CN106840433B - 过热检测电路、过热保护电路以及半导体装置 - Google Patents

过热检测电路、过热保护电路以及半导体装置 Download PDF

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Abstract

过热检测电路、过热保护电路以及半导体装置。提供能够简便地调整过热检测电路的检测温度的过热检测电路。作为解决手段，包括第1电阻、具有与第1电阻相同的温度特性并能够调整电阻值的第2电阻、以及与第2电阻的一端连接的热敏元件，基于第1电压的第1电流被提供给第1电阻，与第1电流成比例的电流被提供给第2电阻，由此，在第2电阻的另一端生成第2电压，比较第1电压与第2电压，输出其比较结果作为过热检测信号。

Description

过热检测电路、过热保护电路以及半导体装置
技术领域
本发明涉及过热检测电路、具有过热检测电路的过热保护电路以及具有过热保护电路的半导体装置。
背景技术
图6是示出现有的过热检测电路600的电路图。
现有的过热检测电路600如下构成。
恒流源608连接在电源端子60与二极管601的阳极之间，并输出恒流I0。
二极管601的阴极与调整电阻613的一端连接，调整电阻613的另一端与接地端子61连接。二极管601的阳极与P沟道晶体管611的栅极连接，P沟道晶体管611的源极与电源端子60连接，漏极与输出端子62连接。
在电源端子60与接地端子61之间串联连接了电阻609以及610。N沟道晶体管612的栅极连接在电阻609与电阻610的连接点，漏极与输出端子62连接，源极与接地端子61连接。
当温度上升时，P沟道晶体管611的阈值电压(Vth)的绝对值减小。另一方面，二极管601的阳极端子的电压减小。即，P沟道晶体管611的栅极端子-电源端子60间的电压差增大。
因此，当温度提高时，P沟道晶体管611的阈值电压(Vth)与P沟道晶体管611的栅极端子-电源端子60间的电压差反转，P沟道晶体管611导通，输出端子62的电压从接地端子61的电位反转为电源端子60的电位。
由此，现有的过热检测电路600根据输出端子62的电压的变化来检测过热状态(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4920305号公报
发明内容
但是，在现有技术中，为了调整过热检测电路的检测温度，必须在考虑P沟道晶体管611的阈值电压、P沟道晶体管611的阈值电压的温度特性、恒流源608的输出电流I0的值、恒流源608的温度特性、以及调整电阻613的温度特性的基础上，对调整电阻613的电阻值进行调整。由于工艺偏差，晶体管的阈值、电阻值、恒流分别变动，因此，必须考虑全部偏差，调整非常困难。
本发明是为了解决以上那样的课题而完成的，实现了容易调整且检测精度好的过热检测电路。
本发明的过热检测电路的特征在于，包括第1电阻；第2电阻，其具有与所述第1电阻相同的温度特性，能够调整电阻值；以及热敏元件，其与所述第2电阻的一端连接，基于第1电压的第1电流被提供给所述第1电阻，与所述第1电流成比例的电流被提供给所述第2电阻，由此，在所述第2电阻的另一端生成第2电压，比较所述第1电压与所述第2电压，输出其比较结果作为过热检测信号。
发明效果
本发明的过热检测电路的第1电阻与第2电阻的温度特性相同，从而能够简便地对制造偏差进行调整。
附图说明
图1是示出第一实施方式的过热检测电路的电路图。
图2是示出第二实施方式的过热检测电路的第一例的电路图。
图3是示出第二实施方式的过热检测电路的第二例的电路图。
图4是示出第二实施方式的过热检测电路的第三例的电路图。
图5是示出第二实施方式的过热检测电路的第四例的电路图。
图6是示出现有的过热检测电路的图。
标号说明
10：电源端子；11：接地端子；12：输出端子；101：二极管；105：基准电压源；106：差动放大器；107：电压比较器；113：调整电阻。
具体实施方式
图1示出第一实施方式的过热检测电路100。
过热检测电路100如下构成。
基准电压源105的输出电压(以下记述为Vref)输入至差动放大器106的反相输入端子，同相输入端子与电阻13的一端以及P沟道晶体管5的漏极连接。差动放大器106的输出端子与P沟道晶体管5的栅极以及P沟道晶体管6的栅极连接。P沟道晶体管5的源极与电源端子10连接。电阻13的另一端与接地端子11连接。P沟道晶体管6的源极与电源端子10连接，漏极与能够调整电阻值的调整电阻113的一端连接。二极管101的阳极与调整电阻113的另一端连接，阴极与接地端子11连接。
通过电压比较器107比较Vref的值与调整电阻113的一端的电位，比较的结果的信号作为过热检测信号输出至输出端子12。
控制差动放大器106和P沟道晶体管5，使得电阻13的一端的电位与Vref相等，因此，在设电阻13的电阻值为R1时，流过电阻13的电流为：
I1＝Vref/R1…式1
P沟道晶体管5与P沟道晶体管6的栅极和源极是共同的，因此，能够使P沟道晶体管的输出电流I2与电流I1成比例。
I1＝αI2(α是任意的比例系数)…式2
在设二极管101的正向电压为Vf、调整电阻113的电阻值为R2时，电压比较器107的输出信号以式3为阈值进行反转。
Vref＝I2*R2+Vf…式3
电阻13与调整电阻113构成为温度特性相同，由此，电阻值R1与电阻值R2成比例关系。
R1＝βR2(β是意的比例系数)
(1-1/(α·β))Vref＝Vf…式5
由于α和β是比例系数，由于Vf和Vref的基于温度的变化，在某个温度下电压比较器107的输出信号反转，因此，能够检测温度变化。
尤其，如果Vref的温度变化充分小，则与Vref的值无关地仅考虑Vf的温度变化，以使得输出信号根据任意的温度进行反转的方式利用调整电阻113仅调整β即可。即，根据本实施方式，起到这样的效果：在过热检测电路的检测温度的调整中，不必如现有的过热检测电路那样考虑晶体管的阈值、电阻值的偏差，能够容易地进行检测温度调整。
图2是示出作为第二实施方式的过热检测电路的第一例的过热检测电路200a的电路图。
过热检测电路200a如下构成。
N沟道耗尽型晶体管1的漏极与P沟道晶体管8的漏极以及栅极、P沟道晶体管9的栅极、P沟道晶体管15的栅极、以及P沟道晶体管16的栅极连接，N沟道耗尽型晶体管1的栅极以及源极与接地端子11连接。
P沟道晶体管8的源极与电源端子10连接。
P沟道晶体管9的漏极与N沟道晶体管4的漏极以及N沟道晶体管7的栅极连接，源极与电源端子10连接。
N沟道晶体管4的源极与接地端子11连接，栅极与电阻13的一端以及P沟道晶体管5的漏极连接。
N沟道晶体管7的源极与接地端子11连接，漏极与P沟道晶体管5的栅极、P沟道晶体管15的漏极以及P沟道晶体管6的栅极连接。
P沟道晶体管15及5的源极与电源端子10连接。
电阻13的另一端与接地端子11连接。
P沟道晶体管6的源极与电源端子10连接，漏极与调整电阻113的一端以及N沟道晶体管3的栅极连接。
二极管101的阳极与调整电阻113的另一端连接，阴极与接地端子11连接。
P沟道晶体管16的漏极与输出端子12以及N沟道晶体管3的漏极连接，源极与电源端子10连接。
N沟道晶体管3的源极与接地端子11连接。
接下来，对过热检测电路200a的动作进行说明。
N沟道耗尽型晶体管1经由由P沟道晶体管8以及9构成的电流镜电路，向N沟道晶体管4供给偏置电流。N沟道晶体管4及7和P沟道晶体管15及5构成负反馈电路，与第一实施方式同样地将N沟道晶体管4的栅极电压控制成由N沟道耗尽型晶体管1供给的偏置电流和N沟道晶体管4的阈值电压决定的恒压Vref。
此外，偏置电流从N沟道耗尽型晶体管1经由由P沟道晶体管8及16构成的电流镜电路，被供给至N沟道晶体管3。
通过调整电流镜比和N沟道晶体管4与3的尺寸比，在N沟道晶体管3的栅极电压变化的情况下，能够使输出端子12的输出信号反转的阈值电压与Vref同步。
因此，输出端子12的输出信号在某个温度下反转，该温度与第一实施方式同样地设定。
因此，在第二实施方式中，也可得到与上述第一实施方式同样的效果。
图3是示出作为第二实施方式的过热检测电路的第二例的过热检测电路200b的电路图。
与图2所示的过热检测电路200a相比，替代N沟道晶体管7与P沟道晶体管15及5，N沟道晶体管17的栅极与N沟道晶体管4的漏极以及P沟道晶体管9的漏极连接，漏极与P沟道晶体管18的源极及栅极和P沟道晶体管6的栅极连接，源极与N沟道晶体管4的栅极以及电阻13的一端连接。
此外，P沟道晶体管18的源极与电源端子10连接。
通过这样连接，将N沟道晶体管17的源极与栅极控制成同电位。
此外，由于P沟道晶体管18和P沟道晶体管6构成电流镜电路，因此，能够使流过电阻13的电流I1与流过调整电阻113的电流I2成比例关系。
因此，即使这样构成，也能得到与图2的过热检测电路200a同等的动作。
图4是示出作为第二实施方式的过热检测电路的第三例的过热检测电路200c的电路图。
与图3所示的过热检测电路200b相比，替代P沟道晶体管9，N沟道耗尽型晶体管1的栅极以及源极与N沟道晶体管4的漏极以及N沟道晶体管17的栅极连接。
通过这样连接，能够不经由电流镜电路而向N沟道晶体管4供给偏置电流，因此，能够得到与图3的过热检测电路200b同等的动作。
图5是示出作为第二实施方式的过热检测电路的第四例的过热检测电路200d的电路图。
与图4所示的过热检测电路200c相比，代替P沟道晶体管16，N沟道耗尽型晶体管2的栅极以及源极与N沟道晶体管3的漏极以及输出端子12连接。
通过使N沟道耗尽型晶体管2的特性与N沟道耗尽型晶体管1的特性一致，能够不经由电流镜电路而向N沟道晶体管3供给与流过N沟道晶体管4的偏置电流成比例的电流，因此，能得到与图2的过热检测电路200a同等的动作。
综上所述，根据本发明，能够容易进行过热检测电路中的检测温度调整。
另外，本发明包括上述实施方式所示的过热检测电路，也能提供使用由该过热检测电路检测出的检测信号来进行过热保护的过热保护电路、以及具有该过热保护电路半导体装置。

Claims (3)

1.一种过热检测电路，其特征在于，其包括：
第1电阻，其一端的电位与第1电压相等；
第2电阻，其具有与所述第1电阻相同的温度特性，能够调整电阻值；以及
热敏元件，其与所述第2电阻的一端连接，
基于所述第1电压的第1电流被提供给所述第1电阻，
与所述第1电流成比例的电流被提供给所述第2电阻，由此，在所述第2电阻的另一端生成第2电压，
比较所述第1电压与所述第2电压，输出其比较结果作为过热检测信号。
2.一种过热保护电路，其特征在于，其具有权利要求1所述的过热检测电路。
3.一种半导体装置，其特征在于，其具有权利要求2所述的过热保护电路。
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