(57)【要約】  【課題】温度検出素子によってスイッチング素子の温度を検出する際に、複数設けられているフォトカプラがオンすることによる消費電流を抑制する。  【解決手段】ＩＧＢＴ１０１の近傍に、温度検出素子である接合ダイオードＤ１０１を設けるとともに、しきい値温度に対応したフォトカプラＩ１０８，Ｉ１０９を設ける。ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１を越えると、フォトカプラＩ１０８のみをオンさせ、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第２のしきい値温度Ｔ２を越えると、フォトカプラ１０９のみをオンさせる。これにより、しきい値温度に応じて、複数のフォトカプラが設けられている場合でも、フォトカプラがオンすることによる消費電流を抑制しつつ、ＩＧＢＴ１０１の温度を検出することができる。  【選択図】図１
2006064456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子の温度を検出する温度検出素子と、
前記温度検出素子により検出された温度と、複数の温度しきい値とを比較し、比較結果に応じて、前記複数の温度しきい値とそれぞれ対応して設けられている複数のフォトカプラのうち、１つのフォトカプラをオンさせるフォトカプラ制御回路と、
前記複数のフォトカプラのうち、いずれのフォトカプラがオンしているかに基づいて、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段とを備えることを特徴とするスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチング素子の温度検出装置において、
前記フォトカプラ制御回路は、前記温度検出素子により検出された温度がある温度しきい値を越えると、その温度しきい値と対応して設けられているフォトカプラをオンさせるとともに、他の温度しきい値に対応して設けられているフォトカプラを全てオフさせることを特徴とするスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスイッチング素子の温度検出装置において、
前記温度検出素子は、前記スイッチング素子近傍に設けられた温度検出用ダイオードであって、
前記フォトカプラ制御回路は、前記温度検出用ダイオードのアノード端子およびカソード端子間の電圧と、前記複数の温度しきい値に対応して設定されている複数の電圧しきい値とを比較する比較回路と、前記比較回路による比較結果に基づいて、前記複数のフォトカプラのうち、１つのフォトカプラをオンさせるフォトカプラ駆動回路とを備えることを特徴とするスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載のスイッチング素子の温度検出装置において、
前記フォトカプラ駆動回路は、前記スイッチング素子の温度に応じて１つのフォトカプラをオンさせる際に、前記スイッチング素子をオン／オフさせるためのスイッチング素子駆動信号のオン信号と同期させて、前記１つのフォトカプラをオンさせることを特徴とするスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載のスイッチング素子の温度検出装置において、
前記スイッチング素子駆動信号を所定時間だけ遅延させた信号をクロック信号とし、前記クロック信号の信号レベルが切り替わる時の前記フォトカプラのオン／オフの状態を示す信号を保持して、前記温度検出手段に出力するデータフリップフロップをさらに備えることを特徴とするスイッチング素子の温度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子の温度を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、強電系回路側に設けられたスイッチング素子の温度が所定の温度しきい値以上となった場合に、フォトカプラのオン／オフを制御することにより、フォトカプラのオン／オフに応じた信号を弱電系回路側に設けられた制御回路に出力して、スイッチング素子の温度を検出する温度検出装置が知られている（特許文献１参照）。