JP2013055557A - Current detection circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、増幅回路の半導体素子に流れる電流を検出する電流検出回路に関する。 The present invention relates to a current detection circuit that detects a current flowing in a semiconductor element of an amplifier circuit.
オーディオアンプの出力段に設けられたトランジスタは、流れる電流が定格値を超えると破損する危険性がある。従って、トランジスタに流れる電流の値を検出し、電流が定格値を超えるような過大な値になった場合に、オーディオアンプの動作を停止させるなどのプロテクト処理を実行する必要がある（例えば特許文献１）。ここで、トランジスタの定格値は温度によって変化し、温度が上昇するほど、定格値が低下する。その結果、温度が上昇するほど、トランジスタが破損しやすくなる。そこで、温度の影響を含めて適切にトランジスタの破損を抑制する技術が要望されている。 The transistor provided in the output stage of the audio amplifier has a risk of breaking if the flowing current exceeds the rated value. Therefore, it is necessary to detect the value of the current flowing through the transistor and to perform a protection process such as stopping the operation of the audio amplifier when the current exceeds the rated value (for example, patent document). 1). Here, the rated value of the transistor varies depending on the temperature, and the rated value decreases as the temperature increases. As a result, the higher the temperature, the more likely the transistor is damaged. Therefore, there is a demand for a technique that appropriately suppresses damage to the transistor including the influence of temperature.
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、温度の影響を考慮し、増幅回路の半導体素子に流れる電流が過大であることを検出することができる電流検出回路を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and its purpose is to detect the excessive current flowing in the semiconductor element of the amplifier circuit in consideration of the influence of temperature. It is to provide a circuit.
本発明の好ましい実施形態による電流検出回路は、増幅回路に設けられた半導体素子に流れる電流を検出する電流検出回路であって、前記半導体素子に流れる電流を測定し、測定した電流に応じた測定信号を出力する電流測定部と、前記電流測定部から出力される前記測定信号を正側信号および負側信号に分離し、前記正側信号が、前記測定信号に応じて値が変化する期間と、前記測定信号に応じて値が変化せず常に正側閾値電圧である期間とを含み、前記負側信号が、前記測定信号に応じて値が変化する期間と、前記測定信号に応じて値が変化せず常に負側閾値電圧である期間とを含む、正負分離部と、前記増幅回路における温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部による検出結果に応じて、前記正側閾値電圧を決定する正側閾値電圧生成部と、前記温度検出部による検出結果に応じて、前記負側閾値電圧を決定する負側閾値電圧生成部と、前記正側信号と前記負側閾値電圧とを比較し、前記正側信号が前記負側閾値電圧以上である場合に前記半導体素子に流れる電流が過大であることを示す信号を出力し、かつ、前記負側信号と前記正側閾値電圧とを比較し、前記負側信号が前記正側閾値電圧以下である場合に前記半導体素子に流れる電流が過大であることを示す信号を出力する比較部とを備える。 A current detection circuit according to a preferred embodiment of the present invention is a current detection circuit that detects a current flowing through a semiconductor element provided in an amplifier circuit, and measures the current flowing through the semiconductor element and performs a measurement according to the measured current. A current measurement unit that outputs a signal; and a measurement signal output from the current measurement unit is separated into a positive signal and a negative signal, and the positive signal has a period in which a value changes according to the measurement signal; A period in which the value does not change in accordance with the measurement signal and is always a positive threshold voltage, and the negative side signal has a period in which the value changes in accordance with the measurement signal, and a value in accordance with the measurement signal A positive / negative separation unit, a temperature detection unit for detecting a temperature in the amplifier circuit, and the positive threshold voltage depending on a detection result by the temperature detection unit. Positive threshold power to determine And a negative threshold voltage generator that determines the negative threshold voltage according to a detection result by the temperature detector, the positive signal and the negative threshold voltage are compared, and the positive signal Outputs a signal indicating that the current flowing through the semiconductor element is excessive when the voltage is equal to or higher than the negative threshold voltage, and compares the negative signal with the positive threshold voltage, and the negative signal And a comparator that outputs a signal indicating that the current flowing through the semiconductor element is excessive when the voltage is equal to or lower than the positive threshold voltage.
本実施形態によると、正側閾値電圧生成部は、温度検出部による検出結果に応じて、正側閾値電圧を決定する。負側閾値電圧生成部は、温度検出部による検出結果に応じて、負側閾値電圧を決定する。比較部は、正側信号と負側閾値電圧とを比較し、正側信号が負側閾値電圧以上である場合に半導体素子に流れる電流が過大であることを示す信号を出力し、かつ、負側信号と正側閾値電圧とを比較し、負側信号が正側閾値電圧未満である場合に半導体素子に流れる電流が過大であることを示す信号を出力する。以上のように、半導体素子の温度に応じて正側閾値電圧および負側閾値電圧を動的に変化させることによって、温度の影響を考慮し、増幅回路の半導体素子に流れる電流が過大であることを検出することができる。 According to this embodiment, the positive side threshold voltage generation unit determines the positive side threshold voltage according to the detection result by the temperature detection unit. The negative threshold voltage generation unit determines the negative threshold voltage according to the detection result by the temperature detection unit. The comparison unit compares the positive signal with the negative threshold voltage, and outputs a signal indicating that the current flowing through the semiconductor element is excessive when the positive signal is equal to or higher than the negative threshold voltage, and is negative. The side signal is compared with the positive threshold voltage, and when the negative signal is less than the positive threshold voltage, a signal indicating that the current flowing through the semiconductor element is excessive is output. As described above, the current flowing in the semiconductor element of the amplifier circuit is excessive in consideration of the influence of temperature by dynamically changing the positive threshold voltage and the negative threshold voltage according to the temperature of the semiconductor element. Can be detected.
