新型电流极限比较器分析

　　图4 当极限电流为4uA时电流极限比较器的特性

　　图5 当极限电流为16uA时电流极限比较器的特性

　　图6 当极限电流为24uA时电流极限比较器的特性

　　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。