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TWI844968B - 驅動電壓產生裝置 - Google Patents

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TWI844968B
TWI844968B TW111136340A TW111136340A TWI844968B TW I844968 B TWI844968 B TW I844968B TW 111136340 A TW111136340 A TW 111136340A TW 111136340 A TW111136340 A TW 111136340A TW I844968 B TWI844968 B TW I844968B
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resistor
generating device
coupled
driving voltage
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Inventor
陳偉梵
蔡國基
Original Assignee
力拓半導體股份有限公司
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Abstract

驅動電壓產生裝置包括溫度偵測器、控制電路、電壓產生器以及輸出級電路。溫度偵測器用以偵測環境溫度來產生偵測溫度資訊。控制電路根據偵測溫度資訊以判斷環境溫度是否異常以產生啟動信號。電壓產生器根據啟動信號以產生操作電源。輸出級電路根據操作電源以產生驅動電壓至功率電晶體的控制端。

Description

驅動電壓產生裝置
本發明是有關於一種驅動電壓產生裝置，且特別是有關於一種可確保功率電晶體工作在安全操作區(Safe Operation Area,SOA)的驅動電壓產生裝置。
基於功率電晶體常操作在高溫的環境下，因此對於溫度的操作上限特別敏感。當功率電晶體操作在溫度上限的環境下時，當功率電晶體發生轉態現象時，特別容易發生損壞的現象。
基於上述，針對功率電晶體的運作，進行環境溫度的偵測是很重要的。重點在於，溫度偵測電路對於溫度偵測的反應速度是否足夠快以保護功率電晶體不至於損毀。然而，若設計使溫度偵測電路過於敏感，又可能使溫度偵測動作發生誤動作而錯關閉了功率電晶體的動作。因此，如何設計一種可正確判斷又可快速反應過溫現象的溫度偵測電路，是本領域技術人員的重要課題。
本發明提供一種驅動電壓產生裝置，可確保功率電晶體 工作在安全操作區(Safe Operation Area,SOA)。
本發明的驅動電壓產生裝置包括溫度偵測器、控制電路、電壓產生器以及輸出級電路。溫度偵測器耦接至功率電晶體的控制端，用以偵測環境溫度來產生偵測溫度資訊。控制電路耦接溫度偵測器，根據偵測溫度資訊以判斷環境溫度是否異常以產生啟動信號。電壓產生器根據啟動信號以產生操作電源。輸出級電路耦接電壓產生器，根據操作電源以產生驅動電壓至功率電晶體的控制端。
基於上述，本發明的驅動電壓產生裝置可針對功率電路體所在區域的環境溫度進行偵測。在當環境溫度過高時，驅動電壓產生裝置可停止所產生的驅動電壓，並藉此終止功率電晶體的動作。如此一來，功率電晶體可被確保於操作在安全的環境溫度下，並可工作在安全操作區中。
100:驅動電壓產生裝置
1000、1200:積體電路
1010、1210:漂移區
1020、1220:漂移區
1021、1041:碳化矽擴散層
1022、1023、1024:埋入型井區
1030:絕緣層
1031:多晶矽層
1040、1230:井區
1050:重摻雜層
1060:摻雜層
110、210:溫度偵測器
120、600:控制電路
1231:重摻雜區
130、700:電壓產生器
140、900:輸出級電路
211、400:運算電路
