JPH0638217B2 - 熱保護回路 - Google Patents
熱保護回路Info
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- JPH0638217B2 JPH0638217B2 JP60269676A JP26967685A JPH0638217B2 JP H0638217 B2 JPH0638217 B2 JP H0638217B2 JP 60269676 A JP60269676 A JP 60269676A JP 26967685 A JP26967685 A JP 26967685A JP H0638217 B2 JPH0638217 B2 JP H0638217B2
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- emitter
- collector
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/22—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only
- G05F3/222—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
- G05F3/225—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a current or voltage as a predetermined function of the temperature
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は特に半導体集積回路に組込まれ、所定温度以
上となるとき供給電流を遮断して回路素子の破壊を保護
する熱保護回路に関する。
上となるとき供給電流を遮断して回路素子の破壊を保護
する熱保護回路に関する。
［発明の技術的背景］ 従来より、例えば増幅回路には第８図に示すような熱保
護回路がよく組込まれる。すなわち、第８図において図
中11はＶCC電源電圧入力端子、12はアース（ＧＮＤ）端
子、13は定電流源である。つまり、この回路は定電流源
13によってツェナーダイオード14に一定電流を流し、そ
の両端に発生するツェナー電圧ＶZ でエミッタフォロワ
トランジスタ15をオン・オフ制御する。そして、そのエ
ミッタ出力を抵抗16，17で分圧し、その分圧電圧をベー
ス電圧ＶB としてエミッタ接地トランジスタ18のベース
・エミッタ間に加える。ここで、図中定電流源19はダイ
オード接続されたトランジスタ20に定電流を流して電圧
を発生させている。この電圧は出力端子21を介して図示
しない増幅回路の各定電流源トランジスタのベースにバ
イアス電圧Ｖb として出力されるものである。上記トラ
ンジスタ18はオン状態で定電流源19からの出力電流を引
込み、これによって上記バイアス電圧Ｖb を遮断するも
のである。
護回路がよく組込まれる。すなわち、第８図において図
中11はＶCC電源電圧入力端子、12はアース（ＧＮＤ）端
子、13は定電流源である。つまり、この回路は定電流源
13によってツェナーダイオード14に一定電流を流し、そ
の両端に発生するツェナー電圧ＶZ でエミッタフォロワ
トランジスタ15をオン・オフ制御する。そして、そのエ
ミッタ出力を抵抗16，17で分圧し、その分圧電圧をベー
ス電圧ＶB としてエミッタ接地トランジスタ18のベース
・エミッタ間に加える。ここで、図中定電流源19はダイ
オード接続されたトランジスタ20に定電流を流して電圧
を発生させている。この電圧は出力端子21を介して図示
しない増幅回路の各定電流源トランジスタのベースにバ
イアス電圧Ｖb として出力されるものである。上記トラ
ンジスタ18はオン状態で定電流源19からの出力電流を引
込み、これによって上記バイアス電圧Ｖb を遮断するも
のである。
すなわち、上記トランジスタ18に供給されるベース電圧
ＶB はツェナー電圧ＶZ の温度特性が正極性であり、エ
ミッタフォロワトランジスタ15のベース・エミッタ間電
圧ＶBEの温度特性が負極性であるので、抵抗16，17の抵
抗値をＲ16，Ｒ17とすると、 となり、正極性の温度特性を持つ。一方、エミッタ接地
トランジスタ18がオンするために必要なベース・エミッ
タ間電圧ＶBEONは負極性である。このため、ある温度Ｔ
でＶB(T)＝ＶBEON(T) となるようにＶZ 及び抵抗16，17
の抵抗値Ｒ16，Ｒ17を設定すると、エミッタ接地トラン
ジスタ18は、常温（Ｔ以下）ではＶB ＜ＶBEONとなるた
めオン状態とはならない。また、回路の温度が上昇して
Ｔ以上となってＶB ≧ＶBEONとなると、トランジスタ18
はオン状態となって定電流源19からの電流を引込む。こ
れによって、上記増幅回路の定電流源トランジスタのベ
ースにバイアス電圧Ｖb を供給するトランジスタ20はオ
フ状態となり、サーマル・シャットダウン（熱保護）が
機能する。
ＶB はツェナー電圧ＶZ の温度特性が正極性であり、エ
ミッタフォロワトランジスタ15のベース・エミッタ間電
圧ＶBEの温度特性が負極性であるので、抵抗16，17の抵
抗値をＲ16，Ｒ17とすると、 となり、正極性の温度特性を持つ。一方、エミッタ接地
トランジスタ18がオンするために必要なベース・エミッ
タ間電圧ＶBEONは負極性である。このため、ある温度Ｔ
でＶB(T)＝ＶBEON(T) となるようにＶZ 及び抵抗16，17
の抵抗値Ｒ16，Ｒ17を設定すると、エミッタ接地トラン
ジスタ18は、常温（Ｔ以下）ではＶB ＜ＶBEONとなるた
めオン状態とはならない。また、回路の温度が上昇して
Ｔ以上となってＶB ≧ＶBEONとなると、トランジスタ18
