CN115588965B - 过温保护电路及过温保护芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种过温保护电路和过温保护芯片。其中，所述过温保护电路包括阈值调整模块和过温检测模块。所述过温检测模块基于第一温度和第二温度输出或者撤销输出过温保护信号。所述阈值调整模块用于基于所述过温保护信号的触发次数保持或改变自身的输出信号进而影响所述第一温度的具体取值。如此配置，一方面通过所述阈值调整模块的内置逻辑设置符合特定工况的阈值改变规则，从而避免或者减少过温保护的误触发或者误解除；另一方面通过模块化设计思想，将过温检测的逻辑和阈值改变的逻辑进行解耦，便于后续电路的优化和迭代。基于上述的过温保护电路和过温保护芯片，解决了阈值不可变的过温保护电路所具有的种种问题。

Description

过温保护电路及过温保护芯片

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种过温保护电路及过温保护芯片。

背景技术

在日常生产、生活中，会遇到许多需要对温度进行控制的场景，这就需要用到过温检测、温度保护。具体到集成电路/芯片中：集成电路能实现的是电能的管理、转移功能，在集成电路工作过程中可以将负载将输入的电能转换成热能、光能、动能等，并且在能量转换的过程中会产生损耗，这些热能、光能、损耗等将以热能的形式消耗掉。如果在芯片工作异常、重载、应用环境温度恶劣、散热等条件差时，热量不能及时传导、辐射出去将会引起芯片损坏甚至引起其他事故，所以在芯片中为了检测温度避免芯片损坏，通常会集成过温检测电路起到温度保护的作用。

我们平时讲芯片的温度涉及到：芯片内部的die(晶粒，半导体领域专有名词，本领域技术人员可以毫无疑义地理解其含义)的结(PN结)温Tj、封装表面温度Tc、芯片周围空气的温度Ta，通常硅半导体Tj控制在150摄氏度之内，长期高于150摄氏度会降低芯片的可靠性、甚至损坏芯片，所以一般会将芯片的温度控制在150摄氏度之内，即将芯片的过温保护点设置在150摄氏度。芯片由众多PN结组成，芯片工作时（PN结）产生的热Tj首先传导辐射到整个芯片die、然后是封装体，由封装体传导辐射到PCB板、空气等。

在大功率输出的芯片如功率电源、音频功放等的应用中，芯片的输入输出功率都很大，对应的功耗也相应的增大，芯片功率部分的结温Tj迅速升高，此类芯片都配有良好的散热封装体或散热措施，如增加芯片散热焊盘面积，甚至很多芯片配有专用的散热片，以便把芯片的热量传导、辐射出去，使芯片内部die以及Tj降低。

大功率输出芯片，功率大、功耗大，在工作时会产生的热量。热由芯片的发热点（如芯片的功率输出部分）通过传导和辐射传递到整个die，再通过封装体、散热片传递到空气中，温度的分布是不均匀的，发热点温度Tj（结温）高于Tc、Tc高于Ta；另外芯片内die 的发热点温度（Tj）最高、距离发热点距离越远温度越低；芯片散热条件良好的情况下（Ta很低）某一瞬间Tj 、Tc、Ta温度相差很大，如某一瞬间（持续时间短）Tj超过150摄氏度，芯片停止工作，此时由于散热条件良好Tj会迅速降低，并不会对芯片产生损害，若设备没有断电，没有人为干预排除故障，当温度降低至某一值后，芯片再次工作，并大概率会在较短时间内再次进入过温保护状态，周而复始，芯片长期工作在较高温度条件下，对其寿命及可靠性带来严重影响。

当过温保护电路的阈值不可变时，会产生如下几种误保护或者误解除的问题。

1.当芯片或设备因某些特殊原因，触发过温保护，若设备没有断电，即使触发过温保护后，停止工作，温度开始降低，芯片或设备仍会继续工作，在没有排除异常的情况下，大概率仍会再次触发过温保护，但这并不是设计者所希望发生的，温度对芯片或设备的寿命和可靠性影响较大。因此，希望在第一次触发后，降低后续的触发温度，从而防止反复触发的情况出现。