このような温度検出装置では、スイッチング素子の温度が所定の温度しきい値以上となった場合に、フォトカプラをオフ（ノーマリオン）するよりも、スイッチング素子の温度が所定の温度しきい値以上となった場合に、フォトカプラをオン（ノーマリオフ）した方がフォトカプラによる消費電力を小さくすることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３３３４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の温度検出装置において、複数の温度レベルを検出するために、複数の温度しきい値を設ける場合、温度しきい値の数に対応したフォトカプラを設ける必要がある。この場合、スイッチング素子の温度が上昇して、複数の温度しきい値を越えるたびに、複数設けられているフォトカプラを順次オンしていくので、スイッチング素子の温度が上昇するほど、オンするフォトカプラの数が増加し、フォトカプラによる消費電力が増大するという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるスイッチング素子の温度検出装置は、温度検出素子により検出されたスイッチング素子の温度と、複数の温度しきい値とを比較し、比較結果に応じて、複数の温度しきい値の数と少なくとも同じ数だけ設けられている複数のフォトカプラのうち、１つのフォトカプラをオンさせて、いずれのフォトカプラがオンしているかに基づいて、スイッチング素子の温度を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によるスイッチング素子の温度検出装置によれば、スイッチング素子の温度と、複数の温度しきい値とを比較した結果に応じて、温度しきい値に応じた１つのフォトカプラをオンさせるので、スイッチング素子の温度が上昇した場合でも、フォトカプラによる消費電力の増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明によるスイッチング素子の温度検出装置の一実施の形態における構成を示す図である。ＩＧＢＴ１０１は、例えば、ハイブリッド自動車に搭載されるインバータに使用される電力スイッチング素子である。ＩＧＢＴ１０１のチップの主面には、オンチップ温度検出素子を構成する接合ダイオードＤ１０１が設けられている。接合ダイオードＤ１０１のアノード端子には、定電流回路１５０が接続されており、ダイオードＤ１０１には、一定の大きさの電流が供給される。接合ダイオードＤ１０１のカソード端子の電位は、後述するF-GNDとなっている。
【０００８】
絶縁素子であるフォトカプラＩ１００は、フォトダイオードＤ１と、フォトトランジスタＴr1とを備える。フォトトランジスタＴr1のエミッタ端子の電位は、後述するF-GNDとなっており、コレクタ端子は、プッシュプル構成されたＰ型ＭＯＳＦＥＴ１０４およびＮ型ＭＯＳＦＥＴ１０５のゲート端子とそれぞれ接続されている。
【０００９】
制御回路１０の出力信号は、フォトカプラＩ１００を介して、駆動信号Ｖpwmとして、強電系回路に伝送される。駆動信号Ｖpwmは、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１０４およびＮ型ＭＯＳＦＥＴ１０５でインピーダンス変換が行われて、ゲート抵抗Ｒgを介して、ＩＧＢＴ１０１のゲート端子Ｇに入力される。
【００１０】
図１において、Ｖccは、強電系回路電源を表しており、F-GNDは、ＩＧＢＴ１０１のエミッタ電位を表している。また、Ｖddは、弱電系回路電源を表しており、GNDCは、弱電系（低圧系）回路の共通接地電位を表している。強電系回路電源ＶccおよびF-GNDと、弱電系回路電源ＶddおよびGNDCとは、フォトカプラＩ１００，Ｉ１０８およびＩ１０９によって、電気的に絶縁されている。
【００１１】
第１の温度しきい値用コンパレータＩ１０１の反転入力端子は、ダイオードＤ１０１のアノード端子と接続されており、非反転入力端子には、所定のしきい値電圧Ｖth_1が入力される。このしきい値電圧Ｖth_1は、ＩＧＢＴ１０１の温度が第１のしきい値温度Ｔ１を越えたことを検出するためのしきい値電圧である。また、第２の温度しきい値用コンパレータＩ１０２の反転入力端子は、ダイオードＤ１０１のアノード端子と接続されており、非反転入力端子には、所定のしきい値電圧Ｖth_2（Ｖth_2＜Ｖth_1）が入力される。このしきい値電圧Ｖth_2は、ＩＧＢＴ１０１の温度が第２のしきい値温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）を越えたことを検出するためのしきい値電圧である。
