JP3928566B2 - 過熱検出装置および半導体集積回路装置 - Google Patents

過熱検出装置および半導体集積回路装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに近接して配置された複数の通電素子それぞれの過熱状態を検出する過熱検出装置および半導体基板上に当該過熱検出装置を備えた半導体集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
特許文献1には、複数の高耐圧ドライバICを実装したドライバICモジュールであって、各高耐圧ドライバICに、ドライバICチップの温度と基準温度との差により当該ドライバICチップの過熱を検出する過熱検出回路を備えたものが開示されている。そして、周囲温度の影響を受けずに正確に異常を検出できるように、過熱検出回路の基準温度がドライバICモジュールの温度に応じて変更されるようになっている。
【0003】
また、特許文献2には、製造上のばらつきによる検出精度の低下を防止するため、所定の検出精度を維持する過熱検出信号を生成するための基準電圧を生成するバンドギャップ回路であって、その中の温度依存性のある電位差を生成する回路素子を過熱検出用素子に兼用した過熱検出回路が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−244411号公報
【0005】
【特許文献2】
特開平7−336875号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1に記載されたドライバICモジュールのように、実装された高耐圧ドライバICごとに過熱検出回路を設ける構成とした場合、負荷が短絡した高耐圧ドライバICの温度上昇に影響されて、それに隣接する高耐圧ドライバICの過熱検出回路が過熱を誤検出してしまう場合が生じる。これを、従来構成の半導体集積回路装置(IC)を例に説明する。
【0007】
半導体チップの素子配置と検出回路の電気的構成とを示す図6において、チップ上には3つのパワーMOSトランジスタM1、M2、M3が隣接して列状に並んでおり、各トランジスタM1、M2、M3の近傍には、それぞれ1つずつの温度検出用ダイオードD1、D2、D3が配置されている。この構成において、例えばトランジスタM2に繋がる負荷が短絡した場合、トランジスタM2の電流が増大し、素子温度が急激に上昇する。
【0008】
図7は、このときのダイオードD1、D2、D3の順方向電圧V1、V2、V3および過熱検出信号Q1、Q2、Q3を示している。トランジスタM2に最も近く配置されたダイオードD2に最も早く熱が伝搬し、ダイオードD2の電圧V2が基準電圧よりも低下して過熱検出信号Q2がHレベル(過熱状態)になる。その後、MOSトランジスタM1とM2との間に配置されたトランジスタM1用のダイオードD1にも若干の時間遅れを持って熱が伝搬される。
【0009】
この場合、ダイオードD1、D2、D3の順方向電圧V1、V2、V3にばらつきが存在したり、コンパレータC1、C2、C3のオフセット電圧にばらつきが存在すると、隣接するトランジスタM1の過熱検出信号Q1も誤ってHレベル(過熱状態)となってしまう。図7は、オフセット電圧のばらつきにより、コンパレータC1の実質的な基準電圧Vr1がコンパレータC2、C3の実質的な基準電圧Vr2よりも高い場合を示している。
【0010】
これに対しては、図8に示すようにトランジスタM1、M2、M3相互の距離を大きくとり、各トランジスタM1、M2、M3について設けられたダイオードD1、D2、D3と他のトランジスタとの距離が大きくなるようにすれば良い。図9は、この配置を採用した場合のダイオードD1、D2、D3の順方向電圧V1、V2、V3および過熱検出信号Q1、Q2、Q3を示している。この場合には、トランジスタM2の過熱によるダイオードD1への熱の伝搬遅れ時間が大きくなるため、誤った過熱検出信号Q1が出力されることはなくなる。しかしながら、トランジスタM1、M2、M3を含む出力部のレイアウトサイズが大きくなるため、チップ面積が増大し、コストの上昇を招いてしまう。こうした問題は、半導体チップに限らず、ディスクリートの通電素子を互いに近接して複数配置する場合でも同様に生じる。
