一种高精度低功耗的BiCMOS过温保护电路

李宏杰 段德功

摘 要：基于UMC0.25 μm BCD工艺，设计了一种高精度低温漂的过温保护电路。相对传统电压比较器结构的过温保护电路，无电压比较器结构的过温保护电路利用双极型晶体管的温度特性和阈值电压来检测芯片内部温度和控制芯片的关断。当芯片内部温度高于系统设定值时，过温保护电路输出高电平并且关断芯片其他模块，实现过温保护功能。利用Cadence和Hspice仿真软件对过温保护电路进行验证分析。仿真结果表明：在电源电压为5 V，且芯片工作温度上升过程中，当芯片内部温度高于100.02 ℃时，过温保护电路输出高电平，芯片系统被过温保护电路关断;当芯片内部温度低于92 ℃时，过温保护电路输出低电平，芯片系统重新正常工作，回差温度为8.02 ℃，可以有效防止芯片由于温度波动被反复关断。

关键词：过温保护;阈值电压;温度系数;回差溫度;集成电路;芯片

中图分类号：TP39;TN432文献标识码：A文章编号：2095-1302（2019）08-00-03

0 引 言

随着现代中大规模集成电路的集成度不断提高，电路功耗及其稳定性已成为影响芯片性能好坏的重要因素。当芯片内部电路由于电源短接、线路短路或重负载等情况而引起功耗增加，造成芯片内部温度上升，晶体管PN结可能因为过温而产生热击穿，导致芯片不可逆转的永久失效[1]。过温保护电路（Over Temperature Protection，OTP）能够时刻检测芯片内部温度，当温度高于设定阈值温度时自动关断芯片系统，防止芯片内部各模块由于过温造成大面积损坏。因此过温保护电路目前已被广泛应用于A/D，D/A，锁相环，电源管理芯片等中大规模集成电路[2]。……