用于MCU的低功耗bandgap电路及其实现方法技术

本申请实施例公开了一种用于MCU的低功耗bandgap电路及其实现方法；包括：温度系数参考电流产生电路、参考电压产生电路和参考电流产生电路；温度系数参考电流产生电路包括正温度系数参考电流产生电路和负温度系数参考电流产生电路；参考电压产生电路包括第四PMOS管、第五PMOS管、第三电阻和零温度系数参考电压输出端；参考电流产生电路包括第六PMOS管、第七PMOS管和零温度系数参考电流输出端；本申请实施例通过输入正温度系数参考电流和负温度系数参考电流，得到参考电流，得到对应的参考电压，实现为MCU提供低功耗模式下的参考电压和参考电流；通过结构简单的bandgap电路，实现低功耗，减少电池的消耗量，同时提供高性能的输出电压和电流，实现最佳的性能功耗比。实现最佳的性能功耗比。实现最佳的性能功耗比。

【技术实现步骤摘要】
用于MCU的低功耗bandgap电路及其实现方法


[0001]本申请实施例涉及bandgap电路
，尤其涉及一种用于MCU的低功耗bandgap电路及其实现方法。

技术介绍

[0002]MCU即微控制单元，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、UART、PLC、DMA、GPIO等周边接口，还有模数转换器，比较器，运算放大器等探测电路，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
[0003]近年来随着物联网和人工智能的大发展，消费电子与计算机的差异越来越小，消费电子的功能需求越来越高而设计也越来越复杂。所以很多消费电子产品都选用MCU作为其产品控制的核心。随着手持设备越来越成为消费电子的主流，对MCU的低功耗低成本的要求也成为了现在发展的主流趋势。比如MCU在蓝牙设备的应用中，一般要求MCU每隔几百毫秒才唤醒一次进行数据处理，所以MCU绝大部分时间都处于休眠状态即低功耗模式，这就要求MCU在休眠的时候功耗足够低才能满足电池长时间工作的要求。
[0004]通常MCU的电源管理电路如图1所示，在MCU正常工作时，电源通过一个高功耗高性能的LDO给MCU里面不同的模块供电。当MCU在低功耗模式时，高性能的LDO就会和其他不需要的功能一起被关闭，MCU由电压较低的电源供电。但只减小LDO的功耗是不够的，bandgap电路同样存在较多的功耗。目前MCU中采用的bandgap电路的电路结构较为复杂，功耗大，造成过多的电池能耗，尤其是在低功耗模式下。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种用于MCU的低功耗bandgap电路及其实现方法，以解决现有技术中MCU中的bandgap电路的电路结构较为复杂，功耗大，在低功耗模式下造成过多的电池能耗的问题。
[0006]在第一方面，本申请实施例提供了一种用于MCU的低功耗bandgap电路，包括：温度系数参考电流产生电路、参考电压产生电路和参考电流产生电路；
[0007]所述温度系数参考电流产生电路包括正温度系数参考电流输出端和负温度系数参考电流输出端；所述参考电压产生电路包括第四PMOS管、第五PMOS管、第三电阻和零温度系数参考电压输出端；所述参考电流产生电路包括第六PMOS管、第七PMOS管和零温度系数参考电流输出端；
[0008]其中，所述第四PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述负温度系数参考电流输出端，漏极连接所述第三电阻的第一端和所述第五PMOS管的漏极；所述第五PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述正温度系数参考电流输出端；所述第三电阻的第二端连接接地端；所述零温度系数参考电压输出端连接所述第三电阻的第一端，所述零温度系数参考电压输出端输出零温度系数参考电压。
[0009]所述第六PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述负温度系数参考电流输出端，漏极连接所述零温度系数参考电流输出端；所述第七PMOS管的源极连接电源端，栅极连接正温度系数参考电流输出端，漏极连接所述零温度系数参考电流输出端；所述零温度系数参考电流输出端输出零温度系数参考电流。
[0010]进一步的，所述温度系数参考电流产生电路包括启动电路、正温度系数参考电流产生电路和负温度系数参考电流产生电路；所述启动电路包括：第四NMOS管、第八PMOS管和第九PMOS管；
[0011]所述第八PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述正温度系数参考电流产生电路和所述负温度系数参考电流产生电路，漏极连接所述第九PMOS管的栅极和第四NMOS管的漏极，所述第九PMOS管的源极连接电源端、漏极连接所述正温度系数参考电流产生电路和所述负温度系数参考电流产生电路；所述第四NMOS管的栅极连接电源端，源极连接接地端。
[0012]进一步的，所述正温度系数参考电流产生电路包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第一三极管、第二三极管和第一电阻；
[0013]所述第一PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述第二PMOS管的栅极和所述正温度系数参考电流输出端，漏极连接所述第一NMOS管的漏极和所述第九PMOS管的漏极；所述第二PMOS管的源极连接电源端，漏极连接所述第一PMOS管的栅极、所述第八PMOS管的栅极和所述第二NMOS管的漏极；所述第二NMOS管的栅极连接所述第一NMOS管的栅极、所述第一NMOS管的漏极和所述负温度系数参考电流产生电路，源极连接所述第一电阻的第一端；所述第一NMOS管的源极连接所述第二三极管的发射极；所述第二三极管的基极连接接地端，集电极连接接地端；所述第一电阻的第二端连接所述第一三极管的发射极；所述第一三极管的基极连接接地端，集电极连接接地端。
[0014]进一步的，所述负温度系数参考电流产生电路包括：所述第一PMOS管、所述第一NMOS管、所述第二NMOS管、第三NMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、所述第二三极管和第二电阻；
