JPS59132721A - Thermal detecting circuit - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明に、半導体集積回路（以下ＩＣと略す）等におい
て、負荷ショート及び過大電圧印加等の異常状態にＩＣ
チップの内部温度が上昇して破壊することからＩＣ′ｔ
−保護する為の保護回路等に用いられる熱検知回路に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a semiconductor integrated circuit (hereinafter abbreviated as IC), etc., in which the IC
IC't because the internal temperature of the chip rises and destroys it.
-Relating to heat detection circuits used in protection circuits, etc.

第１Ｖは従来の熱検知器を電力増幅器の保護回路に笑施
した１例である、図において、トランジスタＱ１ｏｓ　
、　Ｑｔｏｓ　、　Ｑｔｏｔ　、およびＱｔｏｓＨシン
グルエンデッドプッシェプル出力回路を構成し、コンデ
ンサＣＡハ直流阻止用コンデンサａ　ＲＬ　ｈスピーカ
ーである。信号源Ｓ１より入力信号がトランジスタＱ１
０７０ペースに加えられ、電力増幅されてスピーカＲ１
，より取り出される。ダイオードＤＩＨＩ）１ａｓ１）
１０４およびＤ１０５はトランジスタＱｔｏｓ　Ｑ１０
６　Ｑ１０？１Ｑｓｏｉに無信号時においても浅くバイ
アスを与える為のものである。1V is an example of applying a conventional heat detector to the protection circuit of a power amplifier. In the figure, the transistor Q1os
, Qtos, Qtot, and QtosH constitute a single-ended push-pull output circuit, and are capacitors CA, DC blocking capacitors a, RL, and speakers. The input signal from the signal source S1 is sent to the transistor Q1.
070 pace, power amplified and speaker R1
, taken out from. Diode DIHI)1as1)
104 and D105 are transistors Qtos Q10
6 Q10?1 This is to give a shallow bias to Qsoi even when there is no signal.

トランジスタＱ１０２．Ｑｌｏｇ、Ｑ１０４およびＱｌ
ｏｇ　：構成される回路は熱保護回路で設定された温度
以下になると、トランジスタＱ１ｏｓの出力によって定
電流回路Ｉ　１０１の電流をひきこんで出力トランジス
タＱ、ｏｓ、Ｑｌｏａに過大電流が流れるのを防ぐ役目
をにたす０その動作について以下に説明する。Transistor Q102. Qlog, Q104 and Ql
og: When the temperature of the configured circuit drops below the temperature set by the thermal protection circuit, the output of the transistor Q1os draws the current of the constant current circuit I101 to prevent excessive current from flowing to the output transistors Q, os, and Qloa. Its operation will be explained below.

トランジスタＱ１０２及びＱｔｏａは比較器を構成して
いる。定電圧ダイオードＤｉａｌで発生する定電圧をト
ランジスタＱｌｏｌのエミッタホロワ回路でとり出し、
その電圧を抵抗Ｒ１０２，Ｒ１０Ｂで分割して得た電圧
を■１とすると、上記比較器はこの電圧Ｖ１とトランジ
スタＱ４０２．　Ｑ１０３のベース°エミッタ間電圧の
和■８とを比較し、その比較出力をトランジスタＱ＋０
３の出力より発生する。すなわち、常温において。Transistors Q102 and Qtoa constitute a comparator. The constant voltage generated by the constant voltage diode Dial is taken out by the emitter follower circuit of the transistor Qlol,
Assuming that the voltage obtained by dividing the voltage by resistors R102 and R10B is 1, the comparator compares this voltage V1 with the transistor Q402. The sum of the voltages between the base and emitter of Q103 is compared with 8, and the comparison output is applied to the transistor Q+0.
It is generated from the output of 3. That is, at room temperature.

電圧ｖ２が例えばＯ，ＳＶと股足されているとすると、
通常ベース・エミッタ間電圧Ｈ０，７ｖ程度であるから
トランジスタＱｔｏｚＵオンしているが、トランジスタ
Ｑｌｏｓのペースエミッタ間電圧ｔ？　０．　ｌ　Ｖと
小さい為、トランジスタＱｔｏｓｌｆｆオフである。For example, if the voltage v2 is divided into O and SV,
Transistor QtozU is on because the base-emitter voltage is usually about H0.7V, but the base-emitter voltage t? 0. Since the voltage is as small as lV, the transistor Qtoslff is off.

次に、例えばスピーカーＲＬがシｍ）して出力段のトラ
ンジスタＱｌｏａ　　ＱｔｏｓｌＣ過大電流が流れ。Next, for example, the speaker RL is turned off, and an excessive current flows through the output stage transistor Qloa and QtoslC.

