一种高边开关的过温检测电路和开关电源的制作方法

本发明涉及功率集成电路，具体涉及一种高边开关的过温检测电路和开关电源。

背景技术：

1、高边开关，一种在生产制造中应用较为普遍的开关电路，由于其能够节约成本和可以实现经济高效的高电流负载控制，因此在汽车控制以及工业照明等电子设备里有着广泛的应用。

2、由于高边开关广泛用于大电流负载的供电场合，而功率管的损耗主要以热量的形式向周围辐射，因此会导致高边开关的工作温度较高。另外如果有短路或者过载等异常情况发生，高边开关将有过热损坏的风险。因此，对温度进行实时监控并对电路进行保护对高边开关的正常使用至关重要。

3、目前高边开关按照是否将控制芯片与功率管集成在一起分为智能功率集成电路和高压功率集成电路，其中智能功率集成电路的控制芯片和功率管集成在一起，高压功率集成电路的控制芯片和功率管分开设置。对于智能功率集成电路，虽然其对流片工艺的要求较高，但是可以采用传统的过温保护电路进行过温检测保护；对于高压功率集成电路，由于其控制芯片和功率管可以采用各自成本较低的工艺进行流片制作，但是不好设计过温保护电路。

4、传统的过温保护电路常通过三极管的be结压降vbe来检测温度，以及利用电压基准或者电阻分压来设置过温保护的阈值。一种传统的过温保护电路的电路如图1所示，该电路中，三极管q1的be结压降用来检测温度，电阻r1和电阻r2组成了分压电路。由pn结的肖克莱方程ic=is*[exp(vbe/vt)-1]可知 ，压降vbe的计算公式为vbe=vt*ln[（ic/is）+1]，其中is是集电极的饱和电流，vt是电子热电压，表现为负温度特性，当温度升高时，vbe减小，电阻r1上的压降大于三极管q1的开启阈值时，三极管q1导通，输出过温保护信号。另外图1中需要让三极管q1的基极应与电阻r1一端同电位，而三极管q1的发射极与电阻r1另一端同电位，不然引入的压差将使过温保护阈值改变。

5、对于传统的过温保护电路，如果将其应用在高压功率集成电路上即将三极管q1放在功率管上，那么在大电流应用中，由于功率管本身较大的压降将使得电阻r1与三极管q1的两端电位不相等，从而直接影响过温保护的阈值。

6、高压功率集成电路中的过温保温电路如图2所示，该电路中直接用ntc电阻来做温度检测器件，ntc电阻的阻值随温度的升高而降低，直到(rntc/r)<(r2/r1)时比较器翻转并输出otp信号。对于图2所示电路，由于其需要多设计一个专门的比较器，以及需要ntc电阻，导致电路成本较高；另外当该电路应用在智能功率集成电路上时，由于材料热阻的存在，因此很难对大面积的功率管提供准确的过温保护。

7、结合上述内容，现有的两种过温保护电路在进行过温保护检测时都是通过对电压进行比较的方式来实现过温检测，因此每种过温保护电路只能适用于对应的高边开关，兼容性差；而且由于采用电压方式进行检测，因此电路环境中的噪声和压降会带来检测误差和干扰，影响了过温检测精度。

技术实现思路

1、鉴于背景技术的不足，本发明提供了一种高边开关的过温检测电路和开关电源，所要解决的技术问题是现有过温保护电路的兼容性差，只能应用在对应的高边开关中，而且由于采用电压方式进行检测，电路环境中的噪声和压降会带来检测误差和干扰，影响过温检测精度。

2、为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了第一种结构的一种高边开关的过温检测电路，包括三极管q1和电流源，所述三极管q1的集电极用于与电源vcc电连接，三极管q1的基极分别与三极管q1的发射极和电流源电连接；

3、流过三极管q1的电流icb大于电流源的电流时，三极管q1的发射极输出高电平的检测信号；流过三极管q1的电流icb小于电流源的电流时，三极管q1的发射极输出低电平的检测信号。

4、在第一方面的某种实施方式中，所述电流源包括nmos管m1和电阻r1，所述nmos管m1的漏极与三极管q1的发射极电连接，nmos管m1的源极与电阻r1一端电连接，nmos管m1的栅极与电阻r1另一端电连接，且接地。

