用于低功耗芯片的过温保护电路制造技术

本实用新型专利技术提供用于低功耗芯片的过温保护电路，包括：第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜、NMOS管NM1、NM2、三极管Q1、NM3、运算放大器AMP、NMOS管NM4、NM5、NM6、NM7、反相器INV1和反相器INV2，运算放大器AMP的同相端与NMOS管NM1的漏极连接反相端与NM6的源极连接，运算放大器AMP的同相端的电压为温度负相关的电压，反相端的电压为温度正相关的电压，输出端与反相器INV1连接，反相器INV1与反相器INV2串联，反相器INV1的输出信号VC_N到NMOS管NM2的栅极，反相器INV2的输出信号VC_P到NMOS管NM3的栅极，通过运算放大器AMP的同相端与反相端的电压大小进行比较，致使运算放大器AMP的输出端输出高电平或者低电平，从而改变NMOS管NM2与NMOS管NM3的通断状态，控制芯片正常工作或者芯片受保护被关闭。者芯片受保护被关闭。者芯片受保护被关闭。

【技术实现步骤摘要】
用于低功耗芯片的过温保护电路


[0001]本技术涉及集成电路设计领域，更具体地，涉及用于低功耗芯片的过温保护电路。

技术介绍

[0002]芯片的过温保护电路是一种常用且一直需要处于开启状态的保护电路，如果芯片在高温的环境下持续工作，将会有烧毁芯片内部器件的风险，所以过温保护电路是在温度过高时，提供保护动作，并具有一定的迟滞功能，在温度下降到一个安全值时，重新使芯片正常工作。
[0003]传统的芯片的过温保护电路如图1所示，通过电流镜镜像一路与温度呈负相关的电流(INTAT)流过两个电阻，从而产生一个与温度呈负相关的电压(VNTAT)。用于作比较器使用的运算放大器AMP同相端接一个与温度无关的带隙基准电压(Vref)，反相端接一个负温度系数的电压，运放的输出VC接在NMOS管NM1的栅端，同时VC也作为过温保护信号。当温度比较低未发生过温时，Vref<VNTAT,VC为低电平，NM1截止,电阻R1接入电路当中，芯片正常工作；当温度持续上升并超过过温点时，Vref＞VNTAT,VC从低电平跳变为高电平，NM1导通，电阻R1被短路，芯片受保护被关闭。由于电阻R1被短路，只有当温度下降到比过温点更低时，VC才回到低电平，使芯片重新正常工作。
[0004]但是，现有技术的芯片的过温保护电路，在低功耗应用环境中都不适用，低功耗应用中，电流必须非常小，此时需要通过流过一个电阻来产生一个比较高的电压，势必会要求电阻的阻值变得非常大，那么版图的面积势必会急剧增加。
[0005]为了解决低功耗应用环境下，即低功耗芯片中的过温保护电路，若按照现有技术进行设计，版图面积势必会过大的问题，本技术提出了一种结构简单、功耗极低，无需电阻的过温保护电路，极大的减小版图面积。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于，提供用于低功耗芯片的过温保护电路，极大的减小版图面积，并且结构简单、功耗极低。
[0007]用于低功耗芯片的过温保护电路，包括：第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜、NMOS管NM1、NMOS管NM2、三极管Q1、NMOS管NM3、运算放大器AMP、NMOS管NM4、NMOS管NM5、NMOS管NM6、NMOS管NM7、反相器INV1和反相器INV2，所述NMOS管NM1与NMOS管NM2串联，三极管Q1与NMOS管NM3串联，NMOS管NM1和NMOS管NM2与三极管Q1和NMOS管NM3并联再与第一电流镜串联，NMOS管NM4与NMOS管NM5串联再与第二电流镜串联，NMOS管NM6与NMOS管NM7串联再与第三电流镜串联，NMOS管NM7的源极与NMOS管NM4的源极连接，运算放大器AMP的同相端(VNTAT)与NMOS管NM1的漏极连接，运算放大器AMP的反相端(VPTAT)与NMOS管NM6的源极连接，运算放大器AMP的同相端的电压为温度负相关的电压，运算放大器AMP的反相端的电压为温度正相关的电压，运算放大器AMP的输出端与反相器INV1连接，反相器INV1与反相器
INV2串联，反相器INV1的输出信号VC_N到NMOS管NM2的栅极，反相器INV2的输出信号VC_P到NMOS管NM3的栅极，通过运算放大器AMP的同相端与反相端的电压大小进行比较，致使运算放大器AMP的输出端输出高电平或者低电平，从而改变NMOS管NM2与NMOS管NM3的通断状态，控制芯片正常工作或者芯片受保护被关闭。
[0008]在一些实施方式中，所有MOS管均为增强型MOS管。
[0009]进一步的，NMOS管NM1、NMOS管NM4、NMOS管NM5、NMOS管NM6和NMOS管NM7工作在亚阈值区。
[0010]在一些实施方式中，PMOS管PM1与PMOS管PM2组成共源共栅结构的第一电流镜，PMOS管PM3与PMOS管PM4组成共源共栅结构的第二电流镜，PMOS管PM5与PMOS管PM6组成共源共栅结构的第三电流镜，用于提高电流镜的复制精度，第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜的栅极都分别接在了VB1、VB2的电压偏置上，为各支路提供电流偏置。
