JP5310219B2 - 物理量検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、物理量を検出する物理量検出装置に関する。

従来、物理量を検出する物理量検出装置として、特許文献１に開示されている半導体装置がある。この半導体装置は、ＩＧＢＴと、感温ダイオードとを備えている。そして、外部に回路を設け、感温ダイオードの電圧を基準電圧と比較することで、ＩＧＢＴの温度に応じた信号を得ることができる。

特開２００６−３４４７２１号公報

ところで、半導体装置や外部回路が、基準大地面とは電気的に絶縁された状態で設けられていた場合、基準大地面と回路との間の浮遊容量によって、半導体装置や外部回路にコモンモードノイズが加わることとなる。この場合、感温ダイオードの電圧が変動してしまい、ＩＧＢＴの温度を正確に検出できないという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、コモンモードノイズによる検出素子の電圧変動を抑え、正確に物理量を検出できる物理量検出装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、検出素子の両端に抵抗を接続することで、コモンモードノイズを抑えられることを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の物理量検出装置は、被検出対象の物理量を検出し、検出結果に応じた電圧を出力する検出素子と、一端が検出素子の一端に接続され、基準電圧を出力する基準電源と、一方の入力端が検出素子の他端に、他方の入力端が基準電源の他端にそれぞれ接続され、検出素子の電圧を基準電源の基準電圧と比較し、比較結果に応じた電圧を出力する比較回路と、を備えた物理量検出装置において、検出素子の一端と基準電源の一端の間、及び、検出素子の他端と比較回路の一方の入力端の間に、被検出対象とは別体で設けられた抵抗をそれぞれ有し、車両に搭載され、車両における物理量を検出することを特徴とする。この構成によれば、抵抗により検出素子へのコモンモードノイズの伝導を抑えることができる。そのため、車両に搭載された物理量検出装置において、コモンモードノイズによる検出素子の電圧変動を抑え、車両における物理量を正確に検出できる。

請求項２に記載の物理量検出装置は、検出素子の一端と他端の間にコンデンサを有することを特徴とする。この構成によれば、コンデンサにより検出素子へのコモンモードノイズの伝導をさらに抑えることができる。そのため、コモンモードノイズによる検出素子の電圧変動を抑え、より正確に物理量を検出できる。

請求項３に記載の物理量検出装置は、検出素子は、温度によって順方向電圧が変化するダイオードであることを特徴とする。この構成によれば、コモンモードノイズによる影響を抑え、温度を確実に検出することができる。

本実施形態における温度検出装置の回路図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る物理量検出装置を、車両に搭載され、インバータ装置の構成要素であるＩＧＢＴの温度を検出する温度検出装置に適用した例を示す。

まず、図１を参照して温度検出装置の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態における温度検出装置の回路図である。なお、図中の矢印は、コモンモードノイズの伝導経路を示すものである。

図１に示す温度検出装置１（物理量検出装置）は、モータを駆動するためのインバータ装置の構成要素であるＩＧＢＴ１００の温度を検出する装置である。温度検出装置１は、ＩＧＢＴ１００の温度に応じたパルス幅のパルス信号を出力する。つまり、ＩＧＢＴ１００の温度をパルス幅変調して出力する。温度検出装置１は、感温ダイオード１０〜１２（検出素子、ダイオード）と、コンデンサ１３と、抵抗１４、１５と、基準電源１６と、定電流源１７と、コンパレータ１８（比較回路）とを備えている。

感温ダイオード１０〜１２は、温度によって順方向電圧が変化する素子である。感温ダイオード１０〜１２は、ＩＧＢＴ１００の近傍に形成され、ＩＧＢＴ１００とともに一体的に樹脂成形されている。感温ダイオード１０〜１２は直列接続されている。直列接続された感温ダイオード１０〜１２の一端である感温ダイオード１２のカソードは、抵抗１４に接続されている。また、直列接続された感温ダイオード１０〜１２の他端である感温ダイオード１０のアノードは、抵抗１５に接続されている。

