一种热限制的集成电路的制作方法
【专利摘要】一种热限制的集成电路。一个单一的芯片焊盘耦合到一个电路，正常条件下，该电路在低电位对焊盘进行操作，并当温度阈值被超越时，将其拉高。因此，通常的低的焊盘提供了一个温度标志。焊盘还耦合到一个锁存器，该锁存器将保持焊盘处于高电位，除此之外，焊盘还耦合到一个锁存电路，其作用是禁用热生产芯片电路。因此，一旦焊盘被驱动为高电平，电路将被锁存，并保持这样的状态直到启动命令被发出。这是要通过瞬间卸下电源或拉低焊盘才能得到的。电路的手动和计算机控制都已公开。
【专利说明】—种热限制的集成电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种单片集成电路(IC)芯片，其目的是为了，当它们的温度超过预定的最大值时，将其关闭。通常情况下，在现有技术中，芯片的温度上限约为160°c，用来激活跳闸电路，该跳闸电路的输出端将关闭或锁定芯片的操作。因此，一个过载将关闭电路，然后进行冷却。足够的冷却后，电路将再次断电，即可进行正常操作。但是，如果过载状况仍然存在，芯片将再次升温从而被关闭。因此，热循环将继续，直到电路电源被删除，或者过载被清除，再或者是过载自己消失。在一些应用中，这样的循环可能是不利的。例如，在电机控制电路的应用中，热关断将停止电机操作，而且人为操作可能直达机械内部。一个意外的开始之后可能就是灾难。因此，在某些条件下，最好是包括一个锁存功能，可以保持IC芯片不工作直到电路刻意复位。在这种情况下，封装引脚耦合到热关断电路，从而提供一个标志，在关断发生时来显示或指示。通常情况下，另一引脚将为关断功能提供一种电复位。采用单个引脚来提供关断的指示和控制将是可取。在这种情况下，相同的引脚可以被采用，从而“带出”热关断功能。
【背景技术】
[0002]常见的低电压锁存集成电路中，热生成电路中的一小部分可以被锁定，或者它们的功能在响应低电源电压时终止。
【发明内容】
[0003]本发明的一个目的是提供一种温度响应锁存电路，其包括一个锁存功能，而且必须复位来恢复正常操作。
[0004]本发明的再一个目的是采用一个单一的终端引脚，来提供一个高温条件下的指示，以及提供一种避免锁存或复位的连接，并提供一个锁存驱动连接。
[0005]本发明的又一目的是提供一种终端引脚，可以与能识别的高温条件的计算机进行通信，也可以控制一个锁定功能以减轻过载，还可以对电路进行复位，从而继续进行正常操作。
[0006]本发明的技术解决方案:
这些和其它目的的实现如下。一个单一的封装引脚连接到一个集成电路的焊盘，该焊盘连接到IC芯片电路。同时，该焊盘被连接到一个钳位电路，该钳位电路限制了最大正电位到一个预定的水平。焊盘还连接到一个差分放大器的输入端，该差分输入端的另一输入端被接到一个稳定的参考电位。焊盘也连接到一个控制电路，该控制电路通常拉低自身电位来进行正常操作。所述控制电路在一个温度敏感型的电路上操作，当芯片的温度超过设计值时，产生一个输出电流。当设计温度超过由温度敏感型电路提供的电流时，该温度敏感型电路驱动控制电路，该控制电路的作用是拉高其焊盘电位到钳位值。此操作切换了该差分放大器，该差分放大器将产生了一个输出，驱动一个锁存电路，从而终止了芯片热生成功能的操作。该差分放大器有一个第二输出端，可以锁存该控制电路，从而保持焊盘处于高电位。当需要终止的锁定功能，焊盘可以从外部被拉至低电平，从而破坏锁存器，除去锁存功能。该操作复位了正常的电路操作。如果需要，焊盘可以连接到一个标志发生器电路，并从外部锁存和复位电路。这些外部或片外的元件可以与计算机进行通信，而且可以被编程，来识别一个表示芯片温度高的标志。该电脑然后可以命令锁定，这将缓解高温的原因。它还可以进一步命令电路的正常工作。由上所述，可以看出，一个单一的焊盘连接可以作为一个锁定标志，或作为锁定允许，锁定禁用和复位。
[0007]对比专利文献:CN102968153A —种断点补偿和热限制电路201210499573.4。
[0008]【专利附图】
【附图说明】:
图1是本发明的集成电路芯片元件的示意图。
[0009]图2是一示意图，示出如何在图1中电路的芯片上，与外部的片外元件进行通信。
[0010]图3是外部电路的示意图，这样设计是为了与计算机进行通信，从而控制图1所示电路。
