CN109375697A - 一种用于二阶曲率补偿基准源的温漂修调电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种温漂修调电路，属于补偿电路技术领域。所述温漂修调电路包括：电阻R2a和电阻R2b，所述电阻R2a和所述电阻R2b相串联；三极管Q4和三极管Q5，所述三极管Q4的基极和所述三极管Q5的基极相连接；所述电阻R2a和所述电阻R2b相串联后电阻R2a连接至所述三极管Q4的集电极，电阻R2b连接至所述三极管Q4的发射极。该温漂修调电路仅需修调一组电阻即可实现修调，修调方式大大简化，避免了采用电阻修调矩阵网络带来的应用局限性；在进行电路版图设计时只需考虑R2a电阻的匹配性设计，版图设计难度降低。

Description

一种用于二阶曲率补偿基准源的温漂修调电路

技术领域

本发明涉及补偿电路技术领域，特别涉及一种用于二阶曲率补偿基准源的温漂修调电路。

背景技术

随着电源管理产品需求的不断增长，对电源输出精度的要求在持续提高。典型的一阶带隙基准源不再能够满足大量高性能电源系统的要求，因此就需要二阶校正基准源。

目前二阶基准源电路通常采用曲率校正的概念来补偿二极管的非线性负温度系数，其结构如图1所示。在图1中，三极管Q1、三极管Q2与电阻R1产生PTAT电流分量；三极管Q1、电阻R2a、电阻R2b还有三极管Q2、电阻R1、电阻R2a、电阻R2b分别产生CTAT电流分量；四个NMOS管M1、M2、M3、M4用于电流镜镜像；放大器AMP保证其两输入端的电压V_BE，Q1与V_BE，Q2+I_PTAT*R₁精确相等；电阻R3与三极管Q3用于曲率补偿；电阻R4决定输出电压。

流过三极管Q3的是PTAT+CTAT电流，流过三极管Q1、Q2的是PTAT电流，所以电阻R3上的电压是PTAT+CTAT电流偏置产生的V_BE减去PTAT电流偏置产生的V_BE，得到一个曲率校正电压，电压大小为：

其中，V_NL是电阻R3两端的电压，V_BEQ3(T)是三极管Q3基极到地的二极管电压，V_BEQ1,2(T)是三极管Q1和Q2基极到地的二极管电压，η是二极管器件参数，约为4，V_T是物理常量热电压，T是温度，T₀是常温(即25℃)。

现有的补偿技术搭建两套补偿电阻，分别修调R3与R2a来修正Q3与Q1、Q2二极管电压温漂曲率开口，最终实现对整个基准温漂的修调。每组补偿网络结构见图2，通过外部熔丝修调。这种修调方式虽然可以达到修调温漂的目的，但是电阻修调网络类似一个矩阵，R2b与R3的多种组合都有相似的温漂特性，导致修调过程需要反复迭代和优化。这将导致整个基准的修调成本大幅增加，因此这种修调方式应用场合比较有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温漂修调电路，以解决现有的温漂调修难度大、成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种温漂修调电路，用于二阶曲率补偿基准源中，所述温漂修调电路包括：

电阻R2a和电阻R2b，所述电阻R2a和所述电阻R2b相串联；

三极管Q4和三极管Q5，所述三极管Q4的基极和所述三极管Q5的基极相连接；所述电阻R2a和所述电阻R2b相串联后电阻R2a连接至所述三极管Q4的集电极，电阻R2b连接至所述三极管Q4的发射极。

可选的，所述温漂修调电路还包括PMOS管M5，所述PMOS管M5的栅极分别与所述二阶曲率补偿基准源中的PMOS管M3的栅极和PMOS管M4的栅极连接；所述PMOS管M5的漏极连接所述三极管Q4的集电极；所述PMOS管M5的源极接电源VDD。

可选的，所述三极管Q4和所述三极管Q5的镜像比例为大于1。

可选的，所述三极管Q4的集电极与其基极互连。

可选的，所述三极管Q5的集电极连接至所述二阶曲率补偿基准源中三极管Q3的集电极，所述三极管Q5的发射极接地。

在本发明中提供了一种温漂修调电路，用于二阶曲率补偿基准源中。所述温漂修调电路包括：电阻R2a和电阻R2b，所述电阻R2a和所述电阻R2b相串联；三极管Q4和三极管Q5，所述三极管Q4的基极和所述三极管Q5的基极相连接；所述电阻R2a和所述电阻R2b相串联后电阻R2a连接至所述三极管Q4的集电极，电阻R2b连接至所述三极管Q4的发射极。

本发明提供的温漂修调电路具有以下有益效果：

(1)仅需修调一组电阻即可实现修调，修调方式大大简化，避免了采用电阻修调矩阵网络带来的应用局限性；

(2)在进行电路版图设计时只需考虑R2a电阻的匹配性设计，版图设计难度降低。

附图说明

图1是现有的二阶曲率补偿基准源的结构示意图；

图2是补偿网络结构示意图；

图3是温漂修调电路用于二阶曲率补偿基准源中的电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种温漂修调电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