212、501、502:參考電壓產生器
310、320:曲線
521~52N:分壓電路
720:振盪器
730:電荷泵電路
AD1~ADN-1、710:及閘
CLKB:反向時脈信號
CLKT:時脈信號
CMP1~CMPN:比較器
CR1~CRN:比較結果
D1、D2:二極體
DE:偵測端
DT1~DTN-1:偵測溫度資訊的多個位元
DTI:偵測溫度資訊
ENT:啟動信號
GS:閘極結構
GT:閘極
IV1~IVM:反向器
M1、M2:電晶體
ND1:反及閘
NOR1:反或閘
PC1~PCN-1:預設閾值資訊的多個位元
PCI:預設閾值資訊
PM:功率電晶體
R1:第一電阻
R2:第二電阻
R51~R5N+1、R511~R5N2、R91、R92:電阻
SC:源極
TR1~TRN-1:傳輸閘
V1、V2:電壓
VCC:操作電源
VG:驅動電壓
VM:監控電壓
VPP、VDD:電源電壓
VR1~VRN:參考電壓
VSS、GND:參考接地電壓
XOR1~XORN-1:互斥或閘
圖1繪示本發明一實施例的驅動電壓產生裝置的示意圖。
圖2繪示本發明實施例的驅動電壓產生裝置中的溫度偵測器的實施方式的示意圖。
圖3繪示多晶矽電阻以及碳化矽擴散電阻的電阻值與溫度變化的關係曲線。
圖4繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中的運算電路的實施 方式的示意圖。
圖5A以及圖5B繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中的參考電壓產生器的不同實施方式的示意圖。
圖6繪示本發明實施例的驅動電壓產生裝置中的控制電路中的實施方式的示意圖。
圖7繪示本發明實施例的驅動電壓產生裝置中的電壓產生器的實施方式的示意圖。
圖8繪示的本發明圖7實施例中的振盪器720的實施方式的示意圖。
圖9繪示本發明實施例的驅動電壓產生裝置中的輸出級電路的實施方式的示意圖。
圖10繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中的第一電阻以及第二電阻的結構圖。
圖11繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中的第二電阻的另一實施方式的結構圖。
圖12繪示本發明實施例的電子裝置中，功率電晶體的結構示意圖。
請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的驅動電壓產生裝置的示意圖。驅動電壓產生裝置100用以驅動功率電晶體PM。驅動電壓產生裝置100產生驅動電壓VG，並提供驅動電壓VG至功 率電晶體PM的控制端。功率電晶體PM的一端接收電源電壓VPP，功率電晶體PM的另一端可耦接至負載電路。驅動電壓產生裝置100包括溫度偵測器110、控制電路120、電壓產生器130以及輸出級電路140。溫度偵測器110耦接至功率電晶體PM的控制端，用以偵測功率電晶體PM所在的區域的環境溫度來產生偵測溫度資訊DTI。控制電路120耦接溫度偵測器110。控制電路120接收溫度偵測器110所產生的偵測溫度資訊DTI以判斷功率電晶體PM所在的區域的環境溫度是否異常以產生啟動信號ENT。
電壓產生器130耦接至控制電路120。電壓產生器130接收控制電路120所產生的啟動信號ENT，並根據啟動信號ENT來產生操作電源VCC。輸出級電路140則耦接至電壓產生器130，並根據電壓產生器130所提供的操作電源VCC來產生驅動電壓VG。
在細節上，在當控制電路120判斷出功率電晶體PM所在的區域的環境溫度發生異常時(例如環境溫度高於一預設閾值)，控制電路120可產生啟動信號ENT以使電壓產生器130停止提供操作電源VCC。相對應的，輸出級電路140可停止產生驅動電壓VG來使功率電晶體PM被導通，確保在過溫狀態下，功率電晶體PM不會因為不適當的操作動作而產生損壞。