【００１２】
コンパレータＩ１０１の出力信号は、２入力アンド回路Ｉ１０４の一方の入力端子に入力される。アンド回路Ｉ１０４の他方の入力端子には、コンパレータＩ１０２の出力信号の信号レベルがＮＯＴ素子Ｉ１０３で反転された信号が入力される。コンパレータＩ１０２の出力信号は、２入力アンド回路Ｉ１０５の一方の入力端子にも入力される。
【００１３】
フォトカプラＩ１００を介して強電系回路に伝送される駆動信号Ｖpwmは、ＮＯＴ素子Ｉ１０７で信号レベルが反転されて、２入力アンド回路Ｉ１０６の一方の入力端子に入力されるとともに、アンド回路Ｉ１０５の他方の入力端子に入力される。アンド回路Ｉ１０６の他方の入力端子には、コンパレータＩ１０４の出力信号が入力される。
【００１４】
アンド回路Ｉ１０６の出力信号は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０２のゲート端子に入力される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０２のソース端子の電位は、上述したF-GNDとなっており、ドレイン端子は、フォトカプラＩ１０８と接続されている。フォトカプラＩ１０８は、フォトダイオードＤ２と、フォトトランジスタＴr2とを備えている。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０２がオンすると、フォトダイオードＤ２に電流が流れることにより、フォトトランジスタＴr2がオンする。すなわち、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０２がオンすると、フォトカプラＩ１０８もオン動作する。なお、フォトトランジスタＴr2のエミッタ端子は接地されている。
【００１５】
アンド回路Ｉ１０５の出力信号は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０３のゲート端子に入力される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０３のソース端子の電位は、上述したF-GNDとなっており、ドレイン端子は、フォトカプラＩ１０９と接続されている。フォトカプラＩ１０９は、フォトダイオードＤ３と、フォトトランジスタＴr3とを備えている。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０３がオンすると、フォトダイオードＤ３に電流が流れることにより、フォトトランジスタＴr3がオンする。すなわち、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０３がオンすると、フォトカプラＩ１０９もオン動作する。なお、フォトトランジスタＴr3のエミッタ端子は接地されている。
【００１６】
なお、フォトカプラＩ１００のフォトトランジスタＴr1のコレクタ端子と強電系回路電源Ｖccとの間に挿入されている抵抗Ｒ１０１は、電流制限用の抵抗である。同様に、フォトカプラＩ１０８のフォトダイオードＤ２のアノードと強電系回路電源Ｖccとの間に挿入されている抵抗Ｒ１０３、および、フォトトランジスタＴr2のコレクタ端子と弱電系回路電源Ｖddとの間に挿入されている抵抗Ｒ１０４も電流制限用の抵抗である。また、フォトカプラＩ１０９のフォトダイオードＤ３のアノードと強電系回路電源Ｖccとの間に挿入されている抵抗Ｒ１０５、および、フォトトランジスタＴr3のコレクタ端子と弱電系回路電源Ｖddとの間に挿入されている抵抗Ｒ１０６も電流制限用の抵抗である。
【００１７】
フォトトランジスタＴr2のコレクタ端子と抵抗Ｒ１０４との接続点との間に生じる電圧信号は、フリップフロップ（データフリップフロップ）Ｉ１１０に入力される。フリップフロップＩ１１０のクロック入力端子には、制御回路１０の出力信号を時間ｔaだけ遅延させるための遅延回路１０６の出力端子が接続されている。また、フォトトランジスタＴr3のコレクタ端子と抵抗Ｒ１０６との接続点との間に生じる電圧信号は、フリップフロップＩ１１１に入力される。フリップフロップＩ１１１のクロック入力端子には、遅延回路１０６の出力端子が接続されている。
【００１８】
フリップフロップＩ１１０の出力信号Ｖout1およびフリップフロップＩ１１１の出力信号Ｖout2が、ＩＧＢＴ１０１の温度検出信号となる。なお、フリップフロップＩ１１０，Ｉ１１１のリセット端子には、システムリセット時と同タイミングのリセット信号が入力される。
【００１９】
続いて、一実施の形態におけるスイッチング素子の温度検出装置の動作について説明する。図２は、図１に示す温度検出装置の各部の電圧波形を示す図である。図２（ａ）は、ダイオードＤ１０１のアノード端子の出力電圧を、図２（ｂ）は、制御回路１０の出力信号を、図２（ｃ）は、上述した駆動信号Ｖpwmを、図２（ｄ）は、ＩＧＢＴ１０１のゲート−エミッタ間の電圧をそれぞれ示している。また、図２（ｅ）は、コンパレータＩ１０１の出力電圧を、図２（ｆ）は、コンパレータＩ１０２の出力電圧を、図２（ｇ）は、ＮＯＴ素子Ｉ１０７の出力電圧を、図２（ｈ）は、ＮＯＴ素子Ｉ１０３の出力電圧をそれぞれ示している。
【００２０】
図２（ｉ）〜図２（ｋ）はそれぞれ、アンド回路Ｉ１０４，Ｉ１０６，Ｉ１０５の出力電圧を示している。図２（ｌ）は、フォトカプラＩ１０８の出力電圧、すなわち、フリップフロップＩ１１０の入力電圧を示しており、図２（ｍ）は、フォトカプラＩ１０９の出力電圧、すなわち、フリップフロップＩ１１１の入力電圧を示している。図２（ｎ）は、遅延回路１０６の出力電圧を、図２（ｏ）および図２（ｐ）はそれぞれ、フリップフロップＩ１１０およびＩ１１１の出力電圧を示している。
【００２１】
制御回路１０は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ１０１をオン／オフさせるために、図２（ｂ）に示すように、ＨiレベルとＬoレベルの信号を交互に出力する。出力信号がＬoレベルの状態とは、電流が流れていない状態のことである。制御回路１０の出力信号レベルがＬoレベルの場合には、フォトダイオードＤ１に電流が流れないため、フォトカプラＩ１００は、オフとなっている。制御回路１０の出力信号のレベルがＨiレベルとなると、フォトダイオードＤ１に電流が流れることにより、フォトトランジスタＴr1がオンとなるので、フォトカプラＩ１００がオン動作となる。この場合、フォトトランジスタＴr1のコレクタ端子からエミッタ端子に電流が流れるので、駆動信号Ｖpwmの信号レベルはＨiレベルからＬoレベルに変わる。すなわち、駆動信号Ｖpwmの信号レベルは、制御回路１０の出力信号の信号レベルを反転した形となる。
【００２２】
駆動信号ＶpwmがＬoレベルの場合には、プッシュプル構成されているＰ型ＭＯＳＦＥＴ１０４がオンし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０５はオフする。これにより、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１０４と接続されている強電系回路電源Ｖccから、ゲート抵抗Ｒgを介して、ＩＧＢＴ１０１のゲート端子に電荷が供給される（正電圧が印加される）。逆に、駆動信号ＶpwmがＨiレベルの場合には、プッシュプル構成されているＮ型ＭＯＳＦＥＴ１０５がオンし、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１０４がオフする。これにより、ＩＧＢＴ１０１のゲート端子から、ゲート抵抗Ｒgを介して、電荷の放電が行われる。上述した動作により、図２（ｂ）および図２（ｄ）に示すように、制御回路１０の出力信号（スイッチング素子駆動信号）に応じて、ＩＧＢＴ１０１がオン／オフする。
【００２３】
−ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１以下の場合−
まず、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１以下の場合の各部の動作について説明する。ＩＧＢＴ１０１内に設けられているダイオードＤ１０１のアノード端子およびカソード端子間の電圧は、ＩＧＢＴ１０１の温度が上昇するに伴って、低下する特性を有している。ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１以下の場合、コンパレータＩ１０１の反転入力端子に入力される電圧は、所定のしきい値電圧Ｖth_1より高いので、コンパレータＩ１０１の出力信号は、Ｌoレベルとなる。同様に、コンパレータＩ１０２の出力信号もＬoレベルとなる。