好ましい実施形態においては、前記正負分離部が、第１ダイオードおよび第２ダイオードを含み、前記第１ダイオードのアノードが前記電流測定部の出力に接続され、前記第１ダイオードのカソードが前記比較部の正側入力端子に接続され、前記第２ダイオードのカソードが前記電流測定部の出力に接続され、前記第２ダイオードのアノードが前記比較部の負側入力端子に接続されている。 In a preferred embodiment, the positive / negative separation unit includes a first diode and a second diode, an anode of the first diode is connected to an output of the current measurement unit, and a cathode of the first diode is connected to the comparison unit. Connected to the positive input terminal, the cathode of the second diode is connected to the output of the current measuring unit, and the anode of the second diode is connected to the negative input terminal of the comparison unit.
好ましい実施形態においては、前記正側閾値電圧生成部が、前記温度検出部によって検出された温度が上昇するほど前記正側閾値電圧が増加するように前記正側閾値電圧を決定し、前記負側閾値電圧生成部が、前記温度検出部によって検出された温度が上昇するほど前記負側閾値電圧が低下するように前記負側閾値電圧を決定する。 In a preferred embodiment, the positive threshold voltage generator determines the positive threshold voltage so that the positive threshold voltage increases as the temperature detected by the temperature detector increases, and the negative side The threshold voltage generation unit determines the negative threshold voltage so that the negative threshold voltage decreases as the temperature detected by the temperature detection unit increases.
従って、半導体素子の温度が上昇すると、正側閾値電圧が増加することにより、測定信号の振幅値が大きい時点で、負側信号が正側閾値電圧未満になる。つまり、測定信号が同じであっても、半導体素子の温度が上昇することによって、比較部から、半導体素子に流れる電流が過大であることを示す信号が出力される期間が長くなり、測定信号の負側信号の振幅値が大きい時点で、半導体素子に流れる電流が過大であると判断し、プロテクト処理を実行することができる。同様に、負側閾値電圧が増加することにより、測定信号の振幅値が小さい時点で、正側信号が負側閾値電圧以上になる。つまり、測定信号が同じであっても、半導体素子の温度が上昇することによって、比較部から、半導体素子に流れる電流が過大であることを示す信号が出力される期間が長くなり、測定信号の振幅値が小さい時点で、半導体素子に流れる電流が過大であると判断し、プロテクト処理を実行することができる。 Therefore, when the temperature of the semiconductor element rises, the positive threshold voltage increases, so that the negative signal becomes less than the positive threshold voltage when the amplitude value of the measurement signal is large. In other words, even when the measurement signal is the same, the period during which the signal indicating that the current flowing through the semiconductor element is excessive is output from the comparison unit due to the increase in the temperature of the semiconductor element. When the amplitude value of the negative signal is large, it is determined that the current flowing through the semiconductor element is excessive, and the protection process can be executed. Similarly, when the negative threshold voltage increases, the positive signal becomes equal to or higher than the negative threshold voltage when the amplitude value of the measurement signal is small. In other words, even when the measurement signal is the same, the period during which the signal indicating that the current flowing through the semiconductor element is excessive is output from the comparison unit due to the increase in the temperature of the semiconductor element. When the amplitude value is small, it is determined that the current flowing through the semiconductor element is excessive, and the protection process can be executed.
好ましい実施形態においては、前記正側閾値電圧生成部が、前記温度検出部によって検出された温度によって生成する定電流が変化する正側定電流回路と、前記正側定電流回路によって生成された電流に基づいて流れる電流を電圧に変換し、前記正側閾値電圧を決定する正側電流電圧変換回路とを含み、前記負側閾値電圧生成部が、前記温度検出部によって検出された温度によって生成する定電流が変化する負側定電流回路と、前記負側定電流回路によって生成された電流に基づいて流れる電流を電圧に変換し、前記負側閾値電圧を決定する負側電流電圧変換回路とを含む。 In a preferred embodiment, the positive-side threshold voltage generation unit includes a positive-side constant current circuit in which a constant current generated by the temperature detected by the temperature detection unit changes, and a current generated by the positive-side constant current circuit. And a positive-side current-voltage conversion circuit that converts the current flowing to the voltage and determines the positive-side threshold voltage, and the negative-side threshold voltage generation unit generates the temperature based on the temperature detected by the temperature detection unit A negative-side constant current circuit in which a constant current changes, and a negative-side current-voltage conversion circuit that converts a current that flows based on a current generated by the negative-side constant current circuit into a voltage and determines the negative-side threshold voltage. Including.
