过温度检测电路及其测试方法与流程

本发明涉及一种检测电路，尤其涉及一种过温度检测电路及其测试方法。

背景技术：

电子装置的集成电路元件通常具有过温度保护电路，其中过温度保护电路可在电子装置或集成电路元件的温度达到过温度检测点时启动保护机制，以避免电子装置或集成电路元件因温度过高而损坏甚或发生危险。由此可知，过温度保护电路能否正常运作乃是事关重大。

一般来说，过温度保护电路的过温度检测点通常都很高(例如车用调节器的过温度检测点通常设计在175℃左右)，若要对过温度保护电路进行功能测试，势必得采用高温测试的方法方能测试其过温度检测点是否介于所设计的温度范围之内。然而，一般集成电路元件测试时所须使用的探针卡(probecard)可能无法承受极高温，使得高温测试有其难度。除此之外，若要对集成电路元件中的过温度保护电路进行高温测试，势必得将集成电路元件加热并维持在特定温度之后方能进行测试工作，如此的测试方法将会增加整体的测试成本及测试时间。因此，如何降低过温度保护电路的测试难度、测试成本及测试时间，乃是本领域技术人员所面临的重大课题之一。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种过温度检测电路及其测试方法，可在常温之下测试过温度检测电路的功能，以降低过温度保护电路的测试难度、测试成本及测试时间。

本发明的过温度检测电路包括第一电路、比较电路以及测试电路。第一电路用以反应于环境温度而产生第一电压。比较电路耦接第一电路以接收第一电压，且将第一电压与第二电压进行比较以产生比较结果，并据以指示环境温度是否达到过温度检测点。测试电路耦接比较电路以接收比较结果，且于测试模式下提供测试电流至第一电路。测试电路于环境温度为第一温度下根据比较结果来判断是否调整测试电流，致使第一电路反应于测试电流的变化而改变第一电压。测试电路于第一温度下根据比较结果及测试电流来估测过温度检测点，其中第一温度不等于过温度检测点。

本发明的过温度检测电路的测试方法包括以下步骤。通过测试电路于第一温度下提供测试电流至过温度检测电路的第一电路。通过第一电路反应于测试电流而产生第一电压。通过过温度检测电路的比较电路将第一电压与第二电压进行比较以得到比较结果。通过测试电路根据比较结果判断是否调整测试电流。通过测试电路根据比较结果及测试电流来估测过温度检测电路的过温度检测点，其中第一温度不等于过温度检测点。

基于上述，本发明所提出的过温度检测电路及其测试方法，可在第一温度(例如常温)之下估测出过温度检测电路的过温度检测点。因此，相较于将过温度检测电路置于高温环境中以测量其过温度检测点的测试方法，本发明实施例所提出的过温度检测电路及其测试方法可有效降低过温度保护电路的测试难度、测试成本及测试时间。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，示出了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起说明本发明的原理；

图1是依照本发明一实施例所示出的过温度检测电路的方块示意图；

图2是依照本发明另一实施例所示出的过温度检测电路的方块示意图；

图3是图2的第一电压及第二电压与环境温度的关系示意图；

图4是依照本发明一实施例所示出的测试方法的步骤流程图；

图5是依照本发明一实施例所示出的图4的步骤s430的细节步骤流程图；

图6是依照本发明一实施例所示出的图4的步骤s440的细节步骤流程图。

附图标记说明

100、200：过温度检测电路；

110：第一电路；

120：第二电路；

130：比较电路；

140：偏压电路；

150：测试电路；

a、b：点；

crst：比较结果；

ibias：偏压电流；

ir1：第一参考电流值；

ir2：第二参考电流值；

irst：判断结果；

itst：测试电流；

l1、l1’、l2：线段；

ot：过温度检测点；

q11、q12、q13：第一晶体管；

q21、q22、q23、q24：第二晶体管；

s400、s410、s420、s430、s440、s531、s532、s533、s534、s535、s641、s642、s643：测试方法的步骤；

t1：第一温度；

trst：测试结果；

v1：第一电压；

v2：第二电压。

具体实施方式

为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件，是代表相同或类似部件。

以下请参照图1，图1是依照本发明一实施例所示出的过温度检测电路的方块示意图。过温度检测电路100可包括第一电路110、比较电路130以及测试电路150，但本发明并不以此为限。第一电路110用以反应于环境温度而产生第一电压v1。比较电路130耦接第一电路110以接收第一电压v1，且将第一电压v1与第二电压v2进行比较以产生比较结果crst，并据以指示环境温度是否达到过温度检测点ot，以利外部电路可根据比较结果crst来判断是否启动过温度保护机制。在本发明的一实施例中，第二电压v2可例如是固定电压(即零温度系数)或是负温度系数电压或是正温度系数电压，其端视实际应用或设计需求而定。

