[发明专利]核心和环境温度检测的自动控制设备及其方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及IC(集成电路)的温度检测，尤其涉及IC的核心和环境温度检测的自动控制。

背景技术

当前市场中诸如DVD(数字多功能盘)接收器、放大器、TV(电视机)、收音机、DVD和MP3播放器之类的大多数电子产品将像MCU(主控单元)或DSP(数字信号处理器)那样的芯片用作系统控制器或处理器。系统的这些芯片和环境的温度两者将影响整个系统的安全，尤其带有塑料外壳的产品。为了避免高温影响，需要过热检测设备为系统设置温度界限。当温度超过预定界限时，将由设备警告控制器/处理器，并且将系统切换到备用模式，或使系统时钟慢下来等。

实现上述温度检测的传统方式例示在图1中。在这个过热检测设备中，将特殊热敏电阻器R4用作热传感器，以便检测环境温度。R2是偏压电阻器，而双极晶体管Q1用于信号检测。

由于R4的热特性，直接影响Q1的基极-发射极电压的节点A处的电压将与温度相对应地发生变化。为了达到某个保护温度水平，将R2的值选择成当温度达到预置水平时，节点A处的电压将对应于双极晶体管的通用基极-发射极阈电压Vbe，例如，0.75V。当所检测的温度低于预置水平时，Q1的基极-发射极电压将低于阈电压Vbe。Q1将停留在截止区，并且节点B处的电压电平将是高电平。当所检测的温度高于预置水平时，Q1的基极-发射极电压将高于阈电压Vbe。Q1将在饱和区中工作，并且节点B处的电压电平将降低成低电平。因此，根据上面特性，节点B处的电压电平可被用来反映系统温度水平，并且当温度太高时，系统将被切换到备用模式或被断电。

但是，这样的过热检测设备需要一种对于用户电子产品来说昂贵的特殊热传感器。此外，这样的过热检测设备不能迅速检测IC芯片的真实温度，并且检测电路的制造技术与芯片的制造技术不相容。

发明内容

在本发明的一个目的中，提出了一种用于集成电路的核心和环境温度检测的自动控制设备。该控制设备包括：第一晶体管，其在芯片内起热传感器作用；第二晶体管，其在芯片外，该第二晶体管的工作模式受所述热传感器的输出控制，并且第二晶体管的输出被反馈回芯片以控制温度。

根据本发明，第一晶体管是NMOS(N沟道金属氧化物半导体)晶体管Qn，并且第二晶体管是NPN双极晶体管Q。

根据本发明，所述热传感器的第一电极在芯片外通过第一电阻器R1与电压源Vcc连接，所述热传感器的第二电极与地平面GND连接，并且热传感器的第三电极受芯片的内部信号控制；热传感器的所述第一电极还与NPN双极晶体管Q的一个电极连接，所述NPN双极晶体管Q的第二电极与地平面GND连接，并且第三电极通过第二电阻器R2与电压源Vcc连接；来自所述NPN双极晶体管Q的第三电极的输出被反馈回芯片。

根据本发明，所述NMOS晶体管Qn是芯片内的反相器In的一部分。

根据本发明，在所述热传感器与第一电阻器R1之间存在第三电阻器R3，并且所述热传感器通过第三电阻器R3和第四电阻器R4与所述NPN双极晶体管Q的第一电极连接。

根据本发明，第一晶体管是PMOS(P沟道金属氧化物半导体)晶体管Qp，第二晶体管是PNP双极晶体管Q′。

根据本发明，所述热传感器的第一电极在芯片外通过第一电阻器R1与地平面GND连接，所述热传感器的第二电极与电压源Vcc连接，并且热传感器的第三电极受芯片的内部信号控制；热传感器的所述第一电极还与PNP双极晶体管Q′的一个电极连接，所述PNP双极晶体管Q′的第二电极与电压源Vcc连接，并且第三电极通过第二电阻器R2与地平面GND连接；来自所述PNP双极晶体管Q′的第三电极的输出被反馈回芯片。

根据本发明，所述PMOS晶体管Qp是芯片内的反相器In的一部分。

根据本发明，在所述热传感器与第一电阻器R1之间存在第三电阻器R3，并且所述热传感器通过第三电阻器R3和第四电阻器R4与所述PNP双极晶体管Q′的第一电极连接。

在本发明的另一个目的中，提出了一种用于集成电路的核心和环境温度检测的自动控制的方法，该方法包括如下步骤：a)将芯片内的第一晶体管用作热传感器；b)利用热传感器的输出控制第二晶体管的工作模式；和c)将第二晶体管的输出反馈回所述芯片以便限制核心和环境温度。

附图说明

图1是示出实现IC的温度检测的传统方式的示意图；

图2示出了芯片的内部结构；

图3(a)示出了芯片输出端处的内部结构；

图3(b)示出了图3(a)的逻辑符号；