2.当芯片或设备刚启动时，瞬时温度可能会因为瞬时功率过大而过高，但是这个温度只是暂时的，会立刻随着芯片的平稳工作以及各散热结构和措施而降低到安全温度以下，此时若错误地触发过温保护，或者会导致芯片或设备无法正常启动，或者会影响芯片或设备的启动过程；而仅仅提高过温保护的温度并不能解决这个问题，因为这样的设计方案会导致在后续出现真正需要过温保护的时候，因为触发阈值过高而无法启动保护。

总之，现有技术中存在特定工况下阈值不可变的过温保护电路容易造成误保护或者误解除，继而影响芯片性能和寿命的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过温保护电路及过温保护芯片，以解决现有技术中阈值不可变的过温保护电路容易造成误保护或者误解除，继而影响芯片性能和寿命的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种过温保护电路，所述过温保护电路包括阈值调整模块和过温检测模块。

其中，所述过温检测模块被配置为，当自身的温度上升超过第一温度时，输出过温保护信号并保持，当自身的温度下降低于第二温度时，撤销输出所述过温保护信号并保持；所述第一温度的值被所述阈值调整模块的输出信号影响。

所述阈值调整模块用于基于所述过温保护信号的触发次数保持或改变自身的输出信号。

可选的，当所述触发次数为0次时，所述阈值调整模块输出第一信号；当所述触发次数为大于0次时，所述阈值调整模块输出第二信号；所述第一信号所对应的所述第一温度大于所述第二信号所对应的所述第一温度。

可选的，所述阈值调整模块包括自锁子模块，所述自锁子模块的工作状态包括初始状态和自锁状态；当所述过温保护电路启动时，所述自锁子模块的工作状态为所述初始状态；所述自锁子模块直接或者间接地基于所述过温保护信号切换至所述自锁状态，并在所述过温保护信号消失后保持所述自锁状态。

所述阈值调整模块基于所述自锁子模块的工作状态切换自身的输出信号。

可选的，所述过温保护电路还包括电流基准模块，所述电流基准模块用于对所述阈值调整模块提供偏置电流。

可选的，所述阈值调整模块包括自锁子模块，所述自锁子模块的工作状态包括初始状态和自锁状态；当所述过温保护电路启动时，所述自锁子模块的工作状态为所述初始状态；所述自锁子模块间接地基于所述过温保护信号切换至所述自锁状态，并在所述过温保护信号消失后保持所述自锁状态。

所述自锁子模块的工作状态为所述初始状态时，所述阈值调整模块输出第一信号；所述自锁子模块的工作状态为所述自锁状态时，所述阈值调整模块输出第二信号；所述第一信号所对应的所述第一温度大于所述第二信号所对应的所述第一温度。

可选的，所述电流基准模块包括第一三极管、第二三极管和第一电阻，其中，所述第一三极管为PNP型三极管，所述第一三极管的发射极用于连接电源，所述第一三极管的基极与所述第一三极管的集电极连接；所述第二三极管为NPN型三极管，所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极用于获取基准电压；所述第一电阻的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第一电阻的另一端用于接地。

可选的，所述阈值调整模块包括第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七三极管、第八三极管、第九三极管、第十三极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻。

其中，所述第三三极管、所述第六三极管和所述第八三极管均为PNP型三极管，所述第三三极管、所述第六三极管和所述第八三极管的发射极均用于连接电源，所述第三三极管、所述第六三极管和所述第八三极管的基极均与所述第一三极管的基极连接。

所述第二电阻的第一端与所述第三三极管的集电极连接。

所述第四三极管为PNP型三极管，所述第四三极管的发射极与所述第二电阻的第一端连接，所述第四三极管的基极与所述第二电阻的第二端连接。

所述第五三极管为NPN型三极管，所述第五三极管的集电极与所述第二电阻的第二端连接，所述第五三极管的基极与所述第四三极管的集电极连接，所述第五三极管的发射极用于接地。

所述第四三极管和所述第五三极管组成所述自锁子模块，所述第五三极管的基极用于间接地获取所述过温保护信号；所述第四三极管和所述第五三极管均关闭对应于所述初始状态，所述第四三极管和所述第五三极管均开启对应于所述自锁状态。

所述第三电阻的一端与所述第三三极管的集电极连接，所述第三电阻的另一端用于接地。

所述第七三极管为NPN型三极管，所述第七三极管的集电极与所述第六三极管的集电极连接，所述第七三极管的基极与所述第三三极管的集电极连接，所述第七三极管的发射极用于接地。

