CN112165072B - 过温保护电路及电源芯片 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种过温保护电路及采用该电路的电源芯片，其采用晶体管集成电路制造工艺实现，通过检测电源芯片内部的温度并且在过温时关断电源芯片内部的电路，以实现对电源芯片过温保护的电路。此外，通过对电流镜的输入信号的组合控制，以获得不同检测电流，进而能够获得不同的过温保护阈值设置点，以适合于多种场合电源芯片内部的过温保护需求。此外，过温保护电路内置可修调电路，通过对金属丝的修调，以降低集成电路工艺误差对过温保护阈值精度的影响，从而提高过温保护阈值的精度，且提高电源芯片的片与片之间的过温保护阈值设置点的一致性。再者，过温保护电路能够实现高精度、可编程、具有滞回功能的过温保护功能。

Description

过温保护电路及电源芯片

技术领域

本申请涉及电源芯片技术领域，具体涉及一种过温保护电路及电源芯片。

背景技术

在电源芯片集成电路中，经常需要使用过温保护电路以实现对芯片内部的温度进行检测，以防止芯片发生过热损坏。

然而，在电源芯片集成电路中，常规的过温保护电路产生的过温保护阈值(其为一温度值)的精度容易受到工艺误差影响，进而造成芯片与芯片之间的过温保护阈值设置点差异性较大，并且不能应用于对过温保护阈值设置点要求高的应用场景。况且，在芯片设计完成后，其过温保护阈值点固定，不可以通过芯片外部的电路设计以改变芯片过温保护阈值设置点，如此导致其应用场景有限。

有鉴于此，亟需提供一种过温保护电路或电源芯片，以解决上述问题。

发明内容

本申请实施例提供一种过温保护电路及电源芯片，其采用晶体管集成电路制造工艺实现，通过检测电源芯片内部的温度并且在过温时关断电源芯片内部的电路，以实现对电源芯片过温保护的电路。此外，通过对电流镜的输入信号的组合控制，以获得不同检测电流，进而能够获得不同的过温保护阈值设置点，以适合于多种场合电源芯片内部的过温保护需求。此外，过温保护电路内置可修调电路，通过对金属丝的修调，以降低集成电路工艺误差对过温保护阈值精度的影响，从而提高过温保护阈值的精度，且提高电源芯片的片与片之间的过温保护阈值设置点的一致性。再者，过温保护电路能够实现高精度、可编程、具有滞回功能的过温保护功能。

根据本申请的一方面，本申请提供了一种过温保护电路，其包括：一偏置电路模块，用以提供一偏置电流；一控制开关电路模块，耦接于所述偏置电路模块，用以提供一与所述偏置电流相关联的检测电流；一第一电压输出模块，耦接于所述控制开关电路模块，用以根据所述检测电流获得一第一输出电压，所述第一输出电压成正比例于绝对温度；一第二电压输出模块，用以产生一第二输出电压，所述第二输出电压成负比例于绝对温度；以及一比较器模块，分别耦接于所述第一电压输出模块和所述第二电压输出模块，用以比较第一输出电压和第二输出电压，并且当第一输出电压大于第二输出电压时，所述比较器模块产生一过温保护信号，且所述比较器模块的输出端输出所述过温保护信号。

在基于上述技术方案的基础上，还可以做进一步的改进。

在本申请的一优选实施方式中，所述偏置电路模块包括一调节电阻单元和一选择路径，所述调节电阻单元包括多个依次串联的调节电阻；所述选择路径包括多个依次串联的金属丝，每一所述金属丝的两端分别耦接于相应调节电阻的两端，所述选择路径基于对每一所述金属丝的通断控制改变所述调节电阻单元的阻值。

在本申请的一优选实施方式中，所述控制开关电路模块包括相互耦接的第一电流镜和第二电流镜，用以通过对第一电流镜和第二电流镜中的各自输入信号进行不同的组合控制，以输出相应的检测电流。

在本申请的一优选实施方式中，所述第一电压输出模块包括一反馈单元，所述反馈单元的输出端耦接于所述第一电压输出模块的输出端，所述反馈单元用以提供一成正比例于绝对温度的第一输出电压。

在本申请的一优选实施方式中，所述反馈单元包括固定反馈电阻和与固定反馈电阻串联的累加反馈电阻，所述累加反馈电阻的两端分别耦接于一设于所述第一电压输出模块中的反馈三极管的集电极和发射极，所述反馈三极管的基极耦接于所述比较器模块的输出端。

