(57)【要約】【課題】システムの稼動率を維持しながら、１チップＩＣのチップ全体の温度上昇を防ぐ。【解決手段】ドライバＩＣ２０（１チップＩＣ）は、外部負荷４０または外部モジュール５０との間で各種信号のやり取りを行う複数の外部負荷駆動部２３または通信制御部２４と、外部負荷駆動部２３等の作動に必要な大きさの電源を供給するメイン電源２２（電源供給手段）とを備える。外部負荷駆動部２３等は、その温度が温度Ｔｓｕｂ１等（第１保護温度）に達したとき、その外部負荷駆動部２３等の機能を停止する過熱保護機能部２３ａ等（機能制御側過熱保護手段）を備える。メイン電源２２には、メイン電源２２の温度が温度Ｔｓｕｂ１に比して高く設定された温度Ｔｍａｉｎ（第２保護温度）に達したとき、メイン電源２２の電源供給機能を停止する過熱保護機能部２２ａ（電源供給側過熱保護手段）を備える。【選択図】図１
2009171216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのチップ上に半導体素子が集積された１チップＩＣの過熱保護装置であって、
外部負荷または外部モジュールとの間で各種制御信号のやり取りを行う複数の機能制御手段と、
前記複数の機能制御手段の作動に必要な大きさの電源を供給する電源供給手段と、
前記各機能制御手段に対応して設けられ、前記機能制御手段の温度が所定の第１保護温度に達したとき、前記機能制御手段の機能を停止する機能制御側過熱保護手段と、
前記電源供給手段に設けられ、前記電源供給手段の温度が前記第１保護温度に比して高く設定された所定の第２保護温度に達したとき、前記電源供給手段の電源供給機能を停止する電源供給側過熱保護手段とを備えたことを特徴とする１チップＩＣの過熱保護装置。
【請求項２】
前記１チップＩＣは、車両用エアコンのドライバＩＣであり、前記機能制御手段は、前記外部負荷を駆動可能な駆動回路または前記外部モジュールと通信可能な通信回路である請求項１に記載の１チップＩＣの過熱保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣの過熱保護装置に関し、特に１チップ化されたＩＣの過熱保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過電流による過熱から半導体素子を保護する過熱保護回路として、例えば下記特許文献１に記載されているように、出力ＭＯＳＦＥＴ、出力ＭＯＳＦＥＴと熱的に結合されたバイポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタの漏れ電流を検出する検出抵抗、および検出抵抗に生じる電位差に応じて出力ＭＯＳＦＥＴをオン・オフする遮断回路を備えたものが知られている。この特許文献１に記載された過熱保護回路においては、出力ＭＯＳＦＥＴに過電流が流れないときは、バイポーラトランジスタに流れる電流が小さくなり、検出抵抗に生じる電位差が小さくなる。このため、遮断回路がオフとなって、出力ＭＯＳＦＥＴがオンとなる。一方、出力ＭＯＳＦＥＴに過電流が流れると、バイポーラトランジスタに流れる電流が大きくなり、検出抵抗に生じる電位差が大きくなる。このため、遮断回路がオンとなって、出力ＭＯＳＦＥＴがオフとなる。そして、出力ＭＯＳＦＥＴのオフによって、出力ＭＯＳＦＥＴが過電流による過熱から保護されるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８８６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＩＣの小型化が目覚しく、多機能の１チップＩＣが普及し始めている。ところが、１チップＩＣは、その構成上、一部機能の出力異常（例えば出力ショート）に起因した過熱によって、チップ全体の温度が上昇し易い。