はオン状態となって定電流源19からの電流を引込む。こ
れによって、上記増幅回路の定電流源トランジスタのベ
ースにバイアス電圧Ｖb を供給するトランジスタ20はオ
フ状態となり、サーマル・シャットダウン（熱保護）が
機能する。
第９図に他の従来例を示す。この回路は上記ツェナー電
圧ＶZ の代わりに熱電圧ＶT を利用したもので、トラン
ジスタ22〜25及び抵抗27（抵抗値Ｒ27）よりなるバンド
ギャップ型定電流源及び定電流供給用トランジスタ26に
より、バイアス抵抗27′（抵抗値Ｒ27′）に、 （Ｎ；23，25のエミッタ面積比） なる電流が流れ、これによってエミッタフォロワトラン
ジスタ15のベース電位ＶT ′は、 となる。この熱電圧ＶT ′の温度特性はＶT と同様に３
３００ ppm／℃であり、以下第８図の回路と同様にして
サーマルシャットダウンとして機能する。
圧ＶZ の代わりに熱電圧ＶT を利用したもので、トラン
ジスタ22〜25及び抵抗27（抵抗値Ｒ27）よりなるバンド
ギャップ型定電流源及び定電流供給用トランジスタ26に
より、バイアス抵抗27′（抵抗値Ｒ27′）に、 （Ｎ；23，25のエミッタ面積比） なる電流が流れ、これによってエミッタフォロワトラン
ジスタ15のベース電位ＶT ′は、 となる。この熱電圧ＶT ′の温度特性はＶT と同様に３
３００ ppm／℃であり、以下第８図の回路と同様にして
サーマルシャットダウンとして機能する。
［背景技術の問題点］ しかしながら、第８図に示した熱保護回路では、通常ツ
ェナーダイオードとしてトランジスタのエミッタ・ベー
ス間降伏電圧を用いているため、ツェナー電圧ＶZ は７
Ｖ程度となる。このため、この熱保護回路はＶCC電源電
圧が８Ｖ以下のＩＣ（集積回路）には適さない。上記ツ
ェナー電圧ＶZ を低くするためには、少なくともＩＣ製
造プロセスを一工程追加する必要があり、ＩＣのコスト
が増大してしまう。また、ツェナー電圧ＶZ は大きくば
らつくので、サーマル・シャットダウンが機能し始める
温度も大きくばらつく。さらに、ベース電圧ＶB の検出
はトランジスタ18のベース・エミッタ間電圧ＶBEの検出
であるから、トランジスタ18の電流増幅率βのばらつき
の影響を受ける。また、第９図の熱保護回路は低電圧で
の動作にも適するが、トランジスタのβの影響を大きく
受けるため、第８図の回路と同様にサーマル・シャット
ダウンが機能し始める温度がばらついてしまう。
ェナーダイオードとしてトランジスタのエミッタ・ベー
ス間降伏電圧を用いているため、ツェナー電圧ＶZ は７
Ｖ程度となる。このため、この熱保護回路はＶCC電源電
圧が８Ｖ以下のＩＣ（集積回路）には適さない。上記ツ
ェナー電圧ＶZ を低くするためには、少なくともＩＣ製
造プロセスを一工程追加する必要があり、ＩＣのコスト
が増大してしまう。また、ツェナー電圧ＶZ は大きくば
らつくので、サーマル・シャットダウンが機能し始める
温度も大きくばらつく。さらに、ベース電圧ＶB の検出
はトランジスタ18のベース・エミッタ間電圧ＶBEの検出
であるから、トランジスタ18の電流増幅率βのばらつき
の影響を受ける。また、第９図の熱保護回路は低電圧で
の動作にも適するが、トランジスタのβの影響を大きく
受けるため、第８図の回路と同様にサーマル・シャット
ダウンが機能し始める温度がばらついてしまう。
［発明の目的］ この発明は上記のような問題を改善するためになされた
もので、ＩＣ製造時のばらつきによらずサーマル・シャ
ットダウンが機能し始める温度を一定にすることがで
き、また低電圧での使用も可能な熱保護回路を提供する
ことを目的とする。
もので、ＩＣ製造時のばらつきによらずサーマル・シャ
ットダウンが機能し始める温度を一定にすることがで
き、また低電圧での使用も可能な熱保護回路を提供する
ことを目的とする。
［発明の概要］ すなわち、この発明に係る熱保護回路は、定電流源と、
この定電流源の出力電流から回路内のバイアス電圧を生
成するバイアス電圧生成用トランジスタとを備えるモノ
リシック集積回路に組込まれ、前記バイアス電圧生成用
トランジスタを特定温度以下でオン状態、特定温度以上
でオフ状態に切換制御するもので、温度変化に伴って出
力電流が増減する特性を有する電流源と、この電流源の
出力電流が流れることで両端に電圧を発生する抵抗と、
この抵抗の両端電圧をベース・エミッタ順方向電圧とし
て入力してその電圧が前記特定温度に相当するレベル以
上となるときオン状態となるエミッタ接地型の第１のト
ランジスタと、この第１のトランジスタと集積回路チッ
プ上で同一形状で近接配置され、コレクタが電源ライン
に接続され、エミッタが前記第１のトランジスタのコレ
クタに接続される第２のトランジスタと、エミッタが電
源ラインに接続され、コレクタが前記第２のトランジス
タのベースに接続され、ベース・コレクタ間が接続され
てダイオードとして機能し、前記第２のトランジスタに
ベース電流を供給して前記第１のトランジスタがオン状
態となったとき第２のトランジスタもオン状態にする第
３のトランジスタと、この第３のトランジスタのエミッ
タ面積に対してＮ倍のエミッタ面積を有し、エミッタが
電源ラインに接続され、ベースが前記第３のトランジス
タのベースに接続されて第３のトランジスタとラテラル
型のカレントミラー回路を構成する第４のトランジスタ
と、この第４のトランジスタのコレクタと接地ライン間
に接続されるシャント用定電流源と、前記第４のトラン
ジスタのコレクタと前記シャント用定電流源との接続点
にベースが接続され、前記第４のトランジスタのコレク
タ電流が前記定電流源の電流量以上となるときオン状態
となって、前記定電流源の出力電流を接地ラインに引き
込み、前記バイアス電圧生成用トランジスタへの供給を
