CN113741614B - 一种正温电流产生电路 - Google Patents

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    • G05F1/567—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for temperature compensation

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Abstract

本发明属于电源管理技术领域，具体涉及一种正温电流产生电路。本发明的正温电流产生电路实现了在使能控制信号有效的状态下自启动，摆脱简并态，避免了额外启动电路的使用，节省了系统功耗和电路面积。此外，本发明设计的正温电流产生电路隔离了电源电压的噪声影响，提高了电路的电源抑制比和对温度检测的准确性。

Description

一种正温电流产生电路
技术领域
本发明属于电源管理技术领域，具体涉及一种正温电流产生电路。
背景技术
温度是芯片设计中一个需要着重考虑的因素，在不同温度下，器件特性有差异，导致芯片系统工作的状态不同。比较极限的是，在低温或者高温时，芯片工作状态可能异常，如果不能在设计时加入相关的温度检测与过温保护电路，可能导致芯片损毁。
现在芯片设计中重要一环就是设计高精度的温度检测电路与过温保护电路。高精度温度检测电路中的设计核心是产生较为准确的正温系数(PTAT)电压，电流和负温系数(CTAT)电压，电流。
常见的产生PTAT电压电流的方法是利用两个BJT的发射极-基极电压差的正温特性来产生或者利用两个工作在亚阈区的MOSFET的源极-栅极电压差的正温特性来产生，常见的产生CTAT电压电流的方法是利用BJT的发射极-基极电压的负温特性产生或者利用工作在亚阈区的MOSFET的源极-栅极电压的负温特性来产生。虽然具有温度特性的电路的设计核心原理比较简单，但是提高温度检测电路的准确性是比较有挑战的研究方向。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种自启动、高电源抑制比的正温电流生成电路。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种正温电流产生电路，包括PMOS管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一电阻和第二电阻；其中，PMOS管的源极接电源，其栅极接使能信号，其漏极通过第一电阻后接第一三极管的集电极和基极、第二三极管的基极；第三三极管的集电极接第一三极管的发射极，第三三极管的基极接第二三极管的发射极，第三三极管的发射极接地；第四三极管的基极接第一三极管的发射极，第四三极管的集电极接第二三极管的发射极，第四三极管的发射极通过第二电阻后接地；第二三极管的集电极为正温电流产生电路的输出端。
本发明的有益效果为，本发明的正温电流产生电路实现了在使能控制信号有效的状态下自启动，摆脱简并态，避免了额外启动电路的使用，节省了系统功耗和电路面积。此外，本发明设计的正温电流产生电路隔离了电源电压的噪声影响，提高了电路的电源抑制比和对温度检测的准确性。
附图说明
图1传统的PTAT电流源产生电路原理图。
图2本发明提出的PTAT电流源产生电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明技术方案进行详细描述：
传统的PTAT电流源产生电路原理图如图1所示，PTAT电流产生原理是：
Figure BDA0003281525400000021
下面讨论此电路存在的问题，首先是简并点的问题，由于电路存在简并点，在使能控制信号EN1有效时，该电路没有从电源轨VCC到地的电流通路，电路无法自启动，需要添加额外的启动电路。增加了电路复杂度和系统功耗。其次，三极管QN3与三极管QN4分别是处于两侧支路，通过这两个三极管的电流并不完全相等，而且电源噪声和干扰信号可以通过三极管QN3反映到电路输出的电流IPTAT1，降低了电路对温度变化的敏感性。
图2展示了本发明所提出的PTAT电流源产生电路原理图，从图中可以看出，相比于图1，图2做了很小的电路改动，并且没有增加任何元器件。但是本发明提出的PTAT电流源产生电路有效的解决了图1存在的自启动问题和受电源电压干扰大的问题。
左侧支路电流由电源电压VCC和电阻R3共同决定：
Figure BDA0003281525400000022
而右侧支路电流，即输出的正温系数电流IPTAT2的表达式为：
Figure BDA0003281525400000023
由于三极管QN5与三极管QN7的基极电流很小，所以流过它们集电极的电流近似相等，即：
VBE，QN7＝VBE,QN5
同理流过三极管QN6和三极管QN8集电极的电流近似相等，则这两个二极管的发射极-基极压差与右侧支路电流无关，产生的电流IPTAT2与电源轨电压VCC和电阻R3无关，提高了电路的电源抑制比。
当使能控制信号EN2有效时，电路产生了从电源轨VCC，经过MOSFET MP2，电阻R3，三极管QN5，三极管QN8，电阻R4到地的电流通路，使电路摆脱上电时的简并态，实现电路自启动。

Claims (1)

1.一种正温电流产生电路，其特征在于，包括PMOS管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一电阻和第二电阻；其中，PMOS管的源极接电源，其栅极接使能信号，其漏极通过第一电阻后接第一三极管的集电极和基极、第二三极管的基极；第三三极管的集电极接第一三极管的发射极，第三三极管的基极接第二三极管的发射极，第三三极管的发射极接地；第四三极管的基极接第一三极管的发射极，第四三极管的集电极接第二三极管的发射极，第四三极管的发射极通过第二电阻后接地；第二三极管的集电极为正温电流产生电路的输出端。
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