在另一方面，當控制電路120判斷出功率電晶體PM所在的區域的環境溫度未發生異常時，控制電路120可產生啟動信號ENT以使電壓產生器130正常提供操作電源VCC。相對應的， 輸出級電路140可根據操作電源VCC以正常的產生驅動電壓VG，並使功率電晶體PM進行正常運作。
在本實施例中，當功率電晶體PM所在的區域的環境溫度未發生異常時，電壓產生器130可根據一升壓動作來產生操作電源VCC。相對的，當功率電晶體PM所在的區域的環境溫度發生異常時，電壓產生器130則可停止上述的升壓動作，來使操作電源VCC等於參考接地電壓。
也就是說，在當功率電晶體PM所在的區域的環境溫度未發生異常時，輸出級電路140將無法產生可有效驅動功率電晶體PM的驅動電壓VG，並使功率電晶體PM維持在截止的狀態。
以下請參照圖2，圖2繪示本發明實施例的驅動電壓產生裝置中的溫度偵測器的實施方式的示意圖。溫度偵測器210耦接至功率電晶體PM的控制端。溫度偵測裝置210包括運算電路211、參考電壓產生器212、第一電阻R1以及第二電阻R2。第一電阻R1的一端耦接至偵測端DE，並接收偵測端DE上的驅動電壓VG，其中偵測端DE與功率電晶體PM的控制端相耦接。第一電阻R1的另一端耦接至運算電路211，並耦接至第二電阻R2的第一端，第二電阻R2的第二端接收參考接地電壓GND。第一電阻R1與第二電阻R2形成一分壓電路，並用以針對驅動電壓VG以及參考接地電壓GND的電壓差進行分壓，並藉以產生監控電壓VM。在本實施例中，參考接地電壓GND可以為0伏特。
在另一方面，運算電路211可接收監控電壓VM，並使監 控電壓VM與多個參考電壓VR1~VRN進行比較，並分別產生多個比較結果。此外，運算電路211並針對比較結果進行運算，可產生偵測溫度資訊DTI。
值得一提的，在本發明實施例中，第一電阻R1可以為多晶矽(poly-silicon)電阻，第二電阻R2則可以為碳化矽擴散(silicon carbon diffusion)電阻。在此請同步參照圖3，其中圖3繪示多晶矽電阻以及碳化矽擴散電阻的電阻值與溫度變化的關係曲線。其中，曲線310為第一電阻R1(多晶矽電阻)的電阻值與溫度變化的關係曲線，曲線320為第二電阻R2(碳化矽擴散電阻)的電阻值與溫度變化的關係曲線。由圖3可以發現，第一電阻R1的電阻值對於溫度變化的敏感度不高。並在一定的溫度變化範圍中，第一電阻R1的電阻值的變動率較低。相對的，第二電阻R2的電阻值對於溫度變化的敏感度較高。並在一定的溫度變化範圍中，第二電阻R2的電阻值的變動率較高。
請重新參照圖2，根據圖3的曲線310、320，可以得知，當溫度發生變化時，第一電阻R1以及第二電阻R2所形成的分壓電路的分壓比，會根據第二電阻R2的電阻值的大幅變化而產生變化。也就是說，第一電阻R1以及第二電阻R2所產生的監控電壓VM可以與溫度的變化相關聯而產生變化。
進一步來說明，運算電路211可接收多個預設的參考電壓VR1~VRN。參考電壓VR1~VRN可以根據監控電壓VM根據所要偵測的溫度範圍所產生的變動範圍來進行設置。並且，參考電 壓VR1~VRN可分別對應多個溫度。具體來說明，以參考電壓VR1對應溫度T1為範例，在溫度T1下，第一電阻R1以及第二電阻R2的電阻值所形成的分壓比，恰可分壓驅動電壓VG以產生等於參考電壓VR1的監控電壓VM。若參考電壓VRN對應溫度TN，表示在溫度TN下，第一電阻R1以及第二電阻R2的電阻值所形成的分壓比，恰可分壓驅動電壓VG以產生等於參考電壓VRN的監控電壓VM。
基於上述，運算電路211可透過使參考電壓VR1~VRN的每一者與監控電壓VM進行比較，透過計算監控電壓VM是介於參考電壓VR1~VRN的哪兩個之間，或監控電壓VM是等於參考電壓VR1~VRN中的何者，可以得知用以表示現時溫度的偵測溫度資訊。
在細節上，運算電路211透過使參考電壓VR1~VRN的每一者與監控電壓VM進行比較可以產生多個數位值的比較結果。以參考電壓VR1為範例，其中當對應的比較結果為第一邏輯值時，可以表示監控電壓VM大於參考電壓VR1；當對應的比較結果為第二邏輯值時，可以表示監控電壓VM不大於參考電壓VR1。其中第一邏輯值可以為邏輯0(或邏輯1)，第二邏輯值可以為邏輯1(或邏輯0)。