その発熱の為ＫＩＣチップの温度が上昇したとすると、
トランジスタのベース・エミッタ間！圧（以下ｈ　ＶＢ
Ｂと略す）の温度特注は通常−２ｍＶ／Ｃであるのでト
ランジスタＱＩＯＩＩのＶＢＢ　ｔ’ｌ温度上昇と共に
小さくなる。−万、電圧ＶｔＨツェナーダイオードＤＩ
ＯＩ及びトランジスタＱｌｏ１のＶＢＢの温度特注の影
響は受けるがその変化に小さく常温の値と大幅には変ら
ない。従って、トランジスタＱ１ｏｓのＶＢＥに印加さ
れる電圧は温度上昇と共に大きくなりやがてはトランジ
スタＱｌｏｓに電流が流れ、さらにトランジスタＱ１０
４及びＱｌｏｓを駆動して定電流源１１０１の電流を引
き込むようになる。定電流源１１ｎｌの電流が引き込ま
れると、出力トランジスタＱｒｎａ、　ＱｌｏＢの電流
は減少して発熱はおさえられるので。Assuming that the temperature of the KIC chip rises due to the heat generation,
Between the base and emitter of the transistor! pressure (hereinafter h VB
Since the custom temperature of the transistor QIOII (abbreviated as B) is normally -2 mV/C, it decreases as the VBB t'l temperature of the transistor QIOII increases. -10,000, Voltage VtH Zener diode DI
Although it is influenced by the temperature customization of OI and VBB of transistor Qlo1, the change is small and does not differ significantly from the value at room temperature. Therefore, the voltage applied to the VBE of the transistor Q1os increases as the temperature rises, and eventually a current flows through the transistor Qlos, and furthermore, the voltage applied to the VBE of the transistor Q10 increases.
4 and Qlos to draw the current from the constant current source 1101. When the current of the constant current source 11nl is drawn, the current of the output transistors Qrna and QloB decreases, and heat generation is suppressed.

ＩＣチップの温度は設定された一定温度以上にはならず
発熱による破壊にはいたらない。The temperature of the IC chip does not rise above a certain set temperature, and destruction due to heat generation does not occur.

しかし、この一定におさえられる温度は通常のＩＣで補
償されている最大定格よりも高く設定されるので（例え
ば１７０℃）、長時間この状態にあるとＩＣの信頼度上
問題である。又、出力トランジスタの動作がスイッチン
グ動作をしている場合には熱保護回路の出力によって電
流制限をかけると、出力トランジスタの電流は減少する
が、コレクタエミッタ間電圧が大きくなって消費電力が
逆に増大するという不都合を生ずる。However, since this constant temperature is set higher than the maximum rating compensated for by ordinary ICs (for example, 170° C.), remaining in this state for a long time poses a problem in terms of the reliability of the IC. In addition, if the output transistor operates in a switching manner, if the current is limited by the output of the thermal protection circuit, the current of the output transistor will decrease, but the collector-emitter voltage will increase and the power consumption will decrease. This causes the inconvenience of an increase.

本発明は、上記の点に鑑みて股？され次温度以上になる
と瞬時に出力段をしゃ断し、ＩＣチップの温度が一鼠温
度降下後出力段の動作が復帰する保護回路を冥現する為
の比較器を提供しようとするものである。The present invention has been developed in view of the above points. The present invention aims to provide a comparator for realizing a protection circuit that instantly shuts off the output stage when the temperature exceeds the temperature of the IC chip, and resumes operation of the output stage after the temperature of the IC chip drops by a certain amount.

本願によれば、温度によって入力電圧の変化する第１の
基準電圧を一万の入力とし、前記第１の基準電圧と異な
る温度特注を持つ第２の基準電圧を他方の入力とし、か
つ設定された温度で出力を生ずる比較器において温度ヒ
ステリシスを持たせた構成である。According to the present application, a first reference voltage whose input voltage changes depending on temperature is an input of 10,000, a second reference voltage having a custom temperature different from the first reference voltage is the other input, and This configuration has temperature hysteresis in the comparator that produces an output at a certain temperature.

以下１本発明を図面により詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

第２図は本発明を具体的に笑施した１例である。FIG. 2 is an example of a concrete implementation of the present invention.

