PDF《A BICMOS Thermal-protect Circuit》

1 The Thermal-Protect Circuit With BICMOS Process ref M16 M21 M16 M19 D C V R5 R7 W/L) ( W/L) ( R5 R6 W/L) ( W/L) ( V ? ? ? ? ? ? ? ? - = - (3-1) 随着工作温度的升高,三极管的PN结电压会越来越低,当PN结电压降到低于VC-D时Q6 导通,A点 电位被拉到低电平,OTDET输出为高电平,芯片进入过温关断状态.由式 3-1 可以得到芯片关断高 触发点TH为: N g H K V V T ref

0 R5 R7 W/L) ( W/L) ( R5 R6 W/L) ( W/L) ( M16 M21 M16 M19 ? ? ? ? ? ? ? ? = - - (3-2) 当芯片进入过温关断状态后,B点为低,M25 开关管截至,则VC-D为ref M16 M20 M16 M19 D C V R5 R7 W/L) ( W/L) ( R5 R6 W/L) ( W/L) ( V ? ? ? ? ? ? ? ? - = - (3-3) 由于M20,M21 的宽长比值不同,所以VC-D的压差也不同,形成热迟滞,消除了热振荡带来的危 害.当温度降低芯片开启低触发点时,三级管Q6 导通,芯片又再次正常工作.同样可得到芯片开启 的低触发TL点温度为: N g K V V T ref

0 R5 R7 W/L) ( W/L) ( R5 R6 W/L) ( W/L) ( M16 M20 M16 M19 L ? ? ? ? ? ? ? ? = - - (3-4) 芯片的高低触发点温度差即为过热保护电路的迟滞,由式 3-2 和3-4 可得迟滞电压为: L H T T ? = T (3-5) 在上面的这些表达式中,过温保护高低触发点温度和迟滞温度均只与电阻的比值以及 MOS 管的 宽长比值有关,基本不依赖与电源电压、偏置电流和工艺参数,所以对因工艺参数、电压变化而引 起的过温保护关断点的漂移有很强的抑制能力.

3 仿真结果及分析 在标准的 BICMOS 工艺下,外加 3.2V 电压利用 HSPICE 对电路进行仿真.图3是从正方向和负 方向做温度扫描时的仿真波形,150?C 时出现过温保护,只有温度下降到 130?C 时,过温信号才变 为低电平使芯片重新开始工作,迟滞温度为 20?C.图4是不同电源电压引起的触发点温度及迟滞温 度的变化,从中可以看出,在不同的工作电压范围,其变化很小且比较稳定,迟滞温度也基本不变. 图3正向、负向 0~180?C 的温度扫描 图4触发点温度及迟滞温度变化 Figure

3 The Non-invert and Invert Thermal Scan Figure

4 The Trigger-point and Hysteresis Change

4 结论 本文在比较传统的热保护电路的同时,提出了一种与 BICMOS 工艺兼容的新型热保护电路,其 过热保护点随电源变化的影响较小,另外采用热滞回设计防止热振荡现象.仿真结果表明,该电路 在关断阈值的准确性,对电源和工艺参数的不敏感性方面都是相当好的. 参考文献: [1] 方佩敏,张国华. 最新集成电路应用指南[M] . 北京:电子工业出版社,1996. [2] 朱正涌. 半导体集成电路[M ]. 北京: 清华大学出版社, 2001. [3] Allen.CMOS Analog Circuit Design.Pulishing House Electronics industry.beijing.2002 [4] 吴雪方编著.MOS 集成电路.北京理工大学出版社.北京.1994 作者:朱章华 导师:来新泉 学科:电路与系统 入学年月:2004 年9月联系

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