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高电源按捺的带隙基准源设计方案

本文通过结合LDO与Brokaw基准核心,设计出了高PSR的带隙基准,此带隙基准输出的1.186 V电压的低频PSR为-145 dB,最高PSR为-36 dB,温漂可以达到7.5 ppm,适用于电

  本文经过结合LDO与Brokaw基准中心,规划出了高PSR的带隙基准,此带隙基准输出的1.186 V电压的低频PSR为-145 dB,最高PSR为-36 dB,温漂能够到达7.5 ppm,适用于电子镇流器芯片。本规划还优化了发动部分,使新的带隙基准能够在短时刻内顺畅发动。

  1 电路结构

  1.1 基准中心

  现在的基准中心能够有多种完成计划:混合电阻,Buck voltage transfer cell,可是修调杂乱,不宜工业化。本规划选用Brokaw基准中心,其较易完成高压基准输出,并且其温漂、PSR及发动特性均较好。本文选用的改善的Brokaw基准中心的结构如图1所示。

  

 

  对此中心的剖析:

  

 

  三极管的输出电流公式:

  

 

  

 

  其间I是三极管射极电流,Is与射极面积成正比,n为一常数,取1。这儿,取VQC2:VQC1=8:1,因而Is2=8xIs1,又I1=I2,别离代入(1)并相除,整理得:

  

 

  其间Vbe1是负温度系数,Vt是正温度系数,RC2与RC1是同类电阻,温度系数相抵消,挑选合理的RC2/RC1,就能够得到一阶补偿为0的基准电压,能够很好的满足本芯片的要求。

  在电流镜的选取上,选用威尔逊电流镜,精度高,不需外加偏置电路,因而电源按捺比较高。输出管选用mos管,对VQC5、VQC1支路电路影响小。经过添加MC1,使VQC2和VQC1的集电极电位附近,减小差错。

  发生的Vref为4.75 V,在扩大电压的一起,PSR、温漂均扩大了4倍,即PSR升高了12 dB(在随后的仿真波形中能够看到)。

  1.2 LDO

  LDO在低频时的PSR首要取决于运放的增益,为此挑选折叠共源共栅电路。此LDO电路根据文献中的电路批改,如图2所示,并选用PSR高的偏置生成电路。

  

 

  1. 3 发动电路

  Brokaw中心自身存在0状况,VQC5基极为高电平,VQC2、VQC1基极为低电平,因而引进如图3的发动电路。

  

 

  图3中右下角即为发动电路。关于惯例Brokaw基准,当VQC2基极电压低于发动电压时,VQCS2将VQC5基极电压拉低VQC2基极电压拉高,使电路发动,所以VQCS2仅需很小的基极电流就能够使电路发动。

  可是,因为本规划选用LDO供电,而LDO的参阅电压是bg,存在死循环,即bg低,则LDO低,所以基准中心的VQC5无法给VQCS2供给电流,也就无法进步VQC2的电压即bg,因而需求外界供给大电流bias-start,使妥当LDO无法发动基准中心时,此电流能够足够大,在RC4上发生的压降使bg到达足够大,继而LDO到达使基准中心发动所需的最低电压,然后使电路进入主动批改状况,终究使bg和ref到达指定电压。

  这样尽管能发动,可是,正常作业时,此大发动电流bias-start将经过VQCS1和VQCS3流向地,添加了体系的担负。因而,在电流输出管MB3下参加操控管MBC,并使得在正常作业时,LDO的高电压足以使MBC关断,然后下降发动电路的损耗。

  2 仿真与剖析

  本次规划的仿真根据ASMC的1 μm的高压BCD工艺。

  2.1 发动仿真

  图4是工艺角为tt,t=27℃时的发动仿真,此基准需求3 μs就可树立正常状况,这是因为基准中心中的Cc1选取为比较小的2 pF的成果,这样做的另一个成果便是中频PSR有所下降,实践电路可根据需求选取Cc1的巨细,假如需求中频PSR较大,但对发动时刻要求较低时,能够选取大Cc1(如Cc1选取10pF,则最高PSR将降为-28dB,但发动时刻升至10μs)。LDO、ref、bg的发动进程比较平稳,没有过冲现象。

  

 

  MBC操控效果的简述:在1μs时流过100μA的发动电流,当LDO、ref、bg树立最低作业电压后,发动电路开端关断进程,电流急剧减小,并终究在2μs时挨近0A。整个电路正常运行时耗费的电流是266μA。

  2.2 温漂仿真

  图5为不同工艺角下的温漂仿真。仿真成果表明,此电路能够到达ref-45 ppm、bg-7.5 ppm的低温漂。实践电路存在器材的不匹配和差错等,尽管达不到理论上的温漂,但经过仔细布版、修调带隙中心电路中Rc1、Rc2,能够到达较低的温漂。

  

 

  2.3 PSR的仿真

  图6为工艺角tt,vcc=8.5V,t=27℃时的PSR的仿真,此基准对电源搅扰的按捺才能较强,4.75V输出电压在作业频率60 k左右时的PSR到达了-75.1 dB,能有用按捺由半桥发生的震动;并且对来自数字部分的高频震动也有较强的按捺才能。

  

 

  表1为输出电压bg在不同工艺角下的PSR的仿真成果,本电路在不同工艺角下都能在高电源搅扰的芯片中正常作业。

  

 

  3 定论

  本文经过结合LDO与Brokaw基准中心,规划出了高PSR的带隙基准,此带隙基准输出的1.186 V电压的低频PSR为-145 dB,最高PSR为-36 dB,温漂能够到达7.5 ppm,适用于电子镇流器芯片。本规划还优化了发动部分,使新的带隙基准能够在短时刻内顺畅发动。此电路根据需求还能够批改基准中心中的Rc3、Rc4,选用多段电阻分压方法,以输出多种参阅电压,便利灵敏定制芯片。

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