[發(fā)明專利]CMOS遲滯過溫保護電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310099678.5
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103199846A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 施朝霞
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及實現(xiàn)的具有遲滯特性的過溫保護電路，適合集成在電源管理芯片等局部功耗較大、結(jié)溫較高對芯片性能較大影響的電路中進行遲滯過溫保護。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)的廣泛應用及集成度不斷增加，集成電路芯片的功耗不斷提高，使芯片局部溫升過快，影響芯片電路的性能，甚至對芯片產(chǎn)生永久性的損害。

為了保護芯片免受高溫的損壞，一方面可以采用低電源電壓和低功耗電路設計技術(shù)，另一方面是在芯片內(nèi)部設置溫度傳感器，進行過溫保護。當芯片溫度超過一定值就關斷芯片電路主要功耗器件的工作，讓芯片降溫，避免燒壞芯片。

傳統(tǒng)過熱保護電路分兩個部分實現(xiàn)，第一部分是先用溫度傳感器檢測芯片的內(nèi)部溫度，把溫度信號轉(zhuǎn)變成電信號，第二部分是通過比較器與將檢測到的電信號與參考信號進行比較，如果超過參考值就輸出相反的電壓信號，使后續(xù)電路停止正常工作。過熱保護電路中遲滯電路的作用是改變比較器的翻轉(zhuǎn)閾值電壓，從而防止功率器件在翻轉(zhuǎn)點頻繁開啟和關斷，提高工作的可靠性，對溫度工作的遲滯特性一般是通過施密特觸發(fā)器實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的過溫保護電路結(jié)構(gòu)復雜、元器件數(shù)目較多的不足，本發(fā)明提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單、無需比較器和施密特觸發(fā)器、元器件數(shù)目較少的能用CMOS工藝集成的遲滯過溫保護電路。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種CMOS遲滯過溫保護電路，包括由PNP晶體管Q0、電阻R2、電阻R3、電阻R4和PMOS開關管M11組成的核心過溫控制電路1，PMOS開關管M11柵電壓為保護電路輸出電壓Vout，所述PMOS開關管M11與電阻R4并聯(lián)，并聯(lián)的一端接電源電壓，并聯(lián)的另一端與所述電阻R3一端相連，所述電阻R3的另一端與PNP晶體管的基極相連，所述PNP晶體管Q0的發(fā)射極與電源電壓相連，所述PNP晶體管Q0的集電極與所述電阻R2的一端相連，所述電阻R2的另一端與地電壓相連。

作為優(yōu)選的一種方案：所述遲滯過溫保護電路還包括共源共柵恒流產(chǎn)生支路2，由電阻R1，NMOS晶體管M1，NMOS晶體管M2，NMOS晶體管M3，NMOS晶體管M4，NMOS晶體管M5和NMOS晶體管M6組成。所述電阻R1的一端與電源相連，所述電阻R1的另一端與NMOS晶體管M1的漏端相連，所述NMOS晶體管M1的漏端、柵端并聯(lián)，并與所述NMOS晶體管M2和所述NMOS晶體管M5的柵端相連，所述NMOS晶體管M1的源端與所述NMOS晶體管M3的漏端相連，所述NMOS晶體管M3的漏端、柵端并聯(lián)，并與所述NMOS晶體管M4和所述NMOS晶體管M6的柵端相連，所述NMOS晶體管M2的漏端與電源相連，所述NMOS晶體管M2的源端與所述NMOS晶體管M4的漏端相連，所述NMOS晶體管M5的源端與所述NMOS晶體管M6的漏端相連，所述NMOS晶體管M3、M4、M6的源端分別接地，所述NMOS晶體管M5的漏端作為支路2的輸出端與所述PNP晶體管Q0的基極相連。

作為優(yōu)選的另一種方案：所述遲滯過溫保護電路還包括一個輸出信號電平控制支路3，由PMOS晶體管M7，PMOS晶體管M9，NMOS晶體管M8和NMOS晶體管M10組成，所述PMOS晶體管M7、NMOS晶體管M8的柵端相連，并與PNP晶體管的集電極相連，所述PMOS晶體管M7的漏端與所述PMOS開關管M11的漏端相連，所述PMOS晶體管M7的漏端與所述NMOS晶體管M8的漏端相連，并與所述PMOS晶體管M9和所述NMOS晶體管M10的柵端并連，所述NMOS晶體管M8的源端接地，所述PMOS晶體管M9的源端與電源相連，所述PMOS晶體管M9的漏端與所述NMOS晶體管M10的漏端相連，并與所述PMOS開關管M11的柵端相連，形成Vout輸出端，所述NMOS晶體管的源端接地。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：將晶體管BE結(jié)閾值電壓的溫度特性和MOS管開關特性應用于過溫保護電路中，使它們成為新的遲滯過溫保護電路（如圖1所示）。遲滯過溫控制電路主要由雙極型晶體管Q0，電阻R2、R3、R4和PMOS開關MOS管M11組成，通過控制所述PMOS開關管M11的閉合和斷開起到遲滯過溫保護的功能。其特征如下：Q0為過溫保護主回路中的溫度敏感器件，它的基極和集電極分別與電阻R2、R3的一端相連，通過電阻R3、R4組成晶體管Q0的BE結(jié)偏置電路，根據(jù)芯片溫度變化，BE結(jié)的閾值電壓變化，根據(jù)BE結(jié)偏置電壓和閾值電壓的大小決定晶體管Q0的導通和關斷，從而改變電阻R2上輸出電壓VR2的高低電平控制。需特別說明的是，適用于雙極型過溫保護電路的晶體管Q0為PNP型晶體管。