detection device according to a first embodiment of the present invention.

第1の実施の形態に係る温度検出装置は、温度センサ35で検出された温度に応じた第1のパルス信号を出力する温度検出回路76と、温度検出回路76と集積回路の間に設けられ、第1のパルス信号を温度検出回路76とは異なる作動電圧で動作する集積回路に伝達する絶縁トランス70,71とを備え、温度検出回路76と絶縁トランス70,71とは共通の基板上に実装されている。   The temperature detection device according to the first embodiment is provided between a temperature detection circuit 76 that outputs a first pulse signal corresponding to the temperature detected by the temperature sensor 35, and between the temperature detection circuit 76 and the integrated circuit. And insulation transformers 70 and 71 for transmitting the first pulse signal to an integrated circuit operating at an operating voltage different from that of the temperature detection circuit 76. The temperature detection circuit 76 and the insulation transformers 70 and 71 are provided on a common substrate. Has been implemented.

また、絶縁トランス70,71は、温度検出回路76側からの第1のパルス信号に基づき電流が流れる1次側コイルと、集積回路側に伝達する電流を発生させる2次側コイルとが誘電体層を挟んで上下に形成されるようにできる。   In addition, the insulating transformers 70 and 71 are each composed of a primary coil through which a current flows based on a first pulse signal from the temperature detection circuit 76 side and a secondary coil that generates a current to be transmitted to the integrated circuit side. It can be formed up and down across the layer.

また、温度検出回路76は、温度センサ35で検出された温度が所定の限界値に達したときに第2のパルス信号を出力し、絶縁トランス70,71は、第2のパルス信号を温度検出回路76から集積回路に伝達するように構成されている。   The temperature detection circuit 76 outputs a second pulse signal when the temperature detected by the temperature sensor 35 reaches a predetermined limit value, and the isolation transformers 70 and 71 detect the second pulse signal as a temperature. The circuit 76 is configured to transmit to the integrated circuit.

また、第1のパルス信号又は第2のパルス信号のハイレベルのパルス幅及びローレベルのパルス幅を整形して、該パルス信号のときよりも小さくするパルス発生器4、5が絶縁トランス70,71の1次側コイルの手前に設けられている。   In addition, the pulse generators 4 and 5 for shaping the high-level pulse width and the low-level pulse width of the first pulse signal or the second pulse signal so as to be smaller than that of the pulse signal are provided as the isolation transformer 70, 71 is provided in front of the primary side coil.

また、集積回路側に伝達される電流を発生させる絶縁トランス70,71の2次側コイルの後に、パルス発生器4、5で波形整形されたパルス信号を元のパルス幅に復調させる信号復調回路が構成されるようにできる。   Also, a signal demodulating circuit for demodulating the pulse signal whose waveform has been shaped by the pulse generators 4 and 5 to the original pulse width after the secondary coil of the insulating transformers 70 and 71 for generating a current transmitted to the integrated circuit side. Can be configured.

絶縁信号伝達回路は、1次側回路80と2次側回路81で構成される。   The insulation signal transmission circuit includes a primary side circuit 80 and a secondary side circuit 81.

絶縁信号伝達回路は、1次側回路80と2次側回路81との絶縁を行なうだけではなく、1次側回路80から2次側回路81へ信号の伝達を行い、逆に2次側回路81から1次側回路80に信号の伝達を行なうものであるから、信号伝達を制御する回路が含まれている。また、実際の装置では、例えば、1次側回路80が高電圧側回路、2次側回路81が低電圧側回路として用いられる。   The insulation signal transmission circuit not only insulates the primary side circuit 80 and the secondary side circuit 81, but also transmits a signal from the primary side circuit 80 to the secondary side circuit 81, and conversely, the secondary side circuit Since a signal is transmitted from 81 to the primary side circuit 80, a circuit for controlling the signal transmission is included. In an actual apparatus, for example, the primary side circuit 80 is used as a high voltage side circuit, and the secondary side circuit 81 is used as a low voltage side circuit.

また、1次側回路80と2次側回路81は対称な回路構成になっており、80を高電圧側回路、81を低電圧側回路としても良い。   Further, the primary side circuit 80 and the secondary side circuit 81 have symmetrical circuit configurations, and 80 may be a high voltage side circuit and 81 may be a low voltage side circuit.

1次側回路80は、UVLO(低電圧誤動作防止)回路1、インバータ2、3、6、7、パルス発生器4、5、RSフリップフロップ8、バッファ9、抵抗10で構成される。   The primary circuit 80 includes a UVLO (low voltage malfunction prevention) circuit 1, inverters 2, 3, 6, 7, pulse generators 4, 5, an RS flip-flop 8, a buffer 9, and a resistor 10.

インバータ2と抵抗10でバッファの役割も果たす。UVLO(低電圧誤動作防止)回路1は、電源電圧VCC1を監視するもので、電源電圧VCC1が所定の電圧よりも低くなったときに、パルス発生器4、5やRSフリップフロップ8を止めて、入出力信号を停止させ動作をロックアウトさせる。また、電源電圧VCC1が正常な電圧値に戻った場合には、UVLOを解除して正常動作を開始させる。   The inverter 2 and the resistor 10 also serve as a buffer. The UVLO (low voltage malfunction prevention) circuit 1 monitors the power supply voltage VCC1, and when the power supply voltage VCC1 becomes lower than a predetermined voltage, the pulse generators 4 and 5 and the RS flip-flop 8 are stopped. Stops the I / O signal and locks out the operation. When the power supply voltage VCC1 returns to a normal voltage value, UVLO is canceled and normal operation is started.

1次側回路80と2次側回路81の間を繋ぐように、絶縁トランス31、32が設けられている。絶縁トランス31は、インダクタ31aと、これとは絶縁されたインダクタ31bで構成されている。絶縁トランス32は、インダクタ32aと、これとは絶縁されたインダクタ32bで構成されている。   Insulating transformers 31 and 32 are provided so as to connect the primary side circuit 80 and the secondary side circuit 81. The insulating transformer 31 includes an inductor 31a and an inductor 31b insulated from the inductor 31a. The insulating transformer 32 includes an inductor 32a and an inductor 32b insulated from the inductor 32a.

絶縁トランス31は、1次側回路80と2次側回路81を絶縁しつつも、1次側回路80の信号を2次側回路81に伝達する。同様に、絶縁トランス32は、1次側回路80と2次側回路81を絶縁しつつも、2次側回路81の信号を1次側回路80に伝達する。   The isolation transformer 31 transmits the signal of the primary side circuit 80 to the secondary side circuit 81 while insulating the primary side circuit 80 and the secondary side circuit 81. Similarly, the isolation transformer 32 transmits the signal of the secondary side circuit 81 to the primary side circuit 80 while insulating the primary side circuit 80 and the secondary side circuit 81.

一方、2次側回路81は、UVLO(低電圧誤動作防止)回路11、インバータ12、13、パルス発生器14、15、インバータ16、17、RSフリップフロップ18、バッファ19、抵抗20で構成される。   On the other hand, the secondary circuit 81 includes a UVLO (low voltage malfunction prevention) circuit 11, inverters 12 and 13, pulse generators 14 and 15, inverters 16 and 17, RS flip-flop 18, buffer 19, and resistor 20. .

インバータ12と抵抗20でバッファの役割も果たす。UVLO(低電圧誤動作防止)回路11は、電源電圧VCC2を監視するもので、その動作は、UVLO回路1と同じであるので、説明を省略する。   The inverter 12 and the resistor 20 also serve as a buffer. The UVLO (low-voltage malfunction prevention) circuit 11 monitors the power supply voltage VCC2, and its operation is the same as that of the UVLO circuit 1, so that the description thereof is omitted.

1次側回路80のIN1の端子に入力された方形波のパルス信号を、そのまま絶縁トランス31を介して2次側回路81に伝達しようとすると、パルス信号のパルス幅の時間に応じた電流が絶縁トランス31に流れることになるので、パルス幅が長いと消費電力が増大してしまう。これを防ぐために、パルス発生器4、5では、入力パルス信号のパルス幅を狭くするように整形して出力する。パルス信号は、ハイレベルのパルスとローレベルのパルスとが交互に形成されたものであるから、ハイレベルのパルスの幅を狭めるためのパルス発生器4と、ローレベルのパルスの幅を狭めるためのパルス発生器5が設けられている。   If the square wave pulse signal input to the terminal IN1 of the primary side circuit 80 is transmitted to the secondary side circuit 81 through the insulating transformer 31 as it is, a current corresponding to the time of the pulse width of the pulse signal is generated. Since the current flows through the insulating transformer 31, the power consumption increases if the pulse width is long. In order to prevent this, the pulse generators 4 and 5 shape and output the pulse width of the input pulse signal to be narrow. Since the pulse signal is formed by alternately forming a high level pulse and a low level pulse, the pulse generator 4 for narrowing the width of the high level pulse and the width of the low level pulse are narrowed. The pulse generator 5 is provided.

同様に、2次側回路81のIN2の端子に入力された方形波のパルス信号を、そのまま絶縁トランス32を介して1次側回路80に伝達しようとすると、パルス信号のパルス幅の時間に応じた電流が絶縁トランス32に流れることになるので、パルス幅が長いと消費電力が増大してしまう。これを防ぐために、パルス発生器14、15では、入力パルス信号のパルス幅を狭くするように整形して出力する。ハイレベルのパルスの幅を狭めるためのパルス発生器14と、ローレベルのパルスの幅を狭めるためのパルス発生器15が設けられている。   Similarly, when a square wave pulse signal input to the terminal IN2 of the secondary side circuit 81 is transmitted as it is to the primary side circuit 80 via the insulation transformer 32, the pulse width of the pulse signal is changed according to the time. Therefore, if the pulse width is long, the power consumption increases. In order to prevent this, the pulse generators 14 and 15 shape and output the pulse width of the input pulse signal to be narrow. A pulse generator 14 for narrowing the width of the high level pulse and a pulse generator 15 for narrowing the width of the low level pulse are provided.

ここで、パルス発生器4、5、14、15は、パルス信号の立ち上がりをトリガーにして、元の信号より幅の狭いパルスを生成するものであり、すべて同じ回路構成とすることができる。また、1次側回路80では、GND1で接地されるようにし、2次側回路81ではGND2で接地されるように構成している。共通の接地ラインとしていないのは、1次側回路80の接地電位と2次側回路81の接地電位が異なるためである。   Here, the pulse generators 4, 5, 14, and 15 generate a pulse having a narrower width than the original signal by using the rising edge of the pulse signal as a trigger, and can all have the same circuit configuration. The primary side circuit 80 is grounded at GND1, and the secondary side circuit 81 is grounded at GND2. The common ground line is not because the ground potential of the primary side circuit 80 and the ground potential of the secondary side circuit 81 are different.

次に、絶縁信号伝達回路の動作を説明する。1次側回路80のIN1の端子に入力されたパルス信号は、インバータ2で反転される。この反転信号は、パルス発生器5に入力され、反転信号の立ち上がりをトリガーにして、元のパルス信号より幅の狭いパルスを生成して絶縁トランス31の1次側に出力する。絶縁トランス31の1次側インダクタ31aに供給されたパルスによる電流の変化により、絶縁トランス31の2次側インダクタ31bに電流が発生し、これが、インバータ16、17を介してRSフリップフロップ18に供給される。   Next, the operation of the insulation signal transmission circuit will be described. The pulse signal input to the terminal IN1 of the primary side circuit 80 is inverted by the inverter 2. The inverted signal is input to the pulse generator 5, and a pulse having a narrower width than the original pulse signal is generated using the rising edge of the inverted signal as a trigger, and is output to the primary side of the isolation transformer 31. A change in current due to the pulse supplied to the primary inductor 31a of the insulation transformer 31 generates a current in the secondary inductor 31b of the insulation transformer 31, which is supplied to the RS flip-flop 18 via the inverters 16 and 17. Is done.

