本发明属于电子电路技术领域，涉及一种过温保护电路。本发明的过温保护电路与目前典型的过温保护电路相比克服了当温度到达过温点立即关断芯片的不足之处，在芯片过温时，依据过温的程度线性地减小芯片的输出电流，形成折返式过温保护。
1.一种过温保护电路，包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2、第三运算放大器A3、跨导放大器OTA、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一二极管D1、第二二极管D2、第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2；其中，第一运算放大器A1的正相输入端接由负温系数热敏电阻产生的电压，第一运算放大器A1的负相输入端通过第二电阻R2后接地，第一运算放大器A1的负相输入端还通过第一电阻R1后接其输出端；跨导放大器OTA的负相输入端接第一运算放大器A1的输出端，跨导放大器OTA的正相输入端接第二外部基准电压，跨导放大器OTA的输出端接第一二极管D1的正极和第二二极管D2的正极；第三运算放大器A3的正相输入端接第二PMOS管MP2的漏极，第三运算放大器A3的负相输入端接第三外部基准电压，第三运算放大器A3的输出端接第二二极管D2的负极；第二运算放大器A2的正相输入端接第一PMOS管MP1的漏极；第二运算放大器A2的负相输入端接第一外部基准电压；第一PMOS管MP1的源极接电源，其栅极接第二运算放大器A2的输出端，第一PMOS管MP1的漏极通过第三电阻R3后接地，第一二极管D1的负极接第一PMOS管MP1漏极与第三电阻R3的连接点；第二PMOS管MP2的源极接电源，其栅极接第二运算放大器A2的输出端，第二PMOS管MP2的漏极依次通过第五电阻R5和第四电阻R4后接地；第五电阻R5和第四电阻R4的连接点为过温保护电路的输出端；
所述第三运算放大器A3是一个两级运算放大器，第一级为折叠共源共栅放大器，第二级为源随放大器，具体包括第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8、第九PMOS管MP9、第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3、第四电流源I4和电容C；其中，第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4为输入对管，第三PMOS管MP3的源极和第四PMOS管MP4的源极接第一电流源I1的一端，第一电流源I1的另一端接电源，第三PMOS管MP3的栅极接正电压输入端，第四PMOS管MP4的栅极接负电压输入端；第五PMOS管MP5的源极接电源，第五PMOS管MP5的栅极接第八PMOS管MP8的漏极；第八PMOS管MP8的源极接第五PMOS管MP5的漏极，第八PMOS管MP8的栅极接第二偏置电压；第一NMOS管MN1的漏极接第八PMOS管MP8的漏极，第一NMOS管MN1的栅极接第一偏置电压；第一NMOS管MN1的源极和第三PMOS管MP3的漏极接第三电流源I3的一端，第三电流源I3的另一端接地；第六PMOS管MP6的源极接电源，第六PMOS管MP6的栅极接第八PMOS管MP8的漏极；第七PMOS管MP7的源极接第六PMOS管MP6的漏极，第七PMOS管MP7的栅极接第二偏置电压；第二NMOS管MN2的漏极接第七PMOS管MP7的漏极，第二NMOS管MN2的栅极接第一偏置电压，第二NMOS管MN2的源极和第四PMOS管MP4的漏极接第四电流源I4的一端，第四电流源I4的另一端接地；第九PMOS管MP9的源极接第二电流源I2的一端，第二电流源I2的另一端接电源，第九PMOS管MP9的栅极接第二NMOS管MN2漏极和第七PMOS管MP7漏极的连接点，第九PMOS管MP9的栅极还通过电容C后接地；第九PMOS管MP9的源极与第二电流源I2的连接点为第三运算放大器A3的输出端。
一种过温保护电路
技术领域
[0001] 本发明属于电子电路技术领域，涉及一种过温保护电路。
背景技术
[0002] 在功率集成电路中，芯片在工作时会不可避免地产生功率耗散，使得芯片的温度升高。当芯片温度过高时，会对芯片的稳定性、可靠性造成损伤，因此过温保护电路具有重要的意义。典型的过温保护电路，在电路达到过温点时，会立即关断芯片，这个限制了过温保护电路的适用范围。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的，就是针对典型的过温保护电路存在的上述问题，提出了一种折返式过温保护电路结构。
[0004] 本发明的技术方案是：一种过温保护电路，包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2、第三运算放大器A3、跨导放大器OTA、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一二极管D1、第二二极管D2、第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2；其中，第一运算放大器A1的正相输入端接由负温系数热敏电阻产生的电压，第一运算放大器A1的负相输入端通过第二电阻R2后接地，第一运算放大器A1的负相输入端还通过第一电阻R1后接其输出端；跨导放大器OTA的负相输入端接第一运算放大器A1的输出端，跨导放大器OTA的正相输入端接第二外部基准电压，跨导放大器OTA的输出端接第一二极管D1的正极和第二二极管D2的正极；第三运算放大器A3的正相输入端接第二PMOS管MP2的漏极，第三运算放大器A3的负相输入端接第三外部基准电压，第三运算放大器A3的输出端接第二二极管D2的负极；第二运算放大器A2的正相输入端接第一PMOS管MP1的漏极；第二运算放大器A2的负相输入端接第一外部基准电压；第一PMOS管MP1的源极接电源，其栅极接第二运算放大器A2的输出端，第一PMOS管MP1的漏极通过第三电阻R3后接地，第一二极管D1的负极接第一PMOS管MP1漏极与第三电阻R3的连接点；第二PMOS管MP2的源极接电源，其栅极接第二运算放大器A2的输出端，第二PMOS管MP2的漏极依次通过第五电阻R5和第四电阻R4后接地；第五电阻R5和第四电阻R4的连接点为过温保护电路的输出端；
[0005] 所述第三运算放大器A3是一个两级运算放大器，第一级为折叠共源共栅放大器，第二级为源随放大器，具体包括第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8、第九PMOS管MP9、第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3、第四电流源I4和电容C；其中，第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4为输入对管，第三PMOS管MP3的源极和第四PMOS管MP4的源极接第一电流源I1的一端，第一电流源I1的另一端接电源，第三PMOS管MP3的栅极接正电压输入端，第四PMOS管MP4的栅极接负电压输入端；第五PMOS管MP5的源极接电源，第五PMOS管MP5的栅极接第八PMOS管MP8的漏极；第八PMOS管MP8的源极接第五PMOS管MP5的漏极，第八PMOS管MP8的栅极接第二偏置电压；第一NMOS管MN1的漏极接第八PMOS管MP8的漏极，第一NMOS管MN1的栅极接第一偏置电压；第一NMOS管MN1的源极和第三PMOS管MP3的漏极接第三电流源I3的一端，第三电流源I3的另一端接地；第六PMOS管MP6的源极接电源，第六PMOS管MP6的栅极接第八PMOS管MP8的漏极；第七PMOS管MP7的源极接第六PMOS管MP6的漏极，第七PMOS管MP7的栅极接第二偏置电压；第二NMOS管MN2的漏极接第七PMOS管MP7的漏极，第二NMOS管MN2的栅极接第一偏置电压，第二NMOS管MN2的源极和第四PMOS管MP4的漏极接第四电流源I4的一端，第四电流源I4的另一端接地；第九PMOS管MP9的源极接第二电流源I2的一端，第二电流源I2的另一端接电源，第九PMOS管MP9的栅极接第二NMOS管MN2漏极和第七PMOS管MP7漏极的连接点，第九PMOS管MP9的栅极还通过电容C后接地；第九PMOS管MP9的源极与第二电流源I2的连接点为第三运算放大器A3的输出端。
[0006] 本发明的有益效果为，本发明的过温保护电路与目前典型的过温保护电路相比克服了当温度到达过温点立即关断芯片的不足之处，在芯片过温时，依据过温的程度线性地减小芯片的输出电流，形成折返式过温保护。
附图说明
[0007] 图1为本发明的技术方案拓扑结构图；
[0008] 图2为本发明中的运放A3的电路结构示意图；
[0009] 图3为本发明工作时电气特性示意图。
具体实施方式
[0010] 下面结合附图，详细描述本发明的技术方案：
[0011] 本发明的拓扑结构图如图1所示，由运放A2、MP1管及R3组成的反馈电路将R3上的电压钳位为VREF1，使得流过R3的电流为定值VREF1/R3，MP2管与MP1管相同且R3＝R4+R5，这样流过MP1的电流等于流过MP2的电流。运放A1正相端接的电压VNTC随着温度升高而线性减小，这使得OTA的负相端电压( 也减小。OTA的输出电流△I流入电阻R3，因此流过MP1管的电流会对应地减小△I，使得流过MP2管的电流也对应地减小△I，这样R4上的电压Vocp也会减小△I·R4。其中Vocp是作为系统电路中电流限比较器的输入信号。这样VNTC的变化会使得电流限比较器的输入Vocp对应地变化。下面将结合图3详细地分析工作过程。
[0012] 图3为本发明的工作示意图。横轴表示热敏电阻电压VNTC，左边纵轴表示输出电流的峰值，右边纵轴表示电流限比较器的输入电压。当温度为T1时，VNTC为VNTC1，OTA的输出电流△I为零，流过MP2管的电流保持VREF1/R3不变，电流限比较器输入电压这时为Vocp1，对应的峰值电流为Ipk。这时连接运放A3正相端电压为 令其大于基准电压VREF3，运放A3输出为高电平，使得二极管D2关断。随着温度升高，VNTC电压下降，由之前的描述可知Vocp也随之下降，这样就使得电流峰值也由Ipk开始下降。在温度上升到T2之前，运放A3的正相端电压始终大于VREF3，此过程中A3始终输出高电平，二极管D2也处于关断状态。
[0013] 当温度上升达到T2时，此时VNTC的大小为VNTC2，OTA的输出电流为△I2，流过MP2管的电流减小△I2，这时Vocp下降为Vocp2，通过合理的设计电路参数可以实现此时电路对应的峰值电流下降一半，即为Ipk/2。通过分析可知，此时 这时运放A3的正相端电压为 正好等于基准电压VREF3。此时假设温度继续升高，导致电压VNTC继续下降，从而使得OTA的输出电流稍大于△I2，这样流过MP2的电流会小于VREF1/R3—△I2，这会使得运放A3的正相端电压低于VREF3，通过A3的放大作用，使得A3的输出电压下降，从而令二极管D2导通。分析图2所示的A3具体结构也可知道，A3第二级的源极器可以吸收电流。这会使得OTA输出的一部分电流经过D2流入A3。由此分析可知，运放A3、A2及MP2构成负反馈环路。得到此时A3由比较器功能转为跨导放大器的功能。
[0014] 当温度继续升高时，OTA的输出电流为△I’，由VNTC＝VNTC2状态的分析可知，A3、A2及MP2构成的负反馈环路使得A3的正相端电压钳位为VREF3，这样OTA输出的多余电流△I’—△I2的电流由二极管D2流入A3，这样Vocp保持为Vocp2不变，使得输出电流保持Ipk/2不变。
[0015] 本发明的有益效果为，设计了一种折返式过温保护电路，实现了在温度升高时线性降低输出电流来减小芯片产生的热量，使得芯片能继续工作而不是立即关断芯片，扩大了过温保护电路的使用范围。
