CN101102039A - Mos型过温保护电路 - Google Patents

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Abstract

一种MOS型过温保护电路，包括：温度信号采样电路和窗口形成电路，温度信号采样电路，有一个NMOS管(M1)和一个二极管(D1)连接而成，用于检测电路的温度变化，窗口形成电路，由两个NMOS管(M3、M4)和反向器(A1)连接而成，本发明电路具有以下优点：第一，温度信号采样电路不使用采样电阻，消除了过温保护电路对采样电阻精度的要求；第二，本方案过温点和窗口的设计与MOS管的阈值电压不相关，因此过温保护的精度相对普通的过温保护电路有了很大改善：第三，该电路不使用三极管，能广泛应用于MOS集成电路中。

Description

MOS型过温保护电路
技术领域
本发明涉及模拟集成电路中需要对电路温度进行检测和保护的MOS型过温保护保护电路。
背景技术
在电源器件、驱动电路等集成电路中，经常将过温保护电路集成在芯片内部，以提高芯片的可靠性。
图1是传统的过温保护电路。它由电阻R1、R2，晶体管Q1、Q2，电流源I1、I2，以及反向器U1、U2形成。该电路的温度采样电路由R1、R2、Q1和电流源I1形成，Q1的VBE是一个PN结压降，其温度特性：温度每升高1℃，正向压降减小2mv左右。正常情况下，R1和R2上形成压降VR1+R2小于VR1，此时过温信号输出为低，Q2打开，因此，此时VR1+R2等于VR1。当温度上升到过温点时，VBE等于VR1，Q1开通，过温信号输出为高，Q2关闭，此时VR1+R2等于VR1加VR2。因此，即使温度下降到过温点时，过温输出信号仍然保持为零。只有当温度下降到使VBE小于VR1+R2，电路才会重新进入正常工作状态，温度窗口的存在降低了发生热振荡的几率。
对于MOS集成电路来说，三极管的实现非常的困难，并且由于采样电阻在生产过程存在偏差(10～20％)，导致过温点出现较大误差。目前，还没有很好的办法解决这些问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MOS型过温保护电路。它不使用电阻和三极管，提高过温保护的精度，能应用于普通MOS工艺。
本发明提供的一种MOS型过温保护电路，包含过温保护电路，其特征在于：在该电路上连接有由一个NMOS管(M1)和一个二极管(D1)连接而成温度信号采样电路；
在上述的MOS型过温保护电路，还包括一与所述过温保护电路相连的窗口形成电路；窗口形成电路由两个NMOS管(M3、M4)和反向器(A1)连接而成。
采用本发明的技术方案，具有以下优点：第一，本方案比使用采样电阻的传统电路的温度信号采样精度更高，它完全消除了过温保护电路对采样电阻精度的要求；第二，本方案过温点和窗口的设计与MOS管的阈值电压不相关，因此过温保护的精度相对普通的过温保护电路有了很大改善；第三，本方案简化了工艺实现，因为该电路不使用三极管，因此不需使用BiCMOS，故能广泛应用于普通MOS集成电路中。
附图说明：
图1是传统的过温保护电路图
图2是本发明温度信号采样电路图
图3是本发明窗口形成电路图
图4是本发明过温保护电路图
具体实施方式
图2是本发明的温度信号采样电路，它由一个NMOS管(M1)和一个二极管(D1)连接而成。M1的栅漏短接，连接到电流源I1，M1的源极接到D1的正极，D1的负极接地。
本发明中M1的宽长比设计得很大，同时选择合适的电流源I1，使得M1的过驱动电压很小，相对其阈值电压来说可以忽略，此时N1点电压可以近似用下式表示：
VN1＝VTH+VD1
上式中VD1为一个PN结压降，常温下，VD1约为700毫伏，温度每升高1℃，VD1减小2mv左右。可以看出，VN1是一个随温度线性变化的电压。
图4中选择合适的I2，同时选择宽长比远远小于M1的M2，保证M2常温下开启，M2的开启电压包含阈值电压Vth和额外电压ΔV开启。可以看出，只要ΔV开启小于VD1。M2保持开启，过温信号输出为低。此时M3和M4的栅电压都为高，M3和M4都开启。所以，I2的电流分配给M2和M3两路。当温度上升到过温点时，ΔV开启开始大于VD1，M2关闭，过温输出信号为低，M3和M4也进入关闭状态。温度采样及过温点设定不涉及电阻和三极管，同时与MOS管的阈值电压不相关，因此过温点的精度相对常见的过温保护电路有了很大改善。
图3是本发明的窗口形成电路图。它由两个NMOS管(M3、M4)和反向器(A1)连接而成。M3与图2中M1的栅极短接，其漏极与M4的源极短接。反向器A1的输入与M4的漏极短接，然后连接到图2中M1的漏极，反向器输出与M4的栅极短接，然后连接过温信号输出点。进入过温保护态后，M3和M4先后关闭，从图3可以看出，M3的开通，必须保证其栅电压大于其开启电压，同时M4必须开通。M4要开通，M1必须先开通。因此，重新进入正常状态的开通时序是：M1→M4→M3。可以看出重新进入正常状态瞬间，I1全部流过M1，而不是分别流过M1和M3。因此M1的ΔV开启2比进入过温保护时要高，也就是说，温度必须下降到比过温点更低，ΔV开启2开始大于VD1，电路重新回复到正常状态。电路恢复正常工作的的温度小于电路进入过温保护，这个温度差就是温度窗口，窗口的存在减小了发生热振荡的几率。本发明设计的窗口形成电路同样不涉及到电阻，对窗口精度的提高有很大的改善。

Claims (3)

1、一种MOS型过温保护电路，包含过温保护电路，其特征在于：在该电路上连接有一个NMOS管(M1)和一个二极管(D1)连接而成的温度信号采样电路。
2、根据权利要求1所述的MOS型过温保护电路，其特征在于：它还包括一与所述过温保护电路相连的窗口形成电路。
3、根据权利要求2所述的MOS型过温保护电路，其特征在于所述的窗口形成电路由两个NMOS管(M3、M4)和反向器(A1)连接而成。
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