高性能分段曲率補償帶隙基準電壓源的設(shè)計.pdf

1、基準源是DC/DC轉(zhuǎn)換器、AC/DC轉(zhuǎn)換器、充電保護芯片、LED驅(qū)動、線性穩(wěn)壓器、PWM調(diào)制器等常見的電源管理芯片中不可缺少的模塊。它為電源管理芯片中的其他模塊提供參考電壓，基準源的精度、穩(wěn)定性等性能將會直接影響到芯片的性能，因此設(shè)計高性能的基準源顯得尤為重要。低電源電壓、低溫漂、高電源抑制比、低功耗是目前基準源研究的熱點。帶隙基準源是各種基準源架構(gòu)中研究成熟使用廣泛的一種基準拓撲結(jié)構(gòu)。鑒于此，本文將對低溫漂、高性能的帶隙基準進行研究設(shè)

2、計。
　　本文從雙極型晶體管入手介紹了帶隙基準電壓的產(chǎn)生原理，分析了Kuijk、Widlar、Brokaw、Banba等幾種傳統(tǒng)的帶隙基準結(jié)構(gòu)。并研究了帶隙電壓的高階溫度特性，分析了幾種常見的高階溫度補償策略。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種基于傳統(tǒng)Kuijk帶隙基準結(jié)構(gòu)的高性能帶隙基準。推導分析了電源抑制比與高性能運放之間的關(guān)系，設(shè)計了一種具有高增益和高電源抑制比的兩級運放。給出了一種分段曲率補償方案，通過利用CTAT電壓和PTAT電壓的

3、溫度特性以及MOS的亞閾值特性，在低溫和高溫時產(chǎn)生曲率補償電壓對基準電壓進行了分段曲率補償。
　　使用HSPICE仿真軟件對帶隙基準電路進行了仿真驗證，所采用的工藝模型為UMC0.25μm BCD。仿真結(jié)果表明溫度在-40℃～125℃的范圍內(nèi)，補償前的基準溫度系數(shù)為13.7ppm/℃，補償后的溫度系數(shù)為2.8ppm/℃;低頻時的電源抑制比為-91.2dB;線性調(diào)整率為24.57μV/V;基準環(huán)路的低頻開環(huán)增益為64.6dB，相位裕