JPS582607B2 - 温度検知回路 - Google Patents

温度検知回路

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JPS582607B2
JPS582607B2 JP51026060A JP2606076A JPS582607B2 JP S582607 B2 JPS582607 B2 JP S582607B2 JP 51026060 A JP51026060 A JP 51026060A JP 2606076 A JP2606076 A JP 2606076A JP S582607 B2 JPS582607 B2 JP S582607B2
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JP
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transistor
temperature
vbe
power
stage
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JP51026060A
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JPS52109982A (en
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小沢昭夫
石川勝美
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Pioneer Corp
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Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/52Circuit arrangements for protecting such amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H02H5/044Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using a semiconductor device to sense the temperature

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は過熱によってその性能を危うくする回路ある
いは装置の発熱を検知して、それを保護するための制御
信号を出す温度検知回路に関する。
従来から、例えばパワーICにおいては、その内部に過
熱保護機能を備えていないものは、外部にヒューズある
いは電子的な特別の保護回路を用いているが、これによ
れば前者においては動作毎に交換が必要であり、後者に
おいては回路が複雑となったり、その動作によってパワ
ーICに出力歪を与えたりしている。
また内部に過熱保護機能を備えているものでも前記の後
者と同様の欠点がある。
そこでこの発明は、例えばパワーICの内部に組込んで
も、あるいは外部に設けてもその構成が極めて簡単とな
り、且つ保護するための信号はデジタル的な信号となる
ように、シュミット回路を用いて、その初段のトランジ
スタの温度特性を有効に利用し、温度ヒステリシス特性
を有するようにした、温度検知回路を提供しようとする
ものである。
以下、パワーICについての−実施例を図を参照して説
明する。
第1図において、Aはパワー増幅部、Bは検知回路部で
ある。
パワー増幅部Aにおいては、十B1,−B,の2電源方
式とし、OCL増幅器とする。
そして、トランジスタQlrQ2,Q3,Q4は差動増
幅部を構成し、Q5はブリドウイブ、Q6,Q7,Q8
,Q9はパワ一段のトランジスタである。
また、トランジスタQrotQ11は抵抗R1,R2、
ダイオードD1でバイアス電位を与えられる定電流負荷
である。
なお、ダイオードD2はパワ一段のトランジスタのVB
Eの温度補償用のダイオードである。
一方、検知回路部Bにおいては、エミツタ抵抗R3を共
通とするトランジスタQ12+Q13でシュミット回路
を構成し、トランジスタQ12のエミツタ電流■1とト
ランジスタQ13のエミツタ電流■2との関係は、■1
<12に設定し、更にトランジスタQ.2のベース電位
〔X点〕は、そのトランジスタQ12が導通しない電位
に一定に設定する。
