具有帶隙結構的遲滯比較器電路設計

摘要：基于LED驅動的微功耗DC—DC轉換器，針時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。整個電路采用Bipolar工藝設計，利用HSpice軟件對所設計的電路進行了仿真與驗證。結果表明，遲滯比較器的遲滯電壓為8 mV，翻轉門限電壓隨輸入電壓和溫度的變化均很小。
關鍵詞：DC—DC轉換器；帶隙基準；遲滯比較器；Bipolar

在大多數的便攜式產品中，它的顯示器幾乎都采用LCD，LCD本身不能獨立發光，必須要有背光源才能發光，因此LED驅動變得越來越重要。在便攜式產品中，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。要驅動串聯的幾顆LED。上述的幾種電源均不能滿足要求，所以必須采用升壓型的DC—DC驅動LED。
本電路沒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，要獲得一個與溫度和電源電壓無關的基準源，整個電路的輸入電壓基本上要超過2 V，不滿足設計要求。因此，采用一個自身具有恒定翻轉門限的遲滯比較器，實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比內部上門限電壓高時，遲滯比較器的輸出將使其他模塊不工作；當反饋電壓VFB比內部下門限電壓高時，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限電壓進行比較，當輸入端電壓超過內部基準門限時，Q12集電極中沒有電流流過，即輸出電流IOUT為0；當輸入端電壓低于較低門限時，Q12集電極中有電流流過，即有IOUT流過，從而實現了輸出電流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的發射區面積是Q1的n倍。電流Ic2，Ic1與反饋電壓VFB的關系如圖2所示。設流過Q1集電極的電流為Ic1流過Q2集電極的電流為Ic2。其工作原理是：當反饋電壓VFB較低時，Ic2>Ic1，A點電壓比B點電壓高；當VFB從低電平逐漸增加時，電流Ic2，Ic1均增加，Ic2曲線斜率比Ic1曲線斜率小；當VFB達到帶隙基準比較器的翻轉門限時，Ic2=Ic1，A點電壓與B點電壓相等；當VFB超過帶隙基準比較器的翻轉門限時，Ic2Ic1，A點電壓比B點電壓低，比較器發生翻轉。