CN109738784A - 电路的温度曲线获取方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种电路的温度曲线获取方法，本发明实施例通过测量常温和较高温度下两个温度点的带隙电压，根据温度曲线为经过坐标旋转的二次曲线的特点，通过两个温度点的带隙电压估算旋转角度，并进而估算第三个温度点的带隙电压，最后基于三个不同的温度点的带隙电压拟合获取电路的温度曲线。由此，可以不需要复杂的检测过程，就可以较为精确地获取电路实际温度曲线，提高了电路设计的效率。

Description

电路的温度曲线获取方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种电路的温度曲线获取方法。

背景技术

在电路设计中，模拟电路会受到温度的影响。在一些精确性要求高的应用场合下，例如，高精准度的模数转换电路中，其中基准电压源的精度和稳定性会直接影响整个芯片的性能。现有技术中采用带隙基准电压源以提供不随温度、电压变化的基准电压，而往往为了补偿温度变化对基准电压的影响，会使得模拟设计更加复杂。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种电路的温度曲线获取方法，以简化获取电路实际温度曲线的方法。

本发明实施例提供一种电路的温度曲线获取方法，所述方法包括：

确定第一温度点对应的第一带隙电压和第二温度点对应的第二带隙电压从而计算温度曲线旋转角度信息；

根据所述温度曲线旋转角度信息计算第三温度点对应的第三带隙电压，其中，所述第三温度点与最低工作温度的差值和最高工作温度与所述第二温度点的差值相同，所述第一温度点位于所述第三温度点和第二温度点之间；

拟合所述实际温度曲线。

优选地，所述温度曲线旋转角度信息表征将所述实际温度曲线旋转为使得第二带隙电压等于第三带隙电压的旋转角度。

优选地，温度曲线旋转角度信息为所述旋转角度的正弦值。

优选地，计算温度曲线旋转角度信息包括：

根据第一差值以及第二差值计算所述温度曲线旋转角度信息，所述第一差值为第一带隙电压和第二带隙电压的差值，第二差值为第一温度点和第二温度点的差值。

优选地，根据第一差值以及第二差值计算温度曲线旋转角度信息具体为根据如下公式计算所述旋转角度的正弦值：

其中，θ为所述旋转角度，V0为预定值，VBG1为所述第一带隙电压，VBG2为所述第二带隙电压，T1为所述第一温度点，T2为所述第二温度点。

优选地，根据所述温度曲线旋转角度信息计算第三温度点对应的第三带隙电压具体为根据如下公式计算所述第三带隙电压：

VBG3＝(T2-T3)sinθ+VBG2*cosθ

其中，VBG3为所述第三带隙电压。

优选地，根据所述温度曲线旋转角度信息计算第三温度点对应的第三带隙电压具体为根据如下公式计算所述第三带隙电压：

VBG3＝(T2-T3)sinθ+VBG2

其中，VBG3为所述第三带隙电压。

优选地，拟合所述实际温度曲线包括：

根据所述第一带隙电压、第二带隙电压和第三带隙电压按照二次曲线拟合所述温度曲线。

本发明实施例的技术方案通过测量常温和较高温度下两个温度点的带隙电压，根据温度曲线为经过坐标旋转的二次曲线的特点，通过两个温度点的带隙电压估算旋转角度，并进而估算第三个温度点的带隙电压，最后基于三个不同的温度点的带隙电压拟合获取电路的温度曲线。由此，可以不需要复杂的检测过程，只需检测两个温度点下的带隙电压，就可以较为精确地获取电路实际温度曲线，提高了电路设计的效率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明第一实施例的电路实际温度曲线图；

图2是本发明第二实施例的电路实际温度曲线图；

图3是本发明第三实施例的电路实际温度曲线图；

图4是本发明实施例获取电路的实际温度曲线的方法流程图；

图5是本发明实施例计算旋转角度信息的方法流程图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提出的获取电路的实际温度曲线的方法是通过测量的第一温度点和第二温度点及两温度点对应的带隙电压，精准地预估第三温度点的带隙电压，从而得到整个电路的实际温度曲线。

由于常温下进行测试较为方便，因此，在本实施例中，以常温工作温度为第一温度点T1，对应的带隙电压为第一带隙电压VBG1。以较高工作温度为第二温度点T2，对应的带隙电压为第二带隙电压VBG2。以较低工作温度为第三温度点T3，对应的带隙电压为第三带隙电压VBG3。

优选地，所述第三温度点与最低工作温度的差值和最高工作温度与所述第二温度点的差值相同，第一温度点位于第三温度点和第二温度点之间。

在实践中，虽然电路的温度曲线呈现出较为复杂的特性，同时，也存在现有技术通过高阶曲线来模拟温度曲线进行补偿，但是，采用二阶温度曲线就能很好地解决大部分电路的温度补偿问题。因此，在本实施例中，按照实际温度曲线为一个二次曲线来进行获取。

图1是本发明第一实施例的电路实际温度曲线图。如图1所示，横轴T表征温度，纵轴V表征带隙电压。在本实施例中，第一带隙电压VBG1和第二带隙电压VBG2的差值与第一带隙电压VBG1和第三带隙电压VBG3的差值相同，实际温度曲线是关于纵轴对称的曲线。

然而，由于一些差异的存在，使得部分电路的第一温度点T1和第二温度点T2的压差不等于第一温度点T1和第三温度点T3的压差。

图2是本发明第二实施例的电路实际温度曲线图，图3是本发明第三实施例的电路实际温度曲线图。如图2或图3所示，电路的实际温度曲线图相当于图1所示的实际温度曲线图以原点为中心逆时针或者顺时针旋转角度θ后得到，第一带隙电压VBG1和第二带隙电压VBG2的差值与第一带隙电压VBG1和第三带隙电压VBG3的差值是不同的。

由此，本发明实施例提供了一种计算方法，用于获取电路的温度曲线。

图4是本发明实施例获取电路的实际温度曲线的方法流程图。如图4所示，获取电路的实际温度曲线的方法包括如下步骤：

步骤S100、确定第一温度点对应的第一带隙电压和第二温度点对应的第二带隙电压从而计算温度曲线旋转角度信息。

通过测量获取第一温度点T1对应的第一带隙电压VBG1，获取第二温度点T2对应的第二带隙电压VBG2。在本实施例中，以常温工作温度为第一温度点T1，以较高工作温度为第二温度点T2。具体地，可参照图5所示的方法计算旋转角度信息。图5是本发明实施例计算旋转角度信息的方法流程图。如图5所示，计算旋转角度信息包括如下步骤：

步骤S110、获取第一差值和第二差值。

其中，第一差值为第一带隙电压VBG1和第二带隙电压VBG2的差值，第二差值为第一温度点T1和第二温度点T2的差值。

步骤S120、根据第一差值以及第二差值计算所述温度曲线旋转角度信息。

具体地，在二维空间中，旋转一个角度θ之后，新坐标(x′，y′)和原坐标(x，y)的旋转矩阵表示为：

由此，根据公式(1)可得，第一温度点T1及对应的第一带隙电压VBG1旋转之后的坐标(x1，y1)为：

由公式(2)可得，旋转之后的第一带隙电压：

y1＝T1*sinθ+VBG1*cosθ (3)

同理，根据公式(1)可得，第二温度点T2及对应的第二带隙电压VBG2旋转之后的坐标(x2，y2)为：

由公式(4)可得，旋转之后的第二带隙电压：

y2＝T2*sinθ+VBG2*cosθ (5)

第一差值为第一带隙电压和第二带隙电压的差值。设第一差值为V0，根据公式(3)和公式(5)可得，则第一差值：

V0＝T1*sinθ+VBG1*cosθ-(T2*sinθ+VBG2*cosθ)(6)

第二差值为第一温度点和第二温度点的差值。第二差值为：T1-T2。

由于角度θ的值非常小，为了减轻计算负担，可以假设θ非常接近0，所以cosθ≈1。由此，根据公式(6)可得：

由此，即可根据公式(7)得到旋转角度θ的正弦值。

在本实施例中，可以根据实际测量结果确定一个适当的第一差值V0，以使得误差最小。

步骤S200、根据所述温度曲线旋转角度信息计算第三温度点对应的第三带隙电压。

优选地，所述温度曲线旋转角度信息表征将所述实际温度曲线旋转为使得第二带隙电压等于第三带隙电压的旋转角度。

优选地，温度曲线旋转角度信息为所述旋转角度的正弦值。

优选地，所述第三温度点与最低工作温度的差值和最高工作温度与所述第二温度点的差值相同，所述第一温度点位于所述第三温度点和第二温度点之间。

具体地，根据公式(1)可知，对于第三温度点T3及其对应第三带隙电压VBG3来说，新坐标(x3，y3)和原坐标(T3，VBG3)的旋转矩阵表示为：

由公式(8)可得，旋转之后的第三带隙电压：

y3＝T3*sinθ+VBG3*cosθ (9)

令旋转之后的第二带隙电压y2等于第三带隙电压y3，由公式(5)和公式(9)可得：

T2*sinθ+VBG2*cosθ＝T3*sinθ+VBG3*cosθ(10)

因此，

VBG3＝(T2-T3)sinθ+VBG2*cosθ (11)

由于θ的值非常很小，可以假设θ非常接近0，cosθ≈1，由此可得：

VBG3＝(T2-T3)sinθ+VBG2 (12)