所述第九三极管为NPN型三极管，所述第九三极管的集电极与所述第八三极管的集电极连接，所述第九三极管的基极与所述第六三极管的集电极连接，所述第九三极管的发射极用于接地。

所述第十三极管为NPN型三极管，所述第十三极管的基极与所述第八三极管的集电极连接，所述第十三极管的发射极用于接地。

所述第四电阻的第一端用于连接电源，所述第四电阻的第二端通过所述第五电阻与所述第十三极管的集电极连接，所述第四电阻的第二端还用于通过所述第六电阻接地。

所述第四电阻的第二端用于输出影响所述第一温度的信号。

可选的，所述过温检测模块包括第十一三极管、第十二三极管、第十三三极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻和第十五电阻。

其中，所述第十一三极管为NPN型三极管，所述第十一三极管的集电极用于连接电源，所述第十一三极管的发射极与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端用于接地。

所述第十二三极管为NPN型三极管，所述第十电阻的第一端用于连接电源，所述第十电阻的第二端与所述第十一电阻的第一端连接，所述第十一电阻的第二端与所述第十二电阻的第一端连接，所述第十二电阻的第二端与所述第十二三极管的集电极连接，所述第十二三极管的基极与所述第八电阻的第一端连接，所述第十二三极管的发射极用于接地。

所述第十三三极管为PNP型三极管，所述第十三三极管的发射极与所述第十电阻的第二端连接，所述第十三三极管的基极与所述第十一电阻的第二端连接，所述第十三三极管的集电极与所述第十三电阻的第一端连接，所述第十三电阻的第二端与所述第八电阻的第二端连接。

所述第十四电阻的第一端与所述第十三电阻的第一端连接，所述第十四电阻的第二端用于输出所述过温保护信号；所述第十三电阻的第一端还与所述第十五电阻的第一端连接，所述第十五电阻的第二端与所述第五三极管的基极连接。

可选的，所述第十一三极管和所述第十二三极管的基极发射极电压随着自身的温度升高而下降。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种过温保护芯片，包括上述的过温保护电路。

与现有技术相比，本发明提供的过温保护电路和过温保护芯片中，所述过温保护电路包括阈值调整模块和过温检测模块。其中，所述过温检测模块被配置为，当自身的温度上升超过第一温度时，输出过温保护信号并保持，当自身的温度下降低于第二温度时，撤销输出所述过温保护信号并保持；所述第一温度的值被所述阈值调整模块的输出信号影响。所述阈值调整模块用于基于所述过温保护信号的触发次数保持或改变自身的输出信号。如此配置，一方面通过所述阈值调整模块的内置逻辑设置符合特定工况的阈值改变规则，从而避免或者减少过温保护的误触发或者误解除；另一方面通过模块化设计思想，将过温检测的逻辑和阈值改变的逻辑进行解耦，便于后续电路的优化和迭代。基于上述的过温保护电路和过温保护芯片，解决了阈值不可变的过温保护电路所具有的种种问题。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明一实施例的过温保护电路的结构示意图；

图2是本发明一实施例的过温保护电路的电路示意图；

图3是本发明一实施例的过温保护电路的输出端的电压波形图。

附图中：

1-电流基准模块；2-阈值调整模块；3-过温检测模块；4-自锁子模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的核心思想在于提供一种过温保护电路及过温保护芯片，以解决现有技术中阈值不可变的过温保护电路容易造成误保护或者误解除，继而影响芯片性能和寿命的问题。

以下参考附图进行描述。

请参考图1，本实施例提供了一种过温保护电路，所述过温保护电路包括阈值调整模块2和过温检测模块3。

其中，所述过温检测模块3被配置为，当自身的温度上升超过第一温度时，输出过温保护信号并保持（例如是，持续地输出高电平），当自身的温度下降低于第二温度时，撤销输出所述过温保护信号并保持（例如是，持续地输出低电平）；所述第一温度的值被所述阈值调整模块2的输出信号影响。也即，所述过温检测模块3的保护触发阈值是可被设置改变的。

