一种适用于常规CMOS工艺的过温保护结构的制作方法

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构。

背景技术：

过温保护功能是通过对温度的检测，从而控制电路或系统的工作状态。在电路或系统的工作过程中，不可避免的会产生热损耗，从而使电路或系统的温度升高，如果电路或系统的散热效果不佳，温度会越来越高，直到将电路或系统烧坏。过温保护功能就是在电路或系统的温度超过指定温度后，将电路或系统关闭，从而避免温度过高烧坏电路或系统；等到电路或系统散热降温后，电路或系统再开始工作。

过温保护功能广泛应用于各种应用领域。电脑里面就包含过温保护功能，当电脑温度超过一定温度时，电脑就会自动关闭。在电路中，rs-485、rs-422标准的接口电路，因为输出电流大，功耗大，通常都内置过温保护功能。

目前国际上的过温保护功能都是通过特殊的温度敏感器件实现。利用温度敏感器件检测温度，从而控制电路或系统的工作状态。在系统层面上，可以通过温度传感器实现；但在电路层面上，需要将过温保护功能集成在电路内部，这时可选择的温度敏感器件非常少，且很多都需要特殊工艺提供支持，因此这种过温保护功能无法适用于普通工艺。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构，以解决目前的过温保护功能无法适用于普通工艺的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构，包括：

ptat电流源，用于产生ptat电流；

第一电流镜，将所述ptat电流加载于电阻r1，形成线网net1电压并连接至比较器的正端；

第二电流镜，将所述ptat电流加载于pnp管q2，形成线网net2电压并连接至所述比较器的负端；

反相器，其输入端接所述比较器的输出端，输出端连接线网out。

可选的，所述适用于常规cmos工艺的过温保护结构包括pmos管p0~p5、nmos管n0~n1、pnp管q0~q2和电阻r0~r1；其中，

所述pmos管p0~p4的源端和衬底均接电源vdd；所述pmos管p0~p4的栅端连接pmos管p0的漏端和nmos管n0的漏端；pmos管p1的漏端连接nmos管n0的栅端以及nmos管n1的栅端和漏端；pmos管p2、p5的漏端、电阻r1的第一端和比较器的正端连接线网net1电压；pmos管p3的漏端、pnp管q2的发射极和比较器的负端连接线网net2电压；pmos管p4的漏端连接pmos管p5的源端；pmos管p5的栅端和反相器的输出连接线网out；nmos管n0的漏端连接pnp管q0的发射极；nmos管n1的漏端连接电阻r1的第一端；电阻r1的第二端连接pnp管q1的发射极；nmos管n0、n1的漏端、pnp管q0~q2的基极和集电极、电阻r1的第二端均接gnd；电阻r0的两端分别接pnp管q1的发射极和nmos管n1的源端。

可选的，所述pmos管p5的衬底接电源vdd，栅极接线网out。

在本发明中提供了一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构，通过常规cmos工艺中普通的pmos管和nmos管以及寄生pnp管构成，可集成于电路内部，从而输出控制信号控制电路的工作状态。本发明使用pmos管和nmos管以及寄生pnp管产生正温系数的电压；使用寄生pnp管得到负温系数电压，将正温系数电压和负温系数电压比较得到控制信号。当电路持续工作导致温度超过指定温度时，过温保护结构将电路关闭，等到温度降低后才打开。本发明结构简单，易于推广，可以有效支持基于常规cmos工艺的电路的过温保护功能。

附图说明

图1是本发明提供的适用于常规cmos工艺的过温保护结构的示意图；

图2是常规cmos工艺中的寄生pnp管结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

本发明提供了一种适用于常规cmos工艺的过温保护结构，包括：

ptat电流源，用于产生ptat电流；

第一电流镜，将所述ptat电流加载于电阻r1，形成线网net1电压并连接至比较器av的正端；

第二电流镜，将所述ptat电流加载于pnp管q2，形成线网net2电压并连接至所述比较器av的负端；

反相器inv，其输入端接所述比较器av的输出端，输出端连接线网out如图1所示。

具体的，请参阅图1，为所述适用于常规cmos工艺的过温保护结构的结构示意图。所述适用于常规cmos工艺的过温保护结构包括pmos管p0~p5、nmos管n0~n1和pnp管q0~q2；其中，所述pmos管p0~p4的源端和衬底均接电源vdd；所述pmos管p0~p4的栅端连接pmos管p0的漏端和nmos管n0的漏端；pmos管p1的漏端连接nmos管n0的栅端以及nmos管n1的栅端和漏端；pmos管p2、p5的漏端、电阻r1的第一端和比较器av的正端连接线网net1电压；pmos管p3的漏端、pnp管q2的发射极和比较器av的负端连接线网net2电压；pmos管p4的漏端连接pmos管p5的源端；pmos管p5的栅端和反相器inv的输出连接线网out；nmos管n0的漏端连接pnp管q0的发射极；nmos管n1的漏端连接电阻r1的第一端；电阻r1的第二端连接pnp管q1的发射极；nmos管n0、n1的漏端、pnp管q0~q2的基极和集电极、电阻r1的第二端均接gnd；电阻r0的两端分别接pnp管q1的发射极和nmos管n1的源端，并且，所述pmos管p5的衬底接电源vdd，其栅极接线网out。

在常规cmos工艺中，如图2所示，寄生pnp管由p+有源区、n阱和p衬底构成，p+有源区是pnp管的发射极，n阱是pnp管基极，p衬底是pnp管集电极。在常规cmos工艺中，p衬底必须接gnd，所以寄生pnp管的集电极都必须接gnd。

首先，请继续参阅图1，由pmos管p0、pmos管p1，nmos管n0、nmos管n1，pnp管q0、pnp管q1和电阻r0组成ptat电流源的结构，产生ptat电流，ptat电流与温度成正比，与电源vdd电压无关，与mos管（包括nmos管和pmos管）无关。然后通过pmos管p0、pmos管p2组成的电流镜将ptat电流加在电阻r1上，得到正温系数的线网net1电压，随温度升高而变大，且与电阻方块阻值无关；通过pmos管p0、pmos管p3组成的电流镜将ptat电流加在pnp管q2上，得到负温系数的线网net2电压，随温度升高而变小。

在常温下，线网net1电压小于线网net2电压，比较器av输出低电平，线网out电压为高电平，pmos管p5关闭，此时电路正常工作。随着温度升高，线网net1电压变大，线网net2电压变小，当超过指定温度t1时，线网net1电压大于线网net2电压，比较器av输出高电平，线网out电压为低电平，pmos管p5打开，此时电路功能关闭。电路关闭后，热耗散很小，温度会逐渐冷却降低，线网net1电压变小，线网net2电压变大，当低于指定温度t2时，线网net1电压小于线网net2电压，比较器av输出低电平，线网out电压为高电平，pmos管p5关闭，此时电路功能打开。实现了过温保护功能。

pmos管p5关闭或打开，会影响电阻r1上的电流，影响线网net1的电压的大小。电路功能打开时，pmos管p5关闭，线网net1的电压偏小；电路功能关闭时，pmos管p5打开，线网net1的电压偏大。所以，pmos管p5打开相较于pmos管p5关闭时，线网net1电压等于线网net2电压所需的温度要更低，所以指定温度t1大于指定温度t2。形成了温度的迟滞。

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，均属于权利要求书的保护范围。