遮断する第５のトランジスタとを具備しており、特に前
記シャント用定電流源は、前記第５のトランジスタのオ
ン・オフ切換制御に応じて電流値が切り換わる温度ヒス
テリシス特性を有するようにしたことを特徴とするもの
である。
この定電流源の出力電流から回路内のバイアス電圧を生
成するバイアス電圧生成用トランジスタとを備えるモノ
リシック集積回路に組込まれ、前記バイアス電圧生成用
トランジスタを特定温度以下でオン状態、特定温度以上
でオフ状態に切換制御するもので、温度変化に伴って出
力電流が増減する特性を有する電流源と、この電流源の
出力電流が流れることで両端に電圧を発生する抵抗と、
この抵抗の両端電圧をベース・エミッタ順方向電圧とし
て入力してその電圧が前記特定温度に相当するレベル以
上となるときオン状態となるエミッタ接地型の第１のト
ランジスタと、この第１のトランジスタと集積回路チッ
プ上で同一形状で近接配置され、コレクタが電源ライン
に接続され、エミッタが前記第１のトランジスタのコレ
クタに接続される第２のトランジスタと、エミッタが電
源ラインに接続され、コレクタが前記第２のトランジス
タのベースに接続され、ベース・コレクタ間が接続され
てダイオードとして機能し、前記第２のトランジスタに
ベース電流を供給して前記第１のトランジスタがオン状
態となったとき第２のトランジスタもオン状態にする第
３のトランジスタと、この第３のトランジスタのエミッ
タ面積に対してＮ倍のエミッタ面積を有し、エミッタが
電源ラインに接続され、ベースが前記第３のトランジス
タのベースに接続されて第３のトランジスタとラテラル
型のカレントミラー回路を構成する第４のトランジスタ
と、この第４のトランジスタのコレクタと接地ライン間
に接続されるシャント用定電流源と、前記第４のトラン
ジスタのコレクタと前記シャント用定電流源との接続点
にベースが接続され、前記第４のトランジスタのコレク
タ電流が前記定電流源の電流量以上となるときオン状態
となって、前記定電流源の出力電流を接地ラインに引き
込み、前記バイアス電圧生成用トランジスタへの供給を
遮断する第５のトランジスタとを具備しており、特に前
記シャント用定電流源は、前記第５のトランジスタのオ
ン・オフ切換制御に応じて電流値が切り換わる温度ヒス
テリシス特性を有するようにしたことを特徴とするもの
である。
［発明の実施例］ 以下、第１図乃至第７図を参照してこの発明の一実施例
を詳細に説明する。但し、第１図乃至第７図において第
８図及び第９図と同一部分には同一符号を付して示し、
ここでは異なる部分についてのみ述べる。
を詳細に説明する。但し、第１図乃至第７図において第
８図及び第９図と同一部分には同一符号を付して示し、
ここでは異なる部分についてのみ述べる。
第１図はその基本構成を示すもので、前記定電流源13の
出力端は一方が接地された抵抗28に接続されると共に温
度検出用のエミッタ接地トランジスタ29のベースに接続
されている。このトランジスタ29のコレクタはトランジ
スタ30のエミッタに接続されている。このトランジスタ
30はそのコレクタがＶCC電源端子11に接続され、ベース
がカレントミラー回路を構成するラテラルＰＮＰトラン
ジスタ31のコレクタ及びベースに接続されている。上記
カレントミラー回路はトランジスタ31と共にこれと１：
Ｎのエミッタ面積比を持つラテラルＰＮＰトランジスタ
32で構成され、両トランジスタ31，32のベースは共通接
続され、コレクタはそれぞれＶCC電源端子11に接続され
ている。上記トランジスタ32のコレクタは定電流源33を
介して接地されると共に前記エミッタ接地トランジスタ
18のベースに接続されている。
出力端は一方が接地された抵抗28に接続されると共に温
度検出用のエミッタ接地トランジスタ29のベースに接続
されている。このトランジスタ29のコレクタはトランジ
スタ30のエミッタに接続されている。このトランジスタ
30はそのコレクタがＶCC電源端子11に接続され、ベース
がカレントミラー回路を構成するラテラルＰＮＰトラン
ジスタ31のコレクタ及びベースに接続されている。上記
カレントミラー回路はトランジスタ31と共にこれと１：
Ｎのエミッタ面積比を持つラテラルＰＮＰトランジスタ
32で構成され、両トランジスタ31，32のベースは共通接
続され、コレクタはそれぞれＶCC電源端子11に接続され
ている。上記トランジスタ32のコレクタは定電流源33を
介して接地されると共に前記エミッタ接地トランジスタ
18のベースに接続されている。
すなわち、上記のように熱保護回路を構成した場合、定
電流源13により抵抗28に電流Ｉ1 が流れるため、抵抗28
の抵抗値をＲ28とすると、トランジスタ29のベースに供
給されるバイアス電圧Ｖ28は、 Ｖ28＝Ｉ1 ・Ｒ28 …(4) となる。ここで、定電流源13として第９図と同様のバン
ドギャップ型定電流源を用いると、上記ＶR5は(3)式の
ＶT ′と同様に約３０００ ppm／℃の温度特性となる。
一方、温度検出用トランジスタ29のベース・エミッタ間
電圧ＶBEは負極性の温度特性を有し、ある温度ＴでＶR5
(T) ＝ＶBEON(T) となるように電流値Ｉ1 、抵抗値Ｒ28
を設定すると、温度Ｔ以上でトランジスタ29がオン状態
となる。すると、トランジスタ29にはトランジスタ30を
通じてコレクタ電流が流れる。これによってトランジス
タ30のベース電流ＩB30 が検出される。ここで、トラン
ジスタ29と30を集積回路のチップ状で同一形状で近接さ
せれば、それぞれのベース電流ＩB29 ，ＩB30 はばらつ
かずに等しくなるので、温度検出用のトランジスタ29の
ベース電流ＩB29 がトランジスタ30のベース電流ＩB30
として検出されたことになる。このＩB30 は微少電流で
あり、サーマルシャントダウンの機能を働かせるには不
