[發(fā)明專利]過溫度保護電路及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810082786.0
• 申請日: 2008-03-19
• 公開（公告）號: CN101540497A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 簡銘宏;陳家敏
• 申請（專利權(quán)）人: 盛群半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H02H7/20
• 分類號: H02H7/20;H02H5/04
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 梁 揮;祁建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種過溫度保護電路，特別是指一種應(yīng)用于集成電路中的過溫度保護電路及其方法。

背景技術(shù)

在集成電路(IC)中的電源管理設(shè)計的部分，一般會設(shè)計有過溫度保護電路，目的在于檢測集成電路內(nèi)部溫度是否過高。因為當有不當?shù)妮斎腚妷夯蚴禽敵鲐撦d電流產(chǎn)生時，都有可能造成集成電路內(nèi)部溫度過熱而損壞集成電路本身。此時，若是過溫度保護電路啟動，將會送出一控制信號去強迫關(guān)掉集成電路的運作，以達到保護集成電路本身與應(yīng)用電路的功效。

請參考圖1，為現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于集成電路的過溫度保護電路的示意圖。該過溫度保護電路是例如應(yīng)用于一電源管理的集成電路中，其包含：一溫度傳感器90及一比較器91。其中，通過溫度傳感器90來感測集成電路中的溫度，以分別產(chǎn)生一負溫度系數(shù)電壓V_NTC及一正溫度系數(shù)電壓V_PTC，進而利用比較器91來接收負溫度系數(shù)電壓與正溫度系數(shù)電壓，并且進行比較以輸出一輸出電壓V_OUT來控制電源管理的集成電路中的功率晶體管，以達到過溫度的保護。

其中，在設(shè)計溫度傳感器90時，往往會去考慮非理想效應(yīng)所造成的溫度誤差，其中非理想效應(yīng)包括電路中組件不匹配、工藝參數(shù)的絕對值變異及運算放大器或是比較器的偏移電壓(Offset?Voltage)。而這些非理想效應(yīng)對溫度傳感器90的精確度都有顯著的影響，所以也就足以決定過溫度保護電路的運作準確與否的情形。而若是要獲得高精確度的溫度傳感器90，則大部分的技術(shù)會利用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(如：Sigma-Delta?ADC)，以先將誤差模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后再利用數(shù)字信號處理的方式去做自動校正。但是，利用數(shù)字化的處理確實可以讓溫度傳感器90達到約±0.1℃的高精確度，不過相對的也就必須占用相當大的面積并且耗費較大的功率。

但是若是在精確度的要求較不嚴苛的應(yīng)用上(如電源管理的集成電路)，其便是只需藉由電路布局或電路設(shè)計技巧來降低非理想效應(yīng)。也就如圖1中的溫度傳感器90的設(shè)計方法，即是利用類似帶隙(band-gap)電路的架構(gòu)，以讓正溫度系數(shù)電壓V_PTC可以由電路圖中的I_PTAT^*R2來求得；而負溫度系數(shù)電壓V_NTC則是由BJT晶體管(Q3、Q4)運作之后所提供，進而進行正、負溫度系數(shù)電壓的比較而來控制電源管理的集成電路中的功率晶體管。但是，如此一來也就必須要使用到大量的晶體管，除了增加在電路設(shè)計上的困擾，同樣也會占用較大的集成電路的面積，且耗費較大的功率。

因此，要如何設(shè)計出晶體管數(shù)量少以降低集成電路的面積，并且相對能減少功率的耗損的過溫度保護電路，便是目前值得進一步研究的地方。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種過溫度保護電路及其方法，在過溫度保護電路中，利用空乏型晶體管(Depletion?MOS)及加強型晶體管(Enhancement?MOS)在工藝變異中具有相同的趨勢的特點來設(shè)計成為溫度傳感器，以控制過溫度保護電路所用來判斷過溫度與否的臨界值能夠較精確而不產(chǎn)生偏移，并且能減少晶體管的使用數(shù)量而節(jié)省過溫度保護電路在集成電路中所占用的面積，以及降低整體功率的耗費。此外，本發(fā)明還設(shè)計有一磁滯機制(Hysteresis?Mechanism)，以避免過溫度保護電路的輸出信號在相同溫度下發(fā)生高低電壓位準切換的重復(fù)動作。

為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明所提出的一方案，提供一種過溫度保護電路，應(yīng)用于一集成電路，以控制該集成電路的一功率晶體管，該多溫度保護電路包括：一溫度傳感器及一比較器。其中，溫度傳感器用以產(chǎn)生一正溫度系數(shù)電壓及一負溫度系數(shù)電壓，而比較器連接該溫度傳感器，用來比較該正溫度系數(shù)電壓及該負溫度系數(shù)電壓而輸出一輸出電壓，以控制該功率晶體管的啟閉。此外，該溫度傳感器進一步包含：一第一電路及一第二電路。其中，第一電路包含一第一空乏型晶體管及一第一加強型晶體管，以產(chǎn)生該正溫度系數(shù)電壓，而該第一空乏型晶體管與該第一加強型晶體管為共柵極端的連接，該第一空乏型晶體管源極端連接該第一加強型晶體管漏極端，并且該第一加強型晶體管源極端接地。而該第二電路包含一第二空乏型晶體管、一第二加強型晶體管及一第三加強型晶體管，以產(chǎn)生該負溫度系數(shù)電壓，該第二空乏型晶體管與該第二加強型晶體管為共柵極端的連接，該第二空乏型晶體管源極端連接該第二加強型晶體管漏極端，并且該第二加強型晶體管源極端連接該第三加強型晶體管漏極端，該第三加強型晶體管源極端接地。