CN104734676A - 一种阀值可调整的比较器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阀值可调整的比较器电路，包括:阀值调整模块，所述阀值调整模块包括波形整形电路、可控开关和乘法器，波形整形电路通过可控开关输入到乘法器，乘法器的另一输入端与输入信号相连接，实现输入信号按比例输出；波形发生电路，与波形整形电路相连接；状态采样电路，与所述的可控开关相连接，判断是否需要开启阈值调整功能，通过控制可控开关控制是否开启阈值调整功能；比较器，一端接固定的参考信号，另一端接阀值调整模块的输出端。本发明针对集成电路应用中需要按一定规律调整阈值的情况设计了本比较器电路，本发明不需要调整基准电平，而是通过调整输入控制波形来实时动态调整各种阈值，实现方式较为简单，且通用性较好。
Description
技术领域
本发明涉及一种比较器电路，特别涉及一种阀值可调整的比较器电路。
背景技术
随着集成电路控制技术的飞速发展，各种电路都需用到阈值控制，阈值控制广泛的用于集成电路过流，过压，过温等等保护情况。随着集成电路规模的不断提高，芯片功能复杂程度不断提高，单一的固定阈值控制方式已远远不能满足日益发展的集成电路控制方式需要。因此，阈值调整功能应运而生。对于传统的阈值控制技术，阈值电压一般由基准电路产生，一般结构较为复杂，其原因是为了得到对温度不敏感的基准电平。基于基准电压要产生可调阈值的难度较大，也不易获得很好的温度稳定性。因此需要有一种新型的易实现的阈值调整技术，同时这种技术对阈值变化的方式需要具有通用性。
发明内容
针对以上缺陷，本发明目的在于如何提供一种可根据实际应用场景，自动根据需要自动实时动态调整阀值大小满足实际控制需要。
为了解决以上问题本发明提出了一种阀值可调整的比较器电路，其特征在于包括：阀值调整模块，用于实现阀值调整控制，所述阀值调整模块包括波形整形电路、可控开关和乘法器，波形整形电路通过可控开关输入到乘法器，乘法器的另一输入端与输入信号相连接，实现输入信号按比例输出；波形发生电路，用于产生控制阀值变化趋势的波形信号，与波形整形电路相连接；状态采样电路，用于实现采样当前输入信号的状态，与所述的可控开关相连接，判断是否需要开启阈值调整功能，通过控制可控开关控制是否开启阈值调整功能；比较器，一端接固定的参考信号，另一端接阀值调整模块的输出端。
所述的实现阀值可调整的比较器电路，其特征在于所述波形发生电路为：三角波发生电路、锯齿波发生电路、正弦波发电路或方波发生电路。
所述的实现阀值可调整的比较器电路，其特征在于所述的波形发生电路为三角波发生电路，波形整形电路由第一级电流镜像电路和第二级电流镜像电路组成，第一级电流镜像电路和第二级电流镜像电路之间接有限流电路，三角波发生电路输出端与第一级电流镜像电路上的可控端三级管Q1的基极相连，三级管Q1的集电极与第一级电路镜像电路的前级电流相串连，射极接电阻R 1接地；第3级电流镜像电路的上的NMOS管Q6的G极与压控电阻的控制端相连，压控电阻的一端与电流采样电阻R2相串连，另一端接地。
所述的实现阀值可调整的比较器电路，其特征在于所述的限流电路包括NMOS管Q2、Q3、Q4和Q5，所述NMOS管Q2、Q3、Q4和Q5型号规格相同，其中Q2的D极与第一级电流镜像电路的后级电流相串连，D级与G极相连，S极与Q3的D级相连；其中Q4的D极与第二级电流镜像电路的前级电流相串连，G级与Q2的G极相连，S极与Q5的D级相连；Q3和Q5的G极相连，并与偏置电压Vbias相连接；Q3和Q5的S极接地。
本发明针对集成电路应用中需要按一定规律调整阈值的情况设计了本比较器电路，该发明不需要调整基准电平，而是通过调整输入控制波形来实时动态调整各种阈值，实现方式较为简单，且通用性较好。
附图说明
图1是阀值可调整的比较器电路的***框架；
图2是阀值可调整的比较器电路的一种具体实施例电路；
图3是阀值可调整的比较器电路的一种具体应用示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是阀值可调整的比较器电路的***框架；比较器电路包括阀值调整模块(1)、波形发生电路(2)、状态采样电路(3)和比较器(4)；阀值调整模块(1)包括波形整形电路(21)、可控开关(22)和乘法器(23)，乘法器(23)也可以为分压器替换；波形整形电路(2)通过可控开关(22)输入到乘法器(23)，乘法器(23)的另一输入端与输入信号相连接，实现输入信号按比例输出；波形发生电路(2)与波形整形电路(21)相连接；状态采样电路(3)与可控开关(22)相连接，依据采样输入信号的电压或电流信号判断是否需要开启阈值调整功能，通过控制可控开关(22)控制是否开启阈值调整功能；比较器(4)，一端接固定的参考信号，另一端接阀值调整模块的输出端。