所述阈值调整模块2用于基于所述过温保护信号的触发次数保持或改变自身的输出信号。

如此配置，一方面通过所述阈值调整模块2的内置逻辑设置符合特定工况的阈值改变规则，从而避免或者减少过温保护的误触发或者误解除；另一方面通过模块化设计思想，将过温检测的逻辑和阈值改变的逻辑进行解耦，便于后续电路的优化和迭代。例如，当外部的环境发生变化，从而过温保护的温度变化时，只需要更换所述阈值调整模块2而不需要修改所述过温检测模块3的内部结构；而过温保护规则发生变化时，例如撤销过温保护的逻辑是：低于某个温度并保持一定时长，才撤销过温保护，则也可以仅改变所述过温检测模块3的内部结构就满足设计意图。

所述阈值调整模块2的内部逻辑可以是多种多样的，在本说明书中，着重介绍如下逻辑：当所述触发次数为0次时，所述阈值调整模块输出第一信号；当所述触发次数为大于0次时，所述阈值调整模块输出第二信号；所述第一信号所对应的所述第一温度（可以称为Tmax）大于所述第二信号所对应的所述第一温度（可以称为TH）。实施上述逻辑的实施例如图2所示，具体介绍详见后文。

上述的逻辑基于如下工况设置：当芯片或设备因某些特殊原因，触发过温保护，若设备没有断电，即使触发过温保护后，停止工作，温度开始降低，芯片或设备仍会重新开始工作，在没有排除异常的情况下，大概率仍会再次触发过温保护。于是，本实施例通过Tmax（例如为160℃）判断第一次的过温保护触发后，降低过温保护的触发温度至TH（例如为150℃），从而进一步提前保护相关电路和元件，直至故障被解除。

另外也要考虑启动时刻的瞬时温度过高的问题，正如背景技术中的分析，若阈值温度设计过高，则无法在后续工作状态下触发，若阈值温度设计过低，则影响启动过程。因此也需要通过设置较高的Tmax以防止启动过程的误触发，并通过TH保证后续正常工作状态下的正常触发。

可以理解的，在其他实施例中，由于实际需要的不同，也可以设置其他的保护逻辑，例如：当所述触发次数为奇数次时，输出所述第一信号，当所述触发次数为偶数次时，输出所述第二信号；或者，当所述触发次数≤2时，输出所述第一信号，当所述触发次数＞2时，输出所述第二信号；又或者，当满足条件1时，输出第1信号，满足条件2时，输出第2信号，满足条件3时，输出第3信号，……，满足条件n时，输出第n信号，而第i信号所对应的所述第一温度根据实际需要进行设置。

请继续参考图1，所述阈值调整模块2包括自锁子模块4，所述自锁子模块4的工作状态包括初始状态和自锁状态；当所述过温保护电路启动时，所述自锁子模块的工作状态为所述初始状态；所述自锁子模块4直接或者间接地基于所述过温保护信号切换至所述自锁状态，并在所述过温保护信号消失后保持所述自锁状态。

所述阈值调整模块2基于所述自锁子模块的工作状态切换自身的输出信号。

如此配置，可以简化电路结构，采用硬件实现控制逻辑，而减少了制造成本，使得所述过温保护电路可以应用于各种场合。

“直接或者间接”应当这样理解，理论上而言，所述自锁子模块4可以直接获取所述过温保护信号从而触发自身的工作状态切换，但是考虑到获取信号本身可能对信号产生各种影响，也可以间接地获取一个其他信号，而其他信号能够与所述过温保护信号同时发生变化（发生变化的时机相同，但是波形并非需要相同），那么，通过其他信号也能实现发明预期，因此，此处不限定所述自锁子模块4是直接地还是间接地获取信号。

所述过温保护电路还包括电流基准模块1，所述电流基准模块1用于对所述阈值调整模块2提供偏置电流。

请参考图2，图2示出了一个典型的实施例。本实施例能够提供一种二次过温保护功能，实现芯片或设备在不断电的情况下，第一次触发过温保护的温度点高于后续第二次或第三次过温保护的触发点，即通过降低后续过温保护的触发点，提高芯片或设备的可靠性；同时，只要设备重新上电，则过温保护模块复位，其上电后的第一次过温保护点仍会高于后续的过温保护点。

