JP2007082365A - 温度保護回路、電源装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、保護対象となるＩＣの動作温度範囲を不必要に狭めることなく、より高精度で安全性の高い温度保護動作を行うことが可能な温度保護回路、並びに、これを備えた電源装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る温度保護回路は、監視対象温度と複数の閾値温度とを各々比較し、前記監視対象温度が所定の確認期間に亘ってある閾値温度以上に維持されたときに前記監視対象温度が当該閾値温度に達したと判断する手段と；前記監視対象温度と比較される閾値温度が低いほど、確認期間を長く設定する手段と；前記監視対象温度がいずれの閾値温度まで達したと判断されたかによって、各々対応する温度保護信号（Ｓａｒｍ、Ｓｌｍｔ、Ｓｔｓｄ１、Ｓｔｓｄ２）を生成する手段と；を有して成る構成としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温度保護回路、並びに、これを備えた電源装置及び電子機器に関するものであり、特にその温度保護機能の精度向上や安全性向上に関するものである。

従来より、電源装置やモータ駆動装置など、パワートランジスタを駆動する半導体集積回路装置（以下、ＩＣ［Integrated Circuit］と呼ぶ）の多くは、その異常発熱に起因するＩＣの破壊（特に、発熱源であるパワートランジスタの破壊）を防止する手段として、温度保護回路（いわゆるサーマルシャットダウン回路）を搭載して成る（例えば、本願出願人による特許文献１、２を参照）。

その他、本願発明に関連する従来技術としては、複数のパワー素子毎に異常発熱の検出を行い、異常発熱が検出されたパワー素子については、その駆動を停止する一方、当該異常発熱の影響を受けると考えられる他のパワー素子については、その閾値温度を一時的に高めることで、正常動作中のパワー素子まで停止させないようにした温度保護装置（特許文献３を参照）や、温度検出回路と温度設定回路の温度の変化による出力の変化係数の違いによって設定温度以外の温度で温度検出回路と温度設定回路の出力差を大きくすることで、検出精度の高い温度異常信号を出力することが可能な温度異常検出回路（特許文献４を参照）が開示・提案されている。

特開２００４−２５３９３６号公報 特公平６−１６５４０号公報 特開２００４−１４００９４号公報 特開平６−６１４１４号公報

確かに、上記従来の温度保護回路を搭載したＩＣであれば、誤動作や過負荷によるＩＣの異常発熱を検知・遮断して、ＩＣの破壊を未然に防止することが可能である。

しかしながら、上記従来の温度保護回路を搭載したＩＣでは、温度保護回路の監視対象温度が所定の閾値温度に達した時点で、ＩＣの駆動が即時遮断されていた。そのため、電源ＩＣやモータ駆動ＩＣへの適用時など、ＩＣの本来動作（すなわち負荷のパルス駆動）に応じて監視対象温度が高頻度に変動する場合には、温度保護回路によって意図しないシャットダウン動作が行われるおそれもあり、ＩＣの動作温度範囲が不必要に狭くなる、という課題があった。

また、従来の温度保護回路を搭載したＩＣでは、チップの温度状態を事前に知ることができないまま、異常発熱時のシャットダウン動作によってその出力が急峻にオフされるため、ＩＣの熱設計が困難である上、当該ＩＣを組み込んだアプリケーションによっては、温度保護回路で異常発熱が検出された際に、システム全体のシャットダウンを安全に行うことができないおそれがあった。例えば、上記従来の温度保護回路を搭載した電源ＩＣをマイクロコンピュータの電源として用いる電子機器において、温度保護回路によって電源ＩＣの駆動がシャットダウンされた場合、マイクロコンピュータは、その初期化やメモリデータの保持を完了し得ないまま、電源供給を絶たれてしまうことになり、結果としてシステム全体のシャットダウンを正常に行うことができなくなっていた。

さらに、従来の温度保護回路を搭載したＩＣでは、シャットダウン動作時にノイズやサージが発生し易く、特に、ＩＣの駆動対象がインダクタンス成分を有するＬ負荷であった場合には、当該Ｌ負荷に生じる逆起電圧がＩＣのシャットダウン動作時に跳ね上がり、ＩＣの耐圧を超えてこれを破壊に至らしめる、というおそれがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑み、保護対象となるＩＣの動作温度範囲を不必要に狭めることなく、より高精度で安全性の高い温度保護動作を行うことが可能な温度保護回路、並びに、これを備えた電源装置及び電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明に係る温度保護回路は、監視対象温度と複数の閾値温度とを各々比較し、前記監視対象温度が所定の確認期間に亘ってある閾値温度以上に維持されたときに、前記監視対象温度が当該閾値温度に達したと判断する手段と；前記監視対象温度と比較される閾値温度が低いほど、前記確認期間を長く設定する手段と；前記監視対象温度がいずれの閾値温度まで達したと判断されたかによって、各々対応する温度保護信号を生成する手段と；を有して成る構成（第１の構成）としている。

