CN106843360B - 一种基准电压电路及程控电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及的是一种基准电压电路及程控电源。本发明提供了一种基准电压电路，包括启动电路和基准电压产生电路。本发明还提供了一种程控电源。本发明的基准电源电路的输入电压不直接作为输入，而是通过启动电路中的稳压结构进一步降低了噪声，提高了电源抑制比；采用非线性温度补偿的电路结构，使基准电压电路具有更小的温度系数，提高了输出精度。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及的是一种基准电压电路及程控电源。
背景技术
基准电压产生电路是应用于模拟电路设计、混合信号电路设计以及数字设计中的基本模块单元，它的作用是为系统提供一个不随温度及供电电压变化的基准电压。在基准电压产生电路中，温度系数(TC，Temperature Coefficient)和电源抑制比(PSRR，PowerSupply Rejection Ratio)这两个参数对电源性能的好坏起着决定性的作用，高精度、低功耗、高电源抑制比、低温度系数的基准电压产生电路对于整个电路来说至关重要。传统的带隙基准电压通过将两个具有正负温度系数的电压进行线性叠加即可得到零温度系数的基准电压。两个双极型三极管的基极-发射极电压的差值是与绝对温度成正比的，双极晶体管的基极-发射极电压具有负温度系数性质，利用这两种不同性质的电压配以一定的比例得到与温度变化无关的基准电压。由于传统的基准电压产生电路只进行线性补偿，精度差，在温度范围变化较大时，产生的电压通常不太理想，尤其是在一些对电压精度要求比较高的电路中，线性补偿后产生的电压远远不能满足要求。基于此，本发明提供了一种具有更高精度、更高PSRR的低温度系数基准电压产生电路及程控电源。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有基准电压产生电路电源抑制比低、温度系数大的问题，提供了一种高精度、高电源抑制比和低温度系数的基准电压电路及程控电源。
本发明提供了一种带有非线性补偿的低温度系数基准电压电路，包括启动电路和基准电压产生电路；所述启动电路包括：第一运算放大器OP1，第一运算放大器OP1正向输入端连接输入电压VIN，第一运算放大器OP1的输出端连接第一PMOS管P1的栅极和第一电容C1的一端，第一PMOS管P1的电源VDD，第一PMOS管P1的漏极连接第一电容C1的另一端和第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接第一运算放大器OP1的反向输入端和第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接地；第二电容C2的一端连接第一PMOS管P1的漏极，第二电容C2的另一端连接第一NMOS管N1的漏极，第一NMOS管N1的源极接地，第一NMOS管N1的栅极连接第二PMOS管P2的漏极和第二NMOS管N2的漏极，第二PMOS管P2的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第二PMOS管P2的栅极连接第二NMOS管N2的栅极，第二NMOS管N2的源极接地；
所述基准电压产生电路包括：第三PMOS管P3，第四PMOS管P4，第三PMOS管P3、第四PMOS管P4的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第三PMOS管P3、第四PMOS管P4的栅极连接第二运算放大器OP2的输出端并与第一NMOS管N1的漏极相连，第三PMOS管P3的漏极连接第二运算放大器OP2的正向输入端、第二PMOS管P2的栅极以及第一三极管Q1的发射极，第一三极管Q1的集电极和基极接地，第三电阻R3的一端连接第一三极管Q1的发射极，另一端接地；第四PMOS管P4的漏极连接第二运算放大器OP2的反向输入端以及第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接第二三极管Q2的发射极，第二三极管Q2的集电极和基极均接地，电阻第五电阻R5的一端连接第二三极管Q2的发射极，另一端接地；所述基准电压产生电路还包括：第五PMOS管P5、第六PMOS管P6，第五PMOS管P5、第六PMOS管P6的源极均连接第一PMOS管P1的漏极，第五PMOS管P5、第六PMOS管P6的栅极连接第三运算放大器OP3的输出端，第五PMOS管P5的漏极连接OP3的正向输入端和第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接第三NMOS管N3的栅极和漏极，第三NMOS管N3的源极接地，第六PMOS管P6的漏极连接OP3的反向输入端和第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端连接第四NMOS管N4的漏极，第四NMOS管N4的栅极连接第三运算放大器OP3的反向输入端和第七电阻R7的一端，第四NMOS管N4的源极接地；第七PMOS管P7，第七PMOS管P7的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第七PMOS管P7的栅极连接第三运算放大器OP3的输出端，第七PMOS管P7的漏极连接第八PMOS管P8的漏极和第九PMOS管P9的源极，第八PMOS管P8的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第八PMOS管P8的栅极连接第一NMOS管N1的漏极，第八PMOS管P8的漏极连接输出端VOUT，第九PMOS管P9的漏极连接第十PMOS管P10的源极，第九PMOS管P9、第十PMOS管P10的栅极均接地，第十PMOS管P10的漏极连接第十一PMOS管P11的栅极，第十一PMOS管P11的源极和漏极均接地。
所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2均为PNP管。
