一種新型電流極限比較電路

作者：時(shí)間：2012-07-19 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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sp; 從虛線即cascode 結(jié)構(gòu)的輸出電壓波形可以看出，電流極限比較器的工作過(guò)程分為五個(gè)階段，第一階段： 檢測(cè)電流從0 慢慢上升到A, 在此過(guò)程中，由于檢測(cè)電流遠(yuǎn)小于極限電流，強(qiáng)迫Mc3 和Mc4 都工作于線性區(qū)。第二階段： 檢測(cè)電流從A 上升到B, cascode結(jié)構(gòu)的輸出電壓也隨著上升，使Mc4 工作于飽和區(qū)， Mc3 工作于線性區(qū)。但是Mc4 只是剛剛進(jìn)入飽和區(qū)，還受溝道調(diào)制因素影響，這可從圖中很清析地看出當(dāng)cascode 結(jié)構(gòu)的輸出電壓隨檢測(cè)電流上升時(shí)， Mc4 中電流慢慢接近所設(shè)定的極限電流。第三階段：檢測(cè)電流從B 上升到C, 此時(shí)檢測(cè)電流已上升到所設(shè)定的極限電流， Mc3 和Mc4 都工作于飽和區(qū)，同時(shí)cascode 結(jié)構(gòu)的輸出電壓也上升到后面反相器的中點(diǎn)電壓，經(jīng)過(guò)后續(xù)控制電路關(guān)斷功率管。第四階段：檢測(cè)電流從C 上升到D, 此時(shí)檢測(cè)電流大于所設(shè)定的極限電流，迫使Mc5 工作于線性區(qū)，雖Mc6 還工作于飽和區(qū)，但受溝道調(diào)制因素影響，另外Mc3 和Mc4 工作于飽和區(qū)。第五階段：檢測(cè)電流從D 繼續(xù)往上升，迫使Mc5 和Mc6 都工作于線性區(qū)，Mc3 和Mc4 工作于飽和區(qū)。從圖4 中可以看出，當(dāng)檢測(cè)電流達(dá)到4.1μA 時(shí)，關(guān)斷功率管，滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。圖5- - 圖7 的工作情況與圖4 類(lèi)似，圖5 設(shè)定極限電流為16μA, 可以看出當(dāng)檢測(cè)電流達(dá)到15.97μA 時(shí)，關(guān)斷功率管。圖6 設(shè)定極限電流為24μA, 可以看出當(dāng)檢測(cè)電流達(dá)到23.82μA 時(shí)，關(guān)斷功率管。圖7 設(shè)定極限電流為40μA, 可以看出當(dāng)檢測(cè)電流達(dá)到39.6μA 時(shí)，關(guān)斷功率管。

仿真結(jié)果表明，本文所提出的新結(jié)構(gòu)能使檢測(cè)電流非常精確地達(dá)到所設(shè)定的極限電流值，滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。但是圖中顯示檢測(cè)電流與極限電流還是有一定的偏差（最大為0.4μA），通過(guò)仿真分析發(fā)現(xiàn)這是因溝道調(diào)制因素引起電流鏡鏡像的誤差造成的。若將電流鏡的柵寬增大能進(jìn)一步提高精度，但這會(huì)一定程度上增大芯片的面積，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)要求折中考慮。

結(jié)束

本文提出了一種新型的電流極限比較器結(jié)構(gòu)，其采用電流鏡結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電源所需的幾種極限電流，采用cascode 結(jié)構(gòu)組成電流比較器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電壓比較器使兩種電流直接比較。此結(jié)構(gòu)不需要開(kāi)關(guān)管和電阻網(wǎng)絡(luò)，使得芯片面積大幅度降低，減小了成本，同時(shí)具有速度快，功耗低，精度高的優(yōu)點(diǎn)。