2次側インダクタ31bに流れる電流の向きにより、RSフリップフロップ18のS端子にハイレベル信号が入力されるか、R端子にハイレベル信号が入力されるかが決まる。上記の場合、RSフリップフロップ18のR端子にハイレベル信号が、S端子にはローレベル信号が入力され、出力Qはローレベル信号となる。出力Qからのローレベル信号はバッファ19を通ってOUT1に出力される。   The direction of the current flowing through the secondary inductor 31b determines whether a high level signal is input to the S terminal of the RS flip-flop 18 or a high level signal is input to the R terminal. In the above case, a high level signal is input to the R terminal of the RS flip-flop 18, a low level signal is input to the S terminal, and the output Q is a low level signal. The low level signal from the output Q is output to OUT1 through the buffer 19.

絶縁トランス31の1次側インダクタ31aに供給されたパルスは、IN1の端子に入力されたパルス信号の反転信号に基づいているものであるから、IN1の端子に入力されたパルス信号の立下りに対応して発生したパルスである。IN1の端子に入力されたパルス信号のローレベルのパルスに基づいて絶縁トランス31を動作させ、ローレベルのパルスをRSフリップフロップ18で発生させたことになり、これは、IN1の端子に入力されたパルス信号のローレベルのパルス部分を復調させたことになる。   Since the pulse supplied to the primary inductor 31a of the isolation transformer 31 is based on the inverted signal of the pulse signal input to the IN1 terminal, at the falling edge of the pulse signal input to the IN1 terminal. This is a correspondingly generated pulse. The isolation transformer 31 is operated based on the low level pulse of the pulse signal input to the IN1 terminal, and the low level pulse is generated by the RS flip-flop 18, which is input to the IN1 terminal. That is, the low level pulse portion of the pulse signal is demodulated.

他方、インバータ2で反転された反転信号は、インバータ3でさらに、反転されて、元の状態、すなわちIN1の端子に入力されたパルス信号の状態に戻る。このパルス信号の立ち上がりをトリガーとして、パルス発生器4では、元の信号よりも狭いパルス幅のパルスを生成して絶縁トランス31の1次側に出力する。絶縁トランス31の1次側インダクタ31aに供給されたパルスによる電流の変化により、絶縁トランス31の2次側インダクタ31bに電流が発生し、これが、インバータ16、17を介してRSフリップフロップ18に供給される。   On the other hand, the inverted signal inverted by the inverter 2 is further inverted by the inverter 3 to return to the original state, that is, the state of the pulse signal input to the terminal of IN1. Using the rise of this pulse signal as a trigger, the pulse generator 4 generates a pulse having a narrower pulse width than the original signal and outputs it to the primary side of the isolation transformer 31. A change in current due to the pulse supplied to the primary inductor 31a of the insulation transformer 31 generates a current in the secondary inductor 31b of the insulation transformer 31, which is supplied to the RS flip-flop 18 via the inverters 16 and 17. Is done.

この場合、パルス発生器4でパルスが生成されたときとは、1次側インダクタ31aに流れる電流の向きが逆になるので、2次側インダクタ31bに流れる電流の向きも逆になり、RSフリップフロップ18のS端子にはハイレベル信号が入力され、R端子にはローレベル信号が入力され、出力Qはハイレベル信号となる。出力Qからのハイレベル信号はバッファ19を通ってOUT1に出力される。   In this case, since the direction of the current flowing through the primary inductor 31a is reversed from that when the pulse is generated by the pulse generator 4, the direction of the current flowing through the secondary inductor 31b is also reversed. A high level signal is input to the S terminal of the group 18, a low level signal is input to the R terminal, and the output Q becomes a high level signal. The high level signal from the output Q is output to OUT1 through the buffer 19.

上記では、IN1の端子に入力されたパルス信号のハイレベルのパルスに基づいて絶縁トランス31を動作させ、ハイレベルのパルスをRSフリップフロップ18で発生させたことになり、これは、IN1の端子に入力されたパルス信号のハイレベルのパルス部分を復調させたことになる。   In the above description, the isolation transformer 31 is operated based on the high level pulse of the pulse signal input to the IN1 terminal, and the high level pulse is generated by the RS flip-flop 18. This is because the IN1 terminal The high-level pulse portion of the pulse signal input to is demodulated.

以上のようにして、パルス発生器4、5、RSフリップフロップ18等を用いることにより、絶縁トランス31を駆動させる消費電力を抑制しつつ、1次側回路80に入力されたパルス信号を2次側回路81で復調させることができる。   As described above, by using the pulse generators 4 and 5, the RS flip-flop 18, and the like, the pulse signal input to the primary side circuit 80 is secondarily reduced while suppressing power consumption for driving the insulating transformer 31. The side circuit 81 can demodulate.

一方、2次側回路81のIN2に入力されたパルス信号がパルス発生器14、15、RSフリップフロップ8等を介して1次側回路80のOUT2に伝達される動作は、上述したIN1に入力されたパルス信号が伝達される動作と同じであるから、説明を省略する。   On the other hand, the operation in which the pulse signal input to IN2 of the secondary side circuit 81 is transmitted to OUT2 of the primary side circuit 80 via the pulse generators 14 and 15 and the RS flip-flop 8 is input to the above-described IN1. Since this is the same as the operation for transmitting the pulse signal, the description is omitted.

次に、温度検出回路構成の一例を図6に示す。まず、外付けの温度センサ35は、ダイオードを2個直列に接続した構成としている。温度センサ35はパワートランジスタ等のスイッチング素子の近傍に設けられる。本実施例のように、温度センサ35をダイオードで構成した場合、温度センサとしてのダイオードは、定電流の条件では、温度が上昇すると順方向電圧が小さくなる特性を有している。ダイオードに一定の電流を供給し、順方向電圧を測定することによって、パワートランジスタ等のスイッチング素子の温度を測定することができる。   Next, an example of the temperature detection circuit configuration is shown in FIG. First, the external temperature sensor 35 has a configuration in which two diodes are connected in series. The temperature sensor 35 is provided in the vicinity of a switching element such as a power transistor. When the temperature sensor 35 is formed of a diode as in this embodiment, the diode as the temperature sensor has a characteristic that the forward voltage decreases as the temperature rises under constant current conditions. The temperature of a switching element such as a power transistor can be measured by supplying a constant current to the diode and measuring the forward voltage.

上記のように、温度センサ35のダイオードに定電流を流す必要があるため、定電流源を、オペアンプによる増幅器41、FET42、カレントミラー回路43で構成している。カレントミラー回路43は、P型MOSのFET43a、43bで構成されている。FET43aのゲートとFET43bのゲートが接続され、FET43aのドレインとFET43bのドレインが接続されている。FET43bはダイオード接続されている。   As described above, since it is necessary to flow a constant current through the diode of the temperature sensor 35, the constant current source is constituted by an amplifier 41 using an operational amplifier, an FET 42, and a current mirror circuit 43. The current mirror circuit 43 includes P-type MOS FETs 43a and 43b. The gate of the FET 43a and the gate of the FET 43b are connected, and the drain of the FET 43a and the drain of the FET 43b are connected. The FET 43b is diode-connected.

FET43bのドレイン−ソース間に流す電流が決まると、FET43aのドレイン−ソース間に流れる電流も決まる。また、増幅器41とN型MOSのFET42とで、パワー増幅器を構成している。   When the current flowing between the drain and source of the FET 43b is determined, the current flowing between the drain and source of the FET 43a is also determined. The amplifier 41 and the N-type MOS FET 42 constitute a power amplifier.

次に、温度センサ35で検出された温度検出電圧TAINはAD変換回路44に入力される。AD変換回路44は、いわゆる逐次比較型AD変換回路等により構成される。AD変換回路44でデジタル値に変換されたTAIN信号は、デジタル比較回路45に入力される。   Next, the temperature detection voltage TAIN detected by the temperature sensor 35 is input to the AD conversion circuit 44. The AD conversion circuit 44 is configured by a so-called successive approximation AD conversion circuit or the like. The TAIN signal converted into a digital value by the AD conversion circuit 44 is input to the digital comparison circuit 45.

デジタル比較回路45は、カウンタやデジタル比較器などにより構成されている。発振回路46は所定の周波数のクロックパルスを発生させるものであり、この発振回路46からのクロックをデジタル比較回路45内のカウンタで計数することにより、デジタルの三角波信号を生成する。また、デジタル比較回路45は、デジタル比較器を備えており、上記デジタルの三角波信号とデジタル値に変換されたTAIN信号とを比較する。そして、デジタル値のTAIN信号がデジタルの三角波信号よりも大きいときに、ハイレベル信号を出力する。また、デジタル値のTAIN信号がデジタルの三角波信号よりも小さいときにローレベル信号を出力する。   The digital comparison circuit 45 includes a counter, a digital comparator, and the like. The oscillation circuit 46 generates a clock pulse of a predetermined frequency, and a digital triangular wave signal is generated by counting the clock from the oscillation circuit 46 with a counter in the digital comparison circuit 45. The digital comparison circuit 45 includes a digital comparator, and compares the digital triangular wave signal with the TAIN signal converted into a digital value. When the digital TAIN signal is larger than the digital triangular wave signal, a high level signal is output. When the digital TAIN signal is smaller than the digital triangular wave signal, a low level signal is output.

デジタル比較回路45の出力信号は、次にインバータ回路に出力される。インバータ回路は、N型MOSのFET37とP型MOSのFET36で構成される。FET36のソースとFET37のドレインとが接続され、FET36のゲートとFET37のゲートが接続されている。デジタル比較回路45の出力信号は、FET36のゲート及びFET37のゲートに入力される。   The output signal of the digital comparison circuit 45 is then output to the inverter circuit. The inverter circuit includes an N-type MOS FET 37 and a P-type MOS FET 36. The source of the FET 36 and the drain of the FET 37 are connected, and the gate of the FET 36 and the gate of the FET 37 are connected. The output signal of the digital comparison circuit 45 is input to the gate of the FET 36 and the gate of the FET 37.

デジタル比較回路45の出力信号は、FET36、37によるインバータで反転されてTOUT信号として出力される。また、VTO端子の信号は、TOUT信号のハイレベル値を示す。このようにして、温度センサ35からの温度の大きさは、TOUT信号のパルス幅又はデューティ信号により検出される。   The output signal of the digital comparison circuit 45 is inverted by an inverter formed of FETs 36 and 37 and output as a TOUT signal. The signal at the VTO terminal indicates the high level value of the TOUT signal. Thus, the magnitude of the temperature from the temperature sensor 35 is detected by the pulse width of the TOUT signal or the duty signal.

ここで、接続端子にもあるFAL信号について説明する。これは、温度センサ35で検出された温度が非常に高い状態となっていることを示し、温度検出電圧信号TAINが極めて低くなった場合である。このように、温度センサ35による検出温度が限界値に達したときに発生させる信号である。   Here, the FAL signal also present at the connection terminal will be described. This indicates that the temperature detected by the temperature sensor 35 is very high and the temperature detection voltage signal TAIN is extremely low. Thus, this signal is generated when the temperature detected by the temperature sensor 35 reaches the limit value.

コンパレータ49のマイナス端子にはDC電源が接続されている。このDC電源の電圧値を上記温度の限界値に対応する電圧に設定しておく。一方、コンパレータ49のプラス端子には温度検出電圧信号TAINが入力される。温度検出電圧信号TAINがDC電源の電圧値よりも高いときには、ハイレベル信号がコンパレータ49より出力される。比較器49からのハイレベル信号は、N型MOSのFET38のゲートに入力される。これにより、FET38はオン状態になり、FAL端子はローレベル状態となる。   A DC power source is connected to the negative terminal of the comparator 49. The voltage value of the DC power source is set to a voltage corresponding to the temperature limit value. On the other hand, the temperature detection voltage signal TAIN is input to the plus terminal of the comparator 49. When the temperature detection voltage signal TAIN is higher than the voltage value of the DC power supply, a high level signal is output from the comparator 49. The high level signal from the comparator 49 is input to the gate of the N-type MOS FET 38. As a result, the FET 38 is turned on, and the FAL terminal is in a low level state.

