【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基准源控制技术，具体涉及一种高精度功率基准电压源控制电路及控制方法。
技术介绍
1、在模拟集成电路中，基准电压源是非常重要的模块，可提供一个基本不随温度和电源电压变化的高精度、高稳定性基准电压，被广泛应用于数模转换器、模数转换器、线性稳压器和开关稳压器、传感器、电源产品等各种高精度系统中，其精度直接决定着系统整体的性能，具有极其重要的作用。
2、随着移动通信及其他通信技术的不断发展，对基准电压源模块的精度要求越来越高，传统的带隙基准电压源采用互补绝对温度(ctat)电压叠加正比绝对温度(ptat)电压的一阶温度补偿技术。然而，一阶温度补偿的带隙基准电压源的温度系数一般大于10ppm/°c，无法应用于一些高精度的系统当中。
3、可见，现有技术中的带隙基准电压源存在精度低和温度系数高的问题，无法满足高精度要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高精度功率基准电压源控制电路及控制方法，以解决现有技术中的上述不足之处。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高精度功率基准电压源控制电路，包括：
3、基准电压源控制电路，所述基准电压源控制电路用于控制基准电压源；
4、基准电流产生电路，所述基准电流产生电路用于实现电压电流转换与电流求和的功能；
5、电压电流转换电路，所述电压电流转换电路用于将基准电压转换为基准电流；
6、二级运算放大器，所述二级运算放大器用于提升基准源电
7、启动电路，所述启动电路用于确保基准电压源能够顺利启动并正常工作；
8、补偿电路，所述补偿电路用于利用不同类型电阻的温度特性差异，通过构造具有相反温度系数的电阻比例，抵消电压中的温漂函数高阶项；
9、缓冲器电路，所述缓冲器电路用于降低输出阻抗，提高输入阻抗，从而提高基准源输出的驱动能力。
10、进一步地，所述基准电压源控制电路包括基准电压源核心电路以及vctat与正温度系数电流产生电路，所述基准电压源核心电路引入运算放大器起到钳位的作用，保证两个输入端电压相同，在电阻r1两端形成2δvref电压差，m5与m2构成比例系数为1:1的电流镜，将ir1复制流过电阻r2、r3，基准电压由晶体管q5的vref电压与电阻r2、r3两端的正温度系数电压组成，并经过反馈电阻r3形成补偿电压对基准电压分段补偿，晶体管m9、m10以及m11构成一组比例系数为1:a:b的电流镜，将流经电阻r1的电流分别以比例系数1：a：b复制得到正温度系数电流1与正温度系数电流2。
11、进一步地，所述基准电流产生电路分为vti电路模块与加法电路模块，所述vti电路模块将vctat电压转换为负温度系数电流，所述加法电路模块将负温度系数电流与正温度系数电流分别以不同的权重相互补偿，并通过电流镜电路调整基准电流的大小，引入运算放大器起到钳位和缓冲的作用，vctat通过运算放大器作用于电阻r5上形成负温度系数电流，而引入电容c1与电阻r7则增加vti电路的相位裕度，其中晶体管m2与m1的尺寸比为α:1，m3与m4的尺寸比为β:1，而m6与m5的尺寸比为γ:1。
12、进一步地，所述电压电流转换电路的基准电压通过运算放大器作用于电阻r2两端形成基准电流，并通过电流镜的比例系数复制，得到两路基准电流ir1与ir2，引入运算放大器起到钳位和缓冲的作用，基准电压通过运算放大器作用于电阻r2上晶体管m1、m2与m3组成一组比例系数为1:a:b的电流镜，将ir1分别以不同的比例系数复制，得到两路基准电流ir1与ir2，运算放大器、晶体管m1以及电阻r1构成闭环负反馈电路，增加密勒电容c1与调零电阻r3。
13、进一步地，所述二级运算放大器在第一级输出节点与第二级输出节点之间添加密勒电容c1，使得第一级输出极点向原点移动，而第二级输出极点则远离原点，在电路引入一个减小零点对电路稳定性影响的调零电阻r1。
14、进一步地，所述启动电路中m7为镜像电流源，m8和m9被用作电流镜，且m9和m10被组合成一个电流比较器，而m11则是一个开关管，其中当带隙基准电路未启动时，m1和m2支路中没有电流流动，因此m1和m2的栅极电压为高电平，通过镜像电流源m7和电流镜m8，m9管没有电流通过，而m10是一个常开的mos管，其电流用于为m11充电，将m11栅极电压提高，打开m11，拉低m1和m2的栅极电压，使m1和m2打开完成带隙基准电路的充电启动过程。
