一種嵌入式熱關斷使能電路的制作方法
【專利摘要】一種嵌入式熱關斷使能電路，采用溫度不敏感閾值檢測器網絡，在其輸入端的ON/OFF信號超過預定電壓時，提供了一個期望的偏置電流。當ON/OFF信號等于預選的電壓，并且使能電路的溫度低于預選的最大值時，連接在閾值檢測器網絡的輸入端和地電勢之間的熱敏感電路保持關閉。但是，當使能電路的溫度達到預選的最大值，熱敏感電路會打開，鉗位輸入信號在閾值檢測器網絡低于預選電壓。
【專利說明】一種嵌入式熱關斷使能電路
【技術領域】:
[0001]本發明涉及電子電路，特別的，涉及到一種集成了熱關閉能力的使能電路；
【背景技術】:
[0002]使能電路，用于提供偏置電流到相聯的集成電路(IC)是眾所周知的。通常情況下，除了滿足其主要功能是在一個開/關輸入信號的響應下，提供相關聯的集成電路的驅動，當輸入信號關閉時，使能電路的設計也可降低待機電流。
[0003]常規的集成電路通過在集成電路關閉時，斷開電源，來最小化電源流出的電流。然而，也有需要保持電源連接，即使特定的集成電路在不使用的應用。例如汽車，就需要直接連接許多電流到電池，這樣每個電路都能夠使用，當點火開關是關閉時。這些電路必須設計成低待機電流，來防止當汽車沒有發動時的電池放電，來延長使用時間。
[0004]除了提供用于最小化待機電流，它也是可取的，如果它的溫度超過預定的閾值，提供熱關斷能力的集成電路。熱關機是必要的，因為當溫度超過閾值，電路性能會漂移。
[0005]實現一個特定的集成電路熱關機，通常需要利用一個專用的與集成電路分開的熱關斷電路加以保護。獨立的熱關斷電路監測溫度，并且當它的溫度超過預定的閾值關閉集成電路。而通常位于同一芯片作為被保護集成電路，熱關斷電路通常和使能電路本身一樣復雜。通常情況下，熱關斷電路連接到使能電路輸出端，當超過閾值溫度時重寫輸出。這些獨立的熱關斷電路需要額外的芯片面積，從而降低產量并且增加了產品成本。
【發明內容】
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[0006]本發明提供一種使能電路，利用最小數量的集成元件并且當超過定義好的溫度，額外提供嵌入式熱關閉，克服了現有技術的局限性。當輸入的是有一個明確的、溫度相對穩定的導通閾值遲滯，電路沒有電流。
[0007]本發明的技術解決方案:
[0008]與本發明相一致的使能電路包括溫度不敏感閾值檢測器網絡，在其輸入端的ON/OFF信號超過預定電壓時，提供了一個期望的偏置電流。當0N/0FF信號等于預選的電壓，并且使能電路的溫度低于預選的最大值時，連接在閾值檢測器網絡的輸入端和地電勢之間的熱敏感電路保持關閉。但是，當使能電路的溫度達到預選的最大值，熱敏感電路會打開，鉗位輸入信號在閾值檢測器網絡低于預選電壓。
[0009]在本發明公開的實施例中，該閾值檢測網絡的核心是一個用于開環結構布羅考單元。布羅考單元的固有的特點是當它沒有電流輸入時是關閉的。熱敏電路公開作為一個二極管串或Vbe倍乘器。電流調節器與輸入的布羅考單元和地電勢分流多余的輸入電流。交換網絡連接到布羅考單元提供開關電壓滯后和熱關閉滯后。
[0010]本發明至前所述的額外的特點和優勢，將在下面詳細說明，并應與所附圖紙一并考慮后，將能更充分地理解。
[0011]對比專利文獻:CN202916632U安防系統調壓設備消除電流紊亂系統201220599209.0【專利附圖】
【附圖說明】:
[0012]圖1是一個按照本發明的有嵌入式熱關閉功能的使能電路的一個實施例的示意圖。
[0013]圖2是一個可能取代了圖1所示的二極管串的Vbe倍乘器的示意圖。
[0014]圖3是一個展示圖1的電路的熱關斷特性圖形。
【具體實施方式】:
[0015]圖1是一個按照本發明的有嵌入式熱關閉功能的使能電路10的一個實施例的示意圖。圖1電路可以通過使用已知的集成電路工藝流程實現。
[0016]如圖1所示，一個0N/0FF輸入信號被提供到使能電路10的輸入端，當打開時，ON/OFF輸入信號通過50千歐姆的輸入電阻Rl和68千歐姆的電阻R2，提供基極驅動到NPN晶體管Q5和Q6。晶體管Q5和Q6是溫度不敏感閾值檢測網絡的輸入設備，被配置成開環布羅考單元，包括晶體管Q5-Q8。除了晶體管Q5和Q6，布羅考單元也包括一個電流鏡，由PNP晶體管Q7和Q8構成。晶體管Q6的發射極是Q5晶體管3X發射極尺寸的四倍。
[0017]一個正電源14連接到PNP晶體管Q9的發射極，晶體管Q9的共集電極/基極區域連接到晶體管Q5的集電極。PNP晶體管QlO的4X發射極通過100歐姆的電阻R6連接到正電源14。Q5的發射極通過串聯電阻R4 (3.9千歐姆)和電阻R5 (1.5千歐姆)接至地電勢。晶體管Q6的發射極通過與電阻R4和R5串聯在一起的720歐姆電阻R3，接至地電勢。
[0018]NPN晶體管Q12的集電極連接在電阻R4和R5之前，而晶體管Q12的6X發射極連接到地電勢。PNP晶體管QlO的集電極連接到NPN輸出晶體管Q14的基極和NPN晶體管Qll的共集電極/基極區域。晶體管Qll的3X發射極通過一個阻抗網絡，包括I千歐姆電阻R7，2千歐姆電阻R8和20千歐姆電阻R9，連接到地電勢。NPN晶體管Q13的集電極通過
7.5千歐姆的電阻RlO和輸出晶體管Q14，連接到使能電路的受控電流輸出ITOT。
[0019]使能電路10的0N/0FF端也通過電阻Rl連接到地電勢，通過電流調節PNP晶體管Ql0
[0020]與本發明一致，并且如下文更加具體的描述，圖1所示的熱敏感電路包括三個串聯的由NPN晶體管Q2-Q4形成的鉗位二極管，連接晶體管Q5和Q6的基極驅動信號，也就是閾值檢測器網絡的輸入端到地電勢。每個裝置92-04都是被制造成有1.7乂的發射極。
[0021]使能電路的核心是布羅考單元，包括晶體管Q5-Q8，來作為一個閾值電路網絡。圖1中的布羅考單元使用在一個開環配置中，如上文提到的。布羅考單元的一個固有的特性是當0N/0FF輸入低于IVbe (其中Vbe = 0.7V)。但是當0N/0FF電壓增加到超過1VBE，電流就開始流入晶體管Q5和Q6。一開始在晶體管Q6的電流超過晶體管Q5的電流，由于兩個晶體管發射極4:1的面積比率。因此晶體管Q9保持關閉。在布羅考單元的導通閾值時，晶體管Q5的電流等于AVbe,由于被電阻R3的值(720歐姆)分割成的晶體管Q5和Q64:1的面積比率。這發生在當晶體管Q5的基極閾值電壓等于IVbe加上通過電阻R4和R5的電壓降，由于流入晶體管Q5和Q6的電流和。在圖1的例子中，閾值電壓大約為1.2V。
[0022]當布羅考單元的導通閾值超過了，PNP晶體管Q9和QlO都導通，使得開關裝置Q12和Q13也導通。開關裝置Q12短路電阻R5來從ON/OFF輸入到閾值檢測網絡提供遲滯，二開關晶體管Q13導通一個輸出電流IOT，值約為Vbe/R10。
[0023]由于這里沒有負反饋，從布羅考單元閾值檢測網絡的輸出到它的0N/0FF輸入，進一步增加了 0N/0FF電壓，超過了導通閾值，這會引起不需要的大電流流入晶體管Q10。因此，100歐姆的衰減電阻R6被添加到了晶體管QlO的發射極。
[0024]與本發明一致，一個3Vbe的鉗位Q2-Q4被添加到了閾值檢測網絡的輸入端。這種鉗位防止當一個大電壓加在0N/0FF的輸入端時，晶體管Q5和Q6飽和，并且額外提供了使能電路的熱關閉特性。當使能電路10的溫度增加，在閾值檢測網絡的輸入端的鉗位電壓下降，由于鉗位Q2-Q4的負溫度共同作用。由于被布羅考單元設置的閾值電壓相對溫度獨立，在某些溫度時，鉗位電壓下降到低于布羅考單元的關閉電壓，被控制的輸出電流Itot被關閉。
[0025]當晶體管QlO關閉，晶體管Q12也會關閉，電阻R5重新連入電路，增加閾值來打開晶體管Q10。因此，電阻R5和晶體管Q12是用來提供0N/0FF電壓遲滯和熱關閉遲滯的。
[0026]通過使用3Vbe的鉗位Q2-Q4，電阻R4和R5所需的值來提供需要的關斷溫度和遲滯，同樣引起一個0N/0FF閾值，完全兼容TTL和CMOS輸入信號。
[0027]晶體管Ql作為一個電流調節器，從電阻Rl分流超出的輸入電流到地電勢。這限制了 Q2-Q4鉗位電流在Vbe/R2，因此準確地定義了關閉溫度。
[0028]圖2展示了可選的溫度敏感電路，即一個Vbe倍乘器，可以用來提到二極管串Q2-Q4(圖1所示的虛線框)。Vbe倍乘器的鉗位電壓是(RA+RB)/RB倍的IVbe，這樣使得小數的Vbe鉗位能夠通過調整Ra和Rb來獲得。Vbe倍乘器會為熱關閉提供更多的調節，但是電阻Ra和Rb會從0N/0FF輸入產生電流，引起閾值電壓的增加。
[0029]圖3提供了一張圖表，對比使能電路10的輸入閾值電壓，與一個圖1中實際的集成電路的溫度。如圖3所示，在大約125°C，使能電路的導通閾值是無窮大，表現出熱關閉。
【權利要求】
1.一種嵌入式熱關斷使能電路，其特征是:集成的使能電路，來提供一個被控制的輸出電流，包括(a)當一個ON/OFF信號超過預定閾值電壓時，閾值電路提供了一個被控制的輸出電流，閾值電路包括:(i)第一和第二雙極輸入晶體管工作在不同的電流密度下，并且在預選的閾值電壓的響應下導通；(ii) 一個耦合在第一和第二輸入晶體管和一個正電源之間的電流鏡；(iii)連接到電流鏡的開關裝置，當流入第一輸入晶體管的電流超過流入第二晶體管的電流時，提供輸入偏置電流；(b) 一個鉗位網絡，連接在到閾值電路的0N/0FF輸入端和地電勢之間，來當閾值電路的溫度超過預選的溫度時，關閉被控制的輸出電流。
2.根據權利要求1中所述的一種嵌入式熱關斷使能電路，其特征是:其中開關裝置包括第三和第四雙極型晶體管，它們共基極，基極連接到第一輸入晶體管的集電極，這樣第一晶體管控制通過流過第三和第四晶體管的電流。
3.根據權利要求1中所述的一種嵌入式熱關斷使能電路，其特征是:其中開關裝置進一步包括:(a) —個雙極輸入晶體管，它的基極連接到第四晶體管的集電極；(b) —個雙極開關晶體管，連接在輸出晶體管的發射極和地電勢之間，并且它的基極通過一個電阻連接到第四晶體管的集電極；(C)其中當第四晶體管導通時，輸出晶體管提供輸出偏置電流。
4.根據權利要求1中所述的一種嵌入式熱關斷使能電路，其特征是:其中鉗位網絡包括許多二極管接法晶體管。
5.根據權利要求1中所述的一種嵌入式熱關斷使能電路，其特征是:其中鉗位網絡包括一個Vbe倍增器，它包括:(a)—個雙極鉗位晶體管，它的集電極連接到0N/0FF輸入信號，它的發射極連接到地電勢；(b) —個第一電阻元件，連接在鉗位晶體管的集電極和基極之間；(C) 一個第二電阻元件，連接在鉗位晶體管的發射極和基極之間。
6.根據權利要求1中所述的一種嵌入式熱關斷使能電路，其特征是:使能電路包括:Ca) 一個閾值電路，當一個輸入到它的0N/0FF信號超過預定閾值電壓時，提供一個被控制的輸出電流；(b )—個鉗位網絡，連接在閾值電路的0N/0FF輸入端和地電勢之間，來當閾值電路的溫度超過預選的溫度時，關閉被控制的輸出電流；(c) 一個電流調節器，與鉗位網絡并聯連接在0N/0FF輸入信號和地電勢之間。
【文檔編號】H03K17/687GK103618531SQ201310610951
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】不公告發明人 申請人:蘇州貝克微電子有限公司