(57)【要約】【課題】ＣＰＵなどの特別な制御回路が不要で、半導体装置の過熱状態が解消されるまでは定電圧回路部からの出力電流を確実に遮断することを可能にする。【解決手段】過熱保護回路２０は、定電圧回路１０の出力電流を検出する出力電流検出回路２１と、前記半導体装置の温度を検出する第１温度検出手段（Ｄ１，Ｒ３）と第２温度検出手段（Ｄ２，Ｄ３、Ｒ４）と、温度検出手段の出力に応じて出力電流を制御する出力電流制御回路（２２〜２４、Ｍ６）と、第１，２温度検出手段にバイアス電流を供給するバイアス電流源Ｉ１，Ｉ２と、バイアス電流源から温度検出手段へのバイアス電流の供給／停止を制御する第１スイッチ手段（Ｍ２，Ｍ３）と第２スイッチ手段（Ｍ４，Ｍ５）を備え、半導体装置の温度が所定の温度近傍で出力電流の発振が生じないように、出力電流検出回路の出力と出力電流制御回路の出力により第１，２スイッチ手段を制御する。【選択図】図１
2008282118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電圧回路を内蔵した半導体装置の過熱保護回路において、
前記定電圧回路の出力電流を検出する出力電流検出回路と、
前記半導体装置の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の出力に応じて前記出力電流を制御する出力電流制御回路と、
前記温度検出手段にバイアス電流を供給するバイアス電流源と、
前記バイアス電流源から前記温度検出手段へのバイアス電流の供給／停止を制御するスイッチ手段を備え、
前記出力電流制御回路の出力により、前記温度検出手段が所定の温度以上を検出した場合に前記出力電流を遮断するとともに、前記出力電流検出回路の出力と前記出力電流制御回路の出力により、前記所定の温度近傍で前記出力電流に発振が生じないように前記スイッチ手段を制御することを特徴とする過熱保護回路。
【請求項２】
請求項１記載の過熱保護回路において、
前記スイッチ手段の制御は、前記出力電流検出回路が所定の電流値未満を検出し且つ前記半導体装置の温度が所定の温度未満を検出している場合に前記バイアス電流の供給を停止し、前記出力電流検出回路が所定の電流値以上を検出した場合に前記バイアス電流の供給を行い、前記出力電流検出回路が所定の電流値以上を検出し且つ前記温度検出手段が所定の温度以上を検出した場合に前記温度検出手段が所定の温度未満を検出するまで前記温度検出手段に前記バイアス電流の供給を続けることによって行なわれることを特徴とする過熱保護回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載の過熱保護回路において、
前記電流検出回路が所定の電流値未満を検出し且つ前記スイッチ手段により前記バイアス電流が供給されていない場合は、前記温度検出手段の出力は所定の温度未満を出力するようにしたことを特徴とする過熱保護回路。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の過熱保護回路において、
前記温度検出手段は温度−電圧特性の異なる第１温度検出手段および第２温度検出手段で構成され、
前記バイアス電流源は、前記第１温度検出手段に第１バイアス電流を供給する第１バイアス電流源と、前記第２温度検出手段に第２バイアス電流を供給する第２バイアス電流源で構成され、
前記スイッチ手段は、前記第１バイアス電流源から前記第１温度検出手段に前記第１バイアス電流の供給／停止を制御する第１スイッチ手段と、前記第２バイアス電流源から前記第２温度検出手段に前記第２バイアス電流の供給／停止を制御する第２スイッチ手段で構成され、
前記第１温度検出手段および第２温度検出手段の出力を前記出力電流制御回路に入力すると共に、
前記第１温度検出手段と電源の間に前記第１スイッチ手段を接続し、
前記第２温度検出手段と接地電位の間に前記第２スイッチ手段を接続したことを特徴とする過熱保護回路。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の過熱保護回路において、
前記第１スイッチ手段および前記第２スイッチ手段の各々は、制御電極を備えた２つのスイッチ素子を並列に接続した構成を有することを特徴とする過熱保護回路。
【請求項６】
請求項５記載の過熱保護回路において、
前記２つのスイッチ素子のうちの一方のスイッチ素子を前記出力電流検出回路の出力によりオン／オフ制御を行い、前記２つのスイッチ素子のうちの他方のスイッチ素子を前記出力電流制御回路の出力によりオン／オフ制御を行うようにしたことを特徴とする過熱保護回路。
