具有帶隙結構的遲滯比較器電路設計

摘要：基于LED驅動(dòng)的微功耗DC—DC轉換器，針時(shí)低壓高穩定性的要求設計了一款具有帶隙結構的遲滯比較器電路，它的最低輸入電壓為1．2 V，其核心電路有帶隙基準比較器、射極跟隨器和遲滯比較囂。整個(gè)電路采用Bipolar工藝設計，利用HSpice軟件對所設計的電路進(jìn)行了仿真與驗證。結果表明，遲滯比較器的遲滯電壓為8 mV，翻轉門(mén)限電壓隨輸入電壓和溫度的變化均很小。
關(guān)鍵詞：DC—DC轉換器；帶隙基準；遲滯比較器；Bipolar

在大多數的便攜式產(chǎn)品中，它的顯示器幾乎都采用LCD，LCD本身不能獨立發(fā)光，必須要有背光源才能發(fā)光，因此LED驅動(dòng)變得越來(lái)越重要。在便攜式產(chǎn)品中，它的電源幾乎都采用電池供電，電池有鎳鎘、鎳氫、鋰離子和堿性電池，鎳鎘、鎳氫、堿性電池的工作電壓是1.2V，鋰離子工作電壓是3．6 V或3．7 V。要驅動(dòng)串聯(lián)的幾顆LED。上述的幾種電源均不能滿(mǎn)足要求，所以必須采用升壓型的DC—DC驅動(dòng)LED。
本電路沒(méi)有設計單一的基準源模塊。這是因為它的最低輸入電壓為1．2 V。如果采用基準源模塊的設計方法，要獲得一個(gè)與溫度和電源電壓無(wú)關(guān)的基準源，整個(gè)電路的輸入電壓基本上要超過(guò)2 V，不滿(mǎn)足設計要求。因此，采用一個(gè)自身具有恒定翻轉門(mén)限的遲滯比較器，實(shí)現了基準源和使能比較器的功能。

1 電路設計
1．1 電路功能
遲滯比較器的功能是將反饋電壓VFB與內部的門(mén)限電壓相比較，控制其他模塊是否正常工作。當反饋電壓VFB比內部上門(mén)限電壓高時(shí)，遲滯比較器的輸出將使其他模塊不工作；當反饋電壓VFB比內部下門(mén)限電壓高時(shí)，遲滯比較器的輸出使其他模塊正常工作。
1．2 具有帶隙結構遲滯比較器的電路原理
帶隙基準遲滯比較器由3部分構成(見(jiàn)圖1)，帶隙基準比較器、射隨器和遲滯比較器。工作原理為：輸入端與內部的基準門(mén)限電壓進(jìn)行比較，當輸入端電壓超過(guò)內部基準門(mén)限時(shí)，Q12集電極中沒(méi)有電流流過(guò)，即輸出電流IOUT為0；當輸入端電壓低于較低門(mén)限時(shí)，Q12集電極中有電流流過(guò)，即有IOUT流過(guò)，從而實(shí)現了輸出電流IOUT的遲滯控制。
1．2．1 帶隙基準比較器
圖1中左邊部分是帶隙基準比較器。Q2的發(fā)射區面積是Q1的n倍。電流Ic2，Ic1與反饋電壓VFB的關(guān)系如圖2所示。設流過(guò)Q1集電極的電流為Ic1流過(guò)Q2集電極的電流為Ic2。其工作原理是：當反饋電壓VFB較低時(shí)，Ic2>Ic1，A點(diǎn)電壓比B點(diǎn)電壓高；當VFB從低電平逐漸增加時(shí)，電流Ic2，Ic1均增加，Ic2曲線(xiàn)斜率比Ic1曲線(xiàn)斜率??；當VFB達到帶隙基準比較器的翻轉門(mén)限時(shí)，Ic2=Ic1，A點(diǎn)電壓與B點(diǎn)電壓相等；當VFB超過(guò)帶隙基準比較器的翻轉門(mén)限時(shí)，Ic2Ic1，A點(diǎn)電壓比B點(diǎn)電壓低，比較器發(fā)生翻轉。