[發明專利]一種芯片的恒溫控制方法及其過溫保護電路

無效

• 申請號: 200710090145.5
• 申請日: 2007-04-16
• 公開（公告）號: CN101290525A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 應建華;陳嘉
• 申請（專利權）人: 應建華;陳嘉;武漢昊昱微電子有限公司
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19;H01L27/02
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術領域

本發明涉及功率集成電源管理IC芯片領域，具體涉及一種芯片的恒溫控制方法及其過溫保護電路。

背景技術

隨著IC芯片集成密度和功率密度的不斷提高，耗散功率成為影響IC芯片穩定工作的一個關鍵因素。由于耗散功率傳遞到周圍環境中存在一定的熱阻，必然導致芯片溫度的升高。顯然，輸出功率越大，則耗散功率越高，芯片溫升也越顯著，因此過熱保護電路對于功率集成電源管理電路而言有著十分重要的意義，即當集成電路發熱量比較大時，很有必要對其進行過熱保護，以免燒壞整個芯片。常規的過溫保護電路是在芯片溫度高于某一溫度T1時使芯片停止工作，直到芯片降到一個安全溫度T2時(T1一般比T2高20度)芯片才恢復正常工作。在需要大功率密度的應用環境中，芯片要對外界提供很大的功率，所以芯片自身的溫度會一直上升。此時如果采用常規的過溫保護電路，芯片就會在停止和正常工作兩種狀態中反復循環，造成了系統的熱振蕩，并降低了芯片的功率密度，因此必須發明一種新的過溫保護電路。

發明內容

本發明的目的在于針對現有過溫保護電路在實際應用中所存在的問題，提供一種芯片的恒溫控制方法及其過溫保護電路，從而實現芯片在需要過熱保護時的恒溫工作功能。

本發明的技術方案如下：一種芯片的恒溫控制方法，該方法將芯片輸出電流產生的耗散功率通過熱阻轉化為芯片內部溫度的變化，然后再將芯片溫度變化轉化為電壓信號的變化，將電壓信號放大后，控制芯片輸出電流，從而調節芯片的耗散功率，實現芯片的恒溫控制。

如上所述的芯片的恒溫控制方法，其中，將芯片溫度變化轉化為電壓信號的變化過程是通過將溫度變化轉化為PTAT電流的變化，再經過電阻，最終轉化為電壓信號的變化。所說的將溫度變化轉化為PTAT電流的變化是采用不同電流密度偏置下的兩個雙極晶體管的電壓差△VBE產生的正溫度系數特性來實現的。

如上所述的芯片的恒溫控制方法，其中，采用恒溫放大器對電壓信號進行放大。

一種應用于上述芯片恒溫控制方法的過溫保護電路，包括一個將芯片溫度變化轉化為電壓信號的檢溫電路、恒溫放大器和功率到溫度的轉換模塊，檢溫電路的輸出VA連接到恒溫放大器的輸入，恒溫放大器的輸出VB連接功率到溫度的轉換模塊，功率到溫度的轉換模塊輸出的溫度變化信號T連接到檢溫電路的輸入端。

如上所述的過溫保護電路，其中，功率到溫度的轉換模塊為功率MOS管。

如上所述的過溫保護電路，其中，檢溫電路包括由兩個雙極晶體管T₁和T₂組成的自偏置電流源，T₁和T₂分別與場效應管M₁和M₂連接，一個雙極晶體管T₃與T₁構成電流鏡像。

本發明通過把芯片的整個“溫度變化”環節用連續時間域的傳輸函數來量化，從而設計了一個基于閉環控制的溫度調節電路，實現了芯片在需要過熱保護時，保證芯片無過熱危險前提下的輸出功率最大化。

附圖說明

圖1為采用恒溫控制方式的過溫保護電路原理圖；

圖2為檢溫電路的電路圖；

圖3為功率到溫度的轉換模塊的頻率特性測試電路圖；

圖4為恒溫控制環路的幅頻和相頻仿真曲線圖。

圖1中，1.檢溫電路2.恒溫放大器3.功率到溫度的轉換模塊

具體實施方式

下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明所提供的過溫保護電路包括檢溫電路1、恒溫放大器2和功率到溫度的轉換模塊3，此三個部分形成一個閉環控制系統，檢溫電路1的輸出VA連接到恒溫放大器2的輸入，恒溫放大器2的輸出VB連接功率到溫度的轉換模塊3，功率到溫度的轉換模塊3輸出的溫度變化信號T連接到檢溫電路1的輸入端，功率到溫度的轉換模塊為功率MOS管，實現芯片恒溫控制方式的過溫保護功能。設計此閉環控制系統，要考慮穩定性與控制精度的折衷關系。本發明所提供的芯片恒溫控制方法是將芯片輸出電流產生的耗散功率通過熱阻轉化為芯片內部溫度的變化，然后再將芯片溫度變化轉化為電壓信號的變化，將電壓信號放大后，控制芯片輸出電流，從而調節芯片的耗散功率，實現芯片的恒溫控制。