一種用于寬電源帶隙基準(zhǔn)源的啟動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于寬電源帶隙基準(zhǔn)源的無過沖啟動(dòng)電路。本發(fā)明的將啟動(dòng)過程分為兩個(gè)階段，第一階段為使能控制啟動(dòng)過程，第二階段初期結(jié)合運(yùn)放中二級(jí)負(fù)載管構(gòu)成反饋環(huán)路，調(diào)整輸出電流在無過沖可控范圍內(nèi)，有效避免了啟動(dòng)過程中不理想的過沖現(xiàn)象，同時(shí)電路中保持有電流通路，以便電路進(jìn)入后期階段基準(zhǔn)電壓迅速建立；由于反饋環(huán)路軟啟動(dòng)的存在，高壓下啟動(dòng)無過沖，低壓下啟動(dòng)可以保證足夠的啟動(dòng)電流使得基準(zhǔn)正常工作，從而達(dá)到無過沖和寬電源范圍應(yīng)用。本發(fā)明尤其適用于寬電源帶隙基準(zhǔn)源的啟動(dòng)電路。
【專利說明】—種用于寬電源帶隙基準(zhǔn)源的啟動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于寬電源帶隙基準(zhǔn)源的無過沖啟動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]基準(zhǔn)電壓源是模擬集成電路芯片中重要的組成單元模塊，用于產(chǎn)生不隨電源電壓和溫度變化的電壓基準(zhǔn)，為其他電路模塊提供一個(gè)參考電壓。由于基準(zhǔn)電壓源常常伴隨兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，為了保證基準(zhǔn)電路上電后能夠順利擺脫零電流的非理想狀態(tài)，減小上電過程中由失調(diào)電壓和失調(diào)電流帶來的不良影響，需要設(shè)計(jì)一個(gè)啟動(dòng)電路，以保證基準(zhǔn)電路中出現(xiàn)一個(gè)擾動(dòng)后，電路仍能正常工作，在基準(zhǔn)源正常工作后，啟動(dòng)電路關(guān)閉停止工作。
[0003]目前常規(guī)的啟動(dòng)電路工作方式是通過反相器的電平變換來控制開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)PMOS功率管的柵極從而啟動(dòng)電路。但是這樣的啟動(dòng)電流是不受控制的，尤其是在高電壓應(yīng)用下會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)電流過大，輸出過沖的不理想情況。而若要兼顧高電壓下啟動(dòng)無過沖，又可能導(dǎo)致低電壓下啟動(dòng)電流過小，基準(zhǔn)無法正常啟動(dòng)的現(xiàn)象，無法適應(yīng)寬電源范圍的應(yīng)用。同樣，常規(guī)的利用大電阻或大電容的啟動(dòng)方式也存在上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的，就是針對(duì)上述啟動(dòng)電路存在的問題，提出了一種適用于寬電源范圍基準(zhǔn)源的無過沖啟動(dòng)電路。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種用于寬電源帶隙基準(zhǔn)源的啟動(dòng)電路，其特征在于，包括 PMOS 管 MPB1、MPB2、MPB3、MPB4、MPB5、MPB6、MPB7、MPB8、MPB9、MPB10、MPB11、MPB12、MPB13、MPB14 ;NM0S 管 MNB1、MNB2、MNB3、MNB4、MNB5、MNB6 ;二極管 Dl、D2、D3、D4 ;三極管 QN1、QN2、QN3、QN4、QN5 ;電阻 RB1、RB2、RB3、RB4、RB5 ;電容 CBl 和運(yùn)算