一方、検出される温度が下がってきて、温度検出電圧信号TAINがDC電源の電圧値よりも低くなると、比較器49の出力はローレベル信号に反転する。比較器49からのローレベル信号は、N型MOSのFET38のゲートに入力される。これにより、FET38はオフ状態になり、FAL端子はハイレベル状態となる。このようにして、温度検出対象の温度上昇が限界まで到達したことを知らせる。このFAL信号は、外部の制御機器等に取り込まれ、温度検出対象の動作を停止させる等の制御信号として用いられる。   On the other hand, when the detected temperature decreases and the temperature detection voltage signal TAIN becomes lower than the voltage value of the DC power supply, the output of the comparator 49 is inverted to a low level signal. The low level signal from the comparator 49 is input to the gate of the N-type MOS FET 38. As a result, the FET 38 is turned off, and the FAL terminal is in a high level state. In this way, it is notified that the temperature rise of the temperature detection target has reached the limit. This FAL signal is taken into an external control device or the like and used as a control signal for stopping the operation of the temperature detection target.

図1の絶縁信号伝達回路と、図5の温度検出回路を組み合わせて構成したのが、図2の温度検出装置90である。図6の温度検出回路と同じ数字を付している回路素子については、図6の回路の動作と同じであるので、高電圧側回路である温度検出回路の説明は省略する。   The temperature detection device 90 of FIG. 2 is configured by combining the insulation signal transmission circuit of FIG. 1 and the temperature detection circuit of FIG. 6 are the same as those of the circuit of FIG. 6, and therefore the description of the temperature detection circuit which is a high voltage side circuit is omitted.

図2では、図1の絶縁信号伝達回路とは異なり、絶縁トランス回路101で分離された1次側回路と2次側回路の間で双方向の信号伝達が行なわれるものではなく、温度検出回路100側から信号復調回路102側の一方向に信号が伝達される温度検出装置である。   In FIG. 2, unlike the insulation signal transmission circuit of FIG. 1, bidirectional signal transmission is not performed between the primary side circuit and the secondary side circuit separated by the insulation transformer circuit 101. This is a temperature detection device in which a signal is transmitted in one direction from the 100 side to the signal demodulation circuit 102 side.

したがって、図1で説明した絶縁トランス70、71の消費電力を抑えるために、入力パルス信号のパルス幅を狭くするように整形して出力するパルス発生器を温度検出回路100側にのみ設けている。また、温度検出回路100から出力される信号は、温度検出信号であるTOUT信号と、限界の温度に達したことを知らせるFAL信号の2系統である。1系統の信号伝達経路については、図1で説明したように、入力パルス信号のハイレベルのパルスの幅を狭めるためのパルス発生器と、ローレベルのパルスの幅を狭めるためのパルス発生器が必要である。   Therefore, in order to suppress the power consumption of the isolation transformers 70 and 71 described with reference to FIG. 1, a pulse generator for shaping and outputting the pulse width of the input pulse signal is provided only on the temperature detection circuit 100 side. . The signals output from the temperature detection circuit 100 are two systems, that is, a TOUT signal that is a temperature detection signal and an FAL signal that informs that a limit temperature has been reached. As for the signal transmission path of one system, as described in FIG. 1, there are a pulse generator for narrowing the width of the high level pulse of the input pulse signal and a pulse generator for narrowing the width of the low level pulse. is necessary.

このため、図2に示すように、デジタル比較回路45から出力される検出温度に対応したパルス信号を伝達するための第1パルス発生器52と第2パルス発生器が設けられている。また、コンパレータ49から出力される限界の温度に達したことを知らせるFAL信号を伝達するための第3パルス発生器54と第4パルス発生器55が設けられている。   For this reason, as shown in FIG. 2, a first pulse generator 52 and a second pulse generator for transmitting a pulse signal corresponding to the detected temperature output from the digital comparison circuit 45 are provided. Further, a third pulse generator 54 and a fourth pulse generator 55 are provided for transmitting an FAL signal notifying that the limit temperature output from the comparator 49 has been reached.

図1と図2を対応付けると以下のようになる。図1のインバータ2が図2のインバータ47に、インバータ3がインバータ48に、パルス発生器4が第1パルス発生器52に、パルス発生器5が第2パルス発生器53に、絶縁トランス31が絶縁トランス70に、インバータ16がインバータ56に、インバータ17がインバータ57に、RSフリップフロップ18がRSフリップフロップ60に、バッファ19がバッファ62にそれぞれ対応している。   1 and FIG. 2 are as follows. The inverter 2 of FIG. 1 is the inverter 47 of FIG. 2, the inverter 3 is the inverter 48, the pulse generator 4 is the first pulse generator 52, the pulse generator 5 is the second pulse generator 53, and the insulation transformer 31 is The isolation transformer 70 corresponds to the inverter 56, the inverter 17 corresponds to the inverter 57, the RS flip-flop 18 corresponds to the RS flip-flop 60, and the buffer 19 corresponds to the buffer 62.

したがって、図1で説明した動作と同じであるので、上記の対応付けられた図2の回路についての説明や、信号復調回路102についての説明も省略する。また、コンパレータ49の出力のFAL信号を伝達復調する信号系統を構成する、インバータ50、インバータ51、第3パルス発生器54、第4パルス発生器55、絶縁トランス71、インバータ58、インバータ59、RSフリップフロップ61、バッファ63は、上記の動作と同じであるので、この説明も省略する。   Accordingly, since the operation is the same as that described with reference to FIG. 1, the description of the above-described circuit of FIG. 2 and the description of the signal demodulation circuit 102 are also omitted. In addition, an inverter 50, an inverter 51, a third pulse generator 54, a fourth pulse generator 55, an insulating transformer 71, an inverter 58, an inverter 59, RS, which constitute a signal system for transmitting and demodulating the FAL signal output from the comparator 49 Since the flip-flop 61 and the buffer 63 are the same as those described above, this description is also omitted.

ここで、温度検出回路100と絶縁トランス回路101とは、同一基板(同一フレーム)に形成されている。絶縁トランス回路101は、電源電圧を供給する必要がなく、磁気的な相互誘導作用により電流信号を得ることができるため、温度検出回路100と共通基板とすることができる。   Here, the temperature detection circuit 100 and the isolation transformer circuit 101 are formed on the same substrate (same frame). The insulating transformer circuit 101 does not need to supply a power supply voltage and can obtain a current signal by magnetic mutual induction, and thus can be used as a common substrate with the temperature detection circuit 100.

図2の温度検出装置を1パッケージ化した基板上の実装状態を図4に示す。   FIG. 4 shows a mounting state on a substrate in which the temperature detection device of FIG. 2 is packaged.

図4(a)は、パッケージ上面から見た内部の写真画像を示す。図4(b)は図4(a)を拡大した写真画像であり、真中に位置するのが絶縁トランス回路101に相当する。また、向かって左側に配置されているのが温度検出回路100に相当し、向かって右側に配置されているのが信号復調回路102に相当する。   FIG. 4A shows an internal photographic image viewed from the top surface of the package. FIG. 4B is an enlarged photographic image of FIG. 4A, and the middle position corresponds to the insulating transformer circuit 101. Further, the arrangement on the left side corresponds to the temperature detection circuit 100, and the arrangement on the right side corresponds to the signal demodulation circuit 102.

絶縁トランスと信号復調回路の間のSの部分は、プラスティックモールドが形成されている。   A plastic mold is formed in a portion S between the insulating transformer and the signal demodulating circuit.

絶縁トランスはチップ化されており、温度検出回路と同一基板上に形成され、裏面には銅アイランドが形成されている。銅アイランドが形成された裏面から見て透視した構造が図4(c)に示されている。銅アイランド上には、ボンディングパッドが形成されており、銅アイランドよりも内側には、銅コイルが形成されている。   The insulating transformer is formed as a chip, formed on the same substrate as the temperature detection circuit, and a copper island is formed on the back surface. The structure seen through from the back surface on which the copper island is formed is shown in FIG. A bonding pad is formed on the copper island, and a copper coil is formed inside the copper island.

チップ化された絶縁トランスの積層構造を図3に示す。   FIG. 3 shows a laminated structure of the insulating transformer formed into a chip.

銅アイランド上にシリコン(Si)基板が形成され、シリコン基板上に1次側又は2次側の銅コイルが形成されている。   A silicon (Si) substrate is formed on the copper island, and a primary or secondary copper coil is formed on the silicon substrate.

この銅コイルを覆うようにSiO2等による誘電体層が積層されている。誘電体層上には、2次側又は1次側の銅コイルが形成される。このように、1次側コイルと2次側コイルは誘電体層により電気的には絶縁されている。これを裏面から透視して見た図が、図4(c)となる。   A dielectric layer made of SiO2 or the like is laminated so as to cover the copper coil. A secondary-side or primary-side copper coil is formed on the dielectric layer. Thus, the primary side coil and the secondary side coil are electrically insulated by the dielectric layer. FIG. 4C shows a view seen through this from the back side.

次に、本実施の形態に係る温度検出装置が適用される装置の例を図5に示す。図5は、自動車の低電圧側基板410と高電圧側基板511との間で双方向に信号を伝達する例が示される。低電圧側基板410は、主にECU72により構成されている。ECUとは、エレクトロニックコントロールユニット又はエンジンコントロールユニットと呼ばれるもので、コンピュータによりエンジンの制御や駆動系、操舵系の制御等を行なうユニットである。   Next, an example of an apparatus to which the temperature detection apparatus according to the present embodiment is applied is shown in FIG. FIG. 5 shows an example in which signals are transmitted bidirectionally between a low-voltage side substrate 410 and a high-voltage side substrate 511 of an automobile. The low voltage side substrate 410 is mainly configured by the ECU 72. The ECU is called an electronic control unit or an engine control unit, and is a unit that performs engine control, drive system control, steering system control, and the like by a computer.

高電圧側基板411は、モータ112を駆動するためのパワー半導体モジュール77が搭載されている。パワー半導体モジュール77のパワースイッチング素子として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が例示されている。各IGBTのゲートは、ゲートドライバ75に接続される。   A power semiconductor module 77 for driving the motor 112 is mounted on the high voltage side substrate 411. As a power switching element of the power semiconductor module 77, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) is illustrated. The gate of each IGBT is connected to the gate driver 75.

ECU72から出力された制御信号が、アイソレータ73を介してゲートドライバ75に伝達される。ECU72からの制御信号により、ゲートドライバ75から駆動信号が出力される。この駆動信号によりPWM制御されて、パワー半導体モジュール77の6個IGBTが所望のタイミングでオン−オフされ、モータ112駆動用の三相交流電力が生成される。   A control signal output from the ECU 72 is transmitted to the gate driver 75 via the isolator 73. A drive signal is output from the gate driver 75 in accordance with a control signal from the ECU 72. PWM control is performed by this drive signal, and the six IGBTs of the power semiconductor module 77 are turned on and off at a desired timing, and three-phase AC power for driving the motor 112 is generated.

一方、パワー半導体モジュール77のIGBTの近くに設置された温度センサ(図示せず)で温度が検出されて、検出信号が温度検出回路76に入力され、パルス信号に変換されて出力され、アイソレータ74を介してECU72に伝達される。従来、アイソレータにはフォトカップラを使用していたが、本実施の形態では、絶縁トランスを使用し、温度検出回路76とアイソレータ74とを1パッケージ化した温度検出装置90とした。図5の温度検出装置90が、図2示す温度検出装置90である。   On the other hand, the temperature is detected by a temperature sensor (not shown) installed near the IGBT of the power semiconductor module 77, the detection signal is input to the temperature detection circuit 76, converted into a pulse signal and output, and the isolator 74 is output. Is transmitted to the ECU 72. Conventionally, a photocoupler has been used as an isolator. However, in this embodiment, an insulating transformer is used, and the temperature detection device 90 in which the temperature detection circuit 76 and the isolator 74 are packaged is used. The temperature detection device 90 of FIG. 5 is the temperature detection device 90 shown in FIG.

