CN117782340B - 一种过温检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过温检测电路，包括：功率控制模块，用于根据控制反馈的报警信号，及时调整功率管的工作状态；基准模块，用于产生比较过温检测的基准电压vref；检测模块，用于对所述功率控制模块温度的检测，并输出指示温度的电压；判断模块，用于对基准电压vref和输出指示温度的电压进行比较；控制模块，用于输出控制信号，并产生报警信号给所述功率控制模块。解决了现有技术中有大功率功率控制模块芯片的热冲击过温检测。

Description

一种过温检测电路

技术领域

本发明涉及一种过温检测电路。

背景技术

常规的芯片过温保护技术方案仅考虑整体的绝对温度是否超过限定值，而不能监控内部的功率级器件温度变化的快慢。实际上，如果内部的功率级器件温度快速升高，即使绝对温度不是很高，仍很容易对新盘造成热冲击损伤。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的缺陷而提供的一种过温检测电路，解决了现有技术中有大功率功率控制模块芯片的热冲击过温检测。

实现上述目的的技术方案是：

一种过温检测电路，包括：

功率控制模块，用于根据控制反馈的报警信号，及时调整功率管的工作状态；

基准模块，用于产生比较过温检测的基准电压vref；

检测模块，用于对所述功率控制模块温度的检测，并输出指示温度的电压；

判断模块，用于对基准电压vref和输出指示温度的电压进行比较；

控制模块，用于输出控制信号，并产生报警信号给所述功率控制模块。

优选的，所述功率控制模块包括x路功率电路，

所述x路功率电路包括第一输入电压端和多路第一功率管，每路有多个所述第一功率管，所述第一输入电压端分别连接每路第一个所述第一功率管的漏极，第一个至倒数第二个所述第一功率管的源极分别连接下一个所述第一功率管的漏极，最后一个所述第一功率管的源极接地，所述控制模块连接每个所述第一功率管的栅极。

优选的，所述功率控制模块还包括y路功率电路，

所述y路功率电路包括第二输入电压端和多路第二功率管，每路有多个所述第二功率管，所述第二输入电压端分别连接每路第一个所述第二功率管的漏极，第一个至倒数第二个所述第二功率管的源极分别连接下一个所述第二功率管的漏极，最后一个所述第二功率管的源极接地，所述控制模块连接每个所述第二功率管的栅极。

优选的，所述基准模块包括：第一工作电压端，所述第一工作电压端连接第一电流源；

所述第一电流源连接第一NMOS管的漏极和栅极，所述第一NMOS管的源极接地；

所述第一工作电压端依次串联四个第一三极管，所述第一工作电压端连接第一个所述第一三极管的发射极，每个所述第一三极管的基极连接各自的集电极，最后一个所述第一三极管的集电极分别连接第二NMOS管的漏极和所述判断模块；

所述第一NMOS管的栅极连接所述第二NMOS管的栅极，所述第二NMOS管的源极接地。

优选的，所述检测模块包括x路检测电路，

所述x路检测电路包括：第二工作电压端，

所述第二工作电压端连接第二电流源；

所述第二电流源连接第三NMOS管的漏极和栅极，所述第三NMOS管的源极接地；

所述第二工作电压端还依次连接多路第一分区功率电路；

每路所述第一分区功率电路均分别连接第四NMOS管的漏极和所述判断模块；

所述第三NMOS管的栅极连接所述第四NMOS管的栅极，所述第四NMOS管的源极接地。

优选的，所述检测模块还包括y路检测电路，

所述y路检测电路包括：第三工作电压端，

所述第三工作电压端连接第三电流源；

所述第三电流源连接第五NMOS管的漏极和栅极，所述第五NMOS管的源极接地；

所述第三工作电压端还依次连接多路第二分区功率电路；

每路所述第二分区功率电路均分别连接第六NMOS管的漏极和所述判断模块；

所述第五NMOS管的栅极连接所述第六NMOS管的栅极，所述第六NMOS管的源极接地。

优选的，所述第一分区功率电路包括四个串联的第二三极管，所述第二工作电压端连接第一个所述第二三极管的发射极，每个所述第二三极管的基极连接各自的集电极，最后一个所述第二三极管的集电极通过第一开关分别连接第四NMOS管的漏极和所述判断模块；

所述第二分区功率电路包括四个串联的第三三极管，所述第三工作电压端连接第一个所述第三三极管的发射极，每个所述第三三极管的基极连接各自的集电极，最后一个所述第三三极管的集电极通过第二开关分别连接第六NMOS管的漏极和所述判断模块。

优选的，所述判断模块包括：比较器，所述基准模块中最后一个串联的所述第一三极管的集电极连接所述比较器的负输入端；所述检测模块中第一分区功率电路和第二分区功率电路连接所述比较器的正输入端，所述比较器的输出端连接所述控制模块。

优选的，所述基准模块包括：第四工作电压端，所述第四工作电压端依次串联第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第三电阻另一端接地，所述第一电阻另一端还连接所述比较器的负输入端，所述第二电阻另一端还通过第五电阻连接所述比较器的正输入端。

优选的，所述检测模块包括：第五工作电压端和高额电压端，所述第五工作电压端分别连接第一MOS管的源极和第一二极管的阴极，所述第一MOS管的漏极通过第三开关连接所述第一二极管的阳极，所述第一MOS管的漏极分别连接第二MOS管的漏极和第二二极管的阴极，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的源极还连接所述第二二极管的阳极，所述高额电压端连接第六电阻，所述第六电阻通过第四开关连接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阳极通过第五开关连接第四电阻，所述第四电阻另一端分别连接所述第五电阻和比较器的正输入端。

本发明的有益效果是：本发明将功率控制模块中的功率管通过x、y轴进行排列，分开检测，提高检测效率，通过将基准电压Vref和输出的检测电压Vdet一起输出到判断模块，通过比较器进行比较，当功率控制模块区域的第一功率管或第二功率管正常，则Vdet<Vref, Temp_alarm =0，不报警；当功率控制模块区域的第一功率管或第二功率管升温太高，Vdet>Vref, Temp_alarm =1，报警，报警信号输出到控制模块，控制模块反馈到功率控制模块，进而对相对区域的第一功率管或第二功率管进行调整；解决了现有技术中有大功率功率控制模块芯片的热冲击过温检测；本发明还通过第一二极管和第二二极管的温度特性，在第一MOS管和第二MOS管工作期间，存在一个阶段第一MOS管和第二MOS管都关闭，通过第三开关断开，第四开关闭合，第一MOS管的sub电位vsub1连接到第六电阻，第六电阻另外一段连接高额电压端，高额电压端比第五工作电压端电压高，由于第一二极管的导通，通过实时检测该阶段的输出的电压，就能判断过温特性，第四电阻R4通过第五开关S5连接第一MOS管M1的sub电位，检测的时候，第一MOS管M1和第二MOS管M2都是截止的，当前续流方向从out通过第一二极管D1流向第五工作电压端VDD5，通过第三电阻R3和第四电阻R4连接到基准电阻分压第一电阻R1和第二电阻R2分压处，输出基准电压Vref，当Vdet>vref, Temp_alarm=0，不发出报警信号，当Vdet<vref, Temp_alarm=1，发出报警信号，报警信号输出到控制模块，控制模块反馈到功率控制模块，进而对区域内的功率管进行调整，省去了x列和y列分开的方式检测；也解决了现有技术中有大功率功率控制模块芯片的热冲击过温检测。

附图说明

图1是本发明一种过温检测电路的模块图；

图2是本发明中功率控制模块的电路图；

图3是本发明中基准模块的电路图；

图4是本发明中检测模块的电路图；

图5是本发明中x路检测电路图；

图6是本发明中y路检测电路图；

图7是本发明中另一基准模块和检测模块的电路图；

图8是本发明中检测模块和功率管的布置图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1-7所示，一种过温检测电路，包括：功率控制模块1、基准模块2、检测模块3、判断模块4和控制模块5。

功率控制模块1，用于根据控制反馈的报警信号，及时调整功率管的工作状态。

实施例中，功率控制模块1包括x路功率电路和y路功率电路。

x路功率电路包括第一输入电压端VIN1和多路第一功率管NMx，每路有多个第一功率管NMx，第一输入电压端VIN1分别连接每路第一个第一功率管NMx的漏极，第一个至倒数第二个第一功率管NMx的源极分别连接下一个第一功率管NMx的漏极，最后一个第一功率管NMx的源极接地，控制模块连接每个第一功率管NMx的栅极。

y路功率电路包括第二输入电压端VIN2和多路第二功率管NMy，每路有多个第二功率管NMy，第二输入电压端VIN2分别连接每路第一个第二功率管NMy的漏极，第一个至倒数第二个第二功率管NMy的源极分别连接下一个第二功率管NMy的漏极，最后一个第二功率管NMy的源极接地，控制模块连接每个第二功率管NMy的栅极。

基准模块2，用于产生比较过温检测的基准电压vref。

如图2所示，基准模块2包括：第一工作电压端VDD1，第一工作电压端VDD1连接第一电流源Iref；第一电流源Iref连接第一NMOS管NM1的漏极和栅极，第一NMOS管NM1的源极接地；第一工作电压端VDD1依次串联四个第一三极管Q1，第一工作电压端VDD1连接第一个第一三极管Q1的发射极，每个第一三极管Q1的基极连接各自的集电极，最后一个第一三极管Q1的集电极分别连接第二NMOS管NM2的漏极和判断模块；第一NMOS管NM1的栅极连接第二NMOS管NM2的栅极，第二NMOS管NM2的源极接地。

检测模块3，用于对功率控制模块1温度的检测，并输出指示温度的电压。

如图3、4所示，检测模块3包括：x路检测电路和y路检测电路，其中，

x路检测电路包括：第二工作电压端VDD2，第二工作电压端VDD2连接第二电流源Idet1；第二电流源Idet1连接第三NMOS管NM3的漏极和栅极，第三NMOS管NM3的源极接地；第二工作电压端VDD2还依次连接多路第一分区功率电路；每路第一分区功率电路均分别连接第四NMOS管NM4的漏极和判断模块；第三NMOS管NM3的栅极连接第四NMOS管NM4的栅极，第四NMOS管NM4的源极接地。

y路检测电路包括：第三工作电压端VDD3，第三工作电压端VDD3连接第三电流源Idet2；第三电流源Idet2连接第五NMOS管NM5的漏极和栅极，第五NMOS管NM5的源极接地；第三工作电压端VDD3还依次连接多路第二分区功率电路；每路第二分区功率电路均分别连接第六NMOS管NM6的漏极和判断模块；第五NMOS管NM5的栅极连接第六NMOS管NM6的栅极，第六NMOS管NM6的源极接地。

实施例中，第一分区功率电路包括四个串联的第二三极管Q2，第二工作电压端VDD2连接第一个第二三极管Q2的发射极，每个第二三极管Q2的基极连接各自的集电极，最后一个第二三极管Q2的集电极通过第一开关S1分别连接第四NMOS管NM4的漏极和判断模块4。

实施例中，第二分区功率电路包括四个串联的第三三极管Q3，第三工作电压端VDD3连接第一个第三三极管Q3的发射极，每个第三三极管Q3的基极连接各自的集电极，最后一个第三三极管Q3的集电极通过第二开关S2分别连接第六NMOS管NM6的漏极和判断模块4。

实施例中，第一开关S1和第二开关S2均通过控制模块5控制，顺序依次开启。

实施例中，第二三极管Q2和第三三极管Q3均为PNP管，根据PNP的负温度特性，温度越高，PNP管的Vbe的电压越低，Vdet=VDD-（Vbe1+Vbe2+Vbe3+Vbe4）越高，且采用x列和y列分开的方式检测，提高检测效率。

判断模块4，用于对基准电压vref和输出指示温度的电压进行比较。

如图5、6所示，判断模块4包括：比较器CMP1，基准模块中最后一个串联的第一三极管Q1的集电极连接比较器CMP1的负输入端；检测模块中第一分区功率电路和第二分区功率电路连接比较器CMP1的正输入端，比较器CMP1的输出端连接控制模块。

控制模块5，用于输出控制信号，并产生报警信号给功率控制模块1。

如图8所示，为芯片的整体布局图，检测模块3分布在功率管的一侧或两侧，多个PNP管均匀的撒在功率管内部，图中，X1/2/3分别代表纵轴的第二功率管NMy，Y1/2/3分别代表横轴的第一功率管NMx。

工作原理：

如图5、6所示，通过基准模块2中第一NMOS管NM1镜像第二NMOS管NM2的参考电流Iref，产生基准电压vref，Vref=VDD1-Vbe*4，Vbe为第一三极管Q1的电压，通过检测模块3输出检测电压Vdet，将基准电压Vref和输出的检测电压Vdet一起输出到判断模块4，通过比较器CMP1进行比较；

当对功率控制模块1区域的x路功率电路进行检测时：

若第一功率管NMx正常，则Vdet<Vref, Temp_alarm_x =0，不报警；当功率控制模块1区域的第一功率管NMx升温太高，Vdet>Vref, Temp_alarm_x=1，报警，报警信号输出到控制模块5，控制模块5反馈到功率控制模块1，进而对相对区域的第一功率管NMx进行调整。

当对功率控制模块1区域的y路功率电路进行检测时：

若第二功率管NMy正常，则Vdet<Vref, Temp_alarm_y =0，不报警；当功率控制模块1区域的第二功率管NMy升温太高，Vdet>Vref, Temp_alarm_y=1，报警，报警信号输出到控制模块5，控制模块5反馈到功率控制模块1，进而对相对区域的第二功率管NMy进行调整。

其中，检测X列(纵列）和Y列（横轴）的信号，分别输出报警信号为Temp_alarm_x和Temp_alarm_y。

实施例2

如图1、2、7所示，一种过温检测电路，包括：功率控制模块1、基准模块2、检测模块3、判断模块4和控制模块5。

功率控制模块1，用于根据控制反馈的报警信号，及时调整功率管的工作状态。

基准模块2，用于产生比较过温检测的基准电压vref。

如图7所示，基准模块2包括：第四工作电压端VDD4，第四工作电压端VDD4依次串联第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第三电阻R3另一端接地，第一电阻R1另一端还连接比较器CMP1的负输入端，第二电阻R2另一端还通过第五电阻R5连接比较器CMP1的正输入端。

如图7所示，检测模块3包括：第五工作电压端VDD5和高额电压端VBST，第五工作电压端VDD5分别连接第一MOS管M1的源极和第一二极管D1的阴极，第一MOS管M1的漏极通过第三开关S3连接第一二极管D1的阳极，第一MOS管M1的漏极分别连接第二MOS管M2的漏极和第二二极管D2的阴极，第二MOS管M2的源极接地，第二MOS管M2的源极还连接第二二极管D2的阳极，高额电压端VBST连接第六电阻R6，第六电阻R6通过第四开关S4连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阳极通过第五开关S5连接第四电阻R4，第四电阻R4另一端分别连接第五电阻R5和比较器CMP1的正输入端。

判断模块4，用于对基准电压vref和输出指示温度的电压进行比较。

如图7所示，判断模块4包括：比较器CMP1，基准模块中最后一个串联的第一三极管Q1的集电极连接比较器CMP1的负输入端；检测模块中第一分区功率电路和第二分区功率电路连接比较器CMP1的正输入端，比较器CMP1的输出端连接控制模块。

控制模块5，用于输出控制信号，并产生报警信号给功率控制模块1。

工作原理：

通过第一二极管D1和第二二极管D2的温度特性，在第一MOS管M1和第二MOS管M2工作期间，存在一个阶段第一MOS管M1和第二MOS管M2都关闭，通过第三开关S3断开，第四开关S4闭合，第一MOS管M1的sub电位vsub1连接到第六电阻R6，第六电阻R6另外一段连接高额电压端VBST，高额电压端VBST比第五工作电压端VDD5电压高，由于第一二极管D1的导通，通过实时检测该阶段的输出的检测电压Vdet，就能判断过温特性。

第四电阻R4通过第五开关S5连接第一MOS管M1的sub电位，检测的时候，第一MOS管M1和第二MOS管M2都是截止的，当前续流方向从out通过第一二极管D1流向第五工作电压端VDD5，通过第三电阻R3和第四电阻R4连接到基准电阻分压第一电阻R1和第二电阻R2分压处，输出基准电压Vref。

则，

基准电压Vref的电压近似等于VDD5*（R2+R3）/(R1+R2+R3)；

当R4=R3，则检测端的电压Vdet=（vsub1+VDD5*R1/(R1+R2+R3)）/2；

其中vsub1=VBST-Iup*R6，Iup 为流经第六电阻R6的电流；

当温度升高，Vdio降低，Iup 增大，vsub1下降；

当Vdet<vref, Temp_alarm=1，发出报警信号；

当温度下降，Vdio升高，Vdet升高，

当Vdet>Vref, Temp_alarm=0，不发出报警信号；

发出的报警信号输出到控制模块5，控制模块5反馈到功率控制模块1，进而对区域内的功率管进行调整。以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种过温检测电路，其特征在于，包括：

功率控制模块，用于根据控制反馈的报警信号，及时调整功率管的工作状态；

基准模块，用于产生比较过温检测的基准电压vref；

检测模块，用于对所述功率控制模块温度的检测，并输出指示温度的电压；

判断模块，用于对基准电压vref和输出指示温度的电压进行比较；

控制模块，用于输出控制信号，并产生报警信号给所述功率控制模块；

所述功率控制模块包括x路功率电路，

所述x路功率电路包括第一输入电压端（VIN1）和多路第一功率管（NMx），每路有多个所述第一功率管（NMx），所述第一输入电压端（VIN1）分别连接每路第一个所述第一功率管（NMx）的漏极，第一个至倒数第二个所述第一功率管（NMx）的源极分别连接下一个所述第一功率管（NMx）的漏极，最后一个所述第一功率管（NMx）的源极接地，所述控制模块连接每个所述第一功率管（NMx）的栅极；

所述功率控制模块还包括y路功率电路，

所述y路功率电路包括第二输入电压端（VIN2）和多路第二功率管（NMy），每路有多个所述第二功率管（NMy），所述第二输入电压端（VIN2）分别连接每路第一个所述第二功率管（NMy）的漏极，第一个至倒数第二个所述第二功率管（NMy）的源极分别连接下一个所述第二功率管（NMy）的漏极，最后一个所述第二功率管（NMy）的源极接地，所述控制模块连接每个所述第二功率管（NMy）的栅极；

所述基准模块包括：第一工作电压端（VDD1），所述第一工作电压端（VDD1）连接第一电流源（Iref）；

所述第一电流源（Iref）连接第一NMOS管（NM1）的漏极和栅极，所述第一NMOS管（NM1）的源极接地；

所述第一工作电压端（VDD1）依次串联四个第一三极管（Q1），所述第一工作电压端（VDD1）连接第一个所述第一三极管（Q1）的发射极，每个所述第一三极管（Q1）的基极连接各自的集电极，最后一个所述第一三极管（Q1）的集电极分别连接第二NMOS管（NM2）的漏极和所述判断模块；

所述第一NMOS管（NM1）的栅极连接所述第二NMOS管（NM2）的栅极，所述第二NMOS管（NM2）的源极接地；

所述检测模块包括x路检测电路，

所述x路检测电路包括：第二工作电压端（VDD2），

所述第二工作电压端（VDD2）连接第二电流源（Idet1）；

所述第二电流源（Idet1）连接第三NMOS管（NM3）的漏极和栅极，所述第三NMOS管（NM3）的源极接地；

所述第二工作电压端（VDD2）还依次连接多路第一分区功率电路；

每路所述第一分区功率电路均分别连接第四NMOS管（NM4）的漏极和所述判断模块；

所述第三NMOS管（NM3）的栅极连接所述第四NMOS管（NM4）的栅极，所述第四NMOS管（NM4）的源极接地；

所述检测模块还包括y路检测电路，

所述y路检测电路包括：第三工作电压端（VDD3），

所述第三工作电压端（VDD3）连接第三电流源（Idet2）；

所述第三电流源（Idet2）连接第五NMOS管（NM5）的漏极和栅极，所述第五NMOS管（NM5）的源极接地；

所述第三工作电压端（VDD3）还依次连接多路第二分区功率电路；

每路所述第二分区功率电路均分别连接第六NMOS管（NM6）的漏极和所述判断模块；

所述第五NMOS管（NM5）的栅极连接所述第六NMOS管（NM6）的栅极，所述第六NMOS管（NM6）的源极接地；

所述第一分区功率电路包括四个串联的第二三极管（Q2），所述第二工作电压端（VDD2）连接第一个所述第二三极管（Q2）的发射极，每个所述第二三极管（Q2）的基极连接各自的集电极，最后一个所述第二三极管（Q2）的集电极通过第一开关（S1）分别连接第四NMOS管（NM4）的漏极和所述判断模块；

所述第二分区功率电路包括四个串联的第三三极管（Q3），所述第三工作电压端（VDD3）连接第一个所述第三三极管（Q3）的发射极，每个所述第三三极管（Q3）的基极连接各自的集电极，最后一个所述第三三极管（Q3）的集电极通过第二开关（S2）分别连接第六NMOS管（NM6）的漏极和所述判断模块；

所述判断模块包括：比较器（CMP1），所述基准模块中最后一个串联的所述第一三极管（Q1）的集电极连接所述比较器（CMP1）的负输入端；所述检测模块中第一分区功率电路和第二分区功率电路连接所述比较器（CMP1）的正输入端，所述比较器（CMP1）的输出端连接所述控制模块；

所述基准模块包括：第四工作电压端（VDD4），所述第四工作电压端（VDD4）依次串联第一电阻（R1）、第二电阻（R2）和第三电阻（R3），所述第三电阻（R3）另一端接地，所述第一电阻（R1）另一端还连接所述比较器（CMP1）的负输入端，所述第二电阻（R2）另一端还通过第五电阻（R5）连接所述比较器（CMP1）的正输入端；

所述检测模块包括：第五工作电压端（VDD5）和高额电压端（VBST），所述第五工作电压端（VDD5）分别连接第一MOS管（M1）的源极和第一二极管（D1）的阴极，所述第一MOS管（M1）的漏极通过第三开关（S3）连接所述第一二极管（D1）的阳极，所述第一MOS管（M1）的漏极分别连接第二MOS管（M2）的漏极和第二二极管（D2）的阴极，所述第二MOS管（M2）的源极接地，所述第二MOS管（M2）的源极还连接所述第二二极管（D2）的阳极，所述高额电压端（VBST）连接第六电阻（R6），所述第六电阻（R6）通过第四开关（S4）连接所述第一二极管（D1）的阳极，所述第一二极管（D1）的阳极通过第五开关（S5）连接第四电阻（R4），所述第四电阻（R4）另一端分别连接所述第五电阻（R5）和比较器（CMP1）的正输入端。