此实施例的发明初衷为：当芯片或设备因某些特殊原因，触发过温保护，若设备没有断电，即使触发过温保护后，停止工作，温度开始降低，芯片或设备仍会继续工作，在没有排除异常的情况下，大概率仍会再次触发过温保护，众所周知，温度对芯片或设备的寿命和可靠性影响较大；为防止其在高温下影响寿命，通过此实施例可以让芯片或设备在触发过温保护之后，再续工作时，在低于第一次温度的某个点时，触发过温保护，以此降低异常条件下的最高工作温度，提高寿命与可靠性。当断电重新上电后，过温保护模块复位。

所述电流基准模块1包括第一三极管Q1、第二三极管Q2和第一电阻R1，其中，所述第一三极管Q1为PNP型三极管，所述第一三极管Q1的发射极用于连接电源vdd，所述第一三极管Q1的基极与所述第一三极管Q1的集电极连接；所述第二三极管Q2为NPN型三极管，所述第二三极管Q2的集电极与所述第一三极管Q1的集电极连接，所述第二三极管Q2的基极用于获取基准电压VREF；所述基准电压VREF由其他电路所提供。所述第一电阻R1的一端与所述第二三极管Q2的发射极连接，所述第一电阻R1的另一端用于接地。图2中，I1为偏置电流，I1=(VREF-Vbe)/R1，其中，所述第二三极管Q2的基极发射极电压记为Vbe。

请继续参考图2，所述阈值调整模块2包括第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第六三极管Q6、第七三极管Q7、第八三极管Q8、第九三极管Q9、第十三极管Q10、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6。

其中，所述第三三极管Q3、所述第六三极管Q6和所述第八三极管Q8均为PNP型三极管，所述第三三极管Q3、所述第六三极管Q6和所述第八三极管Q8的发射极均用于连接电源vdd，所述第三三极管Q3、所述第六三极管Q6和所述第八三极管Q8的基极均与所述第一三极管Q1的基极连接。

所述第二电阻R2的第一端与所述第三三极管Q3的集电极连接。

所述第四三极管Q4为PNP型三极管，所述第四三极管Q4的发射极与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第四三极管Q4的基极与所述第二电阻R2的第二端连接。

所述第五三极管Q5为NPN型三极管，所述第五三极管Q5的集电极与所述第二电阻R2的第二端连接，所述第五三极管Q5的基极与所述第四三极管Q4的集电极连接，所述第五三极管Q5的发射极用于接地。

所述第四三极管Q4和所述第五三极管Q5组成所述自锁子模块4，所述第五三极管Q5的基极用于间接地获取所述过温保护信号；所述第四三极管Q4和所述第五三极管Q5均关闭对应于所述初始状态，所述第四三极管Q4和所述第五三极管Q5均开启对应于所述自锁状态。

所述第三电阻R3的一端与所述第三三极管Q3的集电极连接，所述第三电阻R3的另一端用于接地。

所述第七三极管Q7为NPN型三极管，所述第七三极管Q7的集电极与所述第六三极管Q6的集电极连接，所述第七三极管Q7的基极与所述第三三极管Q3的集电极连接，所述第七三极管Q7的发射极用于接地。

所述第九三极管Q9为NPN型三极管，所述第九三极管Q9的集电极与所述第八三极管Q8的集电极连接，所述第九三极管Q9的基极与所述第六三极管Q6的集电极连接，所述第九三极管Q9的发射极用于接地。

所述第十三极管Q10为NPN型三极管，所述第十三极管Q10的基极与所述第八三极管Q8的集电极连接，所述第十三极管Q10的发射极用于接地。

所述第四电阻R4的第一端用于连接电源vdd，所述第四电阻R4的第二端通过所述第五电阻R5与所述第十三极管Q10的集电极连接，所述第四电阻R4的第二端还用于通过所述第六电阻R6接地。

所述第四电阻R4的第二端用于输出影响所述第一温度的信号，在图2中，即VA。

正如前文所述，所述阈值调整模块2通过Q4和Q5改变VA的值，当所述第五三极管Q5的基极电压VB为低电压时，VB不足以使Q5打开，Q7的基极发射极电压VbeQ7为I2*R3大于Q7的开启电压，Q7导通、Q10导通，此时Q11基极电压VA=VAL=vdd*(R5//R6)/(R4+(R5//R6))，其中，“//”表示并联后的阻值。温度升高到Tmax时，VB切换至高电压，Q4、Q5将一直导通直至芯片关机，Q5进入饱和状态，VbeQ7小于Q7的开启电压，Q7关断Q10关断，此时VA增大，VA=VAH=vdd*R6/(R4+R6)。