放大器；其中，
[0006]MPB1、MPB4、MPB5、MPB6、MPB7、MPB8、MPB9、MPB12、MPB13 和 MPB14 的源端接電源電壓；
[0007]MPBl的柵極和MNBl的柵極連接使能信號(hào)；
[0008]MPBl的漏端連接MPB2的源端，MPB2的柵端和漏端連接MPB3的源端，MPB3的柵端和漏端連接QNl的集電極和基極與QN2的集電極和基極，QNl的發(fā)射極連接QN3的集電極和基極；
[0009]MNBl的漏端、CBl的正向端、QN2的發(fā)射極、MPB4的漏端、QN5的集電極均連接QN4的基極，QN4的發(fā)射極和RBl的另一端均連接QN5的基極；
[0010]MPB4的柵端、QN4的集電極以及MPB6的柵端連接MPB5的柵端和漏端，MPB6的漏端連接MNB4的柵端和漏端，MNB4的源端連接MNB5的柵端與漏端和MNB6的柵端；
[0011]MNB6的漏端、MPB7的漏端和柵端、MPB8的柵端均連接MPB9的柵端，MPB8漏端、MPBlO的柵端均連接Dl的正極；[0012]MPBlO的源端、MPBll的源端均連接MPB9的漏端，MPBll的漏端以及MNB2的漏端和柵端連接MNB3的柵端；
[0013]MNB3的漏端、MPB12的柵端、運(yùn)算放大器的輸出端以及MPB13的柵端均連接MPB14的柵端，MPB12的漏端連接RB2的一端，RB2的另一端、運(yùn)算放大器的反相輸入端均連接D2的正極；
[0014]MPB13的漏端連接RB3的一端，RB3的另一端、運(yùn)算放大器的同相輸入端均連接RB4的一端，RB4的另一端連接D3的正極；
[0015]MPB14的漏端、MPBll的柵端以及RB5的一端均連接至輸出端口 VOUT，RB5的另一端連接D4的正極；
[0016]MNBl的源端、QN3的發(fā)射極、CBl的負(fù)向端、QN5的發(fā)射極、RBl的一端、MNB5的源端、MNB6的源端、Dl的負(fù)極、MPBlO的漏端、MNB2的源端、MNB3的源端、D2的負(fù)極、D3的負(fù)極、D4的負(fù)極均接地電位。
[0017]本發(fā)明的有益效果為，與現(xiàn)有啟動(dòng)電路相比，可將啟動(dòng)過程分為兩個(gè)階段，第一階段為使能控制啟動(dòng)過程，第二階段初期結(jié)合運(yùn)放中二級(jí)負(fù)載管構(gòu)成反饋環(huán)路，調(diào)整輸出電流在無過沖可控范圍內(nèi)，有效避免了啟動(dòng)過程中不理想的過沖現(xiàn)象，同時(shí)電路中保持有電流通路，以便電路進(jìn)入后期階段基準(zhǔn)電壓迅速建立；由于反饋環(huán)路軟啟動(dòng)的存在，高壓下啟動(dòng)無過沖，低壓下啟動(dòng)可以保證足夠的啟動(dòng)電流使得基準(zhǔn)正常工作，從而達(dá)到無過沖和寬電源范圍應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】 [0018]圖1為用于寬電源帶隙基準(zhǔn)源的啟動(dòng)電路的電路示意圖；
[0019]圖2電路啟動(dòng)過程第二階段初期的等效電路圖；
[0020]圖3電路啟動(dòng)過程第二階段后期的等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0022]如圖1所示，本發(fā)明的一種用于寬電源帶隙基準(zhǔn)源的啟動(dòng)電路，其特征在于，包括PMOS 管 MPB1、MPB2、MPB3、MPB4、MPB5、MPB6、MPB7、MPB8、MPB9、MPBIO、MPB11、MPB12、MPB13、MPB14 ;匪05管11他1、]^?2、]^?3、]^?4、]^?5、]^?6 ; 二極管 D1、D2、D3、D4 ;三極管 QN1、QN2、0吧、0財(cái)、0陽；電阻1?1、1?2、1?3、1?4、1?5;電容〇81和運(yùn)算放大器；其中，
[0023]MPB1、MPB4、MPB5、MPB6、MPB7、MPB8、MPB9、MPB12、MPB13 和 MPB14 的源端接電源電壓；
[0024]MPBl的柵極和MNBl的柵極連接使能信號(hào)；
[0025]MPBl的漏端連接MPB2的源端，MPB2的柵端和漏端連接MPB3的源端，MPB3的柵端和漏端連接QNl的集電極和基極與QN2的集電極和基極，QNl的發(fā)射極連接QN3的集電極和基極；
[0026]MNBl的漏端、CBl的正向端、QN2的發(fā)射極、MPB4的漏端、QN5的集電極均連接QN4的基極，QN4的發(fā)射極和RBl的另一端均連接QN5的基極；
[0027]MPB4的柵端、QN4的集電極以及MPB6的柵端連接MPB5的柵端和漏端，MPB6的漏端連接MNB4的柵端和漏端，MNB4的源端連接MNB5的柵端與漏端和MNB6的柵端；
[0028]MNB6的漏端、MPB7的漏端和柵端、MPB8的柵端均連接MPB9的柵端，MPB8漏端、MPBlO的柵端均連接Dl的正極；
[0029]MPBlO的源端、MPBll的源端均連接MPB9的漏端，MPBll的漏端以及MNB2的漏端和柵端連接MNB3的柵端；
[0030]MNB3的漏端、MPB12的柵端、運(yùn)算放大器的輸出端以及MPB13的柵端均連接MPB14的柵端，MPB12的漏端連接RB2的一端，RB2的另一端、運(yùn)算放大器的反相輸入端均連接D2的正極；
[0031]MPB13的漏端連接RB3的一端，RB3的另一端、運(yùn)算放大器的同相輸入端均連接RB4的一端，RB4的另一端連接D3的正極；
[0032]MPB14的漏端、MPBll的柵端以及RB5的一端均連接至輸出端口 VOUT，RB5的另一端連接D4的正極；
[0033]MNBl的源端、QN3的發(fā)射極、CBl的負(fù)向端、QN5的發(fā)射極、RBl的一端、MNB5的源端、MNB6的源端、Dl的負(fù)極、MPBlO的漏端、MNB2的源端、MNB3的源端、D2的負(fù)極、D3的負(fù)極、D4的負(fù)極均接地電位。
[0034]本發(fā)明的工作原理為:
[0035]電路啟動(dòng)過程由兩個(gè)階段組成，其中使能信號(hào)EN控制啟動(dòng)電路的開啟關(guān)閉工作狀態(tài)。當(dāng)EN為高電平時(shí)，電路不工作，當(dāng)EN跳變?yōu)榈碗娖胶螅瑔?dòng)電路開始工作，啟動(dòng)過程第一階段如圖1所示。
[0036]其中，使能信號(hào)EN跳變?yōu)榈碗娖胶螅琈PBl管開啟，MNBl管關(guān)斷，使能信號(hào)控制電路啟動(dòng)，電源電壓對(duì)電容CBl進(jìn)行充電，電容兩端電壓升高，NPN管QN4基極電壓升高，QN4導(dǎo)通，MPB5支路有電流流過且經(jīng)過鏡像得到MPB8支路和MPB9支路的鏡像電流，完成電路中所有運(yùn)算放大器尾電流的需求，提供運(yùn)算放大器工作的前提條件。當(dāng)QN4管的基極電壓超過QN3管的集電極電壓時(shí)，QN2管關(guān)閉，啟動(dòng)結(jié)束。隨后電路啟動(dòng)過程進(jìn)入下一階段。
