(57)【要約】【課題】駆動用抵抗を切替える際に発生する電源電圧の変動を抑制できるサーミスタ駆動回路を提供する。【解決手段】電源，グランド間に電流補正用抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２を選択的に接続可能に構成する。制御部４は、サーミスタＴＨの端子電圧に応じて抵抗値を増加させるように駆動用抵抗Ｒ１＿ＬＴ，Ｒ１＿ＲＴ，Ｒ１＿ＨＴの接続状態を切替える際に、抵抗値を減少させるように電流補正用抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２の接続状態を併せて切替えることで、複数の駆動用抵抗の接続切替えの前後における電源電流の変動を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出している温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタ（ＴＨ）の特性を補正するため、前記サーミスタに選択的に接続される複数の駆動用抵抗（Ｒ１＿ＬＴ，Ｒ１＿ＲＴ，Ｒ１＿ＨＴ）と、
電源，グランド間に選択的に接続される１つ以上の電流補正用抵抗（Ｒｄ１，Ｒｄ２）と、
前記サーミスタの端子電圧を測定する電圧測定部（３，２２，３１）と、
前記端子電圧に応じて前記複数の駆動用抵抗の接続状態を切替える際に、前記電流補正用抵抗の接続状態を併せて切替えることで、前記複数の駆動用抵抗の接続切替えの前後における電源電流の変動を低減する制御部（４，１３，２３，３５）とを備えるサーミスタ駆動回路。
【請求項２】
前記制御部は、抵抗値を増加させるように前記駆動用抵抗の接続状態を切替える際には、抵抗値を減少させるように前記電流補正用抵抗の接続状態を切替える請求項１記載のサーミスタ駆動回路。
【請求項３】
前記制御部（１３）は、前記複数の駆動用抵抗の接続を切替える際に、前記電流補正用抵抗の接続を複数回段階的に切替える請求項１又は２記載のサーミスタ駆動回路。
【請求項４】
前記複数の駆動用抵抗のそれぞれに直列に接続される、レベルシフト用抵抗（Ｒ２＿ＬＴ，Ｒ２＿ＲＴ，Ｒ２＿ＨＴ）を備え、
前記電圧測定部（２２，３１）は、前記駆動用抵抗と前記レベルシフト用抵抗との共通接続点の電圧を測定する請求項１から３の何れか一項に記載のサーミスタ駆動回路。
【請求項５】
前記電圧測定部（３１）は、複数の入力端子が前記複数の共通接続点に接続されるマルチプレクサ（３２）と、
このマルチプレクサを介して入力される信号を増幅するアンプ（３３）と、
このアンプより入力される信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ（３４）とを備える請求項４記載のサーミスタ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーミスタに電源電流を流して駆動する駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーミスタにより温度を検出する際には、温度特性が低い駆動用の抵抗をサーミスタに直列に接続し、電源電圧を分圧した出力を得ている。一般にサーミスタは、検出している温度に応じて端子電圧が指数関数的に変化するため直線性が悪く、出力電圧の範囲も広くなる。そこで、例えば特許文献１，２に開示されているように、温度に応じて駆動用抵抗を切替えることで直線性を改善したり、出力電圧範囲を制限する構成を採用するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２７２１５５号公報
【特許文献２】特許第５０４５２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように駆動用抵抗を切替えると電源電流量が変化するため、それに伴い電源電圧が大きく変動するという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動用抵抗を切替える際に発生する電源電圧の変動を抑制できるサーミスタ駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載のサーミスタ駆動回路によれば、電源，グランド間に１つ以上の電流補正用抵抗を選択的に接続可能に構成する。そして、制御部は、サーミスタの端子電圧に応じて複数の駆動用抵抗の接続状態を切替える際に、電流補正用抵抗の接続状態を併せて切替えることで、複数の駆動用抵抗の接続切替えの前後における電源電流の変動を低減する。したがって、電源電圧の変動を抑制することが可能になる。
【０００６】