【００２４】
コンパレータＩ１０１の出力信号がＬoレベルであるので、アンド回路Ｉ１０４の出力信号もＬoレベルとなり（図２（ｉ）参照）、従って、アンド回路Ｉ１０６の出力信号もＬoレベルとなる（図２（ｊ）参照）。この場合、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０２はオフとなっているので、フォトカプラＩ１０８もオフとなる。ただし、フォトカプラＩ１０８のオフ時には、弱電系回路電源Ｖddから、抵抗Ｒ１０４を介して、Ｈiレベルの電圧信号がフリップフロップＩ１１０に入力される（図２（ｌ）参照）。
【００２５】
同様に、コンパレータＩ１０２の出力信号がＬoレベルであるので、アンド回路Ｉ１０５の出力信号もＬoレベルとなる（図２（ｋ）参照）。従って、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０３はオフとなり、フォトカプラＩ１０９もオフとなる。この場合も、Ｈiレベルの電圧信号がフリップフロップＩ１１１に入力される（図２（ｍ）参照）。
【００２６】
上述したように、遅延回路１０６は、制御回路１０の出力信号を時間ｔaだけ遅延させる（図２（ｎ）参照）。この遅延時間ｔaは、制御回路１０の出力信号のうち、オン信号が出力されているパルス時間よりも短いものとする。フリップフロップ（データフリップフロップ）Ｉ１１０およびＩ１１１はそれぞれ、クロック入力端子に入力される信号、すなわち、遅延回路１０６の出力信号の立ち上がりエッジが検出された時（図２（ｎ）の矢印参照）に、フリップフロップの入力端子に入力されている信号のレベルを保持して、出力信号Ｖout1およびＶout2として出力する。ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１（Ｔ１＜Ｔ２）以下の場合には、フリップフロップＩ１１０およびＩ１１１に入力される信号のレベルがＨiレベルとなっているので、出力信号Ｖout1およびＶout2の信号レベルは、共にＨiレベルとなる（図２（ｏ），図２（ｐ）参照）。
【００２７】
−Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２の場合−
ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１より高く、かつ、第２のしきい値温度Ｔ２より低い場合の各部の動作について説明する。ここでは、時刻ｔ１において、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１を越えたものとして説明する。この場合、コンパレータＩ１０１の反転入力端子に入力される電圧は、所定のしきい値電圧Ｖth_1より低くなるので（図２（ａ）参照）、コンパレータＩ１０１の出力信号は、Ｈiレベルとなる（図２（ｅ）参照）。ただし、コンパレータＩ１０２の反転入力端子に入力される電圧は、所定のしきい値電圧Ｖth_2より高いので、コンパレータＩ１０２の出力信号は、Ｌoレベルのままである。
【００２８】
コンパレータＩ１０１の出力信号がＨiレベルとなることにより、アンド回路Ｉ１０４の出力信号もＨiレベルとなる（図２（ｉ）参照）。アンド回路Ｉ１０６は、アンド回路Ｉ１０４の出力信号と、駆動信号Ｖpwmの信号レベルを反転させた信号との論理積を演算して、演算結果を出力するので、アンド回路Ｉ１０６の出力信号は、駆動信号Ｖpwmの信号レベルを反転させた信号と同一の波形となる（図２（ｊ）参照）。
【００２９】
アンド回路Ｉ１０６の出力信号がＬoレベルの場合のフォトカプラＩ１０８の動作、および、フリップフロップＩ１１０の出力信号のレベルについては、上述したので、ここでは、アンド回路Ｉ１０６の出力信号がＨiレベルの場合について説明する。この場合、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０２がオンするので、フォトカプラＩ１０８もオンする。すなわち、フォトトランジスタＴr2のコレクタ−エミッタ間に電流が流れるので、フリップフロップＩ１１０に入力される信号の信号レベルはＨiからＬoへと変わる。すなわち、図２（ｌ）に示すように、フリップフロップＩ１１０に入力される信号がＬoレベルの場合に、フォトカプラＩ１０８はオンとなっている。
【００３０】
