KR20120044894A

KR20120044894A - 온도 검지 장치

Info

Publication number: KR20120044894A
Application number: KR1020110109304A
Authority: KR
Inventors: 마사카즈 스기우라; 아츠시 이가라시
Original assignee: 세이코 인스트루 가부시키가이샤
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2012-05-08
Also published as: KR101861370B1; US8531234B2; CN102466523B; JP2012108087A; US20120105132A1; TWI536135B; CN102466523A; TW201234157A

Abstract

(과제) 소비 전류가 적고, 또한 검출 온도 부근에서 검출 속도를 희생시키지 않는 온도 검지 장치를 제공하는 것.
(해결 수단) 기준 전압 회로나 콤퍼레이터 등의 내부 회로를 온/오프 제어하는 제어 신호를 출력하는 제어 회로를 구비하고, 제어 회로는 검출 온도 부근에서 검출 속도가 빨라지도록, 발진 회로의 발진 주파수가 정의 온도 특성을 갖는 구성으로 하였다. 또한, 제어 회로는 파형 정형 회로를 구비하고, 내부 회로를 온 제어하는 제어 신호 파형을 최적화하여 저소비 전류로 하는 구성으로 하였다.

Description

온도 검지 장치{TEMPERATURE DETECTION DEVICE}

본 발명은, 온도를 검지하는 온도 검지 장치에 관한 것이다.

최근, 휴대 통신 기기 등의 소형화, 회로의 고집적화에 수반하여, 많은 열을 발하는 기기가 증가하고 있다. 이러한 열로부터 회로를 보호하는 방법으로서, 소정의 온도를 검지함으로써, 회로의 동작을 정지하는 과열 보호 수단이 잘 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

소정의 온도를 검지하는 온도 검지 장치로는, 온도에 따른 전압을 출력하는 온도 센서의 출력과 기준 전압을 콤퍼레이터로 비교 판정 동작하는 것이 잘 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조).

도 6 은, 종래의 온도 검지 장치를 나타내는 구성도이다. 종래의 온도 검지 장치는, 온도 센서 (601) 와 기준 전압 회로 (602) 와 콤퍼레이터 (603) 를 구비하고 있다. 기준 전압 회로 (602) 의 전압은, 온도에 대해 일정하고, 검지해야 할 온도에서 온도 센서 (601) 가 출력하는 전압으로 설정된다. 콤퍼레이터 (603) 는, 온도 센서 (601) 의 전압과 기준 전압 회로 (602) 의 전압의 대소 관계를 출력한다. 온도 검지 장치는, 콤퍼레이터 (603) 의 출력에 의해, 검지해야 할 온도에 있는지의 여부를 나타내는 구성으로 되어 있다.

일본 공개특허공보 평7-13643호 일본 공개특허공보 2003-108241호

휴대 통신 기기에서는, 배터리 수명을 연장하기 위해서 저소비 동작인 것이 요구되고 있다. 따라서, 각 부의 소비 전류는 적은 편이 바람직하다. 그러나, 종래의 온도 검지 장치는, 항상 동작 전류가 흐르고 있기 때문에, 온도 검지 장치의 소비 전류가 많아진다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기의 같은 문제점을 해결하기 위해서 고안된 것으로, 요구되는 기능을 희생시키지 않고, 소비 전류를 억제한 온도 검지 장치를 실현하는 것이다.

본 발명의 온도 검지 장치는, 온도에 따른 전압을 출력하는 온도 센서와, 상기 온도 센서의 출력 전압과 기준 전압을 비교 판정하는 콤퍼레이터를, 내부 회로로서 구비하고 온도를 검지하는 온도 검지 장치로서, 상기 온도 검지 장치는, 추가로 제어 회로를 구비하고, 상기 제어 회로는, 온도에 기초하여 상기 내부 회로를 온/오프 제어하는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 온도 검지 장치로 하였다.

본 발명의 온도 검지 장치에 의하면, 온도 검지 장치의 내부 회로에 항상 동작 전류를 흐르게 하지 않고 온도 검지 장치를 동작시키는 것이 가능해져, 소비 전류를 줄일 수 있고, 또한 검출 온도 부근에서는 검출 속도를 희생시키지 않는 온도 검지 장치를 제공할 수 있다.

도 1 은, 본 실시형태의 온도 검지 장치를 나타내는 회로도이다.
도 2 는, 본 실시형태의 온도 검지 장치의 발진 회로의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 3 은, 본 실시형태의 온도 검지 장치의 정전류 회로의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 4 는, 본 실시형태의 온도 검지 장치의 제어 신호 Φ 의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 본 실시형태의 온도 검지 장치의 제어 신호 Φ 의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 종래의 온도 검지 장치의 구성도이다.

