本實(shí)用新型涉及溫度檢測(cè)技術(shù)，特別涉及功率放大器的過溫檢測(cè)和保護(hù)。

背景技術(shù)：

在通信系統(tǒng)的發(fā)射鏈路中，當(dāng)遇到信道較惡劣的環(huán)境時(shí)，為了保證接收機(jī)能接收到良好的信號(hào)，需要發(fā)射端的功率放大器輸出較大的輸出功率。當(dāng)連續(xù)輸出功率較大的時(shí)候，功率放大器所產(chǎn)生的熱量無法快速發(fā)散，造成功率放大器的損壞。過溫檢測(cè)和保護(hù)電路可以很好的解決這個(gè)問題。

然而，本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的過溫檢測(cè)和保護(hù)電路常常只有一個(gè)過溫指示并且閾值不可調(diào)，這樣的過溫檢測(cè)和保護(hù)機(jī)制是不夠靈活的。因此，需要一種能夠解決至少一個(gè)上述問題的過溫檢測(cè)和保護(hù)電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種溫度檢測(cè)電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于集成，容易實(shí)現(xiàn)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的實(shí)施方式公開了一種溫度檢測(cè)電路，包括帶隙基準(zhǔn)電路、電流產(chǎn)生電路、閾值電壓產(chǎn)生電路、第一遲滯比較器、第二遲滯比較器、控制電路和片外電阻；

帶隙基準(zhǔn)電路的一個(gè)輸出端向電流產(chǎn)生電路的輸入端輸出帶隙基準(zhǔn)電壓，帶隙基準(zhǔn)電路的另一個(gè)輸出端向第一遲滯比較器的一個(gè)輸入端和第二遲滯比較器的一個(gè)輸入端輸出正溫度系數(shù)的電壓；

片外電阻的第一端接電流產(chǎn)生電路的一路輸出電流和閾值電壓產(chǎn)生電路的輸入端，該片外電阻的第二端接地；

閾值電壓產(chǎn)生電路的一個(gè)輸出端向第一遲滯比較器的另一個(gè)輸入端輸出第一閾值電壓，閾值電壓產(chǎn)生電路的另一個(gè)輸出端向第二遲滯比較器的另一個(gè)輸入端輸出第二閾值電壓；

控制電路的兩個(gè)輸入端接第一遲滯比較器和第二遲滯比較器的輸出端，控制電路根據(jù)第一遲滯比較器和第二遲滯比較器的輸出控制電流產(chǎn)生電路輸出給功率放大器的偏置電流；

其中，片外電阻的電阻值可變。

本實(shí)用新型實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于：

在本申請(qǐng)的溫度檢測(cè)電路中，只額外增加了一個(gè)片外電阻，即可產(chǎn)生兩個(gè)閾值電壓，并且由于片外電阻的電阻值可變，可以對(duì)兩個(gè)閾值電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于集成，容易實(shí)現(xiàn)；

進(jìn)一步地，同種類型電阻的相對(duì)精度較高，使得第一閾值電壓和第二閾值電壓對(duì)工藝不敏感，精度較高；

進(jìn)一步地，該電流產(chǎn)生電路不僅能夠產(chǎn)生功率放大器的偏置電流，而且能夠產(chǎn)生兩個(gè)遲滯比較器的閾值電壓。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施方式中一種溫度檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施方式中一種溫度檢測(cè)電路中閾值電壓產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型第一實(shí)施方式中一種溫度檢測(cè)電路中電流產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型第一實(shí)施方式中一種溫度檢測(cè)電路中帶隙基準(zhǔn)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和不基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本實(shí)用新型第一實(shí)施方式涉及一種溫度檢測(cè)電路。圖1是該溫度檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該溫度檢測(cè)電路包括帶隙基準(zhǔn)電路、電流產(chǎn)生電路、閾值電壓產(chǎn)生電路、第一遲滯比較器(Hys Comp 1)、第二遲滯比較器(Hys Comp 2)、控制電路(未顯示)和片外電阻(其電阻值由R_ot表示)。

帶隙基準(zhǔn)電路的一個(gè)輸出端向電流產(chǎn)生電路的輸入端輸出帶隙基準(zhǔn)電壓V_bg，帶隙基準(zhǔn)電路的另一個(gè)輸出端向第一遲滯比較器的一個(gè)輸入端和第二遲滯比較器的一個(gè)輸入端輸出正溫度系數(shù)的電壓V_ptat。

該片外電阻的第一端接電流產(chǎn)生電路的一路輸出電流和閾值電壓產(chǎn)生電路的輸入端，該片外電阻的第二端接地。

閾值電壓產(chǎn)生電路的一個(gè)輸出端向第一遲滯比較器的另一個(gè)輸入端輸出第一閾值電壓V_rh，閾值電壓產(chǎn)生電路的另一個(gè)輸出端向第二遲滯比較器的另一個(gè)輸入端輸出第二閾值電壓V_rl。

控制電路的兩個(gè)輸入端接第一遲滯比較器和第二遲滯比較器的輸出端，控制電路根據(jù)第一遲滯比較器和第二遲滯比較器的輸出OT1和OT2控制電流產(chǎn)生電路輸出給功率放大器的偏置電流I_{o_pa}，例如當(dāng)OT1輸出為高電位的時(shí)候，控制電路減小輸出給功率放大器的偏置電流，當(dāng)OT1和OT2都為高電位的時(shí)候，關(guān)閉功率放大器?？梢岳斫猓摽刂齐娐房梢杂捎布娐贰⒑?或軟件程序?qū)崿F(xiàn)，鑒于該控制電路的實(shí)現(xiàn)方式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟知的，在此不再贅述。

其中，片外電阻的電阻值(R_ot)是可變的。可以理解，片外電阻可以由任意可變電路來實(shí)現(xiàn)，只要電阻值可變即可，從而直接選擇合適的電阻值就可以調(diào)節(jié)遲滯比較器的閾值電壓。

在本實(shí)施方式的溫度檢測(cè)電路中，只額外增加了一個(gè)片外電阻，即可產(chǎn)生兩個(gè)閾值電壓，并且由于片外電阻的電阻值可變，可以對(duì)兩個(gè)閾值電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于集成，容易實(shí)現(xiàn)。

具體地，將對(duì)上述帶隙基準(zhǔn)電路、電流產(chǎn)生電路和閾值電壓產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)詳細(xì)描述。

在一實(shí)例中，如圖2所示，閾值電壓產(chǎn)生電路包括第一運(yùn)算放大器opa1、第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，簡(jiǎn)稱“MOSFET”)M₁、第一電阻R₁和第二電阻R₂。

第一運(yùn)算放大器opa1的一個(gè)輸入端作為閾值電壓產(chǎn)生電路的輸入端與片外電阻的第一端連接(接收電壓V_ot)，第一運(yùn)算放大器opa1的輸出端與第一MOS管M₁的柵極連接。

第一MOS管M₁的第一極接電源，第一MOS管M₁的第二極接第一電阻R₁的第一端并作為閾值電壓產(chǎn)生電路的一個(gè)輸出端輸出第一閾值電壓V_rh，第一電阻R₁的第二端與第二電阻R₂的第一端和第一運(yùn)算放大器opa1的另一個(gè)輸入端連接并作為閾值電壓產(chǎn)生電路的另一個(gè)輸出端輸出第二閾值電壓V_rl，第二電阻R₂的第二端接地。

在圖2所示的閾值電壓產(chǎn)生電路中，閾值電壓產(chǎn)生電路的輸入電壓為R_ot上的電壓V_ot，其輸出兩路參考電壓V_rl和V_rh給各比較器，由以上電路可知：

V_rl＝(R_ot/R_bias)*V_bg；

V_rh＝(R_ot/R_bias)*(R₁+R₂)/R₂*V_bg；

其中，R₁和R₂可以為同種類型的電阻，例如P型多晶電阻、N型多晶電阻、金屬電阻等。用同種電阻類型，在集成電路中的布圖設(shè)計(jì)上方向一致，匹配好，因此相對(duì)精度較高，使得第一閾值電壓和第二閾值電壓對(duì)工藝不敏感，精度較高。在圖2中第一MOS管M1被示為NMOS晶體管，第一MOS管的第一極是漏極，第一MOS管的第二極是源極?？梢岳斫?，在本申請(qǐng)的其他實(shí)施方式中，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的設(shè)置不同，第一MOS管也可以是PMOS晶體管。此外，可以理解，只要是根據(jù)R_ot產(chǎn)生閾值電壓，上述閾值電壓產(chǎn)生電路也可以根據(jù)實(shí)際需要而具有其他電路結(jié)構(gòu)，不限于圖2所示的形式。

在一實(shí)例中，如圖3所示，溫度檢測(cè)電路還包括偏置電阻R_bias，電流產(chǎn)生電路還包括第二運(yùn)算放大器opa2、第二MOS管M₂、第三MOS管M₃和MOS管陣列。由圖1和圖3可以看到，偏置電阻R_bias也位于片外。