なお、上記第１の構成は、３値以上の閾値温度を設けた形態（後述する実施形態）のみを想定したものではなく、２値の閾値温度を設けた形態をも包含する概念である。すなわち、２値の閾値温度を設けた形態の場合、より低い方の閾値温度に対応する確認期間は、より高い方の閾値温度に対応する確認期間よりも長く設定されることになる。

このような構成とすることにより、電源ＩＣやモータ駆動ＩＣへの適用時など、ＩＣの本来動作（すなわち負荷のパルス駆動）に応じて監視対象温度が高頻度に変動する場合であっても、さほど緊急度の高くない低温側の閾値温度については、上記の確認期間が長く設定されるため、温度保護回路によって意図しないシャットダウン動作が行われるおそれは少なくなる。一方、明らかな異常発熱が生じている場合には、監視対象温度がより高い閾値温度に達すると考えられるため、上記の確認期間はより短く設定され、遅滞なくシャットダウン動作が行われる。従って、保護対象となるＩＣの動作温度範囲を不必要に狭めることなく、より高精度で安全性の高い温度保護動作を行うことが可能となる。

なお、上記第１の構成から成る温度保護回路は、前記監視対象温度に応じてその電圧レベルが変動する発熱検出電圧を生成する発熱検出手段と；前記発熱検出電圧に基づいて前記監視対象温度が第１閾値温度に達したと判断したときに、その旨を報知するための警報信号を生成する警報信号生成手段と；前記警報信号に基づいて前記監視対象温度が第１閾値温度に達したと判断して以後、前記監視対象温度に応じて保護対象回路の駆動を連続的或いは段階的に抑制するための抑制信号を生成する抑制信号生成手段と；前記発熱検出電圧に基づいて前記監視対象温度が第１閾値温度よりも高い第２閾値温度に達したと判断したときに、前記保護対象回路の駆動を遮断するための第１遮断信号を生成する第１遮断信号生成手段と；前記発熱検出電圧に基づいて前記監視対象温度が第２閾値温度よりも高い第３閾値温度に達したと判断したときに、前記保護対象回路を含め、温度保護回路（及びその動作に必要な諸回路）を除く全ての回路の駆動を遮断するための第２遮断信号を生成する第２遮断信号生成手段と；を有して成る構成（第２の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、警報信号や抑制信号を監視することで、シャットダウン前にチップの温度状態を知ることができるので、ＩＣの熱設計を容易に行うことが可能となる。また、本構成であれば、保護対象回路の駆動が徐々に抑制された後、最終的にシャットダウン動作に移行されるため、ＩＣ破壊の原因となるノイズやサージの発生を抑制することが可能となる。

また、上記第２の構成から成る温度保護回路において、前記警報信号生成手段は、前記監視対象温度が第１確認期間に亘って第１閾値温度以上に維持されたときに、前記監視対象温度が第１閾値温度に達したと判断するものであり、第１遮断信号生成手段は、前記監視対象温度が第１確認期間よりも短い第２確認期間に亘って第２閾値温度以上に維持されたときに、前記監視対象温度が第２閾値温度に達したと判断するものであり、第２遮断信号生成手段は、前記監視対象温度が第３閾値温度に達した時点で、即時に前記監視対象温度が第３閾値温度に達したと判断するものである構成（第３の構成）にするとよい。

