專利名稱：一種內(nèi)部電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源電路，更具體地說(shuō)，涉及一種在高壓驅(qū)動(dòng)芯片中利用齊納 穩(wěn)壓管產(chǎn)生電源的內(nèi)部電源電路。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，高壓功率集成電路作為一個(gè)重要的發(fā)展方向 越來(lái)越得到重視。在汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域，高壓功率集成電路都起著重 要的作用。高壓功率集成電路的發(fā)展趨勢(shì)是把邏輯控制電路和功率半導(dǎo)體管集 成在同一芯片上，提高了芯片的集成度。然而，功率電路內(nèi)部的邏輯控制電路 需要一個(gè)電源供電，而內(nèi)部邏輯控制電路的器件都是沒(méi)有耐高壓能力的普通器 件，不能直接工作在高電壓下，所以邏輯控制電路不能直接使用外部高壓電源， 這就需要有一個(gè)產(chǎn)生內(nèi)部電源的電路，將外部高壓電源轉(zhuǎn)換為一個(gè)較低的內(nèi)部 電源電壓。
一個(gè)內(nèi)部電源需要有較強(qiáng)的負(fù)載電流能力，并且受外部電源和溫度影響 小。齊納管作為一種穩(wěn)壓器件在很多電路中用來(lái)產(chǎn)生內(nèi)部電源，如圖1所示的 常見(jiàn)的齊納管內(nèi)部電源結(jié)構(gòu)，其中限流電阻101—端接到外部電源節(jié)點(diǎn)VCC
上，另一端接到節(jié)點(diǎn)41上；齊納管串聯(lián)單元206的陰極接到節(jié)點(diǎn)41，陽(yáng)極接 到地；三極管207的集電極接到外部電源節(jié)點(diǎn)Vcc上，基極接到節(jié)點(diǎn)41上， 發(fā)射極接到內(nèi)部電源節(jié)點(diǎn)Vdd上。
這個(gè)結(jié)構(gòu)電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，也不占用太大的芯片面積。但是齊納管的一個(gè)固 有缺陷就是寄生電阻對(duì)擊穿電壓影響較大，尤其是一些半導(dǎo)體工藝中齊納管的 寄生電阻比較大，這個(gè)固有缺陷就會(huì)導(dǎo)致在外部電源電壓大范圍變化時(shí)，輸出 電壓也會(huì)有較大的變化。同時(shí)齊納管的寄生電阻存在較大的溫度系數(shù)，這樣也 會(huì)導(dǎo)致在工作環(huán)境溫度變化時(shí)，齊納管的擊穿電壓也會(huì)有一個(gè)較大的溫度系
數(shù)，這兩個(gè)缺點(diǎn)限制了圖1的電路在高壓電路中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述內(nèi)部電源電路存在齊 納管寄生電阻對(duì)擊穿電壓影響較大，以及齊納管的擊穿電壓存在較大溫度系數(shù) 的缺陷，提供一種在高壓驅(qū)動(dòng)芯片中利用齊納穩(wěn)壓管產(chǎn)生電源的內(nèi)部電源電 路。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種內(nèi)部電源電路，包 括輸出級(jí)電路，其還包括與所述輸出級(jí)電路連接的穩(wěn)壓補(bǔ)償電路，其中所述穩(wěn) 壓補(bǔ)償電路包括與所述輸出級(jí)電路連接兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的齊納管串聯(lián)單元以 及與所述并聯(lián)的兩個(gè)或多個(gè)齊納管串聯(lián)單元串聯(lián)、用于溫度補(bǔ)償?shù)亩O管串聯(lián) 單元。
在本發(fā)明所述的內(nèi)部電源電路中，所述齊納管串聯(lián)單元包括一個(gè)或多個(gè)串 聯(lián)的齊納管。
在本發(fā)明所述的內(nèi)部電源電路中，所述二極管串聯(lián)單元包括一個(gè)或多個(gè)串 聯(lián)的二極管。
在本發(fā)明所述的內(nèi)部電源電路中，所述輸出級(jí)電路包括達(dá)林頓輸出級(jí)，所 述達(dá)林頓輸出級(jí)的集電極連接外部電源Vcc，基極連接所述穩(wěn)壓補(bǔ)償電路，發(fā) 射極連接輸出電壓Vdd。
在本發(fā)明所述的內(nèi)部電源電路中，所述溫度補(bǔ)償通過(guò)調(diào)節(jié)所述二極管串聯(lián) 單元的二極管數(shù)量M和所述達(dá)林頓輸出級(jí)的晶體管數(shù)量K完成。
在本發(fā)明所述的內(nèi)部電源電路中，所述外部電源Vcc與所述穩(wěn)壓補(bǔ)償電路 之間還連接有限流電阻。
在本發(fā)明所述的內(nèi)部電源電路中，所述達(dá)林頓輸出級(jí)的基極與發(fā)射極之間 還連接有保護(hù)二極管。
在本發(fā)明所述的內(nèi)部電源電路中，所述達(dá)林頓輸出級(jí)包括兩級(jí)或多級(jí)發(fā)射 極串聯(lián)的晶體管。
在本發(fā)明所述的內(nèi)部電源電路中，所述達(dá)林頓輸出級(jí)包括兩級(jí)或多級(jí)發(fā)射
極串聯(lián)的NPN晶體管、PNP晶體或兩者的組合。
在本發(fā)明所述的內(nèi)部電源電路中，所述齊納管串聯(lián)單元的齊納管為反向?qū)?通，所述二極管串聯(lián)單元的二極管為正向?qū)ā?br> 實(shí)施本發(fā)明的內(nèi)部電源電路，具有以下有益效果通過(guò)增加一個(gè)由齊納管