(比較例)
比較例として、パワースイッチング素子が搭載された車体を基準電位とする車載システムでは、低電圧基板と高電圧基板とが接続され、低電圧基板と高電圧基板とは絶縁されており、高電圧基板側には、パワーカードが搭載されている。
(Comparative example)
As a comparative example, in an in-vehicle system that uses a vehicle body equipped with a power switching element as a reference potential, a low-voltage board and a high-voltage board are connected, and the low-voltage board and the high-voltage board are insulated. On the side, a power card is mounted.

パワーカードは、パワースイッチング素子、温度センサとしてのダイオードを搭載してパッケージ化されたものである。   The power card is packaged with a power switching element and a diode as a temperature sensor.

ここで、パワースイッチング素子は、車両走行用の回転電機に接続されるインバータを構成する。車両走行用の回転電機とは、車載主機としての回転電機や、車載主機としての回転電機に電力を供給する高電圧バッテリを充電する発電機等である。一方、上記温度センサは、パワースイッチング素子付近に配置されて、その温度を検出する。   Here, a power switching element comprises the inverter connected to the rotary electric machine for vehicle travel. The rotating electric machine for vehicle traveling is a rotating electric machine as an in-vehicle main machine, a generator for charging a high voltage battery that supplies electric power to the rotating electric machine as an in-vehicle main machine, or the like. On the other hand, the temperature sensor is disposed in the vicinity of the power switching element and detects its temperature.

また、高電圧基板側には、温度検出信号をPWM信号に変える温度検出回路が搭載されている。低電圧基板と高電圧基板とは、フォトカプラにより絶縁されており、低電圧基板と高電圧基板とを絶縁しつつも信号をその一方から他方へと伝達させるための絶縁手段である。   Further, a temperature detection circuit that converts the temperature detection signal into a PWM signal is mounted on the high voltage substrate side. The low voltage substrate and the high voltage substrate are insulated by a photocoupler, and are insulating means for transmitting a signal from one to the other while insulating the low voltage substrate and the high voltage substrate.

通常、低電圧基板と高電圧基板とを絶縁する絶縁素子としてフォトカプラが用いられるため、フォトカプラと温度検出回路とは、同一の基板上に配置されず、別々のパッケージに内蔵されている。   Usually, since a photocoupler is used as an insulating element that insulates a low voltage substrate from a high voltage substrate, the photocoupler and the temperature detection circuit are not arranged on the same substrate but are built in separate packages.

また、フォトカプラは、送信側の発光ダイオードと受信側のフォトダイオードで構成されている。発光ダイオードは高電圧側の温度検出回路側に配置され、フォトダイオードは低電圧基板側に配置されている。このように、発光ダイオードの作動電圧とフォトダイオードの作動電圧とは異なるものであり、共通の基板上に作製することができず、同一のパッケージにすることが難しい。   The photocoupler includes a light emitting diode on the transmission side and a photodiode on the reception side. The light emitting diode is arranged on the temperature detection circuit side on the high voltage side, and the photodiode is arranged on the low voltage substrate side. Thus, the operating voltage of the light emitting diode and the operating voltage of the photodiode are different, and cannot be manufactured on a common substrate, making it difficult to form the same package.

第1の実施の形態に係る温度検出装置によれば、温度センサ35で検出された温度に応じた第1のパルス信号を出力する温度検出回路100と、第1のパルス信号を温度検出回路100とは異なる作動電圧で動作する集積回路との間に絶縁トランス70、71を構成し、絶縁を維持しつつ、第1のパルス信号を温度検出回路100から集積回路に伝達している。   According to the temperature detection device according to the first embodiment, the temperature detection circuit 100 that outputs the first pulse signal corresponding to the temperature detected by the temperature sensor 35 and the temperature detection circuit 100 that outputs the first pulse signal. Insulating transformers 70 and 71 are formed between the integrated circuit that operates at an operating voltage different from the above, and the first pulse signal is transmitted from the temperature detection circuit 100 to the integrated circuit while maintaining insulation.

このように、絶縁トランス70、71を用いているので、絶縁トランス70、71に異なる電圧を供給する必要がなく、磁気変化による信号伝達が行われる。このため、温度検出回路100と絶縁トランス70、71とは共通の基板上に実装することができ、装置の小型化を行うことができる。   Thus, since the isolation transformers 70 and 71 are used, it is not necessary to supply different voltages to the isolation transformers 70 and 71, and signal transmission is performed by magnetic change. For this reason, the temperature detection circuit 100 and the insulating transformers 70 and 71 can be mounted on a common substrate, and the apparatus can be downsized.

[第2の実施の形態]
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る温度検出回路210の回路構成を示す。
[Second Embodiment]
FIG. 7 shows a circuit configuration of the temperature detection circuit 210 according to the second embodiment of the present invention.

第2の実施の形態に係る温度検出回路は、温度センサ35からの温度検出信号をデジタル値に変換するA/D変換回路44と、三角波形に相当するデジタル信号を時系列に出力する三角波発生回路(第1カウンタ162と発振回路163)と、A/D変換回路44から出力されるデジタルの温度検出信号と三角波発生回路から出力されるデジタル信号とを比較するデジタル比較器(デジタル比較回路)45とを備え、デジタル比較器45からデューティ信号を出力するようになっている。   The temperature detection circuit according to the second embodiment includes an A / D conversion circuit 44 that converts a temperature detection signal from the temperature sensor 35 into a digital value, and a triangular wave generation that outputs a digital signal corresponding to a triangular waveform in time series. Digital comparator (digital comparison circuit) that compares the circuit (first counter 162 and oscillation circuit 163) and the digital temperature detection signal output from the A / D conversion circuit 44 with the digital signal output from the triangular wave generation circuit 45, and a duty signal is output from the digital comparator 45.

デジタル比較器45で比較処理が行われる周期は、三角波形の最大値から次の最大値まで又は三角波の最小値から次の最小値までを1サイクルとし、4サイクルで構成される。   The period in which the comparison process is performed by the digital comparator 45 is composed of four cycles, with one cycle from the maximum value of the triangular waveform to the next maximum value or from the minimum value of the triangular wave to the next minimum value.

また、比較処理が行われる1周期のうち、最初の2サイクルでデューティ比が決定される。   Further, the duty ratio is determined in the first two cycles in one cycle in which the comparison process is performed.

また、温度センサ35で検出した温度が限界値に達したときに、デジタル比較器45から検知信号を出力するようにできる。   Further, when the temperature detected by the temperature sensor 35 reaches a limit value, a detection signal can be output from the digital comparator 45.

また、温度センサ35は、定電流で動作し、温度に対応して電圧が変化する素子を備えるようにできる。   Further, the temperature sensor 35 can be provided with an element that operates at a constant current and changes in voltage according to temperature.

また、温度センサ35に電流を流す定電流源は、カレントミラー回路301を備え、カレントミラー回路301に接続される抵抗の値により温度センサ35に流す電流を変化させるように構成されている。   The constant current source for supplying current to the temperature sensor 35 includes a current mirror circuit 301 and is configured to change the current to be supplied to the temperature sensor 35 according to the value of a resistor connected to the current mirror circuit 301.

ここで、一例として、外付けの温度センサ121は、ダイオードを2個直列に接続した構成としている。温度センサ121はパワートランジスタ等のスイッチング素子の近傍に設けられる。   Here, as an example, the external temperature sensor 121 has a configuration in which two diodes are connected in series. The temperature sensor 121 is provided in the vicinity of a switching element such as a power transistor.

本実施例のように、温度センサ121をダイオードで構成した場合、温度センサとしてのダイオードは、定電流の条件では、温度が上昇すると順方向電圧が小さくなる特性を有している。ダイオードに一定の電流を供給し、順方向電圧を測定することによって、パワートランジスタ等のスイッチング素子の温度を測定することができる。   When the temperature sensor 121 is formed of a diode as in this embodiment, the diode as the temperature sensor has a characteristic that the forward voltage decreases as the temperature rises under constant current conditions. The temperature of a switching element such as a power transistor can be measured by supplying a constant current to the diode and measuring the forward voltage.

上記のように、温度センサ121のダイオードに定電流を流す必要があるため、定電流源を、可変抵抗151、152、オペアンプによる増幅器302、FET303、カレントミラー回路301で構成している。   As described above, since it is necessary to flow a constant current through the diode of the temperature sensor 121, the constant current source includes variable resistors 151 and 152, an amplifier 302 using an operational amplifier, an FET 303, and a current mirror circuit 301.

基準電圧発生回路105は、電源電圧VCCから、温度検出回路210内の特定の素子に必要な電圧を調整して供給する役割を果たすもので、例えば、1.25Vの出力電圧を発生させるように構成することができる。カレントミラー回路301は、P型MOSのFET112、113で構成されている。FET112のゲートとFET113のゲートが接続され、FET112のドレインとFET113のドレインが接続されている。FET113はダイオード接続されている。   The reference voltage generation circuit 105 serves to adjust and supply a necessary voltage to a specific element in the temperature detection circuit 210 from the power supply voltage VCC. For example, the reference voltage generation circuit 105 generates an output voltage of 1.25V. Can be configured. The current mirror circuit 301 is composed of P-type MOS FETs 112 and 113. The gate of the FET 112 and the gate of the FET 113 are connected, and the drain of the FET 112 and the drain of the FET 113 are connected. The FET 113 is diode-connected.

FET113のドレイン−ソース間に流す電流が決まると、FET112のドレイン−ソース間に流れる電流も決まる。また、増幅器302とN型MOSのFET303とで、パワー増幅器を構成している。可変抵抗151、152を調整することで、FET113に流す電流を変えることができ、温度センサ121のダイオードに流す電流を変えることができる。   When the current flowing between the drain and source of the FET 113 is determined, the current flowing between the drain and source of the FET 112 is also determined. The amplifier 302 and the N-type MOS FET 303 constitute a power amplifier. By adjusting the variable resistors 151 and 152, the current flowing through the FET 113 can be changed, and the current flowing through the diode of the temperature sensor 121 can be changed.

また、FET113のドレイン−ソース間に流す電流とFET112のドレイン−ソース間に流れる電流の比は、FET303に接続されている度外付けの抵抗120と温度センサ121の内部抵抗の比で決まるものである。例えば、通常、温度センサ121の内部抵抗は抵抗120の1/20程度に設定されることから、カレントミラー回路301は、FET113のドレイン−ソース間に流れる電流の約20倍の電流を温度センサ121に供給する定電流源として機能する。   The ratio of the current flowing between the drain and source of the FET 113 and the current flowing between the drain and source of the FET 112 is determined by the ratio of the external resistor 120 connected to the FET 303 and the internal resistance of the temperature sensor 121. is there. For example, since the internal resistance of the temperature sensor 121 is normally set to about 1/20 of the resistance 120, the current mirror circuit 301 generates a current about 20 times the current flowing between the drain and source of the FET 113. Functions as a constant current source to supply to

一方、オペアンプによる増幅器104は、基準電圧発生回路105で生成された電圧を増幅して、AD変換回路107に供給するものである。増幅器104のマイナス入力端子と出力端子との間に可変抵抗141が設けられている。また、増幅器104のマイナス入力端子とGNDとの間に設けられた可変抵抗142は、可変抵抗141と直列に接続されている。この可変抵抗141、142により増幅器104の出力電圧を調整してAD変換回路107に供給する。例えば、図に示されるように、3.3Vに設定される。   On the other hand, the operational amplifier 104 amplifies the voltage generated by the reference voltage generation circuit 105 and supplies the amplified voltage to the AD conversion circuit 107. A variable resistor 141 is provided between the negative input terminal and the output terminal of the amplifier 104. A variable resistor 142 provided between the negative input terminal of the amplifier 104 and GND is connected in series with the variable resistor 141. The variable resistors 141 and 142 adjust the output voltage of the amplifier 104 and supply it to the AD conversion circuit 107. For example, as shown in the figure, it is set to 3.3V.