【請求項７】
請求項４から６のいずれかに記載の過熱保護回路において、
前記第１温度検出手段に前記第１バイアス電流より少ない補助バイアス電流を常時供給する補助バイアス電流源を具備させたことを特徴とする過熱保護回路。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の過熱保護回路を具備したことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
前記電子機器は、携帯用電子機器、ボルテージレギュレータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、バッテリーパック、車載用電装品、家電製品のいずれかであることを特徴とする請求項８記載の電子機器
【請求項１０】
定電圧回路を内蔵した半導体装置の温度を検出する温度検出手段と、前記定電圧回路の出力電流を検出する出力電流検出回路と、前記温度検出手段の出力に応じて前記出力電流を制御する出力電流制御回路と、前記温度検出手段にバイアス電流を供給するバイアス電流源と、前記出力電流検出回路の出力と前記出力電流制御回路の出力によって前記バイアス電流源から前記温度検出手段へのバイアス電流の供給／停止を制御するスイッチ手段を具備する半導体装置の過熱保護回路の制御方法において、
前記出力電流検出回路が所定の電流値未満を検出し且つ前記半導体装置の温度が所定の温度未満を検出している場合に前記バイアス電流の供給を停止し、前記出力電流検出回路が所定の電流値以上を検出した場合に前記バイアス電流の供給を行い、前記出力電流検出回路が所定の電流値以上を検出し且つ前記温度検出手段が所定の温度以上を検出した場合に前記出力電流を遮断し、前記温度検出手段が所定の温度未満を検出するまで前記温度検出手段に前記バイアス電流の供給を続けるように前記スイッチ手段を制御することを特徴とする過熱保護回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過熱保護回路技術に係り、特に定電圧回路を内蔵した半導体装置が出力過電流による過熱によって破壊してしまうのを防止するための過熱保護回路とそれを具備する電子機器ならびにその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
定電圧回路の保護回路としては、過電流保護が多く用いられているが、入出力電圧差が大きい場合は、過電流保護が作動する前に、半導体チップの温度、特に出力制御トランジスタの温度が上昇して最大定格を超えてしまう場合がある。
【０００３】
このような場合に有効なのが、印加電圧と出力電流の積を算出し、その積の値（すなわち電力値）が所定値以上になった場合に保護を行うようにした電力保護である。しかし、その場合、電圧と電流の２種類の値を検出する必要があり、更にそれらの値の積を生成する乗算回路も必要になることから回路規模が大きくなってしまうという問題があった。この問題を回避するため、半導体チップの温度を測定し、その測定温度値に基づいて半導体装置の保護を行う過熱保護回路が最近多く用いられている。
【０００４】
従来、定電圧回路が動作中は過熱保護回路に常に電力を供給していたので、消費電流が増加するという問題があった。過熱保護回路が実際に動作するのは、定電圧回路から出力される電流が大きい場合に限られるので、出力電流が少ない場合に過熱保護回路に電力を供給しているのは無駄である。そこで、特開２００２−３１２０４４号公報（特許文献１）「電源回路」では、出力電流を検出して、出力電流が所定の大きさ以上の場合にだけ、過熱検出回路にバイアス電流を供給するようにしている。
【０００５】
図４は、特開２００２−３１２０４４号公報（特許文献１）の図１に開示されている電源回路の実施例の概略図である。次に、この図４を参照して従来技術の説明を行う。
【０００６】
図４に示すように、電源回路の定電圧回路部は、基準電圧Ｖref、誤差増幅回路１、出力制御トランジスタＱ１１、トランジスタＱ１３、抵抗Ｒ１３、および出力電圧検出抵抗Ｒ１１とＲ１２で構成されている。
【０００７】
定電圧回路部からの出力電圧Ｖoは、抵抗Ｒ１１とＲ１２で分圧される。誤差増幅回路１はこの分圧電圧と基準電圧Ｖrefの差を増幅して、差が０ＶになるようにトランジスタＱ１３のベース電流を制御する。
【０００８】
トランジスタＱ１３のコレクタは出力制御トランジスタＱ１１のベースに接続されているので、誤差増幅回路１はトランジスタＱ１３を介して出力制御トランジスタＱ１１を制御していることになる。
【０００９】
