过热检测电路及电源装置的制造方法
【专利摘要】提供电路规模小、低成本且耗电少的过热检测电路。过热检测电路构成在CMOS半导体装置，所述过热检测电路具备：连接在寄生双极晶体管的基极/发射极间的基准电压电路；以及与寄生双极晶体管的发射极连接的电流检测电路，电流检测电路检测到电流流过寄生双极晶体管，输出过热检测信号。
【专利说明】
过热检测电路及电源装置
技术领域
[0001]本发明涉及用于电源装置等的过热检测电路。
【背景技术】
[0002]图7是示出用于电源装置等的现有的过热检测电路的电路图。
[0003 ] 现有的过热检测电路具备:基准电压电路201、感温电路202、比较器电路203、电源端子300和接地端子301。
[0004]基准电压电路201具备:匪OS晶体管101、102;PM0S晶体管103、104、105;以及电阻110、111。感温电路202具备PMOS晶体管106和二极管120。
[0005]NMOS晶体管101的栅极和漏极连接，源极与接地端子301连接。NMOS晶体管102的栅极与NMOS晶体管1I的栅极连接。电阻110连接在匪OS晶体管102的源极与接地端子301之间。PMOS晶体管103、104、105构成电流镜电路。电阻111连接在PMOS晶体管105的漏极与接地端子301之间。而且，从电阻111与PMOS晶体管105的连接点(基准电压输出端子)输出基准电压Vref。在此，电阻110和电阻111具有相同的温度系数。
[0006]PMOS晶体管106与PMOS晶体管103构成电流镜电路。作为感热元件的二极管120，连接在PMOS晶体管106的漏极与接地端子301之间。而且，从二极管120与PMOS晶体管106的连接点(温度电压输出端子)输出二极管120的正向电压即温度电压Vf。
[0007]比较器电路203的反相输入端子被输入基准电压Vref，同相输入端子被输入温度电压Vf。一般，二极管的正向电压即温度电压Vf在使用CMOS工艺的寄生二极管的情况下具有大致一 2mV/°C的负温度系数。基准电压Vref被设定为与想要检测的温度中的温度电压Vf相等。过热检测电路通过用比较器电路203比较基准电压Vref和温度电压Vf的大小关系而检测过热。
[0008]比较器电路203在检测到过热时输出检测信号Vdet，利用该检测信号Vdet控制电源装置的输出晶体管等而保护电源装置以免过热。
[0009]现有技术文献专利文献
专利文献1:日本特开2011 — 24405号公报。
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题然而，现有技术的过热检测电路由于需要基准电压电路和感温电路和比较器电路，所以电路规模较大。另外，由于各电路稳定地消耗电流，所以存在削减耗电较为困难的课题。
[0011]本发明是为了解决以上那样的课题构思而成的发明，提供电路规模小且能低耗电化的过热检测电路。
[0012]用于解决课题的方案
本发明中的过热检测电路构成在CMOS半导体装置，所述过热检测电路具备:寄生双极晶体管;在寄生双极晶体管的基极/发射极间连接的基准电压电路；以及与寄生双极晶体管的发射极连接的电流检测电路，检测到集电极电流流过寄生双极晶体管，输出过热检测信号。
[0013]发明效果
依据本发明的过热检测电路，电路规模小，且由于电流稳定地流过的路径在不检测过热时仅为一个，所以有能容易地削减耗电的效果。
[0014]另外，通过使用寄生双极晶体管，能够使用廉价的CMOS工艺，可以将成本抑制得较低。
【附图说明】
[0015][图1]是示出本实施方式的过热检测电路的框图。
[0016][图2]是示出本实施方式的过热检测电路的寄生双极晶体管的剖面结构的一个示例的图。
[0017][图3]是示出本实施方式的过热检测电路的一个示例的电路图。