本发明还提供了一种包括所述的带有非线性补偿的低温度系数基准电压电路的程控电源，所述程控电源还包括电压转换电路，所述电压转换电路用于为基准电压电路提供直流电压VIN。
本发明所提供的一种带有非线性补偿的低温度系数基准电压电路及程控电源，有效地解决了现有技术中基准电压产生电路精度差、温度系数高的问题，通过启动电路中的稳压结构进一步降低了噪声，提高了电源抑制比；采用非线性温度补偿的电路结构，使基准电压电路具有更小的温度系数，提高了输出精度。
附图说明
图1为本发明提供的一种带有非线性补偿的低温度系数基准电压电路示意图。
图2为本发明提供的程控电源电路示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种带有非线性补偿的低温度系数基准电压电路及程控电源，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如1图所示，一种带有非线性补偿的低温度系数基准电压电路，包括启动电路和基准电压产生电路；所述启动电路包括：第一运算放大器OP1，第一运算放大器OP1正向输入端连接输入电压VIN，第一运算放大器OP1的输出端连接第一PMOS管P1的栅极和第一电容C1的一端，第一PMOS管P1的电源VDD，第一PMOS管P1的漏极连接第一电容C1的另一端和第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接第一运算放大器OP1的反向输入端和第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接地；第二电容C2的一端连接第一PMOS管P1的漏极，第二电容C2的另一端连接第一NMOS管N1的漏极，第一NMOS管N1的源极接地，第一NMOS管N1的栅极连接第二PMOS管P2的漏极和第二NMOS管N2的漏极，第二PMOS管P2的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第二PMOS管P2的栅极连接第二NMOS管N2的栅极，第二NMOS管N2的源极接地。
所述基准电压产生电路包括：第三PMOS管P3，第四PMOS管P4，第三PMOS管P3、第四PMOS管P4的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第三PMOS管P3、第四PMOS管P4的栅极连接第二运算放大器OP2的输出端并与第一NMOS管N1的漏极相连，第三PMOS管P3的漏极连接第二运算放大器OP2的正向输入端、第二PMOS管P2的栅极以及第一三极管Q1的发射极，第一三极管Q1的集电极和基极接地，第三电阻R3的一端连接第一三极管Q1的发射极，另一端接地；第四PMOS管P4的漏极连接第二运算放大器OP2的反向输入端以及第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接第二三极管Q2的发射极，第二三极管Q2的集电极和基极均接地，电阻第五电阻R5的一端连接第二三极管Q2的发射极，另一端接地；所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2均为PNP管。
所述基准电压产生电路还包括：第五PMOS管P5、第六PMOS管P6，第五PMOS管P5、第六PMOS管P6的源极均连接第一PMOS管P1的漏极，第五PMOS管P5、第六PMOS管P6的栅极连接第三运算放大器OP3的输出端，第五PMOS管P5的漏极连接OP3的正向输入端和第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接第三NMOS管N3的栅极和漏极，第三NMOS管N3的源极接地，第六PMOS管P6的漏极连接OP3的反向输入端和第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端连接第四NMOS管N4的漏极，第四NMOS管N4的栅极连接第三运算放大器OP3的反向输入端和第七电阻R7的一端，第四NMOS管N4的源极接地；第七PMOS管P7，第七PMOS管P7的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第七PMOS管P7的栅极连接第三运算放大器OP3的输出端，第七PMOS管P7的漏极连接第八PMOS管P8的漏极和第九PMOS管P9的源极，第八PMOS管P8的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第八PMOS管P8的栅极连接第一NMOS管N1的漏极，第八PMOS管P8的漏极连接输出端VOUT，第九PMOS管P9的漏极连接第十PMOS管P10的源极，第九PMOS管P9、第十PMOS管P10的栅极均接地，第十PMOS管P10的漏极连接第十一PMOS管P11的栅极，第十一PMOS管P11的源极和漏极均接地。
本发明的输入电压不直接作为输入，而是通过启动电路中的LDO电路进一步降低了噪声，提高了电源抑制比；采用非线性温度补偿的电路结构，使基准电压电路具有更小的温度系数，提高了输出精度。仿真结果显示，本发明的基准电压产生电路具有更低的温度系数和更高的电源抑制比。
如图2所示，一种程控电源，所述程控电源包括上述的带有非线性补偿的低温度系数基准电压电路，还包括电压转换电路，所述电压转换电路用于为基准电压电路提供直流电压VIN。所述电压转换电路包括电压转换芯片，第一电感L1，第八电阻R8，第九电阻R9，第三电容C3，二极管D1。其中电压转换芯片包括输入引脚IN，输出引脚SW和反馈引脚FB，输出引脚SW与二极管D1的阴极相连，二极管D1的阳极接地，第一电感L1的一端与二极管D1的阴极相连，第一电感L1的第二端与第八电阻R8的一端相连，第八电阻R8的另一端与第九电阻R9的一端相连，第九电阻R9的另一端接地，反馈引脚FB连接在第八电阻R8和第九电阻R9之间。第三电容C3的一端连接在第一电感L1和第八电阻R8之间，另一端接地；输出引脚SW的输出电压VIN作为基准电压电路的输入。