由此，可根据公式(11)或者公式(12)计算第三带隙电压VBG3的值。

步骤S300、拟合所述实际温度曲线。

设电路的实际温度曲线为二次曲线y＝ax²+bx+c，根据步骤S100-S200可确定三点(T1，VBG1)、(T2，VBG2)和(T3，VBG3)根据上述三点即可计算获得a、b、c的值，由此可以确定电路的实际温度曲线。

本实施例通过测量常温和较高温度下两个温度点的带隙电压，根据温度曲线为经过坐标旋转的二次曲线的特点，通过两个温度点的带隙电压估算旋转角度，并进而估算第三个温度点的带隙电压，最后基于三个不同的温度点的带隙电压拟合获取电路的温度曲线。由此，可以不需要复杂的检测过程，就可以较为精确地获取电路实际温度曲线，提高了电路设计的效率。

应理解，本发明对于第一温度点、第二温度点和第三温度点的选取可以有多种实施方式。

本发明实施例的电路工作温度范围是-40度到85度，且电路处于常温工作温度25度时，对应的电压处于最大值。基于上述电路的工作温度范围，本发明通过以下示例来对温度点的选取作进一步说明。应理解，对于不同的电路，电路温度范围是不同的，可根据实际电路的温度范围对温度的选取作适应性的修改。

示例一、选取第一温度点T1为常温工作温度25度，第二温度点T2为最高工作温度85度，第三温度点T3为最低工作温度-40度，此时，第一温度点T1近似位于第二温度点T2和第三温度点T3的中间。由此通过步骤S100-S300来确定实际温度曲线。

示例二、对于第二温度点T2和第三温度点T3不取最高值和最低值。选取第一温度点T1为常温工作温度25度，第二温度点T2为55度。由于第二温度点T2与最高工作温度85度相差30度，因此取第三温度点T3为-10度，与最低工作温度-40度相差也为30度。由此通过步骤S100-S300来确定实际温度曲线。

示例1和示例2的电路都是在工作温度为常温温度25度时，对应的带隙电压处于最大值，且第一温度点选取的都是常温温度25度。然而，对于电路处于常温工作温度25度时，对应的带隙电压不是处于最大值情况，例如工作温度在20度时，对应的带隙电压处于最大值时，也可选取25度为第一温度点T1，且由实验可知，选取25度为第一温度点T1所得结果与选取20度为第一温度点T1所得结果误差比较小。

同时，根据二次曲线的特性，应理解，第一温度点T1并非一定要取常温工作温度，也可选取其它温度点作为第一温度点T1，例如：选取第一温度点T1为温度55度，第二温度点T2为最高工作温度85度，第三温度点T3为最低工作温度-40度。由此通过步骤S100-S300也可以确定实际温度曲线。

由此，可根据电路的特性及实际应用场合选取合适的温度点以减小误差。

综上所述，本发明实施例的温度点选取规则为：第三温度点与最低工作温度的差值和最高工作温度与第二温度点的差值相同，且第一温度点位于所述第三温度点和第二温度点之间。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电路的温度曲线获取方法，其特征在于，所述方法包括：

确定第一温度点对应的第一带隙电压和第二温度点对应的第二带隙电压从而计算温度曲线旋转角度信息；

根据所述温度曲线旋转角度信息计算第三温度点对应的第三带隙电压，其中，所述第三温度点与最低工作温度的差值和最高工作温度与所述第二温度点的差值相同，所述第一温度点位于所述第三温度点和第二温度点之间；以及

拟合所述实际温度曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度曲线旋转角度信息表征将所述实际温度曲线旋转为使得第二带隙电压等于第三带隙电压的旋转角度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，温度曲线旋转角度信息为所述旋转角度的正弦值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算温度曲线旋转角度信息包括：

根据第一差值以及第二差值计算所述温度曲线旋转角度信息，所述第一差值为第一带隙电压和第二带隙电压的差值，第二差值为第一温度点和第二温度点的差值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据第一差值以及第二差值计算温度曲线旋转角度信息具体为根据如下公式计算所述旋转角度的正弦值：

其中，θ为所述旋转角度，V0为预定值，VBG1为所述第一带隙电压，VBG2为所述第二带隙电压，T1为所述第一温度点，T2为所述第二温度点。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述温度曲线旋转角度信息计算第三温度点对应的第三带隙电压具体为根据如下公式计算所述第三带隙电压：

VBG3＝(T2-T3)sinθ+VBG2*cosθ

其中，VBG3为所述第三带隙电压。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述温度曲线旋转角度信息计算第三温度点对应的第三带隙电压具体为根据如下公式计算所述第三带隙电压：

VBG3＝(T2-T3)sinθ+VBG2

其中，VBG3为所述第三带隙电压。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，拟合所述实际温度曲线包括：

根据所述第一带隙电压、第二带隙电压和第三带隙电压按照二次曲线拟合所述温度曲线。