(57)【要約】【課題】温度と温度検知データとの相関が一定の傾向から外れることをできるだけなくし、高精度の温度検知を可能とする温度検知回路を提供する。【解決手段】温度に依存した特性を有する第１の電圧ＶＡを発生する電圧発生回路３０Ａと、電圧発生回路３０Ａと同一の回路構成を有し、第１の電圧ＶＡの温度依存特性とは異なる温度依存特性を持った第２の電圧ＶＢを発生する電圧発生回路３０Ｂと、第１の電圧ＶＡと第２の電圧ＶＢとを用いた比較結果に基づいて温度の検知結果を出力するＡ／Ｄ変換部１０とを備えている。【選択図】図１
2013124958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に依存した特性を有する第１の電圧を発生する第１の電圧発生回路と、
前記第１の電圧発生回路と同一の回路構成を有し、前記第１の電圧の温度依存特性とは異なる温度依存特性を持った第２の電圧を発生する第２の電圧発生回路と、
前記第１の電圧と前記第２の電圧とを用いた比較結果に基づいて温度の検知結果を出力する比較回路と
を備えることを特徴とする温度検知回路。
【請求項２】
前記第１の電圧発生回路及び前記第２の電圧発生回路は、
負の温度依存特性を有する半導体素子と、
正の温度依存特性を有する半導体素子と、
複数の抵抗素子とを有するものである
ことを特徴とする請求項１に記載の温度検知回路。
【請求項３】
前記負の温度依存特性を有する半導体素子は、サブスレショルド領域の動作が負の温度依存特性を持つトランジスタであり、
前記正の温度依存特性を有する半導体素子は、チャネル抵抗が正の温度依存特性を持つトランジスタである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の温度検知回路。
【請求項４】
前記比較回路が、前記第１の電圧と、前記第２の電圧を増幅及び分圧して生成した複数の参照電圧とを比較するものである
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の温度検知回路。
【請求項５】
前記第１の電圧と前記第２の電圧とが、互いに異なる極性の温度依存特性を有している
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の温度検知回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を使用した温度検知回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を使用した温度検知回路として、例えば、図４に示すような回路が考えられる。図４は、本願の背景技術を説明するために本願出願人において作成した図面である。図４に示した温度検知回路は、温度に依存した電圧を発生する温度−電圧変換部２０と、その電圧をＡ／Ｄ変換（アナログ・デジタル変換）してＮビット（Ｎは２以上の整数）の符号（Ｃｏｄｅ）データＤａｔａとして出力するＡ／Ｄ変換部１０から構成されている。温度−電圧変換部２０では例えば、定電流源Ｉ１で発生させた電流を複数直列接続したダイオード群Ｄに流す。ここで、ダイオード群Ｄを構成するダイオード各々の温度特性に応じて、定電流源１１とダイオード群Ｄとの接続部に周囲温度に対応した電圧Ｖｔｅｍｐが発生する。Ａ／Ｄ変換部１０では、その接続部の電圧Ｖｔｅｍｐを、温度依存性のない基準電圧（あるいは基準電位）Ｖｒｅｆから発生させた参照電圧（あるいは参照電位）と比較して、周囲温度を示すＮビットからなる温度検知データを出力する。
【０００３】
なお、図４に示した構成例では、Ａ／Ｄ変換部１０が、オペアンプ（演算増幅器）ＯＰ１、ＰチャネルＭＯＳ（金属酸化物半導体）トランジスタＴ１、抵抗Ｒｘ、抵抗Ｒｙ及び複数のコンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎを有して構成されている。このＡ／Ｄ変換部１０では、電源ＶｃｃにＰチャネルＭＯＳトランジスタＴ１のソースが接続され、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＴ１のドレインが抵抗Ｒｘの一端に接続されている。抵抗Ｒｘの他端は抵抗Ｒｙの一端に接続され、抵抗Ｒｙの他端はグランドＶｓｓに接続されている。また、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＴ１のゲートはオペアンプＯＰ１の出力に接続されている。抵抗Ｒｘ及び抵抗Ｒｙ間の節点（すなわち抵抗Ｒｘ及び抵抗Ｒｙ間の接続点）がオペアンプＯＰ１の非反転入力に接続されている。オペアンプＯＰ１の反転入力には基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。そして、抵抗Ｒｘ内の複数の分圧点がコンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎの非反転入力に接続され、電圧ＶｔｅｍｐがコンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎの反転入力に印加されている。Ａ／Ｄ変換部１０では、基準電圧ＶｒｅｆがオペアンプＯＰ１を用いて増幅され、その増幅電圧を分圧することで、多段階の参照電圧が生成される。この多段階の参照電圧と温度依存する電圧Ｖｔｅｍｐとを比較することで、多段階の比較結果に基づく温度検知データが生成される。