トランジスタＱ１２は出力制御トランジスタＱ１１と共にマルチコレクタ構成となっており、トランジスタＱ１２のコレクタ電流は出力制御トランジスタＱ１１のコレクタ電流に比例した電流となっているので、トランジスタＱ１２のコレクタ電流を調べることで出力電流を間接的に検出できることになる。
【００１０】
トランジスタＱ１２のコレクタ電流は抵抗Ｒ１４に供給され、抵抗Ｒ１４に電圧降下を発生させる。抵抗Ｒ１４の両端はトランジスタＱ１４のベース−エミッタ間に接続されている。トランジスタＱ１４のコレクタはバイアス回路２に、エミッタは接地されている。
【００１１】
トランジスタＱ１２のコレクタ電流が増加し、抵抗Ｒ１４における電圧降下がトランジスタＱ１４のベース閾値電圧を超えると、トランジスタＱ１４はオンとなり、バイアス回路２へ通電を行い、バイアス回路２を動作させる。
【００１２】
バイアス回路２の出力は過熱検出回路３に印加されているので、バイアス回路２が動作すると過熱検出回路３も動作を開始する。過熱検出回路３は２つの出力を備えている。過熱検出回路３の一方の出力はトランジスタＱ１３のベースに接続され、過熱検出回路３の他方の出力は回路全体を制御しているＣＰＵに接続されている。
【００１３】
過熱検出回路３が半導体装置の過熱状態を検知すると、過熱検出回路３の一方の出力はローレベルとなり、トランジスタＱ１３のベース電位を引き下げるので、トランジスタＱ１３はオフとなる。このため出力制御トランジスタＱ１１のベース電流の供給が停止し、出力制御トランジスタＱ１１もオフとなるので、定電圧回路部は負荷への電力供給を停止する。
【００１４】
過熱検出回路３の他方の出力は、過熱信号としてＣＰＵに入力され、ＣＰＵは過熱信号を受け適当な処置（例えば、負荷を軽くするなど）を実行する。
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−３１２０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来技術では、過熱検出回路３が過熱状態を検出すると、一方の出力によりトランジスタＱ１３をオフにする。すると出力制御トランジスタＱ１１もオフとなり定電圧回路部の出力電流が遮断されるので、出力制御トランジスタＱ１１のコレクタ電流に比例したコレクタ電流を出力するトランジスタＱ１２のコレクタ電流もオフとなる。
【００１７】
すると、抵抗Ｒ１４における電圧降下も無くなるので、トランジスタＱ１４もオフしてしまい、バイアス回路２への電力供給が停止し、過熱検出回路２へのバイアス供給が無くなるので過熱検出回路３は動作を停止してしまう。
【００１８】
このため、過熱検出回路３から出力された一方の出力（ローレベル）は直ぐに取り消されるため、トランジスタＱ１３は再びオン動作し、出力制御トランジスタＱ１１にベース電流を供給するようになるので、定電圧回路部は再び出力電流を供給するようになる。
【００１９】
しかし定電圧回路部に接続されている負荷が同じであれば、再び過電流が流れ、前記したのと同様にトランジスタＱ１４がオンし、バイアス回路２が作動し、過熱保護回路３から過熱信号が出力される。このサイクルを繰り返す結果、出力電流が高速で断続される動作を行う所謂“発振状態”となり、半導体装置を過熱状態から十分に保護することができない。
【００２０】
この状態を防止するため、上記従来技術では、過熱検出回路３の他方の出力をＣＰＵに送り、ＣＰＵによって定電圧回路の負荷の状態を軽くするなどの処置を行わなくてはならない。すなわち、上記従来技術では、ＣＰＵが無いと過熱保護を適切に行うことができず、ＣＰＵを設けることが必須となるという問題がある。
【００２１】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、ＣＰＵなどの特別な制御回路が不要で、しかも半導体装置の過熱状態が解消されるまでは定電圧回路部からの出力電流を確実に遮断することが可能な過熱保護回路とそれを具備する電子機器ならびにその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成を採用した。以下、請求項毎の構成を述べる。
【００２３】
ａ）請求項１記載の発明では、定電圧回路を内蔵した半導体装置の過熱保護回路において、前記定電圧回路の出力電流を検出する出力電流検出回路と、前記半導体装置の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の出力に応じて前記出力電流を制御する出力電流制御回路と、前記温度検出手段にバイアス電流を供給するバイアス電流源と、前記バイアス電流源から前記温度検出手段へのバイアス電流の供給／停止を制御するスイッチ手段を備え、前記出力電流制御回路の出力により、前記温度検出手段が所定の温度以上を検出した場合に前記出力電流を遮断するとともに、前記出力電流検出回路の出力と前記出力電流制御回路の出力により、前記所定の温度近傍で前記出力電流に発振が生じないように前記スイッチ手段を制御することを特徴としている。
【００２４】
ｂ）請求項２記載の発明では、前記スイッチ手段の制御が、前記出力電流検出回路が所定の電流値未満を検出し且つ前記半導体装置の温度が所定の温度未満を検出している場合に前記バイアス電流の供給を停止し、前記出力電流検出回路が所定の電流値以上を検出した場合に前記バイアス電流の供給を行い、前記出力電流検出回路が所定の電流値以上を検出し且つ前記温度検出手段が所定の温度以上を検出した場合に前記温度検出手段が所定の温度未満を検出するまで前記温度検出手段に前記バイアス電流の供給を続けることによって行なわれることを特徴としている。以上の構成にすることにより、バイアス電流の消費電力の低減に加えて、ＣＰＵなどの特別な制御回路無しに、出力電流が高速で断続される動作を行う所謂発振状態を回避することが可能となった。
【００２５】
ｃ）請求項３記載の発明では、さらに、前記電流検出回路が所定の電流値未満を検出し且つ前記スイッチ手段により前記バイアス電流が供給されていない場合は、前記温度検出手段の出力は所定の温度未満を出力するようにしたことを特徴としている。これにより、バイアス電流が供給されていない場合でも、ノイズなどによる誤動作が無くなり、保護動作が確実に行えるようになった。
【００２６】
ｄ）請求項４記載の発明では、さらに、前記温度検出手段は温度−電圧特性の異なる第１温度検出手段および第２温度検出手段で構成され、前記バイアス電流源は、前記第１温度検出手段に第１バイアス電流を供給する第１バイアス電流源と、前記第２温度検出手段に第２バイアス電流を供給する第２バイアス電流源で構成され、前記スイッチ手段は、前記第１バイアス電流源から前記第１温度検出手段に前記第１バイアス電流の供給／停止を制御する第１スイッチ手段と、前記第２バイアス電流源から前記第２温度検出手段に前記第２バイアス電流の供給／停止を制御する第２スイッチ手段で構成され、前記第１温度検出手段および第２温度検出手段の出力を前記出力電流制御回路に入力すると共に、前記第１温度検出手段と電源の間に前記第１スイッチ手段を接続し、前記第２温度検出手段と接地電位の間に前記第２スイッチ手段を接続したことを特徴としている。
【００２７】
ｅ）請求項５記載の発明では、前記第１スイッチ手段および前記第２スイッチ手段の各々は、制御電極を備えた２つのスイッチ素子を並列に接続した構成を有することを特徴とし、請求項６記載の発明は、前記２つのスイッチ素子のうちの一方のスイッチ素子を前記出力電流検出回路の出力によりオン／オフ制御を行い、前記２つのスイッチ素子のうちの他方のスイッチ素子を前記出力電流制御回路の出力によりオン／オフ制御を行うようにしたことを特徴としている。これにより、スイッチ手段の制御回路を単純な構成にすることができるようになった。
【００２８】
ｆ）請求項７記載の発明は、前記第１温度検出手段に前記第１バイアス電流より少ない補助バイアス電流を常時供給する補助バイアス電流源を具備させたことを特徴としている。これにより、ノイズによる誤動作がなくなり、過熱保護回路の動作を安定させることができる。
【００２９】
請求項８記載の電子機器は、上記過熱保護回路を具備したことを特徴としている。これにより、消費電力の削減が可能で、ノイズによる誤動作がない、安定した電子機器が得られる。請求項９記載の電子機器は、携帯電話などの携帯用電子機器、ボルテージレギュレータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、バッテリーパック、車載用電装品、各種家電製品のいずれかである。
【００３０】
