專利名稱：雙極npn型帶隙基準電壓電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電源電路，特別涉及一種雙極NPN型帶隙基準電壓電路。
技術背景
電源管理集成電路中最經典的電壓基準電路就是雙極NPN型帶隙基準電壓源。雙 極NPN型帶隙基準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負溫度 系數和等效熱電壓Vt正溫度系數的相互抵消實現零溫漂電壓基準。傳統(tǒng)的雙極NPN型帶 隙基準電壓源一般由VBE+kVT 二部分組成，Vbe是負溫度系數約為-2!1^/1，而Vt是正溫度系 數約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，故輸出電壓基準也可表達為￥皿+1^1八\^，1^1為比例常 數，輸出電壓基準的值約1.2V，它是一種穩(wěn)定可靠的不隨溫度變化的基準電壓。在實際電路 設計中常把帶隙基準電壓再通過電阻網絡分壓或倍壓得到各種不同的基準電壓。


圖1所示是雙極NPN型晶體管工藝下通常的雙極NPN型三管帶隙基準電壓源，由 一偏置電流源部分5、三個NPN型比例雙極型晶體管(BJT)和三個電阻等組成，圖中三個 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提供帶隙基準電壓電路的啟動和偏置，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
權利要求
1.一種雙極NPN型帶隙基準電壓電路，其特征在于，包括一雙極NPN型帶隙基準電壓 源，一保護控制電路，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，包括兩個雙極型晶體管，所述兩個雙極 型晶體管都分別將基極發(fā)射極短接，形成兩個基極發(fā)射極PN結，其中一個基極發(fā)射極PN結 的負端接地，正端接另一個基極發(fā)射極PN結的負端，另一個基極發(fā)射極PN結的正端作為兩 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管或 一電阻接電源；所述保護控制電路，包括一個P型金屬氧化物場效應管第六PMOS管和一個比較器，第 六PMOS管的源極接電源，漏極接雙極NPN型帶隙基準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型帶隙基準電壓源基準電壓輸 出端，負輸入端接兩倍BJT基極發(fā)射極電壓固定偏置輸出端。
2.根據權利要求1所述的雙極NPN型帶隙基準電壓電路，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雙極型晶體管為NPN型或PNP型。
3.一種雙極NPN型帶隙基準電壓電路，其特征在于，包括一雙極NPN型帶隙基準電壓 源，一保護控制電路，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 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，包括兩個雙極型晶體管，所述兩個雙極 型晶體管都分別將基極發(fā)射極短接，形成兩個基極發(fā)射極PN結，其中一個基極發(fā)射極PN結 的負端接地，正端接另一個基極發(fā)射極PN結的負端，另一個基極發(fā)射極PN結的正端作為兩 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管或 一電阻接電源；所述保護控制電路，包括一個P型金屬氧化物場效應管第六PMOS管和一個比較器，第六PMOS管的源極接電源，漏極接雙極NPN型帶隙基準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型帶隙基準電壓源基準電壓輸 出端，負輸入端接兩倍BJT基極發(fā)射極電壓固定偏置輸出端。
4.根據權利要求3所述的雙極NPN型帶隙基準電壓電路，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型帶隙基準電壓電路，在傳統(tǒng)雙極NPN型帶隙基準電壓源電路結構基礎上，增加固定偏置電路和保護控制電路，利用標準雙極NPN型帶隙基準源電壓源輸出基準電壓約為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現二倍BJT管基極發(fā)射極電壓約為1.4伏，再通過比較器實現二倍BJT管基極發(fā)射極電壓與帶隙基準源輸出基準電壓的比較控制，既能兼顧帶隙基準電壓源啟動又能起過壓保護作用。本發(fā)明的雙極NPN型帶隙基準電壓電路，當輸出的基準電壓過高時，能實現電路的自動保護，并且適合在各種雙極型晶體管和金屬氧化物場效應管兼容的工藝下制造。
文檔編號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