专利名称：芯片过温监测器的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种芯片过温监测器，特别涉及一种能够实现保护点和启动点具有迟滞效应的芯片过温监测器。
背景技术：
集成电路芯片是一种具有极高电学精度的电子元件，因此芯片工作时对环境温度十分敏感。环境温度过高会造成芯片中某些元件的工作状态发生改变，导致芯片无法正常存储或者处理数据。故特别需要一种芯片过温监测装置，能够监测芯片的温度是否过高，并在超出设定温度时发出信号，通知芯片进行保护性操作，避免发生意外。现有技术中的芯片过温监测器通常是设定一监控温度。当芯片超过此监控温度时，芯片过温监测器发出一过温保护信号给芯片控制单元，通知芯片暂停工作或者实施其 他保护措施；当芯片温度低于此监控温度时，再发出一解除保护信号给芯片控制单元，通知其开始正常工作。上述技术的缺点在于，如果芯片的温度恰好在设定的监控温度上下浮动，会造成过温监测器频繁的发出过温保护信号和过温保护解除信号给芯片控制单元，导致芯片频繁动作。这将使芯片的寿命严重降低，并影响到使用该芯片的装置或者系统的工作效率。因此，能够设计一种实现保护点和启动点具有迟滞效应的芯片过温监测器，是现有技术亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种芯片过温监测器，能够实现过温保护点和降温启动点之间的迟滞效应。为了解决上述问题，本发明提供了一种芯片过温监测器，包括温度感测单元，所述温度感测单元的输出信号随温度变化呈一致性变化；参考信号单元，所述参考信号单元的输出信号随温度变化呈一致性变化，且该变化方向与所述温度感测单元的变化方向相反，或者所述参考信号单元的输出信号不随温度变化；比较单元，所述比较单元具有与所述温度感测单元连接的第一输入端，和与参考信号单元连接的第二输入端，以及一输出端，所述比较单元能够根据对第一输入端与第二输入端的值的比较结果输出一信号；输出单元，所述输出单元的输入端与比较单元的输出端连接，所述输出单元的第一输出端输出一监测信号至外部，所述输出单元的第二输出端与参考信号单元的反馈信号输入端连接，输出一反馈信号至参考信号单元，控制参考信号单元根据比较单元的反馈信号的值来确定输出第一或第二参考信号至比较单元的第二输入端，从而实现超温保护点和降温启动点之间的迟滞效应。可选的，所述温度感测单元包括一第一电流源和一三极管，所述第一电流源的输出端与三极管的发射极连接，所述三极管的基极和集电极共连接并接地，所述温度感测单元的输出端为第一电流源和三极管发射极的共连接端。
可选的，所述参考信号单兀包括一第二电流源、一第一电阻、一第二电阻以及一控制晶体管，所述第二电流源的输出端连接至第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接至第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地，所述控制晶体管的源极和漏极分别连接至第二电阻的第一端和第二端；所述参考信号单元的输出端为第二电流源和第一电阻第一端的共 连接端，所述参考信号单元的反馈信号输入端为所述控制晶体管的栅极。可选的，所述比较单元为一比较器，所述比较单元的第一、第二输入端和输出端分别为所述比较器的负、正输入端和输出端。可选的，所述输出单元包括第一反向器和第二反向器，所述第一反向器的输出端连接至第二反向器的输入端；所述输出单元的输入端为第一反向器的输入端，所述输出单元的第一输出端为所述第二反向器的输出端，所述输出单元的第二输出端为所述第一反向器的输出端与第二反向器的输入端的共连接端。本发明的优点在于，采用了从输出单元至参考信号单元的反馈机制，当芯片温度升高至温度报警阈值之后，随着输出单元输出报警信号，并同时反馈至参考信号单元来调整后者输出的参考信号值，使温度感测单元在芯片降温过程中直至芯片温度降低至低于温度的另一温度释放阈值时，才取消芯片的超温报警，从而有效避免了芯片在温度上下波动的情况下，频繁发生超温报警，影响芯片正常工作。
图I所述是本发明的具体实施方式
所述芯片过温监测器的结构框图。图2是图I所示结构框图的一种电路结构图。
具体实施例方式接下来结合附图详细介绍本发明所述一种芯片过温监测器的具体实施方式
。图I是本具体实施方式
