過(guò)熱檢測(cè)電路及電源裝置的制造方法
【專利摘要】提供電路規(guī)模小、低成本且耗電少的過(guò)熱檢測(cè)電路。過(guò)熱檢測(cè)電路構(gòu)成在CMOS半導(dǎo)體裝置，所述過(guò)熱檢測(cè)電路具備：連接在寄生雙極晶體管的基極/發(fā)射極間的基準(zhǔn)電壓電路；以及與寄生雙極晶體管的發(fā)射極連接的電流檢測(cè)電路，電流檢測(cè)電路檢測(cè)到電流流過(guò)寄生雙極晶體管，輸出過(guò)熱檢測(cè)信號(hào)。
【專利說(shuō)明】
過(guò)熱檢測(cè)電路及電源裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于電源裝置等的過(guò)熱檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]圖7是示出用于電源裝置等的現(xiàn)有的過(guò)熱檢測(cè)電路的電路圖。
[0003 ] 現(xiàn)有的過(guò)熱檢測(cè)電路具備:基準(zhǔn)電壓電路201、感溫電路202、比較器電路203、電源端子300和接地端子301。
[0004]基準(zhǔn)電壓電路201具備:匪OS晶體管101、102;PM0S晶體管103、104、105;以及電阻110、111。感溫電路202具備PMOS晶體管106和二極管120。
[0005]NMOS晶體管101的柵極和漏極連接，源極與接地端子301連接。NMOS晶體管102的柵極與NMOS晶體管1I的柵極連接。電阻110連接在匪OS晶體管102的源極與接地端子301之間。PMOS晶體管103、104、105構(gòu)成電流鏡電路。電阻111連接在PMOS晶體管105的漏極與接地端子301之間。而且，從電阻111與PMOS晶體管105的連接點(diǎn)(基準(zhǔn)電壓輸出端子)輸出基準(zhǔn)電壓Vref。在此，電阻110和電阻111具有相同的溫度系數(shù)。
[0006]PMOS晶體管106與PMOS晶體管103構(gòu)成電流鏡電路。作為感熱元件的二極管120，連接在PMOS晶體管106的漏極與接地端子301之間。而且，從二極管120與PMOS晶體管106的連接點(diǎn)(溫度電壓輸出端子)輸出二極管120的正向電壓即溫度電壓Vf。
[0007]比較器電路203的反相輸入端子被輸入基準(zhǔn)電壓Vref，同相輸入端子被輸入溫度電壓Vf。一般，二極管的正向電壓即溫度電壓Vf在使用CMOS工藝的寄生二極管的情況下具有大致一 2mV/°C的負(fù)溫度系數(shù)?；鶞?zhǔn)電壓Vref被設(shè)定為與想要檢測(cè)的溫度中的溫度電壓Vf相等。過(guò)熱檢測(cè)電路通過(guò)用比較器電路203比較基準(zhǔn)電壓Vref和溫度電壓Vf的大小關(guān)系而檢測(cè)過(guò)熱。
[0008]比較器電路203在檢測(cè)到過(guò)熱時(shí)輸出檢測(cè)信號(hào)Vdet，利用該檢測(cè)信號(hào)Vdet控制電源裝置的輸出晶體管等而保護(hù)電源裝置以免過(guò)熱。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2011 — 24405號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題然而，現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)熱檢測(cè)電路由于需要基準(zhǔn)電壓電路和感溫電路和比較器電路，所以電路規(guī)模較大。另外，由于各電路穩(wěn)定地消耗電流，所以存在削減耗電較為困難的課題。
[0011]本發(fā)明是為了解決以上那樣的課題構(gòu)思而成的發(fā)明，提供電路規(guī)模小且能低耗電化的過(guò)熱檢測(cè)電路。
[0012]用于解決課題的方案
本發(fā)明中的過(guò)熱檢測(cè)電路構(gòu)成在CMOS半導(dǎo)體裝置，所述過(guò)熱檢測(cè)電路具備:寄生雙極晶體管;在寄生雙極晶體管的基極/發(fā)射極間連接的基準(zhǔn)電壓電路；以及與寄生雙極晶體管的發(fā)射極連接的電流檢測(cè)電路，檢測(cè)到集電極電流流過(guò)寄生雙極晶體管，輸出過(guò)熱檢測(cè)信號(hào)。
[0013]發(fā)明效果
依據(jù)本發(fā)明的過(guò)熱檢測(cè)電路，電路規(guī)模小，且由于電流穩(wěn)定地流過(guò)的路徑在不檢測(cè)過(guò)熱時(shí)僅為一個(gè)，所以有能容易地削減耗電的效果。
[0014]另外，通過(guò)使用寄生雙極晶體管，能夠使用廉價(jià)的CMOS工藝，可以將成本抑制得較低。
【附圖說(shuō)明】
[0015][圖1]是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路的框圖。
[0016][圖2]是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路的寄生雙極晶體管的剖面結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。
[0017][圖3]是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路的一個(gè)示例的電路圖。
[0018][圖4]是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路的其他示例的電路圖。