また、上記第３の構成から成る温度保護回路においては、前記警報信号生成手段は、前記監視対象温度に相当する発熱検出電圧と第１閾値温度に相当する第１閾値電圧とを比較し、前記監視対象温度が第１閾値温度を上回っているときにその出力論理がイネーブルとされる第１比較部と；第１比較部の出力論理が第１確認期間に亘ってイネーブル状態に維持されたときに初めてその出力論理がイネーブルとされる第１イネーブル制限部と；を有して成るものであって、第１イネーブル制限部の出力信号を前記警報信号として送出するものであり、第１遮断信号生成手段は、前記監視対象温度に相当する発熱検出電圧と第２閾値温度に相当する第２閾値電圧とを比較し、前記監視対象温度が第２閾値温度を上回っているときにその出力論理がイネーブルとされる第２比較部と；第２比較部の出力論理が第２確認期間に亘ってイネーブル状態に維持されたときに初めてその出力論理がイネーブルとされる第２イネーブル制限部と；を有して成るものであって、第２イネーブル制限部の出力信号を第１遮断信号として送出するものであり、第２遮断信号生成手段は、前記監視対象温度に相当する発熱検出電圧と第３閾値温度に相当する第３閾値電圧とを比較し、前記監視対象温度が第３閾値温度を上回っているときにその出力論理がイネーブルとされる第３比較部と；第３比較部の出力論理のイネーブルをラッチするラッチ部と；を有して成るものであって、前記ラッチ部の出力信号を前記遮断信号として送出するものである構成（第４の構成）にするとよい。

また、上記第２〜第４いずれかの構成から成る温度保護回路において、前記抑制信号生成手段及び第１遮断信号生成手段は、前記警報信号の出力論理に応じてその動作可否が決定されるものであり、第２遮断信号生成手段は、第１遮断信号の出力論理に応じてその動作可否が決定されるものである構成（第５の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、不要な回路動作を抑えて、消費電力の低減を図ることが可能となる。

また、本発明に係る電源装置は、上記第２〜第５いずれかの構成から成る温度保護回路と；入力電圧から所定の出力電圧を生成する手段であって、前記抑制信号に応じてその出力電流が抑制され、前記遮断信号に応じてその駆動が遮断される電源回路と；を有して成る構成（第６の構成）とされている。このような構成とすることにより、その動作温度範囲を不必要に狭めることなく、より高精度で安全性の高い温度保護動作を行うことが可能な電源装置を提供することができる。

また、本発明に係る電子機器は、上記第６の構成から成る電源装置と、前記電源装置の出力電圧を電源とするシステム回路と、を有して成る電子機器であって、前記システム回路は、前記警報信号に応じて、前記電源装置からの電源供給が遮断されるよりも先に、自身の駆動を遮断するものである構成（第７の構成）としている。このような構成とすることにより、システム全体として、より安全性の高い温度保護動作を行うことが可能な電子機器を提供することができる。

上記したように、本発明によれば、保護対象となるＩＣの動作温度範囲を不必要に狭めることなく、より高精度で安全性の高い温度保護動作を行うことができ、延いては、システム全体として、より安全性の高い温度保護動作を行うことが可能となる。

以下では、本発明に係る温度保護回路の搭載対象として、電子機器のシステム回路（マイクロコンピュータなど）に電源供給を行う電源ＩＣを例に挙げて、詳細な説明を行う。

図１は、本発明に係る電子機器の概略構成を示すブロック図である。

本図に示す通り、本発明に係る電子機器は、入力電圧Ｖｉから所定の出力電圧Ｖｏを生成する電源ＩＣ１と、該電源ＩＣ１の出力電圧Ｖｏを電源とするシステム回路２と、を有して成る。なお、電源ＩＣ１は、温度保護回路１０と、電源回路２０と、を集積化して成る半導体集積回路装置である。

温度保護回路１０は、外部端子Ｔ１を介して供給される入力電圧Ｖｉを駆動電圧とし、バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間の順方向降下電圧やダイオードの順方向降下電圧が周囲温度に依存して変動するという特性を利用して、種々の温度保護信号（警報信号Ｓａｒｍ、抑制信号Ｓｌｍｔ、第１、第２遮断信号Ｓｔｓｄ１、Ｓｔｓｄ２）を生成する構成とされている。

警報信号Ｓａｒｍは、監視対象温度Ｔｊ（電源回路２０を構成するパワートランジスタの発熱温度）が第１閾値温度Ｔｔｈ１（例えば１５０℃）に達したと判断されたときに、システム回路２に対して、その旨を報知するための信号である。より具体的に述べると、警報信号Ｓａｒｍは、監視対象温度Ｔｊが第１閾値温度Ｔｔｈ１に達したと判断されたときにイネーブル（例えばハイレベル）とされ、達していないと判断されたときにディセーブル（例えばローレベル）とされる２値信号である。

抑制信号Ｓｌｍｔは、監視対象温度Ｔｊが第１閾値温度Ｔｔｈ１に達したと判断されて以後、監視対象温度Ｔｊに応じて電源回路２０の駆動（出力電流の上限値）を連続的或いは段階的に抑制するための信号である（図２を参照）。

