過溫保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于電子電路中的過溫保護(hù)電路，適用于模擬集成電路領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路的集成度不斷增大，單塊芯片上集成的 元件數(shù)目越來(lái)越多，芯片的功耗不斷增大，某些集成電路如開關(guān)電源、驅(qū)動(dòng)電路等經(jīng)常會(huì)面 臨芯片在功率管附近溫度升高過快的問題，過高的溫度會(huì)嚴(yán)重影響芯片工作的性能和可靠 性，甚至于會(huì)對(duì)芯片產(chǎn)生永久性的損害。
[0003] 為了避免溫度過高對(duì)芯片造成的傷害，需要將過溫保護(hù)電路集成在芯片功率管附 近，當(dāng)芯片局部溫度達(dá)到一定值時(shí)使芯片停止工作，讓芯片降溫。
[0004] 傳統(tǒng)的過溫保護(hù)電路如圖1所示，利用了PTAT電流和縱向PNP的PN結(jié)對(duì)溫度敏 感的特性，由于PN結(jié)正向?qū)▔航稻哂胸?fù)溫度系數(shù)，而偏置電流具有正溫度系數(shù)，從而組 成溫度傳感器，檢測(cè)溫度的變化。隨著芯片溫度的升高，PN結(jié)導(dǎo)通電壓越來(lái)越低，而PTAT電 流流過電阻上的電壓則會(huì)越來(lái)越高，當(dāng)溫度超過設(shè)置的閾值溫度時(shí)，比較器輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)， 比較器此時(shí)輸出高電平，經(jīng)過輸出整形電路后使得芯片進(jìn)入熱關(guān)斷狀態(tài)，并且通過M4管和 電阻R2實(shí)現(xiàn)了溫度的滯回。
[0005] 傳統(tǒng)方案的缺陷在于：傳統(tǒng)方案需要增加設(shè)計(jì)PTAT電流的電路，且采用電壓比較 器實(shí)現(xiàn)過溫輸出電壓的翻轉(zhuǎn)，比較器必須要有較高的分辨率，且在高溫下也能穩(wěn)定工作，因 此電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使用元器件數(shù)目較多，占用版圖面積較大，實(shí)現(xiàn)代價(jià)比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決傳統(tǒng)過溫保護(hù)方案的電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要用到高精度比較器，占用 版圖面積較大等的缺陷，本發(fā)明提出了一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需任何比較器和PTAT電流電 路的具有溫度滯回的過溫保護(hù)電路。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種過溫保護(hù)電路，包括：恒定電流產(chǎn)生電路，輸出控制電 路，輸出整形電路，所述恒定電流產(chǎn)生電路用于為過溫保護(hù)電路提供穩(wěn)定的電流偏置；所述 輸出控制電路用于將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并控制過溫保護(hù)電路的輸出；所述輸出整形 電路用于將輸出控制電路的輸出信號(hào)進(jìn)行整形輸出，其中，
[0008] 所述的恒定電流產(chǎn)生電路包括：第二電阻R2、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、 第一PMOS管MPl和第二PMOS管MP2,其中第二電阻R2的一端與電源電壓VCC相連，第二 NMOS管MN2的柵極與漏極相連，并且與第二電阻R2的另一端和第三NMOS管MN3的柵極相 連，第一PMOS管MPl的柵極和漏極相連，并與第二PMOS管MP2的柵極相連，第一PMOS管 MPl的漏極和第三NMOS管MN3的漏極相連，第一PMOS管MPl和第二PMOS管MP2的源極接 電源電壓VCC，第二NMOS管MN2和第三NMOS管MN3的源極接地電位；
[0009] 所述的輸出控制電路包括：第一電阻R1、第四NMOS管MN4、第五NMOS管MN5、第三 PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5和第一反相器IVl，其中，第三PMOS管MP3、 第四PMOS管MP4和第五PMOS管MP5的柵極均與第二PMOS管MP2的柵極相連，第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4和第五PMOS管MP5的源極與電源電壓VCC相連，第五NMOS管MN5 的漏極與第五PMOS管MP5的漏極和第一反相器IVl輸入端相連，第五NMOS管麗5的源極 與地電位相連；
[0010] 所述的輸出整形電路包括：第二反相器IV2和第三反相器IV3,其中第二反相器 IV2的輸入端與第一反相器IVl輸出端相連，第二反相器IV2的輸出與第三反相器IV3的輸 入端相連，第三反相器IV3的輸出端作為過溫保護(hù)電路的輸出端。
