比較電壓產(chǎn)生器的電路工作原理如下：由于過流狀態(tài)只發(fā)生在功率LDMOS 管柵極為高電平狀態(tài)。故當(dāng)V(GATEDelayed)為低電平時，I1、I2和I3將同時對電容Ccompare充電， 使比較電壓V(Compare) 值升高?？紤]到采樣電壓最大值為2.5V，為避免誤操作，可設(shè)置比較電壓值為2.7 V，以使后繼比較電路工作的門限電平增加，提高抗干擾能力;與此同時，采樣電容Csample將通過電阻R2快速放電，使采樣電壓V(Sample)快速變?yōu)榱?，即相?yīng)輸出為非過流狀態(tài)。

　　而當(dāng)柵極電壓V(GATEDelayed)為高電平時，輸出比較電壓則變?yōu)閂(Compare)=I1×R3=1.0 V。

　　過流比較器過流比較器采用常見的NPN 差分對管的輸入方式，恒流源偏置。與傳統(tǒng)恒流源偏置略有不同的是在偏置電路中增加了MOS 開關(guān)，當(dāng)V(GATE)為高時(此時LDMOS 和該MOS 開關(guān)同時導(dǎo)通)，電路圖左側(cè)恒流源工作，使總偏置電流變大，輸出緩沖級的驅(qū)動電流增大，比較電路速度加快;在V(GATE)為低時，左側(cè)的恒流源不工作，總偏置電流變小(此時LDMOS 不導(dǎo)通，過流比較器處于閑置狀態(tài))，為節(jié)能模式。

　　2.2 控制邏輯

　　控制邏輯模塊如圖4 所示，該模塊直接控制LDMOS 的開關(guān)。PULSE 信號的上升沿對應(yīng)是CLOCK 時鐘的開始，PULSE 信號與時鐘CLOCK 的關(guān)系如圖9 所示。當(dāng)發(fā)生過流時，OVERCURRENT信號為低，觸發(fā)器R 端為高，Q 為低，GateSwitch 信號為低，關(guān)斷LDMOS，從而實現(xiàn)過流保護(hù)功能。

　　

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　　圖4 控制邏輯電路圖

　　3 仿真結(jié)果

　　我們利用BCD 高壓工藝，在cadence 環(huán)境下進(jìn)行電路仿真驗證。結(jié)果如下：

　　前沿消隱電路的仿真仿真條件：取電源電壓為5.8 V，2 pF 的電容在10μA 的放電電流情況下，延遲時間為Tdelay=C*0.

　　5VDD/I =2p*2.9/10μ= 0.58μs，仿真結(jié)果如圖5 所示。

　　

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　　圖5 前沿消隱電路仿真

　　采樣電路的仿真

　　設(shè)檢測端電壓一般在10～50 V 之間變化，我們設(shè)置V(Detect)=SIN(30,20,50 k);周期為20μS;又設(shè)在采樣周期內(nèi)，比較電壓為1 V;依據(jù)LDMOS管導(dǎo)通特性，設(shè)輸出漏電壓高于某值(本例為20伏)為過流，則分壓比設(shè)計為K = R4/ ( R3+R4)=5 k/(5 k+95 k)=1/20， 于是得到采樣電壓值為V(Sample)=V(Detect)*k =SIN(1.5,1,50 k)，即最大值為2.5，最小值為0.5。同樣地，我們在采樣電路輸出端加上一個電容以消除電壓尖峰影響。該采樣電路仿真結(jié)果如圖6 所示。

　　

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　　圖6 采樣電路仿真

　　比較電壓產(chǎn)生器的仿真

　　在比較電壓產(chǎn)生器輸出端應(yīng)加上電容Ccompare，以消除由于開關(guān)管導(dǎo)通的瞬間在Ccompare端產(chǎn)生的尖峰電壓，仿真結(jié)果如圖7 所示，其中虛/ 實線分別為有無電容存在時的仿真結(jié)果。顯然，電容Ccompare的存在極大地改善了輸出波形。電容Ccompare大小的選擇，應(yīng)該權(quán)衡消峰效果、充電速度和芯片面積消耗間關(guān)系。

　　

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　　圖7 添加電容Ccompare 前后的比較

　　本例中，取Ccompare為4 pF。