ｇ）請求項１０記載の発明は、定電圧回路を内蔵した半導体装置の温度を検出する温度検出手段と、前記定電圧回路の出力電流を検出する出力電流検出回路と、前記温度検出手段の出力に応じて前記出力電流を制御する出力電流制御回路と、前記温度検出手段にバイアス電流を供給するバイアス電流源と、前記出力電流検出回路の出力と前記出力電流制御回路の出力によって前記バイアス電流源から前記温度検出手段へのバイアス電流の供給／停止を制御するスイッチ手段を具備する半導体装置の過熱保護回路の制御方法において、前記出力電流検出回路が所定の電流値未満を検出し且つ前記半導体装置の温度が所定の温度未満を検出している場合に前記バイアス電流の供給を停止し、前記出力電流検出回路が所定の電流値以上を検出した場合に前記バイアス電流の供給を行い、前記出力電流検出回路が所定の電流値以上を検出し且つ前記温度検出手段が所定の温度以上を検出した場合に前記出力電流を遮断するとともに、前記温度検出手段が所定の温度未満を検出するまで前記温度検出手段に前記バイアス電流の供給を続けるように前記スイッチ手段を制御することを特徴としている。これにより、バイアス電流の消費電力の低減に加えて、ＣＰＵなどの特別な制御回路無しに、出力電流が高速で断続される動作を行う所謂発振状態を回避することが可能となった。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、温度検出手段に供給するバイアス電流をスイッチ手段を介して行うようにし、しかも出力電流が所定の電流値以上の場合にだけバイアス電流を供給するようにしたので消費電力の削減が可能となった。
【００３２】
また、半導体装置の過熱を検出した後も、温度が下がるまで温度検出手段へのバイアス電流の供給を継続するようにしたので、ＣＰＵなど特別な制御回路無しに出力電流の高速な断続動作を防止することができるようになった。
【００３３】
さらに、通常のバイアス電流よりはるかに少ない補助バイアス電流を常時印加することでノイズの影響を受けにくくし、しかも正規のバイアス電流を供給した際のノイズの発生を小さくすることができ、過熱保護回路の動作を安定させることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る過熱保護回路を備えた定電圧回路の実施例を示す図である。同図において、１０は定電圧回路を、２０は過熱保護回路を示している。
【００３５】
定電圧回路１０は、基準電圧Ｖref、誤差増幅回路１１、出力制御トランジスタＭ１、出力電圧検出抵抗Ｒ１とＲ２で構成されている。定電圧回路１０からの出力電圧Ｖoutは、抵抗Ｒ１とＲ２で分圧される。誤差増幅回路１１はこの分圧電圧と基準電圧Ｖrefの差を増幅して、差が０Ｖになるように出力制御トランジスタＭ１のゲートを制御する。定電圧回路１０は周知の回路なのでこれ以上の説明は省略する。
【００３６】
過熱保護回路２０は、出力電流検出回路２１、コンパレータ２２、インバータ２３〜２５、バイアス電流源Ｉ１〜Ｉ３、ＰＭＯＳトランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ６、ＮＭＯＳトランジスタＭ４とＭ５、ダイオードＤ１〜Ｄ３、および抵抗Ｒ３とＲ４で構成されている。
【００３７】
出力電流検出回路２１には出力制御トランジスタＭ１のゲート電圧が入力され、出力電流検出回路２１の出力はＮＭＯＳトランジスタＭ４のゲートとインバータ２５の入力に接続されている。さらにインバータ２５の出力はＰＭＯＳトランジスタＭ２のゲートに接続されている。
【００３８】
ダイオードＤ１と抵抗Ｒ３は直列接続され第１温度検出手段を構成している。抵抗Ｒ３の他端は接地Ｖssされている。ダイオードＤ１の他端（アノード）は第１スイッチ手段を構成している並列接続されているＰＭＯＳトランジスタＭ２とＰＭＯＳトランジスタＭ３の共通ドレインに接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＭ２とＰＭＯＳトランジスタＭ３はソースも共通接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＭ２が第１スイッチ素子であり、ＰＭＯＳトランジスタＭ３が第２スイッチ素子である。
【００３９】
第１スイッチ手段（第１スイッチ素子Ｍ２、第２スイッチ素子Ｍ３）と電源Ｖdd間には第１温度検出手段（ダイオードＤ１、抵抗Ｒ３）に第１バイアス電流を供給するための第１バイアス電流源Ｉ１が接続されている。
【００４０】
ダイオードＤ１のアノードと第１スイッチ手段（ＰＭＯＳトランジスタＭ２、Ｍ３）の接続ノードＡはコンパレータ２２の反転入力に接続されている。また、第２スイッチ素子Ｍ３のゲートはコンパレータ２２の出力に接続されている。
【００４１】
第１温度検出手段（ダイオードＤ１、抵抗Ｒ３）に補助バイアス電流を供給するための補助バイアス電流源Ｉ３は電源ＶddとダイオードＤ１のアノード間に接続されている。
【００４２】