具体的には、請求項２記載のサーミスタ駆動回路のように、制御部は、抵抗値を増加させるように駆動用抵抗の接続状態を切替える際には、抵抗値を減少させるように電流補正用抵抗の接続状態を切替える。これにより、駆動用抵抗の接続切替えの前後における電源電流の変動を低減する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態であり、サーミスタ駆動回路の構成を示す図
【図２】サーミスタが検出する温度の高低に応じて、測定モードを切り替える状態を説明する図
【図３】サーミスタ抵抗値の温度特性を示す図
【図４】測定モードの切り替えに伴う電源電流の変化を示す図
【図５】サーミスタが検出する温度に応じた出力電圧の変化を示す図
【図６】駆動用抵抗と、電流補正用抵抗との具体数値例を示す図
【図７】第２実施形態であり、サーミスタ駆動回路の構成を示す図
【図８】サーミスタが検出する温度の高低に応じて、測定モードを切り替える状態を説明する図
【図９】第３実施形態であり、サーミスタ駆動回路の構成を示す図
【図１０】電圧測定部に内蔵されるマルチプレクサの構成を示す図
【図１１】マルチプレクサの内部で発生するオフリーク電流を説明する図
【図１２】第４実施形態であり、サーミスタ駆動回路の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１に示すように、サーミスタＴＨの端子ＧＮＤはグランドに接続されている。電源とサーミスタＴＨの端子Ｖinとの間には、３つのスイッチＳＷＬ，ＳＷＲ，ＳＷＨと、それぞれに対応する駆動用抵抗Ｒ１＿ＬＴ，Ｒ１＿ＲＴ，Ｒ１＿ＨＴとの直列回路が並列に接続されている。これら３つの直列回路は、直線性補正部１を構成している。また、電源とグランドとの間には、２つのスイッチＳＷＬ＿Ｃ，ＳＷＲ＿Ｃと、それぞれに対応する電流補正用抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２との直列回路が並列に接続されている。これら２つの直列回路は、電流補正部２を構成している。
【０００９】
サーミスタＴＨの端子Ｖinは、電圧測定部３の入力端子に接続されている。電圧測定部３は、例えばＡ／Ｄ変換器やサンプルホールド回路等であり、測定したサーミスタＴＨの端子電圧を外部に出力すると共に制御部４に入力する。制御部４は、例えばマイクロコンピュータやハードウェアロジックで構成され、電圧測定部３より入力される電圧データに応じて直線性補正部１及び電流補正部２の各スイッチを切替える。
【００１０】
次に、本実施形態の作用について説明する。図３に示すように、サーミスタＴＨの抵抗値は、検出する温度が上昇するのに応じて指数関数的に減少する負の温度特性を示す。この温度特性に基づく出力電圧の直線性を改善するため、制御部４は、サーミスタＴＨが検出する温度帯に応じて、サーミスタＴＨに接続する抵抗Ｒ１＿ＬＴ，Ｒ１＿ＲＴ，Ｒ１＿ＨＴを選択的に切り替える。例えば、
−５°Ｃ以下                        ：低温域ＬＴ
−５°Ｃより大で且つ６５°Ｃ以下：中温域ＲＴ
６５°Ｃより大                  ：高温域ＨＴ
のように３つの温度帯域に分ける。
【００１１】
そして、低温域ＬＴではスイッチＳＷＬのみを閉じて抵抗Ｒ１＿ＬＴをサーミスタＴＨに接続し、中温域ＲＴではスイッチＳＷＲのみを閉じて抵抗Ｒ１＿ＲＴをサーミスタＴＨに接続する。高温域ＨＴではスイッチＳＷＨのみを閉じて抵抗Ｒ１＿ＨＴをサーミスタＴＨに接続する。
【００１２】
このように、直線性補正部１の抵抗Ｒ１＿ＬＴ，Ｒ１＿ＲＴ，Ｒ１＿ＨＴを切り替えると、図４に破線で示すように、それに伴いサーミスタＴＨに通電される電源電流量が大きく変動するため、電源電圧も大きく変動する。そこで、本実施形態では、上記の接続切替えに伴う電源電流の変動量を抑制するため、電流補正部２における抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２の接続状態も併せて切替える。
【００１３】
図２に示すように、ＨＴモードでは、上述したようにスイッチＳＷＨのみを閉じるが、ＲＴモードでは、スイッチＳＷＲを閉じると共に電流補正部２のスイッチＳＷＲ＿Ｃを閉じて、電源，グランド間に抵抗Ｒｄ２を接続する。これにより、ＨＴモードからＲＴモードへの切替えの前後における電源電流の変動を抑制する。また、ＬＴモードでは、スイッチＳＷＬを閉じると共に電流補正部２のスイッチＳＷＬ＿Ｃを閉じて、電源，グランド間に抵抗Ｒｄ１を接続することで、同様にＲＴモードからＬＴモードへの切替えの前後における電源電流の変動を抑制する。
【００１４】