運算電路211進一步可針對上述的多個比較結果進行運算。具體來說明，若參考電壓包括依大小順序排列的參考電壓VR1至參考電壓VRN，運算電路211則可產生分別對應參考電壓VR1 至參考電壓VRN的第一比較結果至第N比較結果。運算電路211可針對其中的第i比較結果以及第i+1比較結果進行比較(可透過互斥或運算)，並藉以產生偵測溫度資訊的第i個位元，其中N為大於1的正整數，i為大於0小於N的正整數。
值得一提的，在本發明其他實施例中，第一電阻R1以及第二電阻R2的位置可以相互交換，同樣可以產生根據溫度變化而改變的監控電壓VM。
以下請參照圖4，圖4繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中的運算電路的實施方式的示意圖。運算電路400包括比較器CMP1~CMPN以及互斥或閘XOR1~XORN-1。比較器CMP1~CMPN的負輸入端分別接收參考電壓VR1~VRN，比較器CMP1~CMPN的正輸入端共同接收監控電壓VM，比較器CMP1~CMPN1並分別產生比較結果CR1~CRN。比較器CMP1~CMPN使監控電壓VM與參考電壓VR1~VRN進行比較，並藉以比較出監控電壓VM所在的電壓區間。例如，當監控電壓VM大於參考電壓VR2且小於參考電壓VR3時，比較器CMP1、CMP2可產生等於邏輯1的比較結果CR1、CR2，比較器CMP3~CMPN則可分別產生等於邏輯0的比較結果CR3~CRN。
互斥或閘XOR1~XORN-1的每一者則接收比較結果CR1~CRN的其中之二，互斥或閘XOR1~XORN-1分別產生偵測溫度資訊DTI的多個位元DT1~DTN-1。其中，對應依序排列的參考電壓VR1~VRN，互斥或閘XOR1~XORN-1的每一者可接收相鄰的 二比較結果。例如，互斥或閘XOR1可接收比較結果CR1、CR2，互斥或閘XOR2則可接收CR2、CR3，其餘可依此類推。互斥或閘XOR1~XORN-1的每一者並用以判斷所接收的二比較結果是否相同來產生偵測溫度資訊DTI。其中，判斷出所接收的二比較結果不相同的互斥或閘，其所產生的偵測溫度資訊DTI的位元(例如等於邏輯1)，可以指示出現時溫度所在的區間。
在本發明其他實施方式中，互斥或閘XOR1~XORN-1可應用反互斥或閘來取代。
在本實施例中，互斥或閘XOR1~XORN-1的輸出端可分別耦接多個傳輸閘TR1~TRN-1。偵測溫度資訊DTI的多個位元DT1~DTN-1可分別透過傳輸閘TR1~TRN-1來輸出。傳輸閘TR1~TRN-1可根據一控制信號以在相同的時間點，同步輸出偵測溫度資訊DTI的多個位元DT1~DTN-1，或者，傳輸閘TR1~TRN-1也可根據多個控制信號以在不同的時間點，分時輸出偵測溫度資訊DTI的多個位元DT1~DTN-1。
值得一提的，在本發明其他實施例中，運算電路400中可以不設置傳輸閘TR1~TRN-1，並使互斥或閘XOR1~XORN-1直接輸出偵測溫度資訊DTI的多個位元DT1~DTN-1。
以下舉一範例來說明溫度偵測器400的動作細節。請參照以下的真值表1，其中真值表1為溫度偵測器400所產生的偵測溫度資訊DTI的真值表，在真值表1的範例中，環境溫度例如介於1000至1100間。
真值表1：
Figure 111136340-A0305-02-0012-1
其中，在真值表1中，溫度偵測器400中所設定的參考電壓V11~VRN分別對應多個溫度值。參考電壓V11~VRN並分別具有由小至大依序排列的多個電壓值。透過使比較器CMP1~CMPN的比較動作，以及互斥或閘XOR1~XORN-1的運算動作，在真值表1的實施例中，當環境溫度介於1100至1200間時(監控電壓VM介於3.74V與3.48V間)時，溫度偵測器400可產生的偵測溫度資訊DTI的位元DT9可以為邏輯高準位(H)，其餘的位元則皆為邏輯高準位(L)。
