JPH03206928A - Ic温度センサ - Google Patents

Ic温度センサ

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JPH03206928A
JPH03206928A JP2001793A JP179390A JPH03206928A JP H03206928 A JPH03206928 A JP H03206928A JP 2001793 A JP2001793 A JP 2001793A JP 179390 A JP179390 A JP 179390A JP H03206928 A JPH03206928 A JP H03206928A
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Takahiro Tsuji
辻 貴浩
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、半導体集積回路(以下、ICという)才一デ
ィオ用パワーIC、モータ制御用IC等のICチップの
温度を検出するIC温度センサに関する. (口)従来の技術 第5図は従来のIC温度センサで、Ir+は定電流源、
D,はダイオードであり、この回路は、ダイオードD,
のアノード・カソード間電圧■oが約−2mV/”Cの
温度特性を有することを利用し、定電流源I r +と
ダイオードD1との接続点から温度に比例した電圧が検
出される. この回路は,極めて簡単に構成できるが、この回路構成
においては、素子特性のばらつきにより、最悪温度係数
がlO%程度ばらつきが生じるという問題があった. そこで,素子特性のばらつきを考慮した回路が特開昭6
1−118630号公報等に提案されている.この種の
回路は第6図に示す如く、ベース・コレクタ間を短絡し
たトランジスタQ,と、このトランジスタQ1のベース
と共通に接続されたトランジスタQ2とを備え、電圧v
ccが夫々のトランジスタQ.Q.のコレクタに抵抗R
0、R2を介して印加され、またトランジスタQ2のエ
ミッタは抵抗R+を介して接地される.そして、トラン
ジスタQ2のコレクタよりチップ温度に応じた電圧が?
り出される. この第6図の回路は、 Vouy” Vec−I +・R z■VcclVst
+−Vst*lRz/RIとなることを利用したちので
ある. ところで上述の(1)式は、 (1) となる. ここで、Kはポルツマン定数、qは電子の電荷、Isは
トランジスタの飽和電流、Tは絶対温度である. このように、第6図に示す回路構成では、回路の精度を
悪くしているIsの影響を受けない.しかしながら、上
述した第6図の回路においても、vecが変動すると、
Vourも変動する欠点がある. また、第7図に示すように、入力トランジスタの大きさ
に差をつけ、トランジスタのベース・エミッタ間電圧に
差を生じせしめ、温度に比例した電流を取り出すように
構成したちのがある.すなわち、第7図において、コレ
クタ・ベースを短絡したトランジスタQ1のベースとト
ランジスタQ2のベースとを接続し、両者のトランジス
タQ.Q.のエミッタに工,の電流が与えられる.一方
、トランジスタQ,のコレクタとトランジスタQ3のコ
レクタとが接続されると共に、べ一ス・コレククが短絡
されたトランジスタQ4のコレクタにトランジスタQ2
のコレクタが接続される.また、トランジスタQ3及び
Q4のベースは共通接続されており、トランジスタQ.
のエミッタは抵抗Rを介してトランジスタQ4のエミッ
タに共通接続されている. 而して、第7図の回路のものでは、 となる. ここで、エア= L+Iz = 2L (’,’ L=
LlIt=2KT/qR In  n となり、回路を流れる全電流は温度に比例することにな
る. しかしながら、この回路のものでは、出力は電流として
、現われるため扱いに<<、他に電流一電圧変換回路を
必要とするなどの難点がある.(ハ)発明が解決しよう
とする課題 前述したように、第6図の回路のものにおいては、V 
ccの変動により出力が変動するという欠点があり、ま
た第7図の回路においては、出力が電流として現われる
ために取り扱いが困難であるなどの問題があった. 本発明は上述した問題点に鑑みなされたものにして、素
子特性のばらつきによる影響を抑制し、精度の良好な温
度センサを提供することをその課題とする. (二)課題を解決するための手段 本発明は、二出力の基準電圧発生回路と、この基準電圧
発生回路の二出力が入力される差動増幅回路と、を備え
、基準電圧発生回路の一方の出力が抵抗を介して差動増
幅回路の第1の入カトランジスタに入力され、基I1!
