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摘要
申请专利号:

CN201010258155.7

申请日:

2010.08.20

公开号:

CN102375470A

公开日:

2012.03.14

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G05F 3/30申请日:20100820|||公开

IPC分类号:

G05F3/30

主分类号:

G05F3/30

申请人:

张伟

发明人:

张伟

地址:

江苏省江阴市开发区澄江中路159号

优先权:

专利代理机构:

江阴市同盛专利事务所 32210

代理人:

唐纫兰;沈国安

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内容摘要

本发明涉及一种带隙参照电压电路,所述电压VDD分为三路:第一路经电阻R1与三极管T2的发射极相连,T2的基极与集电极相连后接地;第二路与三极管T1的发射极相连,T2的基极与集电极相连后接地;第三路经电阻R4和R2接地,其中电阻R4与R2之间为电压Vref输出点;其中第一路与第二路还分别接入运算放大器OP的输入端,同时OP的输入端均通过电阻R3接地,输出端直接控制恒流源电路。本发明一种带隙参照电压电路,具有启动增强功能。

权利要求书

1: 一种带隙参照电压电路, 其特征在于 : 所述电压 VDD 分为三路 : 第一路经电阻 R1 与 三极管 T2 的发射极相连, T2 的基极与集电极相连后接地 ; 第二路与三极管 T1 的发射极相 连, T2 的基极与集电极相连后接地 ; 第三路经电阻 R4 和 R2 接地, 其中电阻 R4 与 R2 之间为 电压 Vref 输出点 ; 其中第一路与第二路还分别接入运算放大器 OP 的输入端, 同时 OP 的输 入端均通过电阻 R3 接地, 输出端直接控制恒流源电路。
2: 如权利要求 1 所述一种带隙参照电压电路, 其特征在于 : 所述运算放大器的输入端 经 R3 后分别通过 MOS 管 N1 和 N2 接地, 且所述 N2 的控制端 G 端接入上述第三路回路中。