[0037]啟動(dòng)過程第二階段初期如圖2所示:MPB7管的源端、MPB8管的源端、MPB9管的源端、MPB12管的源端、運(yùn)放OPAMP內(nèi)部第二級(jí)負(fù)載管AMPl管的源端、MPB13管的源端以及MPB14管的源端均連接電源電壓SBVIN，偏置電流源IB的負(fù)端Dl的負(fù)極、MPBlO管的漏端、MNB2管的源端、MNB3管的源端、D2的負(fù)極、運(yùn)放OPAMP內(nèi)部第一級(jí)負(fù)載電容CB2的負(fù)向端、D3的負(fù)極以及D4的負(fù)極均連接地電位，運(yùn)放Al、AMPl管、AMNl管和電容CB2構(gòu)成了的運(yùn)放OPAMP，MPB7管的柵端和漏端、MPB8管的柵端以及MPB9管的柵端均連接偏置電流源IB的正端，二極管Dl的正極以及MPBlO管的柵端均連接MPB8管的漏端，MPBlO管的源端以及MPBlI管的源端均連接MPB9管的漏端，MNB2的柵端和漏端以及MNB3管的柵端均連接MPBlI管的漏端，MPB12管的柵端、AMPl管的柵端、MPB13管的柵端、MPB14管的柵端以及運(yùn)放第二級(jí)中AMNl管的漏端均連接MNB3管的漏端，MPB12管漏端連接電阻RB2的一端，D2的正極連接電阻RB2的另一端，MPB13管的漏端連接電阻RB3的一端，RB3的另一端與電阻RB4的一端連接，RB4的另一端與D3的正極連接，MPBll管的柵端、MPB14管的漏端以及電阻RB5的一端均連接輸出端口 V0UT，電阻RB5的另一端連接二極管D4的正極。
[0038]其中，使能控制電路啟動(dòng)后，差分對(duì)管MPBlO與MPBll將輸出電壓與MPB8支路上預(yù)設(shè)等效二極管Dl的導(dǎo)通壓降進(jìn)行比較，由于基準(zhǔn)電路此時(shí)并未工作，流過RB5上的電流為O，且D4未開啟，因此VOUT電壓小于Dl兩端的壓降，因此尾電流源MPB9上的電流全部流過MPBll管，從而有較大的電流流入基準(zhǔn)核心，啟動(dòng)電路。隨著輸出電壓VOUT的逐漸升高，流入基準(zhǔn)核心的啟動(dòng)電流逐漸減少。在核心電路啟動(dòng)正常工作之前，圖2中的MNB2、MNB3.MPB14以及運(yùn)放內(nèi)部二級(jí)負(fù)載管AMPl構(gòu)成負(fù)反饋回路，使得輸出電壓VOUT被鉗位在Dl的壓降上。當(dāng)基準(zhǔn)核心電路正常建立后，核心部分的運(yùn)放會(huì)產(chǎn)生額外電流流入AMPlJf為MPB12管、MPB13管和MPB14的柵極提供偏置電壓，三條支路中產(chǎn)生鏡像電流。此時(shí)運(yùn)放正常工作，啟動(dòng)過程進(jìn)入第二階段后期，如圖3所示，通過正相輸入端和反相輸入端的反饋環(huán)路調(diào)節(jié)運(yùn)放內(nèi)部的電流，使其達(dá)到平衡、輸出電流為零，因此MNB3管也無電流流過，電流全部流經(jīng)MPBl I和MNB2支路，此時(shí)MP8和MP9支路的電流達(dá)到穩(wěn)定，通過設(shè)置電阻R6使得輸出電壓高于DI上的壓降，從而MPB11關(guān)斷，啟動(dòng)電路退出，基準(zhǔn)電路建立至正常工作點(diǎn)，基準(zhǔn)電壓源啟動(dòng)完成。運(yùn)放Al的輸出建立很慢，在啟動(dòng)第二階段的初期，AMNl管是關(guān)斷的。隨著建立過程的發(fā)生，AMNl管逐漸開啟，MNB3管逐漸關(guān)斷，從而完成啟動(dòng)環(huán)路的切換。