[0018][图4]是示出本实施方式的过热检测电路的其他示例的电路图。
[0019][图5]是示出本实施方式的过热检测电路的其他示例的电路图。
[0020][图6]是示出本实施方式的过热检测电路的其他示例的电路图。
[0021][图7]是用于说明现有的过热检测电路的图。
【具体实施方式】
[0022]图1是示出本实施方式的过热检测电路的框图。
[0023]本实施方式的过热检测电路200具备基准电压电路201和寄生双极晶体管204和电流检测电路205。本实施方式的过热检测电路通过在CMOS工艺中积极地活用寄生双极作为感温元件而得以实现。
[0024]基准电压电路201在寄生双极晶体管204的基极/发射极间连接。PNP型的寄生双极晶体管204的集电极与P型衬底电导通。经由扩散电阻、Well电阻也可以。
[0025]图2是示出本实施方式的过热检测电路200的寄生双极晶体管的剖面结构的一个示例的图。电流检测电路205与寄生双极晶体管204的发射极连接。
[0026]说明本实施方式的过热检测电路200的动作。
[0027]基准电压电路201输出基准电压Vref。基准电压Vref施加在寄生双极晶体管204的基极/发射极间。一般，用于双极晶体管导通的基极/发射极间电压具有大致一2mV/°C的负温度系数。基准电压Vref以在常温比寄生双极晶体管204导通的基极/发射极间电压小的方式设定。在温度低于既定温度的情况下，由于基准电压Vref比寄生双极晶体管204导通的基极/发射极间电压Vbe小，所以寄生双极晶体管204截止。在温度上升，基准电压Vref成为寄生双极晶体管204导通的基极/发射极间电压Vbe以上时，寄生双极晶体管204导通，流过寄生双极晶体管204的集电极电流Ic。电流检测电路205由阻抗元件和输出端子构成，从寄生双极晶体管204的集电极电流I c的增加起检测过热。
[0028]以下，对于本实施方式的过热检测电路200，举出具体的电路示例进行说明。
[0029]图3是示出本实施方式的过热检测电路的一个示例的电路图。
[0030]图3的过热检测电路200具备基准电压电路201、寄生双极晶体管204和电流检测电路205。基准电压电路201具备恒流源2和电阻I。电流检测电路205具备电阻11。
[0031]基准电压电路201中，电阻I在寄生双极晶体管204的基极/发射极间连接，恒流源2在寄生双极晶体管204的基极与接地端子301之间连接。电流检测电路205在电源端子300与寄生双极晶体管204的发射极间串联连接。
[0032]接着，说明图3的过热检测电路200的动作。
[0033 ] 基准电压电路201输出基准电压Vref。在设电阻I的电阻值为Rl、恒流源2的电流值为Iref、寄生双极晶体管204导通的基极/发射极间电压为Vbe时，基准电压Vref由式I提供。
[0034]Vref = Iref.Rl (I)
在温度低于既定温度的情况下，Vref<Vbe，寄生双极晶体管204截止。在温度上升，成为Vref = Vbe时，寄生双极晶体管204导通，流过集电极电流Ic。在设寄生双极晶体管204的电流放大率为hFE时，集电极电流I c由式2提供。
[0035]Ic = hFE.(Iref—Vbe/Rl) (2)
电流检测电路205检测到寄生双极晶体管204的集电极电流Ic的增大而输出过热检测电压Vdet。在设电源端子300的电压为Vdd、电阻11的电阻值为Rll时，过热检测电压Vdet由
(3)式提供。
[0036]Vdet = Vdd-Rll.Ic (3)
过热检测电压Vdet在温度低于既定温度的情况下成为高电平，在成为既定温度时，成为低电平检测到过热。
[0037]如以上说明的那样，通过在CMOS工艺中活用寄生双极晶体管作为感温元件，能够构成本实施方式的温度检测电路，因此能够减小电路规模。
