CN102981548B - 一种带电流补偿的高压稳压电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于半导体集成电路领域，带电流补偿的高压稳压电路，包括：一外部电源VDD连接NMOS管M4漏极，通过电阻R1连接PMOS管M1源极，通过电阻R2连接NMOS管M6漏极；PMOS管M1栅极连接其漏极，其漏极连接NMOS管M2漏极，其衬底与其源极连接；NMOS管M2栅极连接其漏极，其源极连接NMOS管M3漏极；NMOS管M3栅极连接其漏极，其源极连接晶体管D1发射极；NMOS管M4其栅极连接NMOS管M1源极，其源极连接内部电源；NMOS管M5漏极连接NMOS管源极，其栅极连接NMOS管M6栅极，其源极连接晶体管D2发射极；NMOS管M6栅极与其漏极连接，其源极连接晶体管D3发射极；晶体管D1、D2、D3其各的自基极连接其各自的集电极后连接地。本发明的高压稳压电路能降低稳压电路功耗，提高稳压电路驱动能力。

Description

一种带电流补偿的高压稳压电路
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种带电流补偿的高压稳压电路。
背景技术
目前，半导体集成电路领域使用的高压稳压电路通常有两种解决方案，一种是使用高压PMOS和高压NMOS做的电压调整电路，由于高压器件的使用会明显增加制作成本。
另一种是使用通用的电压嵌位电路，其缺点是驱动能力有限，并且驱动能力增大的同时功耗会迅速增大。所以，需要一种结构简单，驱动能力大，低功耗的高压稳压电路。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的高压稳压电路，应用于半导体集成电路制造领域，能降低稳压电路功耗，提高稳压电路驱动能力。
为解决上述技术问题，本发明的高压稳定电路，包括：
一外部电源VDD连接电阻R1的一端、电阻R2的一端和高压NMOS管M4的漏极，电阻R1的另一端连接PMOS管M1的源极，电阻R2的另一端连接NMOS管M6的漏极；
PMOS管M1的栅极连接其漏极，其漏极连接NMOS管M2的漏极，其衬底与其源极连接；
NMOS管M2的栅极连接其漏极，其源极连接NMOS管M3的漏极，其衬底连接地；
NMOS管M3的栅极连接其漏极，其源极连接双极结型晶体管D1的发射极，其衬底连接地；
高压NMOS管M4的栅极连接NMOS管M1的源极，其源极连接内部电源，其衬底连接地；
NMOS管M5的漏极连接NMOS管M1的源极，其栅极连接NMOS管M6的栅极，其源极连接双极结型晶体管D2的发射极，其衬底连接地；
NMOS管M6的栅极与其漏极连接，其源极连接双极结型晶体管D3的发射极，其衬底连接地；
双极结型晶体管D1、D2和D3其各自的基极连接其各自的集电极后连接地。
所述电阻R1的阻值范围为20K至50K。
所述外部电源VDD的电压范围为VDD≤28V。
外部电源VDD，通过电阻R1、PMOS管M1、NMOS管M2、NMOS管M3和双极结型晶体管D1的共同作用，产生电压VCLAMP，通过选取阻值在20k到50k之间电阻R1能降低稳压电路的功耗。
电阻R2、NMOS管M6和双极结型晶体管D3，能产生一个随VDD增大而增大的电流，通过NMOS管M5和NMOS管M6的镜像作用，使通过NMOS管M6和双极结型晶体管D3到地的电流按比例镜像到NMOS管M5和双极结型晶体管D2组成的到地的电流通路。
定义流过R1的电流为I0，流过NMOS管M1、NMOS管M2、NMOS管M3和双极结型晶体管D1到地的电流为I1，流经NMOS管M5、双极结型晶体管D2到地的电流为I2，I0＝I1+I2。当VDD变化时，I2与I0同时增大或者同时变小，通过I2的补偿作用，使得I1不随VDD的变化而变化，这样VCLAMP能维持电压不变。
其中，双极结型晶体管D2和双极结型晶体管D3的比例与NMOS管M5与NMOS管M6的比例一致。
双极结型晶体管D2与双极结型晶体管D3能使用其它的负载所替代，比如二极管、电阻或NMOS管。