图2是阀值可调整的比较器电路的一种具体实施例电路，波形发生电路为三角波发生电路，波形整形电路由第一级电流镜像电路和第二级电流镜像电路组成，第一级电流镜像电路和第二级电流镜像电路之间接有限流电路，三角波发生电路输出端与第一级电流镜像电路上的可控端三级管Q1的基极相连，三级管Q1的集电极与第一级电路镜像电路的前级电流相串连，射极接电阻R 1接地；第3级电流镜像电路的上的NMOS管Q6的G极与压控电阻的控制端相连，压控电阻的一端与电流采样电阻R2相串连，另一端接地。限流电路包括NMOS管Q2、Q3、Q4和Q5，NMOS管Q2、Q3、Q4和Q5型号规格相同，其中Q2的D极与第一级电流镜像电路的后级电流相串连，D级与G极相连，S极与Q3的D级相连；其中Q4的D极与第二级电流镜像电路的前级电流相串连，G级与Q2的G极相连，S极与Q5的D级相连；Q3和Q5的G极相连，并与偏置电压Vbias相连接；Q3和Q5的S极接地。
通过输入的三角波产生三角波电流信号。Isample为采样端，采样输入信号功率管的电流信号，该信号频率与三角波信号同步。三角波信号转化为电流信号后经电流镜镜像输入限流模块，当三角波电流信号使限流模块NMOS管进入饱和区后，电流将停止增加。将调整后的电流信号通过电流镜输入后级电路，产生控制电平，控制等效的可变电阻。此时在三角波的一个振荡周期内，根据控制电压波形，采样波形分压后的电压值随时间产生先减小后不变的变化趋势，相当于在比较器输入比较基准电压不变的条件下随时间调整了阈值，当采样占空比得到占空比大于一定值时，根据此时控制电压波形，阈值已不再变化。通过改变输入控制信号及限流模块NMOS管尺寸，可灵活应用于多种阈值调整电路中。
图3是阀值可调整的比较器电路的一种具体应用示意图，具体为阀值可调整的比较器电路应用于AC-DC电源芯片过流保护电路，阀值可调整的比较器电路(100)的比较器输出端与电源的PWM控制器(PWM Controller)相连，状态采样电路与功率管(Q301)相连，采样功率管(Q301)的输出电流。
过流保护电路为电路***的基本组成部分，即当检测到电路中流过电流将要超过电路能够负荷的最大电流时，关断电路中特定部分。传统的过流保护电路采样电流，与电路中预设的过流阈值比较，当电流超过该阈值时，关断电路部分模块，达到保护电路器件的目的。
对于过流保护电路，由于功率管(Q301)电流信号为斜率由输入决定的锯齿波信号，当流线电流超过控制电平时由于环路延时不能立即关断功率管，因此在占空比较小时，即流线电流斜率较大时易发生过流，从而损坏功率管。有必要对占空比较小的情况下适当减小过流阈值，达到保护功率管的目的。
以上所揭露的仅为本发明一种实施例而已，当然不能以此来限定本之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (4)
1.一种阀值可调整的比较器电路，其特征在于包括：
阀值调整模块，用于实现阀值调整控制，所述阀值调整模块包括波形整形电路、可控开关和乘法器，波形整形电路通过可控开关输入到乘法器，乘法器的另一输入端与输入信号相连接，实现输入信号按比例输出；
波形发生电路，用于产生控制阀值变化趋势的波形信号，与波形整形电路相连接；
状态采样电路，用于实现采样当前输入信号的状态，与所述的可控开关相连接，判断是否需要开启阈值调整功能，通过控制可控开关控制是否开启阈值调整功能；
比较器，一端接固定的参考信号，另一端接阀值调整模块的输出端。
2.根据权利要求1所述的阀值可调整的比较器电路，其特征在于所述波形发生电路为：三角波发生电路、锯齿波发生电路、正弦波发电路或方波发生电路。
3.根据权利要求2所述的阀值可调整的比较器电路，其特征在于所述的波形发生电路为三角波发生电路，波形整形电路由第一级电流镜像电路和第二级电流镜像电路组成，第一级电流镜像电路和第二级电流镜像电路之间接有限流电路，三角波发生电路输出端与第一级电流镜像电路上的可控端三级管Q1的基极相连，三级管Q1的集电极与第一级电路镜像电路的前级电流相串连，射极接电阻R1接地；第3级电流镜像电路的上的NMOS管Q6的G极与压控电阻的控制端相连，压控电阻的一端与电流采样电阻R2相串连，另一端接地。
4.根据权利要求3所述的阀值可调整的比较器电路，其特征在于所述的限流电路包括NMOS管Q2、Q3、Q4和Q5，所述NMOS管Q2、Q3、Q4和Q5型号规格相同，其中Q2的D极与第一级电流镜像电路的后级电流相串连，D级与G极相连，S极与Q3的D级相连；其中Q4的D极与第二级电流镜像电路的前级电流相串连，G级与Q2的G极相连，S极与Q5的D级相连；Q3和Q5的G极相连，并与偏置电压Vbias相连接；Q3和Q5的S极接地。
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