一种时钟产生电路及DC-DC转换器的制作方法

一种时钟产生电路及dc-dc转换器
技术领域
1.本实用新型属于集成电路开关电源技术领域，特别涉及一种时钟产生电路及dc-dc转换器。


背景技术：

2.随着物联网、无线传感器及嵌入式设备的发展，对于设备内部的开关电源转换器提出了更高的要求，即要求开关电源转换器能够在可靠地工作在固定频率下；在保证高集成度的同时，设计的时钟产生电路模块需不受工艺、温度及电源电压的影响，以保证其高可靠性。
3.目前，开关电源转换器片内集成的振荡器包括环形振荡器和rc振荡器；其中，相比于环形振荡器，rc振荡器可以在有限的面积内实现较低的功耗以及更高的精度；但rc振荡器的频率稳定性易受工艺、电压以及温度的影响。
4.因此，对于工作频率固定的开关电源转换器，需要设计一种高可靠的时钟产生电路，使其工作频率具备长时间的稳定性，且对于供电电压以及稳定具有低敏感特性。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种时钟产生电路及dc-dc转换器，以解决现有的时钟产生电路模块易受温度影响，可靠性较低的技术问题。
6.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
7.本实用新型提供了一种时钟产生电路，所述时钟产生电路，用于产生固定频率的时钟信号；所述时钟产生电路包括第一零温度系数电阻；所述第一零温度系数电阻，用于进行温度补偿。
8.进一步的，所述时钟产生电路，包括第一p型mos管mp1、第二p型mos管mp2、第三p型mos管mp3、第四p型mos管mp4、第五p型mos管mp5、第六p型mos管mp6、第七p型mos管mp7、第一n型mos管mn1、第二n型mos管mn2、第三n型 mos管mn3、第四n型mos管mn4、第五n型mos管mn5、第六n型mos管mn6、第七n型mos管mn7、第一零温度系数电阻、电容c1、第一反相器及第二反相器；
9.所述第一零温度系数电阻的一端与第一n型mos管mn1的漏极及第一n型mos管mn1 的栅极均相连；所述第一零温度系数电阻的另一端与第一p型mos管mp1的漏极及第一p 型mos管的mp1的栅极均相连；第一n型mos管mn1的漏极与第一n型mos管mn1 的栅极、第二n型mos管mn2的栅极及第七n型mos管mn7的栅极均相连；第二n型 mos管mn2的栅极及第七n型mos管mn7的栅极均连接到第一n型mos管mn1的栅极；
10.第一p型mos管mp1的漏极与第一p型mos管mp1的栅极、第二p型mos管mp2 的栅极及第六p型mos管mp6的栅极均相连；第二p型mos管mp2的栅极及第六p型mos 管mp6的栅极均连接到第一p型mos管mp1的栅极；第二p型mos管mp2的漏极与第三 p型mos管mp3的源极相连；第二n型mos管mn2的漏极与第三n型mos管mn3的源极相连；第三p型mos管mp3的漏极与第三n
型mos管mn3的漏极相连；第三p型mos 管mp3的栅极与第三n型mos管mn3的栅极相连；
11.第四p型mos管mp4的栅极与第五n型mos管mn5的栅极相连；电容c1的一端与第三p型mos管mp3的漏极、第三n型mos管mn3的漏极、第四p型mos管mp4的栅极及第五n型mos管mp5的栅极均相连，电容c1的另一端接引至gnd；第四p型mos 管mp4的漏极与第五p型mos管mp5的源极相连；第四n型mos管mn4的源极与第五n 型mos管mn5的漏极相连；第五p型mos管mp5的漏极与第四n型mos管mn4的漏极相连；第五p型mos管mp5的栅极与第四n型mos管mn4的栅极相连；
12.第五p型mos管mp5的栅极与第三n型mos管mn3的栅极相连；第六p型mos管 mp6的漏极与第七p型mos管mp7的源极相连；第六n型mos管mn6的源极与第七n型mos管mn7的漏极相连；第六n型mos管mn6的漏极与第七p型mos管mp7的漏极相连；第六n型mos管mn6的栅极与第七p型mos管mp7的栅极相连；第七p型mos管 mp7的漏极与第五p型mos管mp5的漏极相连；第七p型mos管mp7的漏极与第一反相器的输入端相连，第一反相器的输出端与第三n型mos管mn3的栅极相连，第一反相器的输出端与第二反相器的输入端相连，第二反相器的输出端与第七p型mos管mp7的栅极相连。
13.进一步的，所述第一零温度系数电阻包括第一正温度系数电阻rp1及第一负温度系数电阻rn1；第一正温度系数电阻rp1的一端与第一负温度系数电阻rn1的一端相连；第一正温度系数电阻rp1的另一端与第一n型mos管mn1的漏极及第一n型mos管mn1的栅极均相连；第一负温度系数电阻rn1的另一端与第一p型mos管mp1的漏极及第一p型mos 管的mp1的栅极均相连。
14.进一步的，第一p型mos管mp1的源极、第二p型mos管mp2的源极、第四p型mos 管mp4的源极及第六p型mos管mp6的源极均接引至vdd。
15.进一步的，第一n型mos管mn1的源极、第二n型mos管mn2的源极、第五n型 mos管mn5的源极及第七n型mos管mn7的源极均接引至gnd。
16.进一步的，第一p型mos管mp1和第二p型mos管mp2的尺寸之比为1:4；第一n型 mos管mn1和第二n型mos管mn2的尺寸比为1:4。
17.本实用新型还提供了一种时钟产生电路，所述时钟产生电路，用于产生可选择占空比的时钟信号；所述时钟产生电路包括第二零温度系数电阻及选择电容c2；所述第二零温度系数电阻，用于进行温度补偿；所述选择电容c2，用于控制占空比。
18.进一步的，所述时钟产生电路，包括第八p型mos管mp8、第九p型mos管mp9、第十p型mos管mp10、第十一p型mos管mp11、第十二p型mos管mp12、第十三p型mos管mp13、第十四p型mos管mp14、第十五p型mos管mp15、第八n型mos管 mn8、第九n型mos管mn9、第十n型mos管mn10、第十一n型mos管mn11、第十二n型mos管mn12、第十三n型mos管mn13、第十四n型mos管mn14、第二零温度系数电阻、选择电容c2、第三反相器及第四反相器；
19.所述第二零温度系数电阻的一端与第十四n型mos管mn14的漏极及第十四n型mos 管mn14的栅极均相连；所述第二零温度系数电阻的另一端与第十五p型mos管mp15的漏极及第十五p型mos管的mp15的栅极均相连；
20.第八p型mos管mp8的栅极、第十p型mos管mp10的栅极及第十三p型mos管 mp13的栅极均连接至第一五p型mos管mp15的栅极；第八p型mos管mp8的漏极与第九p型mos管mp9的源极相连；第八n型mos管mn8的漏极与第十p型mos管mp10 的漏极相连；第八n型mos管mn8的源
极与第九p型mos管mp9的漏极相连；第十一p 型mos管mp11的栅极与第十一n型mos管mn11的栅极相连；第八n型mos管mn8 的漏极与第九n型mos管mn9的漏极及第九n型mos管mn9的栅极均相连；
21.选择电容c2的一端与第九p型mos管mp9的漏极及第十一p型mos管mp11的栅极均相连，选择电容c2的另一端接引至gnd；第十一p型mos管mp11的漏极与第十二p型 mos管mp12的源极相连；第十n型mos管mn10的源极与第十一n型mos管mn11的漏极相连；第十二p型mos管mp12的漏极与第十n型mos管mn10的漏极相连；第十二 p型mos管mp12的栅极与第十n型mos管mn10的栅极相连；第十n型mos管mn10 的栅极与第九p型mos管mp9的栅极相连；
22.第十三p型mos管mp13的漏极与第十四p型mos管mp14的源极相连；第十二n型 mos管mn12的源极与第十三n型mos管mn13的漏极相连；第十二n型mos管mn12 的漏极与第十四p型mos管mp14的漏极相连；第十二n型mos管mn12的栅极与第十四p型mos管mp14的栅极相连；第十四p型mos管mp14的漏极与第十二p型mos管mp12 的漏极相连；第十四p型mos管mp14的漏极与第三反相器的输入端相连，第三反相器的输出端与第四反相器的输入端相连。
