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1、具有带隙结构的迟滞比较器电路设计摘要：基于LED驱动的微功耗DC-DC转换器，针时低压高稳定性的要求设计了一款 具有带隙结构的迟滞比较器电路，它的最低输入电压为1. 2 V,其核心电路有带隙基准比 较器、射极跟随器和迟滞比较嚣。整个电路采用Bipolar工艺设计，利用HSpice软件对所 设计的电路进行了仿真与验证。结果表明，迟滞比较器的迟滞电压为8 mV,翻转门限电压 随输入电压和温度的变化均很小。关键词：DC-DC转换器；带隙基准；迟滞比较器；Bipolar在大多数的便携式产品中，它的显示器几乎都采用LCD，LCD本身不能独立发光，必须 要有背光源才能发光，因此LED驱动变得越来越重要。在
2、便携式产品中，它的电源几乎都 采用电池供电，电池有镍镉、镍氢、锂离子和碱性电池，镍镉、镍氢、碱性电池的工作电压 是1.2V，锂离子工作电压是3. 6 V或3. 7 V。要驱动串联的几颗LED。上述的几种电源 均不能满足要求，所以必须采用升压型的DC-DC驱动LED。本电路没有设计单一的基准源模块。这是因为它的最低输入电压为1. 2 V。如果采用基 准源模块的设计方法，要获得一个与温度和电源电压无关的基准源，整个电路的输入电压基 本上要超过2 V，不满足设计要求。因此，采用一个自身具有恒定翻转门限的迟滞比较器， 实现了基准源和使能比较器的功能。1电路设计1. 1电路功能迟滞比较器的功能是将反馈电
3、压VFB与内部的门限电压相比较，控制其他模块是否正常 工作。当反馈电压VFB比内部上门限电压高时，迟滞比较器的输出将使其他模块不工作； 当反馈电压VFB比内部下门限电压高时，迟滞比较器的输出使其他模块正常工作。1. 2具有带隙结构迟滞比较器的电路原理带隙基准迟滞比较器由3部分构成（见图1），带隙基准比较器、射随器和迟滞比较器。工 作原理为：输入端与内部的基准门限电压进行比较，当输入端电压超过内部基准门限时， Q12集电极中没有电流流过，即输出电流IOUT为0；当输入端电压低于较低门限时，Q12 集电极中有电流流过，即有IOUT流过，从而实现了输出电流IOUT的迟滞控制。1. 2. 1带隙基准比
4、较器图1中左边部分是带隙基准比较器。Q2的发射区面积是Q1的n倍。电流IC2, Ic1与反 馈电压VFB的关系如图2所示。设流过Q1集电极的电流为Ic1流过Q2集电极的电流为IC2。 其工作原理是：当反馈电压VFB较低时，Ic2Ic1，A点电压比B点电压高；当VFB从低 电平逐渐增加时，电流Ic2, Ic1均增加，Ic2曲线斜率比Ic1曲线斜率小；当VFB达到带隙 基准比较器的翻转门限时，Ic2=Ic1，A点电压与B点电压相等；当VFB超过带隙基准比较 器的翻转门限时，Ic2VIN-+VOS时， 比较器发生翻转，输出高电平，反馈回路使得开关闭合。VIN+由高电平开始下降时，反馈 回路使得开关处
5、于闭合状态，当VIN+Ic1，于是C点电压高于D点电压，Q10导通，Q9截 止。当输入电压VFB达到带隙比较器的翻转门限时，Ic2=Ic1，此时迟滞比较器发生翻转，Q10截止，Q9导通，设此时的VFB=VOH,则有：吼泪=% =退Vt（H）+阳 当VFB从超过VOH电压逐渐减小时，迟滞比较器的工作点发生变化，只有当迟滞比较 器的电压达到下翻转门限时，迟滞比较器才翻转，于是当VFB减小到VFB=VOH时，Q10 并不导通，VFB继续减小，当迟滞比较器的电压达到下翻转门限时，迟滞比较器才会发生 翻转，Q10导通，设此时的VFB=VOL，则有：Vm = Vrel - ALf = 2岛 匕耕也+% -
6、 AU 7）式中：AU是AV等效到IN端的输入电压；q 是迟滞比较器的迟滞电压。于是整体电 路的输入端FB迟滞电压为AU。它与Q9导通时流过的电流、R8大小有关。调节R9, R10 的大小可以改变Q9导通时流过的电流，也就可以调节这个迟滞电压。改变R8的大小可以 直接调整迟滞电压。2仿真验证迟滞比较器的仿真波形如图4图6所示，图4为输出电流IOUT与输入信号FB的关系 图。从图中可以看出，该电路能够实现8 mV的迟滞功能。图5和图6分别为迟滞比较器翻 转门限随电源电压和温度的变化结果。可以看出，迟滞比较器的翻转门限随温度和电压变化 均较小，验证了电路的稳定性较高。(22 1.222 1.224 t.2J6 1.228 1.2313 1.236911P电字图4 这部也屈比较客仿船由耘1.22L241234Supply Volojf NS 5 延滞比莪卷翻转门质吨电屋的更化3结语传统的带隙基准电路和迟滞比较器电路占芯片面积较大，工作电压和功耗都比较高。本 文设计的具有带隙结构的迟滞比较器工作电压低至1. 2 V,大大节省了芯片面积，适用于 微功耗DC-DC转换器中，主要用于镍镉、镍氢和碱性电池供电的便携式产品。
