[发明专利]过温度保护电路及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种过温度保护电路，特别是指一种应用于集成电路中的过温度保护电路及其方法。

背景技术

在集成电路(IC)中的电源管理设计的部分，一般会设计有过温度保护电路，目的在于检测集成电路内部温度是否过高。因为当有不当的输入电压或是输出负载电流产生时，都有可能造成集成电路内部温度过热而损坏集成电路本身。此时，若是过温度保护电路启动，将会送出一控制信号去强迫关掉集成电路的运作，以达到保护集成电路本身与应用电路的功效。

请参考图1，为现有技术应用于集成电路的过温度保护电路的示意图。该过温度保护电路是例如应用于一电源管理的集成电路中，其包含：一温度传感器90及一比较器91。其中，通过温度传感器90来感测集成电路中的温度，以分别产生一负温度系数电压V_NTC及一正温度系数电压V_PTC，进而利用比较器91来接收负温度系数电压与正温度系数电压，并且进行比较以输出一输出电压V_OUT来控制电源管理的集成电路中的功率晶体管，以达到过温度的保护。

其中，在设计温度传感器90时，往往会去考虑非理想效应所造成的温度误差，其中非理想效应包括电路中组件不匹配、工艺参数的绝对值变异及运算放大器或是比较器的偏移电压(Offset Voltage)。而这些非理想效应对温度传感器90的精确度都有显著的影响，所以也就足以决定过温度保护电路的运作准确与否的情形。而若是要获得高精确度的温度传感器90，则大部分的技术会利用模拟数字转换器(如：Sigma-Delta ADC)，以先将误差模拟信号转换成数字信号，然后再利用数字信号处理的方式去做自动校正。但是，利用数字化的处理确实可以让温度传感器90达到约±0.1℃的高精确度，不过相对的也就必须占用相当大的面积并且耗费较大的功率。

但是若是在精确度的要求较不严苛的应用上(如电源管理的集成电路)，其便是只需藉由电路布局或电路设计技巧来降低非理想效应。也就如图1中的温度传感器90的设计方法，即是利用类似带隙(band-gap)电路的架构，以让正温度系数电压V_PTC可以由电路图中的I_PTAT^*R2来求得；而负温度系数电压V_NTC则是由BJT晶体管(Q3、Q4)运作之后所提供，进而进行正、负温度系数电压的比较而来控制电源管理的集成电路中的功率晶体管。但是，如此一来也就必须要使用到大量的晶体管，除了增加在电路设计上的困扰，同样也会占用较大的集成电路的面积，且耗费较大的功率。

因此，要如何设计出晶体管数量少以降低集成电路的面积，并且相对能减少功率的耗损的过温度保护电路，便是目前值得进一步研究的地方。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种过温度保护电路及其方法，在过温度保护电路中，利用空乏型晶体管(Depletion MOS)及加强型晶体管(Enhancement MOS)在工艺变异中具有相同的趋势的特点来设计成为温度传感器，以控制过温度保护电路所用来判断过温度与否的临界值能够较精确而不产生偏移，并且能减少晶体管的使用数量而节省过温度保护电路在集成电路中所占用的面积，以及降低整体功率的耗费。此外，本发明还设计有一磁滞机制(Hysteresis Mechanism)，以避免过温度保护电路的输出信号在相同温度下发生高低电压位准切换的重复动作。

为了达到上述目的，根据本发明所提出的一方案，提供一种过温度保护电路，应用于一集成电路，以控制该集成电路的一功率晶体管，该多温度保护电路包括：一温度传感器及一比较器。其中，温度传感器用以产生一正温度系数电压及一负温度系数电压，而比较器连接该温度传感器，用来比较该正温度系数电压及该负温度系数电压而输出一输出电压，以控制该功率晶体管的启闭。此外，该温度传感器进一步包含：一第一电路及一第二电路。其中，第一电路包含一第一空乏型晶体管及一第一加强型晶体管，以产生该正温度系数电压，而该第一空乏型晶体管与该第一加强型晶体管为共栅极端的连接，该第一空乏型晶体管源极端连接该第一加强型晶体管漏极端，并且该第一加强型晶体管源极端接地。而该第二电路包含一第二空乏型晶体管、一第二加强型晶体管及一第三加强型晶体管，以产生该负温度系数电压，该第二空乏型晶体管与该第二加强型晶体管为共栅极端的连接，该第二空乏型晶体管源极端连接该第二加强型晶体管漏极端，并且该第二加强型晶体管源极端连接该第三加强型晶体管漏极端，该第三加强型晶体管源极端接地。