補助バイアス電流源Ｉ３の電流値は第１バイアス電流源Ｉ１よりはるかに少ない電流値である。この電流の働きは、第１スイッチ手段がオフ（即ち、第１スイッチ素子Ｍ２と第２スイッチ素子Ｍ３が共にオフ）の際に、第１温度検出手段に微小な補助バイアス電流を供給することで、接続ノードＡの電位（ＶＡ）を安定させることができるので、外来ノイズの影響を少なくすることができる。さらに、第１スイッチ手段がオン（即ち、第１スイッチ素子Ｍ２と第２スイッチ素子Ｍ３が共にオン）したときの接続ノードＡの電位（ＶＡ）の変化量を少なくすることができるので安定した動作が行えるようになる。
【００４３】
ダイオードＤ２、Ｄ３と抵抗Ｒ４は直列接続され第２温度検出手段を構成している。抵抗Ｒ４の他端は、第２スイッチ手段を構成している並列接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ４とＭ５の共通ドレインに接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ４とＭ５はソースも共通接続され接地Ｖss電位に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ４が第３スイッチ素子であり、ＮＭＯＳトランジスタＭ５が第４スイッチ素子である。
【００４４】
ダイオードＤ２の他端（アノード）と電源Ｖdd間には第２温度検出手段（ダイオードＤ２、Ｄ３、抵抗Ｒ４）に第２バイアス電流を供給するための第２バイアス電流源Ｉ２が接続されている。
【００４５】
ダイオードＤ２のアノードと第２バイアス電流源Ｉ２の接続ノードＢはコンパレータ２２の非反転入力に接続されている。第４スイッチ素子（ＮＭＯＳトランジスタ）Ｍ５のゲートはコンパレータ２２の出力をインバータ２３で反転した信号が印加されている。
【００４６】
また、インバータ２３の出力はインバータ２４の入力にも接続されている。インバータ２４の出力はＰＭＯＳトランジスタＭ６のゲートに接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＭ６のソースは電源Ｖddに、ドレインは出力制御トランジスタＭ１のゲートに接続されている。
【００４７】
コンパレータ２２とインバータ２３、２４およびＰＭＯＳトランジスタＭ６で出力電流制御回路を構成している。
【００４８】
次に、過熱保護回路の動作を説明する。
出力電流検出回路２１は出力制御トランジスタＭ１のゲート電圧から出力電流を調べ、出力電流が所定の電流以上の場合はハイレベルの出力信号を出力し、所定の電流値未満の場合はローレベルを出力する。
【００４９】
（１）＜出力電流が所定の電流値未満で、半導体装置の温度が所定の温度未満の場合＞
出力電流が所定の電流値未満と少なく、出力電流検出回路２１の出力信号がローレベルの場合は、第３スイッチ素子Ｍ４はオフとなる。また、インバータ２５の出力はハイレベルとなるので、第１スイッチ素子Ｍ２もオフである。
【００５０】
仮に、上記の条件において、第２スイッチ素子Ｍ３と第４スイッチ素子Ｍ５が共にオンとする。このとき、半導体装置の温度が低い場合は、第１および第２バイアス電流源Ｉ１と補助バイアス電流源Ｉ３、および抵抗Ｒ３とＲ４の値を適当に設定して電位Ａ＜電位Ｂ（即ち、ＶＡ＜ＶＢ）になるようにしている。このため、コンパレータ２２の出力はハイレベルとなるので、第２スイッチ素子Ｍ３はオフとなる。またインバータ２３の出力はローレベルとなるので、第４スイッチ素子Ｍ５もオフとなる。
【００５１】
すなわち、出力電流が所定の電流値未満で、且つ半導体装置の温度が低い場合は第１手段を構成している第１スイッチ素子Ｍ２と第２スイッチ素子Ｍ３、第２スイッチ手段を構成している第３スイッチ素子Ｍ４と第４スイッチ素子Ｍ５は全てオフとなるので、第１バイアス電流は第１温度検出手段に供給されず、第２バイアス電流も第２温度検出手段には供給されない。
【００５２】
なお、この状態時のコンパレータ２２の入力電圧を確認すると、第１温度検出手段には補助バイアス電流源Ｉ３から第１バイアス電流源Ｉ１の電流よりはるかに少ない補助バイアス電流が供給されているので、電位Ａは第１スイッチ手段（第１スイッチ素子Ｍ２、第２スイッチ素子Ｍ３）がオンのときより少し低下している。
【００５３】
電位Ｂは、第２温度検出手段の接地Ｖss側の接続が第２スイッチ手段（第３スイッチ素子Ｍ４、第４スイッチ素子Ｍ５）によりオフされているので、ほぼ電源電圧Ｖddまで上昇している。すなわち電位Ａ＜電位Ｂ（即ち、ＶＡ＜ＶＢ）は維持されているので、第２スイッチ素子Ｍ３と第４スイッチ素子Ｍ５がオフしてもコンパレータ２２の出力状態は変化しない。
【００５４】
さらに、インバータ２４の出力はハイレベルとなっているので、ＰＭＯＳトランジスタＭ６はオフしており、出力制御トランジスタＭ１の動作には影響を与えない。
【００５５】
