一种过温保护电路的制作方法

1.本发明涉及过温保护技术领域，尤其涉及一种过温保护电路。


背景技术：

2.电源类的集成电路产品日益渗透到现代生活的方方面面，作为一种保护机制，过温关断功能可以有效的在芯片温度过高时，关断电路，从而避免电路功能的异常或烧毁。而目前的过温保护电路，一般的实现方式是用一个比较器，比较一个不随温度变化的基准电压，和一个随温度而减小的负温度系数的电压，其中，回滞功能是通过改变基准电压实现的，实现较为复杂。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种过温保护电路，该电路将回滞功能在比较器内部进行实现，可减小芯片面积、节约成本，其具体是通过比较器的输出信号控制内部电路的一个开关，从而改变负载mos管的等效尺寸及控制负载mos管的等效宽长比，进而实现回滞功能，简单方便。
4.为实现上述目的，采用以下技术方案：
5.一种过温保护电路，包括电阻r23、电阻r21、三极管q21、具有回滞功能的比较器、电压反馈环路模块，以及与电压反馈环路模块连接的第一电流镜；所述电阻r23的一端与电压反馈环路模块连接，电阻r23的另一端接地；所述电阻r21的一端和三极管q21的发射极均与第一电流镜连接，电阻r21的另一端和三极管q21的集电极均与电阻r23连接后接地，且三极管q21的基极还与三极管q21的集电极连接；所述比较器的同相输入端连接于电阻r21与第一电流镜的公共连接端，比较器的反相输入端连接于三极管q21与第一电流镜的公共连接端。
6.进一步地，所述比较器的内部电路包括电流源i22、mos管p26、mos管p27、第二电流镜、第三电流镜、第四电流镜；所述电流源i22的一端分别与mos管p26的源极、mos管p27的源极连接，mos管p26的漏极和mos管p27的漏极分别与第二电流镜、第三电流镜连接，mos管p26的栅极和mos管p27的栅极分别用作比较器的反相输入端、同相输入端；所述第二电流镜和第三电流镜还均与第四电流镜连接，且第四电流镜还与电流源i22的另一端连接；所述第三电流镜与第四电流镜的公共连接端用作比较器的输出端。
7.进一步地，所述第三电流镜包括mos管n25、mos管n26、mos管n27、mos管n28；所述mos管n25的源极与mos管n26的源极和mos管n27的源极连接，mos管n25的漏极与mos管p27的漏极连接，mos管n25的栅极与mos管n26的栅极和mos管n27的栅极连接；所述mos管n28的栅极与mos管n27的漏极连接后接入第四电流镜，mos管n28的源极与mos管n26的漏极连接，mos管n28的漏极分别与mos管n25的栅极，和mos管n25的漏极连接；所述mos管n25的源极还与第二电流镜连接。
8.进一步地，所述第二电流镜包括mos管n23和mos管n24；所述mos管n23的漏极与第
四电流镜连接，mos管n23的栅极与mos管n24的栅极连接，mos管n23的源极与mos管n24的源极连接后与mos管n25的源极连接；所述mos管n24的漏极与mos管p26的漏极连接，且mos管n24的漏极还连接于mos管n23与mos管n24的公共连接端。
9.进一步地，所述第四电流镜包括mos管p24和mos管p25；所述mos管p24的漏极分别与mos管n23的漏极和mos管p24的栅极连接，mos管p24的栅极还与mos管p25的栅极连接，mos管p24的源极与电流源i22连接；所述mos管p25的漏极分别与mos管n28的栅极，mos管n27的漏极连接，mos管p25的源极与电流源i22连接。
10.进一步地，所述电压反馈环路模块包括运算放大器、mos管n21；所述运算放大器的同相输入端用于接入基准电压，运算放大器的反相输入端分别与电阻r23和mos管n21的源极连接，运算放大器的输出端与mos管n21的栅极连接；所述mos管n21的漏极与第一电流镜连接。
11.进一步地，所述第一电流镜包括mos管p21、mos管p22和mos管p23；所述mos管p21的源极与mos管p22的源极和mos管p23的源极相互连接，mos管p21的漏极与mos管n21的漏极连接，mos管p21的栅极与mos管p22的栅极连接；所述mos管p22的漏极分别与电阻r21和比较器的同相输入端连接；所述mos管p23的栅极连接于mos管p21与mos管p22的公共连接端，且mos管p23的栅极还连接于mos管p21与mos管n21的公共连接端；所述mos管p23的漏极分别与mos管q21的源极、比较器的反相输入端连接。