次に、温度センサ121で検出された温度検出電圧と三角波との比較について説明する。AD変換回路107は、逐次比較レジスタ171、DA変換器172、アナログコンパレータ173、レジスタ174、DA変換器164aで構成されている。いわゆる逐次比較型AD変換回路と呼ばれるものである。逐次比較レジスタ171は、連続的に近似値を順次作成するレジスタである。まず、変換開始の指令があると、逐次比較レジスタ171がMSBを1に設定する。この結果をDA変換器172でD/A変換し、アナログ量に戻し、コンパレータ173で温度検出電圧と比較する。これにより、仮に温度検出電圧の電圧値の方が高い場合、MSBは1のままにする。   Next, a comparison between the temperature detection voltage detected by the temperature sensor 121 and a triangular wave will be described. The AD conversion circuit 107 includes a successive approximation register 171, a DA converter 172, an analog comparator 173, a register 174, and a DA converter 164a. This is a so-called successive approximation type AD converter circuit. The successive approximation register 171 is a register that sequentially generates approximate values sequentially. First, when there is a conversion start command, the successive approximation register 171 sets the MSB to 1. This result is D / A converted by the DA converter 172, returned to an analog amount, and compared with the temperature detection voltage by the comparator 173. Thereby, if the voltage value of the temperature detection voltage is higher, the MSB remains at 1.

次に、逐次比較レジスタ171の2ビット目が、同様に1に設定される。この結果をDA変換器172でD/A変換し、アナログ量に戻し、コンパレータ173で温度検出電圧と比較する。仮に温度検出電圧の方が低い場合,逐次比較レジスタ171の2ビット目を0に戻す。このように、MSBからLSBの方向に順次ビットをセットして比較し、温度検出電圧より大きくなればリセット、小さければ残すという動作を続ける。LSBまでこの動作を続けると、温度検出電圧に最も近いデジタル量が残る。このデジタル値を取り出してレジスタ174に記憶させておく。   Next, the second bit of the successive approximation register 171 is similarly set to 1. This result is D / A converted by the DA converter 172, returned to an analog amount, and compared with the temperature detection voltage by the comparator 173. If the temperature detection voltage is lower, the second bit of the successive approximation register 171 is returned to zero. In this manner, the bits are sequentially set in the direction from the MSB to the LSB and compared, and the operation is continued when the voltage is larger than the temperature detection voltage and reset when the voltage is smaller. If this operation is continued until LSB, the digital quantity closest to the temperature detection voltage remains. The digital value is extracted and stored in the register 174.

次に、レジスタ174に保持されている温度検出電圧のデジタル信号は、デジタル比較回路200に出力される。デジタル比較回路200では、全てデジタル信号で処理される。
デジタル比較回路200は、デジタル比較器161、第1カウンタ162、発振回路163、第2カウンタ164で構成される。レジスタ174のデジタル値と第1カウンタ162の出力値をデジタル比較器161でデジタル比較し、レジスタ174のデジタル値の方が大きいときにハイレベル信号を出力する。また、レジスタ174のデジタル値の方が、第1カウンタ162の出力値よりも小さいときにローレベル信号を出力する。
Next, the digital signal of the temperature detection voltage held in the register 174 is output to the digital comparison circuit 200. In the digital comparison circuit 200, all are processed with digital signals.
The digital comparison circuit 200 includes a digital comparator 161, a first counter 162, an oscillation circuit 163, and a second counter 164. The digital value of the register 174 and the output value of the first counter 162 are digitally compared by the digital comparator 161, and a high level signal is output when the digital value of the register 174 is larger. Further, when the digital value of the register 174 is smaller than the output value of the first counter 162, a low level signal is output.

発振回路163は、一定周期のクロック信号を発生させるもので、このクロックの数を第1カウンタ162で計数する。第1カウンタ162は、発振回路163からのクロックを計数した値を順次、比較器161に出力する。   The oscillation circuit 163 generates a clock signal having a constant period, and the first counter 162 counts the number of clocks. The first counter 162 sequentially outputs a value obtained by counting the clocks from the oscillation circuit 163 to the comparator 161.

図8は、デジタル比較回路200に関するタイムチャートであり、主として比較器161で比較されるデータと、比較器161からの出力に関するタイムチャートを示す。   FIG. 8 is a time chart relating to the digital comparison circuit 200, and mainly shows a time chart relating to data compared by the comparator 161 and an output from the comparator 161.

発振回路163からのクロックは、第2カウンタ164にも入力される。第2カウンタ164は、コンパレータ173のオフセットをキャンセルするために用いられるもので、コンパレータ173のオフセット量に相当するデジタル値まで計数されるように設定されている。発振回路163が動作すると、第2カウンタ164は、コンパレータ173のオフセット相当量になるまで計数を行い、その値をDA変換器175に出力する。第2カウンタ164からの入力デジタル値は、DA変換器175によりアナログ量に変換され、コンパレータ173のオフセット調整端子に入力される。これにより、コンパレータ173が有するオフセットがキャンセルされる。   The clock from the oscillation circuit 163 is also input to the second counter 164. The second counter 164 is used to cancel the offset of the comparator 173, and is set to count up to a digital value corresponding to the offset amount of the comparator 173. When the oscillation circuit 163 operates, the second counter 164 performs counting until the amount corresponding to the offset of the comparator 173 is reached, and outputs the value to the DA converter 175. The input digital value from the second counter 164 is converted into an analog amount by the DA converter 175 and input to the offset adjustment terminal of the comparator 173. Thereby, the offset which the comparator 173 has is canceled.

第1カウンタ162から出力されるデジタル値は、発振回路163からのクロックにより、その数値が段階的(例えば1ずつ)に増加して行くが、それが三角波の傾斜部分S1に相当する。一方、第1カウンタ162で計数した数値が三角波の最大値S3に到達したときに、第1カウンタ162は、今まで計数された数値をリセットして0になるように設定されている。したがって、最大値からすぐに0に移行するため、三角波のS3に示されるように傾きがない直線となり、S3に関してはパルス幅がない状態となる。このように、第1カウンタ162と発振回路163とで、アナログの三角波形に相当するデジタル信号を時系列に出力する三角波発生回路を構成する。   The digital value output from the first counter 162 increases in a stepwise manner (for example, by 1) according to the clock from the oscillation circuit 163, which corresponds to the inclined portion S1 of the triangular wave. On the other hand, when the numerical value counted by the first counter 162 reaches the maximum value S3 of the triangular wave, the first counter 162 is set to reset the numerical value counted so far to zero. Therefore, since it immediately shifts to 0 from the maximum value, it becomes a straight line having no inclination as indicated by S3 of the triangular wave, and S3 has no pulse width. Thus, the first counter 162 and the oscillation circuit 163 constitute a triangular wave generating circuit that outputs a digital signal corresponding to an analog triangular waveform in time series.

レジスタ174から比較器161に供給される温度検出電圧値のデジタル値は、図8のTAIN信号で示される。図8で示されるように、TAIN信号と第1カウンタ162から出力される三角波に相当する計数値とが比較される。ここで、比較を行なう周期は、各周期T0〜T4に示されるように、DutyHi期間とDutyLo期間を1サイクルとしたときの2サイクル分で構成される。   The digital value of the temperature detection voltage value supplied from the register 174 to the comparator 161 is indicated by the TAIN signal in FIG. As shown in FIG. 8, the TAIN signal is compared with the count value corresponding to the triangular wave output from the first counter 162. Here, as shown in each of the periods T0 to T4, the period for comparison is composed of two cycles when the DutyHi period and the DutyLo period are one cycle.

DutyHi期間は、三角波の最大値から次の最大値までの期間又は三角波の最小値から次の最小値までの期間に相当する。DutyLo期間は、DutyHi期間の次の期間であり、三角波の最大値から次の最大値までの期間又は三角波の最小値から次の最小値までの期間に相当する。   The DutyHi period corresponds to a period from the maximum value of the triangular wave to the next maximum value or a period from the minimum value of the triangular wave to the next minimum value. The DutyLo period is a period following the DutyHi period, and corresponds to a period from the maximum value of the triangular wave to the next maximum value or a period from the minimum value of the triangular wave to the next minimum value.

図8では、TAIN信号のレベルがどのように変化するかを例示したものであるため、図8に記載されたTAIN信号と三角波とを比較した結果と、比較器161の出力信号に相当するTOUTとのタイミングは一致していないことに留意する必要がある。   8 exemplifies how the level of the TAIN signal changes. Therefore, the result of comparing the TAIN signal described in FIG. 8 with the triangular wave and the TOUT corresponding to the output signal of the comparator 161 are illustrated. It should be noted that the timing does not match.

具体的に、TOUT信号が形成される過程を説明する。例えば、図8に示されるように、三角波の最大値から次の最大値までの1周期又は三角波の最小値から次の最小値までの1周期を2.5m秒に設定することができる。   Specifically, the process of forming the TOUT signal will be described. For example, as shown in FIG. 8, one period from the maximum value of the triangular wave to the next maximum value or one period from the minimum value of the triangular wave to the next minimum value can be set to 2.5 milliseconds.

仮に、周期T1において、TAINが三角波の最大値の90%ラインN1となっていた場合、比較器161で三角波とN1とが比較されて、三角波よりもN1が高い期間についてはハイレベル信号が出力され、三角波よりもN1が低い期間についてはローレベル信号が出力される。2.5m秒の周期の90%に相当するため、2.5×0.9=2.25m秒となる。これが、2.25msecDuty90%クランプと記載されているパルス期間である。   If, in period T1, TAIN is 90% of the maximum value of the triangular wave line N1, the comparator 161 compares the triangular wave with N1, and a high level signal is output for a period when N1 is higher than the triangular wave. A low level signal is output during a period when N1 is lower than the triangular wave. Since it corresponds to 90% of the cycle of 2.5 ms, 2.5 × 0.9 = 2.25 ms. This is the pulse period described as 2.25 msec Duty 90% clamp.

次のDutyLo期間は、2.5−2.25=0.25m秒と2.5m秒との合計の2.75m秒のパルス幅となる。周期T1は、2つのDutyHi期間と2つのDutyLo期間からなっているが、最初のDutyHi期間とDutyLo期間で、比較器161で三角波とN1とが比較された結果が出力され、次のDutyHi期間とDutyLo期間では、比較処理を行なわずに、三角波の周期である2.5m秒幅のハイレベルのパルスと2.5m秒幅のローレベルのパルスを出力する。   The next DutyLo period has a pulse width of 2.75 msec, which is a total of 2.5-2.25 = 0.25 msec and 2.5 msec. The period T1 is composed of two DutyHi periods and two DutyLo periods. In the first DutyHi period and DutyLo period, the result of comparison between the triangular wave and N1 by the comparator 161 is output, and the next DutyHi period In the DutyLo period, a high-level pulse having a width of 2.5 msec and a low-level pulse having a width of 2.5 msec are output without performing comparison processing.

以上説明した周期T1の動作は、同様にT2、T3、T4でも行なわれる。T2において、TAINが三角波の最大値の90%ラインN1の状態を維持していた場合、周期T1での動作と同様に、最初のDutyHi期間で2.25m秒幅のハイレベルパルスが出力され、最初のDutyLo期間で、2.75m秒のパルス幅のローレベルパルスが出力される。   The operation of the cycle T1 described above is similarly performed at T2, T3, and T4. In T2, when TAIN maintains the state of 90% line N1 of the maximum value of the triangular wave, a high-level pulse having a width of 2.25 msec is output in the first DutyHi period, as in the operation in period T1, In the first DutyLo period, a low level pulse having a pulse width of 2.75 ms is output.

次のDutyHi期間とDutyLo期間では、比較処理を行なわずに、三角波の周期である2.5m秒幅のハイレベルのパルスと2.5m秒幅のローレベルのパルスを出力する。この状態が図8に示されている。   In the next DutyHi period and DutyLo period, a high-level pulse of 2.5 msec width and a low-level pulse of 2.5 msec width, which are periods of a triangular wave, are output without performing comparison processing. This state is shown in FIG.

