温度检测电路的制作方法

本实用新型涉及使用了热敏电阻的温度检测电路，更详细而言，涉及抑制了在构成ADC(模拟数字转换电路；Analog-to-digital converter：模数转换器)的IC(Integrated Circuit：集成电路)中所产生的漏电流的高精度的温度检测电路。

背景技术：

使用了热敏电阻的温度检测电路被广泛使用于测定电子设备、车载设备、医疗设备等中的规定部分的温度的温度传感器、体温计、气温计等中。

在专利文献1(日本专利特开2011-33343号公报)中公开了这样的温度检测电路。

图5示出了专利文献1中所公开的温度检测电路400。其中，在专利文献 1中，温度检测电路400作为现有的温度检测电路被示出。

温度检测电路400在电源(Vp：5V)与接地之间连接有串联连接了固定电阻(上拉电阻)与热敏电阻的分压电路。固定电阻与热敏电阻的连接点 (以下有时将“固定电阻与热敏电阻的连接点”简称为“连接点”)连接于构成ADC的IC(以下有时将“构成ADC的IC”简称为“IC”)的输入端子。另外，记载了在热敏电阻中使用了NTC(Negative Temperature Coefficient：负温度系数)热敏电阻。

NTC热敏电阻具备负电阻温度系数，因此若温度上升则电阻值减小，若温度下降则电阻值增大。温度检测电路400利用NTC热敏电阻的该特性，将 NTC热敏电阻作为温度检测元件来使用。

即，NTC热敏电阻的电阻值根据被测定物的温度而变化。若NTC热敏电阻的电阻值变化，则固定电阻与NTC热敏电阻的连接点的电压也变化。

ADC将连接点的电压转换为数字信号。数字信号被微机等控制装置获取。微机等控制装置根据预先确定的规则，将数字信号转换为温度信息。

通过以上方法，温度检测电路400能对被测定物的温度进行高精度地测定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-33343号公报

技术实现要素：

实用新型所要解决的技术问题

温度检测电路400中，不可避免地会在IC(构成ADC的IC)中产生漏电流。

温度检测电路400中，在固定电阻使用电阻值较小的电阻、NTC热敏电阻也使用电阻值(基准温度下的电阻值)较小的电阻的情况下，与在IC中所产生的漏电流相比，流过固定电阻与NTC热敏电阻的电流足够大，因此在 IC中所产生的漏电流不会给温度测定精度带来过大影响。

现有技术中，实际上，温度检测电路400的固定电阻与NTC热敏电阻也不会使用电阻值那么大的电阻。因此，由在IC中产生的漏电流所引起的温度测定误差不会成为太大的问题。

然而，近年来，为了节能等，有将固定电阻的电阻值与NTC热敏电阻的电阻值分别显著增大而进行温度检测电路400的设计的倾向。即，若固定电阻的电阻值与NTC热敏电阻的电阻值较小，则流过固定电阻与NTC热敏电阻的分压电路的电流值变大，分压电路所消耗的功率变大，因此增大固定电阻的电阻值与NTC热敏电阻的电阻值，旨在谋求节能。此外，若流过NTC热敏电阻的电流值变大，则NTC热敏电阻会自行发热、温度上升，由温度检测电路400所输出的被测定物的测定温度结果有可能产生误差，因此增大NTC 热敏电阻的电阻值，抑制NTC热敏电阻的自行发热，旨在抑制测定温度结果的误差。

然而，若温度检测电路400的固定电阻与NTC热敏电阻使用电阻值较大的电阻，如上所述，则在构成ADC的IC中产生的漏电流而造成的影响变大。

若在构成ADC的IC中产生较大的漏电流，则ADC将输出相对于实际的连接点电压偏移较大的数字信号，从微机等控制装置输出包含较大误差的温度信息。即，为了进行节能等，将固定电阻的电阻值与NTC热敏电阻的电阻值增大，从而成为了使新的温度测定误差产生的原因。例如，在后文详细说明的示例中，漏电流为1μA时，将产生0.63℃的温度误差。

