一种纯场效应管低功耗过温保护电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种纯场效应管低功耗过温保护电路，包括偏置电路、温度电压转换电路、选择电路、比较器和数字输出电路，其中，所述偏置电路的输出与温度电压转换电路的输入连接，温度电压转换电路的输出与选择电路的输入和比较器的输入分别连接，比较器的输出与选择电路的输入连接，选择电路的输出与比较器的输入连接。本实用新型专利技术实现了340nA静态电流的低功耗、实现了温度的滞回比较、避免了使用三极管、避免了使用电阻、避免了使用启动电路。避免了使用启动电路。避免了使用启动电路。

【技术实现步骤摘要】
一种纯场效应管低功耗过温保护电路


[0001]本技术属于温度保护电路
，具体涉及一种纯场效应管低功耗过温保护电路。

技术介绍

[0002]当前模拟集成电路制造业已经极为发达，面积越来越小，所造成的散热问题逐渐成为芯片设计中亟待发展的方向。在该问题得到完美地解决之前，过温保护电路似乎是一个治标不治本的解决方案。当温度大于截止温度T
stop
时，过温保护电路是芯片停止工作，防止芯片被烧坏；芯片停止工作后，温度下降，当温度小于重启温度T
rst
时，过温保护电路又将使芯片重新工作(T
stop
>T
rst
)，最终实现滞回效果。
[0003]现有技术包括三种技术方案：
[0004]1.传统利用三极管V
BE
负温度系数及滞回比较器的过温保护电路。
[0005]2.一种利用零温度系数电流源的过温保护电路。
[0006]3.一种利用负温度系数电流源的低功耗温度保护电路。
[0007]上述三种技术方案的现有技术缺点：
[0008]1.利用三极管V
BE
负温度系数及滞回比较器的过温保护电路，该电路的缺点是混用了双极性晶体管和场效应管，并使用了大阻值的电阻，对工艺要求高的同时还占用了很多面积。
[0009]2.一种利用零温度系数电流源的过温保护电路，该电路虽未使用三极管，当依旧使用了电阻，占用了一定的面积，并且还需要启动电路作为辅助电路。
[0010]3.一种利用负温度系数电流源的低功耗温度保护电路，该电路未使用双极性晶体管，利用场效应管对温度的电流特性配合电阻实现过温保护，未使用三极管且不需要启动电路，此外还是用了工作在亚阈值区的场效应管，实现了低功耗的要求，但缺点是依然使用了大电阻，占用了一定的面积。

