[發明專利]MOS型過溫保護電路

有效

• 申請號: 200710021444.3
• 申請日: 2007-04-12
• 公開（公告）號: CN101102039A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 易揚波;陶平
• 申請（專利權）人: 無錫博創微電子有限公司
• 主分類號: H02H7/20
• 分類號: H02H7/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及模擬集成電路中需要對電路溫度進行檢測和保護的MOS型過溫保護保護電路。

背景技術

在電源器件、驅動電路等集成電路中，經常將過溫保護電路集成在芯片內部，以提高芯片的可靠性。

圖1是傳統的過溫保護電路。它由電阻R1、R2，晶體管Q1、Q2，電流源I1、I2，以及反向器U1、U2形成。該電路的溫度采樣電路由R1、R2、Q1和電流源I1形成，Q1的VBE是一個PN結壓降，其溫度特性：溫度每升高1℃，正向壓降減小2mv左右。正常情況下，R1和R2上形成壓降VR1+R2小于VR1，此時過溫信號輸出為低，Q2打開，因此，此時VR1+R2等于VR1。當溫度上升到過溫點時，VBE等于VR1，Q1開通，過溫信號輸出為高，Q2關閉，此時VR1+R2等于VR1加VR2。因此，即使溫度下降到過溫點時，過溫輸出信號仍然保持為零。只有當溫度下降到使VBE小于VR1+R2，電路才會重新進入正常工作狀態，溫度窗口的存在降低了發生熱振蕩的幾率。

對于MOS集成電路來說，三極管的實現非常的困難，并且由于采樣電阻在生產過程存在偏差(10～20％)，導致過溫點出現較大誤差。目前，還沒有很好的辦法解決這些問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種MOS型過溫保護電路。它不使用電阻和三極管，提高過溫保護的精度，能應用于普通MOS工藝。

本發明提供的一種MOS型過溫保護電路，包含過溫保護電路，其特征在于：在該電路上連接有由一個NMOS管(M1)和一個二極管(D1)連接而成溫度信號采樣電路；

在上述的MOS型過溫保護電路，還包括一與所述過溫保護電路相連的窗口形成電路；窗口形成電路由兩個NMOS管(M3、M4)和反向器(A1)連接而成。

采用本發明的技術方案，具有以下優點：第一，本方案比使用采樣電阻的傳統電路的溫度信號采樣精度更高，它完全消除了過溫保護電路對采樣電阻精度的要求；第二，本方案過溫點和窗口的設計與MOS管的閾值電壓不相關，因此過溫保護的精度相對普通的過溫保護電路有了很大改善；第三，本方案簡化了工藝實現，因為該電路不使用三極管，因此不需使用BiCMOS，故能廣泛應用于普通MOS集成電路中。

附圖說明：

圖1是傳統的過溫保護電路圖

圖2是本發明溫度信號采樣電路圖

圖3是本發明窗口形成電路圖

圖4是本發明過溫保護電路圖

具體實施方式

圖2是本發明的溫度信號采樣電路，它由一個NMOS管(M1)和一個二極管(D1)連接而成。M1的柵漏短接，連接到電流源I1，M1的源極接到D1的正極，D1的負極接地。

本發明中M1的寬長比設計得很大，同時選擇合適的電流源I1，使得M1的過驅動電壓很小，相對其閾值電壓來說可以忽略，此時N1點電壓可以近似用下式表示：

VN1＝VTH+VD1

上式中VD1為一個PN結壓降，常溫下，VD1約為700毫伏，溫度每升高1℃，VD1減小2mv左右。可以看出，VN1是一個隨溫度線性變化的電壓。

圖4中選擇合適的I2，同時選擇寬長比遠遠小于M1的M2，保證M2常溫下開啟，M2的開啟電壓包含閾值電壓Vth和額外電壓ΔV開啟。可以看出，只要ΔV開啟小于VD1。M2保持開啟，過溫信號輸出為低。此時M3和M4的柵電壓都為高，M3和M4都開啟。所以，I2的電流分配給M2和M3兩路。當溫度上升到過溫點時，ΔV開啟開始大于VD1，M2關閉，過溫輸出信號為低，M3和M4也進入關閉狀態。溫度采樣及過溫點設定不涉及電阻和三極管，同時與MOS管的閾值電壓不相關，因此過溫點的精度相對常見的過溫保護電路有了很大改善。

圖3是本發明的窗口形成電路圖。它由兩個NMOS管(M3、M4)和反向器(A1)連接而成。M3與圖2中M1的柵極短接，其漏極與M4的源極短接。反向器A1的輸入與M4的漏極短接，然后連接到圖2中M1的漏極，反向器輸出與M4的柵極短接，然后連接過溫信號輸出點。進入過溫保護態后，M3和M4先后關閉，從圖3可以看出，M3的開通，必須保證其柵電壓大于其開啟電壓，同時M4必須開通。M4要開通，M1必須先開通。因此，重新進入正常狀態的開通時序是：M1→M4→M3。可以看出重新進入正常狀態瞬間，I1全部流過M1，而不是分別流過M1和M3。因此M1的ΔV開啟2比進入過溫保護時要高，也就是說，溫度必須下降到比過溫點更低，ΔV開啟2開始大于VD1，電路重新回復到正常狀態。電路恢復正常工作的的溫度小于電路進入過溫保護，這個溫度差就是溫度窗口，窗口的存在減小了發生熱振蕩的幾率。本發明設計的窗口形成電路同樣不涉及到電阻，對窗口精度的提高有很大的改善。