JP3498251B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JP3498251B2 JP09288495A JP9288495A JP3498251B2 JP 3498251 B2 JP3498251 B2 JP 3498251B2 JP 09288495 A JP09288495 A JP 09288495A JP 9288495 A JP9288495 A JP 9288495A JP 3498251 B2 JP3498251 B2 JP 3498251B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置、
さらには温度検出機能を内蔵する半導体集積回路装置に
適用して有効な技術に関するものであって、たとえば3
端子レギュレータなどの電源IC(半導体集積回路装
置)に利用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】たとえば、3端子レギュレータなどの電
源ICでは、そのICを過電流や過負荷などによる熱破
壊から保護するために、そのICの温度が一定の許容温
度を超えたか否かを2値判定する温度検出回路を内蔵
し、この温度検出回路の出力に基づいて出力電流の強制
遮断などの出力制御を行うようにしている。
【0003】この場合、その温度検出回路としては、半
導体素子の温度特性、たとえばバイポーラ・トランジス
タのベース・エミッタ間電圧の温度特性を利用したもの
が多く使用されている。すなわち、バイポーラ・トラン
ジスタのベース・エミッタ間に一定電圧を印加し、この
印加電圧でベース電流が流れるか否かにより、被検出体
である半導体の温度が一定温度を超えたか否かの2値判
定を行う。そして、この2値検出出力に基づいて出力制
御を行うというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
【0005】すなわち、従来の半導体集積回路装置で
は、バイポーラ・トランジスタのベース・エミッタ間電
圧が半導体集積回路装置の製造過程などで生じるバラツ
キ、いわゆるプロセス・バラツキの影響を受けやすいた
め、精度の高い温度検出を再現性良く行わせることがで
きない、という問題があった。
【0006】本発明の目的は、比較的簡単な回路構成で
もって、半導体集積回路装置内の温度が一定温度を超え
たか否かの2値判定を行う温度検出回路の精度および再
現性を高める、という技術を提供することにある。
【0007】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0009】すなわち、互いに異なる温度特性を有する
第1,第2の2つの定電流源を形成し、第1の定電流源
が発生する第1の電流と第2の定電流源が発生する第2
の電流の差分電流の方向により半導体温度が一定温度を
超えたか否かの2値判定を行わせる、というものであ
る。
【0010】
【作用】上述した手段によれば、第1,第2の定電流源
がそれぞれに発生する電流の絶対値にプロセス・バラツ
キが生じても、そのプロセス・バラツキによる電流の絶
対値変化は第1,第2の定電流源にそれぞれ同じように
現れて、両電流の差分電流の方向は、上記バラツキにか
かわらず、同一温度点にて変化するようになる。
【0011】これにより、比較的簡単な回路構成でもっ
て、半導体集積回路装置内の温度が一定温度を超えたか
否かの2値判定を行う温度検出回路の精度および再現性
を高める、という目的が達成される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照し
ながら説明する。
【0013】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。
【0014】図1は本発明の技術が適用された半導体集
積回路装置の要部における一実施例を示す。
【0015】同図に示す半導体集積回路装置は電圧安定
化回路を内蔵するレギュレータICであって、正の温度
特性を有する第1の定電流源1、負の温度特性を有する
第2の定電流源2、バイポーラ・トランジスタQ1のベ
ース・エミッタ間電圧Vbeを利用してしきい値検出を
行う電圧検出回路3、この電圧検出回路3の2値出力に
基づいて電源出力回路5の動作を制御する制御回路4な
どが集積形成されている。
【0016】第1,第2の定電流源1,2は互いに直列
に接続され、この直列回路に与えられる一定の基準電圧
Vrefによってそれぞれに一定電流I1,I2を発生
する。電圧検出回路3は、その第1,第2の定電流源
1,2の中間接続点でのノード電位V1が所定のしきい
値(Vbe)を越えたか否かを2値検出し、この検出結
果をトランジスタQ1のオン/オフで出力する。
【0017】この場合、第2の定電流源2が発生する電
流I2が、第1の定電流源1が発生する電流I1よりも
多ければ、トランジスタQ1はそのベース電圧が立ち上
がらず、したがってこのときの電圧検出回路3はオフ状
態を出力する。反対に、第1の定電流源1が発生する電
流I1が、第2の定電流源2が発生する電流I2よりも
多くなると、その差分(I1−I2)により、トランジ
スタQ1のベース電圧が立ち上がり、これにより電圧検
出回路3はオン状態を出力するようになる。
【0018】ここで、図2に示すように、第1の定電流
源1は正の温度特性を有する一方、第2の定電流源2は
負の温度特性を有している。これにより、第1の電流I
1は半導体基板の温度上昇とともに増大し、第2の電流
I2はその半導体基板の温度上昇とともに減少する。し
たがって、第1の電流I1と第2の電流I2の大小関係
が反転(交叉)する温度Tsにて、上記電圧検出回路3
の出力状態がオンからオフまたはオフからオンに変化す
る。
【0019】このとき、第1の電流I1と第2の電流I
2にはそれぞれ、図2中に破線のグラフで示すように、
プロセス・バラツキの影響が現れる。しかし、このプロ
セス・バラツキによる影響は、電流I1,I2の絶対値
の大きさには現れるが、温度特性そのものには現れにく
い。すなわち、温度Tに対する電流Iの変化の傾きには
ほとんど現れない。これは、定電流源1,2を形成する
半導体素子の温度特性が、プロセス・バラツキではな
く、その半導体素子に固有の物理常数の方に大きく依存
することによる。
【0020】したがって、第1,第2の電流I1,I2
の絶対値が変化しても、温度特性による相対的な大小関
係の変化状態はほとんど変わらず、これにより、被検出
体である半導体の温度が一定温度Tsを越えたか否か
を、プロセス・バラツキに影響されることなく、常に正
確に2値検出することができる。しかも、その検出は、
互いに温度特性の異なる2つの定電流源1,2がそれぞ
れに発生する電流I1,I2の差分(I1−I2)の方
向を検出することで簡単に行え、特別な温度補償は必要
としない。
【0021】これにより、比較的簡単な回路構成でもっ
て、半導体集積回路装置内の温度が一定温度を超えたか
否かの2値判定を行う温度検出回路の精度および再現性
を高めることができる。
【0022】図3は、図1に示した半導体集積回路装置
の要部での詳細な回路実施例を示す。
【0023】同図において、第1の定電流源1は、基準
電圧Vrefを抵抗R3とR4で分圧してトランジスタ
Q7のベースに与え、このQ7のエミッタにトランジス
タQ6および抵抗R2を介して流れる電流を、そのトラ
ンジスタQ6からトランジスタQ5にカレントミラー転
写させることにより、そのQ5から第1の電流I1を発
生させるようにしたもので、その発生電流I1の値は抵
抗R2,R3,R4の値によって設定することができ
る。
【0024】第2の定電流源2は、抵抗R1およびダイ
オード接続されたトランジスタQ2を介してトランジス
タQ3に流れる電流を、そのトランジスタQ3からトラ
ンジスタQ4にカレントミラー転写させることにより、
そのQ4から第2の電流I2を発生させるようにしたも
ので、その発生電流I2の値は抵抗R1の値によって設
定することができる。
【0025】ここで、抵抗R1〜R4の各抵抗値をそれ
ぞれ適当に選べば、2つの発生電流I1,I2の大小関
係を所定の検出温度点Tsで交叉させるようにすること
ができる。
【0026】この場合、図3に示した回路では、この後
に数式を参照しながら説明するが、第1の定電流源1の
発生電流I1の温度特性をゼロにし、第2の定電流源2
の発生電流I2の温度特性を負にする設定を行うことが
できる。
【0027】まず、第1の電流源1の電流値I1を温度
特性ゼロにする条件は、以下の式(1)〜(3)により
求めることができる。
【0028】
【数1】
【0029】電流値I1は式(1)によって与えられ
る。
【0030】式(1)により、I1の温度計数ΔI1/
ΔTは、式(2)で与えられる。
【0031】一般的に、ΔVbe/ΔT=−2mV/
℃,Vbe=0.7Vであるから、I1の温度特性がゼ
ロとなるためには、式(2)の{}内が常に零となるよ
うにすればよい。すなわち、式(3)を満足すればよ
い。
【0032】ここで、たとえばR2の温度特性ΔR2/
ΔTを+3500ppm/℃とすると、式(3)によ
り、Vref×R3/(R3+R4)=2.54Vとな
る。これがI1の温度特性をゼロにする条件となる。
【0033】次に、第2の電流源2の電流値I2の温度