以下請參照圖5A以及圖5B，圖5A以及圖5B繪示本發 明實施例的溫度偵測裝置中的參考電壓產生器的不同實施方式的示意圖。在本發明實施例中，運算電路所接收的參考電壓，可以透過參考電壓產生器來產生。在圖5A中，參考電壓產生器501包括多個電阻R51~R5N+1。電阻R51~R5N+1相互串聯，並形成一分壓電路。電阻R51~R5N+1所形成的分壓電路，其一端接收電壓V1，另一端接收電壓V2。以電壓V1大於電壓V2為例，電阻R51~R5N+1可針對電壓V1以及電壓V2的電壓差來進行分壓，以產生多個參考電壓VR1~VRN。
在本實施方式中，電壓V1可以等於圖1實施例中的驅動電壓VG。電壓V2則可以為參考接地電壓(例如0伏特)。
值得一提的，為了避免參考電壓VR1~VRN受到溫度變化而產生改變，電阻R51~R5N+1可應用對於溫度變化較不敏感的多晶矽電阻來建構。在本實施方式中，電阻R51~R5N的電阻值可以都是相同的，而電阻R5N+1的電阻值則可以不同的電阻R51~R5N的電阻值，例如電阻R5N+1的電阻值可大於電阻R51的電阻值。
在圖5B中，參考電壓產生器502包括多個分壓電路521~52N。分壓電路521~52N的每一者均耦接在驅動電壓VG以及參考接地電壓GND間。分壓電路521包括串聯耦接的電阻R511、R512；分壓電路522包括串聯耦接的電阻R521、R522；分壓電路532包括串聯耦接的電阻R531、R532；...；以及，分壓電路52N包括串聯耦接的電阻R5N1、R5N2。分壓電路521~52N透 過分壓驅動電壓VG以分別產生參考電壓VR1~VRN。值得一提的，為了避免參考電壓VR1~VRN受到溫度變化而產生改變，電阻R511~R5N2可應用對於溫度變化較不敏感的多晶矽電阻來建構。
在此，關於參考電壓VR1~VRN的數量，可根據溫度偵測動作中，偵測溫度資訊的解析度來進行設置。設計者可針對偵測溫度資訊的解析度的需求量，來調整參考電壓VR1~VRN的數量，沒有固定的限制。
以下請參照圖6，圖6繪示本發明實施例的驅動電壓產生裝置中的控制電路中的實施方式的示意圖。控制電路600用以使溫度偵測器所產生的偵測溫度資訊DTI與預設閾值資訊PCI進行比較來產生啟動信號ENT。在本實施方式中，控制電路600包括及閘AD1~ADN-1以及反或閘NOR1。各個及閘AD1~ADN-1具有兩個輸入端，其中及閘AD1~ADN-1的多個第一輸入端分別接收偵測溫度資訊DTI的多個位元DT1~DTN-1，及閘AD1~ADN-1的多個第二輸入端分別接收預設閾值資訊PCI的多個位元PC1~PCN-1。
及閘AD1~ADN-1的多個輸出端分別耦接至反或閘NOR1的多個輸入端。反或閘NOR1的輸出端可產生啟動信號ENT。
關於控制電路600的動作細節，控制電路600可使偵測溫度資訊DTI的多個位元DT1~DTN-1分別與預設閾值資訊PCI的多個位元PC~PCN-1進行及邏輯運算，再使多個及邏輯運算結 果進行反或邏輯運算，並藉以產生啟動信號ENT。相關的真值表可參見真值表2：
Figure 111136340-A0305-02-0015-2
在真值表2中，預設閾值資訊PCI的多個位元PC~PCN-1可分別對應多個溫度值，且預設閾值資訊PCI的多個位元PC1~PCN-1可針對過溫狀態的溫度值來進行設定。其中，本實施例中設定環境溫度大於攝氏110度即為發生過溫狀態。預設閾值資訊PCI的多個位元PC1~PCN-1中，對應攝氏110度的位元PC9以及之後的所有位元PC10~PCN均被設定為邏輯高準位(H)，位元PC1至PC8則被設定為邏輯低準位(L)。
承續真值表1的實施範例，溫度偵測器所產生的偵測溫 度資訊DTI的多個位元DT1~DTN-1中，位元DT9為邏輯高準位(H)。因此，對應位元DT9以及PC9的及閘可產生等於邏輯高準位(H)的運算結果，並使反或閘NOR1可產生等於邏輯低準位的啟動信號ENT。在此，邏輯低準位的啟動信號ENT可使後級的電壓產生器停止產生操作電源。