测试电路150耦接比较电路130以接收比较结果crst，且于测试模式下可提供测试电流itst至第一电路110以估测过温度检测点ot。更进一步来说，测试电路150可于环境温度为第一温度下根据比较结果crst来判断是否调整测试电流itst，且第一电路110可反应于测试电流itst的变化而改变第一电压v1。除此之外，测试电路150可于第一温度下根据比较结果crst及测试电流itst来估测过温度检测点ot，其中第一温度不等于过温度检测点ot。在本发明的一实施例中，第一温度可例如是常温或室温，但本发明不限于此。由于测试电路150可在第一温度(例如常温或室温)下估测出过温度检测电路100的过温度检测点ot，因此无须将过温度检测电路100置于高温环境中以测量其过温度检测点ot，故可有效降低过温度保护电路100的测试难度、测试成本及测试时间。

以下请参照图2，图2是依照本发明另一实施例所示出的过温度检测电路的示意图。温度检测电路200可包括第一电路110、第二电路120、比较电路130、偏压电路140以及测试电路150，但本发明不限于此。图2的第一电路110、比较电路130以及测试电路150分别类似于图1的第一电路110、比较电路130以及测试电路150，故其运作可参考上述图1的相关说明，在此不再赘述。

第二电路120耦接比较电路130。第二电路120可反应于环境温度而产生第二电压v2。偏压电路140耦接第一电路110及第二电路120。偏压电路140用以提供第一电路110及第二电路120运作所需的偏压电流ibias。

在本发明的一实施例中，第一电路110可包括x个第一晶体管，此x个第一晶体管的每一者可为双载子接面晶体管(bipolarjunctiontransistor，简称bjt)，其中x为正整数，但本发明不限于此。然而为了便于说明，在本实施例中以x等于3为范例进行说明，至于x为其他正整数的实施例则可依据以下的说明而类推得知。因此，如图2所示，第一电路110包括三个第一晶体管q11～q13，其中第一晶体管q11～q13依序串接，且串接在接地端gnd与偏压电路140之间。详细来说，第一晶体管q11(为第一级第一晶体管)的射极端耦接接地端gnd。第一晶体管q11的基极端与集极端相耦接并耦接至第一晶体管q12(为第二级第一晶体管)的射极端。第一晶体管q12的基极端与集极端相耦接并耦接至第一晶体管q13(为最后一级第一晶体管)的射极端。第一晶体管q13的基极端与集极端相耦接并耦接至偏压电路140及测试电路150以接收偏压电流ibias及测试电流itst。

在本发明的一实施例中，第二电路120可包括y个第二晶体管，此y个第二晶体管的每一者可为双载子接面晶体管，其中y为正整数，但本发明不限于此。然而为了便于说明，在本实施例中以y等于4为范例进行说明，至于y为其他正整数的实施例则可依据以下的说明而类推得知。因此，如图2所示，第二电路120包括四个第二晶体管q21～q24，其中第二晶体管q21～q24依序串接，且串接在接地端gnd与偏压电路140之间。详细来说，第二晶体管q21(为第一级第二晶体管)的射极端耦接接地端gnd。第二晶体管q21的基极端与集极端相耦接并耦接至第二晶体管q22(为第二级第二晶体管)的射极端。第二晶体管q22的基极端与集极端相耦接并耦接至第二晶体管q23(为第三级第二晶体管)的射极端。第二晶体管q23的基极端与集极端相耦接并耦接至第二晶体管q24(为最后一级第二晶体管)的射极端。第二晶体管q24的基极端与集极端相耦接并耦接至偏压电路140以接收偏压电流ibias。

在本发明的一实施例中，图2所示的第一晶体管q11～q13的尺寸可彼此相同也可彼此不同，端视实际应用或设计需求而定。在本发明的一实施例中，图2所示的第二晶体管q21～q24的尺寸可彼此相同也可彼此不同，端视实际应用或设计需求而定。

在本发明的一实施例中，图2所示的第一晶体管q11～q13及第二晶体管q21～q24也可采用金氧半场效晶体管(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor，简称mosfet)来实现，但本发明并不以此为限。

在本发明的一实施例中，图2所示的第一晶体管q11～q13及第二晶体管q21～q24也可采用二极管(diode)来取代，但本发明并不以此为限。

在本发明的一实施例中，偏压电路140可采用电流源电路来实现，但本发明并不以此为限。

在本发明的一实施例中，测试电路150可以是硬件、固体或是存储在存储器而由微处理器或是微控制器所载入执行的软件或机器可执行程序码。若是采用硬件来实现，则测试电路150可以是由单一整合电路芯片所达成，也可以由多个电路芯片所完成，但本发明并不以此为限制。上述多个电路芯片或单一整合电路芯片可采用特殊功能集成电路(asic)或可程序化逻辑门阵列(fpga)来实现。而上述存储器可以是例如随机存取存储器、只读存储器或是快闪存储器等等。

