基于汽车环境的带隙基准电压源的设计
式中：k为玻耳兹曼常数，k=1.380x10-23J/K；T为温度；q为电子电量；q=1.602x10-19C。
式(7)的前两项为与绝对温度(PTAT)成正比的电流，设IPTAT，传统基准只用该电流补偿UBE，而改进后的电路的VN3、R3可生成非线性部分电流INL，即式(7)的最后一项，可有效补偿UBE的非线性部分，以达到较好的温度特性，所以：
式中，n为常数，与晶体管的制作工艺有关，n=1．5～2．2。
电路上电后，VN9和VN8构成的BE结二极管可使NN10的基极箝位于1．4V。VNl0导通，电流由VCC通过VN10灌入VN1、VN2和VN3的基极，这三个晶体管导通，从而降低启动管功耗。基准电源电压工作后，提高VN10的发射极电平，VN10关断。
4．2 布局设计
由于汽车环境的特殊性，要求电路板布局严格，整体电路采用上海贝岭2μm 40 V Bipolar工艺。双极性工艺要比MOS工艺稳定得多，通常被击穿和损坏率较低，抗辐射和干扰能力较强。在布局时，应重点注意噪声干扰和调试准确性，带隙基准电压源应紧邻电源和地线，并且地线应与其他模块地线分开单独设置，这样可避免两条地线产生的纹波叠加。3个小尺寸测试压焊块的两侧连接多个电阻，可通过烧断其间的金属丝来测试实际器件的输出值，这就为器件的准确调试提供了方便。
5 仿真结果
使用Cadence spectre分别仿真电路的温度扫描和电源变化分析，由于参数计算结果与仿真模型存在误差，仿真时应适当调节，保证正常输出基准电压。如图4所示，当温度从一50℃~150℃变化时，UREF从1．260 3 V变化至1．265 2 V，最大变化量为4．9 mV，温度系数为24 ppm/℃，而普通的一阶补偿的带隙基准电压源的温度系数大于30 ppm/℃，因此，该改进后的电路性能有较大的改善。
27℃时，当电源电压(U)在5~16 V变化，UREF变化范围为1．264 60～1．264 97 V，变量为0．37 mV，UREF的电源抑制特性曲线如图5所示。
6 结语
在分析传统带运算放大器的带隙基准电压源的基础上，应用曲率补偿技术设计一种适用于车载电子的带隙基准电压源，该电路采用双极性工艺，结构简单新颖，集成度高且可移植性强。通过Cadence Spectre仿真结果显示，该电路可在宽泛
的温度范围内稳定输出，随温度变化其变化率只有24 ppm/℃，电源抑制性好．抗干扰能力强，完全符合汽车电子标准。
加入微信
获取电子行业最新资讯
搜索微信公众号：EEPW
或用微信扫描左侧二维码