【0011】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の通電素子を互いに近接して配置した状態でも通電素子それぞれの過熱状態を正確に検出することができる過熱検出装置を提供すること、および当該過熱検出装置を用いた半導体集積回路装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載した手段によれば、互いに近接して配置された各通電素子の周囲には、当該通電素子の相異なる2以上の辺部に隣接してそれぞれ温度検出素子が配置されている。互いに隣接して配置された2つの通電素子の間に配置された温度検出素子は、当該2つの通電素子で共通化されている。この配置によれば、ある通電素子(A)が過熱した場合、その熱は自らの辺部に隣接して配置された全ての温度検出素子に直ちに伝搬される。これに対し、通電素子(A)に隣接する通電素子(B、C、…)が過熱した場合には、その熱は、当該通電素子(A)の辺部と通電素子(B、C、…)の辺部の何れにも隣接して配置された共通化された温度検出素子へは直ちに伝搬されるが、当該通電素子(A)の他の辺部に隣接した温度検出素子への伝搬は距離が長いために遅れる。
【0013】
そこで、過熱検出回路は、比較手段により、各通電素子の辺部に隣接して配置された温度検出素子のうち前記共通化された温度検出素子を含む少なくとも2つの温度検出素子からの温度検出信号がともにしきい値を超えている場合に当該通電素子(A)が過熱していると判定し、何れかの温度検出素子からの温度検出信号のみが過熱を示せば当該通電素子(A)は過熱していない(隣接する通電素子(B、C、…)が過熱している)と判定する。
【0014】
隣接する通電素子(B、C、…)が過熱している場合でも、そのままの状態で十分な時間が経過すれば、当該通電素子(A)の辺部に隣接して配置された2以上の温度検出素子が過熱を示すことはあろうが、通常は過熱状態を検出した時点で当該通電素子(A)への通電が制限されるため、実際には過熱検出に用いる少なくとも2つの温度検出素子が全て過熱状態を示すことはない。従って、本手段を用いることにより、複数の通電素子が互いに近接して配置されていても、通電素子それぞれの過熱状態を正確に検出することができる。
【0015】
また、互いに隣接して配置された2つの通電素子の間に配置された1つの温度検出素子が、これら2つの通電素子の過熱状態の検出に共通に用いられるので、温度検出素子の数を減らすことができる。
【0016】
請求項に記載した手段によれば、上記共用される温度検出素子が互いに隣接して配置された2つの通電素子から等距離の位置に配置されているので、何れの通電素子が発する熱も極力小さい遅延時間の下でバランス良く検出することができる。
【0019】
請求項に記載した手段によれば、比較動作にヒステリシスが付加されるので、ノイズ等による誤った過熱検出を極力低減することができる。また、本過熱検出装置を用いた過熱保護回路(請求項)において、過熱検出時に通電素子の通断電が頻繁に切り替えられることを防止できる。
【0020】
請求項に記載した手段によれば、過熱検出回路により過熱状態が検出されている間、その過熱している通電素子の通電を選択的に制限することができるので、近接配置された複数の通電素子に対し高精度の過熱保護を実現できる。
【0021】
請求項に記載した手段によれば、半導体集積回路装置内に複数の通電素子が近接して配置されていても、各通電素子の過熱状態を正確に検出することができる。この場合、従来構成とは異なり通電素子相互間の距離を小さくできるため、複数の通電素子からなる出力部のレイアウトサイズを小さくでき、以てチップ面積の縮小化が図られる。
【0022】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、本発明に関連する参考例として示す半導体集積回路装置(IC)の第1の実施形態について図1ないし図3を参照しながら説明する。
図2(a)は、本実施形態における半導体チップの素子配置であり、図2(b)は、これと対比するために示す従来構成(図8参照)の素子配置である。本ICは、例えば車両のボディ用ECUElectronic Control Unit)に収容された制御基板上に実装されるもので、ヘッドライト、ドアロック用ソレノイド、パワーウィンドゥ用モータなどの通断電を行うリレーのコイルを駆動するために用いられる。図1は、図2(a)の一部を拡大して示すとともに、出力制御回路の概略的な電気的構成を示している。
【0023】