第１遮断信号Ｓｔｓｄ１は、監視対象温度Ｔｊが第１閾値温度Ｔｔｈ１よりも高い第２閾値温度Ｔｔｈ２（例えば１７５℃）に達したと判断されたときに、電源回路２０の駆動を遮断するための信号である（図２を参照）。より具体的に述べると、第１遮断信号Ｓｔｓｄ１は、監視対象温度Ｔｊが第２閾値温度Ｔｔｈ２に達したと判断されたときにイネーブル（例えばハイレベル）とされ、達していないと判断されたときにディセーブル（例えばローレベル）とされる２値信号である。

第２遮断信号Ｓｔｓｄ２は、監視対象温度Ｔｊが第２閾値温度Ｔｔｈ２よりも高い第３閾値温度Ｔｔｈ３（例えば２００℃）に達したと判断されたときに、電源回路２０を含めて、温度保護回路１０（及び、その動作に必要な諸回路）を除く全ての内部回路（図示せず）の駆動を遮断するための信号である。より具体的に述べると、第２遮断信号Ｓｔｓｄ２は、監視対象温度Ｔｊが第３閾値温度Ｔｔｈ３に達したと判断されたときにイネーブル（例えばハイレベル）とされ、達していないと判断されたときにディセーブル（例えばローレベル）とされる２値信号である。

このような温度保護回路１０を具備することにより、監視対象温度Ｔｊがいずれの閾値温度まで達したと判断されたかによって、各々対応する温度保護動作を行い、異常発熱に起因する電源ＩＣ１の破壊（特に、電源回路２０を構成するパワートランジスタの破壊）を未然に防止することが可能となる。また、警報信号Ｓａｒｍや抑制信号Ｓｌｍｔを監視することで、シャットダウン前に電源ＩＣ１のチップ温度状態を知ることができるので、電源ＩＣ１の熱設計を容易に行うことが可能となる。

なお、温度保護回路１０の内部構成及び動作については、後ほど詳細な説明を行う。

電源回路２０は、外部端子Ｔ１を介して供給される入力電圧Ｖｉを所望の出力電圧Ｖｏに変換し、外部端子Ｔ２からシステム回路２や外部負荷（不図示）に対して、当該出力電圧Ｖｏを供給する直流変換手段である。

また、電源回路２０は、温度保護回路１０から抑制信号Ｓｌｍｔの入力を受けて、その駆動（出力電流の上限値）を連続的或いは段階的に抑制する機能を具備している（図２を参照）。このような構成とすることにより、電源ＩＣ１の駆動をシャットダウンしなければならないほど監視対象温度Ｔｊが上昇してしまう前に、予備的な温度保護動作として、電源ＩＣ１の異常発熱を抑制することができる。従って、より安全性の高い温度保護動作を行うことが可能となる上、後述する異常発熱時のシャットダウン動作によっても、その出力が急峻にオフされることがなくなるので、種々の不具合（ノイズやサージの発生）を回避し、電源ＩＣ１の駆動を安全に停止することが可能となる。

また、電源回路２０は、温度保護回路１０から第１遮断信号Ｓｔｓｄ１の入力を受け、そのイネーブル／ディセーブルに応じて異常発熱が生じているか否かを認識し、電源出力動作の禁止／許可を制御する機能を具備している（図２を参照）。このような構成とすることにより、抑制信号Ｓｌｍｔによる出力電流の抑制制御をもってしても、異常な温度上昇が続く場合には、電源回路２０の駆動をシャットダウンして、異常発熱に起因するＩＣの破壊を未然に防止することが可能となる。

また、電源回路２０を含めて、温度保護回路１０（及び、その動作に必要な諸回路）を除く全ての内部回路（不図示）は、温度保護回路１０から第２遮断信号Ｓｔｓｄ２の入力を受け、そのイネーブル／ディセーブルに応じて、電源回路２０の駆動がシャットダウンされた後も異常発熱が継続しているか否かを認識し、その動作の禁止／許可を制御する機能を具備している。このような構成とすることにより、第１遮断信号Ｓｔｓｄ１による電源供給の遮断制御をもってしても、異常な温度上昇が続く場合には、温度保護動作を除いて、電源ＩＣ１の全動作を完全にシャットダウンし、異常発熱に起因するＩＣの破壊や熱暴走、延いては、電子機器の発煙や発火を未然に防止することが可能となる。

システム回路２は、外部端子Ｔ３を介して入力される警報信号Ｓａｒｍのイネーブルに応じて、電源ＩＣ１からの電源供給が遮断されるよりも先に、自身の駆動を遮断する機能を具備している。より具体的に述べると、システム回路２としては、マイクロコンピュータなどを挙げることができ、当該システム回路２は、警報信号Ｓａｒｍのイネーブルに応じて、その初期化やメモリデータの保持を開始する機能を具備している。このような構成とすることにより、異常発熱が検出された際にも、温度保護回路１０による電源供給の遮断に先立って、システム全体のシャットダウンを正常に行うことができるので、電子機器のシステム全体として、より安全性の高い温度保護動作を行うことが可能となる。

なお、上記した温度保護回路１０は、過熱監視対象である電源回路２０（特にそのパワートランジスタ）の近傍に設けられている。このような構成とすることにより、発熱源となるパワートランジスタの接合温度（監視対象温度Ｔｊ）を直接的に検出し、高精度の温度保護動作を行うことが可能となる。

また、上記した警報信号Ｓａｒｍ、抑制信号Ｓｌｍｔ、及び、第１遮断信号Ｓｔｓｄ１は、いずれも、第１、第２閾値温度Ｔｔｈ１、Ｔｔｈ２にヒステリシスを有する自動復帰式とされている。このような方式を採用することにより、監視対象温度Ｔｊが下がれば、外部からの復帰信号を待つことなく、迅速に電源ＩＣ１の駆動を自発復帰させることが可能となる。一方、第２遮断信号Ｓｔｓｄ２については、一旦イネーブルとされて以後は、所定のリセット信号（パワーオンリセット信号など）が入力されない限り、ディセーブルに復帰されることのないラッチ式とされている。このような方式を採用することにより、電源ＩＣ１の熱暴走や発煙、発火のおそれがある閾値温度Ｔｔｈ３にまで監視対象温度Ｔｊが上昇した場合には、電源ＩＣ１やその周辺回路に何らかの異常が生じている蓋然性が高いことに鑑み、その原因が解消されて所定のリセット信号が入力されるまで、確実に電源ＩＣ１の駆動をシャットダウンしておくことが可能となる。また、上記の各方式を採用することにより、各温度保護信号の論理発振を抑制することも可能となる。

以下、先出した図１及び図２のほか、図３を参照しながら、温度保護回路１０の回路構成及び動作について、より具体的かつ詳細な説明を行う。なお、図３は、イネーブル制限動作の一例を説明するための図である。

図１に示すように、本実施形態の温度保護回路１０は、発熱検出手段１１と、警報信号生成手段１２と、抑制信号生成手段１３と、第１遮断信号生成手段１４と、第２遮断信号生成手段１５と、を有して成る。

発熱検出手段１１は、バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間の順方向降下電圧やダイオードの順方向降下電圧が周囲温度に依存して変動するという特性（約−２［ｍＶ／℃］の負の温度特性）を利用して、発熱検出電圧Ｖａ（監視対象温度Ｔｊが高いほど、電圧レベルが低下していく電圧信号）を生成する手段である。

警報信号生成手段１２は、第１比較部１２１と、第１イネーブル制限部１２２と、を有して成り、発熱検出電圧Ｖａに基づいて監視対象温度Ｔｊが第１閾値温度Ｔｔｈ１に達したと判断したときに、警報信号Ｓａｒｍを生成する手段である。

第１比較部１２１は、監視対象温度Ｔｊに相当する発熱検出電圧Ｖａと、第１閾値温度Ｔｔｈ１に相当する第１閾値電圧Ｖｔｈ１とを比較し、両電圧の相対的な高低に応じて、その出力論理が変遷される比較信号Ｓ１を生成する。なお、比較信号Ｓ１は、発熱検出電圧Ｖａが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高ければディセーブル状態（ローレベル）とされ、逆に、前者が後者よりも低ければイネーブル状態（ハイレベル）とされる。すなわち、比較信号Ｓ１は、監視対象温度Ｔｊが第１閾値温度Ｔｔｈ１に達したときにイネーブルとされる信号となる。

第１イネーブル制限部１２２は、比較信号Ｓ１の論理が第１確認期間ｔ１に亘ってイネーブル状態に維持されたときに初めて、警報信号Ｓａｒｍの論理をイネーブルとするものである。逆に言えば、比較信号Ｓ１が一時的にイネーブルとされたとしても、そのイネーブル状態が第１確認期間ｔ１に亘って維持されない限り、警報信号Ｓａｒｍはディセーブルとされたままとなる（図３（ａ）を参照）。

