阅读说明：本技术 一种温度检测电路 (Temperature detection circuit ) 是由 陈鹏鹏 曹佳 陈鹏伟 彭尧 齐全文 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种温度检测电路,包括用于提供基准电压的基准电压源、用于将基准电压转换为第一电流和第二电流的电压电流转换器、用于接收第一电流和第二电流,并产生随温度变化的正温度系数电压的温度感应器及用于放大并输出正温度系数电压的电压放大器。通过基准电压源为电压电流转换器提供基准电压,电压电流转换器将基准电压转换为两路电流,两路电流经过温度感应器产生随温度变化的电压信号,再经过电压放大器后输出,实现温度检测,该温度检测电路的结构简单、面积小、成本低、温度检测范围宽,能够实现高集成度、高精度,可集成于需要温度检测的电路系统中。(The invention discloses a temperature detection circuit, which comprises a reference voltage source for providing reference voltage, a voltage-current converter for converting the reference voltage into a first current and a second current, a temperature inductor for receiving the first current and the second current and generating positive temperature coefficient voltage changing along with temperature, and a voltage amplifier for amplifying and outputting the positive temperature coefficient voltage. The reference voltage is provided for the voltage-current converter through the reference voltage source, the voltage-current converter converts the reference voltage into two paths of currents, the two paths of currents generate voltage signals changing along with temperature through the temperature sensor and are output through the voltage amplifier to realize temperature detection.)

一种温度检测电路

技术领域

本发明涉及温度传感技术领域。更具体地，涉及一种用于温度敏感电路系统的温度检测电路。

背景技术

温度检测电路被广泛应用在各类系统中，其主要功能就是可以定量地检测所处温度的大小。在现有的集成电路中，在很多应用上，需要在芯片上设置温度检测电路。例如，通过温度检测电路来检测温度是否过热以启动电路的过热保护机制，并借以保护电路的工作效能。

温度检测电路的种类有很多，如在已知的技术领域中，常利用提供与温度无关的参考电压，并在电路中设置与温度有关的电路元件。这些与温度有关的电路元件，其电性参数可以是具有正温度系数，或也可以具有负温度系数。再通过电路元件所提供随温度变化的典型参数(例如电压)来与与温度无关的参考电压相比较，从而检测出当时的温度。

目前，一般采用硅基工艺实现温度检测电路，其主要优势是：1)方便与其他电路进行集成，与温度敏感电路集成在一起，可实时检测温度大小，从而根据温度大小对温度敏感电路进行调整；2)便于大规模量产，量产后单个温度检测电路的成本大大降低；3)与高精度的模数转换器(ADC)一起集成，可实现数字化的温度检测功能。

但是，对于温度敏感的电路系统，还需要一种温度检测范围宽、能够实现高集成度和高精度的温度检测电路。

发明内容

为解决上述问题至少之一，本发明的目的在于提供一种温度检测范围宽、能够实现高集成度和高精度的温度检测电路。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种温度检测电路，该电路包括：

基准电压源，用于提供一基准电压V_REF；

电压电流转换器，用于将基准电压V_REF转换为第一电流和第二电流；

温度感应器，用于接收第一电流和第二电流，并产生随温度变化的正温度系数电压V_PTAT；及

电压放大器，用于放大并输出正温度系数电压V_PTAT。

可选的，基准电压源包括：

启动电路，包括PMOS管M101、PMOS管M102、PMOS管M103、NMOS管M104、NMOS管M105及NMOS管M106；

偏置电路，包括PMOS管M107、PMOS管M108、NMOS管M109、NMOS管M110、PMOS管M111、NMOS管M112、PMOS管M113、PMOS管M114及NMOS管M115；及

输出电路，包括PMOS管M116、PMOS管M117、PMOS管M118、PMOS管M119、PMOS管M120及PMOS管M121，三极管Q1、三极管Q2及三极管Q3，电阻R101、电阻R102及运算放大器；