然而，若产生0.63℃的温度误差，则已经不能将其称为高精度的温度检测电路，不能在需要严格的温度检测的用途中使用。

解决技术问题所采用的技术方案

本实用新型是为了解决上述现有问题而完成的，作为其一种方法，本实用新型的温度检测电路中，串联连接有固定电阻与热敏电阻的分压电路连接于电源与接地之间，固定电阻与热敏电阻的连接点连接于具有模拟数字转换电路的IC的输入端子，其特征在于，在固定电阻与热敏电阻的连接点、与IC的输入端子之间，插入有电压跟随电路。

热敏电阻能使用例如NTC热敏电阻。其中，热敏电阻的种类不限于NTC 热敏电阻，也可是其他种类的热敏电阻。

优选分压电路所包含的固定电阻与热敏电阻中，固定电阻连接于电源一侧，热敏电阻连接于接地一侧。该情况下，能一边将分压电路的固定电阻的电阻值与热敏电阻的电阻值的总电阻值增大一定程度，一边仅减小热敏电阻的电阻值，即，通过将固定电阻的电阻值增大一定程度，而仅减小热敏电阻的电阻值，能同时谋求节能、抑制热敏电阻的自行发热、以及抑制在IC中产生漏电流的原因本身。

优选固定电阻的电阻值为热敏电阻的电阻值的5倍以上。该情况下由于能一边将分压电路的电阻值增大一定程度，一边仅减小热敏电阻的电阻值，因此能同时谋求节能、抑制热敏电阻的自行发热、以及抑制在IC中产生漏电流的原因本身。

固定电阻的电阻值为热敏电阻的电阻值的10倍以上更为优选。该情况下，能仅将热敏电阻的电阻值进一步减小，因此能进一步谋求抑制热敏电阻的自行发热、以及抑制在IC中产生漏电流的原因本身。

能使具有模拟数字转换电路的IC包含电压跟随电路。该情况下，能谋求元器件数量的减少、电路空间的缩减，能使制造的复杂度降低。

实用新型效果

本实用新型的温度检测电路在固定电阻与热敏电阻的连接点、与IC的输入端子之间，插入有电压跟随电路，因此大幅度抑制了流过IC的漏电流。其结果是，本实用新型的温度检测电路成为温度测定误差被抑制的高精度的温度检测电路。

附图说明

图1是示出实施方式1所涉及的温度检测电路100的等效电路图。

图2的图2(A)～(C)分别是示出用于说明因在IC中产生漏电流而造成被测定物温度的测定误差的等效电路500、500B、500C的等效电路图。

图3是示出实施方式2所涉及的温度检测电路200的等效电路图。

图4是示出实施方式3所涉及的温度检测电路300的等效电路图。

图5中是示出在专利文献1中所公开的温度检测电路400的等效电路图。

具体实施方式

以下，对用于实施本实用新型的实施方式与附图一起进行说明。

另外，在各实施方式中，举例示出了本实用新型的实施方式，本实用新型并不限于实施方式的内容。另外，也可将不同的实施方式所记载的内容进行组合并实施，该情况下的实施内容也包含在本实用新型中。此外，附图用于帮助实施方式的理解，存在未严格绘制的情况。

例如，存在所绘制的构成要素以及构成要素间的尺寸比例会与说明书中所记载的它们的尺寸比例不一致的情况。此外，还存在有在附图中省略了说明书中所记载的构成要素，或以省略个数的方式进行绘制的情况。

[实施方式1]

图1示出了实施方式1所涉及的温度检测电路100。其中，图1是温度检测电路100的等效电路图。

温度检测电路100具有电源1。本实施方式中，以5V的直流电源作为电源1。

温度检测电路100具备串联连接有固定电阻2与NTC热敏电阻3的分压电路4。分压电路4连接于电源1与接地G之间。本实施方式中，固定电阻2连接于电源1一侧，NTC热敏电阻3连接于接地G一侧。

该情况下，如后述那样，能一边将分压电路4的固定电阻2的电阻值与 NTC热敏电阻3的电阻值的总电阻值增大一定程度，一边仅减小NTC热敏电阻 3的电阻值。即，通过将固定电阻2的电阻值增大一定程度，而仅减小NTC热敏电阻3的电阻值，能同时谋求节能、抑制NTC热敏电阻3的自行发热、以及抑制在后述的IC6中产生漏电流I_leak的原因本身。其中，分压电路4的上述连接方法在本实用新型中并非是必须的，相反，也可将NTC热敏电阻3连接在电源1的一侧，将固定电阻2连接在接地G的一侧。