これら図2(a)および図1に示すように、半導体基板1には同じサイズのパワーMOSトランジスタM1、M2、M3、…、M10およびM11、M12、M13、…、M20がそれぞれ隣接して列状に形成されている。各トランジスタM1、M2、M3、…にはそれぞれワイヤボンド用のパッド(PS1、PD1)、(PS2、PD2)、(PS3、PD3)、…が設けられており、さらにダイオード(D1a、D1b)、(D2a、D2b)、(D3a、D3b)、…と出力制御回路U1、U2、U3、…とが設けられている(ダイオードの符号は図1にのみ示す)。本実施形態ではドライバICを例に説明するが、半導体基板1にその他の制御回路が混載されたICであっても良い。
【0024】
ダイオードD1a、D1b、…は、順方向電圧の温度特性(−2mV/℃)を利用した温度検出素子であり、トランジスタ列の両端部に配置されるものを除き隣接するトランジスタの間に挟まれるように配置されている。また、出力制御回路U1、U2、U3、…は、トランジスタM1、M2、M3、…に隣接して列状に形成されている。
【0025】
図1において、トランジスタM2の過熱検出に用いられるダイオードD2a、D2bは、それぞれトランジスタM2の辺のうちトランジスタM1に対する辺とトランジスタM3に対する辺に近接して配置されている。トランジスタM1、M3についても同様である。トランジスタM2とダイオードD2a、D2bとの距離をL1、ダイオードD1b、D3aとの距離をL2、ダイオードD1a、D3bとの距離をL3とした場合、図1からも明らかなようにL1<L2<L3の関係がある。なお、熱の伝搬遅延時間を小さくするためには、L1が極力小さくなるように配置することが好ましい。
【0026】
出力制御回路U1、U2、U3は、それぞれ過熱状態を検出する過熱検出回路H1、H2、H3と、トランジスタM1、M2、M3を駆動するドライブ回路K1、K2、K3とから構成されている。例えば過熱検出回路H1は、ダイオードD1a、D1bの順方向電圧V1a、V1bと基準電圧Vrとを比較するコンパレータC1a、C1bと、コンパレータC1a、C1bの各出力信号S1a、S1bの論理積信号である過熱検出信号Q1を出力するANDゲートG1とから構成されている。過熱検出回路H2、H3等も同様である。これら出力制御回路U1、U2、U3、…と上記ダイオード(D1a、D1b)、(D2a、D2b)、(D3a、D3b)、…とにより過熱検出回路3(過熱検出装置に相当)が構成されている。
【0027】
また、ドライブ回路K1(過熱保護回路に相当)は、過熱検出回路H1から出力される過熱検出信号Q1がLレベル(非過熱状態)の場合にあってはトランジスタM1に対し駆動指令信号P1に従ったゲート駆動信号を出力し、過熱検出信号Q1がHレベル(過熱状態)の場合にあっては、トランジスタM1をオフするゲート駆動信号を出力するようになっている。出力制御回路U2、U3等も同様に構成されている。なお、出力制御回路U1には、基準電圧発生回路2が形成されている。
【0028】
次に、本実施形態の作用について、トランジスタM1、M2、M3に関する回路部分を例に説明する。
トランジスタM1、M2、M3の各ドレインまたは各ソースとバッテリに繋がる電源線との間には、それぞれリレーコイル(負荷)が接続されている。トランジスタM1、M2、M3および負荷に異常がなく、且つ定格電流容量以内で使用されている限り、トランジスタM1、M2、M3の温度は、当該トランジスタについて許容される動作保証温度を超えることはない。これに対して、負荷が短絡するなどして過大な電流が流れるとトランジスタ温度は急激に上昇し、短時間で動作保証温度を超えてしまう。
【0029】
図3は、トランジスタM2に過大な電流が流れた場合におけるダイオードD1a〜D3bの順方向電圧の変化および各信号波形を示している。ここで、電圧V1a、V1b、V2a、V2b、V3a、V3bは、それぞれD1a、D1b、D2a、D2b、D3a、D3bの順方向電圧であり、信号S1a、S1b、S2a、S2b、S3a、S3bは、それぞれコンパレータC1a、C1b、C2a、C2b、C3a、C3bの出力信号である。
【0030】
基準電圧発生回路2が出力する基準電圧Vrは、上記動作保証温度(またはさらにマージンを考慮した温度)におけるダイオードD1a〜D3bの出力電圧に等しく設定されている。また、温度変化による基準電圧Vrの電圧変動は非常に小さくなっている。図3に示す基準電圧Vr1、Vr2は、コンパレータC1a〜C3bのオフセット電圧のばらつきまで考慮した場合の各コンパレータC1a〜C3bの実質的な基準電圧(しきい値電圧)であり、上記基準電圧Vrに対し僅かにずれる場合が生ずる。