第二運(yùn)算放大器opa2的一個(gè)輸入端作為電流產(chǎn)生電路的輸入端接收帶隙基準(zhǔn)電壓V_bg，第二運(yùn)算放大器opa2的輸出端與第二MOS管M₂、第三MOS管M₃和MOS管陣列中各MOS管的柵極連接，第二MOS管M₂、第三MOS管M₃和MOS管陣列中各MOS管的第一極接電源。

第二MOS管M₂的第二極與偏置電阻R_bias的第一端和第二運(yùn)算放大器opa2的另一個(gè)輸入端連接，第三MOS管M₃的第二極與上述片外電阻的第一端(產(chǎn)生電壓V_ot)連接，偏置電阻R_bias的第二端和片外電阻的第二端接地。

MOS管陣列中各MOS管相互串并聯(lián)，MOS管陣列中各MOS管的第二極相互連接并輸出偏置電流I_{o_pa}給功率放大器，控制電路根據(jù)第一遲滯比較器和第二遲滯比較器的輸出控制MOS管陣列中各MOS管的導(dǎo)通或關(guān)斷，以控制電流產(chǎn)生電路輸出給功率放大器的偏置電流I_{o_pa}(例如，當(dāng)OT1輸出為高電位、OT2輸出為低電位的時(shí)候，關(guān)閉MOS管陣列中部分MOS管以減小輸出給功率放大器的偏置電流；當(dāng)OT1和OT2輸出都為高電位的時(shí)候，關(guān)閉MOS管陣列中所有MOS管以關(guān)閉輸出給功率放大器的偏置電流，即關(guān)閉功率放大器)。此外，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施方式，也可以通過控制其他類型的開關(guān)器件的導(dǎo)通或關(guān)斷、和/或改變電路的電阻值等來控制輸出給功率放大器的偏置電流。

可以看到，上述電流產(chǎn)生電路利用一個(gè)片外電阻R_ot可以實(shí)現(xiàn)PTAT電流，此電流的一種重要功能是產(chǎn)生功率放大器的偏置電流，另外一個(gè)功能是產(chǎn)生比較器的低閾值電壓V_rl，此電壓可以通過片外的電阻R_ot進(jìn)行調(diào)節(jié)。也就是說，該電流產(chǎn)生電路不僅能夠產(chǎn)生功率放大器的偏置電流，而且能夠產(chǎn)生遲滯比較器的閾值電壓。

在圖3中，第二MOS管M₂、第三MOS管M₃和MOS管陣列中的各MOS管被示為NMOS管，第二MOS管M₂、第三MOS管M₃和MOS管陣列中的各MOS管的第一極是漏極，第二極是源極?？梢岳斫?，在本申請(qǐng)的其他實(shí)施方式中，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的設(shè)置不同，各MOS管類型也可以相應(yīng)調(diào)整。此外，可以理解，上述片外電阻也可以連接到其他結(jié)構(gòu)的電流產(chǎn)生電路中，不限于圖3所示的電流產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)實(shí)例中，如圖4所示，帶隙基準(zhǔn)電路包括第四至第十五MOS管M₄－M₁₅，第一至第三雙極型晶體管B₁－B₃、第三至第六電阻R₃－R₆。

第一至第三雙極型晶體管B₁－B₃的基極和第二極和第六電阻R₆的第二端相互連接并接地，第一雙極型晶體管B₁的第一極與第四MOS管M₄的第二極連接，第二雙極型晶體管B₂的第一極與第三電阻R₃的第二端連接。

第四MOS管M₄的柵極與第五MOS管M₅的柵極、第四電阻R₄的第二端和第六MOS管M₆的第一極連接，第四MOS管M₄的第一極與第六MOS管M₆的第二極連接，第五MOS管M₅的第二極與第三電阻R₃的第一端連接，第五MOS管M₅的第一極與第七M(jìn)OS管M₇的第二極連接。

第六MOS管M₆的柵極與第四電阻R₄的第一端、第七M(jìn)OS管M₇的柵極和第八MOS管M₈的第二極連接，第七M(jìn)OS管M₇的第一極與第八至第十一MOS管M₈-M₁₁的柵極和第九MOS管M₉的第二極連接。

第八MOS管M₈的第一極與第十二MOS管M₁₂的第二極連接，第九MOS管M₉的第一極與第十二至第十五MOS管M₁₂-M₁₅的柵極和第十三MOS管M₁₃的第二極連接。

