KR102075990B1

KR102075990B1 - 온도 감지 회로

Info

Publication number: KR102075990B1
Application number: KR1020140005724A
Authority: KR
Inventors: 김우석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2020-02-11
Also published as: KR20150085734A; US20150198485A1; US10001413B2

Abstract

간단한 회로 구조를 갖는 온도 감지 회로가 개시된다. 온도 감지 회로는 온도 감지부 및 버퍼부를 포함한다. 온도 감지부는 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 노드에서 제 1 온도 감지 전압을 발생한다. 버퍼부는 캐스코드 에미터 팔로워(cascode emitter follower) 구조를 갖고, 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 온도 감지 전압을 발생한다. 따라서, 온도 감지 회로는 작은 칩 사이즈를 가지며 연산증폭기로 구성된 버퍼를 사용하지 않고서도 노이즈에 둔감하고 정확한 온도 감지 전압을 발생할 수 있다.

Description

온도 감지 회로{TEMPERATURE SENSING CIRCUIT}

본 발명은 온도 감지 회로를 포함하는 반도체 집적 회로에 관한 것이다.

전자 시스템의 정확한 동작을 위해 반도체 칩의 온도 변화를 고려하여 전자 시스템을 구성하는 회로 블록들을 동작시킬 필요가 있다. 반도체 칩의 온도를 감지하는 방법 중에 다이오드 형태로 연결된 바이폴라 트랜지스터의 베이스-에미터 간 전압을 검출하는 방법이 있다. 다이오드 형태로 연결된 바이폴라 트랜지스터의 베이스-에미터 간 전압은 온도의 증가에 따라 선형으로 감소하는 특성이 있다.

본 발명의 목적은 회로 구조가 간단하며 정확한 온도 감지 전압을 발생할 수 있는 온도 감지 회로를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 온도 감지 회로는 온도 감지부 및 버퍼부를 포함할 수 있다.

온도 감지부는 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 노드에서 제 1 온도 감지 전압을 발생한다. 버퍼부는 캐스코드 에미터 팔로워(cascode emitter follower) 구조를 갖고, 상기 제 1 노드에 연결되고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 노드에서 제 2 온도 감지 전압을 발생한다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 온도 감지부는 캐스코드 전류 미러(cascode current mirror) 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 버퍼부에는 상기 온도 감지부에 흐르는 전류와 사실상 동일한 크기의 전류가 흐를 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 온도 감지 회로는 전원 전압에 연결되고 상기 버퍼부에 전류를 공급하는 전류원을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 온도 감지부는 상기 제 1 노드에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제 1 NPN 트랜지스터, 상기 제 1 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 제 2 노드에 연결된 콜렉터를 갖는 제 2 NPN 트랜지스터, 상기 제 1 NPN 트랜지스터의 에미터에 공통 연결된 베이스와 콜렉터, 및 접지에 연결된 에미터를 갖는 제 3 NPN 트랜지스터, 및 상기 제 3 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 제 2 NPN 트랜지스터의 에미터에 연결된 콜렉터, 및 상기 접지에 연결된 에미터를 갖는 제 4 NPN 트랜지스터를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 온도 감지부는 다이오드 형태로 연결된 상기 제 1 NPN 트랜지스터 및 상기 제 3 NPN 트랜지스터의 베이스-에미터 간 전압의 온도에 따른 변화를 검출함으로써, 상기 온도 감지 회로가 포함된 반도체 칩의 온도를 감지할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 버퍼부는 상기 전류원에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제 5 NPN 트랜지스터, 상기 제 5 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 전원 전압에 연결된 콜렉터를 갖는 제 6 NPN 트랜지스터, 상기 제 5 NPN 트랜지스터의 에미터에 공통 연결된 베이스와 콜렉터, 및 상기 제 1 노드에 연결된 에미터를 갖는 제 7 NPN 트랜지스터, 및 상기 제 7 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 제 6 NPN 트랜지스터의 에미터에 연결된 콜렉터, 및 상기 제 2 노드에 연결된 에미터를 갖는 제 8 NPN 트랜지스터를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 온도 감지 회로는 상기 제 7 NPN 트랜지스터의 에미터와 상기 제 1 노드 사이에 연결된 적어도 하나의 다이오드 형태의 NPN 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 온도 감지부는 상기 제 1 노드에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제 1 NPN 트랜지스터, 및 상기 제 1 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 제 2 노드에 연결된 콜렉터를 갖는 제 2 NPN 트랜지스터를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 버퍼부는 상기 전류원에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제 3 NPN 트랜지스터, 상기 제 3 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 전원 전압에 연결된 콜렉터를 갖는 제 4 NPN 트랜지스터, 상기 제 3 NPN 트랜지스터의 에미터에 공통 연결된 베이스와 콜렉터, 및 상기 제 1 노드에 연결된 에미터를 갖는 제 5 NPN 트랜지스터, 및 상기 제 5 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 제 4 NPN 트랜지스터의 에미터에 연결된 콜렉터, 및 상기 제 2 노드에 연결된 에미터를 갖는 제 6 NPN 트랜지스터를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 실시형태에 따른 온도 감지 회로는 온도 감지부 및 버퍼부를 포함할 수 있다.

온도 감지부는 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 노드에서 제 1 온도 감지 전압을 발생한다. 버퍼부는 캐스코드 소스 팔로워(cascode source follower) 구조를 갖고, 상기 제 1 노드에 연결되고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 노드에서 제 2 온도 감지 전압을 발생한다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 버퍼부는 상기 전류원에 공통 연결된 게이트와 드레인을 갖는 제 1 NMOS 트랜지스터, 상기 제 1 NMOS 트랜지스터의 게이트에 연결된 게이트, 및 상기 전원 전압에 연결된 드레인을 갖는 제 2 NMOS 트랜지스터, 상기 제 1 NMOS 트랜지스터의 소스에 공통 연결된 게이트와 드레인, 및 상기 제 1 노드에 연결된 소스를 갖는 제 3 NMOS 트랜지스터, 및 상기 제 3 NMOS 트랜지스터의 게이트에 연결된 게이트, 상기 제 2 NMOS 트랜지스터의 소스에 연결된 드레인, 및 상기 제 2 노드에 연결된 소스를 갖는 제 4 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 온도 감지 회로는 상기 제 3 NMOS 트랜지스터의 소스와 상기 제 1 노드 사이에 연결된 적어도 하나의 다이오드 형태의 NPN 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 온도 감지 회로는 온도 감지부와 버퍼부를 포함하며, 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 온도 감지 전압을 발생하고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 온도 감지 전압(VO_TS)을 발생한다. 버퍼부는 캐스코드 에미터 팔로워(cascode emitter follower) 구조 또는 캐스코드 소스 팔로워(cascode source follower) 구조를 갖는다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 온도 감지 회로는 작은 칩 사이즈를 가지며 연산증폭기로 구성된 버퍼를 사용하지 않고서도 노이즈에 둔감하고 정확한 온도 감지 전압을 발생할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로를 나타내는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 온도 감지 회로를 포함하는 전력 변환 시스템의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 온도 감지 회로를 포함하는 신호처리 시스템의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로(100)를 나타내는 회로도이다.

도 1을 참조하면, 온도 감지 회로(100)는 온도 감지부(110) 및 버퍼부(120)를 포함할 수 있다.

온도 감지부(110)는 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 노드(N1)에서 제 1 온도 감지 전압을 발생한다. 버퍼부(120)는 캐스코드 에미터 팔로워(cascode emitter follower) 구조를 갖고, 제 1 노드(N1)에 연결되고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 노드(N2)에서 제 2 온도 감지 전압(VO_TS)을 발생한다.

온도 감지부(110)는 캐스코드 전류 미러(cascode current mirror) 구조를 가질 수 있다. 버퍼부(120)에는 온도 감지부(110)에 흐르는 전류와 사실상 동일한 크기의 전류가 흐를 수 있다.

온도 감지 회로(100)는 전원 전압(VDD)에 연결되고 버퍼부(120)에 전류를 공급하는 전류원(IS1)을 더 포함할 수 있다.

온도 감지부(110)는 제 1 노드(N1)에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제 1 NPN 트랜지스터(BN5), 제 1 NPN 트랜지스터(BN5)의 베이스에 연결된 베이스, 제 2 노드(N2)에 연결된 콜렉터를 갖는 제 2 NPN 트랜지스터(BN6), 제 1 NPN 트랜지스터(BN5)의 에미터에 공통 연결된 베이스와 콜렉터, 및 접지에 연결된 에미터를 갖는 제 3 NPN 트랜지스터(BN7), 및 제 3 NPN 트랜지스터(BN7)의 베이스에 연결된 베이스, 제 2 NPN 트랜지스터(BN6)의 에미터에 연결된 콜렉터, 및 접지에 연결된 에미터를 갖는 제 4 NPN 트랜지스터(BN8)를 포함할 수 있다.

온도 감지부(110)는 다이오드 형태로 연결된 제 1 NPN 트랜지스터(BN5) 및 제 3 NPN 트랜지스터(BN7)의 베이스-에미터 간 전압의 온도에 따른 변화를 검출함으로써, 온도 감지 회로(100)가 포함된 반도체 칩의 온도를 감지할 수 있다.

버퍼부(120)는 전류원(IS1)에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제 5 NPN 트랜지스터(BN1), 제 5 NPN 트랜지스터(BN1)의 베이스에 연결된 베이스, 전원 전압(VDD)에 연결된 콜렉터를 갖는 제 6 NPN 트랜지스터(BN2), 제 5 NPN 트랜지스터(BN1)의 에미터에 공통 연결된 베이스와 콜렉터, 및 제 1 노드(N1)에 연결된 에미터를 갖는 제 7 NPN 트랜지스터(BN3), 및 제 7 NPN 트랜지스터(BN3)의 베이스에 연결된 베이스, 제 6 NPN 트랜지스터(BN2)의 에미터에 연결된 콜렉터, 및 제 2 노드(N2)에 연결된 에미터를 갖는 제 8 NPN 트랜지스터(BN4)를 포함할 수 있다.

다이오드 형태로 연결된 바이폴라 트랜지스터의 베이스-에미터 간 전압은 온도의 증가에 따라 선형으로 감소하는 특성이 있다. 따라서, 다이오드 형태로 연결된 바이폴라 트랜지스터의 베이스-에미터 간 전압을 검출함으로써, 반도체 칩이 포함된 시스템의 온도를 감지할 수 있다.

버퍼부(120)는 캐스코드 에미터 팔로워(cascode emitter follower) 구조를 가지므로 제 2 노드(N2)의 제 2 온도 감지 전압은 제 1 노드(N1)의 제 1 온도 감지 전압과 실질적으로 동일한 크기를 갖게 된다. 또한, 온도 감지부(110)는 캐스코드 전류 미러 구조를 가지므로, 트랜지스터의 어얼리 효과(Early effect) 효과로 인한 제 1 온도 감지 전압과 제 2 노드(N2)의제 2 온도 감지 전압과의 차이를 없애준다.

따라서, 온도 감지 회로(100)는 연산증폭기로 구성된 버퍼를 사용하지 않고 온도 감지부의 상부에 캐스코드 에미터 팔로워(cascode emitter follower)를 구비함으로써, 외부 부하 또는 노이즈에 의해 온도 감지 전압이 왜곡되지 않는 온도 감지 전압을 발생할 수 있다. 종래에는 외부 부하 또는 노이즈에 의해 온도 감지 전압이 왜곡되지 않도록 온도 감지 회로의 출력을 연산증폭기로 구성된 버퍼를 사용하여 버퍼링을 한 후 이 신호를 온도 감지 전압으로 사용하였다.

도 2는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로(200)를 나타내는 회로도이다.

도 2를 참조하면, 온도 감지 회로(200)는 온도 감지부(110) 및 버퍼부(220)를 포함할 수 있다.

온도 감지부(110)는 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 노드(N3)에서 제 1 온도 감지 전압을 발생한다. 버퍼부(220)는 캐스코드 소스 팔로워(cascode source follower) 구조를 갖고, 제 1 노드(N3)에 연결되고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 노드(N4)에서 제 2 온도 감지 전압(VO_TS)을 발생한다.

온도 감지부(110)는 캐스코드 전류 미러(cascode current mirror) 구조를 가질 수 있다. 버퍼부(220)에는 온도 감지부(110)에 흐르는 전류와 사실상 동일한 크기의 전류가 흐를 수 있다.

온도 감지 회로(200)는 전원 전압(VDD)에 연결되고 버퍼부(220)에 전류를 공급하는 전류원(IS2)을 더 포함할 수 있다.

온도 감지부(110)는 다이오드 형태로 연결된 제 1 NPN 트랜지스터(BN5) 및 제 3 NPN 트랜지스터(BN7)의 베이스-에미터 간 전압의 온도에 따른 변화를 검출함으로써, 온도 감지 회로(200)가 포함된 반도체 칩의 온도를 감지할 수 있다.

버퍼부(220)는 전류원(IS2)에 공통 연결된 게이트와 드레인을 갖는 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1), 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 게이트에 연결된 게이트, 및 전원 전압(VDD)에 연결된 드레인을 갖는 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2), 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 소스에 공통 연결된 게이트와 드레인, 및 제 1 노드(N3)에 연결된 소스를 갖는 제 3 NMOS 트랜지스터(MN3), 및 제 3 NMOS 트랜지스터(MN3)의 게이트에 연결된 게이트, 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)의 소스에 연결된 드레인, 및 제 2 노드(N4)에 연결된 소스를 갖는 제 4 NMOS 트랜지스터(MN4)를 포함할 수 있다.

버퍼부(220)는 캐스코드 소스 팔로워(cascode source follower) 구조를 가지므로 제 2 노드(N4)의 제 2 온도 감지 전압은 제 1 노드(N3)의 제 1 온도 감지 전압과 실질적으로 동일한 크기를 갖게 된다. 또한, 온도 감지부(110)는 캐스코드 전류 미러 구조를 가지므로, 트랜지스터의 어얼리 효과(Early effect) 효과로 인한 제 1 온도 감지 전압과 제 2 노드(N2)의제 2 온도 감지 전압과의 차이를 없애준다.

따라서, 온도 감지 회로(200)는 연산증폭기로 구성된 버퍼를 사용하지 않고 온도 감지부의 상부에 캐스코드 소스 팔로워(cascode source follower)를 구비함으로써, 외부 부하 또는 노이즈에 의해 온도 감지 전압이 왜곡되지 않는 온도 감지 전압을 발생할 수 있다. 종래에는 외부 부하 또는 노이즈에 의해 온도 감지 전압이 왜곡되지 않도록 온도 감지 회로의 출력을 연산증폭기로 구성된 버퍼를 사용하여 버퍼링을 한 후 이 신호를 온도 감지 전압으로 사용하였다.

도 3은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로(300)를 나타내는 회로도이다.

도 3을 참조하면, 온도 감지 회로(300)는 온도 감지부(310) 및 버퍼부(320)를 포함할 수 있다.

온도 감지부(310)는 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 노드(N5)에서 제 1 온도 감지 전압을 발생한다. 버퍼부(320)는 캐스코드 에미터 팔로워(cascode emitter follower) 구조를 갖고, 제 1 노드(N5)에 연결되고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 노드(N6)에서 제 2 온도 감지 전압(VO_TS)을 발생한다.

온도 감지부(310)는 전류 미러(current mirror) 구조를 가질 수 있다. 버퍼부(320)에는 온도 감지부(310)에 흐르는 전류와 사실상 동일한 크기의 전류가 흐를 수 있다.

온도 감지 회로(300)는 전원 전압(VDD)에 연결되고 버퍼부(320)에 전류를 공급하는 전류원(IS3)을 더 포함할 수 있다.

온도 감지부(310)는 제 1 노드(N5)에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제 1 NPN 트랜지스터(BN15), 및 제 1 NPN 트랜지스터(BN15)의 베이스에 연결된 베이스, 제 2 노드(N6)에 연결된 콜렉터를 갖는 제 2 NPN 트랜지스터(BN16)를 포함할 수 있다.

온도 감지부(310)는 다이오드 형태로 연결된 제 1 NPN 트랜지스터(BN15)의 베이스-에미터 간 전압의 온도에 따른 변화를 검출함으로써, 온도 감지 회로(300)가 포함된 반도체 칩의 온도를 감지할 수 있다.

버퍼부(320)는 전류원(IS3)에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제 3 NPN 트랜지스터(BN11), 제 3 NPN 트랜지스터(BN11)의 베이스에 연결된 베이스, 전원 전압(VDD)에 연결된 콜렉터를 갖는 제 4 NPN 트랜지스터(BN12), 제 3 NPN 트랜지스터(BN11)의 에미터에 공통 연결된 베이스와 콜렉터, 및 제 1 노드(N5)에 연결된 에미터를 갖는 제 5 NPN 트랜지스터(BN13), 및 제 5 NPN 트랜지스터(BN13)의 베이스에 연결된 베이스, 제 4 NPN 트랜지스터(BN12)의 에미터에 연결된 콜렉터, 및 제 2 노드(N6)에 연결된 에미터를 갖는 제 6 NPN 트랜지스터(BN14)를 포함할 수 있다.

도 3의 온도 감지 회로(300)는 1V 이하의 전압에 대응하는 온도를 감지할 때 사용할 수 있다. 도 3의 구조를 갖는 온도 감지 회로(300)는 도 1 미 도 2의 회로와 달리, 캐스코드 형태의 전류 미러는 필요하지 않다.

도 4는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로(400)를 나타내는 회로도이다.

도 4를 참조하면, 온도 감지 회로(400)는 온도 감지부(310) 및 버퍼부(420)를 포함할 수 있다.

온도 감지부(310)는 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 노드(N7)에서 제 1 온도 감지 전압을 발생한다. 버퍼부(420)는 캐스코드 소스 팔로워(cascode source follower) 구조를 갖고, 제 1 노드(N7)에 연결되고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 노드(N8)에서 제 2 온도 감지 전압(VO_TS)을 발생한다.

온도 감지부(310)는 전류 미러(current mirror) 구조를 가질 수 있다. 버퍼부(420)에는 온도 감지부(310)에 흐르는 전류와 사실상 동일한 크기의 전류가 흐를 수 있다.

온도 감지 회로(400)는 전원 전압(VDD)에 연결되고 버퍼부(420)에 전류를 공급하는 전류원(IS4)을 더 포함할 수 있다.

온도 감지부(310)는 제 1 노드(N7)에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제 1 NPN 트랜지스터(BN15), 및 제 1 NPN 트랜지스터(BN15)의 베이스에 연결된 베이스, 제 2 노드(N8)에 연결된 콜렉터를 갖는 제 2 NPN 트랜지스터(BN16)를 포함할 수 있다.

온도 감지부(310)는 다이오드 형태로 연결된 제 1 NPN 트랜지스터(BN15)의 베이스-에미터 간 전압의 온도에 따른 변화를 검출함으로써, 온도 감지 회로(400)가 포함된 반도체 칩의 온도를 감지할 수 있다.

버퍼부(420)는 전류원(IS4)에 공통 연결된 게이트와 드레인을 갖는 제 1 NMOS 트랜지스터(MN11), 제 1 NMOS 트랜지스터(MN11)의 게이트에 연결된 게이트, 및 전원 전압(VDD)에 연결된 드레인을 갖는 제 2 NMOS 트랜지스터(MN12), 제 1 NMOS 트랜지스터(MN11)의 소스에 공통 연결된 게이트와 드레인, 및 제 1 노드(N7)에 연결된 소스를 갖는 제 3 NMOS 트랜지스터(MN13), 및 제 3 NMOS 트랜지스터(MN13)의 게이트에 연결된 게이트, 제 2 NMOS 트랜지스터(MN12)의 소스에 연결된 드레인, 및 제 2 노드(N8)에 연결된 소스를 갖는 제 4 NMOS 트랜지스터(MN14)를 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로(500)를 나타내는 회로도이다.

도 5를 참조하면, 온도 감지 회로(500)는 온도 감지부(510) 및 버퍼부(520)를 포함할 수 있다.

온도 감지부(510)는 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 노드(N9)에서 제 1 온도 감지 전압을 발생한다. 버퍼부(520)는 캐스코드 에미터 팔로워(cascode emitter follower) 구조를 갖고, 제 1 노드(N9)에 연결되고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 노드(N10)에서 제 2 온도 감지 전압(VO_TS)을 발생한다.

온도 감지부(510)는 캐스코드 전류 미러(cascode current mirror) 구조를 가질 수 있다. 버퍼부(520)에는 온도 감지부(510)에 흐르는 전류와 사실상 동일한 크기의 전류가 흐를 수 있다.

온도 감지 회로(500)는 전원 전압(VDD)에 연결되고 버퍼부(520)에 전류를 공급하는 전류원(IS5)을 더 포함할 수 있다.

온도 감지부(510)는 접지에 연결된 에미터를 갖는 제 1 NPN 트랜지스터(BN29), 제 1 NPN 트랜지스터(BN29)의 콜렉터와 베이스에 연결된 베이스, 및 접지에 연결된 에미터를 갖는 제 2 NPN 트랜지스터(BN30), 제 1 NPN 트랜지스터(BN29)의 콜렉터에 연결된 에미터를 갖는 제 3 NPN 트랜지스터(BN27), 제 3 NPN 트랜지스터(BN27)의 콜렉터와 베이스에 연결된 베이스, 제 2 NPN 트랜지스터(BN30)의 콜렉터에 연결된 에미터, 및 제 2 노드(N10)에 연결된 콜렉터를 갖는 제 4 NPN 트랜지스터(BN28), 및 제 1 노드(N9)와 제 3 NPN 트랜지스터(BN27)의 콜렉터 사이에 연결된 적어도 하나의 다이오드 형태의 NPN 트랜지스터(BN25, BN26)를 포함할 수 있다.

온도 감지부(510)는 다이오드 형태로 연결된 NPN 트랜지스터들(BN25, BN26, BN27, BN29)의 베이스-에미터 간 전압의 온도에 따른 변화를 검출함으로써, 온도 감지 회로(500)가 포함된 반도체 칩의 온도를 감지할 수 있다.

버퍼부(520)는 전류원(IS5)에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제 5 NPN 트랜지스터(BN21), 제 5 NPN 트랜지스터(BN21)의 베이스에 연결된 베이스, 전원 전압(VDD)에 연결된 콜렉터를 갖는 제 6 NPN 트랜지스터(BN22), 제 5 NPN 트랜지스터(BN21)의 에미터에 공통 연결된 베이스와 콜렉터, 및 제 1 노드(N9)에 연결된 에미터를 갖는 제 7 NPN 트랜지스터(BN23), 및 제 7 NPN 트랜지스터(BN23)의 베이스에 연결된 베이스, 제 6 NPN 트랜지스터(BN22)의 에미터에 연결된 콜렉터, 및 제 2 노드(N10)에 연결된 에미터를 갖는 제 8 NPN 트랜지스터(BN24)를 포함할 수 있다.

도 5의 온도 감지 회로(500)는 1V 이상의 전압에 대응하는 온도를 감지할 때 사용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 온도 감지 회로(600)를 나타내는 회로도이다.

도 6을 참조하면, 온도 감지 회로(600)는 온도 감지부(510) 및 버퍼부(620)를 포함할 수 있다.

온도 감지부(510)는 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 노드(N11)에서 제 1 온도 감지 전압을 발생한다. 버퍼부(620)는 캐스코드 소스 팔로워(cascode source follower) 구조를 갖고, 제 1 노드(N9)에 연결되고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 노드(N10)에서 제 2 온도 감지 전압(VO_TS)을 발생한다.

온도 감지부(510)는 캐스코드 전류 미러(cascode current mirror) 구조를 가질 수 있다. 버퍼부(620)에는 온도 감지부(510)에 흐르는 전류와 사실상 동일한 크기의 전류가 흐를 수 있다.

온도 감지 회로(600)는 전원 전압(VDD)에 연결되고 버퍼부(620)에 전류를 공급하는 전류원(IS6)을 더 포함할 수 있다.

온도 감지부(510)는 NPN 트랜지스터들(BN25, BN26, BN27, BN28, BN29, BN30)을 포함하고, 다이오드 형태로 연결된 NPN 트랜지스터들(BN25, BN26, BN27, BN29)의 베이스-에미터 간 전압의 온도에 따른 변화를 검출함으로써, 온도 감지 회로(500)가 포함된 반도체 칩의 온도를 감지할 수 있다.

버퍼부(620)는 전류원(IS6)에 공통 연결된 게이트와 드레인을 갖는 제 1 NMOS 트랜지스터(MN21), 제 1 NMOS 트랜지스터(MN21)의 게이트에 연결된 게이트, 및 전원 전압(VDD)에 연결된 드레인을 갖는 제 2 NMOS 트랜지스터(MN22), 제 1 NMOS 트랜지스터(MN21)의 소스에 공통 연결된 게이트와 드레인, 및 제 1 노드(N11)에 연결된 소스를 갖는 제 3 NMOS 트랜지스터(MN23), 및 제 3 NMOS 트랜지스터(MN23)의 게이트에 연결된 게이트, 제 2 NMOS 트랜지스터(MN22)의 소스에 연결된 드레인, 및 제 2 노드(N12)에 연결된 소스를 갖는 제 4 NMOS 트랜지스터(MN24)를 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 온도 감지 회로를 포함하는 전력 변환 시스템(700)의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.

도 7을 참조하면, 전력 변환 시스템(700)은 온도 감지 회로(710) 및 전력 변환 회로(720)를 포함할 수 있다.

온도 감지 회로(710)는 도 1 내지 도 6에 도시된 온도 감지 회로들 중 하나를 포함할 수 있다. 즉, 온도 감지 회로(710)는 온도 감지부와 버퍼부를 포함하며, 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 온도 감지 전압을 발생하고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 온도 감지 전압(VO_TS)을 발생한다. 버퍼부는 캐스코드 에미터 팔로워(cascode emitter follower) 구조 또는 캐스코드 소스 팔로워(cascode source follower) 구조를 갖는다. 전력 변환 회로(720)는 제 2 온도 감지 전압(VO_TS)에 응답하여 직류 입력전압을 안정된 직류 출력전압으로 변환한다.

도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 온도 감지 회로를 포함하는 신호처리 시스템(800)의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.

도 8을 참조하면, 신호처리 시스템(800)은 온도 감지 회로(810) 및 신호처리 회로(820)를 포함할 수 있다.

온도 감지 회로(810)는 도 1 내지 도 6에 도시된 온도 감지 회로들 중 하나를 포함할 수 있다. 즉, 온도 감지 회로(810)는 온도 감지부와 버퍼부를 포함하며, 다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 온도 감지 전압을 발생하고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 온도 감지 전압(VO_TS)을 발생한다. 버퍼부는 캐스코드 에미터 팔로워(cascode emitter follower) 구조 또는 캐스코드 소스 팔로워(cascode source follower) 구조를 갖는다. 신호처리 회로(820)는 제 2 온도 감지 전압(VO_TS)에 응답하여 여러가지 신호처리를 수행한다.

본 발명은 반도체 장치에 적용이 가능하며, 특히 온도 감지 회로를 포함하는 반도체 장치에 적용이 가능하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100, 200, 300, 400, 710, 810: 온도 감지 회로
110, 310, 510: 온도 감지부
120, 220, 320, 420, 520, 620: 버퍼부
700: 전력 변환 시스템
720: 전력 변환 회로
800: 신호처리 시스템
820: 신호처리 회로

Claims

다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 노드에서 제 1 온도 감지 전압을 발생하는 온도 감지부; 및
캐스코드 에미터 팔로워(cascode emitter follower) 구조를 갖고, 상기 제 1 노드에 연결되고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 노드에서 제 2 온도 감지 전압을 발생하는 버퍼부를 포함하고,
상기 온도 감지부는,
상기 제1 노드에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제1 NPN 트랜지스터;
상기 제1 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 제2 노드에 연결된 콜렉터를 갖는 제2 NPN 트랜지스터;
상기 제1 NPN 트랜지스터의 에미터에 공통 연결된 베이스와 콜렉터, 및 접지에 연결된 에미터를 갖는 제3 NPN 트랜지스터; 및
상기 제3 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 제2 NPN 트랜지스터의 에미터에 연결된 콜렉터, 및 상기 접지에 연결된 에미터를 갖는 제4 NPN 트랜지스터를 포함하는 온도 감지 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 온도 감지부는 캐스코드 전류 미러(cascode current mirror) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 온도 감지 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 버퍼부에는 상기 온도 감지부에 흐르는 전류와 사실상 동일한 크기의 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 온도 감지 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 온도 감지 회로는
전원 전압에 연결되고 상기 버퍼부에 전류를 공급하는 전류원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 회로.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 온도 감지부는
다이오드 형태로 연결된 상기 제 1 NPN 트랜지스터 및 상기 제 3 NPN 트랜지스터의 베이스-에미터 간 전압의 온도에 따른 변화를 검출함으로써, 상기 온도 감지 회로가 포함된 반도체 칩의 온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 회로.
제 4 항에 있어서, 상기 버퍼부는
상기 전류원에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제 5 NPN 트랜지스터;
상기 제 5 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 전원 전압에 연결된 콜렉터를 갖는 제 6 NPN 트랜지스터;
상기 제 5 NPN 트랜지스터의 에미터에 공통 연결된 베이스와 콜렉터, 및 상기 제 1 노드에 연결된 에미터를 갖는 제 7 NPN 트랜지스터; 및
상기 제 7 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 제 6 NPN 트랜지스터의 에미터에 연결된 콜렉터, 및 상기 제 2 노드에 연결된 에미터를 갖는 제 8 NPN 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 회로.
제 7 항에 있어서, 상기 온도 감지 회로는
상기 제 7 NPN 트랜지스터의 에미터와 상기 제 1 노드 사이에 연결된 적어도 하나의 다이오드 형태의 NPN 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 회로.
다이오드의 순방향 전압의 온도에 따른 변화를 이용하여 반도체 칩의 온도를 감지하여 제 1 노드에서 제 1 온도 감지 전압을 발생하는 온도 감지부; 및
캐스코드 소스 팔로워(cascode source follower) 구조를 갖고, 상기 제 1 노드에 연결되고, 상기 제 1 온도 감지 전압을 버퍼링하여 제 2 노드에서 제 2 온도 감지 전압을 발생하는 버퍼부를 포함하고,
상기 온도 감지부는,
상기 제1 노드에 공통 연결된 베이스와 콜렉터를 갖는 제1 NPN 트랜지스터;
상기 제1 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 및 상기 제2 노드에 연결된 콜렉터를 갖는 제2 NPN 트랜지스터;
상기 제1 NPN 트랜지스터의 에미터에 공통 연결된 베이스와 콜렉터, 및 접지에 연결된 에미터를 갖는 제3 NPN 트랜지스터; 및
상기 제3 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결된 베이스, 상기 제2 NPN 트랜지스터의 에미터에 연결된 콜렉터, 및 상기 접지에 연결된 에미터를 갖는 제4 NPN 트랜지스터를 포함하는 온도 감지 회로.
제 9 항에 있어서, 상기 온도 감지 회로는
전원 전압에 연결되고 상기 버퍼부에 전류를 공급하는 전류원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 회로.