[0011] 作為優(yōu)選方式，所述輸出控制電路中的第一電阻Rl為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，其 阻值隨著溫度的升高而降低，第一電阻Rl的一端分別與控制管Ml的柵極和第四NMOS管 MM的源極相連，并且產(chǎn)生第一電壓節(jié)點(diǎn)A，第一電阻Rl的另一端與地電位相連。
[0012] 作為優(yōu)選方式，所述輸出控制電路中的控制管Ml為NMOS管，NMOS管Ml的漏極與 第四PMOS管MP4的漏極和第五NMOS管MN5的柵極相連，NMOS管Ml的源極與地電位相連。
[0013] 作為優(yōu)選方式，所述輸出控制電路中的第四NMOS管MM為遲滯控制管，其柵極與 第二反相器IV2的輸出端相連，漏極與第三PMOS管MP3的漏極相連，NMOS管Ml的源極與 Ml管的柵極相連。
[0014] 作為優(yōu)選方式，所述負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻設(shè)置在芯片中最易發(fā)熱的元件附近。
[0015] 作為優(yōu)選方式，所述芯片中最易發(fā)熱的元件為功率器件和感性負(fù)載。使得熱敏電 阻能夠更加精確的檢測(cè)芯片溫度的變化。
[0016] 恒定電流產(chǎn)生電路用于為過溫保護(hù)電路提供穩(wěn)定的電流偏置；輸出控制電路用于 將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并控制過溫保護(hù)電路的輸出；輸出整形電路用于將輸出控制電 路的輸出信號(hào)進(jìn)行整形輸出，所述第一電阻Rl和Ml管分別為具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 和NMOS管，第一電阻和Ml管用于對(duì)芯片溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并作出響應(yīng)。
[0017] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提出的過溫保護(hù)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需任何高精度的 電壓比較器，所用元器件數(shù)量少，對(duì)溫度的控制精度高，能非常準(zhǔn)確的在熱關(guān)斷溫度閾值點(diǎn) 產(chǎn)生關(guān)斷信號(hào)，便于調(diào)試，本發(fā)明具有溫度滯回功能，防止了芯片在溫度閾值點(diǎn)附近熱振蕩 的發(fā)生，當(dāng)芯片溫度低于熱關(guān)斷溫度閾值點(diǎn)時(shí)，電路輸出低電平，芯片處于正常工作狀態(tài)， 當(dāng)芯片溫度超過熱關(guān)斷溫度閾值點(diǎn)時(shí)，電路輸出高電平，使得芯片停止工作，非常適合于在 電源管理或者LED驅(qū)動(dòng)等芯片中使用。
【附圖說明】
[0018] 圖1是傳統(tǒng)的過溫保護(hù)電路的電路圖。
[0019] 圖2是本發(fā)明提出的過溫保護(hù)電路的電路圖。
[0020] 圖3是本發(fā)明提出的過溫保護(hù)電路的仿真波形圖。
[0021] 其中，1為恒定電流產(chǎn)生電路，2為輸出控制電路，3為輸出整形電路。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0023] 如圖2所示，一種過溫保護(hù)電路，包括：恒定電流產(chǎn)生電路1，輸出控制電路2,輸出 整形電路3,所述恒定電流產(chǎn)生電路1用于為過溫保護(hù)電路提供穩(wěn)定的電流偏置；所述輸出 控制電路2用于將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并控制過溫保護(hù)電路的輸出；所述輸出整形電 路3用于將輸出控制電路的輸出信號(hào)進(jìn)行整形輸出，其中，
[0024] 恒定電流產(chǎn)生電路1包括：第二電阻R2、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第一 PMOS管MPl和第二PMOS管MP2,其中第二電阻R2的一端與電源電壓VCC相連，第二NMOS 管MN2的柵極與漏極相連，并且與第二電阻R2的另一端和第三NMOS管MN3的柵極相連，第 一PMOS管MPl的柵極和漏極相連，并與第二PMOS管MP2的柵極相連，第一PMOS管MPl的 漏極和第三NMOS管MN3的漏極相連，第一PMOS管MPl和第二PMOS管MP2的源極接電源電 壓VCC，第二NMOS管MN2和第三NMOS管MN3的源極接地電位；
[0025] 輸出控制電路2包括：第一電阻R1、第四NMOS管MN4、第五NMOS管MN5、第三PMOS 管MP3、第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5和第一反相器IVl，其中，第三PMOS管MP3、第四 PMOS管MP4和第五PMOS管MP5的柵極均與第二PMOS管MP2的柵極相連，第三PMOS管MP3、 第四PMOS管MP4和第五PMOS管MP5的源極與電源電壓VCC相連，第五NMOS管MN5的漏極 與第五PMOS管MP5的漏極和第一反相器IVl輸入端相連，第五NMOS管麗5的源極與地電 位相連；
[0026] 輸出整形電路3包括：第二反相器IV2和第三反相器IV3,其中第二反相