本发明涉及模拟开关芯片检测,特别是一种模拟开关中高精度温度检测电路。
背景技术:
1、在模拟开关芯片领域,精确的温度检测对于保障信号传输的线性度、导通电阻(ron)稳定性及长期可靠性至关重要。随着芯片向高密度、多功能集成发展,其内部功率耗散产生的热量显著影响mosfet开关通道的性能,导致ron温漂增大、带宽下降及谐波失真加剧。
2、现有技术多采用基于衬底pn结或金属电阻的温度传感器,但其检测点通常远离核心开关阵列,无法实时感知热点温升,造成保护迟滞,尤其在多路复用器(mux)或高带宽开关应用中,瞬时电流引发的局部温升可能迅速恶化性能,而传统方案难以实现精准监控,虽相关现有尝试集成传感器,但未解决开关动作引起的电噪声干扰与检测精度矛盾的问题。
3、因此,需一种模拟开关中高精度温度检测电路,以解决上述存在的技术问题。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
2、鉴于上述和/或现有的模拟开关中高精度温度检测电路中存在的问题,提出了本发明。
3、因此,本发明所要解决的问题在于如何解决现有模拟开关温度检测中,因传感器与核心开关阵列热耦合差导致的保护迟滞、热点温升无法实时精准监控的问题,以及如何解决开关动作引起的电噪声干扰与检测精度之间的矛盾。
4、为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种模拟开关中高精度温度检测电路,包括控制逻辑模块、模拟开关模块和温度检测模块,所述控制逻辑模块对模拟开关模块和温度检测模块同时发出控制信号va,所述模拟开关模块的主开关管与温度检测模块中的检测单元热电偶设置,所述温度检测模块还包括衬底漏电流放大单元、转换单元和过温比较单元,所述衬底漏电流放大单元的信号输入端与检测单元的漏电流电性连接,所述衬底漏电流放大单元将采集到的衬底漏电流放大后,通过所述转换单元将电流信号转换为电压信号,所述过温比较单元接收转换后的电压信号与基准电压vref进行比较,并输出过温检测信号反馈至控制逻辑模块,所述控制逻辑模块通过接收的过温检测信号控制主开关管和检测单元的开启或者关断。
5、优选的,所述模拟开关模块包括开关管nm0,所述开关管nm0为nm0s型模拟开关,所述检测单元包括检测管nm1,所述开关管nm0和检测管nm1的栅极均接收控制逻辑模块发出控制信号va,控制开关管nm0和检测管nm1的开启或者关断,所述开关管nm0与检测管nm1热电偶设置。
6、优选的,所述衬底漏电流放大单元包括三极管npn0和电流镜,所述三极管npn0的基极与检测管nm1的衬底直接连接,所述检测管nm1为三极管npn0的基极提供衬底漏电流ib1,所述三极管npn0的集电极与电流镜电性连接,所述三极管npn0对衬底漏电流ib1进行一级放大。
7、所述电流镜包括镜像管pm0和镜像管pm1,所述镜像管pm0和镜像管pm1的源极均接电源vdd,栅极相互短接且镜像管pm0的栅极与自身漏极短接,所述镜像管pm0和镜像管pm1对一级放大后的衬底漏电流ib1进行二级放大,在镜像管pm1的漏极产生二级衬底漏电流id1。
8、优选的,所述转换单元包括固定电阻r1,所述固定电阻r1的一端与镜像管pm1的漏极连接,所述固定电阻r1的另一端接地,所述二级衬底漏电流id1流过固定电阻r1,在固定电阻r1的两端产生电压信号vc。
9、优选的,所述过温比较单元包括比较器comp和基准产生模块,所述基准产生模块为比较器comp的负输入端输入基准电压vref,所述比较器comp的正输入端接入电压信号vc,所述比较器comp的输出端为过温检测信号out,所述过温检测信号out为控制逻辑模块提供反馈信号。
10、优选的,所述衬底漏电流放大单元还包括三极管npn1,所述三极管npn1的集电极和基极分别与三极管npn0的集电极和发射极并联,所述转换单元包括可调电阻r1,所述可调电阻r1的一端与镜像管pm1的漏极连接,所述可调电阻r1的另一端接地,所述二级衬底漏电流id1流过可调电阻r1,在可调电阻r1的两端产生电压信号vc。
11、优选的,所述模拟开关模块包括开关管pm0,所述开关管pm0为pmos型模拟开关,所述检测单元包括检测管pm1,所述开关管pm0和检测管pm1的栅极均接收控制逻辑模块发出控制信号va,控制开关管pm0和检测管pm1的开启或者关断,所述开关管pm0与检测管pm1热电偶设置。
12、优选的,所述衬底漏电流放大单元包括三极管pnp1,所述三极管pnp1的基极与检测管pm1的衬底直接连接,所述检测管pm1为三极管pnp1提供衬底漏电流ib1,所述三极管pnp1的发射极接电源vdd,所述三极管pnp1因基极的衬底漏电流ib1而在集电极输出放大电流ic1。
13、优选的,所述转换单元包括固定电阻r1,所述固定电阻r1的一端与三极管pnp1的集电极连接,所述固定电阻r1的另一端接地,放大电流ic1流过固定电阻r1,在固定电阻r1的两端产生电压信号vc。
14、所述过温比较单元包括比较器comp和基准产生模块,所述基准产生模块为比较器comp的负输入端输入基准电压vref,所述比较器comp的正输入端接入电压信号vc,所述比较器comp的输出端为过温检测信号out,所述过温检测信号out为控制逻辑模块提供反馈信号。
15、优选的,所述衬底漏电流放大单元包括三极管pnp0,所述三极管pnp0的基极与三极管pnp1的发射极连接,所述三极管pnp0的集电极接电源vdd,所述三极管pnp0的集电极与三极管pnp1的集电极连接。
16、所述转换单元包括可调电阻r1,所述可调电阻r1的一端与三极管pnp1的集电极连接,所述可调电阻r1的另一端接地。
17、本发明有益效果为:
18、1.本技术方案通过将检测管与开关管采用热电偶设置的布局,直接捕捉主开关管的实时温升,无需额外的衬底pn结或金属电阻传感器,解决了传统方案中检测点远离核心开关阵列、热耦合性差的问题,使检测管的温度能无延迟、无偏差地跟随主开关管的热点温升,避免了保护迟滞和检测失真,大幅提升了温度检测的响应速度与精度,同时,检测管与主开关管同步受控制信号驱动导通/关断,确保温度检测仅在开关工作时有效,进一步提升了检测的针对性与实时性,尤其适配多路复用器、高带宽开关等瞬时温升场景下的精准监控需求。
19、此外,无需额外的传感器器件,大幅减小了芯片面积与功耗,提升了电路集成度。
20、2.本技术方案通过在衬底漏电流放大单元中引入三极管并联补偿机制,实现了对放大管的温漂补偿与过流保护,当温度升高导致放大管电流增益漂移时,补偿三极管通过分流作用抵消温漂,保证放大单元输出的稳定性,当主开关管过载导致衬底漏电流瞬时激增时,补偿三极管分流限流,避免放大管过流损坏,提升了电路的长期可靠性。
21、同时,配合转换单元中的可调电阻r1,可实现温度检测迟滞特性。通过调节r1阻值与补偿三极管的分流程度,设置升温触发阈值与降温恢复阈值的差异,避免温度小幅波动导致的检测信号频繁跳变(抖动),进一步抑制了开关动作产生的高频电噪声对检测信号的干扰。