串聯(lián)單元和二極管串聯(lián)單元串聯(lián)組成的穩(wěn)壓補(bǔ)償通路，從而減小了齊熟管寄生 電阻對(duì)輸出電壓的影響，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償，降低了輸出電壓對(duì)溫度的依賴 性。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中 圖1是傳統(tǒng)的齊納管內(nèi)部電源電路的原理圖； 圖2是本發(fā)明的齊納管內(nèi)部電源電路的原理圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白， 以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描 述的具體實(shí)施例僅甩以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明在現(xiàn)有的內(nèi)部電源電路的基礎(chǔ)上，增加了 一個(gè)由齊納管串聯(lián)單元和 二極管串聯(lián)單元串聯(lián)組成的穩(wěn)壓補(bǔ)償通路。其中，兩個(gè)或多個(gè)齊納管串聯(lián)單元 并聯(lián)起來(lái)，減小了總的齊納管寄生電阻，從而減小對(duì)輸出電壓的影響。通過(guò)調(diào) 節(jié)二極管串聯(lián)單元的二極管數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，降低了輸出電壓對(duì)溫度的依 賴性。
如圖2所示，本發(fā)明的內(nèi)部電源電路包括輸出級(jí)電路201以及與輸出級(jí)電 路201連接的穩(wěn)壓補(bǔ)償電路202。其中，穩(wěn)壓補(bǔ)償電路202包括用于穩(wěn)壓的兩 個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的齊納管串聯(lián)單元401以及用于溫度補(bǔ)償?shù)亩O管串聯(lián)單元 403。兩個(gè)或多個(gè)齊納管串聯(lián)單元401并聯(lián)后與輸出級(jí)電路201連接，二極管 串聯(lián)單元403與并聯(lián)的兩個(gè)或多個(gè)齊納管串聯(lián)單元401串聯(lián)。
兩個(gè)或多個(gè)齊納管串聯(lián)單元401并聯(lián)起來(lái)，可以想像成兩個(gè)或多個(gè)電阻并
聯(lián)，例如，兩個(gè)5歐的電阻并聯(lián)后的電阻為2.5歐，也就是總的齊納管寄生電 阻減小，這樣對(duì)輸出電壓的影響也就減小了。另外，在齊納管串聯(lián)單元401 的齊納管數(shù)量N —定的條件下，可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)二極管串聯(lián)單元403 的二極管數(shù)量M實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，使得輸出電壓隨溫度變化很小，這將在下面作 更加詳細(xì)的描述。
因?yàn)樗镜凝R納管反向?qū)?，二極管正向?qū)ǎ札R納管串聯(lián)單元401 與二極管串聯(lián)單元403是反向串聯(lián)的。其中，齊納管串聯(lián)單元401包括一個(gè)或 多個(gè)串聯(lián)的齊納管。二極管串聯(lián)單元403包括一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的二極管。
根據(jù)本發(fā)明，輸出級(jí)電路201包括達(dá)林頓輸出級(jí)404，達(dá)林頓輸出級(jí)404 的集電極連接外部電源Vcc，基極連接穩(wěn)壓補(bǔ)償電路202(即節(jié)點(diǎn)41>，發(fā)射極 連接輸出電壓Vdd。外部電源Vcc與穩(wěn)壓補(bǔ)償電路202之間還連接有限流電阻 101。另外，達(dá)林頓輸出級(jí)404的基極與發(fā)射極之間還連接有保護(hù)二極管120。 達(dá)林頓輸出級(jí)404包括兩級(jí)或多級(jí)發(fā)射極串聯(lián)的晶體管，其可以是兩級(jí)或多級(jí) 發(fā)射極串聯(lián)的NPN晶體管、PNP晶體或兩者的組合。還有，溫度補(bǔ)償通過(guò)調(diào)節(jié) 二極管串聯(lián)單元403的二極管數(shù)量M和達(dá)林頓輸出級(jí)404的晶體管數(shù)量K完成， 這將通過(guò)下面的分析作進(jìn)一步說(shuō)明。
以下對(duì)本發(fā)明的內(nèi)部電源電路的工作原理進(jìn)行分析
設(shè)r為齊納管的擊穿后的寄生電阻，VA為節(jié)點(diǎn)41的電壓，I,是流過(guò)限流
電阻101的電流，12是通過(guò)齊納管串聯(lián)單元401的電流，13是通過(guò)另一齊納管
串聯(lián)單元401的電流，Vz是齊納管擊穿電壓，Vpw為二極管的正向?qū)▔航担琕BE
為晶體管的BE結(jié)的電壓差，則有如下等式 <formula>formula see original document page 6</formula>結(jié)合式(1)和式(2)得
<formula>formula see original document page 7</formula>根據(jù)式(3)有 <formula>formula see original document page 7</formula>而圖1的電路結(jié)構(gòu)有
<formula>formula see original document page 7</formula>
對(duì)比公式(4)和公式(5)，可以看出來(lái)其他器件參數(shù)一樣的情況下，本發(fā)明 提出的電路結(jié)構(gòu)可以將寄生電阻的影響降低約50%。如果在寄生電阻很大的情 況下，可以設(shè)置更多的齊納串聯(lián)單元401并聯(lián)在一起。
當(dāng)齊納管的擊穿電壓大于6V時(shí)，齊納管以雪崩擊穿為主，并具有正溫系 數(shù)；當(dāng)齊納管的擊穿電壓小于6V時(shí)，齊納管以隧道擊穿為主，并具有負(fù)溫系 數(shù)。按照?qǐng)D2的電路結(jié)構(gòu)，可以得到