【0031】
ここでは、コンパレータC2a(電圧V2a)にとっての実質的な基準電圧をVr1とし、それ以外のコンパレータC1a、C1b、C2b、C3a、C3b(電圧V1a、V1b、V2b、V3a、V3b)にとっての実質的な基準電圧をVr2と仮定している。過電流が流れていない正常状態においては、電圧V1a〜V3bは全て基準電圧Vr(Vr1、Vr2)よりも高くなっている。
【0032】
さて、トランジスタM2に過大な電流が流れると、それよりも僅かに遅れた時刻t1において、トランジスタM2の熱がダイオードD2a、D2bにほぼ同時に伝搬され、ダイオードD2a、D2bの電圧V2a、V2bは互いにほぼ同じ値を保ちながら低下する。これに対し、トランジスタM2との距離(=L2)がやや大きいダイオードD1b、D3aへの熱の伝搬は(t2−t1)だけ遅れ、さらに距離(=L3)が大きいダイオードD1a、D3bへの熱の伝搬は(t3−t1)だけ遅れる。
【0033】
その後、ダイオードD2bの電圧V2bが基準電圧Vr2にまで低下すると、信号S2bがHレベルとなる(時刻t4)。この時点では、ダイオードD2aの電圧V2aに係る比較結果である信号S2aがLレベルであるため、過熱検出信号Q2はLレベルを保持する。そして、ダイオードD2aの電圧V2aが基準電圧Vr1にまで低下すると、信号S2aがHレベルとなる(時刻t6)。その結果、信号S2aとS2bがともにHレベルとり、過熱検出信号Q2がLレベル(非過熱状態)からHレベル(過熱状態)になる。
【0034】
過熱検出信号Q2がHレベルになると、ドライブ回路K2はトランジスタM2をオフに駆動するため、トランジスタM2の電流が遮断されて温度上昇が抑えられる。そして、ダイオードD2aの電圧V2aが基準電圧Vr1よりも高い状態に戻ると、信号S2aが再びLレベルとなってトランジスタM2がオン駆動される。本実施形態では、ヒステリシス制御を行っていないため、電圧V2aが基準電圧Vr1を超えないように過熱検出信号Q2はHレベルとLレベルとを頻繁に繰り返し、それとともにトランジスタM2もオンとオフとを繰り返す。これにより、トランジスタM2の温度は、動作保証温度以下に制限され、過熱による故障を未然に防止することができる。
【0035】
これに対し、正常な電流が流れているトランジスタM1、M3の過熱検出信号Q1、Q3は、Lレベルを保持し続ける。これをトランジスタM1について説明する。トランジスタM1に近接して配置されたダイオードD1aは、トランジスタM2との距離(=L3)が大きいため、その電圧V1aは、トランジスタM2の通電が制限され始める時刻t6において基準電圧Vr2よりも十分に高い。このため、信号S1aがHレベルになることはない。
【0036】
一方、トランジスタM1に近接して配置されたダイオードD1bは、トランジスタM2側に配置されているため、トランジスタM2との距離(=L2)が小さく、その電圧V1bは、トランジスタM2の通電が制限され始める時刻t6より前の時刻t5において基準電圧Vr2にまで低下する。このため、信号S1bは、時刻t5以降過熱状態の検出を示すHレベルとなる。
【0037】
しかし、過熱検出信号Q1は、2つのダイオードD1a、D1bの電圧V1a、V1bに係る信号S1a、S1bがともにHレベルとなった条件の下でのみHレベル(過熱状態)となる。このため、たとえ電圧V1bの比較基準である基準電圧Vr2が電圧V2aの比較基準である基準電圧Vr1よりも高い(その分早い時点で過熱が検出される)という悪条件が重なったとしても、過熱検出信号Q1がHレベルになることはない。これは、トランジスタM3についても同様である。さらに、ダイオードD1a〜D3bの順方向電圧V1a〜V3bにばらつきが存在する場合であっても同様の動作となる。
【0038】
以上説明したように、本実施形態のICは、そのチップ上に列状に形成された各トランジスタMn(n=1、2、3、…)に対して、当該トランジスタMnの有する辺のうち対抗する一対の辺(上記列に直交する2辺)に隣接してそれぞれダイオードDna、Dnbが配置されている。そして、過熱検出回路Hnは、ダイオードDnaに係る信号SnaとダイオードDnbに係る信号SnbとがともにHレベルとなった場合に過熱検出信号SnをHレベル(過熱状態)とする。
【0039】
