[发明专利]一种低功耗芯片的过温保护电路

权利要求书

1.一种低功耗芯片的过温保护电路，其特征在于，包括：第一电流镜、第二电流镜、PMOS管PM3、NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3、NMOS管NM4、三极管Q1、三极管Q2、运算放大器AMP、反相器INV1和反相器INV2，所述第二电流镜与PMOS管PM3串联并且与第一电流镜并联，再与NMOS管NM1连接；三极管Q1、三极管Q2及NMOS管NM4串联，并且与NMOS管NM2和NMOS管NM3并联，然后与NMOS管NM1连接，所述NMOS管NM2与NMOS管NM3串联；运算放大器AMP作为比较器使用，运算放大器AMP的同相端与NMOS管NM1的栅极连接，电压为VNTAT，运算放大器AMP的反相端接在了与温度无关的基准电压Vref上，运算放大器AMP的输出端与反相器INV1连接，反相器INV1与反相器INV2串联，反相器INV1的输出信号OVT_N输入到NMOS管NM3的栅极，反相器INV2的输出信号OVT_P输入到PMOS管PM3的栅极和NMOS管NM4的栅极，通过比较运算放大器AMP同相端的电压VNTAT与反相端的电压Vref，从而控制输出信号OVT_N、OVT_P为高电平或低电平，从而改变PMOS管PM3、NMOS管NM3和NMOS管NM4的通断状态，使得温度未超过过温点时芯片正常工作、温度超过过温点时芯片受保护被关闭。

2.如权利要求1所述的低功耗芯片的过温保护电路，其特征在于，所有的PMOS管和NMOS管均为增强型MOS管，所有的PMOS管和NMOS管均工作在亚阈值区。

3.如权利要求1所述的低功耗芯片的过温保护电路，其特征在于，PMOS管PM1与PMOS管PM2组成共源共栅结构的第一电流镜，PMOS管PM4与PMOS管PM5组成共源共栅结构的第二电流镜，用于提高电流镜的复制精度，第一电流镜与第二电流镜的宽长比的比值为1：M，M＞0，PMOS管PM1与PMOS管PM4的栅极接在了VB1的电压偏置上，PMOS管PM2与PMOS管PM5的栅极接在了VB1、VB2的电压偏置上。

4.如权利要求1所述的低功耗芯片的过温保护电路，其特征在于，PMOS管PM3、NMOS管NM3和NMOS管NM4均作为开关管使用的MOS管，PMOS管PM3和NMOS管NM4的控制信号为OVT_N，NMOS管NM3的控制信号为OVT_P。

5.如权利要求1所述的低功耗芯片的过温保护电路，其特征在于，NMOS管NM1与NMOS管NM2宽长比一致接成二极管结构，三极管Q1与三极管Q2发射极面积相同也接成二极管结构。

6.如权利要求1所述的低功耗芯片的过温保护电路，其特征在于，当温度未超过过温点时，比较运算放大器AMP同相端的电压大于反相端的电压，VNTATVref,比较运算放大器AMP的输出为高电平，信号OVT_N为低电平,信号OVT_P为高电平,此时NMOS管NM4导通、NMOS管NM3和PMOS管PM3截止，NMOS管NM2所在支路开路，三极管Q1和三极管Q2接入电路，流过NMOS管NM1的电流为ID,芯片正常工作。

7.如权利要求6所述的低功耗芯片的过温保护电路，其特征在于，进一步的，当温度比较低未发生过温时，比较运算放大器AMP同相端的电压VNTAT的表达式为S1：

其中，V_GS1为NMOS管NM1的栅极与源极之间的电压，V_BE为三极管的发射极与基极之间的电压，三极管Q1与三极管Q2的发射极与基极之间的电压近似相等，统一由V_BE来表示，V_th1为NMOS管NM1的阈值电压，n为亚阈值斜率修正因子，V_T为热电压，I_D为此时流过NMOS管NM1的电流，W为NMOS管NM1的导电沟道宽度，L为NMOS管NM1的导电沟道长度，μ_n为电子迁移率，C_OX为NMOS管NM1的单位面积栅氧电容。