ツエナーダイオードDZはこのX点の定電位供給用であ
る。
またQ14は、前記シュミット回路によって制御される
スイッチングトランジスタで、そのコレクタは、パワー
増幅部AのトランジスタQ10,Q11のベースのY点
に接続する。
そして、以上のパワー増幅部Aと検知回路部Bとは同一
ペレット内にまとめてIC化し、特にパワ一段のトラン
ジスタQ8,Q9とシュミット回路を構成する一方のト
ランジスタQ12とは、熱的に結合状態となるように配
置する。
以上において、検知回路部BのトランジスタQ12,Q
13にシリコンのものを使用し、それらのvBE(トラ
ンジスタの導通に要するベース・エミツタ間電圧)の温
度特性は2mv/℃で、常温25℃では0.65Vとす
る。
そこで、トランジスタQ1。のVBE’(エミツク・ベ
ース間に実際加わる電圧)を0.65V以下にする値に
X点の電位を設定すると、常温においては、トランジス
タQ12は遮断、Q13は導通し、この結果トランジス
タQ14は遮断となる。
従って、Y点の電位は抵抗R1,R2、ダイオードD1
で決まる正常な電位となるので、パワー増幅部Aは正常
に働き、入力INに加わる微少音声信号は出力OUTに
接続した負荷(スピーカ)を作動させるまでに増幅され
る。
この時、出力が大きくなったり、あるいは過負荷になり
、出力段のトランジスタQ8,Q9のコレクタ損失が大
きくなると、発熱を生じ、この発熱は検知回路部Bのト
ランジスタQ12にも影響を及ぼし、そのVBEを下げ
るようになる。
ここで、前記X点の電位差を一B1に対して0.5■に
設定し、導通しているトランジスタQ13のエミツタ電
流■2による抵抗R3での電圧降下■2R3を0.IV
に設定すると、トランジスタQ12のVBE’は0.4
Vである。
従って、トランジスタQ1。はVBEが0.4Vになっ
た時導通する。
このvBE=o.4vになる時の温度は、前記特性2m
V/℃で計算すると150℃である。
従って、パワ一段のトランジスタQ8,Q9が150℃
に致ると、トランジスタQ12のVBEはVBE’に等
しくなって、そのトランジスタQ12は導通するように
なる。
この結果、トランジスタQ13はそのベース電流が断た
れて遮断し、次段のトランジスタQ14は導通ずるよう
になる。
従って、パワー増幅部AのトランジスタQ1orQHの
ベースY点は一B1に接地されて、パワー増幅部Aはそ
の機能を失うようになる。
すなわち、パワー増幅部Aは瞬時に動作を停止する。
ここにおいて、トランジスタQ13も熱的影響を受けて
、そのVBEも0.4v位になるが、他方のトランジス
タQ12が導通することにより、そのコレクタ・エミツ
タ間の電圧は約0.IV位になるので、電流はすべてこ
のトランジスタQ12に吸い込まれ、このトランジスタ
Q13は遮断状態を続ける。
上記のように、トランジスタQ12が導通ずることによ
り、抵抗R3にはそのエミツタ電流によって■1R3な
る電圧降下を生ずる。
前記したように■1〈■2に設定してあるので、電圧降
下はI1R3<I2R3となり、その差のIOR3(但
し、Io=I2−I1)だけ(トランジスタQ12のエ
ミッタ電位がこの時点で下るようになる。
従って、そのトランジスタQ12が再度遮断するために
は、温度特性を有するVBEが0.4V+IoR3の電
圧以上となることが必要である。
すなわち、■oR3はヒステリシス電圧となる。
ここで1。
R3=50mVに設定してみると、前記VBEの温度特
性2mV/℃から、対応する温度差は25℃となるため
、150℃−25℃=125℃に温度が下った時点で始
めてVBEは0.45Vに上昇し、このVBEがこの0
.45Vを若干越える時点でVBB>VBE’となるの
でトランジスタQ12は再度遮断するようになる。
この結果、トランジスタQ13導通、Q14遮断となっ
て、Y点の電位は正常に戻り、パワー増幅部Aは瞬時に
動作を開始するようになる。
以上から明らかなように、検知回路部Bにはヒステリシ
ス特性をもたせ、トランジスタQ12が導通する温度と
遮断する温度とを異ならせて、後者を低い温度に設定し
たものである。
第2図にこの様子を示す。
まず、イはトランジスタQ+2のvBEの温度特性で、
2mV/℃傾斜をもたせてある。
vBEは、温度が150℃で0.4V、125℃で0.
45Vである。
また唱マトランジスタQ12の導通ON、遮断OUTの
ヒステリシス特性を示す図でイのvBEに対応する異な
るVBE’で導通、遮断を行なっている。
ここで、前記説明を繰返せば、25℃ではVBEは0.