本发明的高压稳压电路，应用于半导体集成电路制造领域，能降低稳压电路功耗，提高稳压电路驱动能力。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明一实施例的电路结构示意图
图2是VCLAMP-VDD特性曲线，显示Vsp＝5V时，VCLAMP-VDD的特性曲线关系。
附图标记说明
VDD是外部电源
VOUT是内部电源
R1、R2是电阻
M1是PMOS管
M2、M3、M5、M6是NMOS管
M4是高压NMOS管
D1、D2、D3是双极结型晶体管。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一实施例，包括：
一外部电源VDD连接电阻R1的一端、电阻R2的一端和高压NMOS管M4的漏极，电阻R1的另一端连接PMOS管M1的源极，电阻R2的另一端连接NMOS管M6的漏极；
PMOS管M1的栅极连接其漏极，其漏极连接NMOS管M2的漏极，其衬底与其源极连接；
NMOS管M2的栅极连接其漏极，其源极连接NMOS管M3的漏极，其衬底连接地；
NMOS管M3的栅极连接其漏极，其源极连接双极结型晶体管D1的发射极，其衬底连接地；
高压NMOS管M4的栅极连接NMOS管M1的源极，其源极连接内部电源，其衬底连接地；
NMOS管M5的漏极连接NMOS管M1的源极，其栅极连接NMOS管M6的栅极，其源极连接双极结型晶体管D2的发射极，其衬底连接地；
NMOS管M6的栅极与其漏极连接，其源极连接双极结型晶体管D3的发射极，其衬底连接地；
双极结型晶体管D1的基极连接其集电极后连接地；
双极结型晶体管D2的基极连接其集电极后连接地；
双极结型晶体管D3的基极连接其集电极后连接地。
如图2所示，VCLAMP-VDD的电压特性图，显示Vsp＝5V时，VCLAMP-VDD的特性曲线关系。
如果外部电源VDD的输入电压小于设定的需转换电压Vsp(Vsp等于内部电路的工作电压)，VCLAMP电压会等于VDD，起跟随作用；
如果外部电源VDD的输入电压大于等于Vsp，则VCLAMP会近似等于Vsp，不随VDD变化而变化，起到稳压作用，在VDD≤28V时VCLAMP不高于6.5V。
本实施例的高压稳压电路应用于开关型霍尔传感器的电源系统中，能满足外部电源VDD电压输入范围从3.5V至28V，稳压电路电流不超过1.5mA，能驱动4mA的负载。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种带电流补偿的高压稳压电路，其特征是，包括：
一外部电源VDD连接电阻R1的一端、电阻R2的一端和高压NMOS管M4的漏极，电阻R1的另一端连接PMOS管M1的源极，电阻R2的另一端连接NMOS管M6的漏极；
PMOS管M1的栅极连接其漏极，其漏极连接NMOS管M2的漏极，PMOS管M1其衬底连接其源极；
NMOS管M2的栅极连接其漏极，其源极连接NMOS管M3的漏极，NMOS管M2其衬底连接地；
NMOS管M3的栅极连接其漏极，其源极连接双极结型晶体管D1的发射极，NMOS管M3其衬底连接地；
高压NMOS管M4的栅极连接NMOS管M1的源极，高压NMOS管M4其源极连接内部电源，高压NMOS管M4其衬底连接地；
NMOS管M5的漏极连接NMOS管M1的源极，NMOS管M5其栅极连接NMOS管M6的栅极，NMOS管M5其源极连接双极结型晶体管D2的发射极，NMOS管M5其衬底连接地；
NMOS管M6的栅极与其漏极连接，其源极连接双极结型晶体管D3的发射极，其衬底连接地；
双极结型晶体管D1、D2和D3其各自的基极连接其各自的集电极后连接地。
2.如权利要求1所述的高压稳压电路，其特征是：所述电阻R1的阻值范围为20K至50K。
3.如权利要求1所述的高压稳压电路，其特征是：所述外部电源VDD的电压范围为VDD≤28V。
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