차량용 밴드갭 기준 전압을 위한 고차 곡률 보상 방법

Abstract

밴드갭 기준 전압 (BGR) 회로는 ADC, DRAM, flash memory 같은 제품에 널리 사용되고 있다. BGR 회로는 PTAT (proportional to absolute temperature) 와 CTAT (complement to absolute temperature)의 합에 의해 온도에 둔감하다. 특히나 차량용 제품에서는 매우 필수적인 회로이기도 하다. 차량용 BGR 은 자동차의 열기와 냉기 환경에서 지속되어야 함으로 매우 넓은 온도 범위에서 동작 하여야 한다.

Conventional BGR 은 3가지 주요 소자들을 사용하고 있다: mosfet, 저항, BJT. BGR 에서의 저항은 성능을 결정 할 수 있는 중요한 소자이다. 그러므로 이 저항 값을 쉽고 빠르게 찾기 위해 본 논문에서는 엑셀을 이용한 programmable BGR designer 를 제시하였다. 간단한 test circuit 으로 base-emitter 전압을 파악한 후 몇 번의 iteration 을 통해 구해진 VREF 와 설계 목표 출력 전압의 오차를 보정 매개변수로 생성하여 좀 더 새로운 출력 전압을 목표로 계산해낸다.

Conventional BGR 관점에서 보면, PTAT 와 CTAT 는 1차 온도 계수만을 보상한다. 하지만 차량용 제품의 BGR 은 매우 정밀한 성능을 요구해, conventional BGR 로서는 부족하며, 1차 외에 고차 온도 계수를 보상하는 방법이 몇 번 제안된 적이 있다. 1차 온도 계수만 보상하는 것이 아니라, 고차 온도 계수도 보상하는 방법이 두 개의 BGR 곡률 합을 통해 제시되었다. 본 논문에서는 1개의 BGR core 에서 2개의 곡률을 생성해 합쳐서 고차 곡률 보상 방법을 제안하였다.