專利名稱：芯片過溫監測器的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種芯片過溫監測器，特別涉及一種能夠實現保護點和啟動點具有遲滯效應的芯片過溫監測器。
背景技術：
集成電路芯片是一種具有極高電學精度的電子元件，因此芯片工作時對環境溫度十分敏感。環境溫度過高會造成芯片中某些元件的工作狀態發生改變，導致芯片無法正常存儲或者處理數據。故特別需要一種芯片過溫監測裝置，能夠監測芯片的溫度是否過高，并在超出設定溫度時發出信號，通知芯片進行保護性操作，避免發生意外。現有技術中的芯片過溫監測器通常是設定一監控溫度。當芯片超過此監控溫度時，芯片過溫監測器發出一過溫保護信號給芯片控制單元，通知芯片暫停工作或者實施其 他保護措施；當芯片溫度低于此監控溫度時，再發出一解除保護信號給芯片控制單元，通知其開始正常工作。上述技術的缺點在于，如果芯片的溫度恰好在設定的監控溫度上下浮動，會造成過溫監測器頻繁的發出過溫保護信號和過溫保護解除信號給芯片控制單元，導致芯片頻繁動作。這將使芯片的壽命嚴重降低，并影響到使用該芯片的裝置或者系統的工作效率。因此，能夠設計一種實現保護點和啟動點具有遲滯效應的芯片過溫監測器，是現有技術亟待解決的問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種芯片過溫監測器，能夠實現過溫保護點和降溫啟動點之間的遲滯效應。為了解決上述問題，本發明提供了一種芯片過溫監測器，包括溫度感測單元，所述溫度感測單元的輸出信號隨溫度變化呈一致性變化；參考信號單元，所述參考信號單元的輸出信號隨溫度變化呈一致性變化，且該變化方向與所述溫度感測單元的變化方向相反，或者所述參考信號單元的輸出信號不隨溫度變化；比較單元，所述比較單元具有與所述溫度感測單元連接的第一輸入端，和與參考信號單元連接的第二輸入端，以及一輸出端，所述比較單元能夠根據對第一輸入端與第二輸入端的值的比較結果輸出一信號；輸出單元，所述輸出單元的輸入端與比較單元的輸出端連接，所述輸出單元的第一輸出端輸出一監測信號至外部，所述輸出單元的第二輸出端與參考信號單元的反饋信號輸入端連接，輸出一反饋信號至參考信號單元，控制參考信號單元根據比較單元的反饋信號的值來確定輸出第一或第二參考信號至比較單元的第二輸入端，從而實現超溫保護點和降溫啟動點之間的遲滯效應。可選的，所述溫度感測單元包括一第一電流源和一三極管，所述第一電流源的輸出端與三極管的發射極連接，所述三極管的基極和集電極共連接并接地，所述溫度感測單元的輸出端為第一電流源和三極管發射極的共連接端。
可選的，所述參考信號單兀包括一第二電流源、一第一電阻、一第二電阻以及一控制晶體管，所述第二電流源的輸出端連接至第一電阻的第一端，所述第一電阻的第二端連接至第二電阻的第一端，所述第二電阻的第二端接地，所述控制晶體管的源極和漏極分別連接至第二電阻的第一端和第二端；所述參考信號單元的輸出端為第二電流源和第一電阻第一端的共 連接端，所述參考信號單元的反饋信號輸入端為所述控制晶體管的柵極。可選的，所述比較單元為一比較器，所述比較單元的第一、第二輸入端和輸出端分別為所述比較器的負、正輸入端和輸出端。可選的，所述輸出單元包括第一反向器和第二反向器，所述第一反向器的輸出端連接至第二反向器的輸入端；所述輸出單元的輸入端為第一反向器的輸入端，所述輸出單元的第一輸出端為所述第二反向器的輸出端，所述輸出單元的第二輸出端為所述第一反向器的輸出端與第二反向器的輸入端的共連接端。本發明的優點在于，采用了從輸出單元至參考信號單元的反饋機制，當芯片溫度升高至溫度報警閾值之后，隨著輸出單元輸出報警信號，并同時反饋至參考信號單元來調整后者輸出的參考信號值，使溫度感測單元在芯片降溫過程中直至芯片溫度降低至低于溫度的另一溫度釋放閾值時，才取消芯片的超溫報警，從而有效避免了芯片在溫度上下波動的情況下，頻繁發生超溫報警，影響芯片正常工作。
圖I所述是本發明的具體實施方式
所述芯片過溫監測器的結構框圖。圖2是圖I所示結構框圖的一種電路結構圖。
具體實施例方式接下來結合附圖詳細介紹本發明所述一種芯片過溫監測器的具體實施方式
。圖I是本具體實施方式
所述芯片過溫監測器的結構框圖，包括溫度感測單元11、參考信號單元12、比較單元13和輸出單元14。該過溫監測器設置在芯片內部。所述溫度感測單元11的輸出信號隨溫度變化呈一致性變化。所謂隨溫度變化呈一致性變化，可以是輸出信號隨溫度的升高而一致性升高，或者隨溫度的升高而一致性的降低。無論何種趨勢，都可以通過比較單元13與一參考信號對比來實現溫度監控。所述輸出信號可以是一電平信號，也可以是一電流信號等。所述參考信號單元12的輸出信號隨溫度變化呈一致性變化，且該變化方向與所述溫度感測單元的變化方向相反，或者所述參考信號單元12的輸出信號不隨溫度變化。參考信號單元12的輸出信號是用于同溫度感測單元11的輸出信號作對比的，故兩者隨溫度呈現不同的變化趨勢，更有利于提高比較單元13捕捉信號變化的靈敏度。所述參考信號單元12的輸出信號不隨溫度變化也可以實現溫度監控。所述比較單元13具有與所述溫度感測單元11連接的第一輸入端，和與參考信號單元12連接的第二輸入端，以及一輸出端。所述比較單元13能夠根據對第一輸入端與第二輸入端的值的比較結果輸出一信號。例如當溫度感測單元11的輸出值大于參考信號單兀12的輸出值時，輸出一高電平；反之輸出一低電平。所述輸出單元14的輸入端與比較單元13的輸出端連接，所述輸出單元14的第一輸出端輸出一監測信號至外部，所述輸出單元14的第二輸出端與參考信號單元12的反饋信號輸入端連接，輸出一反饋信號值至參考信號單元12，控制參考信號單元12根據比較單元13的反饋信號的值來確定輸出第一或第二參考信號至比較單元13的第二輸入端，從而實現超溫保護點和降溫啟動點之間的遲滯效應。圖2是圖I所示結構框圖的一種電路結構圖。參考圖2，溫度感測單元11包括一第一電流源Il和一三極管BI，所述第一電流源11的輸出端與三極管BI的發射極連接，所述三極管BI的基極和集電極共連接并接地，所 述溫度感測單元11的輸出端為第一電流源Il和三極管BI發射極的共連接端。本實施方式中，第一電流源Il提供的偏置電流具有正溫度系數，因此，隨著工作溫度的升高，三極管BI的發射極被注入更大的電流，導致基極和發射極之間的結電壓越來越小，因此溫度感測單元11的輸出電平隨溫度的升高而降低。在其他的具體實施方式
中，也可以將第一電流源Il設置成負溫度系數；或者將電流源替代成隨溫度變化的電平源，將三極管BI替換成電阻，并輸出一隨溫度變化的電流信號。繼續參考圖2，參考信號單元12包括第二電流源12、第一電阻R1、第二電阻R2以及控制晶體管Ml。所述第二電流源12的輸出端連接至第一電阻Rl的第一端，所述第一電阻Rl的第二端連接至第二電阻R2的第一端，所述第二電阻R2的第二端接地，所述控制晶體管Ml的源極和漏極分別連接至第二電阻R2的第一端和第二端；所述參考信號單元12的輸出端為第二電流源12和第一電阻Rl第一端的共連接端，所述參考信號單元12的反饋信號輸入端為所述控制晶體管Ml的柵極。本實施方式中，第一電流源Il提供的偏置電流具有正溫度系數，因此，隨著工作溫度的升高，流過第一電阻Rl和第二電阻R2的電流升高，故參考信號單元12的輸出電平隨溫度的升高而升高。在其他的具體實施方式
中，如果溫度感測單元11的第一電流源Il為負溫度系數，也應當對應將參考信號單元12的第二電流源12設置成負溫度系數；或者將電流源替代成隨溫度變化的電平源，并輸出一隨溫度變化的電流信號。再者，控制晶體管Ml受到輸出單元14的反饋控制而開啟或者關斷，當控制晶體管Ml開啟時會將第二電阻R2短接。若參考信號單元12的第二電流源12為負溫度系數，也可以將第一電阻Rl和第二電阻R2設計成并聯，并將控制晶體管Ml的源極和漏極串聯在某一電阻的支路上。繼續參考圖2，比較單元13為一比較器D1，所述比較單元13的第一、第二輸入端和輸出端分別為所述比較器Dl的負、正輸入端和輸出端。當比較器Dl的正輸入端的電平高于負輸入端的電平時，比較器Dl輸出一高電平,反之輸出一低電平。繼續參考圖2，輸出單元14包括第一反向器Ul和第二反向器U2，所述第一反向器Ul的輸出端連接至第二反向器U2的輸入端；所述輸出單元14的輸入端為第一反向器Ul的輸入端，所述輸出單元14的第一輸出端為所述第二反向器U2的輸出端，所述輸出單元14的第二輸出端為所述第一反向器Ul的輸出端與第二反向器U2的輸入端的共連接端。接下來對圖2所示電路的基本工作原理作出簡要說明。在芯片溫度處于正常范圍內時，溫度感測單元11的輸出電平高于參考信號單元12的輸出電平，比較器Dl輸出一低電平，輸出單元14的第一輸出端對應輸出一低電平，第二輸出端對應輸出一高電平至控制晶體管Ml將其開啟，第二電阻R2被短接，參考信號單元12的輸出電壓為第一電阻Rl兩端電壓。當芯片溫度升高時，溫度感測單元11的輸出電平降低，參考信號單元12的輸出電平升高，至某一溫度值Tl的時刻，對應于溫度感測單元11的輸出電平開始低于參考信號單元12的輸出電平時(此溫度值Tl可以通過調整第一電流源Il和第二電流源12的輸出電流值，以及第一電阻Rl的電阻值等來準確設定)，比較器Dl發生反轉而輸出一高電平，輸出單兀14的第一輸出端對應輸出一高電平至外部，告知芯片已經超溫。而與此同時，輸出單元14的第二輸出端對應輸出一低電平至控制晶體管Ml將其關閉，第二電阻R2重新回到電路中與第一電阻Rl串聯，將參考信號單元12的輸出電壓升高第一電阻Rl與第二電阻R2串聯后的兩端電壓，即升高了參考信號單元12的輸出電壓值。當芯片溫度重新降低至溫度Tl時，由于參考信號單元12的輸出電壓值已經升高，溫度感測單元11的輸出電平仍然低于參考信號單元12的輸出電平，因此比較器Dl并不發生翻轉。直至芯片溫度繼續降低至低于溫度Tl的另一溫度T2時，溫度感測單元11升高至 高于參考信號單元12，比較器Dl才發生翻轉，轉而輸出低電平，解除向芯片發出超溫報警。通過以上的敘述可以看出，由于采用了從輸出單元14至參考信號單元12的反饋機制，當芯片溫度升高至溫度Tl之后，隨著輸出單元14輸出報警信號，并同時反饋至參考信號單元12來調整后者輸出的參考信號值，使溫度感測單元11在芯片降溫過程中直至芯片溫度降低至低于溫度Tl的另一溫度T2時，才解除芯片的超溫報警，從而有效避免了芯片在溫度Tl上下波動的情況下，頻繁發生超溫報警，影響芯片正常工作。綜上所述，雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視權利要求書所申請的專利范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種芯片過溫監測器，其特征在于，包括 溫度感測單元，所述溫度感測單元的輸出信號隨溫度變化呈一致性變化； 參考信號單元，所述參考信號單元的輸出信號隨溫度變化呈一致性變化，且該變化方向與所述溫度感測單元的變化方向相反，或者所述參考信號單元的輸出信號不隨溫度變化； 比較單元，所述比較單元具有與所述溫度感測單元連接的第一輸入端，和與參考信號單元連接的第二輸入端，以及一輸出端，所述比較單元能夠根據對第一輸入端與第二輸入端的值的比較結果輸出一信號； 輸出單元，所述輸出單元的輸入端與比較單元的輸出端連接，所述輸出單元的第一輸出端輸出一監測信號至外部，所述輸出單元的第二輸出端與參考信號單元的反饋信號輸入端連接，輸出一反饋信號至參考信號單元，控制參考信號單元根據比較單元的反饋信號的值來確定輸出第一或第二參考信號至比較單元的第二輸入端，從而實現超溫保護點和降溫啟動點之間的遲滯效應。
2.根據權利要求I所述的芯片過溫監測器，其特征在于，所述溫度感測單元包括一第一電流源和一三極管，所述第一電流源的輸出端與三極管的發射極連接，所述三極管的基極和集電極共連接并接地，所述溫度感測單元的輸出端為第一電流源和三極管發射極的共連接端。
3.根據權利要求I所述的芯片過溫監測器，其特征在于，所述參考信號單元包括一第二電流源、一第一電阻、一第二電阻以及一控制晶體管，所述第二電流源的輸出端連接至第一電阻的第一端，所述第一電阻的第二端連接至第二電阻的第一端，所述第二電阻的第二端接地，所述控制晶體管的源極和漏極分別連接至第二電阻的第一端和第二端；所述參考信號單元的輸出端為第二電流源和第一電阻第一端的共連接端，所述參考信號單元的反饋信號輸入端為所述控制晶體管的柵極。
4.根據權利要求I所述的芯片過溫監測器，其特征在于，所述比較單元為一比較器，所述比較單元的第一、第二輸入端和輸出端分別為所述比較器的負、正輸入端和輸出端。
5.根據權利要求I所述的芯片過溫監測器，其特征在于，所述輸出單元包括第一反向器和第二反向器，所述第一反向器的輸出端連接至第二反向器的輸入端；所述輸出單元的輸入端為第一反向器的輸入端，所述輸出單兀的第一輸出端為所述第二反向器的輸出端，所述輸出單元的第二輸出端為所述第一反向器的輸出端與第二反向器的輸入端的共連接端。
全文摘要
本發明提供了一種芯片過溫監測器，包括溫度感測單元、參考信號單元、比較單元、以及輸出單元；所述輸出單元的第二輸出端與參考信號單元的反饋信號輸入端連接，輸出一反饋信號至參考信號單元，控制參考信號單元根據比較單元的反饋信號的值來確定輸出第一或第二參考信號至比較單元的第二輸入端，從而實現超溫保護點和降溫啟動點之間的遲滯效應。本發明的優點在于，采用了從輸出單元至參考信號單元的反饋機制，有效避免了芯片在溫度上下波動的情況下，頻繁發生超溫報警，影響芯片正常工作。
文檔編號G01K1/02GK102620843SQ20121011427
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者汪寧, 汪輝, 章琦, 袁盾山 申請人:上海中科高等研究院