充分なので、トランジスタ31，32からなるカレントミラ
ー回路によって、 Ｉ2 ＝Ｎ・ＩB30 ＝Ｎ・ＩB29 …(5) なる電流Ｉ2 に変換し、トランジスタ32のコレクタから
取出す。このトランジスタ32のコレクタが接続された定
電流源33及びトランジスタ18はそれぞれ温度がＴ以下で
電流Ｉ2 が流れていない状態では共にオフ状態にある。
ここで、温度がＴ以上となって電流Ｉ2 が流れ始める
と、定電流源33が動作状態となり、その出力電流値が予
め設定されている定電流値Ｉ2 ′に達するとトランジス
タ18にベース電流が供給され、トランジスタ18は定電流
源19の出力電流を引込む。このため、トランジスタ20が
オフ状態となるので、前記増幅回路の各定電流源トラン
ジスタのベースに供給するバイアス電圧は遮断され、サ
ーマルシャットダウンが機能するようになる。つまり、
上記回路は温度検出用トランジスタ29のベース電流が特
定値に達するまで出力端子21にバイアス電圧Ｖb が現わ
れることになる。このとき、カレントミラー回路はβに
依存しない電流利得を有するので、この回路は基本的に
βに依存されない。
電流源13により抵抗28に電流Ｉ1 が流れるため、抵抗28
の抵抗値をＲ28とすると、トランジスタ29のベースに供
給されるバイアス電圧Ｖ28は、 Ｖ28＝Ｉ1 ・Ｒ28 …(4) となる。ここで、定電流源13として第９図と同様のバン
ドギャップ型定電流源を用いると、上記ＶR5は(3)式の
ＶT ′と同様に約３０００ ppm／℃の温度特性となる。
一方、温度検出用トランジスタ29のベース・エミッタ間
電圧ＶBEは負極性の温度特性を有し、ある温度ＴでＶR5
(T) ＝ＶBEON(T) となるように電流値Ｉ1 、抵抗値Ｒ28
を設定すると、温度Ｔ以上でトランジスタ29がオン状態
となる。すると、トランジスタ29にはトランジスタ30を
通じてコレクタ電流が流れる。これによってトランジス
タ30のベース電流ＩB30 が検出される。ここで、トラン
ジスタ29と30を集積回路のチップ状で同一形状で近接さ
せれば、それぞれのベース電流ＩB29 ，ＩB30 はばらつ
かずに等しくなるので、温度検出用のトランジスタ29の
ベース電流ＩB29 がトランジスタ30のベース電流ＩB30
として検出されたことになる。このＩB30 は微少電流で
あり、サーマルシャントダウンの機能を働かせるには不
充分なので、トランジスタ31，32からなるカレントミラ
ー回路によって、 Ｉ2 ＝Ｎ・ＩB30 ＝Ｎ・ＩB29 …(5) なる電流Ｉ2 に変換し、トランジスタ32のコレクタから
取出す。このトランジスタ32のコレクタが接続された定
電流源33及びトランジスタ18はそれぞれ温度がＴ以下で
電流Ｉ2 が流れていない状態では共にオフ状態にある。
ここで、温度がＴ以上となって電流Ｉ2 が流れ始める
と、定電流源33が動作状態となり、その出力電流値が予
め設定されている定電流値Ｉ2 ′に達するとトランジス
タ18にベース電流が供給され、トランジスタ18は定電流
源19の出力電流を引込む。このため、トランジスタ20が
オフ状態となるので、前記増幅回路の各定電流源トラン
ジスタのベースに供給するバイアス電圧は遮断され、サ
ーマルシャットダウンが機能するようになる。つまり、
上記回路は温度検出用トランジスタ29のベース電流が特
定値に達するまで出力端子21にバイアス電圧Ｖb が現わ
れることになる。このとき、カレントミラー回路はβに
依存しない電流利得を有するので、この回路は基本的に
βに依存されない。
すなわち、通常のモノリシック集積回路のトランジスタ
はベース・エミッタ間電圧ＶBEとコレクタ電流ＩＣとの
間に、 （ＩＳ：飽和電流） なる関係がある。これをベース電流ＩB と電流増幅率β
を用いて表わすと、 となる。ここで、β・ＩB ／ＩS はＩＣ製造上において
ほとんどばらつかないことが経験的にもわかっている。
従来では、第８図及び第９図を用いて説明したように、
温度検出トランジスタ18のコレクタ電流が特定値、すな
わち定電流源19の出力値になったときを検出点としてい
るから、その点に対応するトランジスタ18のＶBEはβに
よりばらついてしまう。そこでこの回路では、検出トラ
ンジスタ18のコレクタ電流ではなくベース電流が特定値
になる点を検出するように構成し、製造問題等に起因す
るβのばらつきによる検出温度のばらつきを可及的に減
少させることができるようにしている。
はベース・エミッタ間電圧ＶBEとコレクタ電流ＩＣとの
間に、 （ＩＳ：飽和電流） なる関係がある。これをベース電流ＩB と電流増幅率β
を用いて表わすと、 となる。ここで、β・ＩB ／ＩS はＩＣ製造上において
ほとんどばらつかないことが経験的にもわかっている。
従来では、第８図及び第９図を用いて説明したように、
温度検出トランジスタ18のコレクタ電流が特定値、すな
わち定電流源19の出力値になったときを検出点としてい
るから、その点に対応するトランジスタ18のＶBEはβに
よりばらついてしまう。そこでこの回路では、検出トラ
ンジスタ18のコレクタ電流ではなくベース電流が特定値
になる点を検出するように構成し、製造問題等に起因す
るβのばらつきによる検出温度のばらつきを可及的に減
少させることができるようにしている。
ところで、以上の熱保護回路では、温度が上昇するとト
ランジスタ29のコレクタ電流が際限なく増加しようとす
るので、素子破壊を起こす可能性がある。第２図はその
対策回路の構成を示すもので、上記抵抗28の両端間にト
ランジスタ34及び抵抗35（抵抗値Ｒ35）よりなる電流制
限回路が付加されている。つまり、低温時において、ト
ランジスタ29のベース・エミッタ間電圧ＶBE29（＝Ｉ1
・Ｒ28）及びトランジスタ34のベースエミッタ間電圧Ｖ