本实施方式中，固定电阻2使用电阻值为100kΩ的电阻。此外，NTC热敏电阻3使用在常温(25℃)下的电阻值为10kΩ、B常数为3380的热敏电阻。

本实施方式中，固定电阻2的电阻值为NTC热敏电阻3在常温下的电阻值的10倍。该倍率越大，越能一边将分压电路4的电阻值(固定电阻2的电阻值+NTC热敏电阻3的电阻值)增大一定程度，一边仅减小NTC热敏电阻3的电阻值，因而能谋求节能、抑制NTC热敏电阻3的自行发热、抑制在IC6中产生漏电流的原因本身，因此更为优选。具体而言，该倍率优选5倍以上，更有选为10倍以上。

温度检测电路100具有电压跟随电路5。电压跟随电路5具有运算放大器 5a。分压电路4的固定电阻2与NTC热敏电阻3的连接点连接于运算放大器5a 的V+端子。此外，运算放大器5a的输出端子连接于V-端子。运算放大器5a的输入侧的阻抗较高，输出侧的阻抗较低，具有阻抗转换的功能。运算放大器5a的输入侧的电压与输出侧的电压相等。即，虽然运算放大器5a 将输入侧的电压传送至输出侧，但是从输入侧向输出侧几乎没有电流流过。另外，运算放大器5a的电压增益为1倍，不作为放大器起作用。

温度检测电路100具有ADC(模拟数字转换电路；Analog-to-digital converter：模数转换器)。ADC通过IC6构成。IC6包括：输入端子6a、电压端子6b以及接地端子6c。输入端子6a与电压跟随电路5的输出端子相连接。此外，电源端子6b与电源1相连接。此外，接地端子6c与接地G相连接。

ADC将分压电路4的固定电阻2与NTC热敏电阻3的连接点的电压转换为数字信号。ADC输出的数字信号被微机的控制装置(未图示)获取。另外，本实施方式中，上述控制装置被组装于IC6。

由上述结构构成的本实施方式的温度检测电路100能通过以下过程来对被测定物的温度进行测定。

首先，温度检测电路100将NTC热敏电阻3用作为温度检测元件。即，通过将NTC热敏电阻3配置于被测定物(未图示)的附近，使NTC热敏电阻3的温度与被测定物的温度相等。

NTC热敏电阻3具有负电阻温度系数，因此变为与被测定物的温度相对应的电阻值。

若NTC热敏电阻3的电阻值变为与被测定物的温度相对应的电阻值，则分压电路4中固定电阻2的电阻值与NTC热敏电阻3的电阻值的比例也变化，因此固定电阻2与NTC热敏电阻3的连接点的电压变为与被测定物的温度相对应的电压。

ADC(IC6)经由电压跟随电路5读取固定电阻2与NTC热敏电阻3的连接点的电压，将其转换为数字信号输出。即，ADC输出与被测定物的温度相对应的数字信号。

从ADC输出的数字信号被微机等控制装置(未图示)获取。微机等控制装置根据预先确定的规则，即，根据确定从ADC输入的数字信号与被测定物的温度之间的对应关系的规则，将从ADC输入的数字信号转换为被测定物的温度信息。

本实施方式的温度检测电路100通过以上过程，能对被测定物的温度进行测定。

本实施方式的温度检测电路100在分压电路4的固定电阻2与NTC热敏电阻3的连接点、和IC6的输入端子6a之间，插入了电压跟随电路5，因此在IC6 中产生的漏电流I_leak被抑制。因此，因在IC6中漏电流I_leak流过而引起的被测定物的温度的测定误差的产生被抑制。

接着，对在构成ADC的IC中产生漏电流而造成的被测定物的温度的测定误差进行说明。另外，参照图2(A)所示的等效电路500进行说明。等效电路500包含：电源V_CC、固定电阻R(电阻值：R、电流值：I1)与NTC热敏电阻NTC(电阻值：R_NTC、电流值：I2)之间的分压电路，以及将固定电阻R和 NTC热敏电阻NTC的连接点连接至接地的电流路径X(电流值：I_leak)。另外，图2(A)所示的等效电路500不具有电压跟随电路。其中，说明的后半部分中，将对具有电压跟随电路的情况与不具有电压跟随电路的情况进行比较说明，因此在具有电压跟随电路的情况下，在漏电流路径X中插入电压跟随电路。