この場合、温度検出部によって検出された温度に基づいて、正側定電流回路および負側定電流回路が生成する電流が増減することによって、正側閾値電圧および負側閾値電圧を半導体素子の温度に応じて増減させることができる。 In this case, the positive threshold voltage and the negative threshold voltage are increased or decreased based on the temperature detected by the temperature detection unit, so that the positive threshold voltage and the negative threshold voltage are set to the temperature of the semiconductor element. It can be increased or decreased depending on
温度の影響を考慮し、増幅回路の半導体素子に流れる電流が過大であることを検出することができる電流検出回路を提供することができる。 In consideration of the influence of temperature, it is possible to provide a current detection circuit capable of detecting that the current flowing through the semiconductor element of the amplifier circuit is excessive.
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。図１は、本発明の好ましい実施形態による電流検出回路１を示す概略回路図である。電流検出回路１は、例えば図２に示すようなオーディオアンプ（増幅回路）の出力段に設けられたトランジスタ（半導体素子）に流れる電流が過大であるか否かを判断し、過大であることを示す信号を出力する回路である。電流検出回路１からの出力信号は例えば図示しないマイコンに供給され、電流が過大である場合にマイコンは、オーディオアンプの動作を停止する等のプロテクト処理を実行する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments. FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a
電流検出回路１は、電流測定部２と、温度検出部３と、正負分離部４と、正側閾値電圧生成部５と、負側閾値電圧生成部６と、比較部７とを備える。電流検出回路１は、電源電圧ＶＡ（例えば５Ｖ）および電源電圧ＶＢ（例えば０Ｖ）が供給されて、動作する。
The
電流測定部２は、オーディオアンプのトランジスタに流れる電流を測定し、測定した電流に応じた測定信号を出力する。電流測定部２は、電流測定素子２１とアンプ２２とを含む。電流測定素子２１は、オーディオアンプのトランジスタに流れる電流を測定し、測定した電流に応じた測定信号を出力する。電流測定素子２１は、特に限定されないが、フローティング（非接触）で電流を測定することができるホール素子または磁気抵抗素子が採用され得る。ホール素子は、ホール効果を利用した磁気センサであり、磁石の発生する磁界や電流の発生する磁界を電気信号に変換し出力する。なお、電流測定素子２１は、オーディオアンプの出力とスピーカーとの間に直列接続される抵抗素子が使用されてもよい。アンプ２２は、電流測定素子２１から出力される測定信号の振幅値を増幅して出力するものである。
The
電流測定素子２１は、電源電圧ＶＡラインと、電源電圧ＶＢラインとに接続され、出力端子がアンプ２２に接続されている。アンプ２２の出力端子は正負分離部４の入力に接続されている。なお、電源電圧ＶＡ、ＶＢは、オーディオアンプ出力段の電源と異なっていても構わない。また、片電源（中点を作成する形式）でも構わない。
The
温度検出部３は、オーディオアンプ内（詳細にはトランジスタ周辺）における温度を検出し、検出した結果を正側閾値電圧生成部５および負側閾値電圧生成部６に伝達する。温度検出部３は、温度検出素子を含む。温度検出素子は、特に限定されないが例えばサーミスタＴ１が採用され得る。本実施形態においては、温度の上昇に対して抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタが採用されている。これに限定されず、ＰＴＣサーミスタが使用されてもよい。温度検出部３は、その他に抵抗Ｒ１、Ｒ２、インバータ回路３１、および、バッファ回路３２を含む。
The temperature detection unit 3 detects the temperature in the audio amplifier (specifically, around the transistor) and transmits the detected result to the positive threshold
サーミスタＴ１は、一端が抵抗Ｒ１を介して電源電圧ＶＡラインに接続され、他端が抵抗Ｒ２を介して電源電圧ＶＢラインに接続されている。また、サーミスタＴ１の他端は、インバータ回路３１の入力端子と、バッファ回路３２の入力端子とに接続されている。インバータ回路３１の出力端子は、負側閾値電圧生成部６のトランジスタＱ２のエミッタに接続されている。インバータ回路３２の出力端子は、正側閾値電圧生成部５のトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。
The thermistor T1 has one end connected to the power supply voltage VA line via the resistor R1 and the other end connected to the power supply voltage VB line via the resistor R2. The other end of the thermistor T <b> 1 is connected to the input terminal of the