すなわち、警報信号生成手段１２では、監視対象温度Ｔｊが第１確認期間ｔ１に亘って第１閾値温度Ｔｔｈ１以上に維持されたときに、監視対象温度Ｔｊが第１閾値温度Ｔｔｈ１に達したと判断される。

抑制信号生成手段１３は、警報信号Ｓａｒｍに基づいて監視対象温度Ｔｊが第１閾値温度Ｔｔｈ１に達したと判断して以後、監視対象温度Ｔｊに応じて電源回路２０の駆動（出力電流の上限値）を連続的或いは段階的に抑制するための抑制信号Ｓｌｍｔを生成する手段である。なお、抑制信号生成手段１３としては、発熱検出電圧Ｖａが第１閾値電圧Ｖｔｈ１との差分電圧を増幅して出力するアンプ等を用いればよい。このような抑制信号生成部１３で得られる抑制信号Ｓｌｍｔを用いて、電源回路２０の出力電流制御を行うことにより、先出の図２で示した予備的な温度保護動作を容易に実現することが可能となる。

また、抑制信号生成手段１３は、警報信号Ｓａｒｍの出力論理に応じてその動作可否が決定される構成、より具体的に述べると、上記の警報信号Ｓａｒｍがイネーブルとされるまで、その動作を停止される構成とされている。このような構成とすることにより、不要な回路動作を抑えて、消費電力の低減を図ることが可能となる。

第１遮断信号生成手段１４は、第２比較部１４１と、第２イネーブル制限部１４２と、を有して成り、発熱検出電圧Ｖａに基づいて監視対象温度Ｔｊが第１閾値温度Ｔｔｈ１よりも高い第２閾値温度Ｔｔｈ２に達したと判断したときに、第１遮断信号Ｓｔｓｄ１を生成する手段である。

第２比較部１４１は、監視対象温度Ｔｊに相当する発熱検出電圧Ｖａと、第２閾値温度Ｔｔｈ２に相当する第２閾値電圧Ｖｔｈ２とを比較し、両電圧の相対的な高低に応じて、その出力論理が変遷される比較信号Ｓ２を生成する。なお、比較信号Ｓ２は、発熱検出電圧Ｖａが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも高ければディセーブル状態（ローレベル）とされ、逆に、前者が後者よりも低ければイネーブル状態（ハイレベル）とされる。すなわち、比較信号Ｓ２は、監視対象温度Ｔｊが第２閾値温度Ｔｔｈ２に達したときにイネーブルとされる信号となる。

第２イネーブル制限部１４２は、比較信号Ｓ２の論理が第１確認期間ｔ１よりも短い第２確認期間ｔ２に亘ってイネーブル状態に維持されたときに初めて、第１遮断信号Ｓｔｓｄ１の論理をイネーブルとするものである。逆に言えば、比較信号Ｓ２が一時的にイネーブルとされたとしても、そのイネーブル状態が第２確認期間ｔ２に亘って維持されない限り、第１遮断信号Ｓｔｓｄ１はディセーブルとされたままとなる（図３（ｂ）を参照）。

すなわち、第１遮断信号生成手段１４では、監視対象温度Ｔｊが第１確認期間ｔ１よりも短い第２確認期間ｔ２に亘って第２閾値温度Ｔｔｈ２以上に維持されたときに、監視対象温度Ｔｊが第２閾値温度Ｔｔｈ２に達したと判断される。

なお、第１遮断信号生成手段１４は、抑制信号生成手段１３と同様、警報信号Ｓａｒｍの出力論理に応じてその動作可否が決定される構成とされている。このような構成とすることにより、不要な回路動作を抑えて、消費電力の低減を図ることが可能となる。

第２遮断信号生成手段１５は、第３比較部１５１とラッチ部１５２を有して成り、発熱検出電圧Ｖａに基づいて監視対象温度Ｔｊが第２閾値温度Ｔｔｈ２よりも高い第３閾値温度Ｔｔｈ３に達したと判断したときに、第２遮断信号Ｓｔｓｄ２を生成する手段である。

第３比較部１５１は、監視対象温度Ｔｊに相当する発熱検出電圧Ｖａと、第３閾値温度Ｔｔｈ３に相当する第３閾値電圧Ｖｔｈ３とを比較し、両電圧の相対的な高低に応じて、その出力論理が変遷される比較信号Ｓ３を生成する。なお、比較信号Ｓ３は、発熱検出電圧Ｖａが第３閾値電圧Ｖｔｈ３よりも高ければディセーブル状態（ローレベル）とされ、逆に、前者が後者よりも低ければイネーブル状態（ハイレベル）とされる。すなわち、比較信号Ｓ３は、監視対象温度Ｔｊが第３閾値温度Ｔｔｈ３に達したときにイネーブルとされる信号となる。