说明书


一种带隙参照电压电路

    【技术领域】
     本发明涉及一种带隙参照电压电路。背景技术 电源转换器, 例如直流直流转换器或交流直流转换器, 在满负荷运行时通常消耗 较多能量。 这种半导体器件的功耗会导致温度迅速上升, 引起芯片参照电压的漂移, 从而造 成输出电压的不稳定。直流电压对直流电压转换器和功率放大器特别容易受到影响, 因为 更高的输出电压和更大的输出电流要求更稳定的供电系统。
     带隙参照电路可用于缓解与温度漂移有关的问题。这通常是由温度补偿单元, Brakow 单元和负温度系数的晶体管或电阻来组成。 许多不同类型的带隙电路已获应用。 例 如: 两个具有相同的电流但是不同的 PN 结面积的二极管之间的电压差可用来产生一个与 绝对温度成正比 (PTAT 基准) 的电流 (第一个电阻内) 。这个电流又被用来在第二个电阻中 产生电压差。当一 PTAT 电流通过时, 二极管两端电压就与绝对温度互补 (CTAT) 。与温度相 关的第一级效应该将被抵消, 因此参照电压具有典型的抛物线行为。
     带隙参照电路的目的是提供一个稳定的参照电压。该电压与工艺制程, 温度和电 源电压无关, 如图 4 所示 ; 传统带隙基准电压电路。Brokaw 单元包含双极型晶体管 (BJT) T1(1 个 ) 和 T2(8 个) , 以及电阻 R1。节点 VA 和 VB 由外加运算放大器 (运放) 来保证平衡。 两个电流源提供相同的电流 I, 加上电阻 R2 使得输出参照电压随温度的变化为抛物线型。 对 R1 的偏置方式是 : VT x Ln(N) = 54mV。其中 VT 是热电压 (26mV), N 是 T2 和 T1 的比例, 电流源是 [VT x Ln(N)] / R1。Vref 是 VTLn(N)R2/R1 +VBE 中, 其中 VBE 为双极晶体管基 极和发射极之间的正向电压。设计中调整 R2/R1 使得 Vref 必须在一定的电压范围, 以实 现对温度变化为一抛物曲线型 , 这使电压范围之外的参照电压不能实现温度全补偿, 这在 多参照电压应用中造成了困难, 因而需要改进。 此外, 由于带隙基准电压电路的启动电路对 电源电压上升率很敏感, 易导致电路不启动, 因而也需要改进。
     发明内容
     本发明的目的在于克服上述不足, 提供一种具有启动增强功能的带隙参照电压电 路。
     本发明的目的是这样实现的 : 一种带隙参照电压电路, 所述电压 VDD 分为三路 : 第 一路经电阻 R1 与三极管 T2 的发射极相连, T2 的基极与集电极相连后接地 ; 第二路与三极 管 T1 的发射极相连, T2 的基极与集电极相连后接地 ; 第三路经电阻 R4 和 R2 接地, 其中电 阻 R4 与 R2 之间为电压 Vref 输出点 ; 其中第一路与第二路还分别接入运算放大器 OP 的输 入端, 同时 OP 的输入端均通过电阻 R3 接地, 输出端电压接入 VDD。
     本发明一种多参照电压输出带隙电路, 其特征在于 : 所述运算放大器的输入端经 R3 后分别通过 MOS 管 N1 和 N2 接地, 且所述 N2 的控制端 G 端接入上述第三路回路中。
     本发明的有益效果是 :有别于图 4 所示的传统通用型带隙参照电压电路, 本发明这种带平衡结构且具有启动 增强功能的电路不仅消除了其对电源电压上升率的敏感度, 提供了电路启动保证, 而且在 温度全补偿的条件下输出任意参照电压而非单一参照电压值。
     如图 1 显示了带平衡结构的多参照电压输出电路及 Vref_ready 信号度改进以后 的结构图。通过每个双极晶体管 (BJT) 的电流将是相同的且由极连型电流源提供, 从而提 高了温度系数的补偿精度。输出电压 Vref 的电压范围在接近 0 伏到 【VDD -(2 * Vdset) 】 范围内都可实现温度全补偿, 这给设计人员在设计多参照电压系统时提供了极大的方便, 并使系统所需的各种参照电压的温度特性得到保证, 极大提高了芯片的温度稳定性, 减小 了温度漂移。此外, Vref_ready 提供了电源启动时的序列信号 。R1,R2,R3 和 R4 需由同 类材料制成, 平衡电阻 R3 的引入, 使输出参照电压变为 Vref = R2/R3(VT x Ln(N) R3/R1 + Vbe) 。由于 VT 具有正温度系数而 Vbe 具有负温度系数, 选择适当的 R3/R1 比值, 便可获 得零温度系数, 其输出参照电压 Vref 仍由 R2/R3 的比值来决定并于温度无关, 因而可获得 零温度系数多参照电压输出。 Vref_ready 信号切换到高电位的条件是带隙参照电压的确立 和输入电压足够高使得其它模拟电路能够正常运作。这一点在电源设计中特别有用, 可以 避免不必要的电流初始漏电的冲击。由于 R3 加入到运算放大器的输入中, 不仅温度系数被 完全补偿, 而且输出电压 Vref 可以 R2/R3 的比值来调到所需电压值, 而不必受限于某一 特定电压值。图 3 的曲线显示了一个模拟结果。 当温度从 -40 ?? 至 125 ?? 变化时, 补偿 精度可以达到极高水平。 在图 2 中, 两只 NMOS 晶体管分别插入两只 R3 电阻与地 (GND) 之间, 其导通电阻 应远远小于 R3, 版图设计中应做到完全匹配, 两只 R3 电阻也应完全匹配, 以确保补偿精度。 两只 NMOS 晶体管的作用在于, 当电源接通时, EN 信号首先将 N1 导通, 此时 N2 尚未导通, OP 两输入端崭时失去了平衡, 借助于巨大的增益, OP 将辅助启动电路将电流源启动, 继而 将 N2 导通, 电路重新回到平衡状态,在 N1 和 N2 导通电阻远远小于 R3 的条件下,温度补 偿不受影响。
     附图说明 图 1 为本发明带平衡结构的多参照电压输出带隙电路。
     图 2 为本发明启动增强型多参照电压输出带隙电路。
     图 3 为本发明启动增强型多参照电压输出带隙电路输出电压 Vref 随温度变化的 模拟曲线图。
     图 4 为常规的带隙参照电压电路结构图。
     具体实施方式
     实施例一 : 参见图 1, 本发明涉及一种多参照电压输出带隙电路, 电压 VDD 分为三路 : 第一路经电 阻 R1 与三极管 T2 的发射极相连, T2 的基极与集电极相连后接地 ; 第二路与三极管 T1 的发 射极相连, T2 的基极与集电极相连后接地 ; 第三路经电阻 R4 和 R2 接地, 其中电阻 R4 与 R2 之间为电压 Vref 输出点 ; 其中第一路与第二路还分别接入运算放大器 OP 的输入端, 同时 OP 的输入端均通过电阻 R3 接地, 输出端直接控制恒流源电路。实施例二 : 参见图 2, 实施例二与实施例一的不同在于, 所述运算放大器的输入端经 R3 后分别通 过 MOS 管 N1 和 N2 接地, 且所述 N2 的控制端 G 端接入上述第三路回路中。