コンデンサ１３及び抵抗１４、１５は、感温ダイオード１０〜１２へのコモンモードノイズの伝導を抑えるための素子である。抵抗１４、１５は、同一抵抗値に設定されている。コンデンサ１３は、感温ダイオード１２のカソードと感温ダイオード１０のアノードの間に並列接続されている。抵抗１４の一端は、感温ダイオード１２のカソードに、他端は、車両筐体とは電気的に絶縁された回路ＧＮＤにそれぞれ接続されている。抵抗１５の一端は、感温ダイオード１０のアノードに、他端は、コンパレータ１８にそれぞれ接続されている。

基準電源１６は、直列接続された感温ダイオード１０〜１２の電圧を比較するための基準電圧を出力する電圧源である。基準電源１６は、振幅及び周期が一定である、時間とともに変化する三角波状の基準電圧を出力する。ここで、三角波状の基準電圧の振幅は、直列接続された感温ダイオード１０〜１２の最大電圧より大きく設定されている。基準電源１６の一端は、抵抗１４の他端とともに回路ＧＮＤに接続されている。つまり、基準電源１６の一端は、抵抗１４を介して感温ダイオード１２のカソードに接続されている。また、基準電源１６の他端は、コンパレータ１８に接続されている。

定電流源１７は、直列接続された感温ダイオード１０〜１２に供給するための定電流を出力する電流源である。定電流源１７の一端は、回路電源Ｖｃｃに接続されている。また、他端は、抵抗１５の他端に接続されている。

コンパレータ１８は、直列接続された感温ダイオード１０〜１２の電圧を基準電源１６の基準電圧と比較し、比較結果に応じた電圧を出力する素子である。コンパレータ１８は、直列接続された感温ダイオード１０〜１２の電圧を三角波状の基準電圧と比較することで、感温ダイオード１０〜１２の電圧に応じたパルス幅を有するパルス信号を出力する。つまり、直列接続された感温ダイオード１０〜１２の電圧をパルス幅変調して出力する。コンパレータ１８の非反転入力端は、抵抗１５の他端に接続されている。また、反転入力端は、基準電源１６の他端に接続されている。さらに、出力端は、ＩＧＢＴ１００のスイッチングを制御する制御回路（図略）に接続されている。

次に、図１を参照して温度検出装置の動作の概略について説明する。図１に示すインバータ装置の構成要素であるＩＧＢＴ１００は、制御回路によって制御されスイッチングする。スイッチングに伴って電流が流れるとＩＧＢＴ１００の温度が上昇する。ＩＧＢＴ１００の温度上昇に伴って直列接続された感温ダイオード１０〜１２の順方向電圧が変化する。直列接続された感温ダイオード１０〜１２の順方向電圧はコンパレータ１８に入力される。コンパレータ１８は、直列接続された感温ダイオード１０〜１２の順方向電圧を基準電源１６の三角波状の基準電源と比較する。コンパレータ１８は、直列接続された感温ダイオードの順方向電圧が基準電圧より大きいときハイレベルの電圧を、順方向電圧が基準電圧以下のときローレベルの電圧を出力する。これにより、順方向電圧の大きさに応じたパルス幅のパルス信号が出力される。つまり、ＩＧＢＴ１００の温度がパルス幅変調されて出力されることとなる。コンパレータ１８の出力するパルス信号は、制御回路に入力される。制御回路は、パルス信号に基づいてＩＧＢＴ１００を適切に制御する。

ここで、温度検出装置１の外部にノイズ源Ｎが形成されると、温度検出装置１にコモンモードノイズが加わることとなる。コモンモードノイズは、ノイズ源Ｎからコンパレータ１８に伝わり、コンパレータ１８の非反転入力端から感温ダイオード１０のアノードに伝わる。また、コンパレータ１８の反転入力端から回路ＧＮＤを介して感温ダイオード１２のカソードに伝わる。そして、温度検出装置１と車両筐体との間に形成される浮遊容量Ｃｆ１を介して車両筐体Ｂに伝わり、車両筐体Ｂとノイズ源Ｎの間に形成される浮遊容量Ｃｆ２を介してノイズ源Ｎに戻る。

