CN108845610B - 一种参考电压值可调的高精度零温漂稳压器电路 - Google Patents

Abstract

一种参考电压值可调的高精度零温漂稳压器电路，电路核心为电压可调的零温漂带隙基准电路，包括PNP三极管PNP1和PNP2，NPN三极管NPN1、NPN2、NPN3、NPN4、NPN6、NPN7、NPN8和NPN9，电阻R1、R2、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14，电容C1和C2；将连接在NPN1基极与NPN2基极之间的电阻R6设置为可调电阻，其大小来改变零温漂基准电压值，可以在生产工艺被限定时，依然可以在不降低参考电压温度系数的前提下，修改参考电压值。

Description

一种参考电压值可调的高精度零温漂稳压器电路

技术领域

本发明涉及稳压器，尤其涉及一种参考电压值可调的高精度零温漂稳压器电路，属于集成电路技术领域。

背景技术

使用带隙基准结构设计参考电压，通常希望将参考电压的零温漂点设置在电路应用温度范围的中心点，这样可以得到在全温度范围内温度系数较小的参考电压。采用传统电路架构设计的零温漂稳压器，受生产工艺限制很大，当工艺确定时，如果需要满足零温漂点设置在应用温度范围中间点(通常设置在60℃附近)的条件，其参考电压值即被工艺限制住，无法改变，例如一种工艺只能设置在2.587V。如果应用要求必须将参考电压值设置在其他电压例如1.914V，则不得不牺牲参数电压温度特性，参考电压温度曲线的零温漂点将被迫移动，这样将导致参考电压在全温度范围内的变化增大。

发明内容

本发明目的在于，为了解决稳压器电路的参考电压零温漂点的温度确定后，参考电压零温漂点的电压即被生产工艺固定，无法进行修改的问题。提供一种参考电压值可调的高精度零温漂稳压器电路，通过调节电阻大小来改变零温漂参考电压值，这样可以在生产工艺被限定时，依然可以在满足参考电压温度系数良好的前提下，修改参考电压值。

为实现上述目的，本发明技术方案如下:一种参考电压值可调的高精度零温漂稳压器电路，其特征在于：电路为电压可调的零温漂带隙基准电路，包括PNP三极管PNP1和PNP2，NPN三极管NPN1、NPN2、NPN3、NPN4、NPN6、NPN7、NPN8和NPN9，电阻R1、R2、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14，电容C1和C2；电压源VDD正端经电阻R14后为稳压器电路的输出端，VDD负端接地，三极管NPN6的集电极连接稳压器电路的输出端，三极管NPN6的基极为参考电压与稳压器电路的输出端连接，三极管NPN6的发射极通过电阻R7连接电阻R2的一端和电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接三极管NPN1的基极、集电极和电阻R6的一端，三极管NPN1的发射极接地，电阻R6的另一端连接三极管NPN2的基极和电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接三极管NPN3的基极，三极管NPN2的发射极通过电阻R1接地，三极管NPN2的集电极连接电阻R2的另一端、电容C1的一端和三极管NPN4的基极，三极管NPN4的发射极接地，三极管NPN4的集电极连接电容C1的另一端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接三极管NPN7的发射极，三极管NPN7的基极连接三极管NPN6的发射极，三极管NPN7的集电极连接三极管PNP1的基极和集电极以及三极管PNP2的基极，三极管PNP1的发射极通过电阻R9连接稳压器电路的输出端，三极管PNP2的发射极通过电阻R10连接稳压器电路的输出端，三极管PNP2的集电极连接电容C2的一端、三极管NPN3的集电极和三极管NPN8的基极，三极管NPN3的发射极接地，电容C2的另一端通过电阻电阻R11连接三极管NPN8的集电极和稳压器电路的输出端，三极管NPN8的发射极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接电阻R12的一端和三极管NPN9的基极，电阻R12的另一端连接三极管NPN9的发射极并接地，三极管NPN9的集电极连接稳压器电路的输出端。

所述电阻R6为0～90KΩ的可调电阻，通过调节电阻R6的阻值使流过电阻R6的基极微电流来改变参考电压的计算平衡，把参考电压的零温度系数抛物线顶点向正温度方向移动，能够将参考电压值在2.587～1.840V之间任意设置，同时得到的参考电压零温度系数点能够设定在应用温度范围中心点，得到温度系数良好的曲线。

所述电压源VDD＝3～40V。

本发明的优点和显著效果：本发明通过电阻R6可调节，消除了参考电压在生产工艺和参考电压的零温漂点确定后，参考电压被固定住，无法自由调整的弊端。如果必须要得到其他参考电压值，采用修改电阻R7来调整电压，必然导致参考电压零温漂点也随之移动，参考电压的温度系数随之变差，牺牲了参考电压的温度系数。电阻R6可调节后，不必更换工艺，不必改变电路整体架构，不需要牺牲参考电压温度系数就可以获得目标需要的电压值。降低了设计难度，提升了电路性能。

