[发明专利]温度检测电路以及包含该温度检测电路的芯片和电子设备

说明书

本发明公开了一种温度检测电路以及包含该温度检测电路的芯片和电子设备。该温度检测电路包括电压偏置模块、电流镜模块、第二晶体管和输出模块，电压偏置模块利用第一晶体管的第一端的电流和控制端的参考电压在第一晶体管的第二端产生正温度系数电压，并根据该正温度系数电压向第二晶体管提供一偏置电压，第二晶体管根据该偏置电压控制自身第一端的电压，输出模块根据第二晶体管的第一端的电压产生温度检测信号。在本发明的温度检测电路中，通过电流镜模块镜像钳位使得第一晶体管和第二晶体管的第一端电流相等，从而使得电路的温度比较点不受双极性晶体管的直流放大倍数β和偏置电流误差的影响，提高了电路的检测精度。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，更具体地，涉及一种温度检测电路以及包含该温度检测电路的芯片和电子设备。

背景技术

高压集成电路技术始于功率器件智能化的理念，是现代电力电子技术领域内一种不可或缺的技术。高压集成电路是一种由高压栅极驱动芯片、低压栅极驱动芯片、保护电路和高压功率器件组成的栅极驱动电路，高压集成电路主要特点是内置驱动与保护电路，应用设计更便捷，系统可靠性更高；内部电路布线设计优化可有效抑制干扰；通态损耗和开关损耗较低，所需散热器面积较小，具备强有力的自动保护和故障检测功能。

高压集成电路在提供功率驱动功能力的同时，具有接口兼容、信号处理、逻辑控制、检测、保护等功能。然而，高压集成电路通过工作在极苛刻的环境，这使得在内部短路、环境温度过高等异常情况下，芯片会产生额外的功耗，但是，由于封装或集成度等原因其产生的热能却不能迅速地从芯片中散发，一旦发生异常情况，芯片内部温度将迅速地上升，如果此时芯片上温度检测不准确，即温度检测输出值与实际值不符或相差很大，可能因为芯片温度过高将使芯片工作不准确，更有甚者可能烧毁芯片。

如图1所示，为现有技术的一种典型的温度检测电路，基于PTAT(Proportional ToAbsolute Temperature)电路实现，在温度检测电路100中，双极性晶体管Q1和电阻R1至R3用来产生随温度增大而增大的正温度系数电压Vptat，双极性晶体管Q2和PMOS晶体管M3组成比较器电路，直流源101通过PMOS晶体管M2和M3构成的电流镜向双极性晶体管Q2提供偏置电流Idc，施密特触发器102和103将PMOS晶体管M3和双极性晶体管Q2的比较结果进行电压放大，最终得到温度检测信号TSD。

图2为现有技术的温度检测电路各个节点在不同温度下的电压波形图，其中实线部分示出了温度上升过程中带隙基准电压VBG、正温度系数电压Vptat、正温度系数电压Vptat的分压V1、PMOS晶体管M3和双极性晶体管Q2的公共节点的电压V2以及温度检测信号TSD的电压波形，虚线部分示出了温度下降过程中正温度系数电压Vptat的分压V1、PMOS晶体管M3和双极性晶体管Q2的公共节点的电压V2以及温度检测信号TSD的电压波形。如图2所示，带隙基准电压VBG减去双极性晶体管Q1的发射结电压得到正温度系数电压Vptat，当温度升高，正温度系数电压Vptat也逐渐升高，电压V1也逐渐升高，直到双极性晶体管Q2导通，电流Ic2大于PMOS晶体管M3镜像的电流，电压V2翻转为低电平(如图中的实线所示)，同时温度检测信号TSD也翻转为低电平(如图中的实线所示)，指示芯片为过温状态。当温度降低时，正温度系数电压Vptat也逐渐降低，电压V1逐渐降低，直到双极性晶体管Q2关断，PMOS晶体管M3镜像的电流大于电流Ic2，电压V2翻转为高电平(如图中的虚线所示)，同时温度检测信号TSD翻转为高电平(如图中的虚线所示)，指示芯片过温状态解除。通过调整电阻R1至R3和偏置电流Idc的大小以及电流镜的比例n，可以调整电路的TSD参数(过温翻转阈值TSD_H、回温翻转阈值TSD_L以及过温和回温之间的迟滞区间)。