도 1 은, 본 실시형태의 온도 검지 장치를 나타내는 구성도이다.

본 실시형태의 온도 검지 장치는, 온도 센서 (101) 와, 기준 전압 회로 (102) 와, 콤퍼레이터 (103) 와, 샘플 홀드 회로 (104) 와, 간헐 동작을 제어하는 제어 회로 (10) 를 구비하고 있다. 제어 회로 (10) 는, 발진 회로 (11) 와 타이밍 발생 회로 (12) 를 구비하고 있다.

온도 센서 (101) 와 기준 전압 회로 (102) 는, 콤퍼레이터 (103) 의 입력 단자에 접속되어 있다. 콤퍼레이터 (103) 의 출력 단자는, 샘플 홀드 회로 (104) 를 통하여 온도 검지 장치의 출력 단자에 접속되어 있다. 온도 검지 장치의 내부 회로인 온도 센서 (101) 와 기준 전압 회로 (102) 와 콤퍼레이터 (103) 는, 각각 전원 단자와의 사이에 스위치 회로를 구비하고 있고, 그 스위치 회로에 제어 회로 (10) 의 출력 단자가 접속되어 있다. 스위치 회로는, 예를 들어 MOS 스위치와 같은 것이다.

기준 전압 회로 (102) 의 전압은, 검지해야 할 온도에서 온도 센서 (101) 가 출력하는 전압으로 설정되어 있다. 제어 회로 (10) 는, 온도 검지 장치의 내부 회로에 간헐 동작을 제어하는 제어 신호 Φ 를 출력한다.

이하에, 본 실시형태의 온도 검지 장치의 동작에 대해 설명한다.

제어 회로 (10) 의 발진 회로 (11) 는 기준 클록을 출력한다. 제어 회로 (10) 의 타이밍 발생 회로 (12) 는, 발진 회로 (11) 의 기준 클록을 받아 내부 회로를 온/오프 제어하기 위한 제어 신호 Φ 를 소정의 주파수로 출력한다.

제어 회로 (10) 가 온 제어 상태 (예를 들어, H 레벨) 를 나타내는 제어 신호 Φ 를 출력하면, 내부 회로는 동작 상태가 된다. 콤퍼레이터 (103) 는, 온도 센서 (101) 의 출력과 기준 전압 회로 (102) 의 기준 전압의 대소 관계를 비교하여, 온도 검지 상태에 있는지의 여부를 판정하여, 검지 신호를 출력한다.

제어 회로 (10) 가 오프 제어 상태 (예를 들어, L 레벨) 를 나타내는 제어 신호 Φ 를 출력하면, 내부 회로는 전원 단자와의 접속이 절단되어 정지 상태가 되어, 동작 전류를 세이브한다.

온도 검지 장치의 내부 회로가 정지 상태가 되어 있을 때에는, 콤퍼레이터 (103) 의 출력은 무효한 검지 신호로 되어 있다. 이 경우에는, 예를 들어 콤퍼레이터 (103) 의 출력 단자에 형성된 샘플 홀드 회로 (104) 에 의해, 내부 회로가 온 제어 상태일 때의 임의의 타이밍에서, 콤퍼레이터 (103) 의 유효한 출력을 샘플 홀드 처리하면 된다.

이것에 의해, 오프 제어 상태에 있어서는, 직전의 온 제어 상태에서 샘플 홀드 처리된 판정 결과를 상기 소정의 주파수로 계속적으로 이어서 출력된다. 즉, 전술한 바와 같이, 샘플 홀드 회로 (104) 의 출력으로서 온도 검지 상태에 있는지 여부의 판정 결과를 계속적으로 이어서 출력된다.

이와 같이, 콤퍼레이터 (103) 의 출력에 적당한 샘플 홀드 처리를 부여함으로써, 오프 제어 상태에 있어서의 콤퍼레이터 (103) 의 무효한 검지 신호의 출력을 온도 검지 장치로부터 출력하지 않도록 할 수 있다.

본 실시형태의 온도 검지 장치는, 상기 설명에 있는 바와 같이, 오프 제어 상태에서는 온도 검지 상태에 있는지의 여부를 판정하고 있지 않다. 이 때문에, 온도 검지 장치의 반응 시간은, 발진 회로 (11) 의 주파수에 의존한다. 온도 검지 장치의 반응 시간은, 발진 회로 (11) 의 주파수가 빠를수록 온도 변화에 대한 추종성이 양호해진다. 그러나, 발진 회로 (11) 의 주파수가 빠르면 소비 전류가 증가된다. 즉, 온도 검지 장치의 반응 시간과 소비 전류는 트레이드 오프의 관계에 있다.