其连接关系为：

PMOS管M101的栅极与漏极连接，源极接电源电压VCC；

PMOS管M102的栅极与漏极连接，源极接PMOS管M101的漏极；

PMOS管M103的栅极与漏极连接，源极接PMOS管M102的漏极；

NMOS管M104的栅极接第一偏置电压Vb1，漏极接PMOS管M103的漏极，源极接地；

NMOS管M105的栅极接NMOS管M104的栅极，源极接地；

NMOS管M106的栅极接NMOS管M104的栅极，源极接地；

PMOS管M107的栅极接NMOS管M105的漏极并作为第四偏置电压Vb4，源极接电源电压VCC；

PMOS管M108的栅极接NMOS管M106的漏极并作为第三偏置电压Vb3，源极接PMOS管M107的漏极；

NMOS管M109的栅极与漏极连接后接至PMOS管M108的漏极并作为第二偏置电压Vb2；

NMOS管M110的栅极与漏极连接后接至NMOS管M109的源极，源极接地；

PMOS管M111的栅极接NMOS管M105的漏极，源极接电源电压VCC；

NMOS管M112的栅极与漏极连接后接至PMOS管M111的漏极并作为第一偏置电压Vb1，源极接地；

PMOS管M113的栅极与漏极连接，源极接电源电压VCC；

PMOS管M114的栅极与漏极连接，源极接PMOS管M113的漏极；

NMOS管M115的栅极接NMOS管M112的栅极，漏极接PMOS管M114的漏极，源极接地；

PMOS管M116的源极接电源电压VCC；

PMOS管M117的栅极接NMOS管M106的漏极，源极接PMOS管M116的漏极；

PMOS管M118的源极接电源电压VCC；

PMOS管M119的栅极接NMOS管M106的漏极，源极接PMOS管M118的漏极；

PMOS管M120的源极接电源电压VCC；

PMOS管M121的栅极接NMOS管M106的漏极，源极接PMOS管M120的漏极，漏极输出基准电压V_REF；

三极管Q1的基极和集电极接地，发射极接至PMOS管M117的漏极；

三极管Q2的基极和集电极接地，发射通过电阻R101接至PMOS管M119的漏极；

三极管Q3的基极和集电极接地，发射通过电阻R102接至PMOS管M121的漏极；

运算放大器的第一输入端接至PMOS管M119的漏极，第二输入端接至PMOS管M117的漏极，输出端分别连接至PMOS管M116的栅极、PMOS管M118的栅极和PMOS管M120的栅极。

进一步可选的，电压电流转换器包括NMOS管M201、NMOS管M202、NMOS管M203、PMOS管M204、PMOS管M205、PMOS管M206、PMOS管M207、PMOS管M208、NMOS管M209、NMOS管M210、PMOS管M211、PMOS管M212、PMOS管M213、PMOS管M214、PMOS管M215及电阻R201；

其连接关系为：

NMOS管M201的栅极接第一偏置电压Vb1，源极接地；

NMOS管M202的栅极接基准电压V_REF，源极接NMOS管M201的漏极；

NMOS管M203的栅极通过电阻R201接地，源极接NMOS管M201的漏极；

PMOS管M204的栅极接NMOS管M203的漏极，源极接电源电压VCC，漏极接NMOS管M202的漏极；

PMOS管M205的栅极接NMOS管M203的漏极，源极接电源电压VCC，漏极接NMOS管M203的漏极；

PMOS管M206的栅极接PMOS管M204的漏极，源极接电源电压VCC；

PMOS管M207的源极接PMOS管M206的漏极，漏极接NMOS管M203的栅极；

PMOS管M208的栅极与漏极相连并接至PMOS管M207的栅极，源极接电源电压VCC；

NMOS管M209的源极接地，漏极接PMOS管M208的漏极；

NMOS管M210的栅极与漏极相连并接至NMOS管M209栅极，源极接地；

PMOS管M211的栅极接PMOS管M204的漏极，源极接电源电压VCC，漏极接NMOS管M210的漏极；

PMOS管M212的栅极接PMOS管M204的漏极，源极接电源电压VCC；

PMOS管M213的栅极接PMOS管M207的栅极，源极接PMOS管M212的漏极，漏极输出第一电流；

PMOS管M214的栅极接PMOS管M204的漏极，源极接电源电压VCC；

PMOS管M215的栅极接PMOS管M207的栅极，源极接PMOS管M214的漏极，漏极输出第二电流；

其中，第一电流为基准电压V_REF与电阻R201阻值的商，第二电流为第一电流的N倍，其中N为整数且N≥1。

进一步可选的，温度感应器包括NMOS管M301和NMOS管M302，其中，

NMOS管M301的栅极与漏极相连并接至第二电流，源极接至第一电流并作为正温度系数电压V_PTAT；及

NMOS管M302的栅极接至第二电流，源极接地，漏极接至NMOS管M301的源极。

进一步可选的，电压放大器包括PMOS管M401、PMOS管M402、PMOS管M403、PMOS管M404、PMOS管M405、PMOS管M406、PMOS管M407、PMOS管M408、NMOS管M409、NMOS管M410、NMOS管M411、NMOS管M412、PMOS管M413、NMOS管M414、NMOS管M415、电阻R401、电阻R402、电阻R_C和电容C_C；

其连接关系为：

PMOS管M401的栅极接参考偏置电压Vfb；

PMOS管M402的栅极接正温度系数电压V_PTAT，源极接PMOS管M401的源极；

PMOS管M403的栅极接第四偏置电压Vb4，源极接电源电压VCC；

PMOS管M404的栅极接第三偏置电压Vb3，源极接PMOS管M403的漏极，漏极接PMOS管M401的源极；

PMOS管M405的源极接电源电压VCC；

PMOS管M406的栅极接PMOS管M405的栅极，源极接电源电压VCC；

PMOS管M407的栅极接PMOS管M404的栅极，源极接PMOS管M405的漏极，漏极接PMOS管M405的栅极；

PMOS管M408的栅极接PMOS管M404的栅极，源极接PMOS管M406的漏极；

NMOS管M409的栅极接第二偏置电压Vb2，源极接PMOS管M401的漏极，漏极接PMOS管M407的漏极；

NMOS管M410的栅极接NMOS管M409的栅极，源极接PMOS管M402的漏极，漏极接PMOS管M408的漏极；

NMOS管M411的栅极接第一偏置电压Vb1，源极接地，漏极接PMOS管M401的漏极；

NMOS管M412的栅极接NMOS管M411的栅极，源极接地，漏极接PMOS管M402的漏极；

PMOS管M413的栅极接PMOS管M408的漏极，源极接电源电压VCC，漏极依次通过电容C_C和电阻R_C接至NMOS管M410的漏极；

NMOS管M414的栅极接NMOS管M409的栅极，漏极接PMOS管M413的漏极；

NMOS管M415的栅极接NMOS管M411的栅极，源极接地，漏极接NMOS管M414的漏极；

电阻R401的第一端接地，第二端输出参考偏置电压Vfb；

电阻R402的第一端接参考偏置电压Vfb，第二端接PMOS管M413的漏极并作为温度检测电路的输出电压Vout；

其中，电阻R402的阻值为电阻R401的阻值的K倍，K为整数且K≥1。

进一步可选的，温度检测电路的输出电压Vout＝(K+1)×V_PTAT。

本发明的有益效果如下：

本发明中的温度检测电路包括用于提供基准电压的基准电压源、用于将基准电压转换为第一电流和第二电流的电压电流转换器、用于接收第一电流和第二电流，并产生随温度变化的正温度系数电压的温度感应器及用于放大并输出正温度系数电压的电压放大器。通过基准电压源为电压电流转换器提供基准电压，电压电流转换器将基准电压转换为两路电流，两路电流经过温度感应器产生随温度变化的电压信号，再经过电压放大器后输出，实现温度检测，该温度检测电路的结构简单、面积小、成本低、温度检测范围宽，能够实现高集成度、高精度，可集成于需要温度检测的电路系统中。

附图说明

下面结合附图对本发明的

具体实施方式

作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例中温度检测电路的电路结构图。

图2示出本发明实施例中基准电压源的电路结构图。

图3示出本发明实施例中电压电流转换器的电路结构图。

图4示出本发明实施例中温度感应器的电路结构图。

图5示出本发明实施例中电压放大器的电路结构图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的属于“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法或设备固有的气体步骤或单元。

如图1所示，本发明实施例中提供一种温度检测电路，该电路包括：基准电压源1，用于提供基准电压V_REF；电压电流转换器2，用于将基准电压V_REF转换为第一电流和第二电流；温度感应器3，用于接收第一电流和第二电流，并产生随温度变化的正温度系数电压V_PTAT；及电压放大器4，用于放大并输出正温度系数电压V_PTAT。

如图2所示，在具体实施例中，基准电压源1包括启动电路、偏置电路和输出电路。

其中，启动电路包括PMOS管M101、PMOS管M102、PMOS管M103、NMOS管M104、NMOS管M105及NMOS管M106。

偏置电路包括PMOS管M107、PMOS管M108、NMOS管M109、NMOS管M110、PMOS管M111、NMOS管M112、PMOS管M113、PMOS管M114及NMOS管M115。

输出电路包括PMOS管M116、PMOS管M117、PMOS管M118、PMOS管M119、PMOS管M120及PMOS管M121，三极管Q1、三极管Q2及三极管Q3，电阻R101、电阻R102及运算放大器。

基准电压源的具体结构为：PMOS管M101的栅极与漏极连接，源极接电源电压VCC；PMOS管M102的栅极与漏极连接，源极接PMOS管M101的漏极；PMOS管M103的栅极与漏极连接，源极接PMOS管M102的漏极；NMOS管M104的栅极接第一偏置电压Vb1，漏极接PMOS管M103的漏极，源极接地；NMOS管M105的栅极接NMOS管M104的栅极，源极接地；NMOS管M106的栅极接NMOS管M104的栅极，源极接地；PMOS管M107的栅极接NMOS管M105的漏极并作为第四偏置电压Vb4，源极接电源电压VCC；PMOS管M108的栅极接NMOS管M106的漏极并作为第三偏置电压Vb3，源极接PMOS管M107的漏极；NMOS管M109的栅极与漏极连接后接至PMOS管M108的漏极并作为第二偏置电压Vb2；NMOS管M110的栅极与漏极连接后接至NMOS管M109的源极，源极接地；PMOS管M111的栅极接NMOS管M105的漏极，源极接电源电压VCC；NMOS管M112的栅极与漏极连接后接至PMOS管M111的漏极并作为第一偏置电压Vb1，源极接地；PMOS管M113的栅极与漏极连接，源极接电源电压VCC；PMOS管M114的栅极与漏极连接，源极接PMOS管M113的漏极；NMOS管M115的栅极接NMOS管M112的栅极，漏极接PMOS管M114的漏极，源极接地；PMOS管M116的源极接电源电压VCC；PMOS管M117的栅极接NMOS管M106的漏极，源极接PMOS管M116的漏极；PMOS管M118的源极接电源电压VCC；PMOS管M119的栅极接NMOS管M106的漏极，源极接PMOS管M118的漏极；PMOS管M120的源极接电源电压VCC；PMOS管M121的栅极接NMOS管M106的漏极，源极接PMOS管M120的漏极，漏极输出基准电压V_REF；三极管Q1的基极和集电极接地，发射极接至PMOS管M117的漏极；三极管Q2的基极和集电极接地，发射通过电阻R101接至PMOS管M119的漏极；三极管Q3的基极和集电极接地，发射通过电阻R102接至PMOS管M121的漏极；运算放大器的第一输入端接至PMOS管M119的漏极，第二输入端接至PMOS管M117的漏极，输出端分别连接至PMOS管M116的栅极、PMOS管M118的栅极和PMOS管M120的栅极。

基于此，基准电压源通过PMOS管M121的漏极输出基准电压V_REF。

如图3所示，在具体实施例中，电压电流转换器2包括NMOS管M201、NMOS管M202、NMOS管M203、PMOS管M204、PMOS管M205、PMOS管M206、PMOS管M207、PMOS管M208、NMOS管M209、NMOS管M210、PMOS管M211、PMOS管M212、PMOS管M213、PMOS管M214、PMOS管M215及电阻R201；

电压电流转换器的具体结构为：NMOS管M201的栅极接第一偏置电压Vb1，源极接地；NMOS管M202的栅极接基准电压V_REF，源极接NMOS管M201的漏极；NMOS管M203的栅极通过电阻R201接地，源极接NMOS管M201的漏极；PMOS管M204的栅极接NMOS管M203的漏极，源极接电源电压VCC，漏极接NMOS管M202的漏极；PMOS管M205的栅极接NMOS管M203的漏极，源极接电源电压VCC，漏极接NMOS管M203的漏极；PMOS管M206的栅极接PMOS管M204的漏极，源极接电源电压VCC；PMOS管M207的源极接PMOS管M206的漏极，漏极接NMOS管M203的栅极；PMOS管M208的栅极与漏极相连并接至PMOS管M207的栅极，源极接电源电压VCC；NMOS管M209的源极接地，漏极接PMOS管M208的漏极；NMOS管M210的栅极与漏极相连并接至NMOS管M209栅极，源极接地；PMOS管M211的栅极接PMOS管M204的漏极，源极接电源电压VCC，漏极接NMOS管M210的漏极；PMOS管M212的栅极接PMOS管M204的漏极，源极接电源电压VCC；PMOS管M213的栅极接PMOS管M207的栅极，源极接PMOS管M212的漏极，漏极输出第一电流；PMOS管M214的栅极接PMOS管M204的漏极，源极接电源电压VCC；PMOS管M215的栅极接PMOS管M207的栅极，源极接PMOS管M214的漏极，漏极输出第二电流；其中，第一电流为基准电压V_REF与电阻R201阻值的商，第二电流为第一电流的N倍，其中N为整数且N≥1。N取值无限定。