BE34（＝Ｉ1 ・Ｒ35）は共にＶBEONには達していないの
で、トランジスタ29，34は共にオフ状態にある。ここ
で、Ｒ28＞Ｒ35と設定しておけば、温度の上昇に伴って
まずトランジスタ29がオンとなり、そのコレクタ電流が
増加し始め、続いてＩ1 Ｒ35≧ＶBEONになるとトランジ
スタ34がオンしてベース電流Ｉ1 を引込むため、Ｉ1 ・
Ｒ29の増加が制限され、これによってトランジスタ29の
コレクタ電流の増加も制限される。
ランジスタ29のコレクタ電流が際限なく増加しようとす
るので、素子破壊を起こす可能性がある。第２図はその
対策回路の構成を示すもので、上記抵抗28の両端間にト
ランジスタ34及び抵抗35（抵抗値Ｒ35）よりなる電流制
限回路が付加されている。つまり、低温時において、ト
ランジスタ29のベース・エミッタ間電圧ＶBE29（＝Ｉ1
・Ｒ28）及びトランジスタ34のベースエミッタ間電圧Ｖ
BE34（＝Ｉ1 ・Ｒ35）は共にＶBEONには達していないの
で、トランジスタ29，34は共にオフ状態にある。ここ
で、Ｒ28＞Ｒ35と設定しておけば、温度の上昇に伴って
まずトランジスタ29がオンとなり、そのコレクタ電流が
増加し始め、続いてＩ1 Ｒ35≧ＶBEONになるとトランジ
スタ34がオンしてベース電流Ｉ1 を引込むため、Ｉ1 ・
Ｒ29の増加が制限され、これによってトランジスタ29の
コレクタ電流の増加も制限される。
また、第１図に示した回路では、トランジスタ30のベー
ス電流を増幅するためにラテラルＰＮＰトランジスタ3
1，32によるカレントミラー回路を用いているが、トラ
ンジスタ31，32のエミッタ面積比をかなり大きくする必
要があり、特にトランジスタ32の形状が非常に大きくな
ってしまう。第３図はその対策回路を示すもので、この
回路ではトランジスタ29のコレクタとトランジスタ30の
エミッタとの間にトランジスタ361 〜36n 及び各トラン
ジスタ351 〜36n に対するバイアス用ダイオード371 〜
37n が接続されている。すなわち、第１図の回路では、
カレントミラー回路の入力電流はトランジスタ30のベー
ス電流ＩB30 のみであったが、第３図の回路ではＩB30
にトランジスタ361 〜36n のベース電流を加算した電流
となる。したがって、カレントミラー回路の入力がｎ＋
１倍に増幅されたことになり、これによってトランジス
タ31，32のエミッタ面積比を小さくすることができ、ま
たトランジスタ361 〜36n 及びダイオード371 〜37n は
ラテラルＰＮＰトランジスタ31，32よりも形状の小さな
ＮＰＮトランジスタを用いて構成することができるもの
で素子の占める面積を小さくすることができる。
ス電流を増幅するためにラテラルＰＮＰトランジスタ3
1，32によるカレントミラー回路を用いているが、トラ
ンジスタ31，32のエミッタ面積比をかなり大きくする必
要があり、特にトランジスタ32の形状が非常に大きくな
ってしまう。第３図はその対策回路を示すもので、この
回路ではトランジスタ29のコレクタとトランジスタ30の
エミッタとの間にトランジスタ361 〜36n 及び各トラン
ジスタ351 〜36n に対するバイアス用ダイオード371 〜
37n が接続されている。すなわち、第１図の回路では、
カレントミラー回路の入力電流はトランジスタ30のベー
ス電流ＩB30 のみであったが、第３図の回路ではＩB30
にトランジスタ361 〜36n のベース電流を加算した電流
となる。したがって、カレントミラー回路の入力がｎ＋
１倍に増幅されたことになり、これによってトランジス
タ31，32のエミッタ面積比を小さくすることができ、ま
たトランジスタ361 〜36n 及びダイオード371 〜37n は
ラテラルＰＮＰトランジスタ31，32よりも形状の小さな
ＮＰＮトランジスタを用いて構成することができるもの
で素子の占める面積を小さくすることができる。
第４図は第３図の回路と同等の効果を得ることのできる
他の回路構成を示すもので、この回路は第１図に示した
カレントミラー回路の主力であるトランジスタ32のコレ
クタ電流をトランジスタ18との間に、トランジスタ381
〜38n ，391 〜39n からなるｎ個のカレントミラー回路
によって増幅するようにしたものである。ここで、各カ
レントミラー回路を構成するペアトランジスタ381 と39
1 、382 と392 、…、38n と39n の各エミッタ面積比は
それぞれ１：Ｎ1 、１：Ｎ2 、…、１：Ｎn に設定され
る。したがって、上記トランジスタ32のコレクタ電流は
｛（１＋Ｎ1 ）（１＋Ｎ2 ）…（１＋Ｎn ）｝倍に増幅
される。この構成によれば、第３図の回路と同様にラテ
ラルＰＮＰトランジスタ31，32からなるカレントミラー
回路のエミッタ面積を大きくする必要がなく、形状の小
さなＮＰＮトランジスタを用いて電流増幅を行なうこと
ができる。
他の回路構成を示すもので、この回路は第１図に示した
カレントミラー回路の主力であるトランジスタ32のコレ
クタ電流をトランジスタ18との間に、トランジスタ381
〜38n ，391 〜39n からなるｎ個のカレントミラー回路
によって増幅するようにしたものである。ここで、各カ
レントミラー回路を構成するペアトランジスタ381 と39
1 、382 と392 、…、38n と39n の各エミッタ面積比は
それぞれ１：Ｎ1 、１：Ｎ2 、…、１：Ｎn に設定され
る。したがって、上記トランジスタ32のコレクタ電流は
｛（１＋Ｎ1 ）（１＋Ｎ2 ）…（１＋Ｎn ）｝倍に増幅
される。この構成によれば、第３図の回路と同様にラテ
ラルＰＮＰトランジスタ31，32からなるカレントミラー
回路のエミッタ面積を大きくする必要がなく、形状の小
さなＮＰＮトランジスタを用いて電流増幅を行なうこと
ができる。