しかしながら、上記特許文献１に記載された過熱保護回路では、一部機能が過熱した場合に、チップ全体の機能をシャットダウンする構成とされているため、チップ全体の温度上昇を防止することは可能であるが、チップを含んでなるシステムの稼動率を下げてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、１チップＩＣを含んでなるシステムの稼動率を維持しながら、チップ全体の温度上昇を防止し得る１チップＩＣの過熱保護装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、１つのチップ上に半導体素子が集積された１チップＩＣの過熱保護装置であって、外部負荷または外部モジュールとの間で各種制御信号のやり取りを行う複数の機能制御手段と、複数の機能制御手段の作動に必要な大きさの電源を供給する電源供給手段と、各機能制御手段に対応して設けられ、機能制御手段の温度が所定の第１保護温度に達したとき、機能制御手段の機能を停止する機能制御側過熱保護手段と、電源供給手段に設けられ、電源供給手段の温度が第１保護温度に比して高く設定された所定の第２保護温度に達したとき、電源供給手段の電源供給機能を停止する電源供給側過熱保護手段とを備えたことを特徴とする。この場合、１チップＩＣは、例えば、車両用エアコンのドライバＩＣであり、機能制御手段は、外部負荷を駆動可能な駆動回路または外部モジュールと通信可能な通信回路であると好適である。
【０００７】
これによれば、機能制御手段に発生した出力異常に起因して機能制御手段の温度が所定の第１保護温度に達した場合には、機能制御側過熱保護手段により機能制御手段の機能が停止される。このため、チップ全体の温度が第２保護温度に達することを防止できる。したがって、一機能を果たす機能制御手段に出力異常が発生しても、電源供給側過熱保護手段により電源供給手段の電源供給機能が停止される事態を回避することができ、チップ全体の機能がシャットダウンすることを防止できる。なお、電源供給手段に発生した出力異常に起因して電源供給手段の温度が第２保護温度に達した場合には、電源供給側過熱保護手段により電源供給手段の電源供給機能が停止されて、チップの熱損傷を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の１チップＩＣの過熱保護装置を適用した車両用エアコンのエアコンＥＣＵを機能的に示すブロック図である。このエアコンＥＣＵは、ＣＰＵ１０、ドライバＩＣ２０、その他ＲＯＭ，ＲＡＭからなるメモリ（図示省略）、インタフェース部などを主要構成部品とするマイクロコンピュータで構成されている。
【０００９】
ドライバＩＣ２０は、１チップ上に半導体素子が集積されたＩＣであり、周知のようにＣＰＵ１０との間で各種制御信号、制御指令などをやり取りするための入出力回路Ｉ／Ｏ２１を備えるとともに、機能的に見てメイン電源２２、外部負荷駆動部２３および通信制御部２４を備えている。
【００１０】
メイン電源２２（電源供給手段）は、１次側電源としてのバッテリＢＴのバッテリ電圧Ｖｂを元にして、外部負荷駆動部２３および通信制御部２４の作動に必要な大きさの電圧を生成して、電源供給ラインＬ１，Ｌ２を介して外部負荷駆動部２３および通信制御部２４にそれぞれ供給する。
【００１１】
外部負荷駆動部２３（機能制御手段）は、例えば外部負荷４０としての可変容量式コンプレッサのソレノイドバルブを駆動するソレノイドバルブ駆動回路、ブロワモータを駆動するブロワモータ駆動回路、各種リレー（例えばブロワ風量をＨまたはＬレベルに保持する）を駆動するリレー駆動回路などで構成されている。
【００１２】
通信制御部２４（機能制御手段）は、例えば外部モジュール５０としてのサーボモータ（例えば、エアミックスダンパ、吸入口切替用ダンパ、吹出口切替用ダンパなどを作動させる）に対する信号レベルを変換するサーボモータ用通信回路、エンジンＥＣＵを始めとする各種ＥＣＵ等と外部通信を行うために信号レベルの変換や伝送制御を行うＣＡＮ通信回路、コントロールパネルと通信を行うために信号レベルの変換を行うパネル通信回路などで構成されている。
【００１３】
メイン電源２２（レギュレータ部）、外部負荷駆動部２３および通信制御部２４は、それぞれ過熱保護機能部２２ａ，２３ａ，２４ａを備えている。各過熱保護機能部２２ａ，２３ａ，２４ａは、それぞれに発生する温度との関係において図３に示す処理を実行するようになっている。過熱保護機能部２２ａは、電源供給側過熱保護手段としての機能を果たし、過熱保護機能部２３ａ，２４ａは、機能制御側過熱保護手段としての機能を果たす。
【００１４】
図２に、メイン電源２２、外部負荷駆動部２３および通信制御部２４の具体的な回路構成を示す。メイン電源２２は、オペアンプ３１、ＭＯＳＦＥＴ３２および抵抗Ｒ１，Ｒ２を含んでなる定電圧回路の動作により、バッテリＢＴから供給された電源電圧（例えば１２Ｖ）を、基準電圧（例えば５Ｖ）とほぼ一致した電圧（内部電源電圧）にして、外部負荷駆動部２３および通信制御部２４に供給する。また、オペアンプ３１は、過熱保護機能部２２ａとしての役割も果たす。過熱保護機能部２２ａは、後述する過熱保護機能部２３ａ，２４ａと同様の過熱保護回路を備えたものである。