附图说明

图1是本发明电路输出端电压等于参考电压的典型应用电路图；

图2是将参考电压零温漂点设定在60℃时得到被工艺固定无法改变的温度曲线；

图3是将60℃的参考电压调节到1.914V时，得到的温度系数较差的负温度系数参考电压曲线；

图4是将R6设计为70KΩ时，调节得到的参考电压的零温漂抛物线顶点在60℃时的参考电压值为1.914V。

具体实施方式

如图1，VDD电压源加在R14电阻一端，电压源另一端接地，VDD可以取3～40V之间任意值。参考电压与输出端短接，接R14电阻另一端接输出端，此时电路将进入正常工作状态，通过电阻R14限流后的输出端与参考电压相等。当R6＝0时，PNP1与PNP2的集电极电流比为1：1，所以NPN3与NPN4的集电极电流比为1：1，根据公式VBE＝VT*ln(Ic/Is)，VBE为三极管NPN6发射结导通电压，VT为热电压，Ic为三极管NPN6集电极电流，Is为三极管NPN6的饱和电流。根据公式得出NPN3的VBE3与NPN4的VBE4相等，所以NPN3的基极与NPN4的基极电位相同，忽略三极管NPN6基极电流Ib的影响，电阻R2两端电压差与电阻R4的两端电压差近似相等，则Ic1＝V/R4，Ic2＝V/R2，Ic1为NPN1的集电极电流，Ic2为NPN2的集电极电流，V是电阻R2与电阻R4的两端电压差。计算得出参考电压

Vref代表参考电压，VBE6代表NPN6基极与发射极之间的电压差，VBE4代表NPN4基极与发射极之间的电压差，n2代表NPN2的发射极面积，n1代表NPN1的发射极面积。从公式可以看出参考电压的温度系数只与VT和三极管VBE的温度系数有关，VT为正温度系数，VBE为负温度系数，设计时需要调节电阻值，使得VBE的负温度系数和VT的正温度系数相互抵消，固定工艺平台下VT及VBE的温度系数是固定的，所以零温漂参考电压只能设计出一种值。

当电源电压VDD改变时，稳压器电路将自动调节流过三极管NPN9的电流，从而改变流过电阻R14的电流，改变电阻R14的电压，使得输出端端电压始终保持与参考电压相等。

本发明将NPN1和NPN2的基极之间的电阻R6可调节,相当于在参考电压电路上改变了VBE1-VBE2的值，Ib为NPN2的基极电流，同时也是流过电阻R6的电流。可以得出公式：

公式增加了这一项，当R6取不同值时，参考电压将产生新的零温漂值。当电阻R6短路时(R6＝0)，将温度曲线零温漂点调至60℃时，受工艺所限其温度曲线抛物线顶点将被固定在2.587V无法改变。

如图2所示。如果R6阻值为0时需要调整温度参数，例如需要设计出1.914V的参考电压，将导致温度曲线变成负温度系数，参考电压随温度升高而剧烈下降，参考电压性能恶化，具体波形如图3所示。

如图4所示，通过调节电阻R6的值，设计出零温漂点小于2.587V，而且其抛物线顶点仍然在60℃的参考电压。当R6＝70KΩ时，可以在不改变工艺，不修改电路架构和保持抛物线顶点在60℃的基础上，设计出零温漂点为1.914V的带隙参考电压，此时参考电压温度系数曲线明显优于电阻R6短路时(R6＝0)的电路。通过将电阻R6在0～90KΩ之间调整，可以将参考电压值在2.587～1.840V之间任意设置，同时得到的参考电压零温度系数点可以设定在应用温度范围中心点，以得到温度系数良好的曲线。

Claims (3)

1.一种参考电压值可调的高精度零温漂稳压器电路，其特征在于：电路为电压可调的零温漂带隙基准电路，包括PNP三极管PNP1和PNP2，NPN三极管NPN1、NPN2、NPN3、NPN4、NPN6、NPN7、NPN8和NPN9，电阻R1、R2、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14，电容C1和C2，其中，电阻R6是可调电阻；电压源VDD正端经电阻R14后为稳压器电路的输出端，VDD负端接地，三极管NPN6的集电极连接稳压器电路的输出端，三极管NPN6的基极为参考电压与稳压器电路的输出端连接，三极管NPN6的发射极通过电阻R7连接电阻R2的一端和电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接三极管NPN1的基极、集电极和电阻R6的一端，三极管NPN1的发射极接地，电阻R6的另一端连接三极管NPN2的基极和电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接三极管NPN3的基极，三极管NPN2的发射极通过电阻R1接地，三极管NPN2的集电极连接电阻R2的另一端、电容C1的一端和三极管NPN4的基极，三极管NPN4的发射极接地，三极管NPN4的集电极连接电容C1的另一端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接三极管NPN7的发射极，三极管NPN7的基极连接三极管NPN6的发射极，三极管NPN7的集电极连接三极管PNP1的基极和集电极以及三极管PNP2的基极，三极管PNP1的发射极通过电阻R9连接稳压器电路的输出端，三极管PNP2的发射极通过电阻R10连接稳压器电路的输出端，三极管PNP2的集电极连接电容C2的一端、三极管NPN3的集电极和三极管NPN8的基极，三极管NPN3的发射极接地，电容C2的另一端通过电阻R11连接三极管NPN8的集电极和稳压器电路的输出端，三极管NPN8的发射极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接电阻R12的一端和三极管NPN9的基极，电阻R12的另一端连接三极管NPN9的发射极并接地，三极管NPN9的集电极连接稳压器电路的输出端。

2.根据权利要求1所述的参考电压值可调的高精度零温漂稳压器电路，其特征在于：所述电阻R6为0～90KΩ的可调电阻，通过调节电阻R6的阻值使流过电阻R6的基极微电流来改变参考电压的计算平衡，把参考电压的零温度系数抛物线顶点向正温度方向移动，能够将参考电压值在2.587～1.840V之间任意设置，同时得到的参考电压零温度系数点能够设定在应用温度范围中心点，得到温度系数良好的曲线。

3.根据权利要求1或2所述的参考电压值可调的高精度零温漂稳压器电路，其特征在于：所述电压源VDD＝3～40V。