一种二次温度补偿基准电压源的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种二次温度补偿基准电压源，其电路结构包括开启电路、预稳定电路、一阶基准电路和二次补偿电路。其中电源直接供电给开启电路和预稳定电路，预稳定电路为一阶基准电路和二次补偿电路提供工作电压。一阶基准电路与二次补偿电路对基准电压进行温度补偿，并将补偿后的基准电压输出。在本发明的系统结构中，一阶基准电路产生一阶温度补偿的基准电压，二次补偿电路对已产生的基准电压进行二次温度补偿，该结构使得本发明具有较好的温度漂移抑制能力及较高的精准度。预稳定电路为电路提供稳定的工作电压，能够明显提高电路系统抗电源干扰的能力。可见，本发明具良好的稳定性能，符合做为受电设备管理芯片基准源的要求。
【专利说明】一种二次温度补偿基准电压源
【技术领域】
[0001]本发明涉及受电设备管理芯片的设计，尤其涉及的是，一种受电设备管理芯片中基准电压源的设计。
【背景技术】
[0002]在受电设备管理芯片系统中，芯片的许多功能都需要精确稳定的基准电压参与。比如芯片对受电设备工作状态的判断，受电设备电源输出的调整以及各种电路保护等等。在基准电压源电路的设计中，基准源的精准度，抑制温度漂移的能力以及抗电源干扰的能力是其重要的性能指标。只有当芯片具有了高稳定性的基准电压源，芯片的性能才能得到良好的体现。因此，研究精确稳定、高抗干扰能力的基准电压源具有重要现实意义。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种二次温度补偿基准电压源。
[0004]本发明的技术方案如下:二次温度补偿基准电压源包括四个部分，其分别为开启电路、预稳定电路、一阶基准电路和二次补偿电路。其中电源直接供电给开启电路和预稳定电路，开启电路被触发后使预稳定电路开始工作。预稳定电路对输入电压进行处理，并为一阶基准电路和二次补偿电路提供工作电压。一阶基准电路产生一阶补偿的带隙基准电压。二次补偿电路对一阶基准电压进行二次温度补偿，并将其作为基准电压供给其他电路。
[0005]二次温度补偿基准电压源中，开启电路包括I号电阻，I至6号MOS管。其中I号电阻的上端连接输入电源VCC，I号电阻的下端连接I号MOS管的漏极。I号MOS管的栅极连接2号MOS管的栅极，I号MOS管的源极接地。2号MOS管的漏极连接3号MOS管的漏极，2号MOS管的源极接地。3号MOS管的栅极连接4号MOS管的栅极，3号MOS管的源极连接5号MOS管的源极。4号MOS管的源极连接6号MOS管的源极，4号MOS管的漏极连接9号MOS管的漏极。5号MOS管的栅极连接6号MOS管的栅极，6号MOS管的漏极连接4号MOS管的漏极。
[0006]二次温度补偿基准电压源中，预稳定电路包括7至13号MOS管。其中7号MOS管的源极连接输入电源，7号MOS管的栅极连接8号MOS管的栅极。8号MOS管的源极连接输入电源，8号MOS管的漏极连接13号MOS管的源极。9号MOS管的栅极连接10号MOS管的栅极，9号MOS管的源极接地，9号MOS管的栅极连接自身的漏极。10号MOS管的漏极连接7号MOS管的漏极，10号MOS管的源极接地。11号MOS管的漏极连接6号MOS管的源极，并且11号MOS管的源极接地。12号MOS管的漏极连接11号MOS管的栅极，12号MOS管的栅极连接10号MOS管的栅极，12号MOS管的源极接地。13号MOS管的漏极连接11号MOS管的栅极，13号MOS管的栅极连接2号晶体管的基极。
[0007]二次温度补偿基准电压源中，二次补偿电路包括2至4号电阻、I号运算放大器、I号晶体管。其中2号电阻的上端连接I号运算放大器的输出端，2号电阻的下端连接3电阻的上端。3号电阻的上端连接I号运算放大器的负输入端，3号电阻的下端连接4号电阻的上端。4号电阻的上端连接I号晶体管的基极，4号电阻的下端接地。I号晶体管的发射极连接I号运算放大器的正输入端，I号晶体管的集电极接地。
[0008]二次温度补偿基准电压源中，二次补偿电路的I号运算放大器包括I至8号MOS管、I号电容、正输入端、负输入端和运算放大输出端。其中I号MOS管的源极连接输入电源WC, I号MOS管的栅极连接2号MOS管的栅极，I号MOS管的漏极连接3号MOS管的漏极。2号MOS管的源极连接输入电源VCC，2号MOS管的漏极连接4号MOS管的漏极。3号MOS管的栅极连接正输入端，3号MOS管的源极连接7号MOS管的漏极。4号MOS管的栅极连接负输入端，4号MOS管的源极连接3号MOS管的源极。5号MOS管的源极连接输入电源VCC, 5号MOS管的栅极连接2号MOS管的漏极，5号MOS管的漏极连接8号MOS管的漏极。6号MOS管的漏极连接电源VCC，6号MOS管的栅极连接7号MOS管的栅极，6号MOS管的源极接地。7号MOS管的栅极连接6号MOS管的漏极，7号MOS管的源极接地。8号MOS管的栅极连接7号MOS管的栅极，8号MOS管的源极接地。I号电容的左端连接5号MOS管的栅极，I号电容的右端连接运算放大输出端。
[0009]二次温度补偿基准电压源中，一阶基准电路包括14号MOS管、2至4号晶体管、5至9号电阻、2号运算放大器、基准电压输出端。其中14号MOS管的源极连接8号MOS管的漏极，14号MOS管的栅极连接6号MOS管的栅极，14号MOS管漏极连接2号晶体管的发射极。2号晶体管的基极连接2号运算放大器的输出端，2号晶体管的集电极接地。3号晶体管的发射极连接7号电阻的下端，3号晶体管的基极和集电极同时接地。4号晶体管的发射极连接9号电阻的下端，4号晶体管的基极和集电极同时接地。5号电阻的上端连接14号MOS管的漏极，并连接基准电压输出端。5号电阻的下端连接6号电阻的上端，并连接I号运算放大器的正输入端。6号电阻的下端连接7号电阻的上端，并连接8号电阻的上端。7号电阻的下端连接2号运算放大器的正输入端。8号电阻的下端连接2号运算放大器的负输入端，并连接9号电阻的上端。
[0010]二次温度补偿基准电压源中，一阶基准电路的2号运算放大器包括I至7号MOS管、I号电容、正输入端、负输入端、运算放大输出端。其中I号MOS管的源极连接电源VCC,I号MOS管的漏极连接I号MOS管的栅极，I号MOS管的栅极连接2号MOS管的栅极。2号MOS管的源极连接电源VCC，2号MOS管的漏极连接5号MOS管的漏极。3号MOS管的源极连接I号MOS管的漏极，3号MOS管的栅极连接正输入端，3号MOS管的漏极连接6号MOS管的漏极。4号MOS管的源极连接3号MOS管的源极，4号MOS管的栅极连接负输入端，4号MOS管的漏极连接7号MOS管的漏极。5号MOS管的栅极连接4号MOS管的漏极，5号MOS管的源极接地。6号MOS管的漏极连接6号MOS管的栅极，6号MOS管的源极接地。7号MOS管的栅极连接6号MOS管的栅极，7号MOS管的源极接地。I号电容的左端连接5号MOS管的栅极，I号电容的右端连接5号MOS管的源极，并连接运算放大输出端。
[0011]本发明能够为受电设备管理芯片提供稳定的基准电压。在本发明的系统结构中，一阶基准电路产生一阶温度补偿的基准电压，二次补偿电路对已产生的基准电压进行二次温度补偿，该结构使得本发明具有较好的温度漂移抑制能力及较高的精准度。预稳定电路为其余电路提供稳定的工作电压，能够明显提高电路系统抗电源干扰的能力。可见，本发明具有较好的温度性能及较强的抗干扰能力，符合做为受电设备管理芯片基准源的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的电路结构框图；
图2为本发明中二次补偿电路的电路图；
图3为本发明中一阶基准电路的电路图；
图4为本发明的整体系统电路图。
【具体实施方式】
[0013]为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0014]需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件,或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件连接到该另一个元件。
[0015]如图1所示，本发明包括四个部分，其分别为开启电路、预稳定电路、一阶基准电路和二次补偿电路。其中电源直接提供电压Vin给开启电路和预稳定电路，开启电路被触发后通过Vst使预稳定电路开始工作。预稳定电路对输入电压Vin进行处理，并为一阶基准电路和二次补偿电路提供工作电压Vg。一阶基准电路产生一阶补偿的带隙基准电压Vn。二次补偿电路对一阶基准电压进行二次温度补偿，并将其作为基准电压Vbo供给其他电路。通过一阶温度补偿和二次温度补偿，本发明产生的基准电压具有较好的温度性能。
[0016]如图2所示，二次补偿电路的I号运算放大器包括MOS管MPl至MP8、电容Cl、正输入端Vip、负输入端Vin和运算放大输出端Voa。其中MOS管MPl的源极连接输入电源VCC，MOS管MPl的栅极连接MOS管MP2的栅极，MOS管MPl的漏极连接MOS管MP3的漏极。MOS管MP2的源极连接输入电源VCC，M0S管MP2的漏极连接MOS管MP4的漏极。MOS管MP3的栅极连接正输入端Vip，MOS管MP3的源极连接MOS管MP7的漏极。MOS管MP4的栅极连接负输入端Vin，M0S管MP4的源极连接MOS管MP3的源极。MOS管MP5的源极连接输入电源VCC, MOS管MP5的栅极连接MOS管MP2的漏极，MOS管MP5的漏极连接MOS管MP8的漏极。MOS管MP6的漏极连接电源VCC，M0S管MP6的栅极连接MOS管MP7的栅极，MOS管MP6的源极接地。MOS管MP7的栅极连接MOS管MP6的漏极，MOS管MP7的源极接地。MOS管MP8的栅极连接MOS管MP7的栅极，MOS管MP8的源极接地。电容Cl的左端连接MOS管MP5的栅极，电容Cl的右端连接运算放大输出端Voa。
[0017]如图3所示，一阶基准电路的2号运算放大器包括MOS管丽I至丽7、电容Cl、正输入端Vip、负输入端Vin、运算放大输出端Voa。其中MOS管MNl的源极连接电源VCC，MOS管丽I的漏极连接MOS管丽I的栅极，MOS管丽I的栅极连接MOS管丽2的栅极。MOS管丽2的源极连接电源VCC，MOS管丽2的漏极连接MOS管丽5的漏极。MOS管丽3的源极连接MOS管丽I的漏极，MOS管丽3的栅极连接正输入端Vip，M0S管丽3的漏极连接MOS管MN6的漏极。MOS管MN4的源极连接MOS管丽3的源极，MOS管MN4的栅极连接负输入端Vin，MOS管MN4的漏极连接MOS管丽7的漏极。MOS管丽5的栅极连接MOS管MN4的漏极，MOS管MN5的源极接地。MOS管MN6的漏极连接MOS管MN6的栅极，MOS管MN6的源极接地。MOS管丽7的栅极连接MOS管MN6的栅极，MOS管丽7的源极接地。电容Cl的左端连接MOS管丽5的栅极，电容Cl的右端连接MOS管丽5的源极，并连接运算放大输出端Voa。
[0018]如图4所示，二次温度补偿基准电压源中，开启电路包括电阻Rl，MOS管MTl至MT6。其中电阻Rl的上端连接输入电源VCC，电阻Rl的下端连接MOS管MTl的漏极。MOS管MTl的栅极连接MOS管MT2的栅极，MOS管MTl的源极接地。MOS管MT2的漏极连接MOS管MT3的漏极，MOS管MT2的源极接地。MOS管MT3的栅极连接MOS管MT4的栅极，MOS管MT3的源极连接MOS管MT5的源极。MOS管MT4的源极连接MOS管MT6的源极，MOS管MT4的漏极连接MOS管MT9的漏极。MOS管MT5的栅极连接MOS管MT6的栅极，MOS管MT6的漏极连接MOS管MT4的漏极。
[0019]预稳定电路包括MOS管MT7至MT13。其中MOS管MT7的源极连接输入电源VCC，MOS管MT7的栅极连接MOS管MT8的栅极。MOS管MT8的源极连接输入电源VCC，M0S管MT8的漏极连接MOS管MT13的源极。MOS管MT9的栅极连接MOS管MTlO的栅极，MOS管MT9的源极接地，MOS管MT9的栅极连接自身的漏极。MOS管MTlO的漏极连接MOS管MT7的漏极，MOS管MTlO的源极接地。MOS管MTlI的漏极连接MOS管MT6的源极，并且MOS管MTlI的源极接地。MOS管MT12的漏极连接MOS管MTll的栅极，MOS管MT12的栅极连接MOS管MTlO的栅极，MOS管MT12的源极接地。MOS管MT13的漏极连接MOS管MTll的栅极，MOS管MT13的栅极连接晶体管QS2的基极。
[0020]二次补偿电路包括电阻R2至R4、运算放大器Al、晶体管QSl。其中电阻R2的上端连接运算放大器Al的输出端，电阻R2的下端连接电阻R3的上端。电阻R3的上端连接运算放大器Al的负输入端，电阻R3的下端连接电阻R4的上端。电阻R4的上端连接晶体管QSl的基极，电阻R4的下端接地。晶体管QSl的发射极连接运算放大器Al的正输入端，晶体管QSl的集电极接地。