【００１５】
外部負荷駆動部２３は、出力制御回路３３、ＭＯＳＦＥＴ３４および過熱保護機能部２３ａを備えている。過熱保護機能部２３ａは、トランジスタ３５および抵抗Ｒ３，Ｒ４を含んで構成される過熱保護回路からなり、出力制御回路３３とＭＯＳＦＥＴ３４とを接続する信号線の中間点に接続されている。
【００１６】
出力制御回路３３が通常の出力状態にあるときは、トランジスタ３５がオフであるため、ＭＯＳＦＥＴ３４がオンとなり、出力制御回路３３の制御信号に応じて外部負荷４０が駆動される。これに対して、出力制御回路３３に出力異常（例えば出力ショート）が発生すると、出力制御回路３３に過電流が流れる。この過電流により、抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧されるトランジスタ３５のベース電圧が所定の電圧スレッシュＶｓｕｂ１に達すると、トランジスタ３５がオンとなり、ＭＯＳＦＥＴ３４がオフとなって、外部負荷４０が駆動されなくなる。
【００１７】
なお、トランジスタ３５のベース電圧が電圧スレッシュＶｓｕｂ１に達した状態では、外部負荷駆動部２３の温度がほぼ温度Ｔｓｕｂ１（例えば１３０℃程度）に達する（図４参照）。すなわち、外部負荷駆動部２３の温度Ｔｓｕｂ１に対応して、電圧スレッシュＶｓｕｂ１が設定されており、トランジスタ３５のオンにより外部負荷駆動部２３が温度Ｔｓｕｂ１を超えないようになっている。
【００１８】
通信制御部２４は、通信制御回路３６、ＭＯＳＦＥＴ３７，３８および過熱保護機能部２４ａを備えている。過熱保護機能部２４ａは、トランジスタ３９および抵抗Ｒ５，Ｒ６を含んで構成される過熱保護回路からなり、通信制御回路３６とＭＯＳＦＥＴ３７，３８とを接続する信号線の中間点に接続されている。
【００１９】
通信制御回路３６が通常の出力状態にあるときは、トランジスタ３９がオフであるため、ＭＯＳＦＥＴ３７，３８がオンとなり、通信制御回路３６の制御信号に応じて外部モジュール５０が駆動される。これに対して、通信制御回路３６に出力異常（例えば出力ショート）が発生すると、通信制御回路３６に過電流が流れる。この過電流により、抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧されるトランジスタ３９のベース電圧が所定の電圧Ｖｓｕｂ２に達すると、トランジスタ３９がオンとなり、ＭＯＳＦＥＴ３７，３８がオフとなって、外部モジュール５０が駆動されなくなる。
【００２０】
なお、過熱保護機能部２４ａのトランジスタ３９の電圧スレッシュＶｓｕｂ２は、過熱保護機能部２３ａのトランジスタ３５の電圧スレッシュＶｓｕｂ１よりも高く設定されている。そして、過熱保護機能部２４ａのトランジスタ３９のベース電圧が電圧スレッシュＶｓｕｂ２に達した状態では、通信制御部２４の温度がほぼ温度Ｔｓｕｂ２（＞Ｔｓｕｂ１）に達する（図４参照）。すなわち、通信制御部２４の温度Ｔｓｕｂ２に対応して、電圧スレッシュＶｓｕｂ２が設定されており、トランジスタ３９のオンにより通信制御部２４が温度Ｔｓｕｂ２を超えないようになっている。
【００２１】
メイン電源２２の過熱保護回路２２ａも、外部負荷駆動部２３の過熱保護機能部２３ａまたは通信制御部２４の過熱保護機能部２４ａと同様に構成されている。ただし、メイン電源２２における過熱保護回路２２ａのトランジスタ（図示省略）のベース電圧は、過熱保護機能部２４ａのトランジスタ３９の電圧スレッシュＶｓｕｂ２よりも高く設定されており、過熱保護回路２２ａのトランジスタのベース電圧が電圧スレッシュＶｍａｉｎに達した状態では、メイン電源２２の温度がほぼ温度Ｔｍａｉｎ（例えば１５０℃程度）に達する（図４参照）。すなわち、メイン電源２２の温度Ｔｍａｉｎに対応して、電圧スレッシュＶｍａｉｎが設定されており、過熱保護回路２２ａのトランジスタのオンによりメイン電源２２が温度Ｔｍａｉｎを超えないようになっている。
【００２２】
次に、図３を用いて上記のように構成した実施形態の動作について説明する。外部負荷駆動部２３の出力がオンの状態で（ステップＳ１１）、例えば出力端子のショートにより、外部負荷駆動部２３に出力異常が発生すると（ステップＳ１２にて「Ｙｅｓ」）、過電流が流れるため、外部負荷駆動部２３の温度が上昇する（ステップＳ１３）。このとき、通信制御部２４およびメイン電源２２の温度も外部負荷駆動部２３の温度上昇に伴って上昇する。