[0039]整個(gè)啟動(dòng)過程中，第一階段是使能控制電路的啟動(dòng)過程，第二階段初期是電流反饋環(huán)路對(duì)輸出電壓進(jìn)行控制的軟啟動(dòng)過程，后期是帶有運(yùn)放的主環(huán)路逐漸起作用，基準(zhǔn)正常建立，啟動(dòng)電路退出的過程。由于啟動(dòng)電路部分提供給基準(zhǔn)核心電路的電流完全是環(huán)路調(diào)整所得，低壓條件下也能保證提供使基準(zhǔn)正常工作的啟動(dòng)電流；高壓條件下由于啟動(dòng)過程中的反饋環(huán)路調(diào)節(jié)，使輸出電流可控，有效的規(guī)避了電流過大導(dǎo)致輸出脈沖的問題。因此達(dá)到了寬電源范圍且啟動(dòng)過程無過沖的發(fā)明目的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于寬電源帶隙基準(zhǔn)源的啟動(dòng)電路，其特征在于，包括PMOS管MPB1、MPB2、MPB3、MPB4、MPB5、MPB6、MPB7、MPB8、MPB9、MPB10、MPB11、MPB12、MPB13、MPB14 ;NM0S 管 MNB1、MNB2、MNB3、MNB4、MNB5、MNB6 ;二極管 Dl、D2、D3、D4 ;三極管 QN1、QN2、QN3、QN4、QN5 ;電阻RB1、RB2、RB3、RB4、RB5 ;電容CBl和運(yùn)算放大器；其中， MPB1、MPB4、MPB5、MPB6、MPB7、MPB8、MPB9、MPB12、MPB13 和 MPB14 的源端接電源電壓； MPBl的柵極和MNBl的柵極連接使能信號(hào)； MPBl的漏端連接MPB2的源端，MPB2的柵端和漏端連接MPB3的源端，MPB3的柵端和漏端連接QNl的集電極和基極與QN2的集電極和基極，QNl的發(fā)射極連接QN3的集電極和基極； MNBl的漏端、CBl的正向端、QN2的發(fā)射極、MPB4的漏端、QN5的集電極均連接QN4的基極，QN4的發(fā)射極和RBl的另一端均連接QN5的基極； MPB4的柵端、QN4的集電極以及MPB6的柵端連接MPB5的柵端和漏端，MPB6的漏端連接MNB4的柵端和漏端，MNB4的源端連接MNB5的柵端與漏端和MNB6的柵端； MNB6的漏端、MPB7的漏端和柵端、MPB8的柵端均連接MPB9的柵端，MPB8漏端、MPBlO的柵端均連接Dl的正極； MPBlO的源端、MPBll的源端均連接MPB9的漏端，MPBll的漏端以及MNB2的漏端和柵端連接MNB3的柵端； MNB3的漏端、MPB12的柵端、運(yùn)算放大器的輸出端以及MPB13的柵端均連接MPB14的柵端，MPB12的漏端連接RB2的一端，RB2的另一端、運(yùn)算放大器的反相輸入端均連接D2的正極； MPB13的漏端連接RB3的一端，RB3的另一端、運(yùn)算放大器的同相輸入端均連接RB4的一端，RB4的另一端連接D3的正極； MPB14的漏端、MPBll的柵端以及RB5的一端均連接至輸出端口 VOUT，RB5的另一端連接D4的正極； MNBl的源端、QN3的發(fā)射極、CBl的負(fù)向端、QN5的發(fā)射極、RBl的一端、MNB5的源端、MNB6的源端、Dl的負(fù)極、MPBlO的漏端、MNB2的源端、MNB3的源端、D2的負(fù)極、D3的負(fù)極、D4的負(fù)極均接地電位。
【文檔編號(hào)】G05F1/56GK103809645SQ201410078344
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】周澤坤, 王霞, 石躍, 崔佳男, 張竹賢, 明鑫, 王卓, 張波 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)