可用于音频功放的过温保护电路设计

2009-11-30 19:56:41来源: 21IC电子网

  在集成电路芯片工作的过程中,不可避免地会有功率损耗,而这些功率损耗中的绝大部分将转换成热能散出。在环境过高、短路等异常情况下,会导致芯片内部的热量不能被及时散出,从而不可避免地使芯片工作温度上升。过高的工作温度对芯片工作性能、可靠性和安全性都有很大的影响。研究表明,芯片温度每升高1℃,MOS管的驱动能力将下降约为4%,连线延迟增加5%,集成电路失效率增加一倍,因此芯片内部必须要有过温保护电路来保障芯片安全。

  文中将介绍一种可用标准CMOS工艺实现的过温保护电路。在电路设计上,使用了与温度成正比的电流源(PTAT电流)和具有负温度系数的PNP管(CMOS工艺中寄生)结电压作为两路差动的感温单元。这种差动的传感方式,可以提高电路对温度变化反应的灵敏度,同时,其具有的迟滞功能,可以有效的避免热振荡对芯片的损坏。

1 架构原理分析

1.1 工作原理分析

  图1为本设计的原理架构,Q1为NWELLCMOS工艺中寄生PNP三极管,其集电极是必须与地点位连接,为了利用寄生PN结导通正向导通电压的负温度特性,把Q1做二极管连接(基集也接到地),这样A点和地之间的电压VA就具有了PN结正向电压的与温度成反比的性质。由于基准电路输出的偏置电压加在M0、M1、M5的栅极上,则其所在支路上都会产生PTAT电流(Proportional to Abso-lute Temperature);在提供偏置的同时,也在电阻R0上产生了与温度成正比的电压VB即B点电压随之增大。当达到某一温度TH(设定的关断温度)后,VH≥VA、比较器Comp输出高电平,经过倒相器INV后,输出TSD为低电平;此信号作用于电路的其它模块后,使整个芯片停止工作,实现热保护功能。同时,TSD信号正反馈作用于M2栅上,开启M2,加大了电阻R0上电流,使VB更高。

 


  在芯片被热保护,停止工作后,芯片上的温度会从TH下降,使得A点电压VA慢慢上升,B点电压VB慢慢下降。由于先前TSD的正反馈作用已经使VB升高,因此在这种状态下,要出现VA≥VB使比较器输出翻转情况就需要A点有比先前的电压VA更大的电压,相应地使得下降时翻转点对应的恢复温度TL也会比TH低。当温度低于TL后,VB≥VA,通过比较器作用后,会使TSD输出高电平,使芯片恢复工作。同时,TSD信号仍然会再次正反馈作用于M2栅上,关断M2,进一步减小了电阻R0上的电流,使VB更低。

  整个工作过程中,TSD的正反馈起到了迟滞的作用。使得正常工作时,TSD输出高电平作用于电路其它模块。当温度过高时,TSD输出低电平作用于电路其它模块,使芯片停止工作,保护芯片。

1.2 温度翻转点的计算

      A点的电压VA为PN结两边电压,PN结电压的表达式可写为

       式中VG为带隙电压,γ和α为器件参数,A代表了那些方程推到过程中与温度无关的常量。因为Vt=kt/q,可以得到VBE随温度上升是降低的。其关于温度变化的方程为

[1] [2] [3]

关键字:PTAT电流  过热保护电路  音频功放

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/szds/2009/1130/article_1079.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
PTAT电流
过热保护电路
音频功放

小广播


Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Temporary failure in name resolution in /Data/webapps/cms/phpcms/libs/functions/global.func.php on line 2075

Warning: file_get_contents(http://training.eeworld.com.cn/shareCourseAPI/consumer?count=5&csfl=no) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Temporary failure in name resolution in /Data/webapps/cms/phpcms/libs/functions/global.func.php on line 2075

Warning: array_values() [function.array-values]: The argument should be an array in /Data/webapps/cms/SSI/show_training_SSI.php on line 16

大学堂最新课程更多


Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /Data/webapps/cms/SSI/show_training_SSI.php on line 23

独家专题更多

迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 电视相关 白色家电 数字家庭 PC互联网 数码影像 维修拆解 综合资讯 其他技术 技术产品 应用设计 论坛

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved