KR920001690Y1 - Temperature detecting circuit its gain control circuit using difference of semiconductor elements thermo-characters - Google Patents
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Abstract
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Description
제 1 도는 트랜지스터의 베이스-이미터간 온도특성을 이용한 종래의 회로도.1 is a conventional circuit diagram utilizing the base-emitter temperature characteristic of a transistor.
제 2 도는 온도변화에 따른 고농도저항과 저농도저항의 저항값 변화율을 나타낸 그래프.2 is a graph showing the rate of change of the resistance value of the high and low concentration resistance according to the temperature change.
제 3 도는 본 고안에 따른 온도검출회로 및 그에 따른 이득조절회로의 상세회로도.3 is a detailed circuit diagram of a temperature detection circuit and a gain control circuit according to the present invention.
제 4 도는 설정온도에서 고농도저항과 저농도저항의 저항값이 일치함을 보여주는 그래프.4 is a graph showing that the resistance values of the high concentration resistance and the low concentration resistance correspond to the set temperature.
제 5 도는 본 고안에 따른 조절회로의 이득을 도시한 그래프로서, (a)는 온도변화에 무관한 고정이득, (b)는 온도변화에 영향을 받는 이득, (c)는 설정온도(T1)이하에서 이득 1을 유지하고, 설정온도(T1)이상에서 이득 2를 나타내는 이득 3, (d)는 설정온도(T1)에서 발생하는 이득의 피킹을 각각 도시한 도면이다.5 is a graph showing the gain of the control circuit according to the present invention, (a) is a fixed gain independent of temperature changes (b) is the gain affected by temperature change. , (C) is a set temperature (T 1) maintain the gain 1 below, and the set temperature (T 1) the gain indicating gain 2 at least 3, (d) the picking of the gain generated in the set temperature (T 1) Are respectively shown.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 차동증폭부 11 : 연산증폭기10: differential amplifier 11: operational amplifier
RP1, RP2: 제 1, 제 2 저항부RP 1 , RP 2 : first and second resistance parts
본 고안은 반도체소자의 온도특성차를 이용한 온도검출회로 및 그에 따른 이득조절회로에 관한것으로, 특히 열발생이 수반되는 전력증폭기에서 농도차에 의한 저항값의 변화로 온도를 검출하여 일정온도 이하에서는 일정한 이득을 갖게되고 그 이상의 온도에서는 이득을 온도에 따라 감소시켜 트랜지스터에 흐르는 전류를 줄여 줌으로써 열발생을 저지하는 온도검출회로 및 그에따른 이득조절회로에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature detection circuit using a temperature characteristic difference of a semiconductor device and a gain control circuit accordingly. In particular, in a power amplifier with heat generation, a temperature is detected by a change in a resistance value due to a concentration difference. The present invention relates to a temperature detection circuit and a gain control circuit for preventing heat generation by reducing a current flowing through a transistor by reducing the gain with temperature at a temperature higher than a certain gain.
종래에는 제 1 도에 도시한 바와같이 제너다이오드(D1) 및 트랜지스터(Q2')의 베이스, 에미터간 전압(VBE)의 온도특성을 이용하여 트랜지스터(Q2')를 온, 오프시키는 회로를 사용하여 소자의 열발생을 저지하는 회로를 구성하였는바, 이는 회로를 극단적으로 온, 오프시켜 일정온도 이상에서는 회로의 출력을 차단하고, 온도가 떨어지면 다시 동작하는 단순한 온, 오프 방법일뿐 아니라 이와같은 동작을 반복할 경우 블로킹발진이 발생하기 쉬운 결점이 있었다.Conventionally, as illustrated in FIG. 1 , the transistor Q 2 ′ is turned on and off using the temperature characteristics of the base and the emitter voltage V BE of the zener diode D 1 and the transistor Q 2 ′. The circuit is used to prevent the heat generation of the device. This circuit is extremely simple to turn on and off, cut off the output of the circuit above a certain temperature, and operate again when the temperature drops. Repeating this operation had a drawback that blocking oscillation was easy to occur.
