過熱檢測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熱檢測電路。過熱檢測電路構成在CMOS半導體裝置，所述過熱檢測電路具備：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電路，電流檢測電路檢測到電流流過寄生雙極晶體管，輸出過熱檢測信號。
【專利說明】
過熱檢測電路及電源裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及用于電源裝置等的過熱檢測電路。
【背景技術】
[0002]圖7是示出用于電源裝置等的現(xiàn)有的過熱檢測電路的電路圖。
[0003 ] 現(xiàn)有的過熱檢測電路具備:基準電壓電路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(基準電壓輸出端子)輸出基準電壓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(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的負溫度系數(shù)。基準電壓Vref被設定為與想要檢測的溫度中的溫度電壓Vf相等。過熱檢測電路通過用比較器電路203比較基準電壓Vref和溫度電壓Vf的大小關系而檢測過熱。
[0008]比較器電路203在檢測到過熱時輸出檢測信號Vdet，利用該檢測信號Vdet控制電源裝置的輸出晶體管等而保護電源裝置以免過熱。
[0009]現(xiàn)有技術文獻專利文獻
專利文獻1:日本特開2011 — 24405號公報。

【發(fā)明內容】

[0010]發(fā)明要解決的課題然而，現(xiàn)有技術的過熱檢測電路由于需要基準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思而成的發(fā)明，提供電路規(guī)模小且能低耗電化的過熱檢測電路。
[0012]用于解決課題的方案
本發(fā)明中的過熱檢測電路構成在CMOS半導體裝置，所述過熱檢測電路具備: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電路，檢測到集電極電流流過寄生雙極晶體管，輸出過熱檢測信號。
[0013]發(fā)明效果
依據(jù)本發(fā)明的過熱檢測電路，電路規(guī)模小，且由于電流穩(wěn)定地流過的路徑在不檢測過熱時僅為一個，所以有能容易地削減耗電的效果。
[0014]另外，通過使用寄生雙極晶體管，能夠使用廉價的CMOS工藝，可以將成本抑制得較低。
【附圖說明】
[0015][圖1]是示出本實施方式的過熱檢測電路的框圖。
[0016][圖2]是示出本實施方式的過熱檢測電路的寄生雙極晶體管的剖面結構的一個示例的圖。
[0017][圖3]是示出本實施方式的過熱檢測電路的一個示例的電路圖。
[0018][圖4]是示出本實施方式的過熱檢測電路的其他示例的電路圖。
[0019][圖5]是示出本實施方式的過熱檢測電路的其他示例的電路圖。
[0020][圖6]是示出本實施方式的過熱檢測電路的其他示例的電路圖。
[0021][圖7]是用于說明現(xiàn)有的過熱檢測電路的圖。
【具體實施方式】
[0022]圖1是示出本實施方式的過熱檢測電路的框圖。
[0023]本實施方式的過熱檢測電路200具備基準電壓電路201和寄生雙極晶體管204和電流檢測電路205。本實施方式的過熱檢測電路通過在CMOS工藝中積極地活用寄生雙極作為感溫元件而得以實現(xiàn)。
[0024]基準電壓電路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型襯底電導通。經(jīng)由擴散電阻、Well電阻也可以。
[0025]圖2是示出本實施方式的過熱檢測電路200的寄生雙極晶體管的剖面結構的一個示例的圖。電流檢測電路205與寄生雙極晶體管204的發(fā)射極連接。
[0026]說明本實施方式的過熱檢測電路200的動作。
[0027]基準電壓電路201輸出基準電壓Vref。基準電壓Vref施加在寄生雙極晶體管204的基極/發(fā)射極間。一般，用于雙極晶體管導通的基極/發(fā)射極間電壓具有大致一2mV/°C的負溫度系數(shù)?；鶞孰妷篤ref以在常溫比寄生雙極晶體管204導通的基極/發(fā)射極間電壓小的方式設定。在溫度低于既定溫度的情況下，由于基準電壓Vref比寄生雙極晶體管204導通的基極/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，基準電壓Vref成為寄生雙極晶體管204導通的基極/發(fā)射極間電壓Vbe以上時，寄生雙極晶體管204導通，流過寄生雙極晶體管204的集電極電流Ic。電流檢測電路205由阻抗元件和輸出端子構成，從寄生雙極晶體管204的集電極電流I c的增加起檢測過熱。
[0028]以下，對于本實施方式的過熱檢測電路200，舉出具體的電路示例進行說明。
[0029]圖3是示出本實施方式的過熱檢測電路的一個示例的電路圖。
[0030]圖3的過熱檢測電路200具備基準電壓電路201、寄生雙極晶體管204和電流檢測電路205?；鶞孰妷弘娐?01具備恒流源2和電阻I。電流檢測電路205具備電阻11。
[0031]基準電壓電路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，說明圖3的過熱檢測電路200的動作。
[0033 ] 基準電壓電路201輸出基準電壓Vref。在設電阻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導通的基極/發(fā)射極間電壓為Vbe時，基準電壓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，寄生雙極晶體管204導通，流過集電極電流Ic。在設寄生雙極晶體管204的電流放大率為hFE時，集電極電流I c由式2提供。
[0035]Ic = hFE.(Iref—Vbe/Rl) (2)
電流檢測電路205檢測到寄生雙極晶體管204的集電極電流Ic的增大而輸出過熱檢測電壓Vdet。在設電源端子300的電壓為Vdd、電阻11的電阻值為Rll時，過熱檢測電壓Vdet由
(3)式提供。
[0036]Vdet = Vdd-Rll.Ic (3)
過熱檢測電壓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，成為低電平檢測到過熱。
[0037]如以上說明的那樣，通過在CMOS工藝中活用寄生雙極晶體管作為感溫元件，能夠構成本實施方式的溫度檢測電路，因此能夠減小電路規(guī)模。
[0038]圖4是示出本實施方式的過熱檢測電路的其他示例的電路圖。
[0039]與圖3的過熱檢測電路的差異在于將電流檢測電路205的電阻11變更為PMOS晶體管12這一點。
[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，作為恒流源而動作。過熱檢測電壓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的大小關系決定。在低于既定溫度的情況下，Ic<Id，過熱檢測電壓Vdet成為高電平。在溫度上升，成為Ic> Id時，Vdet成為低電平檢測到過熱。
[0042]圖5是示出本實施方式的過熱檢測電路的其他示例的電路圖。
[0043]與圖3的過熱檢測電路的差異在于將基準電壓電路201的電阻I變更為齊納二極管
3這一點。
[0044]齊納二極管3的正極與寄生雙極晶體管204的基極連接，負極與寄生雙極晶體管的發(fā)射極連接。
[0045]基準電壓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，檢測到過熱。
[0046]圖6是示出本實施方式的過熱檢測電路的其他示例的電路圖。
[0047]與圖3的過熱檢測電路的差異在于寄生雙極晶體管204為達林頓連接多個寄生雙極晶體管的結構這一點。圖6示出達林頓連接兩個寄生雙極晶體管的示例，不過，也可以達林頓連接更多的寄生雙極晶體管。
[0048]此外，電流檢測電路201也可以設為利用激光微調等方法使電阻I的電阻值能夠可變，設為能夠調整過熱檢測溫度。
[0049]另外，也可以構成為基準電壓電路201的電阻I或恒流源2、電流檢測電路205的電阻11等根據(jù)過熱檢測信號可變，對過熱檢測溫度設置滯后。
[0050]另外，關于寄生雙極晶體管204，以PNP型進行了說明，但是，即便為NPN型，只要反轉極性構成即可，能得到同樣的效果。
[0051]如以上說明的那樣，依據(jù)本實施方式的過熱檢測電路，通過在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)定地流過電流的路徑在不檢測過熱時僅為一個，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施方式示出的電路結構，涵蓋本領域技術人員能夠容易地從公知技術類推的范圍這一點是不必多言的。
[0053]進而，本實施方式的過熱檢測電路，如果構成為檢測電源裝置的過熱，利用該檢測信號控制電源裝置的輸出晶體管的柵極，則能夠構成電路規(guī)模小且消耗電流少的過熱保護電路。
[0054]標號說明
200過熱檢測電路 201基準電壓電路 204寄生雙極晶體管 205電流檢測電路。
【主權項】
1.一種過熱檢測電路，構成在CMOS半導體裝置，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成的電流檢測電路， 所述電流檢測電路檢測到集電極電流流過所述寄生雙極晶體管，輸出過熱檢測信號。2.如權利要求1所述的過熱檢測電路，其特征在于， 所述基準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所述寄生雙極晶體管的電壓。3.如權利要求1所述的過熱檢測電路，其特征在于， 所述電流檢測電路的阻抗元件為電阻。4.如權利要求1所述的過熱檢測電路，其特征在于， 所述電流檢測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， 作為過熱保護電路具備權利要求1至4的任一項所述的過熱檢測電路。
【文檔編號】G01K7/01GK105841831SQ201610075338
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月3日
【發(fā)明人】原田范行, 坂口薰
【申請人】精工半導體有限公司