<formula>formula see original document page 7</formula>其中，Vpw和VBE都是負(fù)溫度系數(shù)，在齊納管串聯(lián)單元401的齊納管數(shù)量N 不變的情況下，可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)二極管串聯(lián)單元403的二極管數(shù)量M 和達(dá)林頓輸出級(jí)404的晶體管數(shù)目K來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，使得輸出電壓Vdd隨溫 度變化很小。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡是本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種內(nèi)部電源電路，包括輸出級(jí)電路(201)，其特征在于，還包括與所述輸出級(jí)電路(201)連接的穩(wěn)壓補(bǔ)償電路(202)，其中所述穩(wěn)壓補(bǔ)償電路(202)包括與所述輸出級(jí)電路(201)連接的兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的齊納管串聯(lián)單元(401)以及與所述并聯(lián)的兩個(gè)或多個(gè)齊納管串聯(lián)單元(401)串聯(lián)、用于溫度補(bǔ)償?shù)亩O管串聯(lián)單元(403)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)部電源電路，其特征在于，所述齊納管串聯(lián) 單元(401)包括一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的齊納管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)部電源電路，其特征在于，所述二極管串聯(lián) 單元(403)包括一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的二極管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)部電源電路，其特征在于，所述輸出級(jí)電路 (201)包括達(dá)林頓輸出級(jí)(404)，所述達(dá)林頓輸出級(jí)(404)的集電極連接外部電 源Vcc，基極連接所述穩(wěn)壓補(bǔ)償電路(202)，發(fā)射極連接輸出電壓Vdd。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)部電源電路，其特征在于，所述溫度補(bǔ)償通 過(guò)調(diào)節(jié)所述二極管串聯(lián)單元(403)的二極管數(shù)量M和所述達(dá)林頓輸出級(jí)(404) 的晶體管數(shù)量K完成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)部電源電路，其特征在于，所述外部電源Vcc 與所述穩(wěn)壓補(bǔ)償電路(202)之間還連接有限流電阻(101)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)部電源電路，其特征在于，所述達(dá)林頓輸出 級(jí)(404)的基極與發(fā)射極之間還連接有保護(hù)二極管(120)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)部電源電路，其特征在于，所述達(dá)林頓輸出 級(jí)(404)包括兩級(jí)或多級(jí)發(fā)射極串聯(lián)的晶體管。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)部電源電路，其特征在于，所述達(dá)林頓輸出 級(jí)(404)包括兩級(jí)或多級(jí)發(fā)射極串聯(lián)的NPN晶體管、PNP晶體或兩者的組合。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的內(nèi)部電源電路，其特征在于，所述 齊納管串聯(lián)單元(402)的齊納管為反向?qū)ǎ龆O管串聯(lián)單元(403)的二極 管為正向?qū)ā?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)部電源電路，包括輸出級(jí)電路，其還包括與所述輸出級(jí)電路連接的穩(wěn)壓補(bǔ)償電路，其中所述穩(wěn)壓補(bǔ)償電路包括與所述輸出級(jí)電路連接的兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的齊納管串聯(lián)單元以及與所述并聯(lián)的兩個(gè)或多個(gè)齊納管串聯(lián)單元串聯(lián)、用于溫度補(bǔ)償?shù)亩O管串聯(lián)單元。在現(xiàn)有的內(nèi)部電源電路中，齊納管的寄生電阻較大并且具有較大的溫度系數(shù)，這兩個(gè)因素都會(huì)導(dǎo)致在外部電源電壓大范圍變化時(shí)，輸出電壓也會(huì)有較大的變化。本發(fā)明增加了一個(gè)由齊納管串聯(lián)單元和二極管串聯(lián)單元串聯(lián)組成的穩(wěn)壓補(bǔ)償通路，從而減小了齊納管寄生電阻對(duì)輸出電壓的影響，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償，降低了輸出電壓對(duì)溫度的依賴性。
文檔編號(hào)G05F1/10GK101377688SQ20081021648
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月6日
發(fā)明者波 張, 陳志軍, 新 魏 申請(qǐng)人:深圳市聯(lián)德合微電子有限公司