本描述涉及一種接收輸入電壓并輸出調節(jié)后的電壓的電壓調節(jié)電路，輸入電壓特別是dc(直流)電壓供應。

背景技術：

1、近年來，gan(氮化鎵)高電子遷移率晶體管技術的興起引起了電力電子設計人員的關注。如今，目標是開發(fā)既具有能夠維持高電壓的功率器件又具有低壓驅動器件的完全集成的功率轉換器，以創(chuàng)建合適的驅動器。由于驅動器和功率級之間的互連較少，這可能會導致在獲得更小面積、更低成本、提高可靠性和減少寄生元件的方向上進行幾個改進。與通常的功率mos器件相比，這使得可以利用基于gan的技術的所有優(yōu)勢，例如更高的擊穿電壓、操作頻率和更低的導通電阻。

2、例如，為了實現(xiàn)單片柵極驅動器，使用幾個電路塊以及由電壓調節(jié)器提供的穩(wěn)定電壓偏置。

3、為了獲得由電路的其它部分使用的穩(wěn)定的供電電壓，電壓調節(jié)器應具有提供低漂移電壓的電壓基準發(fā)生器。

4、大多數(shù)已知體系架構都使用p-n結來獲得電壓基準并利用基于它的所有器件，從二極管到雙極晶體管。特別地，所謂的帶隙電壓基準的操作原理是在電路中平衡p-n結的負溫度系數(shù)(通常是雙極晶體管的基極-發(fā)射極結上的電壓vbe)與熱電壓vt的正溫度系數(shù)，其中vt＝kt/q。

5、在晶體管基于二維電子氣(2deg)的gan技術中，這些經(jīng)典的設計方法無法應用。

6、在圖1中，作為這方面的示例，示意性地表示了電壓調節(jié)電路10，其接收輸入電壓(特別是電壓供應vcc)并輸出調節(jié)后的電壓，該調節(jié)后的電壓是模擬供電電壓vreg，該模擬供電電壓vreg可以是正電壓供應vdd，其相對于輸入電壓(特別是電壓供應vcc)而言被穩(wěn)定。如圖所示，此類電壓被稱為接地gnd。

7、在現(xiàn)有技術中，大多數(shù)在無法利用p-n結的電路中提供電壓基準的體系架構可以被分類為：

8、外部基準，諸如齊納二極管：這種方法會產(chǎn)生幾個問題，諸如由于鍵合線的寄生部件(電感器和電容器)或大的溫度漂移而導致頻率操作的限制；以及

9、內部基準：這種方法由于gan技術中可用的部件類型很少而非常具有挑戰(zhàn)性，諸如肖特基二極管、si-cr電阻器、mim電容器和n型hem晶體管(耗盡型和增強型)。使用這些部件創(chuàng)建具有低溫漂移和低線路靈敏度的電壓基準是復雜的。

10、此外，大多數(shù)內部基準使用另一個電路塊來創(chuàng)建可用于其它電路塊作為電壓偏置的調節(jié)后的電壓。這意味著更高的電流消耗和更復雜的電路。

11、此外，設計此類電路塊，即具有電壓基準的電壓調節(jié)器，也面臨幾個挑戰(zhàn)，諸如：

12、補償由于溫度和過程變量引起的電壓漂移；

13、環(huán)路穩(wěn)定性；

14、線路靈敏度(取決于供電電壓)；以及

15、負載靈敏度。

技術實現(xiàn)思路

1、本文公開的各種實施例提供了一種具有電壓基準的電壓調節(jié)電路，其解決了現(xiàn)有技術的缺陷。

2、根據(jù)一個或多個實施例，這可以通過具有在下面的討論中闡述的特征的電壓調節(jié)電路來實現(xiàn)。

3、本公開描述了關于接收輸入電壓(特別是dc電壓供應)并輸出調節(jié)后的電壓的電壓調節(jié)電路的解決方案，

4、包括電壓基準電路，被配置為供應特別是與溫度變化無關的基準電壓，

5、所述電壓調節(jié)電路包括并聯(lián)耦合在所述輸入電壓和地之間的第一電路支路和第二電路支路，

6、所述第一支路包括

7、電流發(fā)生器，包括耦合在所述輸入電壓和電壓基準電路之間的第一耗盡型mosfet晶體管，其柵源電壓為ptat(與絕對溫度成比例)電壓，

8、所述電壓基準電路包括第一增強型mosfet晶體管，其柵源電壓為ctat(與絕對溫度互補)電壓，其源極通過源極電阻器耦合到地，其上形成基準電壓，即源極電阻器上的ptat電壓降與增強型mosfet晶體管的柵源電壓之和，所述第一增強型mosfet晶體管布置在所述第一支路上并且通過漏極耦合到控制節(jié)點中的所述第一耗盡型mosfet晶體管，所述控制節(jié)點耦合到所述第一耗盡型mosfet晶體管的柵極，

