一种温度传感器电路、工作方法及温度控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种温度传感器电路、工作方法及温度控制系统，涉及电路设计技术领域，所述温度传感器电路包括：依次电连接的第一电流镜负载子电路、测温子电路、过流保护子电路和修调电阻子电路；所述第一电流镜负载子电路用于向所述测温子电路提供负载电流；所述过流保护子电路用于检测所述测温子电路上的当前电流值，在所述当前电流值大于或者等于预设电流阈值的情况下，将所述当前电流值降低至目标电流值；所述测温子电路用于基于所述测温子电路的温度特性确定环境温度，产生与所述环境温度成正比的电压，并根据所述修调电阻子电路中多个可修调电阻的比例，输出与温度相关的输出电压。压。压。

【技术实现步骤摘要】
一种温度传感器电路、工作方法及温度控制系统


[0001]本专利技术涉及电路设计
，尤其涉及一种温度传感器电路、工作方法及温度控制系统。

技术介绍

[0002]随着集成电路的快速发展，电路的规模及功耗越来越大；同时电路系统所处的工作环境温度范围也较为广泛；此外，部分电路还需要跟踪温度变化实现温度补偿或热管理，基于以上监控芯片内核的温度变化变得尤为重要，因此易于集成的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)温度传感器得到了广泛的应用。
[0003]传统的CMOS温度传感器电路设计通常先将温度转换为模拟信号，再通过高精度模数转换器电路得到数字信号。温度传感器的结构较复杂、功耗及面积较大，然而对大部分片上系统(System
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Chip，SOC)而言，温度传感器模块仅需对内核的温度进行监控并保障主体电路的良好运行。
[0004]温度传感器的精度要求并不高，设计高精度的温度传感器反而带来了设计复杂性和成本问题，因此折中设计一种相对低精度、低成本的CMOS温度传感器可以为许多中低精度的温度感知场景带来便利。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种温度传感器电路、工作方法及温度控制系统，用于解决温度传感器的精度要求并不高，设计高精度的温度传感器反而带来了设计复杂性和成本问题的问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种温度传感器电路，所述温度传感器电路包括：依次电连接的第一电流镜负载子电路、测温子电路、过流保护子电路和修调电阻子电路；
[0007]所述第一电流镜负载子电路用于向所述测温子电路提供负载电流；
[0008]所述过流保护子电路用于检测所述测温子电路上的当前电流值，在所述当前电流值大于或者等于预设电流阈值的情况下，将所述当前电流值降低至目标电流值；
[0009]所述测温子电路用于基于所述测温子电路的温度特性确定环境温度，产生与所述环境温度成正比的电压，并根据所述修调电阻子电路中多个可修调电阻的比例，输出与温度相关的输出电压。
[0010]由上述可知，采用本专利技术提供的温度传感器电路，可以通过第一电流镜负载子电路10用于向测温子电路20提供负载电流；所述过流保护子电路30用于检测所述测温子电路20上的当前电流值，在所述当前电流值大于或者等于预设电流阈值的情况下，将所述当前电流值降低至目标电流值，增加了过流保护作用，使得电路在短路时不会因为电流过大而损坏，保证了电路的可靠性和安全性；测温子电路20用于基于所述测温子电路的温度特性确定环境温度，产生与所述环境温度成正比的电压，并根据修调电阻子电路40中多个可修调电阻的比例，输出与温度相关的输出电压，也即是可以通过调整多个可修调电阻的比例，
得到与温度成线性的输出电压，还温度传感器电路设计简单，成本较低，可以适用于低精度的温度感知场景中。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述第一电流镜负载子电路包括第一晶体管和第二晶体管，所述测温子电路包括：第一三极管和第二三极管；所述修调电阻子电路包括第一可修调电阻、第二可修调电阻和第三可修调电阻；
[0012]其中，所述第一晶体管的控制端和所述第二晶体管的控制端电连接；所述第一晶体管的输入端和所述第二晶体管的输入端均连接电源；所述第一晶体管的输出端和所述第二三极管的输入端电连接；所述第二晶体管的输出端和所述第一三极管的输入端电连接；所述第一三极管的输出端和所述第一可修调电阻的一端电连接；所述第一可修调电阻的另一端和所述第一三极管的控制端电连接；所述第二可修调电阻的一端和所述第一三极管的控制端电连接；所述第二可修调电阻的另一端和所述第二三极管的控制端电连接；所述第三可修调电阻的一端和所述第一三极管的控制端电连接；所述第三可修调电阻的另一端接地端。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述温度传感器电路还包括和所述修调电阻子电路电连接的自偏置电流镜子电路；
[0014]所述修调电阻子电路还用于向自偏置电流镜子电路提供自偏置电流；