본 고안은 상기한 종래의 회로가 갖는 결점을 제거하기 위해 제안된 것으로, 전력 증폭기에서 회로동작으로 인하여 칩의 온도가 상승할때 특정온도 이상에서 회로를 완전히 차단시키지 않고 회로이득을 줄여주면서 종단 파워트랜지스트에 흐르는 전류를 감소시켜 적정출력을 내면서 발열량을 떨어뜨리고 그 온도 이하에서는 온도에 무관하게 일정한 회로이득을 갖는 반도체소자의 온도특성차를 이용한 온도검출회로 및 그에 따른 이득조절회로를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is proposed to eliminate the drawbacks of the conventional circuits described above. When the temperature of the chip rises due to the circuit operation in the power amplifier, the termination power is reduced without completely shutting down the circuit above a certain temperature. The present invention provides a temperature detection circuit using a temperature characteristic difference of a semiconductor device having a constant circuit gain regardless of temperature, and a gain control circuit accordingly, by reducing the current flowing through the transistor to give a proper output and lowering the amount of heat generated. There is a purpose.
이하 본 고안의 구성 및 작용, 효과를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration, operation, and effects of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 고농도저항(R1;Base저항)과 저농도저항(R2;implant) 및 트랜지스터(Q1∼Q6)로 이루어진 차동증폭부(10)에 있는 트랜지스터(Q4, Q6)의 접속점에다 컬렉터에 저항(R3)이 연결된 트랜지스터(Q7)의 베이스를 접속하고, 상기 트랜지스터(Q7)의 컬렉터에는 컬렉터에 저항(R4)이 연결된 트랜지스터(Q8)의 베이스를 접속하며, 고농도저항인 컬렉터저항(R4)을 갖는 트랜지스터(Q8)와 저농도저항인 컬렉터저항(R5)을 갖는 트랜지스터(Q10)로 제 1 저항부(RP1)를 구성하여 제 1 저항부(RP1)에 있는 트랜지스터(Q9)의 베이스를 상기 트랜지스터(Q8)의 컬렉터에 연결함과 더불어 트랜지스터(Q10)의 베이스를 트랜지스터(Q7)의 컬렉터에 연결하고, 상기 제 1 저항부(RP1)에다 연산증폭기(11)의 반전단자(-)를 연결하며, 상기 연산증폭기(11)의 출력단(OUT)과 반전단자(-)사이에 고농도저항(R7)인 제 2 저항부(RP2)를 연결한 구성을 갖는다.The present invention for achieving the above object is a transistor (Q) in the differential amplifier (10) consisting of a high concentration resistance (R 1 ; Base resistance) and a low concentration resistance (R 2 ; implant) and transistors (Q 1 ~ Q 6 ) 4, the resistance to the collector eda connection point of Q 6) (R 3) is connected to the base of the associated transistor (Q 7), and has resistance to the collector collector of the transistor (Q 7) (R 4) is connected transistors (Q 8 The first resistor portion RP 1 is connected to a transistor Q 8 having a collector resistor R 4 having a high concentration resistance and a transistor Q 10 having a collector resistor R 5 having a low concentration resistance. And connects the base of transistor Q 9 in the first resistor portion RP 1 to the collector of transistor Q 8 and the base of transistor Q 10 to the collector of transistor Q 7 . The inverting terminal (-) of the operational amplifier 11 is connected to the first resistor unit RP 1 , and The second resistor portion RP 2 , which is a high concentration resistance R 7 , is connected between the output terminal OUT of the acid amplifier 11 and the inverting terminal (−).
