一种温度检测电路和方法技术

本发明专利技术公开了一种温度检测电路，包括：负温度系数电压产生模块、电压输出模块；所述负温度系数电压产生模块，用于根据环境温度的变化，产生负温度系数电压，并根据所述负温度系数电压获取大小相等、方向相同的第一电流和第二电流；所述电压输出模块，用于根据所述第一电流和第二电流获取第三电流，并根据所述第三电流获取输出电压，以基于所述输出电压获取所述环境温度。本发明专利技术还同时公开了一种温度检测方法。

【技术实现步骤摘要】
一种温度检测电路和方法
本专利技术涉及温度检测技术，尤其涉及一种温度检测电路和方法。
技术介绍
随着集成电路芯片的特征尺寸越来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来越大，热量发散到周围环境中的速度也越来越慢，芯片温度上升所产生的不良效果也越明显。已有研究表明，芯片温度平均每升高1℃，金属-氧化物半导体场效应管（Metal-OxideSemiconductorFieldEffectTransistor，MOS-FET）的驱动能力将下降约4%，连线延迟将增加5%，集成电路失效率将增加1倍。因此，为了保证电路性能和提高电路的可靠性，设计一种集成于集成电路比如电源管理芯片或者自动测试机（AutomaticTestEquipment，ATE）中的温度检测电路具有重要的意义。一般而言，在设计的过温点产生高转换速度的翻转信号是衡量过温保护电路性能的一个重要指标。当在比较器和带隙基准精度一定的情况下，需要通过提高温度检测电路的温度系数，从而保证在过温点的准确性以及产生保护信号的高转换速度。因此，设计高灵敏度的温度检测电路是过温保护的难点之一。现有技术中，温度检测电路一般采用以下三种方案：方案一：如图1所示，将温度检测电路集成在带隙基准中，即在设计带隙基准过程中，同时将温度检测电路嵌入设计于带隙基准中；其中，n≥4且为正整数；在实际应用中可选择n=9，即有8个三极管并联在一起。方案二：如图2所示，利用MOS管中载流子迁移率u的温度特性产生与绝对温度成正比（ProportionalToAbsoluteTemperature，PTAT）的电压；方案三：如图3所示，利用二极管的导通电压VBE的负温度系数来检测温度变化，并使多个二极管相串联来增大温度系数。上述三种方案中分别存在的问题是：在方案一中，电路的温度系数主要来自于热电压且而此温度系数较小，即使通过增加电路中电阻的阻值来调大温度系数，电路整体的温度系数仍然较小；在方案二中，电路的温度系数受电阻工艺参数变化的影响，易造成输出理论值与实际测量值之间的偏差较大；此外，方案一和方案二中所描述的这两类传统的温度检测电路的输出级恒流特性不好，电压稳定性较差；在方案三中，需要采用多个二极管，这会使芯片面积大大增加，且这种多个二极管的串联形式对工艺会有较大的限制。因此，目前亟需研制适合应用于集成电路中的新型的、高灵敏度的温度检测电路。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种温度检测电路和方法，能够解决传统温度检测电路灵敏度低、电压稳定性差、且易受工艺参数变化影响的不足之处。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供了一种温度检测电路，所述温度检测电路包括：负温度系数电压产生模块、电压输出模块；其中，所述负温度系数电压产生模块，用于根据环境温度的变化，产生负温度系数电压，并根据所述负温度系数电压获取大小相等、方向相同的第一电流和第二电流；所述电压输出模块，用于根据所述第一电流和第二电流获取第三电流，并根据所述第三电流获取输出电压，以基于所述输出电压获取所述环境温度。上述方案中，所述负温度系数电压产生模块包括：第一MOS电流镜模块、与所述第一MOS电流镜模块连接的第二MOS电流镜模块、与所述第二MOS电流镜模块连接的第一负载和具有负温度系数的半导体器件；所述第一MOS电流镜模块，用于使流入所述第二MOS电流镜模块的第一电流和第二电流的大小相等及方向相同；所述第二MOS电流镜模块，用于根据所述第一电流和所述第二电流使所述第一负载上的第一电压与所述具有负温度系数的半导体器件上的负温度系数电压的大小相等；所述具有负温度系数的半导体器件，用于根据环境温度的变化，生成负温度系数电压、以及与所述第二电流大小相等的负温度系数电流。上述方案中，所述电压输出模块包括：与所述负温度系数电压产生模块连接的第三MOS电流镜模块、与所述第三MOS电流镜模块连接的第二负载；所述第三MOS电流镜模块，用于根据所述第一电流和第二电流获取第三电流，并使所述第三电流作用于所述第二负载以获取输出电压。上述方案中，所述电压输出模块还包括：与所述第三MOS电流镜模块连接的第三负载，所述第三电流流过所述第三负载生成第二电压，以根据所述第二电压获取输出电压。上述方案中，所述电压输出模块还包括：与所述第三MOS电流镜模块连接的电容，用于对所述第二电压进行滤波。上述方案中，所述具有负温度系数的半导体器件为PNP型三极管或二极管。上述方案中，所述负载为电阻或开关电容。上述方案中，所述第一MOS电流镜模块包括第一PMOS管、第二PMOS管；所述第二MOS电流镜模块包括第一NMOS管、第二NMOS管；所述第三MOS电流镜模块包括第三NMOS管；所述具有负温度系数的半导体器件为PNP型三极管；所述第一负载为第一电阻、第二负载为第二电阻、第三负载为第三电阻；第一PMOS管的源极、第二PMOS管的源极连接电源电压；第一PMOS管的栅极连接第二PMOS管的栅极且第一PMOS管的漏极连接第一PMOS管的栅极和第二PMOS管的栅极，以使第一PMOS管和第二PMOS管构成第一PMOS电流镜；第一PMOS管的漏极还连接第一NMOS管的漏极；第二PMOS管的漏极连接第二NMOS管的漏极；第一NMOS管的栅极连接第二NMOS管的栅极且第二NMOS管的漏极连接第一NMOS管的栅极和第二NMOS管的栅极，以使第一NMOS管和第二NMOS管构成第一NMOS电流镜；第一电阻的一端连接第一NMOS管的源极、另一端接地；PNP型三极管的发射极连接第二NMOS管的源极、基极和集电极接地；第三NMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的漏极、第一NMOS管的栅极、第二NMOS管的栅极和漏极；第二电阻的一端连接第三NMOS管的源极、另一端接地；第三电阻的一端连接电源电压、另一端连接第三NMOS管的漏极。上述方案中，所述第一电阻的阻值等于所述第二电阻的阻值；或，所述第二电阻的阻值为所述第一电阻的阻值的N倍，N为正数。上述方案中，所述第三NMOS管的宽长比等于所述第一NMOS管的宽长比；或，所述第三NMOS管的宽长比为所述第一NMOS管的宽长比的N倍，N为正数。本专利技术实施例还提供了一种温度检测方法，所述方法包括：负温度系数电压产生模块根据环境温度的变化，获取负温度系数电压，并根据所述负温度系数电压获取大小相等、方向相同的第一电流和第二电流；电压输出模块根据所述第一电流和第二电流获取第三电流，并根据所述第三电流获取输出电压，以基于所述输出电压获取所述环境温度。上述方案中，所述负温度系数电压产生模块包括：第一MOS电流镜模块、与所述第一MOS电流镜模块连接的第二MOS电流镜模块、与所述第二MOS电流镜模块连接的第一负载和具有负温度系数的半导体器件；所述负温度系数电压产生模块根据环境温度的变化，获取负温度系数电压，并根据所述负温度系数电压获取大小相等、方向相同的第一电流和第二电流，包括：所述第一MOS电流镜模块使流入所述第二MOS电流镜模块的第一电流和第二电流的大小相等及方向相同；所述第二MOS电流镜模块根据所述第一电流和所述第二电流使所述第一负载上的第一电压与所述具有负温度系数的半导体器件上的负温度系数电压的大小相等；所述具有负温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路包括：负温度系数电压产生模块、电压输出模块；其中，所述负温度系数电压产生模块，用于根据环境温度的变化，产生负温度系数电压，并根据所述负温度系数电压获取大小相等、方向相同的第一电流和第二电流；所述电压输出模块，用于根据所述第一电流和第二电流获取第三电流，并根据所述第三电流获取输出电压，以基于所述输出电压获取所述环境温度。

