CN101727116A - 可设置温度的恒温芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可设置温度的恒温芯片，包括用于设置温度的设置电压(1)，检测温度的温度传感器(2)，为传感器提供偏置的偏置电路(3)，比较器(4)，发热单元(5)，应用电路(6)。设置电压(1)与温度传感器(2)产生的电压送入比较器比较(4)，比较器(4)的输出控制发热单元(5)，使芯片迅速达到并稳定于设定的温度，为应用电路(6)提供不随外界温度变化的稳定温度环境。采用本发明的产品可以采用小型的芯片封装，以减小散热率，从而使维持设定温度的功耗大大降低，缩短达到稳定的时间，并且减小了体积，方便应用于更多场合。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域，具体地说是一种芯片。
背景技术
在一些要求高精度、高稳定性的应用中，为了减小温度变化对电路和元器件参数、性能的影响，需要为一些关键的电路和元器件提供恒温的工作环境。当前的恒温环境一般使用恒温箱和恒温槽来提供，由分立元件构成温度控制系统，具有一定的空间，可以将关键的电路或者元器件放入其中。缺点是体积大，维持功耗高，达到稳定的时间长。
发明内容
为为了克服当前恒温系统的缺点，本发明将整个温度控制结构与应用电路集成于一颗芯片上，能够使芯片在不同的外界温度环境下，维持在设定的温度值，为芯片上的应用电路提供稳定的工作温度环境，从而减小外界温度变化对电路参数、性能的影响。
本发明采用的技术方案是：如图1所示，给芯片上的温度传感器(2)加上适当的偏置电流或者偏置电压(3)，使得传感器产生一个与温度相关的电压，将该电压与用来设置温度的设置电压(1)送入比较器(4)进行比较，用比较器(4)的输出来控制芯片上的发热单元(5)，应用电路(6)在版图设计上置于发热单元(5)的中间，如果芯片温度低于设置的温度，温度传感器(2)产生的电压高于设置温度的设置电压(1)，比较器(4)控制芯片上发热单元(5)使其电流增加，芯片温度升高；如果芯片温度高于设置的温度，温度传感器(2)产生的电压低于设置温度的设置电压(1)，比较器(4)控制芯片上发热单元(5)使其电流减小，芯片温度降低；最终芯片达到并稳定在设置的温度，使应用电路(6)工作于稳定又均匀的温度环境中。
一种可设置温度的恒温芯片，包括设置电压，检测温度的温度传感器，为传感器提供偏置的偏置电路，比较器，发热单元，应用电路，所述的设置电压与所述的温度传感器产生的电压送入所述的比较器比较，比较器的输出控制所述的发热单元，共同组成一种恒温控制反馈结构，应用电路位于发热单元中间，其特征在于：所述恒温控制反馈结构和应用电路集成在同一颗芯片上。
该可设置温度的恒温芯片，所述设置温度的设置电压是固定值。
该可设置温度的恒温芯片，所述设置温度的设置电压能够通过芯片外部来调节。
该可设置温度的恒温芯片，所述检测温度的传感器是所述芯片上的二极管、三极管、MOS管或者是电阻。
该可设置温度的恒温芯片，所述的发热单元是所述芯片上的NMOS管、PMOS管、三极管或者是电阻。
本发明的有益效果是：可以采用小型的芯片封装，以减小散热率，从而使维持设定温度的功耗大大降低，缩短达到稳定的时间，并且减小了体积，方便应用于更多场合。
附图说明
下面结合附图和实施实例对本发明做进一步说明。
图1是本发明的原理性结构示意图。
图2是本发明的一种采用二极管PN结作为温度传感器，使用外部设置电压，采用NMOS管作为发热单元，应用电路为电压基准的恒温电压基准结构示意图。
图3是本发明的一种采用温敏电阻作为温度传感器，固定电压作为设置电压，采用PMOS管作为发热单元应用电路为电流基准的恒温电流源结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图2所示，用于设置温度的设置电压(11)，连接到比较器(9)的负输入端，恒流源偏置电路(8)为测量温度的PN结(7)的提供固定的偏置电流，PN结(7)的P极连接到比较器(9)的正输入端，N极接地，比较器(9)的输出端连接到发热单元NMOS管(10)的栅极，用于控制NMOS管(10)的电流，NMOS管(10)的源极接地，漏极接电源，电压基准(12)在版图上被NMOS管(10)环绕。PN结(7)的压降与环境温度成负相关关系，温度越高，PN结(7)的结压降越低；温度越低，PN结(7)的结压降越高。当芯片温度比设置温度低时，PN结(7)的结压降高于设置电压(11)，比较器(9)的输出电压提高，使得流过NMOS管(10)的电流增大，芯片温度升高；当芯片温度高于设定温度时，PN结(7)的结压降低于设置电压(11)，比较器(9)的输出电压变低，使得流过NMOS管(10)的电流减小，芯片温度下降。当PN结(7)的结压降等于设置电压(11)时，达到平衡状态，此时芯片的温度就是所要设置的温度，流过NMOS管(10)的电流为维持温度的维持电流。通过以上的反馈，使芯片迅速达到并稳定于一个预设的温度上，为片上电压基准(12)提供不随外界温度变化的稳定温度环境。
实施例二
如图3所示，用于设置温度的设置电压(13)为固定值，连接到比较器(16)的正输入端，恒流源(15)为测量温度的温敏电阻(14)的提供固定的偏置电流，温敏电阻(14)的一端连接到比较器(16)的负输入端，另一端接地，比较器(16)的输出端连接到发热单元PMOS管(17)的栅极，用于控制PMOS管(17)的电流，PMOS管(15)的漏极接地，源极接电源，电流基准(18)在版图上位于PMOS管(15)的中间。温敏电阻(14)的压降与环境温度成负相关关系，温度越高，温敏电阻(14)的压降越低；温度越低，温敏电阻(14)的结压降越高。当芯片温度比设置温度低时，温敏电阻(14)的压降高于设置电压(13)，比较器(16)的输出电压降低，使得流过PMOS管(17)的电流增大，芯片温度升高；当芯片温度高于设定温度时，温敏电阻(14)的结压降低于设置电压(13)，比较器(16)的输出电压变高，使得流过PMOS管(17)的电流减小，芯片温度下降。当温敏电阻(14)的压降等于设置电压(13)时，达到平衡状态，此时芯片的温度就是所要设置的温度，流过PMOS管(17)的电流为维持温度的维持电流。通过以上的反馈，使芯片迅速达到并稳定于一个预设的温度上，为片上电流基准(18)提供不随外界温度变化的稳定温度环境。
本发明不局限于上述的两种具体实施方式，本领域的技术人员在以上说明的基础上显然还能看出许多选择、组合、修改和变更。比如设置温度的设置电压可以为固定值，也可以由芯片外部设置；温度传感器可以是所述芯片上的二极管、三极管、MOS管或者是电阻；发热单元可以使用NMOS管、PMOS管、三极管、电阻等器件。只要将恒温电路与应用电路集成到同一颗芯片上，不论采用那种温度传感器、发热单元以及电路结构组合，均落在本发明的保护范围。
Claims (5)
1.可设置温度的恒温芯片，包括设置电压，检测温度的温度传感器，为传感器提供偏置的偏置电路，比较器，发热单元，应用电路，所述的设置电压与所述的温度传感器产生的电压送入所述的比较器比较，比较器的输出控制所述的发热单元，共同组成一种恒温控制反馈结构，所述的应用电路位于发热单元中间，其特征在于：所述恒温控制反馈结构和应用电路集成在同一颗芯片上。
2.所述设置温度的设置电压是固定值。
3.所述设置温度的设置电压能够通过芯片外部来调节。
4.所述检测温度的传感器是所述芯片上的二极管、三极管、MOS管或者是电阻。
5.所述的发热单元是所述芯片上的NMOS管、PMOS管、三极管或者是电阻。
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Publications (1)
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