この構成によれば、あるトランジスタMnが過熱した場合、その熱は自らの辺部に近接して配置されたダイオードDna、Dnbに短時間で伝搬され、過熱検出信号SnがHレベル(過熱状態)となる。特に、本実施形態では、各トランジスタMnがそれぞれ2つずつの専用のダイオードDna、Dnbを有しているため、これらダイオードDna、DnbをトランジスタMnに極力近接して配置することができる。従って、負荷の短絡などによりトランジスタMnに過大な電流が流れてから、ドライブ回路Knを介してトランジスタMnの駆動が制限されるまでの時間を短縮することができ、トランジスタMnが確実に保護され、その実質的な破壊耐量を高めることができる。
【0040】
一方、隣接するトランジスタM(n+1) が過熱した場合には、その熱は、トランジスタMnとM(n+1) との間に配置されたダイオードDnbへは比較的短時間で伝搬されるが、トランジスタMnとM(n-1) との間に配置されたダイオードDnaへは距離が長いため伝搬が遅れる。このため、コンパレータCna、Cnbのオフセット電圧やダイオードDna、Dnbの順方向電圧等にばらつきがあったとしても、信号Sna、SnbがともにHレベルになる前には過熱検出信号S(n+1) がHレベル(過熱状態)となり、トランジスタM(n+1) の駆動が制限される。従って、過熱していないトランジスタMnが誤って過熱状態と判定されることがなくなり、トランジスタMnそれぞれについて正確な過熱検出を行うことができる。
【0041】
本実施形態では、図2(a)に示すようにトランジスタ同士の距離を小さくしても、L1<L2<L3(図1参照)の関係が成立するため、トランジスタMnと専用のダイオードDna、Dnbとの距離を極力小さくできるとともに、ダイオードDna、Dnbのうち少なくとも一方のダイオードと隣接するトランジスタM(n-1) 、M(n+1) との距離を大きくとることができる。このため、正確な過熱検出を行いつつも、図2(b)に示す従来構成に対しチップ面積を大幅に(本実施形態の場合には約2/3に)低減することができる。
【0042】
(第2の実施形態)
次に、本発明を示す第2の実施形態について図4および図5を参照しながら説明する。
図4は、半導体チップの素子配置とともに出力制御回路の概略的な電気的構成を示すもので、図1と同一構成部分には同一符号を付して示している。チップ全体の構成としては、図2と同様に多数のトランジスタM1、M2、M3、…が隣接して列状に配置されている。
【0043】
図4において、隣接するトランジスタMnとM(n+1) (n=1、2、3、…)は、過熱検出素子である1つのダイオードDn(n=1、2、3、…)を共用している。すなわち、トランジスタM1とM2との間の中央位置、トランジスタM2とM3との間の中央位置、トランジスタM3とM4(図示せず)との間の中央位置には、それぞれ温度検出用のダイオードD2、D3、D4が配置されている。ただし、トランジスタ列の端部に配置されるトランジスタM1については、トランジスタM2とは反対側の辺に隣接して専用のダイオードD1が配置されている。トランジスタM2とダイオードD1、D2、D3、D4との距離をそれぞれL1、L2、L3、L4とした場合、図4からも明らかなようにL2=L3<L1=L4の関係がある。
【0044】
出力制御回路Uは、トランジスタM1、M2、M3に係る回路をまとめて構成したもので、過熱状態を検出する過熱検出回路Hとドライブ回路K1、K2、K3とから構成されている。過熱検出回路Hは、コンパレータC1、C2、C3、C4とANDゲートG1、G2、G3と基準電圧発生回路2とから構成されている。コンパレータC1、C2、C3、C4は、それぞれダイオードD1、D2、D3、D4の順方向電圧V1、V2、V3、V4と基準電圧Vrとを比較するようになっている。出力制御回路Uと上記ダイオードD1、D2、D3、D4、…とにより過熱検出回路4(過熱検出装置に相当)が構成されている。
【0045】
また、ANDゲートG1は、コンパレータC1、C2の各出力信号S1、S2の論理積信号である過熱検出信号Q1を出力し、ANDゲートG2は、コンパレータC2、C3の各出力信号S2、S3の論理積信号である過熱検出信号Q2を出力し、ANDゲートG3は、コンパレータC3、C4の各出力信号S3、S4の論理積信号である過熱検出信号Q3を出力するようになっている。
【0046】
次に、本実施形態の作用について図5も参照しながら説明する。