オーディオアンプのトランジスタの温度が上昇すると、サーミスタＴ１の抵抗値が減少するので、サーミスタＴ１の他端の電圧が増加する。その結果、正側閾値電圧生成部５のトランジスタＱ１のエミッタの電圧は増加する。また、負側閾値電圧生成部６のトランジスタＱ２のエミッタの電圧は低下する。これにより、温度検出部３による温度の検出結果が、正側閾値電圧生成部５および負側閾値電圧生成部６に伝達される。
When the temperature of the transistor of the audio amplifier rises, the resistance value of the thermistor T1 decreases, so the voltage at the other end of the thermistor T1 increases. As a result, the voltage of the emitter of the transistor Q1 of the positive threshold
正負分離部４は、電流測定部２から出力される測定信号を正側信号および負側信号に分離し、正側信号を比較部７の正側入力端子に供給し、負側信号を比較部７の負側入力端子に供給する。図３に示すように、正側信号は、測定信号に応じて値が変化する期間と、測定信号に応じて値が変化せず常に正側閾値電圧である期間とを含む。負側信号は、測定信号に応じて値が変化する期間と、測定信号に応じて値が変化せず常に負側閾値電圧である期間とを含む。なお、負側閾値電圧は、正側閾値電圧よりも大きな値である。
The positive / negative separation unit 4 separates the measurement signal output from the
正負分離部４は、ダイオードＤ１、Ｄ２を含む。ダイオードＤ１は、アノードが電流測定部２の出力に接続され、カソードが比較部７の正側入力端子に接続されている。ダイオードＤ２は、カソードが電流測定部２の出力に接続され、アノードが比較部７の負側入力端子に接続されている。
The positive / negative separation unit 4 includes diodes D1 and D2. The diode D <b> 1 has an anode connected to the output of the
正側信号に関して、ダイオードＤ１のアノード電圧（つまり測定信号）が、カソード電圧とダイオードの導通開始電圧（例えば０．６Ｖ）との加算電圧未満である場合、ダイオードＤ１はオフ状態になっており、正側電圧は、正側閾値電圧生成部５によって生成される正側閾値電圧に固定される。一方、ダイオードＤ１のアノード電圧（つまり測定信号）が、カソード電圧とダイオードの導通開始電圧（例えば０．６Ｖ）との加算電圧以上である場合、ダイオードＤ１はオン状態であり、ダイオードＤ１のアノードからカソード、トランジスタＱ１のコレクタへと電流が流れる。その結果、正側電流電圧変換回路５２に流れる電流が低下し、正側電流電圧変換回路５２が生成する電圧が低下するので、正側信号が測定信号の増加に伴って増加する。
Regarding the positive side signal, when the anode voltage of the diode D1 (that is, the measurement signal) is less than the addition voltage of the cathode voltage and the conduction start voltage of the diode (for example, 0.6V), the diode D1 is in the off state, The positive side voltage is fixed to the positive side threshold voltage generated by the positive side threshold
負側信号に関して、ダイオードＤ２のカソード電圧（つまり測定信号）が、アノード電圧−ダイオードの導通開始電圧（例えば０．６Ｖ）よりも大である場合、ダイオードＤ２はオフ状態になっており、負側電圧は、負側閾値電圧生成部６によって生成される負側閾値電圧に固定される。一方、ダイオードＤ２のカソード電圧（つまり、測定信号）が、アノード電圧−ダイオードの導通開始電圧（例えば０．６Ｖ）以下である場合、ダイオードＤ２はオン状態であり、トランジスタＱ２のコレクタから、ダイオードＤ２のアノード、カソードへと電流が流れる。その結果、負側電流電圧変換回路６２に流れる電流が低下し、負側電流電圧変換回路５２が生成する電圧が低下するので、負側信号が測定信号の減少に伴って減少する。
Regarding the negative side signal, when the cathode voltage of the diode D2 (that is, the measurement signal) is larger than the anode voltage−the conduction start voltage of the diode (for example, 0.6V), the diode D2 is in the off state, and the negative side The voltage is fixed to the negative threshold voltage generated by the negative
正側閾値電圧生成部５は、温度検出部３による検出結果に応じて、正側閾値電圧を決定する。すなわち、図４に示すように、正側閾値電圧生成部５は、温度検出部３によって検出された温度が上昇するほど、正側閾値電圧が増加するように正側閾値電圧を決定する。正側閾値電圧生成部５は、正側定電流回路５１と、正側電流電圧変換回路５２とを含む。
The positive
正側定電流回路５１は、定電流を生成し、温度検出部３によって検出された温度に応じて、生成する定電流を変化させる。正側定電流回路５１は、例えば、トランジスタＱ１と、抵抗Ｒ３と電圧源５３とを含む。トランジスタＱ１は、ベースが電圧源５３の正側に接続され、エミッタが抵抗Ｒ３を介してバッファ回路３２の出力端子に接続され、コレクタが比較部７の正側入力端子と正側電流電圧変換回路５２に接続されている。電圧源５３の負側は、電源電圧ＶＢラインに接続されている。正側電流電圧変換回路５２は、正側電流電圧変換回路５２に流れる電流を電圧に変換することで、正側閾値電圧を決定する。正側電流電圧変換回路５２は、例えば抵抗であり、一端が比較部７の正側入力端子とトランジスタＱ１のコレクタとに接続され、他端が電源電圧ＶＡラインに接続されている。
