[分享] 芯片内部如何实现VREF参考稳压源？

作者：Katter

来源：大话硬件公众号

 

芯片内部如何实现VREF参考稳压源？

 

大家好，这里是大话硬件。

在某些芯片管脚上经常出现VREF参考电压的描述，VREF能稳定输出一个电压。如下图所示：

 

 

在芯片外部实现固定稳压需求一般使用LDO和稳压管。但是在芯片内部，并不是用这种方案。

TL494芯片的数据手册描述如下：

 

 

稳压器使用带隙电路作为其主要参考，以保持在0°C至70°C的空气温度范围内的热稳定性，变化不超过100毫伏。

从上面描述可以看出，因为这个VREF模块使用了带隙电路，使它有很好温度特性，在0~70℃保持其精度和可靠性。带隙电路是一个具有零温度系数的基准电压，即有很好温度抑制功能。

UC3842芯片的数据手册描述如下：

 

 

TL494和UC3842两款芯片都提到了带隙参考这个概念。带隙电路是芯片内部供电的核心模块，也称为BandGap，BangGap是实现芯片内部电源稳定的保障。

 

 

VREF是误差放大器的电压参考，同时也用于IC中许多其他内部电路。高速开关逻辑使用VREF作为逻辑电源。可见VREF的精度，稳定性是非常重要。

BandGap实现起来比较复杂，咱也不是专门设计芯片IP，不做展开。

下面介绍一种简单的方案来实现芯片内部稳压功能。

实现思路：使用电流对电容充电，当电容充电到VREF后，就对其电流进行旁路，只要保持电容上电压稳定，VREF电压就能保持稳定。

 

 

这里最重要的器件就是分段线性电阻R8，从它功能可以看出，当电容两端电压为5V以下时，流过电阻R8电流为0A，当电容两端电压为5V以上时，立马以1000000倍的电流吸收能力对电容充电电流进行旁路。

因此，只要电压低于5V，就会继续对电容充电，高于5V就对电阻充电，这样就能实现电容电压稳定在5V。其实这里的R8实现了稳压管的功能。

 

 

仿真结果如下：

 

 

使用上面仿真电路可以实现简单VREF功能，芯片上电后，稳定在设定的5V电压。但是实际芯片内部的BandGap相当复杂，企业里面有成熟IP可以使用，由于笔者知识有限，仅限本篇仿真于此。