TWI683201B - 過熱保護電路及電壓調節器 - Google Patents

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Abstract

提供低消費電流卻無漏電流的影響，檢測精度高的過熱保護電路及具備過熱保護電路的電壓調節器。

作為具備高溫時檢測出漏電流流通之狀況的漏電流檢測電路、因應漏電流檢測電路的輸出訊號而流通偏壓電流的偏壓電路、及藉由偏壓電流動作的溫度檢測電路的構造。

Description

過熱保護電路及電壓調節器
本發明係關於過熱保護電路及具備過熱保護電路的電壓調節器。
電壓調節器係在內藏的輸出電晶體之電力損失較大，負荷電流較大時，有因為自身發熱而造成電壓調節器本身的破壞之狀況。因此，設置有在所定溫度以上，停止負載之電力供給的過熱保護電路。
圖4係設置於電壓調節器之先前的過熱保護電路的電路圖。先前的過熱保護電路，係具備二極體61、電流源62、64、電阻2、3、63、比較器65、PMOS電晶體1、66、接地端子100、電源端子101、輸出端子102。電阻2與電阻3之連接點的分壓電壓Vfb係未圖示，但是，連接於電壓調節器的誤差放大電路，誤差放大電路因應基準電壓Vref與分壓電壓Vfb而控制輸出電晶體1。
流通於二極體61的電流係藉由電流源62而 流通一定電流。於二極體61流通一定電流時，二極體61的順方向偏壓溫度依存性，在矽之狀況中為約-2mV/℃。 於電阻63與電流源64的連接點發生基準電壓Vref，被輸入至比較器65的非反轉輸入端子。將二極體61之陰極側的電壓設為Vf，電源端子101的電壓設為VDD的話，電壓Vf係為從電源電壓VDD減去二極體61之順方向偏壓電壓的電壓，通常狀態中為Vf<Vref，藉由比較器65的輸出，使PMOS電晶體66成為OFF，不進行PMOS電晶體1的控制。
伴隨IC的溫度上升，電壓Vf係以約-2mV/℃ 的比例變化，成為與基準電壓Vref相等時，比較器65的輸出會反轉，PMOS電晶體1成為OFF。藉此，不會有PMOS電晶體1的發熱，IC的溫度會下降。然後，電壓Vf比基準電壓Vref還小時，再次比較器65的輸出反轉，PMOS電晶體1成為ON(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-108465號公報
然而，在先前的過熱保護電路中，半導體的元件構造上發生之漏電流的影響成為無法無視之值，漏電 流會影響產生過熱保護電路的基準電壓之電流的溫度特性，有在所希望之溫度下的檢測動作的精度降低之課題。
本發明係有鑑於前述課題所發明者，提供低 消費電流卻無漏電流的影響，檢測精度高的過熱保護電路及具備過熱保護電路的電壓調節器。
為了解決先前的課題，本發明之過熱保護電路及具備過熱保護電路的電壓調節器如以下構成。
具備高溫時檢測出漏電流流通之狀況的漏電流檢測電路、因應前述漏電流檢測電路的輸出訊號而流通偏壓電流的偏壓電路、及藉由前述偏壓電流而動作的溫度檢測電路。
本發明之過熱保護電路及具備過熱保護電路的電壓調節器，係低溫時以低消費電流動作，高溫時不受到漏電流的影響，可進行高精度的溫度檢測。
1‧‧‧輸出電晶體
2‧‧‧電阻
3‧‧‧電阻
4‧‧‧誤差放大電路
5‧‧‧基準電壓電路
10‧‧‧過熱保護電路
11‧‧‧電流源
20‧‧‧漏電流檢測電路
21‧‧‧PMOS電晶體
22‧‧‧電阻
23‧‧‧NMOS電晶體
24‧‧‧NMOS電晶體
30‧‧‧溫度檢測電路
31‧‧‧反相器
32‧‧‧反相器
33‧‧‧開關電路
34‧‧‧開關電路
35‧‧‧開關電路
36‧‧‧PMOS電晶體
37‧‧‧PMOS電晶體
38‧‧‧PMOS電晶體
39‧‧‧PMOS電晶體
40‧‧‧PMOS電晶體
41‧‧‧PMOS電晶體
42‧‧‧PMOS電晶體
43‧‧‧電流源
44‧‧‧開關電路
61‧‧‧二極體
62‧‧‧電流源
63‧‧‧電阻
64‧‧‧電流源
65‧‧‧比較器
66‧‧‧PMOS電晶體
100‧‧‧接地端子
101‧‧‧電源端子
102‧‧‧輸出端子
110‧‧‧輸出端子
[圖1]具備第一實施形態的過熱保護電路之電壓調節器的電路圖。
[圖2]第一實施形態的過熱保護電路的電路圖。
[圖3]第二實施形態的過熱保護電路的電路圖。
[圖4]先前之過熱保護電路的電路圖。
以下，針對本發明的實施形態，參照圖面來 進行說明。
<第一實施形態>
圖1係具備第一實施形態的過熱保護電路之電壓調節器的電路圖。具備第一實施形態之過熱保護電路的電壓調節器，係具備過熱保護電路10、輸出電晶體1、電阻2、3、誤差放大電路4、基準電壓電路5、接地端子100、電源端子101、輸出端子102。過熱保護電路10係具備電流源11、漏電流檢測電路20、溫度檢測電路30、輸出端子110。電流源11係流通溫度檢測電路30之偏壓電流的偏壓電路。
圖2係第一實施形態的過熱保護電路的電路 圖。第一實施形態的過熱保護電路，係具備PMOS電晶體21、42、36、38、40、66、NMOS電晶體23、24、電阻22、63、反相器31、32、開關電路33、34、35、44、電流源43、二極體61、比較器、輸出端子110。以PMOS電晶體21、NMOS電晶體23、24、電阻22構成漏電流檢測電路20。以反相器31、32、開關電路33、34、35、44、電流源43、PMOS電晶體42、36、38、40構成電流 源11。以電阻63、二極體61、比較器65、PMOS電晶體66構成溫度檢測電路30。
針對具備第一實施形態之過熱保護電路的電 壓調節器的連接進行說明。誤差放大電路4係反轉輸入端子連接於基準電壓電路5，非反轉輸入端子連接於電阻2與3的連接點，輸出連接於過熱保護電路10的輸出端子110與PMOS電晶體1的閘極。電阻3的另一方端子連接於接地端子100，電阻2的另一方端子連接於輸出端子102與PMOS電晶體1的汲極，PMOS電晶體1的源極連接於電源端子101。