9、所述第一耗盡型mosfet晶體管在所述第一支路中注入ptat電流以確定所述源極電阻器上的ptat電壓降，

10、所述第二支路包括耦合在待調節(jié)的電壓和在其上獲取調節(jié)后的電壓的輸出節(jié)點之間的輸出級，所述輸出級包括在其上獲取所述輸出節(jié)點的輸出的第二mosfet晶體管，電阻分壓器耦合到所述輸出節(jié)點，從而在相應分壓器輸出節(jié)點上輸出分壓輸出調節(jié)電壓，該分壓輸出調節(jié)電壓作為負反饋環(huán)路的過程變量輸入，負反饋環(huán)路也耦合到所述基準電壓，所述負反饋環(huán)路的輸出控制所述第二mosfet晶體管的柵極。

11、在變型實施例中，在耦合在待調節(jié)的電壓和其上獲取所述調節(jié)后的電壓的輸出節(jié)點之間的所述輸出級中，所述第二mosfet晶體管耦合到第一耗盡型mosfet晶體管的柵極，

12、所述負反饋環(huán)路包括所述電阻分壓器的所述分壓器輸出節(jié)點與所述第一增強型mosfet晶體管的柵極的耦合，在所述第一增強型mosfet晶體管上形成基準電壓，即源極電阻器上的ptat電壓降與增強型mosfet晶體管的柵源電壓之和。

13、在變型實施例中，所述增強型mos晶體管與第二增強型mosfet晶體管級聯(lián)，所述第一增強型mosfet晶體管的柵極通過分壓器的第一電阻器耦合到地，第二增強型mosfet晶體管的柵極通過第二電阻器耦合到所述第一電阻器并且通過第三電阻器耦合到輸出節(jié)點。

14、在變型實施例中，所述第一耗盡型mosfet晶體管的柵極通過電阻器耦合到其源極，并通過所述第二增強型mosfet晶體管耦合到第一增強型mosfet晶體管的漏極。

15、在變型實施例中，所述第一耗盡型mos晶體管和第二mosfet通過相應的第三耗盡型晶體管和第四耗盡型晶體管級聯(lián)，特別地所述第三耗盡型晶體管置于待調節(jié)的電壓和第一耗盡型mos晶體管之間，其柵極耦合到第一耗盡型mosfet晶體管的源極，并且第四耗盡型晶體管耦合在待調節(jié)的電壓和第二mosfet晶體管之間，其柵極耦合到第二mosfet晶體管的源極。

16、在變型實施例中，第一耗盡型mosfet晶體管和第二晶體管的所述柵極通過電容器接地。

17、在變型實施例中，所述負反饋環(huán)路包括差分放大器，其輸入端耦合到所述分壓器輸出節(jié)點和所述控制節(jié)點，所述第一增強型mosfet晶體管的柵極耦合到其漏極，所述差分放大器的輸出端耦合到所述第二晶體管的柵極。

18、在變型實施例中，所述耗盡型n型mosfet晶體管和增強型n型mosfet晶體管是通過氮化鎵技術獲得的，特別地，它們是gan高電子遷移率晶體管。

19、在實施例中，所述第二mosfet晶體管是第二耗盡型mosfet晶體管。

20、在實施例中，這里描述的解決方案還涉及接收輸入電壓(特別是dc電壓供應)并輸出調節(jié)后的電壓的電壓調節(jié)電路，

21、包括電壓基準電路，被配置為供應特別是與溫度變化無關的基準電壓，

22、所述電壓調節(jié)電路包括并聯(lián)耦合在所述輸入電壓和地之間的第一電路支路和第二電路支路，包括

23、所述第一支路包括

24、電流發(fā)生器，包括耦合在所述輸入電壓和電壓基準電路之間的第一耗盡型mosfet晶體管，其柵源電壓為ptat(與絕對溫度成比例)電壓，

25、所述電壓基準電路包括第一增強型mosfet晶體管，其柵源電壓為ctat(與絕對溫度互補)電壓，其源極通過源極電阻器耦合到地，

26、所述第一耗盡型mosfet晶體管在所述第一支路中注入ptat電流以確定所述源極電阻器上的ptat電壓降，

27、所述第二支路，包括耦合在待調節(jié)的電壓和其上獲取所述調節(jié)后的電壓的輸出節(jié)點之間的輸出級，所述輸出級包括耦合到第一耗盡型mosfet晶體管的柵極的第二mosfet晶體管，特別是耗盡型mosfet,

28、所述輸出節(jié)點通過電阻分壓器耦合到所述第一增強型mosfet晶體管的柵極，在所述第一增強型mosfet晶體管上形成基準電壓，即源極電阻器上的ptat電壓降與增強型mosfet晶體管的柵源電壓之和。