図において、第１図と同等の働きをなすものに同一の符
号を付した。ＲＭｈ負荷抵抗であり、トランジスタＱ１
ｏｏ　　Ｑｕｏｔ！負荷ＲＬに信号源Ｓ２のパルス信号
に応じて電流を供給する駆動回路である０第１図で説明
したように、トランジスタＱｓｏｔのベースには抵抗Ｒ
１０２及びＲ１，、の分割電圧が与えられており、負荷
抵抗ＫＭがショート若しくは半短絡状態になるト、トラ
ンジスタＱ１１ｏには大電流が流れてＩＣのチップ温度
は上昇しある温度をこえるとトラジスタＱｘｕが導通す
る。ところが、第２図ではト５− ランジスタＱｌｏｓの負荷として接続されそのコレクタ
がトランジスタＱ１０２０ペースに抵抗Ｒ１１１，を通
して接続されているトランジスタＱ１１１が設ケラれて
いるので、トランジスタＱ１０２が導通してトランジス
タＱｓｓｔカ導通すると、トランジスタＱ１０２のベー
ス電位が上昇する。この帰還は正帰還となるので。In the figure, the same reference numerals are given to those having the same function as in FIG. 1. RMh load resistance, transistor Q1
oo Quot! This is a drive circuit that supplies current to the load RL in response to a pulse signal from a signal source S2.As explained in FIG. 1, a resistor R is connected to the base of the transistor Qsot.
102 and R1, and when the load resistance KM becomes short-circuited or half-shorted, a large current flows through the transistor Q11o, and the IC chip temperature rises. When the temperature exceeds a certain temperature, the transistor Qxu conducts. However, in FIG. 2, transistor Q111 is connected as a load to transistor Qlos and its collector is connected to transistor Q1020 through resistor R111, so transistor Q102 is conductive and transistor Qsst is connected as a load. When conductive, the base potential of transistor Q102 increases. This feedback is positive feedback.

トランジスタＱ１ｏａｅ　Ｑｌｌｌ、　Ｑ１０４および
Ｑｌｏａはさらに深くバイアスされ、いずれは飽和領域
に達して足電流１１０１の電流はすべてトランジスタＱ
１ｏｓにひきこまれる、これによって、トランジスタＱ
ＩＩＯはしゃ断する。又、トランジスタＱｌｌｌから抵
抗Ｒ４１゜の値て足まる電流がトランジスタＱ１０２の
ベースに加えられるのでトランジスタＱ、１０２のベー
スを圧ｉ一定電圧上昇する。−万、出力トランジスタＱ
１ｔ。Transistors Q1oae Qllll, Q104 and Qloa are biased deeper and eventually reach the saturation region and all of the current in foot current 1101 flows through transistor Q
1os, thereby causing transistor Q
IIO is cut off. Further, since a current equal to the value of the resistor R41° is applied from the transistor Q11 to the base of the transistor Q102, the voltage at the bases of the transistors Q and 102 is increased by a constant voltage i. −10,000, output transistor Q
1t.

がしゃ断するとＩＣチップの温度が下りトランジスタＱ
１０２．　ＱｔｏｓのＶＢｉｌの電圧が上昇する。この
ＸＢＢ　　の電圧の上昇分と上記トランジスタＱ１０２
のベース電圧の上昇分が等しくなる温度迄下ると、トラ
ンジスタＱ１１１のコレクタ電流が減少し、核電流の減
少はトランジスタＱｓｏｚのベース電位を下げる。When Q is cut off, the temperature of the IC chip decreases and transistor Q
102. The voltage of VBil of Qtos increases. This increase in voltage of XBB and the above transistor Q102
When the temperature reaches a point where the increase in the base voltage of the transistor Q111 becomes equal, the collector current of the transistor Q111 decreases, and the decrease in the core current lowers the base potential of the transistor Qsoz.

６− 従っテ、トランジスタＱ１ｏｓのペース電位が下り。6- Therefore, the pace potential of transistor Q1os falls.

トランジスタＱｌｌｌの電流が減少する正帰還動作とな
り、トランジスタＱｌ１１．　Ｑｌｏ４．　Ｑｌｏ５ｔ
：ＩＩ’急速にオフとなりトランジスタＱＩＩＯが動作
状態となる。トランジスタＱ１ｔｏが導通するとＩＣチ
ップの温度は上昇し、トランジスタＱ、１０３１　Ｑ１
０４１　Ｑ１０５が導通してトランジスタＱ、ｇｏがオ
フとなって温度は下る。A positive feedback operation occurs in which the current of transistor Qlll decreases, and transistors Ql11. Qlo4. Qlo5t
:II' is rapidly turned off and transistor QIIO becomes operational. When transistor Q1to becomes conductive, the temperature of the IC chip increases, and transistor Q, 1031 Q1
041 Q105 becomes conductive, transistors Q and go are turned off, and the temperature drops.