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资源描述

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1、10申请公布号CN102375470A43申请公布日20120314CN102375470ACN102375470A21申请号201010258155722申请日20100820G05F3/3020060171申请人张伟地址江苏省江阴市开发区澄江中路159号72发明人张伟74专利代理机构江阴市同盛专利事务所32210代理人唐纫兰沈国安54发明名称一种带隙参照电压电路57摘要本发明涉及一种带隙参照电压电路,所述电压VDD分为三路第一路经电阻R1与三极管T2的发射极相连,T2的基极与集电极相连后接地;第二路与三极管T1的发射极相连,T2的基极与集电极相连后接地;第三路经电阻R4和R2接地,其中电阻。

2、R4与R2之间为电压VREF输出点;其中第一路与第二路还分别接入运算放大器OP的输入端,同时OP的输入端均通过电阻R3接地,输出端直接控制恒流源电路。本发明一种带隙参照电压电路,具有启动增强功能。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102375477A1/1页21一种带隙参照电压电路,其特征在于所述电压VDD分为三路第一路经电阻R1与三极管T2的发射极相连,T2的基极与集电极相连后接地;第二路与三极管T1的发射极相连,T2的基极与集电极相连后接地;第三路经电阻R4和R2接地,其中电阻R4与R2之间为电压VREF输出点;其中第一路与第。

3、二路还分别接入运算放大器OP的输入端,同时OP的输入端均通过电阻R3接地,输出端直接控制恒流源电路。2如权利要求1所述一种带隙参照电压电路,其特征在于所述运算放大器的输入端经R3后分别通过MOS管N1和N2接地,且所述N2的控制端G端接入上述第三路回路中。权利要求书CN102375470ACN102375477A1/3页3一种带隙参照电压电路技术领域0001本发明涉及一种带隙参照电压电路。背景技术0002电源转换器,例如直流直流转换器或交流直流转换器,在满负荷运行时通常消耗较多能量。这种半导体器件的功耗会导致温度迅速上升,引起芯片参照电压的漂移,从而造成输出电压的不稳定。直流电压对直流电压转换。

4、器和功率放大器特别容易受到影响,因为更高的输出电压和更大的输出电流要求更稳定的供电系统。0003带隙参照电路可用于缓解与温度漂移有关的问题。这通常是由温度补偿单元,BRAKOW单元和负温度系数的晶体管或电阻来组成。许多不同类型的带隙电路已获应用。例如两个具有相同的电流但是不同的PN结面积的二极管之间的电压差可用来产生一个与绝对温度成正比(PTAT基准)的电流(第一个电阻内)。这个电流又被用来在第二个电阻中产生电压差。当一PTAT电流通过时,二极管两端电压就与绝对温度互补(CTAT)。与温度相关的第一级效应该将被抵消,因此参照电压具有典型的抛物线行为。0004带隙参照电路的目的是提供一个稳定的参。

5、照电压。该电压与工艺制程,温度和电源电压无关,如图4所示;传统带隙基准电压电路。BROKAW单元包含双极型晶体管(BJT)T11个和T2(8个),以及电阻R1。节点VA和VB由外加运算放大器(运放)来保证平衡。两个电流源提供相同的电流I,加上电阻R2使得输出参照电压随温度的变化为抛物线型。对R1的偏置方式是VTXLNN54MV。其中VT是热电压26MV,N是T2和T1的比例,电流源是VTXLNN/R1。VREF是VTLNNR2/R1VBE中,其中VBE为双极晶体管基极和发射极之间的正向电压。设计中调整R2/R1使得VREF必须在一定的电压范围,以实现对温度变化为一抛物曲线型,这使电压范围之外的。

