專利名稱：雙極npn型帶隙基準(zhǔn)電壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源電路，特別涉及一種雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓電路。
技術(shù)背景
電源管理集成電路中最經(jīng)典的電壓基準(zhǔn)電路就是雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓源。雙 極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓源的原理是利用雙極型晶體管(BJT)的基極發(fā)射極電壓Vbe負(fù)溫度 系數(shù)和等效熱電壓Vt正溫度系數(shù)的相互抵消實(shí)現(xiàn)零溫漂電壓基準(zhǔn)。傳統(tǒng)的雙極NPN型帶 隙基準(zhǔn)電壓源一般由VBE+kVT 二部分組成，Vbe是負(fù)溫度系數(shù)約為-2!1^/1，而Vt是正溫度系 數(shù)約0. 086mV/°C, Vbe約0. 7V，加上k倍(k > 1)的等效熱電壓VT, Vt又與同類型比例BJT 管的基極發(fā)射極電壓的差八\^相關(guān)，故輸出電壓基準(zhǔn)也可表達(dá)為￥皿+1^1八\^，1^1為比例常 數(shù)，輸出電壓基準(zhǔn)的值約1.2V，它是一種穩(wěn)定可靠的不隨溫度變化的基準(zhǔn)電壓。在實(shí)際電路 設(shè)計(jì)中常把帶隙基準(zhǔn)電壓再通過電阻網(wǎng)絡(luò)分壓或倍壓得到各種不同的基準(zhǔn)電壓。


圖1所示是雙極NPN型晶體管工藝下通常的雙極NPN型三管帶隙基準(zhǔn)電壓源，由 一偏置電流源部分5、三個(gè)NPN型比例雙極型晶體管(BJT)和三個(gè)電阻等組成，圖中三個(gè) NPN型比例雙極型晶體管分別為第一 BJT管Tl、第二 BJT管T2、第三BJT管T3，三個(gè)電阻分 別為第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3。偏置電流源部分5向上連接電源Vdd，向下連 接基準(zhǔn)電壓Vref輸出端，即連接NPN型第三BJT管T3的集電極和第一電阻R1、第二電阻 R2的一端，第一電阻Rl的另一端接NPN型第一 BJT管Tl的集電極與基極，第二電阻R2的 另一端接NPN第二 BJT管T2的集電極和NPN第三BJT管T3的基極，NPN第一 BJT管Tl、第 二 BJT管T2基極短接，第一 BJT管Tl的發(fā)射極接地，第二 BJT管T2的發(fā)射極通過第三電 阻R3后接地，第三BJT管T3的發(fā)射極接地。
圖1中偏置電流源部分5提供帶隙基準(zhǔn)電壓電路的啟動(dòng)和偏置，NPN型第一 BJT 管Tl、第二 BJT管T2和第一電阻R1、第三電阻R3組成小電流恒流源，若忽略基極電流，則 有 I2*R3 = Vbei-Vbe2 = Δ VbeR2*AV
所以
權(quán)利要求
1.一種雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于，包括一雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓 源，一保護(hù)控制電路，一兩倍BJT基極發(fā)射極電壓固定偏置電路；所述雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓源，包括NPN型比例雙極型晶體管第一 BJT管、第二 BJT 管、第三BJT管，以及NPN型第四BJT管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻，第四BJT 管的集電極連接電源，第四BJT管的發(fā)射極連接基準(zhǔn)電壓輸出端，即第一電阻、第二電阻的 一端，第一電阻的另一端連接第一 BJT管的集電極與基極同時(shí)連接第二 BJT管的基極，第二 電阻的另一端接第二 BJT管的集電極和第三BJT管的基極，第一 BJT管的發(fā)射極接地，第 二 BJT管的發(fā)射極通過第三電阻后接地，第三BJT管的發(fā)射極接地，其中第二 BJT管的有效 發(fā)射區(qū)面積是第一 BJT管的k倍，k> 1 ；第四電阻的一端連接第四BJT管的基極并連接第 三BJT管的集電極，第四電阻的另一端通過P型金屬氧化物場效應(yīng)管第六PMOS管連接到電 源；所述兩倍BJT基極發(fā)射極電壓固定偏置電路，包括兩個(gè)雙極型晶體管，所述兩個(gè)雙極 型晶體管都分別將基極發(fā)射極短接，形成兩個(gè)基極發(fā)射極PN結(jié)，其中一個(gè)基極發(fā)射極PN結(jié) 的負(fù)端接地，正端接另一個(gè)基極發(fā)射極PN結(jié)的負(fù)端，另一個(gè)基極發(fā)射極PN結(jié)的正端作為兩 倍BJT基極發(fā)射極電壓固定偏置輸出端，并通過一柵漏短接的P型金屬氧化物場效應(yīng)管或 一電阻接電源；所述保護(hù)控制電路，包括一個(gè)P型金屬氧化物場效應(yīng)管第六PMOS管和一個(gè)比較器，第 六PMOS管的源極接電源，漏極接雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓源中的第四電阻的另一端，柵極 接所述比較器的輸出端，所述比較器的正輸入端接雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓輸 出端，負(fù)輸入端接兩倍BJT基極發(fā)射極電壓固定偏置輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于，所述兩倍BJT基 極發(fā)射極電壓固定偏置電路中的兩個(gè)雙極型晶體管為NPN型或PNP型。