図5は、トランジスタM2に過大な電流が流れた場合におけるダイオードD1〜D4の電圧V1〜V4の変化および各信号波形を示している。基準電圧Vr1、Vr2は、コンパレータC1〜C4のオフセット電圧のばらつきまで考慮した場合の各コンパレータC1〜C4の実質的な基準電圧である。ここでは、コンパレータC2(電圧V2)の実質的な基準電圧をVr1とし、それ以外のコンパレータC1、C3、C4(電圧V1、V3、V4)の実質的な基準電圧をVr2と仮定している。
【0047】
負荷の短絡等によりトランジスタM2に過大な電流が流れると、それよりも僅かに遅れた時刻t11において、トランジスタM2の熱がダイオードD2、D3に伝搬され、ダイオードD2、D3の電圧V2、V3は互いにほぼ同じ値を保ちながら低下する。これに対し、トランジスタM2との距離がやや大きいダイオードD1、D4への熱の伝搬は(t12−t11)だけ遅れる。
【0048】
その後、ダイオードD3の電圧V3が基準電圧Vr2にまで低下すると、信号S3がHレベルとなる(時刻t13)。この時点では、ダイオードD2の電圧V2に係る比較結果である信号S2がLレベルであるため、過熱検出信号Q2はLレベルを保持する。そして、ダイオードD2の電圧V2が基準電圧Vr1にまで低下すると、信号S2がHレベルとなる(時刻t14)。その結果、信号S2とS3がともにHレベルとり、過熱検出信号Q2がLレベル(非過熱状態)からHレベル(過熱状態)に変化する。
【0049】
過熱検出信号Q2がHレベルになると、ドライブ回路K2によりトランジスタM2に流れる電流が遮断される。ヒステリシス制御を行っていない本システムでは、電圧V2が基準電圧Vr1を超えないように過熱検出信号Q2はHレベルとLレベルとを頻繁に繰り返し、それとともにトランジスタM2もオンとオフとを繰り返す。これにより、トランジスタM2の温度は、動作保証温度以下に制限される。
【0050】
これに対し、正常な電流が流れているトランジスタM1、M3の過熱検出信号Q1、Q3は、Lレベルを保持し続ける。これをトランジスタM1について説明する。トランジスタM1に近接して配置されたダイオードD1は、トランジスタM2との距離(=L1)が大きいため、その電圧V1は、トランジスタM2の通電が制限され始める時刻t14において基準電圧Vr2よりも十分に高い。このため、信号S1がHレベルとなることはない。一方、トランジスタM1の過熱検出に用いられるもう一つのダイオードD2は、トランジスタM2との共用であるため、上述したように信号S2はHレベルとLレベルとを頻繁に繰り返す。
【0051】
しかし、過熱検出信号Q1は、2つのダイオードD1、D2の電圧V1、V2に係る信号S1、S2がともにHレベルとなった条件の下でのみHレベル(過熱状態)となる。このため、たとえ電圧V1の比較基準である基準電圧Vr2が電圧V2の比較基準である基準電圧Vr1よりも高い(その分早い時点で過熱が検出される)という悪条件が重なったとしても、過熱検出信号Q1がHレベルになることはない。これは、トランジスタM3についても同様である。
【0052】
以上説明したように、本実施形態では、ICチップ上に隣接して配置されたトランジスタMnとM(n+1) (n=1、2、3、…)との間に、過熱状態の検出に共通に用いる1つのダイオードDnが配置されているので、第1の実施形態に比べ、ダイオードの数をほぼ半分に減らすことができるとともに、当該ダイオードDnと出力制御回路Uとの配線数も低減することができる。また、ダイオードDnは、トランジスタMnとM(n+1) との中央位置に配置されているため、何れのトランジスタが発する熱も極力小さい遅延時間の下でバランス良く検出することができる。
【0053】
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様に、隣接するトランジスタM(n-1) 、M(n+1) の過熱による影響を受けることなく、トランジスタMnについて正確な過熱検出を行うことができ、トランジスタMnを確実に保護することができる。また、従来構成に対しチップ面積を大幅に低減することができる。
【0054】
(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に示す第2の実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
