一種熱限制的集成電路的制作方法
【專利摘要】一種熱限制的集成電路。一個(gè)單一的芯片焊盤耦合到一個(gè)電路，正常條件下，該電路在低電位對(duì)焊盤進(jìn)行操作，并當(dāng)溫度閾值被超越時(shí)，將其拉高。因此，通常的低的焊盤提供了一個(gè)溫度標(biāo)志。焊盤還耦合到一個(gè)鎖存器，該鎖存器將保持焊盤處于高電位，除此之外，焊盤還耦合到一個(gè)鎖存電路，其作用是禁用熱生產(chǎn)芯片電路。因此，一旦焊盤被驅(qū)動(dòng)為高電平，電路將被鎖存，并保持這樣的狀態(tài)直到啟動(dòng)命令被發(fā)出。這是要通過瞬間卸下電源或拉低焊盤才能得到的。電路的手動(dòng)和計(jì)算機(jī)控制都已公開。
【專利說明】—種熱限制的集成電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單片集成電路(IC)芯片，其目的是為了，當(dāng)它們的溫度超過預(yù)定的最大值時(shí)，將其關(guān)閉。通常情況下，在現(xiàn)有技術(shù)中，芯片的溫度上限約為160°c，用來激活跳閘電路，該跳閘電路的輸出端將關(guān)閉或鎖定芯片的操作。因此，一個(gè)過載將關(guān)閉電路，然后進(jìn)行冷卻。足夠的冷卻后，電路將再次斷電，即可進(jìn)行正常操作。但是，如果過載狀況仍然存在，芯片將再次升溫從而被關(guān)閉。因此，熱循環(huán)將繼續(xù)，直到電路電源被刪除，或者過載被清除，再或者是過載自己消失。在一些應(yīng)用中，這樣的循環(huán)可能是不利的。例如，在電機(jī)控制電路的應(yīng)用中，熱關(guān)斷將停止電機(jī)操作，而且人為操作可能直達(dá)機(jī)械內(nèi)部。一個(gè)意外的開始之后可能就是災(zāi)難。因此，在某些條件下，最好是包括一個(gè)鎖存功能，可以保持IC芯片不工作直到電路刻意復(fù)位。在這種情況下，封裝引腳耦合到熱關(guān)斷電路，從而提供一個(gè)標(biāo)志，在關(guān)斷發(fā)生時(shí)來顯示或指示。通常情況下，另一引腳將為關(guān)斷功能提供一種電復(fù)位。采用單個(gè)引腳來提供關(guān)斷的指示和控制將是可取。在這種情況下，相同的引腳可以被采用，從而“帶出”熱關(guān)斷功能。
【背景技術(shù)】
[0002]常見的低電壓鎖存集成電路中，熱生成電路中的一小部分可以被鎖定，或者它們的功能在響應(yīng)低電源電壓時(shí)終止。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種溫度響應(yīng)鎖存電路，其包括一個(gè)鎖存功能，而且必須復(fù)位來恢復(fù)正常操作。
[0004]本發(fā)明的再一個(gè)目的是采用一個(gè)單一的終端引腳，來提供一個(gè)高溫條件下的指示，以及提供一種避免鎖存或復(fù)位的連接，并提供一個(gè)鎖存驅(qū)動(dòng)連接。
[0005]本發(fā)明的又一目的是提供一種終端引腳，可以與能識(shí)別的高溫條件的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，也可以控制一個(gè)鎖定功能以減輕過載，還可以對(duì)電路進(jìn)行復(fù)位，從而繼續(xù)進(jìn)行正常操作。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
這些和其它目的的實(shí)現(xiàn)如下。一個(gè)單一的封裝引腳連接到一個(gè)集成電路的焊盤，該焊盤連接到IC芯片電路。同時(shí)，該焊盤被連接到一個(gè)鉗位電路，該鉗位電路限制了最大正電位到一個(gè)預(yù)定的水平。焊盤還連接到一個(gè)差分放大器的輸入端，該差分輸入端的另一輸入端被接到一個(gè)穩(wěn)定的參考電位。焊盤也連接到一個(gè)控制電路，該控制電路通常拉低自身電位來進(jìn)行正常操作。所述控制電路在一個(gè)溫度敏感型的電路上操作，當(dāng)芯片的溫度超過設(shè)計(jì)值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)輸出電流。當(dāng)設(shè)計(jì)溫度超過由溫度敏感型電路提供的電流時(shí)，該溫度敏感型電路驅(qū)動(dòng)控制電路，該控制電路的作用是拉高其焊盤電位到鉗位值。