29、在本公開的另一方面，還提供了一種電壓調節(jié)電路，包括：并聯(lián)并耦合在輸入電壓和地之間的第一電路支路和第二電路支路，第一電路支路包括電流發(fā)生器，該電流發(fā)生器包括第一耗盡型mosfet晶體管，其柵源電壓為與絕對溫度成比例(ptat)電壓，輸入電壓為直流(dc)電壓供應；以及電壓基準電路，被配置為供應與溫度變化無關的基準電壓，第一耗盡型mosfet晶體管耦合在輸入電壓和電壓基準電路之間，電壓基準電路包括第一增強型mosfet晶體管，其柵源電壓為與絕對溫度互補(ctat)電壓，第一增強型mosfet晶體管的源極通過源極電阻器耦合到地，第一耗盡型mosfet晶體管被配置為在第一支路中注入ptat電流，其確定源極電阻器上的ptat電壓降，第二電路支路包括耦合在輸入電壓和其上輸出調節(jié)后的電壓的輸出節(jié)點之間的輸出級，輸出級包括耦合到第一耗盡型mosfet晶體管的柵極的第二耗盡型mosfet晶體管；以及電阻分壓器，其將輸出節(jié)點耦合到第一增強型mosfet晶體管的柵極，在第一增強型mosfet晶體管上，形成作為源極電阻器上的ptat電壓降與第一增強型mosfet晶體管的柵源電壓之和的基準電壓。

30、在實施例中，第一耗盡型mosfet晶體管和第二耗盡型mosfet晶體管分別級聯(lián)第三耗盡型mosfet晶體管和第四耗盡型mosfet晶體管，第三耗盡型mosfet晶體管耦合在輸入電壓與第一耗盡型mosfet晶體管之間，第三耗盡型mosfet晶體管的柵極耦合到第一耗盡型mosfet晶體管的漏極，第四耗盡型mosfet晶體管耦合在輸入電壓與第二耗盡型mosfet晶體管之間，第四耗盡型mosfet晶體管的柵極耦合到輸出級的mosfet晶體管的源極。

31、在實施例中，電壓調節(jié)電路還包括：第二增強型mosfet晶體管，與第一增強型mosfet晶體管級聯(lián)，第二增強型mosfet晶體管的柵極通過電阻分壓器的第一電阻器耦合到地，第二增強型mosfet晶體管的柵極通過電阻分壓器的第二電阻器耦合到第一電阻器并且通過電阻分壓器的第三電阻器耦合到輸出節(jié)點。

32、在實施例中，第一耗盡型mosfet晶體管和第二耗盡型mosfet晶體管的柵極通過補償電容器耦合到地。

33、在實施例中，電壓調節(jié)電路還包括：差分放大器，其具有耦合到電阻分壓器的節(jié)點和第一增強型mosfet晶體管的漏極的輸入端，第一增強型mosfet晶體管的柵極耦合到第一增強型mosfet晶體管的漏極，差分放大器的輸出端耦合到第二耗盡型mosfet晶體管的柵極。

34、在實施例中，第一耗盡型mosfet晶體管和第二耗盡型mosfet晶體管以及第一增強型mosfet晶體管是氮化鎵(gan)高電子遷移率晶體管。

35、在本公開的另一方面，還提供了一種電壓調節(jié)電路，包括：輸入節(jié)點，被配置為接收輸入電壓；耦合到地的電壓基準電路，該電壓基準電路包括第一增強型晶體管；電流發(fā)生器電路，耦合在輸入節(jié)點和電壓基準電路之間，該電流發(fā)生器電路包括第一耗盡型晶體管；耦合到地的分壓器電路；輸出級，耦合在輸入節(jié)點和分壓器電路之間，該輸出級包括第二耗盡型晶體管；以及輸出節(jié)點，被配置為輸出調節(jié)后的電壓，該輸出節(jié)點位于分壓器電路和輸出級之間。

36、在實施例中，電壓基準電路和電流發(fā)生器電路與分壓器電路和輸出級并聯(lián)。

37、在實施例中，電壓調節(jié)電路還包括：耦合在第一耗盡型晶體管和第二耗盡型晶體管的柵極之間的電容器。

38、在實施例中，電壓調節(jié)電路還包括：保護電路，包括耦合在輸入節(jié)點和第一耗盡型晶體管之間的第三耗盡型晶體管以及耦合在輸入節(jié)點和第二耗盡型晶體管之間的第四耗盡型晶體管。

39、在實施例中，電壓調節(jié)電路還包括：放大器，包括耦合到電壓基準電路和電流發(fā)生器電路之間的節(jié)點的第一輸入端、耦合到分壓器電路的第二輸入端以及耦合到輸出級的輸出端。