これらは、検出温度が低温域から高温域に移行する際についても同様であり、ＬＴモードからＲＴモードへの切替え，ＲＴモードからＨＴモードへの切替えの前後についても電源電流の変動を抑制する作用となる。すなわち、スイッチＳＷＬ＿Ｃの開閉は、ＲＴ／ＬＴモード間の切替えにおいて行われ、スイッチＳＷＲ＿Ｃの開閉は、ＨＴ／ＲＴモード間の切替えにおいて行われる。このように、電流補正部２における抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２の接続状態を切替えても、図５に示すように、サーミスタＴＨの端子電圧に特段の影響を及ぼすことはない。
【００１５】
図６は、各抵抗値の具体数値例である。電源電圧５Ｖ，ＲＴモードにおけるサーミスタＴＨの基幹抵抗が１０ｋΩである場合、駆動用抵抗Ｒ１＿ＬＴ＝１５ｋΩ，Ｒ１＿ＲＴ＝１ｋΩ，Ｒ１＿ＨＴ＝０．１ｋΩに対して、電流補正用抵抗Ｒｄ１＝０．８ｋΩ，Ｒｄ２＝０．８５ｋΩに設定する。
【００１６】
以上のように本実施形態によれば、電源，グランド間に電流補正用抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２を選択的に接続可能に構成する。そして、制御部４は、サーミスタＴＨの端子電圧に応じて抵抗値を増加させるように駆動用抵抗Ｒ１＿ＬＴ，Ｒ１＿ＲＴ，Ｒ１＿ＨＴの接続状態を切替える際に、抵抗値を減少させるように電流補正用抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２の接続状態を併せて切替えることで、複数の駆動用抵抗の接続切替えの前後における電源電流の変動を低減する。したがって、電源電圧の変動を抑制することが可能になる。
【００１７】
（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を附して説明を省略し、異なる部分について説明する。図７に示すように、第２実施形態では、直線性補正部１１がＨＴ，ＲＴ，ＬＴの各モードに対応して電源，グランド間の直列抵抗値を変化させるため、それぞれ３組のスイッチ及び抵抗の直列回路を下記のように備えている。
・ＨＴモード            スイッチＳＷＨ１〜３及び抵抗Ｒ１＿Ｈ１〜３
・ＲＴモード            スイッチＳＷＲ１〜３及び抵抗Ｒ１＿Ｒ１〜３
・ＬＴモード            スイッチＳＷＬ１〜３及び抵抗Ｒ１＿Ｌ１〜３
そして、抵抗Ｒ１＿Ｈ１〜３，Ｒ１＿Ｒ１〜３，Ｒ１＿Ｌ１〜３の並列抵抗値は、それぞれ第１実施形態の抵抗Ｒ１＿ＨＴ，Ｒ１＿ＲＴ，Ｒ１＿ＬＴに等しく設定されている。
【００１８】
また、電流補正部１２も直線性補正部１１の構成に対応して、ＨＴ／ＲＴモード，ＲＴ／ＬＴモード間の切替え時に使用するスイッチ及び抵抗の直列回路を、下記のようにそれぞれ３組備えている。
・ＨＴ／ＲＴモード間      スイッチＳＷＲ１＿Ｃ〜３＿Ｃ及び抵抗Ｒｄ４〜Ｒｄ６
・ＲＴ／ＬＴモード間      スイッチＳＷＬ１＿Ｃ〜３＿Ｃ及び抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ３
そして、抵抗Ｒｄ４〜Ｒｄ６，抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ３の並列抵抗値は、それぞれ第１実施形態の抵抗Ｒｄ２，Ｒｄ１に等しく設定されている。直線性補正部１１及び電流補正部１２におけるスイッチ切替えは、制御部１３によって行われる。
【００１９】
次に、第２実施形態の作用について説明する。図８に示すように、制御部１３は、ＨＴモードにおいてはスイッチＳＷＨ１〜３のみを閉じている。そして、ＨＴモードからＲＴモードに移行する際，つまり図８に示す遷移期間においてはスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２，ＳＷＨ３を順次開くが、それらを開くタイミングに合わせて、スイッチＳＷＲ１，ＳＷＲ２，ＳＷＲ３を順次閉じる。また、それらを順次閉じるタイミングに合わせてスイッチＳＷＲ１＿Ｃ，ＳＷＲ２＿Ｃ，ＳＷＲ３＿Ｃを順次閉じる。このように制御することで、ＨＴモードからＲＴモードに移行する際の電源電流変動をより小さくして、電源電圧の変動を抑制する。
【００２０】
ＲＴモードからＬＴモードに移行する際も同様に、閉じているスイッチＳＷＲ１，ＳＷＲ２，ＳＷＲ３を順次開くが、それらを開くタイミングに合わせてスイッチＳＷＬ１，ＳＷＬ２，ＳＷＬ３を順次閉じる。また、それらを順次閉じるタイミングに合わせてスイッチＳＷＬ１＿Ｃ，ＳＷＬ２＿Ｃ，ＳＷＬ３＿Ｃを順次閉じるようにする。
【００２１】
以上のように第２実施形態によれば、制御部１３は、測定モードをＨＴ，ＲＴ，ＬＴ間で切替える際に、電流補正用抵抗の接続を複数回段階的に切替えるようにした。これにより、測定モードを移行する際の電源電流変動をより小さくして、電源電圧の変動を更に抑制することができる。
【００２２】
（第３実施形態）
図９に示すように、第３実施形態の直線性補正部２１では、第１実施形態の直線性補正部１における抵抗Ｒ１＿ＬＴ，Ｒ１＿ＲＴ，Ｒ１＿ＨＴと、サーミスタＴＨの上端との間にそれぞれレベルシフト用抵抗Ｒ２＿ＬＴ，Ｒ２＿ＲＴ，Ｒ２＿ＨＴが挿入されている。そして、抵抗Ｒ１及びＲ２＿ＬＴ，Ｒ１及びＲ２＿ＲＴ，Ｒ１及びＲ２＿ＨＴの各共通接続点は、電圧測定部２２の各入力端子にそれぞれ接続されている。前記各共通接続点の電圧を、それぞれＶin3，Ｖin2，Ｖin1とする。
【００２３】
電圧測定部２２は、図１０に示すようにサンプルホールド回路を構成しており、各入力電圧Ｖin1〜Ｖin3は、それぞれに対応する入力スイッチが閉じられた際にサンプルホールドされる。図１１は、入力電圧Ｖin1をサンプルホールドする際の各スイッチのオン状態を示すが、これは第１実施形態の電圧測定部３がサンプルホールド回路を構成している場合と同様である。
【００２４】
ここで、第３実施形態において、レベルシフト用抵抗Ｒ２を設ける意義について説明する。サーミスタＴＨが検出している温度が高温になると、抵抗値が低下して消費電流が増加する。消費電流の増加を抑制するため駆動用抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくすると、入力電圧Ｖinがグランドレベルに近付くことになる。
【００２５】
サンプルホールド回路を構成するオペアンプの非反転入力端子には、参照電圧Ｖrefが与えられているが、入力電圧Ｖinがグランドレベルに近付くと参照電圧Ｖrefとの電位差が大きくなる。すると、オペアンプの非反転入力端子側から反転入力端子側にリーク電流が流れてしまう。そこで、第３実施形態のようにレベルシフト用抵抗Ｒ２を挿入することで、高温時における入力電圧Ｖinと参照電圧Ｖrefとの電位差を縮小し、リーク電流の発生を防止する。一般にスイッチはＭＯＳＦＥＴなどにより構成されるので、レベルシフトを行うことで基板バイアス効果により閾値を制御して、リーク電流を防止できる。尚、測定制御は、制御部２３によって行われる。
【００２６】
以上のように第３実施形態によれば、駆動用抵抗Ｒ１＿ＬＴ，Ｒ１＿ＲＴ，Ｒ１＿ＨＴのそれぞれに直列に接続されるレベルシフト用抵抗Ｒ２＿ＬＴ，Ｒ２＿ＲＴ，Ｒ２＿ＨＴ
を備え、電圧測定部２２は、駆動用抵抗Ｒ１とレベルシフト用抵抗Ｒ２との共通接続点の電圧を測定する。このように構成すれば、前記共通接続点の電位がレベルシフト用抵抗Ｒ２によりレベルシフトされる結果、前記共通接続点の電位と、サンプルホールド回路内部の参照電圧Ｖrefとのとの電位差が縮小される。したがって、サンプルホールド回路内部におけるリーク電流を減少させることができ、入力信号の精度が悪化することを防止できる。
【００２７】
（第４実施形態）
図１２に示す第４実施形態では、第３実施形態の電圧測定部２２を電圧測定部３１に置き換えた構成であり、電圧測定部３１は、マルチプレクサ３２，アンプ３３及びＡ／Ｄコンバータ３４で構成されている。マルチプレクサ３２は、制御部３５による選択切替えにより各共通接続点の電圧Ｖin3，Ｖin2，Ｖin1を選択すると、次段のアンプ３３に入力する。アンプ３３は、入力された電圧信号を増幅してＡ／Ｄコンバータ３４に入力する。Ａ／Ｄコンバータ３４は、入力されたアナログ電圧をデジタルデータに変換して、外部及び制御部３５に出力する。
【００２８】
以上のように構成される第４実施形態によれば、マルチプレクサ３２における入力端子間の電位差に応じて、第３実施形態と同様のリーク電流が発生するおそれがある。この場合、入力選択用のスイッチがオフの状態でオフリーク電流が発生する。これに対して第３実施形態と同様の構成を適用することで、入力端子間の電位差を縮小してオフリーク電流を低減できる。
【００２９】
（その他の実施形態）
温度帯域は「３」に分ける必要はなく、「２」又は「４」以上に分けても良い。
一端が電源に接続されるサーミスタに適用しても良い。
正の温度特性を有するサーミスタに適用しても良い。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００３０】
図面中、１は直線性補正部、２は電流補正部、３は電圧測定部、４は制御部、ＴＨはサーミスタ、Ｒ１＿ＬＴ，Ｒ１＿ＲＴ，Ｒ１＿ＨＴは駆動用抵抗、Ｒｄ１，Ｒｄ２は電流補正用抵抗を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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