所述芯片过温监测器的结构框图，包括温度感测单元11、参考信号单元12、比较单元13和输出单元14。该过温监测器设置在芯片内部。所述温度感测单元11的输出信号随温度变化呈一致性变化。所谓随温度变化呈一致性变化，可以是输出信号随温度的升高而一致性升高，或者随温度的升高而一致性的降低。无论何种趋势，都可以通过比较单元13与一参考信号对比来实现温度监控。所述输出信号可以是一电平信号，也可以是一电流信号等。所述参考信号单元12的输出信号随温度变化呈一致性变化，且该变化方向与所述温度感测单元的变化方向相反，或者所述参考信号单元12的输出信号不随温度变化。参考信号单元12的输出信号是用于同温度感测单元11的输出信号作对比的，故两者随温度呈现不同的变化趋势，更有利于提高比较单元13捕捉信号变化的灵敏度。所述参考信号单元12的输出信号不随温度变化也可以实现温度监控。所述比较单元13具有与所述温度感测单元11连接的第一输入端，和与参考信号单元12连接的第二输入端，以及一输出端。所述比较单元13能够根据对第一输入端与第二输入端的值的比较结果输出一信号。例如当温度感测单元11的输出值大于参考信号单兀12的输出值时，输出一高电平；反之输出一低电平。所述输出单元14的输入端与比较单元13的输出端连接，所述输出单元14的第一输出端输出一监测信号至外部，所述输出单元14的第二输出端与参考信号单元12的反馈信号输入端连接，输出一反馈信号值至参考信号单元12，控制参考信号单元12根据比较单元13的反馈信号的值来确定输出第一或第二参考信号至比较单元13的第二输入端，从而实现超温保护点和降温启动点之间的迟滞效应。图2是图I所示结构框图的一种电路结构图。参考图2，温度感测单元11包括一第一电流源Il和一三极管BI，所述第一电流源11的输出端与三极管BI的发射极连接，所述三极管BI的基极和集电极共连接并接地，所 述温度感测单元11的输出端为第一电流源Il和三极管BI发射极的共连接端。本实施方式中，第一电流源Il提供的偏置电流具有正温度系数，因此，随着工作温度的升高，三极管BI的发射极被注入更大的电流，导致基极和发射极之间的结电压越来越小，因此温度感测单元11的输出电平随温度的升高而降低。在其他的具体实施方式
中，也可以将第一电流源Il设置成负温度系数；或者将电流源替代成随温度变化的电平源，将三极管BI替换成电阻，并输出一随温度变化的电流信号。继续参考图2，参考信号单元12包括第二电流源12、第一电阻R1、第二电阻R2以及控制晶体管Ml。所述第二电流源12的输出端连接至第一电阻Rl的第一端，所述第一电阻Rl的第二端连接至第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端接地，所述控制晶体管Ml的源极和漏极分别连接至第二电阻R2的第一端和第二端；所述参考信号单元12的输出端为第二电流源12和第一电阻Rl第一端的共连接端，所述参考信号单元12的反馈信号输入端为所述控制晶体管Ml的栅极。本实施方式中，第一电流源Il提供的偏置电流具有正温度系数，因此，随着工作温度的升高，流过第一电阻Rl和第二电阻R2的电流升高，故参考信号单元12的输出电平随温度的升高而升高。在其他的具体实施方式
中，如果温度感测单元11的第一电流源Il为负温度系数，也应当对应将参考信号单元12的第二电流源12设置成负温度系数；或者将电流源替代成随温度变化的电平源，并输出一随温度变化的电流信号。再者，控制晶体管Ml受到输出单元14的反馈控制而开启或者关断，当控制晶体管Ml开启时会将第二电阻R2短接。若参考信号单元12的第二电流源12为负温度系数，也可以将第一电阻Rl和第二电阻R2设计成并联，并将控制晶体管Ml的源极和漏极串联在某一电阻的支路上。继续参考图2，比较单元13为一比较器D1，所述比较单元13的第一、第二输入端和输出端分别为所述比较器Dl的负、正输入端和输出端。当比较器Dl的正输入端的电平高于负输入端的电平时，比较器Dl输出一高电平,反之输出一低电平。继续参考图2，输出单元14包括第一反向器Ul和第二反向器U2，所述第一反向器Ul的输出端连接至第二反向器U2的输入端；所述输出单元14的输入端为第一反向器Ul的输入端，所述输出单元14的第一输出端为所述第二反向器U2的输出端，所述输出单元14的第二输出端为所述第一反向器Ul的输出端与第二反向器U2的输入端的共连接端。接下来对图2所示电路的基本工作原理作出简要说明。在芯片温度处于正常范围内时，温度感测单元11的输出电平高于参考信号单元12的输出电平，比较器Dl输出一低电平，输出单元14的第一输出端对应输出一低电平，第二输出端对应输出一高电平至控制晶体管Ml将其开启，第二电阻R2被短接，参考信号单元12的输出电压为第一电阻Rl两端电压。当芯片温度升高时，温度感测单元11的输出电平降低，参考信号单元12的输出电平升高，至某一温度值Tl的时刻，对应于温度感测单元11的输出电平开始低于参考信号单元12的输出电平时(此温度值Tl可以通过调整第一电流源Il和第二电流源12的输出电流值，以及第一电阻Rl的电阻值等来准确设定)，比较器Dl发生反转而输出一高电平，输出单兀14的第一输出端对应输出一高电平至外部，告知芯片已经超温。