JP6353689B2 - 過熱検出回路及び半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の異常温度を検出する過熱検出回路に関する。

従来の過熱検出回路は、先行技術文献に示すような回路が知られている。
図３は、従来の過熱検出回路の回路図である。従来の過熱検出回路は、基準電圧部１０、感温部２０、コンパレータ３０を備えている。従来の過熱検出回路は、感温素子であるＰＮ接合素子２１に生じる電圧と、基準電圧回路１１が出力する基準電圧Ｖｒｅｆとを、コンパレータ３０が比較判定することにより、過熱状態を検出する。ＰＮ接合素子２１に生じる電圧は、ＰＮ接合素子２１が定電流回路２２の定電流でバイアスされている限り、基本的には負の温度特性を示す。周囲の温度が高くなり、ＰＮ接合素子２１に生じる電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを下回ると、コンパレータ３０が過熱状態を示す信号を出力する。

特開平６−２４２１７６号公報

しかしながら、上述の過熱検出回路は、例えば、定電流回路２２がＰＭＯＳトランジスタのカレントミラー回路で構成されている場合など、高温になるとそのＰＭＯＳトランジスタのドレイン端子と基板との間のリーク電流が増加することにより、ＰＮ接合素子２１をバイアスする定電流が増加する。従って、ＰＮ接合素子２１の電圧が上昇するので、温度を正しく検出することが出来ないといった問題があった。

また、例えば、基準電圧回路１１が飽和接続されたＮＭＯＳトランジスタを備えている場合など、高温になるとそのＮＭＯＳトランジスタのドレイン端子と基板との間のリーク電流が増加することにより、基準電圧回路１１の基準電圧Ｖｒｅｆが減少するので、コンパレータ３０の基準が変動して、温度を正しく検出することが出来ないといった問題があった。

また、例えば、コンパレータ３０を構成するトランジスタのリーク電流が増加して、内部動作点に不都合が生じ、温度を正しく検出すること及び結果を正しく出力することが出来ないといった問題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するために考案されたものであり、高温においても正確に温度を検出して、誤った検出結果を出力することがない過熱検出回路を提供するものである。

従来の課題を解決するために、本発明の過熱検出回路は以下のような構成とした。
感温素子であるＰＮ接合素子と、ＰＮ接合素子にバイアス電流を供給する定電流回路と、ＰＮ接合素子が発生する電圧と基準電圧とを比較するコンパレータと、高温において基準電圧回路にリーク電流を流す第二ＰＮ接合素子と、高温において定電流回路のリーク電流をバイパスする第三ＰＮ接合素子と、を備えた構成とした。

本発明の過熱検出回路によれば、高温においても正確に温度を検出して、正しい検出結果を出力することが出来る。

本実施形態の過熱検出回路の回路図である。 本実施形態の過熱検出回路のコンパレータの回路図である。 従来の過熱検出回路の回路図である。

以下、本実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の過熱検出回路の回路図である。
本実施形態の過熱検出回路は、基準電圧部１０と、感温部２０と、コンパレータ３０を備えている。基準電圧部１０は、基準電圧回路１１と、ＰＮ接合素子１２と、を備えている。感温部２０は、ＰＮ接合素子２１と、定電流回路２２と、ＰＮ接合素子２３と、を備えている。ＰＮ接合素子２１は、感温素子である。ＰＮ接合素子１２とＰＮ接合素子２３は、高温時にリーク電流を調整するための素子である。

ＰＮ接合素子１２と基準電圧回路１１は、電源端子と接地端子の間に直列に接続され、接続点から基準電圧Ｖｒｅｆを出力する。定電流回路２２とＰＮ接合素子２１は、電源端子と接地端子の間に直列に接続され、接続点から温度に応じた電圧Ｖｐｎを出力する。ＰＮ接合素子２１は、定電流回路２２の定電流でバイアスされている。ＰＮ接合素子２３は、その接続点と接地端子の間に接続される。

図２は、本実施形態の過熱検出回路のコンパレータ３０の回路図である。
コンパレータ３０は、ＰＭＯＳトランジスタ３１、３２と、ＮＭＯＳトランジスタ３３、３４、３７と、定電流回路３５、３６と、ＰＮ接合素子３８と、を備えている。ＰＭＯＳトランジスタ３１、３２とＮＭＯＳトランジスタ３３、３４と定電流回路３５は、初段アンプを構成している。ＮＭＯＳトランジスタ３７と定電流回路３６は、２段目のアンプを構成している。ＰＮ接合素子３８は、高温時にリーク電流を流して、出力端子をプルダウンするための素子である。

初段アンプは、差動入力がコンパレータの入力端子に接続され、出力端子がＮＭＯＳトランジスタ３７のゲートに接続される。定電流回路３６とＮＭＯＳトランジスタ３７は、電源端子と接地端子の間に直列に接続され、接続点がコンパレータ３０の出力端子に接続される。ＰＮ接合素子３８は、その接続点と接地端子の間に接続される。
コンパレータ３０は、基準電圧Ｖｒｅｆと電圧Ｖｐｎが入力され、その比較結果を出力端子から過熱検出回路の出力端子ＯＵＴに出力する。

次に、本実施形態の過熱検出回路の動作について説明する。
感温素子であるＰＮ接合素子２１は、温度に応じた電圧Ｖｐｎを発生する。コンパレータ３０は、基準電圧回路１１が出力する基準電圧Ｖｒｅｆと電圧Ｖｐｎを、比較判定することにより、過熱状態を検出する。

ＰＮ接合素子２１は、定電流回路２２の定電流でバイアスされているので、電圧Ｖｐｎは負の温度特性を示す。従って、周囲の温度が高くなると、電圧Ｖｐｎは低くなる。そして、電圧Ｖｐｎが基準電圧Ｖｒｅｆを下回ると、コンパレータ３０が過熱状態を示す信号Ｌを出力する。

定電流回路２２は、ＰＭＯＳトランジスタで構成されるカレントミラー回路を備えている場合など、高温になると、ＰＭＯＳトランジスタのドレイン端子と基板の間にリーク電流が発生し、電流が増加する。従って、ＰＮ接合素子２１のバイアス電流が増加するので、電圧Ｖｐｎは所望の電圧よりも高くなってしまう。即ち、過熱検出回路は、所定の温度において過熱を検出することが出来なくなってしまう。

ここで、本実施形態の過熱検出回路は、定電流回路２２とＰＮ接合素子２１の接続点にＰＮ接合素子２３が接続される。ＰＮ接合素子２３は、高温になるとリーク電流が増加して、定電流回路２２のリーク電流を接地端子に流すように接続されている。従って、高温になったとき、ＰＮ接合素子２１のバイアス電流が増加することを防止することが出来るので、電圧Ｖｐｎは所望の電圧になる。即ち、過熱検出回路は、所定の温度において過熱を検出することが出来る。

また、基準電圧回路１１の飽和接続されたＮＭＯＳトランジスタのドレイン端子と基板との間のリーク電流が増加することにより、基準電圧Ｖｒｅｆは所望の電圧よりも低くなってしまう。即ち、過熱検出回路は、所定の温度において過熱を検出することが出来なくなってしまう。

ここで、本実施形態の過熱検出回路は、電源端子と基準電圧回路１１の間にＰＮ接合素子１２が接続される。ＰＮ接合素子１２は、高温になるとリーク電流が増加して、基準電圧回路１１にそのリーク電流を流すように接続されている。

例えば、基準電圧Ｖｒｅｆが飽和接続されたＮＭＯＳトランジスタが一定電流でバイアスされることにより生成される場合、ＰＮ接合素子１２のリーク電流が飽和接続されたＮＭＯＳトランジスタに流入するので、基準電圧Ｖｒｅｆは高温で所望の電圧になる。即ち、過熱検出回路は、所定の温度において過熱を検出することが出来る。

また、コンパレータ３０を構成するトランジスタのリーク電流が増加して、内部動作点に不都合が生じ、温度を正しく検出すること及び結果を正しく出力することが出来なくなってしまう。

ここで、本実施形態の過熱検出回路は、コンパレータ３０の内部の出力端子と接地端子の間にＰＮ接合素子３８が接続される。ＰＮ接合素子３８は、高温になるとリーク電流が増加して、定電流回路３６の電流より多くなるように設計する。

例えば、過熱検出をすべき温度近傍で、ＰＮ接合素子３８のリーク電流が定電流回路３６の電流よりも多くなると、ＮＭＯＳトランジスタ３７のオンオフに係らず、コンパレータ３０の出力端子は信号Ｌを出力する。即ち、過熱検出回路は、過熱検出をすべき温度近傍において、過熱を検出した信号を出力することが出来る。このように設計することによって、過熱検出回路は、誤った検出結果を出力することがなくなる。

以上説明したように、本実施形態の過熱検出回路は、高温においても正確に温度を検出して、誤った検出結果を出力することがない。

１０ 基準電圧部
１２、２１、２３ ＰＮ接合素子
２０ 感温部
２２、３５ 定電流回路
３０ コンパレータ

Claims (3)

1. 感温素子であるＰＮ接合素子と、
   前記ＰＮ接合素子にバイアス電流を供給する定電流回路と、
   基準電圧を出力する基準電圧回路と、
   前記ＰＮ接合素子が発生する電圧と前記基準電圧とを比較するコンパレータと、を備えた過熱検出回路であって、
   高温において前記基準電圧回路にリーク電流を流す第二ＰＮ接合素子と、
   高温において前記定電流回路のリーク電流をバイパスする第三ＰＮ接合素子と、を備えたことを特徴とする過熱検出回路。
2. 前記コンパレータは、
   前記ＰＮ接合素子が発生する電圧と前記基準電圧とが入力される差動増幅回路と、
   前記差動増幅回路の出力がゲートに入力されるＭＯＳトランジスタと、
   前記ＭＯＳトランジスタのドレインに接続された第二定電流回路と、
   前記第二定電流回路に接続され、高温においてリーク電流を流す第四ＰＮ接合素子と、を備え、
   前記ＭＯＳトランジスタと前記第二定電流回路の接続点が前記コンパレータの出力端子であることを特徴とする請求項１記載の過熱検出回路。
3. 請求項１または２記載の過熱検出回路を備えた半導体装置。

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