제 2 도는 온도변화에 따른 고농도저항(Base저항)과 저농도저항(implant저항)의 저항값 변화율을 나타낸 그래프, 제 3 도는 본 고안에 따른 온도검출회로 및 그에따른 이득조절회로의 상세회로도, 제 4 도는 설정온도(T1)에서 고농도저항(R1)과 저농도저항(R2)의 저항값이 일치함을 보여주는 그래프로서, 제 2 도에 도시한 바와같이 온도변화에 따른 저항값의 변화율이 상이한 고농도저항(R1)과 저농도저항(R2)을 제 4 도에 도시한 바와같이 설정온도(T1)에서 저항값이 일치하도록 설정하여 차동증폭부(10)에 채용하게 되면, ⅰ) 회로온도〈T1경우, 제 4 도에서 보는 바와같이 고농도저항(R1)의 저항값이 저농도저항(R2)의 저항값보다 크게되므로 제 3 도에서 트랜지스터(Q5)가 턴온되고, 트랜지스트(Q6)는 턴오프된다. 그에따라 ICQ5=ICQ3=ICQ4=IBQ7이므로(여기서 ICQ5는 트랜지스터(Q5)의 컬렉터전류, ICQ3는 트랜지스터(Q3)의 컬렉터전류, ICQ4는 트랜지스터(Q4)의 컬렉터전류, IBQ7트랜지스터(Q7)의 베이스전류를 각각 나타낸다.) 트랜지스터(Q7)가 턴온되고, 트랜지스터(Q8)가 턴오프되어 제 3 도에 도시한 온도검출회로 및 그에따른 이득조절회로에 있는 트랜지스터(Q8)의 컬렉터는 하이레벨 상태로 되고, 트랜지스터(Q7)의 컬렉터는 로우레벨상태로 된다.2 is a graph showing the rate of change of resistance values of high concentration resistance (base resistance) and low concentration resistance (implant resistance) according to temperature change, and FIG. 3 is a detailed circuit diagram of a temperature detection circuit and a gain control circuit according to the present invention. FIG. 2 is a graph showing that the resistance values of the high concentration resistance R1 and the low concentration resistance R 2 coincide at the set temperature T 1 , and as shown in FIG. If the resistor (R1) and low-density resistance (R 2) to set first to fourth diagram the resistance match at the set temperature (T 1), as shown in the employed in the differential amplifier unit (10), ⅰ) circuit temperature < In the case of T 1 , as shown in FIG. 4, since the resistance value of the high concentration resistance R 1 is greater than the resistance value of the low concentration resistance R 2 , the transistor Q 5 is turned on in FIG. 3 and the transistor Q Q. 6 ) is turned off. Therefore, I CQ5 = I CQ3 = I CQ4 = I BQ7 , where I CQ5 is the collector current of transistor Q 5 , I CQ3 is the collector current of transistor Q 3 , and I CQ4 is the collector of transistor Q 4 . Current, the base current of the I BQ7 transistor Q 7 , respectively.) The transistor Q 7 is turned on and the transistor Q 8 is turned off so that the temperature detection circuit shown in FIG. The collector of transistor Q 8 is in the high level state, and the collector of transistor Q 7 is in the low level state.
제 5 도는 회로온도변화에 따른 회로이득을 도시한 그래프인바, 상기한 회로온도가 설정온도(T1)보다 낮은 경우는 트랜지스터(Q7)의 컬렉터와 트랜지스터(Q8)의 컬렉터가 각각 로우레벨, 하이레벨 상태로 되므로 트랜지스터(Q9)가 포화(saturation)되고, 트랜지스터(Q10)는 턴오프된다. 그러므로 회로이득이로 되는데 저항(R5)과 저항(R7)는 모두 저농도저항(Base저항)으로 온도변화에 따른 저항값의 변화율이 같으므로은 온도변화에 무관한 고정값이 되어 연산증폭기(11)는 제 5a 도에 도시한 바와같은 고정이득1을 갖는다.5 is a graph showing the gain of the circuit according to the change in the circuit temperature. When the above circuit temperature is lower than the set temperature T 1 , the collector of transistor Q 7 and the collector of transistor Q 8 are each low level. In this case, the transistor Q 9 is saturated and the transistor Q 10 is turned off. Therefore, the circuit gain The resistance (R 5 ) and the resistance (R 7 ) are both low concentration resistance (base resistance) and the rate of change of resistance value with temperature change is the same. Is a fixed value irrespective of temperature change, and the operational amplifier 11 has a fixed gain 1 as shown in FIG. 5A.