技术实现思路

[0011]本技术为解决上述技术问题，采用如下的技术方案：
[0012]一种纯场效应管低功耗过温保护电路，包括偏置电路、温度电压转换电路、选择电路、比较器和数字输出电路，其中，所述偏置电路的输出与温度电压转换电路的输入连接，温度电压转换电路的输出与选择电路的输入和比较器的输入分别连接，比较器的输出与选择电路的输入连接，选择电路的输出与比较器的输入连接；
[0013]所述偏置电路包括两条支路，第一条支路包括场效应管M0、Mb1、Mb2、Mb3和Mb4，第二条支路包括场效应管Mb1c、Mb2c、Mb3c和Mb5；所述温度电压转换电路包括三条支路，第一条支路包括场效应管MPref和Mref，第二条支路包括MPstop和Mstop，第三条支路包括场效应管MPrst和Mrst；所述比较器包括场效应管M5、M6、M7、M8和M9；所述数字输出电路包括两条支路，第一条支路包括场效应管M1和M2，第二条支路包括场效应管M3和M4；所述选择电路
包括场效应管Mt1、Mt2、Mt3和Mt4；
[0014]其中，M0、Mb1、Mb1C、M5、MPref、MPstop、MPrst的源端均连接到vdd；
[0015]Mb3、Mb2、Mb2C、M8、M9、M2、M4、Mref、Mstop、Mrst的源端和Mb4、Mb5的栅端均连接到gnd；
[0016]Mb2的栅端、漏端和Mref的栅端连接到Vsth_1；
[0017]Mb2C的栅端、漏端和Mstop、Mrst的栅端连接到Vsth_2；
[0018]M7的栅端、Mref的漏端、MPref的漏端均连接到V_t_ref；
[0019]M6的栅端、Mt1和Mt3的漏端、Mt2和Mt4的漏端均连接到V_com；
[0020]Mstop的漏端、Mt2的源端、MPref的漏端、Mt1的源端连接到V_t_stop；
[0021]Mrst的漏端、Mt4的源端、MPrst的漏端、Mt3的源端连接到V_t_rst；
[0022]M1的漏端、M2的漏端、M3的栅端、M4的栅端连接到Vc_n；
[0023]M3的漏端、M4的漏端连接到Vc_n；
[0024]Mb3、Mb3C的栅端和漏端相连；
[0025]M0、Mb1、Mb1C、M5的栅端和M0的漏端连接在一起；
[0026]MPref、MPstop、MPrst的栅端连接在一起；
[0027]Mb1的漏端和Mb4、Mb3的源端相连；
[0028]Mb1C的漏端和Mb5、Mb3C的源端相连；
[0029]Mb3的源端与Mb2的漏端相连；
[0030]Mb3C的源端与Mb2C的漏端相连；
[0031]M5的漏端与M7、M6的源端相连；
[0032]M7的漏端、M8的漏端、M8的栅端、M9的栅端连接在一起；
[0033]M6的漏端、M9的漏端、M1的栅端、M2的栅端均连在一起；
[0034]MPref的漏端和栅端、MPstop的栅端、MPrst的栅端连接在一起；
[0035]其中vdd为电源电压，gnd为电源地。
[0036]优选地，所述偏置电路中场效应管Mb1、Mb1C完全相同；场效应管Mb2、Mb2C完全相同；场效应管Mb3、Mb3C完全相同；场效应管Mb4、Mb5宽长比不同，且(W/L)
Mb4
>(W/L)
Mb5
，其中，(W/L)
Mb4
为场效应管Mb4的长宽比，(W/L)
Mb5
为场效应管Mb5的长宽比，工作在饱和区的场效应管Mb4、Mb5的漏电流分别为：
[0037]I
DS,Mb4
＝0.5μ
p
C
ox
(W/L)
Mb4
(|V
GS,Mb4
|
‑
|V
THp
|)2ꢀꢀꢀ
(1)
[0038]I
DS,Mb5
＝0.5μ
p
C
ox
(W/L)
Mb5
(|V
GS,Mb5
|
‑
|V
THp
|)2ꢀꢀꢀ
(2)
[0039]其中，μ
P
为P型区内的空穴迁移率，C
OX
为栅电容密度，V
THp
为P型场效应管的阈值电压，V
GS，Mb4
为场效应管Mb4的栅源电压，V
GS，Mb5
为场效应管Mb5的栅源电压；
[0040]可得，I
DS，Mb4
≠I
DS，Mb5
，且因(W/L)
Mb4
>(W/L)
Mb5
，故I
DS，Mb4
>I
DS，Mb5