[0011]进一步的，PMOS管PM1、PMOS管PM3和PMOS管PM5的栅极接在了VB1的电压偏置上，PMOS管PM2、PMOS管PM4和PMOS管PM6的栅极接在了VB2的电压偏置上。
[0012]进一步的，第二电流镜与第三电流镜的宽长比(电流比)的比值为1：M，M＞0。
[0013]在一些实施方式中，NMOS管NM2和NMOS管NM3是作为开关管使用的NMOS管，NMOS管NM2的控制信号为VC_N，NMOS管NM3的控制信号为VC_P，NMOS管NM1接成二极管结构，三极管Q1接成二极管结构。
[0014]进一步的，NMOS管NM1的栅极与漏极相连。
[0015]在一些实施方式中，NMOS管NM4与NMOS管NM5的宽长比的比值为1：K1，NMOS管NM6与NMOS管NM7的宽长比的比值为1：K2。
[0016]进一步的，NMOS管NM4的栅极与漏极相连，NMOS管NM6的栅极与漏极相连。
[0017]在一些实施方式中，反相器INV1的输出信号VC_N与反相器INV2的输出信号VC_P，分别改变NMOS管NM2与NMOS管NM3的通断情况产生迟滞，同时输入到后端的数字电路中提供过温保护动作。
[0018]进一步的，当温度未超过过温点时，比较运算放大器AMP同相端的电压大于反相端的电压，VNTAT>VPTAT,比较运算放大器AMP的输出为高电平，反相器INV1的输出信号VC_N为低电平，反相器INV2的输出信号VC_P为高电平，NMOS管NM2截止、NMOS管NM1所在之路断开，NMOS管NM3导通、三极管Q1接入电路，芯片正常工作。
[0019]进一步的，当温度上升超过过温点时，比较运算放大器AMP同相端的电压小于反相端的电压，VNTAT＜VPTAT,比较运算放大器AMP的输出从高电平跳变为低电平，反相器INV1的输出信号VC_N跳变为高电平，反相器INV2的输出信号VC_P跳变为低电平，NMOS管NM2导通、NMOS管NM1接入电路，NMOS管NM3截止、三极管Q1所在支路断路，以此来指示系统过温，并触发保护动作，芯片受保护被关闭。
[0020]进一步的，当温度下降到低于过温点时，信号VC_N为低电平,信号VC_P为高电平,芯片重新正常工作。
[0021]在一些实施方式中，所述NMOS管NM7的源极与NMOS管NM4的源极的电压为V1，V1的值为VGS5
‑
VGS4,VGS5为NMOS管NM5的栅极与源极之间的电压，VGS4为NMOS管NM4的栅极与源极之间的电压，V1的具体表达式为S1：
[0022][0023]其中，n为亚阈值斜率修正因子，V
T
为热电压，K1为NMOS管NM4与NMOS管NM5的宽长相比的值，I5为流过NMOS管NM5的电流，I4为流过NMOS管NM4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于低功耗芯片的过温保护电路，其特征在于，包括：第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜、NMOS管NM1、NMOS管NM2、三极管Q1、NMOS管NM3、运算放大器AMP、NMOS管NM4、NMOS管NM5、NMOS管NM6、NMOS管NM7、反相器INV1和反相器INV2，所述NMOS管NM1与NMOS管NM2串联，三极管Q1与NMOS管NM3串联，NMOS管NM1和NMOS管NM2与三极管Q1和NMOS管NM3并联再与第一电流镜串联，NMOS管NM4与NMOS管NM5串联再与第二电流镜串联，NMOS管NM6与NMOS管NM7串联再与第三电流镜串联，NMOS管NM7的源极与NMOS管NM4的源极连接，运算放大器AMP的同相端与NMOS管NM1的漏极连接，运算放大器AMP的反相端与NMOS管NM6的源极连接，运算放大器AMP的同相端的电压为温度负相关的电压，运算放大器AMP的反相端的电压为温度正相关的电压，运算放大器AMP的输出端与反相器INV1连接，反相器INV1与反相器INV2串联，反相器INV1的输出信号VC_N到NMOS管NM2的栅极，反相器INV2的输出信号VC_P到NMOS管NM3的栅极，通过运算放大器AMP的同相端与反相端的电压大小进行比较，致使运算放大器AMP的输出端输出高电平或者低电平，从而改变NMOS管NM2与NMOS管NM3的通断状态，控制芯片正常工作或者芯片受保护被关闭。2.如权利要求1所述的用于低功耗芯片的过温保护电路，其特征在于，所有MOS管均为增强型MOS管。3.如权利要求1所述的用于低功耗芯片的过温保护电路，其特征在于，NMOS管NM1、NMOS管NM4、NMOS管NM5、NMOS管NM6和NMOS管NM7工作在亚阈值区。4.如权利要求1所述的用于低功耗芯片的过温保护电路，其特征在于，PMOS管PM1与PMOS管PM2组成共源共栅结构的第一电流镜，PMOS管PM3与PMOS管PM4组成共源共栅结构的第二电流镜，PMOS管PM5与PMOS管PM6组成共源共栅结构的第三电流镜，用于提高电流镜的复制精度，第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜的栅极都分别接在了VB1、VB2的电压偏置上，为各支路提供电流偏置。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄祥林，李富华，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：