[0011]【具体实施方式】:
图1所示电路是从电源Vs操作，将“+”端接到终端10，“-”端接到接地端11。根据本发明，焊盘12是用于操作电路的单个终端。众所周知，常规的结构电压调节器13，提供了一个电压为V.的供电线14，该线路通常被调至5伏，图中没有表示出来。调节器13包括一个常规的参考电压生成器，它在线路15上提供了一个1.25伏的参考电压。V.和Vkef被调节且温度恒定。
[0012]该电路的核心是温度传感器16，其工作方式如下。晶体管17产生了一个电流，在电阻器18和19中流动。晶体管17的基极上的偏压是独立于电源电位，并在晶体管17中产生了电流，该电流服从一个完善的可重复的温度一电流关系。在电阻19中流动的电流产生了一个电压降，该压降通常不足以打开晶体管21。随着温度的上升，晶体管21的导通阈值将下降。元件17 — 21兼容且成比例，所以在约160°C (433° K)时，电流开始在晶体管21的集电极流动，其通过电阻器22返回到地面。这个电流会随温度而上升。
[0013]晶体管24的集电极被连接到焊盘12，并通过电流源25返回到Vs终端10。晶体管26是二极管，它连接到晶体管24的基极，并通过电流源27返回到Vs终端10。因此，晶体管24和26形成一个电流镜，如果晶体管都匹配，它将具有单位增益。在正常条件下，电流源27比电流源25的9倍还大。因此，晶体管24将尝试把提供的尽可能多的电流缩小9倍。这意味着晶体管24工作在饱和区，因此，它将拉低焊盘12上的电压至一伏的一小部分。
[0014]晶体管28和29被耦合在一起，作为一个差分对，用来接收来自电流源30的尾电流。如上所述，当焊盘12处于低电位，晶体管29的基极在+1.25伏时，电流源30中几乎所有的电流将经过晶体管28流到地。没有电流会流入晶体管29。因此，在常温下，没有电流流过电阻器22和晶体管31，它们从晶体管24的基极连接到地，将不导通。
[0015]在同一时间将没有电流流入电阻器32，而且晶体管33将不导通。因此，这里将没有锁定功能，正常运作得以继续。
[0016]当芯片温度超过约160°C，并且在一定的温度水平，电流流过晶体管21时，一些电流将流入晶体管31的基极。如果晶体管31的β值大约是200，一微安的电流流入它的基极，那么电流源27中几乎所有的电流都将流入晶体管31的集电极。此时，晶体管26和24将不导通。电流源25将焊盘12的电位拉高，直到电流将流入电阻器34和晶体管35。如果电阻34约2K欧姆，电流源25产生20微安的电流，那么在300° K时，焊盘12将被钳位在约5.64伏。这个电平是一个在V.线14以上，穿过电阻器34的压降VBE+。
[0017]由于晶体管29的基极电压达到1.25V时，该差分放大器将切换，且晶体管28将被关闭。因此，电流源30中的电流将流过晶体管29。这个电流被分离，在两个集电极之间。较低的集电极中的电流流入晶体管31的基极，从而对它进行锁存。而较高的集电极中流动的电流流入晶体管33的基极，从而将其打开。晶体管33的作用是锁定芯片上的主要散热元件的操作(图中未示出)。此操作更充分地描述在专利申请辑，第236，110号，申请于1988年8月22日，上述作为参考。该锁定可以应用到与本发明的电路的数字控制电路，或者它也可以被应用到其他相关的，可以产生芯片热量的线性电路。因此，该芯片被禁用，并将保持的锁定动作，即使芯片冷却，晶体管21不再导通。
[0018]由于焊盘12处于高电位(超过5伏)，它可以用于检测锁定的存在。在此操作中，其电位作为一个标志。如果它需要复位电路操作，Vs可以暂时除去，然后重新应用。然而，如果需要，焊盘12可以返回到地面或由外部装置拉低。此操作示于图2中，显示了焊盘12的外部连接。如图所示，焊盘可以连接到一个指示器，该指示器将体现关断标志。按钮37表示一个装置，用于暂时拉低焊盘12的电平从而得以复位。按钮38表示一个装置，用于拉高焊盘电位，通过命令调用锁定。
