一种使能控制的具有热滞回功能的过温保护电路的制作方法

1.本发明具体涉及一种使能控制的具有热滞回功能的过温保护电路，属于芯片过温保护领域。


背景技术：

2.随着芯片集成度的提高，在长时间使用或电源短接、内部短路的情况下，会使得芯片的功耗急剧增大，从而引起芯片温度升高，甚至会损坏芯片，因此，为了防止芯片过热，提高芯片可靠性和稳定性，必须增加过温保护电路。
3.过温保护电路可利用三极管导通电压与温度的关系，将温度信号转化为电信号，将其输出用于控制芯片的工作状态。可实现当芯片温度上升到过温开启阈值点时，过温保护电路输出的过温控制信号跳变，使得芯片不再工作，从而使得芯片降温。当温度下降到过温关断阈值点时，芯片重新启动，正常工作。传统的过温保护电路无法直接控制电路的工作状态，并且采用迟滞比较器，电路结构复杂，所以急需设计一种结构简单，能够实现稳定控制的新型过温保护电路。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种使能控制的具有热滞回功能的过温保护电路，本发明电路包括启动电路、温度监测电路和输出级电路，采用使能信号控制电路的开启与关闭。启动电路用于使电路摆脱简并偏置点，温度监测电路监控芯片的温度，温度监测电路的输出与输出级电路连接，输出级电路输出过温控制信号，当芯片温度上升到过温开启阈值点时，过温控制信号发生跳变，控制芯片不再工作，从而使得芯片降温，同时，本发明电路还具有热滞回功能，当芯片温度下降到过温关断阈值点时，芯片重新正常工作，此外，本发明在温度监测电路中设计了电压反馈结构，防止过温控制信号跳变时发生热振荡现象，同时为电路产生了热滞回区间。
5.为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种使能控制的具有热滞回功能的过温保护电路，包括启动电路，温度监测电路和输出级电路；
7.启动电路用于在上电时使过温保护电路摆脱简并偏置点；
8.启动电路和温度监测电路接受使能信号，并在过温保护电路摆脱简并偏置点的状态下，根据使能信号控制过温保护电路的通断；
9.温度监测电路用于监测芯片的温度变化，并将温度信号转化为电信号输出至输出级电路；
10.输出级电路接收由温度监测电路输入的电信号，并将所述电信号进行整形为标准电平信号，产生用于控制芯片工作状态的过温控制信号。
11.进一步的，温度监测电路监测到芯片的温度上升到过温开启阈值点时，输出级电路产生的过温控制信号由低电平跳变为高电平，控制芯片关断，进而使芯片降温，温度监测
电路监测到芯片的温度下降到过温关断阈值点时，输出级电路产生的过温控制信号由高电平跳变为低电平，控制芯片正常工作。
12.进一步的，所述温度监测电路中包括能够防止过温控制信号跳变时，发生热振荡现象的电压反馈结构。
13.进一步的，所述电压反馈结构包括nmos管n9、n11、三极管q3以及电阻r3、r4所形成的支路；n9的源极和衬底与n11的衬底与地gnd连接，n9的漏极与n11的源极连接；n11的栅极接过温控制信号en_temp，n11的漏极接电阻r4；q3的基极同时连接r3、r4所形成的支路，q3的发射极与电阻r3的一端均与电源vcc连接，q3的集电极接温度监测电路的输出vo；
14.当芯片温度上升到过温开启阈值点时，q3导通，过温控制信号en_temp从低电平跳变到高电平，反馈到n11的栅极，使得n11开启，n11与n9支路导通，流过r3、r4支路的电流增加，进一步降低pnp三极管q3的基极电位，促进q3导通；同理，当芯片温度下降到过温关断阈值点时，n11关断，n11与n9支路关闭，促进q3截止。
15.进一步的，使能信号包括使能信号en和使能信号使能信号为使能信号en经非门产生的信号；
16.当使能信号en为高电平，使能信号为低电平时，过温保护电路中的漏电通路被阻断，过温保护电路关闭，当使能信号en为低电平，使能信号为高电平时，过温保护电路正常工作。
17.进一步的，启动电路100包括nmos管n0～n2以及pmos管p0；其中，n0～n2的源极和衬底均接地gnd；n0的栅极接使能信号en，n0～n1的漏极与n2的栅极连接后接输入偏置电流，pmos管中p0的栅极接使能信号源极和漏极接电源vcc。
