一种抗工艺偏差影响的过温保护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种抗工艺偏差的过温保护电路，该电路包括基准电压输入缓冲级、电阻分压阵列、负温度系数电压支路、比较器和输出整形电路，输入基准电压经该基准电压输入缓冲级缓冲成为不受负载影响的基准电压，然后经该电阻分压阵列分压产生温度设定电压并输出给比较器，在比较器中与负温度系数电压支路产生的电压进行比较，产生一控制信号经该输出整形电路整形输出。本发明专利技术提供的这种抗工艺偏差影响的过温保护电路，能克服集成电路制造过程中工艺偏差的影响，准确地在预设的温度点产生动作信号，以控制被保护电路或其辅助电路关断，实现对电路的过温保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种过温保护电路，具体地说，涉及模拟集成电路中能对电路进行温 度检测并在工作温度过高时进行保护的过温保护保护电路。
技术介绍
某些集成电路产品如电源、驱动器件等经常要面临工作温度过高，发热量过大，导 致电路不能正常工作甚至永久性烧毁的问题，这就需要将过温保护电路集成在电路里。过 温保护电路的作用在于，对电路工作温度进行监测，在集成电路工作温度达到设定值以后 输出控制信号，完成关断电路、关断电源等功能，起到保护电路的目的。传统过温保护电路的工作方案如图1所示。电流源12驱动电阻Rll在节点102 处产生温度设定电位；连接成二极管连接形式的三极管Qll在节点101产生一个具有负温 度系数的输出电位，即随着温度的升高，节点101输出电位会逐渐降低。随着温度在热关 断阈值温度点附近的改变，节点101的电位会从节点102设定电位的值的一侧变化到另一 侧，引起比较器输出电平的翻转。这一翻转经过整形电路14整形后在节点104输出一个数 字控制信号，提供给需要保护的电路，将其关断，防止其因过热而烧毁。传统方案的缺陷在于，集成电路工艺中难以实现高精度高阻值的电阻。高精度的 电阻需要占用相当大的芯片面积；而采用低阻值电阻，为了达到所需的设定电压，就要增大 流过它的电流，从而使电路功耗增大。传统的过温保护电路中，为了兼顾面积和功耗，常会 使用方块电阻较大的多晶电阻或者阱电阻，这就意味着在较差情况下，Rll的阻值偏差可以 达到10 20%。在这样的情况下，由Rll和电流源12设定的节点102的电位也可能有很 大的偏差，致使保护电路不能在设计的温度点输出控制信号，并有可能出现在极高温才能 动作，或者在正常工作温度下提前动作的情况，从而失去了预期的保护能力。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决上述问题，消除工艺偏差造成的热关断阈值温度点的偏移，本专利技术提出 了一种抗工艺偏差影响的过温保护电路。( 二 )技术方案本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种抗工艺偏差的过温保护电路，该电路包括基准电压输入缓冲级、电阻分压阵 列、负温度系数电压支路、比较器和输出整形电路，输入基准电压经该基准电压输入缓冲级 缓冲成为不受负载影响的基准电压，然后经该电阻分压阵列分压产生温度设定电压并输出 给比较器，在比较器中与负温度系数电压支路产生的电压进行比较，产生一控制信号经该 输出整形电路整形输出。上述方案中，所述基准电压输入缓冲级与电阻分压阵列相配合，对输入基准电压 分压以产生温度设定电压，从而设定热关断阈值温度。上述方案中，所述基准电压输入缓冲级包括差分放大器、接成源极跟随器的NMOS 管，以及为NMOS管支路提供工作电流的PMOS管。上述方案中，所述电阻分压阵列为两个或两组串联在一起的同类电阻，连接处产 生的电压作为分压的结果输出给下级电路。上述方案中，所述比较器是一个差分放大器。上述方案中，所述负温度系数电压支路由一负温度器件和一电流源构成，负温度 器件和电流源串联连接。上述方案中，所述输出整形电路由两个串联的反相器构成。