CN114353976A - 温度检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度检测电路，MOS管的源漏一端接工作电压，另一端接第一NPN三极管的基极及第二NPN三极管的基极；MOS管的栅极及第一NPN三极管的集电极接第一偏置电流源；第一NPN三极管的发射极经电阻接地；第二NPN三极管的发射极短接地；第二NPN三极管的集电极及反相器的输入端同接第二偏置电流源；反相器的输出端作为温度检测电路的输出端。本发明的温度检测电路，只需要很少元件就可以实现温度检测的功能，电路支路很少，因此总的电路功耗很低，电路面积较小，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及半导体电路技术，特别是涉及一种温度检测电路。
背景技术
对于功耗较大的集成电路，其温度会较高，当温度过高，可能会对集成电路的可靠性产生影响。因此在一些大功耗的集成电路中，温度检测、保护非常重要。
传统的温度检测电路如图1所示，通常需要一个比较器CMP、一个参考电压VREF以及一个和温度相关的电压。通过比较器比较温度相关电压和参考电压的大小，来判断集成电路的当前温度。其中参考电压VREF需要另外的电路产生，和温度相关电压的产生方式如图1中所示，偏置电流I1流过三极管Q1，在三极管基极和发射极之间产生电压差VBE，由三极管特性可知，VBE电压为负温度系数，通常为-2mV/℃。
传统方法的缺点主要是电路比较复杂，需要外部的参考电压以及比较器，从而引起电路功耗较大、面积较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种温度检测电路，只需要很少元件就可以实现温度检测的功能，电路支路很少，因此总的电路功耗很低，电路面积较小，成本低。
为解决上述技术问题，本发明提供的温度检测电路，其包括第一偏置电流源I1、第二偏置电流源I2、第一NPN三极管Q1、第二NPN三极管Q2、MOS管M1、反相器INV、电阻R1；
所述MOS管M1的源漏一端接工作电压VDD，另一端接第一NPN三极管Q1的基极及第二NPN三极管Q2的基极；
所述MOS管M1的栅极及第一NPN三极管Q1的集电极接第一偏置电流源I1；
所述第一NPN三极管Q1的发射极经电阻R1接地；
所述第二NPN三极管Q2的发射极短接地；
所述第二NPN三极管Q2的集电极及反相器INV的输入端同接第二偏置电流源I2；
所述反相器INV的输出端TPOUT作为温度检测电路的输出端。
较佳的，所述温度检测电路还包括温度输出模块；
所述温度输出模块，根据使反相器INV的输出端TPOUT的电平反转时第一偏置电流源输出的第一偏置电流I1、第二偏置电流源输出的第二偏置电流I2，计算输出检测温度值：
IS1为第一NPN三极管Q1的饱和电流，k为玻尔兹曼常数，q为电子电荷，IS2为第二NPN三极管Q2的饱和电流，R1为电阻阻值。
较佳的，第一偏置电流源输出的第一偏置电流I1小于第二偏置电流源输出的第二偏置电流I2。
较佳的，I2＝K*I1,K为正整数。
较佳的，K为5～15。
较佳的，第一NPN三极管Q1由M个结构相同的基本NPN三极管并联组成；
第二NPN三极管Q2由N个结构相同的基本NPN三极管并联组成；
I1*N<I2*M。
较佳的，电阻R1的阻值为0.5KΩ～10KΩ。
较佳的，所述MOS管M1为增强型MOS管。
较佳的，所述MOS管M1为N沟道增强型MOS管；
MOS管M1的漏端接工作电压VDD，源端接第一NPN三极管Q1的基极及第二NPN三极管Q2的基极。
本发明的温度检测电路，不需要外部的参考电压以及比较器，只需要很少元件就可以实现温度检测的功能，电路支路很少，因此总的电路功耗很低，电路面积较小，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统的温度检测电路；
图2是本发明的温度检测电路一实施例。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图2所示，温度检测电路包括第一偏置电流源I1、第二偏置电流源I2、第一NPN三极管Q1、第二NPN三极管Q2、MOS管M1、电阻R1及反相器INV；
所述MOS管M1的源漏一端接工作电压VDD，另一端接第一NPN三极管Q1的基极及第二NPN三极管Q2的基极；
所述MOS管M1的栅极及第一NPN三极管Q1的集电极接第一偏置电流源I1；
所述第一NPN三极管Q1的发射极经电阻R1接地；
所述第二NPN三极管Q2的发射极短接地；
所述第二NPN三极管Q2的集电极及反相器INV的输入端同接第二偏置电流源I2；
所述反相器INV的输出端TPOUT作为温度检测电路的输出端。
较佳的，所述温度检测电路还包括温度输出模块；
所述温度输出模块，根据使反相器INV的输出端TPOUT的电平反转时第一偏置电流源输出的第一偏置电流I1、第二偏置电流源输出的第二偏置电流I2，计算输出检测温度值：
IS1为第一NPN三极管Q1的饱和电流，k为玻尔兹曼常数，q为电子电荷，IS2为第二NPN三极管Q2的饱和电流，R1为电阻阻值。
实施例一的温度检测电路，第一偏置电流源输出的第一偏置电流I1流过第一NPN三极管Q1，第一NPN三极管Q1的发射极电流为I1，即
其中IS1为第一NPN三极管Q1的饱和电流，VT为热电压，
式中k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，q为电子电荷。由此可以得到第一NPN三极管Q1的基极-发射极电压差
第一偏置电流I1同时流过电阻R1，在电阻R1上产生的电压为I1R1，因此第一NPN三极管Q1基极同第二NPN三极管Q2基极的连接点VB电压为：VB＝VBE1+I1R1。连接点VB电压同时加在第二NPN三极管Q2的基极，因此第二NPN三极管Q2的发射极电流Ie2和连接点VB电压相关，即