周期T3では、TAINが三角波の最大値の10%ラインN2となっていた場合が記載されている。比較器161で三角波とN2とが比較されて、三角波よりもN2が高い期間についてはハイレベル信号が出力され、三角波よりもN2が低い期間についてはローレベル信号が出力される。最初のDutyHi期間は、2.5m秒の周期の10%に相当するため、2.5×0.1=0.25m秒となる。これが、0.25msecDuty10%クランプと記載されているパルス期間である。   In the period T3, the case where TAIN is the 10% line N2 of the maximum value of the triangular wave is described. The comparator 161 compares the triangular wave and N2, and outputs a high level signal during a period when N2 is higher than the triangular wave, and outputs a low level signal during a period when N2 is lower than the triangular wave. Since the first DutyHi period corresponds to 10% of the period of 2.5 milliseconds, 2.5 × 0.1 = 0.25 milliseconds. This is the pulse period described as 0.25 msec Duty 10% clamp.

次のDutyLo期間は、2.5−0.25=2.25m秒と2.5m秒との合計の4.75m秒のパルス幅となる。さらに、次のDutyHi期間とDutyLo期間では、比較処理を行なわずに、三角波の周期である2.5m秒幅のハイレベルのパルスと2.5m秒幅のローレベルのパルスを出力する。   The next DutyLo period has a pulse width of 4.75 msec, which is the sum of 2.5−0.25 = 2.25 msec and 2.5 msec. Further, in the next DutyHi period and DutyLo period, a high level pulse of 2.5 msec width and a low level pulse of 2.5 msec width, which are periods of a triangular wave, are output without performing comparison processing.

周期T4において、TAINが三角波の最大値の10%ラインN2の状態を維持しているので、周期T3での動作と同様に、最初のDutyHi期間で0.25m秒幅のハイレベルパルスが出力され、最初のDutyLo期間で、4.75m秒のパルス幅のローレベルパルスが出力される。次のDutyHi期間とDutyLo期間では、比較処理を行なわずに、三角波の周期である2.5m秒幅のハイレベルのパルスと2.5m秒幅のローレベルのパルスを出力する。   In the period T4, TAIN maintains the state of the 10% line N2 having the maximum value of the triangular wave, so that a high level pulse having a width of 0.25 msec is output in the first DutyHi period as in the operation in the period T3. In the first DutyLo period, a low level pulse having a pulse width of 4.75 ms is output. In the next DutyHi period and DutyLo period, a high-level pulse of 2.5 msec width and a low-level pulse of 2.5 msec width, which are periods of a triangular wave, are output without performing comparison processing.

以上のようにして、各周期Tn(n=0〜N)毎に、比較器161で、温度センサ121の温度検出電圧信号であるTAINと三角波とを比較した結果をレベルシフタ108に送出する。   As described above, for each period Tn (n = 0 to N), the comparator 161 sends the result of comparing the temperature detection voltage signal TAIN of the temperature sensor 121 with the triangular wave to the level shifter 108.

ここで、接続端子にもあるFAIL信号について説明する。例えば、図8において、周期T4における三角波形とTAIN信号の関係に示されるように、TAIN信号が三角波形信号よりも高い部分が全くなくなってしまった場合の動作である。これは、温度センサ121で検出された温度が非常に高い状態となっていることを示し、温度検出電圧信号TAINが極めて低くなった場合である。   Here, the FAIL signal also present at the connection terminal will be described. For example, in FIG. 8, as shown in the relationship between the triangular waveform and the TAIN signal in the period T4, the operation is performed when the portion where the TAIN signal is higher than the triangular waveform signal has disappeared. This indicates that the temperature detected by the temperature sensor 121 is very high, and the temperature detection voltage signal TAIN is extremely low.

この場合には、温度検出対象の温度上昇が限界まで到達したことを知らせるために、比較器161はローレベル信号を出力する。比較器161からのローレベル信号は、N型MOSのFET109のゲートに入力される。これにより、FET109はオフ状態になり、FAIL端子はハイレベル状態となる。このFAIL信号は、外部の制御機器等に取り込まれ、温度検出対象の動作を停止させる等の制御信号として用いられる。   In this case, the comparator 161 outputs a low level signal to notify that the temperature rise of the temperature detection target has reached the limit. The low level signal from the comparator 161 is input to the gate of the N-type MOS FET 109. As a result, the FET 109 is turned off, and the FAIL terminal is in a high level state. This FAIL signal is taken into an external control device or the like and used as a control signal for stopping the operation of the temperature detection target.

比較器161の出力信号は、レベルシフタ108により、DC電圧レベルが変換されて、ハイレベル信号はローレベル信号に、ローレベル信号はハイレベル信号に変換される。レベルシフタ108からの出力は、N型MOSのFET111のゲート及びP型MOSのFET110のゲートに入力される。   The DC voltage level of the output signal of the comparator 161 is converted by the level shifter 108, and the high level signal is converted into a low level signal and the low level signal is converted into a high level signal. The output from the level shifter 108 is input to the gate of the N-type MOS FET 111 and the gate of the P-type MOS FET 110.

FET110のソースとFET111のドレインとが接続され、FET110のゲートとFET111のゲートが接続されたに等しい構成となっているので、FET110とFET111でインバータを構成している。このため、レベルシフタ108からの出力信号は、FET110、111によるインバータで反転される。したがって、ロジック的には、比較器161からの出力信号がそのままTOUT信号になる。このように、温度センサ121で検出された温度は、パルス信号のパルス幅又はデューティ比に変換されて検出される。また、図8にも表わされていたVTO信号は、TOUT信号のハイレベル値を示す。このTOUT信号が、例えば、トルクやスイッチング周波数の制御等に用いられる。   Since the source of the FET 110 and the drain of the FET 111 are connected and the gate of the FET 110 and the gate of the FET 111 are connected, the FET 110 and the FET 111 constitute an inverter. For this reason, the output signal from the level shifter 108 is inverted by the inverters of the FETs 110 and 111. Therefore, in terms of logic, the output signal from the comparator 161 becomes the TOUT signal as it is. Thus, the temperature detected by the temperature sensor 121 is detected after being converted into the pulse width or duty ratio of the pulse signal. Also, the VTO signal shown in FIG. 8 indicates the high level value of the TOUT signal. This TOUT signal is used for controlling torque and switching frequency, for example.

以上のように、比較器からのデューティ信号を得るために、温度検出電圧信号をデジタル値に変換するとともに、比較の基準となる三角波をデジタル信号として、デジタル値による比較処理を行っているために、アナログの三角波のときのように、三角波の最大値、最小値、三角波の傾斜等が変動することがなく、極めて精度の良いデューティ信号を得ることができる。   As described above, in order to obtain a duty signal from the comparator, the temperature detection voltage signal is converted into a digital value, and a triangular wave serving as a reference for comparison is used as a digital signal to perform comparison processing using the digital value. As in the case of an analog triangular wave, the maximum value, the minimum value, the inclination of the triangular wave, etc. of the triangular wave do not fluctuate, and an extremely accurate duty signal can be obtained.

(比較例)
比較例として、スイッチング素子の破壊を回避するために、スイッチング素子の温度を検出し、得た情報を基にインバータを冷却するか、またはスイッチング素子やインバータの温度を測定してトルクやスイッチング周波数を制限する技術がある。
(Comparative example)
As a comparative example, in order to avoid the destruction of the switching element, the temperature of the switching element is detected and the inverter is cooled based on the obtained information, or the temperature of the switching element and the inverter is measured to determine the torque and the switching frequency. There is a technology to limit.

この比較例において、ダイオードなどのPN接合半導体素子は、温度変化に対して電圧が線形に変化する。温度センサとしてダイオードをスイッチング素子近傍に設置し、電圧を観測すると、高精度、高応答性の温度情報を得られる。高精度な温度情報が得られればスイッチング素子の破壊温度近くまでトルクを出力でき、インバータの高密度化が期待できる。   In this comparative example, the voltage of a PN junction semiconductor element such as a diode changes linearly with respect to a temperature change. By installing a diode as a temperature sensor near the switching element and observing the voltage, temperature information with high accuracy and high response can be obtained. If highly accurate temperature information can be obtained, torque can be output to near the breakdown temperature of the switching element, and higher density of the inverter can be expected.

上記のように、ダイオードなどのPN接合半導体素子を温度センサとして用いた場合には、温度検出回路では、温度センサからの温度検出電圧とアナログ回路で生成した三角波とを比較器で比較している。   As described above, when a PN junction semiconductor element such as a diode is used as a temperature sensor, the temperature detection circuit compares the temperature detection voltage from the temperature sensor with the triangular wave generated by the analog circuit using a comparator. .

比較器で三角波と温度検出電圧とを比較し、例えば、温度検出電圧が三角波よりも高いときは比較器の出力がハイレベルとなり、温度検出電圧が三角波よりも低いときは比較器の出力がローレベルとなるように構成しておく。そして、温度が上昇するにしたがい、温度検出電圧は降下していくので、比較器から出力されるパルス信号のデューティサイクルが変わり、このパルス信号に基づき、トルクやスイッチング周波数を制御することで、温度の上昇を防止するようにしている。   The comparator compares the triangular wave and the temperature detection voltage.For example, when the temperature detection voltage is higher than the triangular wave, the output of the comparator is high.When the temperature detection voltage is lower than the triangular wave, the output of the comparator is low. Configure to be level. As the temperature rises, the temperature detection voltage falls, so the duty cycle of the pulse signal output from the comparator changes. Based on this pulse signal, the torque and switching frequency are controlled to control the temperature. To prevent the rise.

例えば、パワースイッチを用いて電力制御を行う場合に、アナログの三角波形と指令値に基づく数値とを比較することによりデューティ信号を生成している。   For example, when power control is performed using a power switch, a duty signal is generated by comparing an analog triangular waveform with a numerical value based on a command value.

ところが、比較器の出力パルス信号は、三角波と温度検出電圧との比較により決定されるため、比較器から出力される出力パルス信号のデューティサイクルの精度を上げるためには、アナログ三角波の最大値、最小値、及び三角波の傾きを精度良く生成する必要がある。   However, since the output pulse signal of the comparator is determined by comparing the triangular wave and the temperature detection voltage, in order to increase the accuracy of the duty cycle of the output pulse signal output from the comparator, the maximum value of the analog triangular wave, It is necessary to accurately generate the minimum value and the inclination of the triangular wave.

しかし、アナログの三角波を生成する回路は、外部環境の温度変化や電源電圧の変動等にも影響を受け、安定したアナログの三角波形を生成できないため、比較器から出力される出力パルス信号のデューティサイクルの精度を上げることが難しい。   However, the circuit that generates the analog triangular wave is affected by temperature changes in the external environment, fluctuations in the power supply voltage, etc., and cannot generate a stable analog triangular waveform, so the duty of the output pulse signal output from the comparator It is difficult to increase the accuracy of the cycle.

第2の実施の形態に係る温度検出回路では、温度センサ121からの温度検出信号をデジタル値に変換するA/D変換回路107と、三角波形に相当するデジタル信号を時系列に出力する三角波発生回路(第1カウンタ162、発振回路163)と、A/D変換回路107から出力されるデジタルの温度検出信号と三角波発生回路から出力されるデジタル信号とを比較するデジタル比較器161とを備えており、比較器161からデューティ信号を出力している。このように、温度検出信号だけでなく、三角波形についてもデジタル信号としているため、三角波形の最大値、最小値、及び三角波形の傾き等に関して変動は発生しないので、精度の良いデューティ出力信号を得ることができる。   In the temperature detection circuit according to the second embodiment, an A / D conversion circuit 107 that converts a temperature detection signal from the temperature sensor 121 into a digital value, and a triangular wave generation that outputs a digital signal corresponding to a triangular waveform in time series A circuit (first counter 162, oscillation circuit 163), and a digital comparator 161 that compares the digital temperature detection signal output from the A / D conversion circuit 107 with the digital signal output from the triangular wave generation circuit. The comparator 161 outputs a duty signal. In this way, since not only the temperature detection signal but also the triangular waveform is a digital signal, no fluctuation occurs with respect to the maximum value, the minimum value, the inclination of the triangular waveform, etc. of the triangular waveform. Can be obtained.

[第3の実施の形態]
図9は、第3の実施の形態に係るパワー半導体モジュールを含む駆動系装置のブロック構成例を示す。
[Third embodiment]
FIG. 9 shows a block configuration example of a drive system device including a power semiconductor module according to the third embodiment.