しかし、コモンモードノイズの一方の伝導経路であるコンパレータ１８の非反転入力端と感温ダイオード１０のアノードの間には、抵抗１５が設けられている。また、コモンモードノイズの他方の伝導経路である回路ＧＮＤと感温ダイオード１２のカソードの間にも、抵抗１４が設けられている。さらに、これらのコモンモードノイズの伝導経路間には、コンデンサ１３が設けられている。そのため、感温ダイオード１０〜１２へのコモンモードノイズの伝導を抑えることができる。従って、コモンモードノイズによる感温ダイオード１０〜１２の電圧変動を抑え、ＩＧＢＴ１００の温度をより正確に検出できる。

最後に、効果について説明する。本実施形態によれば、抵抗１４、１５により感温ダイオード１０〜１２へのコモンモードノイズの伝導を抑えることができる。そのため、車両に搭載された温度検出装置１において、コモンモードノイズによる感温ダイオード１０〜１２の電圧変動を抑え、ＩＧＢＴ１００の温度を正確に検出できる。

また、本実施形態によれば、コンデンサ１３により感温ダイオード１０〜１２へのコモンモードノイズの伝導をさらに抑えることができる。そのため、コモンモードノイズによる感温ダイオード１０〜１２の電圧変動を抑え、ＩＧＢＴ１００の温度をより正確に検出できる。

さらに、本実施形態によれば、温度によって順方向電圧が変化する感温ダイオード１０〜１２を備えている。そのため、コモンモードノイズによる影響を抑え、ＩＧＢＴ１００の温度を確実に検出することができる。

なお、本実施形態では、基準電源１６が時間とともに変化する三角波状の基準電圧を出力し、ＩＧＢＴ１００の温度をパルス幅変調して出力する例を挙げているが、これに限られるものではない。基準電圧は、例えば鋸歯状でもよい。また、時間によらず一定であってもよい。この場合、ＩＧＢＴ１００の温度が所定温度より高いか低いかを検出することができる。

また、本実施形態では、感温ダイオード１０〜１２によってＩＧＢＴ１００の温度を検出している例に挙げているが、これに限られるものではない。感温ダイオード以外の検出素子によって温度以外の物理量を検出してもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。

１・・・温度検出装置、１０〜１２・・・感温ダイオード（検出素子、ダイオード）、１３・・・コンデンサ、１４、１５・・・抵抗、１６・・・基準電源、１７・・・定電流源、１８・・・コンパレータ（比較回路）、１００・・・ＩＧＢＴ、Ｎ・・・ノイズ源、Ｂ・・・車両筐体

Claims (3)

1. 被検出対象の物理量を検出し、検出結果に応じた電圧を出力する検出素子と、
   一端が前記検出素子の一端に接続され、基準電圧を出力する基準電源と、
   一方の入力端が前記検出素子の他端に、他方の入力端が前記基準電源の他端にそれぞれ接続され、前記検出素子の電圧を前記基準電源の前記基準電圧と比較し、比較結果に応じた電圧を出力する比較回路と、
   を備えた物理量検出装置において、
   前記検出素子の前記一端と前記基準電源の前記一端の間、及び、前記検出素子の前記他端と前記比較回路の前記一方の入力端の間に、前記被検出対象とは別体で設けられた抵抗をそれぞれ有し、車両に搭載され、前記車両における物理量を検出することを特徴とする物理量検出装置。
2. 前記検出素子の前記一端と前記他端の間にコンデンサを有することを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
3. 前記検出素子は、温度によって順方向電圧が変化するダイオードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の物理量検出装置。

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