【技术特征摘要】
1.一种温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路包括：负温度系数电压产生模块、电压输出模块；其中，所述负温度系数电压产生模块，用于根据环境温度的变化，产生负温度系数电压，并根据所述负温度系数电压获取大小相等、方向相同的第一电流和第二电流；所述电压输出模块，用于根据所述第一电流和第二电流获取第三电流，并根据所述第三电流获取输出电压，以基于所述输出电压获取所述环境温度。2.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述负温度系数电压产生模块包括：第一MOS电流镜模块、与所述第一MOS电流镜模块连接的第二MOS电流镜模块、与所述第二MOS电流镜模块连接的第一负载和具有负温度系数的半导体器件；所述第一MOS电流镜模块，用于使流入所述第二MOS电流镜模块的第一电流和第二电流的大小相等及方向相同；所述第二MOS电流镜模块，用于根据所述第一电流和所述第二电流使所述第一负载上的第一电压与所述具有负温度系数的半导体器件上的负温度系数电压的大小相等；所述具有负温度系数的半导体器件，用于根据环境温度的变化，生成负温度系数电压、以及与所述第二电流大小相等的负温度系数电流。3.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述电压输出模块包括：与所述负温度系数电压产生模块连接的第三MOS电流镜模块、与所述第三MOS电流镜模块连接的第二负载；所述第三MOS电流镜模块，用于根据所述第一电流和第二电流获取第三电流，并使所述第三电流作用于所述第二负载以获取输出电压。4.根据权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于，所述电压输出模块还包括：与所述第三MOS电流镜模块连接的第三负载，所述第三电流流过所述第三负载生成第二电压，以根据所述第二电压获取输出电压。5.根据权利要求4所述的温度检测电路，其特征在于，所述电压输出模块还包括：与所述第三MOS电流镜模块连接的电容，用于对所述第二电压进行滤波。6.根据权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，所述具有负温度系数的半导体器件为PNP型三极管或二极管。7.根据权利要求2至4任一项所述的温度检测电路，其特征在于，所述负载为电阻或开关电容。8.根据权利要求7所述的温度检测电路，其特征在于，所述第一MOS电流镜模块包括第一PMOS管、第二PMOS管；所述第二MOS电流镜模块包括第一NMOS管、第二NMOS管；所述第三MOS电流镜模块包括第三NMOS管；所述具有负温度系数的半导体器件为PNP型三极管；所述第一负载为第一电阻、第二负载为第二电阻、第三负载为第三电阻；第一PMOS管的源极、第二PMOS管的源极连接电源电压；第一PMOS管的栅极连接第二PMOS管的栅极且第一PMOS管的漏极连接第一PMOS管的栅极和第二PMOS管的栅极，以使第一PMOS管和第二PMOS管构成第一PMOS电流镜；第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋德夫，
申请(专利权)人：深圳市中兴微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44