此操作切換了該差分放大器，該差分放大器將產(chǎn)生了一個(gè)輸出，驅(qū)動(dòng)一個(gè)鎖存電路，從而終止了芯片熱生成功能的操作。該差分放大器有一個(gè)第二輸出端，可以鎖存該控制電路，從而保持焊盤處于高電位。當(dāng)需要終止的鎖定功能，焊盤可以從外部被拉至低電平，從而破壞鎖存器，除去鎖存功能。該操作復(fù)位了正常的電路操作。如果需要，焊盤可以連接到一個(gè)標(biāo)志發(fā)生器電路，并從外部鎖存和復(fù)位電路。這些外部或片外的元件可以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，而且可以被編程，來識(shí)別一個(gè)表示芯片溫度高的標(biāo)志。該電腦然后可以命令鎖定，這將緩解高溫的原因。它還可以進(jìn)一步命令電路的正常工作。由上所述，可以看出，一個(gè)單一的焊盤連接可以作為一個(gè)鎖定標(biāo)志，或作為鎖定允許，鎖定禁用和復(fù)位。
[0007]對(duì)比專利文獻(xiàn):CN102968153A —種斷點(diǎn)補(bǔ)償和熱限制電路201210499573.4。
[0008]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的集成電路芯片元件的示意圖。
[0009]圖2是一示意圖，示出如何在圖1中電路的芯片上，與外部的片外元件進(jìn)行通信。
[0010]圖3是外部電路的示意圖，這樣設(shè)計(jì)是為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，從而控制圖1所示電路。
[0011]【具體實(shí)施方式】:
圖1所示電路是從電源Vs操作，將“+”端接到終端10，“-”端接到接地端11。根據(jù)本發(fā)明，焊盤12是用于操作電路的單個(gè)終端。眾所周知，常規(guī)的結(jié)構(gòu)電壓調(diào)節(jié)器13，提供了一個(gè)電壓為V.的供電線14，該線路通常被調(diào)至5伏，圖中沒有表示出來。調(diào)節(jié)器13包括一個(gè)常規(guī)的參考電壓生成器，它在線路15上提供了一個(gè)1.25伏的參考電壓。V.和Vkef被調(diào)節(jié)且溫度恒定。
[0012]該電路的核心是溫度傳感器16，其工作方式如下。晶體管17產(chǎn)生了一個(gè)電流，在電阻器18和19中流動(dòng)。晶體管17的基極上的偏壓是獨(dú)立于電源電位，并在晶體管17中產(chǎn)生了電流，該電流服從一個(gè)完善的可重復(fù)的溫度一電流關(guān)系。在電阻19中流動(dòng)的電流產(chǎn)生了一個(gè)電壓降，該壓降通常不足以打開晶體管21。隨著溫度的上升，晶體管21的導(dǎo)通閾值將下降。元件17 — 21兼容且成比例，所以在約160°C (433° K)時(shí)，電流開始在晶體管21的集電極流動(dòng)，其通過電阻器22返回到地面。這個(gè)電流會(huì)隨溫度而上升。
[0013]晶體管24的集電極被連接到焊盤12，并通過電流源25返回到Vs終端10。晶體管26是二極管，它連接到晶體管24的基極，并通過電流源27返回到Vs終端10。因此，晶體管24和26形成一個(gè)電流鏡，如果晶體管都匹配，它將具有單位增益。在正常條件下，電流源27比電流源25的9倍還大。因此，晶體管24將嘗試把提供的盡可能多的電流縮小9倍。這意味著晶體管24工作在飽和區(qū)，因此，它將拉低焊盤12上的電壓至一伏的一小部分。
[0014]晶體管28和29被耦合在一起，作為一個(gè)差分對(duì)，用來接收來自電流源30的尾電流。如上所述，當(dāng)焊盤12處于低電位，晶體管29的基極在+1.25伏時(shí)，電流源30中幾乎所有的電流將經(jīng)過晶體管28流到地。沒有電流會(huì)流入晶體管29。因此，在常溫下，沒有電流流過電阻器22和晶體管31，它們從晶體管24的基極連接到地，將不導(dǎo)通。
[0015]在同一時(shí)間將沒有電流流入電阻器32，而且晶體管33將不導(dǎo)通。因此，這里將沒有鎖定功能，正常運(yùn)作得以繼續(xù)。
