可用于音頻功放的過溫保護電路設(shè)計

啟動電路：啟動電路只有在剛上電的時候才會工作，當(dāng)電源電壓從0 V慢慢升高，同時輸入信號Shut為低電平時，開關(guān)管M37就會被打開，MOS管M38也會導(dǎo)通，這樣就會使得在M38這條支路上的電壓慢慢升高。以二極管形式連接的M40的柵端也會隨之升高，也為右端的M45，M43，M42提供柵極電壓，從而破壞了基準(zhǔn)電路的平衡，使之能夠啟動起來。當(dāng)M40的柵極電壓上升到M44的閾值電壓時，就會將其導(dǎo)通，使得產(chǎn)生了一個有電源到地的通路，這樣也就完成了啟動電路的功能。
偏著電路：此部分電路的工作原理與產(chǎn)生PTAT電流電路的原理基本相同，輸出端的電壓為其它電路提供偏置。M36、M45、Q4組成的支路將在右端支路的電流取出，經(jīng)過濾波、放大后又鏡像回去，在M34、M42、Q1的支路上輸出一個偏置電壓信號。由于電流鏡的工作原理，所以要求M34~M36和M42～M45均為相同的對管。另外，此電路中M33作為關(guān)斷管，當(dāng)Shut信號為高電平時，M33就會處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣這屆就會將M34、M35關(guān)斷，使得整個電路關(guān)斷。
熱敏關(guān)斷保護電路：由于基準(zhǔn)電路輸出的偏置電壓加到M39、M51、M52柵極上，所以在這兩條支路上都會產(chǎn)生PTAT電流。采用M41、M47、M48、M49、M50構(gòu)成的兩級比較器來實現(xiàn)原理等效圖中Comp的功能。此比較器的第一級為PMOS差動輸入。
用PMOS做差動輸人的作用：(1)降低了輸入的噪聲。正常情況下，溫度不可能有很劇烈的變化，因此溫度波動的頻率不可能很高，所以閃爍噪聲1／f將成為噪聲的主要成分。由于PMOS輸入可降低噪聲對電路的影響；(2)PMOS輸入使共模輸入范圍的下限降低。此電路比較器要比較是接近于PN結(jié)VBE的電壓，用PMOS構(gòu)成的輸入端可更好的滿足這種低共模輸入電壓的要求。比較器的第二級為共源放大器，作為比較器的第二級，其主要作用增大了輸出擺幅、提高了增益和輸入的分辨率，加快了高低電平的轉(zhuǎn)換速率。電路中電容C0的作用：電容C0可以抑制一些干擾量在比較器通向輸入端電阻風(fēng)上產(chǎn)生的電壓波動，以防止系統(tǒng)被擾動引起的誤動作。

3 仿真測試
按照以上設(shè)計的電路。用Cadence Specture對其進行仿真，器件的模型參數(shù)采用0．35μm CMOS工藝。圖2為過溫保護電路的輸出控制信號TSD，隨溫度上升和下降的曲線。電源電壓取3．3 V。從仿真結(jié)果可以看出，該電路實現(xiàn)了良好的“溫度遲滯”特性。遲滯功能有效的避免了芯片出現(xiàn)熱振蕩問題。關(guān)斷溫度TH160°和恢復(fù)溫度TL140°。

4 結(jié)束語
文中設(shè)計的過熱保護電路，利用PTAT電流來檢測溫度的變化，并轉(zhuǎn)換成電壓信號輸入兩級比較器進行比較，從而產(chǎn)生過熱保護信號。比較器的遲滯效應(yīng)能有效防止熱振蕩現(xiàn)象的發(fā)生。該電路對溫度感應(yīng)靈敏度高，非常適合集成在集成電路芯片中。