新型电流极限比较器分析
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图7 当极限电流为40uA时电流极限比较器的特性
现以图4 为例阐述电流极限比较器的工作情况。此时极限电流为4μA, 其虚线代表cascode 结构的输出电压波形, 黑色实线代表反相器的输出电压波形即与非门的输入电压波形, 另外两条点划线分别代表cascode 结构中Mc3 和Mc4 的栅电压波形。
从虚线即cascode 结构的输出电压波形可以看出,电流极限比较器的工作过程分为五个阶段, 第一阶段: 检测电流从0 慢慢上升到A, 在此过程中, 由于检测电流远小于极限电流, 强迫Mc3 和Mc4 都工作于线性区。第二阶段: 检测电流从A 上升到B, cascode结构的输出电压也随着上升, 使Mc4 工作于饱和区, Mc3 工作于线性区。但是Mc4 只是刚刚进入饱和区, 还受沟道调制因素影响, 这可从图中很清析地看出当cascode 结构的输出电压随检测电流上升时, Mc4 中电流慢慢接近所设定的极限电流。第三阶段: 检测电流从B 上升到C, 此时检测电流已上升到所设定的极限电流, Mc3 和Mc4 都工作于饱和区, 同时cascode 结构的输出电压也上升到后面反相器的中点电压, 经过后续控制电路关断功率管。第四阶段: 检测电流从C 上升到D, 此时检测电流大于所设定的极限电流, 迫使Mc5 工作于线性区, 虽Mc6 还工作于饱和区, 但受沟道调制因素影响, 另外Mc3 和Mc4 工作于饱和区。第五阶段: 检测电流从D 继续往上升, 迫使Mc5 和Mc6 都工作于线性区,Mc3 和Mc4 工作于饱和区。从图4 中可以看出, 当检测电流达到4.1μA 时, 关断功率管, 满足系统要求。图5- - 图7 的工作情况与图4 类似, 图5 设定极限电流为16μA, 可以看出当检测电流达到15.97μA 时, 关断功率管。图6 设定极限电流为24μA, 可以看出当检测电流达到23.82μA 时, 关断功率管。图7 设定极限电流为40μA, 可以看出当检测电流达到39.6μA 时, 关断功率管。
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