一种用于隔离高电压及扩展负载的低功耗电源电路结构的制作方法

本技术涉及集成电路的，具体涉及一种用于隔离高电压及扩展负载的低功耗电源电路结构。

背景技术：

1、在功率电路中，通常包含高电源电压的功率电路和低电源电压的模拟或者数字控制电路。在只有高电源电压vbat输入的芯片中，通常需要将vbat高压电源转化为合适的低压电源以为模拟或者数字控制电路供电，如专利号为us7123081所公开的实现方法，参见附图1可知，该实现电路中存在两条电流支路，其中m1所在支路通过参考电压输入vin产生一个恒流源，恒流源偏置通过电流镜结构在m2支路产生电路输出。图中电路利用m0的vgs温度系数与电阻r0温度系数互相抵消产生一个零温度系数的电流，因此电路需要vin为一个零温度系数电压，该电压又需要额外的带隙电路产生，因此该实现方法结构复杂，功耗偏大，且该实现方式输出端需要一个额外的下拉电流，防止负载电路全部关断时输出电压接近电源电压，导致负载电流击穿，而额外的下拉电流又将增加电路的静态功耗。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种用于隔离高电压的低功耗电源电路结构，将功率管和偏置电路设计在同一条支路上，不仅结构更简单，而且实现了更低的静态功耗，解决了现有技术多采用单独的偏置电路对功率管进行偏置以获得固定的电源电压，造成电路结构复杂、静态功耗大等技术问题。

2、本实用新型可通过以下技术方案实现：

3、一种用于隔离高电压的低功耗电源电路结构，包括高电压供电电源，所述高电压供电电源与耗尽型场效应管nmos或者结型场效应管jfet的漏极相连，所述耗尽型场效应管nmos或者结型场效应管jfet的源极与串联在一起的偏置电阻r1、r2的一端连接，串联在一起的偏置电阻r1、r2的另一端与耗尽型场效应管nmos或者结型场效应管jfet的栅极连接，还与多个温度补偿电阻相连，这些所述温度补偿电阻串联在一起，其自由端接地。

4、进一步，所述偏置电阻r1、r2的总温度系数为零；所有温度补偿电阻的总温度系数也为零。

5、进一步，部分所述温度补偿电阻被二极管或者三极管或者场效应管代替，

6、前一个三极管的集电极与后一个三极管的发射极串联，每个三极管的集电极还与本体的基极连接；

7、前一个场效应管的漏极与后一个场效应管的源极串联，每个场效应管的栅极还与本体的漏极连接。

8、进一步，所述结型场效应管jfet设置为n沟道。

9、一种能够扩展负载的电源电路结构，包括第一电流镜，所述第一电流镜的镜源端与如上文所述的用于产生低电压的电源电路结构相连，其镜像端与场效应管m4的漏极相连，所述场效应管m4的源极与偏置电阻r6相连，所述偏置电阻r6与串联在一起的多个场效应管的一端相连，串联在一起的多个场效应管的另一端与第二电流镜的镜源端相连，所述第二电流镜的镜像端与场效应管m5的源极相连，所述场效应管m5的漏极与高电压供电电源相连，其栅极与场效应管m4的栅极连接，所述场效应管m4、m5的栅极还共同连接至偏置电阻r6的一端，

10、所述第一电流镜的电源端连接高电压供电电源，所述第二电流镜的接地端接地。

11、进一步，串联在一起的多个场效应管包括结构相同的四个场效应管m7、m8、m9和m10，所述场效应管m7、m8的漏极、栅极对应连接在一起，所述场效应管m9、m10的漏极、栅极对应连接在一起，所述场效应管m8的源极和场效应管m9的源极连接在一起，所述场效应管m10的源极连接至第二电流镜的镜源端，所述场效应管m7的源极连接至偏置电阻r6。

12、本实用新型有益的技术效果在于：

13、(1)将功率管如场效应管m1的偏置电路和在空载下为功率管提供低静态电流的电路结合为一条支路。

14、(2)利用r1和r2的正负温度系数抵消来提供一个稳定的m1的栅源电源，进而提供一个稳定的偏置电流。

15、(3)利用正温度系数电阻和三极管vbe电压负温度系数相互抵消来提供一个稳定的输出电源电压vh。

16、(4)利用三极管vbe和电阻电压的叠加来提供输出电压，可以通过选择合适的三极管个数和电阻，可以实现轻松实现不同的vh电源值输出。

技术特征：

1.一种用于隔离高电压的低功耗电源电路结构，其特征在于：包括高电压供电电源，所述高电压供电电源与耗尽型场效应管nmos或者结型场效应管jfet的漏极相连，所述耗尽型场效应管nmos或者结型场效应管jfet的源极与串联在一起的偏置电阻r1、r2的一端连接，串联在一起的偏置电阻r1、r2的另一端与耗尽型场效应管nmos或者结型场效应管jfet的栅极连接，还与多个温度补偿电阻相连，这些所述温度补偿电阻串联在一起，其自由端接地。

2.根据权利要求1所述的用于隔离高电压的低功耗电源电路结构，其特征在于：所述偏置电阻r1、r2的总温度系数为零；所有温度补偿电阻的总温度系数也为零。

3.根据权利要求2所述的用于隔离高电压的低功耗电源电路结构，其特征在于：部分所述温度补偿电阻被二极管或者三极管或者场效应管代替，

4.根据权利要求1所述的用于隔离高电压的低功耗电源电路结构，其特征在于：所述结型场效应管jfet设置为n沟道。

5.一种能够扩展负载的低功耗电源电路结构，其特征在于：包括第一电流镜，所述第一电流镜的镜源端与如权利要求1所述的低功耗电源电路结构相连，其镜像端与场效应管m4的漏极相连，所述场效应管m4的源极与偏置电阻r6相连，所述偏置电阻r6与串联在一起的多个场效应管的一端相连，串联在一起的多个场效应管的另一端与第二电流镜的镜源端相连，所述第二电流镜的镜像端与场效应管m5的源极相连，所述场效应管m5的漏极与高电压供电电源相连，其栅极与场效应管m4的栅极连接，所述场效应管m4、m5的栅极还共同连接至偏置电阻r6的一端，

6.根据权利要求5所述的能够扩展负载的低功耗电源电路结构，其特征在于：串联在一起的多个场效应管包括结构相同的四个场效应管m7、m8、m9和m10，所述场效应管m7、m8的漏极、栅极对应连接在一起，所述场效应管m9、m10的漏极、栅极对应连接在一起，所述场效应管m8的源极和场效应管m9的源极连接在一起，所述场效应管m10的源极连接至第二电流镜的镜源端，所述场效应管m7的源极连接至偏置电阻r6。

技术总结
本技术涉及集成电路的技术领域，公开了一种用于隔离高电压的低功耗电源电路结构，包括高电压供电电源，所述高电压供电电源与耗尽型场效应管NMOS或者结型场效应管JFET的漏极相连，所述耗尽型场效应管NMOS或者结型场效应管JFET的源极与串联在一起的偏置电阻R1、R2的一端连接，串联在一起的偏置电阻R1、R2的另一端与耗尽型场效应管NMOS或者结型场效应管JFET的栅极连接，还与多个温度补偿电阻相连，这些所述温度补偿电阻串联在一起，其自由端接地。还公开了基于此的能够扩展负载的电源电路结构。

技术研发人员：索武生,熊敬,王剑,孙双豪
受保护的技术使用者：上海芯旺微电子技术股份有限公司
技术研发日：20230109
技术公布日：2024/1/13