檢測LDMOS漏端電壓判斷是否過流方案

　　對圖3 進行電路仿真，電源電壓VCC 為5.8 V，LDMOS 漏端檢測電壓在10～50 V 之間，柵端電壓脈沖頻率為132 kHz，占空比為60%的方波，SPICE仿真條件設(shè)置為VCC=5.8 V，V (Detect)= SIN(30,20,50k)，V (Gate)=PULSE(0,5.8,0.5u,0.5u,0.5u,3u,7u)，仿真結(jié)果如圖8 所示。在1.26 uS~4.17 uS 和8.25 uS~11.2 uS 這兩個采樣區(qū)間內(nèi)，采樣電壓V(Sample)較比較電壓V(Compare)大，輸出為低電平(過流保護，低電平有效);在15.2 uS~18.2 uS 采樣區(qū)間內(nèi)，采樣電壓V (Sample) 較比較電壓V(Compare)小，輸出為高電平，對應(yīng)不發(fā)生過流情況;其他時間段內(nèi)柵電壓處于低電平，對應(yīng)LDMOS處于關(guān)斷態(tài)，不可能發(fā)生過流，故過流輸出信號OverCurrent 為高電平。仿真結(jié)果表明，該電路確實能很好地實現(xiàn)過流保護的功能。

　　圖8 過流保護電路仿真結(jié)果

　　控制邏輯電路的仿真

　　在圖4 所示的控制邏輯中，設(shè)置時鐘CLOCK為PULSE (0,5.8,0,0,0,4u,7u)， 過流信號OVERCURRENT 在15us 時從高電平跳變?yōu)榈碗娖?，進行仿真。PULSE 信號記錄了CLOCK 信號的開始， 并周期性檢測過流信號。當(dāng)過流信號OVERCURRENT 低電平有效時，R 為高電平，將RS觸發(fā)器輸出Q 復(fù)位為低電平，此時FC 為高電平，柵控信號GateSwitch 輸出為低電平，關(guān)斷LDMOS。仿真結(jié)果如圖9(b)所示。

　　圖9 控制邏輯電路的仿真

　　閉環(huán)控制電路的整體仿真

　　如圖10 所示，圖3 電路和外接LDMOS 形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果如圖11 所示：在沒有發(fā)生過流時，柵極電壓的占空比最大;有過流發(fā)生時，過流信號OverCurrent 將柵極電壓強制設(shè)置為低電平，關(guān)斷LDMOS，從而達到了過流保護效果。

　　圖10 閉環(huán)總體仿真原理圖

　　圖11 閉環(huán)總體仿真波形

　　3 結(jié)論

　　本文闡述了幾種過流檢測方法，分析了每種方法的優(yōu)缺點。設(shè)計了一款閉環(huán)控制型的過流保護電路，它采用直接檢測LDMOS 管漏端電壓的方法，可以克服采用電阻檢測時消耗能量，芯片容易發(fā)熱的缺點，同時提高了開關(guān)電源DC/DC 的能量轉(zhuǎn)換效率。另外，采取有比采樣電路設(shè)計，克服了工藝偏差的影響，提高了采樣精度。

　　基于3μm高壓BCD 工藝，我們在Cadence 設(shè)計環(huán)境中利用電路模擬器Spectre 對該控制電路進行了分模塊和整體模塊的仿真，結(jié)果表明該電路可以較好地實現(xiàn)實時過流保護功能。