特性を負にする条件は、以下の式(4)〜(6)により
求めることができる。
【0034】
【数2】
【0035】電流値I2は式(4)によって与えられ
る。
【0036】したがって、I2の温度計数ΔI2/ΔT
は、式(5)で与えられる。ここでΔVbe/ΔT=−
2mv/℃,Vbe=0.7V,ΔR1/ΔT=+35
00ppm/℃とすると、I2が負温度特性となる条件
は、式(6)のようになる。
【0037】これにより、図4に示すように、電流I
1,I2は、その絶対値はプロセス・バラツキによって
変動するものの、その大小関係が交叉する温度点Tsは
ほぼ一定に保たれ、これによりそのプロセス・バラツキ
の影響を少なくして正確な温度検出を行うことができ
る。
【0038】また、図5に示すように、2つの電流I
1,I2の一方の温度特性をゼロにし、他方の温度特性
を正にすることによっても、上述の場合と同様、プロセ
ス・バラツキの影響を少なくして正確な温度検出を行う
ことができる。
【0039】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0040】たとえば、電圧検出回路3などはMOSト
ランジスタを用いて構成することも可能である。
【0041】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である3端
子レギュレータなどの電源用半導体集積回路装置に適用
した場合について説明したが、それに限定されるもので
はなく、たとえばパワーアンプあるいはモータ駆動装置
などのパワー駆動用半導体集積回路装置にも適用でき
る。
【0042】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【0043】すなわち、比較的簡単な回路構成でもっ
て、半導体集積回路装置内の温度が一定温度を超えたか
否かの2値判定を行う温度検出回路の精度および再現性
を高めることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の技術が適用された半導体集積回路装置
の第1の実施例を示す回路図
【図2】図1に示した回路の要部における動作を示すグ
ラフ
【図3】図1に示した回路の要部における詳細な実施例
を示す図
【図4】図3に示した回路の動作を示す図
【図5】別の実施例による動作を示すグラフ
【符号の説明】
1 第1の定電流源 2 第2の定電流源 3 電圧検出回路 4 制御回路 5 電源出力回路 I1 第1の電流 I2 第2の電流 V1 ノード電位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−74550(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 5/04 - 5/04 G01K 7/00 - 7/40

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体温度が一定温度を超えたか否かの
    2値判定を行う温度検出回路を内蔵する半導体集積回路
    装置であって、互いに異なる温度特性を有し、かつ互い
    に直列に接続された第1,第2の2つの定電流源と、第
    1の定電流源が発生する第1の電流と第2の定電流源が
    発生する第2の電流の差分電流の方向により上記第1と
    第2の定電流源の中間接続点に発生するノード電位が所
    定のしきい値を越えたか否かを2値検出する電圧検出回
    路とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 第1,第2の定電流源は、一方が正の温
    度特性を有し、他方が負の温度特性を有することを特徴
    とする請求項に記載の半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 第1,第2の定電流源は、一方が正また
    は負の温度特性を有し、他方がゼロの温度特性を有する
    ことを特徴とする請求項に記載の半導体集積回路装
    置。
  4. 【請求項4】 互いに異なる温度特性を有し、かつ互い
    に直列に接続された第1,第2の2つの定電流源と、こ
    の第1,第2の定電流源の中間接続点でのノード電位が
    所定のしきい値を越えたか否かを2値検出する電圧検出
    回路と、この電圧検出回路の2値出力に基づいて出力制
    御が行われる電源回路とを備えたことを特徴とする半導
    体集積回路装置。
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