65Vであルカ、vBE′が0.4vであるために、■
BE〉■BE′となって、トランジスタQ12は遮断し
ており、この状態は順次加熱により温度が上昇し、15
0℃になるまで続く。
そして、この150℃の時点でVBE=0.4Vになる
ので、■BE−■BE′となって、トランジスタQ12
は導通して、パワー増幅部Aの機能を停止させると共に
、今度は■BE′が0.45Vに変る。
この後温度が下降し、125℃になるとvBE−0.4
5■になるため、その温度を若干下降した時点で、VB
E>VBE’となって、そのトランジスタQ12は遮断
し、VBE’=〇.4V、すなわちvBE〉■BE′と
なり、より深く遮断するようになる。
従って温度は125℃〜150℃の間を上昇・下降する
ようになる。
以上はヒステリシス電圧となる■。
R3(IO=I2−II)を50 mVに設定した場合
であるが、これを大きくすればVBB’の変化が大きく
なるので、トランジスタQ12の導通・遮断の温度差は
より大きくなる。
またトランジスタQ12のベース電位、すなわちX点の
電位(従ってVBE’となる)は、温度特性を有しても
差しつかえないが、その温度特性がVBEと同じ方向(
第2図イから明らかなように負特性)であれば、係数を
そのVBEの温度係数よりも小さくしなければ、導通・
遮断の温度差が狭くなる傾向となるので、導通・遮断が
頻繁に起るようになり好ましくない。
しかし、正特性の場合は導通・遮断の温度差が広がる傾
向となるので、差しつかえない。
以上の図示に基ずく実施例は、検知回路部BをパワーI
Cに組込んで、所定温度の検知により、シュミット回路
からの制御信号で、定電流負荷となるトランジスタを遮
断させて、パワー増幅部Aの機能を停止させたものであ
るが、この機能停止には必ずしもこれに限られず、その
部分Aの電源遮断、あるいは入力音声信号の遮断その他
の適宜手段によることができ、これによってパワーIC
の過熱防止を図ることができる。
なお、パワー増幅部Aと検知回路部Bを同一ペレットで
モノリミツクICとするとその感応速度は非常に早いが
、ハイブリットIC化されたパワー増幅部Aと検知回路
部Bとを熱的に結合させてもその効果は著しい。
またこのように、検知回路部BをパワーICに一体に組
込んだことにより、一部の素子の破壊が全体を使用不能
にするICの性質からみれば、極めて有利なものである
が、この検知回路部Bはこのような応用のみに限られる
ものではない。
例えば、IC化されていない単独のパワートランジスタ
の過熱防止、モータの過熱防止、トランスあるいは定電
圧用ICの過熱防止等に利用できる。
又、実施例のシュミット回路は後段トランジスタの出力
を初段のエミツタに正帰還し、初段トランジスタのエミ
ツタ電位を変える事によってヒステリシスを与えている
が、本発明に利用されるシュミット回路はこれに限らず
、後段トランジスタの出力を初段トランジスタのベース
に正帰還し、初段トランジスタのベース電位を変える事
によってヒステリシスを与える方法等、従来用いられて
いる種々のシュミット回路のいずれを用いてもよいO すなわちこの発明に係る温度検知回路は、シュミット回
路の初段トランジスタと被検出の発熱部とを熱的に結合
し、発熱部の正常温度状態においては該初段トランジス
タが導通状態にならない程度の固定バイアスを該初段ト
ランジスタのベースに加え、該初段トランジスタのVB
Hの温度特性を利用して発熱部の温度が所定の温度に達
した時にシュミット回路を反転させ、次段のトランジス
タの出力を制御信号としたものである。
このため次段のトランジスタの出力からの制御信号は温
度に対してヒステリシス特性を有するようになるので、
温度制御にとって極めて好的で、パワーのIC、あるい
はトランジスタに応用する場合はデジタル制御となるの
で聴きずらい歪が出るおそれもない。
【図面の簡単な説明】
第1図はIC化した場合のパワーICの回路図、第2図
イはVBEの温度特性図、ロは温度ヒステリシス特性図
である。 Q12+Q13・・・・・・シュミット回路を構成する
トランジスタ、VBE・・・・・・トランジスタの導通
に要するベース・エミツタ間電圧、VBE’・・・・・
・ベース・エミツク間に実際加わる電圧。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 プリドライブ用トランジスタに定電流の設定電流を
    供給する定電流設定用トランジスタのベース入力とシュ
    ミット回路の出力とを接続し、このシュミット回路の初
    段トランジスタと被検出の発熱部であるパワートランジ
    スタとを熱的に結合し、パワートランジスタの正常温度
    状態においては該初段トランジスタが遮断状態きなる固
    定バイアスを該初段トランジスタのベースに加え、該初
    段トランジスタのVbeの温度特性を利用してパワート
    ランジスタの温度が所定の温度に達した時前記初段トラ
    ンジスタを導通させ、シュミット回路を反転させて前記
    電流設定用トランジスタを遮断し、パワートランジスタ
    の機能を停止するとともに前記初段トランジスタの導通
    温度は遮断温度より高く設定したことを特徴とする温度
    検知回路。
JP51026060A 1976-03-12 1976-03-12 温度検知回路 Expired JPS582607B2 (ja)

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