ラッチ部１５２は、比較信号Ｓ３のイネーブルをラッチし、以後、所定のリセット信号が入力されるまで、当該論理の出力信号を第２遮断信号Ｓｔｓｄ２として送出する（図３（ｃ）を参照）。

なお、第２遮断信号生成手段１５には、イネーブル制限部が設けられておらず、比較信号Ｓ３は、ラッチ部１５２に直接入力されている。すなわち、第２遮断信号生成手段１５では、監視対象温度Ｔｊが第３閾値温度Ｔｔｈ３に達した時点で、即時に監視対象温度Ｔｊが第３閾値温度Ｔｔｈ３に達したと判断される。

また、第２遮断信号生成手段１５は、第１遮断信号Ｓｔｓｄ１の出力論理に応じてその動作可否が決定される構成、より具体的に述べると、上記の第１遮断信号Ｓｔｓｄ１がイネーブルとされるまで、その動作を停止される構成とされている。このような構成とすることにより、不要な回路動作を抑えて、消費電力の低減を図ることが可能となる。

上記したように、本実施形態の温度保護回路１０は、監視対象温度Ｔｊと複数の閾値温度Ｔｔｈ１〜Ｔｔｈ３とを各々比較し、監視対象温度Ｔｊが所定の確認期間に亘ってある閾値温度以上に維持されたときに、監視対象温度Ｔｊが当該閾値温度に達したと判断する手段と；監視対象温度Ｔｊと比較される閾値温度が低いほど、前記確認期間を長く設定する手段と；監視対象温度Ｔｊがいずれの閾値温度まで達したと判断されたかによって、各々対応する温度保護信号（警報信号Ｓａｒｍ、抑制信号Ｓｌｍｔ、第１、第２遮断信号Ｓｔｓｄ１、Ｓｔｓｄ２）を生成する手段と；を有して成る構成としている。

このような構成とすることにより、電源ＩＣ１の本来動作（すなわち、電源回路２０を構成するパワートランジスタのパルス駆動）に応じて監視対象温度Ｔｊが高頻度に変動する場合であっても、さほど緊急度の高くない低温側の閾値温度については、上記の確認期間が長く設定されるため、温度保護回路１０によって意図しないシャットダウン動作が行われるおそれは少なくなる。一方、明らかな異常発熱が生じている場合には、監視対象温度Ｔｊがより高い閾値温度に達すると考えられるため、上記の確認期間はより短く設定され、遅滞なくシャットダウン動作が行われる。従って、電源ＩＣ１の動作温度範囲を不必要に狭めることなく、より高精度で安全性の高い温度保護動作を行うことが可能となる。

なお、上記の実施形態では、本発明に係る温度保護回路の搭載対象として、電子機器のシステム回路（マイクロコンピュータなど）に電源供給を行う電源ＩＣを例に挙げたが、その搭載対象はこれに限定されるものではなく、モータ駆動ＩＣなど、他の半導体集積回路装置にも広く搭載することが可能である。

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記の実施形態では、単一の発熱検出手段１１を各温度保護信号生成手段１２〜１５で共用する構成を例示して説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、各温度保護信号生成手段毎に複数の発熱検出手段を設けてもよい。

本発明は、例えば、温度保護回路を搭載した電源ＩＣをマイクロコンピュータの電源として用いる電子機器につき、その温度保護動作の最適化技術として好適に利用することができる。

は、本発明に係る電子機器の概略を示すブロック図である。 は、温度保護動作の一例を示す図である。 は、イネーブル制限動作の一例を説明するための図である。

符号の説明

１ 電源ＩＣ
２ システム回路（マイクロコンピュータなど）
１０ 温度保護回路
１１ 発熱検出手段
１２ 警報信号生成手段
１２１ 第１比較部（１５０℃検出用）
１２２ 第１イネーブル制限部
１３ 抑制信号生成手段
１４ 第１遮断信号生成手段
１４１ 第２比較部（１７５℃検出用）
１４２ 第２イネーブル制限部
１５ 第２遮断信号生成手段
１５１ 第３比較部（２００℃検出用）
１５２ ラッチ部
２０ 電源回路
Ｔ１〜Ｔ３ 外部端子

Claims (7)

