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专利号: 202210157647X
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于DC‑DC开关电源芯片的高PSRR带隙电压源电路,其特征在于,包括:电压预调整器(1)及带隙基准核心电路(2),其中,所述电压预调整器(1)的信号输出端接所述带隙基准核心电路(2)的信号输入端,所述带隙基准核心电路(2)的信号输出端接所述电压预调整器(1)的信号输入端,所述带隙基准核心电路(2)主要通过NPN三极管Q8基极‑发射极与NPN三极管Q6基极‑发射极的嵌位产生的电流、NPN三极管Q11构成反偏二极管的反向饱和电流以及NPN三极管Q6基极‑发射极电压VBE6来产生低温漂系数的带隙基准参考电压,所述电压预调整器(1)主要通过PMOS管M9与PMOS管M10对所述带隙基准核心电路(2)提供工作电源电压,从而获得高电源抑制比PSRR低温漂系数的带隙基准参考电压。

2.根据权利要求1所述的一种用于DC‑DC开关电源芯片的高PSRR带隙电压源电路,其特征在于,所述电压预调整器(1)包括:PMOS管Ms1、PMOS管Ms2、PMOS管Ms3、PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M3、PMOS管M4、NMOS管M5、NMOS管M6、PMOS管M7、PMOS管M8、PMOS管M9、PMOS管M10、PMOS管M11、NMOS管M12、NMOS管M13、NMOS管M14、电阻Rs1、电阻R1、电阻R2、NPN三极管Q1以及NPN三极管Q2,其中PMOS管Ms2的源极分别与PMOS管Ms1的源极、PMOS管Ms3的源极、PMOS管M1的源极、PMOS管M3的源极、PMOS管M7的源极、PMOS管M9的源极以及外部输入端INPUT相连,PMOS管Ms2的栅极分别与PMOS管Ms2的漏极、电阻Rs1的一端、PMOS管Ms1的漏极以及PMOS管Ms3的栅极相连,PMOS管M1的漏极与PMOS管M2的源极相连,PMOS管M2的漏极分别与PMOS管Ms1的栅极、PMOS管M1的栅极、PMOS管M3的栅极、PMOS管M7的栅极、PMOS管M9的栅极以及电阻R1的一端相连,电阻R1的另一端分别与PMOS管M2的栅极、PMOS管M4的栅极、PMOS管M8的栅极、PMOS管M10的栅极以及NMOS管M5的漏极相连,NMOS管M5的源极与NPN三极管Q1的集电极相连,NPN三极管Q1的发射极与电阻R2的一端相连,电阻R2的另一端分别与电阻Rs1的另一端、NPN三极管Q2的发射极、NMOS管M13的源极、NMOS管M12的源极、NMOS管M14的源极以及外部地GND相连,PMOS管M3的漏极与PMOS管M4的源极相连,PMOS管M4的漏极分别与PMOS管Ms3的漏极、NMOS管M5的栅极、NMOS管M6的栅极以及NMOS管M6的漏极相连,NMOS管M5的源极分别与NPN三极管Q1的基极、NPN三极管Q2的基极以及NPN三极管Q2的集电极相连,PMOS管M7的漏极与PMOS管M8的源极相连,PMOS管M8的漏极分别与NMOS管M13的漏极、NMOS管M13的栅极以及NMOS管M14的栅极相连,PMOS管M9的漏极与PMOS管M10的源极相连,PMOS管M10的漏极分别与PMOS管M25的源极、PMOS管M24的源极、PMOS管M21的源极、PMOS管M20的源极、PMOS管M18的源极、PMOS管M16的源极、NMOS管M15的漏极、电阻R3的一端、NMOS管M12的漏极以及PMOS管M11的源极相连,PMOS管M11的漏极分别与NMOS管M12的栅极以及NMOS管M14的漏极相连。

3.根据权利要求2所述的一种用于DC‑DC开关电源芯片的高PSRR带隙电压源电路,其特征在于,所述电压预调整器(1)中,PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M3、PMOS管M4、NMOS管M5、NMOS管M6、NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、电阻R1及电阻R2构成所述电压预调整器(1)的偏置电路,PMOS管Ms1、PMOS管Ms2、PMOS管Ms3及电阻Rs1构成偏置电路的启动电路,PMOS管M9和PMOS管M10构成共源共栅电流源并为所述带隙基准核心电路(2)提供工作电源电压VREG,即PMOS管M10的漏极输出电压VREG为所述带隙基准核心电路(2)提供工作电源电压,因而当电路输入端INPUT具有波动电压vin时,所述带隙基准核心电路2的工作电源电压VREG的波动电压vreg小于电路输入端INPUT的波动电压vin,进而抑制电路输入端INPUT的波动电压vin对电路输出端VREF的输出电压VREF的影响。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于DC‑DC开关电源芯片的高PSRR带隙电压源电路,其特征在于,所述电压预调整器(1)中,PMOS管M11、NMOS管M12、NMOS管M14与所述带隙基准核心电路(2)构成负反馈环路,因而当所述带隙基准核心电路(2)的工作电源电压VREG有一正波动电压,该正波动电压通过PMOS管M16、PMOS管M17支路使得PMOS管M11的栅极有一正波动电压且小于工作电源电压VREG的正波动电压,使得NMOS管M12的栅极电压增加,进而抑制所述带隙基准核心电路(2)的工作电源电压VREG增加,从而获得用于DC‑DC开关电源芯片的高PSRR低温漂的带隙基准参考电压。