也即，所述第一信号为VAL电压，所述第二信号为VAH电压。

进一步地，所述过温检测模块3包括第十一三极管Q11、第十二三极管Q12、第十三三极管Q13、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15。

其中，所述第十一三极管Q11为NPN型三极管，所述第十一三极管Q11的集电极用于连接电源，所述第十一三极管的发射极与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端用于接地。

所述第十二三极管为NPN型三极管，所述第十电阻R10的第一端用于连接电源vdd，所述第十电阻R10的第二端与所述第十一电阻R11的第一端连接，所述第十一电阻R11的第二端与所述第十二电阻R12的第一端连接，所述第十二电阻R12的第二端与所述第十二三极管Q12的集电极连接，所述第十二三极管Q12的基极与所述第八电阻R8的第一端连接，所述第十二三极管Q12的发射极用于接地。

所述第十三三极管Q13为PNP型三极管，所述第十三三极管Q13的发射极与所述第十电阻R10的第二端连接，所述第十三三极管Q13的基极与所述第十一电阻R11的第二端连接，所述第十三三极管Q13的集电极与所述第十三电阻R13的第一端连接，所述第十三电阻R13的第二端与所述第八电阻R8的第二端连接。

所述第十四电阻R14的第一端与所述第十三电阻R13的第一端连接，所述第十四电阻R14的第二端用于输出所述过温保护信号；所述第十三电阻R13的第一端还与所述第十五电阻R15的第一端连接，所述第十五电阻R15的第二端与所述第五三极管Q5的基极连接。所述第十四电阻R14的第二端的信号即OTP信号。所述第十五电阻R15用于提供一个间接信号VB以消除所述阈值调整模块2对所述过温保护信号的影响，但是，上述的间接信号VB的电压波形和OTP的电压波形保持一致。

所述第十一三极管Q11和所述第十二三极管Q12的基极发射极电压随着自身的温度升高而下降。在所述第十一三极管Q11和所述第十二三极管Q12选型相同的前提下，为了便于理解，使用Vbe(T)描述Q11和Q12的基极发射极电压。

常温时，不妨设环境温度为T0。当电路刚启动时，VA的电压为VAL，可以通过合理设置电路参数以满足Q11和Q12的基极发射极电压为Vbe(T0)时，Q11导通、Q12关断、Q13关断，OTP、VB都为低电平；由于三极管BE结具有负温度系数特性，随着温度的升高，Q11、Q12的基极发射极电压Vbe(T)逐渐下降，当温度达到Tmax时，Q11、Q12的基极发射极电压为Vbe(Tmax)；若满足VAL-I3R7略大于2Vbe(Tmax)，则Q11、Q12都导通，Q13导通，使得OTP电压变高，触发过温保护，即输出所述过温保护信号，同时VB变高使得Q5、Q4导通。

当Q5、Q4导通后，VA变化为VAH。同时，流经R9的电流由I3增加到I3+I4，这样Q12的基极电压增加量为R9*I4，使得Q12的基极电压变化为VAH-Vbe(Tmax)-I3R7+R9*I4 = VAL-Vbe(Tmax)-I3R7+(R9*I4+VAH-VAL)。由于(R9*I4+VAH-VAL)必然大于0，从而Q12的基极电压必然大于Vbe(Tmax)，Q12保持开启。

由于此时触发了过温保护，因此，被保护对象（也即热源）停止工作或者降低功率，环境温度开始下降。当下降至TL时，Vbe(TL)恰好略小于VAH-Vbe(TL)-I3R7 +R9*I4。此时，VA不能保持Q11、Q12均开启，Q12关闭，过温保护撤销。也就是说，从开启过温保护到撤销过温保护，存在一个迟滞窗口。

请注意，上述公式中，I3的具体值也会随着VA的变化而变化。

第一次过温保护触发后，VA电压固定为VAH，不妨设此时又回到环境温度T0，此时，仍然有VA的电压满足条件使得，Q11导通、Q12关断、Q13关断。当温度升高到TH，Q11、Q12的基极发射极结压降下降到Vbe(TH)，若满足VAH-I3R7略大于2Vbe(TH)，Q12、Q13导通，再次触发过温保护。显然，由于VAL＜VAH，因此Vbe(TH)＞Vbe(Tmax)，而Tmax＜TH。