[0015]所述自偏置电流镜子电路用于根据所述自偏置电流产生自偏置电压。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述温度传感器电路还包括和所述自偏置电流镜子电路电连接的第二电流镜负载子电路；
[0017]所述自偏置电流镜子电路还用于向所述第二电流镜负载子电路提供所述自偏置电压；
[0018]所述第二电流镜负载子电路用于在所述自偏置电压的作用下，向所述测温子电路提供负载电压。
[0019]在一种可能的实现方式中，所述温度传感器电路还包括和所述第二电流镜负载子电路电连接的输出级运放子电路；
[0020]所述第二电流镜负载子电路用于在所述自偏置电压的作用下，向所述输出级运放子电路提供运放电压；
[0021]所述输出级运放子电路用于在所述运放电压的作用下，向所述测温子电路提供所述负载电压。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述输出级运放子电路包括第三晶体管、第四晶体管和第一电阻；
[0023]其中，所述第三晶体管的输入端和所述第四晶体管的输出端均连接所述电源；所述第三晶体管的控制端和所述第二晶体管的输出端电连接；所述第三晶体管的输出端和所述第四晶体管的控制端电连接；所述第四晶体管的输出端和所述第一电阻的一端电连接；所述第一电阻的另一端和所述第一三极管的输出端电连接。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述过流保护子电路包括第六晶体管和第二电阻；
[0025]所述第六晶体管的控制端和所述第二电阻的一端电连接；
[0026]所述第六晶体管的输入端和所述第一三极管的控制端电连接；
[0027]所述第六晶体管的输出端和所述第二电阻的另一端均接地。
[0028]在一种可能的实现方式中，所述温度传感器电路还包括第七晶体管和第五晶体管；其中，第七晶体管是输出缓冲级，作用是给所述第二可修调电阻和所述第三可修调电阻提供合适的偏压；所述第五晶体管的作用是检测所述第一晶体管和所述第二晶体管的电流，将检测到的电流传到所述第二电阻上。
[0029]第二方面，本专利技术提供了一种温度传感器电路的工作方法，应用于第一方面所述的温度传感器电路，所述温度传感器电路包括：依次电连接的第一电流镜负载子电路、测温子电路和修调电阻子电路，所述工作方法包括：
[0030]控制所述电流镜负载子电路向所述测温子电路提供负载电流；以及控制所述测温子电路基于所述测温子电路的温度特性确定环境温度，产生与所述环境温度成正比的电压，并根据所述修调电阻子电路中多个可修调电阻的比例，输出与温度相关的输出电压。
[0031]与现有技术相比，本专利技术提供的温度传感器电路的工作方法的有益效果与上述第一方面所述的温度传感器电路的有益效果相同，此处不做赘述。
[0032]第三方面，本专利技术提供了一种温度控制系统，包括第一方面任一所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度传感器电路，其特征在于，所述温度传感器电路包括：依次电连接的第一电流镜负载子电路、测温子电路、过流保护子电路和修调电阻子电路；所述第一电流镜负载子电路用于向所述测温子电路提供负载电流；所述过流保护子电路用于检测所述测温子电路上的当前电流值，在所述当前电流值大于或者等于预设电流阈值的情况下，将所述当前电流值降低至目标电流值；所述测温子电路用于基于所述测温子电路的温度特性确定环境温度，产生与所述环境温度成正比的电压，并根据所述修调电阻子电路中多个可修调电阻的比例，输出与温度相关的输出电压。2.根据权利要求1所述的温度传感器电路，其特征在于，所述第一电流镜负载子电路包括第一晶体管和第二晶体管，所述测温子电路包括：第一三极管和第二三极管；所述修调电阻子电路包括第一可修调电阻、第二可修调电阻和第三可修调电阻；其中，所述第一晶体管的控制端和所述第二晶体管的控制端电连接；所述第一晶体管的输入端和所述第二晶体管的输入端均连接电源；所述第一晶体管的输出端和所述第二三极管的输入端电连接；所述第二晶体管的输出端和所述第一三极管的输入端电连接；所述第一三极管的输出端和所述第一可修调电阻的一端电连接；所述第一可修调电阻的另一端和所述第一三极管的控制端电连接；所述第二可修调电阻的一端和所述第一三极管的控制端电连接；所述第二可修调电阻的另一端和所述第二三极管的控制端电连接；所述第三可修调电阻的一端和所述第一三极管的控制端电连接；所述第三可修调电阻的另一端接地端。3.根据权利要求1所述的温度传感器电路，其特征在于，所述温度传感器电路还包括和所述修调电阻子电路电连接的自偏置电流镜子电路；所述修调电阻子电路还用于向自偏置电流镜子电路提供自偏置电流；所述自偏置电流镜子电路用于根据所述自偏置电流产生自偏置电压。4.根据权利要求3所述的温度传感器电路，其特征在于，所述温度传感器电路还包括和所述自偏置电流镜子电路电连接的第二电流镜负载子电路；所述自偏置电流镜子电路还用于向所述第二电流镜负载子电路提供所述自偏置电压；所述第二电流镜负载子电路用于在所述自偏置电压的作用下，向所述测温子电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李多升，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：