相對的，在其他的範例中，若偵測溫度資訊DTI的多個位元DT1~DT8的其中之一為邏輯高準位(H)，則表示未發生過溫現象，控制電路600可產生邏輯高準位的啟動信號ENT，並使後級的電壓產生器正常提供操作電源。
以下請參照圖7，圖7繪示本發明實施例的驅動電壓產生裝置中的電壓產生器的實施方式的示意圖。電壓產生器700包括及閘710、振盪器720以及電荷泵電路730。及閘710的一端接收啟動信號ENT，及閘710的另一端可接收邏輯1。反及閘710可輸出啟動信號ENT的反向信號以停止或啟動振盪器720的動作。振盪器720接收電源電壓VDD，並根據在當啟動信號ENT為邏輯高準位(H)時產生時脈信號CLKT以及反向時脈信號CLKB。電荷泵電路730接收時脈信號CLKT以及反向時脈信號CLKB並基於電源電壓VDD，根據時脈信號CLKT以及反向時脈信號CLKB進行電荷泵操作來產生操作電源VCC。
在本實施方式中，振盪器720以及電荷泵電路730可應用本領域具通常知識者所熟知的任意形式的振盪器電路以及電荷泵電路來實施，沒有特定的限制。
請參照圖8繪示的本發明圖7實施例中的振盪器720的實施方式的示意圖。在本實施方式中，振盪器720可以為一環形振盪器，並由反及閘ND1以及多個反向器IV1~IVM所組成。反向器IV1~IVM相互串接，反向器IV1的輸入端耦接至反及閘ND1的輸出端，反向器IVM的輸出端產生時脈信號CLKT，並耦接至反及閘ND1的一輸入端。反及閘ND1的另一輸入端接收啟動信號ENT。其中，時脈信號CLKT的頻率可由反及閘ND1以及多個反向器IV1~IVM的傳輸延遲來決定。在本實施例中，反向器IV1~IVM的數量為奇數。
以下請參照圖9，圖9繪示本發明實施例的驅動電壓產生裝置中的輸出級電路的實施方式的示意圖。輸出級電路900包括電晶體M1、M2、二極體D1、D2以及電阻R91、R92。電晶體M1的第一端接收操作電源VCC，電晶體M1的第二端耦接至二極體D1的陽極端。二極體D1的陰極端耦接至電阻R91的第一端，電阻R91的第二端則用以提供驅動電壓VG。電晶體M2的第一端接收參考接地電源VSS，電晶體M2的第二端耦接至二極體D2的陰極端。二極體D2的陽極端耦接至電阻R92的第一端，電阻R92的第二端則耦接至電阻R91的第二端。
電晶體M1、M2分別受控於控制信號CT1以及CT2。控制信號CT1以及CT2可由外部電路根據功率電晶體的操作需求來產生。當電晶體M1被導通時，輸出級電路900可產生等於操作電源VCC的驅動電壓VG。當電晶體M2被導通時，輸出級電路900 則可產生等於參考接地電壓VSS的驅動電壓VG。
在本實施例中，當過溫現象被偵測出時，電壓產生器可產生等於0V的操作電源VCC。在這樣的條件下，輸出級電路900所產生的驅動電壓VG，將無法驅動功率電晶體，並使功率電晶體可維持在截止的狀態下，降低因為溫操作而產生損毀的可能。
請參照圖10以及圖11，圖10繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中的第一電阻以及第二電阻的結構圖，圖11繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中的第二電阻的另一實施方式的結構圖。在圖10中，第一電阻R1以及第二電阻R2可以設置在相同的積體電路1000中。積體電路1000包括漂移區1010、漂移區1020、絕緣層1030、重摻雜層1050以及摻雜區1060。漂移區1020可形成在漂移區1010上，其中漂移區1020與漂移區1010間具有摻雜區1060。摻雜區1060的導電型態與漂移區1020及漂移區1010相反。絕緣層1030則可覆蓋在漂移區1020上。第一電阻R1可以由多晶矽層1031所構成，並被設置在絕緣層1030中。此外，第二電阻R2可由P型的碳化矽擴散層1021所構成，並被設置在漂移區1020中。此外，漂移區1010下可設置重摻雜層1050。漂移區1010例如為N型漂移區，重摻雜層1050則可以為N+型重摻雜層。