[0019]图3是焊盘12的控制电路的外部装置的详细说明。所述控制电路的核心是计算机39，它可以是一个微处理器或是一个微控制器，根据软件进行操作。晶体管的37’和38’分别替换按钮37和38。电阻器40耦合焊盘12到晶体管41的基极。因此，焊盘12仅比地略上升一个VBE。当提供一个高温标志时，这个操作防止锁定自动被调用。晶体管41包括在其集电极的电阻器42，以便它可以作为一个反相器运行。因此，当锁定被激活时，焊盘12电位的上升导通了晶体管41，从而在集电极产生了一个低电位标志。反相缓冲器43耦合并反相标志到计算机39。一旦高温指示出现，计算机就通过发送一个高温命令到晶体管38’，经过通常处于低电位的线43，以此来责令关闭。晶体管38’然后拉低焊盘12的电位至Vkef中的一个Vsat以内。然 后 ，再按照计算机39的编程，该电路可以通过在通常为低电位的线44上发送一个高电位，从而被通电或复位。这将使晶体管37’导通并拉动焊盘12至低电平。总之，图2示出了如何手动控制可以被用来实现电路的操作，并在图3中，一个人为操作被替换成计算机操作，从而提供了合理的控制决策。
【具体实施方式】
[0020]图1所示电路图是通过使用标准的单片，结隔离，硅组件来实现的。NPN晶体管是立式高β结构，而PNP晶体管是传统的横向结构。以下为采用的元件的参数:
I值|丽
电阻器18 1.8Κ欧姆
电阻器19 8Κ~欧姆
电阻器22和23 20?~欧姆
_电流源25 ~20~WW
―电流源 27 "180"?!'
_电流源30 ~20^WW
电阻器34 \2K I欧姆
该电路在7 — 40伏的电源电压范围内操作。线14上的电压Vkk被调整至5伏，线15上的电压Vkef是1.25伏。该电路通常在300° K时正常运作，而焊盘12的电压接近零伏。随着芯片温度的升高，需要指出，焊盘12的切换高点约为435° K，晶体管33趋于饱和。该电路仍然保持锁定，直至电源\被暂时移除，或焊盘12被拉低。
[0021]本发明已经被描述，实施例也得以详细说明。当一个本领域内的技术人员阅读了前面的描述，在本发明的精神和意图之内，替代和等同物将是显而易见的。因此，它的目的在于，本发明的范围仅被以下的权利要求限制。
【权利要求】
1.一种热限制的集成电路，其特征是:用来响应过高温度的芯片，所述电路包括:一个芯片焊盘，具有一个电位并有效提供外部关闭芯片的访问；一个差分放大器，具有一个输入端连接到所述焊盘，其他的输入端连接到一个基准电位源，以使得当所述焊盘电位是从低电位状态升高时，所述差动放大器开关的输出状态高于所述基准电位值；装置耦合到所述焊盘是为了保持正常工作条件下，焊盘处于低电位，以及所述芯片温度不超标；装置耦合到所述焊盘是为了在芯片温度过高时，将所述焊盘的电位拉高；装置在芯片温度过高时，锁存所述焊盘至高电位；装置耦合到所述差分放大器的输出端，是为了在所述焊盘处于高电位时，锁定所述芯片的操作。
2.根据权利要求1所述的一种热限制的集成电路，其特征是:装置连接到所述焊盘，是为了固定其最大正电位偏移到预定值。
3.根据权利要求1所述的一种热限制的集成电路，其特征是:所述差分放大器有两个输出端，其中一个用于锁存所述装置的操作，另一个制动所述装置，以锁定所述芯片的操作。
4.根据权利要求1所述的一种热限制的集成电路，其特征是:集成电路外部的装置用于指示所述焊盘上的电位的状态，装置通过拉高所述焊盘的上的电位来禁用所述芯片，并通过拉低所述焊盘上的电位来复位所述芯片的操作。
5.根据权利要求4所述的一种热限制的集成电路，其特征是:该电路包括一台计算机，用于控制所述芯片，其中，用于指示的所述装置包括一个第一晶体管，该晶体管通过一个合适的阻抗，将其基极耦合到所述焊盘，从而使得所述焊盘被固定至低电位，而所述晶体管导通时作为一个标志，来通知所述计算机芯片的温度过高。
6.根据权利要求5所述的一种热限制的集成电路，其特征是:该电路还包括一个第二晶体管，该晶体管连接到所述焊盘，由所述计算机控制，并在所述计算机确定锁定条件应该被调用时，提高所述焊盘上的电位，还有一个第三晶体管连接到所述焊盘，并由所述计算机控制，在所述计算机确定所述芯片的操作应该被重置时，降低所述焊盘的上的电位。
【文档编号】H03K19/00GK103618535SQ201310600715
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】不公告发明人 申请人:苏州贝克微电子有限公司