[发明专利]一种集成温度补偿负反馈的芯片结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成温度补偿负反馈的芯片结构，属于功率半导体领域，具体，适合于电源管理集成电路的应用。

背景技术

图1给出了一种传统的电源芯片结构，芯片主要模块包括：第一晶体管，尺寸远小于第一晶体管的第二晶体管，启动电路模块，电源供电模块，逻辑控制模块，驱动模块，以及负反馈模块。该芯片结构有4个管脚，分别是高压管脚SW，电源管脚VDD，接地管脚GND，以及反馈管脚FB。图2给出了这颗芯片用于原边反馈系统原理图，该系统主要包括：整流桥D0、滤波电容C1、变压器TR1、电源芯片IC1、连接在芯片SW与VIN之间的RCD吸收回路、与变压器副边连接的DC输出级、与变压器辅助线圈连接的VDD供电回路和FB反馈回路。系统工作原理简要描述如下：当DC输出电压Vout低于目标电压时，VDD电压降低，FB电压降低，电源芯片ICI的逻辑控制模块增加第一晶体管的导通时间，以传递更多的能量到变压器的副边，使输出电压Vout升高；当DC输出电压Vout高于目标电压时，VDD电压升高，FB电压升高，电源芯片ICI的逻辑控制模块减少第一晶体管的导通时间，以传递更少的能量到变压器的副边，使输出电压Vout降低；

这种工作方式能实现输出级电压稳定，然而由于系统中二极管D5存在温度效应，随系统工作环境温度升高二极管D5的BV升高，从而使系统的输出电压随环境温度升高而降低。同时当芯片内部基准电压Vref的温度系数与电阻Rsence的温度系数不能抵消时，芯片内部的负反馈回路同样会使系统的输出电压随芯片结温升高而变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种集成温度补偿负反馈的芯片结构，能够解决系统输出电压Vout随温度变化的问题，同时使系统元器件更加精简，成本更低。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种集成温度补偿负反馈的芯片结构，包括芯片VDD端、芯片GND端、芯片SW端、第一晶体管、第二晶体管、启动电路模块、电源供电模块、逻辑控制模块、驱动模块、以及带温度补偿负反馈模块，其中芯片VDD端分别与带温度补偿负反馈模块、电源供电模块、启动电路模块连接；所述电源供电模块分别与带温度补偿负反馈模块、逻辑控制模块连接；所述逻辑控制模块分别与启动电路模块、带温度补偿负反馈模块、驱动模块连接；所述驱动模块分别与第一晶体管的栅极、第二晶体管的栅极连接；所述启动电路模块、第一晶体管的漏极、第二晶体管的漏极分别与芯片SW端连接；所述第二晶体管的源端与带温度补偿负反馈模块连接；所述第一晶体管的源端与芯片GND端连接；所述带温度补偿的负反馈模块包括补偿二极管单元、第一电阻、第二电阻、第三电阻、基准电流源和比较器，其中补偿二极管单元的一端与芯片VDD端连接，补偿二极管单元的另一端与第一电阻的一端连接；所述第一电阻的另一端分别与比较器的正端、第二晶体管的源端、第三电阻的一端连接；所述基准电流源的一端与电源供电模块连接，基准电流源的另一端分别与比较器的负端、第二电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端和第三电阻的另一端均与芯片VDD端连接。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一电阻、第二电阻和第三电阻为相同类型电阻，且具有相同的温度系数。

作为本发明的一种优选技术方案：所述基准电流源具有零温度系数。

作为本发明的一种优选技术方案：所述补偿二极管单元包括N对正接二极管和反接二极管，所述N对正接二极管和反接二极管的连接方式为串联，其中N为1以上的自然数。

其中第一晶体管作为电路输出级功率开关管，第二晶体管作为第一晶体管的电流采样，启动电路模块在芯片开机时对芯片供电，电源供电模块在芯片正常工作时对芯片供电，逻辑控制模块根据芯片VDD端的反馈控制开关管工作频率和占空比，驱动模块用于驱动第一晶体管和第二晶体管，带温度补偿负反馈模块采样VDD端电压和第二晶体管的电流，运算后与内部基准Iref×R2做比较，反馈给逻辑控制模块。

在带温度补偿负反馈模块中，补偿二极管单元由N对正接二极管和反接二极管串联连接，反接二极管的反向击穿电压BV和正接二极管的正向导通电压Vf这两个参数的温度效应基本相互补偿，基准电流源设置为无温漂电流源，由于第一电阻、第二电阻和第三电阻采用同类型同材料电阻，温度系数相同，所以温度效应相互补偿。这样在整个负反馈回路里，实现电压和电流采样基本与环境温度和芯片结温无关。

本发明具有如下优点及有益效果：

（1）采用该技术的电源芯片的电源系统，输出电压Vout稳定，与环境温度和芯片结温相关性大幅减弱。