[0016]當(dāng)芯片溫度超過約160°C，并且在一定的溫度水平，電流流過晶體管21時(shí)，一些電流將流入晶體管31的基極。如果晶體管31的β值大約是200，一微安的電流流入它的基極，那么電流源27中幾乎所有的電流都將流入晶體管31的集電極。此時(shí)，晶體管26和24將不導(dǎo)通。電流源25將焊盤12的電位拉高，直到電流將流入電阻器34和晶體管35。如果電阻34約2K歐姆，電流源25產(chǎn)生20微安的電流，那么在300° K時(shí)，焊盤12將被鉗位在約5.64伏。這個(gè)電平是一個(gè)在V.線14以上，穿過電阻器34的壓降VBE+。
[0017]由于晶體管29的基極電壓達(dá)到1.25V時(shí)，該差分放大器將切換，且晶體管28將被關(guān)閉。因此，電流源30中的電流將流過晶體管29。這個(gè)電流被分離，在兩個(gè)集電極之間。較低的集電極中的電流流入晶體管31的基極，從而對(duì)它進(jìn)行鎖存。而較高的集電極中流動(dòng)的電流流入晶體管33的基極，從而將其打開。晶體管33的作用是鎖定芯片上的主要散熱元件的操作(圖中未示出)。此操作更充分地描述在專利申請(qǐng)輯，第236，110號(hào)，申請(qǐng)于1988年8月22日，上述作為參考。該鎖定可以應(yīng)用到與本發(fā)明的電路的數(shù)字控制電路，或者它也可以被應(yīng)用到其他相關(guān)的，可以產(chǎn)生芯片熱量的線性電路。因此，該芯片被禁用，并將保持的鎖定動(dòng)作，即使芯片冷卻，晶體管21不再導(dǎo)通。
[0018]由于焊盤12處于高電位(超過5伏)，它可以用于檢測鎖定的存在。在此操作中，其電位作為一個(gè)標(biāo)志。如果它需要復(fù)位電路操作，Vs可以暫時(shí)除去，然后重新應(yīng)用。然而，如果需要，焊盤12可以返回到地面或由外部裝置拉低。此操作示于圖2中，顯示了焊盤12的外部連接。如圖所示，焊盤可以連接到一個(gè)指示器，該指示器將體現(xiàn)關(guān)斷標(biāo)志。按鈕37表示一個(gè)裝置，用于暫時(shí)拉低焊盤12的電平從而得以復(fù)位。按鈕38表示一個(gè)裝置，用于拉高焊盤電位，通過命令調(diào)用鎖定。
[0019]圖3是焊盤12的控制電路的外部裝置的詳細(xì)說明。所述控制電路的核心是計(jì)算機(jī)39，它可以是一個(gè)微處理器或是一個(gè)微控制器，根據(jù)軟件進(jìn)行操作。晶體管的37’和38’分別替換按鈕37和38。電阻器40耦合焊盤12到晶體管41的基極。因此，焊盤12僅比地略上升一個(gè)VBE。當(dāng)提供一個(gè)高溫標(biāo)志時(shí)，這個(gè)操作防止鎖定自動(dòng)被調(diào)用。晶體管41包括在其集電極的電阻器42，以便它可以作為一個(gè)反相器運(yùn)行。因此，當(dāng)鎖定被激活時(shí)，焊盤12電位的上升導(dǎo)通了晶體管41，從而在集電極產(chǎn)生了一個(gè)低電位標(biāo)志。反相緩沖器43耦合并反相標(biāo)志到計(jì)算機(jī)39。一旦高溫指示出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)就通過發(fā)送一個(gè)高溫命令到晶體管38’，經(jīng)過通常處于低電位的線43，以此來責(zé)令關(guān)閉。晶體管38’然后拉低焊盤12的電位至Vkef中的一個(gè)Vsat以內(nèi)。然 后 ，再按照計(jì)算機(jī)39的編程，該電路可以通過在通常為低電位的線44上發(fā)送一個(gè)高電位，從而被通電或復(fù)位。這將使晶體管37’導(dǎo)通并拉動(dòng)焊盤12至低電平?？傊?，圖2示出了如何手動(dòng)控制可以被用來實(shí)現(xiàn)電路的操作，并在圖3中，一個(gè)人為操作被替換成計(jì)算機(jī)操作，從而提供了合理的控制決策。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1所示電路圖是通過使用標(biāo)準(zhǔn)的單片，結(jié)隔離，硅組件來實(shí)現(xiàn)的。NPN晶體管是立式高β結(jié)構(gòu)，而PNP晶體管是傳統(tǒng)的橫向結(jié)構(gòu)。以下為采用的元件的參數(shù):

I值|麗

電阻器18 1.8Κ?dú)W姆
電阻器19 8Κ~歐姆
電阻器22和23 20?~歐姆
_電流源25 ~20~WW
―電流源 27 "180"?!'
_電流源30 ~20^WW
電阻器34 \2K I歐姆
該電路在7 — 40伏的電源電壓范圍內(nèi)操作。線14上的電壓Vkk被調(diào)整至5伏，線15上的電壓Vkef是1.25伏。該電路通常在300° K時(shí)正常運(yùn)作，而焊盤12的電壓接近零伏。隨著芯片溫度的升高，需要指出，焊盤12的切換高點(diǎn)約為435° K，晶體管33趨于飽和。該電路仍然保持鎖定，直至電源\被暫時(shí)移除，或焊盤12被拉低。
[0021]本發(fā)明已經(jīng)被描述，實(shí)施例也得以詳細(xì)說明。當(dāng)一個(gè)本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員閱讀了前面的描述，在本發(fā)明的精神和意圖之內(nèi)，替代和等同物將是顯而易見的。因此，它的目的在于，本發(fā)明的范圍僅被以下的權(quán)利要求限制。
【權(quán)利要求】
1.一種熱限制的集成電路，其特征是:用來響應(yīng)過高溫度的芯片，所述電路包括:一個(gè)芯片焊盤，具有一個(gè)電位并有效提供外部關(guān)閉芯片的訪問；一個(gè)差分放大器，具有一個(gè)輸入端連接到所述焊盤，其他的輸入端連接到一個(gè)基準(zhǔn)電位源，以使得當(dāng)所述焊盤電位是從低電位狀態(tài)升高時(shí)，所述差動(dòng)放大器開關(guān)的輸出狀態(tài)高于所述基準(zhǔn)電位值；裝置耦合到所述焊盤是為了保持正常工作條件下，焊盤處于低電位，以及所述芯片溫度不超標(biāo)；裝置耦合到所述焊盤是為了在芯片溫度過高時(shí)，將所述焊盤的電位拉高；裝置在芯片溫度過高時(shí)，鎖存所述焊盤至高電位；裝置耦合到所述差分放大器的輸出端，是為了在所述焊盤處于高電位時(shí)，鎖定所述芯片的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱限制的集成電路，其特征是:裝置連接到所述焊盤，是為了固定其最大正電位偏移到預(yù)定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱限制的集成電路，其特征是:所述差分放大器有兩個(gè)輸出端，其中一個(gè)用于鎖存所述裝置的操作，另一個(gè)制動(dòng)所述裝置，以鎖定所述芯片的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱限制的集成電路，其特征是:集成電路外部的裝置用于指示所述焊盤上的電位的狀態(tài)，裝置通過拉高所述焊盤的上的電位來禁用所述芯片，并通過拉低所述焊盤上的電位來復(fù)位所述芯片的操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種熱限制的集成電路，其特征是:該電路包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)，用于控制所述芯片，其中，用于指示的所述裝置包括一個(gè)第一晶體管，該晶體管通過一個(gè)合適的阻抗，將其基極耦合到所述焊盤，從而使得所述焊盤被固定至低電位，而所述晶體管導(dǎo)通時(shí)作為一個(gè)標(biāo)志，來通知所述計(jì)算機(jī)芯片的溫度過高。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種熱限制的集成電路，其特征是:該電路還包括一個(gè)第二晶體管，該晶體管連接到所述焊盤，由所述計(jì)算機(jī)控制，并在所述計(jì)算機(jī)確定鎖定條件應(yīng)該被調(diào)用時(shí)，提高所述焊盤上的電位，還有一個(gè)第三晶體管連接到所述焊盤，并由所述計(jì)算機(jī)控制，在所述計(jì)算機(jī)確定所述芯片的操作應(yīng)該被重置時(shí)，降低所述焊盤的上的電位。
【文檔編號(hào)】H03K19/00GK103618535SQ201310600715
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:蘇州貝克微電子有限公司