[0021]一阶基准电路包括MOS管MT14、晶体管QS2至QS4、电阻R5至R9、运算放大器A2、基准电压输出端Vbo。其中MOS管MT14的源极连接MOS管MT8的漏极，MOS管MT14的栅极连接MOS管MT6的栅极，MOS管MT14漏极连接晶体管QS2的发射极。晶体管QS2的基极连接运算放大器A2的输出端，晶体管QS2的集电极接地。晶体管QS3的发射极连接电阻R7的下端，晶体管QS3的基极和集电极同时接地。晶体管QS4的发射极连接电阻R9的下端，晶体管QS4的基极和集电极同时接地。电阻R5的上端连接MOS管MT14的漏极，并连接基准电压输出端Vbo。电阻R5的下端连接电阻R6的上端，并连接运算放大器Al的正输入端。电阻R6的下端连接电阻R7的上端，并连接电阻R8的上端。电阻R7的下端连接运算放大器A2的正输入端。电阻R8的下端连接运算放大器A2的负输入端，并连接电阻R9的上端。
[0022]二次温度补偿基准电压源中，输出基准电压为Vbo，其表达式为:
Vbo = Vgsi + IfjX (2R5 + 2R6 + R8) + Isj X R5
其中，Vesi为晶体管GSl的开启电压；Ifj为晶体管QS4的发射极电流；Isj为晶体管QSl的发射极电流；R5、R6、R8为相应电阻阻值。
[0023]晶体管GSl的开启电压Vesi的表达式为:
Vgsi = Vtn + T X (Vcstn - Vtn) / Tn + E X m X Ln(T/Tn)
其中，Tn为参考温度，一般取330K ；Vtn为温度Tn时晶体管的带隙电压；Vestn为温度Tn时晶体管的开启电压；τ为系统工作开尔文温度；Ε为电路工艺系数；m为环境系数；
当IfjtnX (2R5 + 2R6 + R8) = Vcstn - Vtn时，系统对基准电压进行一阶温度补偿。其中，Ifjtn为温度Tn时的Ifj。
[0024]晶体管QSl的发射极电流Isj受QSl控制，当温度升高时，Isj增大。通过Isj随温度的变化，系统对基准电压进行二次温度补偿。
[0025]进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的二次温度补偿基准电压源。
[0026]需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.二次温度补偿基准电压源，其特征在于，其包括开启电路、预稳定电路、一阶基准电路、二次补偿电路； 电源直接供电给开启电路和预稳定电路，开启电路被触发后使预稳定电路开始工作； 预稳定电路对输入电压进行处理，并为一阶基准电路和二次补偿电路提供工作电压； 一阶基准电路产生一阶补偿的带隙基准电压； 二次补偿电路对一阶基准电压进行二次温度补偿，并将其作为基准电压供给其他电路； 开启电路还包括1号电阻，1至6号MOS管。
2.根据权利要求1所述二次温度补偿基准电压源，其特征在于，1号电阻的上端连接输入电源VCC，1号电阻的下端连接1号MOS管的漏极； 1号MOS管的栅极连接2号MOS管的栅极，1号MOS管的源极接地； 2号MOS管的漏极连接3号MOS管的漏极，2号MOS管的源极接地； 3号MOS管的栅极连接4号MOS管的栅极，3号MOS管的源极连接5号MOS管的源极； 4号MOS管的源极连接6号MOS管的源极，4号MOS管的漏极连接9号MOS管的漏极； 5号MOS管的栅极连接6号MOS管的栅极，6号MOS管的漏极连接4号MOS管的漏极。
3.根据权利要求1所述二次温度补偿基准电压源，其特征在于，预稳定电路包括7至13号MOS管。
4.根据权利要求3所述二次温度补偿基准电压源，其特征在于，7号MOS管的源极连接输入电源，7号MOS管的栅极连接8号MOS管的栅极； 8号MOS管的源极连接输入电源，8号MOS管的漏极连接13号MOS管的源极； 9号MOS管的栅极连接10号MOS管的栅极，9号MOS管的源极接地，9号MOS管的栅极连接自身的漏极； 10号MOS管的漏极接7号MOS管的漏极，10号MOS管的源极接地； 11号MOS管的漏极连接6号MOS管的源极，并且11号MOS管的源极接地； 12号MOS管的漏极连接11号MOS管的栅极，12号MOS管的栅极连接10号MOS管的栅极，12号MOS管的源极接地； 13号MOS管的漏极连接11号MOS管的栅极，13号MOS管的栅极连接2号晶体管的基极。
5.根据权利要求1所述二次温度补偿基准电压源，其特征在于，二次补偿电路包括2至4号电阻、1号运算放大器、1号晶体管； 2号电阻的上端连接1号运算放大器的输出端，2号电阻的下端连接3电阻的上端； 3号电阻的上端连接1号运算放大器的负输入端，3号电阻的下端连接4号电阻的上端; 4号电阻的上端连接1号晶体管的基极，4号电阻的下端接地； 1号晶体管的发射极连接1号运算放大器的正输入端，1号晶体管的集电极接地。
6.根据权利要求5所述二次温度补偿基准电压源，其特征在于，二次补偿电路的1号运算放大器包括1至8号MOS管、1号电容、正输入端、负输入端和运算放大输出端。
7.根据权利要求6所述二次温度补偿基准电压源，其特征在于，1号MOS管的源极连接输入电源VCC，1号MOS管的栅极连接2号MOS管的栅极，1号MOS管的漏极连接3号MOS管的漏极； 2号MOS管的源极连接输入电源VCC，2号M0S管的漏极连接4号M0S管的漏极； 3号M0S管的栅极连接正输入端，3号M0S管的源极连接7号M0S管的漏极； 4号M0S管的栅极连接负输入端，4号M0S管的源极连接3号M0S管的源极； 5号M0S管的源极连接输入电源VCC，5号M0S管的栅极连接2号M0S管的漏极，5号M0S管的漏极连接8号M0S管的漏极； 6号M0S管的漏极连接电源VCC，6号M0S管的栅极连接7号M0S管的栅极，6号M0S管的源极接地； 7号M0S管的栅极连接6号M0S管的漏极，7号M0S管的源极接地； 8号M0S管的栅极连接7号M0S管的栅极，8号M0S管的源极接地； 1号电容的左端连接5号M0S管的栅极，1号电容的右端连接运算放大输出端。
8.根据权利要求1所述二次温度补偿基准电压源，其特征在于，一阶基准电路包括14号M0S管、2至4号晶体管、5至9号电阻、2号运算放大器、基准电压输出端。
9.根据权利要求8所述二次温度补偿基准电压源，其特征在于，14号M0S管的源极连接8号M0S管的漏极，14号M0S管的栅极连接6号M0S管的栅极，14号M0S管漏极连接2号晶体管的发射极； 2号晶体管的基极连接2号运算放大器的输出端，2号晶体管的集电极接地； 3号晶体管的发射极连接7号电阻的下端，3号晶体管的基极和集电极同时接地； 4号晶体管的发射极连接9号电阻的下端，4号晶体管的基极和集电极同时接地； 5号电阻的上端连接14号M0S管的漏极，并连接基准电压输出端； 5号电阻的下端连接6号电阻的上端，并连接1号运算放大器的正输入端； 6号电阻的下端连接7号电阻的上端，并连接8号电阻的上端；7号电阻的下端连接2号运算放大器的正输入端； 8号电阻的下端连接2号运算放大器的负输入端，并连接9号电阻的上端。
10.根据权利要求10所述二次温度补偿基准电压源，其特征在于，一阶基准电路的2号运算放大器包括1至7号M0S管、1号电容、正输入端、负输入端、运算放大输出端； 1号M0S管的源极连接电源VCC，1号M0S管的漏极连接1号M0S管的栅极，1号M0S管的栅极连接2号M0S管的栅极； 2号M0S管的源极连接电源VCC，2号M0S管的漏极连接5号M0S管的漏极； 3号M0S管的源极连接1号M0S管的漏极，3号M0S管的栅极连接正输入端，3号M0S管的漏极连接6号M0S管的漏极； 4号M0S管的源极连接3号M0S管的源极，4号M0S管的栅极连接负输入端，4号M0S管的漏极连接7号M0S管的漏极； 5号M0S管的栅极连接4号M0S管的漏极，5号M0S管的源极接地； 6号M0S管的漏极连接6号M0S管的栅极，6号M0S管的源极接地； 7号M0S管的栅极连接6号M0S管的栅极，7号M0S管的源极接地； 1号电容的左端连接5号M0S管的栅极，1号电容的右端连接5号M0S管的源极，并连接运算放大输出端。
【文档编号】G05F1/56GK104375548SQ201410563751
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】邵珠雷, 张元敏, 罗书克 申请人:许昌学院