本發(fā)明涉及集成電路，具體涉及一種適用于帶隙基準的零溫度系數(shù)欠壓保護電路。

背景技術(shù)：

1、隨著智能電子設(shè)備的不斷發(fā)展，電源管理芯片在各類應用中都發(fā)揮著重要的作用。通常，電源管理芯片在檢測到輸入電壓不足時，為防止輸入電壓過低造成芯片工作在不正常的狀態(tài)而影響后級系統(tǒng)應用，會將芯片關(guān)斷防止造成損傷，該功能稱為欠壓保護功能。

2、如今，便攜智能設(shè)備發(fā)展的突飛猛進也對電源管理芯片提出更高的要求，由于可攜帶，芯片必須適應各種類型的戶外溫度，即無論在高溫或低溫，芯片都要能夠正常工作。同時，芯片的功耗也直接決定系統(tǒng)的續(xù)航時間，因此更為精簡的電路結(jié)構(gòu)不僅可以節(jié)省版圖面積、降低成本，同時也可以降低系統(tǒng)功耗，從而提高整體續(xù)航。

3、目前，針對欠壓保護電路，為了解決溫度影響和功耗問題，一種方法是例如申請公布號為cn111834982a的專利，采用增強型和耗盡型mos管結(jié)合的電路進行電流和溫度比較，從而進行補償或保護；另一種方法是例如申請公布號為cn211183396u的專利，采用普通的帶隙基準電路與遲滯比較器結(jié)合，控制比較電路的遲滯量來防止電路產(chǎn)生震蕩。但是，目前采取的這兩種方法至少包含以下兩種問題：

4、1）在欠壓狀態(tài)下使用耗盡型mos管，耗盡型mos管會一直產(chǎn)生功耗，導致電路產(chǎn)生額外的消耗；

5、2）比較器對噪聲信號非常敏感，特別是在電路的遲滯量較小時，噪聲影響非常大，影響最終輸出信號；而在電路的遲滯量較大或需求精度較高時，需要使用功耗和成本更高的遲滯比較器。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述兩個問題，本發(fā)明的目的是提出一種適用于帶隙基準的零溫度系數(shù)欠壓保護電路，利用共柵極結(jié)構(gòu)的多個增強型pmos管來提供穩(wěn)定的帶隙基準電壓，同時，優(yōu)化輸出端的緩沖電路結(jié)構(gòu)，規(guī)避了比較器和耗盡型mos管的使用，有效保證了電路具備優(yōu)異的功耗并減少了噪聲，特別是在欠壓狀態(tài)下，電路功耗有效降低、噪聲更少且續(xù)航大大提升。

2、通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、一種適用于帶隙基準的零溫度系數(shù)欠壓保護電路，用于在不使用比較器和耗盡型mos管的情況下保護電路，該電路包括5個增強型pmos管、2個增強型nmos管、3個npn型晶體管和5個電阻，5個增強型pmos管分別為mp1、mp2、mp3、mp4和mp5，2個增強型nmos管分別為mn1和mn2，3個npn型晶體管分別為q1、q2和q3，5個電阻分別為r1、r2、r3、r4和r5；其中，mp1的源極接基準電源，mp1、mp2和mp3為共柵極結(jié)構(gòu)；mp2的源極接基準電源，漏極通過電阻r2后分別與q2的基極和集電極相連，q2的發(fā)射極接地；q1與q2為共基極結(jié)構(gòu)，q1的集電極連接至mp1的柵極，q1的發(fā)射極經(jīng)過r1后接地；q3的發(fā)射極通過r5后接地，q3的集電極與mp3的漏極相連，q3的基極分別通過r3連接至基準電壓和通過電阻r4接地；mp3的源極接基準電源；mp4的源極接基準電源，mp4的柵極與mp3的漏極相連，mp4的漏極連接至nm1的漏極；mn1的柵極接vbias信號，vbias信號用于給mn1提供偏置電壓，mn1的源極接地；mp5的源極接基準電源，mp5的柵極接mp4的漏極，mp5的漏極接mn2的漏極并連接至vuvlo信號，vuvlo信號用于控制欠壓電路的閾值電壓；mn2的源極接地，mn2的柵極與mp5的柵極相連。

4、將多個增強型pmos管采用共柵極結(jié)構(gòu)，可以簡化電路并提供穩(wěn)定的基準電壓，同時，優(yōu)化輸出端的緩沖電路結(jié)構(gòu)，規(guī)避了比較器和耗盡型mos管的使用，有效保證了優(yōu)異的功耗和減少了噪聲，特別是在欠壓狀態(tài)下，流經(jīng)npn型晶體管的電流極小，電路功耗有效降低，續(xù)航大大提升。

5、優(yōu)選地，流經(jīng)r2的電流為i1，，是負溫度系數(shù)，是正溫度系數(shù)，是q2和q1之間的偏置電壓，ut為正溫度特性系數(shù)，是q1和q2的電流放大倍數(shù)之比，,k為玻爾茲曼常數(shù)，t為溫度，q為電子負荷；q3的集電極的電流為i2，控制i2=i1；，ubeq3為q3的基極和發(fā)射極之間的正向偏置電壓，調(diào)節(jié)r5和r1的比例用于獲得零溫度系數(shù)的uuvlo信號?？刂苅2=i1，可以得到欠壓電路的翻轉(zhuǎn)點，同時針對溫度系數(shù)、r5和r1進行調(diào)節(jié)，從而讓欠壓電路能夠得到零溫度系數(shù)的電壓。

6、優(yōu)選地，q1和q2的發(fā)射極面積之比為8:1，mp1的柵極與漏極短接。q1和q2的基極電流相同的情況下，8倍的發(fā)射極面積之比能提供較大的電流放大倍數(shù)，也能讓輸出端的匹配性更好，mp1的柵極和漏極短接用于保證mp1、mp2和mp3的電流相等。

7、優(yōu)選地，r3和r4均可以是單個穩(wěn)壓電阻，也可以是由多個電阻串聯(lián)組成的穩(wěn)壓串阻。r3和r4均可以分壓和限流，從而有效控制流經(jīng)q3的電流大小，采用多個電阻串聯(lián)的形式，可以在部分電阻出現(xiàn)故障時也能減少故障的影響。

8、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是：

9、本發(fā)明的技術(shù)方案，在欠壓保護電路中采用共柵極結(jié)構(gòu)的增強型pmos管優(yōu)化帶隙基準電路，改善輸出端的緩沖電路結(jié)構(gòu)，規(guī)避了比較器和耗盡型mos管的使用，有效保證了電路具備優(yōu)異的功耗并減少了噪聲，特別是在欠壓狀態(tài)下，電路功耗有效降低、噪聲更少且續(xù)航大大提升。

技術(shù)特征：

1.一種適用于帶隙基準的零溫度系數(shù)欠壓保護電路，用于在不使用比較器和耗盡型mos管的情況下保護電路，其特征在于，包括5個增強型pmos管、2個增強型nmos管、3個npn型晶體管和5個電阻，5個增強型pmos管分別為mp1、mp2、mp3、mp4和mp5，2個增強型nmos管分別為mn1和mn2，3個npn型晶體管分別為q1、q2和q3，5個電阻分別為r1、r2、r3、r4和r5；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于帶隙基準的零溫度系數(shù)欠壓保護電路，其特征在于，流經(jīng)r2的電流為i1，，是負溫度系數(shù)，是正溫度系數(shù)，是q2和q1之間的偏置電壓，ut為正溫度特性系數(shù)，是q1和q2的電流放大倍數(shù)之比，,k為玻爾茲曼常數(shù)，t為溫度，q為電子負荷；q3的集電極的電流為i2，控制i2=i1；，ubeq3為q3的基極和發(fā)射極之間的正向偏置電壓，調(diào)節(jié)r5和r1的比例用于獲得零溫度系數(shù)的uuvlo信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于帶隙基準的零溫度系數(shù)欠壓保護電路，其特征在于，q1和q2的發(fā)射極面積之比為8:1，mp1的柵極與漏極短接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于帶隙基準的零溫度系數(shù)欠壓保護電路，其特征在于，r3和r4均為由多個電阻串聯(lián)組成的穩(wěn)壓串阻。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種適用于帶隙基準的零溫度系數(shù)欠壓保護電路，包括5個增強型PMOS管、2個增強型NMOS管、3個NPN型晶體管和5個電阻，MP1、MP2和MP3為共柵極結(jié)構(gòu)；Q1與Q2為共基極結(jié)構(gòu)；Q3的集電極連接MP3的漏極，Q3的基極通過R3連接基準電壓；MP4的柵極連接MP3的漏極，MP4的漏極連接NM1的漏極；MN1的柵極接V<subgt;BIAS</subgt;信號；MP5的漏極接MN2的漏極并連接至V<subgt;UVLO</subgt;信號。本發(fā)明用共柵極結(jié)構(gòu)的增強型PMOS管優(yōu)化帶隙基準電路，改善緩沖結(jié)構(gòu)，避免使用比較器和耗盡型MOS管，能提供與溫度無關(guān)的欠壓保護，還降低功耗與噪聲，提升續(xù)航。

技術(shù)研發(fā)人員：胡正海,林葉,陳慶,尹文波,田宇凡
受保護的技術(shù)使用者：江蘇華創(chuàng)微系統(tǒng)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10