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做好自启动不容易,理解稳压器和带隙基准的上电复位需求

作者:时间:2013-08-28来源:网络收藏
5px 宋体, arial; TEXT-TRANSFORM: none; COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-INDENT: 0px; PADDING-TOP: 0px; WHITE-SPACE: normal; LETTER-SPACING: normal; TEXT-ALIGN: center; webkit-text-size-adjust: auto; orphans: 2; widows: 2; webkit-text-stroke-width: 0px">  图1. 电压基准简化图

  运算放大器

  图2所示的运放输入结构画出了一个小电流源。IC内部的部分元件与地以及反偏二极管彼此隔离,有些元件由于结构的原因会产生寄生(无用的)二极管和三极管。正常情况下,这些寄生元件处于关闭状态,不会影响电路的正常工作,如果电流源被拉到负压,寄生元件就可能被正偏,将器件钳位在无法工作的状态;有时,这些寄生元件还会形成可控硅效应,在关闭电源重新上电之前始终保持导通,情况严重时,还会导致器件损坏。

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  图2. 运放内部部分电路

  电容

  在IC内部,有些电容用于频率补偿,但也存在无用的电容效应。有些节点如果被充电至负压后,可能没有适当的电流通路对其正向充电,恢复电路功能。

  输出电路也必须正确偏置,使上方晶体管导通对外部电容充电。由于运放负反馈连接在输出端,需要升高输出电压,使电路处于线性工作状态。许多IC具有ESD (静电放电)保护,通常由二极管和稳压管等构成,如图3所示。

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  图3. 典型的ESD结构,保护其它电路

ESD保护问题

  因为高压会损坏IC,必须提供必要的ESD保护。如果电压超过IC制造工艺允许的上限,有源器件将进入齐纳模式。器件击穿后,电流将快速上升,进入雪崩模式,产生大电流并导致硅片融化。负压过大时,同样会导致大电流并损坏IC。

  

  如图4所示,通常也会存在启动问题。带隙由两个正向偏置、具有不同电流的晶体管组成,某一路电流变化时,将引起两路电流在工作点重新均衡,其中一路为负温度系数,另一路为正温度系数。

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  图4. 常用带隙结构

  选择适当的工作点,使得所产生的信号差与绝对温度成比例(PTAT)。理想的设计目标是确保输出电压不随温度变化。遗憾的是,运放有两个稳定的平衡点:设置电流和零电流,而且,在零电流点,电路无法确定如何恢复或修正。

  计算器有助于设计、分析Brokaw带隙基准电路。它可以计算所有电路参数以及输出电压与结温的函数关系,可以仿真一阶调整效果和二阶修正曲线,该免费工具可以从网站www.maxim-ic.com/tools/calculators/hp50g下载,其可以运行在HP® 50g计算器上,或提供计算器仿真的PC上。

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关键词: 稳压器 带隙基准 上电复位

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