本发明的程控电源能够自动控制输出基准电压的大小，操作简单并且控制精度高。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种带有非线性补偿的低温度系数基准电压电路，其特征在于，包括启动电路和基准电压产生电路；所述启动电路包括：第一运算放大器OP1，第一运算放大器OP1正向输入端连接输入电压VIN，第一运算放大器OP1的输出端连接第一PMOS管P1的栅极和第一电容C1的一端，第一PMOS管P1的电源VDD，第一PMOS管P1的漏极连接第一电容C1的另一端和第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接第一运算放大器OP1的反向输入端和第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接地；第二电容C2的一端连接第一PMOS管P1的漏极，第二电容C2的另一端连接第一NMOS管N1的漏极，第一NMOS管N1的源极接地，第一NMOS管N1的栅极连接第二PMOS管P2的漏极和第二NMOS管N2的漏极，第二PMOS管P2的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第二PMOS管P2的栅极连接第二NMOS管N2的栅极，第二NMOS管N2的源极接地；
所述基准电压产生电路包括：第三PMOS管P3，第四PMOS管P4，第三PMOS管P3、第四PMOS管P4的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第三PMOS管P3、第四PMOS管P4的栅极连接第二运算放大器OP2的输出端并与第一NMOS管N1的漏极相连，第三PMOS管P3的漏极连接第二运算放大器OP2的正向输入端、第二PMOS管P2的栅极以及第一三极管Q1的发射极，第一三极管Q1的集电极和基极接地，第三电阻R3的一端连接第一三极管Q1的发射极，另一端接地；第四PMOS管P4的漏极连接第二运算放大器OP2的反向输入端以及第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接第二三极管Q2的发射极，第二三极管Q2的集电极和基极均接地，电阻第五电阻R5的一端连接第二三极管Q2的发射极，另一端接地；所述基准电压产生电路还包括：第五PMOS管P5、第六PMOS管P6，第五PMOS管P5、第六PMOS管P6的源极均连接第一PMOS管P1的漏极，第五PMOS管P5、第六PMOS管P6的栅极连接第三运算放大器OP3的输出端，第五PMOS管P5的漏极连接OP3的正向输入端和第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接第三NMOS管N3的栅极和漏极，第三NMOS管N3的源极接地，第六PMOS管P6的漏极连接OP3的反向输入端和第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端连接第四NMOS管N4的漏极，第四NMOS管N4的栅极连接第三运算放大器OP3的反向输入端和第七电阻R7的一端，第四NMOS管N4的源极接地；第七PMOS管P7，第七PMOS管P7的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第七PMOS管P7的栅极连接第三运算放大器OP3的输出端，第七PMOS管P7的漏极连接第八PMOS管P8的漏极和第九PMOS管P9的源极，第八PMOS管P8的源极连接第一PMOS管P1的漏极，第八PMOS管P8的栅极连接第一NMOS管N1的漏极，第八PMOS管P8的漏极连接输出端VOUT，第九PMOS管P9的漏极连接第十PMOS管P10的源极，第九PMOS管P9、第十PMOS管P10的栅极均接地，第十PMOS管P10的漏极连接第十一PMOS管P11的栅极，第十一PMOS管P11的源极和漏极均接地。
2.如权利要求1所述的一种带有非线性补偿的低温度系数基准电压电路，其特征在于，所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2均为PNP管。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Inventor after: Chen Weisheng Inventor before: Duan Zunhu Inventor before: Abbott Swan Inventor before: Li Hongming |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20180312 Address after: 510000 Guangdong province Guangzhou City Xinya street, Huadu District Green Road No. 9 (set of parts of the D floor of building two and 301) Applicant after: Guangzhou City Association Science & Technology Co., Ltd. Address before: 710049 Xianning West Road, Xi'an City, Xi'an, Shaanxi, No. 28, No. three Village District of Xi'an Jiao Tong University, 1 202 Applicant before: Duan Zunhu |
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Granted publication date: 20180420 Termination date: 20190411 |