The positive-side constant
上記の通り、オーディオアンプのトランジスタの温度が上昇すると、正側閾値電圧生成部５のトランジスタＱ１のエミッタの電圧は増加する。従って、トランジスタＱ１のコレクタ電流が低下し、正側電流電圧変換回路５２に流れる電流が減少し、正側電流電圧変換回路５２の電圧が減少するので、正側閾値電圧は増加する。
As described above, when the temperature of the transistor of the audio amplifier rises, the voltage of the emitter of the transistor Q1 of the positive threshold
負側閾値電圧生成部６は、温度検出部３による検出結果に応じて、負側閾値電圧を決定する。すなわち、図４に示すように、負側閾値電圧生成部６は、温度検出部３によって検出された温度が上昇するほど、負側閾値電圧が低下するように負閾値電圧を決定する。負側閾値電圧生成部６は、負側定電流回路６１と、負側電流電圧変換回路６２とを含む。
The negative
負側定電流回路６１は、定電流を生成し、温度検出部３によって検出された温度に応じて、生成する定電流を変化させる。負側定電流回路６１は、例えば、トランジスタＱ２と、抵抗Ｒ４と、電圧源６３とを含む。トランジスタＱ２は、ベースが電圧源６３の負側に接続され、エミッタが抵抗Ｒ４を介してインバータ回路３１の出力端子に接続され、コレクタが比較部７の負側入力端子と負側電流電圧変換回路６２に接続されている。電圧源６３の正側は、電源電圧ＶＡラインに接続されている。負側電流電圧変換回路６２は、負側電流電圧変換回路６２に流れる電流を電圧に変換することで、負側閾値電圧を決定する。負側電流電圧変換回路６２は、例えば抵抗であり、一端が比較部７の負側入力端子とトランジスタＱ２のコレクタとに接続され、他端が電源電圧ＶＢラインに接続されている。
The negative-side constant
上記の通り、オーディオアンプのトランジスタの温度が上昇すると、負側閾値電圧生成部６のトランジスタＱ２のエミッタの電圧は低下する。従って、トランジスタＱ２のコレクタ電流が減少し、負側電流電圧変換回路６２に流れる電流が減少し、負側電流電圧変換回路６２の電圧が低下するので、負側閾値電圧は低下する。
As described above, when the temperature of the transistor of the audio amplifier rises, the voltage of the emitter of the transistor Q2 of the negative threshold
比較部７は、正側信号が入力される正側入力端子と、負側信号が入力される負側入力端子とを含む。図３に示すように、比較部７は、正側信号と負側信号とを比較し、正側信号が負側信号以上である場合に、オーディオアンプのトランジスタに流れる電流が過大であることを示す信号（例えば、ハイレベルの信号）を出力する。詳細には、比較部７は、正側信号と負側閾値電圧とを比較し、正側信号が負側閾値電圧以上である場合にトランジスタに流れる電流が過大であることを示す信号を出力する。また、比較部７は、負側信号と正側閾値電圧とを比較し、負側信号が正側閾値電圧以下である場合にトランジスタに流れる電流が過大であることを示す信号を出力する。
The
上記の通り、オーディオアンプのトランジスタの温度が上昇すると、正側閾値電圧が増加し、かつ、負側閾値電圧が低下する。従って、図３と図４（図４はトランジスタの温度が上昇した場合の信号波形を示す）とを対比すると分かるように、正側信号が負側閾値電圧以上となる期間が長くなり、負側信号が正側閾値電圧未満となる期間が長くなる。従って、オーディオアンプのトランジスタの温度が上昇すると、トランジスタの電流の定格値が低下するが、電流の絶対値が比較的低い段階で、トランジスタを流れる電流が過大であることを示す信号を出力することができる。 As described above, when the temperature of the transistor of the audio amplifier rises, the positive threshold voltage increases and the negative threshold voltage decreases. Therefore, as can be seen from a comparison between FIG. 3 and FIG. 4 (FIG. 4 shows a signal waveform when the temperature of the transistor rises), the period during which the positive side signal is equal to or higher than the negative side threshold voltage becomes longer, and the negative side The period during which the signal is less than the positive threshold voltage is lengthened. Therefore, when the temperature of the transistor of the audio amplifier rises, the rated current value of the transistor decreases, but when the absolute value of the current is relatively low, a signal indicating that the current flowing through the transistor is excessive is output. Can do.