[0019][圖5]是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路的其他示例的電路圖。
[0020][圖6]是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路的其他示例的電路圖。
[0021][圖7]是用于說(shuō)明現(xiàn)有的過(guò)熱檢測(cè)電路的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路的框圖。
[0023]本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路200具備基準(zhǔn)電壓電路201和寄生雙極晶體管204和電流檢測(cè)電路205。本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路通過(guò)在CMOS工藝中積極地活用寄生雙極作為感溫元件而得以實(shí)現(xiàn)。
[0024]基準(zhǔn)電壓電路201在寄生雙極晶體管204的基極/發(fā)射極間連接。PNP型的寄生雙極晶體管204的集電極與P型襯底電導(dǎo)通。經(jīng)由擴(kuò)散電阻、Well電阻也可以。
[0025]圖2是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路200的寄生雙極晶體管的剖面結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。電流檢測(cè)電路205與寄生雙極晶體管204的發(fā)射極連接。
[0026]說(shuō)明本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路200的動(dòng)作。
[0027]基準(zhǔn)電壓電路201輸出基準(zhǔn)電壓Vref?；鶞?zhǔn)電壓Vref施加在寄生雙極晶體管204的基極/發(fā)射極間。一般，用于雙極晶體管導(dǎo)通的基極/發(fā)射極間電壓具有大致一2mV/°C的負(fù)溫度系數(shù)?；鶞?zhǔn)電壓Vref以在常溫比寄生雙極晶體管204導(dǎo)通的基極/發(fā)射極間電壓小的方式設(shè)定。在溫度低于既定溫度的情況下，由于基準(zhǔn)電壓Vref比寄生雙極晶體管204導(dǎo)通的基極/發(fā)射極間電壓Vbe小，所以寄生雙極晶體管204截止。在溫度上升，基準(zhǔn)電壓Vref成為寄生雙極晶體管204導(dǎo)通的基極/發(fā)射極間電壓Vbe以上時(shí)，寄生雙極晶體管204導(dǎo)通，流過(guò)寄生雙極晶體管204的集電極電流Ic。電流檢測(cè)電路205由阻抗元件和輸出端子構(gòu)成，從寄生雙極晶體管204的集電極電流I c的增加起檢測(cè)過(guò)熱。
[0028]以下，對(duì)于本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路200，舉出具體的電路示例進(jìn)行說(shuō)明。
[0029]圖3是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路的一個(gè)示例的電路圖。
[0030]圖3的過(guò)熱檢測(cè)電路200具備基準(zhǔn)電壓電路201、寄生雙極晶體管204和電流檢測(cè)電路205。基準(zhǔn)電壓電路201具備恒流源2和電阻I。電流檢測(cè)電路205具備電阻11。
[0031]基準(zhǔn)電壓電路201中，電阻I在寄生雙極晶體管204的基極/發(fā)射極間連接，恒流源2在寄生雙極晶體管204的基極與接地端子301之間連接。電流檢測(cè)電路205在電源端子300與寄生雙極晶體管204的發(fā)射極間串聯(lián)連接。
[0032]接著，說(shuō)明圖3的過(guò)熱檢測(cè)電路200的動(dòng)作。
[0033 ] 基準(zhǔn)電壓電路201輸出基準(zhǔn)電壓Vref。在設(shè)電阻I的電阻值為Rl、恒流源2的電流值為Iref、寄生雙極晶體管204導(dǎo)通的基極/發(fā)射極間電壓為Vbe時(shí)，基準(zhǔn)電壓Vref由式I提供。
[0034]Vref = Iref.Rl (I)
在溫度低于既定溫度的情況下，Vref<Vbe，寄生雙極晶體管204截止。在溫度上升，成為Vref = Vbe時(shí)，寄生雙極晶體管204導(dǎo)通，流過(guò)集電極電流Ic。在設(shè)寄生雙極晶體管204的電流放大率為hFE時(shí)，集電極電流I c由式2提供。
[0035]Ic = hFE.(Iref—Vbe/Rl) (2)
電流檢測(cè)電路205檢測(cè)到寄生雙極晶體管204的集電極電流Ic的增大而輸出過(guò)熱檢測(cè)電壓Vdet。在設(shè)電源端子300的電壓為Vdd、電阻11的電阻值為Rll時(shí)，過(guò)熱檢測(cè)電壓Vdet由
(3)式提供。
[0036]Vdet = Vdd-Rll.Ic (3)
過(guò)熱檢測(cè)電壓Vdet在溫度低于既定溫度的情況下成為高電平，在成為既定溫度時(shí)，成為低電平檢測(cè)到過(guò)熱。
[0037]如以上說(shuō)明的那樣，通過(guò)在CMOS工藝中活用寄生雙極晶體管作為感溫元件，能夠構(gòu)成本實(shí)施方式的溫度檢測(cè)電路，因此能夠減小電路規(guī)模。
[0038]圖4是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路的其他示例的電路圖。
[0039]與圖3的過(guò)熱檢測(cè)電路的差異在于將電流檢測(cè)電路205的電阻11變更為PMOS晶體管12這一點(diǎn)。
