[實用新型]一種寬輸入電壓的高精度電壓跟隨器

有效

• 申請號: 201920741590.1
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN209731191U
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 鄭鯤鯤;彭直興
• 申請（專利權）人: 澳特翼南京電子科技有限公司
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F3/45
• 代理公司: 32218 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 許軻<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本實用新型公開了一種寬輸入電壓的高精度電壓跟隨器，其包括耐高壓的NMOS管M10和M11、運算放大電路、鉗位電路和恒流源，所述NMOS管M10為電壓跟隨器的輸出級連接電壓輸出端，NMOS管M11為電壓跟隨器的輸入級連接電壓輸入端，所述運算放大電路是由多個低壓器件構成的標準運放電路，該運放電路分別連接電壓輸入端、高壓端和浮地端，且其兩端間最大壓差通過所述鉗位電路進行鉗制，所述恒流源為電路提供恒定的電流，其包括恒流源I1、恒流源I2和恒流源I3，恒流源I1設置在浮地端，恒流源I2設置在高壓端，恒流源I3設置在輸出端。本實用新型用低成本，實現了高精度，寬范圍的電壓采樣跟隨通用電路，可以廣泛應用于高壓寬范圍電壓跟隨器領域。

技術領域

本實用新型涉及一種寬輸入電壓的高精度電壓跟隨器，屬于微電子技術領域。

背景技術

在高電壓輸入情況下，比如在新能源汽車及其他工業領域，在電源電壓為6到40伏，要實現對一個輸入范圍很寬的電壓進行高精度的跟蹤并且輸入到電路內部方便后續處理，特別是在電池管理系統中(BMS)，需要高精度的實現高電壓的采樣輸入，而由于新能源汽車的電池是由多節電池串聯而成，串聯電池的電壓根據節數的不同，會使需要檢查的電壓有很大的變化范圍。因此，高精度寬范圍的電壓跟隨器就成為必需。

由于現有的集成電路中的MOS器件一般柵源電壓(Vgs)就在5V或者以下，當輸入電壓大于5V的時候，普通的由運算放大器構成的電壓跟隨器(buffer)電路就不能滿足要求了。為了實現對高壓的檢測，也可對被檢測的高壓進行電阻串分壓處理為適當的低電壓，進而用低壓的器件構成的電壓跟隨器來處理，但使用分壓電阻，不僅影響跟隨器精度，而且會使被采樣電路損失額外電流，改變被采樣電壓的負載情況，從而影響電壓采樣精度。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種可實現寬范圍高精度的高壓電壓采樣的電壓跟隨器。

為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案如下：

一種寬輸入電壓的高精度電壓跟隨器，其包括耐高壓的NMOS管M10、耐高壓的NMOS管M11、運算放大電路、鉗位電路和恒流源，所述NMOS管M10為電壓跟隨器的輸出級連接電壓輸出端，NMOS管M11為電壓跟隨器的輸入級連接電壓輸入端，所述運算放大電路是由多個低壓器件構成的標準運放電路，該運放電路分別連接電壓輸入端、高壓端和浮地端，且其兩端間最大壓差通過所述鉗位電路進行鉗制，所述恒流源為電路提供恒定的電流，其包括恒流源I1、恒流源I2和恒流源I3，所述恒流源I1設置在浮地端，恒流源I2設置在高壓端，恒流源I3設置在輸出端。

進一步的，所述運算放大電路是由低壓場效應管M1，M2，M3，M4，M5，M9和M12構成的標準運放電路，其中場效應管M1、M2、M5和M9為PMOS管，場效應管M3、M4和M12為NMOS管；PMOS管M5和M9的源極通過恒流源I2連接高壓端VB，NMOS管M3、M4和M12的源極分別連接浮地端Vlow和恒流源I1。

進一步的，所述恒流源I1的輸入端連接浮地端Vlow，輸出端接地；所述恒流源I2的輸入端連接高壓端VB，輸出端連接；所述恒流源I3的輸入端連接NMOS管M10的源極，輸出端接地。

進一步的，所述恒流源I1為60uA，恒流源I2為40uA，恒流源I3為10uA。

進一步的，所述PMOS管M9的柵極連接PMOS管M5的柵極、漏極連接NMOS管M10的柵極以及NMOS管M12的漏極，所述PMOS管M5的漏極連接PMOS管M1和M2的源極，PMOS管M1和M2的漏極分別連接NMOS管M3和M4漏極，且PMOS管M1的柵極連接電壓輸入端，PMOS管M2的柵極連接電壓輸出端。

進一步的，所述鉗位電路由NMOS管M6，M7和M8通過柵極漏極相連的方式組成，且NMOS管M6的源端和NMOS管M8的源端分別連接在恒流源I1的輸入端和恒流源I2的輸出端。