6、参照电压不能实现温度全补偿,这在多参照电压应用中造成了困难,因而需要改进。此外,由于带隙基准电压电路的启动电路对电源电压上升率很敏感,易导致电路不启动,因而也需要改进。发明内容0005本发明的目的在于克服上述不足,提供一种具有启动增强功能的带隙参照电压电路。0006本发明的目的是这样实现的一种带隙参照电压电路,所述电压VDD分为三路第一路经电阻R1与三极管T2的发射极相连,T2的基极与集电极相连后接地;第二路与三极管T1的发射极相连,T2的基极与集电极相连后接地;第三路经电阻R4和R2接地,其中电阻R4与R2之间为电压VREF输出点;其中第一路与第二路还分别接入运算放大器OP的输入端,同时OP。

7、的输入端均通过电阻R3接地,输出端电压接入VDD。0007本发明一种多参照电压输出带隙电路,其特征在于所述运算放大器的输入端经R3后分别通过MOS管N1和N2接地,且所述N2的控制端G端接入上述第三路回路中。0008本发明的有益效果是说明书CN102375470ACN102375477A2/3页4有别于图4所示的传统通用型带隙参照电压电路,本发明这种带平衡结构且具有启动增强功能的电路不仅消除了其对电源电压上升率的敏感度,提供了电路启动保证,而且在温度全补偿的条件下输出任意参照电压而非单一参照电压值。0009如图1显示了带平衡结构的多参照电压输出电路及VREF_READY信号度改进以后的结构图。。

8、通过每个双极晶体管(BJT)的电流将是相同的且由极连型电流源提供,从而提高了温度系数的补偿精度。输出电压VREF的电压范围在接近0伏到【VDD(2VDSET)】范围内都可实现温度全补偿,这给设计人员在设计多参照电压系统时提供了极大的方便,并使系统所需的各种参照电压的温度特性得到保证,极大提高了芯片的温度稳定性,减小了温度漂移。此外,VREF_READY提供了电源启动时的序列信号。R1,R2,R3和R4需由同类材料制成,平衡电阻R3的引入,使输出参照电压变为VREFR2/R3(VTXLN(N)R3/R1VBE)。由于VT具有正温度系数而VBE具有负温度系数,选择适当的R3/R1比值,便可获得零温。

9、度系数,其输出参照电压VREF仍由R2/R3的比值来决定并于温度无关,因而可获得零温度系数多参照电压输出。VREF_READY信号切换到高电位的条件是带隙参照电压的确立和输入电压足够高使得其它模拟电路能够正常运作。这一点在电源设计中特别有用,可以避免不必要的电流初始漏电的冲击。由于R3加入到运算放大器的输入中,不仅温度系数被完全补偿,而且输出电压VREF可以R2/R3的比值来调到所需电压值,而不必受限于某一特定电压值。图3的曲线显示了一个模拟结果。当温度从40至125变化时,补偿精度可以达到极高水平。0010在图2中,两只NMOS晶体管分别插入两只R3电阻与地(GND)之间,其导通电阻应远远小。

10、于R3,版图设计中应做到完全匹配,两只R3电阻也应完全匹配,以确保补偿精度。两只NMOS晶体管的作用在于,当电源接通时,EN信号首先将N1导通,此时N2尚未导通,OP两输入端崭时失去了平衡,借助于巨大的增益,OP将辅助启动电路将电流源启动,继而将N2导通,电路重新回到平衡状态,在N1和N2导通电阻远远小于R3的条件下,温度补偿不受影响。附图说明0011图1为本发明带平衡结构的多参照电压输出带隙电路。0012图2为本发明启动增强型多参照电压输出带隙电路。0013图3为本发明启动增强型多参照电压输出带隙电路输出电压VREF随温度变化的模拟曲线图。0014图4为常规的带隙参照电压电路结构图。具体实施。

11、方式0015实施例一参见图1,本发明涉及一种多参照电压输出带隙电路,电压VDD分为三路第一路经电阻R1与三极管T2的发射极相连,T2的基极与集电极相连后接地;第二路与三极管T1的发射极相连,T2的基极与集电极相连后接地;第三路经电阻R4和R2接地,其中电阻R4与R2之间为电压VREF输出点;其中第一路与第二路还分别接入运算放大器OP的输入端,同时OP的输入端均通过电阻R3接地,输出端直接控制恒流源电路。说明书CN102375470ACN102375477A3/3页50016实施例二参见图2,实施例二与实施例一的不同在于,所述运算放大器的输入端经R3后分别通过MOS管N1和N2接地,且所述N2的控制端G端接入上述第三路回路中。说明书CN102375470ACN102375477A1/2页6图1图2说明书附图CN102375470ACN102375477A2/2页7图3图4说明书附图CN102375470A。

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