15、进一步地，所述补偿电路利用放大器的钳位效应，将基准电压复制到q点，通过电阻r4，与温度无关的电流被复制到q4所在的支路上，此时，将q3和q4连接在一起，通过电阻r5，在该电阻上可以得到与温度非线性相关的电压，电路可以调整温漂函数的高阶部分，以实现更精确的温度补偿，这种方法利用不同类型电阻的温度特性差异，通过构造具有相反温度系数的电阻比例，抵消电压中的高阶项。
16、进一步地，所述缓冲器电路包括运算放大器，所述运算放大器采用二级运算放大器，电阻r1和电容c1组成密勒补偿回路，电阻r3与r4选取同种类型的电阻，基准电压作用于电阻r3上形成电流ir3，而m1与m2组成比例系数为1:1的电流镜，则电流ir4经过电阻r4形成输出电压。
17、一种高精度功率基准电压源控制方法，包括以下步骤：
18、s1，通过启动电路实现确保基准电压源的可靠启动和正常工作；
19、s2，当启动电路带动基准电压源控制电路启动时基准电压源产生基准电压与正温度系数电流1与正温度系数电流2；
20、s3，基准电压源产生的基准电压通过电压电流转换电路实现基准电压经过vti电路转换为基准电流ir1与ir2；
21、s4，通过实现电压电流转换电路模块将负温度系数电压转换为负温度系数电流，而加法电路模块则将正、负温度系数电流相互补偿，得到低温度系数基准电流；
22、s5，通过实现用于补偿基准源核心电路中高阶温度系数的影响。
23、与现有技术相比，本专利技术提供的一种高精度功率基准电压源控制电路及控制方法，通过基准电流源的系统设计，分析加法电路模块、vti电路模块等电路子模块的功能与结构，获得了稳定的基准电压输出，同时通过温度非线性相关的电压在r5上产生的电流导入到带隙基准的输出级支路，因此选取r5适当的值则可以消除vref中的高阶非线性项，从而对电路的温度系数进行了调节。
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1.一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，所述基准电压源控制电路包括基准电压源核心电路以及VCTAT与正温度系数电流产生电路，所述基准电压源核心电路引入运算放大器起到钳位的作用，保证两个输入端电压相同，在电阻R1两端形成2ΔVref电压差，M5与M2构成比例系数为1:1的电流镜，将IR1复制流过电阻R2、R3，基准电压由晶体管Q5的Vref电压与电阻R2、R3两端的正温度系数电压组成，并经过反馈电阻R3形成补偿电压对基准电压分段补偿，晶体管M9、M10以及M11构成一组比例系数为1:a:b的电流镜，将流经电阻R1的电流分别以比例系数1：a：b复制得到正温度系数电流1与正温度系数电流2。
3.根据权利要求1所述的一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，所述基准电流产生电路分为VTI电路模块与加法电路模块，所述VTI电路模块将VCTAT电压转换为负温度系数电流，所述加法电路模块将负温度系数电流与正温度系数电流分别以不同的权重相互补偿，并通过电流镜电路调整基准电流的大小，
4.根据权利要求1所述的一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，所述电压电流转换电路的基准电压通过运算放大器作用于电阻R2两端形成基准电流，并通过电流镜的比例系数复制，得到两路基准电流IR1与IR2，引入运算放大器起到钳位和缓冲的作用，基准电压通过运算放大器作用于电阻R2上晶体管M1、M2与M3组成一组比例系数为1:a:b的电流镜，将IR1分别以不同的比例系数复制，得到两路基准电流IR1与IR2，运算放大器、晶体管M1以及电阻R1构成闭环负反馈电路，增加密勒电容C1与调零电阻R3。
5.根据权利要求1所述的一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，所述二级运算放大器在第一级输出节点与第二级输出节点之间添加密勒电容C1，使得第一级输出极点向原点移动，而第二级输出极点则远离原点，在电路引入一个减小零点对电路稳定性影响的调零电阻R1。