，而电流镜场效应管Mb1、Mb1C流过的漏电流完全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纯场效应管低功耗过温保护电路，其特征在于，包括偏置电路、温度电压转换电路、选择电路、比较器和数字输出电路，其中，所述偏置电路的输出与温度电压转换电路的输入连接，温度电压转换电路的输出与选择电路的输入和比较器的输入分别连接，比较器的输出与选择电路的输入连接，选择电路的输出与比较器的输入连接；所述偏置电路包括两条支路，第一条支路包括场效应管M0、Mb1、Mb2、Mb3和Mb4，第二条支路包括场效应管Mb1c、Mb2c、Mb3c和Mb5；所述温度电压转换电路包括三条支路，第一条支路包括场效应管MPref和Mref，第二条支路包括MPstop和Mstop，第三条支路包括场效应管MPrst和Mrst；所述比较器包括场效应管M5、M6、M7、M8和M9；所述数字输出电路包括两条支路，第一条支路包括场效应管M1和M2，第二条支路包括场效应管M3和M4；所述选择电路包括场效应管Mt1、Mt2、Mt3和Mt4；其中，M0、Mb1、Mb1C、M5、MPref、MPstop、MPrst的源端均连接到vdd；Mb3、Mb2、Mb2C、M8、M9、M2、M4、Mref、Mstop、Mrst的源端和Mb4、Mb5的栅端均连接到gnd；Mb2的栅端、漏端和Mref的栅端连接到Vsth_1；Mb2C的栅端、漏端和Mstop、Mrst的栅端连接到Vsth_2；M7的栅端、Mref的漏端、MPref的漏端均连接到V_t_ref；M6的栅端、Mt1和Mt3的漏端、Mt2和Mt4的漏端均连接到V_com；Mstop的漏端、Mt2的源端、MPref的漏端、Mt1的源端连接到V_t_stop；Mrst的漏端、Mt4的源端、MPrst的漏端、Mt3的源端连接到V_t_rst；M1的漏端、M2的漏端、M3的栅端、M4的栅端连接到Vc_n；M3的漏端、M4的漏端连接到Vc_n；Mb3、Mb3C的栅端和漏端相连；M0、Mb1、Mb1C、M5的栅端和M0的漏端连接在一起；MPref、MPstop、MPrst的栅端连接在一起；Mb1的漏端和Mb4、Mb3的源端相连；Mb1C的漏端和Mb5、Mb3C的源端相连；Mb3的源端与Mb2的漏端相连；Mb3C的源端与Mb2C的漏端相连；M5的漏端与M7、M6的源端相连；M7的漏端、M8的漏端、M8的栅端、M9的栅端连接在一起；M6的漏端、M9的漏端、M1的栅端、M2的栅端均连在一起；MPref的漏端和栅端、MPstop的栅端、MPrst的栅端连接在一起；其中vdd为电源电压，gnd为电源地。2.如权利要求1所述的纯场效应管低功耗过温保护电路，其特征在于，所述偏置电路中场效应管Mb1、Mb1C完全相同；场效应管Mb2、Mb2C完全相同；场效应管Mb3、Mb3C完全相同；场效应管Mb4、Mb5宽长比不同，且(W/L)
Mb4
>(W/L)
Mb5
，其中，(W/L)
Mb4
为场效应管Mb4的长宽比，(W/L)
Mb5
为场效应管Mb5的长宽比，工作在饱和区的场效应管Mb4、Mb5的漏电流分别为：I
DS,Mb4
＝0.5μ
p
C
ox
(W/L)
Mb4
(|V
GS,Mb4
|
‑
|V
THp
|)2ꢀꢀ
(1)I
DS,Mb5
＝0.5μ
p
C
ox
(W/L)
Mb5
(|V
GS,Mb5
|
‑
|V
THp
|)2ꢀꢀꢀ
(2)其中，μ
P
为P型区内的空穴迁移率，C
OX
为栅电容密度，V
THp
为P型场效应管的阈值电压，
V
GS，Mb4
为场效应管Mb4的栅源电压，V
GS，Mb5
为场效应管Mb5的栅源电压；可得，I
DS，Mb4
≠I
DS，Mb5
，且因(W/L)
Mb4
>(W/L)
Mb5
，故I
DS，Mb4
>I
DS，Mb5
，而电流镜场效应管Mb1、Mb1C流过的漏电流完全一样，I
DS，Mb1
＝I
DS，Mb1C
，根据基尔霍夫电流定律可知，场效应管Mb2、Mb2C流过的漏电流不相等，I
DS，Mb2
≠I
DS，Mb2C
，且I
DS，Mb2
<I
DS，Mb2C
。3.如权利要求2所述的纯场效应管低功耗过温保护电路，其特征在于，所述场效应管Mb2、Mb2C均工作在亚阈值区，且V
GS，Mb2
＝V
DS，Mb2
，V
GS，Mb2C
＝V
DS，Mb2C
，V
GS，Mb2
为场效应管Mb2的栅源电压，V
DS，Mb2
为场效应管Mb2的漏源电压，V
GS，Mb2C
为场效应管Mb2C的栅源电压，V
DS，Mb2C
为场效应管Mb2C的漏源电压，因此二者亚阈值漏电流公式如下：效应管Mb2C的漏源电压，因此二者亚阈值漏电流公式如下：其中，I
DO
为亚阈临界饱和电流，ξ为亚阈斜率因子，V
T
为热电压，由公式(3)、(4)和I
DS，Mb2
<I
DS，Mb2C
可知，V
GS，Mb2C
>V
GS，Mb2
，利用V
GS，Mb2
得到近似于N型场效应管亚阈值开启电压的偏置电压V
sth_1
；利用V
GS，Mb2C
...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐超，程知群，宫庭威，
申请(专利权)人：芯集科技杭州有限公司，
类型：新型
国别省市：