在另一方面，漂移區1020中並可具有埋入型井區1022，以提供一電位接點。
在圖11中，當第二電阻R2為N型的碳化矽擴散電阻時，積體電路1000可另具有P型的井區1040。P型的井區1040被設 置在漂移區1020中。第二電阻R2可由N型的碳化矽擴散層1041所構成，其中N型的碳化矽擴散層1041可被形成在P型的井區1040中。
此外，漂移區1020中並可具有埋入型井區1023、1024，以提供多個電位接點。
請參照圖12，圖12繪示本發明實施例的電子裝置中，功率電晶體的結構示意圖。功率電晶體PM形成在積體電路1200上。積體電路1200包括漂移區1210、1220以及P型的井區1230。漂移區1220形成在漂移區1210上，P型的井區1230則形成在漂移區1220上。多個閘極結構GS可形成在P型的井區1230以及漂移區1220中，並共同形成功率電晶體PM的閘極GT。另外，多個P型的重摻雜區1231分別形成在P型的井區1230的多個區域上，並共同形成功率電晶體PM的源極SC。
附帶一提的，功率電晶體PM的汲極可以形成在積體電路1200的背端(backside)。
基於圖10、圖11以及圖12，可以得知，本發明的功率電晶體PM以及產生監控電壓的第一電阻R1及第二電阻R2可以整合在相同的積體電路上。如此一來，積體電路上的溫度變化可以快速的反應在監控電壓上，溫度偵測裝置可快速的偵測出溫度變化的狀態，並產生偵測溫度資訊。相對應的，本發明實施例的驅動電壓產生裝置可對應過溫現象以停止電壓產生器產生操作電源，並使功率電晶體可以維持被截止，降低因高溫下進行操作而 產生損毀的機率。
綜上所述，本發明的驅動電壓產生裝置透過溫度偵測器以偵測功率電晶體所在區域的環境溫度，並在過溫現象發生時，驅動電壓產生裝置的電壓產生器停止提供操作電源至輸出級電路。如此一來，驅動電壓產生裝置所產生的驅動電壓不足以使功率電晶體導通，並產生過溫保護的功效。
100:驅動電壓產生裝置
110:溫度偵測器
120:控制電路
130:電壓產生器
140:輸出級電路
DTI:偵測溫度資訊
ENT:啟動信號
PM:功率電晶體
VCC:操作電源
VG:驅動電壓
VPP:電源電壓

Claims (19)

  1. 一種驅動電壓產生裝置，用以驅動一功率電晶體，包括：一溫度偵測器，耦接至該功率電晶體的控制端，用以偵測一環境溫度來產生一偵測溫度資訊；一控制電路，耦接該溫度偵測器，根據該偵測溫度資訊以判斷該環境溫度是否異常以產生一啟動信號；一電壓產生器，根據該啟動信號以產生一操作電源；以及一輸出級電路，耦接該電壓產生器，根據該操作電源以產生一驅動電壓至該功率電晶體的控制端，其中該溫度偵測器進一步包括：一第一電阻以及一第二電阻，串聯耦接在該功率電晶體的控制端以及一參考接地電壓間，該第一電阻以及該第二電阻分壓該該功率電晶體的控制端上的該驅動電壓以產生一監控電壓；以及一運算電路，耦接該第一電阻以及該第二電阻，使該監控電壓與多個參考電壓比較以產生多個比較結果，該運算電路針對該些比較結果進行運算以產生該偵測溫度資訊，其中該第一電阻為多晶矽電阻，該第二電阻為碳化矽擴散電阻。
  2. 如請求項1所述的驅動電壓產生裝置，其中該控制電路在該環境溫度大於一預設閾值時產生該啟動信號以使該電壓產生器停止輸出該操作電源。
  3. 如請求項2所述的驅動電壓產生裝置，其中該控制電路針對該偵測溫度資訊以及預設閾值資訊進行邏輯運算以產生該啟動信號，其中該預設閾值資訊為該預設閾值的數位值。
  4. 如請求項2所述的驅動電壓產生裝置，其中該控制電路包括：多個及閘，其中該些及閘分別接收該偵測溫度資訊的多個位元，並分別接收該預設閾值資訊的多個位元；以及一反或閘，具有多個輸入端以耦接至該些及閘的輸出端，該反或閘並產生該啟動信號。
  5. 如請求項1所述的驅動電壓產生裝置，其中該電壓產生器包括：一振盪器，根據該啟動信號以產生一時脈信號；以及一電荷泵電路，耦接該振盪器，基於一電源電壓，根據該時脈信號以產生該操作電源。
