特許 6450184 過熱検出回路及び半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6450184

(24)【登録日】2018年12月14日

(45)【発行日】2019年1月9日

(54)【発明の名称】過熱検出回路及び半導体装置

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/01 20060101AFI20181220BHJP

【ＦＩ】

   G01K7/01 C

【請求項の数】4

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2014-260737(P2014-260737)

(22)【出願日】2014年12月24日

(65)【公開番号】特開2016-121902(P2016-121902A)

(43)【公開日】2016年7月7日

【審査請求日】2017年10月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】715010864

【氏名又は名称】エイブリック株式会社

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 正一

(72)【発明者】

【氏名】澤井 英幸

【審査官】 平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２０５０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９４８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９７８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５８２９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ ７／００−７／４２

Ｈ０１Ｌ ２１／８２２，２７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

感温部と比較部を備えた過熱検出回路であって、
前記過熱検出回路は、出力部に過熱状態検出信号を所定の遅延時間後に出力する外乱ノイズ除去部を備え、
前記遅延時間は、温度に比例して短くなる
ことを特徴とする過熱検出回路。

【請求項2】

前記外乱ノイズ除去部は、
直列接続された電流源と容量と、を備え、
前記容量に蓄積された電荷に基づき前記過熱状態検出信号を出力する過熱検出回路であって、
前記電流源の電流は、温度の上昇に伴って多くなる
ことを特徴とする請求項１に記載の過熱検出回路。

【請求項3】

前記外乱ノイズ除去部は、
直列接続された電流源と容量と、
前記電流源と前記容量の接続点の電圧を入力するインバータと、を備え、
前記容量に蓄積された電荷に基づき前記過熱状態検出信号を出力する過熱検出回路であって、
前記インバータのしきい値電圧が、温度に比例して低くなる
ことを特徴とする請求項１に記載の過熱検出回路。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれかに記載の過熱検出回路を有する半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置の異常温度を検出する過熱検出回路に関する。

【背景技術】

【0002】

図２に従来の過熱検出回路を示す。従来の過熱検出回路は、基準電圧部２１０、感温部２１１、比較部２１２から構成されている。感温部２１１は電流源２０２と感温のためのＰＮ接合素子２０３を備え、比較部２１２はコンパレータ２０４を備えている。コンパレータ２０４の出力は、過熱検出回路の出力端子Ｖｏｕｔに接続される。

【0003】

従来の過熱検出回路は、ＰＮ接合素子２０３に生じる電圧と、基準電圧部２１０が出力する基準電圧Ｖｒｅｆとを、コンパレータ２０４が比較判定することにより、過熱状態検出信号を出力する。

【0004】

ＰＮ接合素子２０３に生じる電圧は、通常、負の温度特性を示すため、周囲の温度が高くなり、ＰＮ接合素子２０３に生じる電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを下回ると、コンパレータ２０４が、過熱状態検出信号を過熱検出回路の出力端子Ｖｏｕｔに出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−１９２５０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述の過熱検出回路は、瞬時の電源変動等の外乱ノイズが発生すると、コンパレータ２０４が誤って過熱状態検出信号を出力してしまう可能性があるといった問題があった。
本発明は、以上のような問題を解決するために考案されたものであり、外乱ノイズのための誤出力を回避した、過熱検出回路を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

従来の問題を解決するために、本発明の過熱検出回路は以下の構成とした。
感温部と、比較部と、出力部に過熱状態検出信号を所定の遅延時間後に出力する外乱ノイズ除去部を備え、遅延時間は温度に比例して短くなる構成とした過熱検出回路。

【発明の効果】

【0008】

本発明の過熱検出回路によれば、瞬時の電源変動等の外乱ノイズよる意図しない誤出力をすることがなく、過熱状態においては、過熱状態検出信号を素早く出力することが可能な過熱検出回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態の過熱検出回路の回路図である。

【図2】従来の過熱検出回路に係わる回路図である。

【図3】本実施形態の過熱検出回路に係る電流源を示す回路図である。

【図4】本実施形態の過熱検出回路に係る電流源の他の例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、本実施形態の過熱検出回路の回路図である。
本実施形態の過熱検出回路は、基準電圧部２１０と、感温部２１１と、比較部２１２と、外乱ノイズ除去部１１０とを備えている。感温部２１１は、電流源２０２と、感温のためのＰＮ接合素子２０３を備えている。比較部２１２は、コンパレータ２０４を備えている。外乱ノイズ除去部１１０は、Ｎｃｈトランジスタ１０１と、電流源１０２と、容量１０３と、インバータ１０４を備えている。

【0011】

電流源２０２とＰＮ接合素子２０３は、電源端子と接地端子の間に直列に接続されている。コンパレータ２０４は、反転入力端子に基準電圧部２１０の出力端子が接続され、非反転入力端子に電流源２０２とＰＮ接合素子２０３の接続点が接続される。Ｎｃｈトランジスタ１０１は、制御端子にコンパレータ２０４の出力端子が接続され、ソースは接地端子が接続される。電流源１０２と容量１０３は、電源端子と接地端子の間に接続される。インバータ１０４は、入力端子に電流源１０２と容量１０３の接続点が接続され、出力端子が過熱検出回路の出力端子Ｖｏｕｔに接続される。

【0012】

次に、本実施形態の過熱検出回路の動作について説明する。
ＰＮ接合素子２０３に生じる電圧は、通常、負の温度特性を示す。周囲の温度が高くなり、ＰＮ接合素子２１に生じる電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを下回ると、コンパレータ２０４は、過熱状態検出信号（Ｌｏレベル）をＮｃｈトランジスタ１０１の制御端子に出力する。Ｎｃｈトランジスタ１０１がオフするため、容量１０３は電流源１０２の電流で充電される。容量１０３に生じる電圧が高まり、インバータ１０４のしきい値電圧に達すると、過熱検出回路の出力端子Ｖｏｕｔに、過熱状態検出信号（Ｌｏレベル）が出力される。

【0013】

ここで、例えば、瞬時の電源電圧変動等の外来ノイズのため、コンパレータ２０４が誤って過熱状態検出信号を出力してしまった場合を考える。この時、過熱状態検出信号によって容量１０３が充電されるが、容量１０３の電圧がインバータ１０４のしきい値電圧に達するのに要する時間を超えて継続されなければ、過熱検出回路の出力端子Ｖｏｕｔに、過熱状態検出信号は出力されない。すなわち、容量１０３を充電するのに要する時間を、外乱ノイズの影響を除去できる時間として与えることにより、外乱ノイズのための誤出力を回避した、過熱検出回路の提供が可能となる。

【0014】

一方、過熱状態においては、過熱状態を示す信号を素早く出力する必要がある。そのため、本実施形態の過熱検出回路は、外来ノイズの影響を除去できる時間を温度に比例して短くなるようにしている。

【0015】

具体的には、電流源１０２の電流が温度の上昇に伴って多くなるようにしている。それにより、温度が高くなるほどより高速に容量１０３が充電されるため、過熱状態においては過熱状態検出信号を素早く出力することが可能である。

【0016】

図３は、温度に比例して抵抗値が小さくなる抵抗に基づいて、出力電流が温度の上昇に伴って多くなる電流源１０２の回路図である。
図３（Ａ）では、Ｐｃｈトランジスタ３０３と抵抗３０１を直列に接続し、その接続点の電圧と、基準電圧Ｖｒｅｆ２の差分を増幅器３０２で増幅し、その出力をＰｃｈトランジスタ３０３のゲートに入力する。Ｐｃｈトランジスタ３０４はＰｃｈトランジスタ３０３とカレントミラー接続されており、Ｐｃｈトランジスタ３０４を流れる電流が電流源１０２の出力電流となる。

