[發明專利]一種溫度檢測電路和方法

有效

• 申請號: 201610933427.6
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN108007594B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 宋德夫
• 申請（專利權）人: 深圳市中興微電子技術有限公司
• 主分類號: G01K7/01
• 分類號: G01K7/01
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 王素燕;龍洪

本發明公開了一種溫度檢測電路，包括：負溫度系數電壓產生模塊、電壓輸出模塊；所述負溫度系數電壓產生模塊，用于根據環境溫度的變化，產生負溫度系數電壓，并根據所述負溫度系數電壓獲取大小相等、方向相同的第一電流和第二電流；所述電壓輸出模塊，用于根據所述第一電流和第二電流獲取第三電流，并根據所述第三電流獲取輸出電壓，以基于所述輸出電壓獲取所述環境溫度。本發明還同時公開了一種溫度檢測方法。

技術領域

本發明涉及溫度檢測技術，尤其涉及一種溫度檢測電路和方法。

背景技術

隨著集成電路芯片的特征尺寸越來越小和芯片集成度的迅速提高，使得器件密度、能耗密度和耗散功率都越來越大，熱量發散到周圍環境中的速度也越來越慢，芯片溫度上升所產生的不良效果也越明顯。已有研究表明，芯片溫度平均每升高1℃，金屬-氧化物半導體場效應管（Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOS-FET）的驅動能力將下降約4%，連線延遲將增加5%，集成電路失效率將增加1倍。因此，為了保證電路性能和提高電路的可靠性，設計一種集成于集成電路比如電源管理芯片或者自動測試機（Automatic Test Equipment，ATE）中的溫度檢測電路具有重要的意義。

一般而言，在設計的過溫點產生高轉換速度的翻轉信號是衡量過溫保護電路性能的一個重要指標。當在比較器和帶隙基準精度一定的情況下，需要通過提高溫度檢測電路的溫度系數，從而保證在過溫點的準確性以及產生保護信號的高轉換速度。因此，設計高靈敏度的溫度檢測電路是過溫保護的難點之一。

現有技術中，溫度檢測電路一般采用以下三種方案：

方案一：如圖1所示，將溫度檢測電路集成在帶隙基準中，即在設計帶隙基準過程中，同時將溫度檢測電路嵌入設計于帶隙基準中；其中，n≥4且為正整數；在實際應用中可選擇n=9，即有8個三極管并聯在一起。

方案二：如圖2所示，利用MOS管中載流子遷移率u的溫度特性產生與絕對溫度成正比（Proportional To Absolute Temperature，PTAT）的電壓；

方案三：如圖3所示，利用二極管的導通電壓V_BE的負溫度系數來檢測溫度變化，并使多個二極管相串聯來增大溫度系數。

上述三種方案中分別存在的問題是：在方案一中，電路的溫度系數主要來自于熱電壓且而此溫度系數較小，即使通過增加電路中電阻的阻值來調大溫度系數，電路整體的溫度系數仍然較小；在方案二中，電路的溫度系數受電阻工藝參數變化的影響，易造成輸出理論值與實際測量值之間的偏差較大；此外，方案一和方案二中所描述的這兩類傳統的溫度檢測電路的輸出級恒流特性不好，電壓穩定性較差；在方案三中，需要采用多個二極管，這會使芯片面積大大增加，且這種多個二極管的串聯形式對工藝會有較大的限制。因此，目前亟需研制適合應用于集成電路中的新型的、高靈敏度的溫度檢測電路。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種溫度檢測電路和方法，能夠解決傳統溫度檢測電路靈敏度低、電壓穩定性差、且易受工藝參數變化影響的不足之處。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明實施例提供了一種溫度檢測電路，所述溫度檢測電路包括：負溫度系數電壓產生模塊、電壓輸出模塊；其中，

所述負溫度系數電壓產生模塊，用于根據環境溫度的變化，產生負溫度系數電壓，并根據所述負溫度系數電壓獲取大小相等、方向相同的第一電流和第二電流；

所述電壓輸出模塊，用于根據所述第一電流和第二電流獲取第三電流，并根據所述第三電流獲取輸出電壓，以基于所述輸出電壓獲取所述環境溫度。