第十二至第十五MOS管M₁₂-M₁₅的第一極相互連接并與電源連接，第十四MOS管M₁₄的第二極與第十MOS管M₁₀的第一極連接，第十五MOS管M₁₅的第二極與第十一MOS管M₁₁的第一極連接。

第十MOS管M₁₀的第二極與第五電阻R₅的第一端連接并輸出帶隙基準(zhǔn)電壓V_bg，第五電阻R₅的第二端與第三雙極型晶體管B₃的第一極連接，第十一MOS管M₁₁的第二極與第六電阻R₆的第一端連接并輸出正溫度系數(shù)的電壓V_pata。

帶隙基準(zhǔn)電路除了產(chǎn)生帶隙基準(zhǔn)電壓V_bg之外，還產(chǎn)生一個(gè)正溫度系數(shù)的電壓V_ptat,

V_bg＝(R₅/R₃)*V_T*ln(n)+V_BE

V_ptat＝(R₆/R₃)*V_T*ln(n)

其中，V_T為溫度的電壓當(dāng)量，V_T＝K*T/q，K為波爾茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度，q為電子電荷，n為帶隙基準(zhǔn)電路中三極管個(gè)數(shù)的比值，V_BE是第三雙極型晶體管B₃的基極與發(fā)射極之間的電壓。選擇合適的R₅和R₃，可以使V_bg在100℃和180℃呈現(xiàn)帶隙基準(zhǔn)，選擇合適的電阻R₆可以使V_ptat有較寬的電壓范圍，便于降低對(duì)比較器的分辨率的要求。

在圖4中，第一至第三雙極型晶體管B₁－B₃被示為NPN管，第一至第三雙極型晶體管B₁－B₃的第一極是集電極，第二極是發(fā)射極。第四至第七M(jìn)OS管M₄－M₇是NMOS管，第四至第七M(jìn)OS管M₄－M₇的第一極是漏極，第二極是源極。第八至第十五MOS管M₈－M₁₅是PMOS管，第八至第十五MOS管M₈－M₁的第一極是源極，第二極是漏極?？梢岳斫?，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施方式中，各MOS管類型并不限于上述形式，可以根據(jù)具體電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，由于各半導(dǎo)體類型MOS管的分配與連接為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此不再贅述。

此外，可以理解，可以使用其他產(chǎn)生帶隙基準(zhǔn)電壓和正溫度系數(shù)的電壓的帶隙基準(zhǔn)電路，不限于圖4所示的帶隙基準(zhǔn)電路結(jié)構(gòu)。

返回參見圖1，基于圖1的溫度檢測(cè)電路介紹應(yīng)用于功率放大器的過溫度檢測(cè)和保護(hù)方法。圖1中I_{o_pa}為輸出給功率放大器的偏置電流，該電流受控于C₁與C₀。本申請(qǐng)除了產(chǎn)生bias(偏置電流)所用的電阻外，只額外增加了一個(gè)片外的調(diào)節(jié)管腳R_ot即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)對(duì)工藝不敏感的閾值電壓V_rh和V_rl，以輸出兩個(gè)溫度預(yù)警信號(hào)。當(dāng)溫度超過T1時(shí)OT1拉高，給微控制單元(MicroController Unit，簡(jiǎn)稱“MCU”)指示，其可以調(diào)節(jié)C₁與C₀控制輸出給PA(功率放大器)的偏置電流I_{o_pa}；當(dāng)溫度超過T2時(shí)，OT2拉高，MCU控制C₁與C₀關(guān)閉PA。也就是說，當(dāng)溫度超過閾值T1(例如145℃)時(shí)，采取減小電流的方式降低溫度，當(dāng)溫度進(jìn)一步升高到T2(例如165℃)時(shí)，將暫時(shí)關(guān)閉功率放大器，待溫度降低時(shí)再開啟。可以理解，上述控制過程也可以通過硬件電路(例如上述控制電路)來實(shí)現(xiàn)。

由于應(yīng)用場(chǎng)合的不同，通常需要T1和T2設(shè)置成方便可調(diào)的模式，本申請(qǐng)采用一個(gè)與產(chǎn)生帶隙偏置電流的電阻同等類型的電阻并實(shí)現(xiàn)了T1和T2閾值的可調(diào)，而且該閾值對(duì)工藝不敏感。

需要說明的是，在本專利的權(quán)利要求和說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

雖然通過參照本實(shí)用新型的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。