CN108241398B - 一种低功耗无电阻基准电压源及电源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及模拟电路技术领域，尤其涉及的是一种低功耗无电阻基准电压源及电源装置。本发明提供了一种低功耗无电阻基准电压源，包括启动电路和基准电压产生电路，本发明还提供了一种包括上述基准电压源的电源装置。本发明有效地解决了现有技术中带隙基准源精度差、功耗高的问题，输出电压稳定性好，并且减小了芯片面积，且具有较低的功耗和制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及模拟电路技术领域，尤其涉及的是一种低功耗无电阻基准电压源及电源装置。
背景技术
基准电压源是模拟电路设计、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。高精度、低功耗、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。但传统基准电压源中的电阻增大了芯片的面积，且功耗较大。基于此，本发明提供了一种具有更高精度的低功耗无电阻基准电压源。另外，本发明还提供了一种电源装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中基准电压源稳定性差、功耗高的问题，提供了一种的低功耗无电阻基准电压源及电源装置。
本发明提供了一种低功耗无电阻基准电压源，包括启动电路和基准电压产生电路；所述启动电路包括：PMOS管M15，源极连接电压 VDD，栅极与漏极连接并连接PMOS管M16的源极；PMOS管M16 的栅极与漏极连接并连接PMOS管M17的源极；PMOS管M17的漏极连接NMOS管M18的栅极和NMOS管M19的漏极，PMOS管 M17的栅极连接NMOS管M19的栅极；NMOS管M18、M19的源极接地；所述基准源产生电路包括：PMOS管M5、M6、M12、M13、 M14，NMOS管M1、M2、M3、M4、MR、M7、M8、M9、M10、 M11；NMOS管M5、M6的源极连接电压VDD，M5的漏极连接M3、 M4的栅极以及M3的漏极，M5的栅极连接M6的栅极、M18的漏极、M6的漏极、M4的漏极以及M12、M13、M14的栅极；NMOS 管M1的漏极连接M3的源极以及M1、M2的栅极M1的源极接地； NMOS管M2的漏极连接M4的源极，M2的源极连接NMOS管MR 的漏极，MR的源极接地，MR的栅极连接M17、M19的栅极以及电压输出端vref；NMOS管M14的源极连接电压VDD，漏极连接M8 的漏极以及M8、M7的栅极，M7的漏极连接M8、M9的源极，M7 的源极接地；NMOS管M13的源极连接电压VDD，漏极连接M10 的漏极以及M10、M9的栅极，M9的漏极连接M10、M11的源极； NMOS管M12的源极连接电压VDD，漏极连接M11的栅极和漏极以及电压输出端vref。
本发明还提供了一种电源装置，所述电源装置包括上述的基准电压源，还包括分压电路、DC-DC控制电路、LDO控制电路、开关控制芯片，基准电压源的输出端连接分压电路，分压电路分别为DC-DC 控制电路和LDO控制电路提供输入电压，DC-DC控制电路和LDO 控制电路输出端连接开关控制芯片，开关控制芯片的输入端连接输入电压，输出端连接输出电压。
本发明所提供的一种低功耗无电阻基准电压源及电源装置，有效地解决了现有技术中带隙基准源精度差、功耗高的问题，输出电压稳定性好，并且减小了芯片面积，且具有较低的功耗和制造成本。
附图说明
图1为本发明提供的一种低功耗无电阻基准电压源示意图。