在本申请的一优选实施方式中，当所述第一输出电压小于等于所述第二输出电压时，所述反馈三极管为开启状态，所述累加反馈电阻被旁路；当所述第一输出电压大于所述第二输出电压时，所述反馈三极管为关断状态，所述累加反馈电阻被接入，以改变所述反馈单元的第一输出电压，进而相应调整第二输出电压。

在本申请的一优选实施方式中，所述第二电压输出模块包括补偿三极管，所述补偿三极管以二极管连接方式设置；所述补偿三极管的基极耦接于所述第二电压输出模块的输出端。

在本申请的一优选实施方式中，所述补偿三极管用以提供成负比例于绝对温度的第二输出电压。

在本申请的一优选实施方式中，所述比较器模块包括一差分输入对管，所述差分输入对管包括第十四三极管和第二十四三极管，所述第十四三极管的基极耦接于所述第一电压输出模块的输出端，用以获得所述第一输出电压；所述第二十四三极管的基极耦接于所述第二电压输出模块的输出端，用以获得所述第二输出电压。

根据本申请的另一方面，本申请提供了一种电源芯片，所述电源芯片包括上述过温保护电路。

本申请过温保护电路采用晶体管集成电路制造工艺实现，通过检测电源芯片内部的温度并且在过温时关断电源芯片内部的电路，以实现对电源芯片过温保护的电路。此外，通过对电流镜的输入信号的组合控制，以获得不同检测电流，进而能够获得不同的过温保护阈值设置点，以适合于多种场合电源芯片内部的过温保护需求。此外，过温保护电路内置可修调电路，通过对金属丝的修调，以降低集成电路工艺误差对过温保护阈值精度的影响，从而提高过温保护阈值的精度，且提高电源芯片的片与片之间的过温保护阈值设置点的一致性。再者，过温保护电路能够实现高精度、可编程、具有滞回功能的过温保护功能。本申请采用所述过温保护电路的电源芯片亦是如此。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请一实施例中的一种过温保护电路的电路连接示意图。

图2为本申请所述实施例中的过温保护电路中的电流镜的不同输入信号的过温保护阈值设置点的示意图。

图3为本申请所述实施例中的第一电流镜和第二电流镜的各自输入信号为零时电路滞回窗口示意图。

图4为本申请一实施例中的一种电源芯片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

具体的，请参阅图1所示，在本实施例中提供了一种过温保护电路，其包括：一偏置电路模块110，用以提供一偏置电流；一控制开关电路模块120，耦接于所述偏置电路模块110，用以提供一与所述偏置电流相关联的检测电流；一第一电压输出模块130，耦接于所述控制开关电路模块120，用以根据所述检测电流获得一第一输出电压VR，所述第一输出电压成正比例于绝对温度；一第二电压输出模块150，用以产生一第二输出电压VBE，所述第二输出电压成负比例于绝对温度；以及一比较器模块140，分别耦接于所述第一电压输出模块130和所述第二电压输出模块150，用以比较第一输出电压VR和第二输出电压VBE，并且当第一输出电压VR大于第二输出电压VBE时，所述比较器模块140产生一过温保护信号，且所述比较器模块140的输出端输出所述过温保护信号。

具体地，所述偏置电路模块110包括一调节电阻单元和一选择路径(图中未标注)，所述调节电阻单元包括多个依次串联的调节电阻(R2,R3,R4)；所述选择路径包括多个依次串联的金属丝(FUSE1,FUSE2,FUSE3)，每一所述金属丝(FUSE1,FUSE2,FUSE3)的两端分别耦接于相应调节电阻(R2,R3,R4)的两端，所述选择路径基于对每一所述金属丝(FUSE1,FUSE2,FUSE3)的通断控制改变所述调节电阻单元的阻值。

此外，所述偏置电路模块110还包括依次串联的第一三极管Q1、第二三极管Q2和第一电阻R1。所述第一三极管Q1的发射极耦接于一电源电压VDD输入端，所述第一三极管Q1的集电极耦接于第二三极管Q2的集电极和第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的基极耦接于所述偏置电路模块110的输出端；所述第二三极管Q2的基极耦接于一参考电压VREF输入端，第二三极管Q2的发射极耦接于所述第一电阻R1的一端；所述第一电阻R1的另一端耦接于所述调节电阻单元的一端。