[0015]所述第三NMOS管的漏极连接所述第三PMOS管的漏极，栅极连接所述第一NMOS管的栅极，源极连接所述第二电阻的第一端；所述第二电阻的第二端连接接地端；所述第三PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述第三NMOS管的漏极、所述负温度系数参考电流输出端。
[0016]进一步的，所述第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管和第九PMOS管均采用低阈值电压的PMOS管，所述第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和所述第四NMOS管均采用低阈值电压的NMOS管。
[0017]在第二方面，本申请实施例提供了一种用于MCU的低功耗bandgap电路实现方法，所述方法包括：
[0018]电源端上电，负温度系数参考电流输入到第四PMOS管，正温度系数参考电流输入到第五PMOS管，通过负温度系数参考电流和正温度系数参考电流的结合得到零温度系数参考电流并输入第三电阻，得到零温度系数参考电压，并输出到零温度系数参考电压输出端；
[0019]负温度系数参考电流输入到第六PMOS管，正温度系数参考电流输入到第七PMOS管，通过负温度系数参考电流和正温度系数参考电流的结合得到零温度系数参考电流，并输出到零温度系数参考电流输出端。
[0020]进一步的，所述正温度系数参考电流的产生包括：
[0021]根据VBE
Q2
＝VBE
Q1
+I_MN2*R1，得到I_ptat＝I_MN2＝(VBE
Q2-VBE
Q1
)/R1；
[0022]根据三极管特性基极与发射极间电压参数VBE＝kT/q*ln(I0/I
S
)，可以得到：
[0023]I_ptat＝kT/q*(ln(I_MN1/Is)-ln(I_MN1/Is/M)/R1，
[0024]即I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于MCU的低功耗bandgap电路，其特征在于，包括：温度系数参考电流产生电路、参考电压产生电路和参考电流产生电路；所述温度系数参考电流产生电路包括正温度系数参考电流输出端和负温度系数参考电流输出端；所述参考电压产生电路包括第四PMOS管、第五PMOS管、第三电阻和零温度系数参考电压输出端；所述参考电流产生电路包括第六PMOS管、第七PMOS管和零温度系数参考电流输出端；其中，所述第四PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述负温度系数参考电流输出端，漏极连接所述第三电阻的第一端和所述第五PMOS管的漏极；所述第五PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述正温度系数参考电流输出端；所述第三电阻的第二端连接接地端；所述零温度系数参考电压输出端连接所述第三电阻的第一端，所述零温度系数参考电压输出端输出零温度系数参考电压；所述第六PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述负温度系数参考电流输出端，漏极连接所述零温度系数参考电流输出端；所述第七PMOS管的源极连接电源端，栅极连接正温度系数参考电流输出端，漏极连接所述零温度系数参考电流输出端；所述零温度系数参考电流输出端输出零温度系数参考电流。2.根据权利要求1所述的用于MCU的低功耗bandgap电路，其特征在于，所述温度系数参考电流产生电路包括启动电路、正温度系数参考电流产生电路和负温度系数参考电流产生电路；所述启动电路包括：第四NMOS管、第八PMOS管和第九PMOS管；所述第八PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述正温度系数参考电流产生电路和所述负温度系数参考电流产生电路，漏极连接所述第九PMOS管的栅极和第四NMOS管的漏极，所述第九PMOS管的源极连接电源端、漏极连接所述正温度系数参考电流产生电路和所述负温度系数参考电流产生电路；所述第四NMOS管的栅极连接电源端，源极连接接地端。3.根据权利要求2所述的用于MCU的低功耗bandgap电路，其特征在于，所述正温度系数参考电流产生电路包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第一三极管、第二三极管和第一电阻；所述第一PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述第二PMOS管的栅极和所述正温度系数参考电流输出端，漏极连接所述第一NMOS管的漏极和所述第九PMOS管的漏极；所述第二PMOS管的源极连接电源端，漏极连接所述第一PMOS管的栅极、所述第八PMOS管的栅极和所述第二NMOS管的漏极；所述第二NMOS管的栅极连接所述第一NMOS管的栅极、所述第一NMOS管的漏极和所述负温度系数参考电流产生电路，源极连接所述第一电阻的第一端；所述第一NMOS管的源极连接所述第二三极管的发射极；所述第二三极管的基极连接接地端，集电极连接接地端；所述第一电阻的第二端连接所述第一三极管的发射极；所述第一三极管的基极连接接地端，集电极连接接地端。4.根据权利要求2所述的用于MCU的低功耗bandgap电路，其特征在于，所述负温度系数参考电流产生电路包括：所述第一PMOS管、所述第一NMOS管、所述第二NMOS管、所述第二PMOS管、第三NMOS管、第三PMOS管、所述第二三极管和第二电阻；所述第三NMOS管的漏极连接所述第三PMOS管的漏极，栅极连接所述第一NMOS管的栅极，源极连接所述第二电阻的第一端；所述第二电阻的第二端连接接地端；所述第三PMOS管的源极连接电源端，栅极连接所述第三NMOS管的漏极、所述负温度系数参考电流输出端。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于MCU的低功耗bandgap电路，其特征在于，所述第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PM...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑轩，宋振宇，黄杨程，
申请(专利权)人：广州鸿博微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：