【０００４】
また、図示していないが、一般には、温度依存性のない基準電圧Ｖｒｅｆを発生する回路は、温度依存性を有する温度−電圧変換部２０の構成とは無関係に異なる回路が用いられていた。このような基準電圧Ｖｒｅｆを発生する回路としては、例えば、特許文献１に示されるようなトランジスタのチャネル抵抗の温特（＝温度特性）（正の温特）とサブスレショルド領域の温特（負の温特）をキャンセルさせる回路を使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１６１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図４を参照して説明した温度検知回路では、温度−電圧変換部２０の回路と、この電圧をＡ／Ｄ変換するときに使用される参照電圧（例えばＶｒｅｆ）の発生回路とが、特定の部分が同一である等の回路の関連性を有することが無く、異なる回路構成として設計されている。参照電圧Ｖｒｅｆは一般に温度に対する依存性が無い電圧を用いるが、厳密性を考慮すると、簡易な構成において実際の回路で温度依存性が全くない参照電圧を発生させることは困難である。そのため、図５に示すように、図４の温度検知回路の出力特性である温度Ｔｅｍｐと温度検知データＤａｔａとの相関が一定の傾向から外れ、温度検知の精度の補正が困難となる場合が考えられる。すなわち、一定程度の補正を行ったとしても、図５において破線で示すような相関が一定の傾向を示す特性が、実線で示すような相関が一定の傾向から外れるような特性となってしまう場合があるという課題がある。すなわちこの図５の例のように温度と出力データとの関係が複雑となり、高い精度での温度検出が難しくなるという課題があった。
【０００７】
なお、図５は、温度Ｔｅｍｐと温度検知データの値との関係の一例を示した図である。この例では、図４のコンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎの個数が９個であるとして、各コンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎの出力と温度Ｔｅｍｐとの関係を示している。破線で示した特性が参照電圧Ｖｒｅｆの温特がほぼフラットの場合、実線で示した特性が参照電圧Ｖｒｅｆの温特がフラットではない場合に対応している。また、電圧Ｖｔｅｍｐは負の温特を有するものである。また、縦軸に示した温度検知データＤａｔａの最上位ビット（左端のビット）がコンパレータＣＭＰ＿Ｎ（Ｎ＝９）の出力に対応し、最下位ビット（右端のビット）がコンパレータＣＭＰ＿１の出力に対応している。すなわち、例えば、温度が低い場合には電圧Ｖｔｅｍｐが高い値となり、コンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎの各出力が“０”となる。温度が上昇していくと徐々に電圧Ｖｔｅｍｐが低下し、コンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎの各出力が順次“０”から“１”に変化している。
【０００８】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、温度と温度検知データとの相関が一定の傾向から外れることをできるだけなくし、高精度の温度検知を可能とする温度検知回路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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の温度検知回路は、温度に依存した特性を有する第１の電圧を発生する第１の電圧発生回路と、前記第１の電圧発生回路と同一の回路構成を有し、前記第１の電圧の温度依存特性とは異なる温度依存特性を持った第２の電圧を発生する第２の電圧発生回路と、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを用いた比較結果に基づいて温度の検知結果を出力する比較回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の電圧発生回路で発生された温度に依存した特性を有する第１の電圧と、第１の電圧発生回路と同一の回路構成を有する第２の電圧発生回路で発生された第１の電圧の温度依存特性とは異なる温度依存特性を持った第２の電圧との比較結果に基づいて、温度の検知結果が出力される。第１の電圧発生回路の回路構成と第２の電圧発生回路は回路構成とは同一である。そのため、異なる回路構成を有する場合と比べ、第１の電圧の温度変化の特性と第２の電圧の温度変化の特性との相関の管理が比較的容易になる。すなわち、温度と温度検知結果との相関が一定の傾向から外れることを比較的容易に補正し、低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態としての温度検知回路の構成を示す回路図である。