23.进一步的，所述第二零温度系数电阻包括第二正温度系数电阻rp2及第二负温度系数电阻rn2；第二正温度系数电阻rp2的一端与第二负温度系数电阻rn2的一端相连；第二正温度系数电阻rp2的另一端与第十四n型mos管mn14的漏极及第十四n型mos管mn2的栅极均相连；第二负温度系数电阻rn2的另一端与第十五p型mos管mp15的漏极及第十五 p型mos管的mp15的栅极均相连。
24.本实用新型还提供了一种dc-dc转换器，所述dc-dc转换器包括所述的一种时钟产生电路；所述dc-dc转换器为固定工作频率的dc-dc转换器。
25.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
26.本实用新型提供了一种时钟产生电路及dc-dc转换器，采用在时钟产生电路中设置零温度系数电阻，使得时钟产生电路的振荡频率表现为对温度的不敏感，有效避免温度因素对开关电源电路的影响，提高了时钟产生电路及的可靠性。
27.进一步的，零温度系数电阻采用正温度系数电阻和负温度系数电阻的组合方式，通过调节正温度系数电阻和负温度系数电阻能够获得零温度系数电阻，有效降低时钟产生电路的振荡频率对温度的敏感程度。
28.进一步的，通过设置选择电容，通过调节选择电容的容值大小，实现对时钟信号占空比的调节，进而产生可调节占空比的时钟信号。
附图说明
29.图1为实施例1中所述的时钟产生电路的电路图；
30.图2为实施例2中所述的时钟产生电路的电路图。
具体实施方式
31.为了使本实用新型所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.实施例1
33.如附图1所示，本实施例1提供了一种时钟产生电路，所述时钟产生电路，用于产生固定频率的时钟信号；所述时钟产生电路包括第一零温度系数电阻；所述第一零温度系数电阻，用于进行温度补偿。
34.本实施例1中，所述的时钟产生电路包括第一p型mos管mp1、第二p型mos管mp2、第三p型mos管mp3、第四p型mos管mp4、第五p型mos管mp5、第六p型mos管 mp6、第七p型mos管mp7、第一n型mos管mn1、第二n型mos管mn2、第三n型 mos管mn3、第四n型mos管mn4、第五n型mos管mn5、第六n型mos管mn6、第七n型mos管mn7、第一零温度系数电阻、电容c1、第一反相器及第二反相器；其中，所述所述第一零温度系数电阻包括第一正温度系数电阻rp1及第一负温度系数电阻rn1。
35.第一正温度系数电阻rp1的一端与第一负温度系数电阻rn1的一端相连；第一正温度系数电阻rp1的另一端与第一n型mos管mn1的漏极及第一n型mos管mn1的栅极均相连；第一负温度系数电阻rn1的另一端与第一p型mos管mp1的漏极及第一p型mos管的mp1的栅极均相连。
36.第一n型mos管mn1的漏极与第一n型mos管mn1的栅极、第二n型mos管mn2 的栅极及第七n型mos管mn7的栅极均相连；第二n型mos管mn2的栅极及第七n型 mos管mn7的栅极均连接到第一n型mos管mn1的栅极；第一p型mos管mp1的漏极与第一p型mos管mp1的栅极、第二p型mos管mp2的栅极及第六p型mos管mp6的栅极均相连；第二p型mos管mp2的栅极及第六p型mos管mp6的栅极均连接到第一p 型mos管mp1的栅极；第二p型mos管mp2的漏极与第三p型mos管mp3的源极相连；第二n型mos管mn2的漏极与第三n型mos管mn3的源极相连；第三p型mos管mp3 的漏极与第三n型mos管mn3的漏极相连；第三p型mos管mp3的栅极与第三n型mos 管mn3的栅极相连。