12.采用上述方案，本发明的有益效果是：
13.该电路将回滞功能在比较器内部进行实现，可减小芯片面积、节约成本，其具体是通过比较器的输出信号控制内部电路的一个开关，从而改变负载mos管的等效尺寸及控制负载mos管的等效宽长比，进而实现回滞功能，简单方便。
附图说明
14.图1为现有常规的过温保护电路图；
15.图2为现有常规的比较器内部电路图；
16.图3为信号波形示意图；
17.图4为本发明的电路图；
18.图5为本发明的比较器的内部电路图；
19.其中，附图标识说明：
20.1—比较器；
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2—电压反馈环路模块；
21.3—第一电流镜；
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4—第二电流镜；
22.5—第三电流镜；
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6—第四电流镜。
具体实施方式
23.以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
24.参照图4至5所示，本发明提供一种过温保护电路，包括电阻r23、电阻r21、三极管q21、具有回滞功能的比较器1、电压反馈环路模块2，以及与电压反馈环路模块2连接的第一电流镜3；所述电阻r23的一端与电压反馈环路模块2连接，电阻r23的另一端接地；所述电阻r21的一端和三极管q21的发射极均与第一电流镜3连接，电阻r21的另一端和三极管q21的
集电极均与电阻r23连接后接地，且三极管q21的基极还与三极管q21的集电极连接；所述比较器1的同相输入端连接于电阻r21与第一电流镜3的公共连接端，比较器1的反相输入端连接于三极管q21与第一电流镜3的公共连接端。
25.其中，所述比较器1的内部电路包括电流源i22、mos管p26、mos管p27、第二电流镜4、第三电流镜5、第四电流镜6；所述电流源i22的一端分别与mos管p26的源极、mos管p27的源极连接，mos管p26的漏极和mos管p27的漏极分别与第二电流镜4、第三电流镜5连接，mos管p26的栅极和mos管p27的栅极分别用作比较器1的反相输入端、同相输入端；所述第二电流镜4和第三电流镜5还均与第四电流镜6连接，且第四电流镜6还与电流源i22的另一端连接；所述第三电流镜5与第四电流镜6的公共连接端用作比较器1的输出端；所述第三电流镜5包括mos管n25、mos管n26、mos管n27、mos管n28；所述mos管n25的源极与mos管n26的源极和mos管n27的源极连接，mos管n25的漏极与mos管p27的漏极连接，mos管n25的栅极与mos管n26的栅极和mos管n27的栅极连接；所述mos管n28的栅极与mos管n27的漏极连接后接入第四电流镜6，mos管n28的源极与mos管n26的漏极连接，mos管n28的漏极分别与mos管n25的栅极，和mos管n25的漏极连接；所述mos管n25的源极还与第二电流镜4连接。
26.所述第二电流镜4包括mos管n23和mos管n24；所述mos管n23的漏极与第四电流镜6连接，mos管n23的栅极与mos管n24的栅极连接，mos管n23的源极与mos管n24的源极连接后与mos管n25的源极连接；所述mos管n24的漏极与mos管p26的漏极连接，且mos管n24的漏极还连接于mos管n23与mos管n24的公共连接端；所述第四电流镜6包括mos管p24和mos管p25；所述mos管p24的漏极分别与mos管n23的漏极和mos管p24的栅极连接，mos管p24的栅极还与mos管p25的栅极连接，mos管p24的源极与电流源i22连接；所述mos管p25的漏极分别与mos管n28的栅极，mos管n27的漏极连接，mos管p25的源极与电流源i22连接；所述电压反馈环路模块2包括运算放大器、mos管n21；所述运算放大器的同相输入端用于接入基准电压，运算放大器的反相输入端分别与电阻r23和mos管n21的源极连接，运算放大器的输出端与mos管n21的栅极连接；所述mos管n21的漏极与第一电流镜3连接；所述第一电流镜3包括mos管p21、mos管p22和mos管p23；所述mos管p21的源极与mos管p22的源极和mos管p23的源极相互连接，mos管p21的漏极与mos管n21的漏极连接，mos管p21的栅极与mos管p22的栅极连接；所述mos管p22的漏极分别与电阻r21和比较器1的同相输入端连接；所述mos管p23的栅极连接于mos管p21与mos管p22的公共连接端，且mos管p23的栅极还连接于mos管p21与mos管n21的公共连接端；所述mos管p23的漏极分别与mos管q21的源极、比较器1的反相输入端连接。
27.本发明工作原理：
28.参照图1所示，是现有比较常规的过温保护电路，该电路中流过电阻r13的电流为i1＝vbg/r13，其中vbg是基准电压，近似不随温度变化；mos管p11、mos管p12和mos管p13组成电流镜，流过mos管p12的电流一阶近似为mos管p12与mos管p11的宽长比；电压vref是电流i2流过电阻r11和电阻r12产生的电压，如果电阻r13、电阻r11和电阻r12选用同种类型的电阻，并且在版图中做好匹配，则电压vref是电压vbg的一个比例(r11 r12)/r13，此电压作为比较器的其中一个输入端，比较器的另一个输入端是电流i3流过pnp管q11产生的电压vbe，此电压是负温度系数，即随着温度的增加而减小。
29.在室温下，电压vbe大于电压vref，比较器的输出otp信号为低，经过反相器产生高电平，此时mos管n12打开，把电阻r12短接到地，vref1＝[r11/r13]*vbg，这种情况下过温保
护电路不会关断其他电路，而当温度升高到某一个阈值t1时，电压vbe小于电压vref，比较器的输出信号otp为高，经过反相器产生低电平，此时mos管n12关断，把电阻r12与电阻r11串联，vref2＝[(r11 r12)/r13]*vbg，此时过温保护电路关断其他电路，显然，vref2大于vref1，这就保证了芯片温度必须低于阈值t2，otp信号才会恢复为低；而加入回滞的作用是防止过温保护电路在阈值vt1附近持续震荡，图2是该常规电路中的比较器的实际内部电路，其中mos管p16和mos管p17是输入差分对管，mos管n14和mos管n13，mos管p14和mos管p15，mos管n15和mos管n16构成电流镜；为了简化分析，镜像比例都取1:1，当电压vbe小于电压vref时，电流源i11的大部分电流流过mos管p16，经过镜像传到mos管p15，而此时流入mos管n16的电流很小，所以otp信号为高，相反的过程可以进行类似分析，其信号波形示意图如图3所示。
[0030]
继续参照图4所示，为本发明的过温保护电路，该电路相较于常规的过温保护电路，去掉了电阻r12，mos管n12和反相器，图5则是本发明具有回滞功能的比较器1的内部电路结构，与常规的比较器1内部电路相比，增加了mos管n26和mos管n28；当比较器1的输出otp信号为低时，mos管n28处于关断状态，从而mos管n26也处于关断状态，此时该电路结构与常规的过温保护电路结构相同；而当温度高于t1时，比较器1的输出otp信号为高，此时mos管n28导通，从而mos管n26与mos管n25并联，等效的增加了mos管n25的宽长比；当温度低于t1时，虽然此时电压vbe大于电压vref1，且尾电流i22流过mos管p27的电流高于流过mos管p26的电流，但此时由于mos管n25的等效宽长比增加了，所以mos管n27的电流并没有图3中的情况大，所以比较器1的输出otp信号仍然为高，只有当电压vbe随温度进一步增加到t2时，mos管p27流过大部分的尾电流i22，从而使mos管n27的电流大于mos管p25的电流，比较器1的输出otp信号变低，从而实现了回滞的功能，简单方便。
[0031]
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。