新型低功耗过温保护电路设计.pdf

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1、2014正仪表技术与传感器2014第7期InstrumentTechniqueandSensorNo．7新型低功耗过温保护电路设计苟静，冯全源(西南交通大学信息科学与技术学院微电子研究所，四川成都610031)摘要：保护电路是电源管理芯片的一个重要环节，保证芯片内部模块的正常工作。相对于传统的过温保护电路，提出一种新型的结构简单且功耗低的过温保护电路，它利用BJT的负温度特性和比较器的失调特性实现迟滞。在0．25mBCD工艺下，利用Cadence和Hspice工具对过温保护电路进行前端仿真验证。在不同电源电压和工艺角下，对该电路的开启温度和重启温度都进行了仿真测试。仿真结果表明，它能很好地

2、抑制电源电压和工艺参数的变化造成的热关断阈值点的漂移，并且其功耗很低，静态电流不超过9A．关键词：过温保护；BJT；负温度特性；比较器失调；迟滞；低功耗中图分类号：TN433文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)07—0037—03DesignofLowPowerConsumptionoverTemperatureProtectionCircuitGOUJing，FENGQuan—yuan(InstituteofMicroelectronics，SchoolofInformationSdence&Technology，SouthwestJiaotongUniversity，

3、Chengdu610031，China)Abstract：Theprotectioncircuitisanimportantlinkinpowermanagementchip；itensuresthenormalworkofthechip’Sin-ternalmodules．Comparedwiththetraditionalovertemperatureprotectioncircuit，thispaperpresentedanewkindofovertempera—tureprotectioncircuitwithsimplestructureandlowpowerconsumptio

4、n，whichmadeuseofthenegativetemperaturecharacteristicofBJTandmismatchpropertiesofthecomparatortorealizethehysteresis．Basedonthe0．25pLmBCDprocess，usingCadenceandHspicetools，thisovertemperatureprotectioncircuitpassedthefront·endsimulationvalidation．Underdifferentsupplyvoltagesandprocesscomers，therumo

5、nandresettemperatureshavecarriedonthesimulationtest．ThesimulationresultshowsthatitCanwellinhibitthedriftofthermalshutofthresholdpointunderthechangesofpowersupplyvoltageandtechnologicalparameters．Inaddi·tion，thepowerconsumptionisverylow，thequiescentcurrentisn’tmorethan9A．Keywords：overtemperaturepro

6、tection；BJT；negativetemperaturecharacteristic；mismatchcomparator；hysteresis；lowpowerconsumption0引言随着电路的集成密度不断提高，功耗成为影响电路功能及稳定性的重要因素，功耗会引起芯片温度的升高，进一步引起PN结热击穿而过流，从而导致芯片无法正常工作，因此，功率电路通常需要过温保护电路⋯。过温保护电路的设计思路是利用对温度敏感的元件来检测芯片内部温度的变化，当温度超过设定值时，保护电路工作，将系统关断，以防其损坏I3J。1典型的过温保护电路目前过温保护电路的设计思路是利用二极管或三极管的温度特性来

7、检测芯片内部温度的变化，温度超过设定值时，保护电路工作，芯片关断。典型的过温保护电路如图1所示。该电路设计的关键是应用BJT和PTAT电流源的温度效图1典型的过温保护电路应。PTAT电流即与绝对温度成正比的电流。正常温度时，而升高，当>时，Q导通。当温度到达热关断阈值NMOS管M，导通，R，被短接，=，，Q集电极电压为高，保时，Q。进人深度饱和区，从而使Q，集电极电压从高电平变为护电路输出低。当温度升高时，降低，随，PT