【図２】図１の温度−電圧変換部３０の出力電圧ＶＡ及びＶＢの温度特性を示す特性図である。
【図３】図２の特性図に、図１のコンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎの非反転入力端子の各入力電圧ＶＢｘ１〜ＶＢｘＮを加えて示した特性図である。
【図４】本発明の背景技術を説明するための回路図である。
【図５】本発明の背景技術を説明するための特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態としての温度検知回路１の構成を示す回路図である。温度検知回路１は、Ａ／Ｄ変換部１０と、温度−電圧変換部３０とから構成されている。
【００１３】
Ａ／Ｄ変換部１０は、上記において本願の背景技術を説明する際に図４を参照して説明したＡ／Ｄ変換部１０と同一の回路構成を有するものであり、各構成には図４で用いたものと同一の符号を付けている。ただし、本実施形態のＡ／Ｄ変換部１０は、図４に示したものと入力される電圧の特性が異なる、例えば逆の温度特性を有する。本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１０が、温度−電圧変換部３０から出力された第１の電圧ＶＡと第２の電圧ＶＢとを入力し、それらを用いた比較結果に基づいて温度を検知する比較回路として構成されている。
【００１４】
温度−電圧変換部３０は、２つの電圧発生回路３０Ａ及び３０Ｂを有して構成されている。電圧発生回路３０Ａは、温度に依存した特性を有する第１の電圧ＶＡを発生する電圧発生回路である。電圧発生回路３０Ｂは、電圧発生回路３０Ａと同一の回路構成を有し、第１の電圧ＶＡの温度依存特性とは異なる温度依存特性を持った第２の電圧ＶＢを発生する電圧発生回路である。
【００１５】
電圧発生回路３０Ａは、２個のＮチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、単にトランジスタと称する）Ｗ１Ａ及びＷ２Ａと、３個の抵抗Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａ及びＲ３Ａとから構成されている。電源Ｖｃｃに一端が接続されている抵抗Ｒ３Ａは、他端が抵抗Ｒ２Ａの一端とトランジスタＷ１ＡのゲートとトランジスタＷ２Ａのドレインとに接続されている。抵抗Ｒ２Ａの他端は、トランジスタＷ１Ａのドレインに接続され、また、第１の電圧ＶＡの出力端となっている。トランジスタＷ１Ａのソースは、抵抗Ｒ１Ａの一端とトランジスタＷ２Ａのゲートに接続されている。抵抗Ｒ１Ａの他端とトランジスタＷ２ＡのソースはグランドＶｓｓに接続されている。
【００１６】
同様に、電圧発生回路３０Ｂは、２個のトランジスタＷ１Ｂ及びＷ２Ｂと、３個の抵抗Ｒ１Ｂ、Ｒ２Ｂ及びＲ３Ｂとから構成されている。電源Ｖｃｃに一端が接続されている抵抗Ｒ３Ｂは、他端が抵抗Ｒ２Ｂの一端とトランジスタＷ１ＢのゲートとトランジスタＷ２Ｂのドレインとに接続されている。抵抗Ｒ２Ｂの他端は、トランジスタＷ１Ｂのドレインに接続され、また、第２の電圧ＶＢの出力端となっている。トランジスタＷ１Ｂのソースは、抵抗Ｒ１Ｂの一端とトランジスタＷ２Ｂのゲートに接続されている。抵抗Ｒ１Ｂの他端とトランジスタＷ２ＢのソースはグランドＶｓｓに接続されている。
【００１７】
電圧発生回路３０Ａ及び電圧発生回路３０Ｂの回路構成は、特許文献１の図１に示されている基準電圧発生回路の回路構成と同一である。ただし、特許文献１の図１に示されている基準電圧発生回路では、２つのトランジスタにおける正の温度係数を持つ動作特性と負の温度係数を持つ動作特性とを互いに相殺することで温度に依存しない電圧を発生している。すなわち、特許文献１の図１に示されている基準電圧発生回路の出力電圧の温特は、例えば図２に破線で示すような温度にあまり依存しない特性となる。なお、図２は、横軸に温度、縦軸に電圧をとり、温度変化と電圧変化の関係を示している。
【００１８】
これに対して、本実施形態の電圧発生回路３０Ａ及び電圧発生回路３０Ｂは、例えば図２に示すように第１の電圧ＶＡと第２の電圧ＶＢとが互いに異なる温度依存特性を有するように各素子の特性が設定されている。電圧発生回路３０Ａ及び電圧発生回路３０Ｂでは、トランジスタＷ１Ａ及びトランジスタＷ１Ｂがそのチャネル抵抗の温特として正の温特を持ち、トランジスタＷ２Ａ及びトランジスタＷ２Ｂがサブスレショルド領域で動作することによる負の温特を持つ。すなわち、電圧発生回路３０Ａ及び電圧発生回路３０Ｂは、正温度依存を持つ素子であるトランジスタＷ１Ａ及びトランジスタＷ１Ｂと、負正温度依存を持つ素子であるトランジスタＷ２Ａ及びトランジスタＷ２Ｂを有し、正温度依存を持つ素子であるトランジスタＷ１Ａ及びトランジスタＷ１Ｂと負正温度依存をもつ素子であるトランジスタＷ２Ａ及びトランジスタＷ２Ｂとのサイズ（すなわちチャネル長やチャネル幅等）もしくはその関連素子（例えば抵抗Ｒ１Ａ〜Ｒ３Ａ及びＲ１Ｂ〜Ｒ３Ｂ）のサイズ（すなわち抵抗値）を変更することで、互いに異なった温度依存特性を有する第１の電圧ＶＡ及び第２の電圧ＶＢを発生する。
【００１９】
なお、図２に示した第１の電圧ＶＡと第２の電圧ＶＢとの温度依存特性は一例である。すなわち、図２に示すように第１の電圧ＶＡが負の温特（温度上昇に伴って電圧が低下する特性）を有し、第２の電圧ＶＢが正の温特（温度上昇に伴って電圧が上昇する特性）を有するもののほか、両者が同一の正または負の温特を有して傾きが異なるもの（すなわち温度上昇に伴う電圧の変化幅が異なるもの）や、一方の傾きがほぼ平坦であるもの等とすることができる。
【００２０】
本実施形態の温度検知回路１では、２つの温度に依存する電圧発生回路３０Ａ及び３０Ｂの出力電圧である第１の電圧ＶＡ及び第２の電圧ＶＢが、Ａ／Ｄ変換部１０へ入力される。Ａ／Ｄ変換部１０では、第２の電圧ＶＢがオペアンプＯＰ１の反転入力端子に入力され、第１の電圧ＶＡがＮ個のコンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎの反転入力端子に入力される。温度依存する電圧発生回路３０Ｂが出力する第２の電圧ＶＢは、抵抗Ｒｘと抵抗Ｒｙの抵抗比など（正確にはさらにＰチャネルＭＯＳトランジスタＴ１の動作抵抗などにも依存するが）に応じて増幅され、増幅された電圧を抵抗Ｒｘにおいて分圧することで、多段階（すなわちＮ段階）の参照電圧ＶＢｘ１〜ＶＢｘＮとなる。この多段階の参照電圧ＶＢｘ１〜ＶＢｘＮともう一方の温度依存する電圧発生回路３０Ａの出力電圧ＶＡの電圧とを、Ｎ個のコンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎで比較することで、Ｎビットの符号データからなる温度検知データＤａｔａが生成される。
例えば、このＮビットの温度検知データＤａｔａと温度を示す温度データとを対応付けた温度対応テーブルを温度検知回路１内の内部記憶部に設けておく。そして、温度検知回路１は、温度検知データＤａｔａを求めた後、この温度検知データＤａｔａに対応する温度データを内部記憶部の温度対応テーブルから読み出し、温度を示すデータとして出力する。
【００２１】
図３は、図２の特性図に、Ｎ段階の参照電圧ＶＢｘ１〜ＶＢｘＮの温度変化の特性を示した図である。第１の電圧ＶＡと参照電圧ＶＢｘ１〜ＶＢｘＮとを比較することで、図３に示した丸印Ｘ１〜ＸＮに対応する各温度において、コンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎの出力が“１”から“０”へ又は“０”から“１”へと変化する。
【００２２】
このように、本実施形態の温度検知回路１では、同一回路構成からなる２個の電圧発生回路３０Ａ及び３０Ｂ（但し、電圧発生回路３０Ａ及び３０Ｂの温度依存の係数は異なる）を用いることで、初めから温度依存特性を有することを前提として温度検知データを求めることを前提としているため、温度と温度検知データＤａｔａとの相関が一定の傾向から外れることがなくなり（あるいは容易に補正できるようになり）、高精度の温度検知が可能となる。
【００２３】
なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されず、例えばコンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎを複数ではなく１個にしたり、第２の電圧ＶＢに加え第１の電圧ＶＡを増幅してからコンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎに入力するようにしたり、コンパレータＣＭＰ＿１〜ＣＭＰ＿Ｎを複数ではなく１個にする場合には第１の電圧ＶＡと第２の電圧ＶＢを増幅せずにコンパレータで比較するようにしたり、といった変更を適宜行うことができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  温度検知回路
１０  Ａ／Ｄ変換部
３０  温度−電圧変換部
３０Ａ、３０Ｂ  電圧発生回路
ＶＡ  第１の電圧
ＶＢ  第２の電圧
ＶＢｘ１〜ＶＢｘＮ  参照電圧
Ｗ１Ａ、Ｗ２Ａ、Ｗ１Ｂ、Ｗ２Ｂ  トランジスタ
Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａ、Ｒ３Ａ、Ｒ１Ｂ、Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂ  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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【図５】
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