可用于音频功放的过温保护电路设计

[09-14 01:03:42] 来源：http://www.88dzw.com 电子制作阅读：8378次

文章摘要：偏着电路：此部分电路的工作原理与产生PTAT电流电路的原理基本相同，输出端的电压为其它电路提供偏置。M36、M45、Q4组成的支路将在右端支路的电流取出，经过滤波、放大后又镜像回去，在M34、M42、Q1的支路上输出一个偏置电压信号。由于电流镜的工作原理，所以要求M34~M36和M42～M45均为相同的对管。另外，此电路中M33作为关断管，当Shut信号为高电平时，M33就会处于导通状态，这样这届就会将M34、M35关断，使得整个电路关断。热敏关断保护电路：由于基准电路输出的偏置电压加到M39、M51、M52栅极上，所以在这两条支路上都会产生PTAT电流。采用M41、M47、M

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    偏着电路：此部分电路的工作原理与产生PTAT电流电路的原理基本相同，输出端的电压为其它电路提供偏置。M36、M45、Q4组成的支路将在右端支路的电流取出，经过滤波、放大后又镜像回去，在M34、M42、Q1的支路上输出一个偏置电压信号。由于电流镜的工作原理，所以要求M34~M36和M42～M45均为相同的对管。另外，此电路中M33作为关断管，当Shut信号为高电平时，M33就会处于导通状态，这样这届就会将M34、M35关断，使得整个电路关断。
    热敏关断保护电路：由于基准电路输出的偏置电压加到M39、M51、M52栅极上，所以在这两条支路上都会产生PTAT电流。采用M41、M47、M48、M49、M50构成的两级比较器来实现原理等效图中Comp的功能。此比较器的第一级为PMOS差动输入。
    用PMOS做差动输人的作用：(1)降低了输入的噪声。正常情况下，温度不可能有很剧烈的变化，因此温度波动的频率不可能很高，所以闪烁噪声1／f将成为噪声的主要成分。由于PMOS输入可降低噪声对电路的影响；(2)PMOS输入使共模输入范围的下限降低。此电路比较器要比较是接近于PN结VBE的电压，用PMOS构成的输入端可更好的满足这种低共模输入电压的要求。比较器的第二级为共源放大器，作为比较器的第二级，其主要作用增大了输出摆幅、提高了增益和输入的分辨率，加快了高低电平的转换速率。电路中电容C0的作用：电容C0可以抑制一些干扰量在比较器通向输入端电阻风上产生的电压波动，以防止系统被扰动引起的误动作。

3 仿真测试
按照以上设计的电路。用Cadence Specture对其进行仿真，器件的模型参数采用0．35μm CMOS工艺。图2为过温保护电路的输出控制信号TSD，随温度上升和下降的曲线。电源电压取3．3 V。从仿真结果可以看出，该电路实现了良好的“温度迟滞”特性。迟滞功能有效的避免了芯片出现热振荡问题。关断温度TH160°和恢复温度TL140°。

4 结束语
文中设计的过热保护电路，利用PTAT电流来检测温度的变化，并转换成电压信号输入两级比较器进行比较，从而产生过热保护信号。比较器的迟滞效应能有效防止热振荡现象的发生。该电路对温度感应灵敏度高，非常适合集成在集成电路芯片中。

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1．2 温度翻转点的计算
A点的电压VA为PN结两边电压，PN结电压的表达式可写为