所述偏置电路模块110的供电端口为VDD，所述偏置电路模块110的输入端连接于一参考电压节点VREF。所述偏置电路模块110为一个可修调基准电流源的偏置电路模块，能够为整个电路提供偏置电流。在所述偏置电路模块110中设置了调节电阻单元，具体为依次串联的调节电阻(R2,R3,R4)，以及与调节电阻(R2,R3,R4)对应设置的金属丝(FUSE1,FUSE2,FUSE3)。其中，每一所述金属丝(FUSE1,FUSE2,FUSE3)的两端分别耦接于相应调节电阻(R2,R3,R4)的两端。与此同时，在每一个金属丝和相应的调节电阻相连的每一个公共节点位置还分别设有垫片(PAD1,PAD2,PAD3)。通过垫片(PAD1,PAD2,PAD3)与地GND之间的金属丝(FUSE1,FUSE2,FUSE3)进行修调，以获得一精确的偏置电流I 1，从而能够实现为整个电路提供精确的偏置电流。

继续参阅图1，所述控制开关电路模块120包括相互耦接的第一电流镜和第二电流镜，用以通过对第一电流镜和第二电流镜中的各自输入信号(VI N1,VI N2)进行不同的组合控制，以输出相应的检测电流。

进一步，所述控制开关电路模块120还包括：第三三极管Q3和第七三极管Q7；所述第三三极管Q3的发射极耦接于电源电压VDD输入端，所述第三三极管Q3的基极耦接于所述控制开关电路模块120的输入端，所述第三三极管Q3的集电极耦接于第一电流镜；所述第七三极管Q7的发射极耦接于电源电压VDD输入端，第七三极管Q7的基极耦接于所述控制开关电路模块120的输入端，第七三极管Q7的集电极耦接于第二电流镜；其中所述第一电流镜包括第四三极管Q4、第五三极管Q5和第六三极管Q6；所述第四三极管Q4的集电极耦接于所述第五三极管Q5的集电极，第四三极管Q4的基极用以接收第一电流镜的输入信号VI N1，第四三极管Q4的发射极接地；所述第五三极管Q5的集电极耦接于第五三极管Q5的基极和第六三极管Q6的基极，第五三极管Q5的发射极接地；所述第六三极管Q6的集电极耦接于所述第一电压输出模块130，第六三极管Q6的发射极接地；所述第二电流镜包括第八三极管Q8、第九三极管Q9和第十三极管Q10；所述第八三极管Q8的集电极耦接于所述第九三极管Q9的集电极，第八三极管Q8的基极用以接收第二电流镜的输入信号，第八三极管Q8的发射极接地；所述第九三极管Q9的集电极耦接于第九三极管的基极和第十三极管Q10的基极，第九三极管Q9的发射极接地；所述第十三极管Q10的集电极耦接于所述第一电压输出模块130，第十三极管Q10的发射极接地。所述第三三极管Q3用于向所述第一电流镜提供第一电流值，所述第七三极管Q7用于向所述第二电流镜提供第二电流值。

所述控制开关电路模块120的供电端口为VDD，所述控制开关电路模块120的一个输入端连接于第一输入节点VI N1，另一个输入端连接于第二输入节点VI N2。当第四三极管Q4导通时，电流的传输路径为：从第三三极管Q3的集电极流入至第四三极管Q4的集电极，并从第四三极管Q4的发射极流入至地，则流过第五三极管Q5的电流值为0，并且预设第六三极管Q6上流过的电流值与第五三极管Q5上流过的电流值相匹配，使得所述第一电流镜输出的检测电流等于0。当第四三极管Q4关断时，电流的传输路径为：从第三三极管Q3的集电极流入至第五三极管Q5的集电极和第五三极管Q5的基极，则流过第五三极管Q5的电流值等于第一电流值，并且预设第六三极管Q6上流过的电流值与第五三极管Q5上流过的电流值相匹配，使得所述第一电流镜输出的检测电流与第一电流值相匹配。当第八三极管Q8导通时，电流的传输路径为：从第七三极管Q7的集电极流入至第八三极管Q8的集电极，并从第八三极管Q8的发射极流入至地，则流过第九三极管Q9的电流值为0，并且预设第九三极管Q9上流过的电流值与第十三极管Q10上流过的电流值相匹配，使得所述第二电流镜输出的检测电流等于0。当第八三极管Q8关断时，电流的传输路径为：从第七三极管Q7的集电极流入至第九三极管Q9的集电极和第九三极管Q9的基极，则流过第九三极管Q9上的电流值等于第二电流值，并且预设第九三极管Q9上流过的电流值与第十三极管Q10上流过的电流值相匹配，使得所述第二电流镜输出的检测电流与第二电流值相匹配。所述控制开关电路模块120通过编程控制第一电流镜中的第四三极管Q4和第二电流镜中的第八三极管Q8的开启和关闭状态，进而控制所述控制开关电路模块120所输出的检测电流。由于所述控制开关电路模块120的各自输入信号可以组合成4种状态，因此，可以实现输出4种不同的检测电流。

结合图2，从上至下的信号依次为SECTION4,SECTION3,SECTION2,SECTION1以及VBE。这些信号SECTION4,SECTION3,SECTION2,SECTION1所对应的数字逻辑关系为：SECTION1对应VIN1为1，对应VIN2为0；SECTION2对应VIN1为0，对应VIN2为0；SECTION3对应VIN1为0，对应VIN2为1；SECTION4对应VIN1为1,对应VIN2为1。其中“1”表示输入节点为高电平，“0”表示输入节点为低电平。SECTION1,SECTION2,SECTION3,SECTION4表示不同的选择方式，VBE为补偿三极管的基极与发射极之间的电压差。由于控制开关电路模块120的内部逻辑对第二电压输出模块150中的第二输出电压VBE无影响，因此，附图2中仅显示一条第二输出电压VBE的曲线。

继续参阅图1，所述第一电压输出模块130包括一反馈单元(图中未标注)，所述反馈单元的输出端耦接于所述第一电压输出模块130的输出端，所述反馈单元用以提供一成正比例于绝对温度(Proportional To Absolute Temperature，简称PTAT)的第一输出电压VR。进一步，所述反馈单元包括固定反馈电阻R6和与固定反馈电阻R6串联的累加反馈电阻R7，所述累加反馈电阻R7的两端分别耦接于一设于所述第一电压输出模块130中的反馈三级管Q12的集电极和发射极，所述反馈三极管Q12的基极耦接于所述比较器模块140的输出端。

所述第一电压输出模块130还包括：依次串联的第十一三极管Q11和第五电阻R5；所述第十一三极管Q11的发射极耦接于电源电压VDD输入端，第十一三极管Q11的基极耦接于所述控制开关电路模块120的输出端，第十一三极管Q11的集电极耦接于所述第五电阻R5的一端；所述第五电阻R5的另一端耦接于所述反馈单元的一端。参阅图1，第六三极管Q6的集电极耦接于所述第一电压输出模块130的第十一三极管Q11和第五电阻R5之间,第十三极管Q10的集电极耦接于所述第一电压输出模块130的第十一三极管Q11和第五电阻R5之间。根据所述控制开关电路模块输出的四种不同的检测电流值，以使得所述第一电压输出模块130输出四种不同的检测电流。

所述第一电压输出模块130的供电端口为VDD，其输出端连接至所述比较器模块140的第一输入电压节点A。在本实施例中，反馈单元包括固定反馈电阻R6和与固定反馈电阻串联的累加反馈电阻R7。累加反馈电阻R7的两端分别耦接于反馈三极管Q12的集电极和发射极，反馈三极管Q12的基极耦接于比较器模块140的输出端C。当所述第一输出电压VR小于等于所述第二输出电压VBE时，所述反馈三极管Q12为开启状态，所述累加反馈电阻R7被旁路；当所述第一输出电压VR大于所述第二输出电压VBE时，所述反馈三极管Q12为关断状态，所述累加反馈电阻R7被接入，以改变所述反馈单元的第一输出电压VR(即第一电压输出模块130的第一输出电压VR)，进而相应调整第二输出电压VBE。换言之，在过温保护动作之前，反馈三极管Q12为开启状态，累加反馈电阻R7被短接。当检测电流的电流值I4为一定时，固定反馈电阻R6所产生的电压VR＝I4*R6，且随着温度升高而升高；当过温保护功能被触发后，反馈三极管Q12被关断，累加反馈电阻R7接入反馈单元中(或称接入回路)，此时，第一输入电压节点A的电压变为VR＝I4*(R6+R7)。由于第一输入电压节点A的电压发生变化，则第二输入电压节点B也需要发生跟随变化，如此可以实现恢复温度阈值与过温保护阈值存在一定的差值，从而能够实现温度阈值滞回功能。

继续参阅图1，所述第二电压输出模块150包括补偿三极管Q26(如图1所示的第二十六三极管)，所述补偿三极管Q26以二极管连接方式设置；所述补偿三极管Q26的基极耦接于所述第二电压输出模块150的输出端。其中，所述补偿三极管Q26用以提供成负比例于绝对温度(Negative To Absolute Temperature，简称NTAT)的第二输出电压VBE。

进一步，所述第二电压输出模块150还包括一第二十五三极管Q25，所述第二十五三极管Q25的发射极耦接于电源电压VDD输入端，第二十五三极管Q25的基极耦接于所述控制开关电路模块120的输出端，第二十五三极管Q25的集电极耦接于所述补偿三极管Q26的集电极。

所述第二电压输出模块150的供电端口为VDD，输出端连接所述比较器模块140的第二输入电压节点B。所述第二电压输出模块150为具有负温度系数的三极管钳位电路。所述第二电压输出模块150中的补偿三极管Q26的VBE电压(基极和发射极)随温度升高而降低。

继续参阅图1，所述比较器模块140包括一差分输入对管，所述差分输入对管包括第十四三极管Q14和第二十四三极管Q24，所述第十四三极管Q14的基极耦接于所述第一电压输出模块130的输出端，用以获得所述第一输出电压VR；所述第二十四三极管Q24的基极耦接于所述第二电压输出模块150的输出端，用以获得所述第二输出电压VBE。

进一步，所述比较器模块140还包括：第十五三极管Q15、第十六三极管Q16、第十七三极管Q17、第十八三极管Q18和分别与第十五三极管Q15、第十六三极管Q16、第十七三极管Q17、第十八三极管Q18镜像对称设置的第十九三极管Q19、第二十三极管Q20、第二十一三极管Q21、第二十二三极管Q22、以及第十三三极管Q13和第二十三三极管Q23；其中第十五三极管Q15的发射极耦接于电源电压VDD输入端和第十七三极管Q17的发射极，第十五三极管Q15的基极耦接于第十七三极管Q17的基极，第十五三极管Q15的集电极耦接于第十五三极管Q15的基极和第十六三极管Q16的集电极；所述第十六三极管Q16的基极耦接于第十四三极管Q14的发射极，第十六三极管Q16的发射极耦接于一设于所述比较器模块140的第一电流源S1的一端；所述第十七三极管Q17的发射极耦接于电源电压VDD输入端，第十七三极管Q17的集电极耦接于所述第十八三极管Q18的集电极；所述第十八三极管Q18的集电极耦接于第十八三极管Q18的基极和第二十三极管Q20的基极，第十八三极管Q18的基极耦接于第二十三极管Q20的基极，第十八三极管Q18的发射极接地GND；所述第二十二三极管Q22的基极耦接于第二十四三极管Q24的发射极，第二十二三极管Q22的发射极耦接于所述第一电流源S1的所述一端；所述第十三三极管Q13的发射极耦接于电源电压VDD接入端，第十三三极管Q13的基极耦接于所述控制开关电路模块120的输出端，第十三三极管Q13的集电极耦接于第十四三极管Q14的发射极和第十六三极管Q16的基极；所述第二十三三极管Q23的发射极耦接于电源电压VDD接入端，第二十三三极管Q23的基极耦接于所述控制开关电路模块120的输出端，第二十三三极管Q23的集电极耦接于第二十四三极管Q24的发射极和第二十二三极管Q22的基极。所述第十九三极管Q19的发射极耦接于电源电压VDD输入端和第二十一三极管Q21的发射极，第十九三极管的基极耦接于第二十一三极管Q21的基极和集电极，第十九三极管Q19的集电极耦接于所述第二十三极管Q20的集电极；第二十三极管Q20的发射极接地；第二十一三极管Q21的发射极耦接于电源电压VDD，第二十一三极管Q21的基极耦接于第二十一三极管Q21的集电极，第二十一三极管Q21的集电极耦接于第二十二三极Q22的集电极；第二十二三极管Q22的基极耦接于第二十三三极管Q23的集电极和第二十四三极管Q24的发射极，第二十二三极管Q22的发射极耦接于第一电流源S1的一端。

在本实施例中，所述比较器模块140包括一高输入阻抗高速电压比较器。在所述比较器模块140中还设有一电流源S1。所述比较器模块140的供电端口为VDD，其一个输入端为第一输入电压节点A，另一个输入端为第二输入电压节点B，其输出端连接至节点C。进一步而言，所述高输入阻抗高速电压比较器是由第十四三极管Q14和第二十四三极管Q24(具体为PNP型三极管)组成的差分输入对管。当然，在其他部分实施例中，差分输入对管不限于如图1所示的电路结构。在本实施例中，通过设置第十四三极管Q14和第二十四三极管Q24为差分输入对管，可以实现提高比较器的输入阻抗，从而降低对第一输入电压节点A的影响。需说明的是，第一输入电压节点A处容易受到电流I4的影响，若未采用高输入阻抗高速比较器，则该电流I4电流会被比较器的输入端消耗一部分，并导致计算出的第一输出电压与实际值存在较大的偏差。而第二输入电压节点B处，仅涉及第二输出电压，其受到电流的影响与第一输出电压相比，相对较弱。当检测到第一输入电压节点A的电压VR大于第二输入电压节点B的电压VBE时，所述比较器模块140的输出信号VOUT发生翻转，所输出的过温保护信号由高电平变为低电平。

以下将进一步说明过温保护电路的工作原理。

本申请所述过温保护电路通过利用双极工艺电阻(如图1所示的第一电阻R1)正温度系数特性，以提供一基本不受温度影响的电流源，在正温度系数电阻上(如图1所示的第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7)产生一个随温度升高而升高的电压(此电压节点连接至比较器模块140的一个输入端，即第一输入电压节点A)，然后与具有负温度系数的三极管的电压(如图1所示的补偿三极管Q26的基极与发射极之间的电压差，此电压节点连接至比较器模块140的另一个输入端，即第二输入电压节点B)进行比较。当温度达到过温保护阈值设定点时，正温度系数电阻上所产生的电压VR大于补偿三极管的电压VBE，于是比较器模块140的输出端的电平发生翻转，并且产生过温保护信号，进而关闭电源芯片，以实现过温保护功能。在此功能上，通过控制流经正温度系数电阻的电流来调整检测电阻上的电压，即控制第一输入电压节点A的电压值，换言之，即控制高输入阻抗高速电压比较器的一输入端的翻转电压阈值，以调制高输入阻抗高速电压比较器的另一个输入端的VBE电压阈值，藉此来实现调整过温保护阈值。需说明的是，第一输入电压节点A的电压与温度及控制开关电路模块的输入信号的组合控制有关。若假设第二输入电压节点B的电压为一定值，则可以将控制第一输入电压节点A的电压值视作为控制翻转电压阈值。

此外，本申请过温保护电路使用2组电流镜(第一电流镜和第二电流镜)来调整流过检测电阻(R5,R6,R7)的检测电流I4，通过对2组电流镜的输入信号(VI N1,VI N2)的组合匹配，使得流过检测电阻(R5,R6,R7)的检测电流可以呈现四种状态。亦即，检测电阻(R5,R6,R7)上的电压值具有四个不同值，对应四种不同的过温保护阈值设置点。此外，在偏置电路模块110中，设置三段金属丝(FUSE1,FUSE2,FUSE3)以短路相对应设置的电阻(R2,R3,R4)，如此设计可以通过三段金属丝(FUSE1,FUSE2,FUSE3)的熔断以提高偏置电路的偏置电流精度I1，即输出高精度的偏置电流，从而提高过温保护阈值的精度和片与片之间的一致性。此外，当发生过温保护时，高输入阻抗高速电压比较器的输出信号VOUT由高电平转为低电平，以控制第一电压输出模块130中的反馈三极管Q12关闭，于是第一电压输出模块130中的检测电阻的阻值增大，检测电阻的电压增大，即高输入阻抗高速电压比较器的一个输入端的电压VR增大，进而要求高输入阻抗高速电压比较器的另一个输入端的电压VBE增大(即需要温度降低一定比例后，第二输出电压会随着温度降低而升高)，这样高输入阻抗高速电压比较器的输出信号VOUT才会再次反转，使得电源芯片恢复正常工作，以实现电源芯片过温保护阈值与恢复工作的温度阈值之间存在差异，以实现温度滞回功能。

进一步而言，在使用过温保护电路时，需要预先确定过温保护阈值设置点。具体可以通过调整控制开关电路模块120的第一电流镜和第二电流镜的输入信号(VI N1,VI N2)，以调整第一电压输出模块130的检测电流I4，从而达到调整过温保护阈值设置点的目的。第一电压输出模块130提供与正温度系数相关的第一输出电压VR，第二电压输出模块150提供与负温度系数相关的第二输出电压VBE。当温度发生变化时，第一输出电压VR和第二输出电压VBE相应发生变化。当第一输出电压VR大于第二输出电压VBE时，比较器模块140的输出信号VOUT由高电平转变为低电平，从而触发过温保护功能。与此同时，第一电压输出模块130中的检测电阻的阻值增大，使得第一输出电压VR进一步增大。只有温度继续下降，才会出现第一输出电压VR小于第二输出电压VBE的情况，以实现温度阈值滞回功能。在本申请中，利用晶体管工艺中PBASE电阻(集体管集成电路中的一种电阻，其阻值随温度升高而升高，如图1所示的第一电阻R1,第六电阻R6,第七电阻R7)的正温度系数和三极管导通电压的负温度系数，以产生一个正温度系数的第一输出电压VR和一个负温度系数的第二输出电压VBE。上述两个电压为所述比较器模块140的两个输入端(节点A和节点B)的电压。两个电压随温度变化的曲线交点即为电源芯片的过温保护阈值设置点。当过温保护功能触发时，累加反馈电阻R7被接入。参阅图3，VR曲线斜率变化，与VBE曲线交点前移，所述比较器模块140输出恢复温度降低，以形成滞回窗口。

结合图1所示，在偏置电路模块110中的偏置电流所对应的计算公式如下，公式1为I1＝(VREF-VBE)/(R1+R2+R3+R4),其中R2,R3,R4是否在上述公式1的分母中取决于修调结果(例如金属丝FUSE1被熔断，则对应的电阻R2被带入上述公式1，金属丝FUSE2被熔断，则对应的电阻R3被带入上述公式1，金属丝FUSE3被熔断，则对应的电阻R4被带入上述公式1)，VREF是电源芯片的基准电压。

在控制开关电路模块120和第一电压输出模块130中，第一电流镜的电流I2和第二电流镜的电流I3和检测电流I4与偏置电流I1的关系所对应的计算公式如下，公式2为I1＝I2+I3+I4，当第四三极管Q4导通时，则I2＝0；当第八三极管Q8导通时，则I3＝0。

在第一电压输出模块130中，在过温保护前，第一输出电压VR所对应的计算公式如下，公式3为VR＝I4*R6*(T-T0)*a；在过温保护后，第一输出电压VR所对应的计算公式如下，公式4为为VR＝I4*(R6+R7)*(T-T0)*a。其中，R6,R7是电阻在T0(25℃)时的初始阻值，a为电阻正温度系数，单位为xx/℃。

在第二输出电压模块中，补偿三极管Q26所产生的第二输出电压VBE所对应的计算公式如下，公式5为VBE＝VBE0+(T-T0)*b，其中VBE0是三极管在T0时刻所对应的VBE导通电压，b为三极管导通电压VBE的负温度系数(单位为-mv/℃)。

根据上述公式3和公式5，可以推导获得过温保护阈值设置点所对应的公式如下，公式6为TH＝(I4*R6*a*T0-b*T0+VBE0)/(I4*R6*a-b)。

根据上述公式4和公式5，可以推导获得过温保护恢复阈值设置点所对应的公式如下，公式7为TL＝(I4*(R6+R7)*a*T0-b*T0+VBE0)/(I4*(R6+R7)*a-b)。其中，TH-TL是滞回窗口。

结合图2和图3所示，通过调整输入信号(数字信号)以控制四种不同状态，进行仿真，以获得对应的四组不同的数字输入信号。在触发过温保护后，第十四三极管Q14的基极端的电压明显上升，变化后的图像与VBE电压图像交点明前移，两个交点之差为电路的滞回窗口电压。

图4为本申请一实施例中的一种电源芯片的结构示意图。在本实施例中，本申请提供了一种电源芯片200，所述电源芯片200包括上述过温保护电路100。所述过温保护电路100的具体结构在此不再详述。

相较于现有常规的过温保护电路(过温检测点大多数是固定不可调的，且精度较低，不能应用于对温度保护阀值设置点要求高的领域)，本申请过温保护电路及采用该电路的电源芯片，通过编程改变流过检测电阻的电流，以改变第一输出电压VR随温度变化的关系式，从而得到四个过温保护阈值设置点，并且通过对电路进行修调，以提高电流源的精度，进而每个电源芯片都可以实现精准的过温保护阈值。再者，采用本申请所述的过温保护电路的芯片可以适用于多种复杂的温度环境，根据自身需求灵活选择过温保护阈值设置点，以满足多种多样的设计应用需求。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种过温保护电路及电源芯片进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种过温保护电路，其特征在于，包括：

一偏置电路模块，用以提供一偏置电流；

一控制开关电路模块，耦接于所述偏置电路模块，用以提供一与所述偏置电流相关联的检测电流；

一第一电压输出模块，耦接于所述控制开关电路模块，用以根据所述检测电流获得一第一输出电压，所述第一输出电压成正比例于绝对温度；

一第二电压输出模块，用以产生一第二输出电压，所述第二输出电压成负比例于绝对温度；以及

一比较器模块，分别耦接于所述第一电压输出模块和所述第二电压输出模块，用以比较第一输出电压和第二输出电压，并且当第一输出电压大于第二输出电压时，所述比较器模块产生一过温保护信号，且所述比较器模块的输出端输出所述过温保护信号；

其中，所述控制开关电路模块包括相互耦接的第一电流镜和第二电流镜、第三三极管以及第七三极管，所述第三三极管的发射极耦接于电源电压输入端，所述第三三极管的基极耦接于所述控制开关电路模块的输入端，所述第三三极管的集电极耦接于所述第一电流镜的输入端；所述第七三极管的发射极耦接于电源电压输入端，所述第七三极管的基极耦接于所述控制开关电路模块的输入端，所述第七三极管的集电极耦接于所述第二电流镜输入端；

所述第一电流镜包括第四三极管、第五三极管和第六三极管；所述第四三极管的集电极耦接于所述第五三极管的集电极，第四三极管的基极用以接收第一电流镜的输入信号，第四三极管的发射极接地；所述第五三极管的集电极耦接于第五三极管的基极和第六三极管的基极，第五三极管的发射极接地；所述第六三极管的集电极耦接于所述第一电压输出模块，第六三极管的发射极接地；所述第二电流镜包括第八三极管、第九三极管和第十三极管；所述第八三极管的集电极耦接于所述第九三极管的集电极，第八三极管的基极用以接收第二电流镜的输入信号，第八三极管的发射极接地；所述第九三极管的集电极耦接于第九三极管的基极和第十三极管的基极，第九三极管的发射极接地；所述第十三极管的集电极耦接于所述第一电压输出模块，第十三极管的发射极接地；

所述第三三极管用于向所述第一电流镜提供第一电流值，所述第七三极管用于向所述第二电流镜提供第二电流值，通过控制所述第一电流镜中的第四三极管和所述第二电流镜中的第八三极管各自的开启和关闭状态，以改变所述第一电流镜和所述第二电流镜各自输出的检测电流值，以实现控制所述控制开关电路模块输出四种不同的检测电流。

2.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，

所述偏置电路模块包括依次串联的第一三极管、第二三极管、第一电阻、调节电阻单元，所述第一三极管的发射极耦接于一电源电压输入端，所述一三极管的集电极耦接于所述第二三极管的集电极和所述第一三极管的基极，所述第一三极管的基极耦接于所述偏置电路模块的输出端，所述第二三极管的基极耦接于一参考电压输入端，第二三极管的发射极耦接于所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端耦接于所述调节电阻单元的一端。

3.根据权利要求2所述的过温保护电路，其特征在于，所述调节电阻单元包括多个依次串联的调节电阻；所述偏置电路模块还包括一选择路径，所述选择路径包括多个依次串联的金属丝，每一所述金属丝的两端分别耦接于相应调节电阻的两端，所述选择路径基于对每一所述金属丝的通断控制改变所述调节电阻单元的阻值。

4.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述第一电压输出模块包括一反馈单元，所述反馈单元的输出端耦接于所述第一电压输出模块的输出端，所述反馈单元用以提供一成正比例于绝对温度的第一输出电压。

5.根据权利要求4所述的过温保护电路，其特征在于，所述反馈单元包括固定反馈电阻和与固定反馈电阻串联的累加反馈电阻，所述累加反馈电阻的两端分别耦接于一设于所述第一电压输出模块中的反馈三极管的集电极和发射极，所述反馈三极管的基极耦接于所述比较器模块的输出端。

6.根据权利要求5所述的过温保护电路，其特征在于，当所述第一输出电压小于等于所述第二输出电压时，所述反馈三极管为开启状态，所述累加反馈电阻被旁路；当所述第一输出电压大于所述第二输出电压时，所述反馈三极管为关断状态，所述累加反馈电阻被接入，以改变所述反馈单元的第一输出电压，进而相应调整第二输出电压。

7.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述第二电压输出模块包括补偿三极管，所述补偿三极管以二极管连接方式设置；所述补偿三极管的基极耦接于所述第二电压输出模块的输出端。

8.根据权利要求7所述的过温保护电路，其特征在于，所述补偿三极管用以提供成负比例于绝对温度的第二输出电压。

9.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述比较器模块包括一差分输入对管，所述差分输入对管包括第十四三极管和第二十四三极管，所述第十四三极管的基极耦接于所述第一电压输出模块的输出端，用以获得所述第一输出电压；所述第二十四三极管的基极耦接于所述第二电压输出模块的输出端，用以获得所述第二输出电压。

10.一种电源芯片，其特征在于，所述电源芯片包括权利要求1至权利要求9任一所述的过温保护电路。

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