具有带隙结构的迟滞比较器电路设计
本电路没有设计单一的基准源模块。这是因为它的最低输入电压为1.2 V。如果采用基准源模块的设计方法,要获得一个与温度和电源电压无关的基准源,整个电路的输入电压基本上要超过2 V,不满足设计要求。因此,采用一个自身具有恒定翻转门限的迟滞比较器,实现了基准源和使能比较器的功能。 1 电路设计 1.1 电路功能 迟滞比较器的功能是将反馈电压VFB与内部的门限电压相比较,控制其他模块是否正常工作。当反馈电压VFB比内部上门限电压高时,迟滞比较器的输出将使其他模块不工作;当反馈电压VFB比内部下门限电压高时,迟滞比较器的输出使其他模块正常工作。 1.2 具有带隙结构迟滞比较器的电路原理 带隙基准迟滞比较器由3部分构成(见图1),带隙基准比较器、射随器和迟滞比较器。工作原理为:输入端与内部的基准门限电压进行比较,当输入端电压超过内部基准门限时,Q12集电极中没有电流流过,即输出电流IOUT为0;当输入端电压低于较低门限时,Q12集电极中有电流流过,即有IOUT流过,从而实现了输出电流IOUT的迟滞控制。 1.2.1 带隙基准比较器 图1中左边部分是带隙基准比较器。Q2的发射区面积是Q1的n倍。电流Ic2,Ic1与反馈电压VFB的关系如图2所示。设流过Q1集电极的电流为Ic1流过Q2集电极的电流为Ic2。其工作原理是:当反馈电压VFB较低时,Ic2>Ic1,A点电压比B点电压高;当VFB从低电平逐渐增加时,电流Ic2,Ic1均增加,Ic2曲线斜率比Ic1曲线斜率小;当VFB达到带隙基准比较器的翻转门限时,Ic2=Ic1,A点电压与B点电压相等;当VFB超过带隙基准比较器的翻转门限时,Ic2
计算带隙基准比较器的翻转门限电压。由Q1,Q2构成了带隙电路中△VBE的NPN对,电流设置电阻是R1,增益电阻是R2。R3可限制驱动Q2的基极电流,这可以防止其进入深饱和,维持电路正确的工作和限制偏置电流。R4,R5电阻值相等。
于是带隙比较器的翻转门限电压就等于VTH。 在T=300 K时,
;VT与绝对温度成正比,此时VT=8.62&TImes;10-5T;VT随温度的增加而增加,而Vbe随温度的增加而减小,它的温度系数
。在式中,第1项是正温度系数,第2项是负温度系数,合理调节R2,R1的比值和n,就可以得到与温度、电源电压无关的翻转门限电压。
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