以下将针对过温度检测电路200的测试进行说明。为了便于说明，以下假设第一晶体管q11～q13的尺寸皆相同，第二晶体管q21～q24的尺寸皆相同，且第二晶体管q21～q24的每一者的射极面积是第一晶体管q11～q13的每一者的射极面积的m倍，其中m为正数。请合并参照图2及图3，图3是图2的第一电压v1及第二电压v2与环境温度的关系示意图，其中线段l1为正常模式下的第一电压v1与环境温度的关系，线段l2为正常模式或测试模式下的第二电压v2与环境温度的关系，而线段l1’为测试模式下经调整测试电流itst后所得到的第一电压v1与环境温度的关系。

详细来说，根据图2可知，第一电压v1可根据第一晶体管q11～q13的每一者的基极-射极电压(base-emittervoltage)vbe1以及第一晶体管q11～q13的数量x来决定，也即v1＝x×vbe1。由于基极-射极电压vbe1为负温度系数的电压，因此第一电压v1也为负温度系数的电压，如图3的线段l1(或线段l1’)所示。另外，根据双载子接面晶体管在主动模式下的电流电压公式即可得到如式(1)所示的第一电压v1，其中nf为顺向模式理想因子(forwardmodeidealityfactor)，vt为热电压(thermalvoltage)，is为第一晶体管q11～q13的饱和电流，n为测试电流itst与偏压电流ibias之总和与偏压电流ibias的比值。

类似地，第二电压v2可根据第二晶体管q21～q24的每一者的基极-射极电压vbe2以及第二晶体管q21～q24的数量来决定，也即v2＝y×vbe2。由于基极-射极电压vbe2为负温度系数的电压，因此第二电压v2也为负温度系数的电压，如图3的线段l2所示。另外，根据双载子接面晶体管在主动模式下的电流电压公式即可得到如式(2)所示的第二电压v2。将式(2)与式(1)进行减法运算，即可得到第二电压v2与第一电压v1的电压差值vd，如式(3)所示。而电压差值vd的温度系数δvd可根据式(4)来计算，其中tk为绝对温度。

详细来说，在正常模式下，测试电路150为禁能状态(也即测试电流itst为0或是比值n为1)，当环境温度上升至大于或等于过温度检测点ot时，第二电压v2小于或等于第一电压v1，致使比较电路120的输出(即比较结果crst)发生转态(例如由逻辑0转变为逻辑1)，如图3的点a所示。

相对地，在测试模式下，测试电路150为致能状态。为了在第一温度t1下估测出过温度检测点ot，测试电路150可藉由提供并调整测试电流itst(也即调整比值n)，以让第一电路110反应于测试电流itst的改变而输出改变后的第一电压v1(如图3的线段l1’所示)，致使第二电压v2于第一温度t1时小于或等于改变后的第一电压v1，如图3的点b所示。而测试电路150后续则可根据测试电流itst的大小来估测过温度检测点ot。

举例来说，在此假设顺向模式理想因子nf为1.06，偏压电流ibias为4微安培(ua)，数量y为4，数量x为3，比值m为4，饱和电流is为0.6飞安培(fa)，且热电压vt于摄度0℃时为23.55毫伏(mv)。在正常模式下(也即比值n为1)，将比值n为1以及上述各参数代入式(3)及式(4)，则可分别得到于摄度0℃下的电压差值vd约为0.426v以及温度系数δvd约为-2.43mv/℃。因此于正常模式下，电压差值vd降至0v的温度约为175℃(也即0.426v÷2.43mv/℃≒175℃)，换句话说，过温度检测电路200的过温度检测点ot约为175℃。

另一方面，在测试模式下，在测试电流itst被调整以使比值n为80的情况下，将比值n为80以及上述各参数代入式(3)及式(4)，则可分别得到于摄度0℃下的电压差值vd约为0.098v以及温度系数δvd约为-3.63mv/℃，故电压差值vd降至0v的温度约为27℃(也即0.098v÷3.63mv/℃≒27℃)。因此，在环境温度为27℃的情况下，可将测试模式下的比值n为80对应至正常模式下的过温度检测点ot为175℃。

由此可知，设计者可于环境温度为27℃下，预先对具有不同过温度检测点ot的过温度检测电路进行测试以得到对应的比值n，并据以建立一查找表。如此一来，当在环境温度为27℃下对过温度检测电路200进行量产测试时，测试电路150可根据测试电流itst的大小来计算出比值n，并于上述查找表中查找出对应于比值n的过温度检测点ot。

