[發明專利]一種純場效應管低功耗過溫保護電路

在審

• 申請號: 202110496922.6
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113282129A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 宮庭威;程知群;樂超
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學富陽電子信息研究院有限公司;杭州電子科技大學
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 杭州昱呈專利代理事務所(普通合伙) 33303
• 代理人: 雷仕榮

本發明公開了一種純場效應管低功耗過溫保護電路，包括偏置電路、溫度電壓轉換電路、選擇電路、比較器和數字輸出電路，其中，所述偏置電路的輸出與溫度電壓轉換電路的輸入連接，溫度電壓轉換電路的輸出與選擇電路的輸入和比較器的輸入分別連接，比較器的輸出與選擇電路的輸入連接，選擇電路的輸出與比較器的輸入連接。本發明實現了340nA靜態電流的低功耗、實現了溫度的滯回比較、避免了使用三極管、避免了使用電阻、避免了使用啟動電路。

技術領域

本發明屬于溫度保護電路技術領域，具體涉及一種純場效應管低功耗過溫保護電路。

背景技術

當前模擬集成電路制造業已經極為發達，面積越來越小，所造成的散熱問題逐漸成為芯片設計中亟待發展的方向。在該問題得到完美地解決之前，過溫保護電路似乎是一個治標不治本的解決方案。當溫度大于截止溫度T_stop時，過溫保護電路是芯片停止工作，防止芯片被燒壞；芯片停止工作后，溫度下降，當溫度小于重啟溫度T_rst時，過溫保護電路又將使芯片重新工作(T_stopT_rst)，最終實現滯回效果。

現有技術包括三種技術方案：

1.傳統利用三極管V_BE負溫度系數及滯回比較器的過溫保護電路。

2.一種利用零溫度系數電流源的過溫保護電路。

3.一種利用負溫度系數電流源的低功耗溫度保護電路。

上述三種技術方案的現有技術缺點：

1.利用三極管V_BE負溫度系數及滯回比較器的過溫保護電路，該電路的缺點是混用了雙極性晶體管和場效應管，并使用了大阻值的電阻，對工藝要求高的同時還占用了很多面積。

2.一種利用零溫度系數電流源的過溫保護電路，該電路雖未使用三極管，當依舊使用了電阻，占用了一定的面積，并且還需要啟動電路作為輔助電路。

3.一種利用負溫度系數電流源的低功耗溫度保護電路，該電路未使用雙極性晶體管，利用場效應管對溫度的電流特性配合電阻實現過溫保護，未使用三極管且不需要啟動電路，此外還是用了工作在亞閾值區的場效應管，實現了低功耗的要求，但缺點是依然使用了大電阻，占用了一定的面積。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，采用如下的技術方案：

一種純場效應管低功耗過溫保護電路，包括偏置電路、溫度電壓轉換電路、選擇電路、比較器和數字輸出電路，其中，所述偏置電路的輸出與溫度電壓轉換電路的輸入連接，溫度電壓轉換電路的輸出與選擇電路的輸入和比較器的輸入分別連接，比較器的輸出與選擇電路的輸入連接，選擇電路的輸出與比較器的輸入連接；

所述偏置電路包括兩條支路，第一條支路包括場效應管M0、Mb1、Mb2、Mb3和Mb4，第二條支路包括場效應管Mb1c、Mb2c、Mb3c和Mb5；所述溫度電壓轉換電路包括三條支路，第一條支路包括場效應管MPref和Mref，第二條支路包括MPstop和Mstop，第三條支路包括場效應管MPrst和Mrst；所述比較器包括場效應管M5、M6、M7、M8和M9；所述數字輸出電路包括兩條支路，第一條支路包括場效應管M1和M2，第二條支路包括場效應管M3和M4；所述選擇電路包括場效應管Mt1、Mt2、Mt3和Mt4；

其中，M0、Mb1、Mb1C、M5、MPref、MPstop、MPrst的源端均連接到vdd；

Mb3、Mb2、Mb2C、M8、M9、M2、M4、Mref、Mstop、Mrst的源端和Mb4、Mb5的柵端均連接到gnd；

Mb2的柵端、漏端和Mref的柵端連接到Vsth_1；

Mb2C的柵端、漏端和Mstop、Mrst的柵端連接到Vsth_2；