图2为本发明提供的一种电源装置结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种低功耗无电阻基准电压源及电源装置，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，一种低功耗无电阻基准电压源，包括启动电路和基准电压产生电路；所述启动电路包括：PMOS管M15，源极连接电压 VDD，栅极与漏极连接并连接PMOS管M16的源极；PMOS管M16 的栅极与漏极连接并连接PMOS管M17的源极；PMOS管M17的漏极连接NMOS管M18的栅极和NMOS管M19的漏极，PMOS管M17的栅极连接NMOS管M19的栅极；NMOS管M18、M19的源极接地；所述基准源产生电路包括：PMOS管M5、M6、M12、M13、 M14，NMOS管M1、M2、M3、M4、MR、M7、M8、M9、M10、 M11；NMOS管M5、M6的源极连接电压VDD，M5的漏极连接M3、 M4的栅极以及M3的漏极，M5的栅极连接M6的栅极、M18的漏极、M6的漏极、M4的漏极以及M12、M13、M14的栅极；NMOS 管M1的漏极连接M3的源极以及M1、M2的栅极，M1的源极接地； NMOS管M2的漏极连接M4的源极，M2的源极连接NMOS管MR 的漏极，MR的源极接地，MR的栅极连接M17、M19的栅极以及电压输出端vref；NMOS管M14的源极连接电压VDD，漏极连接M8 的漏极以及M8、M7的栅极，M7的漏极连接M8、M9的源极，M7 的源极接地；NMOS管M13的源极连接电压VDD，漏极连接M10 的漏极以及M10、M9的栅极，M9的漏极连接M10、M11的源极； NMOS管M12的源极连接电压VDD，漏极连接M11的栅极和漏极以及电压输出端vref。
在上述电路中，晶体管M1、M2的漏极电压相同，晶体管MR 作为电阻使用，M7～M11的栅源电压与MR构成了一个闭环系统，流过M7的电流为流过M5电流的3倍，可通过调整晶体管M8～M10 的尺寸大小来获得接近零温度系数的基准电压。
仿真结果显示，在温度为-40～125度变化范围内，输出电压的变化很小，温度漂移系数仅为16pmm，并且根据仿真结果，整个电路的功耗仅为110nA。
如图2所示，本发明还提供了一种电源装置，所述电源装置包括上述的基准电压源，还包括分压电路、DC-DC控制电路、LDO控制电路、开关控制芯片，基准电压源的输出端连接分压电路，分压电路分别为DC-DC控制电路和LDO控制电路提供输入电压，DC-DC控制电路和LDO控制电路输出端连接开关控制芯片，开关控制芯片的输入端连接输入电压，输出端连接输出电压。上述电源装置将传统的 DC-DC控制电路和LDO控制电路的开关功率管集成在一块芯片上，可以减小制造成本。
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 (1)
1.一种低功耗无电阻基准电压源，包括启动电路和基准电压产生电路；其特征在于，所述启动电路包括：PMOS管M15，其源极连接电压VDD，栅极与漏极连接并连接PMOS管M16的源极；PMOS管M16的栅极与漏极连接并连接PMOS管M17的源极；PMOS管M17的漏极连接NMOS管M18的栅极和NMOS管M19的漏极，PMOS管M17的栅极连接NMOS管M19的栅极；NMOS管M18、M19的源极接地；所述基准源产生电路包括：PMOS管M5、M6、M12、M13、M14，NMOS管M1、M2、M3、M4、MR、M7、M8、M9、M10、M11；NMOS管M5、M6的源极连接电压VDD，M5的漏极连接M3、M4的栅极以及M3的漏极，M5的栅极连接M6的栅极、M18的漏极、M6的漏极、M4的漏极以及M12、M13、M14的栅极；NMOS管M1的漏极连接M3的源极以及M1、M2的栅极，M1的源极接地；NMOS管M2的漏极连接M4的源极，M2的源极连接NMOS管MR的漏极，MR的源极接地，MR的栅极连接M17、M19的栅极以及电压输出端vref；NMOS管M14的源极连接电压VDD，漏极连接M8的漏极以及M8、M7的栅极，M7的漏极连接M8、M9的源极，M7的源极接地；NMOS管M13的源极连接电压VDD，漏极连接M10的漏极以及M10、M9的栅极，M9的漏极连接M10、M11的源极；NMOS管M12的源极连接电压VDD，漏极连接M11的栅极和漏极以及电压输出端vref。
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