以上の構成を有する電流検出回路１について、その動作を説明する。まず、図１および図３を参照して基本的な動作について説明する。
The operation of the
電流測定部２は、オーディオアンプのトランジスタに流れる電流の値を測定し、測定した電流値に応じた測定信号を出力する。つまり、測定信号は、トランジスタに流れる電流が増加すると増加し、減少すると減少する交流信号である。
The
［負側信号が負側閾値電圧に固定されている場合（時刻ｔ５まで）］
図３に示すように、時刻ｔ１までは、測定信号の振幅値が大きくも小さくもないので、ダイオードＤ１、Ｄ２は共にオフ状態であり、正側信号は正側閾値電圧に固定され、負側信号は負側閾値電圧に固定されている。正側閾値電圧は、正側定電流回路５１によって生成された電流が正側電流電圧変換回路５２によって電圧に変換され、当該電圧に基づいて決定される。同様に、負側閾値電圧は、負側定電流回路６１によって生成された電流が負側電流電圧変換回路６２によって電圧に変換され、当該電圧に基づいて決定される。従って、正側信号は負側信号未満になっているので、比較部７は、トランジスタに流れる電流が過大ではないことを示すローレベルの信号を出力する。
[When negative signal is fixed to negative threshold voltage (until time t5)]
As shown in FIG. 3, since the amplitude value of the measurement signal is neither large nor small until time t1, both the diodes D1 and D2 are in the off state, the positive signal is fixed to the positive threshold voltage, and the negative signal is The signal is fixed at the negative threshold voltage. The positive threshold voltage is determined based on the voltage generated by the positive constant
次に、時刻ｔ１〜ｔ２においては、測定信号の振幅値の増加に伴い、ダイオードＤ１がオン状態になり、その結果、正側信号は、正側閾値電圧から測定信号の増加に伴い増加する。つまり、ダイオードＤ１のアノードからカソード、トランジスタＱ１に向けて電流が流れるので、正側電流電圧変換回路５２に流れる電流が低下し、正側電流電圧変換回路５２の電圧が低下することにより、正側信号の振幅値が増加する。しかしながら、この期間は、未だ正側信号は負側閾値電圧未満であるので、比較部７は、トランジスタに流れる電流が過大ではないことを示すローレベルの信号を出力する。一方、時刻ｔ２〜ｔ３になると、測定信号の振幅値のさらなる増加に伴い、正側信号の振幅値がさらに増加して、正側信号が負側閾値電圧以上になる。従って、この期間には、比較部７は、トランジスタに流れる電流が過大であることを示すハイレベルの信号を出力する。
Next, at time t1 to t2, the diode D1 is turned on as the amplitude value of the measurement signal increases, and as a result, the positive signal increases as the measurement signal increases from the positive threshold voltage. That is, since the current flows from the anode of the diode D1 to the cathode and the transistor Q1, the current flowing through the positive-side current-voltage conversion circuit 52 is decreased, and the voltage of the positive-side current-voltage conversion circuit 52 is decreased. The amplitude value of the signal increases. However, during this period, since the positive signal is still less than the negative threshold voltage, the
次に、時刻ｔ３〜ｔ４には、時刻ｔ１〜ｔ２と同じく、正側信号が正側閾値電圧から増加した状態になっているが、正側信号は負側閾値電圧未満であるので、比較部７は、トランジスタに流れる電流が過大ではないことを示すローレベルの信号を出力する。時刻ｔ４〜ｔ５には、時刻ｔ１までと同様に、ダイオードＤ１はオフ状態になり、正側信号は正側閾値電圧に固定される。従って、正側信号は負側信号未満になっているので、比較部７は、トランジスタに流れる電流が過大ではないことを示すローレベルの信号を出力する。
Next, at time t3 to t4, the positive signal is in a state of increasing from the positive threshold voltage, similarly to time t1 to t2, but since the positive signal is less than the negative threshold voltage, the
［正側信号が正側閾値電圧に固定されている場合（時刻ｔ５以降）］
上記の通り、時刻ｔ４〜ｔ５までは、ダイオードＤ１、Ｄ２は共にオフ状態であり、正側信号は正側閾値電圧に固定され、負側信号は負側閾値電圧に固定されている。従って、負側信号は正側信号より大になっているので、比較部７は、トランジスタに流れる電流が過大ではないことを示すローレベルの信号を出力する。
[When positive signal is fixed to positive threshold voltage (after time t5)]
As described above, from time t4 to t5, the diodes D1 and D2 are both in the off state, the positive signal is fixed to the positive threshold voltage, and the negative signal is fixed to the negative threshold voltage. Therefore, since the negative side signal is larger than the positive side signal, the
次に、時刻ｔ５〜ｔ６においては、測定信号の振幅値の低下に伴い、ダイオードＤ２がオン状態になり、その結果、負側信号は、負側閾値電圧から測定信号の低下に伴い低下する。つまり、トランジスタＱ２から、ダイオードＤ２のアノード、カソードに向けて電流が流れるので、負側電流電圧変換回路６２に流れる電流が低下し、負側電流電圧変換回路６２の電圧が低下することにより、負側信号の振幅値が低下する。しかしながら、この期間は、未だ負側信号は正側閾値電圧より大であるので、比較部７は、トランジスタに流れる電流が過大ではないことを示すローレベルの信号を出力する。一方、時刻ｔ６〜ｔ７になると、測定信号の振幅値のさらなる低下に伴い、負側信号の振幅値がさらに低下して、負側信号が正側閾値電圧以下になる。すなわち、正側信号の振幅値が負側信号の振幅値以上になる。従って、この期間には、比較部７は、トランジスタに流れる電流が過大であることを示すハイレベルの信号を出力する。
Next, at time t5 to t6, the diode D2 is turned on as the amplitude value of the measurement signal decreases, and as a result, the negative signal decreases from the negative threshold voltage as the measurement signal decreases. That is, since current flows from the transistor Q2 toward the anode and cathode of the diode D2, the current flowing in the negative current-
次に、時刻ｔ７〜ｔ８には、時刻ｔ５〜ｔ６と同じく、負側信号が負側閾値電圧から低下した状態になっているが、負側信号は正側閾値電圧より大であるので、比較部７は、トランジスタに流れる電流が過大ではないことを示すローレベルの信号を出力する。時刻ｔ８以降には、時刻ｔ４〜ｔ５と同様に、ダイオードＤ１、Ｄ２は共にオフ状態になり、負側信号は負側閾値電圧に固定される。従って、負側信号は正側信号よりも大になっているので、比較部７は、トランジスタに流れる電流が過大ではないことを示すローレベルの信号を出力する。
Next, at times t7 to t8, as in the times t5 to t6, the negative side signal is in a state of being lowered from the negative side threshold voltage, but the negative side signal is larger than the positive side threshold voltage. The
［温度上昇した場合の動作］
続いて、図４を参照して、温度検出部３で検出された温度が図３の場合よりも上昇している場合を説明する。オーディオアンプのトランジスタの温度が上昇すると、サーミスタＴ１の抵抗値が低下し、サーミスタＴ１の他端の電圧が増加する。
[Operation when temperature rises]
Next, a case where the temperature detected by the temperature detection unit 3 is higher than that in FIG. 3 will be described with reference to FIG. When the temperature of the transistor of the audio amplifier rises, the resistance value of the thermistor T1 decreases and the voltage at the other end of the thermistor T1 increases.