（２）＜出力電流が所定の電流値を超え、半導体装置の温度がまだ所定の温度未満の場合＞
出力電流が増加して所定の電流値を超えると、出力電流検出回路２１の出力信号はハイレベルを出力する。すると第３スイッチ素子Ｍ４がオンとなり第２温度検出手段へ第２バイアス電流源Ｉ２から第２バイアス電流が供給される。またインバータ２５の出力はローレベルとなるので第１スイッチ素子Ｍ２もオンとなり、第１温度検出手段へ第１バイアス電流源Ｉ１から第１バイアス電流が追加される。
【００５６】
ただし、この条件ではまだ温度が所定の温度に達していないので、電位Ａ（ＶＡ）と電位Ｂ（ＶＢ）の関係は電位Ａ＜電位Ｂ（即ち、ＶＡ＜ＶＢ）のままとなっており、コンパレータ２２の出力はハイレベルのままである。
【００５７】
半導体装置の温度が上昇すると第２温度検出手段の方がダイオードの数が多いので電位Ｂの方が急速に低下する。
【００５８】
（３）＜出力電流が所定の電流値を越え、半導体装置の温度も所定の温度を超えた場合＞
半導体装置の温度が所定の温度を超えると、電位Ａ＞電位Ｂ（即ち、ＶＡ＞ＶＢ）となる。するとコンパレータ２２の出力は反転してローレベルを出力する。すると第２スイッチ素子Ｍ３と第４スイッチ素子Ｍ５を共にオンにする。また、インバータ２４の出力がローレベルに反転するのでＰＭＯＳトランジスタＭ６がオンとなる。
【００５９】
（３ａ）ＰＭＯＳトランジスタＭ６がオンすると出力制御トランジスタＭ１のゲート電圧をハイレベルに引き上げるので、出力制御トランジスタＭ１をオフにする。この結果、出力電流が遮断され半導体装置の温度上昇を抑える。
【００６０】
出力電流が遮断されると出力電流検出回路２１の出力はローレベルに戻るので、第１スイッチ素子Ｍ２と第３スイッチ素子Ｍ４は共にオフになる。しかし、第２スイッチ素子Ｍ３と第４スイッチ素子Ｍ５が既にオンになっているので、第１および第２温度検出手段のバイアス電流は供給され続けられ、過熱検出は継続される。
【００６１】
そのため、従来技術のように過熱を検出したとたんに温度検出を停止してしまうことが無くなり、ＣＰＵなどの特別な制御回路が無くても課題で述べた出力電流の高速な断続による発振現象を防止することができる。
【００６２】
（４）＜半導体装置の温度が所定の温度未満に戻った場合＞
半導体装置の温度が所定の温度未満に戻ると、電位Ａ＜電位Ｂ（即ち、ＶＡ＜ＶＢ）となるので、コンパレータ２２の出力は再び反転してハイレベルに戻る。すると第２スイッチ素子Ｍ３と第４スイッチ素子Ｍ５を共にオフにする。また、インバータ２４の出力がハイレベルに戻るのでＰＭＯＳトランジスタＭ６がオフとなる。ＰＭＯＳトランジスタＭ６がオフすると出力制御トランジスタＭ１のゲート電圧は演算増幅回路１１によって制御されるので定電圧回路１０は出力電流を供給する。
【００６３】
（４ａ）このとき、出力電流が所定の電流値以上であれば、出力電流検出回路２１の出力はハイレベルであるから、第１スイッチ素子Ｍ２と第３スイッチ素子Ｍ４をオンにするので、直ちに第１および第２温度検出手段に第１および第２バイアス電流源（Ｉ１、Ｉ２）からバイアス電流が供給されて過熱検出を行う。
【００６４】
（４ｂ）出力電流が所定の電流値未満であれば、出力電流検出回路２１の出力はローレベルであるから、第１スイッチ素子Ｍ２と第３スイッチ素子Ｍ４はオフのままで、第１および第２温度検出手段には第１および第２バイアス電流源（Ｉ１、Ｉ２）からのバイアス電流は供給されず、過熱検出は行われない。すなわち、動作説明の最初の状態に戻ることになる。
【００６５】
図２は、上記（１）〜（４ｂ）において説明した出力電流の値および半導体の温度と、接続ノードＡの電位Ａ（ＶＡ）、接続ノードＢの電位Ｂ（ＶＡ）、各スイッチ素子のオンオフ状態および過熱検出の有無の関係をまとめたものである。
【００６６】
以上のように、本発明では、スイッチ手段を第１温度検出手段に直列接続された第１スイッチ手段と第２温度検出手段に直列接続された第２スイッチ手段とで構成するとともに、第１スイッチ手段を第１スイッチ素子と第２スイッチ素子の２つで構成し、第２スイッチ手段を第３スイッチ素子と第４スイッチ素子の２つで構成し、各スイッチ手段の一方のスイッチ素子（第１スイッチ素子と第３スイッチ素子）を出力電流検出回路２１の出力より制御し、各スイッチ手段の他方のスイッチ素子（第２スイッチ素子と第４スイッチ素子）を出力電流制御回路の出力で制御するようにしたので、スイッチ手段を制御するための複雑なロジック回路が無くても、発振を防止する動作を行うことができるようになった。
【００６７】
