新型電流極限比較器分析

1.引言

　　極限電流比較器是電流模式控制電路中一個(gè)非常重要的部分， 其對不同的負載情況， 產(chǎn)生不同的極限電流， 去限制電感上的峰值電流或平均電流， 從而盡可能地減小輸出電壓紋波和提高電源效率。例如：

　　重負載情況對應的電源輸出電流比較大， 此時(shí)應設定較大極限電流， 保證輸出電壓穩定;輕負載情況對應的極限電流較小， 此時(shí)應設定較小極限電流， 使輸出電壓穩定。因此不同的負載情況對應不同的極限電流， 從而得到不同的占空比， 保證電源效率高和輸出電壓紋波小。

　　傳統的開(kāi)關(guān)電源控制電路中， 電流極限比較器結構如圖1(a)所示， 檢測電流由M1( sense MOSFET)流入由多個(gè)開(kāi)關(guān)管和電阻組成的網(wǎng)絡(luò )R1 中，該網(wǎng)絡(luò )通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管導通或關(guān)斷， 改變R1 的電阻值， 得到不同的占空比。另外一基準電流流過(guò)一阻值固定的電阻R, 產(chǎn)生一固定參考電壓。當R1 的壓降隨檢測電流上升到參考電壓時(shí)， 比較器關(guān)斷功率管， 保證輸出電壓穩定。其工作原理如圖2(a) 所示，例如： R1 上的電壓從a 上升到d, 從而關(guān)斷功率管產(chǎn)生一占空比， 當改變R1 的電阻值， R1 上的電壓從a 上升到f 得到另一占空比。從圖1(a)可以看出：傳統的開(kāi)關(guān)電源電流極限比較器是將兩種電流先轉化成電壓再進(jìn)行比較， 需要占芯片面積非常大的電阻網(wǎng)絡(luò )和開(kāi)關(guān)管， 并且為保證電阻精度， 一般需要激光修調技術(shù)， 這大大增加了芯片成本。因此本文在此基礎上提出一種新型的電流極限比較器結構。

　　圖1 傳統的與新穎的電流極限比較器結構

　　圖2 傳統的與新穎的電流極限比較器結構的工作原理

　　2.新結構及原理

　　圖1(b)給出了本文所提出的電流極限比較器的基本框架， 其中Iref 為通過(guò)電流鏡產(chǎn)生的極限電流， 其值可變。檢測電流由M1( sense MOSFET)流入電流比較器， 直接與所設定的極限電流比較， 當其值上升到極限電流時(shí)， 關(guān)斷功率管。通過(guò)改變極限電流的大小， 得到不同的占空比， 其工作原理如圖2(b)所示。

　　圖3 為本文所提出的新型電流極限比較器具體電路。其中M0- -M11 構成電流鏡網(wǎng)絡(luò )， 用于設定電源所需的幾種極限電流值。Mc1- -Mc10 構成電流比較器， 使極限電流與檢測電流直接比較產(chǎn)生不同的占空比(即不同的導通時(shí)間)。與非門(mén)和倒相器構成控制電路， 直接驅動(dòng)功率MOS 管， 控制其導通或關(guān)斷。此電流極限比較器采用電流鏡結構代替傳統的電阻網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)生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。