一種新型的電流極限比較器
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時(shí)間：2011-12-23
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圖4 當極限電流為4uA時(shí)電流極限比較器的特性
圖5 當極限電流為16uA時(shí)電流極限比較器的特性
圖6 當極限電流為24uA時(shí)電流極限比較器的特性
圖7 當極限電流為40uA時(shí)電流極限比較器的特性
現以圖4 為例闡述電流極限比較器的工作情況。此時(shí)極限電流為4μA, 其虛線(xiàn)代表cascode 結構的輸出電壓波形， 黑色實(shí)線(xiàn)代表反相器的輸出電壓波形即與非門(mén)的輸入電壓波形， 另外兩條點(diǎn)劃線(xiàn)分別代表cascode 結構中Mc3 和Mc4 的柵電壓波形。
從虛線(xiàn)即cascode 結構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： 檢測電流從0 慢慢上升到A, 在此過(guò)程中， 由于檢測電流遠小于極限電流， 強迫Mc3 和Mc4 都工作于線(xiàn)性區。第二階段： 檢測電流從A 上升到B, cascode結構的輸出電壓也隨著(zhù)上升， 使Mc4 工作于飽和區， Mc3 工作于線(xiàn)性區。但是Mc4 只是剛剛進(jìn)入飽和區， 還受溝道調制因素影響， 這可從圖中很清析地看出當cascode 結構的輸出電壓隨檢測電流上升時(shí)， Mc4 中電流慢慢接近所設定的極限電流。第三階段： 檢測電流從B 上升到C, 此時(shí)檢測電流已上升到所設定的極限電流， Mc3 和Mc4 都工作于飽和區， 同時(shí)cascode 結構的輸出電壓也上升到后面反相器的中點(diǎn)電壓， 經(jīng)過(guò)后續控制電路關(guān)斷功率管。第四階段： 檢測電流從C 上升到D, 此時(shí)檢測電流大于所設定的極限電流， 迫使Mc5 工作于線(xiàn)性區， 雖Mc6 還工作于飽和區， 但受溝道調制因素影響， 另外Mc3 和Mc4 工作于飽和區。第五階段： 檢測電流從D 繼續往上升， 迫使Mc5 和Mc6 都工作于線(xiàn)性區，Mc3 和Mc4 工作于飽和區。從圖4 中可以看出， 當檢測電流達到4.1μA 時(shí)， 關(guān)斷功率管， 滿(mǎn)足系統要求。圖5- - 圖7 的工作情況與圖4 類(lèi)似， 圖5 設定極限電流為16μA, 可以看出當檢測電流達到15.97μA 時(shí)， 關(guān)斷功率管。圖6 設定極限電流為24μA, 可以看出當檢測電流達到23.82μA 時(shí)， 關(guān)斷功率管。圖7 設定極限電流為40μA, 可以看出當檢測電流達到39.6μA 時(shí)， 關(guān)斷功率管。
仿真結果表明， 本文所提出的新結構能使檢測電流非常精確地達到所設定的極限電流值， 滿(mǎn)足系統的要求。但是圖中顯示檢測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)現這是因溝道調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， 設計時(shí)應根據系統指標要求折中考慮。
結束
本文提出了一種新型的電流極限比較器結構，其采用電流鏡結構代替傳統的電阻網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電源所需的幾種極限電流， 采用cascode 結構組成電流比較器代替傳統的電壓比較器使兩種電流直接比較。此結構不需要開(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)。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/178156.htm
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