上述した過熱保護回路を、携帯電話などの携帯用電子機器、ボルテージレギュレータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、バッテリーパック、車載用電装品、各種家電製品などの電子機器に組み込むことにより、消費電力の削減が可能で、ＣＰＵなどの特別な制御回路が不要で、しかも半導体装置の過熱状態が解消されるまでは定電圧回路部からの出力電流を確実に遮断し、安定した動作を行なう過熱保護回路を備えた電子機器を実現できる。
【００６８】
上述したように、本発明に係る過熱保護回路は様々な分野の電気製品に利用できるが、一例として特開２００５−１７５４３９号公報に開示されたハイブリッド自動車に本発明に係る過熱保護回路を適用した実施例を以下に示す。
【００６９】
図３は、本発明に係る過熱保護回路を備えたボルテージレギュレータを用いたハイブリッド自動車の実施例を示す図である。
【００７０】
本実施例に係るハイブリッド自動車１００は、同図に示すように、バッテリ１１０と、本発明に係る過熱保護回路を備えたボルテージレギュレータ１２０と、動力出力装置１３０と、ディファレンシャルギア（ＤＧ：Differential Gear）１４０と、前輪１５０Ｌ，１５０Ｒと、後輪１６０Ｌ，１６０Ｒと、フロントシート１７０Ｌ，１７０Ｒと、リアシート１８０と、ダッシュボード１９０を備える（基本的な動作については特開２００５−１７５４３９号公報参照）。
【００７１】
バッテリ１１０は、給電ケーブルによってボルテージレギュレータ１２０と電気的に接続され、直流電圧をボルテージレギュレータ１２０へ供給するとともに、ボルテージレギュレータ１２０からの直流電圧によって充電される。ボルテージレギュレータ１２０は、給電ケーブルによって動力出力装置１３０と電気的に接続され、動力出力装置１３０はＤＧ１４０と連結されている。
【００７２】
ボルテージレギュレータ１２０は、バッテリ１１０からの直流電圧を昇圧し、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換して動力出力装置１３０に含まれる２つのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御し、また、動力出力装置１３０に含まれるモータジェネレータが発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１１０を充電する。
【００７３】
ボルテージレギュレータ１２０は本発明に係る過熱保護回路を備えており、そのため、消費電力の削減が可能で、ＣＰＵなどの特別な制御回路が不要で、しかも過熱状態が解消されるまでは定電圧回路部からの出力電流を確実に遮断し、安定した動作を行なわせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る定電圧回路を内蔵した半導体装置の過熱保護回路の実施例を示す図である。
【図２】本発明に係る過熱保護回路で検出した定電圧回路の出力電流の値および半導体の温度と、接続ノードＡおよび接続ノードＢの電位、各スイッチ素子のオンオフ状態および過熱検出の有無の関係をまとめた図である。
【図３】本発明に係る過熱保護機能をハイブリッド自動車に適用した実施例を示す図である。
【図４】従来技術に係る過熱保護機能を備えた電源回路の概略図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０：定電圧回路
１１：誤差増幅回路
２０：過熱保護回路
２１：出力電流検出回路
２２：コンパレータ
２３〜２５：インバータ
１００：ハイブリッド自動車
１１０：バッテリ
１２０：ボルテージレギュレータ
１３０：動力出力装置
１４０：ディファレンシャルギア（ＤＧ）
１５０Ｌ：前輪（左）
１５０Ｒ：前輪（右）
１６０Ｌ：後輪（左）
１６０Ｒ：後輪（右）
１７０Ｌ：フロントシート（左）
１７０Ｒ：フロントシート（右）
１８０：リアシート
１９０：ダッシュボード
Ｍ１：出力制御トランジスタ（ＰＭＯＳトランジスタ）
Ｍ２：第１スイッチ素子（ＰＭＯＳトランジスタ）
Ｍ３：第２スイッチ素子（ＰＭＯＳトランジスタ）
Ｍ４：第３スイッチ素子（ＮＭＯＳトランジスタ）
Ｍ５：第４スイッチ素子（ＮＭＯＳトランジスタ）
Ｍ６：ＰＭＯＳトランジスタ
Ｄ１〜Ｄ３：温度検出用ダイオード
Ｉ１〜Ｉ３：バイアス電流源
Ｒ１〜Ｒ４：抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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