以上の動作をくりかえして熱上昇による破壊から保護さ
れる。By repeating the above operations, the device is protected from destruction due to heat rise.

第３図は本発明による回路の他の実施例を示す。FIG. 3 shows another embodiment of the circuit according to the invention.

第３図において＋　Ｄｔｔ　ＤｚＨ熱検出用のダイオー
ド。In Figure 3, +Dtt DzH diode for heat detection.

Ｑ、１．　ＱｌげＰＮＰ　）ランジスタ、Ｑ３〜Ｑ７は
ＮＰＮ）ランジスタ、Ｒ１〜Ｒｅｔ”ｊ抵抗、ｖｓは基
準電圧、ＧＮＤは接地電位、ＯＵＴは出力端子を示す。Q.1. Q1 is a PNP) transistor, Q3 to Q7 are NPN) transistors, R1 to Ret''j resistors, vs is a reference voltage, GND is a ground potential, and OUT is an output terminal.

この出力端子ＯＵＴを第５図の入力端子ＩＮに接続した
状態で説明する。第５図の入力端子ＩＮにはさらに駆動
信号が供給され、この駆動信号によりトランジスタＱｔ
ｏ、　　Ｑｌｌのオン、オフが制御されて負荷ＲＬへの
電力供給が制御される。A description will be given with this output terminal OUT connected to the input terminal IN of FIG. A drive signal is further supplied to the input terminal IN in FIG. 5, and this drive signal causes the transistor Qt
o, Qll is turned on and off to control the power supply to the load RL.

第３図において、常温でＶｌ＜Ｖ２となるようにＲ７−
Ｒ５ｆｆ１選んでおくとｈＱｌがオン、Ｑｌｌがオフと
なり。In Figure 3, R7-
If R5ff1 is selected, hQl will be on and Qll will be off.

トランジスタＱＩＩ〜ＱｔＴｒｌオフとなって第５図の
電力制御回路には影響を与えない。Transistors QII to QtTrl are turned off and the power control circuit shown in FIG. 5 is not affected.

今、何かの原因で（例えば負荷シ四−ト）パワートラン
ジスタＱｓ１に大電流が流れてチップ温度が上昇すると
、　Ｄｌ、　ｌ’）、での電圧降下が下がＬＶｔ＝Ｖｇ
のとき次の関係が成り立つ ここにｖＤ；　ｌ）、、　１）２の順方向１１Ｌ上降下
ｋ　；　Ｄｌｌ　Ｄｌの順方向電圧降下の温度係数Ｔ；
周囲温度 この時の温度は となり、より温度が高くなるとＶｌ＞Ｖ２となシＱｔが
オフ＋　ＱｚがオンしてＱｓ〜Ｑ７がオンとなり、第５
図の足ＭＬ導１．を引き込みＱｌｌ）、　Ｑｌｌをカッ
トオフさせ、パワートランジスタＱｌｔの発熱を抑える
。またｈ　ＱａがＯＮすることによりＶｚの電位をより
下げてＱｌを完全ｖｃＯＮさせる。この時■２の電位は
。Now, if a large current flows through the power transistor Qs1 for some reason (for example, a load seat) and the chip temperature rises, the voltage drop at Dl, l') becomes LVt=Vg.
The following relationship holds here: vD; l),, 1) 2 forward direction 11L upward drop k; Dll Temperature coefficient T of forward voltage drop of Dl;
The ambient temperature at this time is, and as the temperature rises, Vl>V2, Qt is turned off + Qz is turned on, Qs to Q7 are turned on, and the fifth
Figure foot ML lead 1. (Qll), cuts off Qll, and suppresses the heat generation of the power transistor Qlt. Also, by turning on hQa, the potential of Vz is further lowered and Ql is completely turned on to vc. At this time, the potential of ■2 is.