3.一種雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于，包括一雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓 源，一保護(hù)控制電路，一兩倍BJT基極發(fā)射極電壓固定偏置電路；所述雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓源，包括NPN型比例雙極型晶體管第一 BJT管、第二 BJT 管、第三BJT管，以及N型金屬氧化物場效應(yīng)管第四NMOS管、第一電阻、第二電阻、第三電 阻、第四電阻，第四NMOS管的漏極連接電源，第四NMOS管的源極連接基準(zhǔn)電壓輸出端，即第 一電阻、第二電阻的一端，第一電阻的另一端連接第一 BJT管的集電極與基極同時(shí)連接第 二 BJT管的基極，第二電阻的另一端接第二 BJT管的集電極和第三BJT管的基極，第一 BJT 管的發(fā)射極接地，第二 BJT管的發(fā)射極通過第三電阻后接地，第三BJT管的發(fā)射極接地，其 中第二 BJT管的有效發(fā)射區(qū)面積是第一 BJT管的k倍，k> 1 ；第四電阻的一端連接第四 NMOS管的柵極并連接第三BJT管的集電極，第四電阻的另一端通過P型金屬氧化物場效應(yīng) 管第六PMOS管連接到電源；所述兩倍BJT基極發(fā)射極電壓固定偏置電路，包括兩個(gè)雙極型晶體管，所述兩個(gè)雙極 型晶體管都分別將基極發(fā)射極短接，形成兩個(gè)基極發(fā)射極PN結(jié)，其中一個(gè)基極發(fā)射極PN結(jié) 的負(fù)端接地，正端接另一個(gè)基極發(fā)射極PN結(jié)的負(fù)端，另一個(gè)基極發(fā)射極PN結(jié)的正端作為兩 倍BJT基極發(fā)射極電壓固定偏置輸出端，并通過一柵漏短接的P型金屬氧化物場效應(yīng)管或 一電阻接電源；所述保護(hù)控制電路，包括一個(gè)P型金屬氧化物場效應(yīng)管第六PMOS管和一個(gè)比較器，第六PMOS管的源極接電源，漏極接雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓源中的第四電阻的另一端，柵極 接所述比較器的輸出端，所述比較器的正輸入端接雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓輸 出端，負(fù)輸入端接兩倍BJT基極發(fā)射極電壓固定偏置輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于，所述兩倍BJT基 極發(fā)射極電壓固定偏置電路中的兩個(gè)雙極型晶體管為NPN型或PNP型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓電路，在傳統(tǒng)雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓源電路結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加固定偏置電路和保護(hù)控制電路，利用標(biāo)準(zhǔn)雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)源電壓源輸出基準(zhǔn)電壓約為1.2伏總是小于二倍BJT管基極發(fā)射極電壓約1.4伏的特性，在固定偏置電路中實(shí)現(xiàn)二倍BJT管基極發(fā)射極電壓約為1.4伏，再通過比較器實(shí)現(xiàn)二倍BJT管基極發(fā)射極電壓與帶隙基準(zhǔn)源輸出基準(zhǔn)電壓的比較控制，既能兼顧帶隙基準(zhǔn)電壓源啟動(dòng)又能起過壓保護(hù)作用。本發(fā)明的雙極NPN型帶隙基準(zhǔn)電壓電路，當(dāng)輸出的基準(zhǔn)電壓過高時(shí)，能實(shí)現(xiàn)電路的自動(dòng)保護(hù)，并且適合在各種雙極型晶體管和金屬氧化物場效應(yīng)管兼容的工藝下制造。
文檔編號(hào)G05F3/30GK102033566SQ200910057948
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者崔文兵, 李兆桂 申請人:上海華虹Nec電子有限公司