그래서, 본 실시형태의 온도 검지 장치는, 발진 회로 (11) 의 주파수에 정 (正) 의 온도 특성을 갖게 함으로써, 온도가 상승하여 검지해야 할 온도에 가까워질수록 주파수를 빨라지게 하였다.

도 2 는, 본 실시형태의 온도 검지 장치의 발진 회로 (11) 의 일례를 나타내는 회로도이다.

발진 회로의 주파수에 정의 온도 특성을 갖게 하는 방법으로는, 예를 들어 일반적으로 잘 알려져 있는, 용량에 전류를 흘려 넣고, 소정의 전압에 이르는 시간에 기초하여 주파수가 결정되는 발진 회로에 있어서, 전류에 정의 온도 특성을 갖게 함으로써 실현할 수 있다. 즉, 전류원 (110) 의 전류 (I) 에 정의 온도 특성을 갖게 함으로써 실현할 수 있다.

도 3 은, 본 실시형태의 온도 검지 장치의 정전류 회로의 일례를 나타내는 회로도이다.

전류원 (110) 은, 저항 (R) 에 부 (負) 의 온도 특성을 갖게 함으로써, 정의 온도 특성의 전류 (I) 를 실현할 수 있다.

도 4 는, 본 실시형태의 온도 검지 장치의 제어 신호 Φ 의 일례를 나타내는 도면이다. 여기에서는, 온도 검지 장치의 검지해야 할 온도를 80 ℃ 로 하여 설명한다.

제어 신호 Φ 는, L 레벨이 내부 회로를 오프 제어 상태, H 레벨이 내부 회로를 온 제어 상태로 제어한다. 도면에 나타내는 바와 같이, 온도가 온도 검지 장치의 검지해야 할 온도보다 낮은 상온 25 ℃ 일 때에는, 발진 회로 (11) 의 주파수는 낮아, 온도 검지 장치는 저소비 전류로 동작한다. 그리고, 온도가 상승하여, 온도 검지 장치의 검지해야 할 온도인 80 ℃ 에 가까워지면, 발진 회로 (11) 의 주파수는 높아져, 고속 반응이 가능한 상태로 동작한다.

도 5 는, 본 실시형태의 온도 검지 장치의 제어 신호 Φ 의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 4 와 동일한 조건에서의 제어 신호 Φ 를 나타내고 있다. 단, 이 경우에는 더욱 저소비 전류를 실현하기 위해서, 제어 신호 Φ 의 온 오프의 듀티 (온 제어 상태와 오프 제어 상태의 시간비) 를 제어하고 있다. 도 4 의 경우에는, 타이밍 발생 회로 (12) 는, 발진 회로 (11) 의 출력 신호의 주파수를 분주하는 분주 회로이다. 도 5 의 경우에는, 타이밍 발생 회로 (12) 가, 추가로 펄스 정형 회로를 구비하고 있다. 펄스 정형 회로는, 예를 들어 원 쇼트 펄스 발생 회로이다. 즉, 타이밍 발생 회로 (12) 는, 발진 회로 (11) 의 출력 신호를 분주하고, 또한 온도를 검출하는 데에 필요 충분한 펄스 폭으로 파형 정형한다. 제어 신호 Φ 를 이와 같은 파형으로 하면, 온도 검지 장치는 또한 저소비 전류로 동작할 수 있다.

본 실시형태의 온도 검지 장치는, 이상의 구성으로 함으로써, 검지해야 할 온도보다 낮은 온도에서는 저소비 전류를 실현하고, 검지해야 할 온도 부근에서는 고속 반응을 실현하므로, 저소비 전류와 고속 반응을 양립시킨 온도 검지 장치를 제공할 수 있다.

본 실시형태의 온도 검지 장치에서는, 온도 센서 (101) 는 다이오드와 저항을 사용한 회로로서 설명했는데, 온도에 따른 전압을 출력하는 회로이면 그것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 바이폴러 트랜지스터나 서미스터를 사용한 회로여도 된다. 온도 검지 장치를 CMOS 로 구성하는 경우에는, 온도 센서 (101) 를 다이오드 또는 바이폴러 트랜지스터를 사용한 회로로 구성하면, 온도 검지 장치를 원 칩으로 구성할 수 있어, 작게 할 수 있다. 개별 부품으로 구성하는 경우에는, 서미스터를 사용한 회로로 구성하면, 온도 검지 장치를 저비용으로 구성할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 내부 회로의 동작 전류를 삭감하는 방법으로서, 전원 전압과의 사이에 스위치 회로를 구비한 구성으로 했는데, 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 콤퍼레이터 (103) 에 있어서, 내부의 차동쌍을 구성하는 트랜지스터의 게이트와 전원 전압 사이에 스위치 회로를 형성하거나, 내부의 전류 패스에 스위치 회로를 설치해도 된다.

