帶曲率補償?shù)膸痘鶞?zhǔn)及過溫保護電路研究與設(shè)計.pdf

1、模擬集成電路中廣泛地包含著電壓基準(zhǔn)和電流基準(zhǔn)源。一般要求此類基準(zhǔn)源與電源電壓、溫度和工藝角等變化參量的相關(guān)性小。提供參考電平的基準(zhǔn)源，其性能好壞直接影響整體電路的性能穩(wěn)定。因此設(shè)計高精度、低溫度系數(shù)的帶隙基準(zhǔn)源是具有重要意義。 便攜式電子產(chǎn)品已經(jīng)日益普及。這些產(chǎn)品具有集成度高，體積小的特點，作為保證電池續(xù)航能力的重要模塊——開關(guān)電源管理芯片，其性能也需要不斷完善，主要體現(xiàn)在減小開關(guān)電源模塊體積的同時，還要維持其帶載能力的不變。開

2、關(guān)電源的工作頻率隨之提高，因此對內(nèi)部集成的電壓基準(zhǔn)在高頻時的電源電壓抑制比，抗噪聲性能，精度穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性等指標(biāo)提出了更高的要求。并且由于單位面積晶體管數(shù)量的激增，功率型開關(guān)電源的熱集聚問題凸顯，過熱保護已成為不容忽視的問題。 本文在分析了多種影響基準(zhǔn)精度的因素和溫度補償策略的前提下，從器件選型和電路結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面考慮，提出了基于Brokaw帶隙核且?guī)н^溫保護的高性能電壓基準(zhǔn)源。在對結(jié)構(gòu)進行深入分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了帶隙基準(zhǔn)的

3、頻率響應(yīng)，提高了PSRR(電源抑制比)性能。高階溫度曲率補償電路結(jié)構(gòu)簡單，效果明顯。采用的分段線性補償方法在高溫時能對基準(zhǔn)輸出電壓的溫度曲線進行直接調(diào)整，有效提高了溫度穩(wěn)定性。過溫保護功能模塊利用NPN型三極管VBE電壓的負溫度系數(shù)和控制接入電阻的大小來設(shè)置開啟、關(guān)斷溫度閾值，增加的預(yù)導(dǎo)通設(shè)計使得在過熱關(guān)斷點和安全開啟點處靈敏度高提高，輸出控制信號建立迅速。仿真結(jié)果表明：帶隙基準(zhǔn)電壓在-40℃~85℃的工作溫度范圍內(nèi)溫度系數(shù)達到20.2

4、ppm/℃，電源電壓2.5V～5.5V時基準(zhǔn)輸出電壓為1.2±0.005V。PSRR典型情況下為75.6dB。內(nèi)部集成的帶熱滯回功能的過溫保護電路，過溫關(guān)斷閾值溫度160℃，溫度降低，安全開啟閾值溫度140℃，關(guān)斷、開啟迅速，閾值點溫度波動范圍≤±00.02℃，設(shè)計的遲滯裕量符合系統(tǒng)要求，很好地防止了熱振蕩現(xiàn)象。 本文中電路圖設(shè)計及電路檢查、綜合、網(wǎng)表提取在Viewlogic平臺下完成，然后利用Hspice完成網(wǎng)表仿真驗證，波形