  6. 如請求項1所述的驅動電壓產生裝置，其中該輸出級電路包括：一第一電晶體，具有第一端接收該操作電源，該第一電晶體的控制端接收一第一控制信號； 一第二電晶體，具有第一端接收該參考接地電壓，該第二電晶體的控制端接收一第二控制信號；一第一二極體，具有陽極端耦接至該第一電晶體的第二端；以及一第二二極體，具有陰極端耦接至該第二電晶體的第二端，該第二二極體的陽極端與該第一二極體的陰極端相互耦接並提供該驅動電壓。
  7. 如請求項6所述的驅動電壓產生裝置，其中該輸出級電路更包括：一第三電阻，耦接在該第一二極體的陰極端與該功率電晶體的控制端間；以及一第四電阻，耦接在該第二二極體的陽極端與該功率電晶體的控制端間。
  8. 如請求項1所述的驅動電壓產生裝置，其中該運算電路包括：多個比較器，分別接收該些參考電壓，並共同接收該監控電壓，各該比較器用以比較該監控電壓與對應的各該參考電壓以產生各該比較結果；以及多個邏輯運算器，其中各該邏輯運算器針對該些比較結果的其中之二進行邏輯運算，該些邏輯運算器用以分別產生該偵測溫度資訊的多個位元。
  9. 如請求項8所述的驅動電壓產生裝置，其中各該邏輯運算器為互斥或閘或反互斥或閘。
  10. 如請求項8所述的驅動電壓產生裝置，其中該些參考電壓包括依大小順序排列的一第一參考電壓至一第N參考電壓，該些比較器包括分別對應該第一參考電壓至該第N參考電壓的一第一比較器至一第N比較器，該些比較器並分別產生一第一比較結果至第N比較結果，其中，各該邏輯運算器接收該第i比較結果以及該第i+1比較結果，並產生該偵測溫度資訊的第i個位元，其中N為大於1的正整數，i為大於0小於N的正整數。
  11. 如請求項8所述的驅動電壓產生裝置，其中該運算電路更包括：多個傳輸開關，分別耦接在該些邏輯運算器的輸出端上，根據一控制信號以輸出該偵測溫度資訊的該些位元。
  12. 如請求項1所述的驅動電壓產生裝置，其中該溫度偵測器更包括一參考電壓產生器，該參考電壓產生器耦接該運算電路，用以產生該些參考電壓，該參考電壓產生器包括：一分壓電路，具有第一端接收一第二電壓，該分壓電路並具有第二端接收一第三電壓，該分壓電路根據分壓該第二電壓與該第三電壓的差來產生該些參考電壓。
  13. 如請求項12所述的驅動電壓產生裝置，其中該分壓電路包括： 多個第三電阻，依序串聯耦接在一第二電壓以及一第三電壓間，其中該些第三電阻根據分壓該第二電壓與該第三電壓的差值以產生該些參考電壓，其中該些第三電阻為多晶矽電阻。
  14. 如請求項1所述的驅動電壓產生裝置，其中該溫度偵測器更包括一參考電壓產生器，該參考電壓產生器耦接該運算電路，用以產生該些參考電壓，該參考電壓產生器包括：多個分壓電路，分別用以產生該些參考電壓，其中各該分壓電路包括：一第三電阻以及一第四電阻，相互串接於一第二電壓以及一第三電壓間，用以分壓該第二電壓以及該第三電壓的電壓差來產生對應的各該參考電壓，其中該第三電阻以及該第四電阻為多晶矽電阻。
  15. 如請求項1所述的驅動電壓產生裝置，其中該第一電阻的第一端耦接至該功率電晶體控制端，該第一電阻的第二端耦接至該第二電阻的第一端，該第二電阻的第二端接收該參考接地電壓。
  16. 如請求項1所述的驅動電壓產生裝置，其中該第二電阻的第一端耦接至該功率電晶體控制端，該第二電阻的第二端耦接至該第一電阻的第一端，該第一電阻的第二端接收該參考接地電壓。
  17. 如請求項1所述的驅動電壓產生裝置，其中該第二電阻為N型碳化矽擴散電阻或P型碳化矽擴散電阻。
  18. 如請求項1所述的驅動電壓產生裝置，其中當該第二電阻為P型碳化矽擴散電阻時，該第二電阻包括：一P型擴散區，設置在一漂移區中。
  19. 如請求項1所述的驅動電壓產生裝置，其中當該第二電阻為N型碳化矽擴散電阻時，該第二電阻包括：一N型擴散區，設置在一井區中，其中該井區設置在一漂移區中。
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