또, 본 실시형태에서는, 오프 제어 상태에 있어서의 무효한 출력을 온도 검지 장치가 출력하지 않는 방법으로서, 샘플 홀드 회로 (104) 를 형성했는데, 이 형태에 한정되는 것은 아니다.

또, 본 실시형태에서는, 발진 회로 (11) 의 주파수에 정의 온도 특성을 갖게 하는 방법으로서, 도 2 의 회로 구성으로 했는데, 이 형태에 한정되는 것은 아니다.

또, 본 실시형태에서는, 온/오프 제어하는 내부 회로로서, 온도 센서 (101) 와 기준 전압 회로 (102) 와 콤퍼레이터 (103) 로 했는데, 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 온도 검지 장치의 내부 회로로서, 전류를 소비하는 회로이면, 제어 신호 Φ 에 의해 온/오프 제어되어도 된다.

또, 본 실시형태에서는, 온도 검지 장치로서, 온도가 높아진 것을 검지하는 것을 전제로 했는데, 특히, 온도가 낮아진 것을 검지하는 경우에 있어서는, 소정의 내부 회로에 대해 온/오프 제어하는 제어 회로 (10) 에서, 주파수에 부의 온도 특성을 갖게 함으로써, 저소비 전류와 고속 반응을 양립시킨 온도 검지 장치를 제공할 수 있다.

상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태의 온도 검지 장치에 의하면, 내부 회로의 동작 전류를 세이브하는 오프 제어 상태가, 소정의 듀티에 기초하여 주어지기 때문에, 내부 회로가 항상 온 상태인 경우와 비교하여, 내부 회로의 동작 전류를 줄일 수 있어. 소비 전류가 적은 온도 검지 장치를 제공할 수 있다.

또한, 소정의 내부 회로에 대해 온/오프 제어하는 제어 회로 (10) 에서, 주파수에 정의 온도 특성을 갖게 함으로써, 저소비 전류와 고속 반응을 양립시킨 온도 검지 장치를 제공할 수 있다.

또 추가로, 특히, 온도가 낮아진 것을 검지하는 경우에 있어서는, 소정의 내부 회로에 대해 온/오프 제어하는 제어 회로 (10) 에서, 주파수에 부의 온도 특성을 갖게 함으로써, 저소비 전류와 고속 반응을 양립시킨 온도 검지 장치를 제공할 수 있다.

10 : 제어 회로
11 : 발진 회로
12 : 타이밍 발생 회로
101 : 온도 센서
102 ; 기준 전압 회로
103 : 콤퍼레이터
104 : 샘플 홀드 회로
110 : 전류원
601 : 온도 센서
602 : 기준 전압 회로
603 : 콤퍼레이터

Claims

온도에 따른 전압을 출력하는 온도 센서와, 상기 온도 센서의 출력 전압과 기준 전압을 비교 판정하는 콤퍼레이터를, 내부 회로로서 구비하고 온도를 검지하는 온도 검지 장치로서,
상기 온도 검지 장치는 추가로 제어 회로를 구비하고,
상기 제어 회로는, 온도에 기초하여 상기 내부 회로를 온/오프 제어하는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 온도 검지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 제어 신호를 생성하기 위한 발진 회로를 구비하고,
상기 발진 회로는, 주파수가 정 (正) 의 온도 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 온도 검지 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 발진 회로는, 전류원과, 상기 전류원으로 충전되는 용량을 구비하고,
상기 전류원은 정의 온도 특성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 온도 검지 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 전류원은, 기준 전압 회로와, 부 (負) 의 온도 특성을 갖는 저항과, 상기 기준 전압 회로의 전압과 상기 저항의 양단의 전압을 입력하는 오차 증폭 회로와, 상기 증폭 회로의 출력에 따른 전류를 흐르게 하는 트랜지스터를 구비한 것을 특징으로 하는 온도 검지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 제어 신호를 생성하기 위한 발진 회로를 구비하고,
상기 발진 회로는, 주파수가 부의 온도 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 온도 검지 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 발진 회로는, 전류원과, 상기 전류원으로 충전되는 용량을 구비하고,
상기 전류원은 부의 온도 특성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 온도 검지 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 전류원은, 기준 전압 회로와, 정의 온도 특성을 갖는 저항과, 상기 기준 전압 회로의 전압과 상기 저항의 양단의 전압을 입력하는 오차 증폭 회로와, 상기 증폭 회로의 출력에 따른 전류를 흐르게 하는 트랜지스터를 구비한 것을 특징으로 하는 온도 검지 장치.