第3の実施の形態に係るパワー半導体モジュール77は、パワースイッチング素子(IGBT)により構成されたパワー素子回路と、パワースイッチング素子の温度を測定する温度検出用ダイオード35と、温度検出用ダイオード35からの電圧信号により温度を検出する温度検出回路77aとを備え、温度検出用ダイオード35と温度検出回路77aはSOI構造により1つのチップ上に形成されている。   The power semiconductor module 77 according to the third embodiment includes a power element circuit configured by a power switching element (IGBT), a temperature detection diode 35 that measures the temperature of the power switching element, and a temperature detection diode 35. The temperature detecting circuit 77a for detecting the temperature by the voltage signal is provided, and the temperature detecting diode 35 and the temperature detecting circuit 77a are formed on one chip by the SOI structure.

また、チップとパワー素子回路とは、共通のフレーム上に形成され、1つのパッケージに内蔵されている。   Further, the chip and the power element circuit are formed on a common frame and are built in one package.

図9は、自動車の低電圧側基板410と高電圧側基板411との間で双方向に信号を伝達する例が示される。低電圧側基板410は、主にECU72により構成されている。ECUとは、エレクトロニックコントロールユニット又はエンジンコントロールユニットと呼ばれるもので、コンピュータによりエンジンの制御や駆動系、操舵系の制御等を行なうユニットである。   FIG. 9 shows an example in which signals are transmitted bidirectionally between a low-voltage side substrate 410 and a high-voltage side substrate 411 of an automobile. The low voltage side substrate 410 is mainly configured by the ECU 72. The ECU is called an electronic control unit or an engine control unit, and is a unit that performs engine control, drive system control, steering system control, and the like by a computer.

高電圧側基板411には、モータ112を駆動するためのインバータ回路77bが構成されたパワー半導体モジュール77が搭載されている。パワー半導体モジュール77は、1つのパッケージに形成されており、内部に温度検出回路77aとインバータ回路77bが形成されている。インバータ回路77bのパワースイッチング素子として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が例示されている。各IGBTのゲートは、ゲートドライバ75に接続され、各IGBTと並列にフライホイールダイオードが接続されている。また、各IGBTには、DC電源78からDC電圧が供給される。   A power semiconductor module 77 having an inverter circuit 77b for driving the motor 112 is mounted on the high voltage side substrate 411. The power semiconductor module 77 is formed in one package, and a temperature detection circuit 77a and an inverter circuit 77b are formed therein. An insulated gate bipolar transistor (IGBT) is illustrated as a power switching element of the inverter circuit 77b. The gate of each IGBT is connected to a gate driver 75, and a flywheel diode is connected in parallel with each IGBT. Each IGBT is supplied with a DC voltage from a DC power supply 78.

ECU72から出力された制御信号が、アイソレータ73を介してゲートドライバ75に伝達される。ECU72からの制御信号により、ゲートドライバ75から駆動信号が出力される。この駆動信号によりPWM制御されて、インバータ回路77bの6個のIGBTが所望のタイミングでオン−オフされ、モータ112駆動用の三相交流電力が生成される。   A control signal output from the ECU 72 is transmitted to the gate driver 75 via the isolator 73. A drive signal is output from the gate driver 75 in accordance with a control signal from the ECU 72. PWM control is performed by this drive signal, and the six IGBTs of the inverter circuit 77b are turned on and off at a desired timing, and three-phase AC power for driving the motor 112 is generated.

一方、インバータ回路77bのIGBTの近くに設置されたダイオードによる温度センサで温度が検出されて、検出信号が温度検出回路77aに入力され、パルス信号に変換されて出力され、アイソレータ74を介してECU72に伝達される。アイソレータ73,74はフォトカプラや絶縁トランスが用いられる。   On the other hand, the temperature is detected by a diode temperature sensor installed near the IGBT of the inverter circuit 77 b, the detection signal is input to the temperature detection circuit 77 a, converted into a pulse signal, and output, and the ECU 72 passes through the isolator 74. Is transmitted to. For the isolators 73 and 74, a photocoupler or an insulating transformer is used.

ここで、温度検出回路77aとダイオードによる温度センサ35とは、半導体積層構造を作製する際に、HT−SOI(Silicon on Insulator)構造を用い、1チップ化されている。SOI構造は、シリコン基板の上に薄い絶縁酸化膜を作り込み、さらにその上にトランジスタやセンサなどの電気回路を形成する技術のことであり、通常のバルクCMOS技術よりも高速性、低消費電力性の高い技術である。このSOI構造におけるジャンクション温度は、225℃になり、SOI構造による1チップ化を行うことで、精度良く安定した温度検出が行える。   Here, the temperature detection circuit 77a and the temperature sensor 35 using a diode are formed into one chip using an HT-SOI (Silicon on Insulator) structure when a semiconductor laminated structure is manufactured. The SOI structure is a technology in which a thin insulating oxide film is formed on a silicon substrate, and an electric circuit such as a transistor or a sensor is formed on the silicon oxide. Further, the SOI structure is faster and consumes less power than a normal bulk CMOS technology. It is a highly technical technique. The junction temperature in this SOI structure is 225 ° C., and by performing a single chip with the SOI structure, temperature detection can be performed accurately and stably.

さらに、SOI構造により1チップ化された温度センサ35と温度検出回路77aは、インバータ回路77bと同一パッケージに内蔵されている。すなわち、インバータ回路77bのチップと温度センサを含む温度検出回路77aのチップは同一フレーム上に配置される。このようにして、さらに温度検出の精度を向上させる。   Furthermore, the temperature sensor 35 and the temperature detection circuit 77a that are made into one chip by the SOI structure are built in the same package as the inverter circuit 77b. That is, the chip of the inverter circuit 77b and the chip of the temperature detection circuit 77a including the temperature sensor are arranged on the same frame. In this way, the accuracy of temperature detection is further improved.

図10は、図9のパワー半導体モジュール77におけるダイオードからなる温度センサ35の配置位置を例示したものである。温度センサ35は、IGBTの近くに設けられる。また、温度センサ35は、ダイオードを2個直列に接続した構成としている。温度センサとしてのダイオードは、定電流の条件では、温度が上昇すると順方向電圧が小さくなる特性を有している。ダイオードに一定の電流を供給し、順方向電圧を測定することによって、パワートランジスタ等のスイッチング素子の温度を測定することができる。   FIG. 10 exemplifies the arrangement position of the temperature sensor 35 composed of a diode in the power semiconductor module 77 of FIG. 9. The temperature sensor 35 is provided near the IGBT. Further, the temperature sensor 35 has a configuration in which two diodes are connected in series. The diode as the temperature sensor has a characteristic that the forward voltage decreases as the temperature increases under constant current conditions. The temperature of a switching element such as a power transistor can be measured by supplying a constant current to the diode and measuring the forward voltage.

また、図10では、温度検出回路77aと温度センサ35とを離して記載しているが、これは、温度検出ダイオードの配置位置をわかりやすくするためであり、上述したように、温度検出ダイオードと温度検出回路77aはSOI構造により1チップ化されている。一方、図9のゲートドライバ75の機能等を含む制御信号を出力する回路として制御回路80が設けられている。   Further, in FIG. 10, the temperature detection circuit 77a and the temperature sensor 35 are illustrated separately from each other, but this is for easy understanding of the arrangement position of the temperature detection diode. The temperature detection circuit 77a is made into one chip by the SOI structure. On the other hand, a control circuit 80 is provided as a circuit for outputting a control signal including the function of the gate driver 75 in FIG.

次に、図9、10に示された温度検出回路77aの回路構成例を図11に示す。上述したように、温度センサ35のダイオードに定電流を流す必要があるため、定電流源を、オペアンプによる増幅器41、FET42、カレントミラー回路43で構成している。カレントミラー回路43は、P型MOSのFET43a、43bで構成されている。FET43aのゲートとFET43bのゲートが接続され、FET43aのドレインとFET43bのドレインが接続されている。FET43bはダイオード接続されている。   Next, FIG. 11 shows a circuit configuration example of the temperature detection circuit 77a shown in FIGS. As described above, since it is necessary to flow a constant current through the diode of the temperature sensor 35, the constant current source includes the amplifier 41 using the operational amplifier, the FET 42, and the current mirror circuit 43. The current mirror circuit 43 includes P-type MOS FETs 43a and 43b. The gate of the FET 43a and the gate of the FET 43b are connected, and the drain of the FET 43a and the drain of the FET 43b are connected. The FET 43b is diode-connected.

FET43bのドレイン−ソース間に流す電流が決まると、FET43aのドレイン−ソース間に流れる電流も決まる。また、増幅器41とN型MOSのFET42とで、パワー増幅器を構成している。   When the current flowing between the drain and source of the FET 43b is determined, the current flowing between the drain and source of the FET 43a is also determined. The amplifier 41 and the N-type MOS FET 42 constitute a power amplifier.

次に、温度センサ35で検出された温度検出電圧TAINはAD変換回路44に入力される。AD変換回路44は、いわゆる逐次比較型AD変換回路等により構成される。AD変換回路44でデジタル値に変換されたTAIN信号は、デジタル比較回路45に入力される。   Next, the temperature detection voltage TAIN detected by the temperature sensor 35 is input to the AD conversion circuit 44. The AD conversion circuit 44 is configured by a so-called successive approximation AD conversion circuit or the like. The TAIN signal converted into a digital value by the AD conversion circuit 44 is input to the digital comparison circuit 45.

デジタル比較回路45は、カウンタやデジタル比較器などにより構成されている。発振回路46は所定の周波数のクロックパルスを発生させるものであり、この発振回路46からのクロックをデジタル比較回路45内のカウンタで計数することにより、デジタルの三角波信号を生成する。また、デジタル比較回路45は、デジタル比較器を備えており、上記デジタルの三角波信号とデジタル値に変換されたTAIN信号とを比較する。そして、デジタル値のTAIN信号がデジタルの三角波信号よりも大きいときに、ハイレベル信号を出力する。また、デジタル値のTAIN信号がデジタルの三角波信号よりも小さいときにローレベル信号を出力する。   The digital comparison circuit 45 includes a counter, a digital comparator, and the like. The oscillation circuit 46 generates a clock pulse of a predetermined frequency, and a digital triangular wave signal is generated by counting the clock from the oscillation circuit 46 with a counter in the digital comparison circuit 45. The digital comparison circuit 45 includes a digital comparator, and compares the digital triangular wave signal with the TAIN signal converted into a digital value. When the digital TAIN signal is larger than the digital triangular wave signal, a high level signal is output. When the digital TAIN signal is smaller than the digital triangular wave signal, a low level signal is output.

デジタル比較回路45の出力信号は、次にインバータ回路に出力される。インバータ回路は、N型MOSのFET37とP型MOSのFET36で構成される。FET36のソースとFET37のドレインとが接続され、FET36のゲートとFET37のゲートが接続されている。デジタル比較回路45の出力信号は、FET36のゲート及びFET37のゲートに入力される。   The output signal of the digital comparison circuit 45 is then output to the inverter circuit. The inverter circuit includes an N-type MOS FET 37 and a P-type MOS FET 36. The source of the FET 36 and the drain of the FET 37 are connected, and the gate of the FET 36 and the gate of the FET 37 are connected. The output signal of the digital comparison circuit 45 is input to the gate of the FET 36 and the gate of the FET 37.

デジタル比較回路45の出力信号は、FET36、37によるインバータで反転されてTOUT信号として出力される。また、VTO端子の信号は、TOUT信号のハイレベル値を示す。このようにして、温度センサ35からの温度の大きさは、TOUT信号のパルス幅又はデューティ信号により検出される。   The output signal of the digital comparison circuit 45 is inverted by an inverter formed of FETs 36 and 37 and output as a TOUT signal. The signal at the VTO terminal indicates the high level value of the TOUT signal. Thus, the magnitude of the temperature from the temperature sensor 35 is detected by the pulse width of the TOUT signal or the duty signal.