第５図は第１図に示した回路に第６図に示すような温度
ヒステリシス特性を付加した場合の構成を示すもので、
第１図に示した基本回路の定電流源33をトランジスタ4
0、抵抗41（抵抗値Ｒ41），42（抵抗値Ｒ42）、ベース
バイアス電源43で構成したものである。つまり、前述し
たように、ある温度に達してトランジスタ32のコレクタ
電流が流れ始めると、温度Ｔ以下ではオフしていた定電
流源33にも電流Ｉ2 が流れ始め、定電流源33で設定され
ている定電流値 に達すると、トランジスタ18にベース電流が供給され、
トランジスタ18は定電流源19の電流を引込む。このた
め、トランジスタ20はオフ状態となり、前記増幅回路の
各定電流源トランジスタに供給されるバイアス電圧は遮
断され、サーマル・シャットダウンが機能する。一方、
トランジスタ18が引込んだ電流はトランジスタ18のエミ
ッタから定電流源33のエミッタ抵抗の一部である抵抗43
を通ってアースＧＮＤに流れ込むので、この電流が流れ
た分だけ抵抗42での電圧降下が大きくなる。このときの
定電流源33に流れ込む電流Ｉ2 は、Ｉ2 ′に対して （Ｉ3 ：定電流源19の電流値） に減少するので、一度動作したサーマル・シャットダウ
ンの機能が再び停止するためには電流Ｉ2 ″よりも小さ
くならなくてはならず、これによって第６図に示すよう
な温度ヒステリシス特性が得られる。尚、一度動作した
サーマル・シャットダウンが再び停止する温度を、回路
素子が充分冷えてから停止するように設定すれば、信頼
性が向上することは言うまでもない。
ヒステリシス特性を付加した場合の構成を示すもので、
第１図に示した基本回路の定電流源33をトランジスタ4
0、抵抗41（抵抗値Ｒ41），42（抵抗値Ｒ42）、ベース
バイアス電源43で構成したものである。つまり、前述し
たように、ある温度に達してトランジスタ32のコレクタ
電流が流れ始めると、温度Ｔ以下ではオフしていた定電
流源33にも電流Ｉ2 が流れ始め、定電流源33で設定され
ている定電流値 に達すると、トランジスタ18にベース電流が供給され、
トランジスタ18は定電流源19の電流を引込む。このた
め、トランジスタ20はオフ状態となり、前記増幅回路の
各定電流源トランジスタに供給されるバイアス電圧は遮
断され、サーマル・シャットダウンが機能する。一方、
トランジスタ18が引込んだ電流はトランジスタ18のエミ
ッタから定電流源33のエミッタ抵抗の一部である抵抗43
を通ってアースＧＮＤに流れ込むので、この電流が流れ
た分だけ抵抗42での電圧降下が大きくなる。このときの
定電流源33に流れ込む電流Ｉ2 は、Ｉ2 ′に対して （Ｉ3 ：定電流源19の電流値） に減少するので、一度動作したサーマル・シャットダウ
ンの機能が再び停止するためには電流Ｉ2 ″よりも小さ
くならなくてはならず、これによって第６図に示すよう
な温度ヒステリシス特性が得られる。尚、一度動作した
サーマル・シャットダウンが再び停止する温度を、回路
素子が充分冷えてから停止するように設定すれば、信頼
性が向上することは言うまでもない。
第７図は第１図に示した基本回路に第２図乃至第５図に
示した各対策回路を付加した構成を示すものである。こ
こでは、各図の同一部分に同一符号を付してその説明を
省略する。
示した各対策回路を付加した構成を示すものである。こ
こでは、各図の同一部分に同一符号を付してその説明を
省略する。
したがって、上記のように構成した熱保護回路はサーマ
ル・シャットダウンが機能し始める温度がトランジスタ
の電流増幅率βのばらつきに影響されず、また温度検出
用トランジスタの動作点を極めて低く設定することがで
きるので、サーマル・シャットダウンが機能し始める温
度を極めて低く設定することができ、モノリシック集積
回路に適するようになる。
ル・シャットダウンが機能し始める温度がトランジスタ
の電流増幅率βのばらつきに影響されず、また温度検出
用トランジスタの動作点を極めて低く設定することがで
きるので、サーマル・シャットダウンが機能し始める温
度を極めて低く設定することができ、モノリシック集積
回路に適するようになる。
［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、ＩＣ製造時のば
らつきによらずサーマル・シャットダウンが機能し始め
る温度を一定にすることができ、また低電圧での使用も
可能な熱保護回路を提供することができる。
らつきによらずサーマル・シャットダウンが機能し始め
る温度を一定にすることができ、また低電圧での使用も
可能な熱保護回路を提供することができる。
第１図乃至第７図はこの発明に係る熱保護回路の一実施
例を示すもので、第１図は基本回路構成を示す回路図、
第２図は第１図の回路の素子破壊を防止する対策回路の
構成を示す回路図、第３図及び第４図はそれぞれ第１図
の回路に用いられるカレントミラー回路の占める面積を
小さくするための対策回路の構成を示す回路図、第５図
は第１図の回路のサーマル・シャットダウン機能に温度
ヒステリシス特性を与える回路の構成を示す回路図、第
６図は上記温度ヒステリシス特性を示す特性図、第７図
は第１図の回路に第２図乃至第５図の回路を付加した構
成を示す回路図、第８図及び第９図はそれぞれ従来の熱
保護回路の構成を示す回路図である。 11……ＶCC電源電圧端子、12……アース端子、13，19，
33……定電流源、14……ツェナーダイオード、15，18，
20，22〜26，29〜32，361 〜36n ，381 〜38n ，391 〜
39n ，40……トランジスタ、16，17，27，27′，28，3
5，41，42……抵抗、21……バイアス電圧出力端子、371
〜37n ……バイアス用ダイオード、43……バイアス電
圧供給電源。