5.根据权利要求1所述的一种用于DC‑DC开关电源芯片的高PSRR带隙电压源电路,其特征在于,所述带隙基准核心电路(2)包括:电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、NPN三极管Q3、NPN三极管Q4、NPN三极管Q5、NPN三极管Q6、NPN三极管Q7、NPN三极管Q8、NPN三极管Q9、NPN三极管Q10、NPN三极管Q11、NMOS管M15、PMOS管M16、PMOS管M17、PMOS管M18、PMOS管M19、PMOS管M20、PMOS管M21、NMOS管M22、NMOS管M23、PMOS管M24、PMOS管M25、PMOS管M26以及PMOS管M27,其中电阻R3的另一端分别与NPN三极管Q3的集电极、NPN三极管Q3的基极、NPN三极管Q4的集电极以及NPN三极管Q4的基极相连,NPN三极管Q3的发射极分别与NPN三极管Q5的集电极以及NPN三极管Q5的基极相连,NMOS管M15的源极分别与NPN三极管Q4的发射极、电阻R4的一端以及输出端VREF相连,电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端、电阻R6的一端、NPN三极管Q9的基极、NPN三极管Q10的基极以及PMOS管M27的漏极相连,电阻R5的另一端分别与电阻R7的一端以及NPN三极管Q6的基极相连,电阻R7的另一端分别与NPN三极管Q7的基极以及NPN三极管Q6的集电极相连,电阻R6的另一端分别与电容C1的一端、NPN三极管Q8的基极以及NPN三极管Q7的集电极相连,NPN三极管Q7的发射极与电阻R8的一端相连,PMOS管M16的漏极与PMOS管M17的源极相连,PMOS管M17的漏极分别与PMOS管M11的栅极、NMOS管M15的栅极、电容C1的另一端以及NPN三极管Q9的集电极相连,NPN三极管Q9的发射极与电阻R9的一端相连,电阻R9的另一端与NPN三极管Q8的集电极相连,PMOS管M18的漏极与PMOS管M19的源极相连,PMOS管M19的漏极分别PMOS管M16的栅极、PMOS管M18的栅极、PMOS管M21的栅极以及NPN三极管Q10的集电极相连,NPN三极管Q10的发射极与电阻R10的一端相连,电阻R10的另一端分别与NPN三极管Q5的发射极、NPN三极管Q6的发射极、电阻R8的另一端、NPN三极管Q8的发射极、NMOS管M22的源极、NMOS管M23的源极、NPN三极管Q11的基极、NPN三极管Q11的发射极以及外部地GND相连,PMOS管M20的栅极分别与PMOS管M17的栅极、PMOS管M19的栅极、PMOS管M20的漏极以及NMOS管M22的漏极相连,PMOS管M21的漏极分别与NMOS管M22的栅极、NMOS管M23的栅极以及NMOS管M23的漏极相连,PMOS管M24的栅极分别与PMOS管M24的漏极、PMOS管M26的源极以及PMOS管M25的栅极相连,PMOS管M26的栅极分别与PMOS管M27的栅极、PMOS管M26的漏极以及NPN三极管Q11的集电极相连,PMOS管M25的漏极与PMOS管M27的源极相连。

6.根据权利要求5所述的一种用于DC‑DC开关电源芯片的高PSRR带隙电压源电路,其特征在于,所述带隙基准核心电路(2)中,NPN三极管Q8、NPN三极管Q9、电阻R9以及NMOS管M15构成负反馈使得带隙基准电路稳定,电阻R5与电阻R6完全相同,NPN三极管Q8与NPN三极管Q6完全相同且具有相同的基极‑发射极电压,电阻R5与电阻R6上具有相同的电压降,NPN三极管Q7的发射极面积是NPN三极管Q6的β倍,电阻R7与电阻R8完全相同,则流过电阻R4的电流IR4有 其中VT为与温度成正比的热电压,R7为电阻R7的阻值;NPN三极管Q11的基极与发射极短接使得NPN三极管Q11构成一个反偏二极管,PMOS管M24的沟道宽长比是PMOS管M25的N倍,PMOS管M26的沟道宽长比是PMOS管M27的N倍,则流过PMOS管M26的沟道电流I26为 其中b是一个比例系数,m为约等于‑3/2的常数,Eg为硅的带隙能量。

7.根据权利要求5或6所述的一种用于DC‑DC开关电源芯片的高PSRR带隙电压源电路,其特征在于,所述带隙基准核心电路(2)中,PMOS管M26的沟道电流I26以及流过电阻R4的电流IR4在电路输出端VREF产生的电压VREF为其中Vg0

为温度0K处硅的带隙电压,k为波尔兹曼常数,q为电子电荷量,β为NPN三极管Q7的发射极面积与NPN三极管Q6的发射极面积之比,R7为电阻R7的阻值,R4为电阻R4的阻值,R5为电阻R5的阻值,VBE6(Tr)为参考温度Tr处硅的带隙电压,T为绝对温度,N为PMOS管M26沟道宽长比与PMOS管M27沟道宽长比的比值,b是一个比例系数,m为约等于‑3/2的常数,Eg为硅的带隙能量,VT为与温度成正比的热电压,η是与工艺有关但与温度无关的常数,通过优化电路相应参数可使得 优化参数N以及电阻R5的阻值可使得

因子 补偿因子 的温度非线性,进而获得低温漂的带隙基准电压。