[0038]图4是示出本实施方式的过热检测电路的其他示例的电路图。
[0039]与图3的过热检测电路的差异在于将电流检测电路205的电阻11变更为PMOS晶体管12这一点。
[0040]PMOS晶体管12的源极与电源端子300连接，漏极与寄生双极晶体管204的发射极连接。
[0041]PMOS晶体管12的栅极/源极间由恒压Vbias偏置，作为恒流源而动作。过热检测电压Vdet由PMOS晶体管12的漏极电流Id和寄生双极晶体管204的集电极电流Ic的大小关系决定。在低于既定温度的情况下，Ic<Id，过热检测电压Vdet成为高电平。在温度上升，成为Ic> Id时，Vdet成为低电平检测到过热。
[0042]图5是示出本实施方式的过热检测电路的其他示例的电路图。
[0043]与图3的过热检测电路的差异在于将基准电压电路201的电阻I变更为齐纳二极管
3这一点。
[0044]齐纳二极管3的正极与寄生双极晶体管204的基极连接，负极与寄生双极晶体管的发射极连接。
[0045]基准电压Vref成为齐纳二极管3的两端的电压即齐纳电压Vz。在温度上升，成为Vref > Vbe时，检测到过热。
[0046]图6是示出本实施方式的过热检测电路的其他示例的电路图。
[0047]与图3的过热检测电路的差异在于寄生双极晶体管204为达林顿连接多个寄生双极晶体管的结构这一点。图6示出达林顿连接两个寄生双极晶体管的示例，不过，也可以达林顿连接更多的寄生双极晶体管。
[0048]此外，电流检测电路201也可以设为利用激光微调等方法使电阻I的电阻值能够可变，设为能够调整过热检测温度。
[0049]另外，也可以构成为基准电压电路201的电阻I或恒流源2、电流检测电路205的电阻11等根据过热检测信号可变，对过热检测温度设置滞后。
[0050]另外，关于寄生双极晶体管204，以PNP型进行了说明，但是，即便为NPN型，只要反转极性构成即可，能得到同样的效果。
[0051]如以上说明的那样，依据本实施方式的过热检测电路，通过在CMOS工艺中活用寄生双极晶体管作为感温元件，能够减小电路规模，且，由于稳定地流过电流的路径在不检测过热时仅为一个，所以具有能削减耗电的效果。
[0052]另外，本发明并不局限于由本实施方式示出的电路结构，涵盖本领域技术人员能够容易地从公知技术类推的范围这一点是不必多言的。
[0053]进而，本实施方式的过热检测电路，如果构成为检测电源装置的过热，利用该检测信号控制电源装置的输出晶体管的栅极，则能够构成电路规模小且消耗电流少的过热保护电路。
[0054]标号说明
200过热检测电路 201基准电压电路 204寄生双极晶体管 205电流检测电路。
【主权项】
1.一种过热检测电路，构成在CMOS半导体装置，其特征在于，具备: 寄生双极晶体管； 在所述寄生双极晶体管的基极/发射极间连接的基准电压电路；以及 与所述寄生双极晶体管的发射极连接，由阻抗元件和输出端子构成的电流检测电路， 所述电流检测电路检测到集电极电流流过所述寄生双极晶体管，输出过热检测信号。2.如权利要求1所述的过热检测电路，其特征在于， 所述基准电压电路在既定温度以下向所述寄生双极晶体管的基极/发射极间施加不使集电极电流流过所述寄生双极晶体管的电压。3.如权利要求1所述的过热检测电路，其特征在于， 所述电流检测电路的阻抗元件为电阻。4.如权利要求1所述的过热检测电路，其特征在于， 所述电流检测电路的阻抗元件为在栅极施加有偏置电压的MOS晶体管。5.—种电源装置，其特征在于， 作为过热保护电路具备权利要求1至4的任一项所述的过热检测电路。
【文档编号】G01K7/01GK105841831SQ201610075338
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】原田范行, 坂口薰
【申请人】精工半导体有限公司