5、在第一方面的某种实施方式中，本发明还包括施密特触发器smit1和信号处理单元，所述三极管q1的发射极与施密特触发器smit1的输入端电连接，施密特触发器smit1的输出端与信号处理单元电连接，所述信号处理单元用于对施密特触发器smit1的输出信号进行反相处理。

6、在第一方面的某种实施方式中，本发明还包括nmos管m2、电阻r2和开关管m3；nmos管m2的漏极与施密特触发器smit1的输入端电连接，nmos管m2的源极与电阻r2一端电连接，nmos管m2的栅极分别与电阻r2另一端和开关管m3的输入端电连接，开关管m3的输出端接地，开关管m3的控制端与施密特触发器smit1的输出端电连接，开关管m3在施密特触发器smit1的输出端输出高电平信号时导通，在施密特触发器smit1的输出端输出低电平信号时关断。

7、在第一方面的某种实施方式中，nmos管m1和nmos管m2均为耗尽型nmos管。

8、第二方面，本发明还提供了另一种结构的一种高边开关的过温检测电路，包括三极管q2、偏置电流产生单元和电流比较单元；所述三极管q2的集电极用于接入电源vcc，三极管q2的基极与自身的发射极电连接；所述电流比较单元分别与所述偏置电流产生单元和三极管q2的发射极电连接，用于对偏置电流产生单元产生的偏置电流和流过三极管q2的电流进行比较，并基于比较结果输出过温检测信号。

9、在第二方面的某种实施方式中，所述电流比较单元在流过三极管q2的电流大于偏置电流产生单元产生的偏置电流时输出低电平的过温检测信号，在流过三极管q2的电流小于偏置电流产生单元产生的偏置电流时输出高电平的过温检测信号。

10、在第二方面的某种实施方式中，本发明还包括施密特触发器smit2，所述电流比较单元的过温检测信号输出端与所述施密特触发器smit2的输入端电连接。

11、在第二方面的某种实施方式中，所述电流比较单元包括电流镜、nmos管n11、nmos管n12、nmos管n13、开关管n14、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14和反相器inv2；

12、所述电流镜包括主支路、第一从支路、第二从支路和第三从支路，所述第一从支路、第二从支路和第三从支路分别按照镜像比例复制流过主支路的电流；

13、所述偏置电流产生单元与所述主支路电连接，所述第一从支路分别与所述nmos管n11的漏极和nmos管n13的栅极电连接，向nmos管n11的漏极提供第一复制电流；所述第二从支路分别与nmos管n12的漏极、nmos管n12的栅极和nmos管n11的栅极电连接，向nmos管n12的漏极提供第二复制电流；所述第三从支路与nmos管n13的漏极电连接，向nmos管n13的漏极提供第三复制电流，nmos管n13的漏极为电流比较单元的过温检测信号输出端；

14、所述nmos管n11的源极通过电阻r11接地，且分别与三极管q2的发射极和电阻r14一端电连接，电阻r14另一端与开关管n14的输入端电连接，开关管n1的输出端接地，开关管n14的控制端与反相器inv2的输出端电连接，反相器inv2的输入端与施密特触发器smit2的输出端电连接；所述nmos管n12的源极通过电阻r12接地，所述nmos管n13的源极通过电阻r13接地。

15、在第二方面的某种实施方式中，所述开关管n14为nmos管。

16、第三方面，本发明还提供了一种开关电源，包括上述的一种高边开关的过温检测电路。

17、本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：本发明通过利用三极管的集电结的饱和电流跟随温度指数上升的特点进行温度检测，当温度变化时，三极管的集电结的饱和电流也变化，让三极管的集电结的饱和电流与电流源的电流进行比较从而产生过温保护信号，这样不用担心噪声和压降对过温保护检测的精度影响；

18、另外由于是通过电流方式实现电流检测，这样本发明既可以适用于智能功率集成电路也能使用于高压功率集成电路，兼容性好；

19、最后本发明整体结构简单，易于集成，有利于降低整体应用方案的成本。