以下请合并参照图2～图4，图4是依照本发明一实施例所示出的测试方法的步骤流程图，可用于图2的过温度检测电路200(或图1的过温度检测电路100)。首先，在步骤s400中，可通过测试电路150于第一温度t1下提供测试电流itst至第一电路110。接着，在步骤s410中，可通过第一电路110反应于测试电流itst而产生第一电压v1。然后，在步骤s420中，可通过比较电路130将第一电压v1与第二电压v2进行比较以得到比较结果crst。接着，在步骤s430中，可通过测试电路150根据比较结果crst判断是否调整测试电流itst。之后，在步骤s440中，可通过测试电路150根据比较结果crst及测试电流itst来估测过温度检测电路200的过温度检测点ot。

以下针对步骤s430的细节进行说明。如图5所示，步骤s430可包括以下细节步骤。在步骤s531中，根据比较结果crst判断第二电压v2与第一电压v1的电压差值vd是否小于或等于零。若步骤s531的判断结果为否，则判断测试电流itst是否大于或等于一临界电流值，如步骤s533所示。若步骤s533的判断结果为是，表示测试电路150所能提供的测试电流itst已达极限但仍无法估测出过温度检测点ot，故可通过测试电路150输出测试结果trst以指示过温度检测电路200为异常(也即不良品)，如步骤s534所示，且在步骤s534之后结束此次测试。相对地，若步骤s533的判断结果为否，则可通过测试电路150将测试电流itst调升一预设幅度，如步骤s535所示，且在步骤s535完成之后，重新回到步骤s410。

另外，若步骤s531的判断结果为是，则停止调整测试电流itst，如步骤s532所示，并于步骤s532之后执行步骤s440，也即根据此时的测试电流itst的大小来估测过温度检测点ot。

在本发明的一实施例中，步骤s440可包括以下细节步骤：通过测试电路150根据测试电流itst的大小来计算出比值n，并于查找表中查找出对应于比值n的过温度检测点ot，但本发明不限于此。

在本发明的另一实施例中，也可根据测试电流itst与第一参考电流值ir1以及第二参考电流值ir2的大小关系，来估测过温度检测点ot是否位于一温度范围之内，从而判断过温度检测电路200是否正常，其中上述温度范围可依实际应用或设计需求来设定。详细来说，如图6所示，步骤s440可包括以下细节步骤。首先，在步骤s641中，可判断测试电流itst是否大于第二参考电流值ir2且小于第一参考电流值ir1，以取得判断结果irst，其中第一参考电流值ir1大于第二参考电流值ir2，第一参考电流值ir1对应于上述温度范围的上限温度值，且第二参考电流值ir2对应于上述温度范围的下限温度值。若步骤s641的判断结果irst为是，表示过温度检测点ot位于上述温度范围内，故可通过测试电路150输出测试结果trst以指示过温度检测电路200为正常(也即良品)，如步骤s642所示，并在步骤s642之后结束此次测试。相对地，若步骤s641的判断结果irst为否，表示过温度检测点ot位于上述温度范围之外，故可通过测试电路150输出测试结果trst以指示过温度检测电路200为异常(也即不良品)，如步骤s643所示，并在步骤s643之后结束此次测试。

举例来说，在测试过程中，假设过温度检测电路200的过温度检测点ot位于170℃至180℃之间将被认定为良品，而低于170℃或高于180℃将被认定为不良品，其中对应于180℃(或第一参考电流值ir1)的比值n为40，且对应于170℃(或第二参考电流值ir2)的比值n为30。在上述情况下，若步骤s440中的测试电流itst所对应的比值n为30～40中的任一数值，则测试电路150可判断过温度检测电路200的过温度检测点ot是位于170℃至180℃之间而认定温度检测电路200为良品。若步骤s440中的测试电流itst所对应的比值n不为30～40中的任一数值，则测试电路150可判断过温度检测电路200的过温度检测点ot是低于170℃或高于180℃而认定温度检测电路200为不良品。

值得一提的是，图2的第一晶体管q11～q13中的任一者发生短路或断路，或是第二晶体管q21～q24中的任一者发生短路或断路，皆有可能会让过温度检测电路200的过温度检测点ot落在上述温度范围之外。因此，通过本发明的上述测试方法，不仅可测试出过温度检测点ot是否过高或过低，还可测试第一晶体管q11～q13或第二晶体管q21～q24是否发生短路或断路。

综上所述，本发明实施例所提出的过温度检测电路及其测试方法，可在第一温度(例如常温)之下估测出过温度检测电路的过温度检测点，并据以测试过温度检测电路的功能是否正常。因此，相较于将过温度检测电路置于高温环境中以测量其过温度检测点的测试方法，本发明实施例所提出的过温度检测电路及其测试方法可有效降低过温度保护电路的测试难度、测试成本及测试时间。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。