18.进一步的，温度监测电路101包括nmos管n3～n11，pmos管p1～p4，pnp三极管q0～q3和电阻r0～r4；
19.其中，n3～n10的源极和衬底与n11的衬底均接地gnd；n3～n5的栅极，n7～n9的栅极，n4的漏极与所述启动电路100中n1的栅极连接后形成电流镜结构；
20.n4的栅极和漏极与n6的漏极连接，同时n4的栅极和漏极与q2的集电极连接；n3的漏极、电阻r0的一端、q1的集电极以及所述启动电路100中n2的漏极与p0的漏极连接；电阻r0的另一端与q0的基极连接；n5的漏极与p3的栅极、p3的漏极、以及p2的栅极连接；n6和n10的栅极接使能信号en；n7的漏极、n10的漏极以及q3的集电极与所述输出级电路102的输入连接；n8的漏极和n11的漏极与电阻r4的一端连接；电阻r4的另一端与r3的一端、p4的漏极以及q3的基极连接；n9的漏极与n11的源极连接；n11的栅极接过温控制信号en_temp；p1～p4的源极和衬底、q1的发射极、q3的发射极以及电阻r3的另一端均接电源vcc；p1的栅极和p4的栅极接使能信号p1的漏极和p2的漏极与q0的发射极以及q1、q2的基极连接；r1的一端与q0的集电极连接，另一端与地gnd连接，q2的发射极通过电阻r2与电源vcc连接。
21.进一步的，输出级电路102包括两个nmos管n12、n13以及两个pmos管p5、p6；
22.n12的源极和衬底以及n13的源极和衬底均接地gnd；p5源极和衬底以及p6的源极和衬底均接电源vcc，n12的栅极和p5的栅极接过温监测电路的输出信号vo，n13的漏极和p6的漏极接过温控制信号en_temp。
23.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
24.(1)本发明使能控制的具有热滞回功能的过温保护电路，通过控制使能信号，可以控制过温保护电路的开启与关闭，并在电路关闭时，有效阻断电路内部的漏电通路；
25.(2)本发明使能控制的具有热滞回功能的过温保护电路，引入了电压反馈结构，能够有效防止过温控制信号跳变时，发生热振荡现象；
26.(3)本发明使能控制的具有热滞回功能的过温保护电路结构简单，避免了迟滞比较器的使用，能够极大的节省芯片面积，在芯片过温保护领域具有广泛的应用前景。
附图说明
27.图1为本发明过温保护电路的电路图；
28.图2为本发明输出级电路的电路图。
具体实施方式
29.下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
30.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
31.本发明一种使能控制的具有热滞回功能的过温保护电路，包括启动电路、温度监测电路、输出级电路。
32.本发明中采用使能信号控制过温保护电路的开启与关闭，当使能信号en为低电平时，过温保护电路正常工作，电源上电，启动电路开始工作，使电路摆脱简并点。上电完成后，温度监测电路监控芯片的温度变化，将温度信号转化为电信号；输出级电路用于对温度监测电路的输出信号整形，获得标准电平信号，产生过温控制信号控制芯片的工作状态。
33.当芯片温度上升到过温开启阈值点时，温度监测电路监测到温度变化，控制输出级电路输出的过温控制信号由低电平跳变为高电平，从而关断芯片内部的电路，使得芯片降温。当芯片温度下降到过温关断阈值点时，过温控制信号跳变为低电平，从而使得芯片正常工作。
34.如图1，本发明在启动电路和温度监测电路中均加入了使能信号en和使能信号通过en控制nmos管n0，n6，n10，控制pmos管p0，p1，p4来进一步控制电路的开启与关闭。当使能信号en为低电平，为高电平时，过温保护电路正常工作；当使能信号en为高电平，为低电平时，过温保护电路关闭，并切断电路内部的漏电通路。
35.本发明在温度监测电路中引入了电压反馈结构，当芯片温度上升到过温开启阈值点时，所述输出级电路输出的过温控制信号发生跳变，反馈到温度监测电路，进一步降低pnp三极管q3的基极电位，促进q3导通，防止过温控制信号跳变时，发生热振荡现象，提高电路的可靠性。
36.实施例1
37.本发明一种使能控制的具有热滞回功能的过温保护电路，包括启动电路100、温度监测电路101、输出级电路102；
38.如图1，启动电路100包括nmos管n0～n2以及pmos管p0，在上电时工作，用于使电路摆脱简并点。其中，n0～n2的源极和衬底均接地gnd；n0的栅极接使能信号en，n0～n1的漏极与n2的栅极连接后接输入偏置电流。pmos管中p0的栅极接使能信号源极和漏极接电源vcc。
39.如图1，温度监测电路101包括nmos管n3～n11，pmos管p1～p4，pnp三极管q0～q3，电阻r0～r4。温度监测电路用于监测芯片的温度变化，将温度信号转化为电信号。其中，n3～n10的源极和衬底与n11的衬底均接地gnd；n3～n5的栅极、n7～n9的栅极以及n4的漏极与启动电路100中n1的栅极连接后形成电流镜结构。此外，n4的栅极和漏极与n6的漏极连接，同时n4的栅极和漏极与q2的集电极连接；n3的漏极、电阻r0的一端、q1的集电极以及启动电路100中n2的漏极与p0的漏极连接；电阻r0的另一端与q0的基极连接；n5的漏极与p3的栅极、p3的漏极以及p2的栅极连接；n6、n10的栅极接使能信号en；n7的漏极、n10的漏极以及q3的集电极与输出级电路102的输入连接；n8，n11的漏极与电阻r4的一端连接；电阻r4的另一端与r3的一端、p4的漏极以及q3的基极连接；n9的漏极与n11的源极连接；n11的栅极接过温控制信号en_temp。p1～p4的源极和衬底、q1，q3的发射极、以及电阻r3的另一端均接电源vcc；p1、p4的栅极使能信号p1、p2的漏极与q0的发射极以及q1、q2的基极连接；r1的一端与q0的集电极连接，另一端与地gnd连接，q2的发射极通过电阻r2与电源vcc连接。
40.如图2，输出级电路102包括两个nmos管n12，n13，两个pmos管p5，p6，输出过温控制信号en_temp。当过温控制信号从低电平跳变至高电平时，芯片关闭，当过温控制信号恢复为低电平时，芯片正常工作。其中，n12，n13的源极和衬底均接地gnd；p5，p6的源极和衬底均接电源vcc；n12，p5的栅极接过温监测电路的输出信号vo；n13和p6的漏极接过温控制信号en_temp。
41.当电源上电时，启动电路100开始工作，提供了从电源vcc经p3，p2，pnp三极管q0，电阻r0，n2到地gnd的电流通路，使p2，p3形成的偏置电路导通，摆脱简并点。随着继续上电，r2，q2，n4和q1，n3两路导通，n1，n4电流镜结构使得n1开启，n2的栅极电位拉低，启动电路关闭，上电完成。
42.当使能信号en为高电平时，nmos管n0、n6、n10以及pmos管p0、p1、p4开启，启动电路中n2关断，温度监测电路中n3～n5，n7～n9关断，q0，q3截止且vo输出低电平，阻断了过温保护电路内部的漏电通路，过温保护电路关断。当使能信号en为低电平时，n0，n6，n10，p0，p1，p4关闭，过温保护电路正常工作。
43.当芯片温度在正常工作范围时，由于q3级的基极电压较大，be结之间的电压较小，没有达到q3的导通电压，pnp三极管q3截止，所述输出级电路输出的过温控制信号为低电平。当芯片温度上升到过温开启阈值点时，作为温度检测元件的q2的be结导通压降下降，从而使得通过r2、q2与n4支路的电流增大，r3，r4支路上的电流增大，pnp三极管q3基极电位拉低，q3的导通电压下降，q3导通，从而使得温度监测电路输出信号vo的电平拉高。所述输出级电路输出的过温控制信号发生跳变，控制芯片不再工作，从而实现降温。同理，当芯片温度下降到过温关断阈值点时，q3截止，过温控制信号恢复，芯片正常工作。
44.此外，当芯片温度上升到过温开启阈值点时，过温控制信号发生跳变，反馈到所述温度监控电路，n11导通，进一步降低q3的基极电位，形成电压反馈结构，防止过温控制信号跳变时，发生热振荡现象。
45.以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
46.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。