带隙基准温度补偿的UVLO电路设计

"本文主要研究了开关电源控制器中的欠压锁定(UVLO)电路，针对传统UVLO电路的局限性，提出了一种基于带隙基准电压源并具有高阶温度补偿功能的新型UVLO设计。这种设计提高了电路的可靠性，减少了外部元件的需求，降低了功耗，并增强了温度稳定性。通过BCD工艺实现，并使用Cadence Spectre软件进行仿真验证，证明了设计的有效性和准确性。" 开关电源控制器中的欠压锁定(UVLO)电路是电源管理系统的关键部分，用于确保在电源电压低于安全阈值时关闭系统，防止设备因低电压而损坏。传统的UVLO电路通常依赖于外部基准电压Vref和偏置电流IBIAS，这增加了芯片面积和成本，同时也可能因为温度变化和内部元件的非理想特性导致锁定预设点的漂移。 为了克服这些缺点，本文提出了一种创新的UVLO电路设计。该设计基于带隙基准电压源，这是一个常用的温度稳定的电压基准。在此基础上，文章引入了高阶温度补偿机制，这有助于减少迟滞电压的漂移，提高电压检测的精度，降低对温度变化的敏感性。设计的一大亮点是它不需要外部基准电压和偏置电流，从而提升了电路的集成度和可靠性。 在电路结构上，UVLO电路包括晶体管Q1、Q2构成的带隙基准电压源，以及NPN管Qcom的高阶温度补偿。有源负载M2和M3由MOS管提供，电流镜由M1、M2、M3、M4、M5、M6构建，用以维持电流稳定。分压电路M7、R0、R1、R4与比较器INV1、INV2一起工作，监测电源电压并与预设的欠压点比较，当电源电压低于设定阈值时，UVLO电路将触发保护机制。 通过采用先进的BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺，这种新型UVLO电路不仅保持了结构简洁，而且降低了功耗。使用Cadence的Spectre仿真工具进行了电路行为验证，结果证实了设计的正确性和实用性。这样的设计对于提升电源管理芯片的性能和可靠性具有重要意义，特别是在高度集成的电子系统中，它能够提供更稳定、更准确的电压监控，保障系统的正常运行。