具有帶隙結(jié)構(gòu)的遲滯比較器電路設(shè)計(jì)

摘要：基于LED驅(qū)動(dòng)的微功耗DC—DC轉(zhuǎn)換器，針時(shí)低壓高穩(wěn)定性的要求設(shè)計(jì)了一款具有帶隙結(jié)構(gòu)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(zhǔn)比較器、射極跟隨器和遲滯比較囂。整個(gè)電路采用Bipolar工藝設(shè)計(jì)，利用HSpice軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行了仿真與驗(yàn)證。結(jié)果表明，遲滯比較器的遲滯電壓為8 mV，翻轉(zhuǎn)門(mén)限電壓隨輸入電壓和溫度的變化均很小。
關(guān)鍵詞：DC—DC轉(zhuǎn)換器；帶隙基準(zhǔn)；遲滯比較器；Bipolar

在大多數(shù)的便攜式產(chǎn)品中，它的顯示器幾乎都采用LCD，LCD本身不能獨(dú)立發(fā)光，必須要有背光源才能發(fā)光，因此LED驅(qū)動(dòng)變得越來(lái)越重要。在便攜式產(chǎn)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(qū)動(dòng)串聯(lián)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(qū)動(dòng)LED。
本電路沒(méi)有設(shè)計(jì)單一的基準(zhǔn)源模塊。這是因?yàn)樗淖畹洼斎腚妷簽?．2 V。如果采用基準(zhǔn)源模塊的設(shè)計(jì)方法，要獲得一個(gè)與溫度和電源電壓無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)源，整個(gè)電路的輸入電壓基本上要超過(guò)2 V，不滿足設(shè)計(jì)要求。因此，采用一個(gè)自身具有恒定翻轉(zhuǎn)門(mén)限的遲滯比較器，實(shí)現(xiàn)了基準(zhǔn)源和使能比較器的功能。

1 電路設(shè)計(jì)
1．1 電路功能
遲滯比較器的功能是將反饋電壓VFB與內(nèi)部的門(mén)限電壓相比較，控制其他模塊是否正常工作。當(dāng)反饋電壓VFB比內(nèi)部上門(mén)限電壓高時(shí)，遲滯比較器的輸出將使其他模塊不工作；當(dāng)反饋電壓VFB比內(nèi)部下門(mén)限電壓高時(shí)，遲滯比較器的輸出使其他模塊正常工作。
1．2 具有帶隙結(jié)構(gòu)遲滯比較器的電路原理
帶隙基準(zhǔn)遲滯比較器由3部分構(gòu)成(見(jiàn)圖1)，帶隙基準(zhǔn)比較器、射隨器和遲滯比較器。工作原理為：輸入端與內(nèi)部的基準(zhǔn)門(mén)限電壓進(jìn)行比較，當(dāng)輸入端電壓超過(guò)內(nèi)部基準(zhǔn)門(mén)限時(shí)，Q12集電極中沒(méi)有電流流過(guò)，即輸出電流IOUT為0；當(dāng)輸入端電壓低于較低門(mén)限時(shí)，Q12集電極中有電流流過(guò)，即有IOUT流過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)了輸出電流IOUT的遲滯控制。
1．2．1 帶隙基準(zhǔn)比較器
圖1中左邊部分是帶隙基準(zhǔn)比較器。Q2的發(fā)射區(qū)面積是Q1的n倍。電流Ic2，Ic1與反饋電壓VFB的關(guān)系如圖2所示。設(shè)流過(guò)Q1集電極的電流為Ic1流過(guò)Q2集電極的電流為Ic2。其工作原理是：當(dāng)反饋電壓VFB較低時(shí)，Ic2>Ic1，A點(diǎn)電壓比B點(diǎn)電壓高；當(dāng)VFB從低電平逐漸增加時(shí)，電流Ic2，Ic1均增加，Ic2曲線斜率比Ic1曲線斜率??；當(dāng)VFB達(dá)到帶隙基準(zhǔn)比較器的翻轉(zhuǎn)門(mén)限時(shí)，Ic2=Ic1，A點(diǎn)電壓與B點(diǎn)電壓相等；當(dāng)VFB超過(guò)帶隙基準(zhǔn)比較器的翻轉(zhuǎn)門(mén)限時(shí)，Ic2Ic1，A點(diǎn)電壓比B點(diǎn)電壓低，比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)。