PMOS電晶體21係閘極與源極連接於電源端子101，汲極連接於NMOS電晶體23的閘極與汲極。NMOS電晶體23的源極連接於接地端子100。NMOS電晶體24係閘極連接於NMOS電晶體23的閘極，汲極透過電阻22連接於電源端子101，源極連接於接地端子100。反相器32係輸入連接於NMOS電晶體24的汲極，輸出連接於反相器31的輸入。反相器31的輸出係連接於開關電路44、33、34、35，控制ON/OFF。開關電路44係一方的端子連接於電源端子101，另一方的端子連接於PMOS電晶體42的源極。開關電路33係一方的端子連接於電源端子101，另一方的端子連接於PMOS電晶體36的源極。開關電路34係一方的端子連接於電源端子101，另一方的端子連接於PMOS電晶體38的源極。開關電路35係一方的端子連接於電源端子101，另一方的端子連接於PMOS電 晶體40的源極。PMOS電晶體42的閘極與汲極連接於電流源43之一方的端子，電流源43的另一方的端子連接於接地端子100。PMOS電晶體36係閘極連接於PMOS電晶體42的閘極，汲極連接於電阻63與比較器65的反轉輸入端子。電阻63之另一方的端子連接於接地端子100。 PMOS電晶體38係閘極連接於PMOS電晶體42的閘極，汲極連接於二極體61的陽極與比較器65的非反轉輸入端子。二極體61的陰極係連接於接地端子100。PMOS電晶體40係閘極連接於PMOS電晶體42的閘極，汲極連接於比較器65。PMOS電晶體66係閘極連接於比較器65的輸出，汲極連接於輸出端子110，源極連接於電源端子101。
接著，針對具備第一實施形態之過熱保護電 路的電壓調節器的動作進行說明。電壓調節器在較高的溫度下動作，或因作為輸出電晶體而動作之PMOS電晶體1發生的熱，電壓調節器的溫度變高時，於PMOS電晶體21發生漏電流。該漏電流係藉由以NMOS電晶體23與24構成之電流鏡電路而鏡射，將反相器32之輸入端子的電壓設為接地端子100的電壓VSS。反相器32係接受該電壓而透過反相器31，使開關電路44、33、34、35成為ON。如此，藉由PMOS電晶體42與36、PMOS電晶體42與38、PMOS電晶體42與40構成的電流鏡電路，對電流源43的電流進行鏡射。然後，偏壓電流流通於電阻63、二極體61、比較器65，溫度檢測電路30開始動作。
電壓調節器的溫度比以溫度檢測電路30設定 的檢測溫度還低時，二極體61所發生的電壓成為比電阻63所發生的電壓還高，比較器65係使PMOS電晶體66成為OFF，不進行PMOS電晶體1之動作的控制。電壓調節器的溫度比以溫度檢測電路30設定的檢測溫度還高時，二極體61所發生的電壓成為比電阻63所發生的電壓還低，比較器65係使PMOS電晶體66成為ON。然後，藉由來自PMOS電晶體66的訊號，使PMOS電晶體1成為OFF。如此，停止電壓調節器的動作，抑制發熱。
電壓調節器在通常的溫度下動作時，PMOS電 晶體21不會流通漏電流，故反相器32的輸入端子係上拉成電源端子101的電源電壓VDD。反相器32係接受該電壓而透過反相器31，使開關電路44、33、34、35成為OFF。如此，中止溫度檢測電路30之偏壓電流的供給，停止動作，可削減消費電流。
再者，漏電流檢測電路20係只要可檢測出電 流源11之電晶體的漏電流，將檢測訊號輸出至電流源11的話，任意構成亦可，並不限定於圖2及圖3之漏電流檢測電路20的電路。
依據以上內容，具備第一實施形態之過熱保 護電路的電壓調節器，係在通常的溫度下動作時，停止過熱保護電路的動作，削減消費電流，可僅在高溫下動作時檢測出漏電流，使過熱保護電路動作。
<第二實施形態>
圖3係第二實施形態的過熱保護電路的電路圖。與第一實施形態的不同，是追加PMOS電晶體37、39、41，刪除開關電路44之處。PMOS電晶體37係閘極連接於PMOS電晶體42的閘極，汲極連接於比較器65的反轉輸入端子，源極連接於電源端子101。PMOS電晶體39係閘極連接於PMOS電晶體42的閘極，汲極連接於比較器65的非反轉輸入端子，源極連接於電源端子101。PMOS電晶體41係閘極連接於PMOS電晶體42的閘極，汲極連接於比較器65，源極連接於電源端子101。PMOS電晶體42的源極連接於電源端子101。其他與第一實施形態相同。
針對第二實施形態之過熱保護電路的動作進 行說明。電壓調節器在通常的溫度下動作時，PMOS電晶體21不會流通漏電流，故反相器32的輸入端子係上拉成電源端子101的電壓VDD。反相器32係接受該電壓而透過反相器31，使開關電路33、34、35成為OFF。如此，溫度檢測電路30係藉由PMOS電晶體42與37、PMOS電晶體42與39、PMOS電晶體42與40構成的電流鏡電路，以較少的偏壓電流動作，可減低通常的溫度時的消費電流。
電壓調節器在較高的溫度下動作，或因作為 輸出電晶體而動作之PMOS電晶體1發生的熱，電壓調節器的溫度變高時，PMOS電晶體21會發生漏電流。該漏電流係藉由以NMOS電晶體23與24構成之電流鏡電路而 鏡射，將反相器32之輸入端子的電壓設為接地端子100的電壓VSS。反相器32係接受該電壓而透過反相器31，使開關電路33、34、35成為ON。如此，溫度檢測電路30係從PMOS電晶體42與36、PMOS電晶體42與38、PMOS電晶體42與40構成的電流鏡電路流通可無視漏電流的影響之程度的較大電流，可提升溫度檢測電路30的溫度檢測精度。溫度檢測電路30的動作與第一實施形態相同。
再者，漏電流檢測電路20係只要可檢測出電 流源11之電晶體的漏電流，將檢測訊號輸出至電流源11的話，任意構成亦可，並不限定於圖2及圖3之漏電流檢測電路20的電路。
依據以上內容，具備第二實施形態之過熱保 護電路的電壓調節器，係在通常的溫度下動作時，過熱保護電路以較低的偏壓電流動作而減低消費電流，僅在高溫下動作時檢測出漏電流，增加過熱保護電路的偏壓電流，可提升溫度檢測精度。
1‧‧‧輸出電晶體
2‧‧‧電阻
3‧‧‧電阻
4‧‧‧誤差放大電路
5‧‧‧基準電壓電路
10‧‧‧過熱保護電路
11‧‧‧電流源
20‧‧‧漏電流檢測電路
30‧‧‧溫度檢測電路
100‧‧‧接地端子
101‧‧‧電源端子
102‧‧‧輸出端子
110‧‧‧輸出端子