37.第四p型mos管mp4的栅极与第五n型mos管mn5的栅极相连；电容c1的一端与第三p型mos管mp3的漏极、第三n型mos管mn3的漏极、第四p型mos管mp4的栅极及第五n型mos管mp5的栅极均相连，电容c1的另一端接引至gnd；第四p型mos 管mp4的漏极与第五p型mos管mp5的源极相连；第四n型mos管mn4的源极与第五n 型mos管mn5的漏极相连；第五p型mos管mp5的漏极与第四n型mos管mn4的漏极相连；第五p型mos管mp5的栅极与第四n型mos管mn4的栅极相连；第五p型mos 管mp5的栅极与第三n型mos管mn3的栅极相连；第六p型mos管mp6的漏极与第七p 型mos管mp7的源极相连；第六n型mos管mn6的源极与第七n型mos管mn7的漏极相连；第六n型mos管mn6的漏极与第七p型mos管mp7的漏极相连；第六n型mos 管mn6的栅极与第七p型mos管mp7的栅极相连；第七p型mos管mp7的漏极与第五p 型mos管mp5的漏极相连；第七p型mos管mp7的漏极与第一反相器的输入端相连，第一反相器的输出端与第三n型mos管mn3的栅极相连，第一反相器的输出端与第二反相器的输入端相连；其中，所述第一反相器的输出端与第二反相器的输入端还均与clkn信号源相连；第二反相器的输出端与第七p型mos管mp7的栅极相连，并均连接至输出引脚clk。
38.本实施例1中，第一p型mos管mp1的源极、第二p型mos管mp2的源极、第四p 型mos管mp4的源极及第六p型mos管mp6的源极均接引至vdd；第一n型mos管 mn1的源极、第二n型mos管mn2的源极、第五n型mos管mn5的源极及第七n型mos管mn7的源极均接引至gnd；优选的，第一p型mos管mp1和第二p型mos管mp2 的尺寸之比为1:4；第一n型mos管mn1和第二n型mos管mn2的尺寸比为1:4。
39.工作原理：
40.本实施例1所述的时钟产生电路，通过设置正温度系数电阻和负温度系数电阻，调节所述正温度系数电阻和负温度系数电阻的阻值，以使其组合形成零温度系数电阻，进而能够使电路的振荡频率表现为对温度不敏感，避免了温度因素对电路的影响，提高了电路的可靠性。
41.本实施例1中，将第一p型mos管mp1和第一n型mos管mn1的电流相同，均记为电流i；电容c1的电压记为c1，电路的振荡周期记为t，第一正温度系数电阻rp1的阻值记为rp，第一负温度系数电阻rn1的阻值记为rn；其中，所述电流i为：
[0042][0043]
当对电容c1的充电电流为4i时，电容c1的电压c1的摆幅为v
dd-v
gsp4-v
gsn5
，当当第一n型mos管mn1和第五n型mos管mn5的栅源电压相抵消时以及第一p型mos管 mp1和第四p型mos管mp4的栅源电压相抵消时，则满足以下公式：
[0044][0045][0046]
由此可知，所述时钟产生电路的振荡周期仅于电阻c1、第一正温度系数电阻rp1及第一负温度系数电阻rn1相关；因此，调节所述正温度系数电阻和负温度系数电阻的阻值，以使其组合形成零温度系数电阻，进而能够使电路的振荡频率表现为对温度不敏感。
[0047]
实施例2
[0048]
本实施例2提供了一种时钟产生电路，所述时钟产生电路，用于产生可选择占空比的时钟信号；所述时钟产生电路包括第二零温度系数电阻及选择电容c2；所述第二零温度系数电阻，用于进行温度补偿；所述选择电容c2，用于控制占空比。
[0049]
如附图2所示，本实施例2所述的一种时钟产生电路，包括第八p型mos管mp8、第九 p型mos管mp9、第十p型mos管mp10、第十一p型mos管mp11、第十二p型mos 管mp12、第十三p型mos管mp13、第十四p型mos管mp14、第十五p型mos管mp15、第八n型mos管mn8、第九n型mos管mn9、第十n型mos管mn10、第十一n型 mos管mn11、第十二n型mos管mn12、第十三n型mos管mn13、第十四n型mos 管mn14、第二零温度系数电阻、选择电容c2、第三反相器及第四反相器；其中，所述所述第二零温度系数电阻包括第二正温度系数电阻rp2及第二负温度系数电阻rn2。
[0050]
