調(diào)節(jié)二極管溫度檢測電路的參數(shù)是為了能更好地適應(yīng)遲滯比較器的參考電壓。在一般的模擬電路中,參考電壓( V ref) 不會很多,所以,設(shè)計的電路要符合這個參考電壓。要注意的是,標(biāo)準(zhǔn)的參考電壓是不允許用來分壓的。參考電壓如果當(dāng)作電源用分壓再得到另一個需要的參考電壓,則前一個標(biāo)準(zhǔn)的參考電壓就會不準(zhǔn),這樣會對其他的電路產(chǎn)生影響。所以,調(diào)節(jié)此電路參數(shù)的目的就是使此電路的上跳變點V T + 和下跳變點V T - 的中間點( V T + +V T - ) / 2 = V ref 。這樣就可以避免用不標(biāo)準(zhǔn)的參考電壓,也就避免了標(biāo)準(zhǔn)參考電壓的分壓行為。

假設(shè)在總電路中標(biāo)準(zhǔn)的參考電壓為2. 0 V。則二極管溫度檢測電路的參數(shù)要調(diào)節(jié)到( V T + + V T - ) / 2= 2. 0 V。調(diào)節(jié)的方法很多,3 個用作鏡像電流源的MOS管的尺寸可以很方便的調(diào)節(jié),MOS 管尺寸改變則流過二極管的電流就會改變,從而引起上下跳變點電壓的改變。甚至還可以調(diào)節(jié)二極管,比如去掉1 個二極管,就用3 個二極管來做溫度檢測。如圖3 所示的尺寸時,50 ℃時為2. 16 V ,120 ℃時為1. 535 V ,即V T + = 1. 535 V , V T - = 2. 16 V。則( V T + + V T - ) / 2= 1. 85 V ,不到2. 0 V。最方便的調(diào)節(jié)方法就是放大二極管前面1 個NMOS 管的尺寸。尺寸越大則跳變點電壓就越高。當(dāng)然也可以調(diào)節(jié)另外的2 個MOS 管的尺寸?？傊沟? V T + + V T - ) / 2 = 2. 0 V。

最終調(diào)節(jié)后的電路尺寸如圖4 所示。

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從仿真結(jié)果可以看出,在此參數(shù)下溫度為50 ℃時,V 點電壓為2. 26 V ,溫度為120 ℃時, V 點電壓為1. 69V。則

( V T + + V T - ) / 2 = 1. 98 V ,基本滿足設(shè)計要求。

版圖性能的簡單研究

集成電路的設(shè)計總要最終反映到版圖上,版圖的質(zhì)量一方面和版圖設(shè)計師的經(jīng)驗有關(guān),另一方面又和生產(chǎn)廠家的工藝有關(guān)。

畫二極管的時候要注意在二極管的周圍加上一圈保護層(用P 擴散層或N 擴散層,因電路而異) ,以吸收二極管的電流,防止外泄。這是因為二極管的電流流向和普通MOS 管是不同的。從剖面圖上看MOS 管的電流就在加電后形成的導(dǎo)電溝道里橫向流動,而二極管的電流不但會垂直流動而且還會在襯底上橫向流動,引起其它電路不正常工作。加了保護層后就可以把二極管外泄的電流吸收掉。

如果有些廠家不提供二極管的設(shè)計模型,只提供三級管的模型,這時可以把三級管的c 極和b 極短接起來當(dāng)作二極管來用。當(dāng)然此時參數(shù)就要重新調(diào)節(jié),這本身并不復(fù)雜。但是,如果有些廠家只提供垂直型結(jié)構(gòu)的PNP 三極管模型,這就有些麻煩。用垂直型結(jié)構(gòu)的PNP 三極管的c 極和b 極短接是做不出串聯(lián)的溫度檢測電路。垂直型結(jié)構(gòu)的PNP 三極管從平面上來看是圍成一圈的結(jié)構(gòu):最里面是P 擴散層(三級管的e 極) ,外面一圈是N 擴散層(三級管的b 極) ,兩者都是被一塊N 阱包圍,N 阱外面又是一圈P 擴散層(三級管的c 極) 。最外面的P 擴散層其實接的是P 型襯底,而P 型襯底是接地的,即c 極接地。采用這樣結(jié)構(gòu)三級管的β值穩(wěn)定、性能優(yōu)良,但是,這樣就不能把三極管串聯(lián)使用。遇到這種情況沒有其它辦法,只能舍棄垂直型PNP 三極管而改用其它類型的,但電路的誤差就會比較大。

結(jié)束語

介紹了一種利用串連二極管構(gòu)成的過熱保護電路的電路結(jié)構(gòu),工作原理,及參數(shù)調(diào)節(jié)的要點,也簡要提及了版圖的繪制。該過熱保護電路結(jié)構(gòu)簡單、原理清晰、性能可靠,適用于功率集成電路。