ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕГРЕВА КЛЮЧА

Интегральный датчик перегрева ключа относится к коммутационной технике и может быть использован в качестве встроенного устройства контроля управления силовым ключевым устройством.
Известно устройство индикатора перегрева теплоотвода (Бутов А. Индикатор перегрева теплоотвода// Радио. - 2002. - №5 - С. 53), использующего транзистор в качестве датчика температуры.
Недостатками данного устройства являются отсутствие функций управления и дискретные конструктивные элементы, не позволяющие интегрировать датчик температуры в схему управления и силовой коммутатор.
В качестве прототипа выбрана микросхема ADT6501 (Low Cost, 2.7 V to 5.5 V, Micropower Temperature Switches in SOT-2. URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD56502_6503_6504.pdf), содержащая встроенный температурный сенсор, формирователь опорного напряжения для установки напряжения переключения, характеризующие температуру, и аналоговый компаратор сигналов.
Основным недостатком прототипа является дискретное исполнение, которое позволяет точно контролировать температуру собственного кристалла микросхемы, контроль температуры кристалла рядом расположенной тепловыделяющей микросхемы осуществляется с погрешностью.
Полезная модель направлена на получение технического результата - точный контроль перегрева тепловыделяющего кристалла ключевого МОП транзистора, расположенного на одном кристалле с сенсором.
Поставленная цель достигается тем, что встроенный температурный сенсор, формирователь опорного напряжения, аналоговый компаратор сигналов и схема управления затвором МОП транзистора выполнены в едином КМОП базисе и располагаются на одном кристалле с ключевым МОП транзистором, при этом настройка и регулировка температуры перегрева устанавливаются посредством дополнительного вывода.
На фиг. 1 представлена структурная схема кристалла силового ключа с интегральным датчиком перегрева.
Кристалл имеет следующие выводы (контактные площадки): 1 - питание; 2 - вход управления; 3 - общий; 4 - вход установки и регулировки температуры перегрева; 5, 6 - выходы ключа.Интегральный датчик перегрева в составе силового ключа функционирует следующим образом.
Сигнал управления с входа управления 2 поступает на схему управления 7, которая открывает ключевой МОП транзистор 13. Протекание тока через выводы 5 и 6 МОП транзистора 13 приводит к разогреву кристалла в целом и встроенного в кристалл МОП транзистора в диодном включении 12, который играет роль температурного сенсора, в частности.
Разогрев МОП транзистора 12 приводит к увеличению его сопротивления и увеличению потенциала на делителе напряжения, построенного на резисторе 11 и МОП транзисторе 12. Потенциал на втором делителе из резисторов 9 и 10 с ростом температуры не изменяется.
Аналоговый компаратор 8 сравнивает потенциалы с обоих делителей, и при превышении напряжением на МОП транзисторе 12 порогового значения, выдает соответствующий сигнал на схему управления 7, которая закрывает ключевой МОП транзистор 13.
Вывод 4 кристалла предназначен для установки и регулирования температуры перегрева и выключения силового ключа.
Технический результат достигается за счет совпадения температур силового ключа и температурного сенсора, интегрированных в единый кристалл, реализованный в КМОП технологии.