電圧回路の他方の出力が第2の入力トランジスタに入カ
され、差動増幅回路の出力と第1のトランジスタ間が抵
抗を介して帰還接続されていると共に、所定の比率でも
って第1と第2のトランジスタの大きさを設定したこと
を特徴とする. (ホ)作用 本発明においては、基準電圧回路からの出方が入力され
てトランジスタの大きさにより、差電圧を得、その差電
圧を基に温度センサ出カが得られる.基準電圧回路から
の出カ精度を保持することで、物理的に決まる値で素子
特性のばらつきに依存しない精度の良い温度センサが得
られる.更に、抵抗並びに大きさの比率を目的によって
変化させることにより、所望の出力が得られる.(へ)
実施例 以下、本発明を第1図ないし第4図に従い説明する. 第1図は本発明の基本的構成を示す回路図である. まず、本発明においては、二出力の基tS電圧回路lを
備える.この基準電圧回路1の一方の出力Olは抵抗R
1の一端と接続する.この抵抗R1の他端は、差動増幅
回路2の第lの入力トランジスタとしてのトランジスタ
Q2のベースと抵抗R2に接続される.そして、トラン
ジスタQ2のエミックは、第2の入力トランジスタとし
てのトランジスタQ4のエミッタと定電流源Ir+の一
端に接続され、定1i流源Ir+の他端は最低電位Va
tに接続される.また、トランジスタQ2のコレクタは
、トランジスタQ1のコレクタ、ベース及びトランジス
タQ3のベースに接続され、トランジスタQ3のコレク
タはトランジスタQ4のコレクタとトランジスタQ,の
ベースに接続される. 更に、各トランジスタQ..Q
.、Q,のエミッタはt源電圧V eeに接続される.
トランジスタQ.のコレクタは定電流源Ir2と抵抗R
2に接続される、これを出力とする.Irxの他端はv
tEにつながっている.また、基l1!電圧回路1の他
方の出力は、トランジスタQ4のベースに接続されてい
る. ここで、トランジスタQ,と03はカレントミラーを構
成しており、そのコレクタ電流の工、と■2は等しい. 又、トランジスタQ2と04は、そのエミッタの大きさ
をm:nにしておけば、トランジスタQ2のベース・エ
ミッタ間電圧V。2とトランジスタQ4のベース・エミ
ッタ間電圧V .4の差ΔV IIKは、 ?なる, 又、IC内部では工.1二I■となる.ここで、トラン
ジスタQ4のベース電位v2は基準電圧源によって決ま
っており、温度変動はないちのと考えると、トランジス
タQ2のベース電位V,は、 V.=V. Vat4+Vstz”L” ΔVSt また、 抵抗R を流れる電流I のトランジスタ Q 2のベースに流れる電流を無視すると、(゜.゜ (6) より) と表せる. ここで、 ■ ■ を精度よく出すことができ れば、 では夫々±3%、 ±2mV程度に押えこむことかで きるので、 精度のよい温度センサが得られる. また、 ト ランジスタのm :nの比率、 ■ と ■ R と R 2を目的によって変化させられる ことができるという自由度の高さも有し、電源電圧の影
響もほとんど受けない. 更に、R++Rz/R+. n・Isz/m・L+はそ
れ自体温度特性をほとんど持たないので、(7)式から
■。UTは温度に対してリニアに変化し,その傾きは正
となる.第2図は上述した回路の温度と■。LITの関
係を示した特性図である.第3図は、本発明の具体的な
実施例の一つである.第l図における基準電圧回路1を
バンドギャップリファンス回路によって構成したもので
ある.この基準電圧回路1は、電源電圧■ccが抵抗R
,及びダイ才−ドD1、D2を介して接地され、この抵
抗R3とダイオードD,間の電圧がトランジスタQ6の
ベースに与えられる.そしてトランジスタQ6のコレク
タには1f源電圧VCCと接続されている.このトラン
ジスタQ6のエミッタはトランジスタQ.Q..のべー
ス及びトランジスタQ.のエミッタのと接続される.ト
ラジスタQ.のコレクタはトランジスタQ6のエミッタ
ト接続され、そして、トランジスタQ,のベースに?続
される.このトランジスタQ7のコレクタは接地される
.トランジスタQ.のエミツタは抵抗R4、Rsを介し
て接地され、この抵抗で分圧された出力がトランジスタ
Q zのエミッタに供給されている.トランジスタQ8
のエミッタは電源電圧Vccと接続され、このトランジ
スタQ8のエミッタとトランジスタQ toのエミツク
が接続されている.このトランジスタQ1。のコレクタ
はトランジスタQ zのコレクタと接続される.更に、
このコレククはトランジスタQ1■のベースと接続され
る。トランジスタQ,。のベースはダイ才−ドD,、D
4を介して、電源電圧V ecが接続され、更にこのベ
ースは抵抗R6を介して接地される。
そして、トランジスタQ,■のエミツタ出力が、第1の
出力○,として出力される.そしてこのエミッタに抵抗
R?R.を介して接地された抵抗分割出力が第2の出力
02として出力される.この回路はよく知られているよ
うに、OIに約1.2 Vの電圧を出力するように作ら
れており、この場合、電源電圧変動や、温度変動による
出力0.の変動は、数十mV程度には押えこまれる.更
に、出力02をOlの抵抗分割出力とした場合、02の
変動は01の変動のR,/Rア+R8に押えこまれるこ
とになる. このような構成の他に、基準電圧回路のOIと02を同
一の一端子とし、第1図でV + = V 2とした場
合や、センサの入力部にあたる第1図のQ..Q.をN
PNトランジスタではなく、PNPトランジスタを用い
た形式にしても可能である。これらの回路は一般に、第
4図の回路で表すことができる. 第4図に示すように
、二出力の基準電圧回路1からの一方の出力O,が差動
増幅回路2の負端子一に抵抗R1を介して入力される.
また、差動増幅回路2の正端子十には基準電圧回路1に
他方の出力02が入力される。そして、差動増幅回路1
の出力V。UTと負入力−との間には抵抗R2を介して
負帰還接続されでいる.そして、本発明はこの差動増幅
回路2の第1及び第2の入力トランジスタの大きさを所
定の比率によって設定されている. また、本発明の温度センサは,その出力に比較器を接続
することにより、ある温度で出力が変化する温度検出装
置にも応用できる. (ト)発明の効果 本発明は、電源電圧変動,素子特性のばらつきよる影響
を押えたので、精度のよい温度センサを実現することが
できる.また、全てICに内蔵でき,外付回路が必要な
くなり、システムとしてもスペースを有効利用できる.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本的構成を示す回路図、第2図はそ
の回路の温度と電圧との関係を示す特製図、第3図は本
発明の具体的な一実施例を示す回路図、第4図は本発明
の他の実施例の回路図である. 第5図ないし第7図は夫々従来装置を示す回路図である
. l・・・基準電圧回路、2・・・差動増幅回路、Q2・
・・第lの入力トランジスタ、Q4・・・第2の入力ト
ランジスタ. 第 5 図 i’i 6  口 第 7 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)二出力の基準電圧回路と、この基準電圧回路の二
    出力が入力される差動増幅回路と、を備え、前記基準電
    圧回路の一方の出力が抵抗を介して前記差動増幅回路の
    第1の入力トランジスタに入力され、前記基準電圧回路
    の他方の出力が第2の入力トランジスタに入力され、前
    記差動増幅回路の出力と第1の入力トランジスタ間が抵
    抗を介して帰還接続されていると共に、前記第1と第2
    のトランジスタの大きさを所定の比率でもって設定した
    ことを特徴とするIC温度センサ。
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