芯片內(nèi)部如何實(shí)現(xiàn)VREF參考穩(wěn)壓源？

大家好，這里是大話(huà)硬件。

在某些芯片管腳上經(jīng)常出現(xiàn)VREF參考電壓的描述，VREF能穩(wěn)定輸出一個(gè)電壓。如下圖所示：

在芯片外部實(shí)現(xiàn)固定穩(wěn)壓需求一般使用LDO和穩(wěn)壓管。但是在芯片內(nèi)部，并不是用這種方案。

TL494芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)描述如下：

穩(wěn)壓器使用帶隙電路作為其主要參考，以保持在0°C至70°C的空氣溫度范圍內(nèi)的熱穩(wěn)定性，變化不超過(guò)100毫伏。

從上面描述可以看出，因?yàn)檫@個(gè)VREF模塊使用了帶隙電路，使它有很好溫度特性，在0~70℃保持其精度和可靠性。帶隙電路是一個(gè)具有零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓，即有很好溫度抑制功能。

UC3842芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)描述如下：

TL494和UC3842兩款芯片都提到了帶隙參考這個(gè)概念。帶隙電路是芯片內(nèi)部供電的核心模塊，也稱(chēng)為BandGap，BangGap是實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部電源穩(wěn)定的保障。

VREF是誤差放大器的電壓參考，同時(shí)也用于IC中許多其他內(nèi)部電路。高速開(kāi)關(guān)邏輯使用VREF作為邏輯電源。可見(jiàn)VREF的精度，穩(wěn)定性是非常重要。

BandGap實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，咱也不是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)芯片IP，不做展開(kāi)。

下面介紹一種簡(jiǎn)單的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部穩(wěn)壓功能。

實(shí)現(xiàn)思路：使用電流對(duì)電容充電，當(dāng)電容充電到VREF后，就對(duì)其電流進(jìn)行旁路，只要保持電容上電壓穩(wěn)定，VREF電壓就能保持穩(wěn)定。

這里最重要的器件就是分段線(xiàn)性電阻R8，從它功能可以看出，當(dāng)電容兩端電壓為5V以下時(shí)，流過(guò)電阻R8電流為0A，當(dāng)電容兩端電壓為5V以上時(shí)，立馬以1000000倍的電流吸收能力對(duì)電容充電電流進(jìn)行旁路。

因此，只要電壓低于5V，就會(huì)繼續(xù)對(duì)電容充電，高于5V就對(duì)電阻充電，這樣就能實(shí)現(xiàn)電容電壓穩(wěn)定在5V。其實(shí)這里的R8實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓管的功能。

仿真結(jié)果如下：

使用上面仿真電路可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單VREF功能，芯片上電后，穩(wěn)定在設(shè)定的5V電壓。但是實(shí)際芯片內(nèi)部的BandGap相當(dāng)復(fù)雜，企業(yè)里面有成熟IP可以使用，由于筆者知識(shí)有限，僅限本篇仿真于此。

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