Claims (5)

  1. 一種過熱保護電路，其特徵為：具備：溫度檢測電路；偏壓電路，係對前述溫度檢測電路流通偏壓電流；及漏電流檢測電路，係檢測出流通前述偏壓電路的偏壓電流之電晶體的漏電流，前述漏電流檢測電路，係檢測出漏電流時，控制前述偏壓電流。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之過熱保護電路，其中，前述漏電流檢測電路係具備：第一電晶體，係閘極與源極連接，於汲極流通前述漏電流；漏電流鏡電路，係對從前述第一電晶體的前述汲極所輸入的前述漏電流進行鏡射；及上拉電路，係連接於前述漏電流鏡電路的輸出。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之過熱保護電路，其中，前述偏壓電路係具備：第一電流源；第一電流鏡電路，係對前述第一電流源的電流進行鏡射，流通前述偏壓電流；及開關電路，係因應來自前述漏電流檢測電路的訊號， 控制前述第一電流鏡電路的動作。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之過熱保護電路，其中，前述偏壓電路係更具備：第二電流鏡電路，係對前述第一電流源的電流進行鏡射，流通前述偏壓電流。
  5. 一種電壓調節器，其特徵為具備：基準電壓電路，係輸出基準電壓；輸出電晶體，係從輸出端子輸出輸出電壓；誤差放大電路，係將對前述輸出電壓進行分壓的分壓電壓與前述基準電壓的差，予以放大並輸出，控制前述輸出電晶體的閘極；及申請專利範圍第1項至第4項中任一項所記載之過熱保護電路，係控制前述輸出電晶體的閘極。
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