第二正温度系数电阻rp2的一端与第二负温度系数电阻rn2的一端相连；第二正温度系数电阻rp2的另一端与第十四n型mos管mn14的漏极及第十四n型mos管mn2的栅极均相连；第二负温度系数电阻rn2的另一端与第十五p型mos管mp15的漏极及第十五p 型mos管的mp15的栅极均相连。
[0051]
第八p型mos管mp8的栅极、第十p型mos管mp10的栅极及第十三p型mos管 mp13的栅极均连接至第一五p型mos管mp15的栅极；第八p型mos管mp8的漏极与第九p型mos管mp9的源极相连；第八n型mos管mn8的漏极与第十p型mos管mp10 的漏极相连；第八n型mos管mn8的源极与第九p型mos管mp9的漏极相连；第十一p 型mos管mp11的栅极与第十一n型mos管mn11的
栅极相连；第八n型mos管mn8 的漏极与第九n型mos管mn9的漏极及第九n型mos管mn9的栅极均相连；其中，所述第九mos管mn9的栅极还连接clkn信号源；选择电容c2的一端与第九p型mos管mp9 的漏极及第十一p型mos管mp11的栅极均相连，选择电容c2的另一端接引至gnd。
[0052]
第十一p型mos管mp11的漏极与第十二p型mos管mp12的源极相连；第十n型 mos管mn10的源极与第十一n型mos管mn11的漏极相连；第十二p型mos管mp12 的漏极与第十n型mos管mn10的漏极相连；第十二p型mos管mp12的栅极与第十n型mos管mn10的栅极相连；第十n型mos管mn10的栅极与第九p型mos管mp9的栅极相连；第十三p型mos管mp13的漏极与第十四p型mos管mp14的源极相连；第十二n 型mos管mn12的源极与第十三n型mos管mn13的漏极相连；第十二n型mos管mn12 的漏极与第十四p型mos管mp14的漏极相连；第十二n型mos管mn12的栅极与第十四 p型mos管mp14的栅极相连，并均与clk信号源相连；第十四p型mos管mp14的漏极与第十二p型mos管mp12的漏极相连；第十四p型mos管mp14的漏极与第三反相器的输入端相连，第三反相器的输出端与第四反相器的输入端相连，第四反相器的输出端与dclk 输出引脚相连。
[0053]
第八p型mos管mp8的源极、第十p型mos管mp10的源极、第十一p型mos管 mp11的源极、第十三p型mos管mp13的源极及第十五p型mos管mp15的源极均接引至 vdd；第九n型mos管mn9的源极、第十一n型mos管mn11的源极、第十三n型mos 管mn13的源极及第十四n型mos管mn14的源极均连接到gnd。
[0054]
本实施例2所述的时钟产生电路的工作原理与实施例1所述的时钟产生电路的工作原理基本相同，不同之处在于，通过设置选择电容c2，通过调节选择电容的容值大小，实现对时钟信号占空比的调节，进而产生可调节占空比的时钟信号。
[0055]
本实用新型还提供了一种dc-dc转换器，所述dc-dc转换器包括实施例1或实施例2 中所述的一种时钟产生电路；所述dc-dc转换器为固定工作频率的开关电源转换器。
[0056]
本实用新型所述的时钟产生电路及dc-dc转换器，采用在时钟产生电路中设置零温度系数电阻，使得时钟产生电路的振荡频率表现为对温度的不敏感，有效避免温度因素对开关电源电路的影响，提高了时钟产生电路及的可靠性。
[0057]
本实用新型所述的的时钟产生电路，属于集成电路开关电源领域，包括产生固定频率的时钟产生电路以及通过设置选择电容以产生可选择占空比的时钟产生电路；所述的时钟产生电路不受工艺、温度及电源电压的影响，从而保证高可靠性，其工作频率具备长时间的稳定性，且对于供电电压以及稳定具有低敏感特性；满足将具有该时钟产生电路的dc-dc转换器用于物联网、无线传感器和嵌入式设备中，以可靠地工作在固定频率下。
[0058]
上述实施例仅仅是能够实现本实用新型技术方案的实施方式之一，本实用新型所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。