[发明专利]电压基准电路

说明书

技术领域

本发明涉及电源电路，特别涉及一种电压基准电路。

背景技术

电源管理集成电路中最经典的电压基准电路就是带隙基准电压源。带隙基准电压源的原理是利用双极型晶体管(BJT)的基极发射极PN结电压V_BE负温度系数和等效热电压V_T正温度系数的相互抵消实现零温漂电压基准。传统的带隙基准电压源Vbg一般由V_BE+kV_T二部分组成，V_BE是负温度系数约为-2mV/℃，而V_T是正温度系数约0.086mV/℃，V_BE约0.7V，加上k倍(k＞1)的等效热电压V_T，V_T又与比例BJT管的基极发射极PN结电压的差ΔV_BE相关，故输出基准电压也可表达为V_BE+k1ΔV_BE，k1为比例常数，传统的带隙基准电压源Vbg的值约1.2V，它是一种稳定可靠的不随温度变化的基准电压。在实际电路设计中常把带隙电压基准再通过电阻网络分压或倍压得到各种不同的基准电压。

图1所示是双极型晶体管和金属氧化物场效应管兼容工艺下通常采用的一种带隙电压基准电路实现方法。图1可知，传统带隙电压基准电路包括同类型比例双极型晶体管(BJT)部分、MOS管偏置电流镜部分、运算放大器和匹配电阻。同类型比例BJT管部分包括PNP型第一BJT管T1、PNP型第二BJT管T2和第一电阻R1，其中第一BJT管T1的有效发射区面积是第二BJT管T2的N倍(N＞1)，第一BJT管T1、第二BJT管T2都连接成PN结构；MOS管偏置电流镜部分包括P沟道金属氧化物场效应管(PMOS)T3，它的源极接电源Vdd，它的栅极接所述运算放大器的输出端，P沟道金属氧化物场效应管(PMOS)T3的漏极与匹配电阻(第二电阻R2、第三电阻R3)的一端分别连接，并作为基准电压输出端，第二电阻R2的另一端连接所述运算放大器的正输入端和PNP型第二BJT管T2的发射极，PNP型第二BJT管T2的基极和集电极接地，第三电阻R3的另一端连接所述运算放大器的负输入端和第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接PNP型第一BJT管T1的发射极，PNP型第一BJT管T1管的基极和集电极短接地。

图1所示的传统带隙电压基准源电路，利用运算放大器、偏置电流源、匹配电阻，结合两个相同PNP型比例双极晶体管的基极发射极PN结电压的差ΔV_BE，在第一电阻R1上产生与温度成正比例系数的恒定电流V_BE2为第二BJT管T2的基极发射极PN结电压，V_BE1为第一BJT管T1的基极发射极PN结电压，在所述运算放大器负输入端产生相应的正温度系数电压，而在所述运算放大器负输入端是第二BJT管T2的基极发射极PN结电压V_BE2，为负温度系数电压，所述正温度系数电压和负温度系数电压按一定比例叠加时可相互抵消。通过所述运算放大器可以实现流过第二电阻R2和第三电阻R3的电流相等，即I1＝I2，所以能在P沟道金属氧化物场效应管T3的漏极处产生近似为零温度系数的基准电压Vref＝Iptat*R2+V_BE2，当工艺一定，双极晶体管、电阻匹配，此输出基准电压正好接近半导体的带隙电压Vbg约1.2伏。

传统的带隙基准电压源零温漂电压是固定的1.2伏左右，主要作其他电路部分基准用，启动速度慢，而且带隙基准电压源输出的基准电压即使在过高时也不会关断，不能实现电路的自动保护。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电压基准电路，当输出的基准电压过高时，能实现电路的自动保护。

为解决上述技术问题，本发明的电压基准电路，包括一带隙基准电压源，一两倍BJT管基极发射极PN结电压偏置电路，一过压保护电路；