6.根据权利要求1所述的一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，所述启动电路中M7为镜像电流源，M8和M9被用作电流镜，且M9和M10被组合成一个电流比较器，而M11则是一个开关管，其中当带隙基准电路未启动时，M1和M2支路中没有电流流动，因此M1和M2的栅极电压为高电平，通过镜像电流源M7和电流镜M8，M9管没有电流通过，而M10是一个常开的MOS管，其电流用于为M11充电，将M11栅极电压提高，打开M11，拉低M1和M2的栅极电压，使M1和M2打开完成带隙基准电路的充电启动过程。
7.根据权利要求1所述的一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，所述补偿电路利用放大器的钳位效应，将基准电压复制到Q点，通过电阻R4，与温度无关的电流被复制到Q4所在的支路上，此时，将Q3和Q4连接在一起，通过电阻R5，在该电阻上可以得到与温度非线性相关的电压，电路可以调整温漂函数的高阶部分，以实现更精确的温度补偿，这种方法利用不同类型电阻的温度特性差异，通过构造具有相反温度系数的电阻比例，抵消电压中的高阶项。
8.根据权利要求1所述的一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，所述缓冲器电路包括运算放大器，所述运算放大器采用二级运算放大器，电阻R1和电容C1组成密勒补偿回路，电阻R3与R4选取同种类型的电阻，基准电压作用于电阻R3上形成电流IR3，而M1与M2组成比例系数为1:1的电流镜，则电流IR4经过电阻R4形成输出电压。
9.一种高精度功率基准电压源控制方法，其适用于权利要求1-8任一项所述的一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，所述基准电压源控制电路包括基准电压源核心电路以及vctat与正温度系数电流产生电路，所述基准电压源核心电路引入运算放大器起到钳位的作用，保证两个输入端电压相同，在电阻r1两端形成2δvref电压差，m5与m2构成比例系数为1:1的电流镜，将ir1复制流过电阻r2、r3，基准电压由晶体管q5的vref电压与电阻r2、r3两端的正温度系数电压组成，并经过反馈电阻r3形成补偿电压对基准电压分段补偿，晶体管m9、m10以及m11构成一组比例系数为1:a:b的电流镜，将流经电阻r1的电流分别以比例系数1：a：b复制得到正温度系数电流1与正温度系数电流2。
3.根据权利要求1所述的一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，所述基准电流产生电路分为vti电路模块与加法电路模块，所述vti电路模块将vctat电压转换为负温度系数电流，所述加法电路模块将负温度系数电流与正温度系数电流分别以不同的权重相互补偿，并通过电流镜电路调整基准电流的大小，引入运算放大器起到钳位和缓冲的作用，vctat通过运算放大器作用于电阻r5上形成负温度系数电流，而引入电容c1与电阻r7则增加vti电路的相位裕度，其中晶体管m2与m1的尺寸比为α:1，m3与m4的尺寸比为β:1，而m6与m5的尺寸比为γ:1。
4.根据权利要求1所述的一种高精度功率基准电压源控制电路，其特征在于，所述电压电流转换电路的基准电压通过运算放大器作用于电阻r2两端形成基准电流，并通过电流镜的比例系数复制，得到两路基准电流ir1与ir2，引入运算放大器起到钳位和缓冲的作用，基准电压通过运算放大器作用于电阻r2上晶体管m1、m2与m3组成一组比例系数为1:a:b的电流镜，将ir1分别以不同的比例系数复制，得到两路基准电流ir1与ir2，运算放大器、晶体管m1以及电阻r1构成闭环负反馈电路，增加密勒...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑海菊，于丹梅，
申请(专利权)人：青岛元通电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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