図２（ｎ）に示すように、時刻ｔ２において、遅延回路１０６の出力信号の信号レベルはＬoからＨiに変わる。時刻ｔ２において、フリップフロップＩ１１０に入力される信号の信号レベルはＬoレベルとなっているので（図２（ｌ）参照）、フリップフロップＩ１１０の出力信号Ｖout1は、時刻ｔ２において、ＨiレベルからＬoレベルに変わる（図２（ｏ）参照）。なお、フォトカプラＩ１０９はオフのままであるため、フリップフロップＩ１１１の出力信号Ｖout2は、Ｈiレベルを保持している。
【００３１】
−Ｔ２＜Ｔの場合−
最後に、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第２のしきい値温度Ｔ２より高い場合の各部の動作について説明する。ここでは、時刻ｔ３において、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第２のしきい値温度Ｔ２を越えたものとして説明する。この場合、コンパレータＩ１０２の反転入力端子に入力される電圧は、所定のしきい値電圧Ｖth_2より低くなるので（図２（ａ）参照）、コンパレータＩ１０２の出力信号は、Ｈiレベルとなる（図２（ｆ）参照）。なお、コンパレータＩ１０１の反転入力端子に入力される電圧は、所定のしきい値電圧Ｖth_1より低いので、コンパレータＩ１０１の出力信号は、Ｈiレベルのままである。
【００３２】
コンパレータＩ１０２の出力信号がＬoレベルからＨiレベルに変わることにより、アンド回路Ｉ１０４には、ＮＯＴ素子Ｉ１０３で信号レベルが反転されたＬoレベルの信号が入力される。これにより、アンド回路Ｉ１０４の出力信号はＬoレベルとなるので（図２（ｉ）参照）、アンド回路Ｉ１０６の出力信号もＬoレベルとなって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０２がオフし、フォトカプラＩ１０８もオフする。従って、フリップフロップＩ１１０の出力信号Ｖout1は、再び、Ｈiレベルとなる（図２（ｏ）参照）。
【００３３】
一方、アンド回路Ｉ１０５は、アンド回路Ｉ１０２の出力信号と、駆動信号Ｖpwmの信号レベルを反転させた信号との論理積を演算して、演算結果を出力するので、アンド回路Ｉ１０２の出力信号がＨiレベルとなることにより、アンド回路Ｉ１０５の出力信号は、駆動信号Ｖpwmの信号レベルを反転させた信号と同一の波形となる（図２（ｋ）参照）。
【００３４】
アンド回路Ｉ１０５の出力信号がＬoレベルの場合のフォトカプラＩ１０９の動作、および、フリップフロップＩ１１１の出力信号のレベルについては、上述したので、ここでは、アンド回路Ｉ１０５の出力信号がＨiレベルの場合について説明する。この場合、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０３がオンするので、フォトカプラＩ１０９もオンする。すなわち、フォトトランジスタＴr3のコレクタ−エミッタ間に電流が流れることにより、フリップフロップＩ１１１に入力される信号の信号レベルはＨiからＬoへと変わる。すなわち、図２（ｍ）に示すように、フリップフロップＩ１１１に入力される信号がＬoレベルの場合に、フォトカプラＩ１０９はオンとなっている。
【００３５】
図２（ｎ）に示すように、時刻ｔ４において、遅延回路１０６の出力信号の信号レベルはＬoからＨiに変わる。時刻ｔ４において、フリップフロップＩ１１１に入力される信号の信号レベルはＬoレベルとなっているので（図２（ｍ）参照）、フリップフロップＩ１１１の出力信号Ｖout2は、時刻ｔ４において、ＨiレベルからＬoレベルに変わる（図２（ｏ）参照）。一方、時刻ｔ４において、フォトカプラＩ１０８はオフとなっているので、フリップフロップＩ１１０の出力信号Ｖout1は、時刻ｔ４において、ＬoレベルからＨiレベルに変わる。
【００３６】
図３は、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔと、フリップフロップＩ１１０の出力信号Ｖout1、および、フリップフロップＩ１１１の出力信号Ｖout2との関係をまとめた図である。図３に示すように、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１より低い場合には、出力信号Ｖout1およびＶout2は、共にＨiレベルとなっているが、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１を越えると、出力信号Ｖout1はＬoレベルとなる。また、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第２のしきい値温度Ｔ２を越えると、出力信号Ｖout1はＨiレベルとなり、出力信号Ｖout2はＬoレベルとなる。
【００３７】
なお、フリップフロップＩ１１０，Ｉ１１１の出力信号Ｖout1，Ｖout2は、弱電系回路側に設けられている制御回路１０に入力してもよいし、弱電系回路側に設けられる図示しないコントローラに入力してもよい。制御回路１０に入力した場合には、制御回路１０にて、強電系回路側に設けられているＩＧＢＴ１０１の温度を検出することができ、図示しないコントローラに入力した場合には、図示しないコントローラにて、ＩＧＢＴ１０１の温度を検出することができる。
【００３８】
一実施の形態におけるスイッチング素子の温度検出装置の動作を簡単にまとめておく。一実施の形態におけるスイッチング素子の温度検出装置では、スイッチング素子であるＩＧＢＴ１０１の近傍に、温度検出素子である接合ダイオードＤ１０１を設けるとともに、しきい値温度に対応したフォトカプラＩ１０８，Ｉ１０９を設けている。ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１を越えると、フォトカプラＩ１０８のみをオンし、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第２のしきい値温度Ｔ２を越えると、フォトカプラ１０９のみをオンする。これにより、フォトカプラＩ１０８がオンしたことを示す信号（Ｖout1がＬoレベル）が出力されると、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１を越えたことを検出することができ、フォトカプラＩ１０９がオンしたことを示す信号（Ｖout2がＬoレベル）が出力されると、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第２のしきい値温度Ｔ２を越えたことを検出することができる。これにより、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが上昇するに伴って、オン動作するフォトカプラが増大する方法に比べて、消費電流を抑制することができる。
【００３９】
また、一実施の形態におけるスイッチング素子の温度検出装置では、フォトカプラＩ１０８をオン動作させるための信号を出力するアンド回路Ｉ１０６において、ＩＧＢＴ１０１をオン／オフさせるための駆動信号と同一の信号レベルの信号と、アンド回路Ｉ１０４の出力信号との論理積を演算して、演算結果を出力するので、フォトカプラＩ１０８をオンさせる場合でも、オン／オフを交互に繰り返すようにオンさせることができる。同様に、フォトカプラＩ１０９をオンさせる場合でも、オン／オフを交互に繰り返すように、オンさせることができる。これにより、フォトカプラＩ１０８，Ｉ１０９のオン動作時に、常にオンさせる場合に比べて、フォトカプラのオン動作に伴う消費電流を低減させることができる。すなわち、制御回路１０の出力信号のオンデューティーに比例する量だけ、消費電流を低減させることができる。
【００４０】
上述したように、フリップフロップ（データフリップフロップ）Ｉ１１０，Ｉ１１１のクロック入力端子には、制御回路１０の出力信号を時間ｔaだけ遅延させた信号が入力される。従って、フォトカプラＩ１０８，Ｉ１０９を交互にオン／オフさせている場合でも、フリップフロップＩ１１０，Ｉ１１１の出力信号Ｖout1は一定の信号レベルとなる。すなわち、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１の温度しきい値Ｔ１を越えたか否か、および、第２の温度しきい値Ｔ２を越えたか否かを正確に検出することができる。
【００４１】
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した一実施の形態では、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔを第１の温度しきい値Ｔ１および第２の温度しきい値Ｔ２と比べたが、３つ以上の温度しきい値を予め設定して、ＩＧＢＴ１０１の温度をさらに詳細に検出することもできる。