【0017】

ここで、Ｐｃｈトランジスタ３０３は、抵抗３０１の抵抗値に反比例する電流を流す。このため、Ｐｃｈトランジスタ３０３とカレントミラーの関係にあるＰｃｈトランジスタ３０４の流す電流、即ち電流源１０２の電流は温度の上昇に伴って多くなる。

【0018】

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に対し、Ｐｃｈトランジスタ３０３と抵抗３０１の間にＮｃｈトランジスタ３０５を設け、Ｎｃｈトランジスタ３０５と抵抗３０１の接続点の電圧と、基準電圧Ｖｒｅｆ２の差分を増幅器３０２で増幅し、その出力をＮｃｈトランジスタ３０５のゲートに入力する。Ｐｃｈトランジスタ３０３のゲートとドレインが接続される。

【0019】

ここで、Ｐｃｈトランジスタ３０３は、抵抗３０１の抵抗値に反比例する電流を流す。このため、Ｐｃｈトランジスタ３０３とカレントミラーの関係にあるＰｃｈトランジスタ３０４の流す電流、即ち電流源１０２の電流は温度の上昇に伴って多くなる。
なお、図３は温度に比例して抵抗値が小さくなる抵抗に基づいて、電流源１０２の電流が温度の上昇に伴って多くなるような一例であり、この形態に限定される必要はない。

【0020】

図４は、熱電圧に基づいて、出力電流が温度に比例して多くなる電流源１０２の回路図である。
Ｐｃｈトランジスタ４０２とＰＮ接合素子４０７は、電源端子と接地端子の間に直列接続される。Ｐｃｈトランジスタ４０３、抵抗４０５、ＰＮ接合素子４０８は、電源端子と接地端子の間に直列接続される。増幅器４０１は、Ｐｃｈトランジスタ４０２とＰＮ接合素子４０７の接点の電圧ＶＡとＰｃｈトランジスタ４０３と抵抗４０５の接点の電圧ＶＢの差分を増幅し、その出力電圧をＰｃｈトランジスタ４０２、４０３、４０４のゲートに入力する。

【0021】

Ｐｃｈトランジスタ４０２及びＰｃｈトランジスタ４０３には、熱電圧に比例する電流が流れる。熱電圧は温度に比例するから、Ｐｃｈトランジスタ４０２、Ｐｃｈトランジスタ４０３の電流は正の温度特性を示す。Ｐｃｈトランジスタ４０２、Ｐｃｈトランジスタ４０３とカレントミラーの関係にあるＰｃｈトランジスタ４０４を、電流源１０２として用いることにより、電流源１０２の電流が正の温度特性を示すことが可能となる。
なお、図４は熱電圧に基づいて、電流源１０２の電流が正の温度特性を示すようにすることが可能な一例であり、この形態に限定される必要はない。

【0022】

以上説明したように、本実施形態の過熱検出回路によれば、外乱ノイズのための誤出力を回避した過熱検出回路であって、しかも過熱状態検出信号を素早く出力する機能に不都合が生じない過熱検出回路の提供が可能となる。

【0023】

以上の説明で、本実施形態の過熱検出回路は、電流源１０２の電流が温度の上昇に伴って多くなるようにすると説明したが、インバータ１０４のしきい値電圧が温度に比例して低くなるようにしてもよい。例えば、インバータ１０４を成すＮｃｈトランジスタのアスペクト比を大きくし、駆動力を高めることにより、インバータ１０４のしきい値電圧が、おおよそＮｃｈトランジスタのしきい値電圧で決められるようにすればよい。即ち、Ｎｃｈトランジスタのしきい値電圧は通常、温度に比例して低くなるため、インバータ１０４のしきい値電圧が温度に比例して低くなるように構成できる。以上説明した回路は、一例であり、この形態に限定される必要はない。

【符号の説明】

【0024】

２１０ 基準電圧部
２１１ 感温部
２１２ 比較部
１１０ 外乱ノイズ除去部
２０２、１０２ 電流源
２０４ コンパレータ
３０２、４０１ 増幅器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】