图2(A)所示的等效电路500根据重叠原理，能分解为图2(B)所示的等效电路500B与图2(C)所示的等效电路500C。

等效电路500B是将电源V_CC设为开路，将其作为电压源考虑的情况。等效电路500B中，根据基尔霍夫第2定律，以下数学式1成立。

数学式1

Vcc＝R·I1+R_NTC·I2 (数学式1)(基尔霍夫第2定律)

等效电路500C是将电源V_CC设为短路，将其作为电压源考虑的情况。等效电路500C中，根据基尔霍夫第1定律，以下数学式2成立。

数学式2

I1＝I2+I_leak (数学式2)(基尔霍夫第1定律)

若对式1与式2的联立方程进行求解，则对于固定电阻R与NTC热敏电阻 NTC的连接点的电压V_NTC，以下数学式3成立。

数学式3

V_NTC＝R_NTC·I2

＝V_CC·R_NTC/(R+R_NTC)-R·R_NTC·I_leak/(R+R_NTC) (数学式3)

数学式3中，「V_CC·R_NTC/(R+R_NTC)」是通过电阻分压所求出的固定电阻R 与NTC热敏电阻NTC的连接点的电压。此外，「R·R_NTC·I_leak/(R+R_NTC)」是因漏电流I_leak而产生的误差电压。即，等效电路500中，因漏电流I_leak而在电压 V_NTC中产生由「R·R_NTC·I_leak/(R+R_NTC)」表示的电压误差。

接着，在上式3中代入具体的示例。

电源V_CC、R、R_NTC设为下述值。

电源V_CC＝5V

R＝100kΩ

R_NTC＝10kΩ

I_leak根据是否设置有电压跟随电路，设为如下的2个值。

I_leak＝1nA(电压跟随电路：有)

I_leak＝1μA(电压跟随电路：无)

以表1示出了在上述2个值的情况下，在电压V_NTC中产生的误差电压、和从微机等控制装置输出的温度信息中产生的温度误差。

【表1】

从表1得知，通过设置电压跟随电路，将漏电流I_leak从1μA抑制为1nA，从而能将温度信息中产生的误差温度即0.63℃在至少3位有效数字中变为零。

如上所述，实施方式1所涉及的温度检测电路100利用电压跟随电路5，抑制了流过IC6的漏电流I_leak，因此能大幅抑制从微机等控制装置输出的温度信息中产生的误差。

[实施方式2]

图3示出了实施方式2所涉及的温度检测电路200。其中，图2是温度检测电路200的等效电路图。

实施方式1所涉及的温度检测电路100中，构成电压跟随电路5的运算放大器5a与构成ADC的IC6作为独立的元器件被分别构成。

温度检测电路200中，取而代之的是在构成ADC的IC16中，组装了构成电压跟随电路15的运算放大器15a。温度检测电路200的其他构成与温度检测电路100相同。

温度检测电路200通过减少元器件数量，谋求电路空间的缩减。此外，温度检测电路200通过减少元器件数量，减少了制造的复杂化。

[实施方式3]

图4示出了实施方式3所涉及的温度检测电路300。其中，图4是温度检测电路300的等效电路图。

温度检测电路300在实施方式1所涉及的温度检测电路100的等效电路上进行了变更。具体而言，交换了分压电路4中的固定电阻2与热敏电阻3的配置。即，NTC热敏电阻3配置于电源1一侧，固定电阻2配置于接地一侧。

此外，对于温度检测电路300，使在微机等控制装置中用于将从ADC输入的数字信号转换为被测定物温度的预先确定的规则不同于温度检测电路 100。温度检测电路300的其他构成与温度检测电路100相同。

温度检测电路300也与温度检测电路100相同地利用电压跟随电路5，抑制了流过IC6的漏电流I_leak，从微机等控制装置输出了误差被大幅抑制的温度信息。

以上，对实施方式1～实施方式3所涉及的温度检测电路100～300进行了说明。然而，本实用新型并不限于上述内容，遵循实用新型的要点，能够进行各种改变。

标号说明

1 电源

2 固定电阻

3 NTC热敏电阻

4 分压电路

5、15 电压跟随电路

5a、15a 运算放大器

6、16 IC(构成ADC) 。