DD284565A5

DD284565A5 - Temperaturschutzschaltung fuer eine integrierte schaltung

Info

Publication number: DD284565A5
Application number: DD32914489A
Authority: DD
Inventors: Juergen Daugs
Original assignee: Veb Halbleiterwerk,Dd
Priority date: 1989-06-01
Filing date: 1989-06-01
Publication date: 1990-11-14

Abstract

Die Erfindung beinhaltet eine Temperaturschutzanordnung fuer eine integrierte Schaltung mit mehreren bipolaren oder unipolaren Leistungstransistoren, wobei durch die gegebene Technologie der vollstaendigen dielektrischen Isolation die separate Temperaturablastung jedes Leistungstransistors notwendig wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, dasz jeder Leistungstransistor mit einem Temperatursensor versehen ist und bei der durch die geeignete Wahl des Temperatursensors eine einfache Auswerteschaltung ermoeglicht wird. Erfindungsgemaesz wird der Temperatursensor als Poly-Siliziumdiode ausgefuehrt, die oberflaechlich an einer geeigneten Stelle im Leistungstransistor angeordnet ist. Dadurch wird eine Trennung von den Potentialen der Leistungstransistoren erreicht und eine aufwandsarme Auswerteschaltung realisiert.{integrierte Schaltungstechnik; Leistungstransistor; vollstaendig dielektrische Isolation; Poly-Silizium; Diode; Temperatursensor; Potentialtrennung}

Description

Durch die Wahl der Poly-Silizium-Dioden als Temperatursensor wird die Auswerteschaltung unabhängig von den Potentialen der Leistungstransistorelektroden, wodurch sich der Chipflächenaufwand auf die Konstantstromquelle und die Schwellwertschaltung mit Referenzquelle (z.B. Spannungsteiler) beschränkt. Unterschreitet einer der Temperatursensoren infolge Erwärmung die Referenzspannung, so schaltet der Ausgang der Auswerteschaltung um. Das Zurückschalten erfolgt mit Hysterese bei einer etwas höheren Flußspannung, um ein thermisches Schwingen auszuschließen.

Ausführungsbeispiel

Die zugrunde gelegte integrierte Speiseschaltung (SLIC) ist mit einer Hochvolttechnologie und vollständig dielektrischen Isolation integriert. Innerhalb der Technologie ist eine Poly-Silizium-Ebene vorgesehen, um Gates von MOS-Transistoren oder Feldplatten von Hochvolttransistoren zu realisieren. Dabei ist das Poly-Silizium nachträglich mit Bor und Phosphor dotierbar, wodurch die Herstellung oberflächlicher Poly-Silizium-Dioden P möglich wird. Es zeigen

Fig. 1: eine mögliche Anordnung des Temperatursensors im Leistungstransistor, Fig. 2: die Prinzipschaltung der Temperaturschutzanordnung.

In Fig. 1 ist die schematische Leitbahnstruktur eines der vier Leistungstransistoren L-, bis L₄ als npn-Transistor zu sehen, wobei dessen Stelle genauso ein vertikaler DMOS-Transistor einnehmen könnte. Durch die Anordnung der Dioden Pirn Eckbereich der Wanne wird praktisch keine zusätzliche Chipfläche benötigt. Die Anordnung direkt am Basisgebiet B oder Emittergebiet E ist ungünstig, da das Potential des Thermofühlers T die empfindliche Raumladungszone negativ beeinflussen kann. Die Verwendung mehrerer in Reihe geschalteter Dioden P als Thermofühler T ist vorteilhaft, da eine höhere Steilheit erreicht wird. Die Potentialtrennung vom Leistungstransistor Li gestattet, alle Sensoren Ti und die Referenzquelle R auf Masse M zu beziehen (Fig. 2) und die Flußspannungen der Temperatursensoren Ti auf die unabhängigen Eingänge Ei der Auswerteschaltung zu führen.

Auf Grund der höheren Steilheit mehrerer in Reihe geschalteter Dioden P kann eine einfache aufwandsarme Komparator- oder Trigger-Schaltung mit Hysterese verwendet werden, so daß die Schaltpunkte relativ genau reproduzierbar bleiben.

Claims

1. Temperaturschutzanordnung für eine integrierte Schaltung mit mehreren Leistungstransistoren (Li), wobei für jeden Leistungstransistor (Li) ein Temperatursensor (Ti) vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß jeder Temperatursensor (Ti) aus einer oder mehreren in Reihe geschalteten Poly-Silizium-Dioden (P) besteht, die an einer geeigneten Stelle des Leistungstransistors (Li) oberflächlich angeordnet sind.

2. Temperaturschutzanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß jeder Temperatursensor (Ti) jeweils von einer Konstantstromquelle (Ii) gespeistund auf ein gemeinsames Bezugspotential (M) geschaltet ist.

3. Temperaturschutzanordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine Auswertschaltung (A) vorgesehen ist, die aus einem Komparator (K) mit Schalthysteresis besteht und auf deren Eingange (Ei) die Verbindungsknoten zwischen Temperatursensor (Ti) und Konstantstromquelle (Ii) geführt sind.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Temperaturschutzanordnung fur eine integrierte Schaltung mit mehreren Leistungstransistoren, wobei durch die gegebene Technologie der vollständigen dielektrischen Isolation die separate Temperaturabtastung jedes Leistungstransistors notwendig wird

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß integrierte Schaltungen ζ B. im „smart-power^Bereich vor Temperaturuberlastung geschützt werden, um die Zerstörung der Leistungstransistoren zu verhindern. Dabei wird in der Regel so verfahren, daß ein Temperatursensor eine temperaturproportionale elektrische Große erzeugt, die in einer Auswerteschaltung mit dem Ziel der Reduzierung bzw. Abschaltung der elektrischen Leistung auf dem Chip verarbeitet wird. Auf Grund ihres geringen Platzbedarfes und des linearen Temperaturverlaufs der Flußspannung bei konstantem Strom werden als Temperatursensoren monolithische Dioden verwendet, deren temperaturabhängige Flußspannung mit einer Referenzspannung verglichen und das Ergebnis der Komparation als Steuersignal fur die Verlustleistungsreduzierung benutzt (DD' 215428) Dabei ist die monolithische Diode in einer separaten Isolationswanne integriert.

Integrierte Speiseschaltungen (SLIC) werden auf Grund hoher Spannungsanforderungen mit vollständig isolierender Technik integriert und in SMD-Gehausen montiert, wodurch sich die thermischen Probleme auf dem Chip verscharfen Durch die großen Temperaturgradienten auf dem Chip wird es notwendig, jeden Leistungstransistor der Speisebrucke mit einem eigenen Temperatursensor abzutasten, der möglichst nahe an der Leistungstransistorwanne angeordnet einen guten Kontakt zur Wärmequelle aufweist.

In der US 4,669,026 wurde mit der Einfuhrung eines „senseemitter" im Leistungstransistor ein entsprechender Vorschlag unterbreitet, derfur den Schutz eines Leistungstransistors praktikabel erscheint, aberfur vier Transistoren auf Grund des hohen schaltungstechnischen Aufwandes unokonomisch wird, weil durch die Anbindung an die Leistungstransistorpotentiale ein hoher Entkoppel-Speiseaufwand, d h viel Chipflache benotigt wird Außerdem gestattet diese Losung nicht den Schutz unipolarer Transistoren, da die Basis-Emitter-Strecke bipolarer Leistungstransistoren ausgenutzt wird

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, fur eine integrierte Schaltung mit mehreren Leistungstransistoren eine aufwandsarme Temperaturschutzanordnung zu schaffen, die unabhängig von der Wahl des Leistungstransistortyps realisierbar ist

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darm, durch die Wahl eines geeigneten Temperatursensors und dessen Anordnung in den Leistungstransistoren eine aus wenigen Schaltungselementen bestehende Auswertschaltung zu ermöglichen Erfmdungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß der Temperatursensor aus einer oder mehreren in Reihe geschalteten Poly-Silizium-Dioden besteht, die auf der Oberflache des Leistungstransistors angeordnet sind, alle Temperatursensoren auf ein gemeinsames Bezugspotential, ζ B Masse, geschaltet und von Konstantstromquellen gespeist sind, wobei der temperaturproportionalen Flußspannungen auf die Eingange eines Schwellwertschalters gefuhrt sind Mit der Anordnung des Sensors direkt über der Wärmequelle werden bestmögliche Bedingungen fur die Präzision der Temperaturerfassung geschaffen