ここで、接続端子にもあるFAL信号について説明する。これは、温度センサ35で検出された温度が非常に高い状態となっていることを示し、温度検出電圧信号TAINが極めて低くなった場合である。このように、温度センサ35による検出温度が限界値に達したときに発生させる信号である。   Here, the FAL signal also present at the connection terminal will be described. This indicates that the temperature detected by the temperature sensor 35 is very high and the temperature detection voltage signal TAIN is extremely low. Thus, this signal is generated when the temperature detected by the temperature sensor 35 reaches the limit value.

コンパレータ49のマイナス端子にはDC電源が接続されている。このDC電源の電圧値を上記温度の限界値に対応する電圧に設定しておく。一方、コンパレータ49のプラス端子には温度検出電圧信号TAINが入力される。温度検出電圧信号TAINがDC電源の電圧値よりも高いときには、ハイレベル信号がコンパレータ49より出力される。比較器49からのハイレベル信号は、N型MOSのFET38のゲートに入力される。これにより、FET38はオン状態になり、FAL端子はローレベル状態となる。   A DC power source is connected to the negative terminal of the comparator 49. The voltage value of the DC power source is set to a voltage corresponding to the temperature limit value. On the other hand, the temperature detection voltage signal TAIN is input to the plus terminal of the comparator 49. When the temperature detection voltage signal TAIN is higher than the voltage value of the DC power supply, a high level signal is output from the comparator 49. The high level signal from the comparator 49 is input to the gate of the N-type MOS FET 38. As a result, the FET 38 is turned on, and the FAL terminal is in a low level state.

一方、検出される温度が下がってきて、温度検出電圧信号TAINがDC電源の電圧値よりも低くなると、比較器49の出力はローレベル信号に反転する。比較器49からのローレベル信号は、N型MOSのFET38のゲートに入力される。これにより、FET38はオフ状態になり、FAL端子はハイレベル状態となる。このようにして、温度検出対象の温度上昇が限界まで到達したことを知らせる。このFAL信号は、外部の制御機器等に取り込まれ、温度検出対象の動作を停止させる等の制御信号として用いられる。   On the other hand, when the detected temperature decreases and the temperature detection voltage signal TAIN becomes lower than the voltage value of the DC power supply, the output of the comparator 49 is inverted to a low level signal. The low level signal from the comparator 49 is input to the gate of the N-type MOS FET 38. As a result, the FET 38 is turned off, and the FAL terminal is in a high level state. In this way, it is notified that the temperature rise of the temperature detection target has reached the limit. This FAL signal is taken into an external control device or the like and used as a control signal for stopping the operation of the temperature detection target.

(比較例)
比較例として、電力スイッチング素子の1つであるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor )を用いて電動機を駆動する3相インバータ等のシステムでは、例えばモーターロック状態等、モータの動作状態によっては、各相IGBT素子の温度が上昇し、故障を生じる恐れがある。このため、各IGBT素子の温度をモニターし、モニター温度が所定温度以上となった場合には、インバータの出力電力を低減し、IGBT素子の駆動周波数を低減することで、温度上昇を抑制することが通常行われている。
(Comparative example)
As a comparative example, in a system such as a three-phase inverter that drives an electric motor using an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), which is one of power switching elements, each phase IGBT depends on the operation state of the motor, such as a motor lock state. There is a risk that the temperature of the element rises and a failure occurs. For this reason, the temperature of each IGBT element is monitored, and when the monitor temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the output power of the inverter is reduced and the drive frequency of the IGBT element is reduced, thereby suppressing the temperature rise. Is usually done.

また、比較例においては、インバータ回路と温度検出用ダイオードを同じ基板に搭載してチップ化し、インバータ回路のIGBTの動作時温度の検出を行っている。しかし、この構成では、温度検出用ダイオードと温度検出回路が別チップとなるため、半導体素子のバラツキの影響により、検出精度が低下してしまう。   In the comparative example, the inverter circuit and the temperature detection diode are mounted on the same substrate to form a chip, and the temperature during operation of the IGBT of the inverter circuit is detected. However, in this configuration, since the temperature detection diode and the temperature detection circuit are provided as separate chips, the detection accuracy decreases due to the influence of variations in the semiconductor elements.

また、従来のシリコン半導体によるチップ化では、使用限界温度(ジャンクション温度)は、150℃であるため、温度検出用ダイオードと温度検出回路とを1チップ化することが難しい。   Further, in the conventional chip formation using a silicon semiconductor, since the use limit temperature (junction temperature) is 150 ° C., it is difficult to make the temperature detection diode and the temperature detection circuit into one chip.

第3の実施の形態によれば、パワースイッチング素子により構成されたパワー素子回路と、パワースイッチング素子の温度を測定するために設けられた温度検出用ダイオード35と、温度検出用ダイオード35からの電圧信号により温度を検出する温度検出回路77aとを備えている。また、温度検出用ダイオード35と温度検出回路77aはSOI構造により1つのチップに形成されている。このため、ジャンクション温度は高くなり、温度検出回路77aと温度検出用ダイオード35の半導体素子間の相対精度が向上し、高精度な温度検出を行うことができる。   According to the third embodiment, the power element circuit configured by the power switching element, the temperature detecting diode 35 provided for measuring the temperature of the power switching element, and the voltage from the temperature detecting diode 35 And a temperature detection circuit 77a that detects the temperature based on the signal. The temperature detection diode 35 and the temperature detection circuit 77a are formed on one chip by the SOI structure. For this reason, the junction temperature increases, the relative accuracy between the semiconductor elements of the temperature detection circuit 77a and the temperature detection diode 35 is improved, and highly accurate temperature detection can be performed.

本発明に係る温度検出装置は、高温状態になるインバータやスイッチング素子等のパワーデバイス等の温度検出に適用することができる。   The temperature detection apparatus according to the present invention can be applied to temperature detection of power devices such as inverters and switching elements that reach a high temperature state.

1、11…UVLO(低電圧誤動作防止)回路
2、3、12、16、17、47、48、50、51、56、57、58、59…インバータ
4、5、14、15、52、53、54、55…パルス発生器
8、18、60、61…RSフリップフロップ
9、19、62、63…バッファ
10、20、120…抵抗
31、32、70、71…絶縁トランス
31a、31B、32a、32b…インダクタ
35、121…温度センサ(温度検出用ダイオード)
36、37、38、42、43a、43b、109、110、111、112、113、303…FET
41、104、302…増幅器
43、301…カレントミラー回路
44、107…AD変換回路
45、200…デジタル比較回路
46、163…発振回路
49…コンパレータ(比較器)
72…ECU
73、74…アイソレータ
75…ゲートドライバ
76、77a、100、210…温度検出回路
77…パワー半導体モジュール
77b…インバータ回路
78…DC電源
80…1次側回路
81…2次側回路
90…温度検出装置
101…絶縁トランス回路
102…信号復調回路
105…基準電圧発生回路
108…レベルシフタ
141、142、151…可変抵抗
161…デジタル比較器
162、164…カウンタ
164a、172、175…DA変換器
171…逐次比較レジスタ
173…アナログコンパレータ
174…レジスタ
410…低電圧側基板
411…高電圧側基板
412…モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 ... UVLO (undervoltage malfunction prevention) circuit 2, 3, 12, 16, 17, 47, 48, 50, 51, 56, 57, 58, 59 ... Inverter 4, 5, 14, 15, 52, 53 , 54, 55 ... Pulse generator 8, 18, 60, 61 ... RS flip-flop 9, 19, 62, 63 ... Buffer 10, 20, 120 ... Resistance 31, 32, 70, 71 ... Insulation transformer 31a, 31B, 32a 32b, inductor 35, 121, temperature sensor (temperature detection diode)
36, 37, 38, 42, 43a, 43b, 109, 110, 111, 112, 113, 303 ... FET
41, 104, 302 ... amplifier 43, 301 ... current mirror circuit 44, 107 ... AD conversion circuit 45, 200 ... digital comparison circuit 46, 163 ... oscillation circuit 49 ... comparator (comparator)
72 ... ECU
73, 74 ... Isolator 75 ... Gate driver 76, 77a, 100, 210 ... Temperature detection circuit 77 ... Power semiconductor module 77b ... Inverter circuit 78 ... DC power supply 80 ... Primary side circuit 81 ... Secondary side circuit 90 ... Temperature detection device DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Insulation transformer circuit 102 ... Signal demodulation circuit 105 ... Reference voltage generation circuit 108 ... Level shifter 141, 142, 151 ... Variable resistance 161 ... Digital comparator 162, 164 ... Counter 164a, 172, 175 ... DA converter 171 ... Successive comparison Register 173 ... Analog comparator 174 ... Register 410 ... Low voltage side substrate 411 ... High voltage side substrate 412 ... Motor

Claims (6)

温度センサで検出された温度に応じた第1のパルス信号を出力する温度検出回路と、
前記温度検出回路と集積回路の間に設けられ、前記第1のパルス信号を前記温度検出回路とは異なる作動電圧で動作する集積回路に伝達する絶縁トランスと
を備え、
前記温度検出回路と絶縁トランスとは個々に四角形状を有してチップ化されており、それぞれのチップの1辺が向かい合うように同一のフレーム上に配置されると共に、
前記フレームの、前記絶縁トランスのチップと前記温度検出回路のチップとの境界領域には凹部が設けられることを特徴とする温度検出装置。
A temperature detection circuit that outputs a first pulse signal corresponding to the temperature detected by the temperature sensor;
An insulation transformer that is provided between the temperature detection circuit and the integrated circuit and transmits the first pulse signal to an integrated circuit that operates at an operating voltage different from that of the temperature detection circuit;
Each of the temperature detection circuit and the insulation transformer has a quadrangular shape and is formed into a chip, and is arranged on the same frame so that one side of each chip faces,
A temperature detecting device, wherein a recess is provided in a boundary region of the frame between the chip of the insulating transformer and the chip of the temperature detecting circuit.
前記絶縁トランスは、
前記温度検出回路側からの第1のパルス信号に基づき電流が流れる1次側コイルと、前記集積回路側に伝達する電流を発生させる2次側コイルとが誘電体層を挟んで上下に形成されることを特徴とする請求項1に記載の温度検出装置。
The insulating transformer is
A primary coil through which a current flows based on a first pulse signal from the temperature detection circuit side and a secondary coil that generates a current to be transmitted to the integrated circuit side are formed above and below a dielectric layer. The temperature detection device according to claim 1, wherein:
前記温度検出回路は、前記温度センサで検出された温度が所定の限界値に達したときに第2のパルス信号を出力し、前記絶縁トランスは、前記第2のパルス信号を前記温度検出回路から前記集積回路に伝達することを特徴とする請求項1又は2に記載の温度検出装置。   The temperature detection circuit outputs a second pulse signal when the temperature detected by the temperature sensor reaches a predetermined limit value, and the isolation transformer outputs the second pulse signal from the temperature detection circuit. The temperature detection device according to claim 1, wherein the temperature detection device transmits the temperature to the integrated circuit. 前記第1のパルス信号又は前記第2のパルス信号のハイレベルのパルス幅及びローレベルのパルス幅を整形して、該パルス信号のときよりも小さくするパルス発生器が前記絶縁トランスの1次側コイルの手前に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の温度検出装置。   A pulse generator that shapes the high-level pulse width and the low-level pulse width of the first pulse signal or the second pulse signal and makes the pulse width smaller than that of the pulse signal is the primary side of the isolation transformer. The temperature detection device according to claim 3, wherein the temperature detection device is provided in front of the coil. 前記集積回路側に伝達される電流を発生させる前記絶縁トランスの2次側コイルの後に、前記パルス発生器で波形整形されたパルス信号を元のパルス幅に復調させる信号復調回路が構成されていることを特徴とする請求項4に記載の温度検出装置。   A signal demodulating circuit for demodulating the pulse signal whose waveform is shaped by the pulse generator to the original pulse width is formed after the secondary coil of the insulating transformer that generates a current transmitted to the integrated circuit side. The temperature detection device according to claim 4, wherein: 前記凹部は、前記チップの1辺と平行となる方向へ延設されていることを特徴とする請求項1に記載の温度検出装置。   The temperature detecting device according to claim 1, wherein the concave portion is extended in a direction parallel to one side of the chip.
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