1. 監視対象温度と複数の閾値温度とを各々比較し、前記監視対象温度が所定の確認期間に亘ってある閾値温度以上に維持されたときに、前記監視対象温度が当該閾値温度に達したと判断する手段と；前記監視対象温度と比較される閾値温度が低いほど、前記確認期間を長く設定する手段と；前記監視対象温度がいずれの閾値温度まで達したと判断されたかによって、各々対応する温度保護信号を生成する手段と；を有して成ることを特徴とする温度保護回路。
2. 前記監視対象温度に応じてその電圧レベルが変動する発熱検出電圧を生成する発熱検出手段と；前記発熱検出電圧に基づいて前記監視対象温度が第１閾値温度に達したと判断したときに、その旨を報知するための警報信号を生成する警報信号生成手段と；前記警報信号に基づいて前記監視対象温度が第１閾値温度に達したと判断して以後、前記監視対象温度に応じて保護対象回路の駆動を連続的或いは段階的に抑制するための抑制信号を生成する抑制信号生成手段と；前記発熱検出電圧に基づいて前記監視対象温度が第１閾値温度よりも高い第２閾値温度に達したと判断したときに、前記保護対象回路の駆動を遮断するための第１遮断信号を生成する第１遮断信号生成手段と；前記発熱検出電圧に基づいて前記監視対象温度が第２閾値温度よりも高い第３閾値温度に達したと判断したときに、前記保護対象回路を含め、温度保護回路を除く全ての回路の駆動を遮断するための第２遮断信号を生成する第２遮断信号生成手段と；を有して成ることを特徴とする請求項１に記載の温度保護回路。
3. 前記警報信号生成手段は、前記監視対象温度が第１確認期間に亘って第１閾値温度以上に維持されたときに、前記監視対象温度が第１閾値温度に達したと判断するものであり、第１遮断信号生成手段は、前記監視対象温度が第１確認期間よりも短い第２確認期間に亘って第２閾値温度以上に維持されたときに、前記監視対象温度が第２閾値温度に達したと判断するものであり、第２遮断信号生成手段は、前記監視対象温度が第３閾値温度に達した時点で、即時に前記監視対象温度が第３閾値温度に達したと判断するものであることを特徴とする請求項２に記載の温度保護回路。
4. 前記警報信号生成手段は、前記監視対象温度に相当する発熱検出電圧と第１閾値温度に相当する第１閾値電圧とを比較し、前記監視対象温度が第１閾値温度を上回っているときにその出力論理がイネーブルとされる第１比較部と；第１比較部の出力論理が第１確認期間に亘ってイネーブル状態に維持されたときに初めてその出力論理がイネーブルとされる第１イネーブル制限部と；を有して成るものであって、第１イネーブル制限部の出力信号を前記警報信号として送出するものであり、
   第１遮断信号生成手段は、前記監視対象温度に相当する発熱検出電圧と第２閾値温度に相当する第２閾値電圧とを比較し、前記監視対象温度が第２閾値温度を上回っているときにその出力論理がイネーブルとされる第２比較部と；第２比較部の出力論理が第２確認期間に亘ってイネーブル状態に維持されたときに初めてその出力論理がイネーブルとされる第２イネーブル制限部と；を有して成るものであって、第２イネーブル制限部の出力信号を第１遮断信号として送出するものであり、
   第２遮断信号生成手段は、前記監視対象温度に相当する発熱検出電圧と第３閾値温度に相当する第３閾値電圧とを比較し、前記監視対象温度が第３閾値温度を上回っているときにその出力論理がイネーブルとされる第３比較部と；第３比較部の出力論理のイネーブルをラッチするラッチ部と；を有して成るものであって、前記ラッチ部の出力信号を前記遮断信号として送出するものであることを特徴とする請求項３に記載の温度保護回路。
5. 前記抑制信号生成手段及び第１遮断信号生成手段は、前記警報信号の出力論理に応じてその動作可否が決定されるものであり、第２遮断信号生成手段は、第１遮断信号の出力論理に応じてその動作可否が決定されるものであることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の温度保護回路。
6. 請求項２〜請求項５のいずれかに記載の温度保護回路と；入力電圧から所定の出力電圧を生成する手段であって、前記抑制信号に応じてその出力電流が抑制され、前記遮断信号に応じてその駆動が遮断される電源回路と；を有して成ることを特徴とする電源装置。
7. 請求項６に記載の電源装置と、前記電源装置の出力電圧を電源とするシステム回路と、を有して成る電子機器であって、前記システム回路は、前記警報信号に応じて、前記電源装置からの電源供給が遮断されるよりも先に、自身の駆動を遮断するものであることを特徴とする電子機器。

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