例を示すもので、第１図は基本回路構成を示す回路図、
第２図は第１図の回路の素子破壊を防止する対策回路の
構成を示す回路図、第３図及び第４図はそれぞれ第１図
の回路に用いられるカレントミラー回路の占める面積を
小さくするための対策回路の構成を示す回路図、第５図
は第１図の回路のサーマル・シャットダウン機能に温度
ヒステリシス特性を与える回路の構成を示す回路図、第
６図は上記温度ヒステリシス特性を示す特性図、第７図
は第１図の回路に第２図乃至第５図の回路を付加した構
成を示す回路図、第８図及び第９図はそれぞれ従来の熱
保護回路の構成を示す回路図である。 11……ＶCC電源電圧端子、12……アース端子、13，19，
33……定電流源、14……ツェナーダイオード、15，18，
20，22〜26，29〜32，361 〜36n ，381 〜38n ，391 〜
39n ，40……トランジスタ、16，17，27，27′，28，3
5，41，42……抵抗、21……バイアス電圧出力端子、371
〜37n ……バイアス用ダイオード、43……バイアス電
圧供給電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下部 博已 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 東 芝オーデイオ・ビデオエンジニアリング株 式会社音響事業所内
Claims (2)
- 【請求項１】定電流源と、この定電流源の出力電流から
回路内のバイアス電圧を生成するバイアス電圧生成用ト
ランジスタとを備えるモノリシック集積回路に組込ま
れ、前記バイアス電圧生成用トランジスタを特定温度以
下でオン状態、特定温度以上でオフ状態に切換制御する
熱保護回路において、 温度変化に伴って出力電流が増減する特性を有する電流
源と、 この電流源の出力電流が流れることで両端に電圧を発生
する抵抗と、 この抵抗の両端電圧をベース・エミッタ順方向電圧とし
て入力してその電圧が前記特定温度に相当するレベル以
上となるときオン状態となるエミッタ接地型の第１のト
ランジスタと、 この第１のトランジスタと集積回路チップ上で同一形状
で近接配置され、コレクタが電源ラインに接続され、エ
ミッタが前記第１のトランジスタのコレクタに接続され
る第２のトランジスタと、 エミッタが電源ラインに接続され、コレクタが前記第２
のトランジスタのベースに接続され、ベース・コレクタ
間が接続されてダイオードとして機能し、前記第２のト
ランジスタにベース電流を供給して前記第１のトランジ
スタがオン状態となったとき第２のトランジスタもオン
状態にする第３のトランジスタと、 この第３のトランジスタのエミッタ面積に対してＮ倍の
エミッタ面積を有し、エミッタが電源ラインに接続さ
れ、ベースが前記第３のトランジスタのベースに接続さ
れて第３のトランジスタとラテラル型のカレントミラー
回路を構成する第４のトランジスタと、 この第４のトランジスタのコレクタと接地ライン間に接
続されるシャント用定電流源と、 前記第４のトランジスタのコレクタと前記シャント用定
電流源との接続点にベースが接続され、前記第４のトラ
ンジスタのコレクタ電流が前記定電流源の電流量以上と
なるときオン状態となって、前記定電流源の出力電流を
接地ラインに引き込み、前記バイアス電圧生成用トラン
ジスタへの供給を遮断する第５のトランジスタとを具備
したことを特徴とする熱保護回路。 - 【請求項２】前記シャント用定電流源は、前記第５のト
ランジスタのオン・オフ切換制御に応じて電流値が切り
換わる温度ヒステリシス特性を有するようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱保護回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60269676A JPH0638217B2 (ja) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | 熱保護回路 |
| KR1019860010083A KR910001050B1 (ko) | 1985-11-30 | 1986-11-28 | 열보호회로 |
| US06/936,159 US4733162A (en) | 1985-11-30 | 1986-12-01 | Thermal shutoff circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60269676A JPH0638217B2 (ja) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | 熱保護回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62128307A JPS62128307A (ja) | 1987-06-10 |
| JPH0638217B2 true JPH0638217B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=17475641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60269676A Expired - Lifetime JPH0638217B2 (ja) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | 熱保護回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4733162A (ja) |
| JP (1) | JPH0638217B2 (ja) |