正側閾値電圧生成部５に関して、トランジスタＱ１のエミッタにはサーミスタＴ１の他端の電圧が供給されているので、トランジスタＱ１のエミッタの電圧が増加する。トランジスタＱ１のベースには電圧源５３からの定電圧が供給されているので、トランジスタＱ１のコレクタ電流が低下する。その結果、正側電流電圧変換回路５２を流れる電流が低下し、正側電流電圧変換回路５２に発生する電圧が低下する。従って、正側閾値電圧は図３の場合と比較して増加する。
With respect to the positive
正側閾値電圧が増加することにより、図３と比較して、測定信号の振幅値が大きい時点で、負側信号が正側閾値電圧以下になる（時刻ｔ６〜ｔ７参照）。つまり、測定信号が同じであっても、トランジスタの温度が上昇することによって、比較部７から出力される信号のハイレベルの期間が長くなり、測定信号の負側信号の振幅値が大きい時点で、トランジスタに流れる電流が過大であると判断し、プロテクト処理を実行することができる。
When the positive side threshold voltage increases, the negative side signal becomes equal to or lower than the positive side threshold voltage when the amplitude value of the measurement signal is larger than that in FIG. 3 (see times t6 to t7). In other words, even when the measurement signal is the same, the high level period of the signal output from the
負側閾値電圧生成部６に関して、トランジスタＱ２のエミッタにはサーミスタＴ１の他端の電圧を反転した電圧が供給されているので、トランジスタＱ２のエミッタの電圧が低下する。一方、トランジスタＱ２のベースには電圧源６３からの定電圧が供給されているので、トランジスタＱ２のコレクタ電流が低下する。その結果、負側電流電圧変換回路６２を流れる電流が低下し、負側電流電圧変換回路６２に発生する電圧が低下する。従って、負側閾値電圧は図３の場合と比較して低下する。
With respect to the negative side threshold
負側閾値電圧が低下することにより、図３と比較して、測定信号の振幅値が小さい時点で、正側信号が負側閾値電圧以上になる（時刻ｔ２〜ｔ３参照）。つまり、測定信号が同じであっても、トランジスタの温度が上昇することによって、比較部７から出力される信号のハイレベルの期間が長くなり、測定信号の振幅値が小さい時点で、トランジスタに流れる電流が過大であると判断し、プロテクト処理を実行することができる。
As the negative threshold voltage decreases, the positive signal becomes equal to or higher than the negative threshold voltage when the amplitude value of the measurement signal is small compared to FIG. 3 (see times t2 to t3). That is, even when the measurement signal is the same, the high-level period of the signal output from the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。トランジスタＱ１、Ｑ２の極性や各信号のレベル（ハイレベル、ローレベル）は上記に限定されず、適宜変更することができる。例えば、図１において、サーミスの極性を逆にする場合、正側閾値電圧生成部と負側閾値電圧生成部とを入れ替えた構成とすれば良い。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment. The polarity of the transistors Q1 and Q2 and the level of each signal (high level and low level) are not limited to the above, and can be changed as appropriate. For example, in FIG. 1, when the thermist polarity is reversed, the positive side threshold voltage generation unit and the negative side threshold voltage generation unit may be replaced.
本発明は、オーディオアンプの温度保護に好適に採用され得る。 The present invention can be suitably employed for temperature protection of an audio amplifier.