となる。しばらくして温度が下がＤＶｘ＝Ｖｚのとき次
の関係が成シ立つ この時の温度は となり、工＃）温度が低くなるとＶ　ｌ（Ｖ　ｚとなり
ｈＱｌがオン、Ｑｌがオフしてｂ　Ｑｓ〜Ｑ７がオフｒ
Ｃなり電力制御回路に復帰して動作を開始する。又、動
作温度Ｔ１μ、抵抗Ｒ７〜Ｒ９を調整することにより可
変でき、復帰温度Ｔ２にＲ６を調整することにより微少
な可変もできる。第４図に不発Ｂ１３ＶＣよる回路例の
周囲温度とトランジスタＱ７に流れる電流との関係を示
したものでりる〇 以上１本発明の回路によれば温度に対して動作が早く、
ヒステリシスを持つでいるのでノイズに９− よる誤動作、熱帰還による発振が少なく、又出力段の電
流を制御する過渡的な状態でも消費電力の増大すること
のない保護回路を構成できる。温度ヒステリシスを持た
せる回路も種々考えられ、実施例に示した具体的な回路
例だけにとられれるものでにない。becomes. After a while, when the temperature decreases and DVx = Vz, the following relationship holds.The temperature at this time becomes, and when the temperature decreases, V l(V z becomes hQl is on, Ql is off and bQs ~Q7 is off r
C, it returns to the power control circuit and starts operation. Further, it can be varied by adjusting the operating temperature T1μ and the resistors R7 to R9, and it can also be slightly varied by adjusting R6 to the return temperature T2. Figure 4 shows the relationship between the ambient temperature and the current flowing through the transistor Q7 in a circuit example using a non-exploding B13VC.
Since it has hysteresis, there are fewer malfunctions due to noise and oscillations due to thermal feedback, and it is possible to construct a protection circuit that does not increase power consumption even in a transient state when controlling the output stage current. Various circuits that provide temperature hysteresis can be considered, and are not limited to the specific circuit examples shown in the embodiments.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は従来の熱保膿の一例を示す回路図である、 第２−μ本発明の一笑施例を示す回路図である。 第１図、第２図においてｈ　Ｒｔ　ｏ　１〜Ｒ１ｓ　ｏ
　Ｔｔｌ抵抗、Ｄｌｏｌ　””Ｄ１０５げダイオード−
ＱＩＯＩ′ＱＩＩＯはトランジスタ、０人にコンデンｔ
、ＲＬはスピーカー、ＲＭ：負荷抵抗＆１１０１定電流
源＆　８１．８２０信号源ｍ■ｓ’バイアス電源。 第３図は不発明の他の実施例を示す回路図である。Ｒ１
へＲ９：抵抗＆　Ｄ、、　Ｄｌ　：熱検出用ダイオード
。 Ｑｌ、　Ｑｌ：ＰＮＰ　）ランジスタａ　Ｑｓ〜Ｑフ：
ＮＰＮ）ランジスタｈ　ｖｓ　’安定化電源、ＧＮＤ：
基準電位。 １０− ＯＵＴ　：出力端子。 第４図は第３図の回路の温度特注を示す図、第５図は電
力制御回路の一例を示す図である。Ｉｏ二足電流源、　
Ｑｌｏ　：ＮＰＮ）ランジスタ、　Ｒ１６：抵抗＝　Ｑ
ｌｌ　：ＮＰＮパワートランジスタｓ　ＲＬ　：負荷抵
抗ｈ　ｖｏｏ　：電源端子、ＧＮＤコ基準電位、　　Ｉ
Ｎ二人力端子 簿２図 第３図 第４図　　　　　　　　　第５図FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a conventional heat retention system. FIG. 2-μ is a circuit diagram showing a simple embodiment of the present invention. In FIGS. 1 and 2, h Rto 1 to R1s o
Ttl resistor, Dlol ””D105 diode-
QIOI'QIIO is a transistor, 0 capacitors
, RL is the speaker, RM: load resistance & 1101 constant current source & 81.820 signal source m■s' bias power supply. FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention. R1
R9: Resistor & D, Dl: Heat detection diode. Ql, Ql:PNP) transistor a Qs~Qf:
NPN) transistor h vs ' stabilized power supply, GND:
Reference potential. 10-OUT: Output terminal. FIG. 4 is a diagram showing a temperature customization of the circuit of FIG. 3, and FIG. 5 is a diagram showing an example of a power control circuit. Io bipedal current source,
Qlo: NPN) transistor, R16: resistance = Q
ll: NPN power transistor s RL: Load resistance h voo: Power supply terminal, GND reference potential, I
N Two-person terminal book 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 感熱素子を含み温度に依存して出力電圧を生ずる第１の
電圧発生回路と、該第１の電圧発生回路の出力電圧と異
なる温度特注を持つ第２の電圧発生回路と、前記第１と
第２の電圧発生回路の出力電圧を入力とする比較器と、
該比較器の出力から前記２つの入力のいずれか１つへの
正帰還ループとを備えた事を特徴とする熱検知回路。a first voltage generating circuit that includes a heat sensitive element and generates an output voltage depending on temperature; a second voltage generating circuit that has a custom temperature different from the output voltage of the first voltage generating circuit; a comparator inputting the output voltage of the voltage generating circuit No. 2;
and a positive feedback loop from the output of the comparator to one of the two inputs.