CN109980599B - 一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构 - Google Patents
一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109980599B CN109980599B CN201910320045.XA CN201910320045A CN109980599B CN 109980599 B CN109980599 B CN 109980599B CN 201910320045 A CN201910320045 A CN 201910320045A CN 109980599 B CN109980599 B CN 109980599B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tube
- pmos
- over
- temperature
- conventional cmos
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 title abstract description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 title abstract description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title abstract description 7
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 title abstract description 5
- 101000927793 Homo sapiens Neuroepithelial cell-transforming gene 1 protein Proteins 0.000 claims description 12
- 101001124937 Homo sapiens Pre-mRNA-splicing factor 38B Proteins 0.000 claims description 12
- 101000631937 Homo sapiens Sodium- and chloride-dependent glycine transporter 2 Proteins 0.000 claims description 12
- 101000639975 Homo sapiens Sodium-dependent noradrenaline transporter Proteins 0.000 claims description 12
- 102100028886 Sodium- and chloride-dependent glycine transporter 2 Human genes 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 101000643391 Homo sapiens Serine/arginine-rich splicing factor 11 Proteins 0.000 claims description 10
- 102100024991 Tetraspanin-12 Human genes 0.000 claims description 10
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
- H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
- H02H5/044—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using a semiconductor device to sense the temperature
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本发明公开一种适用于常规CMOS工艺的过温保护结构，属于集成电路技术领域。所述适用于常规CMOS工艺的过温保护结构通过常规CMOS工艺中普通的PMOS管和NMOS管以及寄生PNP管构成，可集成于电路内部，从而输出控制信号控制电路的工作状态。本发明使用PMOS管和NMOS管以及寄生PNP管产生正温系数的电压；使用寄生PNP管得到负温系数电压，将正温系数电压和负温系数电压比较得到控制信号。当电路持续工作导致温度超过指定温度时，过温保护结构将电路关闭，等到温度降低后才打开。本发明结构简单，易于推广，可以有效支持基于常规CMOS工艺的电路的过温保护功能。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种适用于常规CMOS工艺的过温保护结构。
背景技术
过温保护功能是通过对温度的检测，从而控制电路或系统的工作状态。在电路或系统的工作过程中，不可避免的会产生热损耗，从而使电路或系统的温度升高，如果电路或系统的散热效果不佳，温度会越来越高，直到将电路或系统烧坏。过温保护功能就是在电路或系统的温度超过指定温度后，将电路或系统关闭，从而避免温度过高烧坏电路或系统；等到电路或系统散热降温后，电路或系统再开始工作。
过温保护功能广泛应用于各种应用领域。电脑里面就包含过温保护功能，当电脑温度超过一定温度时，电脑就会自动关闭。在电路中，RS-485、RS-422标准的接口电路，因为输出电流大，功耗大，通常都内置过温保护功能。
目前国际上的过温保护功能都是通过特殊的温度敏感器件实现。利用温度敏感器件检测温度，从而控制电路或系统的工作状态。在系统层面上，可以通过温度传感器实现；但在电路层面上，需要将过温保护功能集成在电路内部，这时可选择的温度敏感器件非常少，且很多都需要特殊工艺提供支持，因此这种过温保护功能无法适用于普通工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于常规CMOS工艺的过温保护结构，以解决目前的过温保护功能无法适用于普通工艺的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于常规CMOS工艺的过温保护结构，包括：
PTAT电流源，用于产生PTAT电流；
第一电流镜，将所述PTAT电流加载于电阻R1，形成线网NET1电压并连接至比较器的正端；
第二电流镜，将所述PTAT电流加载于PNP管Q2，形成线网NET2电压并连接至所述比较器的负端；
反相器，其输入端接所述比较器的输出端，输出端连接线网OUT。
可选的，所述适用于常规CMOS工艺的过温保护结构包括PMOS管P0～P5、NMOS管N0～N1、PNP管Q0～Q2和电阻R0～R1；其中，
所述PMOS管P0～P4的源端和衬底均接电源VDD；所述PMOS管P0～P4的栅端连接PMOS管P0的漏端和NMOS管N0的漏端；PMOS管P1的漏端连接NMOS管N0的栅端以及NMOS管N1的栅端和漏端；PMOS管P2、P5的漏端、电阻R1的第一端和比较器的正端连接线网NET1电压；PMOS管P3的漏端、PNP管Q2的发射极和比较器的负端连接线网NET2电压；PMOS管P4的漏端连接PMOS管P5的源端；PMOS管P5的栅端和反相器的输出连接线网OUT；NMOS管N0的源端连接PNP管Q0的发射极；NMOS管N1的源端连接电阻R0的第一端；电阻R0的第二端连接PNP管Q1的发射极；NMOS管N0、N1的衬底端、PNP管Q0～Q2的基极和集电极、电阻R1的第二端均接GND。
可选的，所述PMOS管P5的衬底接电源VDD，栅极接线网OUT。
在本发明中提供了一种适用于常规CMOS工艺的过温保护结构，通过常规CMOS工艺中普通的PMOS管和NMOS管以及寄生PNP管构成，可集成于电路内部，从而输出控制信号控制电路的工作状态。本发明使用PMOS管和NMOS管以及寄生PNP管产生正温系数的电压；使用寄生PNP管得到负温系数电压，将正温系数电压和负温系数电压比较得到控制信号。当电路持续工作导致温度超过指定温度时，过温保护结构将电路关闭，等到温度降低后才打开。本发明结构简单，易于推广，可以有效支持基于常规CMOS工艺的电路的过温保护功能。
附图说明
图1是本发明提供的适用于常规CMOS工艺的过温保护结构的示意图；
图2是常规CMOS工艺中的寄生PNP管结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种适用于常规CMOS工艺的过温保护结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种适用于常规CMOS工艺的过温保护结构，包括：
PTAT电流源，用于产生PTAT电流；
第一电流镜，将所述PTAT电流加载于电阻R1，形成线网NET1电压并连接至比较器AV的正端；
第二电流镜，将所述PTAT电流加载于PNP管Q2，形成线网NET2电压并连接至所述比较器AV的负端；
反相器INV，其输入端接所述比较器AV的输出端，输出端连接线网OUT如图1所示。
具体的，请参阅图1，为所述适用于常规CMOS工艺的过温保护结构的结构示意图。所述适用于常规CMOS工艺的过温保护结构包括PMOS管P0～P5、NMOS管N0～N1和PNP管Q0～Q2；其中，所述PMOS管P0～P4的源端和衬底均接电源VDD；所述PMOS管P0～P4的栅端连接PMOS管P0的漏端和NMOS管N0的漏端；PMOS管P1的漏端连接NMOS管N0的栅端以及NMOS管N1的栅端和漏端；PMOS管P2、P5的漏端、电阻R1的第一端和比较器AV的正端连接线网NET1电压；PMOS管P3的漏端、PNP管Q2的发射极和比较器AV的负端连接线网NET2电压；PMOS管P4的漏端连接PMOS管P5的源端；PMOS管P5的栅端和反相器INV的输出连接线网OUT；NMOS管N0的源端连接PNP管Q0的发射极；NMOS管N1的源端连接电阻R0的第一端；电阻R0的第二端连接PNP管Q1的发射极；NMOS管N0、N1的衬底端、PNP管Q0～Q2的基极和集电极、电阻R1的第二端均接GND，并且，所述PMOS管P5的衬底接电源VDD，其栅极接线网OUT。
在常规CMOS工艺中，如图2所示，寄生PNP管由P+有源区、N阱和P衬底构成，P+有源区是PNP管的发射极，N阱是PNP管基极，P衬底是PNP管集电极。在常规CMOS工艺中，P衬底必须接GND，所以寄生PNP管的集电极都必须接GND。
首先，请继续参阅图1，由PMOS管P0、PMOS管P1，NMOS管N0、NMOS管N1，PNP管Q0、PNP管Q1和电阻R0组成PTAT电流源的结构，产生PTAT电流，PTAT电流与温度成正比，与电源VDD电压无关，与MOS管(包括NMOS管和PMOS管)无关。然后通过PMOS管P0、PMOS管P2组成的电流镜将PTAT电流加在电阻R1上，得到正温系数的线网NET1电压，随温度升高而变大，且与电阻方块阻值无关；通过PMOS管P0、PMOS管P3组成的电流镜将PTAT电流加在PNP管Q2上，得到负温系数的线网NET2电压，随温度升高而变小。
在常温下，线网NET1电压小于线网NET2电压，比较器AV输出低电平，线网OUT电压为高电平，PMOS管P5关闭，此时电路正常工作。随着温度升高，线网NET1电压变大，线网NET2电压变小，当超过指定温度T1时，线网NET1电压大于线网NET2电压，比较器AV输出高电平，线网OUT电压为低电平，PMOS管P5打开，此时电路功能关闭。电路关闭后，热耗散很小，温度会逐渐冷却降低，线网NET1电压变小，线网NET2电压变大，当低于指定温度T2时，线网NET1电压小于线网NET2电压，比较器AV输出低电平，线网OUT电压为高电平，PMOS管P5关闭，此时电路功能打开。实现了过温保护功能。
PMOS管P5关闭或打开，会影响电阻R1上的电流，影响线网NET1的电压的大小。电路功能打开时，PMOS管P5关闭，线网NET1的电压偏小；电路功能关闭时，PMOS管P5打开，线网NET1的电压偏大。所以，PMOS管P5打开相较于PMOS管P5关闭时，线网NET1电压等于线网NET2电压所需的温度要更低，所以指定温度T1大于指定温度T2。形成了温度的迟滞。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (2)
1.一种适用于常规CMOS工艺的过温保护结构，其特征在于，包括：
PTAT电流源，用于产生PTAT电流；
第一电流镜，将所述PTAT电流加载于电阻R1，形成线网NET1电压并连接至比较器的正端；
第二电流镜，将所述PTAT电流加载于PNP管Q2，形成线网NET2电压并连接至所述比较器的负端；
反相器，其输入端接所述比较器的输出端，输出端连接线网OUT；
所述适用于常规CMOS工艺的过温保护结构包括PMOS管P0～P5、NMOS管N0～N1、PNP管Q0～Q2和电阻R0～R1；其中，
所述PMOS管P0～P4的源端和衬底均接电源VDD；所述PMOS管P0～P4的栅端连接PMOS管P0的漏端和NMOS管N0的漏端；PMOS管P1的漏端连接NMOS管N0的栅端以及NMOS管N1的栅端和漏端；PMOS管P2、P5的漏端、电阻R1的第一端和比较器的正端连接线网NET1电压；PMOS管P3的漏端、PNP管Q2的发射极和比较器的负端连接线网NET2电压；PMOS管P4的漏端连接PMOS管P5的源端；PMOS管P5的栅端和反相器的输出连接线网OUT；NMOS管N0的源端连接PNP管Q0的发射极；NMOS管N1的源端连接电阻R0的第一端；电阻R0的第二端连接PNP管Q1的发射极；NMOS管N0、N1的衬底端、PNP管Q0～Q2的基极和集电极、电阻R1的第二端均接GND。
2.如权利要求1所述的适用于常规CMOS工艺的过温保护结构，其特征在于，所述PMOS管P5的衬底接电源VDD，栅极接线网OUT。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910320045.XA CN109980599B (zh) | 2019-04-19 | 2019-04-19 | 一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910320045.XA CN109980599B (zh) | 2019-04-19 | 2019-04-19 | 一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109980599A CN109980599A (zh) | 2019-07-05 |
| CN109980599B true CN109980599B (zh) | 2021-04-13 |
Family
ID=67085529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910320045.XA Active CN109980599B (zh) | 2019-04-19 | 2019-04-19 | 一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109980599B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06169222A (ja) * | 1992-11-30 | 1994-06-14 | Nec Kansai Ltd | 過熱検出回路 |
| CN102055167A (zh) * | 2009-10-28 | 2011-05-11 | 中国科学院微电子研究所 | 一种抗工艺偏差影响的过温保护电路 |
| CN108306258A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-07-20 | 奥然生物科技（上海）有限公司 | 一种用于加热器的过温检测电路和过温保护电路 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI234645B (en) * | 2002-10-01 | 2005-06-21 | Wolfson Microelectronics Plc | Temperature sensing apparatus and methods |
| JP5491223B2 (ja) * | 2009-06-17 | 2014-05-14 | セイコーインスツル株式会社 | 過熱保護回路及び電源用集積回路 |
| US9234804B2 (en) * | 2011-12-29 | 2016-01-12 | Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd | Temperature sensor for image sensors |
| CN102620843B (zh) * | 2012-04-18 | 2013-09-11 | 上海中科高等研究院 | 芯片过温监测器 |
| CN109638774A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-16 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种过温保护电路 |
-
2019
- 2019-04-19 CN CN201910320045.XA patent/CN109980599B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06169222A (ja) * | 1992-11-30 | 1994-06-14 | Nec Kansai Ltd | 過熱検出回路 |
| CN102055167A (zh) * | 2009-10-28 | 2011-05-11 | 中国科学院微电子研究所 | 一种抗工艺偏差影响的过温保护电路 |
| CN108306258A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-07-20 | 奥然生物科技（上海）有限公司 | 一种用于加热器的过温检测电路和过温保护电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109980599A (zh) | 2019-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6856190B2 (en) | Leak current compensating device and leak current compensating method | |
| JP3864864B2 (ja) | クランプ回路 | |
| TWI451697B (zh) | 極低功率類比補償電路 | |
| CN104967095B (zh) | 过温保护电路 | |
| EP0369530A2 (en) | Temperature sensing circuit | |
| JP2597941B2 (ja) | 基準回路及び出力電流の制御方法 | |
| CN108107344B (zh) | 一种适用于igbt驱动芯片的过热保护电路 | |
| WO2019227822A1 (zh) | 运算放大电路及其过流保护方法 | |
| US20160274616A1 (en) | Bandgap voltage generation | |
| TWI651609B (zh) | 低電壓鎖定電路及其整合參考電壓產生電路之裝置 | |
| JP5059515B2 (ja) | 検出回路及びその検出回路を使用した電子機器 | |
| CN106961266A (zh) | 电源开启重置电路 | |
| CN117650483B (zh) | 一种高边开关的过温检测电路和开关电源 | |
| JP4920305B2 (ja) | 過熱検出回路および該過熱検出回路を内蔵した半導体装置および電子機器 | |
| CN109980599B (zh) | 一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构 | |
| JP3377803B2 (ja) | 温度依存限流回路および限流方法 | |
| CN111953330A (zh) | 一种与温度无关的低功耗上电复位电路 | |
| CN110048368B (zh) | 一种高速高精度欠压保护电路 | |
| WO2020165250A1 (en) | Threshold detector of a power on reset circuit with improved accuracy for switching levels over temperature variations | |
| CN116124311A (zh) | 温度检测电路以及包含该温度检测电路的芯片和电子设备 | |
| US7098720B1 (en) | High impedance thermal shutdown circuit | |
| JP6666716B2 (ja) | 温度検出回路及びそれを用いた回路装置 | |
| CN114353976A (zh) | 温度检测电路 | |
| CN111142603B (zh) | 一种检测基准电压bjt管节温的电路及装置 | |
| JP3130878B2 (ja) | 温度検知装置および温度検知方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |