一种功率晶体管的温度自适应限流电路的制作方法

本申请涉及电气控制领域，特别地涉及一种功率晶体管的温度自适应限流电路。

背景技术：

1、功率晶体管作为一种重要的电子器件被广泛应用于汽车电子、航天航空、通信等领域，随着这些领域的发展，功率芯片的性能和可靠性要求越来越高。

2、在实际应用中，功率芯片的工作场景多样并且工作环境类型复杂，负载过大导致电路过流、短路、浪涌等都会使功率晶体管输出电流增大，从而使功率晶体管因温度过高性能下降而损坏。为保证功率芯片可以安全工作，对功率芯片中的功率晶体管设计保护策略，限流保护是其中比较重要的部分。

3、现有技术中，在功率芯片中设置温度检测电路，以避免功率晶体管在工作中发热损坏。当功率晶体管的输出电流增大时，功率晶体管的温度上升，温度检测电路检测到功率晶体管的发热情况并控制限流模块对功率晶体管进行限流。这种方式在实际应用中，受限于限流模块提供的单一固定限流电流值，限流模块只能限制功率晶体管的输出电流不超过固定的限流电流值，并不能有效降低功率晶体管的温度，致使功率晶体管处于持续发热状态甚至损坏。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种功率晶体管的温度自适应限流电路，包括：自适应模块，耦合在所述功率晶体管的第一极和第二极之间，配置为基于所述功率晶体管的温度生成调控限流电流的变化电流；限流模块，耦合到所述功率晶体管的第一极和第二极之间，并与所述自适应模块的输出端相耦合，其输出端耦合到所述功率晶体管的控制极，配置为等比例镜像所述功率晶体管的输出电流生成镜像电流并接收所述自适应模块输出的变化电流，所述功率晶体管的温度变化时，基于所述镜像电流和变化电流控制提供给所述功率晶体管的控制极的电压；其中所述温度自适应限流电路将所述晶体管的输出电流限制在，当所述功率晶体管的温度小于阈值温度时，所述功率晶体管的限制电流为固定值的第一限流电流并由所述限流模块决定；当所述功率晶体管的温度大于等于所述阈值温度时，所述功率晶体管的限制电流为线性变化的第二限流电流值并且变化斜率由自适应模块决定。

2、特别的，所述的温度自适应限流电路，其中，所述限流模块包括：第一晶体管和第一电阻，所述第一晶体管的第一极耦合到所述功率晶体管的第一极，其第二极通过所述第一电阻与所述功率晶体管的第二极相耦合，其控制极耦合到所述功率晶体管的控制极；第一放大器和第二电阻，第一放大器的负输入端耦合到所述第一电阻与第一晶体管第二极相耦合的节点，其输出端耦合到所述功率晶体管的控制极，其正输入端通过所述第二电阻耦合到所述功率晶体管的第二极；第一电流源和电压泵，彼此串联地耦合在所述第一放大器的正输入端和所述第一放大器的电源输入端之间。

3、特别的，所述的温度自适应限流电路，其中，所述功率晶体管和第一晶体管为垂直沟道晶体管，并且所述功率晶体管的第一极和第一晶体管的第一极制备在同一衬底上。

4、特别的，所述的温度自适应限流电路，其中，所述自适应模块包括：第二放大器；第三电阻和第四电阻，彼此串联的耦合在所述第二放大器的负输入端与所述功率晶体管的第一极之间；温度传感器，其第一极耦合到所述第二放大器的正输入端，第二极与所述功率晶体管的第一极耦合；第二晶体管，控制极耦合到所述第二放大器的输出端，第一极耦合到所述限流模块，第二极耦合在所述第三电阻和第四电阻之间的节点；第二电流源，耦合在所述限流模块与温度传感器的第一极之间的节点；以及第三电流源，耦合在所述限流模块与第二放大器的负输入端之间。

5、特别的，所述的温度自适应限流电路，其中，所述温度传感器的第一极通过所述第二电流源耦合到所述限流模块。

6、特别的，所述的温度自适应限流电路，其中，所述温度传感器的输出电压大于限流电压时，所述第二晶体管关断，所述自适应模块输出的所述变化电流为零；所述限流电流为固定值的第一限流电流。

7、特别的，所述的温度自适应限流电路，所述第一限流电流的值与第二电流源提供的电流值以及所述第一电阻和第二电阻的阻值相关。

8、特别的，所述的温度自适应限流电路，所述限流电压与第一电流源提供的电流值以及所述第三电阻和第四电阻的阻值相关。

9、特别的，所述的温度自适应限流电路，其中，所述温度传感器的输出电压小于等于所述限流电压时，所述第二晶体管导通，所述自适应模块输出的变化电流与所述温度传感器的输出电压呈线性关系；所述限流电流为与所述温度传感器的输出电压呈线性关系的第二限流电流。

10、本申请还包括一种电子设备，包括如前所述的任一温度自适应限流电路。

11、本申请提出的功率晶体管的温度自适应限流电路，基于功率晶体管的发热情况对功率晶体管的输出电流限制在限流电流以下，限流电流值可以随功率晶体管发热情况的自适应调整。

技术特征：

1.一种功率晶体管的温度自适应限流电路，包括：

2.根据权利要求1所述的温度自适应限流电路，其中，所述限流模块包括：

3.根据权利要求2所述的温度自适应限流电路，所述第一限流电流的值与第二电流源（i2203）提供的电流值以及所述第一电阻（r2204）和第二电阻（r2206）的阻值相关。

4.根据权利要求3所述的温度自适应限流电路，其中，所述功率晶体管和第一晶体管（t2202）为垂直沟道晶体管，并且所述功率晶体管的第一极和第一晶体管（t2202）的第一极制备在同一衬底上。

5.根据权利要求1或3所述的温度自适应限流电路，其中，所述自适应模块包括：

6.根据权利要求5所述的温度自适应限流电路，其中，所述温度传感器的第一极通过所述第二电流源（i2302）耦合到所述限流模块。

7.根据权利要求6所述的温度自适应限流电路，其中，

8.根据权利要求7所述的温度自适应限流电路，所述限流电压与第一电流源（i2304）提供的电流值以及所述第三电阻（r2305）和第四电阻（r2306）的阻值相关。

9.根据权利要求8所述的温度自适应限流电路，其中，

10.一种电子设备，包括如权利要求1-9中任一所述的温度自适应限流电路。

技术总结
本申请涉及一种功率晶体管的温度自适应限流电路，包括：自适应模块，基于功率晶体管的温度生成调控限流电流的变化电流；限流模块，等比例镜像功率晶体管的输出电流生成镜像电流并接收自适应模块输出的变化电流，功率晶体管的温度变化时，基于镜像电流和变化电流控制提供给功率晶体管的控制极的电压；将晶体管的输出电流限制在，当功率晶体管的温度小于阈值温度时，功率晶体管的限制电流为固定值的第一限流电流并由所述限流模块决定；当功率晶体管的温度大于等于所述阈值温度时，功率晶体管的限制电流为线性变化的第二限流电流值并且变化斜率由自适应模块决定。本申请还涉及一种电子设备。

技术研发人员：杨毓俊,李瑞
受保护的技术使用者：瓴芯电子科技（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23