【００４２】
図４は、ＩＧＢＴ１０１の温度ＴをＮ個の温度しきい値と比較するための回路構成を示す図である。この場合、フォトカプラＩ１００とは別に、Ｎ個の温度しきい値に対応させて、Ｎ個のフォトカプラＩ６０１〜Ｉ６０Ｎが設けられている。図４に示す回路の各部の動作は、上述した図１に示す回路の動作と基本的に同じであるため、ここでは、詳細な説明は省略する。
【００４３】
図５は、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔと、フリップフロップＩ７０１〜Ｉ７０Ｎの出力信号Ｖout1〜ＶoutNとの関係をまとめた図である。ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１の温度しきい値Ｔ１より低い場合には、全ての出力信号Ｖout1〜ＶoutNは、Ｈiレベルとなっているが、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ１を越えると、出力信号Ｖout1はＬoレベルとなる。また、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第２のしきい値温度Ｔ２を越えると、出力信号Ｖout1はＨiレベルとなり、出力信号Ｖout2はＬoレベルとなる。
【００４４】
同様に、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第３のしきい値温度Ｔ３を越えると、出力信号Ｖout2はＨiレベルとなり、出力信号Ｖout3はＬoレベルとなり、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第Ｎのしきい値温度ＴＮを越えると、出力信号ＶoutNのみがＬoレベルとなる。
【００４５】
すなわち、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔが第ｍのしきい値温度Ｔｍ（ｍは、１以上Ｎ以下の整数）を越えると、第ｍのしきい値温度Ｔｍに対応して設けられているフォトカプラＩ６０ｍのみがオンし、フリップフロップＩ７０ｍの出力信号ＶoutmのみがＬoレベルとなる。従って、出力信号Ｖout1〜ＶoutNの信号レベルを確認することにより、ＩＧＢＴ１０１の温度Ｔを把握することができる。
【００４６】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ダイオードＤ１０１が温度検出素子を、コンパレータＩ１０１，Ｉ１０２、アンド回路Ｉ１０４，Ｉ１０５，Ｉ１０６、ＮＯＴ素子Ｉ１０３，Ｉ１０７、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３がフォトカプラ制御回路を、制御回路１０が温度検出手段を、フリップフロップＩ１１０，Ｉ１１１がデータフリップフロップをそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明によるスイッチング素子の温度検出装置の一実施の形態における構成を示す図
【図２】図１に示す温度検出装置の各部の電圧波形を示す図
【図３】ＩＧＢＴ１０１の温度と、フリップフロップ出力信号Ｖout1およびＶout2との関係をまとめた図
【図４】ＩＧＢＴ１０１の温度をＮ個の温度しきい値と比較するための回路構成を示す図
【図５】ＩＧＢＴ１０１の温度と、フリップフロップ出力信号Ｖout1〜ＶoutNとの関係をまとめた図
【符号の説明】
【００４８】
１０…制御回路
１０１…ＩＧＢＴ
１０６…遅延回路
Ｉ１０１，Ｉ１０２，Ｉ２０１〜Ｉ２０Ｎ…コンパレータ
Ｉ１０３，Ｉ１０７，Ｉ３０２〜Ｉ３０Ｎ…ＮＯＴ素子
Ｉ１０４〜Ｉ１０６，Ｉ４０１〜Ｉ５０Ｎ…アンド回路
Ｉ１００，Ｉ１０８，Ｉ１０９，Ｉ６０１〜Ｉ６０Ｎ…フォトカプラ
Ｉ１１０，Ｉ１１１，Ｉ７０１〜Ｉ７０Ｎ…フリップフロップ
Ｄ１０１…接合ダイオード
Ｄ１〜Ｄ３…フォトダイオード
Ｔr1〜Ｔr3…フォトトランジスタ
Ｒ１０１〜Ｒ１０６…抵抗
【図１】
2006064456.tif 000003
【図２】
2006064456.tif 000004
【図３】
2006064456.tif 000005
【図４】
2006064456.tif 000006
【図５】
2006064456.tif 000007