(三)有益效果本专利技术提供的这种抗工艺偏差影响的过温保护电路，能克服集成电路制造过程中 工艺偏差的影响，准确地在预设的温度点产生控制信号，以控制被保护电路或其辅助电路 关断，实现对电路的过温保护。附图说明图1为传统的过温保护电路原理图；图2为本专利技术实施例所述的过温保护电路原理图；图3为本专利技术实施例所述的输入缓冲器的电路原理图；图4为本专利技术实施例所述的负温度系数电压支路的电路原理图；图5为传统过温保护电路的在三种工艺角下的仿真曲线图；图6为本专利技术实施例所述的过温保护电路在三种工艺角下的仿真曲线图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。集成电路制造工艺中，电阻阻值难于精确实现，而同类电阻的阻值比例却可以精 确实现。利用这一特点，本技术方案用电阻分压阵列分压基准电压的方法代替原有的电阻 与电流值相乘的方法来产生设定电压，从而获得较传统过温保护电路更为准确的热关断阈 值温度点。具体地讲，就是将一精确的基准电压通过缓冲器引入电路，提供给电阻分压阵列， 经过分压产生用于设定保护温度的设定电压。再将这个设定电压与一个随温度单调变化的 温度采样电压进行比较，随着温度的变化，温度采样电压的值会从设定电压的一侧变化到 另一侧。这也就引起了比较器输出电平的翻转，再通过输出整形电路整形，产生的输出信号 控制了外电路进入被保护状态或者解除被保护状态。需要着重指出的是，模拟集成电路中，精确的基准电压通常来自带隙基准源，而直 接用电阻作为带隙基准源的负载将影响带隙基准源的输出。所以本专利技术中使用了基准电压 的输入缓冲器。基准电压经过输入缓冲器的缓冲，成为不受负载影响的稳定电压。在本发 明的技术方案中，这一缓冲器是由一级差分放大器和一级源级跟随器接成单位负反馈放大 器而构成的。图2给出了本专利技术所述的过温保护电路的电路原理图。该电路包括基准电压输入缓冲级、电阻分压阵列、负温度系数电压支路、比较器和输出整形电路，输入基准电压经该 基准电压输入缓冲级缓冲成为不受负载影响的基准电压，然后经该电阻分压阵列分压产生 温度设定电压并输出给比较器，在比较器中与负温度系数电压支路产生的电压进行比较， 产生一控制信号经该输出整形电路整形输出。来自电压基准源(如带隙基准源等)的电压被输入到节点201(Vin)，经过基准电 压输入缓冲级21的缓冲成为不受负载变化影响的稳定输出的基准电压并从节点202输出。 节点202的基准电压经电阻分压阵列22中的电阻R21、R22分压，在节点203产生用于设 定电路热关断阈值温度的设定电压，其值为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗工艺偏差的过温保护电路，其特征在于，该电路包括基准电压输入缓冲级、电阻分压阵列、负温度系数电压支路、比较器和输出整形电路，输入基准电压经该基准电压输入缓冲级缓冲成为不受负载影响的基准电压，然后经该电阻分压阵列分压产生温度设定电压并输出给比较器，在比较器中与负温度系数电压支路产生的电压进行比较，产生一控制信号经该输出整形电路整形输出。

【技术特征摘要】
1.一种抗工艺偏差的过温保护电路，其特征在于，该电路包括基准电压输入缓冲级、电 阻分压阵列、负温度系数电压支路、比较器和输出整形电路，输入基准电压经该基准电压输 入缓冲级缓冲成为不受负载影响的基准电压，然后经该电阻分压阵列分压产生温度设定电 压并输出给比较器，在比较器中与负温度系数电压支路产生的电压进行比较，产生一控制 信号经该输出整形电路整形输出。2.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述基准电压输入缓冲级与电 阻分压阵列相配合，对输入基准电压分压以产生温度设定电压，从而设定动作温度。3.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，张海英，张宗楠，黄水龙，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]