CN102375470B - 一种带隙参照电压电路 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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：VTxLn(N)=54mV。其中VT是热电压(26mV)，N是T2和T1的比例，电流源是[VTxLn(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，所述电流源分为三路：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（VTxLn（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-40o至125o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，电流源分为三路：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。
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。

Claims (1)

1.一种带隙参照电压电路，其特征在于：电流源分为三路：第一路电流源经电阻R1与三极管T2的发射极相连，三极管T2的基极与集电极相连后接地；第二路电流源与三极管T1的发射极相连，三极管T1的基极与集电极相连后接地；第三路电流源经电阻R4和电阻R2接地，其中电阻R4与电阻R2之间为电压Vref输出点；第一路电流源接入运算放大器OP的正相输入端，第二路电流源接入运算放大器OP的反相输入端，运算放大器OP的输出端接入第一路电流源，所述运算放大器OP的正相输入端和反相输入端分别经电阻R3后分别通过MOS管N1和MOS管N2接地，所述MOS管N1的控制端G端接入EN信号，MOS管N2的控制端G端接入第三路电流源与电阻R4的连接点。
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