CN111142603B - 一种检测基准电压bjt管节温的电路及装置 - Google Patents

一种检测基准电压bjt管节温的电路及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种检测基准电压bjt管节温的电路，包括：PNP1基极接PNP2基极到地，PNP1发射极接R4第一端；R4第二端、R3第二端接至MP1漏极；R3第一端和R1第二端接至OP第一输入端；PNP2发射极和R5第二端连接至MP2漏极；R5第一端和R2第二端接至OP第二输入端；MP1栅极、MP2栅极和MP3栅极都接至OP输出端；MP1源极、MP2源极和MP3源极接电源VDD；MP3漏极接R6第二端；R2第一端、PNP2集电极、PNP1集电极和R1第一端、R7第一端都接电路地GND；R6第一端和R7第二端接比较器负端；PNP1基极和发射极之间的电压VBE1通过开关S1传到比较器正端VBE2；比较器的输出信号temp_o通过S2连接至测试pad。本发明可以指示BJT管子的节温工作温度，从而对芯片的温度指示报警。

Description

一种检测基准电压bjt管节温的电路及装置
技术领域
本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种检测基准电压bjt管节温的电路及装置。
背景技术
电路中芯片在工作中会不断散发热量从而导致电路温度过高而损坏电路。现有技术中，主要是通过温度检测装置进行检测，这种方法得到的温度值误差较大。
目前带隙基准电路作为集成电路芯片的重要组成模块，广泛应用于各种类型的SOC芯片。带隙基准模块可以为系统提供所需要的基准电压和基准电流，带隙基准模块是基础模块，是SOC芯片的一个子单元。带隙基准模块一般工作的范围可以工作在-40°-125°。由于SOC芯片系统的其他模块会对温度有要求，所以可以利用带隙基准模块里和温度有关的参数来监控温度和报警。
带隙基准电路一般都会使用BJT管子，BJT管子的VBE基极和发射极之间的电压随温度是负温度系数关系，温度越高，VBE电压降低，所以利用这个负温度系数关系，可以指示出BJT管子的节温工作在多少度，来达到对芯片的温度指示报警。当温度更高的话会对系统带来一些不可恢复的影响，所以可以利用这一温度指示信号来适时关断芯片，来适当的保护芯片。
基于现有技术中存在的缺陷，有必要发明了一种检测基准电压bjt管节温的电路及装置来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种检测基准电压bjt管节温的电路及装置可以精确的计算出BJT管子的节温工作温度，从而对芯片的温度指示报警，利用这一温度指示信号来适时关断芯片，来适当的保护芯片。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种检测基准电压bjt管节温的电路，包括：晶体管MP1、MP2和MP3，三极管PNP1和PNP2，电阻R1、R2、R3、R4、R5 R6和R7，运算放大器op，比较器comp，开关S1和S2；
PNP 1基极连接PNP 2基极到地，PNP 1发射极连接R 4第一端；R 4第二端、R 3第二端连接至MP 1漏极；R 3第一端和R1第二端连接至OP第一输入端；PNP2发射极和R5第二端连接至MP2漏极；R5第一端和R2第二端连接至OP第二输入端；MP 1栅极、MP 2栅极和MP 3栅极都连接至OP输出端；MP 1源极、MP 2源极和MP 3源极接电源VDD；MP 3漏极接R6第二端；R2第一端、PNP2集电极、PNP1集电极和R1第一端、R7第一端都接电路地GND；R6第一端和R7第二端接比较器负端；PNP1基极和发射极之间的电压VBE1通过开关S1传到比较器正端VBE2；比较器的输出信号temp_o通过S2连接至测试pad。
进一步的，所述三极管PNP1和PNP2为PNP型三极管。
进一步的，所述比较器包括：第一级比较电路和第二级比较电路。
进一步的，所述第一级比较电路包括：十个晶体管和等效电流源，其中，MN 1栅极连接inp，源极和MN2源极连接至等效电流源，等效电流源接地；MN1漏极、MN3的漏极和栅极连接至MN6栅极；MN3源极、MN4源极和MN5源极连接至MN6源极到电源；MN4的栅极和漏极、MN2漏极连接至MN5的栅极；MN2的栅极连接inn；MN7栅极、MN9的栅极和漏极和MN10的漏极连接至输出节点out2；MN7漏极、MN 8的栅极和漏极、MN10的栅极连接至输出节点out1，MN7源极、MN8源极、MN9源极和MN10源极接地。
进一步的，所述晶体管MN 1、MN2、MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8、MN9和MN 10为NMOS晶体管。
进一步的，所述第二级比较电路包括：4个晶体管、反相器和等效电流源，其中，MN11栅极连接输出节点out1，MN11源极和MN12源极都连接至等效电流源，等效电流源连接至地；MN11漏极、MN13的漏极和栅极连接至MN14的栅极；MN13的源极连接MN14源极；MN14漏极和MN12漏极连接反相器的输入端；MN12栅极连接输出节点out2。
进一步的，所述晶体管MN 11、MN 12、MN 13和MN 14为NMOS晶体管。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种检测基准电压bjt管节温的装置，包括上述检测基准电压bjt管节温的电路；
在进行节温检测时，开关S1和S2闭合，测试pad对比较器的结果实时检测，当输出信号temp_o表明高于预设温度信号时，装置进行报警指示。
本发明的效果在于，本发明提供的一种检测基准电压bjt管节温的电路及装置，可以指示出BJT管子的节温工作在多少度，来达到对芯片的温度指示报警，还可以利用这一温度指示信号来适时关断芯片，来适当的保护芯片。
附图说明
图1为发明中bjt管温度指示的实现方法结构示意图；
图2本发明中温度检测的原理示意图；
图3本发明中比较器的第一级结构示意图；
图4本发明中比较器的第二级结构示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种检测基准电压bjt管节温的电路，包括：晶体管MP1、MP2和MP3，三极管PNP1和PNP2，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7，运算放大器op，比较器comp，开关S1和S2。具体的连接关系参阅图1：PNP 1基极连接PNP 2基极到地，PNP 1发射极连接R 4第一端；R 4第二端、R 3第二端连接至MP 1漏极；R 3第一端和R1第二端连接至OP第一输入端；PNP2发射极和R5第二端连接至MP2漏极；R5第一端和R2第二端连接至OP第二输入端；MP 1栅极、MP 2栅极和MP 3栅极都连接至OP输出端；MP 1源极、MP 2源极和MP 3源极接电源VDD；MP 3漏极接R6第二端；R2第一端、PNP2集电极、PNP1集电极和R1第一端、R7第一端都接电路地GND；R6第一端和R7第二端接比较器负端，即带隙基准产生的基准电压VREF接比较器负端；PNP1基极和发射极之间的电压VBE1通过开关S1传到比较器正端VBE2；比较器的输出信号temp_o通过S2连接至测试pad。
其中，三极管PNP1和PNP2为PNP型三极管。
开关s1的作用是进行节温检测的使能开关，如果不进行节温检测，s1断开。当s1闭合的时候，是进行节温检测，PNP1管基级和发射级之间的电压VBE1传导过来。
本发明是利用带隙基准电路中BJT管子的VBE电压与带隙基准产生的基准电压进入比较器中进行比较，产生比较的信号temp_o。参阅图2，VREF是带隙基准产生的基准电压，无温度系数，而且也不随温度变化，而PNP1管的VBE1是随温度升高而降低，VBE1通过控制开关S1传到比较器的正端VBE2，所以随温度扫描的话，两条线是有交点，从而实现对节温的检测。当基准电压VREF小于基级和发射级之间的电压VBE2时，指示信号temp_o为低；当准电压VREF大于基级和发射级之间的电压VBE2时，指示信号temp_o为高，进行报警指示，会告知芯片带隙基准电路的节温超过预定温度，需要芯片上级进行注意，采取措施，来保护芯片。
在一个具体的实施例中，预定温度可以为具体数据，如预定温度是90°，超过90°，温度指示信号temp_o为高。
在另一个具体的实施例中，预定温度还可以为范围值，如预定温度为80°-90°，当实际温度处于80°-90°之间时，温度指示信号temp_o为高。
还需要说明的是，通过开关s2传输到测试的pad上面，测试pad是芯片公用的测试资源，不额外占用。当使用节温控制功能的时候开关s2也要闭合，通过测试pad test进行输出，如果不进行节温测试的时候，开关s2断开，测试pad进行测试其他信号。所以测试pad是与系统进行共用，并不需要单独留测试pad，做到资源的节约。
还需要说明的是，本发明对比较器精度要求较高，需要增益大一点来精确比较。为了满足这一要求本发明采用了两级比较器。参阅图3和4，所述比较器包括：第一级比较电路和第二级比较电路。
第一级比较电路包括：十个晶体管和等效电流源，其中，MN 1栅极连接inp，源极和MN2源极连接至等效电流源，等效电流源连接到地；MN1漏极、MN3的漏极和栅极连接至MN6栅极；MN3源极、MN4源极和MN5源极连接至MN6源极到电源；MN4的栅极和漏极、MN2漏极连接至MN5的栅极；MN2的栅极连接inn；MN7栅极、MN9的栅极和漏极和MN10的漏极连接至输出节点out2；MN7漏极、MN 8的栅极和漏极、MN10的栅极连接至输出节点out1，MN7源极、MN8源极、MN9源极和MN10源极接地。
其中，晶体管MN 1、MN2、MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8、MN9和MN 10为NMOS晶体管。
二级比较电路包括：4个晶体管和反相器，其中，MN11栅极连接输出节点out1，MN11源极和MN12源极都连接至等效电流源，等效电流源连接至地；MN11漏极、MN13的漏极和栅极连接至MN14的栅极；MN13的源极连接MN14源极；MN14漏极和MN12漏极连接反相器的输入端；MN12栅极连接输出节点out2。
其中，所述晶体管MN 11、MN 12、MN 13和MN 14为NMOS晶体管。
本发明还提供一种检测基准电压bjt管节温的装置，所述装置包括上述的检测基准电压bjt管节温的电路；在进行节温检测时，开关S1和S2闭合，测试pad对比较器的结果实时检测，当输出信号temp_o表明高于预设温度信号时，装置进行报警指示。
区别于现有技术，本发明提供的一种检测基准电压bjt管节温的电路及装置，通过将VBE和带隙基准电压VREF进行比较，从而实现温度指示报警，这种方法是集成在系统SOC芯片上，通过测试PAD进行指示，来控制芯片，防止不可逆的损坏芯片，使起到保护芯片的作用。
本领域技术人员应该明白，本发明的电路及装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种检测基准电压bjt管节温的电路，用于指示出BJT管子的节温工作在多少度，来达到对芯片的温度指示报警，其特征在于，所述电路包括：晶体管MP1、晶体管MP2和晶体管MP3，三极管PNP1和三极管PNP2，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5 、电阻R6和电阻R7，运算放大器OP，比较器comp，开关S1和开关S2；
所述检测基准电压bjt管节温的电路连接关系如下：
三极管PNP1基极连接三极管PNP２基极到地，三极管PNP1发射极连接电阻R４第一端；电阻R４第二端、电阻R３第二端连接至晶体管MP1漏极；电阻R３第一端和电阻R1第二端连接至运算放大器OP第一输入端；三极管PNP2发射极和电阻R5第二端连接至晶体管MP2漏极；电阻R5第一端和电阻R2第二端连接至运算放大器OP第二输入端；晶体管MP1栅极、晶体管MP２栅极和晶体管MP３栅极都连接至运算放大器OP输出端；晶体管MP1源极、晶体管MP２源极和晶体管MP３源极接电源VDD；晶体管MP３漏极接Ｒ6第二端；电阻R2第一端、三极管PNP2集电极、三极管PNP1集电极和电阻R1第一端、电阻R7第一端都接电路地GND；电阻R6第一端和电阻R7第二端接比较器负端；三极管PNP1基极和发射极之间的电压VBE1通过开关S1传到比较器正端VBE2；比较器的输出信号temp_o通过开关S2连接至测试pad；
当比较器的输出信号temp_o表明高于预设温度信号时，装置进行报警指示，利用温度指示信号来适时关断芯片以进行芯片保护；
所述比较器comp包括：第一级比较电路和第二级比较电路；
所述第一级比较电路包括：十个晶体管M1-M10和等效电流源，其中，晶体管MN1栅极连接输入节点inp，源极和晶体管MN2源极连接至等效电流源，等效电流源接地；晶体管MN1漏极、晶体管MN3的漏极和栅极连接至晶体管MN6栅极；晶体管MN3源极、晶体管MN4源极和晶体管MN5源极连接至晶体管MN6源极到电源晶体管；晶体管MN4的栅极和漏极、晶体管MN2漏极连接至晶体管MN5的栅极；晶体管MN2的栅极连接输入节点inn；晶体管MN7栅极、晶体管MN9的栅极和漏极和晶体管MN10的漏极连接至输出节点out2;晶体管MN7漏极、晶体管MN８的栅极和漏极、晶体管MN10的栅极连接至输出节点out1，晶体管MN7源极、晶体管MN8源极、晶体管MN9源极和晶体管MN10源极接地；
所述第二级比较电路包括：四个晶体管M11-M14、反相器和等效电流源，其中，晶体管MN11栅极连接输出节点out1，晶体管MN11源极和晶体管MN12源极都连接至等效电流源，等效电流源连接至地；晶体管MN11漏极、晶体管MN13的漏极和栅极连接至晶体管MN14的栅极；晶体管MN13的源极连接晶体管MN14源极到电源；晶体管MN14漏极和晶体管MN12漏极连接反相器的输入端；晶体管MN12栅极连接输出节点out2。
2.根据权利要求1所述一种检测基准电压bjt管节温的电路，其特征在于，所述三极管PNP1和三极管PNP2为PNP型三极管。
3.根据权利要求1所述一种检测基准电压bjt管节温的电路，其特征在于，所述晶体管MN1、晶体管MN2、晶体管MN3、晶体管MN4、晶体管MN5、晶体管MN6、晶体管MN7、晶体管MN8、晶体管MN9和晶体管MN10为NMOS晶体管。
4.根据权利要求1所述一种检测基准电压bjt管节温的电路，其特征在于，所述晶体管MN11、晶体管MN12、晶体管MN13和晶体管MN14为NMOS晶体管。
5.一种检测基准电压bjt管节温的装置，其特征在于，所述装置包括权利 要求1-4任意所述的检测基准电压bjt管节温的电路；
在进行节温检测时，开关S1和开关S２闭合，测试pad对比较器的结果实时检测，当输出信号temp_o表明高于预设温度信号时，装置进行报警指示。
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