第2の実施形態においてトランジスタMn(n=1、2、3、…)は列状に配置されていたが、本発明は配置形態により制限を受けるものではなく、例えばマトリクス状に配置されていても上述したダイオードDnの配置形態をそのまま適用できる。マトリクス状の配置の場合、トランジスタMnが列状に配置された上記各実施形態の配置をそのまま複数列に拡張した構成とする他に、各トランジスタMnについて隣接する3つまたは4つのトランジスタとの間にそれぞれダイオードを設ける構成としてもよい。
【0055】
上記第2の実施形態では、各トランジスタMnに近接して当該トランジスタMnの過熱検出に用いる2つのダイオードDn、D (n+1)を配置したが、トランジスタMnの過熱検出に用いる3つ以上のダイオードを配置してもよい。この場合、過熱検出回路Hでは3つ以上の信号Snの論理積により過熱検出信号Qnを生成し、あるいは少なくとも2つの信号がHレベルとなったことを条件として過熱検出信号Qnを生成してもよい。
【0056】
コンパレータCnにおいて、過熱状態の検出時と非検出時とで異なる基準電圧(しきい値電圧)を用いることにより、比較動作にヒステリシス特性を持たせるとよい。これにより、ノイズ等による誤った過熱検出を極力低減することができる。また、過熱検出時におけるトランジスタMnの通断電が頻繁に切り替えられることを防止できる。
【0057】
過熱検出装置は、モノリシックICチップ内への適用のみならず、ディスクリート素子への適用も可能である。すなわち、ハイブリッドICに収容され複数の半導体チップが搭載された基板、複数のモールドトランジスタからなるトランジスタアレイや並列モジュールなどにも適用できる。また、通電素子は、トランジスタやダイオードなどの半導体素子に限られず、通断電される素子例えばリレー、抵抗体、リアクトル、コンデンサなどの受動素子、モータ、ソレノイド、アクチュエータなどであってもよい。
また、温度検出素子はダイオードに限られない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に関連する参考例である第1の実施形態について半導体チップの素子配置とともに出力制御回路の概略的な電気的構成を示す図
【図2】 半導体チップの素子配置図
【図3】 トランジスタM2に過大な電流が流れたときのダイオードの電圧変化および各信号波形を示す図
【図4】 本発明である第2の実施形態を示す図1相当図
【図5】 図3相当図
【図6】 第1の従来技術を示す図1相当図
【図7】 図3相当図
【図8】 第2の従来技術を示す図1相当図
【図9】 図3相当図
【符号の説明】
3、4は過熱検出回路(過熱検出装置)、Mn(n=1、2、3、…)はパワーMOSトランジスタ(通電素子)、Dna、Dnb、Dn(n=1、2、3、…)はダイオード(温度検出素子)、Hn(n=1、2、3、…)、Hは過熱検出回路、Kn(n=1、2、3、…)はドライブ回路(過熱保護回路)である。

Claims (5)

  1. 互いに近接して配置された複数の通電素子それぞれの過熱状態を検出する過熱検出装置において、
    前記各通電素子について当該通電素子の相異なる2以上の辺部に隣接してそれぞれ温度検出素子が配置され、互いに隣接して配置された2つの通電素子の間に配置された温度検出素子は当該2つの通電素子で共通化されており、
    前記各通電素子について前記辺部に隣接して配置された温度検出素子のうち前記共通化された温度検出素子を含む少なくとも2つの温度検出素子からの温度検出信号がしきい値を超えている場合に当該通電素子について過熱状態と判定する過熱検出回路を備えて構成されていることを特徴とする過熱検出装置。
  2. 前記共通化された温度検出素子は、前記互いに隣接して配置された2つの通電素子から等距離の位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載の過熱検出装置。
  3. 前記過熱検出回路は、過熱状態の検出時と非検出時とで異なるしきい値を用いて判定することを特徴とする請求項1または2記載の過熱検出装置。
  4. 前記過熱検出回路により過熱状態が検出されている間、当該通電素子への通電を制限する過熱保護回路を備えていることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の過熱検出装置。
  5. 半導体基板上に、互いに近接して配置された複数の通電素子と、請求項1ないし4の何れかに記載の過熱検出装置とが形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
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