新型電流極限比較器分析

　　圖4 當極限電流為4uA時電流極限比較器的特性

　　圖5 當極限電流為16uA時電流極限比較器的特性

　　圖6 當極限電流為24uA時電流極限比較器的特性

　　圖7 當極限電流為40uA時電流極限比較器的特性

　　現以圖4 為例闡述電流極限比較器的工作情況。此時極限電流為4μA, 其虛線代表cascode 結構的輸出電壓波形， 黑色實線代表反相器的輸出電壓波形即與非門的輸入電壓波形， 另外兩條點劃線分別代表cascode 結構中Mc3 和Mc4 的柵電壓波形。

　　從虛線即cascode 結構的輸出電壓波形可以看出，電流極限比較器的工作過程分為五個階段， 第一階段： 檢測電流從0 慢慢上升到A, 在此過程中， 由于檢測電流遠小于極限電流， 強迫Mc3 和Mc4 都工作于線性區。第二階段： 檢測電流從A 上升到B, cascode結構的輸出電壓也隨著上升， 使Mc4 工作于飽和區， Mc3 工作于線性區。但是Mc4 只是剛剛進入飽和區， 還受溝道調制因素影響， 這可從圖中很清析地看出當cascode 結構的輸出電壓隨檢測電流上升時， Mc4 中電流慢慢接近所設定的極限電流。第三階段： 檢測電流從B 上升到C, 此時檢測電流已上升到所設定的極限電流， Mc3 和Mc4 都工作于飽和區， 同時cascode 結構的輸出電壓也上升到后面反相器的中點電壓， 經過后續控制電路關斷功率管。第四階段： 檢測電流從C 上升到D, 此時檢測電流大于所設定的極限電流， 迫使Mc5 工作于線性區， 雖Mc6 還工作于飽和區， 但受溝道調制因素影響， 另外Mc3 和Mc4 工作于飽和區。第五階段： 檢測電流從D 繼續往上升， 迫使Mc5 和Mc6 都工作于線性區，Mc3 和Mc4 工作于飽和區。從圖4 中可以看出， 當檢測電流達到4.1μA 時， 關斷功率管， 滿足系統要求。圖5- - 圖7 的工作情況與圖4 類似， 圖5 設定極限電流為16μA, 可以看出當檢測電流達到15.97μA 時， 關斷功率管。圖6 設定極限電流為24μA, 可以看出當檢測電流達到23.82μA 時， 關斷功率管。圖7 設定極限電流為40μA, 可以看出當檢測電流達到39.6μA 時， 關斷功率管。