| KR (1) | KR910001050B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09222093A (ja) * | 1996-02-19 | 1997-08-26 | Minebea Co Ltd | 軸流ファンモータ |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4890052A (en) * | 1988-08-04 | 1989-12-26 | Texas Instruments Incorporated | Temperature constant current reference |
| GB2224846A (en) * | 1988-11-14 | 1990-05-16 | Philips Electronic Associated | Temperature sensing circuit |
| US5059826A (en) * | 1989-11-30 | 1991-10-22 | Motorola Inc. | Voltage threshold generator for use in diode load emitter coupled logic circuits |
| US5241261A (en) * | 1992-02-26 | 1993-08-31 | Motorola, Inc. | Thermally dependent self-modifying voltage source |
| US5559424A (en) * | 1994-10-20 | 1996-09-24 | Siliconix Incorporated | Voltage regulator having improved stability |
| KR100272508B1 (ko) * | 1997-12-12 | 2000-11-15 | 김영환 | 내부전압(vdd) 발생회로 |
| TWI309714B (en) * | 2004-09-07 | 2009-05-11 | Asmedia Technology Inc | Heat detector for main board |
| JP6446974B2 (ja) * | 2014-10-07 | 2019-01-09 | ミツミ電機株式会社 | 温度検出回路及び半導体装置 |
| CN109314494B (zh) * | 2016-05-30 | 2022-02-25 | 雅马哈株式会社 | 功率放大器的保护电路、功率放大器以及扬声器单元 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4008441A (en) * | 1974-08-16 | 1977-02-15 | Rca Corporation | Current amplifier |
| US4283673A (en) * | 1979-12-19 | 1981-08-11 | Signetics Corporation | Means for reducing current-gain modulation due to differences in collector-base voltages on a transistor pair |
| US4380740A (en) * | 1980-10-31 | 1983-04-19 | Rca Corporation | Current amplifier |
| US4381484A (en) * | 1981-06-01 | 1983-04-26 | Motorola, Inc. | Transistor current source |
| US4528496A (en) * | 1983-06-23 | 1985-07-09 | National Semiconductor Corporation | Current supply for use in low voltage IC devices |
| US4553048A (en) * | 1984-02-22 | 1985-11-12 | Motorola, Inc. | Monolithically integrated thermal shut-down circuit including a well regulated current source |
-
1985
- 1985-11-30 JP JP60269676A patent/JPH0638217B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-11-28 KR KR1019860010083A patent/KR910001050B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1986-12-01 US US06/936,159 patent/US4733162A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09222093A (ja) * | 1996-02-19 | 1997-08-26 | Minebea Co Ltd | 軸流ファンモータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR870005511A (ko) | 1987-06-09 |
| KR910001050B1 (ko) | 1991-02-21 |
| JPS62128307A (ja) | 1987-06-10 |
| US4733162A (en) | 1988-03-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |