TWI477068B - 運算放大器的適應性保護電路模組及其適應性保護方法 - Google Patents

Description

運算放大器的適應性保護電路模組及其適應性保護 方法

本發明是有關於一種保護電路與保護方法，且特別是有關於一種運算放大器的適應性保護電路模組及其適應性保護方法。

近年來，因為運算放大器具有高輸入阻抗、高迴路增益、低輸出阻抗、低共模增益及高增益頻寬的特性，所以運算放大器(operational amplifier)被普遍應用在各式各樣的電路上，例如處理大信號放大之放大器電路，或者用以推動如電容性負載之驅動電路。此外，在一些大電流的應用中(例如應用於驅動顯示面板的驅動電路中)，運算放大器必須具有高驅動能力(亦即輸出高電流)。

當運算放大器封裝為晶片且進行驗證時，運算放大器的輸出端會短路至電源端或接地端。此時，過電流保護(over current protect，OCP)與過溫度保護(over temperature protect，OTP)可以保護運算放大器使之正常運作。在過電流保護中，運算放大器的輸出端引起的大電流會觸發過電流保護電路。在過溫度保護中，一旦運算放大器的操作溫度上升至高於臨界值溫度，過溫度保護電路會被致能以電源關閉(power down)運算放大器。過電流保護電路與過溫度保護電路在相關技術領域中係各自獨立地作業。

本發明提供一種運算放大器的適應性保護電路模組，其過電流保護電路可調整過溫度保護電路的臨界值溫度。

本發明提供一種運算放大器的適應性保護電路模組，其過溫度保護電路的臨界值溫度是可調整的。

本發明提供一種運算放大器的適應性保護電路模組。適應性保護電路模組包括過溫度保護電路及過電流保護電路。當運算放大器的操作溫度上升至高於第一臨界值溫度時，過溫度保護電路提供溫度保護機制來電源關閉(power down)運算放大器。當過電流保護電路啟動(enabled)時，過電流保護電路提供電流保護機制來限制運算放大器的輸出電流及調整第一臨界值溫度成第二臨界值溫度。在第一臨界值溫度被調整成第二臨界值溫度之後，當操作溫度上升至高於第二臨界值溫度時，過溫度保護電路電源關閉運算放大器。第二臨界值溫度低於第一臨界值溫度。

根據本發明的一實施例，當運算放大器的操作溫度下降至低於第三臨界值溫度，過溫度保護電路控制運算放大器解除電源關閉狀態。

根據本發明的一實施例，過溫度保護電路包括電壓產生電路、分壓單元及比較單元。電壓產生電路提供溫度敏感電壓及參考電壓。溫度敏感電壓隨著操作溫度而改變，且參考電壓是溫度不敏感的。分壓單元耦接電壓產生電路。分壓單元將參考電壓分成第一臨界值電壓、第二臨界 值電壓及第三臨界值電壓。比較單元耦接電壓產生電路及分壓單元。比較單元比較溫度敏感電壓與第一臨界值電壓、第二臨界值電壓或第三臨界值電壓。比較單元基於比較結果輸出電源關閉訊號來電源關閉運算放大器。

根據本發明的一實施例，過溫度保護電路更包括切換模組。切換模組耦接在分壓單元與比較單元之間。切換模組由過電流保護電路及電源關閉訊號所控制，以選擇及輸出第一臨界值電壓、第二臨界值電壓或第三臨界值電壓至比較單元。

根據本發明的一實施例，當運算放大器的操作溫度朝第一臨界值溫度上升時，切換模組被切換來選擇及輸出第一臨界值電壓至比較單元。

根據本發明的一實施例，當運算放大器的操作溫度朝第二臨界值溫度上升時，切換模組被切換來選擇及輸出第二臨界值電壓至比較單元。

根據本發明的一實施例，當運算放大器的操作溫度朝第三臨界值溫度下降時，切換模組被切換來選擇及輸出第三臨界值電壓至比較單元。

根據本發明的一實施例，溫度敏感電壓具有負溫度係數。

根據本發明的一實施例，過溫度保護電路保持運算放大器在電源關閉狀態直到電源開啟程序開始。

根據本發明的一實施例，當電源開啟程序開始，過溫度保護電路控制運算放大器解除電源關閉狀態。

根據本發明的一實施例，過溫度保護電路透過電源關閉訊號來電源關閉運算放大器，以及過溫度保護電路包括閂鎖單元來閂鎖電源關閉訊號。

根據本發明的一實施例，適應性保護電路模組更包括電源開啟重置電路模組。電源開啟重置電路模組提供電源開啟重置訊號來重置閂鎖單元，以使過溫度保護電路控制運算放大器解除電源關閉狀態。

根據本發明的一實施例，電源開啟重置電路模組包括啟動電路、帶差電路及邏輯單元。啟動電路提供第一重置電壓在第一溫度下作為電源開啟重置訊號。帶差電路耦接啟動電路。帶差電路提供第二重置電壓在第二溫度下作為電源開啟重置訊號。邏輯單元耦接啟動電路及帶差電路。邏輯單元輸出第一重置電壓或第二重置電壓作為電源開啟重置訊號。

根據本發明的一實施例，第二溫度高於第一溫度。

本發明提供一種運算放大器的適應性保護方法。此適應性保護方法包括下列步驟。提供電流保護機制來限制運算放大器的輸出電流。當運算放大器的操作溫度上升至高於第一臨界值溫度，提供溫度保護機制來電源關閉運算放大器。當過電流保護機制啟動時，調整第一臨界值溫度成第二臨界值溫度。第二臨界值溫度低於第一臨界值溫度。在第一臨界值溫度被調整成第二臨界值溫度之後，在提供溫度保護機制的步驟中，當運算放大器的操作溫度上升至高於第二臨界值溫度，電源關閉運算放大器。

根據本發明的一實施例，適應性保護方法更包括當運算放大器的操作溫度下降至低於第三臨界值溫度，控制運算放大器解除電源關閉狀態。

根據本發明的一實施例，適應性保護方法更包括保持運算放大器在電源關閉狀態中，直到電源開啟程序開始。

根據本發明的一實施例，適應性保護方法更包括當電源開啟程序開始，控制運算放大器解除電源關閉狀態。

基於上述，當過電流保護電路啟動時，過電流保護電路調整第一臨界值溫度成第二臨界值溫度。因此，過溫度保護電路在較低的臨界值溫度下電源關閉運算放大器，以提供較好的溫度保護。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為根據本發明一實施例繪示的運算放大器的適應性保護電路模組的示意圖。請參照圖1，本實施例的適應性保護電路模組100適用於運算放大器200，且包括一個過溫度保護電路110及一個過電流保護電路120。過溫度保護電路110提供一種溫度保護機制，當運算放大器200的操作溫度上升至高於第一臨界值溫度時，使用電源關閉訊號PD來電源關閉運算放大器200。過電流保護電路120藉由限制運算放大器200的輸出電流，來提供一種運算放大器200的電流保護機制。

在本實施例中，當過電流保護電路120啟動時，過電流保護電路120更藉由控制訊號Vadj來調整過溫度保護電路110的第一臨界值溫度成第二臨界值溫度。第一臨界值溫度被調整成第二臨界值溫度之後，當運算放大器200的操作溫度上升至高於第二臨界值溫度，過溫度保護電路110電源關閉運算放大器200。在此，第二臨界值溫度低於第一臨界值溫度。因此，過溫度保護電路110可在較低的臨界值溫度下電源關閉運算放大器200，以提供更好的溫度保護。

詳細而言，圖2A與圖2B為根據本發明一實施例分別繪示的過電流保護狀態及過溫度保護狀態下的運算放大器200的示意圖。請參照圖1至圖2B，一旦運算放大器200的輸出端短路至電源端或接地端，會在輸出端產生大輸出電流I。在圖2A中，舉例說明輸出端短路至接地端，但本發明並不限於此。大輸出電流I會毀損運算放大器200及使運算放大器200的操作溫度上升。過電流保護電路120一開始會限制輸出電流I至一特定值來預防輸出電流I毀損運算放大器200。接著，運算放大器200的操作溫度可能會因為大輸出電流I上升。高的操作溫度可降低運算放大器200的晶片裡的金屬電流密度。一旦運算放大器200的操作溫度上升至高於第一臨界值溫度或第二臨界值溫度，過溫度保護電路110電源關閉運算放大器200。當運算放大器200是電源關閉時，運算放大器200的輸出級210維持在高阻抗狀態。表示在此狀態下，從運算放大器200 的輸出端所見的阻抗是相當高的，因此輸出級210不導通電流，如圖2B所示。因此，當運算放大器200是電源關閉時，其操作溫度漸漸地隨時間的流逝下降。

圖3A與圖3B為根據本發明一實施例繪示的隨著運算放大器200的操作電壓而改變的電源關閉訊號PD的波形示意圖。請參照圖1至圖3A，圖3A繪示運算放大器200的操作溫度越來越高的實例。在此例中，在操作溫度上升至高於第一臨界值溫度T1之前，電源關閉訊號PD處於低準位，因此過溫度保護機制尚未啟動(disabled)。應注意的是，過電流保護機制在此例中也未啟動，而運算放大器200在正常操作狀態工作。此處的正常操作，舉例來說，指的是一種電流保護機制尚未啟動的操作模式。在操作溫度上升至高於第一臨界值溫度T1時，電源關閉訊號PD上升至高準位，因此過溫度保護機制啟動來電源關閉運算放大器200。對於保護運算放大器200來說，較佳的是以相對較低的臨界值溫度來啟動過溫度保護機制。然而，太低的臨界值溫度會影響運算放大器200的正常操作，因為過溫度保護機制會因在可靠度分析期間或雜訊而容易的被啟動。在本實施例中，啟動過溫度保護機制的臨界值溫度是可調整的。舉例來說，啟動過溫度保護機制的臨界值溫度在正常操作下設定成第一臨界值溫度。相比之下，在電流保護機制啟動之後，第一臨界值溫度T1被調整成第二臨界值溫度T2，且第二臨界值溫度T2是低於第一臨界值溫度T1的。在此種情況下，當運算放大器200的操作溫度上升至 高於第二臨界值溫度T2，過溫度保護電路110將電源關閉運算放大器200。如圖3A所示，電源關閉訊號PD在第二臨界值溫度T2的情況下上升至高準位來電源關閉運算放大器200，並非在第一臨界值溫度T1下。

另一方面，圖3B繪示運算放大器200的操作溫度越來越低時的實例。在運算放大器200電源關閉之後，其操作溫度隨著時間流逝漸漸地下降。當運算放大器20的操作溫度下降至低於第三臨界值溫度T3時，過溫度保護電路110控制運算放大器200解除電源關閉狀態。

圖4為根據本發明一實施例繪示的過溫度保護電路的方塊示意圖。請參照圖1及圖4，過溫度保護電路410包括電壓產生電路412、分壓單元414、切換模組416及比較單元418。電壓產生電路412提供參考電壓VREF至分壓單元414，以及提供溫度敏感電壓VN至比較單元418。溫度敏感電壓VN隨著運算放大器200的操作溫度而改變，參考電壓VREF是溫度不敏感的。分壓單元414耦接電壓產生電路412來接收參考電壓VREF。分壓單元414將參考電壓VREF分成第一臨界值電壓VTH1、第二臨界值電壓VTH2及第三臨界值電壓VTH3，並且輸出上述臨界值電壓至切換模組416。切換模組416耦接分壓單元414來接收第一臨界值電壓VTH1、第二臨界值電壓VTH2及第三臨界值電壓VTH3。過電流保護電路的控制訊號及電源關閉訊號PD控制切換模組416來選擇及輸出第一臨界值電壓VTH1、第二臨界值電壓VTH2、或第三臨界值電壓 VTH3至比較單元418。比較單元418耦接電壓產生電路412及切換模組416。比較單元418比較溫度敏感電壓VN與第一臨界值電壓VTH1、第二臨界值電壓VTH2、或第三臨界值電壓VTH3。比較單元418基於比較結果輸出電源關閉訊號PD來電源關閉運算放大器。

詳細而言，圖5根據本發明一實施例繪示圖4的過溫度保護電路410的電路示意圖。電壓產生電路412包括溫度感測部件413，用來感測運算放大器200的操作溫度。在此係以PNP型式雙極性接面電晶體(bipolar junction transistor，BJT)Q_P 作為溫度感測部件413的例示說明，但本發明並不限於此。電晶體Q_P 的接面電壓V_EB 具有負數溫度係數並且作為溫度敏感電壓VN。溫度敏感電壓VN隨著運算放大器200的操作溫度改變，以及被輸出至比較單元418的反向端。另外，電壓產生電路412也經由其緩衝器BUF輸出參考電壓VREF至分壓單元414。在本實施例中，基於電壓產生電路412的電路結構，參考電壓VREF是溫度不敏感的。分壓單元414包括五個電阻，串聯耦接在其第一端與其第二端之間。分壓單元414的第一端耦接參考電壓VREF，分壓單元414的第二端耦接接地端。舉例來說，串聯耦接的電阻數可以是五個，但本發明並不限於此。參考電壓VREF被分成第一臨界值電壓VTH1、第二臨界值電壓VTH2及第三臨界值電壓VTH3。第一臨界值電壓VTH1產生在電阻R4與R5耦接的點。第二臨界值電壓VTH2產生在電阻R3與R4耦接的點。第三臨界值 電壓VTH3產生在電阻R2與R3耦接的點。第一臨界值電壓VTH1、第二臨界值電壓VTH2及第三臨界值電壓VTH3分別對應至第一臨界值溫度T1、第二臨界值溫度T2、第三臨界值溫度T3。

圖6為根據本發明一實施例繪示的在不同溫度下電源關閉訊號PD的波形示意圖。請參照圖4至圖6，運算放大器200的操作模式可分成正常操作及非正常操作。在正常操作期間，過電流保護機制是不啟動的，啟動過溫度保護機制的臨界值溫度設定為第一臨界值溫度T1。箭頭A代表運算放大器的操作溫度T朝第一臨界值溫度T1上升。在這段期間內，基於控制訊號Vadj及電源關閉訊號PD，切換模組416被切換來輸出第一臨界值電壓VTH1至比較器單元418的非反向端。在此，比較單元418包括用來比較第一臨界值電壓VTH1與溫度敏感電壓VN的比較器419。一旦溫度敏感電壓VN在正常操作期間上升至高於第一臨界值電壓VTH1，基於比較的結果，比較器419輸出高電源關閉訊號PD來電源關閉運算放大器200。也就是說，在操作溫度T上升至高於第一臨界值溫T1之後，電源關閉訊號PD上升至高準位，因此過溫度保護機制啟動來電源關閉運算放大器200。

在非正常操作期間，過電流保護機制是啟動的，且啟動過溫度保護機制的臨界值溫度被調整成第二臨界值溫度T2。第二臨界值溫度T2在本實施例中低於第一臨界值溫度T1。箭頭B代表運算放大器的操作溫度T朝第二臨界 值溫度T2增加。基於控制訊號Vadj及電源關閉訊號PD，切換模組416被切換來輸出第二臨界值電壓VTH2至比較器419的非反向端，以比較第二臨界值電壓VTH2與溫度敏感電壓VN。一旦溫度敏感電壓VN在非正常操作期間上升至高於第二臨界值電壓VTH2，基於比較結果，比較器419輸出高電源關閉訊號PD來電源關閉運算放大器200。也就是說，在操作溫度T上升至高於第二臨界值溫度T2之後，電源關閉訊號PD上升至高準位，因此過溫度保護機制啟動來電源關閉運算放大器200。

在溫度保護機制啟動來電源關閉運算放大器200之後，電源關閉訊號PD會保持在高準位，直到操作溫度T下降至低於第三臨界值溫度T3。詳細而言，不管在正常操作或是非正常操作期間，用以禁能溫度保護機制的臨界值溫度被調整成第三臨界值溫度T3。箭頭C代表運算放大器的操作溫度T朝第三臨界值溫度T3下降。基於控制訊號Vadj及電源關閉訊號PD，切換模組416被切換來輸出第三臨界值電壓VTH3至比較器419的非反向端，以比較第三臨界值電壓VTH3與溫度敏感電壓VN。一旦溫度敏感電壓VN下降至低於第三臨界值電壓VTH3，基於比較結果，比較器419輸出低電源關閉訊號PD，以使運算放大器200解除電源關閉狀態。

圖7為根據本發明一實施例繪示的運算放大器的適應性保護方法的流程圖。請參照圖1與圖7，本實施例的適應性比較方法可適用於圖1所示的適應性保護電路模組 100及運算放大器200。在步驟S700中，藉由限制運算放大器200的輸出電流，過電流保護電路120可提供一種運算放大器200的電流保護機制。接著，當過電流保護電路120在步驟S710被啟動時，控制訊號Vadj被輸出至過溫度保護電路110來調整第一臨界值溫度T1成第二臨界值溫度T2。在此，第二臨界值溫度T2低於第一臨界值溫度T1。之後，在步驟S720中，當運算放大器200的操作溫度上升至高於第二臨界值溫度T2時，過溫度保護電路110提供溫度保護機制來電源關閉運算放大器200。繼之，在步驟S730中，當運算放大器200的操作溫度T下降至低於第三臨界值溫度T3時，過溫度保護電路110控制運算放大器200解除電源關閉狀態。

另外，本發明之實施例的適應性保護方法可以由圖1至圖6實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

圖8為根據本發明另一實施例繪示的運算放大器的適應性保護電路模組的示意圖。圖9為根據本發明另一實施例繪示的過溫度保護電路的方塊示意圖。請參照圖8及圖9，本實施例的適應性保護電路模組800類似於適應性保護電路模組100，惟適應性保護電路模組800更包括電源開啟重置(power on reset，POR)電路模組830。另外，與過溫度保護電路410相較，過溫度保護電路810更包括閂鎖單元819。閂鎖819耦接比較單元818及閂鎖從比較單元818輸出的電源關閉訊號PD。

詳細而言，圖10為根據本發明另一實施例繪示的在不同溫度下電源關閉訊號PD的波形示意圖。請參照圖10，在本實施例中即使溫度敏感電壓VN下降至低於第三臨界值電壓VTH3，運算放大器900仍然維持在電源關閉狀態下，因為閂鎖單元819栓鎖從比較單元818輸出的電源關閉訊號PD，並且維持其為高準位。在本實施例中，過溫度保護電路810使運算放大器900維持在電源關閉狀態，直到電源開啟程序開始。在電源開啟程序期間，電源開啟重置電路模組830提供電源開啟重置訊號來重置閂鎖單元819，以使運算放大器900解除電源關閉狀態。在電源開啟程序期間，不管功率迴轉率、溫度或製程條件為何，電源開啟重置電路模組830都會產生電源開啟重置訊號POR。

圖11為根據本發明一實施例繪示的電源開啟重置電路的方塊示意圖。請參照圖11，本實施例的電源開啟重置電路模組830包括啟動電路832、帶差電路834及邏輯電路836。啟動電路832在第一溫度下提供第一重置電壓S1作為電源開啟重置訊號POR。帶差電路834耦接啟動電路832。帶差電路834在第二溫度下提供第二重置電壓S2作為電源開啟重置訊號POR。邏輯電路836耦接啟動電路832與帶差電路834。邏輯電路836輸出第一重置電壓S1或第二重置電壓S2作為電源開啟重置訊號POR。在本實施例中，第二溫度是高於第一溫度的。

圖12繪示圖11的電源開啟重置電路的電路示意圖。請參照圖12，帶差電路834包括多個電流鏡M1至M4， 並且電流鏡M1至M4彼此串疊(cascade)連接且具有偏壓節點N1至N4。此外，串疊電流鏡M1至M4經由雙極性電晶體BT11與BT12與電阻R6接地。藉此，帶差電路834將可透過P通道電晶體MT11與MT12映射出與絕對溫度成正比(proportional to absolute temperature，PTAT)的偏壓電流IB₁ 。接著，偏壓電流IB1流經負載單元835來產生電壓BIAS4，而此電壓BIAS4作為第二重置電壓S2並且被傳送至邏輯電路836。根據實驗結果，電壓BIAS4在較高溫度如125℃下具有較佳的電氣特性來重置閂鎖單元819。

為了確保帶差電路834正常的提供偏壓電流IB1，啟動電路832用以使帶差電路834能遠離零電流狀態(zero-current state)。在操作期間，偏壓節點N1與N2上的其中一個偏壓電壓VB11與VB12被傳送至啟動電路832，並且啟動電路832根據N通道電晶體MN13的導通狀態來決定是否提供一啟動電壓VT1至偏壓節點N3或N4。N通道電晶體MN13的控制電壓VST作為第一重置電壓S1並且也被傳送至邏輯電路836。根據實驗結果，在較低溫度如-25℃或50℃下，控制電壓VST具有較佳的電氣特性來重置閂鎖單元819。

邏輯電路836包括反向器837a及及閘837b。及閘837b具有第一輸入端、第二輸入端及輸出端。反向器837a耦接及閘837b的第一輸入端。反向器837a將控制電壓VST反向後再將其傳送至及閘837b。及閘837b的第二輸入端接 收電壓BIAS4。及閘837b對反向的控制電壓VST與電壓BIAS4下執行及運算，並且在輸出端輸出電源開啟重置訊號POR。電源開啟重置電路模組830結合控制電壓VST與電壓BIAS4來產生電源開啟重置訊號POR，以使閂鎖單元819在電源開啟程序期間在不同的溫度下可確實的被重置。

圖13為根據本發明另一實施例繪示的運算放大器的適應性保護方法的流程圖。請參照圖8與圖13，本實施例的適應性比較方法可適用於圖1繪示的適應性保護電路模組800與運算放大器900。在步驟S1300中，藉由限制運算放大器900的輸出電流，過電流保護電路820可提供一種電流保護機制給運算放大器900。接著，在步驟S1310中，當過電流保護電路120啟動時，控制訊號Vadj被輸出至過溫度保護電路810來調整第一臨界值溫度T1成第二臨界值溫度T2。在此，第二臨界值溫度T2是低於第一臨界值溫度T1的。之後，在步驟S1320中，當運算放大器900的操作溫度T上升至高於第二臨界值溫度T2時，過溫度保護電路810提供溫度保護機制來電源關閉運算放大器900。接著，在步驟S1330中確認電源開啟程序是否開始。如果電源開啟程序開始，在步驟S1340中過溫度保護電路810控制運算放大器900解除電源關閉狀態。相反地，如果電源開啟程序尚未開始，流程返回至步驟S1320，並且過溫度保護電路810維持運算放大器900在電源關閉狀態下，直到電源開啟程序開始。

另外，本發明之實施例的適應性保護方法可以由圖8至圖12實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，在本發明之範例實施例中，當過電流保護機制啟動時，過電流保護電路調整第一臨界值溫度成第二臨界值溫度。因此，過溫度保護電路在較低的溫度下電源關閉運算放大器，以提供較佳的溫度保護。另外，電源開啟重置電路模組在不同的溫度下，選擇兩相異電壓其中之一來作為電源開啟重置訊號，以使運算放大器確實的解除電源關閉狀態。

雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧適應性保護電路模組

110‧‧‧過溫度保護電路

120‧‧‧過電流保護電路

200‧‧‧運算放大器

210‧‧‧輸出級

410‧‧‧過溫度保護電路

412‧‧‧電壓產生電路

413‧‧‧溫度感測部件

414‧‧‧分壓單元

416‧‧‧切換模組

418‧‧‧比較單元

419‧‧‧比較器

800‧‧‧適應性保護電路模組

810‧‧‧過溫度保護電路

812‧‧‧電壓產生電路

814‧‧‧分壓單元

816‧‧‧切換模組

818‧‧‧比較單元

819‧‧‧栓鎖單元

820‧‧‧過電流保護電路

830‧‧‧電源開啟重置電路模組

832‧‧‧啟動電路

833、835‧‧‧負載單元

834‧‧‧帶差電路

836‧‧‧邏輯電路

837a‧‧‧反向器

837b‧‧‧及閘

900‧‧‧運算放大器

PD‧‧‧電源關閉訊號

POR‧‧‧電源開啟重置訊號

Vadj‧‧‧控制訊號

VREF‧‧‧參考電壓

VN‧‧‧溫度敏感電壓

V_EB ‧‧‧接面電壓

VTH1‧‧‧第一臨界值電壓

VTH2‧‧‧第二臨界值電壓

VTH3‧‧‧第三臨界值電壓

VB11、VB12‧‧‧偏壓電壓

VST‧‧‧控制電壓

VT1‧‧‧啟動電壓

VDD‧‧‧系統電壓

I‧‧‧輸出電流

IB1‧‧‧偏壓電流

T1‧‧‧第一臨界值溫度

T2‧‧‧第二臨界值溫度

T3‧‧‧第三臨界值溫度

T‧‧‧運算放大器的操作溫度

A、B、C‧‧‧箭頭

R1、R2、R3、R4、R5、R6‧‧‧分壓電阻

BUF‧‧‧緩衝器

S1‧‧‧第一重置電壓

S2‧‧‧第二重置電壓

M1至M4‧‧‧電流鏡

N1至N4‧‧‧偏壓節點

BIAS4‧‧‧電壓

MT11、MT12‧‧‧P通道電晶體

MN11、MN12、MN13‧‧‧N通道電晶體

BT11、BT12‧‧‧雙極性電晶體

S700至S730、S1300至S1340‧‧‧適應性保護方法流程之各步驟

圖1為根據本發明一實施例繪示的運算放大器的適應性保護電路模組的示意圖。

圖2A與圖2B為根據本發明一實施例分別繪示的過電流保護狀態及過溫度保護狀態下的運算放大器200的示意圖。

圖3A與圖3B為根據本發明一實施例繪示的隨著運算放大器200的操作電壓而改變的電源關閉訊號PD的波形示意圖。

圖4為根據本發明一實施例繪示的過溫度保護電路的方塊示意圖。

圖5根據本發明一實施例繪示圖4的過溫度保護電路410的電路示意圖。

圖6為根據本發明一實施例繪示的在不同溫度下電源關閉訊號PD的波形示意圖。

圖7為根據本發明一實施例繪示的運算放大器的適應性保護方法的流程圖。

圖8為根據本發明另一實施例繪示的運算放大器的適應性保護電路模組的示意圖。

圖9為根據本發明另一實施例繪示的過溫度保護電路的方塊示意圖。

圖10為根據本發明另一實施例繪示的在不同溫度下電源關閉訊號PD的波形示意圖。

圖11為根據本發明一實施例繪示的電源開啟重置電路的方塊示意圖。

圖12繪示為圖11的電源開啟重置電路的電路示意圖。

圖13為根據本發明另一實施例繪示的運算放大器的適應性保護方法的流程圖。

100‧‧‧適應性保護電路模組

110‧‧‧過溫度保護電路

120‧‧‧過電流保護電路

200‧‧‧運算放大器

PD‧‧‧電源關閉訊號

Vadj‧‧‧控制訊號

Claims (16)

1. 一種運算放大器的適應性保護電路模組，該適應性保護電路模組包括：一過溫度保護電路，當該運算放大器的一操作溫度上升至高於一第一臨界值溫度時，提供一溫度保護機制來電源關閉該運算放大器；以及一過電流保護電路，當該過電流保護電路啟動時，提供一電流保護機制來限制該運算放大器的一輸出電流及調整該第一臨界值溫度成一第二臨界值溫度，其中在該第一臨界值溫度被調整成該第二臨界值溫度之後，當該操作溫度上升至高於該第二臨界值溫度時，該過溫度保護電路電源關閉該運算放大器，且該第二臨界值溫度低於該第一臨界值溫度；其中該過溫度保護電路保持該運算放大器在一電源關閉狀態直到一電源開啟程序開始。
2. 如申請專利範圍第1項所述之適應性保護電路模組，其中當該運算放大器的該操作溫度下降至低於一第三臨界值溫度，該過溫度保護電流控制該運算放大器解除電源關閉狀態。
3. 如申請專利範圍第2項所述之適應性保護電路模組，其中該過溫度保護電路包括：一電壓產生電路，提供一溫度敏感電壓及一參考電壓，其中該溫度敏感電壓隨著該操作溫度而改變，且該參考電壓是溫度不敏感的； 一分壓單元，耦接該電壓產生電路，將該參考電壓分成一第一臨界值電壓、一第二臨界值電壓及一第三臨界值電壓；以及一比較單元，耦接該電壓產生電路及該分壓單元，比較該溫度敏感電壓與該第一臨界值電壓、該第二臨界值電壓或該第三臨界值電壓，以及基於一比較結果輸出一電源關閉訊號來電源關閉該運算放大器。
4. 如申請專利範圍第3項所述之適應性保護電路模組，其中該過溫度保護電路更包括：一切換模組，耦接在該分壓單元與該比較單元之間，由該過電流保護電路及該電源關閉訊號所控制，以選擇及輸出該第一臨界值電壓、該第二臨界值電壓或該第三臨界值電壓至該比較單元。
5. 如申請專利範圍第4項所述之適應性保護電路模組，其中當該運算放大器的該操作溫度朝該第一臨界值溫度上升時，該切換模組被切換來選擇及輸出該第一臨界值電壓至該比較單元。
6. 如申請專利範圍第4項所述之適應性保護電路模組，其中當該運算放大器的該操作溫度朝該第二臨界值溫度上升時，該切換模組被切換來選擇及輸出第二臨界值電壓至比較單元。
7. 如申請專利範圍第4項所述之適應性保護電路模組，其中當該運算放大器的該操作溫度朝該第三臨界值溫度下降時，該切換模組被切換來選擇及輸出該第三臨界值 電壓至該比較單元。
8. 如申請專利範圍第3項所述之適應性保護電路模組，其中該溫度敏感電壓具有一負溫度係數。
9. 如申請專利範圍第1項所述之適應性保護電路模組，其中當該電源開啟程序開始，該過溫度保護電路控制該運算放大器解除該電源關閉狀態。
10. 如申請專利範圍第1項所述之適應性保護電路模組，其中該過溫度保護電路透過一電源關閉訊號來電源關閉該運算放大器，以及該過溫度保護電路包括一閂鎖單元來閂鎖該電源關閉訊號。
11. 如申請專利範圍第10項所述之適應性保護電路模組，更包括：一電源開啟重置電路模組，提供一電源開啟重置訊號來重置該閂鎖單元，以使該過溫度保護電路控制該運算放大器解除該電源關閉狀態。
12. 如申請專利範圍第11項所述之適應性保護電路模組，其中該電源開啟重置電路模組包括：一啟動電路，提供一第一重置電壓在一第一溫度下作為該電源開啟重置訊號；一帶差電路，耦接該啟動電路，提供一第二重置電壓在一第二溫度下作為該電源開啟重置訊號；以及一邏輯單元，耦接該啟動電路及該帶差電路，輸出該第一重置電壓或該第二重置電壓作為該電源開啟重置訊號。
13. 如申請專利範圍第12項所述之適應性保護電路模組，其中該第二溫度高於該第一溫度。
14. 一種運算放大器的適應性保護方法，該適應性保護方法包括：提供一電流保護機制來限制該運算放大器的一輸出電流；當該運算放大器的一操作溫度上升至高於一第一臨界值溫度，提供一溫度保護機制來電源關閉該運算放大器；當該過電流保護機制啟動時，調整該第一臨界值溫度成一第二臨界值溫度，其中該第二臨界值溫度低於該第一臨界值溫度；以及保持該運算放大器在一電源關閉狀態中，直到一電源開放程序開始，其中在該第一臨界值溫度被調整成第該二臨界值溫度之後，在提供該溫度保護機制的步驟中，當該運算放大器的該操作溫度上升至高於該第二臨界值溫度，電源關閉該運算放大器。
15. 如申請專利範圍第14項所述之適應性保護方法，更包括：當該運算放大器的該操作溫度下降至低於一第三臨界值溫度，控制該運算放大器解除一電源關閉狀態。
16. 如申請專利範圍第14項所述之適應性保護方法，更包括： 當該電源開啟程序開始，控制該運算放大器解除該電源關閉狀態。