式中IS2为第二NPN三极管Q2的饱和电流。当第二NPN三极管Q2发射极电流Ie2等于第二偏置电流源输出的第二偏置电流I2，即
则可得
其中VBE2th为第二NPN三极管Q2发射极电流等于I2时的第二NPN三极管Q2的基极-发射极电压差。进一步可得：VB-VBE2th＝VBE1+I1R2-VVBE2th；代入VBE1及VBE2th，得：
因为I1<I2，因此VB-VBE2th电压为负温度系数，当VB-VBE2th＝0时，得：
当温度<T0时，VB-VBE2th>0，因此VB>VBE2th，第二NPN三极管Q2发射极电流Ie2>I2，所述第二NPN三极管Q2的集电极电压VC2会被拉低，经过反相器INV后，所述反相器INV的输出端TPOUT输出高电平。当温度>T0时，VB-VBE2th<0，因此VB<VBE2th，第二NPN三极管Q2发射极电流Ie2<I2，所述第二NPN三极管Q2的集电极电压VC2会被拉高，经过反相器INV后，所述反相器INV的输出端TPOUT输出低电平。逐渐改变第一偏置电流源输出的第一偏置电流I1或第二偏置电流源输出的第二偏置电流I2，从而根据使反相器INV的输出端TPOUT的电平反转时的第一偏置电流I1、第二偏置电流I2，即可确定反相器INV的输出端TPOUT的电平反转时的温度：
实施例一的温度检测电路，不需要外部的参考电压以及比较器，只需要很少元件就可以实现温度检测的功能，电路支路很少，因此总的电路功耗很低，电路面积较小，成本低。
实施二
基于实施例一的温度检测电路，第一偏置电流源输出的第一偏置电流I1小于第二偏置电流源输出的第二偏置电流I2。
较佳的，I2＝K*I1,K为正整数。
较佳的，K为5～15，例如K为6、8或10。
实施三
基于实施例二的温度检测电路，第一NPN三极管Q1由M个结构相同的基本NPN三极管并联组成，可得IS1＝MIS0，其中IS0为基本NPN三极管的饱和电流；
第二NPN三极管Q2由N个结构相同的基本NPN三极管并联组成，可得IS2＝NIS0，其中IS0为基本NPN三极管的饱和电流；
I1*N<I2*M。
较佳的，电阻R1的阻值为0.5KΩ～10KΩ。
较佳的，所述MOS管M1为增强型MOS管。
较佳的，所述MOS管M1为N沟道增强型MOS管；
MOS管M1的漏端接工作电压VDD，源端接第一NPN三极管Q1的基极及第二NPN三极管Q2的基极。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种温度检测电路，其特征在于，其包括第一偏置电流源(I1)、第二偏置电流源(I2)、第一NPN三极管(Q1)、第二NPN三极管(Q2)、MOS管(M1)、反相器(INV)、电阻(R1)；
所述MOS管(M1)的源漏一端接工作电压(VDD)，另一端接第一NPN三极管(Q1)的基极及第二NPN三极管(Q2)的基极；
所述MOS管(M1)的栅极及第一NPN三极管(Q1)的集电极接第一偏置电流源(I1)；
所述第一NPN三极管(Q1)的发射极经电阻(R1)接地；
所述第二NPN三极管(Q2)的发射极短接地；
所述第二NPN三极管(Q2)的集电极及反相器(INV)的输入端同接第二偏置电流源(I2)；
所述反相器(INV)的输出端(TPOUT)作为温度检测电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，
所述温度检测电路还包括温度输出模块；
所述温度输出模块，根据使反相器(INV)的输出端(TPOUT)的电平反转时第一偏置电流源输出的第一偏置电流I1、第二偏置电流源输出的第二偏置电流I2，计算输出检测温度值：
IS1为第一NPN三极管(Q1)的饱和电流，k为玻尔兹曼常数，q为电子电荷，IS2为第二NPN三极管(Q2)的饱和电流，R1为电阻阻值。
3.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，
第一偏置电流源输出的第一偏置电流I1小于第二偏置电流源输出的第二偏置电流I2。
4.根据权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于，
I2＝K*I1,K为正整数。
5.根据权利要求4所述的温度检测电路，其特征在于，
K为5～15。
6.根据权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于，
第一NPN三极管(Q1)由M个结构相同的基本NPN三极管并联组成；
第二NPN三极管(Q2)由N个结构相同的基本NPN三极管并联组成；
I1*N<I2*M。
7.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，
电阻(R1)的阻值为0.5KΩ～10KΩ。
8.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，
所述MOS管(M1)为增强型MOS管。
9.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，
所述MOS管(M1)为N沟道增强型MOS管；
MOS管(M1)的漏端接工作电压(VDD)，源端接第一NPN三极管(Q1)的基极及第二NPN三极管(Q2)的基极。
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| CN117650483A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-05 | 苏州锴威特半导体股份有限公司 | 一种高边开关的过温检测电路和开关电源 |
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