１ 電流検出回路
２ 電流測定部
３ 温度検出部
４ 正負分離部
５ 正側閾値電圧生成部
６ 負側閾値電圧生成部
７ 比較部
２１ 電流測定素子（ホール素子）
２２ アンプ
３１ インバータ回路
３２ バッファ回路
５１ 正側定電流回路
５２ 正側電流電圧変換回路
６１ 負側定電流回路
６２ 負側電流電圧変換回路
DESCRIPTION OF
22
Claims (5)
前記半導体素子に流れる電流を測定し、測定した電流に応じた測定信号を出力する電流測定部と、
前記電流測定部から出力される前記測定信号を正側信号および負側信号に分離し、前記正側信号が、前記測定信号に応じて値が変化する期間と、前記測定信号に応じて値が変化せず常に正側閾値電圧である期間とを含み、前記負側信号が、前記測定信号に応じて値が変化する期間と、前記測定信号に応じて値が変化せず常に負側閾値電圧である期間とを含む、正負分離部と、
前記増幅回路における温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部による検出結果に応じて、前記正側閾値電圧を決定する正側閾値電圧生成部と、
前記温度検出部による検出結果に応じて、前記負側閾値電圧を決定する負側閾値電圧生成部と、
前記正側信号と前記負側閾値電圧とを比較し、前記正側信号が前記負側閾値電圧以上である場合に前記半導体素子に流れる電流が過大であることを示す信号を出力し、かつ、前記負側信号と前記正側閾値電圧とを比較し、前記負側信号が前記正側閾値電圧以下である場合に前記半導体素子に流れる電流が過大であることを示す信号を出力する比較部とを備える、電流検出回路。 A current detection circuit for detecting a current flowing in a semiconductor element provided in an amplifier circuit,
A current measuring unit that measures a current flowing through the semiconductor element and outputs a measurement signal corresponding to the measured current;
The measurement signal output from the current measurement unit is separated into a positive side signal and a negative side signal, and the positive side signal has a period in which a value changes according to the measurement signal, and a value according to the measurement signal. A period in which the negative side signal has a value that changes in accordance with the measurement signal, and a value in which the value does not change in accordance with the measurement signal. A positive / negative separator including a period of
A temperature detector for detecting the temperature in the amplifier circuit;
A positive threshold voltage generator that determines the positive threshold voltage according to a detection result by the temperature detector;
A negative threshold voltage generator that determines the negative threshold voltage according to a detection result of the temperature detector;
Comparing the positive-side signal with the negative-side threshold voltage, and outputting a signal indicating that the current flowing through the semiconductor element is excessive when the positive-side signal is equal to or higher than the negative-side threshold voltage; and A comparator that compares the negative signal with the positive threshold voltage, and outputs a signal indicating that the current flowing through the semiconductor element is excessive when the negative signal is equal to or lower than the positive threshold voltage; A current detection circuit.
前記第１ダイオードのアノードが前記電流測定部の出力に接続され、前記第１ダイオードのカソードが前記比較部の正側入力端子に接続され、
前記第２ダイオードのカソードが前記電流測定部の出力に接続され、前記第２ダイオードのアノードが前記比較部の負側入力端子に接続されている、請求項１に記載の電流検出回路。 The positive / negative separator includes a first diode and a second diode;
The anode of the first diode is connected to the output of the current measurement unit, the cathode of the first diode is connected to the positive side input terminal of the comparison unit;
2. The current detection circuit according to claim 1, wherein a cathode of the second diode is connected to an output of the current measurement unit, and an anode of the second diode is connected to a negative side input terminal of the comparison unit.
前記負側閾値電圧生成部が、前記温度検出部によって検出された温度が上昇するほど前記負側閾値電圧が低下するように前記負側閾値電圧を決定する、請求項１または２に記載の電流検出回路。 The positive threshold voltage generator determines the positive threshold voltage so that the positive threshold voltage increases as the temperature detected by the temperature detector increases;
3. The current according to claim 1, wherein the negative threshold voltage generation unit determines the negative threshold voltage such that the negative threshold voltage decreases as the temperature detected by the temperature detection unit increases. Detection circuit.
前記負側閾値電圧生成部が、前記温度検出部によって検出された温度によって生成する定電流が変化する負側定電流回路と、前記負側定電流回路によって生成された電流に基づいて流れる電流を電圧に変換し、前記負側閾値電圧を決定する負側電流電圧変換回路とを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の電流検出回路。 The positive threshold voltage generator generates a current flowing based on a positive constant current circuit in which a constant current generated by a temperature detected by the temperature detector changes, and a current generated by the positive constant current circuit. A positive-side current-voltage conversion circuit that converts to a voltage and determines the positive-side threshold voltage
The negative threshold voltage generator generates a negative constant current circuit in which a constant current generated by the temperature detected by the temperature detector changes, and a current that flows based on the current generated by the negative constant current circuit. The current detection circuit according to claim 1, further comprising a negative-side current-voltage conversion circuit that converts the voltage into a voltage and determines the negative-side threshold voltage.
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| JP2011193209A JP2013055557A (en) | 2011-09-05 | 2011-09-05 | Current detection circuit |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2015209103A (en) * | 2014-04-25 | 2015-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicle and vehicular control method |
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- 2011-09-05 JP JP2011193209A patent/JP2013055557A/en not_active Withdrawn
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