电源技术中的低功耗高PSRR基准电压源设计

简介：
本项目专注于开发一种低能耗、高电源抑制比（PSRR）的基准电压源，旨在提高电子设备的能效和稳定性。通过优化电路结构与材料选择，实现更精确且稳定的电压输出，适应各种复杂环境下的高性能需求。 在现代电子设备尤其是电池驱动的装置中，低功耗、高电源抑制比（PSRR）基准电压源的设计至关重要。传统的自偏置基准电路虽然适用于大多数应用场景，但其微安级别的工作电流可能无法满足如充电电池保护芯片等特定应用中的低能耗需求。为解决这一问题，一种新的设计方案应运而生：它利用增强型和耗尽型MOS管的组合来降低静态电流，并提供精确的基准电压。 这种设计中包含一个由增强型MOS管（例如M6）与耗尽型MOS管（如M4）构成的电路结构。具体来说，当温度升高时，增强型MOS管的阈值电压会下降；而耗尽型MOS管则具有负阈值电压且其随温度变化的趋势正好相反于增强型。通过利用这两种不同类型的MOS管特性，可以在各种环境条件下保持基准电压的稳定性。 该方案的优点包括：能够生成较低的基准电压（例如低于1.2V），特别适合低供电电源芯片的应用；静态电流极小，通常仅为几百纳安，从而大大降低了整体功耗。此外，在系统上电后无需额外启动电路即可直接进入工作状态，这是因为耗尽型MOS管特有的特性。 然而，原结构的PSRR性能并不理想。为改善这一点，可以通过级联多个基准单元来增强电源抑制能力（如图2所示）。通过调整M1、M5等器件的宽长比以生成较小偏置电压的方式改进电路设计，在低频时可将PSRR提升至-120dB左右，并在高频范围保持约-90 dB，显著提高了对电源噪声的抑制效果。 实际应用中采用CSMC公司提供的0.6μm工艺进行仿真测试。结果显示该设计方案具有良好的温度系数（约为21 ppm/℃），线性调整率随温度上升而减小且最大功耗小于1μW，表明其同时实现了低能耗和电压稳定性目标。这种设计已被成功应用于电池充电保护芯片中，并展示了其实用性和效率。 以上就是对原文内容进行的重写，去除了与技术讨论无关的信息如联系方式等细节部分。