而与此同时，输出单元14的第二输出端对应输出一低电平至控制晶体管Ml将其关闭，第二电阻R2重新回到电路中与第一电阻Rl串联，将参考信号单元12的输出电压升高第一电阻Rl与第二电阻R2串联后的两端电压，即升高了参考信号单元12的输出电压值。当芯片温度重新降低至温度Tl时，由于参考信号单元12的输出电压值已经升高，温度感测单元11的输出电平仍然低于参考信号单元12的输出电平，因此比较器Dl并不发生翻转。直至芯片温度继续降低至低于温度Tl的另一温度T2时，温度感测单元11升高至 高于参考信号单元12，比较器Dl才发生翻转，转而输出低电平，解除向芯片发出超温报警。通过以上的叙述可以看出，由于采用了从输出单元14至参考信号单元12的反馈机制，当芯片温度升高至温度Tl之后，随着输出单元14输出报警信号，并同时反馈至参考信号单元12来调整后者输出的参考信号值，使温度感测单元11在芯片降温过程中直至芯片温度降低至低于温度Tl的另一温度T2时，才解除芯片的超温报警，从而有效避免了芯片在温度Tl上下波动的情况下，频繁发生超温报警，影响芯片正常工作。综上所述，虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所申请的专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种芯片过温监测器，其特征在于，包括 温度感测单元，所述温度感测单元的输出信号随温度变化呈一致性变化； 参考信号单元，所述参考信号单元的输出信号随温度变化呈一致性变化，且该变化方向与所述温度感测单元的变化方向相反，或者所述参考信号单元的输出信号不随温度变化； 比较单元，所述比较单元具有与所述温度感测单元连接的第一输入端，和与参考信号单元连接的第二输入端，以及一输出端，所述比较单元能够根据对第一输入端与第二输入端的值的比较结果输出一信号； 输出单元，所述输出单元的输入端与比较单元的输出端连接，所述输出单元的第一输出端输出一监测信号至外部，所述输出单元的第二输出端与参考信号单元的反馈信号输入端连接，输出一反馈信号至参考信号单元，控制参考信号单元根据比较单元的反馈信号的值来确定输出第一或第二参考信号至比较单元的第二输入端，从而实现超温保护点和降温启动点之间的迟滞效应。
2.根据权利要求I所述的芯片过温监测器，其特征在于，所述温度感测单元包括一第一电流源和一三极管，所述第一电流源的输出端与三极管的发射极连接，所述三极管的基极和集电极共连接并接地，所述温度感测单元的输出端为第一电流源和三极管发射极的共连接端。
3.根据权利要求I所述的芯片过温监测器，其特征在于，所述参考信号单元包括一第二电流源、一第一电阻、一第二电阻以及一控制晶体管，所述第二电流源的输出端连接至第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接至第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地，所述控制晶体管的源极和漏极分别连接至第二电阻的第一端和第二端；所述参考信号单元的输出端为第二电流源和第一电阻第一端的共连接端，所述参考信号单元的反馈信号输入端为所述控制晶体管的栅极。
4.根据权利要求I所述的芯片过温监测器，其特征在于，所述比较单元为一比较器，所述比较单元的第一、第二输入端和输出端分别为所述比较器的负、正输入端和输出端。
5.根据权利要求I所述的芯片过温监测器，其特征在于，所述输出单元包括第一反向器和第二反向器，所述第一反向器的输出端连接至第二反向器的输入端；所述输出单元的输入端为第一反向器的输入端，所述输出单兀的第一输出端为所述第二反向器的输出端，所述输出单元的第二输出端为所述第一反向器的输出端与第二反向器的输入端的共连接端。
全文摘要
本发明提供了一种芯片过温监测器，包括温度感测单元、参考信号单元、比较单元、以及输出单元；所述输出单元的第二输出端与参考信号单元的反馈信号输入端连接，输出一反馈信号至参考信号单元，控制参考信号单元根据比较单元的反馈信号的值来确定输出第一或第二参考信号至比较单元的第二输入端，从而实现超温保护点和降温启动点之间的迟滞效应。本发明的优点在于，采用了从输出单元至参考信号单元的反馈机制，有效避免了芯片在温度上下波动的情况下，频繁发生超温报警，影响芯片正常工作。
文档编号G01K1/02GK102620843SQ20121011427
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者汪宁, 汪辉, 章琦, 袁盾山 申请人:上海中科高等研究院