基于此，电流转换器输出第一电流I_out1和第二电流I_out2,其中，

I_out1＝V_REF/R201；

I_out2＝N×I_out1。

如图4所示，在具体实施例中，温度感应器3包括NMOS管M301和NMOS管M302，其中，NMOS管M301的栅极与漏极相连并接至第二电流，源极接至第一电流并作为正温度系数电压V_PTAT；及NMOS管M302的栅极接至第二电流，源极接地，漏极接至NMOS管M301的源极。

基于此，温度感应器输出正温度系数电压V_PTAT。这样流过NMOS管M301的电流大小为N×I_out1，流过NMOS管M302的电流大小为(N+1)×I_out1。NMOS管M302的漏极电压极为输出电压V_PTAT，与温度成正相关。

如图5所示，在具体实施例中，电压放大器4包括PMOS管M401、PMOS管M402、PMOS管M403、PMOS管M404、PMOS管M405、PMOS管M406、PMOS管M407、PMOS管M408、NMOS管M409、NMOS管M410、NMOS管M411、NMOS管M412、PMOS管M413、NMOS管M414、NMOS管M415、电阻R401、电阻R402、电阻R_C和电容C_C；

电压放大器的具体结构为：PMOS管M401的栅极接参考偏置电压Vfb；PMOS管M402的栅极接正温度系数电压V_PTAT，源极接PMOS管M401的源极；PMOS管M403的栅极接第四偏置电压Vb4，源极接电源电压VCC；PMOS管M404的栅极接第三偏置电压Vb3，源极接PMOS管M403的漏极，漏极接PMOS管M401的源极；PMOS管M405的源极接电源电压VCC；PMOS管M406的栅极接PMOS管M405的栅极，源极接电源电压VCC；PMOS管M407的栅极接PMOS管M404的栅极，源极接PMOS管M405的漏极，漏极接PMOS管M405的栅极；PMOS管M408的栅极接PMOS管M404的栅极，源极接PMOS管M406的漏极；NMOS管M409的栅极接第二偏置电压Vb2，源极接PMOS管M401的漏极，漏极接PMOS管M407的漏极；NMOS管M410的栅极接NMOS管M409的栅极，源极接PMOS管M402的漏极，漏极接PMOS管M408的漏极；NMOS管M411的栅极接第一偏置电压Vb1，源极接地，漏极接PMOS管M401的漏极；NMOS管M412的栅极接NMOS管M411的栅极，源极接地，漏极接PMOS管M402的漏极；PMOS管M413的栅极接PMOS管M408的漏极，源极接电源电压VCC，漏极依次通过电容C_C和电阻R_C接至NMOS管M410的漏极；NMOS管M414的栅极接NMOS管M409的栅极，漏极接PMOS管M413的漏极；NMOS管M415的栅极接NMOS管M411的栅极，源极接地，漏极接NMOS管M414的漏极；电阻R401的第一端接地，第二端输出参考偏置电压Vfb；电阻R402的第一端接参考偏置电压Vfb，第二端接PMOS管M413的漏极并作为温度检测电路的输出电压Vout；其中，电阻R402的阻值为电阻R401的阻值的K倍，K为整数且K≥1。K可根据需要的输出电压幅度范围进行取值。

基于此，电阻R402的阻值是电阻R401的K倍，这样输出电压V_OUT为输入电压V_PTAT的K+1倍，实现了电压的放大，即温度检测电路的输出电压Vout＝(K+1)×V_PTAT。

本发明所述的硅基温度检测电路的有益效果是：电路结构简单、面积小、成本低、温度检测范围宽，能够实现高集成度、高精度，可集成于需要温度检测的电路系统中。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。