【００２３】
外部負荷駆動部２３の温度が、図４に示すように、第１保護温度としての温度Ｔｓｕｂ１に達した場合（ステップＳ１４にて「Ｙｅｓ」）には、過熱保護機能部２３ａにより外部負荷駆動部２３の出力がオフされる（ステップＳ１５）。これにより、通信制御部２４およびメイン電源２２の温度上昇が抑制され、チップ全体の温度がその後の放熱作用で下降するようになる。
【００２４】
通信制御部２４に出力異常が発生した場合についても、外部負荷駆動部２３に出力異常が発生した場合と同様であり、第１保護温度としての温度Ｔｓｕｂ２に達した場合（ステップＳ１４にて「Ｙｅｓ」）には、過熱保護機能部２４ａにより通信制御部２４の出力がオフされる（ステップＳ１５）。これにより、外部負荷駆動部２３およびメイン電源２２の温度上昇が抑制され、チップ全体の温度がその後の放熱作用で下降するようになる。
【００２５】
一方、メイン電源２２に出力異常が発生し、メイン電源２２の温度が上昇して、第２保護温度としての温度Ｔｍａｉｎに達した場合（ステップＳ１７にて「Ｙｅｓ」）には、メイン電源２２がオフされる（ステップＳ１８）。これにより、外部負荷駆動部２３および通信制御部２４の温度上昇が抑制され、チップ全体の温度がその後の放熱作用で下降するようになる。その結果、ドライバＩＣ２０全体の機能は停止するが、チップ全体の熱損傷が回避されることとなる。
【００２６】
以上の説明からも明らかなように、上記実施形態では、外部負荷駆動部２３（通信制御部２４）に発生した出力異常に起因して外部負荷駆動部２３（通信制御部２４）の温度が温度Ｔｓｕｂ１（Ｔｓｕｂ２）に達した場合には、過熱保護機能部２３ａ（過熱保護機能部２４ａ）により外部負荷駆動部２３（通信制御部２４）の機能が停止される。このため、チップ全体の温度が温度Ｔｍａｉｎに達することを防止できる。したがって、一機能を果たす外部負荷駆動部２３（通信制御部２４）に出力異常が発生しても、過熱保護機能部２２ａによりメイン電源２２の電源供給機能が停止される事態を回避することができ、チップ全体の機能がシャットダウンすることを防止することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態では、外部負荷駆動部２３の上昇温度Ｔｓｕｂ１に対応する過熱保護機能部２３ａの電圧スレッシュＶｓｕｂ１と、通信制御部２４の上昇温度Ｔｓｕｂ２に対応する過熱保護機能部２４ａの電圧スレッシュＶｓｕｂ２とをそれぞれ異なる値に設定したが、ほぼ同じ値に設定してもよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、過熱保護機能部２２ａ，２３ａ，２４ａを、トランジスタおよび抵抗を含む回路構成としたが、これに限らず、種々の過熱保護回路に適宜変更して実施することが可能である。
【００２９】
また、上記実施形態では、本発明を車両用エアコンのエアコンＥＣＵに適用したが、エアコンＥＣＵに限らず、例えばエンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の１チップＩＣの過熱保護装置を適用したエアコンＥＣＵを概略的に示すブロック図。
【図２】図１のドライバＩＣの回路図。
【図３】図１のドライバＩＣにおける各機能制御部の処理をフローチャートの態様で示す説明図。
【図４】図３のドライバＩＣにおける各機能制御部の温度変化を示す説明図。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ＣＰＵ
２０  ドライバＩＣ（１チップＩＣ）
２１  入出力回路Ｉ／Ｏ
２２  メイン電源（電源供給手段）
２３  外部負荷駆動部（機能制御手段）
２４  通信制御部（機能制御手段）
２２ａ  過熱保護機能部（電源供給側過熱保護手段）
２３ａ，２４ａ  過熱保護機能部（機能制御側過熱保護手段）
４０  外部負荷
５０  外部モジュール
ＢＴ  バッテリ
Ｌ１，Ｌ２  電源供給ライン
Ｔｓｕｂ１，Ｔｓｕｂ２  温度（第１保護温度）
Ｔｍａｉｎ  温度（第２保護温度）
【図１】
2009171216.tif 000003
【図２】
2009171216.tif 000004
【図３】
2009171216.tif 000005
【図４】
2009171216.tif 000006