一种过热保护电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种过热保护电路，该电路包括启动电路、负温度系数电压产生电路、正温度系数电压产生电路、比较器和反馈迟滞控制电路；本实用新型专利技术为CMOS工艺兼容的过热保护电路，利用三极管基极‑发射极正向导通‑1.5mV/℃的负温特性电压和热电压+0.087mV/℃的正温度特性电压进行比较，热保护电路的两个比较电压无需不具温度系数的基准电压产生电路，可节省芯片面积；负温特性电压和正温特性电压进行比较来监测芯片结温，其温度系数的差值绝对值相比较单一温度系数的电压较大，可实现减小比较器随机漂移的有益效果，即对于电压比较器存在的失调电压来说，可以减小结温监测的随机漂移，提高过热保护温度的一致性。

An overheat protection circuit

【技术实现步骤摘要】
一种过热保护电路
本技术涉及一种集成电路，特别提供一种过热保护电路。
技术介绍
过热保护电路广泛应用于较大功率耗散的集成电路芯片中，如各种电源管理芯片，单片集成电机驱动芯片中。在芯片功率损耗大且散热不及时的情况下，芯片的结温可升高至超过180℃，存在烧毁芯片的安全隐患，因此需要内置过热保护电路进行结温监测，当结温上升到监测值时，关断功率器件，保护芯片不被烧毁。现有的过热保护电路一般将二极管或三极管的基极-发射极作为热敏元件，利用该正向导通电压大致-1.5mV/℃的负温特性和不具温度系数的基准电压进行比较，来检测芯片的结温温度是否超过限定值。该方法的缺陷是不具温度系数的基准电压的产生电路通常由于工艺原因或电路设计考虑需要更多工序或占据较大的芯片面积，成本较高；另外由于热敏元件的温度系数较小，而电压比较器的输入端存在着失调电压，造成结温的检测易产生几摄氏度的随机偏移，一致性较差。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术的目的是提供一种减小结温监测的随机漂移的过热保护电路。为达到上述目的，本技术的技术方案如下：一种过热保护电路包括启动电路、负温度系数电压产生电路、正温度系数电压产生电路、比较器和反馈迟滞控制电路；所述启动电路分别连接负温度系数电压产生电路和正温度系数电压产生电路，所述负温度系数电压产生电路与正温度系数电压产生电路并联后连接比较器，所述比较器通过反馈迟滞控制电路连接正温度系数电压产生电路；所述启动电路由P型场效应管MP1、MP2，N型场效应管MN1、MN2和电容C1组成，所述P型场效应管MP1、MP2的栅极和N型场效应管MN1的源极连接在一起后接地，P型场效应管MP1、MP2的源极均连接电源电压VDD，所述P型场效应管MP1的漏极连接N型场效应管MN1的漏极，所述N型场效应管MN1的栅极和漏极短接，所述N型场效应管MN2的栅极连接N型场效应管MN1的栅极，漏极连接P型场效应管MP2的漏极，所述电容C1并联在N型场效应管MN2的漏极和源极两端；所述负温度系数电压产生电路由P型场效应管MP3、电阻R1和三极管Q1组成，所述P型场效应管MP3的源极连接电源电压VDD，漏极串接电阻R1后接于三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的集电极与基极短接后接地；所述正温度系数电压产生电路由P型场效应管MP4、MP5、MP6，N型场效应管MN3、MN4，三极管Q2、Q3和电阻R2、R3、R4、R5组成，所述P型场效应管MP4、MP5、MP6与所述负温度系数电压产生电路中的P型场效应管MP3的栅极均连接在一起，P型场效应管MP4、MP5、MP6的源极均连接电源电压VDD，所述P型场效应管MP4的漏极短接栅极后连接N型场效应管MN3的漏极，所述N型场效应管MN3的栅极连接N型场效应管MN4的栅极，源极串接电阻R2后连接三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的集电极与基极短接后接地，所述P型场效应管MP5的漏极与N型场效应管MN4的漏极相连后接于所述启动电路中的N型场效应管MN2的源极，所述N型场效应管MN4的栅极与漏极短接，源极连接三极管Q3的发射极，所述三极管Q3的集电极与基极短接后接地，所述P型场效应管MP6的漏极依次串接电阻R3、R4、R5后接地；所述反馈迟滞控制电路由电阻R5、N型场效应管MN5和反相器INV1、INV2组成，所述比较器的反相输入端连接在P型场效应管MP6与电阻R3之间，同相输入端连接在电阻R1与三极管Q1之间，输出端依次连接反相器INV1、INV2驱动输出过热保护信号，所述N型场效应管MN5的漏极和源极并接在电阻R5两端，栅极连接在反相器INV2的输出端。本技术为CMOS工艺兼容的过热保护电路，利用三极管基极-发射极正向导通-1.5mV/℃的负温特性电压和热电压+0.087mV/℃的正温度特性电压进行比较，具有以下三个有益效果：(1)电路架构和CMOS工艺兼容，在生产时可减少掩模成本和流片的工序成本；(2)热保护电路的两个比较电压无需不具温度系数的基准电压产生电路，可节省芯片面积；(3)负温特性电压和正温特性电压进行比较来监测芯片结温，其温度系数的差值绝对值相比较单一温度系数的电压较大，可实现减小比较器随机漂移的有益效果，即对于电压比较器存在的失调电压来说，可以减小结温监测的随机漂移，提高过热保护温度的一致性。附图说明图1为本技术过热保护电路框架图；图2为本技术过热保护电路结构图；图3为本技术芯片结温和过热保护功能关系图。具体实施方式下面结合附图详细描述本技术的具体实施方式。如图1、2所示，一种过热保护电路包括启动电路、负温度系数电压产生电路、正温度系数电压产生电路、比较器和反馈迟滞控制电路；所述启动电路分别连接负温度系数电压产生电路和正温度系数电压产生电路，所述负温度系数电压产生电路与正温度系数电压产生电路并联后连接比较器，所述比较器通过反馈迟滞控制电路连接正温度系数电压产生电路；所述启动电路由P型场效应管MP1、MP2，N型场效应管MN1、MN2和电容C1组成，P型场效应管MP1和MP2的沟道长度远大于沟道宽度，为倒比管，上电时候的启动电流很小，N型场效应管MN1和MN2构成电流镜的关系。P型场效应管MP2和N型场效应管MN2在电源电压VDD上电初始时，为N型场效应管MN4提供初始电流，同时P型场效应管MP2对电容C1充电；当电源电压VDD上电过程结束后，电容C1上极板被充电到高电平VDD，P型场效应管MP2源端和漏端达到相同电平，无电流通过，则N型场效应管MN2脱离了主电路，从而完成该电路的启动过程。所述负温度系数电压产生电路由P型场效应管MP3、电阻R1和三极管Q1组成，该电路产生的负温度系数电压为：VbeQ1=VTln,其温度系数在常温时，约为-1.5mV/℃，其中VbeQ1为衬底PNP三极管Q1的基极-发射极正向导通电压，VT为热电压，IC为集电极电流，IS为集电极饱和电流。该电压输入到后续比较器的正输入端。所述正温度系数电压产生电路由P型场效应管MP4、MP5、MP6，N型场效应管MN3、MN4，三极管Q2、Q3和电阻R2、R3、R4、R5组成，该电路产生的正温度系数电压为：VR3+=*(R3+R4+R5)，其温度系数在常温时，约为+0.0875mV/℃，其中VR3+为电阻上端的电压，VT为热电压，n为衬底PNP三极管Q3对Q2的发射极面积的比值。该电压输入到后续比较器的负输入端。所述反馈迟滞控制电路由电阻R5、N型场效应管MN5和反相器INV1、INV2组成，所述比较器的输出端通过反相器INV1和INV2驱动输出过热保护信号，同时反馈给N型场效应管MN5控制R5是否串联入R3、R4电阻实现温度的迟滞控制。如图3所示,以下说明过热保护的实现:若芯片内部结温上升超过约175℃，电路输出低电平过热保护信号，控制芯片将功率消耗器件关断，芯片处于过温保护状态；关断后，芯片将逐渐降温，直到温度恢复到安全工作温度，亦低于150℃后，电路输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过热保护电路，其特征在于：包括启动电路、负温度系数电压产生电路、正温度系数电压产生电路、比较器和反馈迟滞控制电路；所述启动电路分别连接负温度系数电压产生电路和正温度系数电压产生电路，所述负温度系数电压产生电路与正温度系数电压产生电路并联后连接比较器，所述比较器通过反馈迟滞控制电路连接正温度系数电压产生电路；/n所述启动电路由P型场效应管MP1、MP2，N型场效应管MN1、MN2和电容C1组成，所述P型场效应管MP1、MP2的栅极和N型场效应管MN1的源极连接在一起后接地，P型场效应管MP1、MP2的源极均连接电源电压VDD，所述P型场效应管MP1的漏极连接N型场效应管MN1的漏极，所述N型场效应管MN1的栅极和漏极短接，所述N型场效应管MN2的栅极连接N型场效应管MN1的栅极，漏极连接P型场效应管MP2的漏极，所述电容C1并联在N型场效应管MN2的漏极和源极两端；/n所述负温度系数电压产生电路由P型场效应管MP3、电阻R1和三极管Q1组成，所述P型场效应管MP3的源极连接电源电压VDD，漏极串接电阻R1后接于三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的集电极与基极短接后接地；/n所述正温度系数电压产生电路由P型场效应管MP4、MP5、MP6，N型场效应管MN3、MN4，三极管Q2、Q3和电阻R2、R3、R4、R5组成，所述P型场效应管MP4、MP5、MP6与所述负温度系数电压产生电路中的P型场效应管MP3的栅极均连接在一起，P型场效应管MP4、MP5、MP6的源极均连接电源电压VDD，所述P型场效应管MP4的漏极短接栅极后连接N型场效应管MN3的漏极，所述N型场效应管MN3的栅极连接N型场效应管MN4的栅极，源极串接电阻R2后连接三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的集电极与基极短接后接地，所述P型场效应管MP5的漏极与N型场效应管MN4的漏极相连后接于所述启动电路中的N型场效应管MN2的源极，所述N型场效应管MN4的栅极与漏极短接，源极连接三极管Q3的发射极，所述三极管Q3的集电极与基极短接后接地，所述P型场效应管MP6的漏极依次串接电阻R3、R4、R5后接地；/n所述反馈迟滞控制电路由电阻R5、N型场效应管MN5和反相器INV1、INV2组成，所述比较器的反相输入端连接在P型场效应管MP6与电阻R3之间，同相输入端连接在电阻R1与三极管Q1之间，输出端依次连接反相器INV1、INV2驱动输出过热保护信号，所述N型场效应管MN5的漏极和源极并接在电阻R5两端，栅极连接在反相器INV2的输出端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种过热保护电路，其特征在于：包括启动电路、负温度系数电压产生电路、正温度系数电压产生电路、比较器和反馈迟滞控制电路；所述启动电路分别连接负温度系数电压产生电路和正温度系数电压产生电路，所述负温度系数电压产生电路与正温度系数电压产生电路并联后连接比较器，所述比较器通过反馈迟滞控制电路连接正温度系数电压产生电路；
所述启动电路由P型场效应管MP1、MP2，N型场效应管MN1、MN2和电容C1组成，所述P型场效应管MP1、MP2的栅极和N型场效应管MN1的源极连接在一起后接地，P型场效应管MP1、MP2的源极均连接电源电压VDD，所述P型场效应管MP1的漏极连接N型场效应管MN1的漏极，所述N型场效应管MN1的栅极和漏极短接，所述N型场效应管MN2的栅极连接N型场效应管MN1的栅极，漏极连接P型场效应管MP2的漏极，所述电容C1并联在N型场效应管MN2的漏极和源极两端；
所述负温度系数电压产生电路由P型场效应管MP3、电阻R1和三极管Q1组成，所述P型场效应管MP3的源极连接电源电压VDD，漏极串接电阻R1后接于三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的集电极与基极短接后接地；
所述正温度系数电压产生电路由P型场效应管MP4、MP5、MP6，N...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉山，张梁堂，刘玉龙，
申请(专利权)人：厦门顺福芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35