现有的二阶曲率补偿基准源的结构如图1所示，其包括四个PMOS管M1、M2、M3和M4，三个三极管Q1、Q2和Q3，电阻R1、两个电阻R2a、两个电阻R2b、两个电阻R3和放大器AMP。

具体的，该四个PMOS管的栅极互连，源极均连接至电源VDD。三极管Q1的集电极接至PMOS管M1的漏极，三极管Q2的集电极接至PMOS管M2的漏极，三极管Q3的集电极接至PMOS管M3的漏极；所述三个三极管Q1、Q2和Q3的集电极均与自身的基极相连；所述三个三极管Q1、Q2和Q3的发射极均接地。其中一对电阻R2a和电阻R2b串联后分别连接至三极管Q1的集电极和发射极，该电阻R2a和电阻R2b之间连接至放大器AMP的负输入端；另一对电阻R2a和电阻R2b串联后分别连接至三极管Q2的集电极和发射极，该电阻R2a和电阻R2b之间连接至放大器AMP的正输入端。放大器AMP的输出端连接至PMOS管M3的栅极。一个电阻R3的两端分别连接PMOS管M1的漏端和PMOS管M3的漏端，另一个电阻R3的两端分别连接PMOS管M2的漏端和PMOS管M3的漏端。PMOS管M4的漏端通过电阻R4接地，PMOS管M4的漏端和电阻R4之间接入基准电压VREF。

本发明提供了一种温漂修调电路，用于图1所示的二阶曲率补偿基准源中，其整体的结构示意图如图3所示。在图3中，所述温漂修调电路包括电阻R2a和电阻R2b，所述电阻R2a和所述电阻R2b相串联；三极管Q4和三极管Q5，所述三极管Q4的基极和所述三极管Q5的基极相连接；所述电阻R2a和所述电阻R2b相串联后电阻R2a连接至所述三极管Q4的集电极，电阻R2b连接至所述三极管Q4的发射极。具体的，所述温漂修调电路还包括PMOS管M5，所述PMOS管M5的栅极分别与所述二阶曲率补偿基准源中的PMOS管M3的栅极和PMOS管M4的栅极连接；所述PMOS管M5的漏极连接所述三极管Q4的集电极；所述PMOS管M5的源极接电源VDD。所述三极管Q4的集电极与其基极互连。所述三极管Q5的集电极连接至所述二阶曲率补偿基准源中三极管Q3的集电极，所述三极管Q5的发射极接地。

在所述温漂修调电路中，PMOS管M5提供电流镜镜像；所述三极管Q4和所述三极管Q5的镜像比例为大于1，优选的，比例为2:1。在如图3所示的电路中，电阻R3在设计过程中固定不变，两个电阻R2a的阻值同步可调。

通过PMOS管M1和PMOS管M2的电流均为偏置电流PTAT和偏转电流CTAT之和I_M1：

I_M1＝I_P1+I_C1 (1)

其中，I_P1是流经三极管Q1的PTAT电流，I_C1是流经电阻R2的CTAT电流。

通过三极管Q3集电极的电流I_Q3满足基尔霍夫定律，可得：

上式中，I_Q5是流经三极管Q5集电极的电流，V_BE4是三极管Q4基极到地的二极管电压，将等式(1)代入(2)得到最终流过Q3的电流I_Q3：

因此本发明通过修调电阻R2a来改变CTAT电流I_C1的温漂特性，因为I_C1同时存在于三极管Q1、Q2、Q3的偏置电流表达式中，因此可以同时改变Q1(2)、Q3二极管电压的曲率开口，使得高温时R3两端电压V_NL温漂更正，去补偿二极管高温的二阶特性，以达到基准温漂修调的目的。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (5)

1.一种温漂修调电路，用于二阶曲率补偿基准源中，其特征在于，所述温漂修调电路包括：

电阻R2a和电阻R2b，所述电阻R2a和所述电阻R2b相串联；

三极管Q4和三极管Q5，所述三极管Q4的基极和所述三极管Q5的基极相连接；所述电阻R2a和所述电阻R2b相串联后电阻R2a连接至所述三极管Q4的集电极，电阻R2b连接至所述三极管Q4的发射极。

2.如权利要求1所述的温漂修调电路，其特征在于，所述温漂修调电路还包括PMOS管M5，所述PMOS管M5的栅极分别与所述二阶曲率补偿基准源中的PMOS管M3的栅极和PMOS管M4的栅极连接；所述PMOS管M5的漏极连接所述三极管Q4的集电极；所述PMOS管M5的源极接电源VDD。

3.如权利要求1所述的温漂修调电路，其特征在于，所述三极管Q4和所述三极管Q5的镜像比例为大于1。

4.如权利要求1所述的温漂修调电路，其特征在于，所述三极管Q4的集电极与其基极互连。

5.如权利要求1所述的温漂修调电路，其特征在于，所述三极管Q5的集电极连接至所述二阶曲率补偿基准源中三极管Q3的集电极，所述三极管Q5的发射极接地。