当第二次及之后的过温保护触发后，当温度降低至TL时，基于前文的分析，Q12关闭，从而撤销过温保护，并形成迟滞窗口。

经计算，当Q12的基极发射极电压Vbe(T)= VA*（R8+R9）/（R7+2R8+2R9）电路处于过温保护临界状态，即为所述第一温度的值，此后温度略微再升高，Vbe(T)下降，Q12导通，触发过温保护。由于I4的作用Q12的基极电压升高；当温度下降过程中Q12的基极电压不足以使Q12导通，则过温保护撤销，此时Vbe(T)=(VA*(R8+R9)+I4*R7*R9)/(R7+2R8+2R9)，即为所述第二温度的值。其中，I4=VbeQ5/R13*(1-R9/(R8+R9))，VbeQ5为所述第五三极管的基极发射极电压。

具体地，将VAH和VAL分别带入VA，可知，当VA增加时，对应的过温保护和过温保护撤销的温度降低，即所述第一温度和所述第二温度均降低，“所述第一温度的值被所述阈值调整模块的输出信号影响”的描述与实际情况相吻合。具体地，

Vbe(Tmax)=VAL*(R8+R9)/(R7+2R8+2R9)，

Vbe(TH)=VAH*(R8+R9)/(R7+2R8+2R9),

Vbe(TL)=(VAH *(R8+R9)+I4*R7*R9)/ (R7+2R8+2R9)。

Tmax，TH和TL的值可以通过工艺手册查表得到，或者根据需要先确定Tmax，TH和TL的值，然后确定Vbe(Tmax)、Vbe(TH)和Vbe(TL)的值，再进而确认相关电阻元件的阻值。

另外，还存在一个Vbe(TK)=(VAL*(R8+R9)+I4*R7*R9)/ (R7+2R8+2R9)，其中TK的含义代表“当过温保护触发的次数为0次时，撤销过温保护的临界温度”。但是，这个温度在实际运行中根本不可能出现，因为当前触发次数为0次，则说明还没有触发过温保护，也就不存在“撤销过温保护”的可能性。

请参考图3，所述过温保护电路的输出端的电压随温度的变化情况如图3所示。当第一次触发过温保护时，触发温度Tmax较高，后续触发过程中，触发温度TH相对Tmax而言较低。

本发明还提供了一种过温保护芯片，包括上述的过温保护电路。所述过温保护芯片也能根据过温保护的触发次数调整过温保护的触发临界温度，从而更符合实际情况。

综上所述，本实施例提供了一种过温保护电路和过温保护芯片。其中，所述过温保护电路包括阈值调整模块和过温检测模块。所述过温检测模块被配置为，当自身的温度上升超过第一温度时，输出过温保护信号并保持，当自身的温度下降低于第二温度时，撤销输出所述过温保护信号并保持；所述第一温度的值被所述阈值调整模块的输出信号影响。所述阈值调整模块用于基于所述过温保护信号的触发次数保持或改变自身的输出信号。如此配置，一方面通过所述阈值调整模块的内置逻辑设置符合特定工况的阈值改变规则，从而避免或者减少过温保护的误触发或者误解除；另一方面通过模块化设计思想，将过温检测的逻辑和阈值改变的逻辑进行解耦，便于后续电路的优化和迭代。基于上述的过温保护电路和过温保护芯片，解决了阈值不可变的过温保护电路所具有的种种问题。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种过温保护电路，其特征在于，所述过温保护电路包括阈值调整模块和过温检测模块，其中，

所述过温检测模块被配置为，当自身的温度上升超过第一温度时，输出过温保护信号并保持，当自身的温度下降低于第二温度时，撤销输出所述过温保护信号并保持；所述第一温度的值被所述阈值调整模块的输出信号影响；

所述阈值调整模块用于基于所述过温保护信号的触发次数保持或改变自身的输出信号；

所述阈值调整模块包括自锁子模块，所述自锁子模块的工作状态包括初始状态和自锁状态；当所述过温保护电路启动时，所述自锁子模块的工作状态为所述初始状态；所述自锁子模块直接或者间接地基于所述过温保护信号切换至所述自锁状态，并在所述过温保护信号消失后保持所述自锁状态；