[0040]PMOS晶體管12的源極與電源端子300連接，漏極與寄生雙極晶體管204的發(fā)射極連接。
[0041]PMOS晶體管12的柵極/源極間由恒壓Vbias偏置，作為恒流源而動(dòng)作。過(guò)熱檢測(cè)電壓Vdet由PMOS晶體管12的漏極電流Id和寄生雙極晶體管204的集電極電流Ic的大小關(guān)系決定。在低于既定溫度的情況下，Ic<Id，過(guò)熱檢測(cè)電壓Vdet成為高電平。在溫度上升，成為Ic> Id時(shí)，Vdet成為低電平檢測(cè)到過(guò)熱。
[0042]圖5是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路的其他示例的電路圖。
[0043]與圖3的過(guò)熱檢測(cè)電路的差異在于將基準(zhǔn)電壓電路201的電阻I變更為齊納二極管
3這一點(diǎn)。
[0044]齊納二極管3的正極與寄生雙極晶體管204的基極連接，負(fù)極與寄生雙極晶體管的發(fā)射極連接。
[0045]基準(zhǔn)電壓Vref成為齊納二極管3的兩端的電壓即齊納電壓Vz。在溫度上升，成為Vref > Vbe時(shí)，檢測(cè)到過(guò)熱。
[0046]圖6是示出本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路的其他示例的電路圖。
[0047]與圖3的過(guò)熱檢測(cè)電路的差異在于寄生雙極晶體管204為達(dá)林頓連接多個(gè)寄生雙極晶體管的結(jié)構(gòu)這一點(diǎn)。圖6示出達(dá)林頓連接兩個(gè)寄生雙極晶體管的示例，不過(guò)，也可以達(dá)林頓連接更多的寄生雙極晶體管。
[0048]此外，電流檢測(cè)電路201也可以設(shè)為利用激光微調(diào)等方法使電阻I的電阻值能夠可變，設(shè)為能夠調(diào)整過(guò)熱檢測(cè)溫度。
[0049]另外，也可以構(gòu)成為基準(zhǔn)電壓電路201的電阻I或恒流源2、電流檢測(cè)電路205的電阻11等根據(jù)過(guò)熱檢測(cè)信號(hào)可變，對(duì)過(guò)熱檢測(cè)溫度設(shè)置滯后。
[0050]另外，關(guān)于寄生雙極晶體管204，以PNP型進(jìn)行了說(shuō)明，但是，即便為NPN型，只要反轉(zhuǎn)極性構(gòu)成即可，能得到同樣的效果。
[0051]如以上說(shuō)明的那樣，依據(jù)本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路，通過(guò)在CMOS工藝中活用寄生雙極晶體管作為感溫元件，能夠減小電路規(guī)模，且，由于穩(wěn)定地流過(guò)電流的路徑在不檢測(cè)過(guò)熱時(shí)僅為一個(gè)，所以具有能削減耗電的效果。
[0052]另外，本發(fā)明并不局限于由本實(shí)施方式示出的電路結(jié)構(gòu)，涵蓋本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地從公知技術(shù)類推的范圍這一點(diǎn)是不必多言的。
[0053]進(jìn)而，本實(shí)施方式的過(guò)熱檢測(cè)電路，如果構(gòu)成為檢測(cè)電源裝置的過(guò)熱，利用該檢測(cè)信號(hào)控制電源裝置的輸出晶體管的柵極，則能夠構(gòu)成電路規(guī)模小且消耗電流少的過(guò)熱保護(hù)電路。
[0054]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
200過(guò)熱檢測(cè)電路 201基準(zhǔn)電壓電路 204寄生雙極晶體管 205電流檢測(cè)電路。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種過(guò)熱檢測(cè)電路，構(gòu)成在CMOS半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備: 寄生雙極晶體管； 在所述寄生雙極晶體管的基極/發(fā)射極間連接的基準(zhǔn)電壓電路；以及 與所述寄生雙極晶體管的發(fā)射極連接，由阻抗元件和輸出端子構(gòu)成的電流檢測(cè)電路， 所述電流檢測(cè)電路檢測(cè)到集電極電流流過(guò)所述寄生雙極晶體管，輸出過(guò)熱檢測(cè)信號(hào)。2.如權(quán)利要求1所述的過(guò)熱檢測(cè)電路，其特征在于， 所述基準(zhǔn)電壓電路在既定溫度以下向所述寄生雙極晶體管的基極/發(fā)射極間施加不使集電極電流流過(guò)所述寄生雙極晶體管的電壓。3.如權(quán)利要求1所述的過(guò)熱檢測(cè)電路，其特征在于， 所述電流檢測(cè)電路的阻抗元件為電阻。4.如權(quán)利要求1所述的過(guò)熱檢測(cè)電路，其特征在于， 所述電流檢測(cè)電路的阻抗元件為在柵極施加有偏置電壓的MOS晶體管。5.—種電源裝置，其特征在于， 作為過(guò)熱保護(hù)電路具備權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的過(guò)熱檢測(cè)電路。
【文檔編號(hào)】G01K7/01GK105841831SQ201610075338
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年2月3日
【發(fā)明人】原田范行, 坂口薰
【申請(qǐng)人】精工半導(dǎo)體有限公司