ⅱ) 회로온도=T1인 경우에는 제 4 도에서 보는 바와같이 저항(R1)의 저항값과 저항(R2)의 저항값이 같기 때문에 제 3 도에서 트랜지스터(Q5)의 베이스전압과 트랜지스터(Q6)의 베이스전압이 같아지게 되나, 차동증폭부(10) 내부에 미소한 히스테리시스가 존재하여 차동증폭부(10)의 전압이득 Av=∝의 이득을 갖기 때문에 즉, 무한대에 가까운 오픈루우프이득(open loop gain) 때문에 제 3 도에 도시한 온도검출회로 및 그에 따른 이득조절회로에 있는 트랜지스터(Q8)의 컬렉터와 트랜지스터(Q7)의 컬렉터는 서로 반대위상을 갖는 상태로 된다. 즉, 트랜지스터(Q8)의 컬렉터가 X1레벨의 상태이면 트랜지스터(Q7)의 컬렉터는 X1레벨의 상태로 된다.Ii) In the case where the circuit temperature = T 1 , as shown in FIG. 4, since the resistance value of the resistor R 1 and the resistance value of the resistor R 2 are the same, the base voltage of the transistor Q 5 in FIG. The base voltage of the transistor Q 6 is equal, but because there is a slight hysteresis in the differential amplifier 10 and the gain of the voltage gain Av = 의 of the differential amplifier 10, i.e., close to infinity Because of the open loop gain, the collector of transistor Q 8 and the collector of transistor Q 7 in the temperature detection circuit and the gain control circuit shown in FIG. 3 are in phase with each other. That is, when the collector of transistor Q 8 is in the state of X 1 level, the collector of transistor Q 7 is in the state of X 1 level.
따라서, 트랜지스터(Q9, Q10)중 하나만이 턴온되는데, 저항(R1, R2, R5, R6)을 R1: R2=R5: R6으로 설계하면 설정온도(T1)에서는 R1=R2, R5=R6이 되므로 회로이득은또는이 되고,이 성립하게 된다.Therefore, only one of the transistors Q 9 , Q 10 is turned on. If the resistors R 1 , R 2 , R 5 , R 6 are designed as R 1 : R 2 = R 5 : R 6 , the set temperature (T 1) ), R 1 = R 2 , R 5 = R 6 , so the circuit gain is or Become, This is true.
이 경우 설정온도(T1)에서 온도검출회로 및 그에따른 이득조절회로의 트랜지스터(Q8)의 컬렉터와 트랜지스터(Q7)의 컬렉터가 동일한 레벨상태를 갖는 경우(연산증폭기(11)가 완전평형상태)를 가정하면, 설정온도(T1)에서 제 5d 도에 도시한 바와같은 회로이득의 피킹(peaking)이 있을 수 있으나 이때는 설정온도(T1)에서의 피킹 때문에 이득증가에 따른 출력증가→발열증가로 회로온도가 설정온도(T1)보다 급격히 높아지게 되어 회로온도가 설정온도(T1)보다 높은 ⅲ)의 경우로 된다.In this case, when the collector of the transistor Q 8 and the collector of the transistor Q 7 of the temperature detection circuit and the gain control circuit according to the set temperature T 1 have the same level state (the operational amplifier 11 is completely balanced) State), there may be peaking of the circuit gain as shown in FIG. 5d at the set temperature (T 1 ), but at this time, the output increases due to the increase in gain due to the peaking at the set temperature (T 1 ) → The increase in heat generation causes the circuit temperature to rise sharply above the set temperature T 1 , resulting in a case where the circuit temperature is higher than the set temperature T 1 .
ⅲ) 회로온도〉T1인 경우, 제 4 도에서 보는 바와같이 저항(R1)의 저항값이 저항(R2)의 저항값보다 작으므로 제 3 도에서 트랜지스터(Q5)가 턴오프되고, 트랜지스터(Q6)가 포화된다. 따라서 트랜지스터(Q3, Q4)가 턴오프되고 트랜지스터(Q7, Q8)가 각각 턴오프, 턴온된다.Ⅲ) circuit temperature> For T 1, the fourth degree viewing resistor (R 1) resistance value of the resistance (R 2) resistor is smaller than the transistors in FIG. 3 (Q value of 5 as described in) the turn is turned off Transistor Q 6 is saturated. Accordingly, transistors Q 3 and Q 4 are turned off and transistors Q 7 and Q 8 are turned off and on, respectively.
그러므로 온도검출회로 및 그에따른 이득조절회로에 있는 트랜지스터(Q8)컬렉터는 로우레벨상태로 되고, 트랜지스터(Q7)의 컬렉터는 하이레벨상태가 된다. 그에따라 트랜지스터(Q9)가 턴오프되고, 랜지스터(Q10)이 포화되어 회로이득이로 되는데 제 2 도에 도시한 바와같이 고농도저항(R7)의 온도변화에 따른 저항값의 변화율이 저농도저항(R6)의 온도변화에 따른 저항값의 변화율보다 적으므로 연산증폭기(11)는 제 5b 도에 도시한 바와같이 이득2의 이득특성을 갖는다.Therefore, the transistor Q 8 collector in the temperature detection circuit and thus the gain control circuit is in the low level state, and the collector of the transistor Q 7 is in the high level state. As a result, transistor Q 9 is turned off and transistor Q 10 is saturated to obtain a circuit gain. As shown in FIG. 2, since the rate of change of the resistance value according to the temperature change of the high concentration resistance R 7 is less than the rate of change of the resistance value according to the temperature change of the low concentration resistance R 6 , the operational amplifier 11 As shown in FIG. 5B, gain 2 has a gain characteristic.
이와같이 회로온도가 설정온도(T1)보다 낮은 경우는 제 5a 도에 도시한 고정이득을 가지며, 회로온도가 설정온도(T1)보다 높은 경우에는 제 5b 도에 도시한 감소기울기를 갖는 이득2를 갖게되어 연산증폭기(11)의 전체이득은 제 5c 도에 도시한 이득3으로 되므로 고온에서 파워트랜지스터에 흐르는 전류가 줄어 발열을 감소시키게 된다.Thus, when the circuit temperature is lower than the set temperature T 1 , it has a fixed gain as shown in FIG. 5A, and when the circuit temperature is higher than the set temperature T 1 , gain 2 having a decrease slope shown in FIG. 5B. Since the overall gain of the operational amplifier 11 is the gain 3 shown in Fig. 5c, the current flowing through the power transistor at a high temperature is reduced to reduce heat generation.
상기한 바와같이 작용하는 본 고안은 직접회로에 사용되는 고농도저항과 저농도저항의 온도변화에 따른 저항변화율이 차이를 이용하여 농도가 다른 두저항으로 두출력의 신호레벨을 결정하고, 이 두출력의 신호레벨에 따라 연산증폭기의 궤환단저항을 선택함으로써 특정온도 이하에서는 고정이득을 그 이상에서는 가변이득을 갖도록하여 파워트랜지스터에 흐르는 전류를 줄여 발열을 억제하게 되므로 온도가 상승해도 바로 출력을 차단하지 않고 칩(chip)온도에 따라 줄어든 이득으로 출력을 내보내어 발열을 제어하므로 종래의 방식처럼 극단적으로 출력을 차단하여 연산증폭기의 고유기능을 정지시키는 현상이 없고 볼로킹발진(blocking oscillation)도 일어나지 않는 장점이 있다.The present invention, which operates as described above, determines the signal level of two outputs with two resistors having different concentrations by using the difference in the resistance change rate according to the temperature change of the high and low concentration resistors used in the integrated circuit. By selecting the feedback resistor of the operational amplifier according to the signal level, the fixed gain is below the specified temperature and the variable gain is higher than the specified temperature. The current flowing through the power transistor is reduced to suppress the heat generation. Controls heat generation by outputting output with reduced gain according to chip temperature, so as to cut off the output like the conventional method, there is no phenomenon of stopping the unique function of the operational amplifier and no blocking oscillation. There is this.
Claims (1)
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