所述阈值调整模块基于所述自锁子模块的工作状态切换自身的输出信号；

所述过温保护电路还包括电流基准模块，所述电流基准模块用于对所述阈值调整模块提供偏置电流；

所述电流基准模块包括第一三极管、第二三极管和第一电阻，其中，

所述第一三极管为PNP型三极管，所述第一三极管的发射极用于连接电源，所述第一三极管的基极与所述第一三极管的集电极连接；

所述第二三极管为NPN型三极管，所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极用于获取基准电压；

所述第一电阻的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第一电阻的另一端用于接地；

所述阈值调整模块包括第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七三极管、第八三极管、第九三极管、第十三极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，其中，

所述第三三极管、所述第六三极管和所述第八三极管均为PNP型三极管，所述第三三极管、所述第六三极管和所述第八三极管的发射极均用于连接电源，所述第三三极管、所述第六三极管和所述第八三极管的基极均与所述第一三极管的基极连接；

所述第二电阻的第一端与所述第三三极管的集电极连接；

所述第四三极管为PNP型三极管，所述第四三极管的发射极与所述第二电阻的第一端连接，所述第四三极管的基极与所述第二电阻的第二端连接；

所述第五三极管为NPN型三极管，所述第五三极管的集电极与所述第二电阻的第二端连接，所述第五三极管的基极与所述第四三极管的集电极连接，所述第五三极管的发射极用于接地；

所述第五三极管的基极用于间接地获取所述过温保护信号；所述第四三极管和所述第五三极管组成所述自锁子模块；所述第四三极管和所述第五三极管均关闭对应于所述初始状态，所述第四三极管和所述第五三极管均开启对应于所述自锁状态；

所述第三电阻的一端与所述第三三极管的集电极连接，所述第三电阻的另一端用于接地；

所述第七三极管为NPN型三极管，所述第七三极管的集电极与所述第六三极管的集电极连接，所述第七三极管的基极与所述第三三极管的集电极连接，所述第七三极管的发射极用于接地；

所述第九三极管为NPN型三极管，所述第九三极管的集电极与所述第八三极管的集电极连接，所述第九三极管的基极与所述第六三极管的集电极连接，所述第九三极管的发射极用于接地；

所述第十三极管为NPN型三极管，所述第十三极管的基极与所述第八三极管的集电极连接，所述第十三极管的发射极用于接地；

所述第四电阻的第一端用于连接电源，所述第四电阻的第二端通过所述第五电阻与所述第十三极管的集电极连接，所述第四电阻的第二端还用于通过所述第六电阻接地；

所述第四电阻的第二端用于输出影响所述第一温度的信号。

2.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，当所述触发次数为0次时，所述阈值调整模块输出第一信号；当所述触发次数为大于0次时，所述阈值调整模块输出第二信号；所述第一信号所对应的所述第一温度大于所述第二信号所对应的所述第一温度。

3.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述过温检测模块包括第十一三极管、第十二三极管、第十三三极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻和第十五电阻，其中，

所述第十一三极管为NPN型三极管，所述第十一三极管的集电极用于连接电源，所述第十一三极管的发射极与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端用于接地；

所述第十二三极管为NPN型三极管，所述第十电阻的第一端用于连接电源，所述第十电阻的第二端与所述第十一电阻的第一端连接，所述第十一电阻的第二端与所述第十二电阻的第一端连接，所述第十二电阻的第二端与所述第十二三极管的集电极连接，所述第十二三极管的基极与所述第八电阻的第一端连接，所述第十二三极管的发射极用于接地；

所述第十三三极管为PNP型三极管，所述第十三三极管的发射极与所述第十电阻的第二端连接，所述第十三三极管的基极与所述第十一电阻的第二端连接，所述第十三三极管的集电极与所述第十三电阻的第一端连接，所述第十三电阻的第二端与所述第八电阻的第二端连接；

所述第十四电阻的第一端与所述第十三电阻的第一端连接，所述第十四电阻的第二端用于输出所述过温保护信号；所述第十三电阻的第一端还与所述第十五电阻的第一端连接，所述第十五电阻的第二端与所述第五三极管的基极连接。

4.根据权利要求3所述的过温保护电路，其特征在于，所述第十一三极管和所述第十二三极管的基极发射极电压随着自身的温度升高而下降。

5.一种过温保护芯片，其特征在于，包括如权利要求1~4中任一项所述的过温保护电路。

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